特開2024-32465測定方法、調整方法、試料加工装置、および傾斜角度測定器
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024032465
(43)【公開日】2024-03-12
(54)【発明の名称】測定方法、調整方法、試料加工装置、および傾斜角度測定器
(51)【国際特許分類】
H01J 37/305 20060101AFI20240305BHJP
H01J 37/20 20060101ALI20240305BHJP
G01N 1/28 20060101ALI20240305BHJP
G01N 1/32 20060101ALI20240305BHJP
【ＦＩ】
H01J37/305 Z
H01J37/20 A
G01N1/28 G
G01N1/32 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022136136
(22)【出願日】2022-08-29
(71)【出願人】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100161540
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 良伸
(72)【発明者】
【氏名】小塚 心尋
(72)【発明者】
【氏名】根岸 勉
【テーマコード（参考）】
2G052
5C101
【Ｆターム（参考）】
2G052AA13
2G052AA14
2G052AD32
2G052AD52
2G052BA15
2G052EC14
2G052EC18
2G052EC22
2G052GA34
2G052JA08
5C101AA34
5C101BB06
5C101DD28
5C101EE45
5C101FF34
5C101FF52
5C101FF58
5C101GG10
5C101GG15
(57)【要約】
【課題】イオンビームの傾斜角度を測定できる測定方法を提供する。
【解決手段】イオンビームを試料に照射して試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度の測定方法であって、スリットが設けられた傾斜角度測定器を試料加工装置の試料台に装着する工程と、イオンビームの傾斜角度を変化させながら、傾斜角度測定器にイオンビームを照射し、スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する工程と、スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する工程と、を含む。
【選択図】図１１
【解決手段】イオンビームを試料に照射して試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度の測定方法であって、スリットが設けられた傾斜角度測定器を試料加工装置の試料台に装着する工程と、イオンビームの傾斜角度を変化させながら、傾斜角度測定器にイオンビームを照射し、スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する工程と、スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する工程と、を含む。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度の測定方法であって、
スリットが設けられた傾斜角度測定器を前記試料加工装置の試料台に装着する工程と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら、前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射し、前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する工程と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する工程と、
を含む、測定方法。
スリットが設けられた傾斜角度測定器を前記試料加工装置の試料台に装着する工程と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら、前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射し、前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する工程と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する工程と、
を含む、測定方法。
【請求項2】
請求項１において、
前記ピークを検出する工程では、イオンビームの傾斜角度に対する前記スリットを通過したイオンビームの電流量をグラフにプロットし、前記ピークを検出する、測定方法。
前記ピークを検出する工程では、イオンビームの傾斜角度に対する前記スリットを通過したイオンビームの電流量をグラフにプロットし、前記ピークを検出する、測定方法。
【請求項3】
請求項１において、
前記スリットの深さ方向が鉛直方向となるように、前記傾斜角度測定器を前記試料台に装着する、測定方法。
前記スリットの深さ方向が鉛直方向となるように、前記傾斜角度測定器を前記試料台に装着する、測定方法。
【請求項4】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記試料加工装置は、
イオンビームを放出するイオン源と、
前記イオン源を傾斜させるイオン源傾斜機構と、
を含み、
前記イオン源傾斜機構を用いて前記イオン源を傾斜させることによって、イオンビームの傾斜角度を変化させる、測定方法。
前記試料加工装置は、
イオンビームを放出するイオン源と、
前記イオン源を傾斜させるイオン源傾斜機構と、
を含み、
前記イオン源傾斜機構を用いて前記イオン源を傾斜させることによって、イオンビームの傾斜角度を変化させる、測定方法。
【請求項5】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記試料加工装置は、
試料ホルダーと、
前記試料ホルダーを傾斜させる試料ホルダー傾斜機構と、
を含み、
前記試料ホルダー傾斜機構を用いて前記傾斜角度測定器を傾斜させることによって、イオンビームの傾斜角度を変化させる、測定方法。
前記試料加工装置は、
試料ホルダーと、
前記試料ホルダーを傾斜させる試料ホルダー傾斜機構と、
を含み、
前記試料ホルダー傾斜機構を用いて前記傾斜角度測定器を傾斜させることによって、イオンビームの傾斜角度を変化させる、測定方法。
【請求項6】
請求項１に記載の測定方法によって、前記ピークを検出する工程と、
前記ピークに基づいて、イオンビームを傾斜させる傾斜機構を調整する工程と、
を含む、調整方法。
前記ピークに基づいて、イオンビームを傾斜させる傾斜機構を調整する工程と、
を含む、調整方法。
【請求項7】
請求項６において、
前記傾斜機構は、イオンビームを放出するイオン源を傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、調整方法。
前記傾斜機構は、イオンビームを放出するイオン源を傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、調整方法。
【請求項8】
請求項６において、
前記傾斜機構は、前記傾斜角度測定器を傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、調整方法。
前記傾斜機構は、前記傾斜角度測定器を傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、調整方法。
【請求項9】
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
イオンビームを前記試料に照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ホルダーと、
イオンビームを通過させるスリットを含む傾斜角度測定器と、
前記試料に対してイオンビームを傾斜させる傾斜機構と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する電流測定器と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射したときの前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する測定部と、
を含む、試料加工装置。
イオンビームを前記試料に照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ホルダーと、
イオンビームを通過させるスリットを含む傾斜角度測定器と、
前記試料に対してイオンビームを傾斜させる傾斜機構と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する電流測定器と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射したときの前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する測定部と、
を含む、試料加工装置。
【請求項10】
請求項９において、
前記測定部は、前記ピークに基づいて前記傾斜機構を制御する、試料加工装置。
前記測定部は、前記ピークに基づいて前記傾斜機構を制御する、試料加工装置。
【請求項11】
請求項９において、
前記傾斜機構は、前記イオン源を傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、試料加工装置。
前記傾斜機構は、前記イオン源を傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、試料加工装置。
【請求項12】
請求項９において、
前記傾斜機構は、前記試料ホルダーを傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、試料加工装置。
前記傾斜機構は、前記試料ホルダーを傾斜させることによって、イオンビームを傾斜させる、試料加工装置。
【請求項13】
請求項９ないし１２のいずれか１項において、
前記測定部は、イオンビームの傾斜角度に対する前記スリットを通過したイオンビームの電流量をグラフにプロットし、前記ピークを検出する、試料加工装置。
前記測定部は、イオンビームの傾斜角度に対する前記スリットを通過したイオンビームの電流量をグラフにプロットし、前記ピークを検出する、試料加工装置。
【請求項14】
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度を測定するための傾斜角度測定器であって、
イオンビームを通過させるスリットを含む、傾斜角度測定器。
イオンビームを通過させるスリットを含む、傾斜角度測定器。
【請求項15】
請求項１４において、
前記試料加工装置の試料台に設置される設置面を有し、
前記設置面を前記試料台に設置した場合に、前記スリットの深さ方向が鉛直方向となる、傾斜角度測定器。
前記試料加工装置の試料台に設置される設置面を有し、
前記設置面を前記試料台に設置した場合に、前記スリットの深さ方向が鉛直方向となる、傾斜角度測定器。
【請求項16】
請求項１４において、
第１面と、
前記第１面とは反対方向を向く第２面と、
を有し、
前記第１面を前記試料加工装置の試料台に設置する場合に、前記スリットの一方の開口が前記試料加工装置のイオン源の方向を向き、
前記第２面を前記試料台に設置する場合に、前記スリットの他方の開口が前記イオン源の方向を向く、傾斜角度測定器。
第１面と、
前記第１面とは反対方向を向く第２面と、
を有し、
前記第１面を前記試料加工装置の試料台に設置する場合に、前記スリットの一方の開口が前記試料加工装置のイオン源の方向を向き、
前記第２面を前記試料台に設置する場合に、前記スリットの他方の開口が前記イオン源の方向を向く、傾斜角度測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定方法、調整方法、試料加工装置、および傾斜角度測定器に関する。
【背景技術】
【0002】
透過電子顕微鏡用の試料作製において、広い領域を薄膜化するためには、ブロードなイオンビームを用いて試料をイオンミリングする試料加工装置が適している。
【0003】
特許文献１には、試料の上面に遮蔽ベルトを配置し、遮蔽ベルトを介して試料にイオンビームを照射し、遮蔽ベルトで遮蔽されなかった部分をイオンミリングすることによって、透過電子顕微鏡用の薄膜試料を作製する試料作製装置が開示されている。特許文献１に記載された試料作製装置では、イオン銃を左右に傾斜させて試料の表面と裏面を交互にミリングする。
【0004】
例えば、バルク試料の薄膜を作製する場合には、イオンビームの傾斜角度を２°～３°程度にする。すなわち、バルク試料の薄膜を作製する場合には、試料の表面に対するイオンビームの入射角度、および試料の裏面に対するイオンビームの入射角度を、２°～３°程度にする。
【0005】
また、このような試料加工装置では、二段ミリング法を用いて、基板上に形成された薄膜や、基板上に形成された、配線やトランジスタなどが形成された積層膜など、を断面方向から観察するための試料を作製できる。二段ミリング法では、試料を全体的に薄くする一次ミリングと、観察対象物である薄膜や積層膜を透過電子顕微鏡で観察可能な厚さまで薄くする二次ミリングと、を行う。一次ミリングでは、イオンビームの傾斜角度を０°～０．５°程度にする。二次ミリングでは、イオンビームの傾斜角度を３°～４°程度にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１２－１９３９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
このような試料加工装置では、試料の表面に対するイオンビームの入射角度と試料の裏面に対するイオンビームの入射角度にずれがあると、試料の表面のミリングレートと試料の裏面のミリングレートに大きな差が生じてしまう。この入射角度のずれを補正するためにはイオン銃を傾斜させる傾斜機構の調整が必要となる。
【0008】
例えば、イオン銃の傾斜角度を０°に固定した状態で試料をミリングし、試料の表面と裏面の加工深さの差を見て、試料の表面と裏面の加工深さの差が小さくなるようにイオン銃の傾斜角度を調整する。この試料のミリングとイオン銃の傾斜角度の調整を繰り返して、試料の表面と裏面の加工深さの差をなくす。試料の表面と裏面の加工深さの差がなくなったときのイオン源の位置（傾斜角度）が、イオン源を左右に傾斜させるときの傾斜角度範囲の中心となるように傾斜機構を調整する。これにより、試料の表面に対するイオンビームの入射角度と試料の裏面に対するイオンビームの入射角度のずれを低減できる。
【0009】
しかしながら、この調整方法では、試料のミリングとイオン銃の傾斜角度の調整を、試料の表面と裏面の加工深さの差がなくなるまで繰り返さなければならない。したがって、
調整に時間がかかってしまう。イオンビームの傾斜角度を測定できれば、傾斜機構の調整を容易に行うことができる。
調整に時間がかかってしまう。イオンビームの傾斜角度を測定できれば、傾斜機構の調整を容易に行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る測定方法の一態様は、
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度の測定方法であって、
スリットが設けられた傾斜角度測定器を前記試料加工装置の試料台に装着する工程と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら、前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射し、前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する工程と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する工程と、
を含む。
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度の測定方法であって、
スリットが設けられた傾斜角度測定器を前記試料加工装置の試料台に装着する工程と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら、前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射し、前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する工程と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する工程と、
を含む。
【0011】
このような測定方法では、イオンビームの傾斜角度を測定できる。
【0012】
本発明に係る調整方法の一態様は、
前記測定方法によって、前記ピークを検出する工程と、
前記ピークに基づいて、イオンビームを傾斜させる傾斜機構を調整する工程と、
を含む。
前記測定方法によって、前記ピークを検出する工程と、
前記ピークに基づいて、イオンビームを傾斜させる傾斜機構を調整する工程と、
を含む。
【0013】
このような調整方法では、イオンビームの傾斜角度の測定結果に基づいて傾斜機構を調整できる。したがって、容易に傾斜機構を調整できる。
【0014】
本発明に係る試料加工装置の一態様は、
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
イオンビームを前記試料に照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ホルダーと、
イオンビームを通過させるスリットを含む傾斜角度測定器と、
前記試料に対してイオンビームを傾斜させる傾斜機構と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する電流測定器と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射したときの前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する測定部と、
を含む。
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
イオンビームを前記試料に照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ホルダーと、
イオンビームを通過させるスリットを含む傾斜角度測定器と、
前記試料に対してイオンビームを傾斜させる傾斜機構と、
前記スリットを通過したイオンビームの電流量を測定する電流測定器と、
イオンビームの傾斜角度を変化させながら前記傾斜角度測定器にイオンビームを照射したときの前記スリットを通過したイオンビームの電流量のピークを検出する測定部と、
を含む。
【0015】
このような試料加工装置では、イオンビームの傾斜角度を測定できる。
【0016】
本発明に係る傾斜角度測定器の一態様は、
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度を測定するための傾斜角度測定器であって、
イオンビームを通過させるスリットを含む。
イオンビームを試料に照射して前記試料を加工する試料加工装置におけるイオンビームの傾斜角度を測定するための傾斜角度測定器であって、
イオンビームを通過させるスリットを含む。
【0017】
このような傾斜角度測定器では、イオンビームの傾斜角度とスリットの深さ方向が一致した場合に、スリットを通過するイオンビームの電流量が最大となるため、イオンビームの傾斜角度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第１実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。
【図2】第１実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。
【図3】イオン源の動作を説明するための図。
【図4】試料の揺動動作を説明するための図。
【図5】第１実施形態に係る試料加工装置で試料を加工する様子を模式的に示す図。
【図6】イオン源の傾斜角度範囲の中心において、イオンビームの傾斜角度が０°でない場合のイオン源の動作を説明するための図。
【図7】加工面Ｓｂに対するイオンビームの入射角度と、加工面Ｓｃに対するイオンビームの入射角度が異なる状態で加工された試料を模式的に示す図。
【図8】イオン源の傾斜角度範囲の中心において、イオンビームの傾斜角度が０°となるように、イオン源傾斜機構を調整した状態を示す図。
【図9】傾斜角度測定器を模式的に示す斜視図。
【図10】傾斜角度測定器を模式的に示す断面図。
【図11】イオンビームの傾斜角度の測定方法の一例を示すフローチャート。
【図12】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図13】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図14】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図15】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図16】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図17】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図18】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図19】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図20】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図21】イオン源傾斜機構の調整方法の一例を示すフローチャート。
【図22】測定部の処理の一例を示すフローチャート。
【図23】イオン源傾斜機構を調整した後に試料加工装置で加工された試料の断面ＳＥＭ像。
【図24】イオン源傾斜機構を調整する前に試料加工装置で加工された試料の断面ＳＥＭ像。
【図25】第２実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。
【図26】試料ホルダーの動作を説明するための図。
【図27】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図28】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図29】イオンビームの傾斜角度の測定方法を説明するための図。
【図30】第２実施形態に係る試料加工装置における試料ホルダー傾斜機構の調整方法の一例を示すフローチャート。
【図31】試料ホルダーの傾斜角度範囲の中心において、イオンビームの傾斜角度が０°となるように、試料ホルダー傾斜機構を調整した状態を示す図。
【図32】測定部の処理の一例を示すフローチャート。
【図33】傾斜角度測定器の変形例を模式的に示す断面図。
【図34】傾斜角度測定器の変形例を模式的に示す断面図。
【図35】変形例に係る傾斜角度測定器を用いてイオンビームの傾斜角度を測定した結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【0020】
１． 第１実施形態
１．１． 試料加工装置
まず、第１実施形態に係る試料加工装置について図面を参照しながら説明する。図１および図２は、第１実施形態に係る試料加工装置１００の構成を示す図である。図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
１．１． 試料加工装置
まず、第１実施形態に係る試料加工装置について図面を参照しながら説明する。図１および図２は、第１実施形態に係る試料加工装置１００の構成を示す図である。図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。
【0021】
試料加工装置１００は、試料ＳにイオンビームＩＢを照射して試料Ｓを加工し、観察や分析用の試料を作製するための装置である。試料加工装置１００では、透過電子顕微鏡で観察可能な薄膜試料を作製できる。
【0022】
試料加工装置１００は、図１および図２に示すように、イオン源１０と、イオン源傾斜機構２０と、試料ホルダー３０と、遮蔽部材４０と、照明装置５０と、カメラ６０と、光学系６２と、電流測定器７０と、測定部８０と、を含む。
【0023】
イオン源１０は、試料ＳにイオンビームＩＢを照射する。イオン源１０は、不図示のチャンバーの上部に取り付けられており、チャンバー内に収容された試料ＳにイオンビームＩＢを照射する。チャンバー内は、真空状態である。イオン源１０は、例えば、所定の加速電圧でイオンを加速させてイオンビームＩＢを放出するイオン銃である。
【0024】
イオン源傾斜機構２０は、イオン源１０を傾斜させる。イオン源傾斜機構２０は、イオン源１０をＸ軸に平行な軸を傾斜軸として揺動させる。揺動とは、所定の角度範囲で往復運動することをいう。イオン源傾斜機構２０は、例えば、モーター駆動によってイオン源１０を傾斜させる。
【0025】
試料ホルダー３０は、図２に示すように、試料Ｓを保持する。試料ホルダー３０には、例えば、試料Ｓの長手方向の両端（図示の例では、＋Ｘ方向の端部と－Ｘ方向の端部）が固定されている。図示はしないが、試料加工装置１００は、試料台を含み、試料ホルダー３０は、試料台に装着される。試料Ｓは、板状の形状を有している。試料Ｓは、例えば、直方体である。
【0026】
遮蔽部材４０（遮蔽ベルト）は、イオンビームＩＢを遮蔽する。イオン源１０から放出されたイオンビームＩＢは、遮蔽部材４０を介して試料Ｓに照射される。遮蔽部材４０は、例えば、帯状である。遮蔽部材４０は、イオンビームＩＢでミリングされ難い材料からなる。
【0027】
遮蔽部材４０は、試料Ｓの上面Ｓａ上に配置されている。遮蔽部材４０の厚さ（図２におけるＹ方向の大きさ）は、例えば、１０μｍ程度である。試料Ｓの厚さ（図２におけるＹ方向の大きさ）は、例えば、１００μｍ程度である。遮蔽部材４０は、試料Ｓの厚さ方向の中心に配置される。
【0028】
試料加工装置１００は、試料ホルダー３０および遮蔽部材４０を揺動させるスイング機構を備えている。試料ホルダー３０を揺動させることによって、試料Ｓを揺動させることができる。スイング機構は、試料ホルダー３０および遮蔽部材４０をＹ軸に平行な軸を傾斜軸として揺動させる。スイング機構は、例えば、一定の周期で、試料ホルダー３０および遮蔽部材４０を揺動させる。
【0029】
照明装置５０は、試料Ｓを照明するための照明光を発する。照明装置５０、試料Ｓ、光学系６２、およびカメラ６０は、この順に、Ｙ軸に沿って並んでいる。
【0030】
カメラ６０は、光学系６２を介して、照明装置５０が発する照明光で透過照明された試料Ｓを撮影する。カメラ６０は、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどのデジタルカメラである。光学系６２は、カメラ６０で試料Ｓを撮影するための光学系である。
【0031】
電流測定器７０は、イオンビームＩＢの電流量を測定する。電流測定器７０は、試料ホルダー３０で保持された試料Ｓの下（－Ｚ方向）に配置されている。
【0032】
測定部８０は、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）等であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置（メモリ）と、を含む。記憶装置には、各種演算処理や各種制御処理を行うためのプログラム、およびデータが記憶されている。測定部８０は、プロセッサでプログラムを実行することにより各種演算処理や各種制御処理を行う。
【0033】
測定部８０は、制御回路８２を介して、イオン源傾斜機構２０を制御する。測定部８０の処理の詳細については、後述する。
【0034】
試料加工装置１００は、さらに、後述する傾斜角度測定器を含む。
【0035】
１．２． 試料加工装置の動作
図３は、イオン源１０の動作を説明するための図である。
図３は、イオン源１０の動作を説明するための図である。
【0036】
試料加工装置１００において、イオン源１０からイオンビームＩＢを照射すると、イオンビームＩＢは、遮蔽部材４０を介して、試料Ｓに照射される。図３に示すように、イオン源傾斜機構２０は、イオン源１０を軸Ｏを傾斜軸として所定の傾斜角度範囲で揺動させる。軸Ｏは、試料Ｓの上面Ｓａ上に位置している。軸Ｏは、Ｘ軸に平行である。イオン源１０は、ＹＺ平面内において軸Ｏを中心とする円に沿って揺動する。
【0037】
例えば、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃを０°、イオン源１０の傾斜角度θ０をＡ°（Ａは正の数）に設定する。ここで、図示はしないが、イオン源傾斜機構２０は、傾斜角度範囲の中心Ｃの位置を決める第１センサーと、傾斜角度範囲の上限の位置を決める第２センサーと、傾斜角度範囲の下限の位置を決める第３センサーと、を備えている。第１センサーの位置を調整することによって中心Ｃを設定でき、第２センサーおよび第３センサーの位置を調整することによってイオン源１０の傾斜角度θ０を設定できる。
【0038】
イオン源傾斜機構２０は、まず、イオン源１０を傾斜角度θ＝０°の位置にある中心Ｃから時計回りに回転させて、イオン源１０の傾斜角度θ０を＋Ａ°とする。これにより、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が＋Ａ°となる。この結果、加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度がＡ°となる。加工面Ｓｃは、試料Ｓの上面Ｓａに接続する試料Ｓの側面である。
【0039】
次に、イオン源傾斜機構２０は、イオン源１０を反時計回りに回転させて、イオン源１０の傾斜角度θ０を－Ａ°とする。これにより、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が－Ａ°となる。この結果、加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度がＡ°となる。加工面Ｓｂは、試料Ｓの上面Ｓａに接続する試料Ｓの側面であり、加工面Ｓｃとは反対側の面である。
【0040】
イオン源傾斜機構２０は、上述したイオン源１０を時計回りに回転させてイオン源１０の傾斜角度θ０を＋Ａ°とする動作、イオン源１０を反時計回りに回転させてイオン源１０の傾斜角度θ０を－Ａ°とする動作を繰り返す。
【0041】
なお、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１は、試料Ｓに対するイオンビームＩＢの傾斜角度である。イオンビームＩＢの傾斜角度θ１は、試料Ｓの加工面に対するイオンビームＩＢの傾斜角度である。図３に示す例では、試料Ｓの加工面Ｓｂおよび加工面ＳｃはＺ軸に平行であり、イオンビームＩＢがＺ軸に平行な場合をθ１＝０°とし、Ｚ軸とイオンビームＩＢがなす時計回りの角度を「＋」、Ｚ軸とイオンビームＩＢがなす反時計回りの角度
を「－」で表す。イオン源１０の傾斜角度θ０も、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１と同様に表す。
を「－」で表す。イオン源１０の傾斜角度θ０も、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１と同様に表す。
【0042】
上記では、３つのセンサーを用いて、中心Ｃおよび傾斜角度θ０を設定したが、測定部８０が中心Ｃおよび傾斜角度θ０の設定を受け付けてイオン源傾斜機構２０を制御してもよい。
【0043】
図４は、試料Ｓの揺動動作を説明するための図である。スイング機構は、図４に示すように、試料Ｓおよび遮蔽部材４０を軸Ｂを傾斜軸として揺動させる。軸Ｂは、Ｙ軸に平行な軸である。軸Ｂは、例えば、試料Ｓの上面Ｓａに位置している。
【0044】
図５は、試料加工装置１００で試料Ｓを加工する様子を模式的に示す図である。
【0045】
上述したように、イオン源１０および試料Ｓを揺動させながら、遮蔽部材４０を介して、試料ＳにイオンビームＩＢを照射することによって、図５に示すように、加工面Ｓｂおよび加工面Ｓｃがミリングされる。試料Ｓが薄くなって試料Ｓに小さな孔が開いたら加工を終了する。この孔の周辺が透過電子顕微鏡で観察可能な薄膜となる。
【0046】
１．３． 傾斜角度範囲の中心におけるイオンビームの傾斜角度
図６は、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°でない場合のイオン源１０の動作を説明するための図である。
図６は、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°でない場合のイオン源１０の動作を説明するための図である。
【0047】
図６に示すように、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°でない場合、試料Ｓの加工面Ｓｂに対するイオンビームＩＢの入射角度と試料Ｓの加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度にずれが生じてしまう。
【0048】
例えば、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１がａ°（ａ≠０）の場合、イオン源１０の傾斜角度θ０を＋Ａ°にしたときのイオンビームＩＢの傾斜角度θ１はＡ＋ａ°になる。また、イオン源１０の傾斜角度θ０を－Ａ°にしたときのイオンビームＩＢの傾斜角度θ１は－Ａ＋ａ°になる。したがって、加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度が｜Ａ＋ａ｜°になり、加工面Ｓｂに対するイオンビームＩＢの入射角度が｜－Ａ＋ａ｜°になってしまう。
【0049】
図７は、加工面Ｓｂに対するイオンビームＩＢの入射角度と、加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度が異なる状態で加工された試料Ｓを模式的に示す図である。
【0050】
加工面Ｓｂに対するイオンビームＩＢの入射角度と、加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度が異なる場合、加工面Ｓｃと加工面Ｓｂのミリングレートに差が生じてしまう。特に、加工面に対するイオンビームＩＢの入射角度を低角度に設定した場合、わずかな入射角度の差でも、ミリングレートに大きな差が生じてしまう。
【0051】
加工面Ｓｃのミリングレートと加工面Ｓｂのミリングレートに差があると、加工面Ｓｃの加工深さと加工面Ｓｂの加工深さに差ができてしまい、意図しない箇所に孔が開いたり、加工に時間がかかってしまったりする。
【0052】
そのため、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°となるように、イオン源傾斜機構２０を調整しなければならない。
【0053】
図８は、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°となるように、イオン源傾斜機構２０を調整した状態を示す図である。
【0054】
図８に示すように、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、傾斜角度θ１が０°となるようにイオン源傾斜機構２０を調整することによって、試料Ｓの加工面Ｓｂに対するイオンビームＩＢの入射角度と試料Ｓの加工面Ｓｃに対するイオンビームＩＢの入射角度のずれを低減できる。イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できれば、イオン源傾斜機構２０を容易に調整できる。
【0055】
【0056】
【0057】
基体２は、導電性の材料からなる。また、基体２は、イオンビームＩＢでスパッタされ難い材料からなる。基体２は、例えば、ステンレス鋼（Steel Special Use Stainless、ＳＵＳ）などの金属からなる。基体２は、例えば、金属からなるブロックである。
【0058】
基体２は、試料加工装置１００の試料台に装着される第１部分２ａと、イオンビームＩＢが照射される第２部分２ｂと、を有している。
【0059】
第１部分２ａは、第１面８ａと、第１面８ａとは反対方向を向く第２面８ｂと、を有している。第１面８ａは、スリット４の深さＤの方向に対して垂直である。同様に、第２面８ｂは、スリット４の深さＤの方向に対して垂直である。第２面８ｂは、試料台に装着するときの設置面となる。第２面８ｂを試料台に設置した場合に、スリット４の深さ方向が鉛直方向となる。
【0060】
第２部分２ｂは、第１部分２ａから延在している。第２部分２ｂには、スリット４が設けられている。スリット４は、第２部分２ｂを貫通している。スリット４の第１開口４ａは、第２部分２ｂの第３面９ａに設けられ、スリット４の第２開口４ｂは、第２部分２ｂの第４面９ｂに設けられている。第４面９ｂは、第３面９ａとは反対方向を向く面である。イオンビームＩＢは、第１開口４ａが設けられた第３面９ａに照射される。すなわち、傾斜角度測定器１は、第１開口４ａがイオン源１０の方向を向くように試料台に装着される。
【0061】
イオンビームＩＢの直径は、１ｍｍ程度である。スリット４の幅Ｗは、例えば、０．１ｍｍである。スリット４の長さＬは、例えば、６ｍｍであり、スリット４の深さＤは、例えば、６ｍｍである。
【0062】
第２部分２ｂは、例えば、第１部分２ａに接続された基部２ｂ－１と、先端部２ｂ－２と、を有している。スリット４は、先端部２ｂ－２をスリット４の幅Ｗの分だけ離して基部２ｂ－１にねじ止めすることによって形成されている。なお、スリット４の形成方法は特に限定されない。
【0063】
マーカー６は、イオンビームＩＢの照射位置を示すための目印である。マーカー６は、第２部分２ｂの第３面９ａに設けられている。マーカー６は、スリット４の長さ方向の中心に設けられている。
【0064】
なお、上記では、第２面８ｂを設置面とする場合について説明したが、さらに第１面８ａも設置面としてもよい。第１面８ａを設置面とした場合も、第２面８ｂを設置面とした
場合と同様にイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。第１面８ａを設置面とした場合には、イオンビームＩＢは、第２開口４ｂが設けられた第４面９ｂに照射される。すなわち、傾斜角度測定器１は、第２開口４ｂがイオン源１０の方向を向くように試料台に装着される。また、マーカー６は、第２部分２ｂの第３面９ａおよび第２部分２ｂの第４面９ｂの両方に設けられてもよい。このように傾斜角度測定器１において、第１面８ａおよび第２面８ｂを設置面にすることによって、第２面８ｂのみを設置面とする場合と比べて、傾斜角度測定器１の使用可能な時間を２倍にできる。
場合と同様にイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。第１面８ａを設置面とした場合には、イオンビームＩＢは、第２開口４ｂが設けられた第４面９ｂに照射される。すなわち、傾斜角度測定器１は、第２開口４ｂがイオン源１０の方向を向くように試料台に装着される。また、マーカー６は、第２部分２ｂの第３面９ａおよび第２部分２ｂの第４面９ｂの両方に設けられてもよい。このように傾斜角度測定器１において、第１面８ａおよび第２面８ｂを設置面にすることによって、第２面８ｂのみを設置面とする場合と比べて、傾斜角度測定器１の使用可能な時間を２倍にできる。
【0065】
１．５． イオンビームの傾斜角度の測定方法
図１１は、試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法の一例を示すフローチャートである。図１２～図２０は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法を説明するための図である。
図１１は、試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法の一例を示すフローチャートである。図１２～図２０は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法を説明するための図である。
【0066】
まず、傾斜角度測定器１を試料加工装置１００の試料台１１０に装着する（Ｓ１００）。
【0067】
図１２に示すように、シリコン酸化膜が形成されたシリコン基板（ウエハ）１０２を軸合わせ用のホルダー１０４に搭載する。次に、軸合わせ用のホルダー１０４を試料加工装置１００の試料台１１０に装着する。
【0068】
次に、図１３に示すように、イオン源１０の傾斜角度θ０を０°にして、シリコン基板１０２にイオンビームＩＢを照射する。これにより、シリコン基板１０２には、イオンビーム痕が形成される。
【0069】
次に、図１４に示すように、試料加工装置１００の位置合わせ用カメラ９０の位置を調整する。具体的には、位置合わせ用カメラ９０の視野の中心にイオンビーム痕が位置するように、位置合わせ用カメラ９０の位置を調整する。位置合わせ用カメラ９０の位置を調整した後、軸合わせ用のホルダー１０４を試料台１１０から取り外す。
【0070】
次に、図１５に示すように、傾斜角度測定器１を試料台１１０に装着し、傾斜角度測定器１の位置合わせを行う。具体的には、傾斜角度測定器１のスリット４をイオンビームＩＢの照射位置に合わせる。
【0071】
具体的には、まず、傾斜角度測定器１の第２面８ｂを試料台１１０に設置する。これにより、スリット４の深さ方向が鉛直方向（Ｚ方向）となる。また、スリット４の長さ方向がＸ方向となる。次に、スリット４が位置合わせ用カメラ９０の視野の中心に位置するように傾斜角度測定器１の位置を調整する。マーカー６とスリット４が交わる点が位置合わせ用カメラ９０の視野の中心に位置するように傾斜角度測定器１の位置を調整する。これにより、スリット４をイオンビームＩＢの照射位置に合わせることができる。
【0072】
傾斜角度測定器１の位置合わせの後、イオン源１０の下に、傾斜角度測定器１を配置する。このとき、軸Ｏは、スリット４の深さ方向の中心に位置する。このようにして、傾斜角度測定器１を試料台１１０に装着できる。なお、イオン源１０の傾斜軸となる軸Ｏの位置は、スリット４の深さ方向の中心からずれていてもよい。
【0073】
次に、図１６に示すように、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら、傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射し、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量を測定する（Ｓ１０２）。
【0074】
イオンビームＩＢの傾斜角度θ１は、イオン源傾斜機構２０を用いてイオン源１０を傾
斜させることによって変化させる。すなわち、傾斜角度θ０を変化させることによって、傾斜角度θ１を変化させる。
斜させることによって変化させる。すなわち、傾斜角度θ０を変化させることによって、傾斜角度θ１を変化させる。
【0075】
本工程Ｓ１０２では、イオン源１０を、あらかじめ設定された傾斜角度範囲で傾斜させる。本工程Ｓ１０２におけるイオン源１０の傾斜角度範囲は、イオンビームＩＢの光軸方向とスリット４の深さ方向が同じになる角度が含まれていれば特に限定されない。イオンビームＩＢの光軸方向とは、イオンビームＩＢの光軸が延びる方向であり、イオンビームＩＢの進行方向と同じ方向である。図示の例では、傾斜角度範囲の中心Ｃは、傾斜角度θ０＝０°に設定されている。なお、傾斜角度範囲の中心Ｃの位置は特に限定されない。
【0076】
次に、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量のピークを検出する（Ｓ１０４）。
【0077】
図１７～図１９に示すように、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が変化することによって、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量も変化する。イオンビームＩＢの光軸方向とスリット４の深さ方向が一致したときに、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量が最大となる。スリット４の深さ方向は、鉛直方向（Ｚ方向）であるため、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量が最大のときに、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°となる。したがって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量のピークを検出することによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。
【0078】
図２０は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１とイオンビームＩＢの電流量Ｉの関係を示すグラフである。
【0079】
傾斜角度θ１に対する電流量Ｉをプロットすることによって、図２０に示すグラフを作成できる。例えば、上述した測定を繰り返し行うことによって、各傾斜角度θ１において電流量Ｉの平均を求めてもよい。これにより、測定精度を高めることができる。
【0080】
次に、図２０に示す、傾斜角度θ１と電流量Ｉの関係を示すグラフを用いて、電流量Ｉのピークを検出する。
【0081】
例えば、図２０に示すグラフから、ピークの半値幅を求め、半値幅の中心をピークの位置とする。また、例えば、図２０に示すグラフから、ピークの立ち上がりの位置および立下りの位置を検出し、これらからピークの位置を求めてもよい。また、図２０に示すグラフを所定の関数でフィッティングし、このフィッティングの結果からピークの位置を求めてもよい。このように、半値幅や、立ち上がり、フィッティングによってピークを検出することによって、電流量Ｉが最大となる位置をピークの位置とする場合と比べて、ノイズや誤差によるピーク位置の誤検出を低減できる。
【0082】
ここで、スリット４の深さ方向は、鉛直方向（Ｚ方向）であるため、ピークの位置、すなわち、電流量Ｉがピークとなる傾斜角度θ１は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が０°になる位置を表している。すなわち、ピーク位置は、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃの位置を表している。
【0083】
図２０に示すグラフでは、電流量がピークとなる傾斜角度θ１の値は、－０．７°である。したがって、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃが－０．７°ずれていることがわかる。
【0084】
１．６． イオン源傾斜機構の調整方法
図２１は、イオン源傾斜機構２０の調整方法の一例を示すフローチャートである。図２
１に示すように、イオン源傾斜機構２０の調整方法は、上述したイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法によって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する工程Ｓ２００と、当該ピークに基づいて、イオン源傾斜機構２０を調整する工程Ｓ２０２と、を含む。
図２１は、イオン源傾斜機構２０の調整方法の一例を示すフローチャートである。図２
１に示すように、イオン源傾斜機構２０の調整方法は、上述したイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法によって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する工程Ｓ２００と、当該ピークに基づいて、イオン源傾斜機構２０を調整する工程Ｓ２０２と、を含む。
【0085】
上述した図１１に示すイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法によって、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する（Ｓ２００）。
【0086】
次に、ピーク位置がイオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃとなるようにイオン源傾斜機構２０を調整する（Ｓ２０２）。
【0087】
例えば、イオン源傾斜機構２０において中心Ｃの位置を決める第１センサーの位置を、ピーク位置に合わせることによって、イオン源傾斜機構２０を調整する。図２０に示す例では、傾斜角度範囲の中心Ｃを－０．７°ずらす。これにより、図８に示すように、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を０°にできる。
【0088】
以上の工程により、イオン源傾斜機構２０を調整できる。
【0089】
１．７． 測定部の処理
試料加工装置１００では、測定部８０が、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射したときのスリット４を通過した電流量Ｉのピークを検出し、当該ピークに基づいてイオン源傾斜機構２０を制御する。図２２は、測定部８０の処理の一例を示すフローチャートである。
試料加工装置１００では、測定部８０が、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射したときのスリット４を通過した電流量Ｉのピークを検出し、当該ピークに基づいてイオン源傾斜機構２０を制御する。図２２は、測定部８０の処理の一例を示すフローチャートである。
【0090】
測定部８０は、イオン源傾斜機構２０にイオン源１０の傾斜角度θ０を変化させながら、電流測定器７０で測定されたスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉの情報を取得する（Ｓ３００）。
【0091】
次に、測定部８０は、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する（Ｓ３０２）。ピークを検出する処理では、上述したように、傾斜角度θ１に対する電流量Ｉをグラフにプロットすることによって、ピークを検出する。これにより、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。
【0092】
次に、測定部８０は、電流量Ｉがピークに基づいて、イオン源傾斜機構２０を制御する（Ｓ３０４）。
【0093】
測定部８０は、イオン源１０の傾斜角度が設定された場合に、ピーク位置が傾斜角度範囲の中心Ｃとなるように傾斜角度にオフセットをかける。例えば、図６に示す例では、測定部８０は、イオン源１０の傾斜角度範囲が－Ａ°～＋Ａ°に設定された場合に、設定された傾斜角度範囲を－Ａ＋ａ°～＋Ａ＋ａ°として、イオン源傾斜機構２０を制御する。これにより、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を０°にできる。
【0094】
このように、測定部８０は、設定された傾斜角度にオフセットをかけることによってイオン源傾斜機構２０を制御する。なお、測定部８０は、電流量Ｉのピークに基づいて、傾斜角度範囲の中心Ｃを決める第１センサーの位置を移動させてもよい。
【0095】
１．８． 効果
試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法は、スリット４が
設けられた傾斜角度測定器１を試料加工装置１００の試料台１１０に装着する工程と、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら、傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射し、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定する工程と、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する工程と、を含む。そのため、このような測定方法では、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。したがって、イオン源傾斜機構２０を容易に調整できる。
試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法は、スリット４が
設けられた傾斜角度測定器１を試料加工装置１００の試料台１１０に装着する工程と、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら、傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射し、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定する工程と、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する工程と、を含む。そのため、このような測定方法では、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。したがって、イオン源傾斜機構２０を容易に調整できる。
【0096】
試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法において、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を求める工程では、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１に対するスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉをグラフにプロットし、当該ピークを検出する。これにより、傾斜角度θ１と電流量Ｉの関係を正確に把握できるため、正確にピークを検出できる。
【0097】
試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法において、スリット４の深さ方向が鉛直方向となるように、傾斜角度測定器１を試料台１１０に装着する。これにより、イオン源１０の傾斜角度範囲の中心Ｃの位置を知ることができる。
【0098】
試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法では、イオン源傾斜機構２０を用いてイオン源１０を傾斜させることによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させる。したがって、イオン源傾斜機構２０を調整できる。
【0099】
試料加工装置１００におけるイオン源傾斜機構２０の調整方法は、上記の傾斜角度θ１の測定方法によって、イオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する工程と、当該ピークに基づいてイオン源傾斜機構２０を調整する工程と、を含む。このような調整方法では、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できるため、イオン源傾斜機構２０を容易に調整できる。
【0100】
試料加工装置１００は、イオンビームＩＢを試料Ｓに照射するイオン源１０と、試料Ｓを保持する試料ホルダー３０と、イオンビームＩＢを通過させるスリット４を含む傾斜角度測定器１と、イオンビームＩＢを傾斜させるイオン源傾斜機構２０と、傾斜角度測定器１のスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定する電流測定器７０と、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射したときのスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する測定部８０と、を含む。
【0101】
そのため、試料加工装置１００では、イオンビームＩＢの傾斜角度を測定できる。さらに、測定部８０がスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークに基づいて、イオン源傾斜機構２０を制御する。このように試料加工装置１００では、測定部８０がイオンビームＩＢの傾斜角度の測定結果に基づいてイオン源傾斜機構２０を制御する。そのため、試料加工装置１００では容易に、良好な透過電子顕微鏡用の試料を作製できる。
【0102】
試料加工装置１００では、測定部８０は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１に対するスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉをグラフにプロットし、イオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する。そのため、試料加工装置１００では、正確にピークを検出できる。
【0103】
傾斜角度測定器１は、イオンビームＩＢを試料Ｓに照射して試料Ｓを加工する試料加工装置におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定するための傾斜角度測定器１であって、イオンビームＩＢを通過させるスリット４を含む。このような傾斜角度測定器１では、イオンビームＩＢの光軸方向とスリット４の深さ方向が一致した場合に、スリット４を
通過するイオンビームＩＢの電流量が最大となるため、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。
通過するイオンビームＩＢの電流量が最大となるため、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。
【0104】
傾斜角度測定器１は、試料加工装置１００の試料台１１０に設置される設置面となる第２面８ｂを有し、第２面８ｂを試料台１１０に設置した場合に、スリット４の深さ方向が鉛直方向となる。そのため、傾斜角度測定器１では、容易に、スリット４の深さ方向を鉛直方向にできる。
【0105】
図２３は、上述した調整方法によってイオン源傾斜機構２０を調整した後に試料加工装置１００で加工された試料の断面ＳＥＭ像である。図２４は、上述した調整方法によってイオン源傾斜機構２０を調整する前に試料加工装置１００で加工された試料の断面ＳＥＭ像である。ここでは、試料加工装置１００において、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を、傾斜角度範囲の中心Ｃで固定した状態で、試料Ｓを加工した。
【0106】
図２４に示すように、イオン源傾斜機構２０の調整前には、試料の表面のミリングレートと試料の裏面のミリングレートに大きな差が生じていた。
【0107】
図２３に示すように、イオン源傾斜機構２０の調整後には、試料の表面のミリングレートと試料の裏面のミリングレートの差を低減できた。このように、イオン源傾斜機構２０の調整によって、試料の表面のミリングレートと試料の裏面のミリングレートの差を低減できた。すなわち、イオン源傾斜機構２０の調整によって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を正確に制御できた。
【0108】
【0109】
このように、上述した調整方法では、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を高い精度で補正できるため、図２３に示すように、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を傾斜角度範囲の中心Ｃに固定した状態、すなわち、傾斜角度θ１＝０°の状態でも、試料の表面と裏面を均一にミリングできる。
【0110】
２． 第２実施形態
２．１． 試料加工装置
次に、第２実施形態に係る試料加工装置について、図面を参照しながら説明する。図２５は、第２実施形態に係る試料加工装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る試料加工装置２００において、第１実施形態に係る試料加工装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
２．１． 試料加工装置
次に、第２実施形態に係る試料加工装置について、図面を参照しながら説明する。図２５は、第２実施形態に係る試料加工装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る試料加工装置２００において、第１実施形態に係る試料加工装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0111】
試料加工装置２００は、図２５に示すように、試料ホルダー３０を傾斜させる試料ホルダー傾斜機構２２を含む。試料加工装置２００は、図１に示すイオン源傾斜機構２０を備えていない。すなわち、試料加工装置２００では、イオン源１０は固定されている。
【0112】
試料ホルダー傾斜機構２２は、試料ホルダー３０を傾斜させる。試料ホルダー傾斜機構２２が試料ホルダー３０を傾斜させることによって試料Ｓを傾斜させることができる。試料ホルダー傾斜機構２２は、例えば、モーター駆動によって試料ホルダー３０を傾斜させる。
【0113】
【0114】
上述した試料加工装置１００では、図３に示すように、イオン源１０を傾斜させることによってイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変更した。これに対して、試料加工装置２００では、試料Ｓを傾斜させることによってイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変更する。この点を除いて試料加工装置２００の動作は、試料加工装置１００の動作と同様であり、その詳細な説明を省略する。
【0115】
試料ホルダー傾斜機構２２は、試料Ｓを軸Ｏを傾斜軸として所定の傾斜角度範囲で揺動させる。軸Ｏは、試料Ｓの上面Ｓａ上に位置している。
【0116】
２．３． イオンビームの傾斜角度の測定方法
試料加工装置２００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法は、傾斜角度測定器１を傾斜させることによってイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変更する点を除いて上述した図１１に示す試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法と同様である。以下では、上述した試料加工装置１００における測定方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。図２７～図２９は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法を説明するための図である。
試料加工装置２００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法は、傾斜角度測定器１を傾斜させることによってイオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変更する点を除いて上述した図１１に示す試料加工装置１００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法と同様である。以下では、上述した試料加工装置１００における測定方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。図２７～図２９は、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法を説明するための図である。
【0117】
まず、図２７に示すように、傾斜角度測定器１を試料加工装置２００の試料台１１０に装着する（Ｓ１００）。
【0118】
試料加工装置２００では、傾斜角度測定器１を傾斜させるため、傾斜角度測定器１のスリット４をイオンビームＩＢの照射位置に合わせることによって、試料Ｓの傾斜軸となる軸ＯをイオンビームＩＢの照射位置に合わせることができる。
【0119】
次に、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら、傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射し、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定する（Ｓ１０２）。
【0120】
試料加工装置２００では、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１は、試料ホルダー傾斜機構２２を用いて傾斜角度測定器１を傾斜させることによって変化させる。ここでは、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１は、傾斜角度測定器１（スリット４）に対するイオンビームＩＢの傾きである。
【0121】
次に、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量のピークを検出する（Ｓ１０４）。
【0122】
図２８および図２９に示すように、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１が変化することによって、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量Ｉも変化する。イオンビームＩＢの光軸方向とスリット４の深さ方向が一致したときに、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量Ｉが最大となる。そのため、上述した試料加工装置１００の例と同様に、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出することによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。ピーク位置は、試料Ｓの傾斜角度範囲の中心Ｃの位置を表している。
【0123】
２．４． 試料ホルダー傾斜機構の調整方法
図３０は、試料加工装置２００における試料ホルダー傾斜機構２２の調整方法の一例を示すフローチャートである。図３１は、試料Ｓの傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオン
ビームＩＢの傾斜角度θ１が０°となるように、試料ホルダー傾斜機構２２を調整した状態を示す図である。
図３０は、試料加工装置２００における試料ホルダー傾斜機構２２の調整方法の一例を示すフローチャートである。図３１は、試料Ｓの傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオン
ビームＩＢの傾斜角度θ１が０°となるように、試料ホルダー傾斜機構２２を調整した状態を示す図である。
【0124】
試料加工装置２００における試料ホルダー傾斜機構２２の調整方法は、イオンビームＩＢの電流量Ｉのピークに基づいて試料ホルダー傾斜機構２２を調整する点を除いて、上述した図２１に示す試料加工装置１００におけるイオン源傾斜機構２０の調整方法と同様である。以下では、上述した試料加工装置１００における調整方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
【0125】
上述したイオンビームＩＢの傾斜角度θ１の測定方法によって、スリット４を通過するイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する（Ｓ４００）。
【0126】
次に、ピーク位置が、試料Ｓの傾斜角度範囲の中心Ｃとなるように試料ホルダー傾斜機構２２を調整する（Ｓ４０２）。
【0127】
イオン源傾斜機構２０の調整方法と同様に、試料ホルダー傾斜機構２２において傾斜角度範囲の中心Ｃを決めるセンサーの位置をピーク位置に合わせることによって、試料ホルダー傾斜機構２２を調整する。これにより、図３１に示すように、試料Ｓの傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を０°にできる。
【0128】
以上の工程により、試料ホルダー傾斜機構２２を調整できる。
【0129】
２．５． 測定部の処理
試料加工装置２００では、測定部８０が、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射したときのスリット４を通過した電流量Ｉのピークを検出し、当該ピークに基づいて試料ホルダー傾斜機構２２を制御する。図３２は、測定部８０の処理の一例を示すフローチャートである。
試料加工装置２００では、測定部８０が、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させながら傾斜角度測定器１にイオンビームＩＢを照射したときのスリット４を通過した電流量Ｉのピークを検出し、当該ピークに基づいて試料ホルダー傾斜機構２２を制御する。図３２は、測定部８０の処理の一例を示すフローチャートである。
【0130】
測定部８０は、試料ホルダー傾斜機構２２に傾斜角度測定器１の傾斜角度を変化させながら、電流測定器７０で測定されたスリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉの情報を取得する（Ｓ５００）。次に、測定部８０は、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉのピークを検出する（Ｓ５０２）。これにより、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を測定できる。
【0131】
次に、測定部８０は、電流量Ｉがピークとなる傾斜角度測定器１の傾斜角度に基づいて、試料ホルダー傾斜機構２２を制御する（Ｓ５０４）。
【0132】
測定部８０は、試料Ｓの傾斜角度が設定された場合に、ピーク位置が傾斜角度範囲の中心Ｃとなるように傾斜角度にオフセットをかける。これにより、試料Ｓの傾斜角度範囲の中心Ｃにおいて、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を０°にできる。
【0133】
２．６． 効果
試料加工装置２００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法では、試料ホルダー傾斜機構２２を用いて傾斜角度測定器１を傾斜させることによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させる。これにより、イオン源１０を傾斜させることによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させるときと同様に、傾斜角度測定器１に対するイオンビームＩＢの入射角度を変化させることができる。そのため、上述した試料加工装置１００における測定方法と同様の作用効果を奏することができる。
試料加工装置２００におけるイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法では、試料ホルダー傾斜機構２２を用いて傾斜角度測定器１を傾斜させることによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させる。これにより、イオン源１０を傾斜させることによって、イオンビームＩＢの傾斜角度θ１を変化させるときと同様に、傾斜角度測定器１に対するイオンビームＩＢの入射角度を変化させることができる。そのため、上述した試料加工装置１００における測定方法と同様の作用効果を奏することができる。
【0134】
試料加工装置２００における試料ホルダー傾斜機構２２の調整方法では、スリット４を
通過した電流量Ｉのピークに基づいて、試料ホルダー傾斜機構２２を調整する。そのため、上述した試料加工装置１００における調整方法と同様の作用効果を奏することができる。
通過した電流量Ｉのピークに基づいて、試料ホルダー傾斜機構２２を調整する。そのため、上述した試料加工装置１００における調整方法と同様の作用効果を奏することができる。
【0135】
試料加工装置２００では、測定部８０が電流量Ｉのピークを検出し、電流量Ｉのピークに基づいて、試料ホルダー傾斜機構２２を制御する。試料加工装置２００は、試料加工装置１００と同様の作用効果を奏することができる。
【0136】
３． 変形例
３．１． 第１変形例
上述した第１実施形態では、傾斜角度測定器１を試料台１１０に設定する際に、軸Ｏを試料Ｓの上面Ｓａの位置とし、この軸Ｏの位置でイオンビームＩＢを照射してシリコン基板１０２にイオンビーム痕を形成したが、軸Ｏの位置は特に限定されない。
３．１． 第１変形例
上述した第１実施形態では、傾斜角度測定器１を試料台１１０に設定する際に、軸Ｏを試料Ｓの上面Ｓａの位置とし、この軸Ｏの位置でイオンビームＩＢを照射してシリコン基板１０２にイオンビーム痕を形成したが、軸Ｏの位置は特に限定されない。
【0137】
例えば、軸Ｏの位置が、イオンビーム痕を形成する位置から上下方向（＋Ｚ方向または－Ｚ方向）にずれている場合、例えば、イオン源１０を＋Ａ°傾けてイオンビーム痕を形成した後、イオン源１０を－Ａ°傾けてイオンビーム痕を形成することで、シリコン基板１０２に楕円状またはダンベル状のイオンビーム痕を形成できる。このイオンビーム痕の長手方向の中心を、イオンビームＩＢの照射位置とすればよい。これにより、より精度よく傾斜角度を測定できる。第２実施形態についても同様である。
【0138】
３．２． 第２変形例
図３３および図３４は、傾斜角度測定器１の変形例を模式的に示す断面図である。図１０に示すように、傾斜角度測定器１の設置面となる第２面８ｂに対してスリット４の深さ方向が垂直であった。
図３３および図３４は、傾斜角度測定器１の変形例を模式的に示す断面図である。図１０に示すように、傾斜角度測定器１の設置面となる第２面８ｂに対してスリット４の深さ方向が垂直であった。
【0139】
これに対して、図３３および図３４に示すように、第２面８ｂに対してスリット４の深さ方向が垂直でなくてもよい。このような傾斜角度測定器１では、測定された傾斜角度を、較正値を用いて較正することによって、図１０に示す第２面８ｂに対してスリット４の深さ方向が垂直な場合と同様に、傾斜角度を測定できる。
【0140】
図３５は、変形例に係る傾斜角度測定器１を用いてイオンビームＩＢの傾斜角度を測定した結果を示すグラフである。図３５には、第２面８ｂを設置面としたときの電流量Ｉの測定結果と、第１面８ａを設置面としたときの電流量Ｉの測定結果を示している。なお、図１０に示す第２面８ｂに対してスリット４の深さ方向が垂直な傾斜角度測定器１を用いたときの電流量Ｉの測定結果を破線で示している。
【0141】
図３３に示す第２面８ｂを設置面として上述したイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法で求めた値と、図３４に示す第１面８ａを設置面として上述したイオンビームＩＢの傾斜角度の測定方法で求めた値の中間が真の傾斜角度となる。したがって、第２面８ｂを設置面として測定したときの測定結果、および第１面８ａを設置面として測定したときの測定結果に基づいて、第１面８ａを設置面として測定するときの較正値および第２面８ｂを設置面として測定するときの較正値を求めることができる。
【0142】
このように、第２面８ｂを設置面としたときの較正値、および第１面８ａを設置面としたときの較正値を求めることができるため、第２面８ｂに対してスリット４の深さ方向が垂直でない場合でも、第２面８ｂを設置面としてもよいし、第１面８ａを設置面としてもよい。
【0143】
３．３． 第３変形例
上述した第１実施形態では、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを、直接、電流測定器７０で測定したが、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定する手法はこれに限定されない。例えば、傾斜角度測定器１に照射されたイオンビームＩＢの電流量を測定することによって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定してもよい。イオン源１０から放出されるイオンビームＩＢの電流量は、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量と傾斜角度測定器１に照射されたイオンビームＩＢの電流量の和である。そのため、傾斜角度測定器１に照射されたイオンビームＩＢの電流量を測定することによって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量を測定できる。
上述した第１実施形態では、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを、直接、電流測定器７０で測定したが、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定する手法はこれに限定されない。例えば、傾斜角度測定器１に照射されたイオンビームＩＢの電流量を測定することによって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量Ｉを測定してもよい。イオン源１０から放出されるイオンビームＩＢの電流量は、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量と傾斜角度測定器１に照射されたイオンビームＩＢの電流量の和である。そのため、傾斜角度測定器１に照射されたイオンビームＩＢの電流量を測定することによって、スリット４を通過したイオンビームＩＢの電流量を測定できる。
【0144】
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
【0145】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0146】
１…傾斜角度測定器、２…基体、２ａ…第１部分、２ｂ…第２部分、２ｂ－１…基部、２ｂ－２…先端部、４…スリット、４ａ…第１開口、４ｂ…第２開口、６…マーカー、８ａ…第１面、８ｂ…第２面、９ａ…第３面、９ｂ…第４面、１０…イオン源、２０…イオン源傾斜機構、２２…試料ホルダー傾斜機構、３０…試料ホルダー、４０…遮蔽部材、５０…照明装置、６０…カメラ、６２…光学系、７０…電流測定器、８０…測定部、８２…制御回路、９０…位置合わせ用カメラ、１００…試料加工装置、１０２…シリコン基板、１０４…ホルダー、１１０…試料台、２００…試料加工装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】