特許 7366152 イオンミリング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-12

(45)【発行日】2023-10-20

(54)【発明の名称】イオンミリング装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/244 20060101AFI20231013BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20231013BHJP

   H01J 37/04 20060101ALI20231013BHJP

   H01J 37/30 20060101ALI20231013BHJP

【ＦＩ】

H01J37/244

H01J37/305 A

H01J37/04 A

H01J37/30 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021566418

(86)(22)【出願日】2019-12-24

(86)【国際出願番号】 JP2019050524

(87)【国際公開番号】W WO2021130842

(87)【国際公開日】2021-07-01

【審査請求日】2022-06-24

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】会田 翔太

(72)【発明者】

【氏名】高須 久幸

(72)【発明者】

【氏名】上野 敦史

(72)【発明者】

【氏名】鴨志田 斉

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／０１７６６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０８－００５５２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／０４

Ｈ０１Ｊ ３７／３０

Ｈ０１Ｊ ３７／３０５

Ｈ０１Ｊ ３７／２４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオン源と、
前記イオン源から非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、
第１の方向に延在する線状のイオンビーム電流測定部材を保持する測定部材保持部と、
前記イオン源と前記試料ステージとの間に位置し、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる軌道に沿って、前記イオンビーム電流測定部材を保持した前記測定部材保持部を移動させる駆動ユニットと、
電極と、
制御部とを有し、
前記電極は、前記軌道よりも前記試料ステージ側、かつ前記イオン源からの前記イオンビームのイオンビーム中心と前記イオンビーム電流測定部材とが交わるとき、前記イオン源からみて前記イオンビーム電流測定部材と前記電極とが重なるように配置され、
前記制御部は、前記電極に所定の正電圧を印加し、前記イオン源から第１の照射条件で前記イオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム電流測定部材を前記イオンビームの照射範囲において移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム電流測定部材に照射されることにより前記イオンビーム電流測定部材に流れるイオンビーム電流を測定するイオンミリング装置。

【請求項2】

イオン源と、
前記イオン源から非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、
第１の方向に延在する線状のイオンビーム電流測定部材を保持する測定部材保持部と、
前記イオン源と前記試料ステージとの間に位置し、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる軌道に沿って、前記イオンビーム電流測定部材を保持した前記測定部材保持部を移動させる駆動ユニットと、
電極と、
制御部とを有し、
前記電極は、前記軌道よりも前記イオン源側、かつ前記イオン源からのイオンビームが照射されない位置に配置され、
前記制御部は、前記電極に所定の正電圧を印加し、前記イオン源から第１の照射条件で前記イオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム電流測定部材を前記イオンビームの照射範囲において移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム電流測定部材に照射されることにより前記イオンビーム電流測定部材に流れるイオンビーム電流を測定するイオンミリング装置。

【請求項3】

イオン源と、
前記イオン源から非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、
第１の方向に延在する線状のイオンビーム電流測定部材を保持する測定部材保持部と、
前記イオン源と前記試料ステージとの間に位置し、前記第１の方向と直交する第２の方向に延びる軌道に沿って、前記イオンビーム電流測定部材を保持した前記測定部材保持部を移動させる駆動ユニットと、
制御部とを有し、
前記制御部は、前記試料ステージに所定の正電圧を印加し、前記イオン源から第１の照射条件で前記イオンビームが出力された状態で、前記駆動ユニットにより前記イオンビーム電流測定部材を前記イオンビームの照射範囲において移動させ、前記イオンビームが前記イオンビーム電流測定部材に照射されることにより前記イオンビーム電流測定部材に流れるイオンビーム電流を測定するイオンミリング装置。

【請求項4】

請求項１～請求項３のいずれか１項において、
前記制御部は、前記イオンビーム電流と当該イオンビーム電流が測定されたときの前記イオンビーム電流測定部材の位置との関係を示すイオンビームプロファイルを計測するイオンミリング装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記制御部は、前記イオンビームプロファイルのピーク値及び半値幅を算出するイオンミリング装置。

【請求項6】

請求項１において、
前記電極はグラファイトカーボンであるイオンミリング装置。

【請求項7】

請求項２において、
前記電極は銅またはリン青銅であるイオンミリング装置。

【請求項8】

請求項１～請求項３のいずれか１項において、
前記イオンビーム電流測定部材は、断面が円柱形状であり、径が前記イオンビームの半値幅以下であるグラファイトカーボンの線状材であるイオンミリング装置。

【請求項9】

請求項４において、
試料室と、
前記試料室に設置されるイオン源位置調整機構とを有し、
前記イオン源は前記イオン源位置調整機構を介して前記試料室に取り付けられ、
前記イオン源は、ぺニング型イオン源であり、
前記イオンビームプロファイルに基づき、前記イオン源の放電電圧、前記イオン源のガス流量または作動距離の１つ以上が調整可能なイオンミリング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオンミリング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、イオン源においてプラズマを生成してイオンを引き出し、引出したイオンを照射して基板等に加工処理を施すイオンミリング装置が開示される。このイオンミリング装置は例えば、４インチ（Φ１００）基板に対して加工を行うものであって、均一あるいは所望の分布の大口径のイオンビームを得るため、イオン源内のプラズマ分布を電気的に制御することにより引出しイオンビームの分布を制御することが開示される。制御方法の一例として、ファラデーカップを用いてイオンビームの分布状態を測定し、測定結果に基づいてプラズマ制御電極に印加する電圧を調整することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－２１６６５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

イオンミリング装置は、試料（例えば、金属、半導体、ガラス、セラミックなど）に対して非集束のイオンビームを照射し、スパッタリング現象によって試料表面の原子を無応力で弾き飛ばすことで、その表面あるいは断面を研磨するための装置である。イオンミリング装置には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）による試料の表面あるいは断面を観察するための前処理装置として用いられるものがある。このような前処理装置向けのイオン源には、構造を小型化するために有効なペニング方式を採用する場合が多い。

【0005】

ペニング型イオン源からのイオンビームは収束させないまま試料に照射するため、試料のイオンビーム照射点付近でのイオン分布は、中心部でのイオン密度が最も高く、中心から外側に向かってイオン密度が低くなる特性を有する。一方、特に電子顕微鏡による表面観察では、構造・組成を正確に観察するため、試料表面を平滑に研磨する必要がある。このため、試料を回転させながらイオンビームを低入射角度で照射する。これにより、観察する部位を含む周辺範囲について、広範かつ平滑な加工面を得ることが可能になる。イオン密度は試料の加工速度（ミリングレート）に直結するため、イオン分布の特性は試料加工面の加工形状に大きく影響する。

【0006】

ペニング方式を採用したイオン源はその構造から、発生させて射出したイオンが内部の構成部材を摩耗させることが知られている。また、試料を加工した結果、加工面から発生して浮遊した微小粒子がイオン源の、特にイオンビーム射出口に付着して、汚れの原因となる。これらの要因などにより、イオンミリング装置を使用し続けているとイオンビームの特性が変化し、ひいては試料加工面の加工形状の再現性が低下する。電子顕微鏡による観察が量産工程管理目的で行われる場合には、多数の試料に対して同一の加工を施すことが求められるため、イオンミリング装置の加工形状の再現性の低下は欠陥検出精度の低下につながるおそれがある。

【0007】

本発明はこのような課題を鑑み、試料の表面あるいは断面を観察の前処理加工を行うイオンミリング装置に適したイオンビームの照射条件を調整可能とするイオンミリング装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施の形態であるイオンミリング装置は、イオン源と、イオン源から非集束のイオンビームを照射することにより加工される試料が載置される試料ステージと、第１の方向に延在する線状のイオンビーム電流測定部材を保持する測定部材保持部と、イオン源と試料ステージとの間に位置し、第１の方向と直交する第２の方向に延びる軌道に沿って、イオンビーム電流測定部材を保持した測定部材保持部を移動させる駆動ユニットと、軌道の近傍に配置される電極と、制御部とを有し、制御部は、電極に所定の正電圧を印加し、イオン源から第１の照射条件でイオンビームが出力された状態で、駆動ユニットによりイオンビーム電流測定部材をイオンビームの照射範囲において移動させ、イオンビームがイオンビーム電流測定部材に照射されることによりイオンビーム電流測定部材に流れるイオンビーム電流を測定する。

【発明の効果】

【0009】

イオンミリング装置のイオン分布の再現性を高めることができる。

【0010】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】イオンミリング装置の構成例（模式図）である。

【図2】イオン源および電源回路の構成を示す図である。

【図3】駆動ユニットの構成例である。

【図4】比較例におけるイオンビーム電流の計測の様子を示す図である。

【図5】比較例により計測されるイオンビームプロファイルを示す図である。

【図6A】実施例におけるイオンビーム電流の計測の様子を示す図である。

【図6B】実施例におけるイオンビーム電流測定部材の軌道と電子トラップとの位置関係を示す図である。

【図7A】変形例におけるイオンビーム電流の計測の様子を示す図である。

【図7B】変形例におけるイオンビーム電流測定部材の軌道と電子トラップとの位置関係を示す図である。

【図8】イオンビーム照射条件の調整についてのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【0013】

図１は、本発明の実施の形態であるイオンミリング装置１００の主要部を上方から（鉛直方向をＹ方向とする）示した図（模式図）である。真空状態を保持可能な試料室１０８には、イオン源位置調整機構１０４を介して取り付けられるイオン源１０１、加工対象とする試料を設置するための試料ステージ１０２、回転中心Ｒ_０を軸として試料ステージ１０２を回転させる試料ステージ回転駆動源１０３が設けられている。イオン源１０１からのイオンビームは集束させないまま試料に照射されるため、試料のイオンビーム照射点付近でのイオンビーム分布は、中心部でのイオン密度が最も高く、中心から外側に向かってイオン密度が低くなる特性を有する。イオン密度は試料の加工速度に直結するため、イオンビーム照射点付近でのイオンビーム分布は試料の加工形状に大きく影響する。このため、イオン源１０１からの非集束イオンビームのイオンビーム分布を計測するため、イオンミリング装置１００は、試料ステージ１０２の試料載置面に近接して配置されるイオンビーム電流測定部材１０５、イオンビーム電流測定部材１０５を保持する測定部材保持部１０６、測定部材保持部１０６をＸ方向に往復駆動する駆動ユニット１０７、及び電子トラップ１１２を備えている。イオンミリング装置１００を構成する各機構は電源ユニット１１０から電源を供給され、制御部１０９により制御される。また、表示部１１１には装置の制御パラメータや動作状態などが表示される。

【0014】

イオン源１０１からのイオンビームはイオンビーム中心Ｂ_０を中心に放射状に広がった状態で放出されるため、試料ステージ１０２の回転中心Ｒ_０とイオンビーム中心Ｂ_０とが一致するよう調整する必要がある。この調整を容易にするため、イオン源１０１は、その位置をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向に位置を調整するイオン源位置調整機構１０４を介して試料室１０８に取り付けられている。これにより、イオン源１０１のイオンビーム中心Ｂ_０の位置、具体的にはＸＹ面（Ｘ方向及びＹ方向を含む面）上の位置及び作動距離（ＷＤ：Working Distance、Ｚ方向の位置）が調整可能とされている。

【0015】

詳細は後述するが、イオンビーム電流測定部材１０５は導電性部材であり、イオン源１０１からイオンビーム電流測定部材１０５に衝突するイオンの量を、イオン源１０１とイオンビーム電流測定部材１０５との間のイオンビーム電流として電流計１１３により計測する。制御部１０９は、イオンビーム電流測定部材１０５をＸ方向に移動させながら電流計１１３によりイオンビーム電流を計測することにより、Ｘ方向に沿った位置ごとのイオンビーム電流を取得し、イオンビームプロファイルとして表示部１１１に表示する。また、イオンビームプロファイルの計測中、電子トラップ１１２がイオンビーム電流測定部材１０５よりも試料ステージ１０２側に、かつイオンビーム中心Ｂ_０とイオンビーム電流測定部材１０５とが交わるとき、イオン源１０１からみてイオンビーム電流測定部材１０５と電子トラップ１１２とが重なる位置に配置される。電子トラップ１１２には電源ユニット１１０から所定の正電位が印加される。

【0016】

図２は、イオン源１０１の内部構造およびイオン源１０１の電圧を印加する電源ユニット１１０の電源回路を示す模式図である。なお、電源回路はイオン源１０１に関する回路のみを示している。図２は、イオン源１０１としてぺニング方式を採用したイオン源（ぺニング型イオン源）を示している。ぺニング型イオン源内部には、同電位とされる第１のカソード２０１と第２のカソード２０２との間に、電源ユニット１１０から放電電圧が印加されるアノード２０３が配置され、アノード－カソード間の電位差により電子を発生させる。発生した電子は永久磁石２０４によってイオン源内部に滞留する。一方、イオン源には、外部からアルゴンガスが配管２０６を通して導入され、電子とアルゴンガスとが衝突することによりアルゴンイオンが生成される。アルゴンイオンは、加速電圧が印加された加速電極２０５に誘引され、イオンビーム照射口２０７を通って、イオンビームとして照射される。

【0017】

イオン源１０１は、ビームの照射を繰り返すうちに、イオン源１０１の内部部品が摩耗したり、照射対象となる加工物から発生した微小粒子が飛散し、イオンビーム照射口２０７に付着したりすることで、イオン源１０１が照射するイオンビーム分布が変動する。イオン源１０１の内部部品の交換やクリーニングといったメンテナンスを実施することで、内部部品の摩耗やイオンビーム照射口２０７の微小粒子の付着は解消されるが、変動前のイオンビーム分布に戻ることを保証するものではない。そのため、例えば、メンテナンス実施後にイオンビーム分布の確認を行い、所望のイオンビーム分布が得られるようにイオン源１０１の作動距離や放電電圧、ガス流量を調節する。これにより、イオンミリング装置による加工の再現性を高めることができる。

【0018】

図３にイオンビーム電流測定部材１０５を駆動する駆動ユニット１０７の構成例を示す。図では、駆動ユニット１０７の上面図と、上面図のＡ－Ａ線に沿ったイオンビーム電流測定部材１０５及び測定部材保持部１０６の断面図とを示している。

【0019】

測定部材保持部１０６は絶縁材で構成されており、その内部に導電性を有するイオンビーム電流取出部３１０が設けられている。イオンビーム電流測定部材１０５はイオンビーム電流取出部３１０に取り付けられ、イオンビーム電流取出部３１０を介してイオンビーム電流取出配線３１１と接続される。イオンビーム電流取出配線３１１は電流計１１３に接続されている。

【0020】

駆動ユニット１０７は、モータ３０１、傘歯車３０２、ギア３０３、レール部材３０４を有する。モータ３０１の駆動軸に設けた傘歯車３０２及びギア３０３が回転し、レール部材３０４に駆動を伝達することで、測定部材保持部１０６をＸ方向に往復移動させる。測定部材保持部１０６を往復移動させる軌道はイオン源１０１と試料ステージ１０２との間に位置している。できるだけ試料ステージ１０２の近傍に位置させることが望ましい。なお、モータ３０１は駆動ユニット１０７専用に設ける必要はなく、試料ステージ１０２を回転させる試料ステージ回転駆動源１０３と兼用することも可能である。

【0021】

イオンビーム電流測定部材１０５は、イオンビーム電流の測定中はイオン源１０１からのイオンビームが照射されることにより、加工されている状態となる。このように測定ごとに消耗する部材であるため、イオンにより加工されにくい、低スパッタ収率の部材が適している。また、イオンビーム電流測定部材１０５として線状材を使用し、非集束イオンビーム照射範囲をイオンビーム電流測定部材１０５が移動することにより、イオンビームプロファイルを計測する。このことは、イオンビーム電流測定部材１０５の径が測定可能なイオン分布の空間分解能を決定することを意味する。このため、イオンビーム電流測定部材１０５の径は、加工の際のイオンビームの半値幅よりも小さい径とすることが望ましい。例えば、0.2ｍｍ以上、0.5ｍｍ以下の径を有するグラファイトカーボンの線状材を用いることができる。また、イオンビーム電流測定部材１０５にイオンが衝突することによるイオンの不規則な挙動を抑制するため、イオンビーム電流測定部材１０５の断面形状は円形とすることが望ましい。グラファイトカーボンの線状材の他にも、タングステンの線状材なども使用可能である。イオンビーム電流測定部材１０５は、測定部材保持部１０６から取り外し可能であり、イオンビーム電流測定部材１０５がイオンビームにより消耗した場合には、新たなイオンビーム電流測定部材に交換する。

【0022】

図４は比較例として、電子トラップ１１２を設けないでイオンビーム電流を計測する様子を示す模式図である。本計測方法ではイオンビーム電流測定部材１０５にイオン源１０１から照射される正電荷をもつアルゴンイオンが衝突することによって流れる電流を電流計１１３により計測する。ところが、この比較例の構成ではイオンビーム電流測定部材１０５をイオンビームが照射されない位置に移動させているにもかかわらず、電流計１１３から電流値が計測されることが確認された。これは、アルゴンイオンがイオンビーム電流測定部材１０５近傍の構造物、具体的には測定部材保持部１０６などに衝突することにより二次電子や後方散乱電子が発生し、発生した二次電子や後方散乱電子がイオン源１０１の加速電極２０５に衝突することにより、電流計１１３で計測される電流値が増大するためである。

【0023】

図５に図４の比較例により計測されるイオンビームプロファイルを示す。横軸がビーム測定位置であり、縦軸が電流計１１３で測定されるイオンビーム電流Ｉを示している。なお、ビーム測定位置はＸＺ平面上におけるイオンビーム電流測定部材１０５の軌道とイオンビーム中心Ｂ_０との交点を原点として表記している。前述のように、計測されるイオンビームプロファイル５００は、アルゴンイオンがイオンビーム電流測定部材１０５に衝突することにより流れる真のイオンビームプロファイル５０１とイオンビームの照射に起因して発生する電子によるバックグラウンドノイズプロファイル５０２との和となっている。なお、図５ではバックグラウンドノイズプロファイル５０２を一定値として単純化して表しているが、実際には二次電子や後方散乱電子の発生ばらつき、ビーム測定位置によるイオンビーム電流測定部材１０５への電子の衝突量の違いによって測定位置によって変動する値をとる。

【0024】

真のイオンビームプロファイル５０１はガウス分布にしたがうと考えられる。したがって、計測されるイオンビーム電流Ｉ（ｘ）は（数１）で表すことができる。

【0025】

【数1】

【0026】

ここで、Ａは真のイオンビームプロファイルの最大値、σは真のイオンビームプロファイルの分散である。すなわち、真のイオンビームプロファイル５０１の情報を得るには、計測されるイオンビームプロファイル５００からバックグラウンドノイズプロファイル５０２の影響を取り除く必要がある。

【0027】

図６Ａに、プレート状の電子トラップ１１２を設けてイオンビーム電流を計測する様子を示す。また、図６Ｂにイオンビーム電流測定部材１０５の軌道（座標Ｘ０～Ｘ５は軌道上の位置を示す）と電子トラップ１１２との位置関係を示す。また、あわせてイオンビーム電流測定部材１０５の軌道近傍でのイオンビームの強度を濃淡で模式的に示している。イオンビーム強度は、イオンビーム中心Ｂ_０を最大強度として、その周辺にいくほどガウス分布にしたがって低減する。イオンビーム強度の高い領域を濃度の濃い領域、ビーム強度の低い領域を濃度の薄い領域として表示している。

【0028】

アルゴンイオンが衝突して発生する二次電子や後方散乱電子は負の電荷を有するため、正電圧を印加した電子トラップ１１２をイオンビーム電流測定部材１０５の軌道の近傍に設け、発生する二次電子や後方散乱電子を捕獲する。電子トラップ１１２に印加する電圧は電源ユニット１１０から供給され、電圧値は図示しない制御部１０９により設定される。電子トラップ１１２に印加する正電圧は、イオンビームプロファイルの計測に影響を与えない程度の正電圧として設定する。

【0029】

電子トラップ１１２はイオンビーム電流測定部材１０５の軌道よりも試料ステージ１０２側に、イオンビーム中心Ｂ_０とイオンビーム電流測定部材１０５とが交わるとき、イオン源１０１からみてイオンビーム電流測定部材１０５と電子トラップ１１２とが重なるように配置される。図６Ｂに示されるように、イオン源１０１のイオンビーム強度はイオンビーム中心Ｂ_０近傍が最も高く、二次電子や後方散乱電子の発生量も、エネルギーも大きい。したがって、電子トラップ１１２をイオンビーム中心Ｂ_０近傍に配置することで発生する二次電子や後方散乱電子を効率的に捕獲することができる。

【0030】

ただし、図６Ａのように電子トラップ１１２を配置する場合、アルゴンイオンが衝突することにより、電子トラップ１１２自体が二次電子や後方散乱電子の発生源となるおそれがある。特に後方散乱電子はエネルギーが高く、直進性が高いため、加速電極２０５まで到達する電子量も多い。ここで、後方散乱電子の発生量は、照射対象の構成元素の原子番号の増大に伴い増加することが知られているので、電子トラップ１１２には軽元素、かつ低スパッタ収率の材料を用いることが望ましい。具体的にはグラファイトカーボンを用いることが望ましい。

【0031】

このように、測定部材保持部１０６などの構造物から発生する二次電子や後方散乱電子の影響を電子トラップ１１２により取り除くことで、図５の破線で示したような、真のイオンビームプロファイル５０１の情報を得ることができる。電子トラップ１１２は、効率的に二次電子や後方散乱電子を捕獲するため、ある程度の面積を有することが必要であるが、その大きさは限定されない。例えばイオンビーム中心Ｂ_０を中心としてイオンビームの半値幅を直径とする円形状あるいは一辺とする四角形状のプレート電極とすることができる。また、電子をトラップできればよいので、プレート電極に限られず、メッシュ電極、その他の電極が許容される。

【0032】

図７Ａ～Ｂに電子トラップの変形例を示す。図６Ａでは電子トラップをイオン源１０１からみてイオンビーム電流測定部材１０５の背後に配置するのに対して、図７Ａでは電子トラップをイオンビーム電流測定部材１０５よりもイオン源１０１側に配置する。図７Ａは側面図を、図７Ｂは上面図を示している。電子トラップ７００に印加する電圧も電源ユニット１１０から供給され、電圧値は図示しない制御部１０９により設定される。電子トラップ７００はイオン源１０１からのイオンビームが照射されない領域に配置し、発生した二次電子や後方散乱電子が加速電極２０５に到達する前に捕獲する。図６Ａ～Ｂに示した電子トラップ１１２と異なり、イオンビームが照射されることがないので、電子トラップ７００としては銅やリン青銅などの導電性の高い材料を用いることができる。なお、電子トラップ１１２と電子トラップ７００の双方を備えるようにしてもよい。

【0033】

図１に示すイオンミリング装置において、制御部１０９が実行するイオンビームプロファイルの取得、およびイオンビーム照射条件の調整方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。

【0034】

Ｓ８０１：制御部１０９は駆動ユニット１０７を制御し、イオンビーム電流測定部材１０５を原点位置に移動する。ここでは原点位置はイオンビーム照射範囲の中心となるように設定するが、原点位置の設定はこれに限らない。

【0035】

Ｓ８０２：制御部１０９は、電源ユニット１１０を制御し、現在の設定として保持しているイオンビーム照射条件により、イオン源１０１よりイオンビームを出力する。現在の設定とは、試料の加工条件として定められたイオンビーム照射条件をいう。一般的には、試料を加工する際のイオン源１０１の加速電圧、放電電圧、ガス流量が定められている。

【0036】

Ｓ８０３：制御部１０９は、電子トラップ１１２（及び／または電子トラップ７００）に電源ユニット１１０を制御し、所定の電圧を印加する。電子トラップに印加する正電圧はイオンビームプロファイルの計測に悪影響を及ぼさない範囲の電圧に定められている。

【0037】

Ｓ８０４：イオンビームの出力開始後、制御部１０９は駆動ユニット１０７を制御して、イオンビーム電流測定部材１０５をＸ方向に往復移動させながら、電流計１１３によりイオンビーム電流の測定を行う。制御部１０９は、イオンビーム電流測定部材１０５のＸ方向における位置と当該位置における電流値とを対応付けることで、イオンビームプロファイルを取得する。取得したイオンビームプロファイルは表示部１１１に表示する。

【0038】

Ｓ８０５：調整目標とするイオンビームプロファイルを読み込み、表示部１１１に表示する。なお、本ステップは、イオンビームプロファイルの取得（Ｓ８０４）の前に実行してもよい。

【0039】

Ｓ８０６：Ｓ８０４で取得したイオンビームプロファイルが、Ｓ８０５で読み込んだ目標イオンビームプロファイルに近似するよう、イオンビーム照射条件を調整する。具体的には、イオン源１０１の作動距離、放電電圧、ガス流量のうち、一つ以上のパラメータを調整する。

【0040】

このとき、加速電圧については調整対象としない。加速電圧を変えてしまうと同じイオンビーム電流であっても試料の加工速度（ミリングレート）が大幅に変わってしまうためである。

【0041】

Ｓ８０７：調整されたイオンビーム照射条件により、再度イオンビームプロファイルを取得する。Ｓ８０７での処理は、Ｓ８０４での処理と同じである。

【0042】

Ｓ８０８：Ｓ８０７で取得したイオンビームプロファイルとＳ８０５で読み込んだ目標イオンビームプロファイルとを比較し、所望のイオンビームプロファイルが取得できていれば終了し、できていなければ、イオンビーム照射条件の調整（Ｓ８０６）からのステップを繰り返す。

【0043】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は記述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、イオンビーム電流測定部材１０５の近傍に位置し、イオンビームプロファイル測定時に動作しない構造物、例えば試料ステージ、に対して正電位を印加可能にすることで電子トラップとして機能させてもよい。また、イオンミリング装置が試料ステージをＺ方向に移動させることができる試料ステージ位置調整機構を備えていれば、試料ステージ位置調整機構により作動距離を調整してもよい。

【0044】

また、イオンビーム照射条件の調整においては、イオンビームプロファイルそのものを基準に調整してもよいし、イオンビームプロファイルの特徴量、例えばイオンビームプロファイルのピーク値と半値幅を算出し、特徴量が一致するようにイオンビーム照射条件の調整を行うようにしてもよい。このとき、表示部１１１には、イオンビームプロファイルそのものを表示するのではなく、調整基準とする特徴量を表示するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１００：イオンミリング装置、１０１：イオン源、１０２：試料ステージ、１０３：試料ステージ回転駆動源、１０４：イオン源位置調整機構、１０５：イオンビーム電流測定部材、１０６：測定部材保持部、１０７：駆動ユニット、１０８：試料室、１０９：制御部、１１０：電源ユニット、１１１：表示部、１１２：電子トラップ、１１３：電流計、２０１：第１のカソード、２０２：第２のカソード、２０３：アノード、２０４：永久磁石、２０５：加速電極、２０６：配管、２０７：イオンビーム照射口、３０１：モータ、３０２：傘歯車、３０３：ギア、３０４：レール部材、３１０：イオンビーム電流取出部、３１１：イオンビーム電流取出配線、７００：電子トラップ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】