DE112014002868B4

DE112014002868B4 - lonenätzvorrichtung und Bearbeitungsverfahren unter Verwendung der lonenätzvorrichtung

Info

Publication number: DE112014002868B4
Application number: DE112014002868.1T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Kamino; Hisayuki Takasu; Hirobumi Muto
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2034-07-12
Also published as: TWI524370B; US20160155602A1; CN105340050A; CN105340050B; TW201517109A; JPWO2015016039A1; DE112014002868T5; JP6078646B2; WO2015016039A1; US10515777B2

Abstract

Ionenätzvorrichtung, die mit einer Vakuumkammer, einer Abpumpvorrichtung zum Evakuieren des Inneren der Vakuumkammer und einem Probentisch zum Tragen einer mit einem Ionenstrahl innerhalb der Vakuumkammer zu bestrahlenden Probe versehen ist, welche Folgendes aufweist:
eine Heizung zum Erwärmen des Inneren der Vakuumkammer,
eine Gasquelle zum Einleiten eines Gases in die Vakuumkammer und
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Gasquelle,
wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle steuert, so dass der Innendruck der Vakuumkammer während der Erwärmung durch die Heizung in einem vorgegebenen Zustand ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ionenätzvorrichtung und insbesondere eine Ionenätzvorrichtung mit einem Temperatursteuermechanismus.
Technischer Hintergrund
Eine Ionenätzvorrichtung ist eine Vorrichtung, die eine Dünnfilmbearbeitung und eine Querschnittsbearbeitung einer Probe oder dergleichen, die als Betrachtungsobjekt für ein Rasterelektronenmikroskop oder ein Transmissionselektronenmikroskop dient, ausführt und die Probe in der Art eines Metalls, von Glas und einer Keramik durch Bestrahlung mit einem Strahl in der Art eines Argonionenstrahls bearbeitet. Diese Bearbeitung erfolgt in einer Vakuumkammer.
Dabei nimmt die Temperatur der Probe durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl zu. Weil die Probe beschädigt werden kann, wenn die Temperatur der Probe zu sehr ansteigt, wird bei einem bekannten Verfahren ein Probentisch mit einer Kühlquelle in der Art eines Peltier-Elements verbunden und die Probe gekühlt, um zu verhindern, dass die Probe beschädigt wird, wie in PTL 1 offenbart ist. PTL 1 offenbart auch ein Verfahren zum Umkehren des dem Peltier-Element zugeführten Stroms, um die Probe zu erwärmen, um das Auftreten von Frost oder einer Kondensation bei der Freigabe der Vakuumkammer der Ionenätzvorrichtung an die Atmosphäre zu unterdrücken.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2012-33335 A
Herkömmliche Ionenätzvorrichtungen - etwa zur Probenpräparation für die Elektronenmikroskopie - sind dem Fachmann ebenso wie entsprechende Präparationsverfahren beispielsweise aus US 2007/0169890 A1 , US 2013/0075248 A1 , JP S58-136776 A und US 2011/0140006 A1 bekannt.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Dabei ist in PTL 1 beim Erwärmen durch ein Peltier-Element oder dergleichen, welches als Wärmequelle dient, ein Wärmeübertragungsmedium für das Übertragen von Wärme erforderlich. Weil eine Vorrichtung in der Art einer Ionenätzvorrichtung, welche die Bestrahlung ausführt, während der Winkel des Einstrahlens des Ionenstrahls auf die Probe geändert wird, mit einem Neigetisch oder dergleichen versehen ist, muss ein leicht biegsames Material in der Art eines Metalllitzendrahts für das Wärmeübertragungsmedium verwendet werden, um zu bewirken, dass das Wärmeübertragungsmedium der Bewegung des Probentisches folgt, und kann die Wärmeleiteffizienz des Wärmeübertragungsmediums nicht erhöht werden.
Weil überdies Teile, die nicht in Kontakt mit dem Wärmeübertragungsmedium stehen, indirekt durch den Teil erwärmt werden, der in Kontakt mit dem Wärmeübertragungsmedium steht, wird für das Erwärmen erhebliche Zeit in Anspruch genommen. Ferner ist bei einem Vakuum in der vorstehend erwähnten Probenkammer (Vakuumkammer) die Wärmeleitung durch die Atmosphäre in der Probenkammer gering und ist eine Erwärmung durch eine Heizung mit einer beschränkten Ausgabe erforderlich. Die Ausgabe der Heizung muss beschränkt werden, weil verhindert werden muss, dass die Probe während der Erwärmung durch die Heizung beschädigt wird.
Nachstehend werden eine Ionenätzvorrichtung, welche die Temperatur in einer kurzen Zeit steuern soll, um eine Kondensation oder dergleichen bei der Freigabe an die Atmosphäre zu unterdrücken, und ein Bearbeitungsverfahren unter Verwendung der Ionenätzvorrichtung beschrieben.
Lösung des Problems
Als ein Aspekt zum Lösen der Aufgabe wird eine Ionenätzvorrichtung vorgeschlagen, die mit einer Vakuumkammer, einer Abpumpvorrichtung zum Evakuieren des Inneren der Vakuumkammer und einem Probentisch zum Tragen einer mit einem Ionenstrahl innerhalb der Vakuumkammer zu bestrahlenden Probe versehen ist, wobei die Ionenätzvorrichtung Folgendes aufweist: eine Heizung zum Erwärmen des Inneren der Vakuumkammer, eine Gasquelle zum Einleiten eines Gases in die Vakuumkammer und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Gasquelle, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle steuert, so dass der Innendruck der Vakuumkammer während der Erwärmung durch die Heizung in einem vorgegebenen Zustand ist.
Zusätzlich wird ein Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung vorgeschlagen, welches Folgendes aufweist: nach dem Ende der Bearbeitung durch die Ionenätzvorrichtung, Erwärmen des Inneren einer Vakuumkammer in einem Zustand, in dem der Innendruck der Vakuumkammer der Ionenätzvorrichtung auf einen niedrigeren Druck gelegt ist als der Atmosphärendruck und höher als während der Ionenstrahlbearbeitung in der Ionenätzvorrichtung.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorstehenden Konfiguration kann eine Freigabe an die Atmosphäre in einer kurzen Zeit erreicht werden, während eine Kondensation oder dergleichen unterdrückt wird.
Figurenliste

1 zeigt einen Überblick über eine Ionenätzvorrichtung.
2 ist ein Flussdiagramm von Prozessen zum Einbringen einer Probe in die Ionenätzvorrichtung, um die Probe auszustoßen.

Beschreibung von Ausführungsformen
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Ionenätzvorrichtung offenbart, die mit Folgendem versehen ist: einer Vakuumkammer, einer Abpumpvorrichtung zum Evakuieren des Inneren der Vakuumkammer und einem Probentisch zum Tragen einer mit einem Ionenstrahl innerhalb der Vakuumkammer zu bestrahlenden Probe, einschließlich einer Heizung zum Erwärmen des Inneren der Vakuumkammer, einer Gasquelle zum Einleiten eines Gases in die Vakuumkammer und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Gasquelle, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle so steuert, dass der Innendruck der Vakuumkammer während des Erwärmens durch die Heizung in einem vorgegebenen Zustand ist.
Ferner steuert die Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform die Gasquelle und die Abpumpvorrichtung derart, dass der Innendruck der Vakuumkammer in einem vorgegebenen Zustand ist.
Ferner ist gemäß einer Ausführungsform das von der Gasquelle in die Vakuumkammer einzuleitende Gas ein Edelgas eines einatomigen Moleküls.
Ferner weist die Ionenätzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform ein Messinstrument zum Messen des Innendrucks der Vakuumkammer auf und steuert die Steuereinrichtung die Gasquelle derart, dass die Ausgabe des Messinstruments eine vorgegebene Bedingung annimmt.
Ferner weist gemäß einer Ausführungsform die Ionenätzvorrichtung ein Thermometer zum Messen der Innentemperatur der Vakuumkammer auf und steuert die Steuereinrichtung die Gasquelle, bis die Ausgabe des Thermometers eine vorgegebene Bedingung annimmt.
Ferner steuert die Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform die Gasquelle während des Erwärmens durch die Heizung, so dass der Innendruck der Vakuumkammer 10E0 Pa bis 10E-1 Pa ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Bearbeitungsverfahren offenbart, wobei eine Ionenätzvorrichtung verwendet wird, wobei nach dem Ende der Bearbeitung durch die Ionenätzvorrichtung das Innere der Vakuumkammer in einem Zustand erwärmt wird, in dem der Innendruck der Vakuumkammer der Ionenätzvorrichtung niedriger gelegt wird als die Atmosphäre und höher als während der Ionenstrahlbearbeitung in der Ionenätzvorrichtung.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform ein Gas in die Vakuumkammer eingeleitet, um den Innendruck der Vakuumkammer während des Erwärmens des Inneren der Vakuumkammer in einen vorgegebenen Zustand zu versetzen.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform das Innere der Vakuumkammer evakuiert, um den Innendruck der Vakuumkammer während des Erwärmens des Inneren der Vakuumkammer in einen vorgegebenen Zustand zu versetzen.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform ein Gas in die Vakuumkammer eingeleitet und wird das Innere der Vakuumkammer evakuiert, um den Innendruck der Vakuumkammer während des Erwärmens des Inneren der Vakuumkammer in einen vorgegebenen Zustand zu versetzen.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform ein Edelgas eines einatomigen Moleküls während des Erwärmens des Inneren der Vakuumkammer in die Vakuumkammer eingeleitet.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der Innendruck der Vakuumkammer in einen vorgegebenen Zustand versetzt, bis die Innentemperatur der Vakuumkammer eine vorgegebene Bedingung annimmt.
Die folgende Beschreibung betrifft eine Ionenätzvorrichtung, die mit einer Probenkühlfunktion versehen ist, und insbesondere eine Vorrichtung zur Bestrahlung mit einem Strahl geladener Teilchen, welche Folgendes aufweist: eine Probe, die als Ziel für die Bestrahlung mit einem Ionenstrahl dient, einen Probentisch, um die Probe darauf anzubringen, einen Probenhalter zum Installieren des Probentisches darauf oder einen Kühlmechanismus zum Kühlen der Probe indirekt von einer Kühlquelle durch einen Antriebsmechanismus zum Antreiben des Probenhalters.
Bei der Ionenätzvorrichtung wird zum Verhindern oder zum Verringern einer Temperaturerhöhung einer Probe, die leicht beschädigbar ist, beispielsweise durch eine Verformung, wenn die Temperatur an der Oberfläche der Probe infolge der Temperaturerhöhung der Probe durch die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl über den Schmelzpunkt der Probenzusammensetzung ansteigt, wodurch die Probe geschmolzen wird (nachstehend einfach als Strahlbeschädigung bezeichnet), ein Verfahren, um die Probe indirekt unter Verwendung der Wärmeableitung eines Metalllitzendrahts oder dergleichen über einen Probentisch zu kühlen, wobei Flüssigstickstoff als Kühlquelle verwendet wird, ein Verfahren zum Kühlen der Probe durch Gießen des Flüssigstickstoffs in den Probentisch oder ein Verfahren zum Kühlen der Probe mit einem Peltier-Element ausgeführt.
Wenn die Probe, die während der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl gekühlt wurde, nach dem Ende der Ionenätzbearbeitung oder der Ionenstrahl-Bestrahlungsbearbeitung aus einer Vakuumkammer entnommen wird, wird die Probe wünschenswerterweise bis auf den Taupunkt oder darüber erwärmt, indem ein Heizmittel in der Art einer Heizung in einem Kühlübertragungsmittel oder ein unabhängiges Heizmittel installiert wird, um zu verhindern, dass eine Kondensation (Frost) an der Probe und am Kühlübertragungsmittel auftritt.
Dabei wird während der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl eine Hauptabpumpvorrichtung (welche im Allgemeinen eine Grobpumpe in der Art einer Triscroll-Pumpe, einer Drehschieberpumpe und einer Membranpumpe und eine Turbomolekularpumpe oder dergleichen aufweist) kontinuierlich betrieben, um den Druck in der Probenkammer (Vakuumkammer) bei einem Druck von 10^-2 Pa bis 10^-4 Pa (10E-2 Pa bis 10E-4 Pa) zu halten.
Auch muss die Probe (der Probentisch) in der Ionenätzvorrichtung, um den Einstrahlungswinkel des Ionenstrahls auf die Probe stets zu ändern, kontinuierlich mit vorgegebenen Winkeln innerhalb von etwa ±40 Grad gedreht werden. Dementsprechend wird für das „Kühlübertragungsmittel“ ein Kupferlitzendraht, der gebogen werden kann, oder dergleichen verwendet. Weil dieser Litzendraht eine geringe Wärmeübertragungseffizienz aufweist, ist etwa eine Stunde erforderlich, um beispielsweise die Probe in einem Fall, in dem Flüssigstickstoff als Kühlquelle verwendet wird, auf eine vorgegebene Temperatur (etwa -100 °C) zu kühlen. Wenn die Probe überdies nach dem Ende der Ionenätzbearbeitung entnommen wird, muss die Temperatur auf eine Temperatur erhöht werden, bei der die Probe, der Probentisch, eine Abschirmplatte und das Kühlmittel keiner Kondensation (Frost) ausgesetzt sind. Die Temperatur liegt etwa um 7 °C niedriger als die Raumtemperatur oder darüber, und es sind für das Erreichen der Temperatur etwa eine bis zwei Stunden oder länger erforderlich.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen einer Probe in einer kurzen Zeit beschrieben, während die Kondensation (Frost) unterdrückt wird, wenn die Probe, die gekühlt worden ist, nach dem Ende der Ionenstrahl-Bestrahlungsbearbeitung aus einer Vakuumkammer entnommen wird.
Gemäß der folgenden Ausführungsform wird zum Erwärmen der Probe oder eines Probenhalters auf eine Temperatur, bei der keine Kondensation (Frost) auftritt, in kurzer Zeit mit einer verhältnismäßig einfachen Konfiguration ein Vakuumpumpsystem (ein Abpumpmittel) so gesteuert, dass der Vakuumdruck in der Vakuumkammer während der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl etwa 10^-2 Pa bis 10^-4 Pa (10E-2 Pa bis 10E-4 Pa) oder weniger beträgt, und wird, wenn die Probe entnommen wird, ein Hauptabpumpmittel angehalten und wird ein Unterabpumpmittel so gesteuert, dass der Druck höher ist als während der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl, um beispielsweise 10^-0 Pa bis 10^-1 Pa (10E0 Pa bis 10E-1 Pa) beizubehalten.
Zusätzlich wird bei einem solchen Druckzustand oder um einen solchen Druckzustand herbeizuführen, ein Gas eines einatomigen Moleküls, das hochrein oder durch Entfernen von Feuchtigkeit trocken ist, oder insbesondere Argongas, Neongas oder Heliumgas, welches ein Edelgas ist, in einen Vakuumbehälter (eine Vakuumkammer) eingebracht.
Durch Einbringen des Gases in die Vakuumkammer bewegen sich die Gasmoleküle frei in der Vakuumkammer und kollidieren mit der Wand und dergleichen, wobei diese kollidierenden Gasmoleküle als Heizmedien wirken. Die sich frei bewegenden Gasmoleküle wirken auf diese Weise als Heizmedien, so dass eine viel höhere Effizienz der Wärmeabgabe (Wärmeleitung) von der Oberfläche der Probe oder des Probenhalters, die oder der als Erwärmungsziel dient, bewirkt wird als in einer Vakuumatmosphäre von etwa 10^-3 Pa bis 10^-4 Pa (10E-3 Pa bis 10E-4 Pa). Wenn eine Heizung, eine Lampe oder dergleichen in diesem Zustand in der Vakuumkammer installiert wird, kann die Konvektion in der Atmosphäre in der Vakuumkammer bei der Wärmeübertragung aktiv verwendet werden und kann die Temperatur der Probe oder des Probenhalters in einer kurzen Zeit auf eine Zieltemperatur erhöht werden.
Weil eine Erhöhung der Temperatur der Probenoberfläche infolge der durch den Kontakt des Gases mit der Probenoberfläche bewirkten Wärmeleitung erwartet werden kann, kann überdies die Übertragungseffizienz der Ausgabe der Heizung höher sein als im Fall der Heizung in der gesteuerten Vakuumatmosphäre von etwa 10^-3 Pa bis 10^-4 Pa (10E-3 Pa bis 10E-4 Pa). Dementsprechend kann die Heizzeit bis zur Entnahme des Probenhalters um etwa 20 % oder mehr verkürzt werden.
Weil die Gasmoleküle ferner einen Teil erreichen können, mit dem ein Wärmeübertragungsmedium in der Art eines Litzendrahts nicht in Kontakt gerät, kann die Temperatur in der gesamten Vakuumkammer gesteuert werden und kann folglich die Zeit bis zum Erreichen einer vorgegebenen Temperatur drastisch verkürzt werden. Mit anderen Worten kann durch Einbringen eines einatomigen Edelgases (eines Edelgases eines einatomigen Moleküls) in der Art von Argongas, Neongas und Heliumgas in eine Vakuumkammer und Verwenden eines solchen hochreinen Gases als Wärmeübertragungsmedium die gesamte Vakuumkammer erwärmt werden und kann ein Erwärmungsziel gleichmäßig erwärmt werden. Dementsprechend kann die Zeit für das Erreichen einer Temperatur, bei der eine Probe, ein Probentisch, eine Abschirmplatte und ein Kühlmittel keiner Kondensation (Frost) ausgesetzt sind, d.h. etwa einer Temperatur, die 7 °C niedriger ist als die Raumtemperatur oder eine höhere Temperatur, verkürzt werden.
1 zeigt einen Überblick über eine Ionenätzvorrichtung.
Die in 1 dargestellte Ionenätzvorrichtung umfasst ein Abpumpmittel 101 (eine Vakuumpumpe, ein Leckventil oder dergleichen) zum Evakuieren einer Vakuumkammer 105 oder zum Entleeren der Vakuumkammer 105 an die Atmosphäre, einen Probentisch 103 zur Anbringung einer Probe 102 für die Ionenätzbearbeitung, einen Kühlmechanismus 104 zum Kühlen der Probe, einen Gaszufuhrmechanismus 106 (eine Gasquelle) zum Einbringen eines Gases in die Vakuumkammer 105, eine Heizung 107, die als Wärmequelle dient, und ein Messinstrument 108 zum Messen des Vakuumdrucks in der Vakuumkammer 105.
Die Ionenätzvorrichtung umfasst auch ein Thermometer 109 zum Messen der Temperatur in der Vakuumkammer 105 und eine Steuereinrichtung 110 zum Steuern jeweiliger Komponenten der vorstehend erwähnten Ionenätzvorrichtung auf der Grundlage von Messergebnissen und dergleichen des Messinstruments 108 und des Thermometers 109.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Probe 102 durch den Kühlmechanismus 104 gekühlt, um eine Beschädigung der Probe 102 während der Bestrahlung mit einem Ionenstrahl zu beschränken, und erfolgt die Steuerung der Temperaturerhöhung in der Vakuumkammer 105 nach der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl und vor der Abgabe an die Atmosphäre. Insbesondere wird nach der Bestrahlung mit dem Ionenstrahl ein Edelgas eines einatomigen Moleküls in der Art von Argongas, Neongas und Heliumgas von dem Gaszufuhrmechanismus 106 eingebracht, der in der Vakuumkammer 105 installiert ist. Zu dieser Zeit erfolgt das Erwärmen des Inneren der Vakuumkammer 105 durch die Heizung 107 (Heizung), während der Gaszufuhrmechanismus 106 und/oder der Abpumpmechanismus 101 gesteuert werden, so dass der Druck in der Vakuumkammer 105 10^-0 Pa bis 10^-1 Pa (10E0 Pa bis 10E-1 Pa) beträgt. Weil die zugeführten Gasmoleküle in der Vakuumkammer 105 vorhanden sind, kann Wärme von der Heizung 107 die jeweiligen Komponenten (die Probe, den Probentisch, eine Abschirmplatte, den Kühlmechanismus und dergleichen) der Ionenätzvorrichtung in der Vakuumkammer 105 durch die Gasmoleküle erwärmen. Weil ein bestimmter Grad des Vakuumzustands sichergestellt ist, kann die Temperatur auch auf eine Temperatur erhöht werden, die 7 °C niedriger ist als die Raumtemperatur oder eine höhere Temperatur, bei der keine Kondensation im Vakuumbehälter 105 auftritt.
2 ist ein Flussdiagramm von Prozessen von der Einbringung der Probe in die Ionenätzvorrichtung bis zum Ausstoßen der bearbeiteten Probe. Zuerst wird die als Bearbeitungsziel der Ionenätzvorrichtung dienende Probe 102 in die Vakuumkammer 105 eingebracht (Schritt 201). Anschließend steuert die Steuereinrichtung 110 den Abpumpmechanismus 101, um das Vakuumpumpen auszuführen, bis die Atmosphäre in der Vakuumkammer 105 einen vorgegebenen Druck erreicht, während die Ausgabe des Messinstruments 108 überwacht wird (Schritt 202). Anschließend wird die Probe 102 in der Vakuumkammer 105, welche den vorgegebenen Druck erreicht, unter Verwendung des Kühlmechanismus 104 gekühlt (Schritt 203). Anschließend erfolgt die Probenbearbeitung durch Bestrahlung mit einem Ionenstrahl, und wenn die gewünschte Bearbeitung abgeschlossen ist, endet die Bestrahlung mit dem Ionenstrahl (Schritte 202 und 203).
Nach dem Ende der Probenbearbeitung führt die Steuereinrichtung 110 eine Probenerwärmungsbearbeitung aus, um eine Kondensation bei der Abgabe an die Atmosphäre zu unterdrücken. Zuerst wird die Heizung 107 eingeschaltet, um das Erwärmen einzuleiten (Schritt 206). Weil die Wärmeleitfähigkeit in einem Vakuum jedoch sehr niedrig ist, können die Probe 102 und dergleichen, die in einer Entfernung von der Heizung 107 angeordnet sind, wobei sich dazwischen der Vakuumraum befindet, nicht erwärmt werden. Zur Lösung des Problems wird ein Wärmeübertragungsmedium in der Vakuumkammer 105 zugeführt.
Zuerst wird die Hauptvakuumabpumpung unterbrochen und wird eine Unterabpumpvorrichtung betätigt (Schritte 207 und 208). Es ist zu erwähnen, dass in einem Fall, in dem die Hauptvakuumabpumpung und die Unterabpumpung, die hier erwähnt werden, ausgeführt werden, zwei Vakuumabpumpsysteme mit unterschiedlichen Fähigkeiten vorbereitet und wechselnd verwendet werden können oder dass die Vakuumzustände gewechselt werden können, indem beispielsweise ein Vakuumabpumpsystem gesteuert wird. Wenn die Unterabpumpung ausgeführt wird, wird die Vakuumabpumpung in der Vakuumkammer 105 so ausgeführt, dass der Druck höher ist als der Druck während der Hauptvakuumabpumpung. Anschließend wird ein als Wärmeübertragungsmedium dienendes Gas vom Gaszufuhrmechanismus 106 eingebracht (Schritt 209). Indem ein solcher Zustand herbeigeführt wird, vermitteln die Gasmoleküle zwischen den Zielen (der Probe, der Abschirmplatte und dergleichen), die durch den Kühlmechanismus 104 gekühlt werden, und der Heizung 107 und kann die Erwärmung der Probe und dergleichen beschleunigt werden.
Die Steuereinrichtung 110 führt auf diese Weise eine Erwärmungssteuerung aus und unterbricht das Erwärmen (Schritt 211), wenn das Ergebnis der Temperaturüberwachung (Schritt 210) unter Verwendung des Thermometers 109 eine vorgegebene Temperatur erreicht (beispielsweise eine Temperatur, die 7 °C niedriger als die Raumtemperatur ist). Es sei bemerkt, dass die Erwärmung unterbrochen werden kann, wenn die Vakuumkammer 105 in den Atmosphärenzustand übergeht. Die Vakuumkammer 105 wird an die Atmosphäre freigegeben (Schritt 212), wenn die Vakuumkammer 105 in den Atmosphärenzustand übergeht, und die Probe wird ausgestoßen (Schritt 213).
In einem Fall, in dem das Ergebnis der Temperaturüberwachung in Schritt 210 eine vorgegebene Bedingung nicht erfüllt, erwärmt die Steuereinrichtung 110 jedoch weiter durch die Heizung 107 und überwacht den Druck (Schritt 214) in der Vakuumkammer 105 durch das Messinstrument 108, und wenn der Druck P unter einen vorgegebenen Wert (Th) abfällt, übernimmt die Steuereinrichtung 110 die Kontrolle, so dass ein Gas wieder eingeleitet wird (Schritt 215). Diese Verarbeitung wird fortgesetzt, bis die vorgegebene Temperaturbedingung erfüllt ist. Entsprechend dieser Steuerung kann das Erwärmen fortgesetzt werden, während die Temperatur in der Vakuumkammer 105 in einem Zustand einer hohen Wärmeleitfähigkeit gehalten wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, weil das Abpumpen durch die Unterabpumpvorrichtung fortgesetzt wird, eine Steuerung des als Gasquelle dienenden Gaszufuhrmechanismus 106 durchgeführt, so dass der Druck in der Vakuumkammer 105 der vorgegebene Druck ist. Die Steuerung kann jedoch so vorgenommen werden, dass der Druck in der Vakuumkammer 105 während des Erwärmens ein vorgegebener Druck ist, indem zwischen der Unterabpumpvorrichtung und dem Gaszufuhrmechanismus 106 umgeschaltet wird. Wenn der Druck in der Vakuumkammer 105 beispielsweise einen vorgegebenen Wert (Thh) übersteigt, kann ein Vakuumabpumpen durch die Unterabpumpvorrichtung ausgeführt werden, und wenn der Druck in der Vakuumkammer 105 bis unter den vorgegebenen Wert abfällt (Th1 (< Thh)), kann Gas eingeleitet werden.
Es kann das Gesamtsteuerverfahren angewendet werden, wodurch die Erwärmung durch die Heizung in einem Zustand ausgeführt werden kann, in dem das Gas in die Vakuumkammer 105 eingeleitet wird, während der Druck in der Vakuumkammer 105 in einem vorgegebenen Zustand gehalten wird, wobei eine solche Konfiguration die Erwärmung auf einen Temperaturzustand, bei dem keine Kondensation erzeugt wird, in einer kurzen Zeit ermöglicht.
Bezugszeichenliste

101: Abpumpmechanismus
102: Probe
103: Probentisch
104: Kühlmechanismus
105: Vakuumkammer
106: Gaszufuhrmechanismus
107: Heizung
108: Messinstrument
109: Thermometer
110: Steuereinrichtung

Claims

Ionenätzvorrichtung, die mit einer Vakuumkammer, einer Abpumpvorrichtung zum Evakuieren des Inneren der Vakuumkammer und einem Probentisch zum Tragen einer mit einem Ionenstrahl innerhalb der Vakuumkammer zu bestrahlenden Probe versehen ist, welche Folgendes aufweist: eine Heizung zum Erwärmen des Inneren der Vakuumkammer, eine Gasquelle zum Einleiten eines Gases in die Vakuumkammer und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Gasquelle, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle steuert, so dass der Innendruck der Vakuumkammer während der Erwärmung durch die Heizung in einem vorgegebenen Zustand ist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle und die Abpumpvorrichtung steuert, so dass der Innendruck der Vakuumkammer in einem vorgegebenen Zustand ist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das von der Gasquelle in die Vakuumkammer einzubringende Gas ein Edelgas eines einatomigen Moleküls ist.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: ein Messinstrument zum Messen des Innendrucks der Vakuumkammer, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle steuert, so dass die Ausgabe des Messinstruments eine vorgegebene Bedingung annimmt.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: ein Thermometer zum Messen der Innentemperatur einer Vakuumkammer, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle steuert, bis die Ausgabe des Thermometers eine vorgegebene Bedingung annimmt.
Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung die Gasquelle während der Erwärmung durch die Heizung steuert, so dass der Innendruck der Vakuumkammer 10E0 Pa bis 10E-1 Pa ist.
Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung, welches Folgendes aufweist: nach dem Ende der Bearbeitung durch die Ionenätzvorrichtung, Erwärmen des Inneren einer Vakuumkammer in einem Zustand, in dem der Innendruck der Vakuumkammer der Ionenätzvorrichtung auf einen niedrigeren Druck gelegt ist als der Atmosphärendruck und höher als während der Ionenstrahlbearbeitung in der Ionenätzvorrichtung.
Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Gas in die Vakuumkammer eingeleitet wird, um den Innendruck der Vakuumkammer auf einen vorgegebenen Zustand zu bringen, während das Innere der Vakuumkammer erwärmt wird.
Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Innere der Vakuumkammer evakuiert wird, um den Innendruck der Vakuumkammer auf einen vorgegebenen Zustand zu bringen, während das Innere der Vakuumkammer erwärmt wird.
Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Gas in die Vakuumkammer eingeleitet wird und das Innere der Vakuumkammer evakuiert wird, um den Innendruck der Vakuumkammer auf einen vorgegebenen Zustand zu bringen, während das Innere der Vakuumkammer erwärmt wird.
Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Edelgas eines einatomigen Moleküls während der Erwärmung des Inneren der Vakuumkammer in die Vakuumkammer eingeleitet wird.
Bearbeitungsverfahren unter Verwendung einer Ionenätzvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Innendruck der Vakuumkammer auf einen vorgegebenen Zustand gesetzt wird, bis die Innentemperatur der Vakuumkammer eine vorgegebene Bedingung erfüllt.