JP2007149861A

JP2007149861A - イオンミリング装置

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Publication number: JP2007149861A
Application number: JP2005340697A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Umeda; 克己梅田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】ミリングレートのモニタリングが常時可能であり、安定した加工を行うことができると共に、ミリング加工の進度の正確な検出が可能であって所望のミリングレートで加工を終了できるイオンミリング装置を提供する。
【解決手段】被加工物５を自公転させながらミリング加工を行うイオンミリング装置１であって、振動子３８と、振動子の振動周波数を検出する周波数検出部４２と、振動周波数変化量をミリング加工量に換算する加工量換算部４３と、換算されたミリング加工量が設定値に達した場合に加工停止させる加工制御部４１とを備え、振動子の配置位置を、ホルダ部材３１の被加工物配置面中心からビームライン全長の５〜５０％相当の距離だけイオンビーム源２側に離隔し、且つ、公転外周円半径の４０〜１００％に相当する距離をビーム直交軸Ｙへの投影距離だけビーム照射軸Ｘの中心から離隔した位置に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物に対してイオンビーム源からイオンビームを照射してミリング加工を行うイオンミリング装置に係り、特に、自転機構及び公転機構によって被加工物を自公転させながらミリング加工を行うイオンミリング装置に関する。

半導体基板の微細加工に用いられるイオンミリング装置では、イオンビーム源に対してホルダ部材を公転させながらホルダ部材に保持された基板を自転させることによって、基板のミリング誤差の面内分布を改善している（例えば、特許文献１参照）。しかし、基板を自公転させるため基板位置が一定せず、基板表面のミリングレートの管理が難しい。

例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）では、発光分光型や質量分析型のエッチング加工の終点検出法が用いられている（例えば、特許文献２参照）。これは、エッチング進度に応じて反応性ガス中における特定の元素量の変化を発光スペクトルや質量スペクトルをモニタすることによって捉え、これによりエッチング加工の終点を検出するものである。しかし、イオンミリング装置では、イオンミリングされた元素が反応性ガス中に放出され難く、コストや感度などの面から用いられていない。

したがって、従来のイオンミリング装置のミリングレートの管理は、予め加工時間に対応するミリング加工量の実測データを作成しておき、そのデータに基づいてミリング加工の終点を判断していた。
特開平８−１３４６６８号公報特開平８−１２４９０４号公報

しかしながら、前記した従来の装置では、加工中の電圧や電流の変動による不安定性、電極等の経時的変化および長時間の連続処理によるミリングレートの変動などの種々の変動要素が介在し、実際のミリングレートにばらつきがあるので、実測データに基づき単に時間だけで判断すると正確なミリング加工の終点を判断することができないという問題あった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ミリングレートのモニタリングが常時可能であり、安定した加工を行うことができると共に、ミリング加工の進度の正確な検出が可能であって所望のミリングレートで加工を終了することができるイオンミリング装置を提供することにある。

本発明のイオンミリング装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、イオンビームを加工ステージ側に向けて照射するイオンビーム源と、加工ステージにおけるビーム照射領域に被加工物を複数保持可能なホルダ部材と、当該ホルダ部材に保持された被加工物を自転させる自転機構と、ホルダ部材を回転させることにより被加工物を公転させる公転機構とを有し、
前記自転機構及び前記公転機構によって被加工物を自公転させながら当該被加工物に対してイオンビーム源からのイオンビームを照射してミリング加工を行うイオンミリング装置であって、
励振器の励振動作によって振動する振動子と、
前記振動子の振動周波数を検出する周波数検出部と、
当該周波数検出部によって検出された振動周波数変化量を、被加工物のミリング加工量に換算する加工量換算部と、
前記加工量換算部によって換算されたミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合に、ミリング加工を停止させる加工制御部とを備え、
ホルダ部材の被加工物配置面の中心を通るビーム照射軸における振動子の配置位置を、ホルダ部材の被加工物配置面の中心からビームライン全長の５〜５０％に相当する距離だけイオンビーム源側に離隔した位置に設定し、且つ、ビーム照射軸に直交するビーム直交軸における振動子の配置位置を、被加工物の公転外周円半径の４０〜１００％に相当する距離をビーム直交軸に投影した投影距離だけビーム照射軸中心から離隔した位置に設定したことを特徴とする。

なお、「ビームライン全長」とは、イオンビーム源の引出電極からホルダ部材の被加工物配置面の中心までの距離を意味する。また、「被加工物の公転外周円」とは、被加工物が公転したときの軌跡が描く最外周の円を意味する。

上記の発明によれば、イオンミリング加工中に被加工物と共に振動子を加工し、該振動子の振動周波数を周波数検出部で検出し、検出された振動周波数変化量を加工量換算部によって被加工物のミリング加工量に換算することにより、ミリング加工の進度に応じて変化する振動子の振動周波数によりミリングレートのモニタリングが常時可能となる。したがって、安定したイオンミリング加工を行うことができ、ミリング加工の進度を正確に検出することが可能となる。

そして、加工量換算部によって換算されたミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合には、加工制御部がミリング加工を停止させるので、所望のミリングレートで加工を終了することができる。

また、振動子の配置位置を上記のようなビーム照射軸及びビーム直交軸に基づく適切な範囲に設定したので、ミリング加工の面内均一性とミリング速度比を確保することができる。

上記構成において、前記振動子を、前記公転外周円半径の４０〜１００％に相当する投影距離の範囲でビーム直交方向に往復移動させる振動子移動機構を設けることが望ましい。

このように構成すると、振動子移動機構により振動子を公転外周円半径の４０〜１００％に相当する投影距離の範囲で往復移動するので、ミリング加工の面内均一性をより向上させることができる。

上記各構成において、前記加工制御部は、ビーム照射領域に進退自在に設けられたシャッタを有し、ミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合に、前記シャッタをイオンビーム照射領域に進出させて当該シャッタによって前記振動子及び前記ホルダ部材に対するイオンビームを遮蔽することが望ましい。

この構成によれば、加工制御部によりシャッタを進出させてイオンビームを強制的に遮蔽するので、予め定められた設定値でミリング加工を確実に終了させることができる。

上記構成において、前記加工制御部は、前記シャッタによって前記振動子及び前記ホルダ部材に対するイオンビームを遮蔽した後、イオンビーム源を駆動するための駆動電源を切断することが望ましい。

この構成によれば、加工制御部が、シャッタによってイオンビームを遮蔽した後、イオンビーム源の駆動電源を切断するので、電源を切断後にもかかわらず被加工物にイオンビームが照射されるのを防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明に係るイオンミリング装置のシステム構成の一形態を示す模式図である。
図示するように、本実施形態のイオンミリング装置１は、プラズマを発生するイオンビーム源２を区画するアークチャンバ３と、このアークチャンバ３内で発生したプラズマ中のＡｒイオンをイオンビームとして引き出す引出電極４と、被加工物５を配置する加工チャンバ１０とを備えている。この加工チャンバ１０は、アークチャンバ３と連通しており、これらのチャンバ３，１０によって真空チャンバが構成される。即ち、加工チャンバ１０は、真空ポンプ（図示せず）に接続されており、この真空ポンプによってアークチャンバ３及び加工チャンバ１０内のガスが排気されて減圧状態に維持されている。

上記アークチャンバ３は、一端（図１において右側）が加工チャンバ１０と連通した横向きの有底円筒状を呈しており、その外面側には多数の磁石１１が当該アークチャンバ３の周囲を囲繞する状態で配設されており、磁石１１によって、アークチャンバ３の内壁近傍にカスプ磁界を形成している。カスプ磁場は、高温のプラズマがアークチャンバ３の内壁に直接接触しないように、磁力線の壁でプラズマをアークチャンバ３内に閉じ込めると共に、放電領域に磁界をかけて電子の飛程距離を長くしてイオン化率を増大させる機能を有する。このアークチャンバ３の内側には、チャンバ内の空間に熱電子を放出する複数のイオン源フィラメント１５が取り付けられている。これらのフィラメント１５は、例えばタングステン等から成り、アークチャンバ３の内壁に近い側（外側）にマイナス端子が位置されるようにフィラメント電源１６に並列接続され、該フィラメント電源１６から所定の電圧が印加される。また、アークチャンバ３にはアーク電源１９の正極側が接続され、負極側は上記フィラメント電源１６の正極側に接続されて、アーク電圧が印加される。さらに、アークチャンバ３にはガス供給口２０が開設されており、このガス供給口２０を通じてガス供給装置（図示せず）からのＡｒガスがチャンバ内に導入される。したがって、フィラメント１５のマイナス端子とアークチャンバ３のアノード内壁間の放電によって、ガス供給口２０から導入されたＡｒガスがイオン化されるようになっている。

上記引出電極４は、アークチャンバ３の開口部近傍に取り付けられており、加速電極４ａと減速電極４ｂとにより構成されている。加速電極４ａ及び減速電極４ｂは、例えば厚さ約１ｍｍの円盤状のモリブデン板に、多数の通孔を全面に亘って開設したものであり、互いに所定間隔を隔てた状態で配置されている。そして、加速電極４ａには、加速電源２５の正極が接続されて正電圧が印加される。また、加速電源２５の正極側は抵抗２６を介して上記アーク電源１９の正極側に接続されており、負極側は接地されている。他方、減速電極４ｂには、減速電源２７の負極が接続されて負電圧が印加され、減速電源２７の正極側は接地されている。これらの加速電極４ａおよび減速電極４ｂに印加する電圧を調整することによってイオンビームの照射を制御することができるように成っている。

上記フィラメント電源１６、アーク電源１９、加速電源２５及び減速電源２７は、本実施形態のイオンミリング装置１の駆動電源４０を構成している。

上記加工チャンバ１０は接地されており、この加工チャンバ１０内に区画された加工ステージ３２には円板状のホルダ部材３１が設けられ、該ホルダ部材３１のアークチャンバ３と対向する面には、その円周方向に沿って均等間隔に複数の被加工物５が保持される。このホルダ部材３１はアークチャンバ３からのイオンビーム照射領域に設けられており、イオンビーム照射方向に対して所定角度（例えば−３８度）に傾斜させた状態で配置されて、ミリング効率を上げる工夫が施されている。また、ホルダ部材３１には、該ホルダ部材３１を矢印Ｒ方向に公転可能な公転機構（図示せず）と、被加工物５を矢印ｒ方向に自転可能な自転機構（図示せず）とが備えられており、被加工物５が公転しながら自転するように成っている。公転機構及び自転機構は、例えば、歯車機構によって形成され、公転機構による矢印Ｒ方向の公転は３ｒｐｍ〜８ｒｐｍ程度で回転し、自転機構による矢印ｒ方向の自転は１０ｒｐｍ〜２５ｒｐｍ程度で回転する。イオンミリング加工の対象となる被加工物５としては、例えば、半導体基板やインクジェットプリンタ等の液体噴射装置の記録ヘッドのヘッド基板が挙げられる。

また、加工チャンバ１０内には、ミリング加工中の被加工物５の表面の電荷を中性化させるマイクロ波ニュートラライザ（中性化装置）３５と、シャッタ３６と、被加工物５と共にイオンミリング加工される振動子３８と、が配設されている。なお、振動子３８としては、例えば、水晶振動子などの薄膜振動体を用いることができる。

マイクロ波ニュートラライザ３５は、加工チャンバ１０内に形成した磁場中にマイクロ波を照射してプラズマを生成させ、このプラズマを電子過剰にすることによって、加工チャンバ１０内に中和電子（ｅ⁻）を発生させる。この中和電子によってイオンビームのＡｒイオンが中和されると共に被加工物５の表面に帯電したプラス電荷が中和される。シャッタ３６は、ミリング加工前後のアークチャンバ３側から照射されるイオンビーム及びマイクロ波ニュートラライザ３５からの中和電子が被加工物３に照射されるのを防止する遮蔽板として機能するものであり、マイクロ波ニュートラライザ３５とホルダ部材３１との間の領域に開閉自在に配置されている。このシャッタ３６は、円板状を呈しており、ソレノイド等の進退手段３７に接続され、該進退手段３７には加工制御部４１が接続されている。この加工制御部４１によって進退手段３７の作動が進退制御されることにより、該シャッタ３６の閉状態においては、イオンビーム照射領域外からイオンビーム照射領域内に進出してイオンビームおよび中和電子を遮蔽し、これらが被加工物５に照射されるのを防止する。また、このシャッタ３６は、被加工物５に対するエッチング加工時には、イオンビーム照射領域内からイオンビーム照射領域外に退避して開状態となる。なお、加工制御部４１は、上記駆動電源４０にも接続されている。

振動子３８は、励振器（図示せず）の励振動作によって振動し、該振動子３８の振動周波数はこれに電気的に接続された周波数カウンタ等の周波数検出部４２によって検出される。この周波数検出部４２には加工量換算部４３が電気的に接続されており、該加工量換算部４３は周波数検出部４２によって検出された振動周波数変化量を被加工物５のミリング加工量に換算する。この加工量換算部４３には上記加工制御部４１が電気的に接続され、加工量換算部４３によって換算されたミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合には、加工制御部４１がミリング加工を停止させる。具体的には、加工制御部４１は、加工量換算部４３によって換算されたミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合に、まず、上記進退手段３７の作動を進出制御してシャッタ３６をイオンビーム照射領域に進出させて当該シャッタ３６によって振動子３８及びホルダ部材３１に対するイオンビームを遮蔽し、その後、イオンビーム源２を駆動するための駆動電源４０を切断する。

上記加工量換算部４３は、図２に示すように、周波数検出部４２からの振動周波数変化量の検出データを受信する受信部５１と、換算プログラムや予め設定される設定値等を記録するＲＯＭ５２と、該ＲＯＭ５２に記憶された換算プログラムに従って演算を行うＣＰＵ５３と、周波数検出部４２からの検出データや換算データ等を記憶するＲＡＭ５４と、換算データを加工制御部４１に出力する出力部５５と、を備えて構成される。

また、上記加工制御部４１は、図３に示すように、上記加工量換算部４３からの換算データを受信する受信部６１と、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ６２と、該ＲＯＭ６２に記憶された制御プログラムに従って進退手段３７及び駆動電源４０を制御するＣＰＵ６３と、換算データ等を記憶するＲＡＭ６４と、進退手段３７及び駆動電源４０に制御信号を出力する出力部６５とを備えて構成される。

上記振動子３８は、加工ステージ３２のイオンビーム照射領域において次のような範囲に配置される。即ち、ホルダ部材３１の被加工物配置面の中心を通るビーム照射軸Ｘにおける振動子３８の配置位置は、ホルダ部材３１の被加工物配置面の中心からビームライン全長の５〜５０％に相当する距離だけイオンビーム源２側に離隔した位置に設定されている。ここで、「ビームライン全長」とは、イオンビーム源２の引出電極４からホルダ部材３１の被加工物配置面の中心までの距離を意味する。且つ、ビーム照射軸Ｘに直交するビーム直交軸Ｙにおける振動子３８の配置位置は、被加工物５の公転外周円半径の４０〜１００％に相当する距離をビーム直交軸Ｙに投影した投影距離だけビーム照射軸Ｘの中心から離隔した位置に設定されている。ここで、「被加工物の公転外周円」とは、被加工物５が公転したときの軌跡が描く最外周の円を意味する。本実施形態では、ホルダ部材３１に備えた公転機構及び自転機構により被加工物５を自公転させてイオンミリング加工を行うと共に、被加工物表面と振動子３８との距離を上記のような適切な範囲に設定することにより、ミリング加工の面内均一性とミリング速度比を確保することができる。例えば、振動子３８の配置位置を設定する際、面内均一性を優先する場合には振動子３８を被加工物表面から遠く設定し、ミリング速度の精度を求める場合には被加工物表面に近く設定する。

また、上記振動子３８には、該振動子３８を上記公転外周円半径の４０〜１００％に相当する投影距離の範囲でビーム直交方向（Ｙ方向）に往復移動させる振動子移動機構４４が備えられている。この振動子移動機構４４は、例えば、ソレノイド、ボールネジ機構またはラック・アンド・ピニオン等の往復移動機構によって形成されている。このように、振動子３８を公転外周円半径の４０〜１００％に相当する投影距離の範囲で往復移動させることにより、ミリング加工の面内均一性をより向上させることができる。

次に、上記構成のイオンミリング装置１によるイオンミリング加工について説明する。
まず、液体噴射ヘッド用流路形成基板等の被加工物５における被加工部分以外にレジストを形成し、該被加工物５をホルダ部材３１にセットする。次に、フィラメント電源１６からフィラメント１５に電流を流し、これによりフィラメント１５からは熱電子（ｅ⁻）が発生する。なお、ミリング加工開始前は、シャッタ３６は閉状態にあり、イオンビームおよび中和電子はシャッタ３６によって遮蔽される。また、熱電子が放出される時のフィラメント１５の温度は非常に高温になるため、フィラメント１５の端子には水冷導入端子が用いられており、フィラメント１５を冷却するようになっている。

続いて、熱電子がアークチャンバ３内に多数放出された状態でチャンバ内にガス供給口２０からＡｒガスを供給し、フィラメント１５にフィラメント電源１６から電圧を印加すると共に、アークチャンバ３にアーク電源１９から電圧を印加すると、フィラメント電源１６のマイナス端子とアークチャンバ３のアノード内壁との間に放電が発生し、この放電によりＡｒ分子が熱電子と激しく衝突してＡｒ分子が電離し、Ａｒイオン（Ａｒ^＋）に変化（イオン化）する。これにより、Ａｒイオン、電子、及び電離していないＡｒ分子がアークチャンバ３内に混在し、イオンビーム源２には全体として電荷的に中性のプラズマが生成される。その際、アークチャンバ３の周囲に配設された磁石１１によって、アークチャンバ３の内壁近傍にカスプ磁界が形成されており、このカスプ磁場によって電子の飛程距離を長くしてイオン化率が増大される。

次に、加工制御部４１により進退手段を退出制御することにより、シャッタ３６がイオンビーム照射領域内から照射領域外に退避して開状態となる。この開状態において、加速電極４ａに加速電源２５から所定の加速電圧を印加すると、プラズマ中のＡｒイオンが加速され、イオンビームとなってホルダ部材３１に保持された被加工物５に向かって勢い良く飛び出す。また、減速電極４ｂに減速電源２７から負の減速電圧を印加すると、イオンの飛び出す方向が軌道修正され、イオンビームがチャンバ内をほぼ直進するようになる。そして、このイオンビームをホルダ部材３１に保持されたセラミクス製基板などの被加工物５の表面に衝突させることによって被加工部分が削られてミリング加工される。その際、ホルダ部材３１に備えられた公転機構によって該ホルダ部材３１と共に被加工物５が矢印Ｒ方向に公転しながら、自転機構によって被加工物５が矢印ｒ方向に自転する。このように被加工物５が自公転しながらイオンミリング加工が施されるので、ミリング誤差の面内分布が±１，２％くらいに抑えられ、面内均一性が確保される。被加工物５を自公転させない場合には、面内分布が±１０％〜２０％程度になってしまうので、被加工物５の自公転によりミリング誤差を改善することができる。

このミリング加工の過程において、被加工物５と共にその近傍に配置した振動子３８も加工される。この振動子３８は励振器の励振動作によって振動し、該振動子３８の振動周波数を周波数検出部４２で検出し、該周波数検出部４２で検出された振動周波数変化量を加工量換算部４３によって被加工物５のミリング加工量に換算する。

ここで、振動子３８の振動周波数変化量をミリング加工量に換算する原理を式を用いて説明する。厚み振動、あるいは厚みすべり振動する振動子の厚みをｔ、伝搬速度をｖとしたとき、振動子の共振周波数ｆはｆ＝ｖ／２ｔ=ｋ／ｔで表わされる。この振動子の厚み変化Δｔに対する共振周波数の変化Δｆは、Δｆ＝−ｆΔｔ／ｔ＝−ｆ²Δｔ／ｋとなり、振動子の厚み変化量に比例する。したがって、被加工物の材料と振動子を形成する振動板材料とのミリングレート比Ｃと、振動子設置位置の差によるミリング量差Ｄと、を予め求めておくことにより、Δｆ＝−ｆΔｔ／ｔ＝−ｆ²ΔＴ／ｋＣＤの式のように、振動子共振周波数の変化量Δｆを被加工物のミリング加工量ΔＴに換算することができる。

このように、ミリング加工の進度に応じて変化する振動子３８の振動周波数変化量がミリング加工量に換算されることによりミリングレートのモニタリングが常時可能となり、安定した加工を行うことができ、ミリング加工の進度の正確な検出が可能となる。また、上記加工量換算部４３は加工制御部４１に電気的に接続されており、加工量換算部４３によって換算されたミリング加工量は加工制御部４１に常時出力されている。加工制御部４１は、加工量換算部４３から入力されたミリング加工量の換算データがＲＯＭ６２に予め記録された設定値に達した場合には、ミリング加工の終点であると判断し、進退手段３７及び駆動電源４０に制御信号を出力し、ミリング加工を停止させる。
このように、加工制御部４１は、予め定められた設定値に基づいてミリング加工の終点を判断し、ミリング加工を停止させるので、所望のミリングレートで加工を終了することができる。

上述したように、ミリング加工の終点の判断は加工制御部４１が受け持ち、ミリング加工の終点であると判断した場合には次の手順でミリング加工を停止させる。即ち、加工制御部４１は、まず、進退手段３７の作動を進出制御してシャッタ３６をイオンビーム照射領域に進出させ、当該シャッタ３６によって振動子３８及びホルダ部材３１に対するイオンビームを遮蔽する。このように、シャッタ３６を進出させてイオンビームを強制的に遮蔽するので、予め定められた設定値でミリング加工を確実に終了させることができる。その後、加工制御部４１は、イオンビーム源２を駆動するための駆動電源４０に制御信号を出力して各電源を切断する。
なお、シャッタ３６によってイオンビームを遮蔽した後に、イオンビーム源２の駆動電源４０を切断するのは、電源を切断しても直ぐにはイオンビームの照射が停止されないからである。

以上のように構成された本実施形態のイオンミリング装置によれば、周波数検出部４２によって検出された振動子３８の振動周波数変化量が加工量換算部４３によってミリング加工量に換算されるので、ミリングレートのモニタリングが常時可能であり、安定した加工を行うことができる。また、ミリング加工の進度の正確な検出が可能であり、加工量換算部４３によって換算されたミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合に、加工制御部４１がミリング加工の終点であると判断し、ミリング加工を停止させるので、所望のミリングレートで加工を終了することができる。

また、振動子３８の配置位置を、ホルダ部材３１の被加工物配置面の中心からビームライン全長の５〜５０％に相当する距離だけイオンビーム源２側に離隔した位置に設定し、且つ、被加工物５の公転外周円半径の４０〜１００％に相当する距離をビーム直交軸Ｙに投影した投影距離だけビーム照射軸中心から離隔した位置に設定したので、被加工物５を自公転させてイオンミリング加工を行うだけでなく、同時に被加工物５の表面と振動子３８との距離をビーム照射軸Ｘ及びビーム直交軸Ｙに基づく適切な範囲に設定され、ミリング加工の面内均一性とミリング速度比を確保することができる。

さらに、振動子移動機構４４により振動子３８を公転外周円半径の４０〜１００％に相当する投影距離の範囲で往復移動させるので、ミリング加工の面内均一性をより向上させることができる。

また、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて種々の変形が可能である。
例えば、上記の実施形態では、加工換算部４３は振動子３８の振動周波数変化量をミリング加工量に換算し、換算したミリング加工量を加工制御部４１に常時入力し、予め定められた設定値に基づくミリング加工の終点の判断は加工制御部４１が受け持っているが、ミリング加工の終点の判断を加工換算部４３に受け持たせて、加工終点を判断したときにのみ加工制御部４１に指令信号を入力するように構成してもよい。

また、上記の実施形態において、加工換算部４３及び加工制御部４１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、受信部及び送信部など共通の構成要素を備えているので、加工換算部４３及び加工制御部４１を単体の装置として構成してもよい。

さらに、上記の実施形態では、当該アークチャンバ３の周囲を囲繞する状態で磁石１１を配設しているが、磁石１１に代えて電磁コイルを配設してもよい。

イオンミリング装置のシステム構成の一形態を示す模式図である。加工換算部の構成要素の一形態を示すブロック図である。加工制御部の構成要素の一形態を示すブロック図である。

符号の説明

１イオンミリング装置，２イオンビーム源，５被加工物，３１ホルダ部材，３２加工ステージ，３６シャッタ，３８振動子，４０駆動電源，４１加工制御部，４２周波数検出部，４３加工量換算部，４４振動子移動機構，Ｘビーム照射軸，Ｙビーム直交軸

Claims

イオンビームを加工ステージ側に向けて照射するイオンビーム源と、加工ステージにおけるビーム照射領域に被加工物を複数保持可能なホルダ部材と、当該ホルダ部材に保持された被加工物を自転させる自転機構と、ホルダ部材を回転させることにより被加工物を公転させる公転機構とを有し、
前記自転機構及び前記公転機構によって被加工物を自公転させながら当該被加工物に対してイオンビーム源からのイオンビームを照射してミリング加工を行うイオンミリング装置であって、
励振器の励振動作によって振動する振動子と、
前記振動子の振動周波数を検出する周波数検出部と、
当該周波数検出部によって検出された振動周波数変化量を、被加工物のミリング加工量に換算する加工量換算部と、
前記加工量換算部によって換算されたミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合に、ミリング加工を停止させる加工制御部とを備え、
ホルダ部材の被加工物配置面の中心を通るビーム照射軸における振動子の配置位置を、ホルダ部材の被加工物配置面の中心からビームライン全長の５〜５０％に相当する距離だけイオンビーム源側に離隔した位置に設定し、且つ、ビーム照射軸に直交するビーム直交軸における振動子の配置位置を、被加工物の公転外周円半径の４０〜１００％に相当する距離をビーム直交軸に投影した投影距離だけビーム照射軸中心から離隔した位置に設定したことを特徴とするイオンミリング装置。
前記振動子を、前記公転外周円半径の４０〜１００％に相当する投影距離の範囲でビーム直交方向に往復移動させる振動子移動機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のイオンミリング装置。
前記加工制御部は、ビーム照射領域に進退自在に設けられたシャッタを有し、ミリング加工量が予め定められた設定値に達した場合に、前記シャッタをイオンビーム照射領域に進出させて当該シャッタによって前記振動子及び前記ホルダ部材に対するイオンビームを遮蔽することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のイオンミリング装置。
前記加工制御部は、前記シャッタによって前記振動子及び前記ホルダ部材に対するイオンビームを遮蔽した後、イオンビーム源を駆動するための駆動電源を切断することを特徴とする請求項３に記載のイオンミリング装置。