JP2008511115A - 被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御 - Google Patents

Abstract

被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御のための方法、装置、およびシステム。方法は、イオンビームを発生させるステップ（１０）と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。装置は、イオンビーム源組立体（１１０）と、有向多偏向イオンビームを形成するために発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体（１２０）とを備え、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、被加工物のイオンビームミリングに関し、さらに詳しくは、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御のための方法、装置、およびシステムに関する。本発明は一般的に、半導体製造、マイクロ分析試験、材料科学、計測学、リソグラフィ、マイクロマシニング、およびナノファブリケーションのような多種多様な分野に適用可能である。本発明は一般的に、多種多様な種類の被加工物のイオンビームミリングの多種多様な適用に実現可能である。本発明は特に、上述した例示的分野で幅広く使用される半導体ウェハまたはチップに由来するような、特に試料または材料の形の多種多様な種類の被加工物を作成しまたは／かつ分析する様々な用途に実現可能である。

被加工物（試料）のイオンビームミリング（エッチング）、イオンビームの方向付け、イオンビームの偏向、イオンビームの回転、それらの理論、原理、および実施、ならびにそれらに関係および関連する用途および対象物は周知であり、先行技術に教示されており、現在幅広く実施されている。本発明の範囲、意味、および適用分野を明瞭にすることを目的として、本発明の開示に使用する専門用語の選択された定義および例示的使用法を以下に提示する。

被加工物
ここで、非限定的に、被加工物とは一般的に、半導体材料、セラミック材、純金属材料、金属合金材料、ポリマ材料、それらの複合材料、またはそれらに由来する材料のような多種多様な種類の材料のいずれかを指す。

例えば、半導体タイプの材料である被加工物の場合、被加工物は一般的に、（ウェハの）単一ダイ、ウェハセグメント、またはウェハ全体に由来する試料の形を取る。通常、そのような被加工物（試料）は、例えば本願の出願人／譲受人に譲渡され２００５年２月３日に出願された「Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏ−ａｎａｌｙｓｉｓ」と称する米国特許仮出願第６０／６４９，０８０号に開示されているような、マイクロ分析試料作成技術を用いて事前に作成される。マイクロ分析試料作成技術を用いる被加工物（試料）の事前作成は、切削、劈開、スライシング、または／および研磨の１つまたはそれ以上のタイプの手順を使用することによって、被加工物（試料）先駆体のサイズの少なくとも１つの次元（長さ、幅、または／および厚さ、深さまたは高さ）を低減または薄化することを介して、被加工物（試料）先駆体の少なくとも一部分を「薄切り」または「細断」し、それによって別のプロセス、例えばイオンビームミリングを受けることのできる準備された被加工物（試料）を作製することに基づく。そのような準備された被加工物（試料）は、約１０ミクロンから約５０ミクロンの範囲の少なくとも１つの次元（長さ、幅、または／および厚さ、深さまたは高さ）、および約２ミリメートルから約３ミリメートルの範囲の別の次元を有する。

被加工物のイオンビームミリング
被加工物のイオンビームミリングとは一般的に、被加工物の表面にイオンビームを衝突させ、それによってイオンビームと表面との相互作用で表面から、およびしたがって被加工物からの材料の除去を導くことを指す。様々な分野で、集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミリングおよび幅広イオンビーム（ＢＩＢ）ミリングは、周知であり、よく教示され、かつ使用されている被加工物のイオンビームミリングの技術である。一般的に、集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミリングとは、液体ガリウムのような液体金属源に由来する高エネルギで集中的な集束性の良いイオンビームが、被加工物の表面に入射かつ衝突してそれをミリングし、それによって集束イオンビームと表面との相互作用で被加工物の表面からの材料の除去を導くことを指す。一般的に、幅広イオンビーム（ＢＩＢ）ミリングとは、アルゴンまたはキセノンのような不活性ガス源に由来する低エネルギで集束性の低い幅広イオンビームが、被加工物の表面に入射かつ衝突してそれをミリングし、それによって幅広イオンビームと表面との相互作用で被加工物の表面からの材料の除去を導くことを指す。

一般的に、イオンビームが被加工物の表面に入射且つ衝突し、それによってイオンビームと表面との相互作用で表面からの材料の「選択」型の除去を導くことを含むイオンビームミリングは、イオンビーム「エッチング」とみなすことができる。本書では、本発明の範囲および文脈で、イオンビームミリングとは一般的に、イオンビームが被加工物の表面に入射かつ衝突し、それによってイオンビームと表面との相互作用で被加工物の表面からの材料の非選択型または選択型の除去を導くことを指す。

イオンビームの方向付け：
語句「イオンビームを方向付ける」において、用語「方向付ける」は一般的に、同義語の案内する、調整する、制御すること、およびそれらの関連する様々な文法的形態と同等である。したがって、イオンビームを方向付けることは一般的に、イオンビームを案内し、調整し、または制御することと同等である。一般的に、方向付けられ、案内され、調整され、または制御されるイオンビームは、方向、軸、経路、または軌道に沿って、本書では一般的に被加工物と呼ばれる目標物、エンティティ、または標的に向かって方向付けられ、案内され、調整され、または制御される。イオンビームのそのような方向付け、案内、調整、または制御は、イオンビームおよび関連技術の先行技術で周知であり、よく教示され、かつ使用されている多種多様な種類の手段によって達成される。

イオンビームの偏向：
語句「イオンビームを偏向させる」において、用語「偏向させる」は一般的に、同義語の急に逸らす、脇に逸らす、曲げる、変位させる、または代替的に類句のそれぞれ急に逸れさせる、脇に逸れさせる、曲げさせる、変位せしめること、およびそれらの関連する様々な文法的形態と同等である。したがって、イオンビームを偏向させることは一般的に、イオンビームをそれぞれ急に逸らし、脇に逸らし、曲げ、もしくは変位させること、またはイオンビームをそれぞれ急に逸れさせ、脇に逸れさせ、曲げさせ、もしくは変位せしめ、結果的にイオンビームの急な逸れ、脇への逸れ、曲げ、または変位をそれぞれ生じさせることと同等である。一般的に、イオンビームは偏向されて、第１の方向、経路、軸、または軌道から第２の方向、経路、軸、または軌道にそれぞれ急に逸らされ、脇に逸らされ、曲げられ、または変位させられる。イオンビームのそのような偏向、急な逸れ、脇への逸れ、曲げ、または変位は、イオンビームおよび関連技術の先行技術で周知であり、よく教示され、かつ使用されている多種多様な種類の手段によって達成される。

イオンビームの回転：
語句「イオンビームを回転させる」において、用語「回転させる」は一般的に、同義語の軸を中心にもしくは軸に対して旋回もしくは転回させること、または代替的に類句のそれぞれ軸を中心にもしくは軸に対して旋回もしくは転回せしめること、およびそれらの関連する様々な文法的形態と同等である。したがって、イオンビームを回転させることは一般的に、軸を中心にもしくは軸に対してイオンビームを旋回もしくは転回させること、または代替的に軸を中心にもしくは軸に対してイオンビームをそれぞれ旋回もしくは転回せしめること、または代替的に軸を中心にもしくは軸に対してイオンビームに旋回もしくは転回をそれぞれ生ぜしめ、結果的に軸を中心にもしくは軸に対してイオンビームの旋回もしくは転回を引き起こすことと同等である。

一般的にイオンビームは、軸上で、軸を中心に、または軸に対して回転され（回転し）、旋回され（旋回し）、または転回される（転回する）。ここで軸はイオンビームの軸、またはイオンビームと同一の空間および時間ドメインを通常共有する要素またはコンポーネントの軸のいずれかである。さらに、軸上の、軸を中心とする、または軸に対するイオンビームのそのような回転、旋回、または転回は、軸上で、軸を中心に、または軸に対してイオンビームを角変位させることに対応する。ここで軸はイオンビームの軸、またはイオンビームと同一の空間および時間ドメインを通常共有する要素またはコンポーネントの軸のいずれかである。軸上の、軸を中心とする、または軸に対するイオンビームのそのような回転、旋回、または転回は、イオンビームおよび関連技術の先行技術で周知であり、よく教示され、かつ使用されている多種多様な種類の技術によって、例えば、イオンビームを発生または生成する装置または組立体のようなイオンビーム源を、軸上で、軸を中心に、または軸に対して回転、旋回、または転回させることによって、達成される。しかし、そのような場合、イオンビームがイオンビーム源に対して静止（静的または固定）状態であることを指摘することは重要である。

図１は、試料ホルダ要素によって保持された、表面（マスキング要素付き）ならびにその選択された特徴およびパラメータを有する半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的な事前作成試料である、例示的被加工物の斜視図を示す略図であり、そこで試料は、例えばマイクロ分析用の試料を作成する一環として、または／かつ試料を分析する一環として、例えば本発明を実現することによって、イオンビームミリングを受ける。

被加工物のイオンビームミリングの先行技術の実現は、被加工物の作成または／および分析に関連して次の４つの特徴または様相、すなわち（１）被加工物の切片の厚さまたは薄さ、（２）ミリングされた被加工物の部位特定的標的を定位する能力、（３）被加工物内の部位特定的標的の深さ、（４）ミリングされる表面の選択性の制御を含め被加工物のミリングされた表面の品質、を同時にかつ自動的に達成することができないことによって限定される。

被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御のための方法、装置、およびシステムが必要とされており、それを持つことは非常に有利であろう。半導体製造、マイクロ分析試験、材料科学、計測学、リソグラフィ、マイクロマシニング、およびナノファブリケーションのような多種多様な分野に一般的に適用可能である、そのような発明が必要とされている。さらに、多種多様な種類の被加工物のイオンビームミリングの多種多様な用途に一般的に実現可能である、そのような発明が必要とされている。加えて、上述した例示的分野で幅広く使用される半導体ウェハまたはチップに由来するような、特に試料または材料の形の多種多様な種類の被加工物を作成しまたは／かつ分析する多種多様な用途に特に実現可能である、そのような発明が必要とされている。

発明の概要
本発明は表面のイオンビームミリングに関し、さらに詳しくは、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御のための方法、装置、およびシステムに関する。本発明は一般的に、半導体製造、マイクロ分析試験、材料科学、計測学、リソグラフィ、マイクロマシニング、およびナノファブリケーションのような、多種多様な分野に適用可能である。本発明は一般的に、多種多様な種類の被加工物のイオンビームミリングの多種多様な用途に実現可能である。本発明は特に、上述した例示的分野で幅広く使用される半導体ウェハまたはチップに由来するような、特に試料または材料の形の多種多様な種類の被加工物を作成しまたは／かつ分析する多種多様な用途に実現可能である。

したがって、本発明では、イオンビームを発生させること、および発生したイオンビームを方向付け、かつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させることを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法を提供する。

本発明の別の態様では、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させ、そして有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させることによって、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させることを含む、発生したイオンビームを有向多偏向させるための方法を提供する。

本発明の別の態様では、イオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを備え、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置を提供する。

本発明の別の態様では、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を備え、該イオンビーム方向付け兼多偏向組立体が、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む、発生したイオンビームを有向多偏向させるための装置を提供する。

本発明の別の態様では、イオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングするイオンビームユニットと、イオンビームユニットおよび被加工物のために真空環境を提供し、かつ維持するために、イオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットとを備え、真空ユニットが被加工物を含む、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステムを提供する。

下述する本発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によると、該システムは、イオンビームユニットおよび真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を行なうために、イオンビームユニットおよび真空ユニットに作動的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティをさらに含む。

下述する本発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によると、該システムは、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含み、各追加ユニットは真空ユニットに作動的に接続される。

本発明の別の態様では、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットであって、前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、前記多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含むイオンビームユニットと、イオンビームユニットのための真空環境を提供し、かつ維持するためにイオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットとを備えた、発生したイオンビームを有向多偏向させるためのシステムを提供する。

下述する本発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によると、該システムは、イオンビームユニットおよび真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を行なうために、イオンビームユニットおよび真空ユニットに動作的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティをさらに含む。

下述する本発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によると、該システムは、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含み、各追加ユニットは真空ユニットに作動的に接続される。

本発明の別の態様では、被加工物の厚さ、被加工物内の標的の深さ、および被加工物の少なくとも１つの表面のトポグラフィから成る群から選択された被加工物の少なくとも１つのパラメータの予め定められた値の組を提供すること、次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする方法を使用して被加工物の有向多偏向イオンビームミリングを実行すること、被加工物の少なくとも１つのパラメータをその場で実時間測定し、前記少なくとも１つのパラメータの測定値の組を形成させること、前記測定値の組を、前記予め定められた値の前記提供された組と比較し、前記比較に関連する値差の組を形成させること、および前記値差が予め定められた範囲内になるまで被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの前記実行を続けるために、前記値差の前記組をフィードバックすることを含む、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御するための方法を提供する。

下述する本発明の好ましい実施形態のさらなる特徴によると、被加工物の少なくとも１つの表面の選択性の程度は、被加工物の予め定められたパラメータの１つとしてのトポグラフィに対応する。

本発明は、手動、半自動、全自動、またはそれらの組合せから成る群から選択された方法で、システムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料の使用および動作を伴う、手動、半自動、全自動、またはそれらの組合せから成る群から選択された方法で、手順、ステップ、およびサブステップを実行することによって実現される。さらに、開示する発明の特定の実施形態を実現するために使用される実際の手順、ステップ、サブステップ、システムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料に従って、手順、ステップ、およびサブステップは、ハードウェア、ソフトウェア、または／およびそれらの一体化された組合せを使用することによって実行され、システムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料は、ハードウェア、ソフトウェア、または／およびそれらの一体化された組合せを使用することによって動作する。

特に、本発明を実現するために使用されるソフトウェアは、ソフトウェアプログラム、ソフトウェアルーチン、ソフトウェアサブルーチン、ソフトウェア記号言語、ソフトウェアコード、ソフトウェア命令もしくはプロトコル、ソフトウェアアルゴリズム、または／およびそれらの組合せの形で、作動的に接続されかつ機能する書込みまたは印刷データを含む。本発明を実現するために使用されるハードウェアは、作動的に接続されかつ機能する電気的、電子的、磁気的、電磁的、電気機械的、かつ光学的なシステムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料を含み、それはデジタルまたは／およびアナログ動作に関与する１つまたはそれ以上のコンピュータチップ、集積回路、電子回路、電子副回路、ハードワイヤード電気回路、または／およびそれらの組合せを含むことができる。したがって本発明は、記載したばかりのソフトウェアおよびハードウェアの一体化された組合せを使用することによって実現される。

図面の簡単な記述
本明細書では本発明を単に例示し図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の好ましい実施態様を例示考察することだけを目的としており、本発明の原理や概念の側面の最も有用でかつ容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示していることを強調するものである。この点について、本発明を基本的に理解するのに必要である以上に詳細に本発明の構造の詳細は示さないが、図面について行う説明によって本発明のいくつもの形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。
図１は、試料ホルダ要素によって保持された、表面（マスキング要素付き）ならびにその選択された特徴およびパラメータを有する半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的な事前作成試料である、例示的被加工物の斜視図を示す略図であり、そこで試料は、例えばマイクロ分析用の試料を作成する一環として、または／かつ試料を分析する一環として、例えば本発明を実現することによってイオンビームミリングを受ける。
図２は、本発明に係る、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の例示的な好ましい実施形態の側面図を示す略図であり、特に、被加工物撮像兼ミリング検出ユニットならびに真空ユニットの真空チャンバ組立体に関連してイオンビームユニットを示し、かつこれら全てを被加工物およびその表面に関連して示す。
図３は、本発明に係る、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットである装置の例示的な特定の好ましい実施形態を示し、かつ被加工物撮像兼ミリング検出ユニットの例示的な特定の好ましい実施形態を示す。
図４は、本発明に係る、図２および３に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットである装置のより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。
図５は、本発明に係る、図２、３、および４に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニットのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体に含まれるイオンビーム第１偏向組立体およびイオンビーム第２偏向組立体の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。
図６Ａ〜６Ｅは、本発明に係る、長手軸の周りを０°から３６０°の間の範囲で回転し、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向２回偏向イオンビーム型の有向多偏向イオンビームに対応する、第１イオンビーム偏向組立体および第２イオンビーム偏向組立体によって、被加工物と同軸の任意に割り当てられた長手軸に関連して方向付けられかつ多偏向されるイオンビームの回転（角）シーケンスの斜視図を一緒に示す略図である。
図７Ａは、本発明に係る、第１タイプの例示的被加工物（略矩形スラブ）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向（２回または３回偏向）イオンビームの拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。
図７Ｂは、本発明に係る、第２タイプの例示的被加工物（例えば図１に示したものと同様の試料ホルダ要素によって表面（マスク付き）が保持された、半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的試料）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向（２回または３回偏向）イオンビームの拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。
図８は、本発明に係る、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを３回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットの例示的な特定の好ましい実施形態、および被加工物撮像兼ミリング検出ユニットの例示的な特定の好ましい実施形態を示す。
図９は、本発明に係る、図２および８に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットのより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。
図１０は、図２、８、および９に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、本発明に従って、イオンビームを３回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニットのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体に含まれるイオンビーム第１偏向組立体、イオンビーム第２偏向組立体、およびイオンビーム第３偏向組立体の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。
図１１は、本発明に係る、イオンビームユニットおよび真空ユニットを含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステムの例示的な好ましい実施形態、ならびに被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、および被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含むことによって可能なその様々な特定の例示的な好ましい実施形態を示すブロック図である。
図１２は、本発明に係る、図１１に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム、およびその追加ユニットの斜視図を示す（等角）略図である。
図１３は、本発明に係る、図１１および１２に示したシステムの上面図を示す（等角）略図である。
図１４は、本発明に係る、図１２および１３に示すシステムの一部として、イオンビームユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、コンポーネント撮像ユニットに関連し、かつこれら全てを被加工物に関連して、被加工物撮像兼ミリング検出ユニットおよびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態の斜視図を示す（等角）略図である。
図１５は、本発明に係る、被加工物操作兼位置決めユニットおよびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態の斜視図を示す（等角）略図であり、特に、図１２および１３に示したシステムの一部として、被加工物の無い状態（ａ）および被加工物のある状態（ｂ）の被加工物ホルダ組立体の拡大図を示す。
図１６は、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定かつ制御するために、被加工物撮像兼ミリング検出ユニットおよびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態を、図１４に示した被加工物に関連して、図１１、１２、および１３に示したシステムの一部として、イオンビームユニットおよび被加工物操作兼位置決めユニットと共に使用する、組み合わされた断面図（上部（ａ））および上面図（下部（ｂ））を示す略図である。
図１７Ａおよび１７Ｂは、本発明に係る、図１４および１６に示した被加工物撮像兼ミリング検出ユニットに含まれる透過電子検出器組立体を使用して、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御する一環として、ミリングされる被加工物内の標的の深さを決定する断面図を示す略図である。

本発明は表面のイオンビームミリングに関し、さらに詳しくは、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御のための方法、装置、およびシステムに関する。本発明は一般的に、半導体製造、マイクロ分析試験、材料科学、計測学、リソグラフィ、マイクロマシニング、およびナノファブリケーションのような多種多様な分野に適用可能である。本発明は一般的に、多種多様な種類の被加工物のイオンビームミリングの多種多様な適用に実現可能である。本発明は特に、上述した例示的分野で幅広く使用される半導体ウェハまたはチップに由来するような、特に試料または材料の形の多種多様な種類の被加工物を作成しまたは／かつ分析する様々な用途に実現可能である。

本発明の主な態様は、次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする方法を提供することである。

本発明の別の主な態様は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の部分組合せであり、それによって次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む発生したイオンビームを有向多偏向させるための方法、すなわち、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させること、および有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させることによって、発生したイオンビームを方向付けかつ２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップを含む方法が提供される。

本発明の別の主な態様は、次の主要コンポーネントおよびその機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置、すなわちイオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを備え、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする装置を提供することである。

本発明の別の主な態様は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置の部分組合せであり、それによって、次の主要コンポーネントおよびその機能性を含む発生したイオンビームを有向多偏向させるための装置、すなわち発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を備えた装置が提供される。

本発明の別の主な態様は、次の主要コンポーネントおよびその機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム、すなわちイオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングするイオンビームユニットと、イオンビームユニットおよび被加工物のための真空環境を提供し、かつ維持するためにイオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットとを含むシステムを提供することである。好ましくは、真空ユニットは被加工物を含む。

好ましくは、該システムはさらに、イオンビームユニットおよび真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、イオンビームユニットおよび真空ユニットに作動的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティを含む。任意選択的に、かつ好ましくは、該システムはさらに、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットを含み、各追加ユニットは真空ユニットに作動的に接続される。好ましくは、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティはまた、イオンビームユニットおよび真空ユニットと作動的に一体化されるように、各追加ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、各追加ユニットに作動的に接続される。

本発明の別の主な態様は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステムの部分組合せであり、それによって、次の主要コンポーネントおよびその機能性を含む発生したイオンビームを有向多偏向させるためのシステム、すなわち、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットと、イオンビームユニットのための真空環境を提供し、かつ維持するためにイオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットとを含むシステムが提供される。

好ましくは、該システムはさらに、イオンビームユニットおよび真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、イオンビームユニットおよび真空ユニットに作動的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティを含む。任意選択的に、かつ好ましくは、該システムはさらに、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットを含み、各追加ユニットは真空ユニットに作動的に接続される。好ましくは、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティはまた、イオンビームユニットおよび真空ユニットと作動的に一体化されるように、各追加ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、各追加ユニットに作動的に接続される。

本発明の別の主な態様は、次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御するための方法、すなわち、被加工物の厚さ、被加工物内の標的の深さ、および被加工物の少なくとも１つの表面のトポグラフィから成る群から選択された被加工物の少なくとも１つのパラメータの予め定められた値の組を提供すること、次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする方法を使用して被加工物の有向多偏向イオンビームミリングを実行すること、被加工物の少なくとも１つのパラメータをその場で実時間測定し、前記少なくとも１つのパラメータの測定値の組を形成させること、前記測定値の組を、前記予め定められた値の前記提供された組と比較し、前記比較に関連する値差の組を形成させること、および前記値差が予め定められた範囲内になるまで被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの前記実行を続けるために、前記値差の前記組をフィードバックすることを含む、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御するための方法を提供することである。

該方法では、被加工物の少なくとも１つの表面の選択性の程度は、被加工物の予め定められたパラメータの１つとしてのトポグラフィに対応する。

したがって、本発明は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御のための独自の方法、装置、およびシステム、ならびにそれらの部分組合せに基づく。

本書に特に明記しない限り、本発明はその適用を、以下の例示的説明および添付の図面に記載する動作または実現の手順、ステップ、およびサブステップの順序またはシーケンスおよび回数、またはシステムユニット、サブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料の種類、構成、構造、配列、順序または個数の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、様々な方法で実施または実行することができる。本書に例示的に記載するものと同様または同等の手順、ステップ、サブステップ、およびシステムユニット、サブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料を、本発明の実施または試験に使用することができるが、適切な手順、ステップ、サブステップ、およびシステムユニット、サブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料を本書で例示的に記載する。

また、本書で特に定義または明記しない限り、本開示全体を通して本書で使用される全ての科学技術用語、専門用語、または／および語句は全て、本発明が属する技術分野の通常の熟練者が一般的に理解するのと同一または同様の意味を持つと理解されたい。本開示全体を通して使用される言葉使い、用語法、および表記法は説明を目的とするものであって、限定とみなすべきではない。特に明記しない限り、語句「作動的に接続される」は一般的に本書で使用され、対応する類句「作動的に接合される」および「作動的に取り付けられる」と同等の意味であり、作動的接続、作動的結合、または作動的取付は、物理的または／および電気的または／および電子的または／および機械的または／および電子機械的な方法または性質に応じて、様々なタイプおよび種類のハードウェアまたは／およびソフトウェア機器およびコンポーネントを含むことを充分に理解されたい。さらに、全ての科学技術用語、専門語、および／または語句を含む。さらに、上記背景部で紹介し、定義し、説明し、または／および例示した全ての科学技術用語、専門用語、または／および語句は、本発明の好適な実施形態、実施例、および添付の特許請求の範囲の例示的説明にも同等または同様に適用可能である。

特に、本発明の範囲および文脈で、語句「被加工物」に関連して、本書では、非限定的に、被加工物とは一般的に、半導体材料、セラミック材、純金属材料、金属合金材料、ポリマ材料、それらの複合材料、またはそれらに由来する材料のような多種多様な種類のいずれかを指す。

例えば、被加工物が半導体タイプの材料である場合、被加工物は一般的に（ウェハの）単一ダイ、ウェハセグメント、またはウェハ全体に由来する試料の形を取る。通常、そのような被加工物（試料）は、例えば本願出願人／譲受人に譲渡され２００５年２月３日に出願された、「Ｓａｍｐｌｅ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏ−ａｎａｌｙｓｉｓ」と称する米国特許仮出願第６０／６４９，０８０号に開示されているようなマイクロ分析試料作成技術を使用して、事前に作成される。マイクロ分析試料作成技術を用いる被加工物（試料）の事前作成は、切削、劈開、スライシング、または／および研磨の１つまたはそれ以上のタイプの手順を使用することによって、被加工物（試料）先駆体のサイズの少なくとも１つの次元（長さ、幅、または／および厚さ、深さまたは高さ）を低減または薄化することを介して、被加工物（試料）先駆体の少なくとも一部分を「薄切り」または「細断」し、それによって別のプロセス、例えばイオンビームミリングを受けることのできる準備された被加工物（試料）を作製することに基づく。そのような準備された被加工物（試料）は、約１０ミクロンから約５０ミクロンの範囲の少なくとも１つの次元（長さ、幅、または／および厚さ、深さまたは高さ）、および約２ミリメートルから約３ミリメートルの範囲の別の次元を有する。

特に、語句「被加工物のイオンビームミリング」に関連して、本書では、被加工物のイオンビームミリングとは一般的に、被加工物の表面にイオンビームを衝突させ、それによってイオンビームと表面との相互作用で表面から、およびしたがって被加工物からの材料の除去を導くことを指す。一般的に、集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミリングとは、液体ガリウムのような液体金属源に由来する高エネルギで集中的な集束性の良いイオンビームが、被加工物の表面に入射かつ衝突してそれをミリングし、それによって集束イオンビームと表面との相互作用で被加工物の表面からの材料の除去を導くことを指す。一般的に、幅広イオンビーム（ＢＩＢ）ミリングとは、アルゴンまたはキセノンのような不活性ガス源に由来する低エネルギで集束性の低い幅広イオンビームが、被加工物の表面に入射かつ衝突してそれをミリングし、それによって幅広イオンビームと表面との相互作用で被加工物の表面からの材料の除去を導くことを指す。

一般的に、イオンビームが被加工物の表面に入射且つ衝突し、それによってイオンビームと表面との相互作用で表面からの材料の「選択」型の除去を導くことを含むイオンビームミリングは、イオンビーム「エッチング」とみなすことができる。本書では、本発明の範囲および文脈で、イオンビームミリングとは一般的に、イオンビームが被加工物の表面に入射かつ衝突し、それによってイオンビームと表面との相互作用で被加工物の表面からの材料の非選択型または選択型の除去を導くことを指す。

特に、語句「イオンビームを偏向させる」に関連して、用語「方向付ける」は一般的に、同義語の案内する、調整する、制御すること、およびそれらの関連する様々な文法的形態と同等である。したがって、イオンビームを方向付けることは一般的に、イオンビームを案内し、調整し、または制御することと同等である。一般的に、方向付けられ、案内され、調整され、または制御されるイオンビームは、方向、軸、経路、または軌道に沿って、本書では一般的に被加工物と呼ばれる目標物、エンティティ、または標的に向かって方向付けられ、案内され、調整され、または制御される。

特に、語句「イオンビームを偏向させる」に関連して、用語「偏向させる」は一般的に、同義語の急に逸らす、脇に逸らす、曲げる、変位させる、または代替的に類句のそれぞれ急に逸れさせる、脇に逸れさせる、曲げさせる、変位せしめること、およびそれらの関連する様々な文法的形態と同等である。したがって、イオンビームを偏向させることは一般的に、イオンビームをそれぞれ急に逸らし、脇に逸らし、曲げ、もしくは変位させること、またはイオンビームをそれぞれ急に逸れさせ、脇に逸れさせ、曲げさせ、もしくは変位せしめ、結果的にイオンビームの急な逸れ、脇への逸れ、曲げ、または変位をそれぞれ生じさせることと同等である。一般的に、イオンビームは偏向されて、第１の方向、経路、軸、または軌道から第２の方向、経路、軸、または軌道にそれぞれ急に逸らされ、脇に逸らされ、曲げられ、または変位させられる。

したがって、語句「イオンビームを偏向させる」の上記説明、意味、および理解に基づいて、本書で、語句「イオンビームを多偏向させる」とは一般的に、イオンビームを２回以上、特に少なくとも２回、かつ概して複数回または多数回に対応する２回以上の任意の回数偏向させること、したがって用語「多偏向」させることを指す。本発明の第１の特定の実施例または実施形態として、イオンビームを２回偏向させることを本書では、語句「イオンビームを２回偏向させる」と言う。本発明の第２の特定の実施例または実施形態として、イオンビームを３回偏向させることを本書では、語句「イオンビームを３回偏向させる」と言う。したがって、一般的に、本発明を説明する場合、イオンビームを少なくとも２回偏向させることを、本書では語句「イオンビームを少なくとも２回偏向させる」、または同等に、「イオンビームを多偏向させる」と言う。本発明は決して、イオンビームを２回または３回偏向させることによってイオンビームを多偏向させることに限定されないことを充分に理解されたい。一般的に、本発明は、イオンビームの多偏向がイオンビームを４回以上、５回以上等偏向させることを含む場合に実現することができる。

相応するように、語句「多偏向イオンビーム」とは、２回以上、特に少なくとも２回、かつ概して複数回または多数回に対応する２回以上の任意の回数偏向し、したがって用語「多偏向」したイオンビームを指す。本発明の対応する第１の特定の実施例または実施形態として、２回偏向したイオンビームを本書では、語句「２回偏向イオンビーム」と言う。本発明の対応する第２の特定の実施例または実施形態として、３回偏向したイオンビームを本書では、語句「３回偏向イオンビーム」と言う。したがって、相応するように、一般的に本発明の説明では、「少なくとも２回偏向したイオンビーム」を本書では語句「多偏向イオンビーム」と言い、語句「少なくとも２回偏向したイオンビーム」と同等である。本発明は決して、２回または３回偏向したイオンビームである多偏向イオンビームに限定されないことを充分に理解されたい。一般的に、本発明は、多偏向イオンビームが４回以上、５回以上等偏向したイオンビームである場合に実現することができる。

したがって、語句「イオンビームを方向付ける」および「イオンビームを偏向させる」の上記説明、意味、および理解に基づいて、本書で、語句「イオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させる」とは一般的に、２回以上、特に少なくとも２回、かつ概して複数回または多数回に対応する２回以上の任意の回数偏向させる前、途中、および後で、イオンビームを方向付けることを指す。本発明の第１の特定の実施例または実施形態として、イオンビームを方向付け、その後で方向付けられたイオンビームを２回偏向させ、次いで２回偏向されたイオンビームを方向付けることを、本書では、語句「イオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させる」と言う。本発明の第２の特定の実施例または実施形態として、イオンビームを方向付け、その後で方向付けられたイオンビームを３回偏向させることを、本書では、語句「イオンビームを方向付けかつ３回偏向させる」と言う。したがって、一般的に、本発明を説明する場合、イオンビームを少なくとも２回偏向させることを本書では、語句「イオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させる」、または同等に「イオンビームを方向付けかつ多偏向させる」と言う。本発明は決して、イオンビームを方向付けかつ２回または３回偏向させることによってイオンビームを方向付けかつ多偏向させることに限定されないことを、充分に理解されたい。一般的に、本発明は、イオンビームを方向付けかつ多偏向させることが、イオンビームを方向付けかつ４回以上、５回以上等偏向させることを含む場合に実現することができる。

相応するように、本書で、語句「有向多偏向イオンビーム」とは、２回以上、特に少なくとも２回、かつ概して複数回または多数回に対応する２回以上の任意の回数偏向させる前、途中、および後で方向付けられたイオンビーム、したがって語句「有向多偏向」イオンビームを指す。本発明の対応する第１の特定の実施例または実施形態として、２回偏向される前、途中、および後に方向付けられたイオンビームを本書では、語句「有向２回偏向」イオンビームと言う。本発明の対応する第２の特定の実施例または実施形態として、３回偏向される前、途中、および後に方向付けられたイオンビームを本書では、語句「有向３回偏向」イオンビームと言う。したがって、相応するように、一般的に、本発明を説明する場合、少なくとも２回偏向される前、途中、および後に方向付けられたイオンビームを本書では、語句「有向多偏向イオンビーム」と言い、語句「方向付けられ少なくとも２回偏向されたイオンビーム」と同等である。本発明は決して、有向２回または３回偏向イオンビームである有向多偏向イオンビームに限定されないことを充分に理解されたい。一般的に、本発明は、有向多偏向イオンビームが４回以上、５回以上等偏向される前、途中、および後に方向付けられたイオンビームである場合に、実現することができる。

特に、語句「有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームを回転させる」に関連して、本書では、用語「回転させる」は一般的に、同義語の軸を中心にもしくは軸に対して旋回もしくは転回させること、または代替的に類句のそれぞれ軸を中心にもしくは軸に対して旋回もしくは転回せしめること、およびそれらの関連する様々な文法的形態と同等である。したがって、有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームを回転させることは一般的に、軸を中心にもしくは軸に対して有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームを旋回もしくは転回させること、または代替的に軸を中心にもしくは軸に対して有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームをそれぞれ旋回もしくは転回せしめること、または代替的に軸を中心にもしくは軸に対して有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームに旋回もしくは転回をそれぞれ生ぜしめ、結果的に軸を中心にもしくは軸に対して有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームの旋回もしくは転回を引き起こすことと同等である。

一般的に、有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームは、軸上で、軸を中心に、または軸に対して回転され（回転し）、旋回され（旋回し）、または転回される（転回する）。ここで軸はイオンビームの軸、またはイオンビームと同一の空間および時間ドメインを通常共有する要素またはコンポーネントの軸のいずれかである。さらに、軸上の、軸を中心とする、または軸に対する有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームのそのような回転、旋回、または転回は、軸上で、軸を中心に、または軸に対して有向多偏向（少なくとも２回偏向）イオンビームを角変位させることに対応する。ここで軸はイオンビームの軸、またはイオンビームと同一の空間および時間ドメインを通常共有する要素またはコンポーネントの軸のいずれかである。

加えて、本書で使用する場合、用語「約」とは関連値の±１０％を指す。

本発明の例示的な好ましい実施形態、代替的な好ましい実施形態、特定の構成、ならびにそれらの追加的および任意選択的な態様、特徴、または特性の手順、ステップ、サブステップ、システムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料のみならず、動作および実現も、以下の例示的説明および添付の図面を参照することにより、いっそうよく理解される。以下の例示的説明および添付の図面全体を通して、同一参照番号および文字は、同一システムユニット、サブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料を指す。

本発明の以下の例示的説明に含まれるのは、開示する発明の適切な利用および実現を「可能にする」ことを充分に理解するために必要である、主要または重要な手順、ステップ、およびサブステップ、ならびに主要または重要なシステムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料である。したがって、当業熟練者には容易に理解され、または／かつ本発明に関連する先行技術および技術文献から入手できる、本発明の実現を可能にすることに関して二次的に重要な、様々な可能な予備的、中間的、軽微、または／かつ任意選択的な手順、ステップ、または／およびサブステップ、または／およびシステムユニット、システムサブユニット、装置、組立体、副組立体、機構、構造、コンポーネント、要素、ならびに周辺機器、ユーティリティ、付属品、および材料の説明は、本書ではせいぜい簡単に触れるのみである。

本発明の以下の例示的説明では、非限定的に、提示の一般的順序は次の通りである。被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの方法、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の部分組合せとしての発生したイオンビームを有向多偏向させるための方法、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置の部分組合せとしての発生したイオンビームを有向多偏向させるための装置、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのシステムの部分組合せとしての発生したイオンビームを有向多偏向させるためのシステム、および被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御するための方法。

したがって、本発明の主な態様は、次の主要なステップ、ならびにそのコンポーネントおよび機能を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法のための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする方法を提供することである。

図面を参照すると、図２は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の例示的な好ましい実施形態の側面図を示す略図であり、特に、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００ならびに真空ユニットの真空チャンバ組立体２１０に関連してイオンビームユニット１００を示し、かつこれら全てを被加工物およびその表面に関連して示す。

一般的に、図２は、本発明の被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法のための方法を例示的に説明するのに完全に充分である。しかし、その理解を確実にするために、この時点で、本発明に係る被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの多数の様々な例示的な特定の好ましい実施形態の実現を理解するために参照することのできる図３、４、５、６、８、９、および１０も追加的に参照する。

図３は、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００である装置の例示的な特定の好ましい実施形態を示し、かつ被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

図４は、図２および３に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００である装置のより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。

図５は、図２、３、および４に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニット１００のイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０に含まれるイオンビーム第１偏向組立体１２２およびイオンビーム第２偏向組立体１２４の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

図６Ａ〜６Ｅは、長手軸４０の周りを０°から３６０°の間の範囲で回転し、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向２回偏向イオンビーム型の有向多偏向イオンビーム２０に対応する、第１イオンビーム偏向組立体１２２および、第２イオンビーム偏向組立体１２４ａおよび１２４ｂによって、被加工物と同軸の任意に割り当てられた長手軸４０に関連して方向付けられかつ多偏向されるイオンビームの回転（角）シーケンスの斜視図を一緒に示す略図である。

図７Ａは、第１タイプの例示的被加工物（略矩形スラブ）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向イオンビーム２０（２回偏向）または２２（３回偏向）の拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム２０または２２、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。

図７Ｂは、第２タイプの例示的被加工物（例えば図１に示したものと同様の試料ホルダ要素によって表面（マスク付き）が保持された、半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的試料）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向イオンビーム２０（２回偏向）または２２（３回偏向）の拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム２０または２２、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。

図８は、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を３回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００の例示的な特定の好ましい実施形態、および被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

図９は、図２および８に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００のより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。

図１０は、図２、８、および９に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビームを３回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニット１００のイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０に含まれるイオンビーム第１偏向組立体１２２、イオンビーム第２偏向組立体１２４、およびイオンビーム第３偏向組立体１４０の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

したがって、図３、４、５、６、８、９、および１０の追加的参照と共に、図２を参照すると、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法は、イオンビーム１０を発生させ、かつ有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃを形成するために発生したイオンビーム１０を方向付けかつ少なくとも２回（例えば２回または３回）偏向させることを含み、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

一般的に、一部には、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする場合に、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に応じて、かつ特定の時間（タイミング）モードまたは様式に応じて、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の多数の様々な例示的な特定の好ましい実施形態がある。特に、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の空間（方向、向き、構成）モードまたは様式は、直線または回転である。特に、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の時間（タイミング）モードまたは様式は、連続、不連続（周期的、非周期的、もしくはパルス状）、または連続および不連続（周期的、非周期的、もしくはパルス状）の組合せである。さらに、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける各特定の空間（方向、向き、構成）モードまたは様式、つまり直線または回転は、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける各特定の時間（タイミング）モードまたは様式、つまり連続、不連続（周期的、非周期的、もしくはパルス状）、または連続および不連続（周期的、非周期的、もしくはパルス状）の組合せに応じて実現することができる。

さらに詳しくは、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に関して、それぞれ直線または回転有向多偏向（それぞれ２回または３回偏向）イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は多偏向（例えば２回または３回偏向）され、かつ直線状にまたは回転して方向付けられ、それぞれ直線または回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃはそれぞれ直線的に、または回転して被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

さらに詳しくは、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の時間（タイミング）モードまたは様式に関して、それぞれ連続的に、不連続的に、または連続と不連続を組み合わせて有向多偏向（それぞれ２回または３回偏向）イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は多偏向（例えば２回または３回偏向）され、かつ連続的に、不連続的に、または連続と不連続を組み合わせて方向付けられ、それぞれ連続的、不連続的、または連続と不連続の組み合わされた有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは、それぞれ連続的に、不連続的に、または連続と不連続を組み合わせて被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

したがって、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける各特定の時間（タイミング）モードまたは様式に応じて実現される、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける各特定の時間（タイミング）モードまたは様式に関して、それぞれ連続的、不連続的、または連続と不連続の組み合わされた直線または回転有向多偏向（それぞれ２回または３回偏向）イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は多偏向（例えば２回または３回偏向）され、かつ連続的に、不連続的に、または連続と不連続を組み合わせて直線的にまたは回転して方向付けられ、それぞれ連続的、不連続的、または連続と不連続の組み合わされた直線または回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは、それぞれ連続的に、不連続的に、または連続と不連続を組み合わせて直線的にまたは回転して被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向（例えば２回または３回偏向）し、かつ方向付ける異なる特定の空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に応じ、かつ異なる特定の時間（タイミング）モードまたは様式に応じた、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の上述した（空間的および時間的に特徴付けられた）例示的な特定の好ましい実施形態の各々について、以下でさらに詳しく解説する。このために、図２に示すように、発生したイオンビーム１０が本書で長手軸４０と呼ぶ長手軸と基本的に同軸であることが、各々の例示的な特定の好ましい実施形態に一般的に当てはまる。加えて、図２に示すように、被加工物が長手軸４０と基本的に同軸であることが、各々の例示的な特定の好ましい実施形態に一般的に当てはまる。例示的な３次元ｘｙｚ座標軸系５０に関連して、長手軸４０はｘ軸の方向に、それに沿って延び、かつそれと同軸である。

被加工物のイオンビームミリングの直線的空間モードまたは様式
図２に関連して、発生したイオンビーム１０は直線的に方向付けられ、長手軸４０［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］の方向に、かつそれに沿って延びる。次いで、直線的に方向付けられた発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向され（多偏向され）、かつ直線的に方向付けられ、変換または変形されて直線有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃになり、それはそれぞれ長手軸４０より上［つまりｘ軸（正のｚ軸ドメイン）］、または長手軸４０より下［つまりｘ軸（負のｚ軸ドメイン）］の方向から、または長手軸４０［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］の方向に、被加工物に向かって直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

さらに詳しくは、上記説明は、各々、発生したイオンビーム１０を多偏向（例えば２回または３回偏向）し、かつ方向付ける異なる特定の直線的空間（方向、向き、構成）モードまたは様式による、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の３つの（直線的に空間的に特徴付けられた）主要な例示的な特定の好ましい実施形態に対応し、直線有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは、直線的に被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

さらに、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法のこれらの３つの（直線的に空間的に特徴付けられた）主要な例示的な特定の好ましい実施形態の各々は、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける不連続（周期的、非周期的、またはパルス状）タイプの時間（タイミング）モードまたは様式、および発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式から成る群から選択された、発生したイオンビーム１０を多偏向（例えば２回または３回偏向）し、かつ方向付ける３つの主要な異なる特定の時間（タイミング）モードまたは様式に応じて実現され、直線有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは直線的に被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法のそのような例示的な特定の好ましい実施形態を、この後ですぐに解説する。

第１の主要な（直線的に空間的に特徴付けられた）例示的な特定の好ましい実施形態では、直線有向多偏向イオンビーム２０ａを形成するために、発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで直線的に方向付けられ、それは長手軸４０より上［つまりｘ軸（正のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続した直線有向多偏向イオンビーム２０ａを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に連続して少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に連続して直線的に方向付けられる。それは長手軸４０より上［つまりｘ軸（正のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって時間的に連続して直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に連続して入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける不連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に不連続（周期的または非周期的）な直線有向多偏向イオンビーム２０ａを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられる。それは長手軸４０より上［つまりｘ軸（正のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって時間的に不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に不連続（周期的または非周期的）に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続および不連続（周期的または非周期的）な直線有向多偏向イオンビーム２０ａを形成するために、発生したイオンビーム１０は、時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられる。それは長手軸４０より上［つまりｘ軸（正のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に入射して衝突し、ミリングする。

第２の主要な（直線的に空間的に特徴付けられた）例示的な特定の好ましい実施形態では、直線有向多偏向イオンビーム２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで直線的に方向付けられ、それは長手軸４０より下［つまりｘ軸（負のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続した直線有向多偏向イオンビーム２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に連続して少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に連続して直線的に方向付けられる。それは長手軸４０より下［つまりｘ軸（負のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって時間的に連続して直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に連続して入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける不連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に不連続（周期的または非周期的）な直線有向多偏向イオンビーム２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられる。それは長手軸４０より下［つまりｘ軸（負のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって時間的に不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に不連続（周期的または非周期的）に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続および不連続（周期的または非周期的）な有向多偏向イオンビーム２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は、時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられる。それは長手軸４０より下［つまりｘ軸（負のｚ軸ドメイン）］の方向から、被加工物に向かって時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に入射して衝突し、ミリングする。

第３の主要な（直線的に空間的に特徴付けられた）例示的な特定の好ましい実施形態では、直線有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで直線的に方向付けられ、それは長手軸４０およびしたがって被加工物の軸線４０の方向に、かつそれに沿って［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］、被加工物に向かって直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続した直線有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に連続して少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に連続して直線的に方向付けられる。それは長手軸４０およびしたがって被加工物の軸線４０の方向に、かつそれに沿って［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］、被加工物に向かって被加工物に向かって時間的に連続して直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に連続して入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける不連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に不連続（周期的または非周期的）な直線有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられる。それは長手軸４０およびしたがって被加工物の軸線４０の方向に、かつそれに沿って［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］、被加工物に向かって時間的に不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に不連続（周期的または非周期的）に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続および不連続（周期的または非周期的）な直線有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は、時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられる。それは長手軸４０の方向に、かつそれに沿って［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］、被加工物に向かって時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に直線的に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に入射して衝突し、ミリングする。

被加工物のイオンビームミリングの回転空間モードまたは様式
図２に関連して、発生したイオンビーム１０は直線的に方向付けられ、長手軸４０［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］の方向に、かつそれに沿って延びる。次いで、直線的に方向付けられた発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向され（多偏向され）、かつ回転して方向付けられ、変換または変形されて回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃになり、それは回転して方向付けられ、それぞれ長手軸４０を中心に、被加工物に向かって「円錐状に」または「略円錐状に」（図２では、大きい破線の透視図的に描かれた円５２によって示される）、または「筒状に」（図２では、小さい破線の透視図的に描かれた円５４によって示される）延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

さらに詳しくは、上記説明は、各々、発生したイオンビーム１０を多偏向（例えば２回または３回偏向）し、かつ方向付ける異なる特定の回転空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に応じた、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の２つの（回転により空間的に特徴付けられた）主要な例示的な特定の好ましい実施形態に対応し、回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは、回転して被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

さらに、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法のこれらの２つの（回転により空間的に特徴付けられた）主要な例示的な特定の好ましい実施形態の各々は、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ回転して方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ回転して方向付ける不連続（周期的、非周期的、またはパルス状）タイプの時間（タイミング）モードまたは様式、および発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ回転して方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式から成る群から選択された、発生したイオンビーム１０を多偏向（例えば２回または３回偏向）し、かつ回転して方向付ける３つの主要な異なる特定の時間（タイミング）モードまたは様式に応じて実現され、回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃは回転して被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法のそのような例示的な特定の好ましい実施形態を、この後ですぐに解説する。

第１の主要な（回転により空間的に特徴付けられた）例示的な特定の好ましい実施形態では、回転有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで回転して方向付けられる。それは長手軸４０を中心に被加工物に向かって「円錐状に」または「略円錐状に」回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ円錐状または略円錐状に回転して方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続した回転有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に連続して少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に連続して回転して方向付けられる。それは、長手軸４０を中心に被加工物に向かって円錐状または略円錐状に、時間的に連続して回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ円錐状または略円錐状に回転して方向付ける不連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に不連続（周期的または非周期的）な回転有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に不連続（周期的または非周期的）に回転して方向付けられる。それは、長手軸４０を中心に被加工物に向かって円錐状または略円錐状に、時間的に不連続（周期的または非周期的）に回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ円錐状または略円錐状に回転して方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続および不連続（周期的または非周期的）な回転有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂを形成するために、発生したイオンビーム１０は時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に回転して方向付けられる。それは、時間的に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に、長手軸４０を中心に被加工物に向かって円錐状または略円錐状に方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする。

第２の主要な（回転により空間的に特徴付けられた）例示的な特定の好ましい実施形態では、長手軸４０を中心に被加工物に向かって「筒状」に回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする回転有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで回転して方向付けられる。ここで、発生したイオンビーム１０は長手軸４０と同軸である。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ筒状に回転して方向付ける連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続して長手軸４０を中心に被加工物に向かって筒状に回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする、時間的に連続した回転有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は、時間的に連続して少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に連続して回転して方向付けられる。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ筒状に回転して方向付ける不連続タイプの時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に不連続（周期的または非周期的）に長手軸４０を中心に被加工物に向かって筒状に回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする、時間的に不連続（周期的または非周期的）な回転有向多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は、時間的に不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に不連続（周期的または非周期的）に回転して方向付けられる。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ筒状に回転して方向付ける連続タイプと不連続タイプとを組み合わせた時間（タイミング）モードまたは様式では、時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に長手軸４０を中心に被加工物に向かって筒状に回転して方向付けられて延び、続いて被加工物の表面に入射して衝突し、ミリングする、時間的に連続および不連続（周期的または非周期的）な回転多偏向イオンビーム２０ｃを形成するために、発生したイオンビーム１０は、時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に少なくとも２回偏向（多偏向）され、次いで時間的に時間的に連続してかつ不連続（周期的または非周期的）に回転して方向付けられる。

図２に関連して、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の分かりやすく上述した２つの（回転により空間的に特徴付けられた）主要な例示的な特定の好ましい実施形態、およびその各々を実現する３つの時間的（タイミング）モードに関して、円錐状または略円錐状回転する有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂは、長手軸４０（円５２）を中心に時計回り方向、反時計回り方向、または時計回り方向と反時計回り方向との組合せに応じる。

さらに、長手軸４０（円５２）を中心に円錐状または略円錐状に回転する有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂの時計回り方向、反時計回り方向、または時計回り方向と反時計回り方向との組合せは部分的回転、つまり０°より大きく、３６０°未満の回転に応じ、または／かつ少なくとも１回の完全な回転、つまり３６０°以上の回転に応じる。さらに、長手軸４０（円５２）を中心に円錐状または略円錐状に回転する有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂのそのような部分的または／および完全な回転は、前後揺動タイプの円錐状または略円錐状の回転運動に応じ、または／かつ連続または／および不連続（周期的、非周期的、またはパルス状）振動タイプの円錐状または略円錐状の回転運動に応じる。加えて、上述したばかりの時計回り方向、反時計回り方向、または時計回り方向と反時計回り方向との組合せの長手軸４０（円５２）を中心とする回転運動のいずれかに応じて、円錐状または略円錐状回転有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂは、一般的に円または楕円として投影される。

筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃは、長手軸４０（円５４）を中心とする時計回り方向、反時計回り方向、または時計回り方向と反時計回り方向との組合せに応じる。加えて、筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃの場合、長手軸４０は発生したイオンビーム１０と同軸であるため、長手軸４０を中心とする筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃの時計回り方向または反時計回り方向の回転は、発生したイオンビーム１０の軸線を中心とし、かつしたがって筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃの軸線を中心とする筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃの時計回り方向または反時計回り方向の回転と同等である。

さらに、長手軸４０（円５４）を中心とする筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃの時計回り方向、反時計回り方向、または時計回り方向と反時計回り方向との組合せは、部分的回転、つまり０°より大きく、３６０°未満の回転に応じ、または／かつ少なくとも１回の完全な回転、つまり３５０°以上の回転に応じる。さらに、長手軸４０（円５４）を中心とする筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃのそのような部分的または／および完全な回転は、前後揺動タイプの筒状の回転運動に応じ、または／かつ連続または／および不連続（周期的、非周期的、またはパルス状）振動タイプの筒状回転運動に応じる。加えて、上述したばかりの時計回り方向、反時計回り方向、または時計回り方向と反時計回り方向との組合せの長手軸４０（円５４）を中心とする回転運動のいずれかに応じて、筒状回転有向多偏向イオンビーム２０ｃは、一般的に円として投影される。

有向多偏向イオンビームを特徴付ける主要なパラメータ
図２に関連して、発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の直線または回転空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に応じ、かつ特定の連続または不連続時間（タイミング）モードまたは様式に応じて、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングして成る、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の分かり易く上述した様々な例示的な特定の好ましい実施形態について、以下の主要なパラメータは、被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃを特徴付けるために適用可能である。

イオンビームの直径または幅： 被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの直径または幅。幅広イオンビーム（ＢＩＢ）タイプの被加工物のイオンビームミリングの場合、イオンビームの直径または幅は、好ましくは約３０ミクロンから約２０００ミクロン（２ミリメートル）の間の範囲であり、さらに好ましくは、約２００ミクロンから約１０００ミクロン（１ミリメートル）の間の範囲である。集束イオンビーム（ＦＩＢ）タイプの被加工物のイオンビームミリングの場合、イオンビームの直径または幅は、好ましくは約５ナノメートルから約１００ナノメートルの間の範囲である。

イオンビームの強度（エネルギ）： 被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの強度（エネルギ）。好ましくは、約０．５ｋｅＶ（キロ電子ボルト）から約１２ｋｅＶ（キロ電子ボルト）の間の範囲であり、さらに好ましくは約１ｋｅＶから約１０ｋｅＶの間の範囲である。

イオンビームの強度（エネルギ）の第１時間微分値： ｄ（イオンビーム強度またはエネルギ）／ｄｔ。ここでｔは時間を表わす。被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの強度（エネルギ）の時間的変化率に対応する有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの強度（エネルギ）の時間による変化率。

イオンビームの強度（エネルギ）の第２時間微分値： ｄ^２（イオンビーム強度またはエネルギ）／ｄｔ^２。ここでｔは時間を表わす。被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの強度（エネルギ）の時間微分値の時間的変化率に対応する有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの強度（エネルギ）の時間による第１時間微分値の変化率。

イオンビームの電流密度または束： 被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの単位断面積当たりの電流単位で表わされる、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの電流の２次元（面積）密度または束。好ましくは、約０．０８ｍＡ／ｃｍ^２（１平方センチ当たりミリアンペア）から約５００ｍＡ／ｃｍ^２（１平方センチ当たりミリアンペア）の間の範囲であり、さらに好ましくは、約０．１ｍＡ／ｃｍ^２から約３０ｍＡ／ｃｍ^２の間の範囲である。

イオンビームの回転角または角変位： 被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させる間の回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの長手軸４０を中心とする回転角または角変位。１回の回転当たり０°から３６０°の間の範囲内。

イオンビームの回転角または角変位の第１時間微分値：ｄ（イオンビームの回転角または角変位）／ｄｔ。ここでｔは時間を表わす。被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させ、ミリングさせる間の回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの長手軸４０を中心とする回転角または角変位の時間的変化率に対応する回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの長手軸４０を中心とする回転角または角変位の時間による変化率。

イオンビームの回転角または角変位の第２時間微分値：ｄ^２（イオンビームの回転角または角変位）／ｄｔ^２。ここでｔは時間を表わす。被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させ、ミリングさせる間の回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの長手軸４０を中心とする回転角または角変位の第１時間微分値の時間的変化率に対応する、被加工物の表面に向かって方向付け、入射し、かつ衝突させ、ミリングさせる間の回転有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの長手軸４０を中心とする回転角または角変位の時間による第１時間微分値の変化率。

イオンビームの方向、経路、または軌跡：有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射されて衝突し、かつそれをミリングする間の、発生したイオンビーム１０を長手軸４０に対して多偏向し、かつ方向付ける上述した特定の直線または（円錐状もしくは略円錐状、または筒状）回転空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に対応する、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの方向、経路、または軌跡。

本発明の別の主な態様は、上述の通り、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の部分組合せであり、それによって、次の主要なステップ、ならびにそのコンポーネントおよび機能を含む、発生したイオンビームを有向多偏向させるための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させること、および有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させることによって、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含む方法が提供される。

したがって、図３、４、５、８、９、および１０の追加的参照と共に、図２を参照すると、発生したイオンビームを有向多偏向させるための方法は、発生したイオンビーム１０を偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビーム（例えば図３および８に１６ａまたは１６ｂとして示し、かつ図４、５、９、および１０に１６として示す）を形成させること、および有向１回偏向イオンビーム（それぞれ１６ａまたは１６ｂ、または１６）を偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させることによって、発生したイオンビーム１０を方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃを形成させることを含む。

本発明の別の主な態様は、次の主要なコンポーネントおよびその特徴を含む、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置、すなわち、イオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする装置を提供することである。

図３は、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００である装置の例示的な特定の好ましい実施形態を示し、かつ被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

図４は、図２および３に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００である装置のより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。

発生したイオンビーム１０を多偏向し、かつ方向付ける特定の直線または回転空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に応じ、かつ特定の連続または不連続時間（タイミング）モードまたは様式に応じた、図２に示すように有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の様々な例示的な特定の好ましい実施形態の上記説明は一般的に、図３および４に示す、発生したイオンビーム１０を特に２回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００である装置を説明するためにも適用される。

したがって、図２、３、および４に示すように、イオンビームユニット１００である被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置は、次の主要なコンポーネントおよびその機能、すなわちイオンビーム１０を発生させるためのイオンビーム源組立体１１０、および発生したイオンビーム１０を方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂ（図２および３；図４では一般的に２０で示す）を形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０とを含み、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂ（図２および３；図４では２０）は被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

上述の通り、イオンビーム源組立体１１０は、イオンビーム１０を発生させるためのものである。一般的に、イオンビーム源組立体１１０は、例えば非イオン化粒子供給組立体１１２によってイオンビーム源組立体１１０に供給される非イオン化粒子供給をイオン化することによって、イオンビーム１０を生成する。一般的に、非イオン化粒子供給組立体１１２は、イオンビーム源組立体１１０とは別個であるか、あるいは一体的である。好ましくは、非イオン化粒子供給組立体１１２は、例えば図３および４に示すようにイオンビーム源組立体１１０とは別個であり、作動的に接続される。

一般的に、非イオン化粒子供給は基本的に、イオン化された形で被加工物をミリングすることができるようにイオン化することのできる任意のタイプおよび相の化学物質である。好ましくは、非イオン化粒子供給は、気体および液体金属から成る群から選択される。１つの例示的な気体タイプの非イオン化粒子供給は、アルゴンまたはキセノンのような不活性ガスである。例示的な液体金属タイプの非イオン化粒子供給は液体ガリウムである。

本発明の装置、つまりイオンビームユニット１００は、被加工物の幅広イオンビーム（ＢＩＢ）タイプのミリングを実行するために、あるいは代替的に被加工物の集束イオンビーム（ＦＩＢ）タイプのミリングを実行するために使用される。したがって、本発明の装置つまりイオンビームユニット１００の幅広イオンビーム（ＢＩＢ）タイプの実現の場合、非イオン化粒子供給はアルゴンまたはキセノンのような不活性ガスである。代替的に、本発明の装置つまりイオンビームユニット１００の集束イオンビーム（ＦＩＢ）ミリングタイプの実現の場合、非イオン化粒子供給は液体金属タイプの非イオン化粒子供給、特に液体ガリウムである。被加工物の表面上または内におけるアーチファクトの発生を防止または最小化し、それによって被加工物のイオンビームミリング中のミリングされる表面の品質を改善するために、好ましくは、非イオン化粒子供給１１２はアルゴンまたはキセノンのような不活性ガスである。

一般的に、イオンビームユニット１００では、イオンビーム源組立体１１０は様々なタイプとすることができる。例えばイオンビーム源組立体１１０は、デュオプラスマトロン（ＢＩＢ）タイプのイオンビーム源組立体であり、あるいは代替的に、エレクトロンインパッド（ＢＩＢ）タイプのイオンビーム源組立体であり、各非イオン化粒子供給１１２はアルゴンまたはキセノンのような不活性ガスである。

図５は、図２、３、および４に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニット１００のイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０に含まれるイオンビーム第１偏向組立体１２２およびイオンビーム第２偏向組立体１２４の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

図２、３、４、および５に関連して、イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０は、発生したイオンビーム１０を方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂ（図２および３；図４および５では２０）を形成させるためのものであり、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂ（図２および３；図４および５では２０）は、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。

イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０は、次の主要なコンポーネントおよびその機能、すなわち、発生したイオンビーム１０を方向付けかつ偏向させ、有向１回偏向イオンビーム１６ａまたは１６ｂ（図３；図４および５では１６）を形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体１２２と、１回偏向イオンビーム１６ａまたは１６ｂ（図３；図４および５では１６）を方向付けかつ偏向させ、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５では２０）の一種である有向２回偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５では２０）を形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体１２４とを含む。

一般的に、イオンビーム第１偏向組立体１２２は、２対１組の好ましくは対称的に配置された静電板または電極を含み、各対の静電板または電極は予め定められた分離距離だけ分離される。例えば図４および５を参照すると、イオンビーム第１偏向組立体１２２は２対１組の好ましくは対称的に配置された静電板または電極、つまり、第１対の対称的に配置された静電板または電極１２２ａ、および第２対の対称的に配置された静電板または電極１２２ｂを含み、各対の静電板または電極は予め定められた分離距離だけ分離される。

イオンビーム第１偏向組立体１２２において、各対の静電板または電極、すなわち第１対の静電板または電極１２２ａ、および第２対の静電板または電極１２２ｂは、作動的に接続された指定の電源、例えば図４に特に示すようにＰ_１およびＰ_２それぞれによって提供される電圧を供給される。イオンビーム第１偏向組立体１２２の動作中に、電源Ｐ_１によって第１対の静電板または電極１２２ａに供給され、かつ電源Ｐ_２によって第２対の静電板または電極１２２ｂに供給される電圧の大きさは、有向１回偏向イオンビーム１６ａまたは１６ｂ（図３；図４および５では１６）を形成するために、一般的に発生したイオンビーム１０、および好ましくは有向集束イオンビーム１４の長手軸４０に対する空間的（直線および回転）偏向の程度を決定する。

イオンビーム第１偏向組立体１２２を作動させる重要な目的は、空間的に（直線的または／および回転的に）かつ時間的に（連続的にまたは／および不連続に）最適に、一般的に発生したイオンビーム１０を、かつ好ましくは有向集束イオンビーム１４を、イオンビーム第２偏向組立体１２４の電極間空間に偏向させかつ方向付けることである。

図４を参照すると、イオンビーム第１偏向組立体１２２は、本書でθ_Ｄと呼ぶ偏向角または変位角に応じて、一般的に発生したイオンビーム１０を、好ましくは有向集束イオンビーム１４を長手軸４０に対して偏向させる。これは特に図４に示されており、そこで有向集束イオンビーム１４が有向１回偏向イオンビーム１６の形でイオンビーム第１偏向組立体１２２入射し、偏向角θ_Ｄに応じて偏向し、出射する。

一般的に、イオンビーム第２偏向組立体１２４は、２つ（内側および外側）１組の対称的にかつ同心上に配置された球状または楕円状の形状に構成された静電板または電極を含み、静電板または電極は、予め定められた分離距離だけ均等に（つまり周方向に）分離される。例えば、図４および５を参照すると、イオンビーム第２偏向組立体１２４は２つ１組の対称的にかつ同心上に配置され球状または楕円状に形成または構成された静電板または電極、つまり内側の対称的に配置され球状または楕円状に形成されまたは構成された静電板または電極１２４ａ、および外側の対称的に配置され球状または楕円状に形成されまたは構成された静電板または電極１２４ｂを含み、静電板または電極は分離距離だけ分離される。

イオンビーム第２偏向組立体１２４において、各静電板または電極、つまり内側の静電板または電極１２４ａおよび外側の静電板または電極１２４ｂは、作動的に接続された指定の電源、例えば図４に特に示すようにＰ_３およびＰ_４それぞれによって提供される電圧を供給される。イオンビーム第２偏向組立体１２４の動作中に、電源Ｐ_３によって内側の静電板または電極１２４ａに供給され、かつ電源Ｐ_４によって外側の静電板または電極１２４ｂに供給される電圧の大きさは、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５では２０）の一種である有向２回偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５で２０）を形成するために、有向１回偏向イオンビーム１６ａまたは１６ｂ（図３；図４および５では１６）の長手軸４０に対する空間的（直線および回転）偏向の程度を決定する。

イオンビーム第２偏向組立体１２４を作動させる重要な目的は、多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５では２０）である有向２回偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングするように、空間的に（直線的または／および回転的に）かつ時間的に（連続的にまたは／および不連続に）最適に、有向１回偏向イオンビーム１６ａまたは１６ｂ（図３；図４および５では１６）を、有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５では２０）の一種である有向２回偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂそれぞれ（図２および３；図４および５で２０）の形で偏向されかつ方向付けることである。

図４を参照すると、イオンビーム第２偏向組立体１２４は、本書でθ_Ｉと呼ばれる被加工物の表面に対する入射角または入射の角度に従って、有向１回偏向イオンビーム１６を長手軸４０に対して偏向させ、それぞれ有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂ有向２回偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂは、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。それぞれ有向多偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂである有向２回偏向イオンビーム２０ａまたは２０ｂの長手軸４０に対する被加工物の表面への最大入射角または入射の角度θｉは、約０°から約９０°の間の範囲であることが好ましく、約０°から約３０°の間の範囲であることがより好ましい。

図４に示すように、α_Ｄ：（９０−θ_Ｄ）は、イオンビーム第２偏向組立体１２４の内側の静電板または電極１２４ａの頂点の半角に一致する一方、α１：（９０−θ_Ｉ）は、被加工物に対面するイオンビーム第２偏向組立体１２４の第２の静電板または電極１２４ｂの頂点の半角に一致する。

図３および４を参照すると、イオンビームユニット１００において、イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０は好ましくは、発生したイオンビーム１０を集束させかつ方向付け、有向集束イオンビーム１４を形成させるためのイオンビーム集束組立体集束組立体１２６をさらに含む。図４を参照すると、イオンビーム集束組立体１２６は、主要なコンポーネントすなわち第１静電レンズ１３２、第２静電レンズ１３４、およびアパーチャ１３６を含む。

第１静電レンズ１３２は、イオンビーム源組立体１１０によって発生したイオンビーム１０の予備集束のためのものである。第１静電レンズ１３２は、作動的に接続された指定の電源、例えば図４に特に示すようにＰ_５によって電圧を供給される。

第２静電レンズ１３４は、イオンビーム源組立体１１０によって発生したイオンビーム１０をさらに集束して、イオンビーム第１偏向組立体１２２の第１対の静電板または電極１２２ａと第２対の静電板または電極１２２ｂとの間の電極間空間に方向付けるためのものである。第２静電レンズ１３４は、作動的に接続された指定の電源、例えば図４に特に示すようにＰ_６によって電圧を供給される。

アパーチャ１３６は、イオンビーム源組立体１１０によって発生したイオンビーム１０の直径を制限または制約するためのものである。

図３および４を参照すると、イオンビームユニット１００のイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０において、イオンビーム集束組立体１２６は、発生したイオンビーム１０が高い精度で長手軸４０と同軸に維持されるように、発生したイオンビーム１０を長手軸４０［つまりｘ軸（ｚ＝０ドメイン）］の方向に、かつそれに沿って偏向させるために、任意選択的に、かつ好ましくは、イオンビーム偏向副組立体１２８に作動的に接続されるか、あるいはそれをさらに含む。

図３および４を参照すると、イオンビームユニット１００において、イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０は、イオンビーム源組立体１１０によって発生したイオンビーム１０を抽出しかつ方向付け、有向抽出イオンビーム１２を形成させるためのイオンビーム抽出器組立体１３０をさらに含むことが好ましい。

図３および４を参照すると、イオンビームユニット１００において、イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０は、イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０の様々な組立体、副組立体、コンポーネント、および要素を収容するために、かつ真空ユニット、特に以下で図１１、１２、および１３に関連してさらに説明するようにシステム７０の真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に動作的に接続されたときに、イオンビームユニット１００の真空環境の維持を可能にするために、イオンビーム真空チャンバ組立体１５０をさらに含むことが好ましい。

図５は、図２、３、および４に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニット１００のイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０に含まれるイオンビーム第１偏向組立体１２２およびイオンビーム第２偏向組立体１２４の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

図６Ａ〜６Ｅは、長手軸４０の周りを０°から３６０°の間の範囲で回転し、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向２回偏向イオンビーム型の有向多偏向イオンビーム２０に対応する、第１イオンビーム偏向組立体１２２および、第２イオンビーム偏向組立体１２４ａおよび１２４ｂによって、被加工物と同軸の任意に割り当てられた長手軸４０に関連して方向付けられかつ多偏向されるイオンビームの回転（角）シーケンスの斜視図を一緒に示す略図である。

図７Ａは、（略矩形スラブ）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向イオンビーム２０（２回偏向）または２２（３回偏向）の拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム２０または２２、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。図７Ｂは、第２タイプの例示的被加工物（例えば図１に示したものと同様の試料ホルダ要素によって表面（マスク付き）が保持された、半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的試料）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向イオンビーム２０（２回偏向）または２２（３回偏向）の拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム２０または２２、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。有向多偏向イオンビーム２０（２回偏向）または２２（３回偏向）のの寸法ｄは、約３０ミクロンから約２０００ミクロン（２ミリメートル）の間の範囲であることが好ましく、約２００ミクロンから約１０００ミクロン（１ミリメートル）の間の範囲であることがより好ましい。

図８は、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を３回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００の例示的な特定の好ましい実施形態、および被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

発生したイオンビーム１０を多偏向（例えば２回または３回偏向）し、かつ方向付ける特定の直線または回転空間（方向、向き、構成）モードまたは様式に応じ、かつ特定の連続または不連続時間（タイミング）モードまたは様式に応じた、図２に示すように有向多偏向イオンビーム２０ａ、２０ｂ、または２０ｃが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法の上述した様々な例示的な特定の好ましい実施形態は、図８に示すイオンビームユニット１００である装置を分かり易く説明するのに一般的に適用可能である。ここで、イオンビームユニット１００が特に発生したイオンビーム１０を３回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含む

図９は、図２および８に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビーム１０を２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含むイオンビームユニット１００のより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。

図１０は、図２、８、および９に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビームを３回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニット１００のイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０に含まれるイオンビーム第１偏向組立体１２２、イオンビーム第２偏向組立体１２４、およびイオンビーム第３偏向組立体１４０の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。

本発明の別の主な態様は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置の部分組合せであり、それによって次の主要なコンポーネントおよびその機能を含む発生したイオンビームを有向多偏向させるための装置、すなわち発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を備えた装置が提供される。

本発明の別の主な態様は、次の主要コンポーネントを含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム、すなわちイオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングするイオンビームユニットと、イオンビームユニットおよび被加工物のための真空環境を提供し、かつ維持するためにイオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットとを含むシステムを提供することである。

好ましくは、真空ユニットは被加工物を含む。さらに詳しくは、被加工物は、例えば被加工物を被加工物操作兼位置決めユニットに作動的に接続することによって、有向多偏向イオンビームに対して、かつ真空ユニットの真空チャンバ組立体に対して、静止（静的または固定）構成で、または可動構成であるばかりでなく、着脱可能な構成で、真空ユニットの真空チャンバ組立体の内部に含まれることが好ましい。

好ましくは、該システムは、イオンビームユニットおよび真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、イオンビームユニットおよび真空ユニットに動作的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティをさらに含む。任意選択的に、かつ好ましくは、該システムは、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含み、各追加ユニットは真空ユニットに作動的に接続される。好ましくは、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティはまた、イオンビームユニットおよび真空ユニットと作動的に一体化されるように、各追加ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、各追加ユニットに作動的に接続される。

図１１は、主要コンポーネント、つまり本書で前述したイオンビームユニット１００および真空ユニット２００を含む、ここで一般的にシステム７０と呼ばれる被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステムの例示的な好ましい実施形態を示すブロック図である。好ましくは、真空ユニット２００は被加工物を含む。図１２は、図１１に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム７０、およびその追加ユニットの斜視図を示す（等角）略図である。図１３は、図１１および１２に示したシステム７０の上面図を示す（等角）略図である。

図１１、１２、および１３に示すシステム７０で、図２〜１０に関連して本書で前述したイオンビームユニット１００は、イオンビーム１０を発生させるためのイオンビーム源組立体１１０、および発生したイオンビーム１０を方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビーム２０を形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０とを含み、有向多偏向イオンビーム２０は被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする。真空ユニット２００は、イオンビームユニット１００および被加工物のための真空環境を提供し、かつ維持するためにイオンビームユニット１００に作動的に接続される。好ましくは、図１１、１２、および１３に示すように、システム７０は、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００にエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００に作動的に接続された（例えば図１１で、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００のより大きい楕円の交差する作動接続によって示される）エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００をさらに含む。

任意選択的に、かつ好ましくは、システム７０はさらに、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００、被加工物操作兼位置決めユニット４００、防振ユニット５００、コンポーネント撮像ユニット６００、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニット７００から成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットを含み、各追加ユニットは真空ユニット２００に作動的に接続される。好ましくは、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００はまた、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００と作動的に一体化されるように、各追加ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、各追加ユニットに作動的に接続される。

したがって、本発明は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム、すなわちシステム７０の様々な代替的な特定の例示的な好ましい実施形態を提供する。

非限定的に、図１２および１３に示すように、システム７０の幾つかのユニットまたはそのコンポーネントは、適切に構成された支持要素、脚、ブラケット、およびホイールのような可動要素を含む、固定または可動台、スタンド、またはフレームタイプのシステム支持組立体９００上に直接取り付けられ、かつ作動的に接続される一方、システム支持組立体９００上に直接取り付けられたこれらのシステムユニットまたはそのコンポーネントに、他のシステムユニットまたはそのコンポーネントが取り付けられる。

前述の通り、図１１、１２、および１３を参照すると、システム７０において、好ましくは被加工物を含む真空ユニット２００は、イオンビームユニット１００および被加工物のための真空環境を提供し、かつ維持するために、イオンビームユニット１００に作動的に接続される。真空ユニット２００はまた、イオンビームユニット１００および被加工物と同様に、システム７０の任意選択的追加ユニットの全体的構造または筐体としても機能する。

真空ユニット２００の機能および動作に関連して、真空ユニット２００は、次の主要なコンポーネント、すなわち真空チャンバ組立体２１０、被加工物挿入／取出アセンブリ２２０、真空ゲージ組立体、プレポンプ組立体、高真空ポンプ組立体、および真空分配組立体を含む。

真空チャンバ組立体２１０は、特に図２、３、４、８、および９に示すように、イオンビームユニット１００および被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００に関連して、かつ図１２で、様々なシステムユニットに関連して、イオンビームユニット１００およびそのコンポーネントならびにシステム７０の様々な可能な任意の追加ユニットに真空環境を提供する構造として機能する。真空チャンバ組立体２１０はまた、イオンビームユニット１００およびそのコンポーネントならびにシステム７０の様々な可能な任意の追加ユニットの全体的構造または筐体としても機能する。例えば、被加工物は、例えば被加工物を被加工物操作兼位置決めユニット４００に作動的に接続することによって、有向多偏向イオンビーム２０に対して、かつ真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に対して、静止（静的または固定）構成で、または可動構成であるばかりでなく、着脱可能な構成で、真空ユニット２００の真空チャンバ２１０組立体の内部に含まれることが好ましい。

真空チャンバ組立体２１０は、システム７０の全体的真空環境の場所である。真空チャンバ組立体２１０は、イオンビームユニット１００、およびシステム７０の各々の任意選択的追加ユニット、例えば被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００、被加工物操作兼位置決めユニット４００、防振ユニット５００、コンポーネント撮像ユニット６００、および少なくとも１つの被加工物分析ユニット７００に作動的に接続される。真空チャンバ組立体２１０は、被加工物挿入／取出組立体２２０および真空ゲージ組立体を収容する。真空ユニット２００の他の組立体、つまり真空ゲージ組立体、プレポンプ組立体、高真空ポンプ組立体、および真空分配組立体は、システム７０中の様々な位置に配置され、真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続される。

被加工物挿入／取出組立体２２０（例えば図１２に部分的に示す）は、例えば被加工物操作兼位置決めユニット４００（図１５）を介して、被加工物の真空チャンバ組立体２１０への挿入を可能にし、かつ真空チャンバ組立体２１０からの被加工物の取出を可能にするために機能する。被加工物挿入／取出組立体２２０の第１の特定の例示的実施形態は、被加工物を真空チャンバ組立体２１０内に挿入するとき、または被加工物を真空チャンバ組立体２１０から取り出すときに動作する、密閉シャッタまたはシャッタ状要素である。被加工物挿入／取出組立体２２０の第２の特定の例示的実施形態は、エアロックの形を取る。

被加工物操作兼位置決めユニット４００を含むシステム７０の例示的な好ましい実施形態の場合、例えばエアロックの形の被加工物挿入／取出組立体２２０は、被加工物操作兼位置決めユニット４００を介して、被加工物を真空チャンバ組立体２１０に挿入するとき、または被加工物を真空チャンバ組立体２１０から取り出すときに、真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０中に存在する真空環境を保持するために機能する。そのような被加工物挿入／取出組立体２２０は一般的に、主要コンポーネントとしてチャンバおよび接続弁を含む。

図１５を参照すると、そのような実施形態において、チャンバは、被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０へのローディング、または被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０からのアンローディングが行われる空間の領域または容積として機能する。チャンバの内部環境は、被加工物ホルダ組立体４２０への被加工物のローディングまたは被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０からのアンローディングの実際の段階に応じて、大気圧または真空のいずれかである。被加工物操作兼位置決めユニット４００を含むシステム７０の例示的な好ましい実施形態の場合、例えば被加工物操作兼位置決めユニット４００の５軸／６ＤＯＦ（自由度）被加工物操作および位置決め組立体４１０が、被加工物ホルダ組立体４２０をエアロック組立体のチャンバと真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０の真空チャンバ組立体２１０との間で移送するために使用される。

さらに、そのような実施形態において、接続弁は、エアロック組立体のチャンバの空間の領域または容積を真空チャンバ組立体２１０の空間の領域または容積に接合するためだけでなく、エアロック組立体のチャンバの空間の領域または容積を真空チャンバ組立体２１０の空間の領域または容積から分離するためにも機能する。一般的に、接続弁は基本的に、第１チャンバの空間の領域または容積の第２チャンバの空間の領域または容積との接合のみならず、第１チャンバの空間の領域または容積の第２チャンバの空間の領域または容積からの分離をも手動、半自動、または全自動で行うことができるように機能し、かつ構成された任意のタイプの弁である。好ましくは、接続弁は、エアロック組立体および真空チャンバ組立体２１０のチャンバの空間の領域または容積の接合または分離中に全自動で作動することができるように機能し、かつ構成される。そのような自動接続弁は、気圧または電動タイプいずれかの弁である。代替的に、接続弁はエアロック組立体および真空チャンバ組立体２１０のチャンバの空間の領域または容積の接合または分離中に手動で作動することができるように機能し、かつ構成される。例示的タイプの手動接続弁は、手動ハンドルを介して開閉されるタイプの弁である。

試料操作兼位置決めユニット４００を含まないシステム７０の例示的な好ましい実施形態の場合、エアロックの形の被加工物挿入／取出組立体２２０は、被加工物ホルダ受容器をさらに含むことが好ましい。

真空ゲージ組立体は、被加工物操作兼位置決めユニット４００を介しての被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０へのローディング、または被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０からのアンローディングの前、途中、または後のいつでも、真空チャンバ組立体２１０内に存在する真空状態、エアロックアセンブリのチャンバ内に存在する真空状態を連続的に計測または監視するために機能する。真空ゲージ組立体は主要コンポーネントとして、真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続された少なくとも１つの真空ゲージ、およびエアロック組立体のチャンバに作動的に接続された少なくとも１つの真空ゲージを含む。

真空ユニット２００において、プレポンプ組立体および高真空ポンプ組立体は、真空チャンバ組立体２１０をそれぞれ約１０^−３トル、および約１０^−６トルまで減圧するためのものである。真空ユニット２００は任意選択的に、例えば真空チャンバ組立体２１０およびシステム７０の任意選択的な追加ユニットに約１０^−１０トルもの低い圧力を持つ真空環境を提供し、超高真空状態を維持するための組立体および関連装置を含む。

真空分配組立体は、真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続されたシステム７０の様々なユニットに、予め定められたレベルの真空を分配し、かつ維持するため、および正圧７０のシステムの様々なユニットをパージするためのものである。例えば、真空ユニット２００のエアロック組立体のパージは、被加工物操作兼位置決めユニット４００を介しての被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０へのローディング、または被加工物の被加工物ホルダ組立体４２０からのアンローディングの前、途中、または後のいつでも行われる。

図１１、１２、１３および１４を参照すると、システム７０は任意選択的に、かつ好ましくは、被加工物を撮像し、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定しかつ制御するために、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００を含む。好ましくは、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００は、真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続される。

図１４は、図１２および１３に示すシステム７０の一部として、イオンビームユニット１００、被加工物操作兼位置決めユニット４００、コンポーネント撮像ユニット６００に関連し、かつこれら全てを被加工物に関連して、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００およびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態の斜視図を示す（等角）略図である。

図１４を参照すると、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００は次の主要コンポーネント、すなわち走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）カラム組立体３１０、２次電子検出器組立体３２０、後方散乱電子検出器組立体３３０、および透過電子検出器組立体３４０を含む。被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００、およびその選択された主要コンポーネントを図２、３、４、８、９、１６、および１７に、そこに示された様々なシステムユニットおよびその組立体と作動する関係で示す。

ＳＥＭカラム組立体３１０は、本書で３０２（図２、３、４、８、９、１７Ａ、および１７Ｂ）およびＰＥ（図１６、１７Ａ、および１７Ｂ）で示され、被加工物の表面をスキャンする１次電子の電子ビームプローブを発生させるためのものである。

システム７０に任意選択的に、かつ好ましくは、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００が含まれる場合、そこに含まれるＳＥＭカラム組立体３１０は、２次電子検出器組立体３２０または／および後方散乱電子検出器組立体３３０と共に、被加工物の表面を物理的に分析するために機能することもできる。代替的に、または追加的に、ＳＥＭカラム組立体３１０は、電子を透過する被加工物の場合、被加工物のバルク材を物理的に分析するために、透過被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の電子検出器組立体３４０を利用することによって、ＳＴＥＭモードで動作することができる。

２次電子検出器組立体３２０は、本書で３１８（図３および８）およびＳＥ（図１６）で示される、１次電子３０２（図２、３、４、８、９、１７Ａ、および１７Ｂ）およびＰＥ（図１６、１７Ａ、および１７Ｂ）と被加工物の表面との間の相互作用の結果、被加工物の表面から放出される２次電子を検出するためのものである。検出された２次電子３１８の信号は、被加工物の表面の画像を得るために処理される。好ましくは、２次電子検出器組立体３２０は、本発明の実現中連続的に動作する。

後方散乱電子検出器組立体３３０は、被加工物の表面下または／および表面から後方散乱される１次電子３０２（図２、３、４、８、９、１７Ａ、および１７Ｂ）およびＰＥ（図１６、１７Ａ、および１７Ｂ）を検出するためのものである。検出された後方散乱１次電子３０８（図３および８）は、被加工物の表面の画像を得るために処理される。好ましくは、後方散乱電子検出器組立体３３０は、本発明の実現中連続的に動作する。

透過電子検出器組立体３４０は、被加工物を透過した１次電子３０２（図２、３、４、８、９、１７Ａ、および１７Ｂ）およびＰＥ（図１６、１７Ａ、および１７Ｂ）を検出するためのものである。好ましくは、透過電子検出器組立体３４０は、本発明の実現中連続的に動作する。

簡潔にするため、図２において、ここで集合的に３０４と呼ぶ２次電子および後方散乱電子は、一般的に被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００によって検出される状態で示される。

図１１、１２、１３、および１５を参照すると、システム７０は任意選択的に、かつ好ましくは、被加工物を操作するために被加工物操作兼位置決めユニット４００を含む。被加工物操作兼位置決めユニット４００は、真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続される。

図１５は、被加工物操作兼位置決めユニット４００およびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態の斜視図を示す（等角）略図であり、特に、図１１、１２および１３に示したシステム７０の一部として、被加工物の無い状態（ａ）および被加工物のある状態（ｂ）の被加工物ホルダ組立体４２０の拡大図を示す。図１５に示すように、被加工物操作兼位置決めユニット４００は次の主要コンポーネント、つまり５軸／６ＤＯＦ（自由度）被加工物操作組立体４１０、被加工物ホルダ組立体４２０、および較正組立体４３０を含む。

５軸／６ＤＯＦ（自由度）被加工物操作組立体４１０は、有向多偏向イオンビーム２０に対し、かつ真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に対して、被加工物を操作し、かつ位置決めするためのものである。

被加工物ホルダ組立体４２０は、真空チャンバ組立体２１０内への被加工物の挿入を促進し、かつ真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０からの被加工物の取出しを促進するためのものである。被加工物ホルダ組立体４２０はさらに被加工物の有向多偏向イオンビームミリング中に被加工物を保持するために機能する。

較正組立体４３０は、イオンビームユニット１００の有向多偏向イオンビーム２０に対し、かつ被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００のＳＥＭカラム組立体３１０によって送出される１次電子のビームに対して被加工物を較正することを可能にするものである。

被加工物操作兼位置決めユニット４００を含むシステム７０の例示的な好ましい実施形態の場合、例えば被加工物操作兼位置決めユニット４００の５軸／６ＤＯＦ（自由度）被加工物操作および位置決め組立体４１０が、被加工物ホルダ組立体４２０をエアロック組立体のチャンバと真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０の真空チャンバ組立体２１０との間で移送するために使用される。

図１１、１２、および１３を参照すると、システム７０は任意選択的に、かつ好ましくは、システム７０の動作中に振動の発生を防止または最小化するために、防振ユニット５００を含む。防振ユニット５００およびそのコンポーネントは、システム支持組立体９００上に直接取り付けられ、作動的に接続される。防振ユニット５００は、複数の電空式または／および電気機械式の能動減衰組立体の主コンポーネント、例えば図１３に一般的に５００で示す４つの空電式能動減衰組立体を含む。防振ユニット５００にエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、好ましくは、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００が防振ユニット５００に作動的に接続される。

図１１、１２、１３および１４を参照すると、システム７０は任意選択的に、かつ好ましくは、被加工物のみならず、選択された任意の好適な追加ユニットのコンポーネント、特に被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００、被加工物操作兼位置決めユニット４００、および少なくとも１つの被加工物分析ユニット７００をも撮像するためのコンポーネント撮像ユニット６００を含む。コンポーネント撮像ユニット６００はまた、特に図１４に示すように、イオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０から出射し、被加工物の方向に向けられ、入射し、かつ衝突して、ミリングする有向多偏向イオンビーム２０を撮像するためにも使用される。

コンポーネント撮像ユニット６００は、真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続される。コンポーネント撮像ユニット６００は主要コンポーネント、つまり図１２、１３、および１４に一般的に６００で示すビデオカメラを含む。好ましくは、コンポーネント撮像ユニット６００にエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００がコンポーネント撮像ユニット６００に作動的に接続される。

図１１を参照すると、システム７０は任意選択的に、かつ好ましくは、被加工物を分析するために少なくとも１つの被加工物分析ユニット７００を含む。一般的に、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニット７００を含むシステム７０は、特に上述した例示的分野で幅広く使用される半導体ウェハまたはチップに由来するような試料または材料の形の多種多様な種類の被加工物を分析するために実現可能である。

通常、各被加工物分析ユニット７００は少なくとも部分的に、真空ユニット２００の真空チャンバ組立体２１０に作動的に接続される。好ましくは、各被加工物分析ユニット７００にエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするために、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００が各被加工物分析ユニット７００に作動的に接続される。

被加工物分析ユニット７００は例えば、被加工物の表面に入射し衝突する（必ずしもミリングしない）、イオンビームユニット１００の有向多偏向イオンビーム２０を使用するＳＩＭＳ（２次イオン質量分析計）である。システム７０のそのような例示的な特定の実施形態の場合、真空ユニット２００は好ましくは、真空ユニット２００は任意選択的に、例えばＳＩＭＳのコンポーネントを含む真空チャンバ組立体２１０で約１０^−１０トルもの低い圧力を持つ真空環境を提供し、超高真空状態を維持するための組立体および関連装置を含む。代替的に、被加工物分析ユニット７００は、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００のＳＥＭカラム組立体３１０によって生成される１次電子ＰＥのビームを使用するＥＤＳ（エネルギ分散分光計）である。

任意選択的に、かつ好ましくは、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００を含むシステム７０では、そこに含まれるＳＥＭカラム組立体３１０は、被加工物の表面を物理的に分析するためにも機能することができる。代替的に、または追加的に、ＳＥＭカラム組立体３１０は、被加工物が電子を透過する場合、被加工物のバルク材を物理的に分析するために、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の透過電子検出器組立体３４０を利用することによって、ＳＴＥＭモードで動作することができる。

システム７０で、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００は、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００にエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にすることに加えて、作動的に接続された任意選択的な追加のシステムユニットに対しエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を可能にするためにも機能する。

エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００は、イオンビームユニット１００および真空ユニット２００に作動的に接続されることに加えて、任意選択的な各追加ユニット、すなわち被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００、被加工物操作兼位置決めユニット４００、防振ユニット５００、コンポーネント撮像ユニット６００、または／およびシステム７０の少なくとも１つの被加工物分析ユニット７００にも作動的に接続される。

エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００は、任意の数の次の主要コンポーネント、つまり中央制御コンピュータ、マイクロプロセッサ、中央制御パネルまたはボード、少なくとも１つのコンピュータ、マイクロプロセッサ、または中央処理装置（ＣＰＵ）を関連コンピュータソフトウェア、電源、電源コンバータ、コントローラ、制御ボード、例えば入出力（Ｉ／Ｏ）およびＤ／Ａ（デジタルアナログ）およびＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換機能を含む様々なプリント回路基板（ＰＣＢ）、ケーブル、ワイヤ、コネクタ、シールド、接地、様々な電子インタフェース、およびネットワーク背コネクタをと共に有する。

図４および９を参照すると、エレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００は、一般的にイオンビームユニット１００の様々な電源と、かつ特にイオンビーム源組立体１１０およびイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０の電源作動的に接続され、一体化される。

本発明の別の主な態様は、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステムの部分組合せであり、それによって、次の主要コンポーネントおよびその機能性を含む発生したイオンビームを有向多偏向させるためのシステム、すなわち、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットと、イオンビームユニットのための真空環境を提供し、かつ維持するためにイオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットとを含むシステムが提供される。

したがって、図２〜１４を参照すると、発生したイオンビームを有向多偏向させるためのシステムは、次の主要なコンポーネントおよびその機能、すなわち、発生したイオンビーム１０を方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビーム２０を形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０であって、発生したイオンビーム１０を偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビーム１６を形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体１２２と、有向１回偏向イオンビーム１６を偏向させかつ方向付け、多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビーム２０を形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体１２４とを含むイオンビーム方向付け兼多偏向組立体１２０を含む、上述したイオンビームユニット１００、およびイオンビームユニット１００のための真空環境を提供しかつ維持するためにイオンビームユニット１００に作動的に接続された真空ユニット２００を含む。

本発明の別の主な態様は、次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物のイオンビームミリングの程度を決定しかつ制御するための方法、すなわち、被加工物の厚さ、被加工物内の標的の深さ、および被加工物の少なくとも１つの表面のトポグラフィから成る群から選択された被加工物の少なくとも１つのパラメータの予め定められた値の組を提供すること；
次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする方法を使用して被加工物の有向多偏向イオンビームミリングを実行すること；
被加工物の少なくとも１つのパラメータをその場で実時間測定し、前記少なくとも１つのパラメータの測定値の組を形成させること；
前記測定値の組を、前記予め定められた値の前記提供された組と比較し、前記比較に関連する値差の組を形成させること；および
前記値差が予め定められた範囲内になるまで被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの前記実行を続けるために、前記値差の前記組をフィードバックすること
を含む、方法を提供することである。

被加工物のイオンビームミリングの程度を決定しかつ制御するための方法において、被加工物の少なくとも１つの表面の選択性の程度は、被加工物の予め定められたパラメータの１つとしてのトポグラフィに対応する。

被加工物のイオンビームミリングの程度を決定しかつ制御するための方法は、３つのパラメータ、つまり被加工物の厚さ、被加工物内の標的９０の深さ、および被加工物の少なくとも１つの表面のトポグラフィ、の閉ループフィードバック制御に応じる。厚さを測定（決定）するための公知の方法はあるが、本発明の方法は、これらのパラメータの実時間制御をその場で実行し、かつ自動的にそれを行なう能力をもたらし、それによって被加工物のイオンビームミリングは、予め定められた厚さで終了し、標的９０が予め定められた深さに位置する状態になるように、かつ選択性の程度を含め選択性の有無に関わらず、境界面（頂面および底面）に制御されたトポグラフィを持たせ、これらの表面が（好ましくは）平行になるかあるいは長手軸４０に対し予め定められたオフセット角を持たないように、制御される。

この制御は、静止被加工物の有向多偏向イオンビームミリング方法、ならびにＳＥ、ＢＳＥ、およびＴＥ検出器を組み合わせてまたは別個に使用することを含む実時間その場ＳＥＭ／ＳＴＥＭ撮像（最善の解像度）によって可能になる。別の例示的な特定の好適実施形態では、この制御は、被加工物の頂面または底面のいずれかをＳＥＭの電子ビームで撮像することができるようにするために、被加工物を長手軸４０に対して１８０度回転させることによって被加工物の位置を変えるように、被加工物操作兼位置決めユニット４００を含めることによって可能になる。被加工物における標的９０の深さを制御するための例示的方法は、被加工物操作兼位置決めユニット４００によって被加工物を傾斜させ、かつ被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００の透過電子検出器３４０によって撮像された標的９０の対応するシフトΔＬを、標的９０の非傾斜画像９２と比較して位置合せすることである。被加工物内の標的９０の深さは、図１６、１７ａおよび１７ｂに示すように、本書でβと呼ぶ傾斜角、および標的９０の画像９２のシフトの程度から算出される。

図１６は、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定かつ制御するために、被加工物撮像兼ミリング検出ユニット３００およびその主要コンポーネントの例示的な特定の好適実施形態を、図１４に示した被加工物に関連して、図１１、１２、および１３に示したシステムの一部として、イオンビームユニット１００および被加工物操作兼位置決めユニット４００と共に使用する、組み合わされた断面図（上部（ａ））および上面図（下部（ｂ））を示す略図である。図１６において、８０は透過電子検出器組立体３４０の検出器セグメントつまり３４２、３４４、および３４６の投影を指し、各検出器セグメントは独立検出器として動作し、各々がシステム７０のエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティ８００の一部である別個の電子回路に作動的に接続される。透過電子検出器組立体３４０の検出器セグメントつまり３４２、３４４、および３４６からの信号は、特に明視野および暗視野ＳＴＥＭ画像に関連して、所望の組合せに従って測定または撮像のために使用することができる。

図１７Ａおよび１７Ｂは、図１４および１６に示した被加工物撮像兼ミリング検出ユニットに含まれる透過電子検出器組立体を使用して、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御する一環として、ミリングされる被加工物内の標的９０の深さを決定する断面図を示す略図である。

上述した態様の新規性および独創性、ならびに有利かつ好都合な態様、特徴、または特性に基づき、本発明は、現在公知のイオンビームミリング技術の限界を克服し、その範囲を拡大することに成功している。

明確にするため別個の実施態様で説明されている本発明の特定の特徴は単一の実施態様に組み合わせて提供することもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施態様で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで提供することもできる。

本願で挙げた刊行物、特許及び特許願はすべて、個々の刊行物、特許及び特許願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用又は確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。

本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更及び変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更及び変形すべてを包含するものである。

試料ホルダ要素によって保持された、表面（マスキング要素付き）ならびにその選択された特徴およびパラメータを有する半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的な事前作成試料である、例示的被加工物の斜視図を示す略図であり、そこで試料は、例えばマイクロ分析用の試料を作成する一環として、または／かつ試料を分析する一環として、例えば本発明を実現することによってイオンビームミリングを受ける。 本発明に係る、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の例示的な好ましい実施形態の側面図を示す略図であり、特に、被加工物撮像兼ミリング検出ユニットならびに真空ユニットの真空チャンバ組立体に関連してイオンビームユニットを示し、かつこれら全てを被加工物およびその表面に関連して示す。 本発明に係る、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットである装置の例示的な特定の好ましい実施形態を示し、かつ被加工物撮像兼ミリング検出ユニットの例示的な特定の好ましい実施形態を示す。 本発明に係る、図２および３に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットである装置のより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。 本発明に係る、図２、３、および４に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニットのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体に含まれるイオンビーム第１偏向組立体およびイオンビーム第２偏向組立体の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。 本発明に係る、長手軸の周りを０°から３６０°の間の範囲で回転し、被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向２回偏向イオンビーム型の有向多偏向イオンビームに対応する、第１イオンビーム偏向組立体および第２イオンビーム偏向組立体によって、被加工物と同軸の任意に割り当てられた長手軸に関連して方向付けられかつ多偏向されるイオンビームの回転（角）シーケンスの斜視図を一緒に示す略図である。 図７Ａは、本発明に係る、第１タイプの例示的被加工物（略矩形スラブ）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向（２回または３回偏向）イオンビームの拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。図７Ｂは、本発明に係る、第２タイプの例示的被加工物（例えば図１に示したものと同様の試料ホルダ要素によって表面（マスク付き）が保持された、半導体ウェハまたはチップの一部分の典型的試料）の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする有向多偏向（２回または３回偏向）イオンビームの拡大斜視図を示す略図であり、特に、イオンビーム、表面、および被加工物の相対的形状および寸法を示す。 本発明に係る、図２に示した例示的な好ましい実施形態のより詳細なバージョンの側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを３回偏向させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットの例示的な特定の好ましい実施形態、および被加工物撮像兼ミリング検出ユニットの例示的な特定の好ましい実施形態を示す。 本発明に係る、図２および８に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングならびにその程度の決定および制御の側面図を示す略図であり、特に、イオンビームを２回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットのより詳細なコンポーネントレベルのバージョンの断面側面図を示す。 図２、８、および９に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの斜視図を示す略図であり、特に、本発明に従って、イオンビームを３回偏向させるために構成されかつ機能するイオンビームユニットのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体に含まれるイオンビーム第１偏向組立体、イオンビーム第２偏向組立体、およびイオンビーム第３偏向組立体の各々の例示的な特定の好ましい実施形態を示す。 本発明に係る、イオンビームユニットおよび真空ユニットを含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステムの例示的な好ましい実施形態、ならびに被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、および被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含むことによって可能なその様々な特定の例示的な好ましい実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る、図１１に示した被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム、およびその追加ユニットの斜視図を示す（等角）略図である。 本発明に係る、図１１および１２に示したシステムの上面図を示す（等角）略図である。 本発明に係る、図１２および１３に示すシステムの一部として、イオンビームユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、コンポーネント撮像ユニットに関連し、かつこれら全てを被加工物に関連して、被加工物撮像兼ミリング検出ユニットおよびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態の斜視図を示す（等角）略図である。 本発明に係る、被加工物操作兼位置決めユニットおよびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態の斜視図を示す（等角）略図であり、特に、図１２および１３に示したシステムの一部として、被加工物の無い状態（ａ）および被加工物のある状態（ｂ）の被加工物ホルダ組立体の拡大図を示す。 被加工物のイオンビームミリングの程度を決定かつ制御するために、被加工物撮像兼ミリング検出ユニットおよびその主要コンポーネントの例示的な特定の好ましい実施形態を、図１４に示した被加工物に関連して、図１１、１２、および１３に示したシステムの一部として、イオンビームユニットおよび被加工物操作兼位置決めユニットと共に使用する、組み合わされた断面図（上部（ａ））および上面図（下部（ｂ））を示す略図である。 本発明に係る、図１４および１６に示した被加工物撮像兼ミリング検出ユニットに含まれる透過電子検出器組立体を使用して、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御する一環として、ミリングされる被加工物内の標的の深さを決定する断面図を示す略図である。

Claims (45)

1. イオンビームを発生させること；および
   前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させること
   を含み、前記有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法。
2. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させ、そして前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向２回偏向イオンビームを形成させることを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記有向２回偏向イオンビームは前記有向多偏向イオンビームの一種である請求項２に記載の方法。
4. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付け、有向集束イオンビームを形成させることを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付けることは、前記有向集束イオンビームを形成させることの一部として前記発生したイオンビームを偏向させることを含む請求項４に記載の方法。
6. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記発生したイオンビームを抽出しかつ方向付け、有向抽出イオンビームを形成させることを含む請求項１に記載の方法。
7. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記有向２回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向３回偏向イオンビームを形成させることを含む請求項２に記載の方法。
8. 前記有向３回偏向イオンビームは前記有向多偏向イオンビームの一種である請求項７に記載の方法。
9. 発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させ、そして前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させることによって、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させることを含む、発生したイオンビームを有向多偏向させるための方法。
10. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付け、有向集束イオンビームを形成させることを含む請求項９に記載の方法。
11. 前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付けることは、前記有向集束イオンビームを形成することの一部として前記発生したイオンビームを偏向させることを含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記発生したイオンビームを抽出しかつ方向付け、有向抽出イオンビームを形成させることを含む請求項９に記載の方法。
13. 前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させることは、前記有向２回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、前記多偏向イオンビームの別の種類である有向３回偏向イオンビームを形成させることを含む請求項９に記載の方法。
14. 被加工物の厚さ、被加工物内の標的の深さ、および被加工物の少なくとも１つの表面のトポグラフィから成る群から選択された被加工物の少なくとも１つのパラメータの予め定められた値の組を提供すること；
    次の主要ステップならびにそのコンポーネントおよび機能性を含む被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための方法、すなわちイオンビームを発生させるステップと、発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるステップとを含み、有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする方法を使用して被加工物の有向多偏向イオンビームミリングを実行すること；
    被加工物の少なくとも１つのパラメータをその場で実時間測定し、前記少なくとも１つのパラメータの測定値の組を形成させること；
    前記測定値の組を、前記予め定められた値の前記提供された組と比較し、前記比較に関連する値差の組を形成させること；および
    前記値差が予め定められた範囲内になるまで被加工物の有向多偏向イオンビームミリングの前記実行を続けるために、前記値差の前記組をフィードバックすること
    を含む、被加工物のイオンビームミリングの程度を決定し、かつ制御するための方法。
15. 被加工物の前記少なくとも１つの表面の選択性の程度は、被加工物の前記トポグラフィに対応する請求項１４に記載の方法。
16. イオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを備え、前記有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングする、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのための装置。
17. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを偏向させかつ方向付けて有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付けて有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む請求項１６に記載の装置。
18. 前記有向２回偏向イオンビームは前記有向多偏向イオンビームの一種である請求項１７に記載の装置。
19. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付けて有向集束イオンビームを形成させるためのイオンビーム集束組立体を含む請求項１６に記載の装置。
20. 前記イオンビーム集束組立体は、前記有向集束イオンビームを形成させることの一部として前記発生したイオンビームを偏向させるためのイオンビーム偏向副組立体を含む請求項１９に記載の装置。
21. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを抽出しかつ方向付けて有向抽出イオンビームを形成させるためのイオンビーム抽出器組立体を含む請求項１６に記載の装置。
22. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記有向２回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付けて有向３回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第３偏向組立体を含む請求項１７に記載の装置。
23. 前記有向３回偏向イオンビームは前記有向多偏向イオンビームの一種である請求項２２に記載の装置。
24. 発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を備え、前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体が、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、前記有向多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む、発生したイオンビームを有向多偏向させるための装置。
25. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付けて有向集束イオンビームを形成させるためのイオンビーム集束組立体をさらに含む請求項２４に記載の装置。
26. 前記イオンビーム集束組立体は、前記有向集束イオンビームを形成させることの一部として前記発生したイオンビームを偏向させるためのイオンビーム偏向副組立体を含む請求項２５に記載の装置。
27. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを抽出しかつ方向付けて有向抽出イオンビームを形成させるためのイオンビーム抽出器組立体をさらに含む請求項２５に記載の装置。
28. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記有向２回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付けて前記有向多偏向イオンビームの別の種類である有向３回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第３偏向組立体をさらに含む請求項２５に記載の装置。
29. イオンビームを発生させるためのイオンビーム源組立体と、前記発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体とを含み、前記有向多偏向イオンビームが被加工物の表面に向かって方向付けられ、入射し、衝突し、かつミリングするイオンビームユニットと；
    前記イオンビームユニットおよび被加工物のために真空環境を提供し、かつ維持するために、前記イオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットと
    を備え、前記真空ユニットが被加工物を含む、被加工物の有向多偏向イオンビームミリングのためのシステム。
30. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを偏向させかつ方向付けて有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付けて有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含む請求項２９に記載のシステム。
31. 前記有向２回偏向イオンビームは前記有向多偏向イオンビームの一種である請求項３０に記載のシステム。
32. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付けて有向集束イオンビームを形成させるためのイオンビーム集束組立体を含む請求項３０に記載のシステム。
33. 前記イオンビーム集束組立体は、前記有向集束イオンビームを形成させることの一部として前記発生したイオンビームを偏向させるためのイオンビーム偏向副組立体を含む請求項３２に記載のシステム。
34. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを抽出しかつ方向付けて有向抽出イオンビームを形成させるためのイオンビーム抽出器組立体を含む請求項３０に記載のシステム。
35. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記有向２回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付けて有向３回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第３偏向組立体を含む請求項３０に記載のシステム。
36. 前記有向３回偏向イオンビームは前記有向多偏向イオンビームの一種である請求項３５に記載のシステム。
37. 前記イオンビームユニットおよび前記真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を行なうために、前記イオンビームユニットおよび前記真空ユニットに作動的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティをさらに含む請求項３０に記載のシステム。
38. 被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含み、前記各追加ユニットは前記真空ユニットに作動的に接続される請求項３０に記載のシステム。
39. 発生したイオンビームを方向付けかつ少なくとも２回偏向させ、有向多偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム方向付け兼多偏向組立体を含むイオンビームユニットであって、前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、発生したイオンビームを偏向させかつ方向付け、有向１回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第１偏向組立体と、前記有向１回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付け、前記多偏向イオンビームの一種である有向２回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第２偏向組立体とを含むイオンビームユニットと；
    前記イオンビームユニットのための真空環境を提供し、かつ維持するために前記イオンビームユニットに作動的に接続された真空ユニットと
    を備えた、発生したイオンビームを有向多偏向させるためのシステム。
40. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを集束させかつ方向付けて有向集束イオンビームを形成させるためのイオンビーム集束組立体をさらに含む請求項３９に記載のシステム。
41. 前記イオンビーム集束組立体は、前記有向集束イオンビームを形成させることの一部として前記発生したイオンビームを偏向させるためのイオンビーム偏向副組立体を含む請求項４０に記載のシステム。
42. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記発生したイオンビームを抽出しかつ方向付けて有向抽出イオンビームを形成させるためのイオンビーム抽出器組立体をさらに含む請求項４０に記載のシステム。
43. 前記イオンビーム方向付け兼多偏向組立体は、前記有向２回偏向イオンビームを偏向させかつ方向付けて前記有向多偏向イオンビームの別の種類である有向３回偏向イオンビームを形成させるためのイオンビーム第３偏向組立体をさらに含む請求項４０に記載のシステム。
44. 前記イオンビームユニットおよび前記真空ユニットにエレクトロニクスを提供し、かつそのプロセス制御を行なうために、前記イオンビームユニットおよび前記真空ユニットに動作的に接続されたエレクトロニクスおよびプロセス制御ユーティリティをさらに含む請求項４０に記載のシステム。
45. 被加工物撮像兼ミリング検出ユニット、被加工物操作兼位置決めユニット、防振ユニット、コンポーネント撮像ユニット、ならびに少なくとも１つの被加工物分析ユニットから成る群から選択された少なくとも１つの追加ユニットをさらに含み、前記各追加ユニットは前記真空ユニットに作動的に接続される請求項４０に記載のシステム。

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