JP6378834B2 - イオンビームの作用特性を決定し、使用し、表示するための方法及び装置 - Google Patents

イオンビームの作用特性を決定し、使用し、表示するための方法及び装置 Download PDF

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Description

本開示は、顕微鏡観察又は分光分析の材料を準備するための１つ以上のイオンビームの使用に関する。顕微鏡観察技術は、光学顕微鏡法（ＬＭ：optical light microscopy）、走査型電子顕微鏡法（ＳＥＭ：scanning electron microscopy）、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ：transmission electron microscopy）、走査型透過電子顕微鏡法（ＳＴＥＭ）、反射電子顕微鏡法（ＲＥＭ：reflection electron microscopy）を含むが、これらには限定されない。分光分析技術は、Ｘ線微小分析、反射電子エネルギー損失分光法（ＲＥＥＬＳ：reflection electron energy-loss spectroscopy）、電子後方散乱解析（ＥＢＳＤ：electron back-scattered diffraction）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：x-ray photoelectron spectroscopy）、オージェ電子分光法（ＡＥＳ：Auger electron spectroscopy）を含むが、これらには限定されない。顕微鏡技術の下で観察される材料は、顕微鏡検査に適した試料を生成するための処理を必要とするかもしれない。
試料を調べ、画像化するために電子を用いる顕微鏡法は、多くの材料の詳細な微細構造を研究するための重要技術である。観察のためにこれらの試料を準備することは、多くを要求する。試料準備の目標は、試料の顕著な特徴をできるだけ多く維持すること、追加情報を変化させ、失い、加えるアーティファクト（artifact）を避けること、観察環境で、温度、真空条件、荷電粒子流束（flux）、中性粒子流束の範囲内で行われる検査に関して、試料を安定させること、そして、できるだけ自然な状態に近い試料の観察を可能にすることである。
材料のイオンビーム加工（milling）は、顕微鏡検査によく適した試料を生成することができる。イオンビーム加工は、試料準備中に、後の顕微鏡研究のための試料の対象領域を薄くし、滑らかにし、露出させ、エッチングするために採用されても良い。イオンビーム照射装置は、イオンのビームを試料に向けて生成し、加速し、方向付けても良い。試料でのイオンの衝撃は、イオンの衝撃の領域から材料を跳ね飛ばす（スパッタする）。試料表面は、イオンビームにより、実質的に滑らかな状態にまで研磨され、試料の観察特性を強化しても良い。試料の対象領域は、イオンビームの使用により露出され、研磨されても良く、調査中の材料から観察に適した試料を生成する。その上、試料は、１つ以上のイオンビームの動きによりエッチングされても良く、それにより、その表面上に塗布材を受けるように準備されても良い。
注意深く選択された塗布材料を試料に塗布することは、試料材料だけの固有の特性から得られるものよりも、良い観察特性を有する試料を生成することができる。炭素、金、クロム、白金、パラジウム、イリジウム、タングステン、タンタルのような金属、その他の混合物を薄く塗布することは、準備された試料に塗布することに用いることができ、それにより、伝導性、観察中の電荷蓄積、観察中のエッジ分解能、熱ダメージ、２次電子放出、後方散乱電子放出、機械的安定性に変化を生成する。
顕微鏡分析を用途とする試料を加工するために用いられるイオンビームシステムは、典型的には、対象の界面又は対象の下地構造を露出し、又は、電子透過（electron-transparent）領域を有する試料を生成する。これらのシステムの多くは、ビームが多くの方向から試料に当たるように、回転する試料と固定されたビームとを有する。このことは、試料表面の不均一なトポロジーにより起こるかもしれないある領域の影（shadowing）を補償することにより、試料のより均一な加工を提供する。イオンビーム加工に用いられる典型的なシステムでは、試料の回転軸とイオンビームそのものの中心との交点により説明される試料の領域で、材料は、イオンビームにより試料から最も早く除去される。
米国特許第７１９８６９９号明細書
イオンビーム加工技術のユーザの重要検討項目は、試料を処理することにユーザが専念する時間及び労力を削減し又は最小化すること、処理又は分析のために試料保持部（holder）に搭載する時間のような、繊細な試料が直接取り扱われ、損傷の危険にさらされる工程の数を削減し又は最小化すること、試料を最終の分析設備（画像化又は分光法）に移し、分析前に最終の分析設備に、準備された試料の領域の座標を位置合わせすることにユーザが専念する時間及び労力を削減し又は最小化すること、試料を処理して画像化することの高い品質と成功する高い可能性とを確保すること、イオン加工設備及び試料搭載設備が各試料のために占有される時間を削減し又は最小化すること、試料と、観察のために用いられる対物レンズ又はプローブ形成（probe-forming）レンズとの間で必要とされる動作距離を削減することにより、試料搭載及び最終分析の間の高品質の試料の顕微鏡観察を確保することが含まれる。
その次の顕微鏡観察中に試料の特性を増強する塗布材料を試料に塗布することに関する重要検討項目は、塗布の空間的均一性を改善すること、試料に塗布するために必要とされる時間を削減すること、塗布工程の再現性を改善すること、塗布厚を制御すること、塗布工程の効率性を改善することを含む。
一般に、試料を準備し、塗布するために１つ以上のブロード（broad）イオンビームを用いることは、試料の変化という結果になる。そのような変化は試料の直接的な計測により計測されるかもしれないが、そのような直接的な計測は、試料の準備及び塗布を中断するかもしれないので、好ましくないかもしれない。試料の準備又は試料の塗布を評価する直接的な方法は、一般的に、試料の準備又は塗布の処理の停止、試料の準備又は塗布の設備からの試料の除外、計測を行う他の装置への試料の配置、準備又は塗布の元の設備への試料の再配置、試料の準備又は塗布の再開を必要とする。直接的な計測は正確な計測値を生成するかもしれないが、結果としての試料の準備又は塗布について良い制御を提供しない。直接的な計測は試料の準備又は塗布に必要とされる時間に厄介な影響を押し付ける。加えて、試料の準備又は塗布の処理により試料中に生成される変化は、あらかじめ予想することが難しい。イオンビームは、所定の設定値に制御することが難しいかもしれない、多くの作用特性及び特徴を有する。前述の検討項目から多くの困難が生じるので、本開示の実施の形態が多くの利点を与え、それゆえ、とても好ましいことは明らかである。
特許文献１は、この技術分野に関する先行技術の概観を提供する。特許文献１は、装置を通る基板（例えば、ガラス基板）の第１面上に第１塗布膜（単層又は多層）を成長させ、基板の他面又は第２面上に第２塗布膜（単層又は多層）を成長させる塗布装置を開示する。特許文献１のある例示的な実施の形態において、第１塗布膜はスパッタにより成長され、第２塗布膜はイオンビーム成長により成長されても良い。そのような方法では、１つの装置で基板の両面に効率的に塗布することが可能である。特許文献１の他の実施の形態において、基板が塗布装置を通るときに、塗布装置が基板の第１面上に塗布材をスパッタし、イオンビームが基板の少なくとも１つの表面を加工しても良い。
開示を整理する目的でいろいろな特徴が１つの実施の形態でグループ化される実施の形態のまとめが続く。この開示の方法は、本開示の教示を示すことが意図され、請求された実施の形態が各請求項で明白に列挙される以上の特徴を有していることを反映するようには解釈されない。発明主題事項は、１つの実施の形態で開示される全ての特徴よりも少ないかもしれない。その上、ここで説明される実施の形態の範囲は、本出願の特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の完全な範囲と一緒に、添付された特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
（コンセプト１．１ イオンビームの特性を計測するビームプローブ）
本開示の実施の形態に係る、試料を準備するためのイオンビーム装置は、真空チャンバ内に配置され、当該試料の方に向けられた作用部（working portion）と観測部（monitoring portion）とを有するブロードイオンビームをイオンビーム中心軸に沿って方向付けるイオンビーム照射手段と、当該試料をイオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向で保持するように設けられた試料保持台と、ブロードイオンビームの当該観測部を受けるように配置され、当該ブロードイオンビームの当該作用部を実質的に変更することなしに当該観測部を受けるように動作可能で、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能なビームプローブとを備え、当該プローブ信号は、更に、１つ以上の作用部特性と既知の関係にあることを特徴とする。
（コンセプト１．２ 観測部の計測された特性に基づいて作用部の特性を推定することを可能にする校正（calibration）データセット）
１つ以上の観測部特性が、イオンの瞬間流量（instantaneous current）、イオンの瞬間流束（instantaneous flux）、中性子（neutral）の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量（integrated current）、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択され、１つ以上の作用部特性が、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択され、既知の関係は当該１つ以上の観測部特性と当該１つ以上の作用部特性とを関連付ける校正データセットである、コンセプト１．１の装置。
（コンセプト１．３ ビームプローブ信号に対応してイオンビーム特性を修正するイオンビーム照射修正手段）
イオンビーム照射手段が、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択される１つ以上のイオンビーム特性の少なくとも２つのレベルを提供するように動作するイオンビーム照射修正手段であることを更に特徴とし、当該イオンビーム照射修正手段が当該プローブ信号に対応して当該１つ以上のイオンビーム特性を修正するように動作することを更に特徴とする、コンセプト１．１又は１．２
（コンセプト１．４Ａ 前のコンセプトに対して、イオンビームを傾けることと、入射角とを追加すること）
イオンビーム照射手段は、当該イオンビーム中心軸と当該試料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、校正データセットは、当該１つ以上の観測部特性及び当該入射角の両方を、当該１つ以上の作用部特性と関連付ける、コンセプト１．２又は１．３の装置。
(コンセプト１．４Ｂ 前のコンセプトに対して、試料保持台を傾けることと、入射角とを追加すること)
試料保持台は、当該イオンビーム中心軸と当該試料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能な試料保持修正台であり、校正データセットは、当該１つ以上の観測部特性及び当該入射角の両方を、当該１つ以上の作用部特性と関連付ける、コンセプト１．２又は１．３の装置。
（コンセプト１．５ 前のコンセプトに対して、出力信号を追加すること）
当該プローブ信号と当該校正データセットとに対応して、イオンビームの当該１つ以上の作用部を表示する表示部を追加的に備える、コンセプト１．２〜１．４の装置。
（コンセプト１．６ 実測加工速度特性を表示する）
校正データセットは、プローブ信号を、当該作用部から試料に到達するイオン流束により引き起こされる試料の瞬間加工速度に追加的に関連付け、装置は、当該瞬間加工速度に対応する表示部を追加的に備える、コンセプト１．２〜１．５の装置。
（コンセプト１．７ 実測加工速度特性を表示する）
校正データセットは、プローブ信号を、当該作用部から試料に到達するイオン流束により引き起こされる試料の積算加工速度に追加的に関連付け、装置は、当該積算加工速度に対応する表示部を追加的に備える、コンセプト１．２〜１．５の装置。
（コンセプト２．１ イオンビームの特性を計測するビームプローブ）
本開示のコンセプトに係る、塗布材料（被覆材料）を試料に塗布するためのイオンビーム装置は、真空チャンバ内に配置され、当該塗布材料の方に向けられてスパッタされた塗布材料を生成する作用部と観測部とを有するブロードイオンビームを、イオンビーム中心軸に沿って、当該イオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持された塗布材料の方に向けるイオンビーム照射手段と、当該スパッタされた塗布材料の塗布部（coating portion）を受けるように配置された当該試料を、当該スパッタされた塗布材料に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた試料保持台と、ブロードイオンビームの当該観測部を受けるように配置され、当該ブロードイオンビームの当該作用部を実質的に変更することなしに当該観測部を受けるように動作可能で、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能なビームプローブとを備え、当該プローブ信号は、１つ以上の塗布部特性と既知の関係にあることを更に特徴とする。
（コンセプト２．２ 観測部の計測された特性に基づいて塗布部の特性を推定することを可能にする校正データセット）
１つ以上の観測部特性が、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択され、１つ以上の塗布部特性が、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択され、既知の関係が、当該１つ以上の観測部特性を当該１つ以上の塗布部特性に関連付ける校正データセットである、コンセプト２．１の装置。
（コンセプト２．３ ビームプローブ信号に対応してイオンビーム特性を修正するイオンビーム照射修正手段）
イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択される１つ以上のイオンビーム特性の少なくとも２つのレベルを提供するように動作するイオンビーム照射修正手段であることを更に特徴とし、当該イオンビーム照射修正手段は当該プローブ信号に対応して当該１つ以上のイオンビーム特性を修正するように動作することを更に特徴とする、コンセプト２．１又は２．２。
（コンセプト２．４Ａ 前のコンセプトに対して、イオンビームを傾けることと、入射角とを追加すること）
イオンビーム照射手段は、当該イオンビーム中心軸と当該塗布材料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、校正データセットは、当該１つ以上の観測部特性と、当該少なくとも２つの入射角とを、当該１つ以上の塗布部特性に関連付ける、コンセプト２．２又は２．３の装置。
（コンセプト２．４Ｂ 前のコンセプトに対して、試料保持台を傾けることと、入射角とを追加すること）
試料保持台は、当該試料の位置、方向の少なくとも１つを修正するように動作可能な試料保持修正台であり、校正データセットは、当該１つ以上の観測部特性と、それぞれ位置、方向又は入射角の少なくとも１つとを、当該１つ以上の塗布部特性と関連付ける、コンセプト２．２又は２．３の装置。
（コンセプト２．５ 前のコンセプトに対して、出力信号を追加すること）
当該プローブ信号及び当該校正データセットに対応して、当該１つ以上の塗布部特性を表示する表示部を追加的に備える、コンセプト２．２〜２．４の装置。
（コンセプト２．６ 実測塗布速度特性を表示すること）
校正データセットは、プローブ信号を、試料に到達する当該塗布部により引き起こされる試料の瞬間塗布速度に追加的に関連付け、装置は、当該瞬間塗布速度に対応する表示部を追加的に備える、コンセプト２．２〜２．５の装置。
（コンセプト２．７ 実測塗布速度特性を表示すること）
校正データセットは、プローブ信号を、試料に到達する当該塗布部により引き起こされる試料の積算塗布速度に追加的に関連付け、装置は、当該積算塗布速度に対応する表示部を追加的に備える、コンセプト２．２〜２．５の装置。
（コンセプト３．１ 試料のイオンビーム加工のための校正データセットを生成するのに用いられる、ビームプローブ及び校正プローブ）
ブロードイオンビームの１つ以上の作用部特性を、当該イオンビームの１つ以上の観測部特性と関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置であって、当該装置は、真空チャンバ内に配置されて、校正プローブの方に向けられた作用部とビームプローブの方に向けられた観測部とを有するブロードイオンビームをイオンビーム中心軸に沿って方向付けるイオンビーム照射手段と、当該校正プローブをイオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた校正プローブ保持台とを備え、当該ビームプローブは、当該ブロードイオンビームの当該作用部を実質的に変更することなしに当該観測部を受けるように動作可能であり、当該ビームプローブは、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、当該校正プローブは、当該作用部を受け、１つ以上の作用部特性に対応して校正信号を生成するように動作可能であり、当該装置は、１つ以上の当該プローブ信号と、対応する１つ以上の当該校正信号とを関連付けることにより当該校正データセットを生成するように更に設けられる。
（コンセプト３．２ 観測部及び作用部の特定の計測された特性）
１つ以上の観測部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択され、１つ以上の作用部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択される、コンセプト３．１の装置。
（コンセプト３．３ イオンビーム照射修正手段）
イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択される１つ以上のイオンビーム特性の少なくとも２つのレベルを提供するように動作する、イオンビーム照射修正手段であることを更に特徴とするコンセプト３．１又は３．２。
(コンセプト３．４Ａ 前のコンセプトに対して、イオンビームを傾けることと、入射角とを追加すること)
イオンビーム照射手段は、当該イオンビーム中心軸と当該校正プローブとの間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、当該装置は、１つ以上の当該プローブ信号と１つ以上の対応する入射角とを、対応する１つ以上の当該校正信号と関連付けることにより、当該校正データセットを生成するように更に設けられる、コンセプト３．２又は３．３の装置。
(コンセプト３．４Ｂ 前のコンセプトに対して、試料保持台を傾けることと、入射角とを追加すること)
試料保持台は、当該イオンビーム中心軸と当該試料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能な試料保持修正台であり、当該装置は、１つ以上の当該プローブ信号と１つ以上の対応する入射角とを、対応する１つ以上の当該校正信号と関連付けることにより、当該校正データセットを生成するように更に設けられる、コンセプト３．２又は３．３の装置。
（コンセプト４．１ 試料に塗布するための校正データセットを生成するのに用いられる、ビームプローブ及び校正プローブ）
スパッタされた塗布材料の１つ以上の塗布部特性を、ブロードイオンビームの１つ以上の観測部特性と関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置であって、当該装置は、イオンビーム照射手段と、校正プローブ保持台とを備え、当該イオンビーム照射手段は、真空チャンバ内に配置され、ブロードイオンビームをイオンビーム中心軸に沿って塗布材料の方に向け、当該塗布材料は当該イオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向で保持され、当該ブロードイオンビームは、当該塗布材料の方に向けられてスパッタされた塗布材料を生成する作用部と、ビームプローブの方に向けられた観測部とを有し、当該ビームプローブは、ブロードイオンビームの当該観測部を受けるように配置され、当該ブロードイオンビームの当該作用部を実質的に変更することなしに当該観測部を受けるように動作可能であり、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、当該校正プローブ保持台は、校正プローブを当該塗布材料に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられ、当該校正プローブは当該スパッタされた塗布材料の塗布部を受けるように配置され、１つ以上の塗布部特性に対応して校正信号を生成するように動作可能であり、当該装置は、１つ以上の当該プローブ信号を対応する１つ以上の当該校正信号と関連付けることにより、当該校正信号を生成するように更に設けられる。
（コンセプト４．２ 観測部及び作用部の特定の計測された特性）
１つ以上の観測部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択され、１つ以上の塗布部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択される、コンセプト４．１の装置。
（コンセプト４．３ イオンビーム照射手段を修正すること）
イオンビーム照射手段が、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布で構成されるリストから選択される、１つ以上のイオンビーム特性の少なくとも２つのレベルを提供するように動作可能なイオンビーム照射修正手段であることを更に特徴とするコンセプト４．１又は４．２。
（コンセプト４．４Ａ 前のコンセプトに対して、イオンビームを傾けることと、入射角とを追加すること）
イオンビーム照射手段は、当該イオンビーム中心軸と当該塗布材料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、校正データセットは、当該１つ以上の観測部特性と、当該少なくとも２つの入射角度とを、当該１つ以上の塗布部特性と関連付ける、コンセプト４．１〜４．３の装置。
本発明のこれら及びその他の特徴、側面、利点は、次の記載、添付された特許請求の範囲、伴う図面を参照して、より理解されるようになるであろう。
本開示に係るイオンビーム試料準備塗布装置の概略断面図を示し、加工位置の試料保持台と、休止位置の塗布材供与体移動台とを示す。 図１Ａと同じ装置の概略断面図を示し、塗布位置の試料保持台と、スパッタ位置の塗布材供与体移動台とを示す。 イオンビーム照射手段がペニングイオンビーム源として設けられるときの使用に適する、ビームプローブの概略図を示す。 図１Ｃの装置とともに用いられても良いビームプローブ配置の電気的概略図を示す。 イオンビーム照射手段が変更可能な傾斜角を有する、本開示の他の実施の形態に係る、イオンビーム試料準備塗布装置の概略断面図を示す。 多数のイオンビーム傾斜角を示す、図２Ａの一部分の拡大図を示す。 装置が試料保持回転台を有する、本開示に係るイオンビーム試料準備塗布装置の概略断面図を示し、加工位置の試料保持回転台と、休止位置の塗布材供与体移動台とを示す。 図５Ａと同じ装置の概略断面図を示し、塗布位置の試料保持回転台と、スパッタ位置の塗布材供与体移動台とを示す。 装置が塗布材供与体保持修正部を有する、本開示に係る装置の概略断面図を示す。 装置が試料保持修正台を有する、本開示に係る装置の概略断面図を示し、試料保持台は塗布位置にある。 装置が試料保持修正台を有する、本開示に係る装置の概略断面図を示し、試料保持台は加工位置にある。 ブロードイオンビームの１つ以上の作用部特性をイオンビームの１つ以上の観測部特性と関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置を示す。 スパッタされた塗布材料の１つ以上の塗布部特性を、ブロードイオンビームの１つ以上の観測部特性と関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置を示す。 プローブ信号値と観測部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と観測部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と観測部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と観測部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と作用部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と作用部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と作用部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と作用部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と塗布部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と塗布部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と塗布部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 プローブ信号値と塗布部特性との間の関係を設定する校正データセットの概略図を示す。 試料のイオンビーム加工の進行を観測すること、及び、停止条件に従い加工を停止することに係る、処理工程のフロー図を示す。 試料のイオンビームスパッタ塗布の進行を観測すること、及び、停止条件に従い塗布を停止することに係る、処理工程のフロー図を示す。 試料のイオンビーム加工及びイオンビームスパッタ塗布に用いるのに適した校正データセットを生成するために、図５Ａ、Ｂの装置とともに用いられるかもしれない処理工程のフロー図を示す。
本開示の実施の形態は、試料の準備又は塗布のために用いられるときの、ブロードイオンビームの作用特性を決定し、使用し、表示するための方法及び装置を提供する。ブロードイオンビーム源を用いる断面切除、イオンビーム加工、イオンビームエッチング、又は、ブロードイオンビーム源を用いる断面研磨としても知られる、ブロードイオンビーム斜め切除（ＢＩＢＳＣ：Broad Ion Beam Slope-Cutting）は、いろいろな顕微鏡法及び分光法による最終の分析のために、試料材料を除去して、滑らかで実質的にアーティファクトがない断面を露出するための迅速な方法である。ＢＩＢＳＣ技術の顕著な利点は、１時間当たり数十、数百又は数千平方ミクロンを超える高速の表面処理であるが、しばしば、試料加工時間が数十又は数百分を超える。イオンビーム中で新たに準備された試料の上に、スパッタされた塗布膜を生成するためにブロードイオンビームを用いることは、多数の観察特性及び試料の耐久特性を増強できる。開示の実施の形態は、これら又は他の手順を実施するための多くの有益な装置及び方法を提示する。
本開示の実施の形態において、ブロードイオンビームは好ましくは希ガスイオンを有する。非希ガスイオンは他の実施の形態で用いられても良い。イオンビームのために用いられる希ガス元素は、アルゴン、キセノン、クリプトンを含んでも良いが、これらには限定されない。イオンビームは、イオンと中性子との混合物を有していても良い。本開示の他の実施の形態において、イオンビームの次の特性、ガスの流れ、生成されるイオンのエネルギー、単位時間当たりに生成されるイオンの数、放出されたイオンビームの発散、放出されたイオンビームの空間分布及び形状の、１つ以上が制御されても良いように、イオンビーム強度制御手段は、イオンビーム照射手段を制御するように動作しても良い。ある好ましい実施の形態において、イオンビーム照射手段は、おおよそ１００ｅｖ〜１０ＫｅＶの範囲のビームエネルギーと、おおよそ１０マイクロアンプ〜１００マイクロアンプの範囲のビーム電流とを生成しても良い。
前の記載から、イオンビーム照射手段により生成されるイオンビームは、イオンビームそのものを説明する多くの特性を有することは明らかである。イオンビーム又はイオンビームの一部が対象試料又は対象塗布材供与体材料に到達するときに、それはイオンビームの作用特性として説明されても良い特性を備えて到達する。イオンビームの作用特性は、対象に到達するイオンの流量、対象に到達するイオンの流束、対象に到達するイオンのエネルギー、対象に到達するイオンの空間分布、対象に到達するイオンエネルギーの空間分布、イオンビームと対象との間の迎え角（angle of attack）を含んでも良い。いったんイオンビームの作用特性が知られると、試料の瞬間加工速度、試料の積算加工速度、試料の瞬間塗布速度、試料の積算塗布速度を含むが、これらには限定されない対象へのイオンビームの効果の側面の推測を可能にする校正データセットに、１つ以上の校正点（calibration point）が収集されても良い。
本開示の実施の形態は、ビームプローブが、イオンビームの観測部を消費するように配置され、イオンビームの観測部の計測値を生成するように動作する装置を提供する。イオンビーム照射手段の全出力は、イオンビームの観測部と、イオンビームの作用部と、観測部でも作用部でもない、イオンビームの残りの部分との合計として説明されても良い。ビームプローブは、イオンビーム全体から観測部を除外する。イオンビームの作用部は、試料又は塗布材供与体材料に作用可能である。好ましい実施の形態において、観測部は、イオンビーム照射手段の全出力の小さな部分である。好ましい実施の形態において、イオンビームの観測部を受けるビームプローブは、そのことを、イオンビームの作用部を実質的に変更することなしで行う。
本開示のいくつかの実施の形態は、ビームプローブがイオンビーム照射手段を集積して形成されても良い装置を提供する。そのような実施の形態において、ビームプローブは、電流、イオン流量、又は、イオンビーム照射手段により又はイオンビーム照射手段内部で生成される電流及びイオン流の組み合わせを計測する流量プローブ（current probe）として設けられても良い。イオンビーム照射手段において、プラズマが生成されるように、放電電圧は、ガス原子の流れにわたって勾配を生成するように用いられても良い。生成されたプラズマの内部のイオンは、次に、イオンビーム試料準備又はイオンビームスパッタ塗布に効果的なイオンエネルギーにまで、加速電圧により加速されても良い。そして、加速されたイオンは、次のビーム形成のために、又は、イオンビームとして直接用いるために、加速領域から放出されても良い。イオンビーム照射手段は、放電電圧により生成された電流、加速電圧により生成された電流、イオンビーム照射手段と関連付けられた他の電極での電流、イオンビーム照射手段と関連付けられた他の電極での電圧を計測しても良い。電流測定値及び／又は電圧測定値は適切に組み合わされて、イオンビーム照射手段を出るイオン流量を示す値になっても良い。
ビームプローブは、イオンビームの観測部に存在するイオンの数に直接的に比例する処理変数を計測するように動作する、ファラデーカップのような荷電粒子検出部として設けられても良い。イオンビームの観測部からファラデーカップにより消費された荷電イオンは、消費されたイオンの数と直接関連付けられる電荷を生成する。ファラデーカップビームプローブにより計測された電荷は、イオンビームの構成要素のイオン質量、イオンエネルギー、イオンの化学的性質から実質的に独立しており、このため、ビームプローブの好ましい実施の形態である。
イオンビームの観測部のその他の特性を計測することは好ましいかもしれない。ビームプローブの他の実施の形態は、ビームプローブにより消費されるイオンビームの一部分の作用特性を関連付けられたいろいろなエネルギーを計測するように動作する熱量計を備えるかもしれない。そのようなビームプローブは、イオン流量、イオン流束、平均イオンエネルギー、ピークイオンエネルギー、観測部のイオンのエネルギー分布、イオンビームの観測部でのイオンエネルギーの空間分布を計測するように動作しても良い。他の実施の形態において、熱量計は、イオンビームの観測部の中性子の流束及びエネルギーを計測するために用いられても良い。
開示された改善点は、ユーザが試料を処理するのに専念する時間及び労力を削減し又は最小化すること、処理又は分析のために試料保持部に搭載する時間のような、繊細な試料が直接取り扱われ、損傷の危険にさらされる工程の数を削減し又は最小化すること、試料を最終の分析設備（画像化又は分光法）に移し、分析前に最終の分析設備に、準備された試料の領域の座標を位置合わせすることにユーザが専念する時間及び労力を削減し又は最小化すること、試料を処理して画像化することの高い品質と成功する高い可能性とを確保すること、イオン加工設備及び試料搭載設備が各試料のために占有される時間を削減し又は最小化すること、試料と、観察のために用いられる対物レンズ又はプローブ形成（probe-forming）レンズとの間で必要とされる動作距離を削減することにより、試料搭載及び最終の分析の間の高品質の試料の顕微鏡観察を確保すること、塗布の空間的均一性を改善すること、試料に塗布するために必要とされる時間を削減すること、塗布工程の再現性を改善すること、塗布厚を制御すること、塗布工程の効率性を改善することの利益を有する。
ここで、図１Ａ、Ｂを見ると、本開示の実施の形態に係る、試料４を準備して試料に塗布材料６０を塗布するためのイオンビーム試料準備塗布装置２の実施の形態の図が示され、当該装置は、真空チャンバ１４内に配置され、第１イオンビーム中心軸２２ａに沿ってイオンビームを方向付ける第１イオンビーム照射手段２０ａと、スパッタ位置５１と休止位置５３との間で移動するように動作可能であり、塗布材料６０を保持するように設けられた塗布材供与体保持部５４と結合される塗布材供与体移動台５０とを備え、スパッタ位置５１は、塗布材供与体保持部５４が塗布材料６０の一部を第１イオンビーム中心軸２２ａの経路に配置し、イオンビームと塗布材料６０との交点が真空チャンバ１４内にスパッタされた塗布材料６２を生成することを特徴とし、休止位置５３は、塗布材供与体保持部５４が塗布材料６０のいずれをも第１イオンビーム中心軸２２ａの経路に配置しないことを特徴とし、更に、真空チャンバ内には、試料４を第１イオンビーム中心軸２２ａに対して所定の位置及び方向に保持する試料保持部６を着脱可能に保持するように設けられる試料保持台７０が配置される。当該装置は更に昇降駆動部９０と昇降軸９２の両方を備え、昇降駆動部９０は、試料保持台７０を昇降軸９２に沿って加工位置７３と塗布位置７５との間で移動させるように動作可能であり、加工位置７３は、試料保持台７０が、第１イオンビーム中心軸２２ａの経路に試料４の少なくとも一部を保持するように配置されることを特徴とし、塗布位置７５は、試料保持台７０が、試料４のいずれもが第１イオンビーム中心軸２２ａと交わらないように配置されることを特徴とし、塗布位置７５は、更に、試料４の少なくとも一部が、真空チャンバ内に存在するスパッタされた塗布材料６２の塗布部６４を受けるように配置されることを特徴とする。チャンバカバー１６は、真空チャンバ上の正しい位置にあるときに真空気密であり、また、除去可能であり、これにより装置に試料保持部６を搬入すること、搬出することの両方の目的のために試料保持台７０への通路を提供する。図１Ａは、加工位置７３にある試料保持台７０と、休止位置５３にある塗布材供与体移動台５０とを示す。図１Ｂは、塗布位置７５にある試料保持台７０と、スパッタ位置５１にある塗布材供与体移動台５０とを示す。
図１Ａを続けて参照すると、第１イオンビーム照射手段２０ａは、ビームプローブ３０の方に向けられた観測部３２と試料６の方に向けられた作用部３４とを有するブロードイオンビームを生成する。ビームプローブ３０は、ブロードイオンビームの観測部３２を受けるように配置され、ブロードイオンビームの作用部３４を実質的に変更することなしに観測部を受けるように動作可能である。ビームプローブ３０は、少なくとも１つの観測部特性３３に対応するプローブ信号３１を生成するように動作可能である。プローブ信号３１は、１つ以上の作用部特性３５と既知の関係にあることを更に特徴とする。対象であっても良い観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどのリストは、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布を含むが、これらには限定されない。同様に、対象であっても良い作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなどのリストは、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布を含むが、これらには限定されない。
図１Ａを続けて参照すると、１つ以上の作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなどと既知の関係にあるプローブ信号３１は、プローブ信号値からそれらの作用部特性を推定することを可能にする。当該既知の関係にたどり着く方法は、校正データセット３８を用いることである。校正データセット３８は、各タプル（tuple）が、特定のプローブ信号値を１つ以上の作用部特性の特定値と関連付ける１つ以上のデータタプルのセットである。校正データセット３８が与えられると、装置を動作させる間に取得されるプローブ信号の実測値から作用部特性を推定し補間するための多くの方法が当該技術分野において入手可能である。いくつかの実施の形態において、プローブ信号それ自体が１つ以上の副信号を有しても良く、副信号のそれぞれが校正データセットに示され、１つ以上の作用部特性と関連付けられても良い。プローブ信号３１は測定された１つの変数に関連付けられたデータを伝達しても良いし、測定された１つ以上の変数に関連付けられたデータを伝達しても良いことが注目される。
図１Ｂを続けて参照すると、第１イオンビーム照射手段２０ａは、ビームプローブ３０の方に向けられた観測部３２と、塗布材料６０の方に向けられて、スパッタされた塗布材料を生成する作用部３４とを有するブロードイオンビームを生成する。ビームプローブ３０は、ブロードイオンビームの観測部３２を受けるように配置され、ブロードイオンビームの作用部３４を実質的に変更することなしに観測部を受けるように動作可能である。ビームプローブ３０は、１つ以上の観測部特性３３に対応するプローブ信号３１を生成するように動作可能である。プローブ信号３１は、１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどと既知の関係にあることを更に特徴とする。対象であっても良い観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどのリストは、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布を含むが、これらには限定されない。同様に、対象であっても良い塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどのリストは、塗布材料の瞬間流束、塗布材料の時間平均流束、塗布材料の積算流束、塗布材料の瞬間空間分布、塗布材料の時間平均空間分布、塗布材料の積算空間分布を含むが、これらには限定されない。
図１Ｂを続けて参照すると、１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどと既知の関係にあるプローブ信号３１は、プローブ信号値からそれらの塗布部特性を推定することを可能にする。当該既知の関係にたどり着く方法は、校正データセット３８を用いることである。校正データセットは、各タプルが、特定のプローブ信号値を１つ以上の塗布部特性の特定値と関連付ける１つ以上のデータタプルのセットである。校正データセット３８が与えられると、装置を動作させる間に取得されるプローブ信号の実測値から塗布部特性を推定し補間するための多くの方法が当該技術分野において入手可能である。いくつかの実施の形態において、プローブ信号それ自体が１つ以上の副信号を有しても良く、副信号のそれぞれが校正データセットに示され、１つ以上の塗布部特性と関連付けられても良い。
図１Ｃ、Ｄは、イオンビーム照射手段２０がペニングイオンビーム源として設けられたときに用いるのに適したビームプローブ３０の実施の形態を示す。図１Ｃは、ペニングイオンビーム源内の複数の電極の概略図を示し、ペニングイオンビーム源は、放電電圧Ｖｄに保持された放電電極と、加速電圧Ｖａに保持された加速電極と、接地電圧Ｖｇに保持された接地電極とを備える。加速されたイオンは、イオンビーム照射手段２０からイオンビーム中心軸２２に沿って放出可能である。図１Ｄは、図１Ｃの装置とともに用いられても良いビームプローブ配置の電気概略図を示す。高電圧源Ｖｓｄは、高電位の抵抗要素Ｒｄを介して放電電極Ｖｄに放電電流を供給し、高電圧源Ｖｓａは、高電位の抵抗Ｒａを介して加速電極Ｖａに電流を供給する。プローブ信号は、放電電流と加速電流との差分から生成されても良い。このプローブ信号は、イオンビーム照射手段２０を出るイオン流を示す。図１Ｃ、Ｄの実施の形態において、放電電流と加速電流との差分は、放電電極を介してイオンを生成し、加速電極でそれらのイオンの一部分を消費することの正味の影響を示す、イオンビームの観測部を提供する。
図２Ａ、Ｂに示されるように、試料に対するイオンビーム中心軸の入射角が変更されても良いように、第１イオンビーム照射手段２０ａの位置及び方向は変更されても良い。好ましい実施の形態において、入射角は水平に対して約０〜約２０度の範囲を有しても良い。より大きな入射角は試料から材料をより早く除去し、より小さな入射角はアーティファクトがより少ないより滑らかな表面を生成する。図１Ａ、Ｂと図２Ａ、Ｂとを組み合わせて参照すると、第１イオンビーム中心軸２２ａが試料保持台の昇降軸９２に対して傾斜角２４を有しても良いことを、装置が更に特徴としても良いことが分かる。装置は、第１イオンビーム照射手段に動作可能に結合されて、少なくとも２つの異なる角度、第１傾斜角２４ａと第２傾斜角２４ｂとの間で第１イオンビーム中心軸の方向を移動させるように設けられる傾斜駆動部２８を追加的に備えても良い。傾斜角を変更することは、加工処理及び塗布処理の両方に有益な効果を有しても良い。好ましい実施の形態において、イオンビームの傾斜角にもかかわらず、イオンビーム中心軸が試料上の実質的に同じ位置に当たっても良いように、傾斜駆動部の傾斜動作及び真空チャンバ内部での試料保持部の配置は設定されても良い。ビームプローブ３０により受けられ、１つ以上の作用部特性３３、３３ａ、３３ｂなどを有する観測部３２がイオンビームの傾斜角により実質的に影響されないように、ビームプローブ３０が第１イオンビーム照射手段２０ａに対して配置されても良い。
図２Ａ、Ｂを続けて参照すると、ビームプローブ３０は、図１Ａ、Ｂの装置と同様の方法でプローブ信号を生成することが予定されても良い。図２Ａ、Ｂのプローブ信号は、１つ以上の作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなどと既知の関係にあっても良く、これにより、プローブ信号値からそれらの作用部特性を推定することを可能にする。プローブ信号は、更に、１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどと既知の関係にあっても良く、これにより、プローブ信号値からそれらの塗布部特性を推定することも可能にする。当該既知の関係にたどり着く好ましい方法は、校正データセット３８を用いることである。イオンビームが１つ以上の傾斜角を採っても良い実施の形態と整合する校正データセット３８は、各タプルが、特定のプローブ信号値及び特定の傾斜角と、１つ以上の作用部特性及び／又は塗布部特性の特定値とを関連付ける、１つ以上のデータタプルのセットである。校正データセット３８が与えられると、装置を動作させる間に取得されるプローブ信号及び傾斜角の実測値から作用部特性及び／又は塗布部特性を推定し補間するための多くの方法が当該技術分野において入手可能である。いくつかの実施の形態において、プローブ信号それ自体が１つ以上の副信号を有しても良く、副信号のそれぞれが校正データセットに示され、１つ以上の作用部特性及び１つ以上の塗布部特性と関連付けられても良い。
図３Ａ、Ｂを見ると、本開示の実施の形態に係る、試料４を準備して試料に塗布材料６０を塗布するためのイオンビーム試料準備塗布装置２の実施の形態が示され、当該装置は、真空チャンバ１４内に配置され、第１イオンビーム中心軸２２ａに沿ってイオンビームを方向付ける第１イオンビーム照射手段２０ａと、スパッタ位置５１と休止位置５３との間で移動するように動作可能な塗布材供与体移動台５０とを備える。塗布材供与体移動台５０は、塗布材料６０を保持するように設けられた塗布材供与体保持部５４と結合される。スパッタ位置５１は、塗布材供与体保持部５４が塗布材料６０の一部を第１イオンビーム中心軸２２ａの経路に配置し、イオンビームと塗布材料６０との交点が真空チャンバ１４内にスパッタされた塗布材料を生成することを特徴とする。休止位置５３は、塗布材供与体保持部５４が塗布材料６０のいずれをも第１イオンビーム中心軸２２ａの経路に配置しないことを特徴とする。更に、真空チャンバ内には、試料４を第１イオンビーム中心軸２２ａに対して所定の位置及び方向に保持する試料保持部６を着脱可能に保持するように設けられる試料保持回転台８０が配置され、試料保持回転台８０は、昇降駆動部９０と昇降軸９２と回転軸８２とを有し、昇降駆動部９０は、試料保持回転台８０を昇降軸９２に沿って加工位置７３と塗布位置７５との間で移動させるように動作可能であり、加工位置７３は、第１イオンビーム中心軸２２ａの経路に試料４の少なくとも一部を保持するように試料保持回転台８０が配置されることを特徴とし、塗布位置７５は、試料４のいずれもが第１イオンビーム中心軸２２ａと交わらないように試料保持回転台８０が配置されることを特徴とし、塗布位置７５は、更に、真空チャンバ内に存在するスパッタされた塗布材料６２の塗布部６４を受けるように試料４の少なくとも一部が配置されることを特徴とし、試料保持回転台８０は、試料４を回転軸８２の周りで１回転の少なくとも一部に関して回転させるように動作可能である。図３Ａは、加工位置７３にある試料保持回転台８０と、休止位置５３にある塗布材供与体移動台５０とを示す。図３Ｂは、塗布位置７５にある試料保持回転台８０と、スパッタ位置５１にある塗布材供与体移動台５０とを示す。
図３Ａを続けて参照すると、第１イオンビーム照射手段２０ａは、ビームプローブ３０の方に向けられた観測部３２と試料４の方に向けられた作用部３４とを有するブロードイオンビームを生成する。ビームプローブ３０は、ブロードイオンビームの観測部３２を受けるように配置され、ブロードイオンビームの作用部３４を実質的に変更することなしに観測部を受けるように動作可能である。ビームプローブ３０は、１つ以上の観測部特性３３に対応するプローブ信号３１を生成するように動作可能である。プローブ信号３１は、１つ以上の作用部特性３５と既知の関係にあることを更に特徴とする。対象であっても良い観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどのリストは、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布を含むが、これらには限定されない。同様に、対象であっても良い作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなどのリストは、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布を含むが、これらには限定されない。
図３Ｂを続けて参照すると、第１イオンビーム照射手段２０ａは、ビームプローブ３０の方に向けられた観測部３２と塗布材料６０の方に向けられて、スパッタされた塗布材料６２を生成する作用部３４とを有するブロードイオンビームを生成する。ビームプローブ３０は、ブロードイオンビームの観測部３２を受けるように配置され、ブロードイオンビームの作用部３４を実質的に変更することなしに観測部を受けるように動作可能である。ビームプローブ３０は、１つ以上の観測部特性３３に対応するプローブ信号３１を生成するように動作可能である。プローブ信号３１は、１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂと既知の関係にあることを更に特徴とする。対象であっても良い観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどのリストは、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布を含むが、これらには限定されない。同様に、対象であっても良い塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどのリストは、塗布材料の瞬間流束、塗布材料の時間平均流束、塗布材料の積算流束、塗布材料の瞬間空間分布、塗布材料の時間平均空間分布、塗布材料の積算空間分布を含むが、これらには限定されない。
試料の準備及び塗布の間に、試料保持回転台８０は回転軸８２の周りの回転を制御しても良い。試料保持回転台８０は、回転の全３６０度を回転するように、又は、異なる２つの角度位置の間を行ったり来たりするように設けられても良い。加えて、試料保持回転台８０は連続的な又は断続的な回転のために設けられても良い。試料保持回転台８０は、更に、当該台の回転位置を計測するように設けられても良く、測定値又は連続する測定値は、試料保持回転台８０の位置、速度、加速度を制御するために用いられても良い。回転は、試料準備中に、塗布中に、準備及び塗布の両方の中で用いられても良いし、まったく用いられなくても良い。更に、校正データセットは、回転角、回転速度、回転加速度の少なくとも１つを含んでも良い。
更に、試料準備、試料塗布、又は、準備及び塗布の何らかの組み合わせの間に、少なくとも２つの異なるビーム強度が用いられても良いように、試料準備中に、イオンビーム強度制御手段は、イオンビーム強度を変更しても良い。加えて、少なくとも２つの異なる傾斜角が試料準備中に用いられても良いように、試料準備中に、イオンビーム傾斜駆動部はイオンビームの傾斜角を変更しても良い。試料がイオンビーム中で準備され、塗布された後に、チャンバカバーが除去されても良く、試料保持部が除去されても良く、準備され塗布された試料が顕微鏡内で観察されても良い。
図３Ａ、Ｂを続けて参照すると、ビームプローブ３０は、図１Ａ、Ｂ、図２Ａ、Ｂの装置と同様の方法でプローブ信号３１を生成しても良い。図３Ａ、Ｂのプローブ信号３１は、１つ以上の作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなどと既知の関係にあって、これにより、プローブ信号値からそれらの作用部特性を推定することを可能にする。プローブ信号３１は、更に、１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどと既知の関係にあっても良く、これにより、プローブ信号値からそれらの塗布部特性を推定することも可能にする。当該既知の関係にたどり着く方法は、校正データセットを用いることである。試料保持回転台が１つ以上の回転角を採っても良い実施の形態と整合する校正データセットは、各タプルが、特定のプローブ信号値及び特定の回転角と、１つ以上の作用部特性及び／又は塗布部特性の特定値とを関連付ける、１つ以上のデータタプルのセットである。校正データセットが与えられると、装置を動作させる間に取得されるプローブ信号及び回転角の実測値から作用部特性及び／又は塗布部特性を推定し補間するための多くの方法が当該技術分野において入手可能である。いくつかの実施の形態において、プローブ信号それ自体が１つ以上の副信号を有しても良く、副信号のそれぞれが校正データセットで示され、１つ以上の作用部特性及び／又は塗布部特性と関連付けられても良い。
試料のイオン加工又は塗布処理により生成される試料塗布膜の、改善された均一性を可能にしても良い他の実施の形態も本開示の範囲内である。図１Ｂ、図３Ｂと同様の図４Ａの実施の形態は、塗布材供与体保持部が、塗布材供与体移動台５０がスパッタ位置５１に配置されたときに、塗布材料の位置、方向、又は、位置及び方向の両方を修正するように動作可能な塗布材供与体保持修正部５６であることを更に特徴とする。図４Ｂに示され、図１Ｂ、図３Ｂと同様の他の実施の形態は、試料保持台が、試料保持修正台７２が塗布位置７５にあるときに、試料保持部６の位置、方向、又は、位置及び方向の両方を修正するように動作可能な試料保持修正台７２であることを更に特徴とする。図４Ｂに係る好ましい実施の形態において、試料保持修正台７２は、昇降軸９２に略垂直なＸＹ平面において、試料保持部６の位置を修正するように動作可能であっても良い。
図４Ｃに示された実施の形態は、図１Ａ、図３Ａのものと同様であって、試料保持台が、試料保持修正台７２が加工位置７３にあるときに、試料保持部６の位置、方向、又は、位置及び方向の両方を修正するように動作可能な試料保持修正台７２であることを更に特徴とする。図４Ｃの装置は、プローブ信号３１に対応してイオンビームの１つ以上の観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどを表示する表示部９８を追加的に備える。表示部９８は、プローブ信号３１及び校正データセット３８の両方に対応して、１つ以上の作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなど、又は、作用部特性に由来する１つ以上の特性を表示しても良い。図４Ｃの装置の好ましい実施の形態において、表示部９８は、試料の加工速度、試料の平均加工速度、又は、試料の積算加工速度を表示しても良い。
次に、図５Ａを見ると、ブロードイオンビームの１つ以上の作用部特性を、当該イオンビームの１つ以上の観測部特性と関連付ける校正データセット３８を生成するためのイオンビーム装置が示され、当該装置は、真空チャンバ１４内に配置され、イオンビーム中心軸２２ａに沿って、校正プローブ３６の方に向けられた作用部３４とビームプローブ３０の方に向けられた観測部３２とを有するブロードイオンビームを方向付ける第１イオンビーム照射手段２０ａと、校正プローブ３６をイオンビーム中心軸２２ａに対して所定の位置及び方向に保持するように設けられる校正プローブ保持台３９とを備え、ビームプローブ３６は、ブロードイオンビームの作用部を実質的に変更することなしに観測部３２を受けるように動作可能であり、ビームプローブ３０が、１つ以上の観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどに対応してプローブ信号を生成するように動作可能であることを更に特徴とし、校正プローブ３６が、作用部３２を受け、１つ以上の作用部特性３５、３５ａ、３５ｂなどに対応して校正信号３７を生成するように動作可能であることを更に特徴とし、当該装置は、１つ以上の当該プローブ信号を対応する１つ以上の当該校正信号と関連付けることにより、校正データセットを生成するように更に設けられる。
スパッタされた塗布材料６２の１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどを、ブロードイオンビームの１つ以上の観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどと関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置３が図５Ｂに示され、当該装置は、真空チャンバ１４内に配置され、ブロードイオンビームをイオンビーム中心軸２２ａに沿って塗布材料６０の方に向ける第１イオンビーム照射手段２０ａと、校正プローブ３６を塗布材料６０に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられる校正プローブ保持台３９とを備え、塗布材料は当該イオンビーム中心軸２２ａに対して所定の位置及び方向に保持され、ブロードイオンビームは、当該塗布材料６０の方に向けられてスパッタされた塗布材料６２を生成する作用部と、ビームプローブ３０の方に向けられた観測部３２とを有し、ビームプローブ３０がブロードイオンビームの観測部３２を受けるように配置されて、当該ブロードイオンビームの作用部を実質的に変更することなしに当該観測部を受けるように動作可能であり、１つ以上の観測部特性３３、３３ａ、３３ｂなどに対応してプローブ信号３１を生成するように動作可能であることを更に特徴とし、校正プローブ３６が当該スパッタされた塗布材料の塗布部を受けるように配置され、１つ以上の塗布部特性６５、６５ａ、６５ｂなどに対応して校正信号３７を生成するように動作可能であることを更に特徴とし、当該装置は、更に、１つ以上の当該プローブ信号と、対応する１つ以上の当該校正信号とを関連付けることにより、校正データセットを生成するように設けられる。
次に図６Ａ〜Ｄを見ると、本開示の、前に説明されたいずれかの実施の形態に係る、イオンビーム試料準備装置のいろいろな動作条件における、プローブ信号３１と観測部特性３３との間の関係を設定する校正データセット３８の概略図が示される。１からＬまでの数（Ｌは少なくとも１）により特定される入力の数を有する、図６Ａの校正データセットが示される。校正データセット３８の各入力は、プローブ信号値と対応する観測部特性とを有するデータタプルを有する。校正データセット３８は、イオンビーム試料準備装置の各動作条件に対応する１つ以上の入力を有しても良い。プローブ信号３１は、１つの信号値であっても良く、多数の異なる信号値を含んでも良く、１つ以上の信号値の合成値であっても良い。
図６Ｂ〜Ｄに示されるように、観測部特性３３は、第１観測部特性３３ａに対応する１つの値、第１観測部特性３３ａ及び第２観測部特性３３ｂの両方に対応する２つの異なる値、又は、複数の観測部特性３３ａ、ｂ、・・・、ｐにそれぞれ対応する複数の異なる値であっても良い。
図７Ａ〜Ｄは、本開示の、前に説明されたいずれかの実施の形態に係る、イオンビーム試料準備装置のいろいろな動作条件における、プローブ信号値３１と作用部特性３５との間の関係を設定する校正データセット３８の概略図を示す。１からＭまでの数（Ｍは少なくとも１）により特定される入力の数を有する、図７Ａの校正データセットが示される。校正データセット３８の各入力は、プローブ信号値と対応する作用部特性とを有するデータタプルを有する。校正データセット３８は、イオンビーム試料準備装置の各動作条件に対応する１つ以上の入力を有しても良い。プローブ信号３１は、１つの信号値であっても良く、多数の異なる信号値を含んでも良く、１つ以上の信号値の合成値であっても良い。
図７Ｂ〜Ｄに示されるように、作用部特性３５は、第１作用部特性３５ａに対応する１つの値、第１作用部特性３５ａ及び第２作用部特性３５ｂの両方に対応する２つの異なる値、又は、複数の作用部特性３５ａ、ｂ、・・・、ｑにそれぞれ対応する複数の異なる値であっても良い。
図８Ａ〜Ｄは、本開示の、前に説明されたいずれかの実施の形態に係る、イオンビームスパッタ塗布装置のいろいろな動作条件における、プローブ信号値３１と塗布部特性６５との間の関係を設定する校正データセット３８の概略図を示す。１からＮまでの数（Ｎは少なくとも１）により特定される入力の数を有する、図８Ａの校正データセットが示される。校正データセット３８の各入力は、プローブ信号値と対応する塗布部特性とを有するデータタプルを有する。校正データセット３８は、イオンビームスパッタ塗布装置の各動作条件に対応する１つ以上の入力を有しても良い。プローブ信号３１は、１つの信号値であっても良く、多数の異なる信号値を含んでも良く、１つ以上の信号値の合成値であっても良い。
図８Ｂ〜Ｄに示されるように、塗布部特性６５は、第１塗布部特性６５ａに対応する１つの値、第１塗布部特性６５ａ及び第２塗布部特性６５ｂの両方に対応する２つの異なる値、又は、複数の塗布部特性６５ａ、ｂ、・・・、ｒにそれぞれ対応する複数の異なる値であっても良い。
図９Ａは、試料のイオンビーム加工の進行を観測すること、及び、停止条件に従い加工を停止することに係る、処理工程のフロー図を示す。前に説明された図１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ｃのいずれかの装置を参照して進めると、処理２００は次の工程を参照して進んでも良い。イオンビーム照射を開始する２０２。ビームプローブで観測部を受ける２０４。プローブ信号を生成する２０６。校正データセット３８と生成されたプローブ信号３１とを用いて、１つ以上の作用部特性を推定する２０８。停止条件２３０を用いて、停止条件に到達したか判定する２１０。もしも判定工程２１０がＹＥＳであるならば、イオンビーム照射を停止する２２０。もしも判定工程２１０がＮＯであるならば、ビームプローブで観測部を受ける工程２０４に戻る。
図９Ｂは、試料のイオンビームスパッタ塗布の進行を観測すること、及び、停止条件に従い塗布を停止することに係る、処理工程のフロー図を示す。前に説明された図１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂのいずれかの装置を参照して進めると、処理３００は次の工程を参照して進んでも良い。イオンビーム照射を開始する３０２。ビームプローブで観測部を受ける３０４。プローブ信号を生成する３０６。校正データセット３８と生成されたプローブ信号３１とを用いて、１つ以上の塗布部特性を推定する３０８。停止条件３３０を用いて、停止条件に到達したか判定する３１０。もしも判定工程３１０がＹＥＳであるならば、イオンビーム照射を停止する３２０。もしも判定工程３１０がＮＯであるならば、ビームプローブで観測部を受ける工程３０４に戻る。
ここで、図１０に示される処理４００と、図５Ａの装置とを参照すると、プローブ信号３１を、１つ以上の対応するイオンビーム作用部特性３５ａ、３５ｂなどと関連付ける校正データセット３８が生成されても良い。図５Ａの校正プローブ３６は、イオンビームの１つ以上の作用部特性３５ａ、３５ｂなどに対応する。校正プローブ３６は、当該１つ以上の作用部特性に対応する校正信号３７を生成する。処理４００は次の工程を参照して進行しても良い。イオンビーム作用条件を設定する４０２。ビームプローブで観測部を受ける４０６。プローブ信号を生成する４０８。校正プローブで校正部を受ける４１６。校正信号を生成する４１８。校正データセット入力を生成する４２０。イオンビーム作用条件を変更するか？４３０。もしも工程４３０の判定がＹＥＳであるならば、イオンビーム作用条件を設定する工程４０２に戻る。もしも工程４３０の判定がＮＯであるならば、校正データセットを保存する４３８で、前に説明された実施の形態に係るイオンビーム試料準備装置で用いるための校正データセット３８を生成する。好ましい実施の形態において、装置がイオンビーム試料準備のために用いられるときに試料が有するであろうものと実質的に同じ位置及び方向で、校正プローブ３６は配置され、方向付けられても良い。
ここで、図１０に示される処理４００と、図５Ｂの装置とを参照すると、プローブ信号３１を、対応する１つ以上の塗布部特性６５ａ、６５ｂなどと関連付ける校正データセット３８が生成されても良い。図５Ｂの校正プローブ３６は、イオンビームスパッタされた塗布材の１つ以上の塗布部特性６５ａ、ｂに対応する。校正プローブ３６は、当該１つ以上の塗布部特性に対応する校正信号３７を生成する。処理４００は次の工程を参照して進行しても良い。イオンビーム作用条件を設定する４０２。ビームプローブで観測部を受ける４０６。プローブ信号を生成する４０８。校正プローブで校正部を受ける４１６。校正信号を生成する４１８。校正データセット入力を生成する４２０。イオンビーム作用条件を変更するか？４３０。もしも工程４３０の判定がＹＥＳであるならば、イオンビーム作用条件を設定する工程４０２に戻る。もしも工程４３０の判定がＮＯであるならば、校正データセットを保存する４３８で、前に説明された実施の形態に係るイオンビーム試料塗布装置で用いるための校正データセット３８を生成する。好ましい実施の形態において、装置が試料のイオンビームスパッタ塗布のために用いられるときに試料が有するであろうものと実質的に同じ位置及び方向で、校正プローブ３６は配置され、方向付けられても良い。
前に説明された処理、すなわち、試料２００のイオンビーム加工のためのイオンビーム試料準備装置を動作させるための処理、試料に塗布材料３００をスパッタ塗布するためのイオンビーム塗布装置を動作させるための処理、及び、イオンビーム装置の作用特性及び塗布特性４００を決定するための処理は、有形のコンピュータ可読媒体に埋め込み可能な多数の実行可能な指令として、コンピュータにおいて実行可能である。実行可能な指令は、どのようなコンピュータ言語又はフォーマットを用いて書かれても良い。何も限定しない例は、Ａｄａ、Ａｊａｘ、Ｃ＋＋、Ｃｏｂｏｌ、Ｅｉｆｆｅｌ、Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＨＴＭＬ）、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｐｙｔｈｏｎ、ＸＭＬなどを含む。有形のコンピュータ可読媒体は、実行可能な指令を保存でき、及び／又は、実行できる何らかの物理的実体又はコンピュータ要素を意味する。有形のコンピュータ可読媒体の例は、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク（ＢＤ）（登録商標）、ＵＳＢフロッピードライブ、フロッピーディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、書込み消去可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、光ファイバーなどを含むが、これらには限定されない。有形のコンピュータ可読媒体は、光学式走査のように、指令が電気的に獲得されることができる、紙又は他の適切な媒体であっても良いことは注目されるべきである。光学式走査が起こると、指令はコンパイルされ、解釈され、必要であれば、適切な方法で他に処理され、そして、コンピュータメモリに保存されても良い。
代わりに、有形のコンピュータ可読媒体は、コンピュータアプリケーションに含まれ、又は、ダウンロードされてインストールされることができるプラグイン又はソフトウェアコードの一部であっても良い。プラグインとして、それは、ウェブページ、ワード文書、ＰＤＦファイル、ｍｐ３ファイルなどのような、いかなる種類のコンピュータ文書にも埋め込み可能であっても良い。
本発明は、ある好ましいバージョンを参照してかなり詳細に説明されたけれども、その他のバージョンも可能である。いろいろな実施の形態で示された特徴を組み合わせて１つの実施の形態にすることは好ましいかもしれない。異なる数及び配置の特徴が、完全に本開示の趣旨及び範囲内のイオンビームプローブ及び校正プローブの実施の形態を構成するために用いられても良い。加えて、異なる数及び配置の特徴が、完全に本開示の趣旨及び範囲内のイオンビーム試料準備塗布装置の実施の形態を構成するために用いられても良い。それゆえ、添付された特許請求の範囲の趣旨及び範囲は、ここに含まれる好ましいバージョンの記載に限定されるべきではない。
本発明のいろいろな実施の形態がここで詳細に開示され、説明されてきたが、本発明の趣旨及び範囲を離れることなく、いろいろな変更が本発明の配置、動作、形状になされても良いことは、当業者にとって明らかであろう。特に、本発明のそれぞれの特徴は、本発明の他の特徴と組み合わされて単独で開示されたものでさえ、当業者にとって無意味であることが既に明らかであるものを除いて、どのような配置に組み合わされても良いことは注目される。同様に、単数及ぶ複数を用いることは、説明のためだけであって、限定的であると解釈されない。反対のことが明白に言及される場合を除いて、複数は単数に置き換えられても良く、逆もまた同様である。
本開示において、動詞「〜しても良い、〜かもしれない（ｍａｙ）」は、選択性／非必須性（non-compulsoriness）を示すために用いられる。言い換えると、「〜しても良い」何かは、可能ではあるが、必須ではない。本開示においては、動詞「備える、有する（comprise）」は含有（including）の意味であると理解されても良い。したがって、動詞「備える」は、他の要素／動作の存在を排除しない。本開示において、「第１の」「第２の」「上の」「下の」などの関係語は、１つの存在（entity）又は動作を他の存在又は動作から区別するためだけに用いられても良く、そのような存在又は動作の間のいかなる実際のそのような関係性又は順序を必ずしも要求せず又は含まない。
本開示において、用語「いかなる、どのような（any）」は、各要素のいかなる数も示すもの、例えば、各要素の１つ、少なくとも１つ、少なくとも２つ、それぞれ又は全てを示すものとして理解されても良い。同様に、用語「いかなる、どのような（any）」は、各要素のいかなる集合も示すもの、例えば、各要素の１つ、少なくとも１つ、少なくとも２つ、それぞれ又は全てを含む、１つ以上の集合を示すものとして、理解されても良い。各集合は、同じ数の要素を有する必要はない。
本開示において、表現「少なくとも１つ（at least one）」は、（所与の内容において技術的に合理的な）いかなる（整）数又は（整）数の範囲も示すために用いられる。そのようなものとして、表現「少なくとも１つ」は、特に、１、２、３、４、５、１０、１５、２０、１００として理解されても良い。同様に、表現「少なくとも１つ」は、特に、「１以上」、「２以上」、「５以上」として理解されても良い。
本開示において、括弧内の表現は任意であるとして理解されても良い。本開示で用いられるときに、引用符は、引用符内の表現が比喩的な意味で理解されても良いことを強調しても良い。本開示で用いられるときに、引用符は検討中の特別な表現を特定しても良い。
本開示において、多くの特徴が、例えば、動詞「しても良い、かもしれない（may）」を用いることを介して、又は、括弧を用いることを介して、任意であるとして説明された。簡潔さ及び読み易さのために、本開示は任意の特徴の組み合わせから選択することにより得られるかもしれない、ありとあらゆる置換を明白に列挙していない。しかしながら、本開示は、そのような置換の全てを明白に開示しているとして解釈されるべきである。例えば、３つの任意の特徴を有するとして説明されたシステムは、７つの異なる方法、すなわち、３つの可能な特徴のたった１つを用いる方法、３つの可能な特徴のいずれか２つを用いる方法、３つの可能な特徴の３つ全てを用いる方法において具体化されても良い。
特定された機能を実行する「ための手段（means for）」又は特定の機能を実行する「ための工程（step for）」と明白に述べられていない、特許請求の範囲中の構成要素は、米国特許法第１１２条第６パラグラフで特定されるような「手段」又は「工程」として解釈されるべきではない。特に、特許請求の範囲中で「〜の工程（step of）」を用いることは、ここでは、米国特許法第１１２条第６パラグラフの規定に頼ることを意図されていない。
（関連出願の相互参照）
この仮ではない実用出願は、２０１５年１０月１３日に出願された「イオンビームの作用特性を決定し、使用し、表示するための方法及び装置」と題する米国仮出願第１４／８８２２９７号の利益を主張する。この仮ではない実用出願は、２０１４年１０月１５日に出願された「イオンビームの作用特性を決定し、使用し、表示するための方法及び装置」と題する米国仮出願第６２／０６４３９９号の利益を主張する。
２ イオンビーム試料準備塗布装置
３ 校正データセットを生成するためのイオンビーム装置
４ 試料
６ 試料保持部
１４ 真空チャンバ
１６ チャンバカバー
１８ 搬入チャンバ
２０ イオンビーム照射手段
２０ａ、ｂ 第１イオンビーム照射手段、第２イオンビーム照射手段
２１ イオンビーム特性
２１ａ、ｂ 第１イオンビーム特性、第２イオンビーム特性
２２ イオンビーム中心軸
２２ａ、ｂ 第１イオンビーム中心軸、第２イオンビーム中心軸
２４ 傾斜角
２４ａ、ｂ 第１傾斜角、第２傾斜角
２６ イオンビーム照射修正手段
２８ 傾斜駆動部
３０ ビームプローブ
３１ プローブ信号
３２ 観測部
３３ 観測部特性
３３ａ、ｂ 第１観測部特性、第２観測部特性
３４ 作用部
３５ 作用部特性
３５ａ、ｂ 第１イオンビーム作用部特性、第２イオンビーム作用部特性
３６ 校正プローブ
３７ 校正信号
３８ 校正データセット
３９ 校正プローブ保持台
４０ 真空ポンプ手段
４２ 真空マニホールド
４２ａ、ｂ 第１真空マニホールド、第２真空マニホールド
５０ 塗布材供与体移動台
５１ スパッタ位置
５３ 休止位置
５４ 塗布材供与体保持部
５６ 塗布材供与体保持修正部
６０ 塗布材料
６２ スパッタされた塗布材料
６４ 塗布部
６５ 塗布部特性
６５ａ、ｂ 第１塗布部特性、第２塗布部特性
７０ 試料保持台
７１ 搬入位置
７２ 試料保持修正台
７３ 加工位置
７５ 塗布位置
８０ 試料保持回転台
８１ 搬入位置
８２ 回転軸
８３ 加工位置
８５ 塗布位置
９０ 昇降駆動部
９２ 昇降軸
９８ 表示部
２００ 試料のイオンビーム加工のためのイオンビーム試料準備装置を動作させるための処理
２０２、２０４、２０６、２０８、２１０、２２０ 処理２００の処理工程
２３０ 加工処理のための停止条件
２３０ａ、ｂ 加工のための第１停止条件、第２停止条件
３００ 試料に塗布材料をスパッタ塗布するためのイオンビーム塗布装置を動作させるための処理
３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３２０ 処理３００の処理工程
３３０ 塗布処理のための停止条件
３３０ａ、ｂ 塗布のための第１停止条件、第２停止条件
４００ イオンビーム装置の作用特性及び塗布特性を決定するための処理
４０２、４０６、４０８、４１６、４１８、４２０、４３０、４３８ 処理４００の処理工程

Claims (26)

  1. 試料を準備するためのイオンビーム装置であって、
    真空チャンバ内に配置され、ブロードイオンビームをイオンビーム中心軸に沿って方向付けるイオンビーム照射手段と、
    前記試料をイオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた試料保持台と、
    ブロードイオンビームの観測部を受けるように配置されたビームプローブと
    を備え、
    ブロードイオンビームは、前記試料の方に向けられた作用部と、観測部とを有し、
    前記イオンビーム照射手段は、
    イオンの瞬間流量、
    イオンの瞬間流束、
    中性子の瞬間流束、
    イオンの時間平均流量、
    イオンの時間平均流束、
    中性子の時間平均流束、
    イオンの積算流量、
    イオンの積算流束、
    中性子の積算流束、
    イオンの瞬間エネルギー、
    イオンの時間平均エネルギー、
    イオンの積算エネルギー、
    イオンの瞬間エネルギー分布、
    イオンの時間平均エネルギー分布、
    イオンの積算エネルギー分布
    の少なくとも１つを有する１つ以上のイオンビーム特性を提供するように動作するイオンビーム照射修正手段であり、
    前記作用部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の作用部特性を有することを特徴とし、
    前記観測部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の観測部特性を有することを特徴とし、
    前記ビームプローブは、前記ブロードイオンビームの前記作用部を実質的に変更することなしに前記観測部を受けるように動作可能であり、
    前記ビームプローブは、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、
    前記イオンビーム照射手段は、前記１つ以上のイオンビーム特性を修正することにより前記プローブ信号を受けるように対応する、
    イオンビーム装置。
  2. プローブ信号は、１つ以上の作用部特性と既知の関係にあることを更に特徴とし、
    前記既知の関係は、前記プローブ信号に対応して前記イオンビームを修正する前記イオンビーム照射修正手段により用いられる校正データセットに含まれる、
    請求項１記載の装置。
  3. イオンビーム照射手段が、前記イオンビーム中心軸と前記試料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、
    イオンビーム照射手段は、前記１つ以上のイオンビーム特性を修正することにより、前記プローブ信号及び前記入射角を受けるように対応する
    ことを更に特徴とする請求項１記載の装置。
  4. 試料を準備するためのイオンビーム装置であって、
    真空チャンバ内に配置され、ブロードイオンビームをイオンビーム中心軸に沿って方向付けるイオンビーム照射手段と、
    前記試料をイオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた試料保持台と、
    ブロードイオンビームの観測部を受けるように配置されたビームプローブと、
    プローブ信号及び校正データセットに対応してイオンビームの１つ以上の作用部特性を表示する表示部と
    を備え、
    ブロードイオンビームは、前記試料の方に向けられた作用部と、観測部とを有し、
    前記イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する１つ以上のイオンビーム特性を提供するように動作し、
    前記作用部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の作用部特性を有することを特徴とし、
    前記観測部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の観測部特性を有することを特徴とし、
    前記ビームプローブは、前記ブロードイオンビームの前記作用部を実質的に変更することなしに前記観測部を受けるように動作可能であり、
    前記ビームプローブは、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、前記プローブ信号は、前記１つ以上の作用部特性と既知の関係にあり、前記既知の関係は校正データセットに含まれる、
    イオンビーム装置。
  5. 校正データセットは、プローブ信号を、前記作用部から試料に到達するイオン束により引き起こされる試料の瞬間加工速度と追加的に関連付け、
    装置は、前記瞬間加工速度に対応する表示部を追加的に備える、
    請求項４記載の装置。
  6. 校正データセットは、プローブ信号を、前記作用部から試料に到達するイオン束により引き起こされる試料の積算加工速度と追加的に関連付け、
    装置は、前記積算加工速度に対応する表示部を追加的に備える、
    請求項４記載の装置。
  7. 塗布材料を用いて試料を準備するためのイオンビーム装置であって、
    真空チャンバ内に配置され、ブロードイオンビームを、イオンビーム中心軸に沿って、前記イオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持された前記塗布材料の方に向けるイオンビーム照射手段と、
    スパッタされた塗布材料の塗布部を受けるように配置された前記試料を、前記スパッタされた塗布材料に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた試料保持台と、
    ブロードイオンビームの観測部を受けるように配置されたビームプローブと
    を備え、
    ブロードイオンビームは、前記塗布材料の方に向けられてスパッタされた塗布材料を生成する作用部と、観測部とを有し、
    前記イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する１つ以上のイオンビーム特性を提供するように動作するイオンビーム照射修正手段であり、
    前記作用部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の作用部特性を有することを特徴とし、
    前記観測部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の観測部特性を有することを特徴とし、
    前記ビームプローブは、前記ブロードイオンビームの前記作用部を実質的に変更することなしに前記観測部を受けるように動作可能であり、
    前記ビームプローブは、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、プローブ信号は、前記塗布部と既知の関係にあることを更に特徴とし、前記既知の関係は、前記１つ以上の観測部特性を１つ以上の塗布部特性と関連付ける校正データセットに含まれ、
    前記イオンビーム照射手段は、前記１つ以上のイオンビーム特性を修正することにより前記プローブ信号を受けるように対応する、
    イオンビーム装置。
  8. イオンビーム照射手段は、前記イオンビーム中心軸と前記塗布材料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、
    校正データセットは、前記１つ以上の観測部特性及び前記少なくとも２つの入射角を、前記１つ以上の塗布部特性と関連付ける
    ことを更に特徴とする請求項７記載の装置。
  9. 試料保持台は、前記試料の位置、方向の少なくとも１つを修正するように動作可能な試料保持修正台であり、
    校正データセットは、前記１つ以上の観測部特性と、位置、方向、入射角の少なくとも１つとを前記１つ以上の塗布部特性に関連付ける
    ことを更に特徴とする請求項７記載の装置。
  10. 前記プローブ信号及び前記校正データセットに対応して、前記１つ以上の塗布部特性を表示する表示部
    を追加的に備える請求項７記載の装置。
  11. 校正データセットは、プローブ信号を、試料に到達する前記塗布部により引き起こされる試料の瞬間塗布速度に追加的に関連付け、
    装置は、前記瞬間塗布速度に対応する表示部を追加的に備える
    ことを更に特徴とする請求項７記載の装置。
  12. 校正データセットは、プローブ信号を、試料に到達する前記塗布部により引き起こされる試料の積算塗布速度に追加的に関連付け、
    装置は、前記積算塗布速度に対応する表示部を追加的に備える
    ことを更に特徴とする請求項７記載の装置。
  13. ブロードイオンビームの１つ以上の作用部特性を、前記イオンビームの１つ以上の観測部特性に関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置であって、当該装置は、
    真空チャンバ内に配置され、ブロードイオンビームを、イオンビーム中心軸に沿って方向付けるイオンビーム照射手段と、
    校正プローブをイオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた校正プローブ保持台とを備え、
    ブロードイオンビームは、前記校正プローブの方に向けられた作用部と、ビームプローブの方に向けられた観測部とを有し、
    前記ビームプローブは、前記ブロードイオンビームの前記作用部を実質的に変更することなしに前記観測部を受けるように動作可能であり、
    前記ビームプローブは、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、
    前記校正プローブは、前記作用部を受け、１つ以上の作用部特性に対応して校正信号を生成するように動作可能であり、
    当該装置は、１つ以上の前記プローブ信号を、対応する１つ以上の前記校正信号と関連付けることにより、前記校正データセットを生成するように更に設けられる、
    イオンビーム装置。
  14. １つ以上の観測部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有し、
    １つ以上の作用部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する
    ことを更に特徴とする請求項１３記載の装置。
  15. イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する１つ以上のイオンビーム特性を提供するように動作するイオンビーム照射修正手段である
    ことを更に特徴とする請求項１３記載の装置。
  16. イオンビーム照射手段は、前記イオンビーム中心軸と、前記校正プローブとの間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、
    当該装置は、１つ以上の前記プローブ信号及び１つ以上の対応する入射角を、対応する１つ以上の前記校正信号と関連付けることにより前記校正データセットを生成するように更に設けられる
    ことを更に特徴とする請求項１３記載の装置。
  17. 試料保持台は、前記イオンビーム中心軸と、試料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能な試料保持修正台であり、
    当該装置は、１つ以上の前記プローブ信号及び１つ以上の対応する入射角を、対応する１つ以上の前記校正信号と関連付けることにより前記校正データセットを生成するように更に設けられる
    ことを更に特徴とする請求項１３記載の装置。
  18. スパッタされた塗布材料の１つ以上の塗布部特性を、ブロードイオンビームの１つ以上の観測部特性に関連付ける校正データセットを生成するためのイオンビーム装置であって、当該装置は、
    真空チャンバ内に配置され、ブロードイオンビームを、イオンビーム中心軸に沿って、前記イオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持された塗布材料の方に向けるイオンビーム照射手段と、
    校正プローブを前記塗布材料に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた校正プローブ保持台とを備え、
    ブロードイオンビームは、前記塗布材料の方に向けられ、スパッタされた塗布材料を生成する作用部と、ビームプローブの方に向けられた観測部とを有し、
    前記ビームプローブは、ブロードイオンビームの前記観測部を受けるように配置され、前記ブロードイオンビームの前記作用部を実質的に変更することなしに前記観測部を受けるように動作可能であり、１つ以上の観測部特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能であり、
    前記校正プローブは、前記スパッタされた塗布材料の塗布部を受けるように配置され、１つ以上の塗布部特性に対応して校正信号を生成するように動作可能であり、
    当該装置は、１つ以上の前記プローブ信号を、対応する１つ以上の前記校正信号と関連付けることにより、前記校正データセットを生成するように更に設けられる、
    イオンビーム装置。
  19. １つ以上の観測部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有し、
    １つ以上の塗布部特性は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する
    ことを更に特徴とする請求項１８記載の装置。
  20. イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する１つ以上のイオンビーム特性を提供するように動作するイオンビーム照射修正手段である
    ことを更に特徴とする請求項１８記載の装置。
  21. イオンビーム照射手段は、前記イオンビーム中心軸と、前記塗布材料との間の少なくとも２つの異なる入射角を提供するように動作可能なイオンビーム照射傾斜手段であり、
    校正データセットは、前記１つ以上の観測部特性及び前記少なくとも２つの入射角を、前記１つ以上の作用部特性と関連付ける
    ことを更に特徴とする請求項１８記載の装置。
  22. 試料を準備するためのイオンビーム装置であって、
    真空チャンバ内に配置され、前記試料の方に向けられた作用部を有するブロードイオンビームを、イオンビーム中心軸に沿って方向付けるイオンビーム照射手段と、
    前記試料をイオンビーム中心軸に対して所定の位置及び方向に保持するように設けられた試料保持台と、
    前記イオンビーム照射手段内部で生成された電流、イオン流の少なくとも１つを計測するように動作可能であり、１つ以上のイオンビーム特性から選択される１つ以上のイオンビーム特性に対応してプローブ信号を生成するように動作可能なビームプローブと
    を備え、
    前記イオンビーム照射手段は、イオンの瞬間流量、イオンの瞬間流束、中性子の瞬間流束、イオンの時間平均流量、イオンの時間平均流束、中性子の時間平均流束、イオンの積算流量、イオンの積算流束、中性子の積算流束、イオンの瞬間エネルギー、イオンの時間平均エネルギー、イオンの積算エネルギー、イオンの瞬間エネルギー分布、イオンの時間平均エネルギー分布、イオンの積算エネルギー分布の少なくとも１つを有する１つ以上のイオンビーム特性を提供するように動作するイオンビーム照射修正手段であり、
    前記作用部は、前記１つ以上のイオンビーム特性からの１つ以上の作用部特性を有することを特徴とし、
    前記ビームプローブは、前記ブロードイオンビームの前記作用部を実質的に変更することなしに動作し、
    前記イオンビーム照射手段は、前記１つ以上のイオンビーム特性から選択される１つ以上のイオンビーム特性を修正することにより、前記プローブ信号を受けるように対応する、
    イオンビーム装置。
  23. イオンビーム照射手段が、プラズマを生成する放電電圧に保持される放電電極を有することを更に特徴とし、
    ビームプローブは、前記放電電極を介して流れる放電電流を計測し、プローブ信号を生成するときに、前記放電電流、前記放電電圧の少なくとも１つの値を用いることを更に特徴とする、
    請求項２２記載の装置。
  24. イオンビーム照射手段が、前記作用部の少なくとも一部を加速する加速電圧に保持される加速電極を有することを更に特徴とし、
    ビームプローブは、前記加速電極を介して流れる加速電流を計測し、プローブ信号を生成するときに前記加速電流、前記加速電圧の少なくとも１つの値を用いることを更に特徴とする、
    請求項２２記載の装置。
  25. イオンビーム照射手段が、前記作用部の少なくとも一部を形成するビームに有効な電極電圧で作動される電極を有することを更に特徴とし、
    ビームプローブは、前記電極を介して流れる電流を計測し、プローブ信号を生成するときに前記電流、前記電極電圧の少なくとも１つの値を用いることを更に特徴とする、
    請求項２２記載の装置。
  26. イオンビーム照射手段は、
    プラズマを生成する放電電圧で動作する放電電極と、
    前記プラズマの少なくとも一部を加速する加速電圧で動作する加速電極と
    を有し、
    ビームプローブは、前記放電電極を介して流れる放電電流を計測することを更に特徴とし、
    ビームプローブは、前記加速電極を介して流れる加速電流を計測することを更に特徴とし、
    ビームプローブは、プローブ信号を生成するときに、前記放電電流の値と前記加速電流の値とを用いる、
    ことを更に特徴とする請求項２２記載の装置。
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