WO2018181410A1 - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

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WO2018181410A1
WO2018181410A1 PCT/JP2018/012610 JP2018012610W WO2018181410A1 WO 2018181410 A1 WO2018181410 A1 WO 2018181410A1 JP 2018012610 W JP2018012610 W JP 2018012610W WO 2018181410 A1 WO2018181410 A1 WO 2018181410A1
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WO
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emitter
ion beam
focused ion
gas
voltage
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Application number
PCT/JP2018/012610
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English (en)
French (fr)
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川浪　義実
弘 大庭
松田　修
智一 小堺
健介 椎名
幸児 永原
Original Assignee
株式会社日立ハイテクサイエンス
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/26—Ion sources; Ion guns using surface ionisation, e.g. field effect ion sources, thermionic ion sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J37/02—Details
    • H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation

Definitions

  • the present invention relates to a focused ion beam apparatus.
  • Such a focused ion beam apparatus includes an ion source that generates ions, and irradiates a focused ion beam that is a beam obtained by focusing ions generated from the ion source. Further, the focused ion beam apparatus may include a gas field ion source as an ion source.
  • the gas field ion source is separated from an emitter whose tip is sharpened at the atomic level, a gas source that supplies a gas such as nitrogen gas or helium gas around the emitter, a cooling unit that cools the emitter, and a tip of the emitter. And an extraction electrode disposed at a different position.
  • the gas field ion source supplies gas around the emitter by the gas source, and then applies an extraction voltage between the emitter and the extraction electrode and cools the emitter by the cooling unit.
  • the gas field ion source ionizes the gas by the electric field at the tip of the emitter to generate gas ions.
  • the generated gas ions repel from the emitter to which a positive potential is applied, and are extracted to the extraction electrode side.
  • the focused ion beam device accelerates and focuses the extracted gas ions, and irradiates the focused ion beam.
  • the focused ion beam apparatus provided with the gas field ion source can reduce the energy spread of the focused ion beam to be irradiated, the beam diameter of the focused ion beam can be reduced. For this reason, the focused ion beam apparatus has a high resolution in the observation of the sample by the focused ion beam. In addition, the focused ion beam apparatus has a high accuracy of fine etching using the focused ion beam.
  • the tip of the emitter provided in the gas field ion source is an impurity (also referred to as contamination, for example, carbon monoxide, methane, etc.) that is generated when particles constituting the gas collide with the inner wall of the casing containing the emitter. ) May reduce the emission beam current or change the direction of the emission beam.
  • a part of the emitter may be peeled off, and the tip of the emitter may become blunt.
  • blunting occurs, the focus of the emitted beam is shifted and the emitted beam current is reduced, and the worst is zero.
  • the three change patterns described here are combined into one, and the expression that the tip of the emitter is blunted is substituted.
  • the beam current of the focused ion beam may be reduced, or the beam diameter of the focused ion beam may not be reduced.
  • an ion beam apparatus including a gas field ion source having an emitter having a needle-like tip, an extraction electrode having an opening at a position spaced in the direction of the tip of the emitter, and a chamber containing the emitter,
  • the field ion source applies an ionization gas introduction path for introducing an ionization gas into the chamber while a voltage higher than the beam generation voltage is applied to the emitter, and a state where a voltage less than the beam generation voltage is applied to the emitter or a voltage applied.
  • a cleaning gas introduction path for introducing the cleaning gas into the chamber in any of the states where the cleaning gas is introduced, and the pressure of the chamber when the cleaning gas is introduced is determined when the ionizing gas is introduced.
  • An ion beam apparatus having a pressure higher than the chamber pressure is known (see Patent Document 1).
  • Such an ion beam apparatus protects the tip of the emitter by discharging impurities in the chamber to the outside of the chamber with the cleaning gas.
  • the discharge of impurities from the chamber by the cleaning gas requires two days or more.
  • the ion beam apparatus cannot frequently discharge the impurities and sometimes cannot sufficiently protect the tip of the emitter.
  • the ion beam device may have difficulty in suppressing the blunting of the tip.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a focused ion beam apparatus that can suppress blunting of the tip of an emitter.
  • One embodiment of the present invention includes an emitter having a sharpened tip, a casing containing the emitter, an extraction electrode, a power supply unit that applies a voltage between the emitter and the extraction electrode, and the casing
  • a first gas supply unit that supplies a predetermined first gas to the inside of the power source, and an extraction voltage that is a voltage having a predetermined magnitude is applied between the emitter and the extraction electrode by the power supply unit.
  • an irradiation unit that irradiates the sample with an ion beam that is a beam of ions ionized at the tip by the first gas supplied to the inside of the housing by the first gas supply unit, and the emitter
  • a first controller for performing a first maintenance process for cooling the emitter by the cooling device after raising the temperature of the emitter and the inside of the housing cooled together with the emitter.
  • an emitter having a sharp tip, a housing containing the emitter, an extraction electrode, and a power supply unit that applies a voltage between the emitter and the extraction electrode, A first gas supply unit configured to supply a predetermined first gas to the inside of the casing, and a power supply unit configured to extract a voltage having a predetermined magnitude between the emitter and the extraction electrode.
  • an irradiation unit that irradiates the sample with an ion beam that is an ion beam ionized at the tip of the first gas supplied to the inside of the housing by the first gas supply unit;
  • a cooling device that cools the emitter, a second heating device that heats the emitter, and a temperature of the emitter that is raised by the second heating device each time a predetermined second period elapses.
  • a sample chamber in which a sample is placed, an emitter having a sharp tip, a housing containing the emitter, an extraction electrode, the emitter and the extraction electrode.
  • a power supply unit that applies a voltage between the first gas supply unit and a first gas supply unit that supplies a predetermined first gas to the inside of the housing, and the power supply unit extracts between the emitter and the extraction electrode.
  • An irradiation unit configured to irradiate the sample with an ion beam, which is an ion beam ionized at the tip of the first gas supplied to the inside of the housing by the first gas supply unit when a voltage is applied;
  • a shut-off part that shuts off between the housing and the sample chamber by an openable / closable member and a shut-off part between the housing and the sample chamber at one or more predetermined timings Third system to let And parts, a focused ion beam apparatus comprising a.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the focused ion beam apparatus 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the focused ion beam column 12 included in the focused ion beam apparatus 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control device 30.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device 30.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a flow of maintenance processing performed by the control device 30.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the flow of the third maintenance process performed by the control device 30.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the focused ion beam apparatus 1.
  • the focused ion beam device 1 includes an irradiation device 10 and a control device 30.
  • an input device 33 and a display device 35 are connected to the control device 30.
  • the focused ion beam device 1 may be configured to include either one or both of the input device 33 and the display device 35 in addition to the irradiation device 10 and the control device 30.
  • the control device 30 may be configured integrally with either one or both of the input device 33 and the display device 35.
  • the irradiation apparatus 10 includes a housing 10 a, a stage 11, a focused ion beam column 12, a detector 13, and a gas gun 14.
  • the stage 11 is installed in the sample chamber 10b inside the housing 10a. As shown in FIG. 1, the sample S is placed on the stage 11.
  • the sample S is an object that is a target on which the user performs observation, various evaluations, analysis, processing, and the like by the focused ion beam apparatus 1.
  • the stage 11 is supported by a displacement mechanism 15.
  • the displacement mechanism 15 includes a horizontal movement mechanism 15a, a tilt mechanism 15b, and a rotation mechanism 15c. In the example shown in FIG. 1, the displacement mechanism 15 is installed in the sample chamber 10b. Note that a part of the displacement mechanism 15 may be installed outside the housing 10a.
  • each of the horizontal movement mechanism 15a, the tilt mechanism 15b, and the rotation mechanism 15c overlaps in the order of the horizontal movement mechanism 15a, the tilt mechanism 15b, and the rotation mechanism 15c from top to bottom.
  • the horizontal movement mechanism 15a, the tilt mechanism 15b, and the rotation mechanism 15c may overlap with each other in another order.
  • the horizontal movement mechanism 15a, the tilt mechanism 15b, and the rotation mechanism 15c Each of the need not overlap.
  • the horizontal movement mechanism 15a includes an actuator that operates in response to a request from the control device 30, and translates the stage 11 along each of the X axis, the Y axis, and the Z axis in the three-dimensional coordinate system CC.
  • the three-dimensional coordinate system CC is a three-dimensional orthogonal coordinate system associated with the focused ion beam device 1.
  • the tilt mechanism 15 b includes an actuator that operates in response to a request from the control device 30, and tilts the stage 11 around the X axis (or the Y axis).
  • the rotation mechanism 15c includes an actuator that operates in response to a request from the control device 30, and rotates the stage 11 around the Z axis.
  • the displacement mechanism 15 moves the stage 11 to a position requested by the control device 30 by an operation with five degrees of freedom by a coordinated operation by an actuator provided in each of the horizontal movement mechanism 15a, the tilt mechanism 15b, and the rotation mechanism 15c. .
  • the position of the stage 11 is represented by the position of the center of the upper surface of the stage 11, for example. Note that the position of the stage 11 may be represented by another position associated with the stage 11 instead.
  • the focused ion beam column 12 irradiates the focused ion beam R1.
  • the focused ion beam column 12 is inserted from the outside of the housing 10a toward the inside of the housing 10a (that is, the sample chamber 10b).
  • the end on the side from which the focused ion beam R1 is emitted out of the ends of the focused ion beam column 12 is located inside the housing 10a, and the focused ion beam column 12 is The end of the end portion that does not emit the focused ion beam R1 is positioned outside the housing 10a.
  • the focused ion beam column 12 may be entirely installed in the sample chamber 10b.
  • the focused ion beam column 12 includes a housing 12a, an irradiation unit 12b, and a blocking unit 12c.
  • the housing 12a is provided with an irradiation unit 12b on the inner side.
  • the housing 12a has an opening through which the focused ion beam R1 emitted from the irradiation unit 12b is emitted.
  • the blocking part 12c is provided so as to close the opening.
  • the blocking unit 12 c blocks the housing 12 a and the sample chamber 10 b by an opening / closing member that can be opened and closed in response to a request from the control device 30.
  • blocking part 12c opens the said part with the said opening-and-closing member according to the request
  • the blocking portion 12c blocks the gap with the opening / closing member, particles (ions, atoms, molecules, clusters, dust, etc.) in the sample chamber 10b cannot move to the space inside the housing 12a.
  • the blocking portion 12c opens the space by the opening / closing member, the particles in the sample chamber 10b can move to the space inside the housing 12a.
  • the irradiation unit 12b includes an emitter 120, a gas source 121, a cooling device 122, a first heating device 123, a second heating device 124, an extraction electrode 125, a power supply unit 126, And a beam optical system LS.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the focused ion beam column 12 included in the focused ion beam apparatus 1.
  • the housing 12a is omitted for the sake of simplicity.
  • the emitter 120, the gas source 121, the cooling device 122, the first heating device 123, the second heating device 124, the extraction electrode 125, and the power supply unit 126 are the gas field ion source 128 shown in FIG. Is configured.
  • the emitter 120 is a member with a sharpened tip.
  • the emitter 120 is configured, for example, by coating a base material formed of tungsten or the like with a noble metal such as iridium.
  • the tip of the emitter 120 is sharpened at the atomic level, and is shaped so that the crystal structure has a predetermined shape. That is, the number of atoms constituting the tip of the emitter 120 is one.
  • the shape is, for example, a pyramid shape.
  • the shape may be another shape instead of the pyramid shape.
  • the emitter 120 is supported in a state of being housed inside an ion generation chamber 127 that is a casing that contains the emitter 120.
  • the ion generation chamber 127 is maintained while the inside is kept in a high vacuum state.
  • the gas source 121 supplies the gas G2 around the emitter 120.
  • the gas G2 is, for example, nitrogen gas.
  • the gas G2 may be other gas such as helium gas instead of nitrogen gas.
  • the gas source 121 communicates with the inside of the ion generation chamber 127 through a gas introduction pipe 121a.
  • the gas source 121 is an example of a first gas supply unit.
  • Gas G2 is an example of the first gas.
  • the cooling device 122 cools the emitter 120 to a temperature required by the control device 30 with a refrigerant such as liquid helium or liquid nitrogen in response to a request from the control device 30.
  • the cooling device 122 cools the emitter 120 by cooling the inside of the ion generation chamber 127 including the extraction electrode 125.
  • the cooling device 122 may have another configuration for locally cooling the emitter 120 instead of the configuration for cooling the inside of the ion generation chamber 127.
  • the cooling device 122 may be a refrigerator as long as it has a function of sufficiently reducing vibration.
  • the first heating device 123 heats the inside of the emitter 120 and the ion generation chamber 127 that is cooled together with the emitter 120. In response to a request from the control device 30, the first heating device 123 heats the emitter 120 and the inside to the temperature required by the control device 30.
  • the second heating device 124 locally heats the tip of the emitter 120.
  • the second heating device 124 is, for example, a filament.
  • the second heating device 124 may be another device capable of locally heating the tip instead of the filament.
  • the second heating device 124 locally heats the tip to the temperature required by the control device 30 by the current from the power supply unit 124 a that operates in response to the request from the control device 30.
  • the ion generation chamber 127 has an opening.
  • An extraction electrode 125 is disposed in the opening of the ion generation chamber 127 in a state of being separated from the tip of the emitter 120 in the negative direction of the Z axis in the three-dimensional coordinate system CC.
  • the extraction electrode 125 has an opening 125a at a position facing the tip.
  • the power supply unit 126 applies a voltage according to a request from the control device 30 between the extraction electrode 125 and the emitter 120.
  • an extraction voltage which is a voltage having a predetermined magnitude
  • gas ions G3 (not shown) in which the gas G2 is ionized are generated at the tip of the emitter 120.
  • the extraction voltage plays a role of extracting the gas ions G3 to the extraction electrode 125 side.
  • the extraction voltage is 2.3 kV when the gas G2 is nitrogen, for example.
  • the extraction voltage may be a voltage smaller than 2.3 kV or a voltage larger than 2.3 kV.
  • a cathode 129 having a ground potential is provided below the extraction electrode 125.
  • the acceleration power supply unit 130 applies a voltage according to a request from the control device 30 between the cathode 129 and the emitter 120 as an acceleration voltage.
  • the acceleration voltage accelerates the aforementioned gas ions G3 to form an ion beam.
  • This ion beam is focused by an aperture, a condenser lens or the like provided in the beam optical system LS, and formed as a focused ion beam R1.
  • the irradiation position on the sample of the focused ion beam R1 can be arbitrarily swung by a deflector or the like provided in the beam optical system LS.
  • the beam optical system LS may have any configuration as long as the focused ion beam R1 can be formed based on the ion beam. For this reason, details of the beam optical system LS are omitted in FIG.
  • the beam optical system LS includes an optical system (not shown) that can acquire a field ion microscope image (FIM image; Field Ion Microscope Image) of the tip of the emitter 120.
  • FIM image Field Ion Microscope Image
  • the optical system acquires the field ion microscope image in response to a request from the control device 30, and outputs the acquired field ion microscope image to the control device 30.
  • the detector 13 detects secondary particles R2 such as secondary electrons, secondary ions, reflected ions, and scattered ions emitted from the sample S irradiated with the focused ion beam R1.
  • the secondary particle R2 is a charged particle in this example.
  • the secondary particles R2 may be neutral particles instead of charged particles.
  • the detector 13 is, for example, a calorimeter or the like, and detects neutral particles.
  • the detector 13 detects the secondary particle R2
  • the detector 13 outputs information indicating the detected secondary particle R2 to the control device 30.
  • the gas gun 14 supplies a compound gas containing a material (for example, phenanthrene, platinum, carbon, tungsten, etc.) as a raw material for the deposition film as the raw material gas G1.
  • the source gas G1 is decomposed by the secondary particles R2 emitted from the sample S irradiated with the focused ion beam R1, and separated into a gas component and a solid component. Of these two separated components (that is, the gas component and the solid component), the solid component is deposited to form a deposition film.
  • the gas gun 14 can also supply a substance (for example, xenon fluoride, chlorine, iodine, water) that selectively accelerates the etching process by the focused ion beam R1.
  • the material for selectively accelerating the etching process by the focused ion beam apparatus 1 differs depending on the sample S.
  • the sample S is silicon-based, it is xenon fluoride, and the sample S is organic-based. In case it is water.
  • a substance that selectively accelerates the etching process by the focused ion beam apparatus 1 can be accelerated by irradiating the sample S together with the focused ion beam R1.
  • the gas gun 14 is an example of a first gas supply unit.
  • the source gas G1 is an example of a first gas.
  • the control device 30 controls the entire focused ion beam device 1 based on an operation (or an operation program) received from the user via the input device 33. For example, the control device 30 changes the aforementioned extraction voltage, acceleration voltage, beam current, and the like based on the operation (or the operation program). Further, the control device 30 controls the irradiation device 10 based on the operation (or the operation program), observes the sample S with the focused ion beam R1, etches the sample S with the focused ion beam R1, and focuses ions. A deposition film is formed on the sample S by the beam R1.
  • the input device 33 is, for example, a keyboard, a mouse, a touch pad, or the like. The input device 33 may be another input device instead of these. The input device 33 may be a touch panel configured integrally with a display device 35 described later.
  • control device 30 acquires information indicating the secondary particles R2 detected by the detector 13 from the detector 13, and generates an image based on the acquired information.
  • the image is an observation image of the sample S.
  • the control device 30 displays the generated observation image on the display device 35.
  • the display device 35 is, for example, a display provided with a liquid crystal display panel or an organic EL (ElectroLuminescence) display panel.
  • the display device 35 displays various images acquired from the control device 30 on the display.
  • the tip of the emitter 120 described above is an impurity generated when particles constituting the gas G2 collide with the inner wall of the ion generation chamber 127, which is a casing containing the emitter 120. (It is also referred to as contamination, for example, carbon monoxide, methane, etc.) and may become dull due to the separation of the impurities.
  • the blunting of the tip of the emitter 120 means that the number of atoms constituting the tip of the emitter 120 is not one but two or more. In this case, the focused ion beam device 1 may not be able to reduce the beam diameter of the focused ion beam.
  • the focused ion beam apparatus 1 needs to suppress blunting of the tip, that is, needs to protect the tip.
  • the control device 30 performs a first maintenance process, a second maintenance process, and a third maintenance process as maintenance processes for protecting the tip of the emitter 120.
  • the first maintenance process the temperature inside the emitter 120 and the ion generation chamber 127 is increased by the first heating device 123 and then the emitter 120 is cooled by the cooling device 122 every time a predetermined first period elapses. It is processing to do.
  • the second maintenance process the temperature of the emitter 120 is increased by the second heating device 124 every time a predetermined second period elapses, and then the voltage is higher than the extraction voltage between the emitter 120 and the extraction electrode 125. This is a process of applying a voltage to the power supply unit 126.
  • the second period is a period shorter than the first period.
  • the third maintenance process is a process in which the blocking unit 12c blocks between the ion generation chamber 127 and the sample chamber 10b at one or more predetermined timings. By such maintenance processing, the control device 30 can suppress the blunting of the tip of the emitter 120. In the present embodiment, the maintenance process performed by the control device 30 will be described in detail.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control device 30.
  • the control device 30 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 31, a storage unit 32, and a communication unit 34. These components are connected to each other via a bus Bus so that they can communicate with each other. In addition, the control device 30 communicates with each of the irradiation device 10, the input device 33, and the display device 35 via the communication unit 34.
  • a CPU Central Processing Unit
  • storage unit 32 a storage unit
  • communication unit 34 a communication unit
  • the CPU 31 executes various programs stored in the storage unit 32.
  • the storage unit 32 includes, for example, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), an electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), a read-only memory (ROM), and a random access memory (RAM).
  • the storage unit 32 may be an external storage device connected by a digital input / output port such as a USB instead of the one built in the control device 30.
  • the storage unit 32 stores various information and images processed by the control device 30, various programs, a database D, and the like.
  • the communication unit 34 includes, for example, a digital input / output port such as USB, an Ethernet (registered trademark) port, and the like.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the control device 30.
  • the control device 30 includes a storage unit 32 and a control unit 36.
  • the control unit 36 controls the entire control device 30.
  • the control unit 36 includes an irradiation device control unit 361, an image forming unit 362, and a display control unit 367. These functional units included in the control unit 36 are realized, for example, when the CPU 31 executes various programs stored in the storage unit 32. Also, some or all of the functional units may be hardware functional units such as LSI (Large Scale Integration) and ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • LSI Large Scale Integration
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the irradiation device control unit 361 controls the entire irradiation device 10 based on operations, operation programs, and the like received from the user via the input device 33. In addition, the irradiation device control unit 361 acquires information indicating the secondary particles R ⁇ b> 2 detected by the detector 13 from the detector 13. Further, the irradiation device control unit 361 acquires the field ion microscope image from an optical system (not shown) that is an optical system included in the beam optical system LS and can acquire a field ion microscope image (FIM image) of the tip of the emitter 120. To do.
  • the image forming unit 362 forms an observation image based on the signal acquired from the detector 13 by the irradiation device control unit 361.
  • the observation image is, for example, an SEM image when the secondary particle R2 is a secondary electron. Note that the observation image may be another image corresponding to the secondary particle R2 instead of the SEM image.
  • the display control unit 367 generates various screens to be displayed on the display included in the display device 35.
  • the display control unit 367 outputs the generated screen to the display device 35 and displays it on the display.
  • the display control unit 367 generates an image including the observation image formed by the image forming unit 362 and causes the display device 35 to display the generated image.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a flow of maintenance processing performed by the control device 30.
  • the irradiation device control unit 361 waits until the user installs the emitter 120 in the ion generation chamber 127 of the irradiation device 10 (step S110). That is, in step S110, the user performs installation of the emitter 120 into the ion generation chamber 127 (introduction of the emitter 120) as the emitter 120 introduction work.
  • step S110 the user performs installation of the emitter 120 into the ion generation chamber 127 (introduction of the emitter 120) as the emitter 120 introduction work.
  • the shape of the emitter 120 installed in the ion generation chamber 127 in step S110 is an ideal pyramid shape will be described.
  • the irradiation device control unit 361 controls the gas source 121 and supplies the gas G2 as the cleaning gas to the ion generation chamber 127 at the first gas pressure.
  • the first gas pressure is the pressure of the gas G2 when the gas G2 is supplied as the cleaning gas from the gas source 121.
  • the first gas pressure is higher than the second gas pressure, which is the pressure of the gas G2 supplied from the gas source 121 when the irradiation device 10 irradiates the focused ion beam R1.
  • the first pressure is, for example, about several tens of Pa to about atmospheric pressure.
  • the second pressure is, for example, about 0.05 Pa to 0.1 Pa.
  • the first pressure and the second pressure may be any pressure as long as the first pressure is higher than the second pressure.
  • the cleaning gas is supplied from the gas source 121 to the ion generation chamber 127.
  • the cleaning gas is supplied from a gas source different from the gas source 121 to the ion generation chamber 127.
  • the cleaning gas may be a gas different from the gas G2, or the same gas as the gas G2.
  • the control device 30 After supplying the gas G2 as a cleaning gas to the ion generation chamber 127 at the first gas pressure, the control device 30 opens an exhaust valve (not shown) provided in the ion generation chamber 127 and supplies the cleaning gas to the ion generation chamber 127. Exhaust with impurities. Since the pressure of the gas containing impurities existing in the ion generation chamber 127 before the cleaning gas is supplied is lower than that of the cleaning gas, the control device 30 opens the exhaust valve. Impurities can be exhausted. In step S120, the control device 30 performs such a process as the zeroth maintenance process (step S120). Here, the process of step S120 is performed over a predetermined 0th maintenance time.
  • the 0th maintenance time is a time determined empirically by experiment, and is a time estimated that impurities are almost exhausted from the ion generation chamber 127 by the 0th maintenance process.
  • the 0th maintenance time is, for example, about 2.5 days.
  • the 0th maintenance time may be shorter than 2.5 days, or may be longer than 2.5 days.
  • the control device 30 stops the cooling device 122. And while the 0th maintenance process is performed, control device 30 holds the state where cooling device 122 has stopped. For this reason, while the 0th maintenance process is performed, the temperature inside the ion generation chamber 127 is room temperature or room temperature or higher.
  • the irradiation device control unit 361 sets initial settings such as an extraction voltage, an acceleration voltage, a gas pressure of the gas G2, a temperature of the emitter 120, and a temperature of the sample chamber 10b based on an operation received from the user as an emitter 120 startup. This is performed (step S130).
  • the irradiation device controller 361 controls the cooling device 122 to cool the emitter 120 to about 50K to 60K, for example.
  • the irradiation device control unit 361 controls the irradiation device 10 and repeats the operation of the focused ion beam device 1 every time the user places each of the plurality of samples S on the stage 11 (step). S140). And the irradiation apparatus control part 361 performs the process of step S150, whenever the operation
  • step S150 the irradiation device control unit 361 determines whether or not the tip of the emitter 120 has blunted (step S150).
  • the irradiation apparatus control unit 361 is an optical system included in the beam optical system LS, and the field ion microscope from an optical system (not shown) that can acquire a field ion microscope image (FIM image) of the tip of the emitter 120. Get a statue.
  • the irradiation device control unit 361 determines whether or not the tip is blunted based on the acquired field ion microscope image. Since the determination method in step S150 may be a known determination method or a determination method that will be developed in the future, detailed description thereof will be omitted.
  • the irradiation device control unit 361 When it is determined that the tip of the emitter 120 has blunted (step S150—YES), the irradiation device control unit 361 performs remolding processing (remolding) of the emitter 120 (step S210). Specifically, the irradiation device control unit 361 sets the extraction voltage and the gas pressure of the gas G2 so as to satisfy predetermined conditions. Further, the irradiation device control unit 361 heats the emitter 120 until the reheating temperature that is a temperature predetermined by the second heating device 124 is reached. At this time, the irradiation apparatus control unit 361 reads information indicating the heating sequence corresponding to the emitter 120 from the storage unit 32, which is information stored in advance in the storage unit 32.
  • the irradiation device control unit 361 heats the emitter 120 based on the heating sequence indicated by the information read from the storage unit 32. Thereby, the irradiation apparatus control part 361 can return the crystal
  • the iridium single crystal is used for the emitter 120 and nitrogen is used for the gas G2
  • the remolding temperature is about 350K to 600K, for example.
  • the irradiation device control unit 361 determines whether or not a predetermined second period has elapsed (step S160).
  • the second period is a period based on impurities attached to the tip of the emitter 120. More specifically, the second period is a period shorter than the period in which the tip of the emitter 120 is estimated to be blunted by impurities in this example.
  • the second period may be another period based on impurities attached to the tip of the emitter 120, such as a period in which the amount of impurities attached to the tip of the emitter 120 is estimated to be a predetermined amount or more.
  • the second period is determined empirically by experiment. For example, the second period is one day (24 hours). Note that the second period may be a period shorter than one day or a period longer than one day as long as the second condition is satisfied.
  • step S200 When it is determined that the second period has elapsed (step S160—YES), the irradiation device control unit 361 performs a second maintenance process (step S200).
  • the irradiation device control unit 361 causes the second heating device 124 to raise the temperature of the emitter 120 to a predetermined second maintenance temperature.
  • the temperature of the ion generation chamber 127 when the focused ion beam apparatus 1 is operated in step S140 (that is, the temperature of the emitter 120) is about 60K in this example.
  • the temperature may be a temperature lower than 60K or a temperature higher than 60K.
  • the second maintenance temperature is higher than the temperature of the ion generation chamber 127 (that is, the temperature of the emitter 120) when the focused ion beam apparatus 1 is operated in step S140, and is lower than the above-described reshaping temperature. Temperature.
  • the second maintenance temperature is, for example, about 373K. After raising the temperature of the emitter 120 to the second maintenance temperature, the irradiation device control unit 361 applies a second maintenance voltage, which is higher than the extraction voltage, between the emitter 120 and the extraction electrode 125 to the power supply unit 126.
  • the irradiation device control unit 361 raises the temperature of the emitter 120 to the second maintenance temperature, and then raises the voltage between the emitter 120 and the extraction electrode 125 to the second maintenance voltage, and then performs extraction.
  • the process of decreasing the voltage is repeated one or more times until a predetermined holding time elapses.
  • the holding time is, for example, 5 minutes.
  • the holding time may be shorter than 5 minutes or longer than 5 minutes.
  • the second maintenance voltage is a voltage lower than a voltage at which field evaporation occurs in the emitter 120, and is, for example, a voltage about 30% higher than the extraction voltage. In this example, since the extraction voltage is 2.3 kV, the second maintenance voltage is about 3.0 kV.
  • the irradiation apparatus control unit 361 has a voltage at which field evaporation occurs in the emitter 120 here is about 6.8 kV or more.
  • step S200 the irradiation device control unit 361 applies a second maintenance voltage to the power supply unit 126 between the emitter 120 and the extraction electrode 125 without increasing the temperature of the emitter 120, thereby causing the emitter 120 to
  • the structure which performs the process which removes an impurity as a 2nd maintenance process may be sufficient.
  • the process of step S200 is performed over a predetermined second maintenance time.
  • the second maintenance time is a time empirically determined by experiment, and is a time estimated that impurities are removed from the emitter 120 by the second maintenance process.
  • the second maintenance time is, for example, about 5 minutes. Note that the second maintenance time may be shorter than 5 minutes or longer than 5 minutes.
  • the impurities can be efficiently removed with a higher extraction voltage by performing the second maintenance process after replacing the gas G2 with helium gas or vacuum. it can. Further, in the focused ion beam apparatus 1, the heating temperature is raised to a temperature that is close to the regeneration temperature in the focused ion beam apparatus 1 among temperatures lower than the regeneration temperature without changing the extraction voltage. Also, a part of impurities can be removed.
  • the irradiation apparatus control unit 361 transitions to step S140 and starts operation of the focused ion beam apparatus 1 for the next sample S.
  • step S170 determines whether or not a predetermined first period has elapsed.
  • the process of step S170 will be described.
  • the emitter 120 is cooled to about 50K to 60K by the cooling device 122.
  • the case where the emitter 120 is cooled to 60K at the time of the said operation as an example is demonstrated. For this reason, a temperature difference is generated in the ion generation chamber 127, and the periphery of the emitter 120 behaves as a cryopump.
  • the cryopump accumulates (sucks) impurities generated in the ion generation chamber 127.
  • the cryopump is not capable of accumulating impurities indefinitely, and starts to discharge impurities from the periphery of the emitter 120 when the saturation amount is exceeded.
  • the first maintenance process described above is a process for suppressing such discharge of impurities from the surroundings.
  • the first period is a period based on the amount of impurities accumulated in the cryopump generated around the emitter 120 cooled by the cooling device 122. More specifically, the first period is a period shorter than a period in which the amount of impurities stored in the cryopump is estimated to reach a saturation amount.
  • the first period other conditions based on the amount of impurities accumulated in the cryopump, such as a period in which the amount of impurities accumulated in the cryopump is estimated to reach a predetermined amount smaller than the saturation amount, etc. It may be.
  • the first period may be calculated by a theory based on thermodynamics or may be determined empirically by experiment. For example, the first period is one week.
  • the first period may be a period shorter than one week or a period longer than one week. However, the first period is longer than the second period.
  • the irradiation device control unit 361 When it is determined that the first period has elapsed (step S170-YES), the irradiation device control unit 361 performs a first maintenance process (step S190).
  • the irradiation device control unit 361 causes the first heating device 123 to raise the temperature inside the emitter 120 and the ion generation chamber 127 to a predetermined first maintenance temperature.
  • the first maintenance temperature is a temperature (in this example, about 60 K) higher than the temperature inside the ion generation chamber 127 when the focused ion beam apparatus 1 is operated in step S140 (that is, the temperature of the emitter 120). Yes, the temperature is lower than the second maintenance temperature described above (in this example, about 373K).
  • the first maintenance temperature is, for example, about 120K.
  • the irradiation device controller 361 maintains the temperature inside the ion generation chamber 127 until a predetermined heat retention time elapses after the temperature inside the ion generation chamber 127 reaches the first maintenance temperature.
  • the temperature around the emitter 120 rises together with the temperature of the emitter 120, and impurities accumulated in the cryopump generated around the emitter 120 are discharged from the cryopump and can be stored in the cryopump.
  • the focused ion beam apparatus 1 can suppress the tip of the emitter 120 from being blunted by impurities accumulated in the cryopump generated around the emitter 120 cooled by the cooling device 122.
  • step S190 the process of step S190 is performed over a predetermined first maintenance time.
  • the first maintenance time is a time empirically determined by an experiment, and is a time estimated that impurities are almost discharged from the cryopump by the first maintenance process.
  • the first maintenance time is, for example, 4 hours.
  • the first maintenance time may be shorter than 4 hours or longer than 4 hours.
  • step S170—NO the irradiation apparatus control unit 361 determines whether or not the operation of the focused ion beam apparatus 1 has been completed for all the samples S. (Step S180).
  • the irradiation apparatus control unit 361 ends the process. On the other hand, when it is determined that the operation of the focused ion beam apparatus 1 has not been completed for all the samples S (step S180—NO), the irradiation apparatus control unit 361 transitions to step S140, and focuses on the next sample S. The operation of the ion beam apparatus 1 is started.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of the flow of the third maintenance process performed by the control device 30.
  • the third maintenance process is a process for suppressing particles constituting impurities generated by the source gas G1 supplied to the sample chamber 10b from flowing into the ion generation chamber 127.
  • the third maintenance process suppresses such blunting of the tip.
  • the irradiation apparatus control unit 361 performs the third maintenance process by causing the blocking unit 12c to block between the ion generation chamber 127 and the sample chamber 10b at one or more predetermined timings. The particles flow into the ion generation chamber 127 when the gas pressure in the sample chamber 10b changes.
  • the one or more timings are timings determined according to the timing at which the pressure in the sample chamber 10b changes. More specifically, the one or more timings are timings related to the gas gun 14 that supplies the source gas G1 to the sample chamber 10b.
  • the first timing is, for example, a timing that is a first predetermined time before the timing when the gas gun 14 starts to supply the source gas G1.
  • the first predetermined time is, for example, 2 seconds.
  • the first predetermined time may be shorter than 2 seconds or longer than 2 seconds.
  • the first timing is higher than the timing at which a supply pipe (that is, a nozzle) (not shown) that supplies the source gas G1 from the gas gun 14 moves so that the gas gun 14 starts to supply the source gas G1 to the sample chamber 10b.
  • a supply pipe that is, a nozzle
  • Another timing such as a timing one predetermined time before may be used.
  • the second timing is, for example, a timing before the second predetermined time from the timing when the gas gun 14 finishes supplying the source gas G1 to the sample chamber 10b.
  • the second predetermined time is, for example, 2 seconds.
  • the second predetermined time may be shorter than 2 seconds or longer than 2 seconds.
  • the second timing may be another timing such as a timing a second predetermined time before the supply pipe starts to be accommodated after the gas gun 14 finishes supplying the source gas G1 to the sample chamber 10b. Good.
  • the first timing is a timing before the second timing.
  • the irradiation device control unit 361 waits until the first timing is reached (step S310). When it is determined that the first timing has been reached (step S310—YES), the irradiation apparatus control unit 361 causes the blocking unit 12c to block between the ion generation chamber 127 and the sample chamber 10b (step S320). And the irradiation apparatus control part 361 waits until 1st holding time passes (step S330). The first holding time is longer than the time from the first timing to the timing at which the gas pressure in the sample chamber 10b almost disappears due to the gas gun 14 starting to supply the source gas G1.
  • the focused ion beam apparatus 1 changes from the sample chamber 10b to the ion generation chamber 127 due to a change in the gas pressure in the sample chamber 10b due to the gas gun 14 starting to supply the source gas G1. Inflow of particles containing impurities can be suppressed.
  • the irradiation apparatus control unit 361 opens the blocking unit 12c between the ion generation chamber 127 and the sample chamber 10b (step S340).
  • the irradiation device control unit 361 waits until the second timing is reached (step S350).
  • the irradiation apparatus control unit 361 causes the blocking unit 12c to block between the ion generation chamber 127 and the sample chamber 10b (step S360).
  • the irradiation apparatus control part 361 waits until 2nd holding time passes (step S370).
  • the irradiation device control unit 361 supplies the focused ion beam R1 to the focused ion beam column 12 during a period from when the blocking unit 12c is released in step S340 to when the blocking unit 12c is blocked in step S360. Processing such as irradiation is performed.
  • the second holding time is a time longer than the time from the second timing to the timing at which the change in the gas pressure in the sample chamber 10b due to the gas gun 14 having finished supplying the source gas G1 is almost eliminated.
  • the irradiation device control unit 361 opens the gap between the ion generation chamber 127 and the sample chamber 10b to the blocking unit 12c (step S380), and performs processing. finish.
  • the focused ion beam apparatus 1 can suppress the tip of the emitter 120 from being blunted by the impurities flowing into the ion generation chamber 127 from the sample chamber 10b by performing the third maintenance process.
  • the irradiation apparatus control part 361 demonstrated above performed three processes as a maintenance process, a 1st maintenance process, a 2nd maintenance process, and a 3rd maintenance process, it replaces with this and a 1st maintenance process is carried out.
  • a configuration in which a part of the process, the second maintenance process, and the third maintenance process is performed as the maintenance process may be employed.
  • the irradiation device control unit 361 performs a process including the 0th maintenance process described above in addition to a part or all of the first maintenance process, the second maintenance process, and the third maintenance process.
  • the structure performed as follows may be sufficient.
  • the irradiation apparatus control unit 361 may be configured to monitor the emission current of the irradiation apparatus 10 and perform the above-described first maintenance process when the emission current decreases by a predetermined rate.
  • the irradiation device control unit 361 In addition to the configuration for performing the above-described maintenance process, the irradiation device control unit 361 generates the emitter 120 and ions by the first heating device 123 every time a period longer than the first period (for example, three months) elapses.
  • each of the 1st maintenance process demonstrated above, the 2nd maintenance process, and the 3rd maintenance process was performed by the irradiation apparatus control part 361, each is performed by the different irradiation apparatus control part.
  • the irradiation device control unit that performs the first maintenance process is the first control unit
  • the irradiation device control unit that performs the second maintenance process is the second control unit
  • the irradiation device control that performs the third maintenance process is a third control unit.
  • the irradiation device control unit 361 is an example of each of the first control unit, the second control unit, and the third control unit.
  • the focused ion beam apparatus 1 performs the maintenance process as a process for protecting the tip of the emitter 120 every time a period that satisfies a predetermined condition elapses. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can suppress blunting of the tip of the emitter 120.
  • the focused ion beam device 1 is configured so that the emitter (in this example, the emitter 120 in this example) is emitted by the first heating device (in this example, the first heating device 123) every time a predetermined first period elapses. And the temperature of the inside (in this example, the ion generation chamber 127) of the casing (in this example, the casing 10a) cooled together with the emitter, the emitter is increased by the cooling device (in this example, the cooling device 122). A first maintenance process for cooling the is performed. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can suppress that the front-end
  • the focused ion beam device 1 has a temperature lower than a temperature at which emitter reshaping occurs every time the first period elapses, and the inner temperature of the emitter and the casing is increased by the first heating device to a predetermined temperature. Increase temperature.
  • the focused ion beam apparatus 1 causes the tip of the emitter to become dull due to impurities accumulated in the cryopump generated around the emitter cooled by the cooling device without causing field evaporation in the emitter. Can be suppressed.
  • the first period is a period based on the amount of impurities accumulated in the cryopump generated around the emitter cooled by the cooling device. More specifically, in the focused ion beam apparatus 1, the period is shorter than the time when the amount of impurities stored in the cryopump is estimated to reach the saturation amount. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can reduce the amount of impurities before the amount of impurities stored in the cryopump reaches the saturation amount.
  • the first period is a period that satisfies the first condition among the predetermined conditions. That is, in this example, the first condition is a period shorter than the period in which the amount of impurities stored in the cryopump generated around the emitter 120 cooled by the cooling device 122 is estimated to reach the saturation amount. That is.
  • the focused ion beam device 1 raises the temperature of the emitter by the second heating device (in this example, the second heating device 124) every time a predetermined second period elapses, and then extracts the emitter and the emitter.
  • a second maintenance voltage (1.2 kV in this example) that is higher than the extraction voltage (0.9 kV in this example) between the electrode (in this example and the extraction electrode 125) is connected to the power supply unit (this example).
  • the focused ion beam apparatus 1 can suppress that the front-end
  • the focused ion beam device 1 performs a process of increasing the voltage between the emitter and the extraction electrode to the second maintenance voltage and then decreasing the voltage to the extraction voltage after increasing the temperature of the emitter by the second heating device. This is repeated one or more times until a predetermined holding time elapses. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can suppress more reliably that the front-end
  • the focused ion beam device 1 uses the second heating device to lower the temperature at which emitter reshaping occurs every time the second period elapses to a predetermined temperature (120K in this example). Increase the temperature of the emitter. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can suppress that the front-end
  • the second period is a period based on impurities adhering to the tip of the emitter. More specifically, in the focused ion beam apparatus 1, the second period is a period shorter than the period in which the tip of the emitter is estimated to be blunted by impurities. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can remove the impurity before the tip is blunted by the impurity attached to the tip of the emitter.
  • the second period is a period that satisfies the second condition among the predetermined conditions. That is, in this example, the second condition is that the period of time is shorter than the period in which the tip of the emitter is estimated to be blunted by impurities.
  • the focused ion beam apparatus 1 the voltage higher than the extraction voltage is lower than the voltage at which field evaporation occurs in the emitter. Thereby, the focused ion beam apparatus 1 can suppress that the front-end
  • the second period is shorter than the first period.
  • the focused ion beam apparatus 1 interrupts the space between the housing and the sample chamber (in this example, the sample chamber 10b) by a blocking unit (in this example, the blocking unit 12c) at one or more predetermined timings.
  • a blocking unit in this example, the blocking unit 12c
  • the focused ion beam apparatus 1 can suppress that the front-end
  • one or more predetermined timings are timings determined according to the timing at which the pressure in the sample chamber changes. More specifically, in the focused ion beam apparatus 1, the one or more timings are a second gas supply unit (in this example, a gas gun) that supplies a second gas (in this example, the source gas G1). 14). That is, in the focused ion beam apparatus 1, the one or more timings include a timing corresponding to the timing at which the supply pipe that supplies the second gas from the second gas supply unit moves. Further, in the focused ion beam apparatus 1, the one or more timings include a timing corresponding to the timing at which the second gas is supplied from the second gas supply unit to the sample chamber.
  • a second gas supply unit in this example, a gas gun
  • the focused ion beam apparatus 1 can suppress that the front-end
  • the one or more timings are timings when a period that satisfies the third condition among the predetermined conditions has elapsed.
  • the third condition is a period from the previous timing, which is a timing corresponding to the timing at which the supply pipe supplying the second gas from the second gas supply unit moves, to the next timing. Or it is the timing according to the timing which supplies the 2nd gas from a 2nd gas supply part to a sample chamber at the last timing.
  • a program for realizing the function of an arbitrary component in the device described above is recorded on a computer-readable recording medium, and the program is read by a computer system and executed. You may do it.
  • the “computer system” includes hardware such as an OS (Operating System) and peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” means a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD (Compact Disk) -ROM, or a storage device such as a hard disk built in the computer system. .
  • “computer-readable recording medium” means a volatile memory (RAM) inside a computer system that becomes a server or client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line.
  • RAM volatile memory
  • those holding programs for a certain period of time are also included.
  • the above program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium.
  • the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
  • the above program may be for realizing a part of the functions described above.
  • the program may be a so-called difference file (difference program) that can realize the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system.

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Abstract

集束イオンビーム装置は、予め決められた第１期間が経過する毎に、第１加熱装置によってエミッター及びエミッターとともに冷却される筐体の内側の温度を上昇させた後、冷却装置によってエミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う。

Description

集束イオンビーム装置
　この発明は、集束イオンビーム装置に関する。
　試料の観察、各種の評価、解析、加工等を行う集束イオンビーム装置に関する技術の研究や開発が行われている。
　このような集束イオンビーム装置は、イオンを発生させるイオン源を備えており、イオン源で発生したイオンを集束させたビームである集束イオンビームを照射する。また、集束イオンビーム装置は、イオン源として、ガス電界イオン源を備えている場合がある。
　ガス電界イオン源は、先端が原子レベルで先鋭化されたエミッターと、エミッターの周囲に窒素ガス、ヘリウムガス等のガスを供給するガス源と、エミッターを冷却させる冷却部と、エミッターの先端から離れた位置に配置された引出電極とを備えている。ガス電界イオン源は、ガス源によりエミッターの周囲にガスを供給した後、エミッターと引出電極との間に引出電圧を印加するとともにエミッターを冷却部により冷却する。これにより、ガス電界イオン源は、エミッターの先端における電界によってガスを電離させ、ガスイオンを生成する。生成されたガスイオンは、正の電位が印加されたエミッターから反発し、引出電極側に引き出される。集束イオンビーム装置は、引き出されたガスイオンを加速するとともに集束させ、集束イオンビームを照射する。
　ガス電界イオン源を備えた集束イオンビーム装置は、照射する集束イオンビームのエネルギーの拡がりを小さくできるため、当該集束イオンビームのビーム径を小さくすることができる。このため、当該集束イオンビーム装置は、集束イオンビームによる試料の観察における分解能が高い。また、当該集束イオンビーム装置は、集束イオンビームによる微細なエッチング加工の精度が高い。
　しかし、ガス電界イオン源が備えるエミッターの先端は、エミッターを内包する筐体の内壁にガスを構成する粒子が衝突することによって発生する不純物（コンタミネーションとも称され、例えば、一酸化炭素、メタン等）の付着によって放出ビーム電流が減ったり、放出ビームの方向が変化したりすることがある。また、当該不純物の付着と剥離に伴って、エミッターの一部を剥離させて、エミッターの先端が鈍化することがある。鈍化が起きると放出ビームのフォーカスがずれるとともに放出ビーム電流が少なくなり、最悪は０となる。以下では、ここで述べた３つの変化パターンを１つにまとめて、エミッターの先端が鈍化する、という表現で代用する。この場合、集束イオンビーム装置は、集束イオンビームのビーム電流が減ったり、集束イオンビームのビーム径を小さく絞れないことがある。
　これに関し、針状の先端を持つエミッターと、エミッターの先端方向に離間した位置に開口を有する引出電極と、エミッターを内包するチャンバーとを有するガス電界イオン源を含むイオンビーム装置であって、ガス電界イオン源は、エミッターにビーム発生電圧以上の電圧を印加した状態で、チャンバーにイオン化用ガスを導入するイオン化用ガス導入経路と、エミッターにビーム発生電圧未満の電圧を印加した状態又は電圧を印加しない状態のいずれかの状態で、チャンバーに洗浄用ガスを導入する洗浄用ガス導入経路とを有し、洗浄用ガスが導入された状態でのチャンバーの圧力は、イオン化用ガスが導入される時のチャンバーの圧力より高いイオンビーム装置が知られている（特許文献１参照）。
国際公開第２０１７／０２９７４２号
　このようなイオンビーム装置は、洗浄用ガスによってチャンバー内の不純物をチャンバーの外側に排出することにより、エミッターの先端を保護する。しかしながら、この洗浄用ガスによるチャンバー内からの不純物の排出は、２日以上の時間を要することが知られている。このため、当該イオンビーム装置は、頻繁に当該不純物の排出を行うことができず、エミッターの先端の保護を十分に行うことができない場合があった。その結果、当該イオンビーム装置は、当該先端の鈍化を抑制することが困難な場合があった。
　そこで本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、エミッターの先端の鈍化を抑制することができる集束イオンビーム装置を提供する。
　本発明の一態様は、先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、前記エミッターを冷却する冷却装置と、前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側を加熱する第１加熱装置と、予め決められた第１期間が経過する毎に、前記第１加熱装置によって前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側の温度を上昇させた後、前記冷却装置によって前記エミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う第１制御部と、を備える集束イオンビーム装置である。
　また、本発明の他の態様は、先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、前記エミッターを冷却する冷却装置と、前記エミッターを加熱する第２加熱装置と、予め決められた第２期間が経過する毎に、前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させた後、前記エミッターと前記引出電極との間に前記引出電圧よりも高い電圧を前記電源部に印加させる第２制御部と、を備える集束イオンビーム装置である。
　また、本発明の他の態様は、試料が載置される試料室と、先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを前記試料に照射する照射部と、前記筐体と前記試料室との間を開閉可能な開閉部材によって遮断する遮断部と、予め決められた１以上のタイミングにおいて、前記筐体と前記試料室との間を前記遮断部に遮断させる第３制御部と、を備える集束イオンビーム装置である。
　本発明によれば、エミッターの先端の鈍化を抑制することができる集束イオンビーム装置を提供することができる。
図１は、集束イオンビーム装置１の構成の一例を示す図である。 図２は、集束イオンビーム装置１が備える集束イオンビーム鏡筒１２の構成の一例を示す図である。 図３は、制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。 図４は、制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。 図５は、制御装置３０が行うメンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図６は、制御装置３０が行う第３メンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　＜実施形態＞
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　＜集束イオンビーム装置の構成＞
　まず、図１を参照し、実施形態に係る集束イオンビーム装置１の構成について説明する。以下では、説明の便宜上、重力方向を下又は下側と称し、重力方向と反対の方向を上又は上側と称して説明する。図１は、集束イオンビーム装置１の構成の一例を示す図である。集束イオンビーム装置１は、照射装置１０と、制御装置３０を備える。また、制御装置３０には、入力装置３３と、表示装置３５が接続されている。なお、集束イオンビーム装置１は、照射装置１０及び制御装置３０に加えて、入力装置３３と表示装置３５のうちのいずれか一方又は両方を備える構成であってもよい。また、制御装置３０は、入力装置３３と表示装置３５のうちいずれか一方又は両方と一体に構成されてもよい。
　照射装置１０は、筐体１０ａと、ステージ１１と、集束イオンビーム鏡筒１２と、検出器１３と、ガス銃１４を備える。
　ステージ１１は、筐体１０ａの内側である試料室１０ｂに設置される。ステージ１１には、図１に示したように、試料Ｓが載置される。試料Ｓは、ユーザーが集束イオンビーム装置１によって観察、各種の評価、解析、加工等を行う対象となる物体のことである。ステージ１１は、変位機構１５によって支持されている。変位機構１５は、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃを備える。図１に示した例では、変位機構１５は、試料室１０ｂに設置されている。なお、変位機構１５の一部は、筐体１０ａの外側に設置される構成であってもよい。変位機構１５において、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれは、水平移動機構１５ａ、チルト機構１５ｂ、ローテーション機構１５ｃの順に上から下に向かって重なっている。なお、変位機構１５では、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれが他の順番で重なっていてもよく、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれが重なっていなくてもよい。
　水平移動機構１５ａは、制御装置３０からの要求に応じて動作するアクチュエーターを備え、三次元座標系ＣＣにおけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれに沿ってステージ１１を並進させる。三次元座標系ＣＣは、集束イオンビーム装置１に対応付けられた三次元直交座標系である。以下では、一例として、三次元座標系ＣＣにおけるＺ軸の正方向が上方向と一致する場合について説明する。なお、当該正方向は、上方向と一致しない構成であってもよい。
　チルト機構１５ｂは、制御装置３０からの要求に応じて動作するアクチュエーターを備え、ステージ１１を当該Ｘ軸（又は当該Ｙ軸）周りに回動させて傾斜させる。
　ローテーション機構１５ｃは、制御装置３０からの要求に応じて動作するアクチュエーターを備え、ステージ１１を当該Ｚ軸周りに回動させる。
　変位機構１５は、水平移動機構１５ａと、チルト機構１５ｂと、ローテーション機構１５ｃとのそれぞれが備えるアクチュエーターによる連携した動作によって５軸の自由度の動作によってステージ１１を制御装置３０が要求する位置に動かす。ステージ１１の位置は、例えば、ステージ１１の上面の中心の位置によって表される。なお、ステージ１１の位置は、これに代えて、ステージ１１に対応付けられた他の位置によって表されてもよい。
　集束イオンビーム鏡筒１２は、集束イオンビームＲ１を照射する。また、集束イオンビーム鏡筒１２は、筐体１０ａの外側から筐体１０ａの内側（すなわち、試料室１０ｂ）に向かって挿通されている。図１に示した例では、集束イオンビーム鏡筒１２が有する端部のうち集束イオンビームＲ１が射出する側の端部が筐体１０ａの内側に位置しており、集束イオンビーム鏡筒１２が有する端部のうち集束イオンビームＲ１が射出しない側の端部が筐体１０ａの外側に位置している。なお、集束イオンビーム鏡筒１２は、全体が試料室１０ｂに設置される構成であってもよい。
　集束イオンビーム鏡筒１２は、筐体１２ａと、照射部１２ｂと、遮断部１２ｃを備える。
　筐体１２ａは、内側に照射部１２ｂが設置される。また、筐体１２ａは、照射部１２ｂから照射される集束イオンビームＲ１が射出する開口部を有する。遮断部１２ｃは、当該開口部を塞ぐように設けられている。遮断部１２ｃは、制御装置３０からの要求に応じて、筐体１２ａと試料室１０ｂとの間を開閉可能な開閉部材によって遮断する。また、遮断部１２ｃは、制御装置３０からの要求に応じて、当該間を当該開閉部材によって開放する。
遮断部１２ｃが当該間を当該開閉部材によって遮断した場合、試料室１０ｂの粒子（イオン、原子、分子、クラスター、塵等）は、筐体１２ａの内側の空間へ移動不可能である。一方、遮断部１２ｃが当該間を当該開閉部材によって開放した場合、試料室１０ｂの粒子は、筐体１２ａの内側の空間へ移動可能である。
　照射部１２ｂは、図２に示したように、エミッター１２０と、ガス源１２１と、冷却装置１２２と、第１加熱装置１２３と、第２加熱装置１２４と、引出電極１２５と、電源部１２６と、ビーム光学系ＬＳを備える。図２は、集束イオンビーム装置１が備える集束イオンビーム鏡筒１２の構成の一例を示す図である。なお、図２では、図を簡略化するため、筐体１２ａを省略している。また、エミッター１２０と、ガス源１２１と、冷却装置１２２と、第１加熱装置１２３と、第２加熱装置１２４と、引出電極１２５と、電源部１２６は、図２に示したガス電界イオン源１２８を構成している。
　エミッター１２０は、先端が先鋭化された部材である。エミッター１２０は、例えば、タングステン等によって成形された基材にイリジウム等の貴金属が被膜されることにより構成される。エミッター１２０の先端は、原子レベルで先鋭化されており、結晶構造が予め決められた形状になるように成形されている。すなわち、エミッター１２０の先端を構成する原子の数は、１個である。当該形状は、例えば、ピラミッド形状である。なお、当該形状は、ピラミッド形状に代えて、他の形状であってもよい。エミッター１２０は、図２に示したように、エミッター１２０を内包する筐体であるイオン発生室１２７の内側に収容された状態で支持されている。イオン発生室１２７は、内側が高真空状態にされたまま維持される。
　ガス源１２１は、エミッター１２０の周囲にガスＧ２を供給する。ガスＧ２は、例えば、窒素ガスである。なお、ガスＧ２は、窒素ガスに代えて、ヘリウムガス等の他のガスであってもよい。ガス源１２１は、ガス導入管１２１ａを介してイオン発生室１２７の内側に連通している。ガス源１２１は、第１ガス供給部の一例である。また、ガスＧ２は、第１ガスの一例である。
　冷却装置１２２は、制御装置３０からの要求に応じて、液体ヘリウム、液体窒素等の冷媒によって、制御装置３０が要求する温度までエミッター１２０を冷却する。図２に示した例では、冷却装置１２２は、引出電極１２５を含むイオン発生室１２７の内側を冷却することにより、エミッター１２０を冷却する。なお、冷却装置１２２は、イオン発生室１２７の内側を冷却する構成に代えて、エミッター１２０を局所的に冷却する他の構成であってもよい。また、冷却装置１２２は、振動を十分に低減する機能を備えれば、冷凍機であってもよい。
　第１加熱装置１２３は、エミッター１２０及びエミッター１２０とともに冷却されるイオン発生室１２７の内側を加熱する。第１加熱装置１２３は、制御装置３０からの要求に応じて、制御装置３０が要求する温度までエミッター１２０及び当該内側を加熱する。
　第２加熱装置１２４は、エミッター１２０の先端を局所的に加熱する。第２加熱装置１２４は、例えば、フィラメントである。なお、第２加熱装置１２４は、フィラメントに代えて、当該先端を局所的に加熱可能な他の装置であってもよい。第２加熱装置１２４は、制御装置３０からの要求に応じて動作する電源部１２４ａからの電流により、制御装置３０が要求する温度まで当該先端を局所的に加熱する。
　ここで、イオン発生室１２７は、開口部を有する。イオン発生室１２７が有する開口部には、三次元座標系ＣＣにおけるＺ軸の負方向に向かって引出電極１２５がエミッター１２０の先端から離間した状態で配置される。引出電極１２５には、当該先端に対向する位置に開口部１２５ａが形成されている。
　電源部１２６は、制御装置３０からの要求に応じた電圧を、引出電極１２５とエミッター１２０との間に印加する。電源部１２６により当該間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、エミッター１２０の先端では、ガスＧ２がイオン化された図示しないガスイオンＧ３が発生する。引出電圧は、ガスイオンＧ３を引出電極１２５側に引き出す役割を果たす。引出電圧は、例えば、ガスＧ２が窒素の場合、２．３ｋＶである。なお、引出電圧は、２．３ｋＶより小さい電圧であってもよく、２．３ｋＶより大きい電圧であってもよい。
　引出電極１２５の下側には、接地電位の陰極１２９が設けられている。加速電源部１３０は、制御装置３０からの要求に応じた電圧を、陰極１２９とエミッター１２０との間に加速電圧として印加する。加速電圧は、前述のガスイオンＧ３を加速してイオンビームを形成させる。このイオンビームは、ビーム光学系ＬＳが備えるアパーチャー、コンデンサーレンズ等によって集束され、集束イオンビームＲ１として形成される。ビーム光学系ＬＳが備える偏向器等により、集束イオンビームＲ１の試料上での照射位置を任意に振ることができる。ビーム光学系ＬＳは、当該イオンビームに基づいて集束イオンビームＲ１を形成することができれば如何なる構成であってもよい。このため、図２では、ビーム光学系ＬＳの詳細について省略している。なお、ビーム光学系ＬＳには、エミッター１２０の先端の電界イオン顕微鏡像（ＦＩＭ像；Field　Ion　Microscope　Image）を取得可能な図示しない光学系が含まれている。当該光学系は、制御装置３０からの要求に応じて、当該電界イオン顕微鏡像を取得し、取得した当該電界イオン顕微鏡像を制御装置３０に出力する。
　検出器１３は、集束イオンビームＲ１を照射された試料Ｓが放射する二次電子、二次イオン、反射イオン、散乱イオン等の二次粒子Ｒ２を検出する。このように、二次粒子Ｒ２は、この一例において、荷電粒子である。なお、二次粒子Ｒ２は、荷電粒子に代えて、中性粒子であってもよい。この場合、検出器１３は、例えば、カロリーメーター等であり、中性粒子を検出する。検出器１３が二次粒子Ｒ２を検出した場合、検出器１３は、検出した二次粒子Ｒ２を示す情報を制御装置３０に出力する。
　ガス銃１４は、デポジション膜の原料となる物質（例えば、フェナントレン、プラチナ、カーボン、タングステン等）を含有した化合物ガスを原料ガスＧ１として供給する。原料ガスＧ１は、集束イオンビームＲ１を照射された試料Ｓが放射する二次粒子Ｒ２によって分解され、気体成分と固体成分とに分離する。分離したこれら２つの成分（すなわち、当該気体成分と当該固体成分）のうち固体成分は、堆積し、デポジション膜を形成する。なお、ガス銃１４は、集束イオンビームＲ１によるエッチング加工を選択的に加速させる物質（例えば、フッ化キセノン、塩素、ヨウ素、水）を供給することも可能である。集束イオンビーム装置１によるエッチング加工を選択的に加速させる物質は、試料Ｓに応じて異なり、例えば、試料Ｓがシリコン系であった場合、フッ化キセノンであり、試料Ｓが有機系であった場合、水である。集束イオンビーム装置１によるエッチング加工を選択的に加速させる物質は、集束イオンビームＲ１とともに試料Ｓに照射することによって、当該エッチング加工を加速することができる。ガス銃１４は、第１ガス供給部の一例である。また、原料ガスＧ１は、第１ガスの一例である。
　制御装置３０は、入力装置３３を介してユーザーから受け付けた操作（又は動作プログラム）に基づいて、集束イオンビーム装置１の全体を制御する。例えば、制御装置３０は、当該操作（又は当該動作プログラム）に基づいて、前述の引出電圧、加速電圧、ビーム電流等を変化させる。また、制御装置３０は、当該操作（又は当該動作プログラム）に基づいて、照射装置１０を制御し、集束イオンビームＲ１による試料Ｓの観察、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのエッチング加工、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのデポジション膜の形成等を行う。入力装置３３は、例えば、キーボードやマウス、タッチパッド等である。なお、入力装置３３は、これらに代えて、他の入力装置であってもよい。また、入力装置３３は、後述する表示装置３５と一体に構成されたタッチパネルであってもよい。
　また、制御装置３０は、検出器１３が検出した二次粒子Ｒ２を示す情報を検出器１３から取得し、取得した当該情報に基づく画像を生成する。当該画像は、試料Ｓの観察画像である。制御装置３０は、生成した当該観察画像を表示装置３５に表示させる。表示装置３５は、例えば、液晶ディスプレイパネル、あるいは、有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイパネルを備えたディスプレイである。表示装置３５は、制御装置３０から取得した各種の画像を当該ディスプレイに表示する。
　＜集束イオンビーム装置が行う処理の概要＞
　次に、実施形態に係る集束イオンビーム装置１が行う処理の概要について説明する。以下では、説明の便宜上、ある試料Ｓについて、予め決められた組み合わせられた処理であって集束イオンビームＲ１による試料Ｓの観察、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのエッチング加工、集束イオンビームＲ１による試料Ｓへのデポジション膜の形成等が組み合わせられた処理を繰り返し行わせることを、当該試料Ｓについて集束イオンビーム装置１を運用すると称して説明する。
　集束イオンビーム装置１が運用されている場合、前述のエミッター１２０の先端は、エミッター１２０を内包する筐体であるイオン発生室１２７の内壁にガスＧ２を構成する粒子が衝突することによって発生する不純物（コンタミネーションとも称され、例えば、一酸化炭素、メタン等）の付着及び当該不純物の剥離によって鈍化する場合がある。本実施形態では、エミッター１２０の先端が鈍化するとは、エミッター１２０の先端を構成する原子の数が１個ではなく２個以上になることを意味する。この場合、集束イオンビーム装置１は、集束イオンビームのビーム径を小さく絞れないことがある。その結果、集束イオンビーム装置１では、集束イオンビームＲ１による試料Ｓの観察における分解能が低下してしまう場合があるとともに、集束イオンビームＲ１による微細なエッチング加工の精度が低下してしまう場合がある。このため、集束イオンビーム装置１は、当該先端の鈍化を抑制する必要、すなわち当該先端を保護する必要がある。
　そこで、制御装置３０は、エミッター１２０の先端を保護するメンテナンス処理として、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理とを行う。第１メンテナンス処理は、予め決められた第１期間が経過する毎に、第１加熱装置１２３によってエミッター１２０及びイオン発生室１２７の内側の温度を上昇させた後、冷却装置１２２によってエミッター１２０を冷却する処理である。第２メンテナンス処理は、予め決められた第２期間が経過する毎に、第２加熱装置１２４によってエミッター１２０の温度を上昇させた後、エミッター１２０と引出電極１２５との間に引出電圧よりも高い電圧を電源部１２６に印加させる処理である。ここで、第２期間は、第１期間よりも短い期間である。また、第３メンテナンス処理は、予め決められた１以上のタイミングにおいて、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる処理である。このようなメンテナンス処理により、制御装置３０は、エミッター１２０の先端の鈍化を抑制することができる。本実施形態では、制御装置３０が行うメンテナンス処理について詳しく説明する。
　＜制御装置のハードウェア構成＞
　以下、図３を参照し、制御装置３０のハードウェア構成について説明する。図３は、制御装置３０のハードウェア構成の一例を示す図である。
　制御装置３０は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）３１と、記憶部３２と、通信部３４を備える。これらの構成要素は、バスＢｕｓを介して相互に通信可能に接続されている。また、制御装置３０は、通信部３４を介して照射装置１０、入力装置３３、表示装置３５のそれぞれと通信を行う。
　ＣＰＵ３１は、記憶部３２に格納された各種プログラムを実行する。
　記憶部３２は、例えば、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）やＳＳＤ（Solid　State　Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically　Erasable　Programmable　Read－Only　Memory）、ＲＯＭ（Read－Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）等を含む。なお、記憶部３２は、制御装置３０に内蔵されるものに代えて、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポート等によって接続された外付け型の記憶装置であってもよい。記憶部３２は、制御装置３０が処理する各種情報や画像、各種のプログラム、データベースＤ等を記憶する。
　通信部３４は、例えば、ＵＳＢ等のデジタル入出力ポートやイーサネット（登録商標）ポート等を含んで構成される。
　＜制御装置の機能構成＞
　以下、図４を参照し、制御装置３０の機能構成について説明する。図４は、制御装置３０の機能構成の一例を示す図である。
　制御装置３０は、記憶部３２と、制御部３６を備える。
　制御部３６は、制御装置３０の全体を制御する。制御部３６は、照射装置制御部３６１と、像形成部３６２と、表示制御部３６７を備える。制御部３６が備えるこれらの機能部は、例えば、ＣＰＵ３１が、記憶部３２に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。また、当該機能部のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large　Scale　Integration）やＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
　照射装置制御部３６１は、入力装置３３を介してユーザーから受け付けられた操作、動作プログラム等に基づいて、照射装置１０の全体を制御する。また、照射装置制御部３６１は、検出器１３が検出した二次粒子Ｒ２を示す情報を検出器１３から取得する。また、照射装置制御部３６１は、ビーム光学系ＬＳに含まれる光学系であってエミッター１２０の先端の電界イオン顕微鏡像（ＦＩＭ像）を取得可能な図示しない光学系から当該電界イオン顕微鏡像を取得する。
　像形成部３６２は、照射装置制御部３６１が検出器１３から取得した信号に基づく観察像を形成する。観察像は、例えば、二次粒子Ｒ２が二次電子の場合、ＳＥＭ像である。なお、観察像は、ＳＥＭ像に代えて、二次粒子Ｒ２に応じた他の像であってもよい。
　表示制御部３６７は、表示装置３５が備えるディスプレイに表示させる各種の画面を生成する。表示制御部３６７は、生成した画面を表示装置３５に出力し、当該ディスプレイに表示させる。例えば、表示制御部３６７は、像形成部３６２が形成した観察像を含む画像を生成し、生成した当該画像を表示装置３５に表示させる。
　＜制御装置が行うメンテナンス処理＞
　以下、図５を参照し、制御装置３０が行うメンテナンス処理について説明する。図５は、制御装置３０が行うメンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　照射装置制御部３６１は、照射装置１０のイオン発生室１２７にユーザーがエミッター１２０を設置するまで待機する（ステップＳ１１０）。すなわち、ユーザーは、ステップＳ１１０において、エミッター１２０導入作業として、イオン発生室１２７へのエミッター１２０の設置（エミッター１２０の導入）を行う。以下では、ステップＳ１１０においてイオン発生室１２７に設置されるエミッター１２０の形状が、理想的なピラミッド形状である場合について説明する。
　次に、照射装置制御部３６１は、ガス源１２１を制御し、ガスＧ２を洗浄用ガスとして第１ガス圧でイオン発生室１２７に供給する。第１ガス圧は、ガス源１２１により洗浄用ガスとしてガスＧ２が供給される場合のガスＧ２の圧力のことである。第１ガス圧は、照射装置１０から集束イオンビームＲ１を照射する際にガス源１２１から供給されるガスＧ２の圧力である第２ガス圧よりも高い圧力である。第１圧力は、例えば、数十Ｐａ～大気圧程度である。一方、第２圧力は、例えば、０．０５Ｐａ～０．１Ｐａ程度である。なお、第１圧力及び第２圧力は、これらに代えて、第１圧力が第２圧力よりも高い圧力であれば如何なる圧力であってもよい。また、この一例では、洗浄用ガスは、ガス源１２１からイオン発生室１２７に供給されるが、これに代えて、ガス源１２１と異なるガス源からイオン発生室１２７に供給される構成であってもよい。この場合、洗浄用ガスは、ガスＧ２と異なるガスであってもよく、ガスＧ２と同じガスであってもよい。
　制御装置３０は、第１ガス圧でガスＧ２を洗浄用ガスとしてイオン発生室１２７に供給した後、イオン発生室１２７に設けられた図示しない排気バルブを開放し、洗浄用ガスをイオン発生室１２７から不純物とともに排気する。洗浄用ガスが供給される前にイオン発生室１２７に存在していた不純物を含むガスの圧力は、洗浄用ガスよりも低い圧力であるため、制御装置３０は、当該排気バルブを開放することにより、不純物を排気することができる。制御装置３０は、ステップＳ１２０において、このような処理を第０メンテナンス処理として行う（ステップＳ１２０）。ここで、ステップＳ１２０の処理は、予め決められた第０メンテナンス時間を掛けて行われる。第０メンテナンス時間は、実験によって経験的に決められる時間であり、第０メンテナンス処理によって不純物がイオン発生室１２７からほぼ排気されると推定される時間である。第０メンテナンス時間は、例えば、２．５日程度である。なお、第０メンテナンス時間は、２．５日よりも短い時間であってもよく、２．５日よりも長い時間であってもよい。また、第０メンテナンス処理が行われる前において、制御装置３０は、冷却装置１２２を停止させる。そして、第０メンテナンス処理が行われている間、制御装置３０は、冷却装置１２２が停止している状態を保持する。このため、第０メンテナンス処理が行われている間、イオン発生室１２７の内側の温度は、室温又は室温以上となる。
　次に、照射装置制御部３６１は、ユーザーから受け付けた操作に基づいて、引出電圧、加速電圧、ガスＧ２のガス圧、エミッター１２０の温度、試料室１０ｂの温度等の初期設定をエミッター１２０スタートアップとして行う（ステップＳ１３０）。ここで、エミッター１２０スタートアップを行う前において、照射装置制御部３６１は、冷却装置１２２を制御し、例えば、５０Ｋ～６０Ｋ程度までエミッター１２０を冷却しておく。
　次に、照射装置制御部３６１は、照射装置１０を制御し、ユーザーが複数の試料Ｓのそれぞれを１つずつステージ１１に載置する毎に、集束イオンビーム装置１の運用を繰り返し行う（ステップＳ１４０）。そして、照射装置制御部３６１は、１つの試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用が終了する毎に、ステップＳ１５０の処理を行う。
　ステップＳ１５０において、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の先端が鈍化したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。具体的には、照射装置制御部３６１は、ビーム光学系ＬＳに含まれる光学系であってエミッター１２０の先端の電界イオン顕微鏡像（ＦＩＭ像）を取得可能な図示しない光学系から当該電界イオン顕微鏡像を取得する。照射装置制御部３６１は、取得した当該電界イオン顕微鏡像に基づいて、当該先端が鈍化したか否かを判定する。ステップＳ１５０における判定方法は、既知の判定方法であってもよく、これから開発される判定方法であってもよいため、詳細な説明を省略する。
　エミッター１２０の先端が鈍化したと判定した場合（ステップＳ１５０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の再成形処理（リモルディング）を行う（ステップＳ２１０）。具体的には、照射装置制御部３６１は、引出電圧とガスＧ２のガス圧を予め決められた条件を満たすように設定する。また、照射装置制御部３６１は、第２加熱装置１２４により予め決められた温度である再成形温度になるまでエミッター１２０を加熱する。この際、照射装置制御部３６１は、記憶部３２に予め記憶された情報であってエミッター１２０に応じた加熱シークエンスを示す情報を記憶部３２から読み出す。そして、照射装置制御部３６１は、記憶部３２から読み出した当該情報が示す加熱シークエンスに基づいてエミッター１２０を加熱する。これにより、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の先端の結晶構造を元のピラミッド形状の構造に戻すことができる。すなわち、当該先端を構成する原子の数は、当該再成形処理によって１個に戻る。ここで、再成形温度は、例えば、エミッター１２０にイリジウム単結晶、ガスＧ２に窒素を用いた場合、３５０Ｋ～６００Ｋ程度である。ステップＳ２１０において当該再成形処理を行った後、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
　一方、エミッター１２０の先端が鈍化していないと判定した場合（ステップＳ１５０－ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、予め決められた第２期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。ここで、ステップＳ１６０の処理について説明する。第２期間は、エミッター１２０の先端に付着する不純物に基づく期間である。より具体的には、第２期間は、この一例において、エミッター１２０の先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間である。なお、第２期間は、エミッター１２０の先端に付着した不純物の量が所定量以上になると推定される期間等、エミッター１２０の先端に付着する不純物に基づく他の期間であってもよい。第２期間は、実験によって経験的に決められる。例えば、第２期間は、１日（２４時間）である。なお、第２期間は、第２条件を満たす期間であれば、１日よりも短い期間であってもよく、１日よりも長い期間であってもよい。
　第２期間が経過したと判定した場合（ステップＳ１６０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、第２メンテナンス処理を行う（ステップＳ２００）。ここで、ステップＳ２００の処理について説明する。照射装置制御部３６１は、第２加熱装置１２４によってエミッター１２０の温度を、予め決められた第２メンテナンス温度まで上昇させる。ここで、ステップＳ１４０において集束イオンビーム装置１が運用されている際のイオン発生室１２７の温度（すなわち、エミッター１２０の温度）は、この一例において、６０Ｋ程度である。なお、当該温度は、６０Ｋよりも低い温度であってもよく、６０Ｋよりも高い温度であってもよい。第２メンテナンス温度は、ステップＳ１４０において集束イオンビーム装置１が運用されている際のイオン発生室１２７の温度（すなわち、エミッター１２０の温度）よりも高い温度であり、前述の再成形温度よりも低い温度である。第２メンテナンス温度は、例えば、３７３Ｋ程度である。エミッター１２０の温度を第２メンテナンス温度まで上昇させた後、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０と引出電極１２５との間に引出電圧よりも高い電圧である第２メンテナンス電圧を電源部１２６に印加させる。より具体的には、照射装置制御部３６１は、エミッター１２０の温度を第２メンテナンス温度まで上昇させた後、エミッター１２０と引出電極１２５との間の電圧を第２メンテナンス電圧に上昇させてから引出電圧に降下させる処理を予め決められた保持時間が経過するまでの間、１回以上繰り返し行う。保持時間は、例えば、５分である。なお、保持時間は、５分より短い時間であってもよく、５分より長い時間であってもよい。第２メンテナンス電圧は、エミッター１２０に電界蒸発が生じてしまう電圧よりも低い電圧であり、例えば、引出電圧の３割増し程度の大きさの電圧である。この一例において、引出電圧が２．３ｋＶであるため、第２メンテナンス電圧は、３．０ｋＶ程度である。これにより、エミッター１２０に付着した不純物は、エミッター１２０の先端に引き寄せられるとともに、第２メンテナンス電圧によってエミッター１２０と引出電極１２５との間に生じた電圧によってエミッター１２０から取り除かれる。すなわち、集束イオンビーム装置１は、エミッター１２０に付着した不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。また、照射装置制御部３６１は、ここで、エミッター１２０に電界蒸発が生じてしまう電圧は、６．８ｋＶ程度以上である。なお、照射装置制御部３６１は、ステップＳ２００において、エミッター１２０の温度を上昇させることなく、エミッター１２０と引出電極１２５との間に第２メンテナンス電圧を電源部１２６に印加させることにより、エミッター１２０から不純物を取り除く処理を第２メンテナンス処理として行う構成であってもよい。ステップＳ２００の処理は、予め決められた第２メンテナンス時間を掛けて行われる。第２メンテナンス時間は、実験によって経験的に決められる時間であり、第２メンテナンス処理によって不純物がエミッター１２０から取り除かれると推定される時間である。第２メンテナンス時間は、例えば、５分程度である。なお、第２メンテナンス時間は、５分よりも短い時間であってもよく、５分よりも長い時間であってもよい。また、集束イオンビーム装置１では、少し手間は増えるが、ガスＧ２をヘリウムガスや真空に置換した後に、上記の第２メンテナンス処理を行うことにより、より高い引出電圧で不純物を効率よく取り除くことができる。また、集束イオンビーム装置１では、引出電圧を変更せずに、加熱温度を再生温度よりも低い温度のうち集束イオンビーム装置１において再生温度に近づけることができる最高の温度程度の温度まで上げることによっても、不純物の一部を取り除くことができる。ステップＳ２００において第２メンテナンス処理が行われた後、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
　一方、第２期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１６０－ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、予め決められた第１期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ここで、ステップＳ１７０の処理について説明する。ステップＳ１４０において開始した集束イオンビーム装置１の運用時において、エミッター１２０は、冷却装置１２２によって５０Ｋ～６０Ｋ程度まで冷却されている。以下では、一例として、当該運用時においてエミッター１２０が６０Ｋまで冷却されている場合について説明する。このため、イオン発生室１２７内において温度差が発生し、エミッター１２０の周囲がクライオポンプとして振る舞う。当該クライオポンプには、イオン発生室１２７内において発生した不純物が溜め込まれていく（吸引されていく）。しかし、当該クライオポンプは、無制限に不純物を溜め込めるわけではなく、飽和量を超えた場合、不純物をエミッター１２０の周囲から吐き出し始める。前述の第１メンテナンス処理は、このような当該周囲からの不純物の吐き出しを抑制させるための処理である。第１期間は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれる不純物の量に基づく期間である。より具体的には、第１期間は、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量が飽和量に達すると推定される期間よりも短い期間である。なお、第１期間は、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量が当該飽和量よりも少ない所定量に達すると推定される期間等、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量に基づく他の条件であってもよい。第１期間は、熱力学に基づく理論によって算出されてもよく、実験によって経験的に決められてもよい。例えば、第１期間は、１週間である。なお、第１期間は、１週間よりも短い期間であってもよく、１週間よりも長い期間であってもよい。ただし、第１期間は、第２期間よりも長い期間である。
　第１期間が経過したと判定した場合（ステップＳ１７０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、第１メンテナンス処理を行う（ステップＳ１９０）。ここで、ステップＳ１９０の処理について説明する。照射装置制御部３６１は、第１加熱装置１２３によってエミッター１２０及びイオン発生室１２７の内側の温度を予め決められた第１メンテナンス温度まで上昇させる。第１メンテナンス温度は、ステップＳ１４０において集束イオンビーム装置１が運用されている際のイオン発生室１２７の内側の温度（すなわち、エミッター１２０の温度）よりも高い温度（この一例において、６０Ｋ程度）であり、前述の第２メンテナンス温度（この一例において、３７３Ｋ程度）よりも低い温度である。第１メンテナンス温度は、例えば、１２０Ｋ程度である。照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７の内側の温度が第１メンテナンス温度になった後、予め決められた保温時間が経過するまでイオン発生室１２７の内側の温度を保持する。これにより、エミッター１２０の温度とともにエミッター１２０の周囲の温度が上昇し、当該周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物は、当該クライオポンプから吐き出され、当該クライオポンプに溜め込むことが可能な量が増加する。すなわち、集束イオンビーム装置１は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。そして、照射装置制御部３６１は、保温時間が経過した後、冷却装置１２２によってエミッター１２０の温度を再び６０Ｋまで低下させる。ここで、ステップＳ１９０の処理は、予め決められた第１メンテナンス時間を掛けて行われる。第１メンテナンス時間は、実験によって経験的に決められる時間であり、第１メンテナンス処理によって不純物が当該クライオポンプからほぼ吐き出されると推定される時間である。第１メンテナンス時間は、例えば、４時間である。なお、第１メンテナンス時間は、４時間よりも短い時間であってもよく、４時間よりも長い時間であってもよい。ステップＳ１９０において第１メンテナンス処理が行われた後、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
　一方、第１期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１７０－ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、すべての試料Ｓについて集束イオンビーム装置１の運用が終了したか否かの判定を行う（ステップＳ１８０）。
　すべての試料Ｓについて集束イオンビーム装置１の運用が終了したと判定した場合（ステップＳ１８０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、処理を終了する。一方、すべての試料Ｓについて集束イオンビーム装置１の運用が終了していないと判定した場合（ステップＳ１８０－ＮＯ）、照射装置制御部３６１は、ステップＳ１４０に遷移し、次の試料Ｓについての集束イオンビーム装置１の運用を開始する。
　ここで、照射装置制御部３６１は、複数の試料Ｓのそれぞれ毎に行われる集束イオンビーム装置１の運用中に前述の第３メンテナンス処理を行う。以下では、図６を参照し、制御装置３０が行う第３メンテナンス処理について説明する。図６は、制御装置３０が行う第３メンテナンス処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　第３メンテナンス処理は、試料室１０ｂに供給された原料ガスＧ１によって発生した不純物等を構成する粒子が、イオン発生室１２７に流入してしまうことを抑制するための処理である。当該粒子は、イオン発生室１２７に流入した場合、エミッター１２０に付着してエミッター１２０の先端を鈍化させる場合がある。第３メンテナンス処理は、このような当該先端の鈍化を抑制する。前述した通り、照射装置制御部３６１は、予め決められた１以上のタイミングにおいて、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる処理を第３メンテナンス処理として行う。当該粒子のイオン発生室１２７への流入は、試料室１０ｂのガス圧が変化することによって起こる。従って、当該１以上のタイミングは、試料室１０ｂの圧力が変化するタイミングに応じて決められるタイミングである。より具体的には、当該１以上のタイミングは、試料室１０ｂに原料ガスＧ１を供給するガス銃１４に関するタイミングである。以下では、一例として、当該１以上のタイミングが、第１タイミングと第２タイミングの２つのタイミングである場合について説明する。第１タイミングは、例えば、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し始めるタイミングよりも第１所定時間前のタイミングである。第１所定時間は、例えば、２秒である。なお、第１所定時間は、２秒より短い時間であってもよく、２秒より長い時間であってもよい。なお、第１タイミングは、ガス銃１４から原料ガスＧ１を供給する図示しない供給管（すなわち、ノズル）が、ガス銃１４が原料ガスＧ１を試料室１０ｂに供給し始めるために動くタイミングよりも第１所定時間前のタイミング等の他のタイミングであってもよい。第２タイミングは、例えば、ガス銃１４が原料ガスＧ１を試料室１０ｂに供給し終えるタイミングから第２所定時間前のタイミングである。第２所定時間は、例えば、２秒である。なお、第２所定時間は、２秒より短い時間であってもよく、２秒より長い時間であってもよい。なお、第２タイミングは、ガス銃１４が原料ガスＧ１を試料室１０ｂに供給し終えてから当該供給管が収納され始めるタイミングよりも第２所定時間前のタイミング等の他のタイミングであってもよい。以上のように、この一例において、第１タイミングは、第２タイミングよりも前のタイミングである。
　照射装置制御部３６１は、第１タイミングになるまで待機する（ステップＳ３１０）。第１タイミングになったと判定した場合（ステップＳ３１０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる（ステップＳ３２０）。そして、照射装置制御部３６１は、第１保持時間が経過するまで待機する（ステップＳ３３０）。第１保持時間は、第１タイミングから、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し始めたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化がほぼ無くなるタイミングまでの時間よりも長い時間である。ステップＳ３２０～ステップＳ３３０の処理によって、集束イオンビーム装置１は、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し始めたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化の変化によって試料室１０ｂからイオン発生室１２７に不純物を含む粒子が流入してしまうことを抑制することができる。第１保持時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３３０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに開放させる（ステップＳ３４０）。
　次に、照射装置制御部３６１は、第２タイミングになるまで待機する（ステップＳ３５０）。第２タイミングになったと判定した場合（ステップＳ３５０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに遮断させる（ステップＳ３６０）。そして、照射装置制御部３６１は、第２保持時間が経過するまで待機する（ステップＳ３７０）。なお、照射装置制御部３６１は、ステップＳ３４０において遮断部１２ｃを解放させてから、ステップＳ３６０において当該間を遮断部１２ｃに遮断させるまでの期間において、集束イオンビーム鏡筒１２に集束イオンビームＲ１を照射させる等の処理を行う。第２保持時間は、第２タイミングから、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し終えたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化がほぼ無くなるタイミングまでの時間よりも長い時間である。ステップＳ３６０～ステップＳ３７０の処理によって、集束イオンビーム装置１は、ガス銃１４が原料ガスＧ１を供給し終えたことによる試料室１０ｂのガス圧の変化の変化によって試料室１０ｂからイオン発生室１２７に不純物を含む粒子が流入してしまうことを抑制することができる。第２保持時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３７０－ＹＥＳ）、照射装置制御部３６１は、イオン発生室１２７と試料室１０ｂとの間を遮断部１２ｃに開放させ（ステップＳ３８０）、処理を終了する。
　このように、集束イオンビーム装置１は、第３メンテナンス処理を行うことによって、試料室１０ｂからイオン発生室１２７に流入した不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　なお、上記において説明した照射装置制御部３６１は、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理との３つの処理をメンテナンス処理として行ったが、これに代えて、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理との一部の処理をメンテナンス処理として行う構成であってもよい。また、照射装置制御部３６１は、第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理との一部又は全部に加えて、上記において説明した第０メンテナンス処理を含めた処理をメンテナンス処理として行う構成であってもよい。
　また、照射装置制御部３６１は、照射装置１０のエミッション電流をモニターし、エミッション電流が所定割合低下した場合、前述の第１メンテナンス処理を行う構成であってもよい。
　また、照射装置制御部３６１は、前述のメンテナンス処理を行う構成に加えて、第１期間よりも長い期間（例えば、３ヶ月）が経過する毎に、第１加熱装置１２３によってエミッター１２０及びイオン発生室１２７の内側の温度を前述の１２０Ｋよりも高い２２０Ｋ程度まで上昇させる構成であってもよい。これにより、集束イオンビーム装置１は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッター１２０の先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、上記において説明した第１メンテナンス処理と、第２メンテナンス処理と、第３メンテナンス処理とのそれぞれは、照射装置制御部３６１によって行われたが、それぞれが異なる照射装置制御部によって行われる構成であってもよい。この場合、例えば、第１メンテナンス処理を行う照射装置制御部が第１制御部であり、第２メンテナンス処理を行う照射装置制御部が第２制御部であり、第３メンテナンス処理を行う照射装置制御部が第３制御部である。なお、照射装置制御部３６１は、第１制御部、第２制御部、第３制御部それぞれの一例である。
　以上説明したように、上記の実施形態に係る集束イオンビーム装置１は、予め決められた条件を満たす期間が経過する毎に、エミッター１２０の先端を保護する処理として上記のメンテナンス処理を行う。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッター１２０の先端の鈍化を抑制することができる。
　具体的には、集束イオンビーム装置１は、予め決められた第１期間が経過する毎に、第１加熱装置（この一例において、第１加熱装置１２３）によってエミッター（この一例において、エミッター１２０）及びエミッターとともに冷却される筐体（この一例において、筐体１０ａ）の内側（この一例において、イオン発生室１２７）の温度を上昇させた後、冷却装置（この一例において、冷却装置１２２）によってエミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う。これにより、集束イオンビーム装置１は、冷却装置によって冷却されたエミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１は、第１期間が経過する毎に、エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度まで第１加熱装置によってエミッター及び筐体の内側の温度を上昇させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに電界蒸発を生じさせることなく、冷却装置によって冷却されたエミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１では、第１期間は、冷却装置によって冷却されたエミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれる不純物の量に基づく期間である。より具体的には、集束イオンビーム装置１では、当該クライオポンプに溜め込まれる不純物の量が飽和量に達すると推定される時間よりも短い期間である。これにより、集束イオンビーム装置１は、当該クライオポンプに溜め込まれた不純物の量が飽和量に達する前に、当該不純物の量を減らすことができる。ここで、第１期間は、上記の予め決められた条件のうちの第１条件を満たす期間である。すなわち、この一例において、第１条件は、冷却装置１２２によって冷却されたエミッター１２０の周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれた不純物の量が飽和量に達すると推定される期間よりも短い期間であることである。
　また、集束イオンビーム装置１は、予め決められた第２期間が経過する毎に、第２加熱装置（この一例において、第２加熱装置１２４）によってエミッターの温度を上昇させた後、エミッターと引出電極（この一例において、引出電極１２５）との間に引出電圧（この一例において、０．９ｋＶ）よりも高い電圧である第２メンテナンス電圧（この一例において、１．２ｋＶ）を電源部（この一例において、電源部１２６）に印加させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１は、第２加熱装置によってエミッターの温度を上昇させた後、エミッターと引出電極との間の電圧を、第２メンテナンス電圧に上昇させてから引出電圧に降下させる処理を予め決められた保持時間が経過するまでの間、１回以上繰り返し行う。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことをより確実に抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１は、第２期間が経過する毎に、エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度（この一例において、１２０Ｋ）まで第２加熱装置によってエミッターの温度を上昇させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターの再成形を起こすことなく、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１では、第２期間は、エミッターの先端に付着する不純物に基づく期間である。より具体的には、集束イオンビーム装置１では、第２期間は、エミッターの先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間である。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターの先端に付着した不純物によって当該先端が鈍化する前に、当該不純物を取り除くことができる。ここで、第２期間は、上記の予め決められた条件のうちの第２条件を満たす期間である。すなわち、この一例において、第２条件は、エミッターの先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間であることである。
　また、集束イオンビーム装置１では、引出電圧よりも高い電圧は、エミッターに電界蒸発が生じてしまう電圧よりも低い電圧である。これにより、集束イオンビーム装置１は、エミッターに電界蒸発を生じさせることなく、エミッターに付着した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１では、第２期間は、第１期間よりも短い期間である。これにより、集束イオンビーム装置１は、異なるサイクルタイムによって第１メンテナンス処理と第２メンテナンス処理を行うことができ、その結果、集束イオンビーム装置１が運用される回数が減少してしまうことを抑制しつつ、エミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１は、予め決められた１以上のタイミングにおいて、筐体と試料室（この一例において、試料室１０ｂ）との間を遮断部（この一例において、遮断部１２ｃ）に遮断させる。これにより、集束イオンビーム装置１は、試料室から筐体の内側に流入した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。
　また、集束イオンビーム装置１では、予め決められた１以上のタイミングは、試料室の圧力が変化するタイミングに応じて決められるタイミングである。より具体的には、集束イオンビーム装置１では、当該１以上のタイミングは、試料室に第２ガス（この一例において、原料ガスＧ１）を供給する第２ガス供給部（この一例において、ガス銃１４）に関するタイミングである。すなわち、集束イオンビーム装置１では、当該１以上のタイミングには、第２ガス供給部から第２ガスを供給する供給管が動くタイミングに応じたタイミングが含まれる。また、集束イオンビーム装置１では、当該１以上のタイミングには、第２ガス供給部から第２ガスを試料室に供給するタイミングに応じたタイミングが含まれる。これにより、集束イオンビーム装置１は、試料室の圧力が変化するタイミングにおいて、試料室から筐体の内側に流入した不純物によってエミッターの先端が鈍化してしまうことを抑制することができる。ここで、当該１以上のタイミングは、上記の予め決められた条件のうちの第３条件を満たす期間が経過したタイミングである。すなわち、この一例において、第３条件は、前回のタイミングであって第２ガス供給部から第２ガスを供給する供給管が動くタイミングに応じたタイミングから、次回の当該タイミングまでの期間であること、又は前回のタイミングであって第２ガス供給部から第２ガスを試料室に供給するタイミングに応じたタイミングであることである。
　以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない限り、変更、置換、削除等されてもよい。
　また、以上に説明した装置（例えば、制御装置３０）における任意の構成部の機能を実現するためのプログラムを、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録し、そのプログラムをコンピューターシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operating　System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ（Compact　Disk）－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューターシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバーやクライアントとなるコンピューターシステム内部の揮発性メモリー（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
　また、上記のプログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピューターシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピューターシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
　また、上記のプログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上記のプログラムは、前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
　本出願は、２０１７年３月２８日に日本国特許庁に出願した特願２０１７－０６２５０５号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１７－０６２５０５号の全内容を本出願に援用する。
１…集束イオンビーム装置、１０…照射装置、１０ａ、１２ａ…筐体、１０ｂ…試料室、１１…ステージ、１２…集束イオンビーム鏡筒、１２ｂ…照射部、１２ｃ…遮断部、１３…検出器、１４…ガス銃、１５…変位機構、１５ａ…水平移動機構、１５ｂ…チルト機構、１５ｃ…ローテーション機構、３０…制御装置、３１…ＣＰＵ、３２…記憶部、３３…入力装置、３４…通信部、３５…表示装置、３６…制御部、１２０…エミッター、１２１…ガス源、１２１ａ…ガス導入管、１２２…冷却装置、１２３…第１加熱装置、１２４…第２加熱装置、１２４ａ、１２６…電源部、１２５…引出電極、１２５ａ…開口部、１２７…イオン発生室、１２８…ガス電界イオン源、１２９…陰極、１３０…加速電源部、３６１…照射装置制御部、３６２…像形成部、３６７…表示制御部、ＣＣ…三次元座標系、Ｅ…空間、Ｇ１…原料ガス、Ｇ２…ガス、ＬＳ…ビーム光学系、Ｒ１…集束イオンビーム、Ｒ２…二次粒子、Ｓ…試料

Claims (16)

  1. 　先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、
    　前記エミッターを冷却する冷却装置と、
    　前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側を加熱する第１加熱装置と、
    　予め決められた第１期間が経過する毎に、前記第１加熱装置によって前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側の温度を上昇させた後、前記冷却装置によって前記エミッターを冷却する第１メンテナンス処理を行う第１制御部と、
    　を備える集束イオンビーム装置。
  2. 　前記第１制御部は、前記第１期間が経過する毎に、前記エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度まで前記第１加熱装置によって前記エミッター及び前記エミッターとともに冷却される前記筐体の内側の温度を上昇させる、
    　請求項１に記載の集束イオンビーム装置。
  3. 　前記第１期間は、前記冷却装置によって冷却された前記エミッターの周囲に生じたクライオポンプに溜め込まれる不純物の量に基づく期間である、
    　請求項１又は２に記載の集束イオンビーム装置。
  4. 　前記第１期間は、前記クライオポンプに溜め込まれる不純物の量が飽和量に達すると推定される時間よりも短い期間である、
    　請求項３に記載の集束イオンビーム装置。
  5. 　先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に予め決められた大きさの電圧である引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを試料に照射する照射部と、
    　前記エミッターを冷却する冷却装置と、
    　前記エミッターを加熱する第２加熱装置と、
    　予め決められた第２期間が経過する毎に、前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させた後、前記エミッターと前記引出電極との間に前記引出電圧よりも高い電圧である第２メンテナンス電圧を前記電源部に印加させる第２制御部と、
    　を備える集束イオンビーム装置。
  6. 　前記第２制御部は、前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させた後、前記エミッターと前記引出電極との間の電圧を、前記第２メンテナンス電圧に上昇させてから前記引出電圧に降下させる処理を予め決められた保持時間が経過するまでの間、１回以上繰り返し行う、
    　請求項５に記載の集束イオンビーム装置。
  7. 　前記第２制御部は、前記第２期間が経過する毎に、前記エミッターの再成形が起こる温度よりも低い温度であって予め決められた温度まで前記第２加熱装置によって前記エミッターの温度を上昇させる、
    　請求項５又は６に記載の集束イオンビーム装置。
  8. 　前記第２期間は、前記エミッターの先端に付着する不純物に基づく期間である、
    　請求項５から７のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
  9. 　前記第２期間は、前記エミッターの先端が不純物によって鈍化されると推定される期間よりも短い期間である、
    　請求項５から８のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
  10. 　前記引出電圧よりも高い電圧は、前記エミッターに電界蒸発が生じてしまう電圧よりも低い電圧である、
    　請求項５から９のうちいずれか一項に記載の集束イオンビーム装置。
  11. 　請求項１から４のうちいずれか一項に記載の照射部、冷却装置、第１加熱装置、第１制御部のそれぞれと、
    　請求項５から１０のうちいずれか一項に記載の第２加熱装置、第２制御部のそれぞれと、
    　を備え、
    　前記第２期間は、前記第１期間よりも短い期間である、
    　集束イオンビーム装置。
  12. 　試料が載置される試料室と、
    　先端が先鋭化されたエミッターと、前記エミッターを内包する筐体と、引出電極と、前記エミッターと前記引出電極との間に電圧を印加する電源部と、前記筐体の内側に予め決められた第１ガスを供給する第１ガス供給部とを備え、前記電源部により前記エミッターと前記引出電極との間に引出電圧が印加された場合、前記第１ガス供給部により前記筐体の内側に供給された前記第１ガスが前記先端においてイオン化されたイオンのビームであるイオンビームを前記試料に照射する照射部と、
    　前記筐体と前記試料室との間を開閉可能な開閉部材によって遮断する遮断部と、
    　予め決められた１以上のタイミングにおいて、前記筐体と前記試料室との間を前記遮断部に遮断させる第３制御部と、
    　を備える集束イオンビーム装置。
  13. 　前記１以上のタイミングは、前記試料室の圧力が変化するタイミングに応じて決められるタイミングである、
    　請求項１２に記載の集束イオンビーム装置。
  14. 　前記１以上のタイミングは、前記試料室に第２ガスを供給する第２ガス供給部に関するタイミングである、
    　請求項１２又は１３に記載の集束イオンビーム装置。
  15. 　前記１以上のタイミングには、前記第２ガス供給部から前記第２ガスを供給する供給管が動くタイミングに応じたタイミングが含まれる、
    　請求項１４に記載の集束イオンビーム装置。
  16. 　前記１以上のタイミングには、前記第２ガス供給部から前記第２ガスを前記試料室に供給するタイミングに応じたタイミングが含まれる、
    　請求項１４又は１５に記載の集束イオンビーム装置。
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