WO2024024061A1 - イオンミリング装置およびイオンミリング方法 - Google Patents

イオンミリング装置およびイオンミリング方法 Download PDF

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ion
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protrusion
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健吾 浅井
久幸 高須
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株式会社日立ハイテク
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    • 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
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    • H01J37/08—Ion sources; Ion guns
    • H—ELECTRICITY
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    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching

Definitions

  • the present invention relates to an ion milling device and an ion milling method using the same for creating a sample to be observed with a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, or the like.
  • the ion milling method is a processing method that mills the sample by colliding accelerated ions with the sample and utilizing the sputtering phenomenon in which the ions repel atoms and molecules.
  • the sample to be processed can be processed into a smooth cross section by placing a mask on the upper surface that serves as a shielding plate for the ion beam, and by sputtering the protruding portion from the end face of the mask. This method is used for metals, glass, ceramics, electronic components, composite materials, etc.
  • the electronic components it is used for applications such as internal structure, cross-sectional shape, film thickness evaluation, crystal state, failure, and cross-section analysis of foreign objects. It is also used as a cross-sectional sample preparation method for obtaining morphological images, sample composition images, channeling images, X-ray analysis, crystal orientation analysis, etc. using various measurement devices such as a scanning electron microscope.
  • a Penning discharge type ion gun which has a simple configuration and is small.
  • the basic structure of a Penning discharge type ion gun consists of a gas supply mechanism that supplies gas into the ion gun, an anode placed inside the ion gun to which a positive voltage is applied, a cathode that generates a potential difference between the anode, and a magnet. Equipped with.
  • the Penning type ion gun is characterized by its high milling speed due to the high energy of the ion beam.
  • Patent Document 1 discloses a method in which the current value of the ion beam emitted from the ion gun is always kept at the maximum value in order to maintain a high milling speed.
  • Patent Document 2 in order to increase the amount of ions emitted from the ion gun, a magnet with a specific magnetic flux density is used to ideally form the ion beam profile, so that the ions are transferred to the exit hole of the accelerating electrode.
  • a method is disclosed for controlling the area of the ionization chamber within a range that can be emitted from the ion gun without impinging on the surrounding portions of the ionization chamber.
  • An ion milling apparatus that is an embodiment of the present invention includes an ion generation section and a gas supply mechanism that supplies gas to the ion generation section, and accelerates ions generated in the ion generation section and emits them as an ion beam. It has an ion gun and a sample stage on which a sample is placed to be irradiated with the ion beam from the ion gun,
  • the ion generating section of the ion gun includes a disk-shaped first cathode and a disk-shaped second cathode provided with an ion beam extraction hole, which are arranged to face each other, and an electrical connection between the first cathode and the second cathode.
  • an anode disposed between a first cathode and a second cathode while being electrically insulated; the anode is surrounded by the first cathode, the second cathode, and the anode; and is supplied with gas from a gas supply mechanism.
  • the anode has a cylindrical shape whose longitudinal direction is along the central axis of the ion generation section, and the inner wall in contact with the ionization chamber has a central A first protrusion is formed toward the axis in a range from a position equidistant from both ends of the anode to an end opposite the first cathode.
  • FIG. 1 It is an explanatory view showing the composition of an ion milling processing device. It is a figure which shows the structure of the peripheral part relevant to the cross section of the ion gun of a comparative example. It is a figure which shows the structure of the peripheral part relevant to the cross section of the ion gun of a comparative example. It is a figure which shows the electron trajectory analysis result and the ion trajectory analysis result in the ion gun of a comparative example. It is a figure which shows the shape of the beam trace by the ion gun of a comparative example. 2 is a diagram showing a cross section of the ion gun of Example 1 and a configuration of a related peripheral portion. FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross section of an ion gun of Example 2 and a configuration of a related peripheral portion.
  • FIG. It is a figure which shows the electron trajectory analysis result and the ion trajectory analysis result in the ion gun of an Example.
  • 3 is a diagram showing the shape of an anode in Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing the shape of an anode in Example 1.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a cross section of an ion gun of Modification 1 and a configuration of a related peripheral portion.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram showing a cross section of an ion gun of Modification Example 2 and a configuration of a related peripheral portion.
  • 7 is a diagram illustrating a cross section of an ion gun according to modification 3 and a configuration of a related peripheral portion.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an ion milling processing device.
  • An ion gun 1 of a so-called Penning discharge type or a shape similar thereto has components necessary for generating ions arranged therein, and forms an irradiation system for irradiating a sample 6 with an unfocused ion beam 2.
  • the gas source 201 is connected to the ion gun 1 via the gas supply mechanism 200, and a gas flow rate controlled by the gas supply mechanism 40 is supplied into the ionization chamber of the ion gun 1. Irradiation of the ion beam 2 and its ion beam current are controlled by the ion gun control section 3.
  • the vacuum chamber 4 is controlled to atmospheric pressure or vacuum by an evacuation system 5.
  • the sample 6 is held on a sample stand 7, and the sample stand 7 is held by a sample stage 8.
  • the sample stage 8 can be pulled out of the vacuum chamber 4 when the vacuum chamber 4 is opened to the atmosphere, and includes a mechanical element for tilting the sample 6 at an arbitrary angle with respect to the optical axis of the ion beam 2. I'm here.
  • the sample stage drive unit 9 can swing the sample stage 8 left and right, and can control its speed.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section of an ion gun according to a comparative example and the configuration of the surrounding area.
  • the ion gun shown in FIG. 2 is an example including an anode 500 having the shape schematically disclosed in Patent Document 1.
  • First, the structure and operation of a Penning discharge type ion gun will be described using the ion gun shown in FIG. 2 as an example.
  • the first cathode 11 is formed into a disk shape from a conductive magnetic material such as pure iron, and has a hole for introducing gas into the ionization chamber 18 and an anode pin (not shown) for supplying power to the anode 500. A hole is provided through the hole (shown in the figure).
  • the magnet 14 is formed into a cylindrical shape, and one end of the magnet 14 is connected to the first cathode 11 made of a magnetic material.
  • the second cathode 12 is made of a conductive magnetic material such as pure iron and has a disk shape, and a cathode exit hole 32 that serves as an ion beam extraction hole is provided in the center.
  • the diameter of the cathode outlet hole 32 is, for example, 5 mm.
  • the second cathode 12 is connected to the other end of the magnet 14, and generates a magnetic field within the ion gun 1 by forming a magnetic path with the first cathode 11, the magnet 14, and the second cathode 12. .
  • the magnet 14 it is desirable to use a Samacoba magnet, which is a permanent magnet.
  • the magnetic field is not limited to permanent magnets, and an electromagnet may be used as the magnet 14 to generate the magnetic field.
  • An insulator 16 formed in a cylindrical shape is arranged inside the magnet 14, and the outer surface of the insulator 16 is in contact with the inner surface of the magnet 14.
  • the insulator 16 is made of a non-magnetic material having electrical insulation properties, such as ceramics.
  • Anode 500 is fitted inside insulator 16 , the outer surface of anode 500 is in contact with the inner surface of insulator 16 , and the inner surface faces ionization chamber 18 .
  • the anode 500 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum and has a cylindrical shape.
  • Anode 500 is electrically insulated from first cathode 11 , second cathode 12 , and magnet 14 by insulator 16 .
  • the accelerating electrode 15 is made of a conductive non-magnetic material such as stainless steel and has a cylindrical shape, and an accelerating electrode exit hole 33 that serves as an ion beam extraction hole is provided in the center.
  • the diameter of the accelerating electrode exit hole 33 is, for example, 5 mm.
  • Accelerating electrode 15 kept at ground potential is fixed to the periphery of ion gun base 17 so as to surround first cathode 11, second cathode 12, and magnet 14.
  • the ion gun base 17 and the first cathode 11 are provided with holes, through which Ar gas, for example, introduced from the gas supply mechanism 40 is introduced into the ionization chamber 18 .
  • Ar gas is typically introduced into the ionization chamber 18, other inert gases may also be introduced.
  • the first cathode 11, the second cathode 12, the magnet 14, the cathode, and the ionization chamber 18 divided by them, which generate an electric field and a magnetic field for generating ions, are collectively referred to as an ion generation section. It is called.
  • the ion generating section and the accelerating electrode are arranged axially symmetrically about the central axis B of the ion generating section.
  • the Ar gas introduced into the ionization chamber 18 is maintained at an appropriate gas partial pressure, and a discharge voltage of about 0 to 4 kV is applied between the first cathode 11 and the second cathode 12 and the anode 500 by the discharge power supply 21. is applied to generate glow discharge and generate Ar ions.
  • a discharge voltage of about 0 to 4 kV is applied between the first cathode 11 and the second cathode 12 and the anode 500 by the discharge power supply 21. is applied to generate glow discharge and generate Ar ions.
  • the presence of the magnet 14 makes it possible to rotate the electrons generated by the discharge, lengthen the electron trajectory, and increase the discharge efficiency.
  • an accelerating voltage of about 0 to 10 kV (or more) between the second cathode 12 and the accelerating electrode 15 by the accelerating power supply 22 to accelerate the Ar ions, the ion beam is directed out of the ion gun. Make it eject.
  • the magnet 14 and the first cathode 11 are electrically connected to the second cathode 12 and are kept at the same potential as the second cathode 12.
  • the electrons emitted from the surfaces of the first cathode 11 and the second cathode 12 have their orbits bent by the magnetic field formed by the first cathode 11, the second cathode 12, and the magnet 14 in the ionization chamber 18. and performs a turning movement.
  • Some of the positive ions generated in the ionization chamber 18 pass through the cathode outlet hole 32 of the second cathode 12, are accelerated by the accelerating electrode 15, and are emitted to the outside of the ion gun 1 from the accelerating electrode outlet hole 33 of the accelerating electrode 15. , the sample is processed by an ion beam consisting of positive ions. On the other hand, another part of the positive ions generated in the ionization chamber 18 is drawn toward the first cathode 11 and collides with the first cathode 11, thereby damaging the first cathode 11.
  • the anode 500 of this comparative example has the shape disclosed in Patent Document 1. That is, the anode 500 has a cylindrical shape whose longitudinal direction is along the central axis B of the ion generating section, and the inner surface of the anode 500 in contact with the ionization chamber 18 has a second protrusion toward the central axis B. It is formed at the end facing the cathode 12, and the inner diameter of the portion where the projection is formed is narrowed.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross section of an ion gun according to another comparative example and the configuration of the surrounding area.
  • the ion gun shown in FIG. 3 is an example including an anode 501 having the shape disclosed in Patent Document 2. That is, the anode 501 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum and has a cylindrical shape.
  • the anode 501 does not have a protrusion as in Comparative Example 1, and has an inner wall that is flat with respect to the central axis B of the ion generating section. Note that in this comparative example and the examples described later, the structure and operation of the ion gun are the same as the explanation given in FIG. 2, and therefore, redundant explanation will be omitted.
  • FIG. 4 is a diagram showing the results of electron trajectory analysis and ion trajectory analysis in the ion gun of the comparative example.
  • Comparative Example 1 is an ion gun having the anode shape shown in FIG. 2, and its analysis results are analysis results 101a and 101b.
  • Comparative Example 2 is an ion gun having the anode shape shown in FIG. 3, and its analysis results are analysis results 102a and 102b. For comparison, simulations were performed assuming the same except for the anode shape. Note that the size of the ion gun used in the simulation is shown in the analysis result 102a.
  • the electron trajectory in the ion gun is determined by calculating the electric and magnetic fields generated inside the ion gun. Electron trajectory analysis reveals electron concentration points where the electrons generated inside the ion gun are concentrated at a higher concentration.
  • the electron concentration point is located at a distance of 12.9 mm from the bottom surface of the first cathode in the analysis result 101a related to Comparative Example 1, and is located at a distance of 11.5 mm from the bottom surface of the first cathode in the analysis result 102a related to Comparative Example 2. It was shown that Note that the bottom surface of the first cathode refers to the surface of the first cathode 11 that faces the surface in contact with the ionization chamber 18, and in FIG. The coordinate system along the central axis B of the section is also shown.
  • the ion trajectory in the ion gun is also determined by calculating the electric and magnetic fields generated inside the ion gun.
  • the ion trajectory analysis shows a region where ions generated inside the ion gun are emitted from the 100% acceleration electrode exit hole 33.
  • Analysis result 101b according to Comparative Example 1 shows that ions generated in a region closer to second cathode 12 than a distance of 13.6 mm from the bottom of the first cathode are released to the outside, and analysis result 102b according to Comparative Example 2. It was shown that ions generated in a region closer to the second cathode 12 than a distance of 12.5 mm from the bottom surface of the first cathode were emitted to the outside.
  • FIG. 5 is a diagram showing the shape of a beam mark formed on a sample when processing is performed under the same conditions using an ion milling apparatus equipped with an ion gun of a comparative example.
  • the beam mark 111 has the shape of the beam mark of Comparative Example 1, and its depth is about 75 ⁇ m.
  • the beam trace 112 has the shape of the beam trace of Comparative Example 2, and its depth is about 155 ⁇ m. In this manner, in Comparative Example 2, a machining depth approximately twice that of Comparative Example 1 was obtained.
  • the anode is formed of a non-magnetic material, there is no difference in the magnetic field generated in the ion generating section between Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Therefore, it is the electric field that changes due to the anode shape that causes the above-mentioned changes.
  • the inner wall of the anode of Comparative Example 2 is flat with respect to the central axis B of the ion generation section, whereas the anode of Comparative Example 1 has a protrusion formed at the end on the second cathode 12 side, so that the ionization chamber 18 A strong potential gradient in the direction of the central axis B is generated inside.
  • a protrusion is formed on the inner wall of the anode toward the central axis B in a range from a position equidistant from both ends of the anode to an end facing the first cathode.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the ion gun of the example (Example 1) and the configuration of the related peripheral portion.
  • the anode 600 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum.
  • the anode 600 has a cylindrical shape whose longitudinal direction is along the central axis B of the ion generating section, and the inner surface of the anode 600 in contact with the ionization chamber 18 has a protrusion toward the central axis B. is formed at the end facing the first cathode 11, and the inner diameter of the portion where the protrusion is formed is narrowed.
  • the inner diameter of the end of the anode 600 facing the second cathode 12 is set to 6 mm, which is larger than the diameter (5 mm) of the cathode outlet hole 32 of the second cathode 12, while the end of the anode 600 facing the first cathode 11
  • the size of the ion generating section in the direction along the central axis B is referred to as the width
  • the size in the direction perpendicular to the central axis B is referred to as the height.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross section of an ion gun according to another example (Example 2) and the configuration of the surrounding area.
  • the anode 700 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum.
  • the anode 700 has a cylindrical shape whose longitudinal direction is along the central axis B of the ion generating section, and the inner surface of the anode 700 in contact with the ionization chamber 18 has a protrusion toward the central axis B. is formed at the end facing the first cathode 11, and the inner diameter of the portion where the protrusion is formed is narrowed.
  • the inner diameter of the end of the anode 700 facing the second cathode 12 is set to 8 mm, which is larger than the diameter (5 mm) of the cathode outlet hole 32 of the second cathode 12;
  • FIG. 8 is a diagram showing the results of electron trajectory analysis and ion trajectory analysis in the ion gun of the example.
  • Example 1 is an ion gun having the anode shape shown in FIG. 6, and its analysis results are analysis results 103a and 103b.
  • Example 2 is an ion gun having the anode shape shown in FIG. 7, and its analysis results are analysis results 104a and 104b. For comparison, the simulation was performed using the same analysis as shown in FIG. 4 except for the anode shape.
  • the electron concentration point is located at a distance of 10.9 mm from the bottom surface of the first cathode in the analysis result 103a according to Example 1, and is located at a distance of 9.9 mm from the bottom surface of the first cathode in the analysis result 104a according to Example 2. It was shown that Further, from the analysis result 103b according to Example 1, ions generated in a region closer to the second cathode 12 than a distance of 11.8 mm from the bottom surface of the first cathode are emitted to the outside, and the analysis according to Example 2 The result 104b showed that ions generated in a region closer to the second cathode 12 than a distance of 10.7 mm from the bottom surface of the first cathode were emitted to the outside.
  • Example 1 the electron concentration point and the deepest part of the ion emission position are shifted toward the first cathode 11 side than in the comparative example, and the ion emission range is expanded compared to the comparative example. It becomes possible to emit a dramatically larger amount of ions, and it becomes possible to improve the milling speed compared to the comparative example.
  • the ions colliding with the first cathode 11 are released to the outside, making it possible to reduce damage to the first cathode 11 and lengthen the maintenance cycle. become.
  • FIG. 9 shows an example of the anode 600 of the embodiment.
  • a plan view 601 and a cross-sectional view 602 taken along the line AA are shown.
  • a protrusion 650 with a width of 1 mm and a height of 1 mm is formed toward the central axis B of the ion generating section. Due to the protrusion 650, the inner diameter of the end of the anode 600 facing the first cathode 11 is smaller than the inner diameter of the end facing the second cathode 12.
  • the protrusions 650 are formed continuously in a circumferential manner.
  • the protrusions of Example 2 can also be formed in the same manner.
  • FIG. 10 shows another example of the anode 600 of the embodiment.
  • a plan view 603 and a cross-sectional view 604 taken along the line AA are shown.
  • the protrusion 660 includes a plurality of protrusions formed circumferentially at predetermined intervals. Since the protrusions provided on the anode 600 narrow the inner diameter of the anode 600, they also become an obstacle to introducing Ar gas and electrons into the ionization chamber 18. For this reason, as shown in FIG. 10, by forming the protrusions disposed on the anode 600 discontinuously in a circumferential manner, Ar gas and electrons are introduced into the ionization chamber 18 rather than protrusions formed continuously in a circumferential manner. It becomes easier to do.
  • the protrusions of Example 2 can also be formed in the same manner.
  • FIG. 11 is a diagram showing a cross section of the ion gun of the example (modification 1) and the configuration of the related peripheral portion.
  • the anode 800 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum.
  • the anode 800 (length 9.5 mm) has a cylindrical shape whose longitudinal direction is along the central axis B of the ion generation section, and the inner surface of the anode 800 in contact with the ionization chamber 18 has: A protrusion is formed at a position 2 mm from the end facing the first cathode 11 toward the central axis B, and the inner diameter of the portion where the protrusion is formed is narrowed.
  • the inner diameter of the end of the anode 800 facing the second cathode 12 is 6 mm, which is larger than the diameter (5 mm) of the cathode outlet hole 32 of the second cathode 12, and the inner diameter of the portion where the protrusion is formed is 6 mm. is said to be 4 mm.
  • the manufacturing process for the anode 800 is more complicated than the manufacturing process for the anodes of Examples 1 and 2, but the process ranges from a position equidistant from both ends of the anode 800 to the end opposite the first cathode 11. By providing the protrusion, it is possible to obtain the effect of shifting the electron concentration point and the ion emission position to the first cathode 11 side.
  • FIG. 12 is a diagram showing a cross section of the ion gun of the embodiment (modification 2) and the configuration of the related peripheral portion.
  • the anode 900 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum.
  • the anode 900 has a cylindrical shape whose longitudinal direction is along the central axis B of the ion generating section, and the inner surface of the anode 900 in contact with the ionization chamber 18 has a protrusion toward the central axis B. are formed at both ends, and the inner diameter of the portion where the protrusion is formed is narrowed.
  • the height of the protrusion at the end facing the first cathode 11 is 1 mm
  • the height of the protrusion at the end facing the second cathode 12 is 0.5 mm
  • the inner diameter of the unfilled portion is 6 mm
  • the inner diameter of the end facing the second cathode 12 is 5 mm
  • the inner diameter of the end facing the first cathode 11 is 4 mm.
  • the shape of the protrusion in the above modification may be a continuous circumferential shape as shown in FIG. 9, or a discontinuous circumferential shape as shown in FIG. Good too.
  • FIG. 13 is a diagram showing a cross section of the ion gun of the example (modification 3) and the configuration of the related peripheral portion.
  • the anode 1000 is made of a conductive non-magnetic material such as aluminum.
  • the inner diameter of the end of the anode 1000 facing the first cathode 11 is made smaller than the inner diameter of the end facing the second cathode 12, and the inner wall of the anode 1000 faces the first cathode 11.
  • the opening at the end opposite to the second cathode 12 is continuously connected to the opening at the end facing the second cathode 12 . As shown in FIG.
  • the connections may be made such that the cross-section of the inner wall formed by a plane including the central axis B of the ion generating section is a straight line, or may be connected such that the cross-section of the inner wall is a curved line. Even with such a shape, the effect of shifting the electron concentration point and the ion emission position toward the first cathode 11 can be obtained.

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Abstract

イオンミリング装置によるミリング速度を向上させるとともに、メンテナンスサイクルを長くする。イオンガンのイオン生成部は、互いに対向して配置される円盤形状の第１のカソード１１およびイオンビーム取り出し孔３２が設けられた円盤形状の第２のカソード１２と、第１のカソードおよび第２のカソードと電気的に絶縁された状態で、第１のカソードと第２のカソードとの間に配置されるアノードと、第１のカソード、第２のカソードおよびアノードに囲まれ、ガス供給機構４０からガスが供給されるイオン化室１８と、イオン化室に磁場を発生させる磁石１４と、を備え、アノードは、イオン生成部の中心軸に沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、イオン化室に接する内壁には中心軸に向かって第１の突起がアノードの両端部から等距離である位置から第１のカソードに対向する端部までの範囲に形成されている。

Description

イオンミリング装置およびイオンミリング方法
　本発明は、走査電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡などで観察される試料を作成するためのイオンミリング装置およびそれを用いたイオンミリング方法に関する。
　イオンミリング法は、加速したイオンを試料へ衝突させて、イオンが原子や分子をはじき飛ばすスパッタ現象を利用して、試料を削る加工法である。また加工される試料は、上面にイオンビームの遮蔽板となるマスクを載せ、マスク端面からの突出部分がスパッタされることで平滑な断面が加工できる。この方法は、金属、ガラス、セラミック、電子部品、複合材料などを対象に用いられる。
　例えば電子部品においては、内部構造や断面形状、膜厚評価、結晶状態、故障や異物断面の解析といった用途に用いられる。また、走査型電子顕微鏡をはじめとした各種測定装置による形態像、試料組成像、チャネリング像の取得やＸ線分析、結晶方位解析など取得するための断面試料作成方法として利用される。
　このようなイオンミリング装置においては、イオンガンとして単純な構成で小型なペニング放電方式のイオンガンが用いられているものがある。ペニング放電方式のイオンガンの基本構造は、イオンガン内部にガスを供給するガス供給機構と、イオンガン内部に配置され正電圧が印加されるアノードと、アノードとの間に電位差を発生させるカソードと、磁石とを備える。ペニング型イオンガンは、イオンビームのエネルギーが大きいことに起因する高いミリング速度が得られることが特長である。
　特許文献１には高いミリング速度を維持するためにイオンガンから放出されるイオンビームの電流値を常に最大値に保つ方式が開示されている。
　また、特許文献２には、イオンガンから放出されるイオンの量を多くするため、特定の磁束密度を有する磁石を用い、イオンビームのプロファイルを理想的に形成することで、イオンが加速電極出口孔の周辺部分に衝突することなくイオンガンから放出されうる範囲内にイオン化室の領域を制御する方式が開示されている。
特開２００７－４８５８８号公報 特開２０１６－３１８７０号公報
　近年のイオンミリング装置の進歩に伴い、市場が大きく広がってきている。このため適用分野によっては従来よりもさらに高いミリング速度が得られるイオンガンの開発が望まれている。一例として、半導体分野で注目されているシリコン貫通電極（ＴＳＶ：Through Silicon Via）を使った３次元実装の解析などが挙げられる。積層された厚膜試料を加工する場合、従来のミリング速度では加工に大きな時間を有し、装置の稼働率を低下させるという課題がある。また、ペニング放電方式のイオンガンはその機構上、内部で発生したイオンの一部はビーム放出口に対向して配置されるカソードに向かい、カソードに衝突することでカソードに損傷が生じることで加工安定性が低下する課題があった。
　本発明の一実施の態様であるイオンミリング装置は、イオン生成部とイオン生成部にガスを供給するガス供給機構とを備え、イオン生成部で生成されたイオンを加速させてイオンビームとして放出するイオンガンと、イオンガンからのイオンビームが照射される試料が載置される試料ステージとを有し、
　イオンガンのイオン生成部は、互いに対向して配置される円盤形状の第１のカソードおよびイオンビーム取り出し孔が設けられた円盤形状の第２のカソードと、第１のカソードおよび第２のカソードと電気的に絶縁された状態で、第１のカソードと第２のカソードとの間に配置されるアノードと、第１のカソード、第２のカソードおよびアノードに囲まれ、ガス供給機構からガスが供給されるイオン化室と、イオン化室に磁場を発生させる磁石と、を備え、アノードは、イオン生成部の中心軸に沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、イオン化室に接する内壁には中心軸に向かって第１の突起がアノードの両端部から等距離である位置から第１のカソードに対向する端部までの範囲に形成されている。
　イオンミリング装置によるミリング速度を向上させるとともに、メンテナンスサイクルを長くすることが可能となる。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
イオンミリング加工装置の構成を示す説明図である。 比較例のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。 比較例のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。 比較例のイオンガンにおける電子軌道解析結果とイオン軌道解析結果とを示す図である。 比較例のイオンガンによるビーム痕の形状を示す図である。 実施例１のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。 実施例２のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。 実施例のイオンガンにおける電子軌道解析結果とイオン軌道解析結果とを示す図である。 実施例１のアノードの形状を示す図である。 実施例１のアノードの形状を示す図である。 変形例１のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。 変形例２のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。 変形例３のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。
　以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。
　図１はイオンミリング加工装置の構成を示す説明図である。いわゆるペニング放電方式、もしくはそれに準ずる形状のイオンガン１は、その内部にイオンを発生するために必要な構成要素が配置され、非集束のイオンビーム２を試料６に照射するための照射系を形成する。次に、ガス源２０１はガス供給機構２００を介してイオンガン１に接続され、ガス供給機構４０により制御されたガス流量がイオンガン１のイオン化室内に供給される。イオンビーム２の照射とそのイオンビーム電流は、イオンガン制御部３によって制御される。真空チャンバー４は、真空排気系５によって大気圧または真空に制御される。試料６は試料台７の上に保持され、試料台７は試料ステージ８によって保持されている。試料ステージ８は、真空チャンバー４が大気開放したときに真空チャンバー４の外へ引き出すことができ、また試料６をイオンビーム２の光軸に対して任意の角度に傾斜させるための機構要素を含んでいる。試料ステージ駆動部９は、試料ステージ８を左右へスイングすることができ、その速度を制御することができる。
　図２は、比較例のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。図２のイオンガンは、特許文献１に模式的に開示される形状を有するアノードをアノード５００として備える例である。まず、図２に示すイオンガンを例にペニング放電方式のイオンガンの構造および動作について説明する。
　第１のカソード１１は、例えば純鉄など導電性のある磁性材料により円盤形状に形成されており、イオン化室１８にガスを導入するための孔や、アノード５００に給電するためのアノードピン（不図示）を貫通させる孔が設けられている。磁石１４は、円筒形状に形成され、磁石１４の一端は磁性材料で作られた第１のカソード１１に繋がっている。第２のカソード１２は例えば純鉄など導電性のある磁性材料により円盤形状に形成されており、中央部には、イオンビーム取り出し孔となるカソード出口孔３２が設けられている。カソード出口孔３２の直径は例えば５ｍｍである。第２のカソード１２は、磁石１４の他端に繋がっており、第１のカソード１１、磁石１４および第２のカソード１２で磁路を形成することにより、イオンガン１内に磁場を発生させている。磁石１４は、永久磁石であるサマコバ磁石を用いることが望ましい。なお、永久磁石に限られず、磁石１４として電磁石を用いて磁場を発生させてもよい。円筒形状に形成されている絶縁体１６は、磁石１４の内側に配置され、絶縁体１６の外面は磁石１４の内面に接触している。絶縁体１６は例えばセラミックスなどの電気絶縁性を有する非磁性材料で形成されている。アノード５００は絶縁体１６の内側にはめ込まれており、アノード５００の外面は絶縁体１６の内面に接触しており、内面はイオン化室１８に面している。アノード５００は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で円筒形状に形成される。アノード５００は絶縁体１６により第１のカソード１１、第２のカソード１２および磁石１４に対して電気的に絶縁されている。加速電極１５は例えばステンレスなどの導電性を有する非磁性材料により円筒形状に形成されており、中央部には、イオンビーム取り出し孔となる加速電極出口孔３３が設けられている。加速電極出口孔３３の直径は例えば５ｍｍである。接地電位に保たれた加速電極１５は第１のカソード１１と第２のカソード１２と磁石１４とを囲むように、イオンガンベース１７の周辺部に固定されている。イオンガンベース１７および第１のカソード１１には孔が設けられており、ガス供給機構４０から導入される、たとえばＡｒガスがイオン化室１８に導入される。なお、イオン化室１８に導入されるガスとしてはＡｒガスが代表的であるが、他の不活性ガスを導入するようにしてもよい。
　なお、イオンガンのうち、イオンを発生させるための電界と磁場を発生させる第１のカソード１１、第２のカソード１２、磁石１４、カソードおよびそれらによって区画されるイオン化室１８を総称してイオン生成部と称する。イオン生成部および加速電極はイオン生成部の中心軸Ｂを中心とする軸対称となるように配置されている。
　イオン化室１８に導入されたＡｒガスを適切なガス分圧を保った状態とし、放電電源２１により第１のカソード１１および第２のカソード１２とアノード５００との間に０～４ｋＶ程度の放電電圧を印加させ、グロー放電させてＡｒイオンを発生させる。このとき、磁石１４があることによって放電により生じた電子を回転させ、電子軌道を長くして放電効率を上げることができる。さらに、加速電源２２により第２のカソード１２と加速電極１５との間に０～１０ｋＶ程度（もしくはそれ以上）の加速電圧を印加してＡｒイオンを加速することにより、イオンビームをイオンガンの外に射出させる。なお、磁石１４と第１のカソード１１とは、第２のカソード１２と電気的に接続されており、第２のカソード１２と同電位に保たれる。このような電圧印加により、第１のカソード１１表面と第２のカソード１２表面から電子が放出され、その放出された電子はアノード５００に向けて加速される。その際、第１のカソード１１と第２のカソード１２表面から放出された電子は、イオン化室１８において第１のカソード１１、第２のカソード１２および磁石１４により形成された磁場でその軌道が曲げられ、旋回運動を行う。イオン化室１８内を旋回する電子が、導入されたＡｒガスと衝突すると、その衝突を受けたＡｒガスがイオン化し、イオン化室１８では陽イオンが発生する。
　イオン化室１８で発生した陽イオンの一部は、第２のカソード１２のカソード出口孔３２を通り、加速電極１５により加速されて加速電極１５の加速電極出口孔３３からイオンガン１の外部に放出され、陽イオンからなるイオンビームによって試料が加工される。一方、イオン化室１８で発生した陽イオンの別の一部は、第１のカソード１１に向かって引き寄せられ、第１のカソード１１に衝突し、第１のカソード１１を損傷させることになる。
　上述したように、本比較例のアノード５００は特許文献１に開示される形状を有している。すなわち、アノード５００は、イオン生成部の中心軸Ｂに沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、アノード５００のイオン化室１８に接する内面には、中心軸Ｂに向かって突起が第２のカソード１２に対向する端部に形成されており、突起が形成された部分の内径が狭くされている。
　図３は、別の比較例のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。図３のイオンガンは、特許文献２に開示される形状を有するアノードをアノード５０１として備える例である。すなわち、アノード５０１は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で円筒形状に形成されている。アノード５０１は、比較例１のような突起は形成されておらず、イオン生成部の中心軸Ｂに対して平坦な内壁をもっている。なお、本比較例および後述する実施例において、イオンガンとしての構造および動作は図２において行った説明と同様であるので、重複する説明は省略する。
　図４は比較例のイオンガンにおける電子軌道解析結果とイオン軌道解析結果とを示す図である。比較例１は図２に示したアノード形状を有するイオンガンであり、その解析結果が解析結果１０１ａ，１０１ｂである。比較例２は図３に示したアノード形状を有するイオンガンであり、その解析結果が解析結果１０２ａ，１０２ｂである。比較のため、アノード形状以外は同一としてシミュレーションを行っている。なお、シミュレーションに用いたイオンガンの大きさは、解析結果１０２ａに示している。
　イオンガンにおける電子軌道は、イオンガン内部に生じる電界および磁場を計算することで求められる。電子軌道解析からはイオンガン内部で発生した電子がより高濃度に集中する電子集中点が見いだされる。電子集中点は、比較例１に係る解析結果１０１ａでは第１のカソード底面から１２．９ｍｍの距離にあり、比較例２に係る解析結果１０２ａでは第１のカソード底面から１１．５ｍｍの距離にあることが示された。なお、第１のカソード底面とは第１のカソード１１のイオン化室１８に接する面と対向する面を指しており、図４には、第１のカソード底面を基準位置（０ｍｍ）とし、イオン生成部の中心軸Ｂに沿った座標系をあわせて示している。
　イオンガンにおけるイオン軌道もまた、イオンガン内部に生じる電界および磁場を計算することで求められる。イオン軌道解析では、イオンガン内部で生じたイオンが１００％加速電極出口孔３３から出射される領域を示している。比較例１に係る解析結果１０１ｂからは、第１のカソード底面から１３．６ｍｍの距離よりも第２のカソード１２側の領域で発生したイオンが外部に放出され、比較例２に係る解析結果１０２ｂからは第１のカソード底面から１２．５ｍｍの距離よりも第２のカソード１２側の領域で発生したイオンが外部に放出されることが示された。このことは、比較例１における第１のカソード底面から１３．６ｍｍの距離よりも第１のカソード１１側で発生したイオン、比較例２における第１のカソード底面から１２．５ｍｍの距離よりも第１のカソード１１側で発生したイオンは主にイオンガン内部に衝突し、カソード等を損傷させる一因となっている、ということを意味している。
　図５は比較例のイオンガンを搭載したイオンミリング装置により、同一条件で加工処理を行った際に、試料に形成されるビーム痕の形状を示す図である。ビーム痕１１１が比較例１のビーム痕の形状であり、その深さは約７５μｍである。ビーム痕１１２が比較例２のビーム痕の形状であり、その深さは約１５５μｍである。このように、比較例２では、比較例１に対して約２倍の加工深さが得られている。
　以上より、比較例２では、電子集中点が比較例１よりも１．４ｍｍだけ（１２．９ｍｍから１１．５ｍｍ）、第１のカソード１１側にシフトされ、イオン放出位置の最深部が比較例１よりも１．１ｍｍだけ（１３．６ｍｍから１２．５ｍｍ）、第１のカソード１１側にシフトしていることが、加工深さが約２倍となる結果をもたらしているといえる。電子とアルゴンガスとが衝突して発生するイオンは、電子集中点近傍で高濃度に発生するため、比較例２では、電子集中点とイオン放出位置とがともに第１のカソード１１側にシフトすることによって、比較例１よりも拡大されたイオン放出範囲から飛躍的に多いイオン量が放出されたと考えられる。
　ここで、アノードは非磁性材料で形成されているため、比較例１と比較例２とではイオン生成部に生じる磁場に違いはない。したがって、上述のような変化をもたらすものは、アノード形状に起因して変化した電界である。比較例２のアノードの内壁はイオン生成部の中心軸Ｂに対して平坦であるのに対し、比較例１のアノードは第２のカソード１２側の端部に形成された突起により、イオン化室１８内において中心軸Ｂ方向の強い電位勾配を発生させている。以上の知見を踏まえ、本実施例では、アノードの内壁に中心軸Ｂに向かって突起をアノードの両端部から等距離である位置から第１のカソードに対向する端部までの範囲に形成する。これにより、本実施例では、電子集中点とイオン放出位置とをともに比較例よりもさらに第１のカソード１１側にシフトさせることができ、比較例よりも拡大されたイオン放出範囲から飛躍的に多いイオン量を放出させることが可能になる。このことは同時にイオンガン内部の構成部品に衝突するイオン量を減少させることを可能にする。
　図６は、実施例（実施例１）のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。アノード６００は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で形成される。本実施例では、アノード６００は、イオン生成部の中心軸Ｂに沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、アノード６００のイオン化室１８に接する内面には、中心軸Ｂに向かって突起が第１のカソード１１に対向する端部に形成されており、突起が形成された部分の内径が狭くされている。例えば、アノード６００の第２のカソード１２に対向する端部の内径は、第２のカソード１２のカソード出口孔３２の直径（５ｍｍ）よりも大きい６ｍｍとされる一方、第１のカソード１１に対向する端部にはイオン生成部の中心軸Ｂに向かって例えば幅１ｍｍ、高さ１ｍｍの突起が形成されることにより、突起が形成された部分の内径は４ｍｍとされている。なお、ここではイオン生成部の中心軸Ｂに沿った方向の大きさを幅、中心軸Ｂと直交する方向の大きさを高さという。
　図７は、別の実施例（実施例２）のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。アノード７００は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で形成される。本実施例では、アノード７００は、イオン生成部の中心軸Ｂに沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、アノード７００のイオン化室１８に接する内面には、中心軸Ｂに向かって突起が第１のカソード１１に対向する端部に形成されており、突起が形成された部分の内径が狭くされている。例えば、アノード７００の第２のカソード１２に対向する端部の内径は、第２のカソード１２のカソード出口孔３２の直径（５ｍｍ）よりも大きい８ｍｍとされる一方、第１のカソード１１に対向する端部にはイオン生成部の中心軸Ｂに向かって例えば幅３ｍｍ、高さ１ｍｍの突起が形成されることにより、突起が形成された部分の内径は４ｍｍとされている。
　図８は実施例のイオンガンにおける電子軌道解析結果とイオン軌道解析結果とを示す図である。実施例１は図６に示したアノード形状を有するイオンガンであり、その解析結果が解析結果１０３ａ，１０３ｂである。実施例２は図７に示したアノード形状を有するイオンガンであり、その解析結果が解析結果１０４ａ，１０４ｂである。比較のため、アノード形状以外は、図４に示した解析と同一としてシミュレーションを行っている。
　電子集中点は、実施例１に係る解析結果１０３ａでは第１のカソード底面から１０．９ｍｍの距離にあり、実施例２に係る解析結果１０４ａでは第１のカソード底面から９．９ｍｍの距離にあることが示された。また、実施例１に係る解析結果１０３ｂからは、第１のカソード底面から１１．８ｍｍの距離よりも第２のカソード１２側の領域で発生したイオンが外部に放出され、実施例２に係る解析結果１０４ｂからは第１のカソード底面から１０．７ｍｍの距離よりも第２のカソード１２側の領域で発生したイオンが外部に放出されることが示された。
　このように、実施例１、実施例２ともに、電子集中点およびイオン放出位置の最深部が比較例よりも第１のカソード１１側にシフトしており、比較例よりも拡大されたイオン放出範囲から飛躍的に多いイオン量が放出可能になり、比較例よりもミリング速度を向上させることが可能になる。同時に、比較例においては第１のカソード１１に衝突していたイオンが外部に放出されることにより、第１のカソード１１の損傷を低減させることが可能になり、メンテナンスサイクルを長くすることが可能になる。
　図９に実施例のアノード６００の一例を示す。平面図６０１およびＡＡ線での断面図６０２を示している。アノード６００の第１のカソード１１に対向する端部にはイオン生成部の中心軸Ｂに向かって幅１ｍｍ、高さ１ｍｍの突起６５０が形成されている。突起６５０により、アノード６００の第１のカソード１１に対向する端部の内径は第２のカソード１２に対向する端部の内径よりも小径とされている。図９の例では、突起６５０は円周状に連続して形成されている。実施例１の例を示しているが、実施例２の突起も同様に形成できる。
　図１０は実施例のアノード６００の別の一例を示す。平面図６０３およびＡＡ線での断面図６０４を示している。図１０の例では、突起６６０は、円周状に複数の突起が所定間隔ごとに形成されている。アノード６００に設けられる突起は、アノード６００の内径を狭めるため、イオン化室１８にＡｒガスや電子を導入する障害にもなる。このため、図１０のように、アノード６００に設ける突起を円周状に不連続に形成することにより、円周状に連続して形成した突起よりも、Ａｒガスや電子をイオン化室１８に導入することが容易になる。実施例１の例を示しているが、実施例２の突起も同様に形成できる。
　以下に、実施例のイオンガンの変形例を示す。
　図１１は、実施例（変形例１）のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。アノード８００は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で形成される。変形例１では、アノード８００（長さ９．５ｍｍ）は、イオン生成部の中心軸Ｂに沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、アノード８００のイオン化室１８に接する内面には、中心軸Ｂに向かって突起が第１のカソード１１に対向する端部から２ｍｍの位置に形成されており、突起が形成された部分の内径が狭くされている。例えば、アノード８００の第２のカソード１２に対向する端部の内径は、第２のカソード１２のカソード出口孔３２の直径（５ｍｍ）よりも大きい６ｍｍである一方、突起が形成された部分の内径は４ｍｍとされている。
　アノード８００の製造工程は、実施例１，２のアノードの製造工程よりも複雑になるが、アノード８００の両端部から等距離である位置から第１のカソード１１に対向する端部までの範囲に突起を設けることで、電子集中点とイオン放出位置とを第１のカソード１１側にシフトさせる効果を得ることができる。
　図１２は、実施例（変形例２）のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。アノード９００は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で形成される。変形例２では、アノード９００は、イオン生成部の中心軸Ｂに沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、アノード９００のイオン化室１８に接する内面には、中心軸Ｂに向かって突起が両端部に形成されており、突起が形成された部分の内径が狭くされている。例えば、第１のカソード１１に対向する端部の突起の高さは１ｍｍ、第２のカソード１２に対向する端部の突起の高さは０．５ｍｍとすることで、アノード９００において突起の設けられていない部分の内径が６ｍｍ、第２のカソード１２に対向する端部の内径は５ｍｍである一方、第１のカソード１１に対向する端部の内径は４ｍｍとされている。第２のカソード１２と対向する側に突起が設けられていたとしても、第１のカソード１１と対向する側に設けられた突起が、イオン生成部の中心軸Ｂ方向により強い電位勾配を発生させることにより、電子集中点とイオン放出位置とを第１のカソード１１側にシフトさせる効果を得ることができる。
　なお、以上の変形例における突起の形状は、図９に示したような円周状に連続する形状であってもよく、図１０に示したような円周状に非連続な形状であってもよい。
　図１３は、実施例（変形例３）のイオンガンの断面と関連する周辺部の構成を示す図である。アノード１０００は例えばアルミニウムなど導電性を有する非磁性材料で形成される。変形例３では、アノード１０００の第１のカソード１１に対向する端部の内径は第２のカソード１２に対向する端部の内径よりも小さくされ、アノード１０００の内壁は第１のカソード１１に対向する端部の開口と第２のカソード１２に対向する端部の開口とを連続的に接続するように形成されている。図１３に示すように、イオン生成部の中心軸Ｂを含む平面による内壁の断面が直線となるように接続してもよいし、内壁の断面が曲線となるように接続してもよい。このような形状であっても、電子集中点とイオン放出位置とを第１のカソード１１側にシフトさせる効果を得ることができる。
　以上、本発明を実施例、変形例に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能なものである。また、各実施例や変形例を単独でなく組み合わせて適用しても効果がある。
１：イオンガン、２：イオンビーム、３：イオンガン制御部、４：真空チャンバー、５：真空排気系、６：試料、７：試料台、８：試料ステージ、９：試料ステージ駆動部、１１：第１のカソード、１２：第２のカソード、１４：磁石、１５：加速電極、１６：絶縁体、１７：イオンガンベース、１８：イオン化室、２１：放電電源、２２：加速電源、３２：カソード出口孔、３３：加速電極出口孔、４０：ガス供給機構、１０１ａ，１０１ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１０３ａ，１０３ｂ，１０４ａ，１０４ｂ：解析結果、１１１，１１２：ビーム痕、２００：ガス供給機構、２０１：ガス源、５００，５０１，６００，７００，８００，９００，１０００：アノード、６０１，６０３：平面図、６０２，６０４：断面図、６５０，６６０：突起。

Claims (11)

  1. 　イオン生成部と前記イオン生成部にガスを供給するガス供給機構とを備え、前記イオン生成部で生成されたイオンを加速させてイオンビームとして放出するイオンガンと、
    　前記イオンガンからのイオンビームが照射される試料が載置される試料ステージとを有し、
    　前記イオンガンの前記イオン生成部は、
    　互いに対向して配置される円盤形状の第１のカソードおよびイオンビーム取り出し孔が設けられた円盤形状の第２のカソードと、
    　前記第１のカソードおよび前記第２のカソードと電気的に絶縁された状態で、前記第１のカソードと前記第２のカソードとの間に配置されるアノードと、
    　前記第１のカソード、前記第２のカソードおよび前記アノードに囲まれ、前記ガス供給機構からガスが供給されるイオン化室と、
    　前記イオン化室に磁場を発生させる磁石と、を備え、
    　前記アノードは、前記イオン生成部の中心軸に沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、前記イオン化室に接する内壁には前記中心軸に向かって第１の突起が前記アノードの両端部から等距離である位置から前記第１のカソードに対向する端部までの範囲に形成されているイオンミリング装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記アノードの前記第１の突起は、前記第１のカソードに対向する端部に形成されているイオンミリング装置。
  3. 　請求項１において、
    　前記アノードの前記イオン化室に接する内壁には前記中心軸に向かって第２の突起が前記第２のカソードに対向する端部に形成されており、
    　前記第１の突起の高さは、前記第２の突起の高さよりも高いイオンミリング装置。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記第１の突起は、円周状に連続して形成されているイオンミリング装置。
  5. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記第１の突起は、円周状に複数の突起が所定間隔ごとに形成されているイオンミリング装置。
  6. 　請求項１～３のいずれか１項において、
    　前記アノードの前記第２のカソードに対向する端部における内径は、前記第２のカソードの前記イオンビーム取り出し孔の直径以上であるイオンミリング装置。
  7. 　イオン生成部と前記イオン生成部にガスを供給するガス供給機構とを備え、前記イオン生成部で生成されたイオンを加速させてイオンビームとして放出するイオンガンと、
    　前記イオンガンからのイオンビームが照射される試料が載置される試料ステージとを有し、
    　前記イオンガンの前記イオン生成部は、
    　互いに対向して配置される円盤形状の第１のカソードおよびイオンビーム取り出し孔が設けられた円盤形状の第２のカソードと、
    　前記第１のカソードおよび前記第２のカソードと電気的に絶縁された状態で、前記第１のカソードと前記第２のカソードとの間に配置されるアノードと、
    　前記第１のカソード、前記第２のカソードおよび前記アノードに囲まれ、前記ガス供給機構からガスが供給されるイオン化室と、
    　前記イオン化室に磁場を発生させる磁石と、を備え、
    　前記アノードは、前記イオン生成部の中心軸に沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、前記第１のカソードに対向する端部における内径は前記第２のカソードに対向する端部における内径よりも小さくされており、前記アノードの前記イオン化室に接する内壁は、前記第１のカソードに対向する端部の開口と前記第２のカソードに対向する端部の開口とを連続的に接続するように形成されているイオンミリング装置。
  8. 　請求項７において、
    　前記中心軸を含む平面による前記アノードの前記内壁の断面は直線状であるイオンミリング装置。
  9. 　請求項７または請求項８のいずれかにおいて、
    　前記アノードの前記第２のカソードに対向する端部における内径は、前記第２のカソードの前記イオンビーム取り出し孔の直径よりも大きいイオンミリング装置。
  10. 　イオン生成部、加速電極、放電電源、加速電源およびガス供給機構を備えるイオンガンと、試料ステージとを有するイオンミリング装置を用いて試料を加工するイオンミリング方法であって、
    　前記イオンガンの前記イオン生成部は、互いに対向して配置される円盤形状の第１のカソードおよびイオンビーム取り出し孔が設けられた円盤形状の第２のカソードと、前記第１のカソードおよび前記第２のカソードと電気的に絶縁された状態で、前記第１のカソードと前記第２のカソードとの間に配置されるアノードと、前記第１のカソード、前記第２のカソードおよび前記アノードに囲まれるイオン化室と、前記イオン化室に磁場を発生させる磁石と、を備え、前記アノードは、前記イオン生成部の中心軸に沿った方向を長手方向とする円筒形状を有し、前記イオン化室に接する内壁には前記中心軸に向かって突起が前記アノードの両端部から等距離である位置から前記第１のカソードに対向する端部までの範囲に形成されており、
    　前記加速電源は、前記加速電極に対して正電圧となる加速電圧を前記第２のカソードに印加し、
    　前記放電電源は、前記第１のカソードおよび前記第２のカソードに対して正電圧となる放電電圧を前記アノードに印加し、
    　前記ガス供給機構は、前記イオン生成部の前記イオン化室にガスを供給し、
    　前記イオンガンから放出されるイオンビームにより前記試料ステージ上に載置された前記試料を加工するイオンミリング方法。
  11. 　請求項１０において、
    　前記イオンガンの前記加速電極は接地電位とされるイオンミリング方法。
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Citations (3)

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WO2021038754A1 (ja) * 2019-08-28 2021-03-04 株式会社日立ハイテク イオンガン及びイオンミリング装置

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