JP2006032154A - 集束イオンビーム加工方法および集束イオンビーム加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工物を機械的に傾斜や移動させることなく、しかも１個の２次電子検出器を用いてでも、ビーム加工中の３次元形状をインラインで高精度に測定することができ、高精度なナノ３次元造型を実施できる集束イオンビーム加工方法と装置を提供する。
【解決手段】イオンビームを照射して３次元形状の除去加工を行う際にイオンビームを加工物の同一箇所に対して通常照射および屈曲傾斜させて照射し、加工点から放出される２次電子を２次検出器により計測することでイオンビーム加工された部分の形状を計測する。
【選択図】図１

Description

本発明はイオンビームを照射して微細な３次元形状を加工するための、集束イオンビーム加工方法および集束イオンビーム加工装置に関する。

近年、材料に対する微細な形状を加工する要望が高くなっている。かかる微細形状の加工手段や加工方法として、電子ビーム描画装置のほかに、微細に絞ったイオンビームを用いて試料をスパッタリング加工する集束イオンビーム加工（ＦＩＢ加工）が知られており、材料の材質を問わずに直接、微細加工することができるので、ナノ３次元造型法や装置として期待されている。

この集束イオンビーム加工法で３次元形状の加工を行う場合、加工形状ことに深さ成分を測定することが精度を確保する上できわめて重要である。
かかる、加工深さの測定法として、電子ビームを用いた方法、すなわち、加工物表面の傾斜角度と２次電子強度の関係を元にして積分計算する方法がある。これは、試料表面に電子線を照射することによって発生する２次電子の放出される強度が入射角の増大と共に単調に増大し、また、その放出強度の角度分布も電子線入射角度と共に変化する原理に基づくもので、表面形状測定を行うためには差分信号が必要となるため、Ａ、Ｂの一対の二次電子検出器を用いている。

すなわち、表面傾斜角θにおけるＡ、Ｂ両検出器からの２次電子強度をそれぞれａ、ｂとし、垂直入射における二次電子強度をそれぞれａｎ、ｂｎとし、Ｋを比例定数とすると、（１）式に示すような関係式が成り立つ。
ｔａｎθ=Ｋ(Ａ2−Ｂ2)／(Ａn2+Ｂn2)・・・・・（１）

実際の装置では、４個の２次電子検出器を鏡体の四隅に配置し、２個の検出器をＡ、もう２個の検出器をＢとして使用し、それぞれの方向に発生した２次電子の差を取ることにより入射電子線に対する試料表面の傾斜角を計算し、それを積分することにより表面形状の測定を行っている。
この方法は、深さ方向の２点間距離の測定でも電子線３次元粗さ解析装置を使用して３次元形状データを得てから、任意の場所の２次元形状をデジタル処理で得ることができるため、破断面を作りにくい穴や溝の深さも計測が可能な利点があるが、多数の２次電子検出器を用いるため、装置が複雑，高価なものになる問題があった。

これに代わる方法として、先行特許文献１には、１個の検出器で３次元形状を測定することをねらって、イオンビーム照射系と軸方向を異にする電子ビーム照射系を設け、これらで加工穴深さを求めることが提案されているが、加工物を傾斜移動して計測することから、完全に元の位置に加工物を戻すことは、機械精度の観点からナノレベルで同一箇所に戻すことは不可能に近い。このため、先行技術1は、形状測定はできても移動後の追加工はビームがずれてしまい、実際上、加工を行えない問題があった。

また、集束イオンビーム加工以外では、電子ビーム照射系において、形状を測定する方法として、加工物を傾斜させることにより加工物の深さを測定する方法が、先行特許文献２に記述されているが、電子ビームでは強度が弱いため除去加工を行うことが難しいという基本的な問題に加えて、先行技術1と同様に、加工物を傾斜移動することから、完全な元の位置に戻すことができず、したがって、計測はできても、その後の追加工はできない問題があった。
特開２００２−１３４０５８号公報 特開２００３−３１５０２９号公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、加工物を機械的に傾斜や移動させることなく、しかも１個の２次電子検出器を用いてでも、ビーム加工中の３次元形状をインラインで高精度に測定することができ、高精度なナノ３次元造型を実施できる集束イオンビーム加工方法と装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、形状測定時に加工物を傾斜させることから生じる移動誤差をなくすために、加工および観察するためのビームを、通常の場合とビームを屈曲させて加工物の同一場所に傾斜させて照射させるようにしたものである。すなわち、イオンビームを照射して３次元形状の除去加工を行う際に、イオンビームを加工物の同一箇所に対して通常照射および屈曲傾斜させて照射し、加工点から放出される２次電子を２次検出器により計測することでイオンビーム加工された部分の形状を計測することを特徴としている。

また、本発明は、微細３次元加工装置において、該装置が、イオンビーム加工された部分の３次元形状を計測するために、イオンビームを加工物の同一箇所に対してビームを通常照射および傾斜させて照射する手段と、加工点から放出される２次電子を計測する１個の２次検出器を備えていることを特徴としている。

本発明の請求項１によれば、イオンビームを屈曲させることにより、屈曲させない場合の２次電子との比較を行うことで形状を計測するので、集束イオンビームによる３次元加工にとってもっとも重要な加工中の３次元形状が加工物を傾斜・移動させることなくオンラインで計測でき、形状計測後に追加工を行う場合に加工物が同一箇所にあることから高精度に行うことができる。また、１個の２次検出器でも形状測定を実現できるため装置構造が簡易であり、コストの低減を図ることができるというすぐれた効果が得られる。

ビームを屈曲させるための手段としては、好適には、静電気力を用いる。
集束イオンビームで使用するイオンはプラス電位のガリウムイオンであり、通常、電極はこれを通過するガリウムイオンの軌道を曲げるためにプラスに帯電させ、かつ、電極は曲げる方向を制御するために複数に分割以上されている。
この４分割された各電極の電位を、静電気力を用いて異なる電位にすることで、電極を通過する際にイオンビームの軌道を曲げ、同一箇所に傾斜させて照射することができる。したがって、実施が容易であり、１個の２次検出器のみでも形状計測が可能になるというすぐれた効果が得られる。

また、好適には、電極の段数は２段以上必要とする。
１段の電極でもイオンビームの軌道を曲げることが可能となるが、２段以上の電極とすれば、２段目の電極により、１段目で曲げられたビーム電極に帯電させないビーム照射位置と同一場所までを反対方向に曲げ直すことができるので、円滑で確実な形状測定と追加工を行うことができる。

なお、本発明は、所望の材質、たとえばダイヤモンド、ｃＢＮ，ＤＬＣ，ルビー、サファイア、金属、セラミックなどの表面に微細な３次元形状を加工するのに好適であり、加工対象製品としては、たとえば金型、微細径の工具、各種部品（これには、マイクロアレーレンズなどの光学部品を含む）、工芸品、装飾品などがあるが、これに限られるものではない。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明を適用した集束イオンビーム加工観察装置と方法の概要を示している。
１は真空チャンバであり、バルブ１１を介して真空ポンプ１０に接続されている。２は前記真空チャンバ１に配置されたビーム照射装置本体である。
３は加工用のワーク（試料）であり、ビーム照射装置本体２と対峙する関係位置にあるステージ４に配置される。

前記ビーム照射装置本体２は、図１と図２のように、ガリウムイオン源２００と、集束レンズ２０１と、ビーム制限アパーチャ２０２、ブランカ２０３と、ブランキングアパーチャ２０４と、Ｘ方向位置制御用とＹ方向位置制御用のメインディフレクタ２０７，２０８と、対物レンズ２０５および走査偏向器としてのビーム屈曲電極２０，２０’を備え、先端から前記ワーク３にイオンビーム５が照射され、それにより除去加工が行われるようになっている。前記対物レンズ２０５までの各要素は鏡筒に収められている。

ビーム照射装置本体２では、ビーム５がＸ、Ｙの両座標で自由に移動され、ワーク３の所望の位置や領域でのビーム５の走査で、所望形状が加工されるようになっている。
ステージ４は、ワーク３を傾けてもビーム加工点５０を中心として傾斜され、またワーク３の回転を行っても加工点が同じ位置を維持するようにするため、好適には、支持用部体と、これを上下移動させる移動用部体と、これを支えつつ３６０度の円弧軌跡上で移動する傾斜用部体を組み合わせたユーセントリック機構からなっている。支持用部体はそれ自体が回転させられるようなっているか、あるいは移動用部体によって回転させられるようなっている。

６は２次検出器であり、ビーム加工中に放出される２次電子を捕えて検出し、加工面(加工された面)の形状を画像として観察するために、ビーム照射装置本体２のビーム照射位置に常に検出面が臨むように、ビーム照射装置本体２の鏡筒あるいは真空チャンバ１のフレームに固定されている。信号出力側は取込み系６０により後述するコンピュータに接続されている。前記Ｘ方向位置制御用とＹ方向位置制御用のメインディフレクタ２０７，２０８はビーム位置および滞在時間制御信号をコンピュータとの間で授受するようにコンピュータと制御系２０９で結ばれている。

７はビーム照射装置本体２に付属するコントローラとしてのコンピュータであり、本体７ａとモニター７ｂを備えている。
前記本体７ａは、ＣＡＤ機能に加えて、ビームとワークの制御機能部を有しており、これには、ビーム位置および滞在時間、ビーム強度の各制御、２次電子による画像、通常と屈曲のビームに対する２次検出の差分から加工形状を測定する機能が含まれる。これらはハードウエアおよび／またはソフトウエアの形式で構築されている。
ビーム制御機能部では、ビーム照射装置本体２のＸ方向位置制御用とＹ方向位置制御用のメインディフレクタ２０７，２０８に信号を送ってビーム位置と滞在時間を制御するとともに、ビーム照射装置本体２のイオン銃に信号を送ってビーム強度(加速電圧)の制御を行い、かつ形状測定機能部および加工速度算出機能部からの信号で、前記ビーム位置と、滞在時間またはビーム強度を調整する。滞在時間とビーム強度は加工深さに関係するパラメータであり、通常は、一連の加工途中でのビーム強度(加速電圧)は一定として行う。

本発明の特徴は、上記のような装置で集束イオンビーム加工を行う過程すなわち設定した時間と位置およびビーム強さでワーク表面を除去加工したときに、その加工ポイントで、意図的にイオンビーム５に屈曲角度をつけて同加工ポイントに照射し、それを２次検出器６で検出し、通常照射（垂直系照射）時と屈曲傾斜照射をコンピュータ７で演算処理することにより２画像を得しめ、かかる２画像の差分から深さ（距離）を求めることである。
詳述すると、まずそのための手段として、図１ないし図３のように、ビーム照射口に２段の電極２０，２０’を配している。各段の電極は、複数枚（この例では４枚）の同一形状の単位電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈにより構成されており、４枚の電極は上下にずれることなく平行に配置される。

こうした２段電極を用い、分割された各電極の電位を、静電力を用いて異なる電位を印加し、それにより電極を通過するイオンビームの軌道を曲げ、屈曲したイオンビーム５’を創生させる。図４はイオンビームの屈曲状態をシミュレーションさせたビームの軌跡であり、この例では、電極Ａ、電極Ｃ、電極Ｅ、電極Ｇに、Ａ＜ＣおよびＥ＞Ｇとなるように電圧を印加させた場合を示している。加工時には、通常照射すなわち電極２０,２０’に電圧を印加させず、各電極をアース電位にすることで、図５のビームの軌跡を得る。
このように各電極に印加させる電圧量を調整することにより、電圧を印可させない場合のビーム照射位置と同一の場所に傾斜させたビームを照射できる。これにより、２個以上の２次検出器を用いたり、ワークを移動させたりすることなく、同一場所から２種類の２次電子等を検出させることができる。したがって、ワークの位置およびビームを走査させることにより、加工物の形状を測定することが可能となる。

電極の段数を２段以上としたのは、形状測定のためにビームを曲げるだけでなく、屈曲させる必要および屈曲させないビームの場合と同一箇所を照射させる必要があることから、２段目の電極２０’により１段目で曲げられたビーム電極に帯電させないビーム照射位置と同一場所までを反対方向に曲げ直す必要があるからである。すなわち、ビームを曲げた場合（屈曲ではない）でも画像が得られるが、通常照射画像とビーム傾斜画像の差分からは形状を測定できず、必ず同一場所でないと差を得る意味がない。このため屈曲させて同一場所の画像を得る必要があるからである。

前記のように同一箇所に照射された屈曲されたビーム５’と屈曲されないビーム５からの２次電子を検出することで、深さが測定可能になる。その原理を説明すると、図６のように、次電子放出効率は入射線の試料面に対する入射角θに大きく依存し、δ∝1/cosθの関係がある。
これは図７（ａ）(ｂ)からもわかるように、一定のエネルギーの入射電子に対して最大進入深さｒは一定であり、入射電子はｒ×cosθの関係でより表面近くで２次電子の発生する確率が増える理由による。一方、２次電子を捕集する検出器の方向は試料表面に垂直方向に置いたとき最も収率がよくなる。従って最も収率の良い試料の傾き角は入射線の方向と検出器の幾何学的な配置によって複雑であるが、一般的には検出器には正の電位をかけて２次電子を集めてしまうので、入射線の試料表面に対する入射角θで決定され、1／cosθの関係が満足されると考えてよい。

こうしたことから、凹凸測定の基本原理として、試料面を電子線で照射した場合に発生する２次電子放出強度は、入射角度の増大と共に単調に増大し、また、その放出強度の角度分布も入射角度と共に変化し、その表面形状計測を行うために、差分信号が必要となるため、従来では、前述のように、一対の２次電子検出器を用いていたのである。
本発明では、１個の２次電子検出器で凹凸測定を行うために、初期条件設定操作によって、図８のように、理想平面からの出力信号ａｎ、ｂｎをあらかじめコンピュータ７の本体７ａに取り込み、測定点における両入射ビームの出力信号ａ、ｂ、に対して演算を施し、Ｘ−Ｚ平面内における入射角θを算出する。
このようにして求められた試料の傾斜を積分していくことにより、Ｘ軸方向の表面形状を計測することができる。本発明の測定原理図を図９に模型的に示す。
（１）〜（４）は垂直入射電子を、（５）〜（８）は屈曲入射電子を示している。

試料面をイオンビームで照射した場合に発生する2次電子放出強度は、入射角度の増大と共に単調に増大し、その放出強度の角度分布も入射角度と共に変化し、その表面形状計測を行うために、差分信号が必要となるため入射ビームを屈曲させる偏光レンズを備えている。
入射角θにおける垂直入射ビームと屈曲入射ビームからの出力信号強度をａ、ｂとし、理想平面における両ビームからの出力信号強度をそれぞれａｎ、ｂｎ、Ｋは定数とすると関係式（１）でθが７５度以下の時に良い近似を示す。式（１）はＦＩＢの通常の動作条件において一般的に成り立つ。
Ｔａｎθ ＝ Ｋ×（ａ²‐ｂ²）／（ａｎ+ｂｎ）² …（１）
この式により求めた入射ビームの入射角と実際の入射角の関係を、図１０に示す。図１１は，角度とＴＡＮθのグラフであり、このグラフからＴＡＮθは７０度程度まで一定に増加傾向にあることがわかる。即ち，ほぼ比例しているために，ａｎおよびｂｎをはじめに検出し，aおよびｂを測定すればθを算出できるのである。
そして、こうした測定を行った後、電極への電位の印加を停止してビームの屈曲を元に直し、まだ未加工の部分があればビームを照射して追加工を行い、こうした操作を順次各加工点ごとに所望の頻度で行い、目的形状にするのである。

なお、ビーム加工の基礎になる加工データは、従来と同様な手法で構築してもよいが、たとえば、次のような方法も好適あり、これらと本発明の形状測定方法を組み合わせると、きわめて効果的である。
１）加工すべき加工形状をＣＡＤで作成し、そのＣＡＤデータをＣＡＭで加工してＣＬデータを作成し、かつ前記ＣＬデータの出力ピッチを多分割することによりＸＹＺ座標の点群データを得る方法。
これによれば、集束イオンビームによる３次元加工にとってもっとも重要な加工用データを、簡単、迅速かつ正確に作成することができるメリットがある。

２）加工すべき加工形状をＣＡＤで作成し、そのＣＡＤデータで作成された画像に所定ピッチで網目を張り、網目の交点の座標からＸＹＺ座標データを読み取ることにより点群データを得る方法。
これによれば、高価なＣＡＭを使わずに、ＣＡＤデータから集束イオンビーム加工用の３次元加工データを作成することができるので、加工用データの作成を、簡易、安価に行うことが可能になるメリットがある。

そして、装置として表現すると、イオンビームを用いて行う微細３次元加工置であって，該装置が、ビーム照射装置本体と、ビーム照射装置本体の制御系とリンクしたＣＡＤ／ＣＡＭと、前記ＣＡＭで作成されたＣＬデータよりＸＹＺの３次元座標の点群データに変換する手段を備えていることを特徴としている。
これによれば、高精度に加工深さを加工することが可能であり、加工材料を限定することなく，表面に微細な３次元表面を有する各種製品を製作することが可能となる。

集束イオンビーム加工方法としては、１）に対応して、集束イオンビームを用いて３次元形状の除去加工を行うにあたり、加工すべき加工形状をＣＡＤで作成し、そのＣＡＤデータをＣＡＭで加工してＣＬデータを作成し、かつ前記ＣＬデータの出力ピッチを多分割してＸＹＺ座標の点群データを作成し、この点群データを使用してビーム照射装置本体で加工を行いつつ各座標でのビーム滞在時間を制御することがあげられる。
これによれば、高精度に加工深さを加工することが可能であり、加工材料を限定することなく，表面に微細な３次元表面を有する各種製品を製作することが可能となる。

また、２）に対応して、集束イオンビームを用いて３次元形状の除去加工を行うにあたり、加工すべき加工形状をＣＡＤで作成し、そのＣＡＤデータで作成された画像に所定ピッチで網目を張り、網目の交点の座標からＸＹＺ座標データを読み取ることにより点群データを作成し、この点群データを使用してビーム照射装置本体で加工を行うことが挙げられる。
これによれば、２）によるメリットに加えて、高価なＣＡＭも用いずに比較的高精度な加工深さで３次元加工ができる利点がある。

詳しく方法と装置を説明すると、図１において、７’は外部のコントローラとしてのコンピュータであり、本体７ａ’は、図１２のように、希望する３次元加工形状データを作成するＣＡＤ機能部７０と、このＣＡＤデータをもとにＣＬデータ（Ｃｕｔｔｅｒ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｄａｔａ）すなわち、ビーム移動軌跡とビーム移動速度さらには機械への指令を含んだデータを作成するＣＡＭ機能部７１を有している。
さらに、前記ＣＡＭ機能部７１で作成されたＣＬデータを点群データに変換する点群データ変換機能部７２を備えている。かかる点群データ変換機能部７２はハードウエアでもよいが、通常、ソフトウエアの形で構築され、ネット上または他の媒体を介して本体７ａとデータの受け渡しを行うようになっている。

なお、本発明は下記の方式を含んでいる。
１）ビーム照射装置本体２のビーム５とワーク３は相対移動させることが必要であり、加工精度上、通常、ビーム照射装置本体２のビームをＸ，Ｙ軸方向に移動させるが、機械精度がよい場合などにおいては、ワーク（ステージ）をＸ，Ｙ軸方向あるいは更にＺ軸方向、チルト方向などに移動させるようにしてもよい。
２）ＣＡＤ機能部７０、ＣＡＭ機能部７１および点群データ変換機能部７２は、外部コンピュータでなしに、ビーム照射装置本体２に付属するコンピュータ７の内部に設けられてもよい。

次に、前記加工データの作成法と装置による３次元加工方法を説明すると、図１３のプログラムのように、まず、設計形状に応じてＣＡＤ機能部７０で形状データを作成し、これに基づいてＣＡＭ機能部７１でＣＬデータを作成する。そして、点群データ変換機能部７２により、ＣＬデータを多分割し、各セグメントの一方の端点のＸＹＺ座標を求める。

この点群データを本体７ａ’から本体７ａに送り、位置測定機能部および加工速度算出機能部とビーム制御機能部およびワーク制御機能部によって、ビーム照射装置本体２を駆動し、ビーム５をワーク３に照射しつつ、ビーム５をＸ、Ｙの両座標で走査させるとともに、必要に応じてステージ４を動かしてワーク３の位置と傾斜角等を制御して、ビームを走査し、加工を行う。走査は、ジグザグ状でもよいし、スパイラル状でもよい。後者はステージ４を動かしてワーク３を回転させることで実現できる。
そして、その部分の加工と同時にビームを屈曲させて照射し、それを２次検出器６で検出することにより２画像の差分から形状測定を行い、加工残し部分と目的形状との差分を算出し、目的の形状まで加工を進める。

本発明の特徴である集束イオンビーム加工のための加工データ作成工程を、半球を作成する場合を例にとって説明すると、第1工程として、図１４のようにＣＡＤ機能部７０でライン1を画成する。次いで、第2工程として、図１５（ａ）のようにライン1を３６０度回転させ、半球面を画成し、ＣＡＤデータを得る。
次いで、第３工程として、ＣＡＭ機能部７１において、図１6のようにＣＡＤデータからＣＬデータ１〜ＣＬデータｎを作成する。図１６（ａ）はＸＹ平面、（ｂ）はＸＺ平面である。ＣＬデータのデータ出力ピッチは、使用するビーム照射装置の最大分解能に対応させるか、それ以上とするもので、たとえば１０００分割とするが、メモリーによって増加は自在である。

次いで、ＣＬデータを点群データ変換機能部７２に送り、第４工程として、図１７（ａ）、（ｂ）のように、各ＣＬデータを交差方向で多分割たとえば１０００分割し、各セグメントの一方の端点のＸＹＺ座標を求める。図１７（ａ）はＸＹ平面、（ｂ）はＸＺ平面において１個のＣＬデータで見た場合を示している。これでたとえば１０００×１０００の点群データが得られる。

なお、加工形状において、製品が凹部にアンダーカットを有する場合には、ステージ４を傾斜させ、アンダーカット予定部をビームと正対させる制御を行えばよい。
これは、ＣＡＤ機能部７０とＣＡＭ機能部７１によりアンダーカット部を検出し、それにもとづいて点群データ変換機能部７２で点群データを作成し、ビーム制御機能部からの信号で照射装置本体２を動かし、アンダーカット予定部に到った時にワーク制御機能部からの信号でステージ４を傾斜させることで自動的に加工することができる。

次に、ＣＡＭ機能部７１および点群データ変換機能部７２を用いずに、より簡単に集束イオンビーム加工データの作成を行う態様、すなわち前記２）の場合には、図１８と図１９のように、ＣＡＤ機能部７０で作成された画像の表面にメッシュを張り、各メッシュの交点のＸＹＺ座標を求めて加工データとする。それ以降は前記１）の場合と同様である。

図１９は能面形状の加工データを作成した例を示しており、この例では、画像の左下を原点（０，０）としているが，原点の位置はその他の場所にあってもよい。また、メッシュのピッチは上記の例では１としているが，１以外としてもよい。たとえば、装置の分解能が１０００であるときには、縦または横の大きい寸法を１０００等分したものを１ピッチとする。しかし、縦横の小さい方のピッチも大きいものと同一にしてもよいし、しなくてもよい。同一とした方が位置制御しやすい利点がある。

なお、ビームの位置制御するための各Ｘ，Ｙ座標に対するＺ座標のデータの出力方法は任意であるが、たとえば下記のような態様があげられる。
１）原点を始発点としＸ方向に（１，０），（２，０）順次出力し、終端（ｎ，０）でＹ方向に１ピッチ分（ｎ，１）増やして逆方向に（ｎ−１，１），（ｎ−２，１）と出力する。
２）終端で（０，１）に飛び同様にＸ方向に順次出力する。
３）原点からはじめにＹ方向に出力する。

４）Ｚ座標の値が０のデータは加工には使用しないため、Ｚ座標のデータを有する座標のデータを出力する。この方が、扱うデータ数が少なくなるため好ましい。
５）データの出力する順番はＸ方向またはＹ方法または等高線を作成する要領で座標値が小さいものから右回りまたは左周りにデータを出力する。
６）データを出力する順番を現在地の次が隣のデータではなく、１個とばしなど、連続したＸＹ座標のデータでなくしてもよい。）

なお、本発明は、除去速度および除去面積の大きな加工法にて凸形状加工予定箇所以外の被加工材部分を除去加工して粗凸形状部を有する一次加工品を作り、次いで一次加工品の個々の粗凸形状部に対してビーム加工法により３次元加工を行う場合を含んでいる。

本発明による集束イオンビーム加工装置と方法の一例の概要を示す正面図である。 本発明における集束イオンビーム加工装置本体の部分切欠斜視図である。 本発明装置のビーム屈曲電極の概要を示す斜視図である。 イオンビームの対向する電極に異なる電圧の正電荷を付加した場合のビーム軌跡を解析したシミュレーション図である。 イオンビームの対向する電極に電圧を付加しない場合のビーム軌跡を解析したシミュレーション図である。 検出器と２次電子放出効率の関係を示す説明図である。 (ａ)は試料が水平のときの垂直入射電子と屈曲入射電子の放出効率の説明図、（ｂ）は試料が傾斜しているときの垂直入射電子と屈曲入射電子の放出効率の説明図である。 （ａ）は本発明における垂直入射電子による理想平面からの出力を示す説明図、（ｂ）は屈曲入射電子による理想平面からの出力を示す説明図、(ｃ)は両理想平面からの差分信号を示す説明図である。 本発明の測定原理を示す説明図である。 イオンビームの入射角と実際の入射角の関係を示す線図である。 角度とＴａｎθの関係を示す線図である。 本発明と組み合わせるに好適な制御系統図である。 加工工程を例示するチャート図である。 第１実施例の加工データ作成の第１工程を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は第２工程を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は第３工程を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は第４工程を示す説明図である。 別な加工データ作成法の加工工程を例示するチャート図である。 図１８による加工データ作成例を示す説明図である。

符号の説明

２ ビーム照射装置本体
３ ワーク（試料）
５ 屈曲されないビーム
５’ 屈曲されたビーム
６ ２次検出器
２０，２０’ 屈曲電極

Claims (5)

1. イオンビームを照射して３次元形状の除去加工を行う際にイオンビームを加工物の同一箇所に対して通常照射および屈曲傾斜させて照射し、加工点から放出される２次電子を２次検出器により計測することでイオンビーム加工された部分の形状を計測することを特徴とする集束イオンビーム加工方法。
2. イオンビームを屈曲させる手段として静電力を用い、分割された各電極の電位を異なる電位にすることで電極を通過する際にイオンビームの軌道を曲げる請求項１に記載の集束イオンビーム加工方法。
3. イオンビームを屈曲させる手段として２段以上の電極を用いる請求項２に記載の集束イオンビーム加工方法。
4. 微細３次元加工装置であって、該装置が、イオンビーム加工された部分の３次元形状を計測するために、イオンビームを加工物の同一箇所に対して通常照射および傾斜させて照射する手段と、加工点から放出される２次電子を計測する１個の２次検出器を備えていることを特徴とする集束イオンビーム加工装置。
5. 加工物の同一箇所に対してイオンビームを通常照射および傾斜させて照射する手段が、静電力を付加する２段以上の電極を有する請求項４に記載の集束イオンビーム加工装置。

Images