JP7280983B2 - イオンミリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子顕微鏡で観察する試料の作製に好適なイオンミリング装置に関する。

イオンミリング法は、加速したイオンを試料に衝突させて、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。試料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を得ることができる。このため、イオンミリング装置は、金属、ガラス、セラミック、電子部品、複合材料などを対象とする加工に用いられ、たとえば電子部品の内部構造や断面形状、膜厚の評価、結晶状態、故障や異物断面の解析といった用途に対して、走査型電子顕微鏡による形態像、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のために広く利用されている。

特許文献１には、複数のイオンビームによる加工によって、高い加工速度を有し、良好な試料品質を達成できる電子顕微鏡用試料作製法が開示されている。また、特許文献２には、高い加工速度をもつイオン源をイオンミリング装置に用いることにより生じる加工位置精度の劣化を、試料およびマスクをイオンビームに対して相対的にチルトさせるチルト機構を備えることにより改善するイオンミリング装置が開示されている。

特表２０１０－５２０４６５号公報 国際公開第２０１８／０２９７７８号

特許文献１においては、複数のイオンビームを平面上または円錐形スリーブ面上に、所定の角度で相互に配向して試料表面に照射し、試料表面の投射ゾーンにて重畳させることで、試料もイオンビームも移動されない位置不変の状態での加工により、良好な試料品質が達成可能とされている。

近年のイオンミリング装置の進歩に伴い、市場が大きく広がり、適用分野によっては常に更なる加工速度が実現されてきた。しかしながら、高い加工速度はイオンエネルギー、あるいはイオン流密度が非常に高いイオンビームにより実現されるため、高い加工速度と引き換えに、加工面のミリング痕やカーテニングにより試料品質が損なわれやすい、という課題を有している。

発明者らは、Ｓｉ基板を毎時１mm以上の高速加工が可能なイオンガン（このときのイオンビーム電流値はおよそ300μＡ）を用い、２つのイオンガンを試料表面に垂直な面内に、かつイオンガンからのイオンビームが試料表面上で重なり合うように配置したイオンミリング装置によって断面加工を行い、その加工面の平滑性を評価した。この評価においては、加工表面へのビーム痕によって十分に平滑な加工面が得られなかった。また特許文献２に開示される、マスク端面から試料加工面がオーバーハング状に形成され、マスク端面に沿った試料加工面を得ることができないという課題も同様に生じた。特許文献１では比較的イオンエネルギーが小さいイオンビームを照射するイオンガンを用いたイオンミリング装置を想定していると考えられ、両者の結果の相違は、イオンエネルギー、あるいはイオン流密度の低いイオンビームを照射するイオンガンでは問題とならなかった課題が表面化したものであると考えられる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は電子顕微鏡で観察する試料の作製に適したイオンミリング装置に係り、従来よりも高いプラズマ効率を得ることにより高い加工速度を有するペニング放電方式のイオンガンを適用したイオンミリング装置においても、加工面の平滑性を向上させることにある。

本発明の一実施の態様であるイオンミリング装置は、真空排気系により内部の気圧が制御される真空チャンバーと、真空チャンバーに取り付けられ、非集束のイオンビームを照射する第１から第３のイオンガンと、真空チャンバー内に配置され、試料を保持する試料台とを有し、試料上にはイオンビームを遮蔽するマスクが配置され、第１から第３のイオンガンは、第３のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心が、試料表面の垂線と、マスクと試料との境界であるマスク端部とで張られる第１平面に含まれ、かつ第１のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心及び第２のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心が第２平面に含まれるように、真空チャンバーに取り付けられ、第２平面は、第１平面に対してマスク側に傾斜され、第１平面と第２平面とのなす角は０°を超えて１０°以下であり、第１から第３のイオンガンの照射するイオンビームが試料の表面において重なり合う領域において試料の加工面が形成される。

高い加工速度および広い加工領域と加工面の平滑性とを両立させることが可能なイオンミリング装置を提供できる。

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。

実施例１のイオンミリング装置の構成を示す概略要部断面図である。 Ｘ－Ｚ平面から見たイオンガン配置を説明する概略断面図である。 Ｙ－Ｚ平面から見たイオンガン配置を説明する概略断面図である。 高加速イオンビームによる加工プロファイルを示す模式図である。 低加速イオンビームによる加工プロファイルを示す模式図である。 実施例１の効果を示す概略断面模式図である。 加速電圧の動的制御の様子を示す説明図である。 加速電圧の動的制御による加工プロファイルの変動を示す説明図である。 ビーム成形電極を内蔵するぺニング放電方式のイオンガンの構造断面図である。 ビーム成形電極の配置と構造を示す図である。 実施例２のイオンミリング装置の構成を示す概略要部断面図である。 Ｘ－Ｚ平面から見たイオンガン配置を説明する概略断面図である。 Ｙ－Ｚ平面から見たイオンガン配置を説明する概略断面図である。 実施例２の効果を示す概略断面模式図である。

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１Ａは、実施例１のイオンミリング装置の構成を示す概略要部断面図である。イオンガン１、イオンガン２およびイオンガン３はペニング放電方式のイオンガンである。ペニング放電方式のイオンガン１～３のそれぞれは、その内部にイオンを発生するために必要な要素を含んで構成され、非集束のイオンビームを試料６に照射するための照射系を形成している。また、ガス供給機構５０１～５０３のそれぞれは、イオン化させるガス流量を調整し、ガスをイオンガン内部に供給するための構成要素をすべて含んでいる。導入ガスは一例としてＡｒガスを用いる。

イオンガン１はイオンビーム１０１が試料表面に対して入射角４５°（φ_１）で試料６に照射するように配置されている。ガス源９００はガス供給機構５０１を介してイオンガン１に接続され、ガス供給機構５０１により他のイオンガンとは独立に制御されたＡｒガスが、イオンガン１のプラズマ生成室内に供給される。イオンビーム１０１の照射とそのイオンビーム電流は、イオンガン制御部２０１によって他のイオンガンとは独立に制御される。なお、イオンガンの構造の一例については後述する。さらに、上記した入射角φ_１の大きさは一例であり、例えば１０°以上８０°以下となるように配置すればよい。

イオンガン２はイオンビーム１０２が試料表面に対して入射角４５°（φ_２）で試料６に照射するように配置されている。ガス源９００はガス供給機構５０２を介してイオンガン２に接続され、ガス供給機構５０２により他のイオンガンとは独立に制御されたＡｒガスが、イオンガン２のプラズマ生成室内に供給される。イオンビーム１０２の照射とそのイオンビーム電流は、イオンガン制御部２０２によって他のイオンガンとは独立に制御される。なお、上記した入射角φ_２の大きさは一例であり、例えば１０°以上８０°以下となるように配置すればよい。

イオンガン３はイオンビーム１０３が試料表面に対して入射角０°で試料６に照射するように配置されている。ガス源９００はガス供給機構５０３を介してイオンガン３に接続され、ガス供給機構５０３により他のイオンガンとは独立に制御されたＡｒガスが、イオンガン３のプラズマ生成室内に供給される。イオンビーム１０３の照射とそのイオンビーム電流は、イオンガン制御部２０３によって他のイオンガンとは独立に制御される。

イオンガン１～３は真空チャンバー７００に取り付けられており、真空チャンバー７００は真空排気系８００によってその内部の気圧が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６の断面加工を行う場合には試料６上にイオンビームを遮蔽するためのマスク５が配置され、試料６はマスク５からあらかじめ設定された突き出し量だけマスク端部から突出させて配置される（図１Ｃ参照）。試料ステージ８は、真空チャンバー７００を大気開放したときに真空チャンバー７００の外へ引き出すことができる。試料ステージ駆動部９は、試料ステージ８を駆動させるために設けられる。例えば、試料ステージ駆動部９は、試料６の表面上に配置され、Ｙ軸と平行なスイング軸Ｓ_０を中心に試料ステージ８を左右にスイングさせ、その速度を制御することができる。

図１ＢはＸ－Ｚ平面から見た試料に対するイオンガン配置を説明する概略断面図、図１ＣはＹ－Ｚ平面から見た試料に対するイオンガン配置を説明する概略断面図である。なお、この例では、Ｚ軸方向を試料表面の垂線方向、Ｘ軸方向をマスク端部の長手方向に一致させて定義している。図１Ｂに示されるように、Ｘ－Ｚ平面から見ると、イオンガン１から照射されるイオンビームの照射領域、イオンガン２から照射されるイオンビームの照射領域およびイオンガン３から照射されるイオンビームの照射領域とは、試料６表面において重なり合うように調整されている。また、図１Ｃに示されるように、Ｙ－Ｚ平面から見ると、イオンガン３から照射されるイオンビーム１０３のイオンビーム中心１１３は、試料表面６１の垂線６０とマスク端部５１とで張られる第１平面上に配置され、イオンガン１から照射されるイオンビーム１０１のイオンビーム中心１１１およびイオンガン２から照射されるイオンビーム１０２のイオンビーム中心１１２は、第１平面とは異なる第２平面上に配置されている。さらに、第２平面は第１平面に対してマスク側にθ＝５°の角度に傾斜されている。なお、上記した傾斜角θ（第１平面と第２平面とがなす角）の値は一例であり、傾斜角θは０°を超えて１０°以下の範囲で設定することが望ましい。

このとき、マスク５の端面５２も併せて、第１平面に対してマスク側に傾斜させることが望ましい。これは試料６の位置を調整するときに、傾斜角θをもって配置されたイオンガンからのイオンビームのイオンビーム中心とマスク端部５１との位置合わせを容易にするためである。マスク５の端面５２の傾斜角の大きさは特に限定されないが、図１Ｃの例では第２平面の傾斜角θと同じ角度としている。ただし、マスク端面５２の傾斜角をあまりに大きくすることは、マスク５がイオンビームによりミリングされることでマスク端部５１の位置ずれが生じやすくなるため、好ましくない。なお、マスク端部５１とはマスク５と試料６との境界を指し、マスク端面５２はマスク端部５１を含むマスク５の側面を指している。

図１Ａに示したイオンミリング装置では、イオンガン１およびイオンガン２から放射されたイオンビーム１０１および１０２、すなわち第２平面上に配置された２つのイオンビームが主たる断面加工を行う。なお、第２平面上に配置されるイオンビーム数は２に限定するものではなく、より多数のイオンビームを配置することも可能である。一方、イオンガン３から放射されたイオンビーム１０３、すなわち第１平面上に配置された１つのイオンビームは加工表面のビーム痕や歪を除去し、平滑化、平坦化するファイン加工を行う。

図２Ａ～Ｂはイオンエネルギー強度によるビームプロファイルを示す概略断面模式図である。図２Ａは、高加速イオンビーム１０１，１０２による加工プロファイルを示す。主たる断面加工を担う高加速のイオンビーム１０１および１０２のそれぞれにより試料６に形成される加工面のプロファイルは、加工深さ（Ｚ軸方向）は深いが、加工幅（Ｘ軸方向）は狭い。２つのイオンビーム１００，１０２を重畳させることで、得られる加工面６００は平滑化されるとともに、加工幅を拡大できる。一方、図２Ｂは低加速イオンビーム１０３による加工プロファイルを示す。高加速イオンビームによるビーム痕や歪を除去し、平滑化、平坦化する低加速イオンビーム１０３により試料６に形成される加工面のプロファイルは加工深さ（Ｚ方向）は浅いが、加工幅（Ｘ軸方向）は広い。低加速イオンビーム１０３は試料６内部への散乱が小さいため、試料６の表面の垂線６０と一致した傾斜角（θ＝０°）であっても加工面はオーバーハング形状にはならず、所望箇所の断面形成を妨げない。この結果、２つの高加速イオンビームを重畳させた広い加工面を１つの低加速イオンビームにより覆うことができ、３つのイオンビームが照射させることにより形成される加工面６００は高い平滑性を確保できる。なお、ここでの高加速、低加速はイオンガン１～３のイオンビームの相対的な加速電圧の大きさで区別されるものとし、加速電圧の具体的な値は所望の加工面が得られるように調整して設定する。また、後述するように、加速電圧を動的制御する場合には、加速電圧の平均値の相対的な大きさで区別されるものとする。

図３は本実施例の効果を示す概略断面模式図である。図１Ａの装置構成を有するイオンミリング装置により行われる断面加工では、図３に示すように試料６に入射する２つの高加速イオンビーム１０１および１０２のイオンビーム中心１１１および１１２を、試料６の試料表面６１の垂線６０から見てマスク側の方向に所定の傾斜角だけ傾斜させたことにより、短時間で、マスク５に対してオーバーハングのない加工面６００が形成できる。さらに試料６表面の垂線６０と一致した角度で入射する低加速のイオンビーム１０３により表面のビーム痕や歪が除去でき、加工面を平滑化、平坦化することによりマスク５に対してより垂直な加工面６００を形成できる。

さらに、イオンガンから試料に照射されるイオンビーム流を静止させないように制御することで、加工面６００をより平滑化、平坦化できる。例えば、イオンガンから放射するイオンビームのイオンエネルギーの大きさを時間軸上で動的に変化させる。図４Ａは、イオンガンに印加する加速電圧の動的制御の様子を示す説明図であり、図４Ｂは加速電圧の動的制御によってイオンビーム流が変動し、その結果、加工プロファイルが変動することを示す説明図である。イオンガン制御部が、所定のプログラムにより加工行程中に図４Ａに示すように加速電圧１３５を連続的に変化させるように自動制御することで実現できる。これにより加工プロファイルは、図４Ｂに示すように連続的に可変となる。すなわち、イオンビーム中心１１５を中心にイオンビーム１０５の広がりが変動し、具体的には、加速電圧が極大値１３５ａをとるときのイオンビーム１０５ａと加速電圧が極小値１３５ｃをとるときのイオンビーム１０５ｃとの間でイオンビームの広がりが連続的に変動し、この結果、加工プロファイルも加工プロファイル６１０ａと加工プロファイル６１０ｃとの間で連続的に変動する。試料６の同一箇所に同じイオンビーム流が照射されることによって加工面の表面には深いビーム痕が生じるため、加速電圧の動的制御によってイオンビーム流を絶えず動かすことによって、深いビーム痕の発生を回避することができる。なお、図４Ｂは試料表面に対してイオンビームを垂直に入射した例を示しているが、加速電圧の動的制御は、イオンガン１～３の少なくとも一つ以上に適用することで効果を得ることができる。

さらに、イオンビーム流を静止させないように制御する別の構成について説明する。図１Ａに示したイオンミリング装置において、少なくとも一つ以上のイオンガンの内部にイオンビームを成形するためのビーム成形電極を配置する。イオンビームをビーム成形電極によってマスク端部５１の長手方向に沿った長軸をもつ楕円状に成形し、かつ長軸の長さ（長径）を時間軸上で伸縮させることにより、試料に照射されるイオンビーム流を静止させないように制御でき、加工面６００をより平滑化、平坦化できる。このような制御は、ビーム成形電極に印加する電圧を時間軸上で動的に制御することで実現できる。

図５Ａは、ビーム成形電極を含むぺニング放電方式のイオンガンの構造断面図である。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、プラズマ生成室１０にガスを導入するための孔や、アノード１３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。第２のカソード１２も同様に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が設けられている。永久磁石１４は、例えばサマリウムコバルト磁石であり、円筒形状に形成され、永久磁石１４の一端は第１のカソード１１に、他端は第２のカソード１２に繋がっている。第１のカソード１１及び第２のカソード１２と永久磁石１４とによりイオンガン内に磁場を発生させている。また、カソードリング１７は永久磁石１４が環境に露出しないように設けられる。カソードリング１７にはステンレスなどの材料が用いられる。

円筒形状の絶縁体１６は、永久磁石１４の内側に配置され、絶縁体１６の外面は永久磁石１４の内壁に接触している。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１３は絶縁体１６の内側にはめ込まれており、アノード１３の外面は絶縁体１６の内面に接触しており、アノード１３の内面はプラズマ生成室１０に面している。アノード１３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ている。アノード１３は、絶縁体１６により第１のカソード１１、第２のカソード１２および永久磁石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が設けられている。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と永久磁石１４とを囲むように、イオンガンベース１８の周辺部に固定されている。イオンガンベース１８および第１のカソード１１には孔が設けられており、これらの孔を貫通して設けられたガス導入管１９から導入されたＡｒガスがプラズマ生成室１０に導入される。

プラズマ生成室１０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、放電電源により第１のカソード１１及び第２のカソード１２（第１のカソード１１と第２のカソード１２とは永久磁石１４を介して電気的に接続され、同電位に保たれる）とアノード１３との間に２ｋＶ程度の放電電圧を印加させ、ぺニング放電させる。放電電圧の印加により第１のカソード１１表面と第２のカソード１２表面から放出された電子はアノード１３に向けて加速されるとともに、放出された電子は、第１のカソード１１、第２のカソード１２および永久磁石１４によりプラズマ生成室１０に形成された磁場でその軌道が曲げられ旋回運動を行う。この旋回運動により電子軌道が長くなることによって放電効率を向上させることができる。

プラズマ生成室１０内を旋回する電子が、導入されたＡｒガスと衝突すると、衝突を受けたＡｒガスがイオン化し、プラズマ生成室１０ではＡｒイオン（陽イオン）が発生する。プラズマ生成室１０で発生した陽イオンの一部は、第２のカソード１２のイオンビーム取り出し孔を通り、加速電源により第２のカソード１２と加速電極１５との間に５～１０ｋＶ程度の加速電圧が印加されることによって加速されて、加速電極のイオンビーム取り出し孔からイオンガンの外部に放出される。イオンビームは、第２のカソード１２のイオンビーム取り出し孔から加速電極１５のイオンビーム取り出し孔に向かう途中でビーム成形電極２０の作用により成形される。

図５Ｂは、図５Ａにおいて示したａ－ａ’間でカットしたビーム成形電極２０をプラズマ生成室１０から見た配置とその周辺部の構成を示す図である。ビーム成形電極２０は４個の電極２１，２２，２３，２４を有し、対向する２対の電極（２１，２２）、（２３，２４）がそれぞれＸ方向およびＹ方向に沿って直交するように配置されている。ビーム成形電源２６は、Ｙ方向に沿って向かい合った電極２３と電極２４との間に正の電圧を印加し、ビーム成形電源２５は、Ｘ方向に沿って向かい合った電極２１と電極２２との間に負の電圧を印加する。このような電圧条件により、Ｘ方向（マスク端部の長手方向）に広がり、Ｙ方向に縮小するビームプロファイルが得られる。ビーム成形電源２５及びビーム成形電源２６が印加する電圧の絶対値の比率を動的に変えることにより、イオンビームのＸ方向の幅を時間軸上で伸縮させることができる。

図６Ａは、実施例２のイオンミリング装置の構成を示す概略要部断面図である。また、図６ＢはＸ－Ｚ平面から見た試料に対するイオンガン配置を説明する概略断面図、図６ＣはＹ－Ｚ平面から見た試料に対するイオンガン配置を説明する概略断面図である。図１Ａに示した実施例１のイオンミリング装置からイオンガン３を除いた構成に相当するため、重複する説明は省略する。

加えて、実施例２の構成では、イオンガン１とイオンガン２の少なくとも１つ以上について、イオンビーム流が静止しないように制御する。具体的には、実施例１に説明したように、加速電流を動的制御したり（図４Ａ及び図４Ｂを参照）、イオンガンにイオンビーム成形電極を設け、楕円形に成形したイオンビームの長径を時間軸上で伸縮させたり（図５Ａ及び図５Ｂを参照）する。これにより、加工面をより平滑化、平坦化する。

図７は実施例２による効果を示す概略断面模式図である。図６Ａ～Ｃの装置構成を有するイオンミリング装置により行われる断面加工では、図７に示すように、試料６に入射する２つのイオンビーム１０１および１０２のイオンビーム中心１１１および１１２が含まれる平面（第２平面）を、試料６の試料表面６１の垂線６０とマスク端部５１とで張られる平面（第１平面）に対してマスク側に所定の角度だけ傾斜させることにより、高加速のイオンビーム１０１および１０２による高いミリングレートを維持しながら、マスク５に対して従来よりも垂直な加工面６００を形成することができる。実施例１の加工面（加工面６００ｉとして示す）と比較するとイオンガン３がない分、加工面に歪みが残る可能性はあるが、観察面が小面積である場合には、より小規模なハードウェアによって、所望位置の断面を得ることができる。ただし、第２平面上に配置されるイオンビーム数は２に限定するものではなく、より多数のイオンビームを配置することも可能である。なお、実施例２において試料ステージ駆動部９が、試料６の表面上に配置され、Ｘ軸と平行なチルト軸Ｔ_０を中心に試料ステージ８をチルトさせることが可能である場合には、試料ステージ８をチルトさせることにより、傾斜角θを可変にすることができる。

１，２，３：イオンガン、５：マスク、６：試料、７：試料台、８：試料ステージ、９：試料ステージ駆動部、１０：プラズマ生成室、１１：第１のカソード、１２：第２のカソード、１３：アノード、１４：永久磁石、１５：加速電極、１６：絶縁体、１７：カソードリング、１８：イオンガンベース、１９：ガス導入管、２０：ビーム成形電極、２１，２２，２３，２４：電極、２５，２６：ビーム成形電源、５１：マスク端部、５２：マスク端面、１０１，１０２，１０３，１０５：イオンビーム、１１１，１１２，１１３，１１５：イオンビーム中心、１３５：加速電圧、２０１，２０２，２０３：イオンガン制御部、５０１，５０２，５０３：ガス供給機構、６００：加工面、６１０：加工プロファイル、７００：真空チャンバー、８００：真空排気系、９００：ガス源。

Claims (14)

1. 真空排気系により内部の気圧が制御される真空チャンバーと、
   前記真空チャンバーに取り付けられ、非集束のイオンビームを照射する第１から第３のイオンガンと、
   前記真空チャンバー内に配置され、試料を保持する試料台とを有し、
   前記試料上にはイオンビームを遮蔽するマスクが配置され、
   前記第１から第３のイオンガンは、前記第３のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心が、前記試料表面の垂線と、前記マスクと前記試料との境界であるマスク端部とで張られる第１平面に含まれ、かつ前記第１のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心及び前記第２のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心が第２平面に含まれるように、前記真空チャンバーに取り付けられ、
   前記第２平面は、前記第１平面に対して前記マスク側に傾斜され、前記第１平面と前記第２平面とのなす角は０°を超えて１０°以下であり、
   前記第１から第３のイオンガンの照射するイオンビームが前記試料の表面において重なり合う領域において前記試料の加工面が形成されるイオンミリング装置。
2. 請求項１において、
   前記第１のイオンガンは、前記第１のイオンガンが照射するイオンビームの前記試料表面に対する入射角が１０°以上８０°以下となるように、前記第２のイオンガンは、前記第２のイオンガンが照射するイオンビームの前記試料表面に対する入射角が１０°以上８０°以下となるように前記真空チャンバーに取り付けられるイオンミリング装置。
3. 請求項１において、
   前記マスク端部を含む前記マスクの側面は、前記第１平面に対して前記マスク側に傾斜されているイオンミリング装置。
4. 請求項１において、
   前記第１から第３のイオンガンはそれぞれ、外部から供給されたガスに電子を衝突させて生成したイオンを所定の加速電圧で加速してイオンビームとして放出し、
   前記第１から第３のイオンガンはそれぞれ制御部を備え、
   前記第３のイオンガンの制御部は、イオンビームの加速電圧を、前記第１のイオンガンの制御部が設定するイオンビームの加速電圧及び前記第２のイオンガンの制御部が設定するイオンビームの加速電圧よりも低く設定するイオンミリング装置。
5. 請求項３において、
   前記第１から第３のイオンガンのうち、少なくとも一つ以上のイオンガンの制御部は、イオンガンから照射されるイオンビーム流を静止させないように制御するイオンミリング装置。
6. 請求項５において、
   前記第１から第３のイオンガンのうち、少なくとも一つ以上のイオンガンの制御部は、イオンビームの加速電圧を動的制御するイオンミリング装置。
7. 請求項３において、
   前記第１から第３のイオンガンのうち、少なくとも一つ以上のイオンガンは、イオンビームを成形するイオンビーム成形電極を備え、その制御部は、前記イオンビーム成形電極に印加する電圧を動的に制御することにより、イオンビームを前記マスク端部の長手方向に沿った長軸をもつ楕円状に成形し、かつ前記楕円の長径を時間軸上で伸縮させるよう制御するイオンミリング装置。
8. 請求項１～７のいずれかにおいて、
   前記第１から前記第３のイオンガンは、ぺニング放電方式のイオンガンであるイオンミリング装置。
9. 真空排気系により内部の気圧が制御される真空チャンバーと、
   前記真空チャンバーに取り付けられ、非集束のイオンビームを照射する第１及び第２のイオンガンと、
   前記真空チャンバー内に配置され、試料を保持する試料台とを有し、
   前記試料上にはイオンビームを遮蔽するマスクが配置され、
   前記第１及び第２のイオンガンの照射するイオンビームが前記試料の表面において重なり合う領域において前記試料の加工面が形成され、
   前記第１のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心及び前記第２のイオンガンが照射するイオンビームのイオンビーム中心は第２平面に含まれ、前記第２平面は、前記試料表面の垂線と、前記マスクと前記試料との境界であるマスク端部とで張られる第１平面に対して前記マスク側に傾斜され、前記第１平面と前記第２平面とのなす角は０°を超えて１０°以下であり、
   前記第１及び第２のイオンガンはそれぞれ制御部を備え、
   前記第１及び第２のイオンガンのうち、少なくとも一つ以上のイオンガンの制御部は、イオンガンから照射されるイオンビーム流を静止させないように制御するイオンミリング装置。
10. 請求項９において、
    前記第１のイオンガンは、前記第１のイオンガンが照射するイオンビームの前記試料表面に対する入射角が１０°以上８０°以下となるように、前記第２のイオンガンは、前記第２のイオンガンが照射するイオンビームの前記試料表面に対する入射角が１０°以上８０°以下となるように前記真空チャンバーに取り付けられるイオンミリング装置。
11. 請求項９において、
    前記マスク端部を含む前記マスクの側面は、前記第１平面に対して前記マスク側に傾斜されているイオンミリング装置。
12. 請求項９において、
    前記第１及び第２のイオンガンのうち、少なくとも一つ以上のイオンガンの制御部は、イオンビームの加速電圧を動的制御するイオンミリング装置。
13. 請求項９において、
    前記第１及び第２のイオンガンのうち、少なくとも一つ以上のイオンガンは、イオンビームを成形するイオンビーム成形電極を備え、その制御部は、前記イオンビーム成形電極に印加する電圧を動的に制御することにより、イオンビームを前記マスク端部の長手方向に沿った長軸をもつ楕円状に成形し、かつ前記楕円の長径を時間軸上で伸縮させるよう制御するイオンミリング装置。
14. 請求項９～１３のいずれかにおいて、
    前記第１及び第２のイオンガンは、ぺニング放電方式のイオンガンであるイオンミリング装置。

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