(57)【要約】【課題】試料がダメージを受けることを抑制できるイオンビーム加工装置を提供する。【解決手段】イオンビーム加工装置１００は試料２１を加工する。イオンビーム加工装置１００は、イオン銃１と、遮蔽部材２２と、中間部材２３とを備える。イオン銃１は、試料２１にイオンビームＩＢを照射する。遮蔽部材２２は、イオンビームＩＢを遮蔽する。中間部材２３は、試料２１と遮蔽部材２２との間に配置される。遮蔽部材２２及び中間部材２３の各々は、試料２１の上面の一部を覆う。中間部材２３は、遮蔽部材２２よりも軟らかい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を加工するイオンビーム加工装置であって、
前記試料にイオンビームを照射するイオン銃と
前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記試料と前記遮蔽部材との間に配置される中間部材と
を備え、
前記遮蔽部材及び前記中間部材の各々は、前記試料の上面の一部を覆い、
前記中間部材は、前記遮蔽部材よりも軟らかい、イオンビーム加工装置。
【請求項２】
前記中間部材は、弾性変形する材質を有する、請求項１に記載のイオンビーム加工装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材は、金属を含む、請求項１又は請求項２に記載のイオンビーム加工装置。
【請求項４】
前記中間部材は、熱伝導性フィラーを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のイオンビーム加工装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材と前記中間部材とは、接着剤により接着されている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のイオンビーム加工装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材と前記中間部材との境界面は、前記接着剤が付着している接着領域と、前記接着剤が付着していない非接着領域とを有し、
前記イオン銃は、前記非接着領域の側から、前記イオンビームを前記遮蔽部材及び前記試料に照射する、請求項５に記載のイオンビーム加工装置。
【請求項７】
イオン銃からイオンビームを照射して試料を加工するイオンビーム加工方法であって、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のイオンビーム加工装置を用いる、イオンビーム加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を加工するイオンビーム加工装置、及び、イオンビーム加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なイオンビーム加工装置では、試料の上面の一部が遮蔽板で覆われる。そして、イオンビームを試料に照射して、試料を加工し、試料に断面を作成する。しかしながら、加工時に発生する熱により、試料がダメージを受ける場合がある。
【０００３】
熱による試料のダメージを軽減するために、例えば、特許文献１に記載されたイオンビーム加工装置では、試料の断面作成側の側面に熱伝導部材を接触させることにより、熱を放出させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３８６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のイオンビーム加工装置では、試料と遮蔽板との密着不良により、試料と遮蔽板との間にイオンビームが回り込む場合がある。その結果、試料がダメージを受ける場合がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、試料がダメージを受けることを抑制できるイオンビーム加工装置、及び、イオンビーム加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、イオンビーム加工装置は、試料を加工する。イオンビーム加工装置は、イオン銃と、遮蔽部材と、中間部材とを備える。イオン銃は、前記試料にイオンビームを照射する。遮蔽部材は、前記イオンビームを遮蔽する。中間部材は、前記試料と前記遮蔽部材との間に配置される。前記遮蔽部材及び前記中間部材の各々は、前記試料の上面の一部を覆う。前記中間部材は、前記遮蔽部材よりも軟らかい。
【０００８】
本発明の第２の観点によれば、イオンビーム加工方法は、イオン銃からイオンビームを照射して試料を加工する。イオンビーム加工方法は、上記第１の観点によるイオンビーム加工装置を用いる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、試料がダメージを受けることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の実施形態に係るイオンビーム加工装置を示す図である。（ｂ）本発明の実施形態に係るイオンビーム加工装置により加工された試料を示す図である。
【図２】（ａ）本発明の実施形態に係るイオンビーム加工装置の試料保持部を示す側面図である。（ｂ）本発明の実施形態に係るイオンビーム加工装置の試料保持部を示す平面図である。
【図３】（ａ）本発明の実施形態の変形例に係るイオンビーム加工装置の試料保持部を示す側面図である。（ｂ）本発明の実施形態の変形例に係るイオンビーム加工装置の試料保持部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。また、本実施形態では、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは互いに直交し、Ｘ軸とＹ軸とは水平面に平行であり、Ｚ軸は鉛直線に平行である。
【００１２】
図１を参照して、本実施形態に係るイオンビーム加工装置１００について説明する。図１（ａ）は、イオンビーム加工装置１００を示す図である。図１（ｂ）は、イオンビーム加工装置１００により加工された試料２１を示す図である。図１（ｂ）では、図１（ａ）の領域Ａが詳細に示される。
【００１３】
図１（ａ）に示すように、イオンビーム加工装置１００は、試料２１を加工して、試料２１に断面２１１を作成する。具体的には、イオンビーム加工装置１００は、イオン銃１、試料保持部２、及び、チャンバー３を備える。イオン銃１は、イオンビームＩＢを出射して、試料２１にイオンビームＩＢを照射する。本実施形態では、イオンビームＩＢが、アルゴンイオンビームである場合について説明する。ただし、アルゴンイオンビームに限定されない。試料保持部２は、試料２１を保持するとともに、試料２１を、イオンビームＩＢに対して垂直な方向に移動する。チャンバー３は、イオン銃１及び試料保持部２を収容する。チャンバー３は、その内部が、真空ポンプ（図示省略）によって真空化される。チャンバー３内の気圧は、例えば、１０-4Ｐａに設定される。
【００１４】
イオン銃１は、銃本体１１、電源部１２、及び、ガス供給部１３を含む。銃本体１１は、正電極１１１、負電極１１２、及び、筐体１１４を含む。正電極１１１と負電極１１２との間には、電源部１２によって電圧が印加され、放電が発生する。この放電によって、正電極１１１と負電極１１２との間にプラズマ１１３が生成される。筐体１１４は、正電極１１１及び負電極１１２を収容する。筐体１１４の下端部には、イオンビームＩＢが出射される開口１１４ａが形成されている。電源部１２は、正電極１１１と負電極１１２との間に、予め設定された電圧値（例えば、５ｋＶ）の直流電圧を印加する。ガス供給部１３は、イオン銃１にアルゴンガスを供給する。
【００１５】
試料保持部２は、遮蔽部材２２、中間部材２３、及び試料設置台２４を含む。遮蔽部材２２は、試料２１の上面の一部を覆うとともに、イオンビームＩＢを遮蔽する。具体的には、遮蔽部材２２は、中間部材２３を介して、試料２１の上面の一部を覆う。遮蔽部材２２は、例えば、遮蔽板であり、遮蔽部材２２の上面及び下面の各々は平面である。遮蔽部材２２は、例えば、略直方体状である。遮蔽部材２２は、例えば、金属を含む。遮蔽部材２２は、例えば、１種類の金属（例えば、チタン）により形成されていてもよいし、合金（例えば、鉄とニッケルとの合金）により形成されていてもよい。合金は、例えば、超硬合金（タングステンカーバイド）であってもよい。遮蔽部材２２は、例えば、塑性変形する材質を有していてもよい。
【００１６】
中間部材２３は、試料２１の上面の一部を覆う。中間部材２３の上面及び下面の各々は平面である。中間部材２３は、例えば、略直方体状である。中間部材２３は、遮蔽部材２２と試料２１との間に配置される。例えば、遮蔽部材２２と中間部材２３とは接着されている。中間部材２３は、遮蔽部材２２よりも軟らかい。中間部材２３は、例えば、弾性体であり、弾性変形する材質を有する。中間部材２３は、例えば、ゴムである。ゴムは、例えば、クロロプレンゴム、又はＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）である。中間部材２３としてゴムを採用したときは、中間部材２３の硬度は、３０度以上５０度以下であることが好ましい。中間部材２３は、熱伝導性フィラーを含むことが好ましい。例えば、中間部材２３には、熱伝導性フィラーが分散して含有される。熱伝導性フィラーは、例えば、酸化アルミニウム又は酸化マグネシウムである。
【００１７】
また、中間部材２３は、遮蔽部材２２の壁面３２と中間部材２３の壁面３３とが略面一になるように配置される。例えば、壁面３２と壁面３３とが略面一になるように、遮蔽部材２２と中間部材２３とが接着される。ただし、略面一でなくてもよい。例えば、遮蔽部材２２は、中間部材２３が遮蔽部材２２の壁面３２に対して突出しないように、中間部材２３の上面を覆う。中間部材２３の厚み、遮蔽部材２２の厚み、及び試料２１の厚みは、それぞれ、任意の値に設定できる。中間部材２３としてゴムを採用したときは、例えば、中間部材２３の厚みを３ｍｍに設定し、遮蔽部材２２の厚みを２ｍｍに設定する。
【００１８】
試料設置台２４の上面に試料２１が設置される。従って、試料２１は、試料設置台２４と中間部材２３とで挟まれる。また、遮蔽部材２２と中間部材２３と試料２１とは、一定の押圧力で試料設置台２４に向かって押圧されている。遮蔽部材２２及び中間部材２３の各々が試料２１の上面の一部を覆っているため、試料２１の上面の他の一部は、壁面３２及び壁面３３に対して突出している。試料２１のうち壁面３２及び壁面３３に対して突出している部分、つまり、試料２１のうち遮蔽部材２２及び中間部材２３に遮蔽されていない部分を、被加工部２１ａと記載する。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、イオンビーム加工装置１００は、試料２１の被加工部２１ａをイオンビームＩＢによって切削する。その結果、試料２１には、観察対象となる断面２１１が作成される。断面２１１は、平面であり、壁面３２及び壁面３３に沿っている。例えば、断面２１１は、壁面３２及び壁面３３に略平行である。
【００２０】
具体的には、イオン銃１は、イオンビームＩＢの一部が遮蔽部材２２に照射されるとともに、イオンビームＩＢの他の一部が試料２１の被加工部２１ａに照射されるように、遮蔽部材２２及び試料２１に向けて、イオンビームＩＢを出射する。つまり、イオン銃１は、壁面３２及び壁面３３を介して、イオンビームＩＢを試料２１の被加工部２１ａに照射する。イオンビームＩＢの一部が遮蔽部材２２により遮蔽されるため、壁面３２及び壁面３３に沿った断面２１１が作成される。なお、図１（ｂ）では、図面の簡略化のため、試料設置台２４を省略している。
【００２１】
以上、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して説明したように、本実施形態によれば、遮蔽部材２２と試料２１との間に中間部材２３を配置している。そして、中間部材２３は、遮蔽部材２２よりも軟らかい。従って、遮蔽部材と試料設置部とで試料を挟む場合よりも、中間部材２３と試料２１とを密着させることができる。つまり、中間部材２３と試料２１との密着性が高く、中間部材２３と試料２１との間の微小な間隙の発生を抑制できる。その結果、中間部材２３と試料２１との間にイオンビームＩＢが回り込むことを抑制でき、ひいては、試料２１がダメージを受けることを抑制できる。例えば、遮蔽部材と試料設置部とで試料を挟む場合よりも、試料２１へのダメージを抑制しつつ、平滑な断面２１１を作成できる。
【００２２】
また、本実施形態によれば、中間部材２３によって微小な間隙の発生を容易に抑制できる。従って、試料２１に対して行う前処理を軽減又は削減できる。その結果、作業負担を軽減できるとともに、試料２１の加工のために要する時間を短縮できる。前処理とは、微小な間隙の発生を抑制するために、試料２１の上面を平滑にする処理のことである。本実施形態では、前処理をしなくてもよい。なお、一般的なイオンビーム加工装置では、曲面を有する試料又は表面の平滑性を担保できない試料を加工する場合に、微小な間隙の発生を抑制するために、樹脂包埋のような前処理が要求される。
【００２３】
さらに、本実施形態によれば、中間部材２３は、弾性変形する材質を有する。従って、中間部材２３と試料２１とを容易に密着させることができる。その結果、中間部材２３と試料２１との間にイオンビームＩＢが回り込むことを容易に抑制できる。
【００２４】
さらに、本実施形態によれば、中間部材２３は熱伝導性フィラーを含む。従って、中間部材２３からの放熱を効果的に行うことができる。その結果、熱によって、中間部材２３及び試料２１がダメージを受けることを抑制できる。
【００２５】
さらに、本実施形態によれば、遮蔽部材２２は金属を含む。従って、イオンビームＩＢを効果的に遮蔽できる。
【００２６】
さらに、本実施形態によれば、壁面３２と壁面３３とは略面一である。従って、更に平滑な断面２１１を作成できる。
【００２７】
次に、図２を参照して、遮蔽部材２２と中間部材２３との接着について説明する。図２（ａ）は、遮蔽部材２２及び中間部材２３を示す側面図である。図２（ｂ）は、遮蔽部材２２及び中間部材２３を示す平面図である。
【００２８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、遮蔽部材２２の下面と中間部材２３の上面とは、接着剤３０により接着される。具体的には、遮蔽部材２２と中間部材２３との境界面２５は、接着剤３０が付着している接着領域ＢＡと、接着剤３０が付着していない非接着領域ＮＡとを有する。接着領域ＢＡの面積は、非接着領域ＮＡの面積よりも大きい。従って、接着領域ＢＡの面積が非接着領域ＮＡの面積よりも小さい場合よりも、遮蔽部材２２と中間部材２３とを密着させることができる。
【００２９】
そして、イオン銃１は、非接着領域ＮＡの側から、イオンビームＩＢを遮蔽部材２２及び試料２１に照射する。具体的には、イオン銃１は、イオンビームＩＢが非接着領域ＮＡに対向するように、イオンビームＩＢを遮蔽部材２２及び試料２１に照射する。換言すれば、イオン銃１は、イオンビームＩＢが接着領域ＢＡに対向しないように、イオンビームＩＢを遮蔽部材２２及び試料２１に照射する。その結果、イオンビームＩＢは、遮蔽部材２２の上面のうち非接着領域ＮＡに対向する面と、試料２１の被加工部２１ａとに照射される。なお、図２（ｂ）では、遮蔽部材２２の存在により、境界面２５及び接着剤３０は本来図面には表れないが、説明の便宜のため、境界面２５及び接着剤３０を図示している。
【００３０】
本実施形態によれば、イオンビームＩＢが非接着領域ＮＡの側から照射されるため、イオンビームが接着領域の側から照射される場合と比較して、接着剤３０の加熱を抑制できる。従って、接着剤３０による接着力の低下を抑制できる。その結果、遮蔽部材２２と中間部材２３とを更に密着させることができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、遮蔽部材２２と中間部材２３とが接着剤３０により接着される。従って、遮蔽部材２２と中間部材２３とをそれぞれ位置決めする作業が不要になり、作業負担を軽減できる。
【００３２】
（変形例）
図１及び図３を参照して、本実施形態の変形例に係るイオンビーム加工装置１００について説明する。図１に示すように、変形例に係るイオンビーム加工装置１００の構成は、本実施形態に係るイオンビーム加工装置１００の構成と同様である。ただし、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、変形例に係るイオンビーム加工装置１００では、接着領域ＢＡが２つの非接着領域ＮＡで挟まれている点で、本実施形態に係るイオンビーム加工装置１００と異なる。
【００３３】
図３（ａ）は、変形例に係るイオンビーム加工装置１００の遮蔽部材２２及び中間部材２３を示す側面図である。図３（ｂ）は、変形例に係るイオンビーム加工装置１００の遮蔽部材２２及び中間部材２３を示す平面図である。
【００３４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、遮蔽部材２２と中間部材２３との境界面２５は、１つの接着領域ＢＡと、２つの非接着領域ＮＡとを有する。そして、接着領域ＢＡは２つの非接着領域ＮＡにより挟まれている。
【００３５】
従って、変形例によれば、遮蔽部材２２の上面のうち非接着領域ＮＡの一方に対向する面がイオンビームＩＢにより損傷した場合に、遮蔽部材２２及び中間部材２３をＺ軸の回りに１８０度回転させることができる。そして、遮蔽部材２２の上面のうち非接着領域ＮＡの他方に対向する面と被加工部２１ａとにイオンビームＩＢを照射できる。その結果、遮蔽部材２２及び中間部材２３の使用可能回数を増加できる。なお、図３（ｂ）では、遮蔽部材２２の存在により、境界面２５及び接着剤３０は本来図面には表れないが、説明の便宜のため、境界面２５及び接着剤３０を図示している。
【００３６】
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３７】
例えば、図１（ａ）に示すように、本発明では、イオン銃１からイオンビームＩＢを照射して試料２１を加工するイオンビーム加工方法を提供できる。このイオンビーム加工方法では、図１〜図３を参照して説明したイオンビーム加工装置１００を用いる。その結果、イオンビーム加工装置１００と同様に、試料２１がダメージを受けることを抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、試料を加工するイオンビーム加工装置、及び、イオンビーム加工方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    イオン銃
２    試料保持部
３    チャンバー
２１    試料
２２    遮蔽部材
２３    中間部材
２４    試料設置台
２５    境界面
３０    接着剤
１００    イオンビーム加工装置
ＩＢ    イオンビーム
ＢＡ    接着領域
ＮＡ    非接着領域
【図１】
2017084488.tif 000003
【図２】
2017084488.tif 000004
【図３】
2017084488.tif 000005