特開 2022-20153 イオンミリング装置および試料作製方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022020153

(43)【公開日】2022-02-01

(54)【発明の名称】イオンミリング装置および試料作製方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20220125BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20220125BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20220125BHJP

【ＦＩ】

H01J37/20 A

H01J37/305 A

G01N1/28 F

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020123495

(22)【出願日】2020-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】特許業務法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】片岡 翔吾

(72)【発明者】

【氏名】美野 達郎

(72)【発明者】

【氏名】轟 弘樹

【テーマコード（参考）】

2G052

5C001

5C034

【Ｆターム（参考）】

2G052AD32

2G052AD52

2G052EC18

2G052GA33

5C001AA01

5C001AA08

5C001CC08

5C034BB06

5C034BB09

(57)【要約】

【課題】断面の傾斜を抑えた試料を効率良く作製することができるイオンミリング装置を提供する。
【解決手段】イオンミリング装置は、試料１１を挟む一対の遮蔽部材２９ａ，２９ｂと、試料１１にイオンビームを照射するイオンソースと、を備え、一方の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する第１の態様、および、他方の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する第２の態様で、試料１１にイオンビーム１２を照射可能に構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を挟む一対の遮蔽部材と、
前記試料にイオンビームを照射するイオンソースと、を備え、
前記一対の遮蔽部材のうち、一方の遮蔽部材を介して前記試料にイオンビームを照射する第１の態様、および、他方の遮蔽部材を介して前記試料にイオンビームを照射する第２の態様で、前記試料にイオンビームを照射可能に構成されている
イオンミリング装置。

【請求項2】

前記一対の遮蔽部材を有する試料ホルダーと、
前記試料ホルダーを着脱可能な試料ステージと、を備え、
前記試料ステージに前記試料ホルダーを装着するときの向きを変更することにより、前記第１の態様と前記第２の態様とを切り替え可能に構成されている
請求項１に記載のイオンミリング装置。

【請求項3】

前記一対の遮蔽部材を有する試料ホルダーと、
前記試料ホルダーを着脱可能な試料ステージと、
前記試料ホルダーを回転させる回転機構と、
を備え、
前記回転機構によって前記試料ホルダーを回転させることにより、前記第１の態様と前記第２の態様とを切り替え可能に構成されている
請求項１に記載のイオンミリング装置。

【請求項4】

前記回転機構は、前記試料ホルダーを３６０°回転可能である
請求項３に記載のイオンミリング装置。

【請求項5】

前記回転機構は、前記試料の加工位置を中心に前記試料ホルダーを回転させる
請求項３または４に記載のイオンミリング装置。

【請求項6】

前記イオンソースは、第１のイオンソースおよび第２のイオンソースを備え、
前記第１のイオンソースは、前記一方の遮蔽部材を介して前記試料にイオンビームを照射し、
前記第２のイオンソースは、前記他方の遮蔽部材を介して前記試料にイオンビームを照射する
請求項１に記載のイオンミリング装置。

【請求項7】

前記第１のイオンソースおよび前記第２のイオンソースは、前記試料の加工位置を通る同一軸上に互いに対向して配置されている
請求項６に記載のイオンミリング装置。

【請求項8】

前記第２のイオンソースから放出されるイオンビームを前記第１のイオンソースの手前で遮断する第１のシャッターと、
前記第１のイオンソースから放出されるイオンビームを前記第２のイオンソースの手前で遮断する第２のシャッターと、をさらに備える
請求項６または７に記載のイオンミリング装置。

【請求項9】

前記第１のイオンソースおよび前記第２のイオンソースは、いずれか一方のイオンソースから放出されるイオンビームが他方のイオンソースに照射されないよう、異なる軸上に配置されている
請求項６に記載のイオンミリング装置。

【請求項10】

試料を一対の遮蔽部材で挟むとともに、一方の遮蔽部材を介して前記試料にイオンビームを照射する第１の加工ステップと、
他方の遮蔽部材を介して前記試料にイオンビームを照射する第２の加工ステップと、
を含む試料作製方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオンミリング装置および試料作製方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イオンミリング装置は、イオンビームによって試料を加工する装置である。イオンミリング装置は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡などの電子顕微鏡で観察される試料、あるいは、電子プローブマイクロアナライザー、オージェマイクロスコープなどで分析される試料を作製するために用いられる。イオンミリング装置によって試料を加工する場合は、イオンビームを遮蔽する遮蔽部材を使用し、この遮蔽部材を介してイオンビームを試料に照射する（たとえば、特許文献１を参照）。

【0003】

従来のイオンミリング装置は、遮蔽部材に試料をセットするために、たとえば図２３または図２４に示す構成を備えている。
図２３において、試料２００は、試料載台２１０に貼り付けて固定されている。試料載台２１０の反対側には、板状の遮蔽部材２２０が配置されている。試料２００は、試料載台２１０と遮蔽部材２２０との間に挟まれて固定されている。

【0004】

一方、図２４において、試料２００は、クリップ２４０を用いて固定されている。クリップ２４０は、支点部２５０を中心に揺動自在に支持されている。クリップ２４０は、バネ２６０の力Ｆ１で一方向に付勢されている。クリップ２４０の反対側には、板状の遮蔽部材２２０が配置されている。試料２００は、クリップ２４０から試料２００に加えられる押圧力Ｆ２によって遮蔽部材２２０に固定されている。押圧力Ｆ２は、バネ２６０の力Ｆ１でクリップ２４０を一方向に付勢することによって発生する力である。

【0005】

上述のように固定された試料２００には、図示しないイオンソースから放出されたイオンビーム２３０が、遮蔽部材２２０を介して照射される。これにより、遮蔽部材２２０のエッジ部２２０ａから突き出した試料２００の一部２００ａがエッチングによって取り除かれる。このため、遮蔽部材２２０のエッジ部２２０ａの直下に、試料２００の断面が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５－９１０９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来のイオンミリング装置は、以下のような課題を有する。
上述したように遮蔽部材２２０を介してイオンビーム２３０を試料２００に照射する場合、加工レートを決めるイオンビーム２３０の電流密度は、イオンソースから離れるほど低下する。つまり、イオンソースからの距離が長くなるほど加工レートが低下する。イオンソースからの距離は、試料２００の厚み方向において、遮蔽部材２２０から離れるほど、すなわち図２３および図２４の下方にいくほど長くなる。このため、遮蔽部材２２０に近い試料２００の上面側の加工レートと、遮蔽部材２２０から遠い試料２００の下面側の加工レートとを比較すると、試料２００の下面側のほうが上面側よりも加工レートが低くなる。その結果、図２５に示すように、試料２００の断面２００ｂは、試料２００の上面側から下面側に向かってなだらかに傾斜した形状になる。また、試料２００の断面２００ｂの傾斜は、試料２００の厚み寸法が大きくなるほど顕著に現れる。

【0008】

したがって、たとえば図２６に示すように、試料２００の加工目標がスルーホール３００である場合に、遮蔽部材２２０のエッジ部２２０ａをスルーホール３００の中心に正確に合わせてイオンビームを照射しても、次のような問題が生じる。イオンビームの照射によって加工される試料２００の断面が図中波線で示すように傾斜すると、試料２００の下面側でスルーホール３００の一部３００ａが断面加工されずに残る。その結果、スルーホール３００の一部３００ａは、図２７に示すように、試料２００の断面２００ｂに現れず、観察できない状態になってしまう。また、試料２００の断面２００ｂの傾斜を解消するには、電流密度の低いイオンビームを試料２００の下面側に照射し続ける必要があるため、加工時間が長くなってしまう。

【0009】

本発明の目的は、断面の傾斜を抑えた試料を効率良く作製することができるイオンミリング装置および試料作製方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るイオンミリング装置は、試料を挟む一対の遮蔽部材と、試料にイオンビームを照射するイオンソースと、を備え、一対の遮蔽部材のうち、一方の遮蔽部材を介して試料にイオンビームを照射する第１の態様、および、他方の遮蔽部材を介して試料にイオンビームを照射する第２の態様で、試料にイオンビームを照射可能に構成されている。

【0011】

本発明に係る試料作製方法は、試料を一対の遮蔽部材で挟むとともに、一方の遮蔽部材を介して試料にイオンビームを照射する第１の加工ステップと、他方の遮蔽部材を介して試料にイオンビームを照射する第２の加工ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、断面の傾斜を抑えた試料を効率良く作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の構成例を示す概略図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の要部を拡大した図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その１）である。

【図4】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて加工される試料の状態を示す図（その１）である。

【図5】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その２）である。

【図6】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて加工される試料の状態を示す図（その２）である。

【図7】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その３）である。

【図8】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて加工される試料の状態を示す図（その３）である。

【図9】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その４）である。

【図10】本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて加工される試料の状態を示す図（その４）である。

【図11】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の要部を拡大した図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その１）である。

【図13】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その２）である。

【図14】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その３）である。

【図15】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その４）である。

【図16】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その５）である。

【図17】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その６）である。

【図18】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その７）である。

【図19】本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図（その８）である。

【図20】本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置の構成および動作を説明する（その１）である。

【図21】本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置の構成および動作を説明する（その２）である。

【図22】本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置の変形例を説明するである。

【図23】従来のイオンミリング装置の第１例を示す図である。

【図24】従来のイオンミリング装置の第２例を示す図である。

【図25】従来のイオンミリング装置によって形成される試料の断面形状を説明する図である。

【図26】従来のイオンミリング装置によって生じる問題点を説明する図（その１）である。

【図27】従来のイオンミリング装置によって生じる問題点を説明する図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0015】

＜第１実施形態＞
（イオンミリング装置の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の構成例を示す概略図である。
図１に示すイオンミリング装置１０は、たとえば、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡で観察される試料を作製するため、あるいは、電子プローブマイクロアナライザー、オージェマイクロスコープなどで分析される試料を作製するために用いられる。イオンミリング装置１０は、加工の対象物である試料１１にイオンビーム１２を照射することにより、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡での観察に適した形状に試料１１を加工する装置である。試料１１は、平らな板状に形成されている。

【0016】

図１に示すように、イオンミリング装置１０は、真空チャンバー１５と、試料ステージ引出機構１６と、イオンソース１７と、試料ステージ１８と、回転機構１９と、排気部２０と、排気制御部２１と、カメラ２２と、制御部２３と、電圧電源２４と、回転駆動部２５と、表示部２６とを備えている。制御部２３は、イオンソース制御部２３ａと、回転制御部２３ｂとを備えている。

【0017】

真空チャンバー１５は、中空の容器である。排気部２０は、真空チャンバー１５に接続されている。排気部２０の駆動は、排気制御部２１によって制御される。排気部２０は、排気制御部２１の制御下で駆動することにより、真空チャンバー１５内の空気を排出する。

【0018】

試料ステージ引出機構１６は、真空チャンバー１５から試料ステージ１８を引き出すための機構である。試料ステージ引出機構１６は、真空チャンバー１５の開口部を塞ぐように、真空チャンバー１５に開閉可能に取り付けられている。試料ステージ引出機構１６には、試料ステージ１８および回転機構１９が取り付けられている。

【0019】

試料ステージ１８は、試料ステージ引出機構１６を閉じた状態では真空チャンバー１５の内部に収容される。また、回転機構１９は、試料ステージ引出機構１６を開いた状態では真空チャンバー１５の外部に引き出して配置される。試料ステージ引出機構１６の開閉状態は、真空チャンバー１５に対して試料ステージ引出機構１６を図１の左右方向に移動させることによって切り替え可能である。試料ステージ１８は、試料ホルダー２７を介して試料１１を支持するステージである。試料ホルダー２７は、試料１１を支持するホルダーである。試料ホルダー２７は、ベースとなるホルダー本体２８と、遮蔽部材２９とを備えている。試料ホルダー２７は、試料ステージ１８に対して着脱可能である。遮蔽部材２９は、試料１１を遮蔽する部材である。遮蔽部材２９は、板状に形成されている。

【0020】

回転機構１９は、試料ステージ１８を介して試料ホルダー２７を回転させる機構である。回転機構１９の回転軸１９ａは、イオンビーム１２の中心軸と直交し、かつ試料１１が遮蔽部材２９から突出する方向（図中のＹ方向）と平行に配置されている。回転機構１９は、回転駆動部２５の駆動にしたがって試料ホルダー２７を回転させる。その際、試料ホルダー２７は、回転機構１９の回転軸１９ａを中心に回転する。回転制御部２３ｂは、回転駆動部２５を介して試料ホルダー２７の回転を制御する。回転機構１９は、試料ステージ１８と一体に試料ホルダー２７を回転させる機構でもよいし、試料ステージ１８と別体に試料ホルダー２７を回転させる機構でもよい。

【0021】

イオンソース１７は、真空チャンバー１５の上部、すなわち天井部分に配置されている。イオンソース１７は、イオンビーム１２を放出する部分である。イオンソース１７は、たとえば、ガスイオン銃によって構成される。ガスイオン銃は、アルゴンガスを放電によりイオン化させてイオンビームを放出するイオン銃である。イオンソース１７は、真空チャンバー１５の内部空間に向けてイオンビーム１２を鉛直下方に放出する。

【0022】

以降の説明では、イオンビーム１２の中心軸と直交する二軸方向のうち、一方の方向をＸ方向、他方の方向をＹ方向とする。また、イオンビーム１２の中心軸と平行な方向であって、かつ、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向を、Ｚ方向とする。本発明の実施形態において、Ｘ方向およびＹ方向は水平二軸方向となっており、Ｚ方向は鉛直方向（上下方向）となっている。また、イオンビーム１２の中心軸は、鉛直方向と平行な軸となっている。

【0023】

電圧電源２４は、イオンソース１７に電気的に接続されている。電圧電源２４は、イオンソース１７に電圧を印加する電源である。電圧電源２４は、イオンソース制御部２３ａの制御下でイオンソース１７に電圧を印加することにより、イオンソース１７からイオンビーム１２を放出させる。イオンソース制御部２３ａは、電圧電源２４を介してイオンソース１７を制御する。

【0024】

カメラ２２は、カメラ回動機構３０によって回動可能に設けられている。カメラ回動機構３０は、試料ステージ引出機構１６の上部に取り付けられ、試料ステージ引出機構１６と一体に移動する。カメラ２２は、カメラ回動機構３０の回動により、第１の位置と第２の位置とに配置可能である。第１の位置は、カメラ２２の光軸がＺ方向と平行に配置される位置である。第１の位置にカメラ２２を配置すると、カメラ２２の光軸は試料１１の加工位置を通過するように配置される。第２の位置は、図１に示すように、カメラ２２がＺ方向に対して大きく傾いて配置される位置である。

【0025】

カメラ２２は、試料ホルダー２７に支持された試料１１と遮蔽部材２９とを撮影する。この撮影には、カメラ２２の代わりに光学顕微鏡を用いてもよい。表示部２６は、カメラ２２が撮影した画像を表示する。表示部２６は、モニター（ディスプレイ）またはタッチパネルによって構成される。

【0026】

図２は、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の要部を拡大した図である。
図２に示すように、試料ホルダー２７は、試料１１を挟む一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）を有している。試料ホルダー２７に一対の遮蔽部材２９を設けた理由は、試料１１を上下どちらからでも加工できるようにするためである。本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置１０は、試料１１を支持する試料ホルダー２７の向きを上下反転させることができる構成、あるいは、真空チャンバー１５におけるイオンソース１７の取り付け位置を上下反転させることができる構成になっている。以降の説明では、図２において、上側に配置された遮蔽部材２９を第１の遮蔽部材２９ａと記し、下側に配置された遮蔽部材２９を第２の遮蔽部材２９ｂと記す。

【0027】

第１の遮蔽部材２９ａの先端面３１ａは、イオンビーム１２の中心軸３２に対して僅かに傾いており、第２の遮蔽部材２９ｂの先端面３２ａも、イオンビーム１２の中心軸３２に対して僅かに傾いている。先端面３１ａの傾きは、第１の遮蔽部材２９ａのエッジ部３１ｂと、エッジ部３１ｂからの試料１１の突き出し量とをカメラ２２で観察できるようにするためである。同様に、先端面３２ａの傾きは、第２の遮蔽部材２９ｂのエッジ部３２ｂと、エッジ部３２ｂからの試料１１の突き出し量とをカメラ２２で観察できるようにするためである。

【0028】

第１の遮蔽部材２９ａは、ネジ３５によって第１のホルダー本体２８ａに固定されている。第２の遮蔽部材２９ｂは、ネジ３６によって第２のホルダー本体２８ｂに固定されている。ホルダー本体２８は、第１のホルダー本体２８ａおよび第２のホルダー本体２８ｂによって構成されている。各々のホルダー本体２８ａ，２８ｂの後端部は、たとえばアリ溝式の結合構造により、上下いずれの方向からでも試料ステージ１８に装着可能となっている。

【0029】

なお、第１のホルダー本体２８ａに第１の遮蔽部材２９ａを固定する手段としては、上述したネジ３５に限らず、たとえば、マグネットを用いてもよいし、板バネ、ピンなどを用いてもよい。マグネットを用いて固定する場合は、第１のホルダー本体２８ａおよび第１の遮蔽部材２９ａのうち、いずれか一方を磁性体で構成し、他方にマグネットを埋め込んで、磁性体とマグネットとの間に発生する磁気吸着力によって第１のホルダー本体２８ａに第１の遮蔽部材２９ａを固定すればよい。また、板バネ、ピンなどを用いる場合は、第１のホルダー本体２８ａおよび第１の遮蔽部材２９ａを板バネ、ピンなどで挟み込むことにより、第１のホルダー本体２８ａに第１の遮蔽部材２９ａを固定すればよい。以上の点は、第２のホルダー本体２８ｂに第２の遮蔽部材２９ｂを固定する手段についても同様である。

【0030】

続いて、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順について説明する。以下に述べる手順は、試料作製方法を含む。

【0031】

まず、図３に示すように、試料１１を試料ホルダー２７にセットする。本発明の第１実施形態においては、試料ホルダー２７が有する一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）で試料１１を挟み込むことにより、試料１１を支持する。その際、第１の遮蔽部材２９ａのエッジ部３１ｂと第２の遮蔽部材２９ｂのエッジ部３２ｂとが、Ｙ方向で同じ位置、すなわち面一となるように、試料１１を一対の遮蔽部材２９で挟み込む。試料１１は、各々の遮蔽部材２９ａ，２９ｂのエッジ部３１ｂ，３２ｂから所定量だけ突き出して配置される。試料１１の突き出し量は、各々の遮蔽部材２９ａ，２９ｂのエッジ部３１ｂ，３２ｂを基準に規定される。試料１１の突き出し量は、加工目標の位置にもよるが、多くの場合、５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内で設定される。

【0032】

上述のように試料１１を試料ホルダー２７にセットしたら、試料ホルダー２７を試料ステージ１８に装着する。試料ホルダー２７の装着は、試料ステージ１８を試料ステージ引出機構１６によって真空チャンバー１５の外側に引き出した状態で行われる。その際、試料ホルダー２７は、第１の遮蔽部材２９ａを上側、第２の遮蔽部材２９ｂを下側にして、試料ステージ１８に装着される。また、試料１１の突き出し量は、カメラ２２の撮影画像を利用して確認される。試料１１の突き出し量を確認する場合は、カメラ回動機構３０の回動によりカメラ２２を第１の位置に配置し、その状態でカメラ２２の撮影画像を表示部２６に表示する。これにより、イオンミリング装置１０のオペレーターは、表示部２６に表示されるカメラ２２の撮影画像を利用して試料１１の突き出し量を確認することができる。

【0033】

次に、カメラ回動機構３０の回動によりカメラ２２を第２の位置に配置した後、試料ステージ１８を試料ステージ引出機構１６によって真空チャンバー１５に押し込むことにより、試料ステージ１８を真空チャンバー１５内に収容する。このとき、試料ステージ１８と一緒に試料ホルダー２７と試料１１とが真空チャンバー１５内に収容される。この段階では、図４に示すように、試料１１に形成されているスルーホール１３が外部に露出していない。スルーホール１３は、イオンミリング装置１０で加工した後の試料１１を電子顕微鏡で観察するときのターゲットとなる。このため、イオンミリング装置１０は、試料１１のスルーホール１３を加工目標とし、スルーホール１３全体が外部に露出するように試料１１を加工する必要がある。

【0034】

本発明の第１実施形態においては、第１の加工ステップおよび第２の加工ステップにより、試料１１を加工する。第１の加工ステップは、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する第１の態様で試料１１を加工するステップである。第２の加工ステップは、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する第２の態様で試料１１を加工するステップである。試料１１の加工は、第１の加工ステップおよび第２の加工ステップのいずれにおいても、排気制御部２１からの制御指令にしたがって排気部２０が真空チャンバー１５内の空気を排気し、これによって真空チャンバー１５の内部を所定の真空度に維持した状態で行われる。

【0035】

（第１の加工ステップ）
第１の加工ステップでは、上記図３に示す状態でイオンソース１７からイオンビーム１２を放出することにより、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する。このとき、イオンソース１７は、電圧電源２４がイオンソース制御部２３ａからの制御指令を受けてイオンソース１７に電圧を印加することで、イオンビーム１２を放出する。これにより、試料１１は、図５に示すように、イオンビーム１２の照射によってエッチングされる。このとき、試料１１は、イオンビーム１２の照射方向において電流密度が高い上流側、すなわち上側が、下側よりも多く（早く）エッチングされる。そこで、本発明の第１実施形態においては、上述したイオンビーム１２の照射により、図６に示すように、スルーホール１３を含む断面１４が試料１１に現れ、かつ、スルーホール１３の一部１３ａが断面加工されずに残っている段階で、第１の加工ステップを終える。この段階では、図５および図６に示すように、第１の遮蔽部材２９ａのエッジ部３１ｂから突出する試料１１の一部が突出部１１ａとなって残り、また、試料１１の断面１４の下側が傾斜した状態となる。

【0036】

次に、真空チャンバー１５の内部を常温常圧の状態に戻して、試料ステージ１８を試料ステージ引出機構１６によって真空チャンバー１５の外側に引き出す。次に、試料ステージ１８から試料ホルダー２７を取り外した後、試料ホルダー２７の向きを変更する。具体的には、図７に示すように、試料ホルダー２７の向きを上下反転させて、試料ステージ１８に試料ホルダー２７を装着する。次に、試料ステージ１８を試料ステージ引出機構１６によって真空チャンバー１５に押し込むことにより、試料ステージ１８を真空チャンバー１５内に収容する。これにより、試料１１および試料ホルダー２７は、試料ステージ１８と一緒に真空チャンバー１５内に収容される。また、試料１１は、図８に示すように、スルーホール１３の一部１３ａが上側に位置する向きで配置される。また、図７に示すように、第１の加工ステップにおける加工残りである試料１１の突出部１１ａは、上述した試料ホルダー２７の上下反転により、上側に配置される。

【0037】

（第２の加工ステップ）
第２の加工ステップでは、上記図７に示す状態でイオンソース１７からイオンビーム１２を放出することにより、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する。これにより、試料１１は、図９に示すように、イオンビーム１２の照射によってエッチングされる。このとき、試料１１の突出部１１ａ（図７参照）は、イオンビーム１２の照射方向において電流密度が高い上流側、すなわち上側に配置されている。このため、試料１１の突出部１１ａは、イオンビーム１２の照射によって効率良くエッチングされる。本発明の第１実施形態においては、上述したイオンビーム１２の照射により、図１０に示すように、試料１１の断面１４にスルーホール１３全体が現れ、かつ、断面１４の傾斜が充分に小さく抑えられた段階で、第２の加工ステップを終える。

【0038】

＜第１実施形態の効果＞
以上述べたように、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置１０は、試料１１を挟む一対の遮蔽部材２９を備えている。そして、第１の加工ステップでは、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射し、第２の加工ステップでは、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する。これにより、Ｚ方向の一方および他方から、それぞれ試料１１にイオンビーム１２を照射して、試料１１を加工することができる。すなわち、試料１１を上下両面から加工することができる。したがって、断面１４の傾斜を抑えた試料１１を効率良く作製することができる。また、所望の加工断面が得られるまでの加工時間を短縮することができる。

【0039】

加工時間の短縮効果は、たとえば、厚み寸法が大きい試料１１のスルーホール１３を、イオンビーム１２による断面加工によって外部に露出させる場合に、より顕著に得られる。具体的に説明すると、試料１１に対してＺ方向の一方からのみイオンビーム１２を照射すると、イオンソース１７からの距離が長くなるイオンビーム１２の下流側では、イオンビーム１２の電流密度の低下によって加工レートが低くなり、所望の加工断面が得られるまでの時間が長くなる。これに対し、Ｚ方向の一方と他方から、試料１１にイオンビーム１２を照射すると、イオンビーム１２の電流密度が高い状態、すなわち高い加工レートで試料１１を加工することができる。このため、Ｚ方向の一方からのみイオンビーム１２を照射する場合に比べて、所望の加工断面が得られるまでの加工時間を短縮することができる。

【0040】

なお、上記第１実施形態においては、まず、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射し、その後、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射したが、本発明はこれに限らず、加工順を逆にしてもよい。具体的には、まず、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射し、その後、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射してもよい。

【0041】

また、上記第１実施形態においては、第１の加工ステップを終えた後で、かつ、第２の加工ステップを開始する前に、試料ステージ１８に装着する試料ホルダー２７の向きを上下反転させたが、本発明はこれに限らず、試料ホルダー２７の向きを上下反転させる代わりに、イオンソース１７の位置を上下反転させてもよい。

【0042】

また、上記第１実施形態においては、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する場合に、回転機構１９によって試料１１を傾き動作させてもよい。この点は、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する場合についても同様である。このような傾き動作を第１の加工ステップおよび第２の加工ステップで行うことにより、イオンビーム照射方向に生じる加工筋を除去し、試料１１に照射されるイオンビーム１２の範囲、すなわち加工範囲を広げることができる。また、上述した傾き動作を行う場合は、鉛直上向きに配置される試料１１の上面がユーセントリック中心となるよう、試料ステージ１８がユーセントリック機能を有していることが好ましい。

【0043】

＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置は、回転機構１９によって試料ホルダー２７を回転させることにより、上述した第１の態様と第２の態様とを切り替え可能に構成されている。
図１１は、本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の要部を拡大した図である。
図１１に示すように、試料ホルダー２７は、試料１１を挟む一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）と、一対の遮蔽部材２９を介して試料１１を支持する一対のホルダー本体２８（２８ａ，２８ｂ）とを備えている。一対のホルダー本体２８は、回転体３７に取り付けられている。このため、試料１１、一対の遮蔽部材２９、および、一対のホルダー本体２８は、回転体３７と一体に回転する。回転体３７は、上述した回転機構１９を構成する要素の１つである。回転機構１９は、試料ホルダー２７を３６０°回転可能である。ただし、試料ホルダー２７の回転によって第１の態様と第２の態様とを切り替えるうえでは、回転機構１９は、試料ホルダー２７を１８０°回転可能であればよい。試料ホルダー２７を３６０°回転可能であることの技術的な意義については後段で説明する。

【0044】

続いて、本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順について説明する。以下に述べる手順は、試料作製方法を含む。

【0045】

まず、図１２に示すように、第１の遮蔽部材２９ａを上側、第２の遮蔽部材２９ｂを下側にして、試料１１を一対の遮蔽部材２９によって挟み込み、その状態で試料ホルダー２７を試料ステージ１８に装着する。次に、カメラ２２および表示部２６を用いて試料１１の突き出し量を確認した後、試料ステージ１８を真空チャンバー１５内に収容する。これまでの手順は、上述した第１実施形態における手順と同様である。以降の手順は、排気制御部２１および制御部２３（イオンソース制御部２３ａ、回転制御部２３ｂ）の制御下で自動的に行われる。

【0046】

次に、排気制御部２１は、排気部２０を駆動することにより、真空チャンバー１５内の空気を排気する。また、排気制御部２１は、試料１１の加工を終えるまで、真空チャンバー１５の内部を所定の真空度に維持する。

【0047】

次に、制御部２３は、試料ホルダー２７を回転させながら試料１１にイオンビーム１２を照射することにより、試料１１を加工する。試料ホルダー２７の回転は、回転制御部２３ｂからの制御指令にしたがって回転駆動部２５が回転機構１９を駆動することにより行われる。イオンビーム１２の照射は、イオンソース制御部２３ａからの制御指令にしたがって電圧電源２４がイオンソース１７に電圧を印加することにより行われる。

【0048】

図１２～図１９は、本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する様子を時系列で示す図である。図１２は試料１１の回転角が０°の状態を示し、図１３は試料１１の回転角が４５°の状態を示している。図１４は試料１１の回転角が９０°の状態を示し、図１５は試料１１の回転角が１３５°の状態を示している。図１６は試料１１の回転角が１８０°の状態を示し、図１７は試料１１の回転角が２２５°の状態を示している。図１８は試料１１の回転角が２７０°の状態を示し、図１９は試料１１の回転角が３１５°の状態を示している。なお、試料１１の回転角が３６０°の状態は、試料１１の回転角が０°の状態と同じである。

【0049】

まず、制御部２３は、図１２に示すように、第１の遮蔽部材２９ａを上側、第２の遮蔽部材２９ｂを下側に配置した状態で、イオンソース１７から試料１１にイオンビーム１２を照射する。この時点では、各々の遮蔽部材２９ａ，２９ｂが水平面と平行に配置される。また、イオンビーム１２は、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１に照射され、試料１１は、イオンビーム１２の中心軸３２に対して傾くことなく垂直に配置される。

【0050】

次に、制御部２３は、図１３に示すように、イオンソース１７から試料１１にイオンビーム１２を照射しながら、一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）と一体に試料１１を回転させる。この時点では、イオンビーム１２は、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１に照射される。また、試料１１は、イオンビーム１２の中心軸３２に対して、図の右肩下がりに傾いて配置される。試料１１の回転は、回転機構１９によって行われる。このとき、回転機構１９は、回転体３７と一緒に試料１１を回転させる。試料１１の加工位置１１ｂは、イオンビーム１２の中心軸３２上に配置されている。なお、図１３においては、試料１１を図の時計回り方向に回転させているが、試料１１の回転方向は反時計回り方向であってもかまわない。

【0051】

次に、制御部２３は、図１４に示すように、イオンソース１７から試料１１へのイオンビーム１２の照射を停止する。イオンビーム１２の照射は、電圧電源２４からイオンソース１７に電圧が印加されなくなることで停止する。イオンビーム１２の照射を停止するタイミングは、イオンソース制御部２３ａが制御する。具体的には、イオンソース制御部２３ａは、イオンソース１７から放出されるイオンビーム１２を遮蔽部材２９（２９ａ）で遮蔽できなくなるタイミング、または当該タイミングに達する前（より好ましくは、当該タイミングに達する直前）のタイミングで、イオンビーム１２の照射を停止するよう、電圧電源２４を制御する。イオンビーム１２を遮蔽部材２９で遮蔽できなくなるタイミングとは、イオンソース１７から放出されたイオンビーム１２が直接、試料１１に照射されるようになるタイミングをいう。
上述のようにイオンビーム１２の照射を停止することにより、試料１１の側面１１ｃの加工を抑制することができる。

【0052】

次に、制御部２３は、図１５に示すように、イオンソース１７から試料１１へのイオンビーム１２の照射を再開する。この時点では、イオンビーム１２は、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１に照射される。また、試料１１は、イオンビーム１２の中心軸３２に対して、図の右肩上がりに傾いて配置される。イオンビーム１２の照射を再開するタイミングは、イオンソース制御部２３ａが制御する。具体的には、イオンソース制御部２３ａは、イオンソース１７から放出されるイオンビーム１２を遮蔽部材２９（２９ｂ）で遮蔽できるタイミング、または当該タイミングに達した後（より好ましくは、当該タイミングに達した直後）のタイミングで、イオンビーム１２の照射を再開するよう、電圧電源２４を制御する。イオンビーム１２を遮蔽部材２９で遮蔽できるタイミングとは、イオンソース１７から放出されるイオンビーム１２が直接、試料１１に照射されなくなるタイミングをいう。
上述のようにイオンビーム１２の照射を再開することにより、試料１１の側面１１ｃを避けて、試料１１を加工することができる。

【0053】

次に、制御部２３は、図１６に示すように、イオンソース１７から試料１１にイオンビーム１２を照射しながら、一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）と一体に試料１１を回転させる。この時点では、各々の遮蔽部材２９ａ，２９ｂが水平面と平行に配置されるとともに、第２の遮蔽部材２９ｂが上側、第１の遮蔽部材２９ａが下側に配置される。すなわち、図１６の時点と図１２の時点では、一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）の位置関係が上下逆になる。また、図１６の時点では、イオンビーム１２は、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１に照射され、試料１１は、イオンビーム１２の中心軸３２に対して傾くことなく垂直に配置される。

【0054】

次に、制御部２３は、図１７に示すように、イオンソース１７から試料１１にイオンビーム１２を照射しながら、一対の遮蔽部材２９（２９ａ，２９ｂ）と一体に試料１１を回転させる。この時点では、イオンビーム１２は、第２の遮蔽部材２９ｂ介して試料１１に照射される。また、試料１１は、イオンビーム１２の中心軸３２に対して、図の右肩下がりに傾いて配置される。

【0055】

次に、制御部２３は、図１８に示すように、イオンソース１７から試料１１へのイオンビーム１２の照射を停止する。イオンビーム１２の照射を停止するタイミングについては、前述したとおりである。

【0056】

次に、制御部２３は、図１９に示すように、イオンソース１７から試料１１へのイオンビーム１２の照射を再開する。この時点では、イオンビーム１２は、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１に照射される。また、試料１１は、イオンビーム１２の中心軸３２に対して、図の右肩上がりに傾いて配置される。イオンビーム１２の照射を再開するタイミングについては、前述したとおりである。

【0057】

その後、制御部２３は、図１２に示すように、第１の遮蔽部材２９ａを上側、第２の遮蔽部材２９ｂを下側に配置した状態、すなわち試料１１の回転角が３６０°に達するまで試料１１を回転させる。また、制御部２３は、試料断面が形成されるまで試料１１の回転動作を継続し、試料断面が作成できたら、試料１１の回転を停止するとともに、イオンビーム１２の照射を停止する。

【0058】

＜第２実施形態の効果＞
以上述べたように、本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置は、一対の遮蔽部材２９で挟み込まれた試料１１を回転体３７と一緒に回転させることにより、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する加工モードと、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する第２の加工モードとを有する。これにより、試料１１を上下両面から加工することができる。このため、断面の傾斜を抑えた試料１１を効率良く作製することができると共に、所望の加工断面が得られるまでの加工時間を短縮することができる。

【0059】

また、本発明の第２実施形態においては、試料ホルダー２７および回転体３７と一体に試料１１を回転させながら、試料１１にイオンビーム１２を照射して試料１１を加工するため、イオンビーム１２の照射によって生じる加工筋を打ち消すことができる。これにより、加工筋が少ない断面を有する試料１１を作製することができる。また、試料１１を支持する試料ホルダー２７を３６０°回転させることにより、加工筋をムラなく打ち消すことができる。

【0060】

また、先述した第１実施形態では、一対の遮蔽部材２９の位置関係を上下反転させるために、試料ステージ１８に試料ホルダー２７を装着するときの向きを変更する必要がある。このため、第１の加工ステップと第２の加工ステップとの間に、真空チャンバー１５の内部を常温常圧の状態に戻したり、真空チャンバー１５から試料ステージ１８を引き出して試料ホルダー２７の向きを変更したりするための加工中断ステップを設ける必要がある。これに対し、第２実施形態では、回転機構１９が試料ホルダー２７を回転させることで、一対の遮蔽部材２９の位置関係を上下反転させることができる。このため、第２実施形態では、真空チャンバー１５を所定の真空度にした後は、上述した加工中断ステップを設けることなく、試料１１の加工を継続することができる。したがって、第２実施形態によれば、第１実施形態よりも短い時間で試料１１の加工を終えることができる。

【0061】

なお、上記第２実施形態においては、電圧電源２４からイオンソース１７への電圧の印加を停止することで、試料１１へのイオンビーム１２の照射を停止したが、本発明はこれに限らない。たとえば、電圧電源２４からイオンソース１７への電圧の印加を継続しながら、イオンビーム１２から放出されるイオンビーム１２を、試料ホルダー２７よりも上流側に配置されたシャッター（図示せず）で遮ることにより、試料１１へのイオンビーム１２の照射を停止してもよい。

【0062】

また、上記第２実施形態において、回転制御部２３ｂは、回転駆動部２５を介して試料ホルダー２７の回転を制御することにより、試料ホルダー２７と一体に試料１１を一定の速度で３６０°回転させてもよいし、試料ホルダー２７の回転速度を途中で変えてもよい。たとえば、試料１１を３６０°回転させる期間内において、回転制御部２３ｂは、試料１１にイオンビーム１２を照射する期間は試料１１を第１の速度で回転し、試料１１にイオンビーム１２を照射しない期間は試料１１を第１の速度よりも速い第２の速度で回転するよう、試料ホルダー２７の回転速度を可変制御してもよい。このように試料ホルダー２７の回転速度を可変制御することにより、試料ホルダー２７の回転速度を定速制御する場合に比べて、試料１１の加工に寄与しない時間を短縮することができる。このため、試料１１を効率良く加工することができる。

【0063】

また、回転制御部２３ｂは、図１５に示す状態から図１６に示す状態を経て図１７に示す状態になる第１の傾き動作と、これと逆に、図１７に示す状態から図１６に示す状態を経て図１５に示す状態になる第２の傾き動作とを、少なくとも１回、好ましくは複数回繰り返すように、試料ホルダー２７の回転を制御してもよい。同様に、回転制御部２３ｂは、図１９に示す状態から図１２に示す状態を経て図１３に示す状態になる第１の傾き動作と、これと逆に、図１３に示す状態から図１２に示す状態を経て図１９に示す状態になる第２の傾き動作とを、少なくとも１回、好ましくは複数回繰り返すように、試料ホルダー２７の回転を制御してもよい。このように試料ホルダー２７の回転を制御することにより、試料１１に照射されるイオンビーム１２の範囲、すなわち加工範囲を広げることができる。また、上述した第１の傾き動作および第２の傾き動作を行う場合は、鉛直上向きに配置される試料１１の上面がユーセントリック中心となるよう、試料ステージ１８がユーセントリック機能を有していることが好ましい。

【0064】

＜第３実施形態＞
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。
本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置は、上述した第１実施形態におけるイオンミリング装置１０の構成と比較して、試料１１を一対の遮蔽部材２９で挟んで支持する点は共通するが、イオンソース１７の数が異なる。具体的には、第３実施形態に係るイオンミリング装置は、図２０および図２１に示すように、第１のイオンソース１７ａと、第２のイオンソース１７ｂとを備えている。

【0065】

第１のイオンソース１７ａと第２のイオンソース１７ｂは、試料１１の加工位置１１ｂを通る同一軸上に互いに対向して配置されている。第１のイオンソース１７ａは、鉛直下方にイオンビーム１２を照射し、第２のイオンソース１７ｂは、鉛直上方にイオンビーム１２を照射する。すなわち、第１のイオンソース１７ａと第２のイオンソース１７ｂは、鉛直方向において互いに逆向きにイオンビーム１２を照射する。また、第１のイオンソース１７ａは、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２を照射し、第２のイオンソース１７ｂは、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２を照射する。

【0066】

また、第３実施形態に係るイオンミリング装置１０は、第１のシャッター３８ａと、第２のシャッター３８ｂとを備えている。第１のシャッター３８ａは、第１のイオンソース１７ａの近傍に配置されている。また、第１のシャッター３８ａは、Ｚ方向において、第１のイオンソース１７ａと第１の遮蔽部材２９ａとの間に配置されている。第２のシャッター３８ｂは、第２のイオンソース１７ｂの近傍に配置されている。また、第２のシャッター３８ｂは、Ｚ方向において、第２のイオンソース１７ｂと第２の遮蔽部材２９ｂとの間に配置されている。

【0067】

第１のシャッター３８ａは、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂを第１のイオンソース１７ａの手前で遮断するシャッターである。第２のシャッター３８ｂは、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａを第２のイオンソース１７ｂの手前で遮断するシャッターである。各々のシャッター３８ａ，３８ｂは、イオンビーム１２が照射されてもエッチングされにくい材料、たとえばチタンなどによって構成される。

【0068】

第１のシャッター３８ａは、図２０に示す開位置と、図２１に示す閉位置とに配置可能に設けられている。第２のシャッター３８ｂは、図２１に示す開位置と、図２０に示す閉位置とに配置可能に設けられている。各々のシャッター３８ａ，３８ｂの配置の切り替えは図示しない切り替え機構によって行われる。この切り替え機構は、たとえば、ソレノイドまたはモーターを駆動源として、各々のシャッター３８ａ，３８ｂの配置を切り替える。また、切り替え機構の動作は、制御部２３によって制御される。

【0069】

第１のシャッター３８ａを開位置に配置した場合は、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａの通過が第１のシャッター３８ａによって許容される。第１のシャッター３８ａを閉位置に配置した場合は、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂの通過が第１のシャッター３８ａによって阻止される。

【0070】

第２のシャッター３８ｂを開位置に配置した場合は、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂの通過が第２のシャッター３８ｂによって許容される。第２のシャッター３８ｂを閉位置に配置した場合は、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａの通過が第２のシャッター３８ｂによって阻止される。

【0071】

したがって、図２０に示すように、第１のシャッター３８ａを開位置に配置し、かつ、第２のシャッター３８ｂを閉位置に配置して、第１のイオンソース１７ａからイオンビーム１２ａを放出すると、このイオンビーム１２ａは第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１に照射される。このため、試料１１は上面側から下面側に向かって加工される。また、イオンビーム１２ａは第２のイオンソース１７ｂの手前で第２のシャッター３８ｂにより遮断される。このため、イオンビーム１２ａの照射による第２のイオンソース１７ｂのダメージが抑制される。よって、第２のイオンソース１７ｂをイオンビーム１２ａから保護することができる。

【0072】

一方、図２１に示すように、第１のシャッター３８ａを閉位置に配置し、かつ、第２のシャッター３８ｂを開位置に配置して、第２のイオンソース１７ｂからイオンビーム１２ｂを放出すると、このイオンビーム１２ｂは第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１に照射される。このため、試料１１は下面側から上面側に向かって加工される。また、イオンビーム１２ｂは第１のイオンソース１７ａの手前で第１のシャッター３８ａにより遮断される。このため、イオンビーム１２ｂの照射による第１のイオンソース１７ａのダメージが抑制される。よって、第１のイオンソース１７ａをイオンビーム１２ｂから保護することができる。

【0073】

続いて、本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順について説明する。以下に述べる手順は、試料作製方法を含む。

【0074】

まず、図２０に示すように、第１の遮蔽部材２９ａを上側、第２の遮蔽部材２９ｂを下側にして、試料１１を一対の遮蔽部材２９によって挟み込み、その状態で試料ホルダー２７を試料ステージ１８に装着する。次に、カメラ２２および表示部２６を用いて試料１１の突き出し量を確認した後、試料ステージ１８を真空チャンバー１５内に収容する。これまでの手順は、上述した第１実施形態における手順と同様である。

【0075】

次に、制御部２３は、上述した切り替え機構を駆動することにより、図２０に示すように、第１のシャッター３８ａを開位置に配置すると共に、第２のシャッター３８ｂを閉位置に配置する。次に、電圧電源２４は、イオンソース制御部２３ａからの制御指令を受けて第１のイオンソース１７ａに電圧を印加する。これにより、第１のイオンソース１７ａはイオンビーム１２ａを放出する。このイオンビーム１２ａは、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１に照射される。その後、第１のイオンソース１７ａによるイオンビーム１２ａの照射時間が所定の時間に達すると、電圧電源２４は、イオンソース制御部２３ａからの制御指令を受けて第１のイオンソース１７ａに対する電圧の印加を停止する。これにより、第１のイオンソース１７ａはイオンビーム１２ａの放出を停止する。

【0076】

次に、制御部２３は、上述した切り替え機構を駆動することにより、図２１に示すように、第１のシャッター３８ａを閉位置に配置すると共に、第２のシャッター３８ｂを開位置に配置する。次に、電圧電源２４は、イオンソース制御部２３ａからの制御指令を受けて第２のイオンソース１７ｂに電圧を印加する。これにより、第２のイオンソース１７ｂはイオンビーム１２ｂを放出する。このイオンビーム１２ｂは、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１に照射される。その後、第２のイオンソース１７ｂによるイオンビーム１２ｂの照射時間が所定の時間に達すると、電圧電源２４は、イオンソース制御部２３ａからの制御指令を受けて第２のイオンソース１７ｂに対する電圧の印加を停止する。これにより、第２のイオンソース１７ｂはイオンビーム１２ｂの放出を停止する。

【0077】

＜第３実施形態の効果＞
このように本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置においては、一対の遮蔽部材２９で挟み込まれた試料１１に対し、第１のイオンソース１７ａは第１の遮蔽部材２９ａを介してイオンビーム１２ａを照射し、第２のイオンソース１７ｂは第２の遮蔽部材２９ｂを介してイオンビーム１２ｂを照射する。これにより、試料１１を上下両面から加工することができる。このため、断面の傾斜を抑えた試料１１を効率良く作製することができると共に、所望の加工断面が得られるまでの加工時間を短縮することができる。

【0078】

また、第３実施形態に係るイオンミリング装置では、第１のイオンソース１７ａおよび第２のイオンソース１７ｂの光軸が調整可能であるとともに、第１のイオンソース１７ａおよび第２のイオンソース１７ｂが、試料１１の加工位置１１ｂを通る同一軸上に互いに対向して配置されている。これにより、第１のイオンソース１７ａから試料１１に照射されるイオンビーム１２ａの照射位置と、第２のイオンソース１７ｂから試料１１に照射されるイオンビーム１２ｂの照射位置とを、簡単かつ精度良く合わせることができる。

【0079】

また、第３実施形態に係るイオンミリング装置は、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂを第１のイオンソース１７ａの手前で遮断する第１のシャッター３８ａと、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａを第２のイオンソース１７ｂの手前で遮断する第２のシャッター３８ｂとを備えている。このため、各々のイオンソース１７ａ，１７ｂをイオンビーム１２から保護しながら、試料１１を加工することができる。

【0080】

なお、上記第３実施形態においては、まず、第１のイオンソース１７ａからイオンビーム１２ａを放出させることで、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２ａを照射し、その後、第２のイオンソース１７ｂからイオンビーム１２ｂを放出させることで、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２ｂを照射したが、本発明はこれに限らず、加工順を逆にしてもよい。具体的には、まず、第２のイオンソース１７ｂからイオンビーム１２ｂを放出させることで、第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１にイオンビーム１２ｂを照射し、その後、第１のイオンソース１７ａからイオンビーム１２ａを放出させることで、第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１にイオンビーム１２ａを照射してもよい。

【0081】

また、上記第３実施形態においては、第１のイオンソース１７ａと第２のイオンソース１７ｂとを同一軸上に配置した例を示したが、本発明はこれに限らず、図２２に示すように、第１のイオンソース１７ａと第２のイオンソース１７ｂとを異なる軸上に配置してもよい。第１のイオンソース１７ａは、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂが第１のイオンソース１７ａに照射されないよう、イオンビーム１２ｂの中心軸からずれた位置に配置されている。第２のイオンソース１７ｂは、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａが第２のイオンソース１７ｂに照射されないよう、イオンビーム１２ａの中心軸からずれた位置に配置されている。

【0082】

また、第１のイオンソース１７ａは、鉛直軸（Ｚ方向）に対して傾きを持つ斜め下方に向けてイオンビーム１２ａを照射し、第２のイオンソース１７ｂは、鉛直軸に対して傾きを持つ斜め上方に向けてイオンビーム１２ｂを照射する。第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａは第１の遮蔽部材２９ａを介して試料１１に照射され、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂは第２の遮蔽部材２９ｂを介して試料１１に照射される。また、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａの中心軸と、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂの中心軸とは、試料１１の加工位置１１ｂで交差する。

【0083】

上述のように第１のイオンソース１７ａと第２のイオンソース１７ｂとを配置した場合でも、試料１１を上下両面から加工することができる。このため、断面の傾斜を抑えた試料１１を効率良く作製することができると共に、所望の加工断面が得られるまでの加工時間を短縮することができる。また、第１のシャッター３８ａおよび第２のシャッター３８ｂを設けなくても、各々のイオンソース１７ａ，１７ｂをイオンビーム１２から保護することができる。また、第１のイオンソース１７ａと第２のイオンソース１７ｂから同時にイオンビーム１２ａ，１２ｂを放出することにより、試料１１の上面側と下面側から同時に加工することができる。これにより、加工時間のさらなる短縮を実現することが可能になる。

【0084】

なお、図２２においては、第１のイオンソース１７ａから放出されるイオンビーム１２ａと、第２のイオンソース１７ｂから放出されるイオンビーム１２ｂとが、それぞれ試料１１に対して斜めに照射されているが、各々のイオンビーム１２ａ，１２ｂを試料１１に対して垂直に照射することも可能である。具体的には、第１のイオンソース１７ａからイオンビーム１２ａを放出する場合は、上述した回転機構１９によって試料１１を図２２の反時計回り方向に所定の角度だけ回転させることにより、試料１１に対してイオンビーム１２ａを垂直に照射することが可能である。また、第２のイオンソース１７ｂからイオンビーム１２ｂを放出する場合は、上述した回転機構１９によって試料１１を図２２の時計回り方向に所定の角度だけ回転させることにより、試料１１に対してイオンビーム１２ｂを垂直に照射することが可能である。さらに、イオンビーム１２の照射による加工範囲を広げるために、上述した第１実施形態および第２実施形態で述べた傾き動作を行わせることも可能である。

【符号の説明】

【0085】

１０…イオンミリング装置
１１…試料
１７，１７ａ，１７ｂ…イオンソース
１８…試料ステージ
１９…回転機構
２７…試料ホルダー
２９，２９ａ，２９ｂ…遮蔽部材
３８ａ…第１のシャッター
３８ｂ…第２のシャッター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】