特許 7593893 試料加工装置およびシールド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】試料加工装置およびシールド

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20241126BHJP

   H01J 37/305 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01J37/20 A

H01J37/305 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021108772

(22)【出願日】2021-06-30

(65)【公開番号】P2023006259

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2024-02-19

(73)【特許権者】

【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】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100161540

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 良伸

(72)【発明者】

【氏名】根岸 勉

(72)【発明者】

【氏名】木村 達人

【審査官】藤本 加代子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１７３８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３３６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１００２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０３８６５０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００－３７／３６

Ｇ０１Ｎ １／００－１／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記試料の後段に配置され、前記イオンビームが照射される被照射部材を含み、
前記シールドは、前記イオンビームが前記被照射部材に照射されることによって前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第２捕集面を有し、
前記第２捕集面には、前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記第１捕集面が向く方向と前記第２捕集面が向く方向とは、異なっている、試料加工装置。

【請求項2】

試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記第１捕集面を有する部材の材質は、樹脂である、試料加工装置。

【請求項3】

試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記シールドは、
前記第１捕集面を有する捕集部材と、
前記捕集部材を支持する支持部材と、
を有し、
前記捕集部材は、前記支持部材に着脱可能に装着される、試料加工装置。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記遮蔽部材は、前記イオンビームが照射される被照射領域を含む被照射面を有し、
前記イオンビームは、前記第１捕集面と前記被照射面との間を通過する、試料加工装置。

【請求項5】

請求項４において、
前記被照射面の垂線方向から見て、前記第１捕集面は前記被照射領域と重なっている、試料加工装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記第１捕集面は、凹凸面である、試料加工装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１捕集面には、複数の溝が設けられている、試料加工装置。

【請求項8】

試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材に着脱可能に装着するための磁石を有している、試料加工装置。

【請求項9】

請求項８において、
前記シールドが前記遮蔽部材に装着された状態において、前記磁石と前記遮蔽部材とは離間している、試料加工装置。

【請求項10】

真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工し、前記試料の後段に配置され、前記イオンビームが照射される被照射部材を含む試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記第１捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記イオンビームが前記被照射部材に照射されることによって前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第２捕集面を有し、
前記第２捕集面には、前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記第１捕集面が向く方向と前記第２捕集面が向く方向とは、異なっている、シールド。

【請求項11】

真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する捕集面を有し、
前記捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記捕集面を有する部材の材質は、樹脂である、シールド。

【請求項12】

真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する捕集面を有し、
前記捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記捕集面を有する捕集部材と、
前記捕集部材を支持する支持部材と、
を有し、
前記捕集部材は、前記支持部材に着脱可能に装着される、シールド。

【請求項13】

真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する捕集面を有し、
前記捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記遮蔽部材に着脱可能に装着するための磁石を有している、シールド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料加工装置およびシールドに関する。

【背景技術】

【0002】

イオンビームを用いて試料を加工する試料加工装置として、試料の断面を加工するためのクロスセクションポリッシャ（登録商標）や、薄膜試料を作製するためのイオンスライサ（登録商標）などが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、試料の一部を遮蔽部材で覆い、遮蔽部材側から試料にイオンビームを照射することによって、試料の遮蔽部材で覆われていない部分をイオンビームで切削して、試料の断面を加工する試料加工装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－２３０６６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、このような試料加工装置を用いて、より面積の大きな断面を作製したいという要望がある。しかしながら、面積の大きさ断面を作製する場合、イオンビームの照射により発生するスパッタ粒子の量が多くなり、真空チャンバーの内壁に多くのスパッタ粒子が付着してしまう。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る試料加工装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記試料の後段に配置され、前記イオンビームが照射される被照射部材を含み、
前記シールドは、前記イオンビームが前記被照射部材に照射されることによって前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第２捕集面を有し、
前記第２捕集面には、前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記第１捕集面が向く方向と前記第２捕集面が向く方向とは、異なっている。
本発明に係る試料加工装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記第１捕集面を有する部材の材質は、樹脂である。
本発明に係る試料加工装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記シールドは、
前記第１捕集面を有する捕集部材と、
前記捕集部材を支持する支持部材と、
を有し、
前記捕集部材は、前記支持部材に着脱可能に装着される。
本発明に係る試料加工装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料が収容される真空チャンバーと、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールドと、
を含み、
前記イオンビームは、前記シールドと前記遮蔽部材との間を通過して前記試料に照射され、
前記シールドは、前記遮蔽部材に着脱可能に装着するための磁石を有している。

【0007】

このような試料加工装置では、イオンビームが遮蔽部材に照射されることによって発生したスパッタ粒子が衝突するシールドを含み、イオンビームはシールドと遮蔽部材の間を通過するため、スパッタ粒子を効率よく捕集できる。したがって、このような試料加工装置では、真空チャンバーの内壁に付着するスパッタ粒子を低減できる。

【0008】

本発明に係るシールドの一態様は、
真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工し、前記試料の後段に配置され、前記イオンビームが照射される被照射部材を含む試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面を有し、
前記第１捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記第１捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記イオンビームが前記被照射部材に照射されることによって前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第２捕集面を有し、
前記第２捕集面には、前記被照射部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記第１捕集面が向く方向と前記第２捕集面が向く方向とは、異なっている。
本発明に係るシールドの一態様は、
真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する捕集面を有し、
前記捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記捕集面を有する部材の材質は、樹脂である。
本発明に係るシールドの一態様は、
真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する捕集面を有し、
前記捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記捕集面を有する捕集部材と、
前記捕集部材を支持する支持部材と、
を有し、
前記捕集部材は、前記支持部材に着脱可能に装着される。
本発明に係るシールドの一態様は、
真空チャンバーに収容された試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置で用いられるシールドであって、
前記イオンビームが前記遮蔽部材に照射されることによって前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する捕集面を有し、
前記捕集面には、前記遮蔽部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、
前記遮蔽部材に装着された場合に、前記イオンビームが前記捕集面と前記遮蔽部材との間を通過するように配置され、
前記遮蔽部材に着脱可能に装着するための磁石を有している。

【0009】

このようなシールドでは、イオンビームが遮蔽部材に照射されることによって発生したスパッタ粒子が衝突する捕集面を含み、イオンビームは捕集面と遮蔽部材の間を通過するため、スパッタ粒子を効率よく捕集できる。したがって、このようなシールドでは、真空チャンバーの内壁に付着するスパッタ粒子を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。

【図2】本発明の一実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。

【図3】シールドを装着する前の遮蔽部材を模式的に示す斜視図。

【図4】遮蔽部材に装着されたシールドを模式的に示す斜視図。

【図5】シールドを模式的に示す斜視図。

【図6】シールドを模式的に示す斜視図。

【図7】ＡＢＳ樹脂の凹凸面と平滑面を示すＳＥＭ像。

【図8】ＡＢＳ樹脂の凹凸面に付着したスパッタ粒子によって形成された膜と平滑面に付着したスパッタ粒子によって形成された膜を示すＳＥＭ像。

【図9】加工中の遮蔽部材および試料を模式的に示す斜視図。

【図10】シールドの機能を説明するための図。

【図11】第１変形例に係る試料加工装置のシールド、遮蔽部材、および試料ホルダーを模式的に示す斜視図。

【図12】遮蔽部材に装着されたシールドを模式的に示す斜視図。

【図13】シールドを模式的に示す斜視図。

【図14】第２変形例に係る試料加工装置において、遮蔽部材に装着されたシールドを模式的に示す斜視図。

【図15】シールドを模式的に示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0012】

１． 試料加工装置
１．１． 試料加工装置の構成
まず、本発明の一実施形態に係る試料加工装置について図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明の一実施形態に係る試料加工装置１００の構成を示す図である。図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示いている。

【0013】

試料加工装置１００は、イオンビームＩＢを照射して試料２を加工し、観察や分析用の試料を作製するための装置である。試料加工装置１００では、試料２の断面を加工することができる。

【0014】

試料加工装置１００は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などの電子顕微鏡用の試料を作製するために用いられる。また、試料加工装置１００は、例えば、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）やオージェマイクロプローブなどの試料を作製するために用いられる。

【0015】

試料加工装置１００は、図１および図２に示すように、真空チャンバー１０と、試料ステージ引出機構１２と、排気装置１４と、排気制御部１６と、イオン源２０と、試料ホル
ダー３０と、試料ステージ４０と、試料ステージ回転機構４２と、遮蔽部材５０と、シールド６０と、位置合わせ用カメラ７０と、加工観察用カメラ８０と、を含む。

【0016】

真空チャンバー１０には、試料２が収容されている。真空チャンバー１０内において、試料２にイオンビームＩＢが照射される。真空チャンバー１０内は、排気装置１４で真空排気される。排気装置１４は、排気制御部１６で制御される。

【0017】

試料ステージ引出機構１２は、真空チャンバー１０内から試料ステージ４０を引き出すための機構である。試料ステージ引出機構１２は、真空チャンバー１０の開口部を塞ぐように、真空チャンバー１０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１２には、試料ステージ４０が取り付けられている。

【0018】

イオン源２０は、イオンビームＩＢを試料２に照射する。イオン源２０は、真空チャンバー１０の上部に取り付けられている。イオン源２０は、例えば、イオン銃である。イオン源２０は、所定の加速電圧でイオンビームＩＢを加速させて放出する。イオン源２０は、例えば、Ａｒガスをイオン化させてイオンビームＩＢを放出する。

【0019】

イオンビームＩＢの径は、例えば、１～２ｍｍ程度である。イオン源２０は、イオンビームＩＢをＺ軸に沿って放出する。イオンビームＩＢの光軸（中心軸）は、Ｚ軸に平行である。イオン源２０は、イオンビームＩＢの径を変化させるためのレンズ（電極）を有していてもよい。

【0020】

試料ホルダー３０は、試料ステージ４０に取り付けられている。試料ホルダー３０は、試料ステージ４０に対して着脱可能である。試料ホルダー３０は、試料２を保持している。試料ホルダー３０には、遮蔽部材５０が取り付けられている。

【0021】

試料ステージ４０は、試料２を保持している。試料ステージ４０は、試料ホルダー３０を介して試料２を保持している。試料ステージ４０は、試料ステージ回転機構４２を介して試料ステージ引出機構１２に取り付けられている。

【0022】

試料ステージ４０は、試料ステージ回転機構４２によって回転する。試料ステージ４０が回転することによって、試料ホルダー３０が回転する。これにより、試料２を揺動（往復傾斜運動）させることができる。試料ステージ回転機構４２は、試料ステージ４０を軸Ａ２を回転軸として回転させる。軸Ａ２は、Ｙ軸に平行である。試料ステージ回転機構４２は、例えば、試料ステージ４０を回転させるモーターを含む。

【0023】

遮蔽部材５０は、試料２上に配置され、イオンビームＩＢを遮蔽する。試料加工装置１００では、試料２の遮蔽部材５０から突き出た部分にイオンビームＩＢが照射される。これにより、試料２の断面を加工できる。遮蔽部材５０は、イオンビームＩＢで切削され難い材料からなる。遮蔽部材５０の材質は、例えば、金属である。遮蔽部材５０の材質は、例えば、強磁性材料である。

【0024】

シールド６０は、遮蔽部材５０に装着されている。シールド６０は、遮蔽部材５０や、試料２、真空チャンバー１０の底面などにイオンビームＩＢが照射されることによって発生したスパッタ粒子が衝突する。これにより、真空チャンバー１０の内壁に付着するスパッタ粒子を低減できる。シールド６０の詳細については後述する。

【0025】

位置合わせ用カメラ７０は、試料ステージ引出機構１２の上端部に取り付けられている。位置合わせ用カメラ７０は、例えば、光学顕微鏡に取り付けられたカメラである。位置合わせ用カメラ７０では、試料ステージ４０に配置された試料２をＺ方向から観察するこ
とができる。

【0026】

図２に示す試料ステージ引出機構１２を開いた状態において位置合わせ用カメラ７０の視野の中心に試料２の目標加工位置を合わせると、図１に示す試料ステージ引出機構１２を閉じた状態においてイオン源２０から放出されるイオンビームＩＢが目標加工位置に照射される。このように、試料加工装置１００では、位置合わせ用カメラ７０を用いて試料２の位置を調整することで、試料２の目標加工位置にイオンビームＩＢを照射できる。

【0027】

加工観察用カメラ８０は、真空チャンバー１０の外に配置されている。加工観察用カメラ８０は、真空チャンバー１０に設けられた観察窓８２を通して真空チャンバー１０内を観察可能である。加工観察用カメラ８０の光軸は、例えば、軸Ａ２と一致する。加工観察用カメラ８０は、試料ステージ４０に配置された試料２をＹ方向から観察することができる。

【0028】

１．２． シールド
図３は、シールド６０を装着する前の遮蔽部材５０を模式的に示す斜視図である。

【0029】

遮蔽部材５０は、板状である。遮蔽部材５０の高さは、例えば、１ｃｍ程度である。遮蔽部材５０は、イオンビームＩＢが照射される被照射面５２を有している。被照射面５２は、イオンビームＩＢが照射される被照射領域を含む面である。

【0030】

遮蔽部材５０は、試料２上に配置されている。遮蔽部材５０は、試料２の一部が遮蔽部材５０から突き出るように試料２上に配置される。試料２が遮蔽部材５０から突き出た部分の長さは、例えば、１００μｍ程度である。

【0031】

図４は、遮蔽部材５０に装着されたシールド６０を模式的に示す斜視図である。図５および図６は、シールド６０を模式的に示す斜視図である。

【0032】

シールド６０は、遮蔽部材５０に装着される。イオンビームＩＢが遮蔽部材５０や試料２等に照射されることによって発生したスパッタ粒子は、シールド６０に衝突する。シールド６０は、シールド本体６１と、２つの磁石６６と、を含む。

【0033】

シールド６０は、遮蔽部材５０に着脱可能に装着される。シールド６０は、２つの磁石６６の磁力によって遮蔽部材５０に固定される。

【0034】

シールド本体６１の材質は、例えば、樹脂である。シールド本体６１の材質は、例えば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styrene）共重合合成樹脂）である。なお、シールド本体６１の材質は、樹脂に限定されず、金属など樹脂以外の材料であってもよい。シールド本体６１は、例えば、３Ｄプリンターを用いて作製できる。なお、シールド本体６１の製造方法は、３Ｄプリンターに限定されない。例えば、シールド本体６１を射出成型で製造してもよい。

【0035】

シールド６０は、図５および図６に示すように、第１捕集面６３ａおよび第２捕集面６３ｂを有している。第１捕集面６３ａおよび第２捕集面６３ｂは、スパッタ粒子を捕集するための面である。第１捕集面６３ａが向く方向と第２捕集面６３ｂが向く方向は、異なっている。

【0036】

第１捕集面６３ａは、イオンビームＩＢが遮蔽部材５０に照射されることによって発生したスパッタ粒子が衝突する面である。スパッタ粒子が第１捕集面６３ａに衝突することによって、第１捕集面６３ａにスパッタ粒子が付着する。スパッタ粒子は、第１捕集面６
３ａにおいて膜（スパッタ膜）を形成する。

【0037】

第１捕集面６３ａは、凹凸面である。第１捕集面６３ａには、凹凸が短い周期で規則的に設けられていてもよいし、凹凸がランダムに設けられていてもよい。走査電子顕微鏡で第１捕集面６３ａのＳＥＭ像を観察し、ＳＥＭ像から第１捕集面６３ａの凹凸の大きさを測定した場合、第１捕集面６３ａの凹凸の大きさは、例えば、２μｍ以上１０μｍ以下である。このように、第１捕集面６３ａが凹凸面であることによって、第１捕集面６３ａに付着したスパッタ粒子によって形成された膜の剥離を低減できる。

【0038】

図７は、ＡＢＳ樹脂の凹凸面とＡＢＳ樹脂の平滑面を示すＳＥＭ像である。図８は、ＡＢＳ樹脂の凹凸面に付着したスパッタ粒子によって形成された膜と平滑面に付着したスパッタ粒子によって形成された膜を示すＳＥＭ像である。凹凸面は、３Ｄプリンターで形成した面であり、平滑面は、３Ｄプリンターで形成した面に熱を加えて平滑化した面である。

【0039】

図７および図８に示すＡＢＳ樹脂の凹凸面には、約５μｍ程度の凹凸が形成されている。走査電子顕微鏡で測定した凹凸面の凹凸の大きさは、５μｍ程度である。また、ＡＢＳ樹脂の平滑面は、図７に示すようにほとんど凹凸がない。このようなＡＢＳ樹脂の凹凸面および平滑面にスパッタ粒子を付着させ、スパッタ粒子を堆積させていくと、図８に示すように、平滑面では、スパッタ粒子によって形成された膜が剥離してしまう。これに対して、凹凸面では膜の剥離が見られなかった。

【0040】

第１捕集面６３ａには、図５および図６に示すように複数の溝６５が設けられている。第１捕集面６３ａに複数の溝６５を形成することによって、第１捕集面６３ａの表面積を大きくでき、より多くのスパッタ粒子を捕集できる。

【0041】

第２捕集面６３ｂは、イオンビームＩＢが試料２に照射されることによって発生したスパッタ粒子が衝突する。さらに、第２捕集面６３ｂは、試料２の後段に配置され、イオンビームＩＢが照射される被照射部材に照射されることによって被照射部材から放出されたスパッタ粒子が衝突する。被照射部材は、例えば、イオンビームＩＢの電流量を計測するための電流検出板や、真空チャンバー１０の底部などである。スパッタ粒子が第２捕集面６３ｂに衝突することによって、第２捕集面６３ｂにスパッタ粒子が付着する。第２捕集面６３ｂは、第１捕集面６３ａと同様に凹凸面である。このように、第２捕集面６３ｂは、試料や被照射部材から放出されるスパッタ粒子を捕集する面である。

【0042】

なお、図６に示す例では、第２捕集面６３ｂには溝が設けられていないが、第１捕集面６３ａと同様に、第２捕集面６３ｂにも複数の溝が設けられていてもよい。

【0043】

シールド６０は、図４に示すように遮蔽部材５０に装着される。シールド本体６１には、２つの突出部６２が設けられている。突出部６２は、シールド６０が遮蔽部材５０に装着された場合に、第１捕集面６３ａよりも遮蔽部材５０側に突出する部分である。突出部６２の端面６７は、シールド６０が遮蔽部材５０に装着された場合に、遮蔽部材５０に接触する。

【0044】

２つの突出部６２の間には、第１捕集面６３ａが設けられている。そのため、２つの突出部６２の端面６７が遮蔽部材５０の被照射面５２に接触した場合に、第１捕集面６３ａは、被照射面５２に接触しない。これにより、第１捕集面６３ａと被照射面５２との間にイオンビームＩＢを通過させるための通路を形成できる。２つの端面６７を遮蔽部材５０に接触させることによって、第１捕集面６３ａが遮蔽部材５０の被照射面５２の正面に位置する。

【0045】

突出部６２には、孔６８が設けられている。孔６８の開口は、端面６７に設けられている。孔６８の中に、磁石６６が固定されている。

【0046】

シールド６０が遮蔽部材５０に装着された状態において、磁石６６と遮蔽部材５０とは離間している。図示の例では、磁石６６は、端面６７に設けられた孔６８の開口よりも奥に配置されている。そのため、端面６７が遮蔽部材５０の被照射面５２に接触しても、２つの磁石６６は遮蔽部材５０に接触しない。

【0047】

シールド６０には、切り欠き６９が設けられている。切り欠き６９は、第１捕集面６３ａと、２つの突出部６２と、で囲まれた空間である。図４に示すように、シールド６０が遮蔽部材５０に装着されている場合に、イオンビームＩＢは、切り欠き６９を通過して試料２に照射される。すなわち、切り欠き６９は、イオンビームＩＢを通過させるための通路となる。

【0048】

２． 試料加工装置の動作
次に、試料加工装置１００の動作について説明する。

【0049】

まず、試料２を試料ステージ４０に装着する。具体的には、試料２および遮蔽部材５０を試料ホルダー３０に装着した後、遮蔽部材５０にシールド６０を装着する。シールド６０は、２つの磁石６６によって遮蔽部材５０に固定される。次に、図２に示すように、試料ステージ引出機構１２を開いて真空チャンバー１０から試料ステージ４０を引き出し、試料ステージ４０に試料ホルダー３０を装着する。次に、位置合わせ用カメラ７０の視野の中心に試料２の目標加工位置を合わせる。位置合わせを行った後、図１に示すように試料ステージ引出機構１２を閉じて真空チャンバー１０内に試料２を導入する。以上の工程により、試料２を試料ステージ４０に装着できる。

【0050】

次に、イオン源２０からイオンビームＩＢを試料２に照射する。イオンビームＩＢは、遮蔽部材５０を介して、試料２に照射される。イオンビームＩＢは、試料２の遮蔽部材５０から突き出た部分に照射される。

【0051】

イオンビームＩＢを照射している間は、試料ステージ回転機構４２を動作させて、軸Ａ２を軸として、試料ステージ４０を揺動させる。これにより、試料２および遮蔽部材５０が揺動する。試料２を揺動させることによって、試料２の断面に形成される、イオンビームＩＢの照射痕である加工筋を低減できる。加工中の試料２の様子は、加工観察用カメラ８０で確認できる。

【0052】

図９は、加工中の遮蔽部材５０および試料２を模式的に示す斜視図である。図１０は、シールド６０の機能を説明するための図である。なお、図１０では、イオンを実線の矢印で示し、スパッタ粒子を破線の矢印で示している。

【0053】

図１０に示すように、イオン源２０から放出されたイオンビームＩＢは、シールド６０と遮蔽部材５０との間を通過して試料２に照射される。イオンビームＩＢは、図９に示すように、遮蔽部材５０および試料２に照射される。遮蔽部材５０のイオンビームＩＢが照射される被照射面５２の被照射領域５４からは、スパッタ粒子が放出される。空間に放出されたスパッタ粒子は、被照射領域５４から直線運動してシールド６０の第１捕集面６３ａに衝突し、第１捕集面６３ａで捕集される。

【0054】

ここで、イオンビームＩＢは、第１捕集面６３ａと被照射面５２との間を通過する。また、被照射面５２の垂線Ｐの方向、すなわち、垂線Ｐに沿った方向から見て、第１捕集面
６３ａは、被照射領域５４と重なっている。そのため、シールド６０によって、被照射領域５４から放出されるスパッタ粒子を効率よく捕集できる。シールド６０を遮蔽部材５０に装着することによって、図４に示すように、被照射領域５４で発生したスパッタ粒子が放出される空間を、シールド６０および遮蔽部材５０で囲むことができる。

【0055】

遮蔽部材５０とシールド６０との間を通過したイオンビームＩＢは、試料２に照射され、試料２からは、スパッタ粒子が放出される。試料２から放出されたスパッタ粒子は、直線運動してシールド６０の第２捕集面６３ｂに衝突し、第２捕集面６３ｂで捕集される。

【0056】

また、遮蔽部材５０とシールド６０との間を通過したイオンビームＩＢの一部は、試料２（試料ステージ４０）の後段に配置された部材に照射される。例えば、図示はしないが、試料２の後段には、イオンビームＩＢの電流量を計測するための電流検出板が配置されている。この電流検出板にイオンビームＩＢが照射されることによって、電流検出板からスパッタ粒子が放出される。また、試料２の後段には、真空チャンバー１０の底部がある。この真空チャンバー１０の底部にイオンビームＩＢが照射されることによって、真空チャンバー１０の底部からスパッタ粒子が放出される。電流検出板や真空チャンバー１０などの試料２の後段に配置された被照射部材から放出されたスパッタ粒子は、シールド６０の第２捕集面６３ｂに衝突し、第２捕集面６３ｂで捕集される。第２捕集面６３ｂは、図示の例では、下方向、すなわち、真空チャンバー１０の底部を向いている。そのため、試料２の後段に配置された電流検出板や真空チャンバー１０の底部から放出されたスパッタ粒子を効率よく捕集できる。

【0057】

試料２の加工中は、加工観察用カメラ８０で試料２を観察できる。図１０に示すように、加工観察用カメラ８０の視野をシールド６０が遮らないように、シールド６０は、試料２よりも上（＋Ｚ方向）に配置される。

【0058】

３． 効果
試料加工装置１００は、イオンビームＩＢが遮蔽部材５０に照射されることによって遮蔽部材５０から放出されたスパッタ粒子が衝突するシールド６０を含み、イオンビームＩＢは、シールド６０と遮蔽部材５０との間を通過して試料２に照射される。そのため、試料加工装置１００では、遮蔽部材５０から放出されたスパッタ粒子を効率よく捕集できる。これにより、真空チャンバー１０の内壁に付着するスパッタ粒子を低減できる。

【0059】

例えば、従来の試料加工装置では、真空チャンバーの内壁に付着したスパッタ粒子は、ヘラやブラシ等で削り取らなければならなかった。この作業は発塵を伴うため、作業者は防塵マスクや手袋といった装備で身体を守りながら、作業を行わなければならなかった。試料加工装置１００では、シールド６０を用いることによって、真空チャンバー１０の内壁に付着するスパッタ粒子を低減できるため、作業の頻度を低減できる。

【0060】

また、例えば、真空チャンバーに付着する汚れを低減するために、汚れの原因となる微粒子等を冷却部材に吸着させる手法が知られている。しかしながら、イオンビームが遮蔽部材に照射されることによって発生するスパッタ粒子は、高いエネルギーを持って遮蔽部材から空間に放出される。そのため、このようなスパッタ粒子は、直線運動する。したがって、微粒子を冷却部材に吸着させる手法では、イオンビームが遮蔽部材に照射されることによって発生するスパッタ粒子をほとんど捕集できない。

【0061】

これに対して、試料加工装置１００では、イオンビームＩＢは、シールド６０と遮蔽部材５０との間を通過するように、シールド６０が配置されるため、シールド６０で遮蔽部材５０から放出されるスパッタ粒子を効率よく捕集できる。

【0062】

試料加工装置１００では、シールド６０は、スパッタ粒子を捕集する第１捕集面６３ａを有し、第１捕集面６３ａには、遮蔽部材５０から放出されたスパッタ粒子が衝突し、遮蔽部材５０は、イオンビームＩＢが照射される被照射領域５４を含む被照射面５２を有し、イオンビームＩＢは、第１捕集面６３ａと被照射面５２との間を通過する。そのため、被照射領域５４から放出されるスパッタ粒子を第１捕集面６３ａで効率よく捕集できる。

【0063】

試料加工装置１００では、被照射面５２の垂線Ｐ方向から見て、第１捕集面６３ａは被照射領域５４と重なっている。そのため、被照射領域５４から放出されるスパッタ粒子を第１捕集面６３ａで効率よく捕集できる。

【0064】

試料加工装置１００では、第１捕集面６３ａは、凹凸面である。そのため、第１捕集面６３ａに付着したスパッタ粒子によって形成された膜の剥離を低減できる。

【0065】

試料加工装置１００では、第１捕集面６３ａには、複数の溝６５が設けられている。そのため、試料加工装置１００では、第１捕集面６３ａの面積を増やすことができ、より多くのスパッタ粒子を捕集できる。

【0066】

試料加工装置１００は、試料２の後段に配置され、イオンビームＩＢが照射される被照射部材を含み、シールド６０は、イオンビームＩＢが被照射部材に照射されることによって被照射部材から放出されたスパッタ粒子を捕集する第２捕集面６３ｂを有している。第２捕集面６３ｂには、被照射部材から放出されたスパッタ粒子が衝突し、第１捕集面６３ａが向く方向と第２捕集面６３ｂが向く方向とは、異なっている。そのため、試料加工装置１００では、遮蔽部材５０から放出されたスパッタ粒子だけでなく、試料２の後段に配置された被照射部材から放出されたスパッタ粒子を捕集できる。これにより、真空チャンバー１０の内壁に付着するスパッタ粒子を低減できる。

【0067】

試料加工装置１００では、シールド６０は、遮蔽部材５０に着脱可能に装着される。そのため、シールド６０に付着したスパッタ粒子を容易に除去できる。また、シールド６０を使い捨てにしてもよい。

【0068】

試料加工装置１００では、シールド６０は、遮蔽部材５０に着脱可能に装着するための磁石６６を有している。そのため、シールド６０を容易に遮蔽部材５０に着脱可能に装着できる。

【0069】

試料加工装置１００では、シールド６０が遮蔽部材５０に装着された状態において、磁石６６と遮蔽部材５０とは離間している。そのため、熱による磁石６６の劣化を低減できる。

【0070】

ここで、磁石は、一般的に熱によって劣化する。遮蔽部材５０にはイオンビームＩＢが照射されるため、遮蔽部材５０は高温になる。試料加工装置１００では、上記のように、シールド６０が遮蔽部材５０に装着された状態において、磁石６６と遮蔽部材５０とは離間しているため、磁石６６と遮蔽部材５０が接触している場合と比べて、遮蔽部材５０の熱が磁石６６に伝わりにくい。したがって、試料加工装置１００では、熱による磁石６６の劣化を低減できる。

【0071】

シールド６０は、イオンビームＩＢが遮蔽部材５０に照射されることによって遮蔽部材５０から放出されたスパッタ粒子を捕集する第１捕集面６３ａを含み、遮蔽部材５０から放出されたスパッタ粒子は、第１捕集面６３ａに衝突する。また、シールド６０は、遮蔽部材５０に装着された場合に、イオンビームＩＢが捕集部材６０ａと遮蔽部材５０との間を通過するように配置される。そのため、シールド６０を用いることによって、試料加工
装置１００において、遮蔽部材５０から放出されるスパッタ粒子を効率よく捕集できる。

【0072】

４． 変形例
４．１． 第１変形例
図１１は、第１変形例に係る試料加工装置のシールド６０、遮蔽部材５０、および試料ホルダー３０を模式的に示す斜視図である。図１２は、遮蔽部材５０に装着されたシールド６０を模式的に示す斜視図である。図１３は、シールド６０を模式的に示す斜視図である。以下、図１１～図１３に示す第１変形例に係る試料加工装置において、上述した試料加工装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0073】

上述した図４～図６に示す例では、シールド６０は、磁石６６によって遮蔽部材５０に装着されていた。

【0074】

これに対して、図１１～図１３に示すように、シールド６０は、機械的に遮蔽部材５０に装着されてもよい。

【0075】

図１１～図１３に示す例では、シールド６０には、遮蔽部材５０を差し込むための挿入口２０２が設けられている。シールド６０は、２つの突出部６２から延び、遮蔽部材５０を囲むように設けられた梁部２０４を有しており、梁部２０４で囲まれた領域が挿入口２０２となる。

【0076】

挿入口２０２に遮蔽部材５０を差し込むことによって、シールド６０が遮蔽部材５０に固定される。このように、シールド６０が遮蔽部材５０に機械的に装着されることによって、遮蔽部材５０の材質によらずに、シールド６０を遮蔽部材５０に着脱可能に装着できる。

【0077】

シールド６０の２つの孔６８には、例えば、重りが入っている。これにより、シールド６０を遮蔽部材５０により安定して固定できる。

【0078】

第１変形例に係る試料加工装置では、上述した試料加工装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

【0079】

４．２． 第２変形例
図１４は、第２変形例に係る試料加工装置において、遮蔽部材５０に装着されたシールド６０を模式的に示す斜視図である。図１５は、シールド６０を模式的に示す斜視図である。以下、図１４および図１５に示す第２変形例に係る試料加工装置において、上述した試料加工装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0080】

図１４および図１５に示すように、シールド６０は、第１捕集面６３ａおよび第２捕集面６３ｂを有する捕集部材６０ａと、捕集部材６０ａを支持する支持部材６０ｂと、を有し、捕集部材６０ａが支持部材６０ｂに対して着脱可能である。

【0081】

捕集部材６０ａの材質は、例えば、支持部材６０ｂの材質と異なっている。捕集部材６０ａの材質は、例えば、ＡＢＳ樹脂である。捕集部材６０ａは、例えば、第１捕集面６３ａおよび第２捕集面６３ｂを有する樹脂ブロックである。

【0082】

支持部材６０ｂは、捕集部材６０ａを支持している。支持部材６０ｂは、捕集部材６０ａが差し込まれる開口部３０１を有している。開口部３０１に捕集部材６０ａが差し込ま
れることによって、捕集部材６０ａが支持部材６０ｂで支持される。

【0083】

シールド６０は、支持部材６０ｂから延びる２つの腕部３０２を有している。この２つの腕部３０２で試料ホルダー３０を掴むことで、シールド６０が遮蔽部材５０に装着されている。２つの腕部３０２にはそれぞれ切り欠き３０４が形成されており、切り欠き３０４に試料ホルダー３０が差し込まれることで、シールド６０を遮蔽部材５０に装着できる。

【0084】

なお、シールド６０を遮蔽部材５０に装着する方法は特に限定されない。例えば、図１２および図１５に示すように、シールド６０を遮蔽部材５０が固定された試料ホルダー３０に固定することで、シールド６０を遮蔽部材５０に装着してもよいし、図４に示すようにシールド６０を遮蔽部材５０に直接固定することで、シールド６０を遮蔽部材５０に装着してもよい。

【0085】

捕集部材６０ａを支持部材６０ｂに対して着脱可能とすることによって、捕集部材６０ａのみを交換することができる。例えば、捕集部材６０ａの材料を安価で加工の容易なＡＢＳ樹脂などにして、捕集部材６０ａを使い捨てにしてもよい。

【0086】

第２変形例に係る試料加工装置では、上述した試料加工装置１００と同様の作用効果を奏することができる。

【0087】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0088】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0089】

２…試料、１０…真空チャンバー、１２…試料ステージ引出機構、１４…排気装置、１６…排気制御部、２０…イオン源、３０…試料ホルダー、４０…試料ステージ、４２…試料ステージ回転機構、５０…遮蔽部材、５２…被照射面、５４…被照射領域、６０…シールド、６０ａ…捕集部材、６０ｂ…支持部材、６１…シールド本体、６２…突出部、６３ａ…第１捕集面、６３ｂ…第２捕集面、６５…溝、６６…磁石、６７…端面、６８…孔、６９…切り欠き、７０…位置合わせ用カメラ、８０…加工観察用カメラ、８２…観察窓、１００…試料加工装置、２０２…挿入口、２０４…梁部、３０１…開口部、３０２…腕部、３０４…切り欠き

【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】