JP7312777B2 - 試料加工装置および試料加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、試料加工装置および試料加工方法に関する。
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。試料加工装置を用いて、例えば、電子顕微鏡用の試料を作製できる。
例えば、特許文献１には、回転軸の回転中心がイオンビームの光軸と直交し、かつ試料が遮蔽板から突出する方向と平行な方向に配置され、試料ステージを回転可能に支持する回転機構と、試料ホルダーに保持された試料をイオンビームの光軸の方向に沿って移動可能に支持するスライド機構と、を備えたイオンミリング装置が開示されている。特許文献１のイオンミリング装置では、スライド機構によって試料をイオンビームの光軸の方向に沿って移動させることで、加工幅を広げることができる。
しかしながら、上記のような試料加工装置では、試料の加工面に、イオンビームの照射痕である加工筋が生じる場合があった。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第１軸上に配置され、
前記第１面と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第２軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第２軸上に配置され、
前記第１面と前記第１軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第１軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第
２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離を変更することよって、前記試料の加工範囲を変更する。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作により前記イオンビームの光軸に対する前記試料の傾斜角度の範囲を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更し、
前記試料の加工範囲の情報の入力を受け付ける入力部と、
前記加工範囲の情報に基づいて、前記試料の傾斜角度の範囲を求める演算部と、
を含む。
試料にイオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第１軸上に配置され、
前記第１面と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第２軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第２軸上に配置され、
前記第１面と前記第１軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第１軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第
２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離を変更することよって、前記試料の加工範囲を変更する。
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するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作により前記イオンビームの光軸に対する前記試料の傾斜角度の範囲を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更し、
前記試料の加工範囲の情報の入力を受け付ける入力部と、
前記加工範囲の情報に基づいて、前記試料の傾斜角度の範囲を求める演算部と、
を含む。
このような試料加工装置では、加工面の加工筋を低減でき、かつ、試料の加工範囲を広げることができる。
本発明に係る試料加工方法の一態様は、
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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第１軸上に配置され、
前記第１面と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第２軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
本発明に係る試料加工方法の一態様は、
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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第２軸上に配置され、
前記第１面と前記第１軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第１軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
本発明に係る試料加工方法の一態様は、
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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離を変更することよって、前記試料の加工範囲を変更する。
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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第１軸上に配置され、
前記第１面と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第２軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
本発明に係る試料加工方法の一態様は、
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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第２軸上に配置され、
前記第１面と前記第１軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第１軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する。
本発明に係る試料加工方法の一態様は、
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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離を変更することよって、前記試料の加工範囲を変更する。
このような試料加工方法では、加工面の加工筋を低減でき、かつ、試料の加工範囲を広
げることができる。
げることができる。
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。
１． 第１実施形態
１．１． 試料加工装置の構成
まず、第１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は、第１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軸を図示している。
１．１． 試料加工装置の構成
まず、第１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は、第１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軸を図示している。
試料加工装置１００は、試料２にイオンビーム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イオンビーム加工装置である。試料加工装置１００は、例えば、試料２の断面を加工することができる。
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。
試料加工装置１００は、図１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、試料ホルダー回転機構３２と、試料ステージ４０と、試料ステージ回転機構４２と、スライド機構５０と、位置合わせカメラ６０と、加工観察カメラ６２と、処理部７０と、入力部８０と、表示部８２と、記憶部８４と、を含む。
真空チャンバー１０内には、試料ステージ４０が配置されている。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。
試料ステージ引出機構１２は、真空チャンバー１０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。
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。
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。
試料ホルダー３０は、試料ホルダー回転機構３２を介して試料ステージ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３４が取り付けられている。遮蔽部材３４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３４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。
試料ホルダー３０は、試料ホルダー回転機構３２によって回転する回転体（第１回転体）である。試料ホルダー回転機構３２は、試料ホルダー３０を第１軸Ａ１を回転軸として回転させる。第１軸Ａ１は、イオンビームＩＢの光軸に直交し、かつ、試料２が遮蔽部材３４から突出する方向（Ｙ方向）に平行である。試料ホルダー３０が回転することによって試料２が回転する。試料ホルダー回転機構３２は、例えば、試料ホルダー３０を回転さ
せるモーターを含む。
せるモーターを含む。
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。試料ステージ４０には、試料ホルダー回転機構３２を介して試料ホルダー３０が配置されている。
試料ステージ４０は、試料ステージ回転機構４２によって回転する回転体（第２回転体）である。試料ステージ４０が回転することによって、試料ステージ４０に配置された試料ホルダー３０も回転する。試料ステージ回転機構４２は、試料ステージ４０を第２軸Ａ２を回転軸として回転させる。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。
試料ホルダー３０の回転軸である第１軸Ａ１と、試料ステージ４０の回転軸である第２軸Ａ２は、異なる軸である。すなわち、試料ホルダー３０と試料ステージ４０は、同一の回転軸で回転しない。図示の例では、第１軸Ａ１と第２軸Ａ２は、平行である。第１軸Ａ１と第２軸Ａ２は、Ｙ軸に平行である。
スライド機構５０は、試料ステージ４０上に配置されている。スライド機構５０は、試料ホルダー３０をＺ軸に沿って移動可能に支持している。スライド機構５０で試料ホルダー３０を移動させることで、第１軸Ａ１と第２軸Ａ２との間の距離（以下「軸間距離」ともいう）を変更できる。
スライド機構５０は、図示はしないが、試料ステージ４０上に配置されたレールと、レールに摺動可能に係合されたスライド溝を有するホルダー支持部と、を含む。ホルダー支持部は、試料ホルダー３０に取り付けられている。ホルダー支持部には、保持穴が設けられ、保持穴に保持ねじが固定されることで、試料ホルダー３０が固定される。
位置合わせカメラ６０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。位置合わせカメラ６０は、例えば、光学顕微鏡に取り付けられたカメラである。
図２は、試料ステージ引出機構１２の動作を説明するための図である。図２では、試料ステージ引出機構１２を開いた状態を図示している。なお、図２では、便宜上、処理部７０、入力部８０、および記憶部８４の図示を省略している。
位置合わせカメラ６０で取得された画像は、表示部８２に表示される。例えば、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カメラ６０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、位置合わせカメラ６０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。
加工観察カメラ６２は、真空チャンバー１０の外に配置されている。加工観察カメラ６２は、真空チャンバー１０に設けられた観察窓６４を通して真空チャンバー１０内を観察可能である。加工観察カメラ６２の光軸は、Ｙ軸に平行である。加工観察カメラ６２の光軸は、例えば、第１軸Ａ１と一致する。加工観察カメラ６２で撮影された画像は、表示部８２に表示される。
入力部８０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部７０に出力する。入力部８０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネルなどの入力機器により実現することができる。
表示部８２は、処理部７０によって生成された画像を表示する。表示部８２の機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴ、入力部８０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。
記憶部８４は、処理部７０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部８４は、処理部７０のワーク領域としても機能する。記憶部８４の機能は、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。
処理部７０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。処理部７０は、イオン源制御部７２と、試料ホルダー制御部７４と、試料ステージ制御部７６と、を含む。
イオン源制御部７２は、イオン源２０を制御する。イオン源制御部７２は、イオン源２０を制御するための制御信号を生成し、当該制御信号をイオン源制御回路２２に出力する。イオン源制御回路２２は、制御信号を、イオン源２０を駆動するための駆動信号に変換し、イオン源２０に出力する。
試料ホルダー制御部７４は、試料ホルダー３０の回転動作を制御する。試料ホルダー制御部７４は、試料ホルダー３０の回転速度（回転周期）および回転方向を制御する。試料ホルダー制御部７４は、試料ホルダー回転機構３２を制御して、試料ホルダー３０に回転動作を行わせる。
試料ホルダー制御部７４は、試料ホルダー回転機構３２を制御するための制御信号を生成し、当該制御信号を試料ホルダー制御回路３６に出力する。試料ホルダー制御回路３６は、制御信号を、試料ホルダー回転機構３２を駆動するための駆動信号に変換し、試料ホルダー回転機構３２に出力する。
試料ステージ制御部７６は、試料ステージ４０の回転動作を制御する。試料ステージ制御部７６は、試料ステージ４０の回転速度（回転周期）および回転方向を制御する。試料ステージ制御部７６は、試料ステージ回転機構４２を制御して、試料ステージ４０に回転動作を行わせる。
試料ステージ制御部７６は、試料ステージ回転機構４２を制御するための制御信号を生成し、当該制御信号を試料ステージ制御回路４４に出力する。試料ステージ制御回路４４は、制御信号を、試料ステージ回転機構４２を駆動するための駆動信号に変換し、試料ステージ回転機構４２に出力する。
演算部７８は、加工幅の情報に基づいて第１軸Ａ１と第２軸Ａ２との間の軸間距離を計算する処理や、加工幅の情報に基づいて試料２の傾斜角度の範囲を計算する処理などを行う。
処理部７０の各部の処理の詳細については後述する。
１．２． 試料加工装置の動作
１．２．１． 試料加工装置の基本動作
試料加工装置１００では、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によって試料２を動かしながら、試料２にイオンビームＩＢを照射して試料２を加工する。
１．２．１． 試料加工装置の基本動作
試料加工装置１００では、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によって試料２を動かしながら、試料２にイオンビームＩＢを照射して試料２を加工する。
図３および図４は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図である。なお、図３では、便宜上、遮蔽部材３４、試料ホルダー３０、および試料ステージ４０のみを図示しており、図４では、試料ホルダー３０および試料ステージ４０のみを図示している。
試料２は、第１面３ａと、第１面３ａとは反対側の第２面３ｂと、を有している。図３および図４に示すように、試料２は、第１面３ａが上（＋Ｚ方向）、第２面３ｂが下（－Ｚ方向）を向くように配置されている。試料２は、第１面３ａが第１軸Ａ１上に位置するように配置されている。遮蔽部材３４は、第１面３ａ上に配置されており、第１軸Ａ１は、第１面３ａと遮蔽部材３４の境界を通る。イオンビームＩＢは、試料２の第１面３ａ側から照射される。
試料ホルダー３０は、Ｚ方向において、第１軸Ａ１が第２軸Ａ２とは異なる位置になるように、スライド機構５０で位置が調整されている。
図５～図７は、試料加工装置１００の動作を説明するための図である。図５～図７は、図４に対応している。
図５は、試料ステージ４０の傾斜角度θ２＝０°の状態を示し、図６は、試料ステージ４０の傾斜角度θ２＝＋３０°の状態を示し、図７は、試料ステージ４０の傾斜角度θ２＝－３０°の状態を示している。なお、図５～図７では、傾斜角度θ２は、鉛直上向きを基準とし、時計回りを「＋」、反時計回りを「－」で示している。
試料加工装置１００では、加工時には、試料ホルダー制御部７４が試料ホルダー回転機構３２を動作させて試料ホルダー３０を回転動作させ、かつ、試料ステージ制御部７６が試料ステージ回転機構４２を動作させて試料ステージ４０を回転動作させる。
ここで、試料ホルダー３０の回転動作とは、試料ホルダー３０を一方向に回転させる動作と、試料ホルダー３０を揺動させる動作と、を含む。試料ホルダー３０を揺動させるとは、往復傾斜（回転）運動させることをいう。試料ステージ４０の回転動作についても同様である。
試料加工装置１００では、試料ホルダー３０を揺動動作させ、かつ、試料ステージ４０を揺動動作させる。
試料ホルダー３０は、第１軸Ａ１を回転軸（傾斜軸）として揺動動作する。試料ホルダー３０は、例えば、±３０°の範囲で揺動する。すなわち、試料ホルダー３０は、時計回りに回転して傾斜角度θ１が＋３０°となった後、反時計回りに回転して傾斜角度θ１が－３０°となることを繰り返す。試料ホルダー３０が揺動動作することによって、加工面の加工筋を低減できる。なお、図５～図７では、傾斜角度θ１は、時計回りを「＋」、反時計回りを「－」で示している。
試料ステージ４０は、第２軸Ａ２を回転軸（傾斜軸）として揺動動作する。試料ステージ４０は、例えば、±３０°の範囲で揺動する。すなわち、試料ステージ４０は、時計回りに回転して傾斜角度θ２が＋３０°になった後、反時計回りに回転して傾斜角度θ２が－３０°となることを繰り返す。試料ステージ４０が揺動動作することによって、試料２の加工幅を広げることができる。加工幅は、例えば、試料２の加工領域の深さ方向に直交する方向の大きさである。試料２の加工幅を広げることによって、加工範囲を広げることができる。
なお、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲、および試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲は、任意に設定可能である。例えば、上記では、傾斜角度θ１の範囲と傾斜角度θ２の範囲は等しいが、傾斜角度θ１の範囲と傾斜角度θ２の範囲を異ならせてもよい。
試料ホルダー３０の回転速度は、例えば、一定である。また、試料ステージ４０の回転速度は、例えば、一定である。試料ホルダー３０の回転速度は、例えば、試料ステージ４０の回転速度よりも速い。すなわち、試料ホルダー３０の揺動動作の周期は、試料ステージ４０の揺動動作の周期よりも短い。なお、試料ホルダー３０の回転速度および試料ステージ４０の回転速度は、任意に設定可能である。例えば、試料ホルダー３０の回転速度を、試料ステージ４０の回転速度よりも遅くしてもよい。
試料２は、試料ホルダー３０の回転動作によって回転運動し、試料ホルダー３０は試料ステージ４０の回転動作によって回転運動する。そのため、試料２は、試料ホルダー３０の回転動作によって回転運動しながら、試料ステージ４０の回転動作によって回転運動している。試料２は、この２つの回転運動の組み合わせで動いている。
ここで、試料加工装置１００では、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１と試料ステージ４０の第２軸Ａ２との間の軸間距離Ｄを変更することによって、試料２の加工幅を変更できる。
また、試料加工装置１００では、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によりイオンビームＩＢの光軸に対する試料２の傾斜角度の範囲を変更することによって、試料２の加工幅を変更できる。
以下では、まず、軸間距離Ｄを変更することによって試料２の加工幅を変更する場合を第１動作例として説明し、次に、試料２の傾斜角度の範囲を変更することによって試料２の加工幅を変更する場合を第２動作例として説明する。
１．２．２． 第１動作例
（１）原理
図８は、イオンビームの照射範囲（加工幅）を模式的に示す図である。
（１）原理
図８は、イオンビームの照射範囲（加工幅）を模式的に示す図である。
図８に示すように、試料を傾斜軸Ｏを回転軸として揺動動作させる。このとき、イオンビームの径をａ、イオンビームの光軸に対する試料の傾斜角度ｒ、傾斜軸Ｏと試料の上面との間の距離をＺとすると、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａは、次式（１）で表される。
なお、試料の傾斜角度ｒは、試料ホルダー３０の回転動作による試料２の傾斜角度と試料ステージ４０の回転動作による試料２の傾斜角度の和に対応する。また、距離Ｚは、軸間距離Ｄに対応する。また、傾斜軸Ｏは、第２軸Ａ２に対応する。また、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａは、試料２の加工幅に対応する。そのため、上記式（１）から、第１面３ａと第２軸Ａ２との間の距離、すなわち、軸間距離Ｄを変更することによって、試料２の加工幅を変更できることがわかる。上記式（１）を用いて、試料２の加工幅から、軸間距離Ｄを計算できる。
図９は、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａと、傾斜軸Ｏと第１面３ａとの間の距離Ｚの関係を示すグラフである。なお、図９に示すグラフの縦軸は、照射範囲２Ａを示し、横軸は距離Ｚを示している。図９に示すグラフには、イオンビームＩＢの径ａが１ｍｍで傾斜角度ｒが±３０°の範囲の場合（Ｇ１）、イオンビームＩＢの径ａが１ｍｍで傾斜角度ｒが±４５°の範囲の場合（Ｇ２）、イオンビームＩＢの径ａが２ｍｍで傾斜角度ｒが±３０°の範囲の場合（Ｇ３）、イオンビームＩＢの径ａが２ｍｍで傾斜角度ｒが±４５°の範囲の場合（Ｇ４）を示している。
例えば、イオンビームＩＢの径ａが１ｍｍで傾斜角度ｒが±３０°の範囲の場合（Ｇ１）、距離Ｚ＝１ｍｍで照射範囲２Ａは約２ｍｍ、距離Ｚ＝２ｍｍで照射範囲２Ａは約３ｍｍ、距離Ｚ＝４ｍｍで照射範囲２Ａは約６ｍｍ、距離Ｚ＝６ｍｍで照射範囲２Ａは約８ｍｍとなった。
このように、図９のグラフから、距離Ｚが大きくなるほど、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａが大きくなることがわかる。したがって、試料加工装置１００では、軸間距離Ｄを大きくすることによって、加工幅を広げることができる。このように、軸間距離Ｄを調整することによって、試料２の加工幅を調整することができる。
また、図９に示すように、イオンビームＩＢの径ａおよび試料２の傾斜角度ｒの範囲を変更することによっても、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａを変更できる。したがって、軸間距離Ｄと、イオンビームＩＢの径ａと、傾斜角度ｒの範囲と、をそれぞれ変更することによって、加工幅を調整できる範囲を大きくできる。
（２）試料加工方法
まず、図３および図４に示すように、試料ホルダー３０に試料２および遮蔽部材３４をセットする。このとき、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１上に試料２の第１面３ａが位置するように試料２をセットする。
まず、図３および図４に示すように、試料ホルダー３０に試料２および遮蔽部材３４をセットする。このとき、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１上に試料２の第１面３ａが位置するように試料２をセットする。
次に、試料ホルダー３０を試料ステージ４０に取り付ける。試料ホルダー３０の取り付けは、試料ステージ引出機構１２を開いた状態で行う。次に、位置合わせカメラ６０を用いて試料２の位置および遮蔽部材３４の位置を調整する。
次に、上記の式（１）を用いて、所望の加工幅に応じた軸間距離Ｄを計算する。そして、軸間距離Ｄが計算された値となるように、スライド機構５０を用いて試料ホルダー３０の位置を調整する。なお、後述するように、軸間距離Ｄの値は、演算部７８が計算し、ＧＵＩ画面に表示される。このＧＵＩ画面に表示された軸間距離Ｄの値を見て、試料ホルダー３０の位置を調整してもよい。
次に、加工を開始する。具体的には、まず、試料ステージ引出機構１２を閉じて真空チャンバー１０内を真空排気して、真空チャンバー１０内を真空状態にする。そして、試料ホルダー３０の揺動動作および試料ステージ４０の揺動動作によって試料２を動かしながら、遮蔽部材３４を介して試料２にイオンビームＩＢを照射する。試料ホルダー３０の揺動動作によって加工筋を低減でき、試料ステージ４０の揺動動作によって試料２の加工幅を所望の加工幅にすることができる。試料２の加工の状態は、加工観察カメラ６２で確認できる。
以上の工程により、試料２を断面加工できる。
（３）ＧＵＩ
図１０は、試料加工装置１００のＧＵＩ（Graphical User Interface）の一例を示す図である。
図１０は、試料加工装置１００のＧＵＩ（Graphical User Interface）の一例を示す図である。
ＧＵＩ１０１は、試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を入力するための入力エリア１０２と、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲を入力するための入力エリア１０４と、加工幅を入力するための入力エリア１０６と、結果表示エリア１０８と、を有している。ＧＵＩ１０１は、表示部８２に表示される。
入力エリア１０２、入力エリア１０４、および入力エリア１０６には、入力部８０を用いて値を入力できる。ユーザーが、入力部８０を用いて、入力エリア１０２に所望の試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を入力し、入力エリア１０４に所望の試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲を入力し、入力エリア１０６に所望の加工幅を入力すると、入力部８０は、入力された情報を受け付けて、当該情報を処理部７０に出力する。
演算部７８は、入力された、傾斜角度θ２の範囲、傾斜角度θ１の範囲、および加工幅を式（１）に代入して、軸間距離Ｄを計算する。そして、演算部７８は、計算された軸間距離Ｄの値を、結果表示エリア１０８に表示する。ユーザーは、結果表示エリア１０８に表示された軸間距離Ｄの値を見て、試料ホルダー３０の位置を調整することができる。
なお、上記では、結果表示エリア１０８には軸間距離Ｄが表示されたが、結果表示エリア１０８には第１面３ａと第２軸Ａ２との間の距離が表示されてもよい。
１．２．３． 第２動作例
（１）原理
軸間距離Ｄを一定とした場合に、試料２の傾斜角度ｒの範囲を変更することによって試料２の加工幅を変更することができる。傾斜角度ｒの範囲は、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作を制御することによって変更可能である。上述した式（１）を用いることで、加工幅から傾斜角度ｒの範囲を計算できる。
（１）原理
軸間距離Ｄを一定とした場合に、試料２の傾斜角度ｒの範囲を変更することによって試料２の加工幅を変更することができる。傾斜角度ｒの範囲は、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作を制御することによって変更可能である。上述した式（１）を用いることで、加工幅から傾斜角度ｒの範囲を計算できる。
図１１は、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａと、試料の傾斜角度ｒの関係を示すグラフである。なお、図１１に示すグラフの縦軸は、照射範囲２Ａを示し、横軸は傾斜角度ｒの範囲を示している。図１１に示すグラフには、イオンビームＩＢの径ａが１ｍｍで距離Ｚが５ｍｍの場合（Ｇ５）、イオンビームＩＢの径ａが２ｍｍで距離Ｚが５ｍｍの場合（Ｇ６）、イオンビームＩＢの径ａが１ｍｍで距離Ｚが７ｍｍの場合（Ｇ７）、イオンビームＩＢの径ａが２ｍｍで距離Ｚが７ｍｍの場合（Ｇ８）を示している。
例えば、イオンビームＩＢの径ａが１ｍｍで距離Ｚが５ｍｍの場合（Ｇ５）、傾斜角度ｒが±１０°の範囲で照射範囲２Ａは約２ｍｍ、傾斜角度ｒが±２０°の範囲で照射範囲２Ａは約４ｍｍ、傾斜角度ｒが±３０°の範囲で照射範囲２Ａは約７ｍｍ、傾斜角度ｒが±４０°の範囲で照射範囲２Ａは約１０ｍｍとなった。
このように、図１１のグラフから、傾斜角度ｒの範囲が大きくなるほど、イオンビームＩＢの照射範囲２Ａが大きくなることがわかる。したがって、試料加工装置１００では、傾斜角度ｒの範囲が大きくすることによって、加工幅を大きくすることができる。このように、傾斜角度ｒの範囲を調整することによって、試料２の加工幅を調整することができる。
（２）試料加工方法
まず、図３および図４に示すように、試料ホルダー３０に試料２および遮蔽部材３４をセットする。このとき、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１上に試料２の第１面３ａが位置す
るように試料２をセットする。
まず、図３および図４に示すように、試料ホルダー３０に試料２および遮蔽部材３４をセットする。このとき、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１上に試料２の第１面３ａが位置す
るように試料２をセットする。
次に、試料ホルダー３０を試料ステージ４０に取り付ける。試料ホルダー３０の取り付けは、試料ステージ引出機構１２を開いた状態で行う。次に、位置合わせカメラ６０を用いて試料２の位置および遮蔽部材３４の位置を調整する。
次に、スライド機構５０を用いて、試料ホルダー３０の位置を調整する。このとき、軸間距離Ｄは、あらかじめ設定された値とする。
次に、上記の式（１）を用いて所望の加工幅に応じた傾斜角度ｒを計算し、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲、および試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を設定する。なお、後述するように、ＧＵＩ画面に傾斜角度θ２の範囲および加工幅を入力すると、演算部７８が傾斜角度θ１の範囲を計算し、計算された傾斜角度θ１の範囲および入力された傾斜角度θ２の範囲が設定される。
次に、加工を開始する。具体的には、まず、試料ステージ引出機構１２を閉じて真空チャンバー１０内を真空排気して、真空チャンバー１０内を真空状態にする。そして、試料ホルダー３０の揺動動作および試料ステージ４０の揺動動作によって試料２を動かしながら、遮蔽部材３４を介して試料２にイオンビームＩＢを照射する。
このとき、試料ホルダー制御部７４は、設定された傾斜角度θ１の範囲で試料ホルダー３０を揺動動作させ、試料ステージ制御部７６は、設定された傾斜角度θ２の範囲で試料ステージ４０を揺動動作させる。これにより、試料ホルダー３０の揺動動作によって加工筋を低減でき、試料ステージ４０の揺動動作によって試料２の加工幅を所望の加工幅にすることができる。
以上の工程により、試料２を断面加工できる。
（３）ＧＵＩ
図１２は、試料加工装置１００のＧＵＩの一例を示す図である。
図１２は、試料加工装置１００のＧＵＩの一例を示す図である。
ＧＵＩ２０１は、試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を入力するための入力エリア２０２と、加工幅を入力するための入力エリア２０４と、結果表示エリア２０６と、を有している。ＧＵＩ２０１は、表示部８２に表示される。
入力エリア２０２および入力エリア２０４には、入力部８０を用いて、値を入力できる。ユーザーが、入力エリア２０２に所望の試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を入力し、入力エリア２０４に所望の加工幅を入力すると、入力部８０は、入力された情報を受け付けて、当該情報を処理部７０に出力する。
演算部７８は、入力された傾斜角度θ２の範囲、入力された加工幅、およびあらかじめ設定された軸間距離Ｄを式（１）に代入して、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲を計算する。そして、演算部７８は、計算された傾斜角度θ１の範囲を、結果表示エリア２０６に表示する。また、試料ホルダー制御部７４は、加工時に、演算部７８で計算された傾斜角度θ１の範囲で試料ホルダー３０を揺動動作させる。
図１３は、試料加工装置１００のＧＵＩの一例を示す図である。
ＧＵＩ３０１は、試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を入力するための入力エリア３０２と、軸間距離Ｄを入力するための入力エリア３０４と、加工幅を入力するための入
力エリア３０６と、結果表示エリア３０８と、を有している。ＧＵＩ３０１は、表示部８２に表示される。
力エリア３０６と、結果表示エリア３０８と、を有している。ＧＵＩ３０１は、表示部８２に表示される。
入力エリア３０２、入力エリア３０４、および入力エリア３０６には、入力部８０を用いて、値を入力できる。ユーザーが、入力エリア３０２に所望の試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲を入力し、入力エリア３０４に所望の軸間距離Ｄを入力し、入力エリア３０６に所望の加工幅を入力すると、演算部７８は、入力された傾斜角度θ２の範囲、入力された軸間距離Ｄ、および入力された加工幅を式（１）に代入して、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲を計算する。そして、演算部７８は、計算された傾斜角度θ１の範囲を、結果表示エリア３０８に表示する。試料ホルダー制御部７４は、加工時に、演算部７８で計算された傾斜角度θ１の範囲で試料ホルダー３０を揺動動作させる。
１．３． 効果
試料加工装置１００では、試料２を保持し、第１軸Ａ１を回転軸として回転可能な第１回転体としての試料ホルダー３０と、試料ホルダー３０が配置され、第１軸Ａ１とは異なる第２軸Ａ２を回転軸として回転可能な第２回転体としての試料ステージ４０と、を含み、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によって試料２を動かしながら、試料２にイオンビームＩＢを照射する。そのため、試料加工装置１００では、加工面の加工筋を低減でき、かつ、試料２の加工幅を広げることができる。したがって、試料加工装置１００では、加工面の加工筋を低減でき、かつ、試料２の加工範囲を広げることができる。
試料加工装置１００では、試料２を保持し、第１軸Ａ１を回転軸として回転可能な第１回転体としての試料ホルダー３０と、試料ホルダー３０が配置され、第１軸Ａ１とは異なる第２軸Ａ２を回転軸として回転可能な第２回転体としての試料ステージ４０と、を含み、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によって試料２を動かしながら、試料２にイオンビームＩＢを照射する。そのため、試料加工装置１００では、加工面の加工筋を低減でき、かつ、試料２の加工幅を広げることができる。したがって、試料加工装置１００では、加工面の加工筋を低減でき、かつ、試料２の加工範囲を広げることができる。
図１４は、比較例に係る試料加工装置の動作を説明するための図である。図１４に示す試料加工装置は、試料ステージを回転可能に支持する回転機構と、試料ホルダーに保持された試料をイオンビームの光軸の方向に沿って移動可能に支持するスライド機構と、を含む。試料は、軸Ａを回転軸として揺動動作する。比較例の試料加工装置では、スライド機構を用いて、試料をスライドさせることにより軸Ａと試料上面との間の距離を大きくすることによって、加工幅を広げることができる。
比較例に係る試料加工装置では、１つの回転体の回転動作によって試料を動かしている。これに対して、試料加工装置１００では、上述したように、試料ホルダー３０の回転動作によって加工筋を低減し、試料ステージ４０の回転動作によって試料２の加工幅を広げている。このように、試料加工装置１００では、２つの回転体の回転動作によって試料を動かしている。したがって、図１４に示す１つの回転体の回転動作によって試料２を回転させる場合と比べて、加工筋を低減できる。
試料加工装置１００では、試料２の第１面３ａは、第１軸Ａ１上に配置され、試料２の第１面３ａと第２軸Ａ２との間の距離は、変更可能であり、試料２の第１面３ａと第２軸Ａ２との間の距離を変更することによって、試料２の加工幅を変更する。そのため、試料加工装置１００では、試料２の加工幅を広げることができる。
試料加工装置１００では、第１軸Ａ１と第２軸Ａ２との間の軸間距離Ｄが変更可能であり、軸間距離Ｄを変更することによって試料２の加工幅を変更する。そのため、試料加工装置１００では、試料２の加工幅を広げることができる。
試料加工装置１００では、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によりイオンビームＩＢの光軸に対する試料２の傾斜角度ｒの範囲を変更することによって、試料２の加工幅を変更する。そのため、試料加工装置１００では、試料２の加工幅を広げることができる。
試料加工装置１００は、試料２上に配置され、イオンビームＩＢを遮蔽する遮蔽部材３４を含み、イオンビームＩＢは、遮蔽部材３４を介して、試料２に照射される。そのため、試料加工装置１００では、試料２を断面加工することができる。
試料加工装置１００は、試料２の加工幅の情報の入力を受け付ける入力部８０と、加工幅の情報に基づいて、第１軸Ａ１と第２軸Ａ２との間の軸間距離Ｄを計算する演算部７８と、を含む。そのため、試料加工装置１００では、所望の加工幅で加工を行うための軸間距離Ｄの情報を容易に得ることができる。
試料加工装置１００は、試料２の加工幅の情報の入力を受け付ける入力部８０と、加工幅の情報に基づいて試料２の傾斜角度ｒの範囲を求める演算部７８と、を含む。そのため、試料加工装置１００では、所望の加工幅で加工を行うための試料２の傾斜角度ｒの範囲の情報を容易に得ることができる。
１．４． 変形例
次に、第１実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第１実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
１．４．１． 第１変形例
上述した実施形態では、試料ホルダー３０の回転速度は一定であり、試料ステージ４０の回転速度は一定であったが、これに限定されない。
上述した実施形態では、試料ホルダー３０の回転速度は一定であり、試料ステージ４０の回転速度は一定であったが、これに限定されない。
例えば、試料ホルダー３０の回転速度を一定として、試料ステージ４０の回転速度を周期的に変化させてもよい。また、例えば、試料ホルダー３０の回転速度を周期的に変化させて、試料ステージ４０の回転速度を一定にしてもよい。また、例えば、試料ホルダー３０の回転速度を周期的に変化させ、試料ステージ４０の回転速度を周期的に変化させてもよい。これにより、例えば、試料ホルダー３０の回転速度が一定であり、かつ、試料ステージ４０の回転速度が一定である場合と比べて、加工筋を低減できる。
例えば、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作が同期すると、試料２の特定の位置に同じ方向からイオンビームＩＢが入射してしまい、加工筋ができる原因となる。第１変形例では、上記のように、試料ホルダー３０の回転速度および試料ステージ４０の回転速度の少なくとも一方が周期的に変化するため、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作が同期することを防ぐことができ、加工筋を低減できる。
１．４．２． 第２変形例
第２変形例では、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。ここでは、試料２の傾斜角度ｒがプラスの状態と試料２の傾斜角度ｒがマイナスの状態の割合を等しくする。これにより、試料２に対して様々な方向からイオンビームＩＢを入射することができる。
第２変形例では、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。ここでは、試料２の傾斜角度ｒがプラスの状態と試料２の傾斜角度ｒがマイナスの状態の割合を等しくする。これにより、試料２に対して様々な方向からイオンビームＩＢを入射することができる。
図１５は、第２変形例に係る試料加工装置の動作を説明するための図である。
例えば、試料２の傾斜角度ｒが±Ｒ（Ｒは任意の角度）の範囲となるように試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作を制御する。
例えば、試料ステージ４０は、所定の回転角度ごとに、所定時間だけ回転動作を停止し、試料ホルダー３０は、試料ステージ４０が回転動作を停止している所定時間に、１周期
以上の回転動作を行う。ここで、ｒ＝θ１＋θ２である。そのため、試料ステージ４０の傾斜角度θ２がα°のときに、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲を＋Ｒ－αから－Ｒ－αの範囲で揺動動作させる。
以上の回転動作を行う。ここで、ｒ＝θ１＋θ２である。そのため、試料ステージ４０の傾斜角度θ２がα°のときに、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１の範囲を＋Ｒ－αから－Ｒ－αの範囲で揺動動作させる。
例えば、Ｒ＝６０°とし、試料ステージ４０が±２０°の範囲で、１０°ごとに６０秒間停止する揺動動作を行う。例えば、試料ステージ４０は、傾斜角度θ２＝０°、傾斜角度θ２＝＋１０°、傾斜角度θ２＝＋２０°、傾斜角度θ２＝－１０°、傾斜角度θ２＝－２０°で停止する。
このとき、試料ホルダー３０は、傾斜角度θ２＝０°で試料ステージ４０が停止している６０秒の間に、＋６０°から－６０°の範囲で揺動動作する。また、試料ホルダー３０は、傾斜角度θ２＝＋１０°で試料ステージ４０が停止している６０秒の間に、＋５０°から－７０°の範囲で揺動動作する。また、試料ホルダー３０は、傾斜角度θ２＝＋２０°で試料ステージ４０が停止している６０秒の間に、＋４０°から－８０°の範囲で揺動動作する。また、試料ホルダー３０は、傾斜角度θ２＝－１０°で試料ステージ４０が停止している６０秒の間に、＋７０°から－５０°の範囲で揺動動作する。また、試料ホルダー３０は、傾斜角度θ２＝－２０°で試料ステージ４０が停止している６０秒の間に、＋８０°から－４０°の範囲で揺動動作する。
これにより、試料２の傾斜角度ｒがプラスの状態と試料２の傾斜角度ｒがマイナスの状態の割合を等しくすることができる。
第２変形例では、試料ステージ４０は、所定の回転角度ごとに、所定時間だけ回転動作を停止し、試料ホルダー３０は、試料ステージ４０が回転動作を停止している所定時間に、１周期以上の回転動作を行う。これにより、試料２に対して様々な方向からイオンビームＩＢを入射することができ、加工筋を低減できる。
１．４．３． 第３変形例
第３変形例では、第２変形例と同様に、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。第３変形例では、試料ステージ４０が回転動作を１周期分行う間に、試料ステージ４０の傾斜角度θ２がプラス側で最大のときに、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１がプラス側で最大をとり、かつ、試料ステージ４０の傾斜角度θ２がマイナス側で最大のときに、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１がマイナス側で最大をとるように、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。
第３変形例では、第２変形例と同様に、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。第３変形例では、試料ステージ４０が回転動作を１周期分行う間に、試料ステージ４０の傾斜角度θ２がプラス側で最大のときに、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１がプラス側で最大をとり、かつ、試料ステージ４０の傾斜角度θ２がマイナス側で最大のときに、試料ホルダー３０の傾斜角度θ１がマイナス側で最大をとるように、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。
例えば、試料ステージ４０が±３０°の範囲で揺動動作し、試料ホルダー３０が±３０°の範囲で揺動動作する場合、試料ステージ４０の傾斜角度θ１が＋３０°のときに試料ホルダー３０の傾斜角度θ２が＋３０°となり、かつ、試料ステージ４０の傾斜角度θ２が－３０°のときに試料ホルダー３０の傾斜角度θ２が－３０°となるように、試料ホルダー３０の揺動動作と試料ステージ４０の揺動動作を連動させる。
例えば、試料ステージ４０は、所定の回転角度ごとに、所定時間だけ回転動作を停止し、試料ホルダー３０は、試料ステージ４０が回転動作を停止している所定時間に、１周期以上の回転動作を行う。これにより、試料ステージ４０が回転動作を１周期分行う間に、傾斜角度θ２がプラス側で最大のときに傾斜角度θ１がプラス側で最大をとり、かつ、傾斜角度θ２がマイナス側で最大のときに傾斜角度θ１がマイナス側で最大をとるように、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させることができる。
例えば、試料ステージ４０は、傾斜角度θ２の範囲が±３０°であり、１０°ごとに６０秒間停止する揺動動作を行う。このとき、試料ホルダー３０は、試料ステージ４０が
停止している６０秒の間に、傾斜角度θ１の範囲が±３０°の範囲で、揺動動作する。これにより、傾斜角度θ２が＋３０°のときに傾斜角度θ１を＋３０°とし、かつ、傾斜角度θ２が－３０°のときに傾斜角度θ１を－３０°とすることができる。
停止している６０秒の間に、傾斜角度θ１の範囲が±３０°の範囲で、揺動動作する。これにより、傾斜角度θ２が＋３０°のときに傾斜角度θ１を＋３０°とし、かつ、傾斜角度θ２が－３０°のときに傾斜角度θ１を－３０°とすることができる。
第２変形例では、試料ステージ４０が回転動作を１周期分行う間に、傾斜角度θ２がプラス側で最大のときに傾斜角度θ１がプラス側で最大をとり、かつ、傾斜角度θ２がマイナス側で最大のときに傾斜角度θ１がマイナス側で最大をとるように、試料ホルダー３０の回転動作と試料ステージ４０の回転動作を連動させる。そのため、第２変形例では、加工領域の幅方向の端部に、確実にイオンビームＩＢを照射できる。
１．４．４． 第４変形例
上述した実施形態では、スライド機構５０を用いて、手動で、加工幅に応じた軸間距離Ｄに変更した。これに対して、例えば、スライド機構５０は、モーターの回転力を駆動機構に伝えることで、直線運動するアクチュエーターであってもよい。すなわち、スライド機構５０は、自動で、試料ホルダー３０のＺ方向の位置を調整できる機構であってもよい。
上述した実施形態では、スライド機構５０を用いて、手動で、加工幅に応じた軸間距離Ｄに変更した。これに対して、例えば、スライド機構５０は、モーターの回転力を駆動機構に伝えることで、直線運動するアクチュエーターであってもよい。すなわち、スライド機構５０は、自動で、試料ホルダー３０のＺ方向の位置を調整できる機構であってもよい。
例えば、試料ホルダー制御部７４が、演算部７８による軸間距離Ｄの計算結果に基づいてスライド機構５０を動作させることによって、加工幅に応じて軸間距離Ｄを変更してもよい。
１．４．５． 第５変形例
上述した実施形態では、スライド機構５０を用いて試料ホルダー３０を移動させることによって軸間距離Ｄを変更したが、軸間距離Ｄを変更する方法はこれに限定されない。例えば、試料加工装置１００に、試料ステージ４０をＺ方向に移動させるためのスライド機構を設けて、試料ステージ４０を移動させることによって軸間距離Ｄを変更してもよい。
上述した実施形態では、スライド機構５０を用いて試料ホルダー３０を移動させることによって軸間距離Ｄを変更したが、軸間距離Ｄを変更する方法はこれに限定されない。例えば、試料加工装置１００に、試料ステージ４０をＺ方向に移動させるためのスライド機構を設けて、試料ステージ４０を移動させることによって軸間距離Ｄを変更してもよい。
２． 第２実施形態
２．１． 試料加工装置の構成
次に、第２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１６は、第２実施形態に係る試料加工装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る試料加工装置２００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
２．１． 試料加工装置の構成
次に、第２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１６は、第２実施形態に係る試料加工装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る試料加工装置２００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
上述した試料加工装置１００では、試料ホルダー３０の回転動作によって加工面の加工筋を低減し、試料ステージ４０の回転動作によって試料２の加工幅を広げた。これに対して、試料加工装置２００では、試料ホルダー３０の回転動作によって試料２の加工幅を広げ、試料ステージ４０の回転動作によって加工面の加工筋を低減する。
試料加工装置２００では、第２軸Ａ２に加工観察カメラ６２の光軸が一致するように加工観察カメラ６２が配置されている。
２．２． 試料加工装置の動作
図１７および図１８は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図である。なお、図１７は、図３に対応し、図１８は、図４に対応している。
図１７および図１８は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図である。なお、図１７は、図３に対応し、図１８は、図４に対応している。
試料２は、図１７および図１８に示すように、第１面３ａが第２軸Ａ２上に位置するように配置されている。遮蔽部材３４は、第１面３ａ上に配置されており、第２軸Ａ２は、第１面３ａと遮蔽部材３４の境界を通る。
図１９～図２１は、試料加工装置２００の動作を説明するための図である。図１９～図２１は、図５～図７に対応している。なお、図１９～図２１では、傾斜角度θ２は、鉛直下向きを基準としている。
試料加工装置２００では、試料加工装置１００と同様に、加工時には、試料ホルダー制御部７４が試料ホルダー回転機構３２を動作させて試料ホルダー３０を回転動作させ、かつ、試料ステージ制御部７６が試料ステージ回転機構４２を動作させて試料ステージ４０を回転動作させる。
このとき、試料ホルダー３０は、第１軸Ａ１を回転軸として揺動動作する。試料ホルダー３０が揺動動作することによって、試料２の加工幅を広げることができる。また、試料ステージ４０は、第２軸Ａ２を回転軸として揺動動作する。試料ステージ４０が揺動動作することによって、加工面の加工筋を低減できる。
試料加工装置２００では、試料２の第１面３ａは、第２軸Ａ２上に配置され、試料２の第１面３ａと第１軸Ａ１との間の距離は、変更可能であり、試料２の第１面３ａと第１軸Ａ１との間の距離を変更することによって、試料２の加工幅を変更できる。
また、試料加工装置２００では、試料加工装置１００と同様に、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によりイオンビームＩＢの光軸に対する試料２の傾斜角度ｒの範囲を変更することによって、試料２の加工幅を変更できる。
２．３． 効果
試料加工装置２００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。
試料加工装置２００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。
２．４． 変形例
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、および第５変形例は、第２実施形態に係る試料加工装置２００にも適用できる。
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、および第５変形例は、第２実施形態に係る試料加工装置２００にも適用できる。
３． 第３実施形態
３．１． 試料加工装置の構成
次に、第３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２２は、第３実施形態に係る試料加工装置３００の構成を示す図である。以下、第３実施形態に係る試料加工装置３００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
３．１． 試料加工装置の構成
次に、第３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２２は、第３実施形態に係る試料加工装置３００の構成を示す図である。以下、第３実施形態に係る試料加工装置３００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
試料加工装置１００では、試料ホルダー３０に１つの遮蔽部材３４が取り付けられていたが、試料加工装置２００では、図２２に示すように、試料ホルダー３０に２つの遮蔽部材（第１遮蔽部材３４ａおよび第２遮蔽部材３４ｂ）が取り付けられている。
試料ホルダー３０は、試料２、第１遮蔽部材３４ａおよび第２遮蔽部材３４ｂをＺ軸に沿って移動させるスライド機構３１を有している。スライド機構３１は、例えば、モーターの回転力を駆動機構に伝えることで、直線運動するアクチュエーターである。スライド機構３１は、試料ホルダー制御部７４によって制御される。
３．２． 試料加工装置の動作
３．２．１． 試料ホルダーの動作
図２３および図２４は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図
である。なお、図２３は、図３に対応し、図２４は、図４に対応している。
３．２．１． 試料ホルダーの動作
図２３および図２４は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図
である。なお、図２３は、図３に対応し、図２４は、図４に対応している。
図２３および図２４では、試料２の第１面３ａが上（＋Ｚ方向）、試料２の第２面３ｂが下（－Ｚ方向）を向くように試料２が配置されている。試料２は、第１面３ａが第１軸Ａ１上に位置するように配置されている。第１遮蔽部材３４ａは、第１面３ａ上に配置され、第２遮蔽部材３４ｂは、第２面３ｂ上に配置されている。
試料加工装置３００では、試料ホルダー３０を回転させることによって、試料２の第１面３ａ側からイオンビームＩＢを照射する状態と、試料２の第２面３ｂ側からイオンビームＩＢを照射する状態と、を切り替え可能である。
図２５および図２６は、試料ホルダー３０を回転させて、試料２を１８０°回転させた状態を模式的に示す図である。なお、図２５は、図２３に対応し、図２６は、図２４に対応している。
試料ホルダー３０を１８０°回転させることによって、試料２の第１面３ａが下、試料２の第２面３ｂが上を向くように試料２を配置できる。また、スライド機構３１で試料２を試料２の厚さ分だけ－Ｚ方向に移動させることによって、試料２の第２面３ｂ上に第１軸Ａ１が位置するように試料２を配置できる。
この結果、図２５および図２６に示すように、試料２の第２面３ｂが上、試料２の第１面３ａが下を向くように配置される。さらに、試料２の第２面３ｂが、第１軸Ａ１上に配置される。
３．２．２． 試料加工方法
（１）第１面の加工
まず、図２３および図２４に示すように、試料ホルダー３０に試料２、第１遮蔽部材３４ａ、および第２遮蔽部材３４ｂをセットする。このとき、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１上に試料２の第１面３ａが位置するように試料２をセットする。
（１）第１面の加工
まず、図２３および図２４に示すように、試料ホルダー３０に試料２、第１遮蔽部材３４ａ、および第２遮蔽部材３４ｂをセットする。このとき、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１上に試料２の第１面３ａが位置するように試料２をセットする。
次に、試料ホルダー３０を試料ステージ４０に取り付ける。試料ホルダー３０の取り付けは、試料ステージ引出機構１２を開いた状態で行う。次に、位置合わせカメラ６０を用いて試料２の位置、第１遮蔽部材３４ａの位置、および第２遮蔽部材３４ｂの位置を調整する。
次に、上記の式（１）を用いて、所望の加工幅に応じた軸間距離Ｄを計算する。そして、スライド機構５０を用いて、軸間距離Ｄが計算された値となるように試料ホルダー３０の位置を調整する。
次に、加工を開始する。具体的には、まず、試料ステージ引出機構１２を閉じて真空チャンバー１０内を真空排気して、真空チャンバー１０内を真空状態にする。そして、試料ホルダー３０の揺動動作および試料ステージ４０の揺動動作によって試料２を動かしながら、第１遮蔽部材３４ａを介して試料２にイオンビームＩＢを照射する。
以上の工程により、試料２を第１面３ａ側から断面加工できる。
（２）第２面の加工
次に、試料ホルダー３０を１８０°回転させる。これにより、図２５および図２６に示すように、試料２の第１面３ａが下、試料２の第２面３ｂが上を向くように試料２を配置できる。次に、スライド機構３１で試料２を試料２の厚さ分だけ－Ｚ方向に移動させて、
第１軸Ａ１上に第２面３ｂを配置する。この試料２の回転およびスライドは、真空チャンバー１０を閉じた状態で行うことができる。
次に、試料ホルダー３０を１８０°回転させる。これにより、図２５および図２６に示すように、試料２の第１面３ａが下、試料２の第２面３ｂが上を向くように試料２を配置できる。次に、スライド機構３１で試料２を試料２の厚さ分だけ－Ｚ方向に移動させて、
第１軸Ａ１上に第２面３ｂを配置する。この試料２の回転およびスライドは、真空チャンバー１０を閉じた状態で行うことができる。
次に、加工を開始する。具体的には、試料ホルダー３０の揺動動作および試料ステージ４０の揺動動作によって試料２を動かしながら、第２遮蔽部材３４ｂを介して試料２にイオンビームＩＢを照射する。
以上の工程により、試料２を第２面３ｂ側から断面加工できる。
なお、上記では、試料加工方法として、軸間距離Ｄを変更することによって試料２の加工幅を変更する場合（「１．２．２． 第１動作例」参照）を適用した例について説明したが、試料加工方法として、試料２の傾斜角度の範囲を変更することによって試料２の加工幅を変更する場合（「１．２．３． 第２動作例」参照）を適用してもよい。
３．３． 効果
試料加工装置３００では、試料ホルダー３０を回転させることによって、試料２の第１面３ａ側からイオンビームＩＢを照射する状態と、試料２の第２面３ｂ側からイオンビームＩＢを照射する状態と、を切り替え可能である。そのため、試料加工装置３００では、試料２を第１面３ａ側、および第２面３ｂ側の両方から加工することができる。したがって、加工断面の傾斜が低減された試料２を効率よく作製できる。さらに、加工時間を低減できる。
試料加工装置３００では、試料ホルダー３０を回転させることによって、試料２の第１面３ａ側からイオンビームＩＢを照射する状態と、試料２の第２面３ｂ側からイオンビームＩＢを照射する状態と、を切り替え可能である。そのため、試料加工装置３００では、試料２を第１面３ａ側、および第２面３ｂ側の両方から加工することができる。したがって、加工断面の傾斜が低減された試料２を効率よく作製できる。さらに、加工時間を低減できる。
図２７は、試料２を第１面３ａ側からのみ加工したときの試料断面を模式的に示す図である。
試料２の加工レートは、イオン源２０から離れるほど低下する。これは、イオンビームＩＢの電流密度が、イオン源２０から離れるほど低下するためである。そのため、試料２を第１面３ａ側のみから加工した場合、第１面３ａ側から第２面３ｂ側に向かうに従って加工レートが低下する。そのため、図２７に示すように、断面４が傾斜してしまう。
これに対して、試料２の第１面３ａ側および第２面３ｂ側の両方から加工を行うことによって、断面４の傾斜を低減できる。さらに、イオンビームＩＢの電流密度が高い状態で加工を行うことができるため、加工時間を短縮できる。
試料加工装置３００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。
３．４． 変形例
次に、第３実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置３００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第３実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置３００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
３．４．１． 第１変形例
上述した実施形態では、スライド機構３１で試料２を試料２の厚さ分だけ－Ｚ方向に移動させて、第１軸Ａ１上に第２面３ｂを配置する場合について説明したが、これに限定されない。
上述した実施形態では、スライド機構３１で試料２を試料２の厚さ分だけ－Ｚ方向に移動させて、第１軸Ａ１上に第２面３ｂを配置する場合について説明したが、これに限定されない。
図２８および図２９は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図である。なお、図２８は、図２３に対応し、図２９は、図２４に対応している。
図２８および図２９に示すように、試料２の厚さ方向の中心、すなわち、第１面３ａと第２面３ｂとの距離が等しい位置に、第１軸Ａ１が位置するように、試料２を配置してもよい。これにより、試料２の第１面３ａ側からの加工と、試料２の第２面３ｂ側からの加工を、同じ条件で行うことができる。
３．４．２． 第２変形例
上述した実施形態では、試料ホルダー３０を１８０°回転させることによって、試料２を第１面３ａ側および第２面３ｂ側の両方から加工したが、試料ステージ４０を１８０°回転させることによって、試料２を第１面３ａ側および第２面３ｂ側の両方から加工してもよい。
上述した実施形態では、試料ホルダー３０を１８０°回転させることによって、試料２を第１面３ａ側および第２面３ｂ側の両方から加工したが、試料ステージ４０を１８０°回転させることによって、試料２を第１面３ａ側および第２面３ｂ側の両方から加工してもよい。
３．４．３． 第３変形例
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、および第５変形例は、第３実施形態に係る試料加工装置３００にも適用できる。
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、および第５変形例は、第３実施形態に係る試料加工装置３００にも適用できる。
４． 第４実施形態
４．１． 試料加工装置の構成
次に、第４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３０は、第４実施形態に係る試料加工装置４００の構成を示す図である。以下、第４実施形態に係る試料加工装置４００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
４．１． 試料加工装置の構成
次に、第４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３０は、第４実施形態に係る試料加工装置４００の構成を示す図である。以下、第４実施形態に係る試料加工装置４００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
上述した試料加工装置１００では、試料２の断面加工を行ったが、試料加工装置４００では、試料２の平面加工を行うことができる。
試料加工装置４００は、イオンビームＩＢの光軸に対して試料２の表面５を傾斜させて配置するための傾斜機構５２を含む。
傾斜機構５２は、試料ホルダー３０および試料ホルダー回転機構３２を傾斜させる。傾斜機構５２で試料ホルダー３０を傾斜させることによって、試料２を傾斜させることができる。試料２は、例えば、表面５に対するイオンビームＩＢの入射角度が、５°以下となるように、試料ホルダー３０に配置される。なお、試料加工装置４００は、遮蔽部材を有していない。
４．２． 試料加工装置の動作
図３１および図３２は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図である。なお、図３１は、図３に対応し、図３２は、図４に対応している。
図３１および図３２は、試料ホルダー３０に試料２をセットした状態を模式的に示す図である。なお、図３１は、図３に対応し、図３２は、図４に対応している。
図３１に示すように、試料ホルダー３０は、イオンビームＩＢの光軸に対して傾斜して配置されている。これにより、試料２をイオンビームＩＢの光軸に対して傾斜して配置することができる。試料２の表面５に対するイオンビームＩＢの入射角度は、例えば、５°以下である。このように、試料２をイオンビームＩＢの光軸に対して傾斜して配置することによって、試料２の表面５に対して斜めからイオンビームＩＢを照射できる。この結果、試料２の平面加工を行うことができる。図示の例では、第１軸Ａ１が試料２の中心に位置するように試料２が配置されている。試料ホルダー３０が傾斜して配置されることによって、第１軸Ａ１は、Ｙ軸に対して傾斜している。
図３３～図３５は、試料加工装置４００の動作を説明するための図である。図３３～図３５は、図３２に対応している。
図３３～図３５に示すように、試料加工装置４００では、加工時には、試料ホルダー制御部７４が試料ホルダー回転機構３２を動作させて試料ホルダー３０を回転動作させ、かつ、試料ステージ制御部７６が試料ステージ回転機構４２を動作させて試料ステージ４０を揺動動作させる。
試料ホルダー３０は、第１軸Ａ１を回転軸として、一方向に回転する。図示の例では、試料ホルダー３０は、時計回りに回転している。試料ホルダー３０が回転動作することによって、加工面の加工筋を低減できる。
試料ステージ４０は、第２軸Ａ２を回転軸として揺動動作する。試料ステージ４０は、例えば、±３０°の範囲で揺動する。試料ステージ４０が揺動動作することによって、試料２の加工範囲を広げることができる。
試料加工装置４００では、試料加工装置１００と同様に、試料ホルダー３０の第１軸Ａ１と試料ステージ４０の第２軸Ａ２との間の軸間距離Ｄを変更することによって、試料２の加工範囲を変更できる。
また、試料加工装置４００では、試料加工装置１００と同様に、試料ホルダー３０の回転動作および試料ステージ４０の回転動作によりイオンビームＩＢの光軸に対する試料２の傾斜角度ｒの範囲を変更することによって、試料２の加工範囲を変更できる。なお、試料加工装置４００では、試料ホルダー３０の回転動作では、試料２の傾斜角度ｒは変化しないため、試料ステージ４０の揺動動作によって、試料２の傾斜角度ｒを変化させる。
試料加工装置４００では、試料ステージ４０の傾斜角度θ２の範囲が大きくなるほど、傾斜角度ｒが大きくなり、試料２の加工範囲を大きくできる。
４．３． 効果
試料加工装置４００は、イオンビームＩＢの光軸に対して試料２の表面５を傾斜させて配置するための傾斜機構５２を含む。そのため、試料加工装置４００では、試料２に対して平面加工を行うことができる。
試料加工装置４００は、イオンビームＩＢの光軸に対して試料２の表面５を傾斜させて配置するための傾斜機構５２を含む。そのため、試料加工装置４００では、試料２に対して平面加工を行うことができる。
さらに、試料加工装置４００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。
４．４． 変形例
次に、第４実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置４００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第４実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置４００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
４．４．１． 第１変形例
試料加工装置４００では、試料ホルダー３０に遮蔽部材３４が着脱可能となっていてもよい。また、傾斜機構５２は、図１に示す試料２の第１面３ａとイオンビームＩＢの光軸とがなす角度が９０°の第１状態と、図３０に示す試料２の表面５とイオンビームＩＢの光軸とがなす角度が５°以下の第２状態と、を切り替え可能であってもよい。これにより、試料加工装置４００では、試料２の断面加工と試料２の平面加工の両方を行うことができる。
試料加工装置４００では、試料ホルダー３０に遮蔽部材３４が着脱可能となっていてもよい。また、傾斜機構５２は、図１に示す試料２の第１面３ａとイオンビームＩＢの光軸とがなす角度が９０°の第１状態と、図３０に示す試料２の表面５とイオンビームＩＢの光軸とがなす角度が５°以下の第２状態と、を切り替え可能であってもよい。これにより、試料加工装置４００では、試料２の断面加工と試料２の平面加工の両方を行うことができる。
４．４．２． 第２変形例
図３６は、第２変形例に係る試料加工装置において、試料ホルダー３０に試料２をセッ
トした状態を模式的に示す図である。なお、図３６は、図３１に対応している。
図３６は、第２変形例に係る試料加工装置において、試料ホルダー３０に試料２をセッ
トした状態を模式的に示す図である。なお、図３６は、図３１に対応している。
図３１に示す例では、傾斜機構５２が試料ホルダー３０を傾斜させることによって、試料２を傾斜させていたが、図３６に示すように、傾斜機構が試料ステージ４０を傾斜させることによって、試料２を傾斜させてもよい。
４．４．３． 第３変形例
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第４変形例および第５変形例は、第４実施形態に係る試料加工装置４００にも適用できる。
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第４変形例および第５変形例は、第４実施形態に係る試料加工装置４００にも適用できる。
５． 第５実施形態
５．１． 試料加工装置の構成
次に、第５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３７は、第５実施形態に係る試料加工装置５００の構成を示す図である。以下、第５実施形態に係る試料加工装置５００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
５．１． 試料加工装置の構成
次に、第５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３７は、第５実施形態に係る試料加工装置５００の構成を示す図である。以下、第５実施形態に係る試料加工装置５００において、第１実施形態に係る試料加工装置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。
試料加工装置５００は、試料ステージ４０をＺ軸に沿って移動させる移動機構９０を含む。また、処理部７０は、移動機構９０を制御する移動機構制御部７９を含む。
移動機構９０は、試料ステージ引出機構１２に配置されている。試料ステージ４０は、移動機構９０に取り付けられている。移動機構９０は、例えば、モーターの回転力を駆動機構に伝えることで、直線運動するアクチュエーターである。移動機構９０で試料ステージ４０をＺ軸に沿って移動させることによって、試料ホルダー３０および試料２をＺ軸に沿って移動させることができる。
移動機構制御部７９は、加工観察カメラ６２から試料２の加工画像を取得し、当該加工画像に基づいて加工領域の深さ方向の先端の位置情報を取得する。移動機構制御部７９は、当該位置情報に基づいて移動機構９０に試料ステージ４０を移動させる。これにより、イオン源２０と加工領域の先端の位置との間の距離を一定にできる。この結果、加工レートを低下させることなく、一定の加工レートで試料２を加工できる。
５．２． 試料加工装置の動作
試料加工装置５００では、上述した試料加工装置１００と同様に、試料２の加工が行われる。すなわち、試料加工装置５００では、試料ホルダー３０の揺動動作および試料ステージ４０の揺動動作によって試料２を動かしながら、試料２にイオンビームＩＢを照射する。
試料加工装置５００では、上述した試料加工装置１００と同様に、試料２の加工が行われる。すなわち、試料加工装置５００では、試料ホルダー３０の揺動動作および試料ステージ４０の揺動動作によって試料２を動かしながら、試料２にイオンビームＩＢを照射する。
図３８は、加工観察カメラ６２で取得された加工画像Ｉ２を模式的に示す図である。図３８には、加工開始からの経過時間が異なる３つの加工画像Ｉ２を図示している。
図３８に示すように、加工開始時には、加工画像Ｉ２の視野の中心に試料２の第１面３ａが位置している。加工が進むと加工領域７が拡がり、加工領域７の深さ方向の先端７ａの位置が下に（－Ｚ方向に）移動する。
移動機構制御部７９は、加工画像Ｉ２を取得し、加工画像Ｉ２から加工領域７の先端７ａの位置を特定する。次に、移動機構制御部７９は、イオン源２０と先端７ａとの間の距離が一定となる試料２の位置を計算し、試料２の移動量を計算する。移動機構制御部７９は、計算された移動量だけ試料２が移動するように移動機構９０を動作させる。移動機構制御部７９は、加工中に、これらの処理を繰り返し行い、イオン源２０と先端７ａとの間
の距離が一定となるように移動機構９０を制御する。
の距離が一定となるように移動機構９０を制御する。
５．３． 効果
試料加工装置５００は、試料２の加工領域７を観察するための加工観察カメラ６２と、試料２を移動させる移動機構９０と、加工観察カメラ６２で取得された加工画像Ｉ２に基づいて、移動機構９０を制御する移動機構制御部７９と、を含む。そのため、試料加工装置５００では、イオン源２０と先端７ａとの間の距離の変化を低減できる。したがって、試料加工装置５００では、加工が進むに従って加工レートが低下することを防ぐことができる。
試料加工装置５００は、試料２の加工領域７を観察するための加工観察カメラ６２と、試料２を移動させる移動機構９０と、加工観察カメラ６２で取得された加工画像Ｉ２に基づいて、移動機構９０を制御する移動機構制御部７９と、を含む。そのため、試料加工装置５００では、イオン源２０と先端７ａとの間の距離の変化を低減できる。したがって、試料加工装置５００では、加工が進むに従って加工レートが低下することを防ぐことができる。
５．４． 変形例
次に、第５実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置５００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
次に、第５実施形態に係る試料加工装置の変形例について説明する。以下では、上述した試料加工装置５００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
５．４．１． 第１変形例
上述した実施形態では、移動機構制御部７９は、加工画像Ｉ２に基づいて移動機構９０を制御したが、移動機構制御部７９は、加工を開始してからの経過時間の情報を取得し、当該経過時間に基づいて移動機構９０を制御してもよい。例えば、移動機構制御部７９は、試料２の加工レートの情報を取得し、当該加工レートの情報に基づいて単位時間あたりの試料２の移動量を決定してもよい。これにより、イオン源２０と先端７ａとの間の距離の変化を低減できる。加工レートの情報は、ユーザーが入力部８０を介して入力してもよいし、あらかじめ記憶部８４に記憶されていてもよい。
上述した実施形態では、移動機構制御部７９は、加工画像Ｉ２に基づいて移動機構９０を制御したが、移動機構制御部７９は、加工を開始してからの経過時間の情報を取得し、当該経過時間に基づいて移動機構９０を制御してもよい。例えば、移動機構制御部７９は、試料２の加工レートの情報を取得し、当該加工レートの情報に基づいて単位時間あたりの試料２の移動量を決定してもよい。これにより、イオン源２０と先端７ａとの間の距離の変化を低減できる。加工レートの情報は、ユーザーが入力部８０を介して入力してもよいし、あらかじめ記憶部８４に記憶されていてもよい。
５．４．２． 第２変形例
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、および第５変形例は、第５実施形態に係る試料加工装置５００にも適用できる。
上述した第１実施形態に係る試料加工装置１００の第１変形例、第２変形例、第３変形例、第４変形例、および第５変形例は、第５実施形態に係る試料加工装置５００にも適用できる。
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。
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。
２…試料、３ａ…第１面、３ｂ…第２面、４…断面、５…表面、７…加工領域、７ａ…先端、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、２２…イオン源制御回路、３０…試料ホルダー、３１…スライド機構、３２…試料ホルダー回転機構、３４…遮蔽部材、３４ａ…第１遮蔽部材、３４ｂ…第２遮蔽部材、３６…試料ホルダー制御回路、４０…試料ステージ、４２…試料ステージ回転機構、４４…試料ステージ制御回路、５０…スライド機構、５２…傾斜機構、６０…位置合わせカメラ、６２…加工観察カメラ、６４…観察窓、７０…処理部、７２…イオン源制御部、７４…試料ホルダー制御部、７６…試料ステージ制御部、７８…演算部、７９…移動機構制御部、８０…入力部、８２…表示部、８４…記憶部、９０…移動機構、１
００…試料加工装置、１０２…入力エリア、１０４…入力エリア、１０６…入力エリア、１０８…結果表示エリア、２００…試料加工装置、２０２…入力エリア、２０４…入力エリア、２０６…結果表示エリア、３００…試料加工装置、３０２…入力エリア、３０４…入力エリア、３０６…入力エリア、３０８…結果表示エリア、４００…試料加工装置、５００…試料加工装置
００…試料加工装置、１０２…入力エリア、１０４…入力エリア、１０６…入力エリア、１０８…結果表示エリア、２００…試料加工装置、２０２…入力エリア、２０４…入力エリア、２０６…結果表示エリア、３００…試料加工装置、３０２…入力エリア、３０４…入力エリア、３０６…入力エリア、３０８…結果表示エリア、４００…試料加工装置、５００…試料加工装置
Claims (19)
- 試料にイオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第１軸上に配置され、
前記第１面と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第２軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する、試料加工装置。 - 試料にイオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第２軸上に配置され、
前記第１面と前記第１軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第１軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する、試料加工装置。 - 試料にイオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離を変更することよって、前記試料の加工範囲を変更する、試料加工装置。 - 請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記試料の加工範囲の情報の入力を受け付ける入力部と、
前記加工範囲の情報に基づいて、前記第１軸と前記第２軸との間の距離を計算する演算部と、
を含む、試料加工装置。 - 試料にイオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転可能な第１回転体と、
前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転可能な第２回転体と、
を含み、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射し、
前記第１回転体の回転動作および前記第２回転体の回転動作により前記イオンビームの光軸に対する前記試料の傾斜角度の範囲を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更し、
前記試料の加工範囲の情報の入力を受け付ける入力部と、
前記加工範囲の情報に基づいて、前記試料の傾斜角度の範囲を求める演算部と、
を含む、試料加工装置。 - 請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記第１回転体の回転速度と前記第２回転体の回転速度は異なる、試料加工装置。 - 請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記第１回転体の回転速度は、周期的に変化する、試料加工装置。 - 請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記第２回転体の回転速度は、周期的に変化する、試料加工装置。 - 請求項１ないし８のいずれか１項において、
前記第１回転体は、所定の回転角度ごとに、所定時間だけ回転動作を停止し、
前記第２回転体は、前記第１回転体が回転動作を停止している前記所定時間に、１周期以上の回転動作を行う、試料加工装置。 - 請求項１ないし９のいずれか１項において、
前記第１回転体および前記第２回転体は、揺動動作を行う、試料加工装置。 - 請求項１ないし１０のいずれか１項において、
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を含み、
前記イオンビームは、前記遮蔽部材を介して、前記試料に照射される、試料加工装置。 - 請求項１１において、
前記遮蔽部材は、着脱可能である、試料加工装置。 - 請求項１ないし１２のいずれか１項において、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記第２回転体を回転させることによって、前記第１面側から前記イオンビームを照射する状態と、前記第２面側から前記イオンビームを照射する状態と、を切り替え可能である、試料加工装置。 - 請求項１ないし１０のいずれか１項において、
前記イオンビームの光軸に対して前記試料の表面を傾斜させるための傾斜機構を含む、試料加工装置。 - 請求項１ないし１４のいずれか１項において、
前記試料の加工領域を観察するためのカメラと、
前記試料を移動させる移動機構と、
前記カメラで取得された画像に基づいて、前記移動機構を制御する移動機構制御部と、を含む、試料加工装置。 - 請求項１ないし１４のいずれか１項において、
前記試料を移動させる移動機構と、
加工を開始してからの経過時間の情報を取得し、前記経過時間の情報に基づいて前記移動機構を制御する移動機構制御部と、
を含む、試料加工装置。 - 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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第１軸上に配置され、
前記第１面と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第２軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する、試料加工方法。 - 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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記試料は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記イオンビームは、前記試料の前記第１面側から照射され、
前記第１面は、前記第２軸上に配置され、
前記第１面と前記第１軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１面と前記第１軸との間の距離を変更することによって、前記試料の加工範囲を変更する、試料加工方法。 - 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における試料加工方法であって、
前記試料を保持し、第１軸を回転軸として回転する第１回転体の回転動作、および前記第１回転体が配置され、前記第１軸とは異なる第２軸を回転軸として回転する第２回転体の回転動作によって前記試料を動かしながら、前記試料に前記イオンビームを照射する工程を含み、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離は、変更可能であり、
前記第１軸と前記第２軸との間の距離を変更することよって、前記試料の加工範囲を変更する、試料加工方法。
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