中古 日立 Hitachi 集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ） SMI-2050

【集束イオンビーム加工装置の仕組み】
集束イオンビーム加工装置（FIB：Focused Ion Beam）は、電界によって加速・集束させたイオンビームを試料表面に照射し、ナノメートルオーダーの微細加工や観察を行う装置です。

装置内部では、主に融点が低いガリウム（Ga）などの液体金属イオン源が用いられます。イオン源から引き出されたイオンは、静電レンズによって数十ナノメートル以下の非常に細いビームへと絞り込まれ、試料に照射されます。

イオンビームが試料に衝突すると、スパッタリング現象と呼ばれる物理作用が発生します。運動エネルギーを持ったイオンが試料表面の原子を叩き出すことで、局所的に物質を削り取る「エッチング」が可能となります。また、前駆体ガスを供給しながらビームを照射することで、分解された物質を表面に堆積させる「デポジション（膜形成）」も行えます。さらに、衝突時に発生する二次電子や二次イオンを検出して画像化することで、走査型イオン顕微鏡（SIM）としての観察機能も果たします。

【集束イオンビーム加工装置の特徴】
FIBの最大の特徴は、サブミクロンからナノメートルレベルの極小領域に対して、ピンポイントで高精度な物理加工ができる点です。一般的な機械研磨やレーザー加工では不可能な局所の微細加工を実現します。

二つ目の特徴は、加工と観察を同一装置内で同時に進行できる点です。特に走査型電子顕微鏡（SEM）と組み合わせたFIB-SEM複合装置では、SEMの高精細な画像でリアルタイムに加工位置や断面を確認しながら作業を進めることができます。

三つ目の特徴は、物質を削る除去加工と、局所的に膜を張る加算加工を1台の装置でシームレスに行える柔軟性です。これにより、単なる切断だけでなく微小な立体構造の構築も可能です。

ただし、質量が大きいイオンを照射するため、試料の表面近くにガリウムの注入層や非結晶化層といった物理的ダメージが残る点には留意が必要です。

【集束イオンビーム加工装置の用途】
FIBは、半導体、材料科学、バイオテクノロジーなど多岐にわたる分野で利用されています。

代表的な用途の一つが、透過型電子顕微鏡（TEM）観察用試料の作製です。TEMでの高倍率観察に必要な100ナノメートル以下の極薄膜を、試料の特定の場所からピンポイントで切り出し、薄膜化することができます。

半導体分野では、デバイスの不具合解析や回路修正に活用されます。不具合が疑われる箇所の断面を露出させて内部構造を観察したり、配線の一部をFIBで切断・バイパス配線したりすることで、試作時の設計変更確認を迅速化します。

また、FIBによる微細な切削と観察を繰り返して連続的にデータを取得し、内部の構造を可視化する「3D構造解析」も、新材料の開発や構造観察で広く普及しています。