(57)【要約】【課題】イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置において、イオンビームによる試料の加工中にイオンビームを遮断する遮蔽板のイオンビームに接近する方向への移動を防止し、良好な断面が現れた試料を作製する。【解決手段】基端側を支持され先端側が自由端である第１の支持部材２と、第１の支持部材２の先端側に基端側を支持され先端側が第１の支持部材２の基端側に向けた自由端である第２の支持部材９と、第２の支持部材９に支持された遮蔽板１０と、第２の支持部材９に取り付けられた加熱ヒーター１３を備え、第２の支持部材９は加熱ヒーター１３により加熱せられて前記第１の支持部材の基端側方向に膨張する構造となされ、遮蔽板１０の第１の支持部材２の先端側に向かう一側縁をイオンビームＢの照射位置として保持し、遮蔽板１０によりイオンビームＢが遮蔽される位置に設置された試料１０１の遮蔽板１０の一側縁より露出した箇所への加工を行う。【選択図】図１
2010169407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため、試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置であって、
基端側を支持され、先端側が自由端となされた第１の支持部材と、
前記第１の支持部材の先端側に基端側を支持され、先端側を前記第１の支持部材の基端側に向けた自由端としている第２の支持部材と、
前記第２の支持部材に取り付けられ、前記第２の支持部材を加熱する加熱手段と、
前記第２の支持部材に支持された遮蔽板と
を備え、
前記第２の支持部材は、前記加熱手段により加熱せられて前記第１の支持部材の基端側方向に膨張する構造となされており、前記遮蔽板の前記第１の支持部材の先端側に向かう一側縁を前記イオンビームの照射位置として該遮蔽板を保持し、この遮蔽板により前記イオンビームが遮蔽される位置に設置された前記試料の該遮蔽板の一側縁より露出した箇所への前記イオンビームによる加工を行わせる
ことを特徴とする試料作製装置。
【請求項２】
前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材の先端側に断熱支持されていることを特徴とする請求項１に記載の試料作製装置。
【請求項３】
イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため、試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置であって、
基端側を支持され、先端側が自由端となされた第１の支持部材と、
前記第１の支持部材の先端側に基端側を支持され、先端側を前記第１の支持部材の基端側に向けた自由端としている第２の支持部材と、
前記第２の支持部材に支持された遮蔽板と
を備え、
前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材の先端側に断熱支持される構造となされており、前記遮蔽板の前記第１の支持部材の先端側に向かう一側縁を前記イオンビームの照射位置として該遮蔽板を保持し、この遮蔽板により前記イオンビームが遮蔽される位置に設置された前記試料の該遮蔽板の一側縁より露出した箇所への前記イオンビームによる加工を行わせる
ことを特徴とする試料作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡や透過電子顕微鏡などで観察される試料を作製するための試料作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察される試料を作製する装置として、例えば、特許文献１の特開２００５−０３７１６４公報に記載されているように、試料作製装置が提案されている。
【０００３】
この試料作製装置は、図４に示すように、イオンビーム発生装置より発せられたイオンビームＢを試料１０１に照射させてエッチングを行い、この試料１０１をＳＥＭまたはＴＥＭによる観察に適した形状に加工する装置である。この試料作製装置においては、直線状の側縁部（エッジ部）を有する遮蔽板１０２が試料１０１上に配置され、この遮蔽板１０２の側縁部の横を通過したイオンビームＢによって、試料１０１が加工されるように構成されている。試料１０１には、遮蔽板１０２の直線状の側縁部に沿って、平坦な断面が形成される。
【０００４】
このような試料作製装置を用いて作製された試料１０１は、ＳＥＭまたはＴＥＭにセットされ、イオンエッチングによって現れた断面に電子線が照射され、観察が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０３７１６４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の試料作製装置においては、遮蔽板１０２は、基端側を支持され先端側が自由端となされた支持部材１０３によって支持されている。そして、イオンビームＢは、この遮蔽板１０２の支持部材１０３の先端側に向かう一側縁に照射され、この一側縁に沿って、試料１０１を加工する。
【０００７】
このとき、この試料作製装置において、支持部材１０３は、イオンビームＢの照射によって加熱され、熱膨張を生ずる。支持部材１０３が熱膨張すると、遮蔽板１０２は、図４中矢印ａで示すように、イオンビームＢが照射されている一側縁側、すなわち、イオンビームＢに接近する側に徐々に移動されることとなる。
【０００８】
遮蔽板１０２が、イオンビームＢが照射されている一側縁側に徐々に移動すると、遮蔽板１０２の一側縁部がイオンビームＢ中に進入していくことになり、試料１０１において、遮蔽板１０２によって覆われる領域が徐々に拡大することとなる。イオンビームＢによって加工されている試料１０１において、遮蔽板１０２によって覆われる領域が徐々に拡大すると、新たな箇所がイオンビームＢによって加工されなくなり、良好な断面が現れなくなり、良好な試料が作製できなくなる。
【０００９】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであり、その目的は、イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置において、イオンビームによる試料の加工中において、イオンビームを遮断する遮蔽板がイオンビームに接近する方向に移動することが防止され、イオンビームによる加工が良好に行われるようにして、良好な断面が現れた試料が作製できるようになされた試料作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の課題を解決し上記目的を達成するため、
請求項１に記載の発明は、イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため、試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置であって、基端側を支持され、先端側が自由端となされた第１の支持部材と、前記第１の支持部材の先端側に基端側を支持され、先端側を前記第１の支持部材の基端側に向けた自由端としている第２の支持部材と、前記第２の支持部材に取り付けられ、前記第２の支持部材を加熱する加熱手段と、前記第２の支持部材に支持された遮蔽板とを備え、
前記第２の支持部材は、前記加熱手段により加熱せられて前記第１の支持部材の基端側方向に膨張する構造となされており、前記遮蔽板の前記第１の支持部材の先端側に向かう一側縁を前記イオンビームの照射位置として該遮蔽板を保持し、この遮蔽板により前記イオンビームが遮蔽される位置に設置された前記試料の該遮蔽板の一側縁より露出した箇所への前記イオンビームによる加工を行わせることを特徴とする。
【００１１】
また請求項２に記載の発明は、前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材の先端側に断熱支持されていることを特徴とする。
【００１２】
また請求項３に記載の発明は、イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため、試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置であって、基端側を支持され、先端側が自由端となされた第１の支持部材と、前記第１の支持部材の先端側に基端側を支持され、先端側を前記第１の支持部材の基端側に向けた自由端としている第２の支持部材と、前記第２の支持部材に支持された遮蔽板とを備え、
前記第２の支持部材は、前記第１の支持部材の先端側に断熱支持される構造となされており、前記遮蔽板の前記第１の支持部材の先端側に向かう一側縁を前記イオンビームの照射位置として該遮蔽板を保持し、この遮蔽板により前記イオンビームが遮蔽される位置に設置された前記試料の該遮蔽板の一側縁より露出した箇所への前記イオンビームによる加工を行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
（１）請求項１に記載の発明によれば、第１の支持部材の先端側に基端側を支持され先端側を第１の支持部材の基端側に向けた自由端としている第２の支持部材は、加熱手段により加熱せられて前記第１の支持部材の基端側方向に膨張する構造となされており、遮蔽板の第１の支持部材の先端側に向かう一側縁をイオンビームの照射位置として該遮蔽板を保持し、この遮蔽板によりイオンビームが遮蔽される位置に設置された試料の該遮蔽板の一側縁より露出した箇所へのイオンビームによる加工を行わせる。
【００１４】
そのため、この試料作製装置においては、イオンビームの照射によって加熱された遮蔽板からの熱伝導により第２の支持部材が加熱され、さらに第２の支持部材からの熱伝導により第１の支持部材が加熱され、熱膨張を生ずると、第２の支持部材が加熱手段によりさらに加熱せられて第１の支持部材の基端側方向により大きく膨張する。よって、遮蔽板を第１の支持部材の基端側に向かう他側縁の方向、すなわち、イオンビームから離れる方向に移動されるか、または、いずれの方向にも移動されないようにすることができる。
【００１５】
（２）請求項２に記載の発明によれば、第２の支持部材は、前記第１の支持部材の先端側に断熱支持されているので、加熱手段により第２の支持部材をさらに加熱したとき、第１の支持部材に第２の支持部材からの熱を伝わり難くすることができる。そのため、加熱手段によりさらに加熱せられた第２の支持部材は、第１の支持部材の基端側方向により大きく膨張する。よって、遮蔽板をより効率的に第１の支持部材の基端側に向かう他側縁の方向、すなわち、イオンビームから離れる方向に移動されるか、または、いずれの方向にも移動されないようにすることができる。
【００１６】
（３）請求項３に記載の発明によれば、第１の支持部材の先端側に基端側を支持され先端側を第１の支持部材の基端側に向けた自由端としている第２の支持部材は、前記第１の支持部材の先端側に断熱支持される構造となされており、前記遮蔽板の前記第１の支持部材の先端側に向かう一側縁を前記イオンビームの照射位置として該遮蔽板を保持し、この遮蔽板により前記イオンビームが遮蔽される位置に設置された前記試料の該遮蔽板の一側縁より露出した箇所への前記イオンビームによる加工を行わせるようになされている。
【００１７】
そのため、この試料作製装置においては、イオンビームの照射によって加熱された遮蔽板からの熱伝導により第２の支持部材が加熱され、熱膨張を生ずる。このとき、第２の支持部材は第１の支持部材の先端側に断熱支持されているので、第１の支持部材に第２の支持部材からの熱を伝わり難くすることができる。したがって、第１の支持部材の熱膨張を極めて僅かに抑えることができる。よって、遮蔽板を第１の支持部材の基端側に向かう他側縁の方向、すなわち、イオンビームから離れる方向に移動されるか、または、いずれの方向にも移動されないようにすることができる。
【００１８】
したがって、本発明に係わる試料作製装置においては、イオンビームによる試料の加工中において、イオンビームを遮断する遮蔽板のイオンビームに接近する方向への移動が防止され、新たな箇所がイオンビームによって加工され、良好な断面が現れた試料が作製できる。
【００１９】
すなわち、本発明は、イオンビームの照射により断面を露出させた試料を作製するため試料をイオンビームに対する所定位置に保持する試料作製装置において、イオンビームによる試料の加工中において、イオンビームを遮断する遮蔽板がイオンビームに接近する方向に移動することが防止され、イオンビームによる加工が良好に行われるようにして、良好な断面が現れた試料が作製できるようになされた試料作製装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る試料作製装置の構成例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る試料作製装置の構成例を示す側面図である。
【図３】本発明に係る試料作製装置の要部を示す側面図である。
【図４】従来の試料作製装置の構成を示す側面図である。
【図５】本発明に係る他の試料作製装置の要部を示す側面図である。
【図６】本発明に係る他の試料作製装置の要部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。但し、この例示によって本発明の技術範囲が制限されるものでは無い。各図において、同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付し、詳しい説明の重複を避ける。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る試料作製装置２００の構成例を示す平面図である。
【００２３】
本発明に係る試料作製装置２００は、図１に示すように、イオンビームＢの照射により断面を露出させた試料１０１を作製するため、この試料１０１をイオンビームＢに対する所定位置に保持するための装置である。
【００２４】
試料作製装置２００は、図示しない真空チャンバ内に収納されて使用される。真空チャンバの上部には、イオン銃（イオンビーム照射手段）が取り付けられている。このイオン銃としては、ガスイオン銃を用いることができ、例えば、Ａｒガスを放電によりイオン化させてＡｒイオンを放出させるガスイオン銃を用いることができる。このイオン銃からは、イオンビームＢが放出される。
【００２５】
そして、試料作製装置２００は、図１に示すように、基端側を基台１により支持され、先端側が自由端となされた一対の第１の支持部材２，２を有している。これら第１の支持部材２，２は、基端側が一体化されており、先端側を互いに平行として構成されている。これら第１の支持部材２，２は、基台１上において、２軸方向に移動操作可能に支持されている。
【００２６】
図２は、試料作製装置２００の構成例を示す側面図である。
【００２７】
すなわち、第１の支持部材２，２は、図２に示すように、基端側を第１のリニアベアリング７を介して、スライダ板５に支持されている。このスライダ板５は、第１のリニアベアリング７に直交する第２のリニアベアリング８を介して、基台１により支持されている。そして、第１の支持部材２，２の基端側には、基台１上に設けられた調整ピニオンギヤ３が噛合したラック部４が設けられている。調整ピニオンギヤ３が回転操作されることにより、第１の支持部材２，２は、図１中矢印Ｙで示す第１の支持部材２，２の側方に移動操作される。
【００２８】
また、スライダ板５には、基台１に螺合された調整ネジ６の先端部が当接している。調整ネジ６が回転操作されることにより、第１の支持部材２は、スライダ板５とともに、図２中矢印Ｘで示す第１の支持部材２の進退方向に移動操作される。なお、スライダ板５は、図示しない付勢部材により、調整ネジ６の先端部側に付勢されており、調整ネジ６の先端部から離間することが防止されている。
【００２９】
そして、試料作製装置２００は、第１の支持部材２の先端側に基端側を支持された一対の第２の支持部材９，９を有している。これら第２の支持部材９，９は、それぞれの先端側を第１の支持部材２，２の基端側に向けた自由端としている。
【００３０】
第２の支持部材９，９には、これら第２の支持部材９，９間に差し渡されるようにして、遮蔽板１０が取り付けられている。この遮蔽板１０は、第２の支持部材９，９によって、
イオンビームＢの照射方向に対してほぼ直交する方向となされて支持されている。これら第２の支持部材９，９は、遮蔽板１０の第１の支持部材２，２の先端側に向かう一側縁（エッジ部）１０ａを、イオンビームＢの照射位置として、遮蔽板１０を保持する。この遮蔽板１０とイオンビームＢとの相対位置は、第１の支持部材２，２を基台１上において２軸方向に移動操作することによって調整される。
【００３１】
そして、遮蔽板１０によりイオンビームＢが遮蔽される位置には、試料１０１が設置される。この試料１０１は、支持台１１上に載置されて、上面部を遮蔽板１０によって覆われた状態に設置される。試料１０１には、遮蔽板１０の一側縁１０ａより露出した箇所に、イオンビームＢが照射され、このイオンビームＢによる加工が行われる。
【００３２】
図３は、試料作製装置２００の要部を示す側面図である。
【００３３】
なお、遮蔽板１０は、図３に示すように、第２の支持部材９，９に取り付けられた板バネ１２，１２により、第２の支持部材９，９に固定される。また、遮蔽板１０の一側縁１０ａは、下方側がイオンビームＢ側に進入する方向のテーパ面となされており、このテーパ面の角度θは、イオンビームＢの進行方向（鉛直方向）に対して６°程度となっている。
【００３４】
試料作製装置２００において、第２の支持部材９，９には、加熱ヒーター１３が取り付けられている。１３ａは加熱ヒーター１３を加熱するためのヒーター電源である。
【００３５】
イオンビームＢの照射によって第１及び第２の支持部材２，２、９，９が加熱され、熱膨張を生ずるが、第２の支持部材９，９に取り付けられた加熱ヒーター１３によりさらに加熱される。そのため、第２の支持部材９，９は第１の支持部材２，２よりも大きく熱膨張する。よって、遮蔽板１０は、図３中矢印Ａで示すように、第１の支持部材２，２の基端側に向かう他側縁の方向、すなわち、イオンビームＢから離れる方向に移動されるか、または、いずれの方向にも移動されないようにできる。
【００３６】
（実施の形態２）
図５は、本発明に係る他の試料作製装置３００の要部を示す側面図である。試料作製装置３００において、第２の支持部材が、第１の支持部材の先端側に断熱支持されている以外は試料作製装置２００と同じ構成となっている。
【００３７】
試料作製装置３００において、第２の支持部材９，９は第１の支持部材２，２に断熱部材１４を挟んで支持固定されている。イオンビームBが照射されたとき、遮蔽板１０はイオンのエネルギーにより加熱される。その熱が第２の支持部材９，９に伝わって第２の支持部材９，９の温度も上昇する。試料作製装置２００の構造では、遮蔽板からの熱は第２の支持部材９，９を経由して第１の支持部材２，２にも伝わるが、試料作製装置３００の構造では断熱部材１４により熱伝導が遮断されるので、第１の支持部材２，２の熱膨張を極めて僅かに抑えることができる。そのため、第２の支持部材９，９に取り付けられている加熱ヒーター１３による第２の支持部材９，９の加熱を少なくして効率よく第２の支持部材９，９を熱膨張させることが出来る。
【００３８】
よって、遮蔽板１０は、図５中矢印Ａで示すように、第１の支持部材２，２の基端側に向かう他側縁の方向、すなわち、イオンビームＢから離れる方向に移動されるか、または、いずれの方向にも移動されないようにできる。
【００３９】
（実施の形態３）
図６は、本発明に係る他の試料作製装置４００の要部を示す側面図である。試料作製装置４００は、試料作製装置３００から加熱ヒーター１３及びヒーター電源１３ａを除いた構造と同じである。すなわち、第２の支持部材９，９は第１の支持部材２，２の先端側に断熱支持されているが、試料作製装置２００及び３００に備えられているような加熱ヒーターは構成されていない。
【００４０】
イオンビームBが照射されたとき、遮蔽板１０はイオンのエネルギーにより加熱される。その熱が第２の支持部材９，９に伝わって第２の支持部材９，９の温度も上昇する。試料作製装置２００の構造では、第２の支持部材９，９の熱は第１の支持部材２，２にも伝わるが、試料作製装置４００の構造では断熱部材１４により熱伝導が遮断されるので、第１の支持部材２，２の熱膨張を極めて僅かに抑えることができる。そのため、第２の支持部材９，９を強制的に加熱する手段が無くても第２の支持部材９，９を第１の支持部材２，２よりも大きく熱膨張させることが可能である。
【００４１】
よって、遮蔽板１０は、図６中矢印Ａで示すように、第１の支持部材２，２の基端側に向かう他側縁の方向、すなわち、イオンビームＢから離れる方向に移動されるか、または、いずれの方向にも移動されないようにできる。
【００４２】
以上述べたように、試料作製装置２００、３００及び４００のいずれにおいても、イオンビームＢによる試料１０１の加工中において、イオンビームＢを遮断する遮蔽板１０のイオンビームＢに接近する方向への移動が防止され、試料１０１上の新たな箇所がイオンビームＢによって加工され、良好な断面が現れた試料１０１が作製できる。
【００４３】
そして、試料作製装置２００、３００及び４００のいずれにおいても、図２中の矢印Ｃで示す方向、すなわち、イオンビームＢ側（第１の支持部材２，２の先端側）から試料１０１を臨む方向から、ＣＣＤカメラや顕微鏡等により、イオンビームＢによる加工中の試料１０１を観察することができる。また、ＣＣＤカメラや顕微鏡等による観察は、イオンビームＢによる試料１０１の加工中のみならず、試料１０１の加工に先立つ試料１０１の位置決めのために行うこともできる。
【００４４】
以下に、試料１０１のイオンビームＢによる加工に先立って行われる遮蔽板１０の位置調節及び試料１０１の位置調節について説明する。
【００４５】
始めに、ＣＣＤカメラ（光学顕微鏡）の位置調節を行う。まず、試料１０１にＣＣＤカメラの位置調整用のイオンビームＢの痕を付けるために、遮蔽板１０を取り付けずに、試料１０１をイオンビームＢの中心軸上に設置する。そして、加工室内を排気装置によって排気し、イオン銃からイオンビームＢを放出させ、試料１０１上の任意の位置にイオンビームＢを所定時間照射する。
【００４６】
このイオンビームＢの照射により、試料１０１はエッチングされ、試料１０１上には、イオンビーム痕が形成される。そして、ＣＣＤカメラを位置調整し、試料１０１上に形成されたイオンビーム痕がＣＣＤカメラにより観察される状態とする。このようにしてＣＣＤカメラを位置調整することにより、ＣＣＤカメラの光軸上とイオンビームＢの中心軸とが、試料１０１上で交差する状態となされる。
【００４７】
なお、このようなＣＣＤカメラの位置調節は、イオンビームＢの中心軸の位置が変化する毎に行い、例えば、イオン銃の交換後やイオン銃の加熱クリーニング後に行う。
【００４８】
次に、加工室を開放し、遮蔽板１０の位置調節を行う。まず、遮蔽板１０を第２の支持部材９，９に取り付ける。このとき、遮蔽板１０は、一側縁１０ａが図１中矢印Ｙで示すＹ軸に平行になるように設置する。そして、板バネ１２，１２により、遮蔽板１０を第２の支持部材９，９に固定する。
【００４９】
このとき、ＣＣＤカメラにより観察される画像においては、イオンビーム痕とともに、遮蔽板１０の一側縁１０ａが観察される。さらに遮蔽板１０の位置を調整し、遮蔽板１０の一側縁１０ａをＣＣＤカメラの光軸上に位置させる。このようにして、遮蔽板１０の一側縁１０ａは、イオンビームＢの中心軸上に位置される。
【００５０】
次に、試料１０１の位置調節を行う。試料１０１の位置調整は、イオンビームＢによる加工を行って試料断面を得たい部分が、遮蔽板１０の一側縁１０ａの真下に位置するように調整する。
【００５１】
そして、加工室内を排気装置によって排気し、試料１０１のイオンビームＢによる加工を行う。イオン銃からイオンビームＢを放出させ、遮蔽板１０で遮られなかったイオンビームＢによって、試料１０１の表面が所定時間エッチングされる。すなわち、遮蔽板１０の一側縁１０ａの横を通過したイオンビームＢによって、試料１０１上の加工位置及びその周辺部がエッチングされる。このとき、加工によって現れた試料断面がＣＣＤカメラによって観察される。
【００５２】
なお、試料１０１をイオンビームＢにより加工するときには、ＣＣＤカメラを真空チャンバの外に設置しておけば、イオンエッチングによって試料１０１から飛散する粒子によってＣＣＤカメラのレンズが汚れることはない。したがって、試料断面の観察を良好に行うことができる。
【符号の説明】
【００５３】
（同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付す。）
１  基台
２  第１の支持部材
３  調整ピニオンギヤ
４  ラック部
５  スライダ板
６  調整ネジ
７  第１のリニアベアリング
８  第２のリニアベアリング
９  第２の支持部材
１０  遮蔽板
１１  支持台
１２  板バネ
１３  加熱ヒーター（加熱手段）
１４  断熱部材
１０１  試料
Ｂ  イオンビーム
【図１】
2010169407.tif 000003
【図２】
2010169407.tif 000004
【図３】
2010169407.tif 000005
【図４】
2010169407.tif 000006
【図５】
2010169407.tif 000007
【図６】
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