(57)【要約】【課題】試料の加工断面に不要な段差やリデポによる不要な付着物が生じることを確実に防ぐことのできる試料加工装置を提供する。【解決手段】試料１が載置される試料台３ａと、試料台３ａに載置された試料１を間に挟んで試料台３ａと対向するように配置された遮蔽板２と、遮蔽板２の上方に位置するイオンビーム源とを備え、試料台３ａの先端側に位置する試料１の部分で遮蔽板２の側縁部２ａから露出された箇所１ａに、イオンビーム源からのイオンビーム１０を照射して試料１の加工を行う試料加工装置において、試料台３ａが、遮蔽板２よりも熱膨張率の大きな材料により構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料が載置される試料台と、試料台に載置された試料を間に挟んで試料台と対向するように配置された遮蔽板と、遮蔽板の上方に位置するイオンビーム源とを備え、試料台の先端側に位置する試料の部分で遮蔽板の側縁部から露出された箇所に、イオンビーム源からのイオンビームを照射して試料の加工を行う試料加工装置であって、試料台が、遮蔽板よりも熱膨張率の大きな材料により構成されていることを特徴とする試料加工装置。
【請求項２】
試料台はベース台に載置されており、試料台の基端側は、ネジ又は接着剤によってベース台に固定されていることを特徴とする請求項１記載の試料加工装置。
【請求項３】
試料台はベース台に載置されており、試料台の基端側は、ベース台に形成された凸部と当接していることを特徴とする請求項１記載の試料加工装置。
【請求項４】
試料台が載置されるベース台の載置面には、溝部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料加工装置。
【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加工装置に関する。
【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ための装置としては、例えば、図１に示すような要部を備える試料加工装置が知られている。
【０００３】
図１において、図示しないイオンビーム源から放出されたイオンビーム１０は、試料１に照射され、これにより試料１のエッチングが行われる。この結果、試料１は、ＳＥＭ又はＴＥＭによる観察に適した形状に加工される。
【０００４】
このような試料加工装置においては、直線状の側縁部（エッジ部）を有する遮蔽板２が試料１上に配置されており、この遮蔽板２の側縁部の横を通過したイオンビーム１０によって、試料１の先端部１ａがスパッタリングによりエッチングされるように構成されている。この結果、試料１には、遮蔽板２の直線状の側縁部に沿って、平坦な断面が形成される。
【０００５】
このようにして加工された試料１は、ＳＥＭ又はＴＥＭにセットされ、観察が行われる。このような構成により試料作製を行う装置は、特許文献１にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０３７１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した試料加工装置において、遮蔽板２と試料１との位置関係は固定されている。この状態で、遮蔽板２の側縁部から露出された試料１の先端部１ａにイオンビーム１０が照射されることで、遮蔽板２によって遮蔽されている試料１の端部に平坦な断面加工が施される。
【０００８】
このときに形成される断面には、大きな段差やリデポジション（re-deposition：再付着，以下「リデポ」という）による汚れがないことが必要となる。なお、ここでいうリデポとは、イオンビーム１０の照射によって試料１がエッチングされることにより生じた生成物が、堆積して付着することをいう。
【０００９】
このような段差またはリデポによる付着物が生じる原因としては、主に以下の（１）〜（３）の要因が考えられる。
【００１０】
（１）遮蔽板２の側縁部に、生成物がリデポにより付着すること。
【００１１】
イオンビーム１０の照射に基づくスパッタリングによるエッチングによって生じた試料１からの生成物が、遮蔽板２の側縁部に付着し、これにより当該側縁部に不要な遮蔽物が形成される（図２参照）。
【００１２】
これにより、試料１の加工断面に当該遮蔽物によってイオンビーム１０が到達しない部分（照射されるイオンビーム１０に対して陰となる部分）が発生し、当該加工断面に未エッチングによる段差やリデポによる再付着が生じることとなる。
【００１３】
この場合、遮蔽板２の側縁部へのリデポは、試料１の遮蔽板２からの突出し量（露出量）が多いときに顕著に生じる。
【００１４】
（２）遮蔽板２の側縁部と試料１との間に、生成物がリデポにより付着すること。
【００１５】
イオンビーム１０の照射に基づくスパッタリングによるエッチングによって生じた試料１からの生成物が、遮蔽板２の側縁部と試料１との間隙に順次付着して、イオンビーム１０の照射領域側に成長し、不要な遮蔽物が形成される。
【００１６】
これによっても、試料１の加工断面に、当該遮蔽物によってイオンビーム１０が到達しない部分が発生し、未エッチングによる段差やリデポによる再付着が生じることとなる。
【００１７】
（３）イオンビーム１０の照射により、遮蔽板２が熱膨張すること。
【００１８】
イオンビーム１０が遮蔽板２の側縁部に照射されることにより、遮蔽板２が熱を帯びて熱膨張する。これにより、遮蔽板２の側縁部がイオンビーム１０の照射領域に向けて突出すように移動する。
【００１９】
この結果、当該側縁部が試料１の加工面の一部を不要に覆うこととなり、試料１の加工断面に当該遮蔽物によってイオンビーム１０が到達しない部分が発生し、当該加工断面に未エッチングによる段差やリデポによる再付着が生じることとなる（図３参照）。
【００２０】
これら（１）〜（３）の要因によって、試料１の加工断面に不要な段差やリデポによる不要な付着物が発生する。
【００２１】
しかしながら、これらの要因を除去することは容易ではない。従って、このような要因の有無に関係なく、試料１の加工断面に不要な段差やリデポによる不要な付着物が生じないようにすることのできる試料加工装置が望まれている。
【００２２】
すなわち、［１］遮蔽板２の側縁部からの試料１の突出し量が多いほど、当該側縁部にリデポされる生成物の量が多くなるが、当該生成物による影響をほとんど受けないこと、［２］遮蔽板２の側縁部と試料１との間にある数μｍ程度の間隙へのリデポによってイオンビームの照射側へ成長した生成物の影響をほとんど受けないこと、及び［３］遮蔽板２の熱膨張によって当該側縁部が試料１の加工部分を覆うように突出ることとなっても、それによって試料１の加工部分が遮蔽されないようにすることのそれぞれが達成できる試料加工装置が求められている。
【００２３】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、試料の加工断面に不要な段差やリデポによる不要な付着物が生じることを確実に防ぐことのできる試料加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明に基づく試料加工装置は、試料が載置される試料台と、試料台に載置された試料を間に挟んで試料台と対向するように配置された遮蔽板と、遮蔽板の上方に位置するイオンビーム源とを備え、試料台の先端側に位置する試料の部分で遮蔽板の側縁部から露出された箇所に、イオンビーム源からのイオンビームを照射して試料の加工を行う試料加工装置であって、試料台が、遮蔽板よりも熱膨張率の大きな材料により構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明においては、試料を載置するための試料台の構成材料の熱膨張率が、遮蔽板の構成材料の熱膨張率よりも大きくなるように成されている。
【００２６】
これにより、イオンビームの照射によって、遮蔽板の側縁部又は当該側縁部と試料との間隙にリデポによる生成物の付着が生じたり、あるいは遮蔽板が熱膨張して当該側縁部が試料の加工部分を覆うように突出しても、試料台の熱膨張によって、試料の加工部分が遮蔽板の側縁部及び上記生成物からイオンビームの照射領域に向けて突出する方向に移動することとなる。
【００２７】
従って、［１］遮蔽板の側縁部からの試料の突出し量が多いほど、当該側縁部にリデポされる生成物の量が多くなるが、当該生成物によって試料の加工部分が遮蔽されることを確実に防止することができる。
【００２８】
また、［２］遮蔽板の側縁部と試料との間にある間隙へのリデポにより成長した生成物によって、試料の加工部分が遮蔽されることも確実に防止することができる。
【００２９】
さらに、［３］遮蔽板の熱膨張によって当該側縁部が試料の加工部分を覆うように突出した場合でも、それによって試料の加工部分が遮蔽されることを確実に防止することができる。
【００３０】
その結果、試料の加工断面に不要な段差やリデポによる不要な付着物が生じることを確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の試料加工装置における要部を示す図である。
【図２】遮蔽板の側縁部に、不要な遮蔽物（生成物）が形成された状態を示す図である。
【図３】遮蔽板が熱膨張した状態を示す図である。
【図４】本発明における第１実施例の要部を示す図である。
【図５】本発明における第１実施例の要部を示す図である。
【図６】本発明における第２実施例の要部を示す図である。
【図７】本発明における第２実施例の要部を示す図である。
【図８】本発明における第３実施例の要部を示す図である。
【図９】本発明における第３実施例の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第１実施例における試料加工装置の要部を示す図である。
【００３３】
同図において、加工対象となる試料１は、試料台３ａ上に載置されている。試料１において、その先端部１ａは、試料台３ａの先端から突出されている。
【００３４】
試料１の上面には、遮蔽板２が載置されている。これにより、遮蔽板２は、試料１を間に挟んで、試料台３ａと対向するように配置されている。この遮蔽板２の側縁部２ａの先端は、試料台３ａの先端と対応するように位置している。
【００３５】
遮蔽板２の上方には、図示しないイオンビーム源が配置されている。イオンビーム源からは、試料１の先端部１ａに向けてイオンビーム１０が放出される。そして、試料１の先端部１ａにおいて、遮蔽板２の側縁部２ａから突出して露出されている部分に、イオンビーム１０が照射されることにより、試料１の当該部分がスパッタリングによりエッチング加工される。
【００３６】
試料台３ａは、ベース台３ｂ上に載置されている。そして、試料台３ａの基端側は、ネジ２０によって、ベース台３ｂに固定されている。また、この固定は、試料台３ａの基端側とベース台３ｂとの間に配置された接着剤により成されていてもよい。試料台３ａの先端側は、ベース台３ｂの先端から突出している。
【００３７】
ベース台３ｂは、基台４上に載置されている。基台４の基端側には、凸部４ａが設けられている。基台４上において、当該凸部４ａとベース台３ｂの基端側とが当接する。ここで、試料台３ａとベース台３ｂとにより、試料載置ブロック３が構成されている。
【００３８】
本発明において、試料台３ａの構成材料の熱膨張率は、遮蔽板２の構成材料の熱膨張率よりも大きくなるように設定されている。具体的な構成材料の例としては、試料台３ａをアルミニウムで構成し、遮蔽板２をチタンで構成することができる。
【００３９】
また、ベース台３ｂの構成材料の熱膨張率は、試料台３ａの構成材料の熱膨張率よりも小さくなるように設定されている。具体的な構成材料の例としては、試料台３ａの構成材料がアルミニウムである場合に、ベース台３ｂをモリブデンから構成することができる。
【００４０】
このような構成を備える試料加工装置において、遮蔽板２の上方に位置するイオンビーム源から、試料１の先端部１ａに向けてイオンビーム１０が照射される。このとき、遮蔽板２における直線状の側縁部２ａの横を通過したイオンビーム１０が、試料１の先端部１ａに到達する。これにより、遮蔽板２の側縁部２ａから露出している試料１の先端部１ａのスパッタリングによるエッチングが行われる。
【００４１】
このようにして、試料１の先端部１ａのエッチングが継続すると、当該エッチングにより生じる試料１（先端部１ａ）からの生成物が、遮蔽板２の側縁部２ａに順次付着していくこととなる。この結果、遮蔽板２の側縁部２ａに、イオンビーム１０の一部を遮蔽する不要な遮蔽物１１が形成されることがある。
【００４２】
また、このエッチングの継続により、当該エッチングによって生じる上記生成物が、遮蔽板２の側縁部２ａと試料１との間隙に順次付着して、イオンビーム１０の照射領域に向けて成長し、イオンビーム１０の一部を遮蔽する不要な遮蔽物（図示せず）が形成されることがある。
【００４３】
しかしながら、試料１（先端部１ａ）にイオンビーム１０が照射されることにより、試料１が加熱され、これによる熱が試料台３ａに伝導するので、試料台３ａが熱膨張することとなる。そして、試料台３ａは、その基端側において、ネジ２０又は接着剤（図示せず）によりベース台３ｂに固定されている。
【００４４】
これにより、試料台３ａは図中の矢印Ａ方向に拡がるように熱膨張し、これに伴って試料１が矢印Ｂ方向に移動することとなる。この結果、試料１の先端部１ａに、上記遮蔽物によりイオンビーム１０に対して陰となる部分１ｂが発生しても、当該先端部１ａがイオンビーム１０の照射領域に向かう方向（矢印Ａの方向）に移動するので、当該部分１ｂが上記遮蔽物から突出してイオンビーム１０に対して露出される。この結果、所望とする試料１のエッチング加工を良好に行うことができる。
【００４５】
また、図５に示すように、遮蔽板２の側縁部２ａにイオンビーム１０が照射されることにより、遮蔽板２が加熱されて図中の矢印Ｃ方向に拡がるように熱膨張し、これに伴いその側縁部２ａが矢印Ｃ方向に移動することも考えられる。この場合においても、上述したように、試料台３ａは図中の矢印Ａ方向に拡がるように熱膨張し、これに伴って試料１が矢印Ｂ方向に移動する。
【００４６】
このとき、試料台３ａの構成材料の熱膨張率は、遮蔽板２の構成材料の熱膨張率よりも大きくなるように設定されているので、遮蔽板２における側縁部２ａの矢印Ｃ方向への移動量よりも、試料１の先端部１ａの矢印Ｂ方向への移動量のほうが大きくなる。
【００４７】
この結果、熱膨張により移動した当該側縁部２ａによって陰となる部分１ｂが、試料１の先端部１ａに発生しても、当該部分１ｂが当該側縁部２ａから確実に露出されるので、所望とする試料１のエッチング加工を良好に行うことができる。
【００４８】
また、このときに遮蔽板２の側縁部２ａに上記遮蔽物が形成されている状態も考えられるが、遮蔽板２の構成材料の熱膨張率及び試料台３ａの構成材料の熱膨張率を適宜設定すれば、試料１において当該遮蔽物により陰となる部分１ｂを、当該遮蔽物から確実に露出するようにすることができる。
【００４９】
なお、上記第１の実施例において、試料台３ａとベース台３ｂとの間に断熱層（図示せず）を介在させる構成とすることにより、試料台３ａからベース台３ｂへの熱の逃げを減少させることができる。このような構成とすることにより、試料台３ａの熱膨張をより効率的に実現することができる。
【００５０】
次に、図６及び図７を参照して、本発明における第２実施例について説明する。同図において、上述した第１実施例の構成と異なる点は、試料台３ａを載置するためのベース台３ｂの上面（載置面）に、溝部３ｃが形成されている点である。
【００５１】
このように、ベース台３ｂの上面に溝部３ｃが形成されていることにより、ベース台３ｂからベース台３ｂへの熱の逃げを効果的に減少させることができる。特に、本装置においては、当該要部の構成は、イオンビーム照射が可能とされた真空雰囲気中に配置されることとなるので、当該溝部３ｃ内も真空雰囲気となり、その部分においては熱伝導を確実に回避させることが可能となる。
【００５２】
なお、図６は、第１実施例における図４に対応する図である。また、図７は、第１実施例における図５に対応する図である。ここで、図６及び図７においては、試料台３ａの基端側は、接着剤２１を介して、ベース台３ｂ上に固定された例となっている。
【００５３】
このような第２実施例の構成においても、上記と同様の効果を奏することができる。
【００５４】
そして、図８及び図９を参照して、本発明における第３実施例について説明する。同図において、上述した第１実施例の構成と異なる点は、試料台３ａの基端側がネジ若しくは接着剤によってベース台３ｂ上に固定されているのではなく、当該基端側が、ベース台３ｂ上の基端に設けられた凸部３ｄに当接している点である。
【００５５】
ここで、図８は、第１実施例における図４に対応する図である。また、図９は、第１実施例における図５に対応する図である
このような構成によっても、試料台３ａは熱膨張により矢印Ａ方向に拡がり、試料１が矢印Ｂ方向に移動することとなるので、実施例１と同様の効果を奏することができる。この場合、試料台３ａとベース台４との間にワックスを配置して仮固定することもできる。
【００５６】
なお、図８及び図９には図示していないが、図６及び図７に示す溝部３ｃと同様の溝部をベース台３ｂ上に設けるようにしてもよい。このようにすれば、第２実施例と同様に、その溝部の部分においては、熱伝導を確実に回避させることができる。
【００５７】
また、上記第１実施例〜第３実施例において、試料載置ブロック３は、試料台３ａ及びベース台３ｂから構成されるものとしているが、一体物として構成することができる。この場合、当該試料載置ブロック３は、試料台として、上記試料台３と同一材料（例：アルミニウム）から構成することができる。
【００５８】
このように、本試料加工装置は、試料１が載置される試料台３ａと、試料台３ａに載置された試料１を間に挟んで試料台３ａと対向するように配置された遮蔽板２と、遮蔽板２の上方に位置するイオンビーム源とを備え、試料台３ａの先端側に位置する試料１の部分で遮蔽板２の側縁部２ａから露出された箇所（先端部１ａ）に、イオンビーム源からのイオンビーム１０を照射して試料１の加工を行う試料加工装置において、試料台３ａが、遮蔽板２よりも熱膨張率の大きな材料により構成されている。
【００５９】
このとき、試料台３ａがベース台３ｂに載置されており、試料台３ａの基端側が、ネジ２０又は接着剤２１によってベース台３ｂに固定されている構成をとることができる。
【００６０】
また、試料台３ａがベース台３ｂに載置されており、試料台３ａの基端側は、ベース台３ｂに形成された凸部３ｄと当接している構成をとることもできる。
【００６１】
これらの構成において、試料台３ａが載置されるベース台３ｂの載置面に、溝部３ｃを形成することもできる。
【００６２】
本発明においては、上記構成により、遮蔽板２の側縁部２ａに上記遮蔽物が形成されても、イオンビーム照射を継続することにより、試料台３ａが熱膨張して試料１がイオンビーム照射領域側に移動して、未エッチングの面が順次露出していくので、所望とする試料１の加工面にイオンビーム１０が確実に照射されることとなる。
【００６３】
また、試料１と遮蔽板２との間に数μｍ程度の間隙が存在し、当該間隙に上記遮蔽物が生成されても影響がないので、試料１と遮蔽板との間隙を極力小さくする必要がなく、試料１と遮蔽板２とのセッティングが容易となる。この場合、試料１と遮蔽板２との間の密着が比較的弱くなっても支障がない。
【符号の説明】
【００６４】
１…試料、１ａ…先端部、２…遮蔽板、２ａ…側縁部、３…試料載置ブロック、３ａ…試料台、３ｂ…ベース台、３ｃ…溝部、３ｄ…凸部、４…基台、４ａ…凸部、１０…イオンビーム、１１…遮蔽物、２０…ネジ、２１…接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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