(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を固定する試料台と、
前記試料に向けてイオンビームを照射するイオンガンと、
を備えるイオンミリング装置に用いられるマスクであり、
前記試料と前記イオンガンとの間に配置され、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されていることを特徴とするマスク。
【請求項２】
請求項１において、
コバルトを含有していないことを特徴とするマスク。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
厚さが１〜３ｍｍであることを特徴とするマスク。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項において、
粒径が１μｍ以下である前記合金の粉末を材料として形成したことを特徴とするマスク。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項において、
少なくとも前記イオンビームの試料への照射角度と平行又は略平行となる面の算術平均粗さが０．１μｍ以下であることを特徴とするマスク。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか一項において、
前記試料と当接する面からの立ち上がり角度が８８．５〜８９．５°であることを特徴とするマスク。
【請求項７】
試料を固定する試料台と、
前記試料に向けてイオンビームを照射するイオンガンと、を備えるイオンミリング装置における、イオンミリングにおいて、
前記試料と前記イオンガンとの間に、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されたマスクを配置した後、前記試料に向けて前記イオンビームを照射し、前記試料を加工する
ことを特徴とするマスクの使用方法。
【請求項８】
請求項７において、
前記マスクがコバルトを含有していないことを特徴とするマスクの使用方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８において、
前記マスクの厚さが１〜３ｍｍであることを特徴とするマスクの使用方法。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のうちのいずれか一項において、
前記マスクは、粒径が１μｍ以下である前記合金の粉末を材料として形成したものであることを特徴とするマスクの使用方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のうちのいずれか一項において、
前記マスクは、少なくとも前記イオンビームの試料への照射角度と平行又は略平行となる面の算術平均粗さを０．１μｍ以下としていることを特徴とするマスクの使用方法。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１のうちのいずれか一項において、
前記マスクは、前記試料と当接する面からの立ち上がり角度を８８．５〜８９．５°としていることを特徴とするマスクの使用方法。
【請求項１３】
試料を固定する試料台と、
前記試料に向けてイオンビームを照射するイオンガンと、を備え、
前記試料と前記イオンガンとの間に、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されたマスクを配置した
ことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記マスクがコバルトを含有していないことを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４において、
前記マスクの厚さが１〜３ｍｍであることを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１５のうちのいずれか一項において、
前記マスクは、粒径が１μｍ以下である前記合金の粉末を材料として形成したものであることを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１６のうちのいずれか一項において、
前記マスクは、少なくとも前記イオンビームの試料への照射角度と平行又は略平行となる面の算術平均粗さを０．１μｍ以下としていることを特徴とするイオンミリング装置。
【請求項１８】
請求項１３から請求項１７のうちのいずれか一項において、
前記マスクは、前記試料と当接する面からの立ち上がり角度を８８．５〜８９．５°としていることを特徴とするイオンミリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームによって試料の断面部を形成するために使用するマスク、マスクの使用方法及びマスクを備えたイオンミリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンミリング装置は、イオンを加速させて試料に照射し、試料表面から試料の原子を弾き飛ばすスパッタリング現象を利用して試料を削る装置である。イオンミリング装置で試料を削る方法として、平面ミリング法と断面ミリング法がある。このうち、断面ミリング法は、イオンガンと試料の間にマスクを配置し、当該マスクから試料を５０〜２００μｍ程度突出させてセットすることでマスクの端面から突出した部分のイオンミリングを行い、平坦な断面を作製する加工法である。断面ミリング法で削られた試料の表面は非常に平滑で組織や構造の破壊が極めて少ないという特長を有している。そのため、断面ミリング法は、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope；ＴＥＭ）の試料を作製する方法として、材料分野やデバイス分野など多方面で広く活用されている。
【０００３】
前記したように、断面ミリング法を行う場合、イオンミリング装置内において、イオンガンと試料の間にマスクを配置する。マスクは試料よりもスパッタリング収率の小さい材料（組成）、すなわち、イオンミリングの対象となる試料よりもイオンビームによって削られ難い材料で形成しているが、試料と同様、イオンビームの照射時間とともに徐々に削られる。最近では、数センチメートル程度という電子顕微鏡用の試料としては広い範囲をイオンミリングすることが求められている。広い範囲をイオンミリングするためには、高いミリング速度に対応したイオンガンを用いた長時間のミリング処理が必要となる。そして、マスクには、高いミリング速度、且つ、長時間のミリング処理の間、試料をイオンビームから遮蔽するための耐性が必要となる。なお、イオンビームから遮蔽するための耐性とは、具体的には、イオンビームが照射されるマスク端面の下面までイオンビームによってミリングされ削れないこと、又は、ミリングされて削れるマスクの量が、目的とする試料の加工精度以下であること（すなわち、試料よりも削れ難いこと）をいう。なお、イオンビームによってマスクが削られる度合いは、照射するイオンビームの強度（イオンビームの種類、イオンビームの加速電圧、イオンの数の算術演算で概ね近似できる）、イオンビームの照射角度及びマスクの材質・組成に依存する。
【０００４】
このような状況下、例えば、特許文献１にイオンミリング装置及びこれに用いるマスクが記載されている。
特許文献１について具体的に説明すると、特許文献１には、イオンガンの内部にガスを供給するガス供給源と、前記イオンガンの内部に配置され、正電圧が印加されるアノードと、当該アノードとの間に電位差を発生させることによってイオンを発生させるカソードを備えたイオンミリング装置において、前記カソードは、前記ガス供給源によってガスが供給される空間と、前記イオンが照射される試料側の空間を分圧すると共に、前記イオンを通過させる開口を備え、当該開口を通過したイオンを試料に向かって加速させる加速電極を備えたことを特徴とするイオンミリング装置が記載されている。そして、特許文献１には、マスクに関して、チタンやモリブデンなどの金属材料が用いられていることや、カーボングラファイトのものを用いることなどが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５６０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているような材料でマスクを形成した場合、次の点が懸念される。
例えば、マスクをチタンやモリブデンなどの金属材料で形成すると、当該マスクは、イオンビームによって削られ易く、寿命が短い傾向にある。
また例えば、マスクをカーボングラファイトで形成すると、イオンビームによって削られ難いが材料の性質上、割れ易く、取り扱いが困難である。
【０００７】
本発明は、前記状況に鑑みてなされたものであり、イオンビームによって削られ難く、且つ、取り扱いが容易なマスク、マスクの使用方法及びマスクを備えたイオンミリング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決した本発明に係るマスクは、試料を固定する試料台と、前記試料に向けてイオンビームを照射するイオンガンと、を備えるイオンミリング装置に用いられるマスクであり、前記試料と前記イオンガンとの間に配置され、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るマスクの使用方法は、試料を固定する試料台と、前記試料に向けてイオンビームを照射するイオンガンと、を備えるイオンミリング装置における、イオンミリングにおいて、前記試料と前記イオンガンとの間に、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されたマスクを配置した後、前記試料に向けて前記イオンビームを照射し、前記試料を加工することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るイオンミリング装置は、試料を固定する試料台と、前記試料に向けてイオンビームを照射するイオンガンと、を備え、前記試料と前記イオンガンとの間に、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されたマスクを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、イオンビームによって削られ難く、且つ、取り扱いが容易なマスク、マスクの使用方法及びマスクを備えたイオンミリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】イオンミリング装置の構成を説明する概略構成図である。
【図２】本発明に係るマスクの一態様を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係るマスク及び従来用いられてきたマスクの一例として純チタン製のマスクに対して所定時間イオンビームを照射して削れる深さ量を比較した結果を示すグラフである。なお、横軸はイオンビームの照射時間を示し、縦軸は削り深さ量を示す。
【図４】図３に示したＡ時間経過時、Ｂ時間経過時及びＣ時間経過時における本発明に係るマスクと、純チタン製のマスクの端面の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照して本発明に係るマスク、マスクの使用方法及びマスクを備えたイオンミリング装置の実施形態について詳細に説明する。
説明の便宜上、本発明に係るマスクについて説明する前に、本発明に係るマスクを備えて使用されるイオンミリング装置について簡単に説明する。なお、図１は、イオンミリング装置の構成を説明する概略構成図である。
【００１４】
（マスクを備えたイオンミリング装置）
図１に示すように、イオンミリング装置１は、真空チャンバ２を備えている。そして、イオンミリング装置１は、真空チャンバ２の内部に試料台３を備えており、この試料台３に向けてイオンビーム４を照射できるようにイオンガン５が備えられている。つまり、この試料台３の上に配置し、固定した試料７に向けてイオンビーム４を照射できるようにイオンガン５が備えられている。
【００１５】
イオンガン５は、イオンガン制御部６によって制御されており、図示しない入力手段によって入力された入力信号に基づいてイオンビーム４の照射のＯＮ／ＯＦＦ、ビームの出力（電流密度）、ビームの照射時間などが任意に調整される。また、イオンガン制御部６は、放電電源と加速電源につながっており、放電電圧と加速電圧を制御している。イオンビーム４としては、例えば、アルゴンイオンビームを挙げることができるがこれに限定されるものではなく、スパッタリング現象により試料７の断面を加工（作製）することのできるものであればどのようなイオンビームも用いることができる。
【００１６】
試料７は、詳細は後記するが、試料台３と本発明に係るマスク８の間の所定の位置に配置される。
マスク８の詳細も後記するが、試料台３とイオンガン５との間（より詳しくは、試料７とイオンガン５との間）に配置される。マスク８は、マスクホルダ９によって試料台３に近接する方向及び離間する方向に自在に動かすことができる。マスクホルダ９を操作してマスク８を試料台３と近接する方向に動かすと、マスク８が試料７を押し付けるようにして固定することができる。
マスク８は、この状態で試料７（より詳しくは、試料台３に固定された試料７とマスク８の境界付近）に照射されるイオンビーム４の少なくとも一部を遮蔽し、イオンビーム４が試料７の一部を削ることでマスク８の端面に沿った平坦な断面を作製する。
なお、試料７の固定は、試料７の端部がマスク８から１０〜２００μｍ程度突出するようにするとよい。前記したように、イオンビーム４は試料台３に向けて照射されるが、正確には、イオンビーム４の中心がマスク８から１０〜２００μｍ程度突出した試料７にあたるようにするとよい。
【００１７】
マスク８から試料７を突出させる作業は、イオンミリング装置１とは別体の光学顕微鏡等の拡大観察手段（図示せず）で確認しつつ、試料マスクユニット微動機構１０にてマスクホルダ９を介してマスク８を微動させることにより行う。試料マスクユニット微動機構１０は、試料ユニットベース１１に着脱自在に取り付けられている。なお、図１では、試料マスクユニット微動機構１０が試料ユニットベース１１に取り付けられている様子を示している。また、図１に示すように、この試料マスクユニット微動機構１０は前記した試料台３を備えている。
【００１８】
試料ユニットベース１１は、真空チャンバ２の容器壁の一部を兼ねるフランジ１２に搭載されている試料ステージ１３（回転機構）を介して配置されている。試料ユニットベース１１は、フランジ１２をリニアガイド１４に沿って引き出したり、押し込んだりできるように構成されている。すなわち、試料ユニットベース１１は、リニアガイド１４に沿って引き出し、真空チャンバ２を大気状態に開放したときに、試料ユニットベース１１が真空チャンバ２の外部へ引き出されるように構成されている。イオンミリングを行う際は、試料台３とマスク８の間に試料７を固定した試料マスクユニット微動機構１０を試料ユニットベース１１に取り付け、フランジ１２をリニアガイド１４に沿って押し込むことで、真空チャンバ２内に試料ユニットベース１１を収めることができるように構成されている。真空チャンバ２内に収められた試料７の位置決めは、試料ステージ１３及び試料ユニットベース１１に内蔵された回転機構（図示せず）などによって行うことができる。
なお、図１に示すイオンミリング装置１は、真空排気系１５を備えており、必要に応じて真空チャンバ２内を真空乃至減圧することができる。また、イオンミリング装置１は、マスク８を介して間接的に試料７を冷却する冷却機構（図示せず）を備えていてもよい。
【００１９】
（マスク）
次に、本発明に係るマスク８について詳細に説明する。本発明に係るマスク８は、前記したように、試料台３とイオンガン５との間、より詳しくは、試料７とイオンガン５との間に配置されている。
このマスク８は、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されている。このようなマスク８とすれば、コバルトやニッケルなどの結着剤（バインダ）を含有するタングステン超硬合金と比較して高い硬度を得ることができる。また、イオンビーム４によって削られ難いものとすることができ、マスク８の長寿命化、イオンビーム４の長時間の照射が可能となる。また、このようなマスク８とすれば、カーボングラファイトで形成した場合と比較して割れ難くすることができるため、取り扱いが容易なマスク８とすることができる。
【００２０】
さらに、マスク８は導電性を有しているため、イオン照射による電荷が帯電されず、イオンビーム４を正常に試料７へ照射することができる。また、マスク８は、イオンビーム４によって削られ難いので、リデポジションを抑制することができる。これらに加え、マスク８は、組成の殆どがタングステンと炭素であり、組成数が少ないので、エネルギー分散型Ｘ線分析(Energy Dispersive X-ray Spectrometry；ＥＤＳ)や波長分散型Ｘ線分析(Wavelength Dispersive X-ray Spectrometry；ＷＤＳ)などによる組成分析時に試料の分析対象とする組成と、マスク由来の組成が重複することで分析の障害となることを低減できる。
【００２１】
また、マスク８は、高硬度ではあるが、純チタン製のマスクと比較して鏡面加工が容易であり、マスク８の表面の凹凸を低減し易い。そのため、試料７の断面を平滑に加工することができる。さらに、このようなマスク８は、熱伝導率が高いため、イオンビーム４による熱エネルギーをマスク８を通じてマスクホルダ９に逃がし易い。従って、試料７への熱ダメージを低減することができ、これにより、明瞭な（平滑な）加工断面を得ることができる。
【００２２】
また、マスク８は、純チタン製のマスクと比較して熱膨張率が低いため、イオンビーム４の熱により加工中の熱変動が低減される。従って、マスク８による試料７の加工精度を高くすることができる。前記した効果に加えて、マスク８は非磁性体であるため、電子顕微鏡で観察した際に、像の障害の無い明瞭な観察画像を得ることができる。
【００２３】
前記したマスク８の炭素の含有量は、例えば、５〜１２質量％であるのが好ましい。炭素の含有量がこの範囲にあると、より確実に高い硬度を得ることができるので、イオンビーム４によってより削られ難いものとすることができる。また、このようにすると、カーボングラファイトで形成した場合と比較してさらに割れ難くすることができるため、さらに取り扱いが容易なマスク８とすることができる。
【００２４】
不可避的不純物としては、例えば、Ｏ、Ｃｒ、Ｍｏなどを挙げることができる。これらの不可避的不純物は、総計で５質量％以下であれば本発明の効果を阻害しないので、当該含有量以下であれば含有していてもよい。
【００２５】
本発明に係るマスク８は、コバルトを含有していないことが好ましい。マスク８がイオンビーム４によって削られると、削られたマスク８を形成する組成の微粒子が試料７に再付着（リデポジション）する。そうした場合でも、マスク８がコバルトを含有していないので、組成分析を行った際にコバルトが検出されることがない。従って、ＥＤＳやＷＤＳなどの組成分析の際に好適な分析データを得ることができるようになる。
【００２６】
なお、一般的なタングステンカーバイドでは、靭性を向上させるためにコバルトをバインダとして添加している。つまり、コバルトは、人為的に添加しなければ、分析装置などで検出できるほどの含有量で含有され得ないものである。従って、本発明に係るマスク８を製造する際は、コバルトを添加しないようにするのが好ましい。また、マスク８はコバルトを含有させていないので、これを含有している場合と比較して硬度を高くすることができる。そのため、イオンビーム４に対する耐性をより向上させることができる。
【００２７】
マスク８は、所定の厚さをもった板材であるのが好ましく、平面視の形状（具体的には、イオンビーム４の進行方向に対して垂直な方向の形状）が矩形であるのが好ましいが、これに限定されるものではなく、円形、三角形、五角形、六角形などとすることもできる。
【００２８】
マスク８の厚さは、例えば、１〜３ｍｍなどとすることができる。マスク８の厚さをこの範囲とすると、試料７を加工している間にマスク８がイオンビーム４の照射を受けて表面から裏面にかけて貫通され難くすることができる。従って、試料７の加工を十分に行うことができるので好ましい。また、マスク８の厚さをこの範囲とすると、例えば、マスク８を介して間接的に試料７を冷却しながらイオンビーム４を照射してイオンミリングする（以下、冷却ミリングという。）際に、試料７を冷却し易くすることができる。なお、マスク８の厚さは前記した範囲に限定されるものではなく、１ｍｍ未満とすることができるし、３ｍｍ超とすることもできる。
【００２９】
また、マスク８は、少なくともイオンビーム４の試料台３（より詳しくは、試料７）への照射角度と平行又は略平行となる面（端面）の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であるのが好ましい。前記したように、断面ミリング法では、試料７に照射されるイオンビーム４の少なくとも一部を遮蔽して、マスク８の端面に沿って試料７の一部を削るものである。そのため、マスク８の端面の性状、すなわち算術平均粗さＲａは、試料７の断面の加工面の粗さに影響を与える。マスク８の端面の算術平均粗さＲａを０．１μｍ以下とすると、試料７の断面をＳＥＭで観察するためには十分な平滑とすることができる。なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に準拠して求めることができる。
【００３０】
また、マスク８にイオンビーム４が照射されると、マスク８の端面は削られる。このときのマスク端面は前記の加工粗さの他に材料の粒径に応じた凹凸が形成される。従って、マスク８の材料は粒径０．１μｍ以下であることが望ましい。マスク８の材料の粒径を０．１μｍ以下とするには、ビーズミルなどによって前記した合金を微粉砕した後、分級機で粒径が０．１μｍを超えるものを除去することにより行うことができる。
【００３１】
ここで、図２は、マスク８の一態様を示す概略断面図である。
マスク８は、試料７と当接する面８１からの立ち上がり角度θを９０°とすることができるが、前述のように光学顕微鏡観察下でマスク８からの試料７の突出量を調整するので、光学顕微鏡で試料７とマスク８の境目のフォーカスを合わせることができ、観察が容易なように、図２に示す如く、当該立ち上がり角度θを８８．５〜８９．５°とするのが好ましい。なお、図２では、マスク８の端面が傾斜していることを分かり易くするため、角度を誇張して示している。マスク８は、面８１からの立ち上がり角度θを９０°とすると、イオンビーム４に対して高い耐性を得ることができる。その一方で、当該立ち上がり角度θを８８．５〜８９．５°とすると、光学顕微鏡を用いてマスク８から試料７を１０〜２００μｍ程度突出させてセットする際に、光学顕微鏡で十分な明るさで観察するための照明のマスク８の端面からの鏡面反射を減らすことができ、コントラストが向上して試料７とマスク８の境目が見易くなる。従って、このような角度とすると、試料７のセットを行い易くすることができる。なお、当該立ち上がり角度θを８８．５〜８９．５°とした場合であっても、イオンビーム４に対して十分高い耐性を維持することができる。当該立ち上がり角度θは前記したようにするのが好ましいがこれに限定されるものではなく、８８．５°未満とすることもできる。
【００３２】
（マスクの使用方法）
次に、本発明に係るマスクの使用方法について説明する。なお、マスク８に関して説明した事項は、本発明に係るマスクの使用方法においても全く同じ構成であり、前述したのと同じ効果を奏することができる。そのため、マスクの使用方法を説明するにあたって、マスク８についての詳細な説明は省略する。
【００３３】
本発明に係るマスクの使用方法は、試料７を固定する試料台３と、試料台３に向けて（より詳しくは、試料７に向けて）イオンビーム４を照射するイオンガン５と、を備えるイオンミリング装置１における、イオンミリングにおいて、試料台３とイオンガン５との間（より詳しくは、試料７とイオンガン５との間）に、炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金で形成されたマスク８を配置した後、試料台３に向けてイオンビーム４を照射し、試料７を加工するというものである。詳しくは、次のようにして行う。
【００３４】
はじめに、フランジ１２をリニアガイド１４に沿って引き出し、試料ユニットベース１１から試料マスクユニット微動機構１０を取り外す。そして、試料マスクユニット微動機構１０に備えられている試料台３とマスク８の間の所定の位置に試料７を配置する。次いで、マスクホルダ９でマスク８を試料台３に近接する方向に動かして試料７を固定する。
【００３５】
続いて、イオンミリング装置１とは別体の光学顕微鏡（図示せず）を用い、試料マスクユニット微動機構１０にてマスクホルダ９を介してマスク８を微動させることにより、試料７の端部をマスク８から５０〜２００μｍ程度突出させる。
【００３６】
試料７の端部をマスク８から５０〜２００μｍ程度突出させた後、試料マスクユニット微動機構１０を試料ユニットベース１１に取り付ける。そして、フランジ１２をリニアガイド１４に沿って押し込み、真空チャンバ２を密閉する。このようにすることで、試料台３と、試料７と、マスク８をそれぞれ真空チャンバ２内の所定の位置に配置させることができる。
【００３７】
必要に応じて真空排気系１５を作動させ、真空チャンバ２内を真空乃至減圧にしたり、冷却手段（図示せず）を作動させ、マスク８を介して間接的に試料７を冷却したりする。そして、入力手段（図示せず）からイオンガン制御部６に入力されたイオンビーム４の照射のＯＮ、ビームの出力（電流密度）、ビームの照射時間を制御する入力信号に基づいて、イオンビーム４を試料台３に向けて照射させる（より具体的には、試料台３にセットされ、マスク８から突出している試料７の端部に向けてイオンビーム４を照射させる）。
【００３８】
図１に示すように、マスク８は、試料７に照射されるイオンビーム４の少なくとも一部を遮蔽し、イオンビーム４が試料７の一部を削り、断面を作製する。断面を作製した後、任意のタイミングで入力手段から入力されたイオンビーム４の照射ＯＦＦの入力信号をイオンガン制御部６が受信したり、前記入力されたビームの照射時間が経過すると、イオンガン制御部６は試料７へのイオンビーム４の照射を終了する。そして、試料７の断面をＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＤＳ、ＷＤＳなどを用いて観察や組成分析などを行う。
なお、マスク８は、イオンビーム４の照射によって削られ、イオンビーム４が照射されている面（おもて面）からそのうら面にかけて貫通してしまいそうになったら、例えば、試料マスクユニット微動機構１０にてマスクホルダ９を介してマスク８を微動（移動）させ、イオンビーム４が照射されていない部位か、又はイオンビーム４によって削られている量の少ない部位にてイオンビーム４を遮蔽するようにするとよい。試料マスクユニット微動機構１０によるマスク８の微動は、操作者が手動で行ってもよいが、図示しないモータなどのアクチュエータなどによって行ってもよい。マスク８の移動のタイミングは、操作者の知識や経験に基づいて任意に行うことができるが、プログラム等で所定時間経過後に自動的に移動させるようにするのが好ましい。このようにすると、より長時間イオンビーム４を照射することが可能となる。
【００３９】
観察や組成分析などが終了した後、真空チャンバ２内を真空乃至減圧している場合は真空排気系１５を作動させて真空チャンバ２内を大気圧に戻す。そして、フランジ１２をリニアガイド１４に沿って引き出し、試料ユニットベース１１から試料マスクユニット微動機構１０を取り外す。次いで、マスクホルダ９でマスク８を試料台３から離間する方向に動かして試料７の固定を解除し、試料７を試料台３とマスク８の間から取り出す。
このようにしてマスク８を使用した一連の作業を終える（マスク８の使用方法を終える）。
【００４０】
本発明に係るマスク８の使用方法において加工される試料７は電子顕微鏡の観察、分析対象とする試料であり、例えば、電池の電極、有機エレクトロルミネッセンス素子、半導体の基板、又は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、金、金合金、銀、銀合金、白金、白金合金、パラジウム、パラジウム合金、ロジウム、ロジウム合金、イリジウム、イリジウム合金、ルテニウム、ルテニウム合金、オスミウム若しくはオスミウム合金などで形成された金属構造物、高分子材料、生物試料などを挙げることができる。なお、本発明に係るマスク８の使用方法において加工される試料７は前記したものに限定されないことは言うまでもない。
【００４１】
炭素を含み、残部がタングステン及び不可避的不純物である合金（コバルトを含まない）の粒子（粒径１μｍ以下）を材料として作製した本発明に係るマスク８、及び従来用いられてきたマスクの一例として純チタン製のマスクに対して、所定時間イオンビームを照射して削れる深さ量を比較した結果を図３に示す。なお、図３の横軸はイオンビームの照射時間を示し、縦軸は削り深さ量を示す。イオンビームとしてアルゴンイオンビームを使用し、加速電圧を６ｋＶとした。
【００４２】
図３に示すように、Ａ時間、Ｂ時間、Ｃ時間のいずれにおいてもマスク８の削り深さ量は、純チタン製のマスクの削り深さ量よりも少なく、削られ難いことが確認された。アルゴンイオンビームに対するマスク８の耐久度は、例えば、加速電圧６ｋＶで加速したアルゴンイオンビームを１２時間連続で照射した場合は、純チタン製のマスクの約１．８倍であることが分かった。
【００４３】
図４に、図３に示したＡ時間経過時、Ｂ時間経過時及びＣ時間経過時におけるマスク８と純チタン製のマスクの端面の光学顕微鏡写真を示す。
図４に示すように、Ａ時間経過時、Ｂ時間経過時及びＣ時間経過時におけるマスク８の削り深さ量Ｄはいずれも、Ａ時間経過時、Ｂ時間経過時及びＣ時間経過時における純チタン製のマスクの削り深さ量Ｄと比較して少ない様子が確認できる。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態に係るマスク、マスクの使用方法及びマスクを備えたイオンミリング装置について詳細に説明したが本発明の主旨はこれに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段、制御手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１      イオンミリング装置
２      真空チャンバ（試料室）
３      試料台
４      イオンビーム
５      イオンガン
６      イオンガン制御部
７      試料
８      マスク
９      マスクホルダ
１０    試料マスクユニット微動機構
１１    試料ユニットベース
１２    フランジ
１３    試料ステージ
１４    リニアガイド
１５    真空排気系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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