(57)【要約】【課題】  清浄な所望断面を有する試料を作製することができるイオンミーリング試料作製装置および試料ホルダを提供する。【解決手段】  イオンビームＩＢの一部のイオンビームＩ１は、試料６やマスク８を照射せずに試料端部６ａの脇を通過する。その試料端部６ａの脇を通過したイオンビームＩ１の殆どは、試料ホルダ貫通孔５ａ，ｘｙ移動機構貫通孔４ａ，ステージ貫通孔３ａを通って、ステージ３の裏側へ貫通する。このため、イオンビームＩ１によって試料ホルダ５がエッチングされることはなく、試料ホルダ５を形成する物質ｍがイオンエッチングによって四方に飛び散ることはない。この結果、イオンビームエッチングによって現れた試料断面Ｓに前記物質ｍが付着することは防止され、清浄な試料断面Ｓを走査電子顕微鏡などで観察することができる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内に配置され、試料にイオンビームを照射するためのイオンビーム照射手段と、
前記真空チャンバ内に配置され、前記試料を保持する試料ホルダと
を備えたイオンミーリング試料作製装置であって、
前記試料ホルダは、前記イオンビーム照射手段からのイオンビームが進入するイオンビーム進入孔を有している
ことを特徴とするイオンミーリング試料作製装置。
【請求項２】
前記試料ホルダは試料を載置する載置面を有し、その載置面に前記イオンビーム進入孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載のイオンミーリング試料作製装置。
【請求項３】
試料はその端部が前記イオンビーム進入孔上に位置するように試料ホルダ上に置かれ、前記試料端部の脇を通ったイオンビームは前記イオンビーム進入孔に進入することを特徴とする請求項１記載のイオンミーリング試料作製装置。
【請求項４】
前記イオンビーム進入孔は、試料ホルダを貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１記載のイオンミーリング試料作製装置。
【請求項５】
前記イオンビーム進入孔の内面は、イオンビームによってエッチングされにくい物質で形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のイオンミーリング試料作製装置。
【請求項６】
前記試料ホルダを保持する試料ホルダ保持部を更に備え、その試料ホルダ保持部には、前記イオンビーム進入孔に通ずる貫通孔が開けられていることを特徴とする請求項４記載のイオンミーリング試料作製装置。
【請求項７】
イオンミーリング試料作製装置に用いられる試料ホルダであって、イオンビーム照射手段からのイオンビームが進入するイオンビーム進入孔を有する試料ホルダ。
【請求項８】
前記イオンビーム進入孔は、試料ホルダを貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項７記載の試料ホルダ。
【請求項９】
前記イオンビーム進入孔の内面は、イオンビームによってエッチングされにくい物質で形成されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の試料ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料をイオンビームでエッチングするイオンミーリング試料作製装置、およびそのイオンミーリング試料作製装置に用いられる試料ホルダに関する。
【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、たとえば特許第３２６３９２０号公報（特許文献１）に記載されているようなイオンミーリング試料作製装置が知られている。
【０００３】
特許文献１のイオンミーリング試料作製装置においては、図１に示すように板状マスク（遮蔽材）が試料上に配置され、マスクのエッジを境界として試料に照射されたイオンビームによって試料がエッチングされるように構成されている。図１において斜線部分Ａが試料断面Ｓを得るのにエッチングされる試料部分であり、エッチング後に現れた試料断面Ｓは走査電子顕微鏡などで観察される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２６３９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、図１に示したように試料端部（斜線部分Ａ）がイオンビームで削られる場合には、図２に示すように、一部のイオンビームＩ１は試料の脇を通って試料ホルダを照射する。このイオンビーム照射によって試料ホルダ表面はエッチングされ、試料ホルダを形成する物質ｍが四方に飛び散る。そして、その飛び散った物質ｍはイオンビームエッチングによってせっかく現れた試料断面Ｓに付着し、試料断面Ｓはかなり汚れてしまう。この結果、清浄な試料断面Ｓを走査電子顕微鏡などで観察できなくなる。
また、図２に示したようにイオンビームＩ１が試料ホルダを照射すると、試料ホルダがそのイオンビームＩ１によって加熱される。そして、その試料ホルダの熱は試料に伝わり、試料は熱膨張によって変形してしまう。すると、イオンビームエッチング中にマスク（エッジ）に対する試料位置がずれてしまい、所望の試料断面Ｓが得られなくなる。
また、図２に示すように試料ホルダは試料ホルダ保持部の装着台に取り付けられるが、その取り付けがスムーズに行われるように、試料ホルダの取付部Ｂには潤滑油が塗布されている。しかしながら、上述したように試料ホルダがイオンビームＩ１によって加熱されると、その熱によって潤滑油は飛び散ってしまう。そして、その飛び散った潤滑油が試料断面Ｓに付着すると、試料断面Ｓは汚れてしまう。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、清浄な所望断面を有する試料を作製することができるイオンミーリング試料作製装置および試料ホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のイオンミーリング試料作製装置は、真空チャンバ内に配置され、試料にイオンビームを照射するためのイオンビーム照射手段と、前記真空チャンバ内に配置され、前記試料を保持する試料ホルダとを備えたイオンミーリング試料作製装置であって、前記試料ホルダは、前記イオンビーム照射手段からのイオンビームが進入するイオンビーム進入孔を有している。
【発明の効果】
【０００８】
したがって本発明によれば、清浄な所望断面を有する試料を作製することができるイオンミーリング試料作製装置および試料ホルダを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
図３は、本発明のイオンミーリング試料作製装置の一例を示した図である。図３において１は真空チャンバであり、真空チャンバ１の上部にはイオン銃（イオンビーム照射手段）２が取り付けられている。このイオン銃２としてガスイオン銃が用いられており、たとえば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が用いられている。
【００１１】
３はステージであり、ステージ３は真空チャンバ１内に配置されている。このステージ３上にはｘｙ移動機構４が配置されており、ｘｙ移動機構４はｘおよびｙ軸方向に移動可能に構成されている。そして、ｘｙ移動機構（試料ホルダ保持部）４上には試料ホルダ５がセットされており、試料ホルダ５は試料６を保持している。これらステージ３，ｘｙ移動機構４，試料ホルダ５にはそれぞれ貫通孔３ａ，４ａ，５ａが開けられており、試料ホルダ貫通孔５ａはｘｙ移動機構貫通孔４ａを介してステージ貫通孔３ａに通じている。
さて、図４は、図３における試料ホルダ５を詳しく説明するために示した図である。図４（ａ）は試料ホルダ５の斜視図、図４（ｂ）は試料ホルダ５を上から見た図、図４（ｃ）は試料ホルダ５を裏側から見た図である。図４（ａ）に示すように、試料ホルダ５の中央部には前記試料ホルダ貫通孔（イオンビーム進入孔）５ａが開けられている。そして、イオンエッチングしたい試料端部６ａが試料ホルダ貫通孔５ａ上に位置するように、試料６は試料ホルダ５の載置面上に載せられている。
【００１２】
また、図４（ａ）に示すように試料ホルダ５には取付部５ｂが形成されており、前記図３の状態は、この取付部５ｂがｘｙ移動機構４の装着台４ｂにセットされた状態である。こうして試料ホルダ５がｘｙ移動機構４にセットされると、図３に示したように、試料ホルダ貫通孔５ａはｘｙ移動機構貫通孔４ａとステージ貫通孔３ａに連なって接続される。以上、図４を用いて試料ホルダ５の構造を詳しく説明した。
【００１３】
また、図３において７はマスク移動機構である。このマスク移動機構７は前記ステージ３上に配置されており、ｙ軸方向に移動可能に構成されている。そして、板状マスク（遮蔽材）８を保持したマスク保持部９が、ｘ軸に平行な軸ｊの周りに傾倒可能に前記マスク移動機構７に取り付けられている。図３の状態においては、マスク保持部９は試料側に倒されており、マスク８は試料６上に密接配置されている。また、図３において１０は排気装置であり、排気装置１０は真空チャンバ１の内部を排気するためのものである。
【００１４】
以上、図３のイオンミーリング試料作製装置の構成と、図３における試料ホルダ５の形状を図４を用いて説明した。
次に、図３のイオンミーリング試料作製装置における試料６のイオンビーム加工について説明する。なお、図３中の斜線部分６ａ（試料端部６ａ）が、所望の試料断面Ｓを得るためにエッチングしたい試料部分である。また、マスク８のエッジ８ａがイオンビームＩＢの中心軸Ｏ上に位置するように、マスク８とイオンビームＩＢの相対位置合わせが行われている。
【００１５】
まず、真空チャンバ１内が排気装置１０によって所定の真空度に排気される。その後、イオン銃２からイオンビームＩＢが放出され、試料６およびマスク８にまたがってイオンビームが照射されると、マスク８で遮られなかったイオンビームＩＢによって試料６の表面がエッチングされる。すなわち、マスク８のエッジ８ａを境界として試料６に照射されたイオンビームＩＢによって、試料６の前記試料端部６ａがエッチングされる。
【００１６】
さて、図５は、試料端部６ａがエッチングされている状態を示した図である。この図５に示すように試料端部６ａがイオンビームで削られる場合には、イオンビームＩＢの一部のイオンビームＩ１（イオンビームＩＢの周辺部分のイオンビームＩ１）は、試料６やマスク８を照射せずに試料端部６ａの脇を通過する。そして、その試料端部６ａの脇を通過したイオンビームＩ１の殆どは、図５に示すように、試料載置面に設けられた試料ホルダ貫通孔５ａ，ｘｙ移動機構貫通孔４ａ，ステージ貫通孔３ａを通って、ステージ３の裏側へ貫通する。
【００１７】
このように本願発明のイオンミーリング試料作製装置においては、試料端部６ａの脇を通過したイオンビームＩ１は従来のように試料ホルダ５を照射しない。このため、イオンビームＩ１によって試料ホルダ５がエッチングされることはなく、試料ホルダ５を形成する物質ｍがイオンエッチングによって四方に飛び散ることはない。この結果、イオンビームエッチングによって現れた試料断面Ｓに前記物質ｍが付着することは防止され、清浄な試料断面Ｓを走査電子顕微鏡などで観察することができる。
【００１８】
また、本願発明においては、試料端部６ａの脇を通過したイオンビームＩ１は上述したように貫通孔５ａ，４ａ，３ａを通ってステージ３裏側へ貫通し、試料ホルダ５を照射しない。このため、試料ホルダ５がイオンビームＩ１の照射を受けて加熱されることはなく、試料ホルダ５の取付部５ｂに塗布された潤滑油が熱によって飛び散ることはない。この結果、イオンビームエッチングによって現れた試料断面Ｓに前記潤滑油が付着することは防止される。
【００１９】
また、本願発明においては、上述したように試料ホルダ５がイオンビームＩ１の照射を受けて加熱されることはないので、試料ホルダ５の熱によって試料６の温度が上昇することはない。このため、熱膨張による試料変形は防止され、イオンビームエッチング中にマスクエッジに対する試料位置がずれることはない。この結果、所望の試料断面Ｓを得ることができる。
【００２０】
以上、図３〜５を用いて本発明の一例を説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、以下の変形例なども含むものである。
【００２１】
たとえば、図６（ａ）に示すように、前記試料ホルダ貫通孔５ａの内面に、イオンビームによってエッチングされにくいカーボン５ｃなどをコーティングするようにようにしても良い。または、そのコーティングの代わりに、カーボンなどの軽元素物質で形成された筒を試料ホルダ貫通孔５ａの内面にはめ込むようにしても良い。このようにすれば、試料ホルダ貫通孔の内面にイオンビームが当たっても、そこから発生するスパッタ飛散量は極めて少なく、前記試料断面Ｓの汚染をより抑えることができる。なお、このような処理は、前記ｘｙ移動機構貫通孔４ａの内面や前記ステージ貫通孔３ａの内面に施すようにしても良い。
【００２２】
また、図６（ｂ）に示すように、前記イオンビームＩ１が進入するイオンビーム進入孔１１ａを備えた試料ホルダ１１を用いるようにしても良い。このイオンビーム進入孔１１ａは上記例のように試料ホルダ１１を貫通していないが、かなり深く形成されている。このため、前記イオンビームＩ１がイオンビーム進入孔１１ａに進入して底部１１ｂを照射し、その底部１１ｂから試料ホルダ形成物質ｍが飛び散ったとしても、その物質ｍの殆どはイオンビーム進入孔１１ａの内面に付着して、イオンビーム進入孔１１ａから飛び出してこない。この結果、イオンビームエッチングによって現れた試料断面Ｓに前記物質ｍが付着することは防止され、清浄な試料断面Ｓを走査電子顕微鏡などで観察することができる。なお、この場合にも、イオンビーム進入孔１１ａの内面を軽元素物質のようなイオンエッチングされにくい物質で形成するようにしても良い。
【００２３】
また、本発明のイオンミーリング試料作製装置を、透過電子顕微鏡や電子プローブマイクロアナライザやオージェマイクロプローブなどで観察される試料の作製に用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のイオンミーリング試料作製装置を説明するために示した図である。
【図２】図１の装置の問題を説明するために示した図である。
【図３】本発明のイオンミーリング試料作製装置の一例を説明するために示した図である。
【図４】図３における試料ホルダを説明するために示した図である。
【図５】図３の装置における試料エッチングを説明するために示した図である。
【図６】本発明の他の例を説明するために示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…真空チャンバ、２…イオン銃、３…ステージ、４…ｘｙ移動機構、５…試料ホルダ、６…試料、７…マスク移動機構、８…マスク、９…マスク保持部、１０…排気装置、１１…試料ホルダ、３ａ，４ａ，５ａ…貫通孔
【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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