(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束イオンビームを試料片に照射するイオンビーム照射光学系と、
上記集束イオンビームの照射によって発生する二次粒子を検出する二次粒子検出手段と、
上記集束イオンビームの照射領域にデポジション膜を形成する原料ガスを供給するデポジション用ガス供給源と、
上記試料片の一部を分離した摘出試料を移送する移送手段と、
サイドエントリ型試料ステージと、を有する試料作製装置において、
上記サイドエントリ型試料ステージには、上記試料片を載置する第１ステージと上記摘出試料を載置する第２ステージとからなる試料設置部が配置され、
上記試料設置部を、上記サイドエントリ型試料ステージの中心軸に対して平行に直進移動させる手段および上記中心軸に対して垂直方向を回転軸として回転移動させる手段を有することを特徴とする試料作製装置。
【請求項２】
請求項１に記載の試料作製装置において、
上記サイドエントリ型試料ステージは上記試料設置部の直進移動部材に上記試料設置部の回転移動部材を積載した構成からなり、上記試料設置部の直進移動および回転移動を、大気側から真空側へ導入する回転および直進移動可能な単一の駆動軸で行うことを特徴とする試料作製装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の試料作製装置において、
上記サイドエントリ型試料ステージが、集束イオンビーム装置、投射イオンビーム装置、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、走査プローブ顕微鏡、オージェ電子分光分析装置、電子プローブＸ線微少分析装置、電子エネルギ欠損分析装置、二次イオン質量分析装置、二次中性子イオン化質量分析装置、Ｘ線光電子分光分析装置、またはプローブを用いた電気計測装置のうちの少なくとも一つ以上に装填できることを特徴とする試料作製装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の試料作製装置において、
上記サイドエントリ型試料ステージを保管する保管庫を有しており、上記保管庫が、真空雰囲気下または乾燥雰囲気下、およびまたは恒温雰囲気下で保管する保管庫であることを特徴とする試料作製装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の試料作製装置において、
前記サイドエントリ型試料ステージの上記試料設置部を含む一部が脱着可能であることを特徴とする試料作製装置。
【請求項６】
請求項４に記載の試料作製装置において、
上記保管庫が上記試料設置部を含む上記サイドエントリ型試料ステージの一部を密閉する保管庫であることを特徴とする試料作製装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオンビームと移送手段を利用して、試料片から所望の微小試料を摘出し、試料ホルダに固定し、分析や観察に好適な形状に加工する試料作成装置およびそれを用いた試料作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの高集積化に伴い、その製造もしくは検査工程で扱われる分析や観察の対象物がますます微小化されてきており、それらの分析もしくは観察手段として、走査型電子顕微鏡（以下ＳＥＭ）に代わって、より観察分解能が高い透過型電子顕微鏡（以下ＴＥＭ）が有力な手段となってきている。
【０００３】
従来のＴＥＭ用試料の作成方法としては、研磨やイオンシニングなどを用いた方法がよく知られている。しかし最近では集束イオンビーム（以下ＦＩＢ）加工を利用する方法が定着しつつある。この方法は、まず観察すべき領域を含むおよそ３×０．１×０．５mm（０．５mmはウェハの厚さ）の大きさの短冊状ペレットを、ウェハ等の試料からダイシング装置を用いて切り出し、この短冊状のペレットの観察領域を、さらに厚さ０．１μm程度の薄壁状にＦＩＢ加工してＴＥＭ試料とする。このＴＥＭ試料をＴＥＭ試料ホルダに移載し、さらにＴＥＭステージに搭載し、ＴＥＭ装置に導入して薄壁面に電子線を照射して観察する。
【０００４】
この手法に関しては、例えば、論文集マイクロスコピー  オブ  セミコンダクティング  マテリアルズ（Microscopy  of  Semiconducting  Materials），1989,Institute  of  Physics  Series  No.100.,p.501-506において説明されている。
【０００５】
最近では、ＦＩＢ装置とＴＥＭ装置の両方で兼用できる試料ステージが用いられている。図１３は従来例のサイドエントリ型の試料ステージの概略形状であり、握り部１３の先に、外筒部９が取り付けられ、その先端にＦＩＢ加工したＴＥＭ試料４８を固定治具４９で固定している。
【０００６】
この試料ステージは図１４に示すように、ＦＩＢ装置２４内に導入され、試料ステージ微動機構３７により試料の位置が調整される。ＦＩＢ加工時には試料の薄壁部に平行にＦＩＢを照射し、ＴＥＭ観察時には薄壁面に垂直に電子線を照射するため、この試料ステージはＦＩＢ加工時とＴＥＭ観察時とで９０度軸回転させて用いる。このような試料ステージにより、ＦＩＢ装置２４内で加工した試料を直ちにＴＥＭ装置内に持ち込んで観察することが可能であるが、ＦＩＢ加工を利用しても一試料の加工時間は３時間から５時間を要している。
【０００７】
上述のＦＩＢとＴＥＭの兼用ステージについては特開平６−１０３９４７号公報に記載されている。またイオンビームを用いてウェハ内に作成した特定の微小試料をプローブにより摘出する方法として、特許公報第２７７４８８４号がある。
【０００８】
またウェハ内にＴＥＭ観察用の薄膜のみを集束イオンビームを用いて作成し、この薄膜のみをガラス製のニードルを用いてＴＥＭメッシュ上に搬送しＴＥＭ試料とする方法が、例えばマテリアル  リサーチ  ソサエティー  シンポジウム  プロシーディング（Material  Research  Society  Symposium  Proceeding），１９９７，ｖｏｌ．４８０．，ｐ１９−２７に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、分析や観察、計測に好適な試料、特にＴＥＭ試料を作成する場合、以下のような問題を抱えていた。
【００１０】
ＴＥＭ試料を作成するには、イオンシニングや研磨機もしくはダイシング装置やＦＩＢ装置などの複数の装置が必要となるほか、試料作成には多大な時間と神経を尖らして行わなければならない熟練技能的な煩雑な手作業を必要としていた。また微小試料をプローブにより摘出する方法および作成したＴＥＭ試料をＴＥＭメッシュ上に搬送する方法では、作成されたＴＥＭ試料がプローブに保持された状態であるため、ＴＥＭ装置への導入が非常に困難である他、落下、紛失等の事故発生の危険性がある。またＴＥＭ観察後、別の試料と交換する際にも同様の危険性を伴う。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明の目的は、試料作成から分析や観察、計測までの作業が簡便で、試料作成が一つの装置ででき、作成試料の分析装置への受け渡しが容易な試料作成装置および方法を提供することにある。さらに、試料作成から分析や観察、計測までの時間を短縮でき、分析や観察の能率を向上できる試料作成装置および方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、集束イオンビームもしくは投射イオンビームのいずれかの照射光学系と、上記イオンビームの照射によって発生する二次粒子を検出する二次粒子検出手段と、上記イオンビームの照射領域にデポジション膜を形成する原料ガスを供給するデポジション用ガス供給源と、試料片の一部を分離した摘出試料を試料ホルダに移し変える移送手段と、上記試料片を載置するサイドエントリ型試料ステージと、上記サイドエントリ型試料ステージを搭載して微動させる試料ステージ微動手段からなる試料作成装置において、上記サイドエントリ型試料ステージの試料設置部を試料ステージの軸方向成分を含む方向に移動可動とする手段と、上記試料設置部を試料ステージの軸方向に垂直な成分を含む回転軸をもって回転可能とする手段をもうけることによって達成される。
【００１３】
特に上記目的は、上記試料設置部をサイドエントリ型試料ステージから分離可能とし、試料設置部が試料設置面の垂線を中心とする回転自由度を有し、さらにサイドエントリ型試料ステージ軸中心に対して概略平行に直進移動する直進自由度を有した構成とすることによって、容易に達成できる。
【００１４】
本手段を採る試料作成は以下のような手順を踏んで行う。まず操作者は、前述の自由度を有するサイドエントリ型試料ステージに試料片を貼り付ける。試料片の固定作業は、試料設置部が回転自由度を有していることから、試料片の断面の方向や接着の際の位置ずれを気にすることなく行える。さらにサイドエントリ型試料ステージは直進自由度をも有していることから、一辺が数mmオーダの試料片をいずれの方向および位置からでもＦＩＢ加工することが容易である。この結果、従来においては経験と勘に頼っていた試料片の切り出しおよび試料片の固定作業が、操作者を選ばず誰にでも行えるようになる。従って所望の観察部位を有する試料から、例えばＴＥＭ観察に適した状態の微小試料への加工を短時間で確実におこなえるようになる。
【００１５】
試料片を固定後、試料設置部をサイドエントリ型試料ステージに結合し、試料ステージ微動手段に装填し、真空容器内へ導入する。試料ステージ微動手段は、真空容器内を大気に暴露することなく、サイドエントリ型試料ステージの真空容器からの出し入れが可能である。
【００１６】
この後、試料片の所望の観察部位を含む領域を、所望の大きさにＦＩＢ加工して摘出し、移送手段によって一旦保持後、サイドエントリ型試料ステージを引き抜き、ＴＥＭホルダを搭載した別のサイドエントリ型試料ステージを導入する。サイドエントリ型試料ステージの交換後、移送手段に保持されている微小試料片を、デポジション膜を形成することでＴＥＭホルダに固着する。上記固着後、真空容器から引き抜き、ＴＥＭ装置へ装填することでＴＥＭ観察が行える。
【００１７】
このようなＴＥＭ試料の作成に代表される微小試料片の作成に様々効果をもたらすサイドエントリ型試料ステージは、以下の構成を採ることで実現できる。
【００１８】
単一の駆動軸の真空側の端がネジの形状とし、この駆動軸と回転自在な部材を介して、駆動軸の中心軸廻りの回転自由度を拘束した腕を結合する。この腕の所定の位置に試料片を載置する試料設置部が配されるように、ワイヤ等の回転運動伝達媒体を巻きまわした第１のプーリを、腕に対して回転自在となるように回転部材を介して結合させる。このプーリと対をなす位置に、先の回転運動伝達媒体を巻きまわした第２のプーリを、同様に腕に対して回転自在となるように回転部材を介して結合する。第１のプーリと第２のプーリの間で巻きまわされた回転伝達媒体の一方と一端を固定した第２の腕を配する。
【００１９】
第２の腕の他端は駆動軸のネジと嵌合するネジの形状としており、駆動軸のネジと噛み合わせる。第２の腕は腕と同様に駆動軸の中心軸廻りの回転自由度を拘束する。駆動軸は真空シールを介して回転および直進自在に、上記腕は直進自在に保持する外筒部で覆う。
【００２０】
以上が回転、直進の２自由度を有するサイドエントリ型試料ステージの極基本的な構成である。このような２自由度を有するサイドエントリ型試料ステージは様々な用途が考えられる。例えば試料設置部を複数設置することで、複数の試料片を一度にＦＩＢ加工することができるようになる。また別の例では、一方に試料片を載置する第１ステージとし、他方を例えばＴＥＭホルダを載置する第２ステージで試料設置部を構成することで一層使い勝手が改善できる。
【００２１】
また別の構成としては次のような構造を採るサイドエントリ型試料ステージがある。腕および駆動軸および外筒部の構成は上述の構成と同様であり、変更点のみについて記載することとする。試料設置部の円周を歯車形状例えばかさ歯車形状とする。駆動軸の真空側の端の形状を前述のかさ歯車と噛み合う第２のかさ歯車形状とする。
【００２２】
また別の構成としては次のような構造を採るサイドエントリ型試料ステージがある。腕および駆動軸および外筒部の構成は上述の構成と同様であり、変更点のみについて記載することとする。試料設置部の第１のプーリと第２のプーリ間をベルト等の回転運動伝達媒体で結合するまでは前述の構成と同じである。第２のプーリの円周を歯車形状例えばかさ歯車形状とする。駆動軸の真空側の端の形状を前述のかさ歯車と噛み合う第２のかさ歯車形状とする。
【００２３】
また別の構成としては、次のような構造を採るサイドエントリ型試料ステージがある。腕および駆動軸および外筒部の構成は上述の構成と同様であり、変更点のみについて記載することとする。試料設置部の駆動軸側の端面に突出部を設ける。突出部の形状は問わない。駆動軸の真空側の端面に、駆動軸の回転中心軸から偏芯した位置に、自由端が前述した突出部の面と駆動軸の中心軸と平行な姿勢で接触する回転軸を配する。この駆動軸の回転中心軸に対して偏芯した回転軸を有する構成は、試料設置部の回転方向を一部の構造の変更で容易に対応できる。すなわち試料設置部の回転中心を、駆動軸の回転中心軸に対して水平にひいた垂線と平行に配した構成とした場合、試料設置部は駆動軸の中心軸から見てピッチングの方向に回転移動させることができる。また駆動軸の中心軸に対して平行に回転中心を配した構成ではヨーイングの方向に回転移動させることができる。
【００２４】
以上述べてきたサイドエントリ型試料ステージは、集束イオンビーム、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、走査プローブ顕微鏡、オージェ電子分光分析装置、電子プローブＸ線微少分析装置、電子エネルギ欠損分析装置、二次イオン質量分析装置、二次中性子イオン化質量分析装置、Ｘ線光電子分光分析装置、またはプローブを用いた電気計測装置のうちのいずれかに装填できる構成とすることで、試料面分析や観察が容易かつ速やかにできるようになる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１（ａ）は本発明の一実施例の試料作成装置におけるサイドエントリ型試料ステージの縦断面図であり、同図（ｂ）は上面図である。また図２は第１の実施例のサイドエントリ型試料ステージを構成する基本部品を階層毎に示した鳥瞰図でである。なお、以下本明細書に示す符号において、同一の符号を用いた部材は同等の機能を有する部材であることを示す。
【００２６】
第１の実施例の構成を図２を用いて説明する。なお、図２は構成を説明するのが主目的であって、各々の部品の縮尺比は正確ではない。
【００２７】
試料片（図示せず）を設置する試料設置部１は第１のプーリ２に容易に分離できるように保持する。本実施例では試料設置部１はプーリ２とねじ結合する構造である。第１のプーリ２は直進移動する第１の腕４に、回転自在な部材（本実施例では自己潤滑性のある軸受け３ａ）を介して保持する。第１のプーリ２および第２のプーリ５の外周には回転運動伝達媒体（本実施例ではワイヤ６）を巻きまわす。上記第２のプーリ５も、直進移動する第１の腕４に回転自在な部材（本実施例では自己潤滑性のある軸受け３ｂ）を介して回転自在に保持する。
【００２８】
ワイヤ６の一部を、端部がねじ（７ａ）加工された第２の腕７と結合させる。駆動軸８には上記第２の腕７の端部に設けたねじ部７ａと嵌合するねじ部８ａが加工してあり、駆動軸８と第２の腕７を上記のねじ部７ａおよび８ａで接続する。
【００２９】
この時、第１の腕４と駆動軸８は回転自在な部材（図示せず）を介して押圧させている。これら第１、第２の腕４および７は回転方向の自由度を規制させて外筒９内に挿入し、駆動軸８は回転および直進自在な軸受け１４および真空シール（図示せず）を介在させて外筒９内に挿入する。
【００３０】
駆動軸８の端部は外筒９から突出する。突出した駆動軸８には歯車１０ａを固定し、駆動軸８の端面には直進移動のアクチュエータである微少送り機構１１を押圧させている。歯車１０ａと噛み合う別の歯車１０ｂを、駆動軸８と平行に配し、歯車１０ｂ）に回転移動用のつまみ１２を固定する。図示していないが、これら歯車１０ａ、１０ｂは回転自在な部材を介して保持されていることは言うまでもない。
【００３１】
以上が回転、直進の２自由度を有するサイドエントリ型試料ステージの基本的な構成である。以下図１を用いて動作を説明する。
【００３２】
微少送り機構１１を用いて駆動軸８を直進移動させる。駆動軸８の直進移動は第１および第２の腕４および７に伝達されることで、第１の腕４に設置した試料設置部１は回転することなく直進移動する。
【００３３】
試料設置部１の回転移動は、つまみ１２を回し歯車１０ａ、１０ｂを介して駆動軸８を回転運動させることでなされる。駆動軸８の回転運動を駆動軸８のねじ８ａと噛み合ったネジ７ａによって回転方向を規制された第２の腕７の直進運動に変換する。第２の腕７の直進運動は、第２の腕７の一端がワイヤ６と結合していることから、プーリ２に巻きまわしたワイヤ６を引っ張る作用をする。引っ張られたワイヤ６は、摩擦によってプーリ２を回転運動させることによって、試料設置部１を試料ステージの軸方向に垂直な成分を含む回転軸をもって回転可能とする。
【００３４】
以上述べてきたように単一の駆動軸８の直進および回転運動の簡易な操作によって試料設置部１は直進移動および回転移動することができる。
【００３５】
（実施例２）
図３は別の実施例のサイドエントリ型試料ステージを示している。同図（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は上面図である。本実施例において、駆動部２０は実施例１と同じであることから、本図では駆動部２０を省略して示している。また腕４および駆動軸８および外筒９部の構成は実施例１と同様であり、変更点のみについて記載する。
【００３６】
試料設置部１の円周を歯車形状（例えばかさ歯車２５ｂ）形状とする。駆動軸８の真空側の端の形状を前述のかさ歯車２５ｂと噛み合う第２のかさ歯車２５ａ形状とする。これにより駆動軸８を回転することで、互いに噛み合ったかさ歯車２５ａ、２５ｂで駆動軸８の回転の運動方向が変化され、試料設置部１は回転移動する。直進移動は実施例１の方法で行える。
【００３７】
（実施例３）
図４は別の実施例のサイドエントリ型試料ステージを示している。同図（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は上面図である。駆動部は実施例１と同じであることから、本図でも駆動部を省略して示している。腕４および駆動軸８および外筒９部の構成、およびも試料設置部１の第１のプーリ２と第２のプーリ５との間をベルト等の回転運動伝達媒体で結合するまでは実施例１と同様であり、以下では変更点のみについて記載する。
【００３８】
本実施例では第２のプーリ５の円周を歯車形状例えばかさ歯車２６ａとする。また、駆動軸８の真空側の端の形状を上記第２のプーリに形成したかさ歯車２６ａと噛み合う第２のかさ歯車２６ｂ形状とする。これにより駆動軸８を回転することで、互いに噛み合ったかさ歯車２６ａおよび２６ｂで駆動軸８の回転の運動方向が変化され、第２のプーリ５が回転し、摩擦によってワイヤ６を介して試料設置部１が回転移動する。直進移動は前述の実施例１と同様の方法で行える。
【００３９】
（実施例４）
上記実施例１ないし３のような、２自由度を有するサイドエントリ型試料ステージは様々な用途が考えられる。図５に示すサイドエントリ型試料ステージのように、試料設置部１を複数（本実施例では２個）設置することで、複数の試料片を一度にＦＩＢ加工することができるようになり、サイドエントリ型ステージの抜き差しおよびそれに伴う真空の排気、リークおよび試料片１５の交換などの時間が一度ですむことから大幅な所要時間の短縮が実現できる。
【００４０】
（実施例５）
図６（ａ）に示す縦断面図のように、一方は試料片を載置する第１ステージ１ａとし、他方を例えばＴＥＭホルダ２１を載置する第２ステージ１ｂとした試料設置部１とすることで、なお一層の使い勝手の改善が実現できる。ここで、同図（ｂ）は上面図である。
【００４１】
また図６は試料設置部１を微少送り機構１１を駆動して外筒９内まで退避させた状態を示している。本サイドエントリ型試料ステージは、外筒９の観察位置の形状をＦＩＢ加工およびＴＥＭ観察が可能な形状とし、またプーリ２を試料片用の第１ステージ１ａの直下に配し、片持ち梁状の試料設置部１の他端にＴＥＭホルダ２１を積載する第２ステージ１ｂを配した構成としている。ここでプーリ２は第１ステージ１ａ直下の位置に制限されるものではなく、任意の位置でも問題無いことは当然である。
【００４２】
ＦＩＢ加工時には、微少送り機構１１を駆動し、試料片を固定した第１ステージ１ａを観察位置まで直進移動させる。この際プーリ２が腕４と共に薄く構成した外筒９部からはみ出すが、微小試料片（図示せず）摘出の際のＦＩＢ加工には何ら不都合は生じない。
【００４３】
ＦＩＢ加工終了後、微小試料片２２を移送手段（図示せず）に保持させている間、駆動軸８を大気側に所定の量だけ直進移動、すなわち試料設置部１を退避させる。所定の位置まで移動後、駆動軸８をプーリ２が１８０度回転するまで回転させ、ＴＥＭホルダ２１を積載した第２ステージ１ｂを観察位置まで回転移動させる。
【００４４】
外筒９部の側面には、ＴＥＭホルダ２１の回転軌道に干渉しない程度に開口部２３を設けているので回転移動が可能である。所定の位置まで回転移動したら、必要に応じて直進移動させＴＥＭホルダ２１の所望の位置に、移送手段１８によって微小試料を移載する。またＴＥＭ観察の際は、ＴＥＭホルダ２１を積載した第２ステージ１ｂを直進移動させ、外筒９部に押圧させることで、より安定した観察が行える。
【００４５】
以上述べてきたように試料片用の第１ステージ１ａとＴＥＭホルダ２１用の第２ステージ１ｂを設けた本実施例を採ることによって、サイドエントリ型試料ステージの抜き差し作業が不要となり確実に試料片１５からの微小試料片２２の摘出およびＴＥＭホルダ２１への移送、固着が行える。また外筒９部の形状をＦＩＢ装置とＴＥＭ装置とで共用できる形状とすることで、ＴＥＭホルダ２１に移載した微小試料片２２をそのまま例えばＴＥＭ試料にＦＩＢ加工を施すこともでき、より試料作成の簡易化および作成時間の短縮化が実現できる。
【００４６】
さらにこのサイドエントリ型試料ステージをそのままＴＥＭ装置１９に装填することで、操作者が直に作業するのは試料片の接着作業のみとなり、真空容器１７内にサイドエントリ型試料ステージを導入した後は、微小試料片２２の摘出およびＴＥＭホルダ２１への移載、さらにＦＩＢ加工、ＴＥＭ試料の作成まで一貫して同一の装置内で行え、操作者はこのサイドエントリ型試料ステージの抜き差し作業だけでＴＥＭ観察までを行える。本実施例によれば、従来ＴＥＭ観察まで数日の時間と熟練した操作者を要していた工程は、操作者を選ばず大幅な時間短縮および安全で確実に行えるようになる。
【００４７】
（実施例６）
図７は別の実施例のサイドエントリ型試料ステージを示している。同図（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は上面図である。本実施例においても、駆動部は第１の実施例と同じであることから、本図では駆動部を省略して示している。腕４および駆動軸８および外筒９部の構成はこれまでの実施例の構成と同様であり、変更点のみについて記載する。
【００４８】
本実施例では、試料設置部１の駆動軸８側の端面に突出部２７を設ける。突出部２７の形状は問わない。また、駆動軸８の真空側の端面に、駆動軸８の回転中心軸から偏芯した位置に、自由端が前述した突出部２７の面と駆動軸８の中心軸と平行な姿勢で接触する回転軸２８を配する。
【００４９】
試料設置部１の回転移動は、駆動軸８を回転することで回転軸２８が偏芯回転し、回転軸２８の自由端が接触した突出部２７が回転軸２８の偏芯量と回転量に応じて回転移動する。すなわち試料設置部１が回転移動する。
【００５０】
本実施例で示すサイドエントリ型試料ステージは、試料設置部１の回転移動量に制約があるが、試料設置部１の回転方向を一部の構造の変更で容易に対応できる点がこれまでの実施例には無い特徴がある。
【００５１】
（実施例７）
図８は試料設置部１の回転方向を９０度変えた実施例のサイドエントリ型試料ステージを示している。同図（ａ）は縦断面図であり、同図（ｂ）は上面図である。
【００５２】
本実施例のように、試料設置部１の回転中心２９を、駆動軸８の回転中心軸に対して水平にひいた垂線と平行に配した構成とした場合、試料設置部１は駆動軸８の中心軸から見てピッチングの方向に回転移動させることができる。また図では示していないが駆動軸８の中心軸に対して平行に回転中心を配した構成ではヨーイングの方向に回転移動させることができる。
【００５３】
なお、以上説明してきた実施例では駆動部２０の自動化を念頭においた構成であるため、図１に示したように回転運動を歯車１０ａ、１０ｂを介して微少送り機構１１と並行に配したつまみ１２を用いて行っている。自動化には、微少送り機構１１およびつまみ１２を各々モータ等の駆動源（図示せず）に換装することで何ら寸法的に変更することなく自動化が実現できる。
【００５４】
（実施例８）
完全な手動駆動で構わない場合は、握り部１３を細くした方が取り扱い易いことは言うまでもない。その際、図９に示す構成でも本発明の目的は達成される。図９は第１の実施例の駆動部のみを変更したサイドエントリ型試料ステージの縦断面図を示している。
【００５５】
本実施例では、駆動部２０の直径を細くするために、回転駆動用のつまみ１２と微少送り機構１１を直列に配している点がこれまでの実施例と異なっている。回転つまみ１２は駆動軸８と直進のみの自由度があるように回転自由度を規制した直進軸受け３１を介して結合している。さらに回転つまみ１２は外筒９部と回転自在な軸受け１４を介して押圧している。回転つまみ１２の端部に微少送り機構１１が結合しており、微少送り機構１１の直進移動部は駆動軸８の端部と押圧している。
【００５６】
駆動軸８の直進移動はこれまでの実施例と同様に微少送り機構１１を駆動することで、回転つまみ１２が回転することなく駆動軸８のみが直進移動することで行われる。駆動軸８の回転運動は回転つまみ１２を回転することで、微少送り機構１１毎駆動軸８を回転移動させることで伝達される。本実施例の構成を採ることで握り部１３の直径を３０mm程度にすることができ、装置の取り回しが容易になる。
【００５７】
以上では第１の実施例の駆動部２０を変更した例を説明したが、本実施例の構成は実施例２ないし６のいずれの実施例においても適用可能である。なお、これまで説明してきた様々なサイドエントリ型試料ステージにおいて、握り部１３に回転つまみ１２の回転方向と、試料設置部１の回転方向の関係がわかるようにマークを入れておくことで、なお一層の使い易さが達成できる。
【００５８】
（実施例９）
図１０は本発明の一実施例の試料作成装置の鳥瞰図である。前記実施例で述べてきたサイドエントリ型試料ステージは、図１０に示す試料作成装置で使用する。
【００５９】
この装置３８は、集束イオンビームもしくは投射イオンビームのいずれかのイオンビーム３３の照射光学系３２と、上記イオンビーム３３の照射によって発生する二次粒子を検出する二次粒子検出器３４と、上記イオンビーム３３の照射領域にデポジション膜を形成する原料ガスを供給するデポジション用ガス供給源３５と、試料片１５の一部を摘出した微小試料片２２を試料ホルダ３６に移し変える移送手段１８と、サイドエントリ型試料ステージを搭載して微動させる試料ステージ微動手段３７から構成される。
【００６０】
試料作成装置３８にはさらに、イオンビーム３３の照射光学系３２を制御するイオンビーム制御部３９、二次粒子検出器３４への印加電圧の調整などを行う二次粒子検出器制御部４０、デポジション用ガス供給源３５の温度調整やバルブの開閉などを制御するデポジションガス用ガス供給源制御手段４１、試料ステージ微動手段３７を制御するためのステージ制御部４２、移送手段１８を駆動するための移送手段制御部４３、試料片１５や移送手段１８などを画像表示する画像表示部４４などを有し、これらの制御部は計算処理部４５によってコントロールされる。
【００６１】
本発明のサイドエントリ型試料ステージを採る試料作成は以下の手順を踏んで行う。まず操作者は、前述の自由度を有するサイドエントリ型試料ステージの試料設置部１に試料片１５を貼り付ける。この際、試料設置部１をサイドエントリ型試料ステージから分離して行ってもよいように、試料設置面には基準線（図示せず）を彫っており、試料片１５固定の際の方向の目安となる。また複数の試料設置部１に予め複数の試料片１５を固定しておくことで、作業効率を上げることもでき、結果として作業時間の短縮化が実現できる。
【００６２】
試料片１５の固定作業は、試料設置部１は回転自由度を有していることから、試料片１５の断面の方向や接着の際の位置ずれを気にすることなく行える。さらに直進自由度をも有していることから、一辺が数mmオーダの試料片１５のいずれの方向および位置でもＦＩＢ加工することが容易に可能である。
【００６３】
この結果、従来経験と勘に頼っていた試料片１５の切り出しおよび試料片１５の固定作業が、操作者を選ばず誰にでも行えるようになる。これにより、短時間で確実に所望の観察部位の例えばＴＥＭ試料の作成がおこなえるようになる。
【００６４】
試料片１５の固定後、試料設置部１をサイドエントリ型試料ステージに結合し、試料ステージ微動手段に装填し、真空容器１７内へ導入する。
【００６５】
試料ステージ微動手段は、真空容器１７内を大気に暴露することなく、サイドエントリ型試料ステージの真空容器１７からの出し入れが可能である。
【００６６】
この後、試料片１５の所望の観察部位を含む領域を、所望の大きさにＦＩＢ加工して摘出し、移送手段１８によって一旦保持後、サイドエントリ型試料ステージを引き抜き、ＴＥＭホルダ２１を搭載した別のサイドエントリ型試料ステージを導入する。サイドエントリ型試料ステージの交換後、移送手段１８に保持されている微小試料片１５をＴＥＭホルダ２１にデポジション膜を形成することで固着する。
【００６７】
微小試料片の固着後、サイドエントリ型試料ステージを真空容器１７から引き抜き、ＴＥＭ装置１９（図示せず）へ装填することでＴＥＭ観察が行える。このとき、図６の実施例のサイドエントリ型試料ステージを用いれば、このサイドエントリ型試料ステージの交換操作は不要となり、試料設置部１を回転させるだけの操作でよい。
【００６８】
また以上説明してきた実施例では、説明上ＴＥＭ試料の作成、観察を一例として説明してきたが、ＴＥＭに限定される物ではなく、集束イオンビーム、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡、走査プローブ顕微鏡、オージェ電子分光分析装置、電子プローブＸ線微少分析装置、電子エネルギ欠損分析装置、二次イオン質量分析装置、二次中性子イオン化質量分析装置、Ｘ線光電子分光分析装置、またはプローブを用いた電気計測装置のうちのいずれかに装填できる構成とすることで、試料面分析や観察が容易にできるようになることは当然である。
【００６９】
（実施例１０）
以上述べてきたサイドエントリ型試料ステージを保管する保管庫４６を設けてもよい。図１１は保管庫４６に挿入したサイドエントリ型試料ステージの状態を示した鳥瞰図である。前述したように試料片１５の試料設置部１への固定をまとめて行った場合などに、試料片１５の物理的あるいは化学的汚染を防ぐ目的で、内部が真空雰囲気の保管庫に保管する。保管庫４６の上面は内部が見えるように透明の蓋４７で構成しているので、保管されているサイドエントリ型試料ステージの状態を随時確認できる。この保管庫４６を準備することによって、複数のサイドエントリ型試料ステージを、保管場所をとらず、清浄な雰囲気下で保管することができる。
【００７０】
（実施例１１）
またＦＩＢ装置２４と前述した各種の分析装置、計測装置が離れた場所にある場合、図１２に示す携帯型保管庫の実施例を用いてもよい。携帯型保管庫５０は、イオンビーム３３によって所望の分析手段、観察手段または計測手段に適する形状にＦＩＢ加工した試料片１５を載置するサイドエントリ型試料ステージを、前述の各種の分析装置、計測装置まで運ぶ際、試料設置部１付近のみを真空雰囲気下に密閉する機能を有しており、軽量であり、運搬が容易である。
【００７１】
携帯型保管庫５０は透明の部材で構成することによって、試料設置部１の状態が把握できるようになっており、運搬中の取り扱いに注意を促す。携帯型保管庫５０の代表的な使い方は、ＦＩＢ装置２４からサイドエントリ型試料ステージを引き抜いた後、速やかに携帯型保管庫５０に試料設置部１を含む先端部を挿入する。
【００７２】
サイドエントリ型試料ステージの外筒９には、真空シール１６部材が配されており、この真空シール１６部材を利用して携帯型保管庫５０の内部を気密に保持する。挿入後、排気装置５１と接続する弁５２を操作して携帯型保管庫５０の内部を適宜な時間排気する。
【００７３】
排気後、弁５２を操作して携帯型保管庫５０の内部を密閉させ、弁５２と排気装置５１を分離し、携帯型保管庫５０を弁５２毎上述した例えば分析装置まで運搬する。運搬後、弁５２を操作し、携帯型保管庫５０の内部を大気圧にしてから速やかに分析装置へ装填する。この際サイドエントリ型試料ステージを保持する台５３などに固定した状態で行う方が安全であることは言うまでもない。
【００７４】
この携帯型保管庫５０を用いることによって、貴重な試料を汚染することなく、また落下、破損などの事故を未然に防ぐことができ、軽量であることから楽に持ち運びすることができる。
【００７５】
以上述べてきた保管庫４６および携帯型保管庫５０の内部は真空雰囲気に限定されることはなく、例えば清浄な乾燥雰囲気下にあっても構わない。さらに保管庫４６自体を恒温層として内部の温度を常時一定に制御する構成としても何ら問題はない。
【００７６】
【発明の効果】
試料片を積載し、ＦＩＢ装置に装填するサイドエントリ型試料ステージの試料設置部に直進と回転の２自由度を持たせたことによって、一辺が数mmオーダの試料片の任意の断面位置からの微小試料の摘出およびＦＩＢ加工が可能となる。
【００７７】
また試料片用とＴＥＭホルダ用の試料設置部を設けたことで、サイドエントリ型試料ステージの抜き差し作業が不要となり確実に試料片からの微小試料の摘出およびＴＥＭホルダへの移送、固着およびＦＩＢ加工の試料作成作業が一貫して可能となり、より試料作成の簡易化および作成時間の短縮化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す縦断面図および上面図。
【図２】本発明の第１の実施例のサイドエントリ型試料ステージの基本構成を示す鳥瞰図。
【図３】本発明の第２の実施例を示す縦断面図および上面図。
【図４】本発明の第３の実施例を示す縦断面図および上面図。
【図５】本発明の第４の実施例の鳥瞰図。
【図６】本発明の第５の実施例を示す縦断面図および上面図。
【図７】本発明の第６の実施例を示す縦断面図および上面図。
【図８】本発明の第７の実施例を示す縦断面図および上面図。
【図９】本発明の第８の実施例を示す縦断面図。
【図１０】本発明のサイドエントリ型試料ステージを搭載した試料作成装置の鳥瞰図。
【図１１】本発明のサイドエントリ型試料ステージを収納した保管庫の鳥瞰図。
【図１２】本発明の別の保管庫の実施例を示す縦断面図。
【図１３】従来のサイドエントリ型試料ステージを示す外観図。
【図１４】従来のＦＩＢ装置を示す鳥瞰図。
【符号の説明】
１…試料設置部、１ａ…第１ステージ、１ｂ…第２ステージ、２…プーリ、３…軸受け、４…腕、５…第２のプーリ、６…ワイヤ、７…第２の腕、８…駆動軸、８ａ…ねじ、９…外筒、１０ａ…歯車、１０ｂ…歯車、１１…微少送り機構、１２…つまみ、１３…握り部、１４…軸受け、１５…試料片、１６…真空シール、１７…真空容器、１８…移送手段、１９…ＴＥＭ装置、２０…駆動部、２１…ＴＥＭホルダ、２２…微小試料片、２３…開口部、２４…ＦＩＢ装置、２５ａ…歯車、２５ｂ…歯車、２６ａ…かさ歯車、２６ｂ…かさ歯車、２７…突出部、２８…回転軸、２９…回転中心、３０…駆動源、３１…直進軸受け、３２…照射光学系、３３…イオンビーム、３４…二次粒子検出器、３５…デポジション用ガス供給源、３６…試料ホルダ、３７…試料ステージ微動手段、３８…試料作成装置、３９…イオンビーム制御部、４０…二次粒子検出器制御部、４１…デポジション用ガス供給源制御部、４２…ステージ制御部、４３…移送手段制御部、４４…画像表示部、４５…計算処理部、４６…保管庫、４７…蓋、４８…ＴＥＭ試料、４９…固定治具、５０…携帯型保管庫、５１…排気装置、５２…弁、５３…台。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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