(57)【要約】【課題】試料をステージの傾斜角を超えて傾斜させることを可能とする試料台を提供する。【解決手段】荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置内において試料を保持するための試料台１は、第１支持面１２を有する本体部１０と、本体部１０に対して回動可能に支持される回動部２０と、を備える。回動部２０は、第２支持面２２と、試料を保持するための、第２支持面２２とは異なる試料保持面２１と、を含む。回動部２０は、第１支持面１２と第２支持面２２とが接する状態と、第１支持面１２と第２支持面２２とが予め定められた回動角θをなす状態とが選択的に切り替わるように、本体部１０に対して回動可能に設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置内において前記試料を保持するための試料台であって、
第１支持面を有する本体部と、
前記本体部に対して回動可能に支持される回動部と、を備え、
前記回動部は、
第２支持面と、
前記試料を保持するための、前記第２支持面とは異なる試料保持面と、を含み、
前記回動部は、前記第１支持面と前記第２支持面とが接する状態と、前記第１支持面と前記第２支持面とが予め定められた回動角をなす状態とが選択的に切り替わるように、前記本体部に対して回動可能に設置される、試料台。
【請求項２】
前記本体部を前記回動部の回動方向に沿って傾斜させることにより、重力によって前記第１支持面と前記第２支持面とが接する状態と、前記第１支持面と前記第２支持面とが前記回動角をなす状態とが選択的に切り替わる、請求項１に記載の試料台。
【請求項３】
前記本体部は、第３支持面をさらに有し、
前記回動部は、第４支持面をさらに有し、
前記第１支持面と前記第２支持面とが接する状態において前記第３支持面と前記第４支持面とは前記回動角をなし、前記第１支持面と前記第２支持面とが前記回動角をなす状態において前記第３支持面と前記第４支持面とは接する、請求項１または２に記載の試料台。
【請求項４】
複数の前記回動部を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の試料台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料台に関し、より特定的には、荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置内において試料を保持するための試料台に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子、イオンなどの荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置として、たとえばＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）、ＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）加工装置などが挙げられる。これらの装置を用いて試料を観察または加工する場合、試料を試料台に保持した状態で装置内に装填し、試料台をステージに固定する。そして、ステージを、たとえばｘ方向およびｘ方向に直交するｙ方向に移動させるとともに、ステージを傾斜させて試料の所望の領域を観察または加工可能な状態とする。
【０００３】
しかし、ステージの傾斜角度はステージの仕様により制限されている。そのため、試料を大きく傾斜させたい場合、試料台に保持された試料を一旦装置から取り出し、他の試料台に載せ替えた後、当該他の試料台に保持された試料を装置内に装填するという作業が必要になる場合がある。このような手順で作業を実施すると、試料の汚染や損傷のおそれがある。また、荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置は、試料室内を減圧状態として、試料の観察や加工を実施する必要があるものが多い。そのため、試料の取り出しや再度の装填を短時間で実施することは難しい。そのため、このような作業は、作業効率の大幅な低下を招来する場合がある。
【０００４】
これに対し、試料を搭載する部材をレール部に沿って移動させることにより、試料を傾斜させる試料台が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３４６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、試料をステージの傾斜角を超えて傾斜可能とすることは、荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する場合における課題の１つとなっている。
【０００７】
そこで、試料をステージの傾斜角を超えて傾斜させることを可能とする試料台を提供することを、目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に従った試料台は、荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置内において試料を保持するための試料台である。この試料台は、第１支持面を有する本体部と、本体部に対して回動可能に支持される回動部と、を備える。回動部は、第２支持面と、試料を保持するための、第２支持面とは異なる試料保持面と、を含む。回動部は、第１支持面と第２支持面とが接する状態と、第１支持面と第２支持面とが予め定められた回動角をなす状態とが選択的に切り替わるように、本体部に対して回動可能に設置される。
【発明の効果】
【０００９】
上記試料台によれば、試料をステージの傾斜角を超えて傾斜させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】試料台の構造を示す概略図である。
【図２】試料台の動作を説明するための概略図である。
【図３】試料台の動作を説明するための概略図である。
【図４】試料台の動作を説明するための概略図である。
【図５】試料台を用いたＦＩＢ加工装置による薄膜試料の作成手順の概略を示すフローチャートである。
【図６】試料台を用いたＦＩＢ加工装置による薄膜試料の作成手順を説明するための概略図である。
【図７】試料台を用いたＦＩＢ加工装置による薄膜試料の作成手順を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の試料台は、荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置内において試料を保持するための試料台である。この試料台は、第１支持面を有する本体部と、本体部に対して回動可能に支持される回動部と、を備える。回動部は、第２支持面と、試料を保持するための、第２支持面とは異なる試料保持面と、を含む。回動部は、第１支持面と第２支持面とが接する状態と、第１支持面と第２支持面とが予め定められた回動角をなす状態とが選択的に切り替わるように、本体部に対して回動可能に設置される。
【００１２】
本願の試料台においては、試料保持面を含む回動部の第２支持面が、本体部の第１支持面に接する状態と回動角をなす状態とを切り替えることができる。そのため、第２支持面が第１支持面に接する状態で試料保持面に試料が保持される状態（基準状態）と、ステージを傾斜させ、かつ第２支持面が第１支持面と回動角をなす状態で試料保持面に試料が保持される状態（傾斜状態）とを切り替えることができる。すなわち、ステージの傾斜方向と回動部の回動方向とを一致させることで、傾斜状態においては、基準状態に対してステージの傾斜角と回動角との合計角だけ試料が傾斜した状態を実現することができる。このように、本願の試料台によれば、試料をステージの傾斜角を超えて傾斜させることができる。
【００１３】
上記試料台は、本体部を回動部の回動方向に沿って傾斜させることにより、重力によって第１支持面と第２支持面とが接する状態と、第１支持面と第２支持面とが回動角をなす状態とが選択的に切り替わるものであってもよい。このようにすることにより、回動部を駆動するモータ等の機構が不要となり、試料台の構造を簡素なものとすることができる。
【００１４】
上記試料台において、本体部は、第３支持面をさらに有していてもよい。回動部は、第４支持面をさらに有していてもよい。そして、第１支持面と第２支持面とが接する状態において第３支持面と第４支持面とは上記回動角をなし、第１支持面と第２支持面とが上記回動角をなす状態において第３支持面と第４支持面とは接するようにしてもよい。このようにすることにより、上記基準状態と上記傾斜状態とを切り替えることが可能な構造を容易に達成することができる。
【００１５】
上記試料台は、複数の回動部を備えていてもよい。これにより、複数の回動部を用いたより効率的な試料の観察、加工が可能となる。
【００１６】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本発明にかかる試料台の一実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１７】
図１を参照して、本実施の形態における試料台１は、ＳＥＭ、ＦＩＢ加工装置等に使用可能な試料台である。試料台１は、直方体状の形状を有する本体部１０と、本体部１０に対して回動可能に支持される複数の（本実施の形態では２つの）回動部２０とを備える。本体部１０は、一対の第１支持面１２を有している。一対の第１支持面１２は、直方体の互いに平行な一対の面に対応する。本体部１０は、本体部試料保持面１１を有する。第１支持面１２と本体部試料保持面１１とは、直方体の一の辺を共有する２つの面に対応する。本体部１０には、一対の第１支持面１２のそれぞれから突出する一対の突出部３０が接続されている。突出部３０は、第１支持面１２に交差する方向（直交する方向）に突出する。一対の突出部３０は、互いに逆向きに突出する。
【００１８】
回動部２０は、第２支持面２２を有する。回動部２０は、台形柱（底面が台形の四角柱）状の形状を有する。台形柱の底面の平行な二辺（上底および下底）を繋ぐ一方の辺は平行な二辺に垂直であり、他方の辺は上底と鈍角をなし、下底と鋭角をなす。第２支持面２２は、一対の底面の上底に挟まれた面に対応する。基準状態（図１に示す状態）において、第２支持面２２は、本体部１０の第１支持面１２に平行かつ接触した状態となっている。回動部２０は、試料保持面２１を有している。試料保持面２１は、台形柱の一方の底面の平行な二辺に垂直な辺と、他方の底面の平行な二辺に垂直な辺とに挟まれた面に対応する。基準状態において、本体部１０の本体部試料保持面１１と回動部２０の試料保持面２１とは、平行である。基準状態において、本体部１０の本体部試料保持面１１と回動部２０の試料保持面２１とは、同一平面内に位置する。回動部２０は、第４支持面２３を有する。第４支持面２３は、台形柱の一方の底面の上底と鈍角をなす辺と、他方の底面の上底と鈍角をなす辺とに挟まれた面に対応する。
【００１９】
回動部２０は、突出部３０に支点部４０において連結される。回動部２０は、支点部４０を支点として回動可能に保持される。本体部１０は、第３支持面１３を有する。本実施の形態において、第３支持面１３と第１支持面１２とは、直方体の同一面に対応する。基準状態において、回動部２０の第４支持面２３と本体部１０の第３支持面１３とは回動角θをなす。
【００２０】
次に、本実施の形態の試料台１の動作について説明する。図１を参照して、試料台１を用いて試料の観察や加工を実施する場合、試料台１は、本体部１０の本体部試料保持面１１とは反対側の端部において、ＳＥＭやＦＩＢ加工装置のステージ９０のステージ面９１に対して固定される。そして、ステージ９０を回動部２０の回動方向である矢印Ａに沿って傾斜させると、一方の回動部２０は重力によって矢印Ａに沿って回動する。そして、回動部２０の回動は、本体部１０の第３支持面１３と回動部２０の第４支持面２３とが接触することにより停止する。その結果、図２に示すように、第１支持面１２と第２支持面２２とが回動角θをなす状態となる（傾斜状態）。つまり、回動部２０は、第１支持面１２と第２支持面２２とが接する状態と、第１支持面１２と第２支持面２２とが予め定められた回動角θをなす状態とが選択的に切り替わるように、本体部１０に対して回動可能に設置されている。
【００２１】
また、本実施の形態の試料台１においては、本体部１０を回動部２０の回動方向に沿って傾斜させることにより、重力によって第１支持面１２と第２支持面２２とが接する状態と、第１支持面１２と第２支持面２２とが回動角θをなす状態とが選択的に切り替わる。また、第１支持面１２と第２支持面２２とが接する状態において第３支持面１３と第４支持面２３とは回動角θをなし、第１支持面１２と第２支持面２２とが回動角θをなす状態において第３支持面１３と第４支持面２３とは接する状態となる。
【００２２】
そして、上記傾斜状態（図２の状態）においては、基準状態（図１の状態）に対してステージ９０の傾斜角と回動角θとの合計角だけ試料保持面２１が傾斜した状態となる。このように、本実施の形態の試料台１によれば、試料保持面２１上に保持した試料をステージ９０の傾斜角を超えて傾斜させることができる。
【００２３】
さらに、図２を参照して、他方の回動部２０（図２の状態において第１支持面１２と第２支持面２２とが接触している側の回動部２０）を回動しないように固定した状態でステージ９０をステージ面９１の面内において矢印Ｂに沿って（１８０°）回転させ、図３に示す状態とすると、上記一方の回動部２０は重力によって矢印Ｃに沿って回動し、図４に示すように第１支持面１２と第２支持面とが接触する状態となる。その後、ステージ９０を回動部２０の回動方向である矢印Ｄに沿って傾斜させると、図１の基準状態に戻すことができる。このようにすることにより、試料保持面２１上の試料を再度元の状態で観察し、加工することができる。
【００２４】
次に、本実施の形態の試料台を用いたＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）用薄膜試料の作製手順について説明する。本実施の形態のＴＥＭ用薄膜試料の作製では、バルク試料に保護膜を形成したうえで板状試料を採取し、この板状試料を保護膜と反対側からＦＩＢにより加工して薄膜化する。そのため、試料をステージの傾斜角を超えて傾斜させる必要がある。
【００２５】
図５を参照して、本実施の形態におけるＴＥＭ用薄膜試料の作製では、まずバルク試料が準備される（Ｓ１０）。具体的には、図６を参照して、バルク試料８０が準備され、試料台１の本体部試料保持面１１上に固定される。そして、バルク試料８０が試料台１に保持された状態でＦＩＢ加工装置内に装填される。このとき、試料台１は基準状態とされている（図１参照）。
【００２６】
次に、保護膜が形成される（Ｓ２０）。具体的には、図６を参照して、本体部試料保持面１１上のバルク試料８０に試料の取り扱い時に試料を保護するための保護膜８９が形成される。保護膜８９は、ＦＩＢ加工装置に設置された蒸着装置により形成する。次に、板状試料が採取される（Ｓ３０）。具体的には、図６を参照して、バルク試料８０の表面において保護膜８９が形成された領域の外縁に沿ってＦＩＢが矢印αの方向に照射されることにより、所望の形状の板状試料８１がバルク試料８０から切り出される。そして、（Ｓ２０）において形成された保護膜８９に、試料取扱い用のプローブ（図示しない）が接続される。そして、プローブを移動させることにより板状試料８１がバルク試料８０から採取される。
【００２７】
次に、板状試料が試料ホルダ（メッシュ）に貼り付けられる（Ｓ４０）。具体的には、図６および図７を参照して、（Ｓ３０）において採取された板状試料８１がプローブ（図示しない）により運搬され、回動部２０の試料保持面２１上に予めセットされた試料ホルダ８８上に保持される。このとき、この板状試料８１を保護膜８９と反対側からＦＩＢにより加工して薄膜化するため、試料ホルダ８８に保護膜の表面８９Ａが接触するように板状試料８１を試料ホルダ８８に固定することが好ましい。しかし、ステージの傾斜角およびプローブの可動範囲の制限により、図７に示すように試料ホルダ８８に板状試料８１の側面８１Ａが接触するように板状試料８１が試料ホルダ８８に固定される。具体的には、図６を参照して、本体部試料保持面１１から離れる向きに板状試料８１が引き上げられた後、本体部試料保持面１１に平行な面内において９０°回転させる。そして、試料ホルダ８８に板状試料８１の側面８１Ａが接触するように板状試料８１を試料ホルダ８８に固定する。このとき、試料台１は基準状態を維持している。
【００２８】
次に、試料台１を傾斜させる（Ｓ５０）。具体的には、図１および図２を参照して、試料台１を保持するステージ９０を、回動部２０の回動方向である矢印Ａに沿って傾斜させる。その結果、図２に示すように回動部２０が回動し、試料台１は傾斜状態となる（図２）。このとき、たとえばステージの傾斜角を４５°、回動角θを４５°とすると、板状試料８１は基準状態に対してその合計角である９０°傾斜した状態となる。その結果、図６の場合と同様の方向からＦＩＢを照射した場合でも、図７に示すように保護膜８９と反対側からＦＩＢにより板状試料を加工して薄膜化することができる（Ｓ６０）。その後、試料保持面２１上に薄膜試料が保持された試料台１がＦＩＢ加工装置から取り出され、薄膜試料を採取することができる（Ｓ７０）。このように、本実施の形態の試料台１を用いることで、試料をステージの傾斜角を超えて傾斜させ、加工することが可能となる。
【００２９】
なお、上記実施の形態においては、本体部１０を回動部２０の回動方向に沿って傾斜させることにより、重力によって基準状態と傾斜状態とが切り替わる構造について説明したが、本願の試料台はこれに限られず、たとえば本体部１０に電磁石が設置され、回動部２０に永久磁石が設置され、本体部の電磁石の磁極の向きを変更することにより基準状態と傾斜状態とが切り替わる構造など、他の構造を採用してもよい。また、上記実施の形態においては、試料台の本体部が直方体状の形状を有し、回動部が台形柱状の形状を有する場合について説明したが、本体部および回動部の形状はこれらに限られず、多角形柱状の形状、円柱状の形状など種々の形状を有する本体部および回動部を採用することができる。また、上記実施の形態においては、バルク試料から板状試料が採取され、当該板状試料が加工される場合について説明したが、採取される試料の形状は板状に限られず、多角形柱状、円柱状など他の形状であってもよい。
【００３０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本願の試料台は、ＳＥＭ、ＦＩＢ加工装置など荷電粒子線を用いて試料を観察または加工する装置内において試料を保持するための試料台に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００３２】
１  試料台
１０  本体部
１１  本体部試料保持面
１２  第１支持面
１３  第３支持面
２０  回動部
２１  試料保持面
２２  第２支持面
２３  第４支持面
３０  突出部
４０  支点部
８０  バルク試料
８１  板状試料
８１Ａ  側面
８８  試料ホルダ
８９  保護膜
８９Ａ  表面
９０  ステージ
９１  ステージ面
【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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