JP2008224576A - 試料加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一の試料片が削り出される試料基板の加工と、試料片保持具に保持された他の試料片の加工とを連続して行うことにより、これらの加工を効率的に行うことができる試料加工装置を提供する。
【解決手段】 試料加工装置１は、試料室２と、試料室２に接続されたイオンビーム照射手段４と、試料室２内に配置されたステージ１７と、ステージ１７を移動するための移動機構１０とを備え、ステージ１７には、試料基板支持手段８及び試料片保持手段６が着脱可能に載置でき、移動機構１０によってステージ１７を移動させることにより、ステージ１７上の試料基板支持手段８に支持された試料基板７又は試料片保持手段６に保持された試料片５をイオンビーム照射手段４の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段４からイオンビームを試料基板７又は試料片５に照射することにより、試料基板７又は試料片５の加工を行うことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、透過形電子顕微鏡等の観察装置において観察対象とされる試料片を作成するための試料加工装置に関する。

透過形電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」という）等の観察装置において観察対象とされる試料は、元試料となる試料基板から切り出されて作成されることが多い。この場合、イオンビーム照射手段を備えた試料加工装置を用いて試料基板をイオンビームにより削り、これにより削り出された試料片を当該観察装置における観察対象（観察用試料）としている。

このような試料加工装置の試料室内における概略的な構成を、図１に示す。同図において、イオンビーム照射手段であるイオンビーム鏡筒１０１からは、このイオンビーム鏡筒１０１を構成する対物レンズ１０１ａを介して、集束されたイオンビーム（ＦＩＢ）が試料基板１０４に照射される。ここで、対物レンズ１０１ａは、イオンビーム鏡筒１０１の先端に配置されており、試料基板１０４に対向するように設置されている。対物レンズ１０１ａの先端部は、試料室１００内に位置している。また、ＦＩＢが試料基板１０４に照射される際には、試料室１００内の雰囲気は、所定の真空度に真空引きされている。

試料基板１０４は、試料室１００内において、支持台１０５上に載置されている。支持台１０５は、図示しない移動ステージ上に配置されている。この移動ステージが駆動されることにより、支持台１０５は、試料基板１０４と共にＸ，Ｙ，Ｚの各方向に移動する。

試料基板１０４において、イオンビーム鏡筒１０１からのＦＩＢが照射された箇所は削り取られることとなる。これにより、試料基板１０４の加工が行われる。

ここで、図２に、支持台１０５上における試料基板１０４の配置状態を示す。この図２は、図１に示す支持台１０５上での試料基板１０４の配置状態を上方から見た図に対応している。

このような構成を備える試料加工装置を使用して試料基板１０４から試料片を切り出す際には、以下のような方法が行われる。

試料基板１０４において試料片として切り出すべき部分（試料片となる部分）の輪郭の部分（輪郭部）にＦＩＢが照射される。このとき、イオンビーム鏡筒１０１に備えられた図示しない偏向器によりＦＩＢは適宜偏向される。また、必要に応じて、移動ステージが駆動することにより、試料基板１０４が移動する。これにより、試料基板１０４において、ＦＩＢが照射された輪郭部は削り取られ、試料基板１０４には試料片が形成される。

このようにして輪郭部が削り取られて試料片が形成された試料基板１０４は、当該試料片を備えた状態で試料室１００の外部に取り出される。そして、図３に示すように、試料基板１０４に形成されている試料片１０４ａは、試料室外において、図示しないマイクロハンド装置（マニピュレータ）等により、試料基板１０４から分離されて移動し、試料片保持具１０２の試料保持面１０２ａに保持される。

ここで、試料片保持具１０２は、ＴＥＭにおいて用いられる試料ホルダを構成し、試料片保持具１０２に保持された試料片１０４ａは、ＴＥＭ観察における観察対象となる。なお、このようにして試料基板１０４から切り出された試料片１０４ａの切り出し面（イオンビームの照射により削られて露出された面）１０４ｂは、通常、ＴＥＭ観察における被観察面とされる。

このようにＦＩＢを用いて試料片の作成を行う技術としては、例えば特許文献１に記載されたものもある。

特開平１１−２２３５８８号公報

図１に示すような試料加工装置を用いてＴＥＭ観察用の試料を作成する際には、当該試料加工装置の試料室内において試料基板から試料片を削り出し、その後、試料室外で試料基板から試料片を分離・移動して試料片保持具に保持させ、これにより試料片保持具に保持されている試料片をＴＥＭ観察における観察対象（観察用試料）としている。

このとき、試料片保持具に保持されている試料片について、ＴＥＭ観察のために厚さをさらに薄くさせる等の再加工を行うことがある。

この場合、当該試料片を保持した試料片保持具を上記試料加工装置の試料室内に配置し、試料片保持具に保持された状態で当該試料片の再加工を当該試料室内にて行うこととなる。

ここで、異なる試料基板からそれぞれ試料片を削り出して複数種類の試料片を作成するとともに、これらの試料片に対応する複数の試料片保持具を用意し、これら複数の試料片を個別に個々の試料保持具に保持させて、各試料片保持具に保持されている試料片について順次ＴＥＭ観察を行うこともなされている。このように、異なる試料基板から削りだされ、個別に試料保持具に保持された状態の各試料片に対しても、上述した試料片の再加工を行う場合がある。

このような場合において、従来の試料加工装置では、その試料室内には加工対象となる試料基板若しくは試料片（試料片は試料保持具に保持されている）のうちの何れか一方のみが配置できる構成となっているため、例えば、一の試料片が削り出される試料基板と、試料片保持具に保持された他の試料片とを同時に試料室内に配置することができなかった。

このため、真空雰囲気とされた試料室内に配置された試料基板から一の試料片を削りだす加工が終了した後、一旦試料室内を大気圧状態に復帰させ、その後、当該試料基板を試料室内から取り出して他の試料片（試料片保持具に保持されている）を試料室内に配置し、試料室内の雰囲気を真空状態にしてから当該他の試料片の加工を行うようにする必要があった。

この場合では、一の試料片が削り出される試料基板の加工が終了して他の試料片（試料片保持具に保持されている）の加工に移行する際に、一旦試料室内を真空状態から大気圧状態に復帰させ、試料室内から当該試料基板を取り出して当該試料片を配置し、その後、試料室内を真空引きして真空状態にさせることとなり、これら試料基板及び試料片を加工するに当たり、当該試料基板及び当該試料片の加工工程を効率的に行うことができなかった。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、一の試料片が削り出される試料基板の加工と、試料片保持具に保持された他の試料片の加工とを行う際に、これらの加工工程を連続して効率的に行うことができる試料加工装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく試料加工装置は、試料室と、試料室に接続されたイオンビーム照射手段と、試料室内に配置されたステージと、ステージを移動するための移動機構とを備え、ステージには、試料基板支持手段及び試料片保持手段が着脱可能に載置でき、移動機構によってステージを移動させることにより、ステージ上の試料基板支持手段に支持された試料基板又は試料片保持手段に保持された試料片をイオンビーム照射手段の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段からイオンビームを試料基板又は試料片に照射することにより、試料基板又は試料片の加工を行うことができることを特徴とする。

本発明では、試料加工装置の試料室内に配置されたステージに、試料基板支持手段及び試料片保持手段が着脱可能に載置でき、移動機構によってステージを移動させることによって、ステージ上の試料基板支持手段に支持された試料基板又は試料片保持手段に保持された試料片をイオンビーム照射手段の光軸上に位置させることができる。そして、イオンビーム照射手段からイオンビームを試料基板又は試料片に照射することにより、試料基板又は試料片の加工を行うことができる。

これにより、試料基板支持手段及び試料片保持手段を介して、試料室内のステージ上に試料基板及び試料片を同時に配置することができる。よって、一の試料片が削りだされる試料基板と、他の試料片とを同時に試料室内に配置することができ、当該試料基板の加工が終了した後に、試料室内の雰囲気を大気圧に戻すことなく真空雰囲気のままで、当該試料片の加工に移行することができる。

この結果、一の試料片が削り出される試料基板の加工と、他の試料片の加工とを行う際に、試料室内の雰囲気を一旦大気圧に戻して試料交換をした後に真空引きする必要がなく、これらの加工を連続して効率的に行うことができる。

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、本発明における試料加工装置を示す概略構成図である。

同図において、試料加工装置１を構成する試料室２の上部には、電子光学鏡筒３が載置されている。この電子光学鏡筒３は、試料室２内に配置された試料基板７又は試料片５に電子線を照射するためのものである。ここで、電子光学鏡筒３の先端には対物レンズ３ａが配置されている。

また、試料室２内には、移動ステージ機構（移動機構）１０が設けられている。この移動ステージ機構１０は、Ｚ方向駆動手段１１と、このＺ方向駆動手段１１に支持された傾斜駆動手段１２と、この傾斜駆動手段１２に載置された移動ステージ手段１０ａとを備えている。

Ｚ方向駆動手段１１は、試料室２の内側面に配置されており、傾斜駆動手段１２をＺ方向（垂直方向）に粗動（大まかに移動）させるものである。また、傾斜駆動手段１２には、移動ステージ手段１０ａが載置されている。傾斜駆動手段１２は、この移動ステージ手段１０ａを所定角度傾斜させることができる。

傾斜駆動手段１２に載置された移動ステージ手段１０ａは、Ｘ方向駆動部１３、Ｙ方向駆動部１４、Ｚ方向駆動部１５及び回転駆動部１６から構成され、各駆動部１３〜１６は、下から上方に向けてこの順で重なるように載置されている。最上に位置する回転駆動部１６は基台１６ａを備え、この基台１６ａの回転を行う。基台１６ａ上にはステージ１７が載置される。また、Ｘ方向駆動部１３は、傾斜駆動手段１２に載置されている。この構成により、ステージ１７は、移動ステージ機構１０により移動等されることとなる。

Ｘ方向駆動部１３は、最上に位置する基台１６ａをＸ方向に移動させるためのものである。Ｙ方向駆動部１４は、基台１６ａをＹ方向に移動させるためのものである。ここで、Ｘ方向とＹ方向は、それぞれＺ方向と直交するとともに、互いに直交する方向であり、Ｘ−Ｙ平面は、Ｚ方向と直交する水平面となっている。

Ｚ方向駆動部１５は、基台１６ａをＺ方向に微動（細かく移動）させるためのものである。また、回転駆動部１６は、基台１６ａを所定角度で回転させるものである。基台１６ａが移動、傾斜及び回転するに伴って、ステージ１７も同様に移動等の動作がなされる。

ステージ１７上には、保持手段（試料片保持手段）６と基板支持手段（試料基板支持手段）８とが着脱可能に載置されている。基板支持手段８は、元試料となる試料基板７を試料室２内において支持するためのものである。この試料基板７からは、一の試料片が削り出されることとなる。

また、保持手段６は、他の試料基板（図示せず）から切り出された試料片（他の試料片）５を保持している保持具（試料片保持具）６ａを保持する。ステージ１７が移動等するに伴って、保持手段６及び基板支持手段８も移動等することとなる。

そして、試料室２に連通するように、イオンビーム照射手段４が設けられている。このイオンビーム照射手段４からは、集束されたイオンビーム（ＦＩＢ）が試料基板７又は試料片５に照射される。試料基板７又は試料片５において、ＦＩＢが照射された箇所はエッチングされて、当該箇所は削り取られることとなる。

さらに、試料室２内には、図示しない二次電子検出器が設けられている。この二次電子検出器は、電子線の照射に基づいて試料基板７又は試料片５から発生する二次電子を検出するものである。

二次電子検出器は、当該二次電子の検出に基づく検出信号を出力する。この出力された検出信号に基づいて、試料室２外に配置された画像形成手段(図示せず)が画像データを形成する。この画像データは、表示装置（図示せず）に送られる。表示装置は、該画像データに基づく画像を表示する。

そして、試料室２には、交換棒９が設置されている。この交換棒９の先端部９ａは、試料室２の内部と外部との間を行き来して、試料室２内での保持手段６及び基板支持手段８等の配置及び交換等を行う。これにより、試料室２内において、保持手段６及び基板支持手段８がステージ１７に着脱可能に載置されることとなる。

ここで、ステージ１７に載置されている保持手段６及び基板支持手段８の拡大図を、図５に示す。同図に示すように、保持手段６は、保持具６ａを支持する支持部３３と、本体部３２等を備えている。保持具６ａには、試料片５が保持されている。また、基板支持手段８には、試料基板７が支持されている。

なお、ステージ１７の下面には、溝部１７ｂが形成されている。この溝部１７ｂは、移動ステージ部１０ａの基台１６ａに係合される。これにより、ステージ１７は、基台１６ａ上に固定されることとなる。

さらに、図６に、ステージ１７上における保持手段６（試料片５を保持した保持具６ａを保持している）及び基板支持手段８（試料基板７を支持している）の配置関係を示す。この図６は、図５に示すステージ１７上での当該配置関係を上方から見た図に対応している。

同図に示すように、ステージ１７の上面１７ｃには、溝（あり溝）１５が形成されている。この溝１５に係合するように、保持手段６及び基板支持手段８がステージ１７の上面１７ｃに着脱可能に載置される。

ここで、試料室２内において、ステージ１７上に保持手段６及び基板支持手段８を載置する際の載置方法について、図７〜図１２を参照して説明する。なお、これらの図において、保持具６ａに保持されている試料片５の図示は省略されている。

図７において、ステージ１７は、基台１６ａ（図７〜図１２では、ステージ１７により隠れており、基台１６ａの輪郭は図示されていない）に載置されている。このステージ１７に形成されている溝１５の伸長方向を、交換棒９の移動方向と一致させておく。そして、試料室２の外部において交換棒９の先端に取付けられた基板支持手段８（その上面には試料基板７が支持されている）を、交換棒９を操作することにより試料室２内に導入する。このとき、試料室２内は、大気圧雰囲気となっており、試料室２に設けられた開閉バルブ（図示せず）を介して、基板支持手段８は試料室２内に導入される。

なお、図中において、２１は、後述するレバー手段であり、このレバー手段２１は試料室２内に設置されている。また、ステージ１７には、後述する係合用のネジ穴１７ｃが形成されている。

交換棒９を操作して、さらに交換棒９を前進させることにより、図７に示す基板支持手段８は、ステージ１７の溝１５の一端部に係合する。この後、交換棒９への基板支持手段８の取付けを解除し、交換棒９を試料室２から退避させる（図８参照）。これにより、基板支持手段８が、ステージ１７の溝部１５に着脱可能に係合されて載置される。

その後、試料室２内において、基台１６ａを回転駆動部１６により１８０°回転させる。そして、試料室２の外部において交換棒９の先端に取付けられた保持手段６（試料片５を保持している保持具６ａを保持している）を、交換棒９を操作することにより、開閉バルブを介して試料室２内に導入する（図９参照）。

そして、さらに交換棒９を前進させることにより、保持手段６は、ステージ１７の溝１５の他端部に係合する。この後、交換棒９への保持手段６の取付けを解除し、交換棒９を試料室２から退避させる（図１０参照）。これにより、保持手段６がステージ１７の溝部１５に着脱可能に係合されて載置される。

その後、試料室２内において、基台１６ａを回転駆動部１６により９０°（図中において半時計回りに）回転させる（図１１参照）。

そして、レバー手段２１を操作することにより、このレバー手段２１が回転して保持手段６に設けられた係合ピン２２と係合し、係合ピン２２を移動させる。この係合ピン２２の移動により、保持具６ａが９０°回転する（図１２参照）。

このときの保持具６ａの回転動作について、図１３及び図１４を参照して説明する。ここで、図１３（Ａ）は、図１１に示す保持手段６を図中の矢印Ａ方向に見た図に対応し、図１３（Ｂ）は、図１１に示す保持手段６を図中の矢印Ｂ方向に見た図に対応している。また、図１４（Ａ）は、図１２に示す保持手段６を図中の矢印Ａ方向に見た図に対応し、図１４（Ｂ）は、図１２に示す保持手段６を図中の矢印Ｂ方向に見た図に対応している。なお、図１３及び図１４において、レバー手段２２の図示は省略している。

まず、保持手段６は、図１３及び図１４に示すごとく、保持具６ａと、この保持具６ａを支持する支持部３３とを備え、これらは本体部３２に対して、図（図１３（Ａ）及び図１４（Ａ））中の左側に配置されている。

さらに、この保持手段６は、対向して配置された二つのガイド板２８，２９と、これらガイド板２８，２９の間に配置されたスプリングバネ２３と、ガイド板２８の外側面に設けられた係合ピン２２等を備え、これらは本体部３２に対して、図（図１３（Ａ）及び図１４（Ａ））中の右側に配置されている。

この二つのガイド板２８，２９は、スプリングバネ２３を間に介して対向配置されており、ネジ３０，３１により固定されている。また、スプリングバネ２３の一端は、ネジ２７によりガイド板２９に取付けられている。そして、スプリングバネ２３の他端は、固定ピン２６を介して本体部３２の側面に取付けられている。この固定ピン２６は、本体部３２に固定されている。

本体部３２には、回転可能なシャフト２５が貫通して設けられている。このシャフト２５の一端には、支持部３３が取付けられている。また、シャフト２５の他端には、内側（本体側）に位置するガイド板２９が取付けられている。

このガイド板２９には、円弧状（中心角が約９０°の円弧）の切り欠き部２４が形成されている。この切り欠き部２４は固定ピン２６に係合している。ここで、図１３に示す保持手段６では、切り欠き部２４の一端が固定ピン２６に当接している。

このような構成からなる保持手段６の保持具６ａを回転するには、図１１に示す状態から、レバー手段２１が保持手段６ａの係合ピン２２に係合し、係合ピン２２の移動を行う。この係合ピン２２の移動に伴って、ガイド板２８，２９が回転する。このとき、一方のガイド板２８に形成された切り欠き部２３の他端が固定ピン２６に当接することとなる。

これにより、ガイド板２８，２９が、シャフト２５と共に９０°回転する。シャフト２５の回転に伴い、支持部３３及び保持具６ａも９０°回転することとなる。

ここで、当該回転前の保持手段６の状態が図１１及び図１３に示されており、また、当該回転後での保持手段６の状態が図１２及び図１４に示されている。なお、図１２及び図１４に示す保持手段６の状態から、図１１及び図１３に示す保持手段６の状態に移行する（戻す）には、レバー手段２１を逆方向に操作し、保持手段６の係合ピン２２を逆方向に移動させればよい。

ここで、図１１及び図１３に示された保持手段６の状態では、保持具６ａの試料載置面６１（図１４参照）は、垂直面に沿う面となっており、図１２及び図１４に示された保持手段６の状態では、保持具６ａの試料載置面６１は、水平面に沿う面となっている。

なお、上述においては、試料室２内において、基台１６ａに載置されたステージ１７上に、基板支持手段８と保持手段６を順次配置していく例を説明したが、既に基板支持手段８（試料基板を支持している）と保持手段６（試料片５を保持している保持具６ａを保持している）が載置されたステージ１７を試料室２の外部に配置しておき、この状態で当該ステージ１７を試料室２内に移動させて基台１６ａ上に載置するようにしてもよい。

すなわち、試料室２外にて当該ステージ１７のネジ穴１７ｃに交換棒９の先端を係合して当該ステージ１７を交換棒９の先端に固定し、その後交換棒９を操作して、当該ステージ１７を試料室２外から試料室２内に移動させる（図１５参照）。そして、ステージ１７の下面に形成された溝部１７ｂを、基台１６ａに設けられた凸部１６ｂに係合させるようにして、当該ステージ１７を基台１６ａに着脱可能に載置する。

上記何れかの方法により、試料室２内のステージ１７上に基板支持手段８及び保持手段６を載置した後に、開閉バルブが閉じられて、試料室２内は真空引きされることとなる。

次に、上述した構成からなる試料加工装置を用いて、試料室２内に配置された試料基板７及び試料片５の加工方法について説明する。

試料室２内のステージ１７上に基板支持手段８（試料基板７を支持している）及び保持手段６（試料片５を保持している保持具６ａを保持している）が配置され、試料室２内が真空雰囲気とされた状態において、電子光学鏡筒３から対物レンズ３ａを介して、試料基板７に電子線を照射する。電子線は、電子光学鏡筒３に備えられた偏向手段により適宜偏向される。この結果、電子光学鏡筒３から照射された電子線は、試料基板７上を走査する。

電子線が照射された試料基板７からは、二次電子が発生する。この二次電子は、試料室２内に設置された二次電子検出器により検出される。この二次電子検出器は、検出した二次電子に基づく検出信号を画像形成手段に出力する。画像形成手段は、該検出信号に基づいて画像データを形成する。

このとき、電子線は試料基板７上を走査しているので、該画像データは走査像データとなる。この走査像データ（該画像データ）は、表示手段に送られる。表示手段は、該走査像データに基づく画像を形成する。この画像は、走査像（ＳＥＭ像）となる。

本試料加工装置を操作するオペレータは、表示装置に表示された試料基板７の走査像を確認しながら、移動ステージ機構１０の駆動操作を行い、必要に応じて試料基板７の移動、傾斜、回転を実行する。

オペレータは、試料基板７の走査像を確認し、試料基板７において観察対象として削り出すべき部分（一の試料片となるべき部分）を探し出す。

オペレータが当該切り出すべき部分を探し出して決めた後、試料基板７上での当該部分の輪郭（輪郭部）が指定される。その後、電子線の試料基板７への照射が停止され、試料基板７上での当該輪郭部にイオンビーム照射手段４からイオンビームが照射される。このとき、試料基板７に照射されるイオンビームは、図示しない偏向手段により偏向され、試料基板７上において当該輪郭部に沿ってイオンビームが照射されることとなる。また、このとき試料基板７は、イオンビーム照射手段４の光軸上に位置している。

イオンビームが照射された当該輪郭部は、削り取られる。この結果、試料基板７において、当該輪郭部の内側に位置する残存部分が試料片（一の試料片）として削り出される。これにより、一の試料片が削り出される試料基板７の加工が終了する。

これに引き続いて、保持手段６に保持された保持具６ａに保持されている試料片（他の試料片）５の加工を行う際には、移動ステージ機構１０の駆動により、ステージ１７の移動を行い、当該試料片５をイオンビーム照射手段４の光軸上に位置させる。ここで、保持具６ａ及び保持手段６は、図１２及び図１４に示す状態となっている。当該保持具６ａの試料載置面６１には、試料片５が保持されている。このとき、試料室２内の雰囲気は大気圧に戻されずに真空雰囲気の状態が保持される。

そして、イオンビーム照射手段４からイオンビームが試料片５に照射される。イオンビームは、イオンビーム照射手段の備えられた偏向手段により偏向され、試料片５の被加工面を走査する。これにより、試料片５の被加工面が削られていき、試料片５の加工が行われる。

ここで、上記加工後における試料片５の被加工面の観察（検査）を行いたい場合には、電子線の照射に基づく二次電子像観察を行うこともできる。

この場合、保持手段６の係合ピン２２にレバー手段２１を係合させ、保持手段６を構成するシャフト２５を９０°回転させる。これにより、保持具６ａ及び試料片５が９０°回転する。このときには、上述したレバー手段２１の操作方向の逆方向の操作となる。

この結果、保持手段６は、図１１及び図１３に示す状態となる。その後、必要に応じて、移動ステージ手段１０を駆動して、ステージ１７の移動等を行い、試料片５の被加工面を電子光学鏡筒３から照射される電子線の光軸上に位置するようにする。この状態のときの保持具６ａ及び試料片５の拡大図を図１７に示す。同図に示すごとく、試料片５の被加工面５ａは、電子線５０の光軸上に位置し、当該光軸（垂直方向に沿う軸）に対して直交している。

このように試料片５の被加工面５ａを電子線５０の光軸に対して直交させた後、当該被加工面５ａに電子線５０を照射する。この電子線５０の照射に応じて試料片５の被加工面５ａからは、二次電子が発生する。これにより発生した二次電子は、二次電子検出器により検出される。

二次電子検出器は、当該二次電子の検出に基づく検出信号を出力する。この出力された検出信号に基づいて、試料室２外に配置された画像形成手段(図示せず)が画像データを形成する。この画像データは、表示装置（図示せず）に送られる。表示装置は、該画像データに基づく画像を表示する。

これにより、オペレータは、表示装置に表示された画像を確認することによって、試料片５の被加工面５ａの目視による検査を行うことができる
ここで、当該試料片５の被加工面５ａの検査を行った結果、さらに該被加工面５ａの加工処理がさらに必要と判断される場合には、上述のようにして、イオンビーム照射手段４を用いて該被加工面５ａにイオンビームを照射すればよい。当該イオンビームの照射後にも、電子光学鏡筒３から電子線５０を照射すれば、当該イオンビーム照射後の試料片５の被加工面５ａの再検査を行うことができる。

なお、上記の例では、試料片５の被加工面５ａの検査を実施するに際して、電子線５０の照射に応じて得られる二次的信号として二次電子を用いていたが、これに限定されることはない。当該二次的信号として、二次電子を用いる代わりに又はこれに加えて、反射電子若しくは透過電子を用いるようにしてもよい。このときには、反射電子を検出するための反射電子検出器、又は透過電子を検出するための透過電子検出器を試料室２に設置する必要がある。

ここで、試料室２に透過電子検出器７０を備えた試料加工装置１を、図１８に示す。同図において、試料室２には、透過電子検出器７０が設けられている。この透過電子検出器７０には、蛍光面７１、導光板７２及び検出部７３が備えられている。

また、移動ステージ手段１０ａを構成する各駆動部１３〜１６及び傾斜駆動部１２には、それぞれ孔（貫通孔）が形成されている。これらの孔は、試料片５に保持された試料片５の下方に位置している。この試料加工装置１における他の部分の構成は、図４に示す試料加工装置１と同様である。

このような構成からなる試料加工装置１（図１８参照）を用いて、試料基板７から切り出された試料片５の検査を行う際には、保持具６ａに保持された試料片５に、電子光学鏡筒３により電子線５０を試料片５に照射する。

この電子線５０の照射により、試料片５を透過した透過電子５０ａは、各駆動部１３〜１６及び傾斜駆動部１２に形成された各孔を通過し、透過電子検出器７０の蛍光面７１に入射する。

蛍光面７１からは、透過電子５０ａの照射に応じて蛍光５０ｂが発生する。この蛍光５０ｂは、導光板７２を通過して検出部７３に到達する。検出部７３は、当該蛍光５０ｂを検出する。このようにして、透過電子検出器７０は、試料片５からの二次的信号である透過電子５０ａを検出する。

上述のようにして、試料基板７の加工及び試料片５の加工が、真空雰囲気の試料室２内において連続的に実行された後には、試料室２内を大気圧雰囲気に戻して、交換棒９の操作により、開閉バルブを介して試料基板７及び試料片５が試料室２内から取り出されることとなる。

このように、本発明における試料加工装置１は、試料室２と、試料室２に接続されたイオンビーム照射手段４と、試料室２内に配置されたステージ１７と、ステージ１７を移動するための移動機構１０とを備え、ステージ１７には、試料基板支持手段８及び試料片保持手段６が着脱可能に載置でき、移動機構１０によってステージ１７を移動させることにより、ステージ１７上の試料基板支持手段８に支持された試料基板７又は試料片保持手段６に試料片保持具６ａを介して保持された試料片５をイオンビーム照射手段４の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段４からイオンビームを試料基板７又は試料片５に照射することにより、試料基板７又は試料片５の加工を行うことができる。

ここで、試料基板支持手段８と試料片保持手段６は、ステージ１７に形成された溝１５に係合され、試料基板支持手段８及び試料片保持手段６のステージ１７からの着脱は、同一の交換棒９の操作により行われる。

また、ステージ１７は、移動機構１０に着脱可能に載置されており、試料基板支持手段８及び試料片保持手段６のステージ１７からの着脱と、ステージ１７の移動機構１０からの着脱は、同一の交換棒９の操作により行われる。

さらに、試料室２に接続された電子線照射手段３と、電子線照射手段３からの電子線５０が照射された試料片５から発生する二次的信号を少なくとも検出する信号検出手段とを備えており、試料片保持手段６によって試料片５が回転することにより、試料片５の所定の被加工面５ａに電子線５０が照射でき、これにより当該被加工面５ａに対応する試料片５からの二次的信号を検出することができる。このとき、二次的信号としては、二次電子、反射電子若しくは透過電子を用いることができる。

このように本発明では、試料加工装置１の試料室２内に配置されたステージ１７に、試料基板支持手段８及び試料片保持手段６が着脱可能に載置でき、移動機構１０によってステージ１７を移動させることによって、ステージ１７上の試料基板支持手段８に支持された試料基板７又は試料片保持手段６に保持された試料片５をイオンビーム照射手段４の光軸上に位置させることができる。そして、イオンビーム照射手段４からイオンビームを試料基板７又は試料片５に照射することにより、試料基板７又は試料片５の加工を行うことができる。

これにより、試料基板支持手段８及び試料片保持手段６を介して、試料室２内のステージ１７上に試料基板７及び試料片５を同時に配置することができる。よって、一の試料片が削りだされる試料基板７と、他の試料片５とを同時に試料室２内に配置することができ、当該試料基板７の加工が終了した後に、試料室２内の雰囲気を大気圧に戻すことなく真空雰囲気のままで、当該試料片５の加工に移行することができる。

この結果、一の試料片が削り出される試料基板７の加工と、他の試料片５の加工とを連続して行うことができ、試料室２内の雰囲気を一旦大気圧に戻して試料交換をした後に真空引きする必要がなく、これらの加工を連続的に効率良く行うことができる。

従来技術における試料作成装置を示す概略構成図である。 図１における支持台上での試料基板の配置関係を示す図である。 試料基板から切り出される試料片の保持具への移動を説明する図である。 本発明における試料加工装置を示す概略構成図である。 ステージに載置されている基板支持手段及び保持手段を示す拡大図である。 本発明におけるステージ上での基板支持手段及び保持手段の配置関係を示す図である。 ステージ上への基板支持手段及び保持手段の載置方法を説明する図である。 ステージ上への基板支持手段及び保持手段の載置方法を説明する図である。 ステージ上への基板支持手段及び保持手段の載置方法を説明する図である。 ステージ上への基板支持手段及び保持手段の載置方法を説明する図である。 ステージ上への基板支持手段及び保持手段の載置方法を説明する図である。 ステージ上への基板支持手段及び保持手段の載置方法を説明する図である。 保持手段の構成を示す図である。 保持手段の構成を示す図である。 基板支持手段及び保持手段が配置されたステージの基台への載置方法を説明する図である。 基板支持手段及び保持手段が配置されたステージの基台への載置方法を説明する図である。 保持具に保持された試料片の被加工面に電子線を照射する状態を示す図である。 本発明における試料加工装置の変形例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…試料加工装置、２…試料室、３…電子光学鏡筒、４…イオンビーム鏡筒、５…試料片（他の試料片）、５ａ…被加工面、６…保持手段、６ａ…保持具、７…試料基板（一の試料片が削り出される試料基板）、８…基板支持手段、１６ａ…基台、１７…ステージ、１５…溝

Claims (7)

1. 試料室と、試料室に接続されたイオンビーム照射手段と、試料室内に配置されたステージと、ステージを移動するための移動機構とを備え、ステージには、試料基板支持手段及び試料片保持手段が着脱可能に載置でき、移動機構によってステージを移動させることにより、ステージ上の試料基板支持手段に支持された試料基板又は試料片保持手段に保持された試料片をイオンビーム照射手段の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段からイオンビームを試料基板又は試料片に照射することにより、試料基板又は試料片の加工を行うことができる試料加工装置。
2. 試料基板支持手段と試料片保持手段は、ステージに形成された溝に係合されることを特徴とする請求項１記載の試料加工装置。
3. 試料基板支持手段及び試料片保持手段のステージからの着脱は、同一の交換棒の操作により行われることを特徴とする請求項１又は２記載の試料加工装置。
4. ステージは、移動機構に着脱可能に載置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。
5. 試料基板支持手段及び試料片保持手段のステージからの着脱と、ステージの移動機構からの着脱は、同一の交換棒の操作により行われることを特徴とする請求項４記載の試料加工装置。
6. 試料室に接続された電子線照射手段と、電子線照射手段からの電子線が照射された試料片から発生する二次的信号を少なくとも検出する信号検出手段とをさらに備え、試料片保持手段によって試料片が回転することにより、試料片の所定の被加工面に電子線が照射でき、これにより当該被加工面に対応する試料片からの二次的信号を検出できることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の試料加工装置。
7. 二次的信号は、二次電子、反射電子若しくは透過電子であることを特徴とする請求項６記載の試料加工装置。

Images