JP5020836B2 - 試料断面作製装置の遮蔽材保持機構 - Google Patents

Description

本発明は試料断面作製装置の遮蔽材保持機構に関し、更に詳しくは試料の温度上昇を抑制することができるようにした試料断面作製装置の試料遮蔽機構に関する。

試料の断面画像を撮影するために、試料の断面をエッチング（ミリング）により削るＣＰ（クロスセクション・ポリッシャ：イオンビームによる試料断面作製装置）が知られている。この装置は、遮蔽材を試料の上部に設け、エッチング時に遮蔽材が試料の所定の領域を遮蔽し、試料のエッチング部以外の領域がイオンビームの照射を受けることを防いでいる。

従来のこの種の装置としては、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、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、イオンビームにより試料ホルダがエッチングされないようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−７７３５９号公報（段落００１０〜００１７、図３）

ＣＰは、試料に遮蔽板を密着させてセットして、試料と遮蔽板に直接イオンビームが照射される。この場合において、熱に弱い試料を発熱させないようにするため、試料と試料に密着した遮蔽板を冷却する必要があるが、試料の加工に関与しない部分にもイオンビームが照射されるため、冷却効率が悪くなり、主に遮蔽板の温度が上昇する。このため、以下に示すような問題が発生する。
１）試料加工位置はイオンビーム下遮蔽材部分と接していることから、遮蔽板輻射熱で試料上が高温となる。
２）遮蔽板冷却は、イオンビーム照射範囲から外れた箇所から熱伝導を利用して冷却しなければならない。
３）試料の冷却もイオンビーム照射範囲から外れた箇所からの熱伝導でないと冷却できない。
４）特に熱伝導の悪い試料の場合、３）に記載の熱伝導により冷却されることから、効果的に冷却できない。

このような理由により、熱に弱い試料の作製が困難であるという問題があった。本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、試料に熱が伝わらないようにした試料断面作製装置の遮蔽材保持機構を提供することを目的としている。

（１）請求項１記載の発明は、試料を部分的に覆うように試料に密着して遮蔽材を配置すると共に、前記試料と遮蔽材にイオンビームを照射し、前記遮蔽材の端縁部から露出した試料をイオンビームにより除くことによって試料に断面を形成する試料断面作製装置の遮蔽材保持機構であって、前記イオンビームから前記遮蔽材を遮るための遮蔽ブロックを、前記遮蔽材の上方に間隔を開け、かつ前記遮蔽材の端縁部及び端縁部から露出した試料にイオンビームが照射されるように配置したことを特徴とする。

（２）請求項２記載の発明は、前記遮蔽材を保持する機構と前記遮蔽ブロックを保持する機構を一体化したことを特徴とする。

（３）請求項３記載の発明は、イオンビームにより試料をエッチングして試料観察面を作製するようにした試料作製装置に用いられる遮蔽材保持機構であって、試料表面にイオンビームが照射されることを遮蔽する遮蔽材を用いる遮蔽材保持機構において、試料の上に載置され、試料を直接遮蔽する遮蔽材と、該遮蔽材の上に該遮蔽材を覆うように配置された遮蔽ブロックと、を断熱材を介して一体構造としたことを特徴とする。

（４）請求項４記載の発明は、前記遮蔽材を支持する第１の支持部材と、前記試料を支持する第２の支持部材に冷却伝導用編組線を接続して、前記第１の支持部材と第２の支持部材を冷却手段により冷却するように構成したことを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、イオンビームから遮蔽材を遮るための遮蔽ブロックを、遮蔽材の上方に間隔を開け、かつ遮蔽材の端縁部及び端縁部から露出した試料にイオンビームが照射されるように配置したので、遮蔽材がイオンビームの照射により発熱することがなくなり、試料に熱が伝わらないようにした試料断面作製装置の遮蔽材保持機構を提供することができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の効果に加えて、遮蔽材を保持する機構と遮蔽ブロックを保持する機構を一体化することで、試料の位置合わせを正確に行なうことができる。

（３）請求項３記載の発明によれば、試料を遮蔽する遮蔽材と該遮蔽材の上に配置された遮蔽ブロックを断熱材を介して一体構造にすることにより、請求項１記載の効果に加えて、試料の位置合わせを正確に行なうことができる。

（４）請求項４記載の発明によれば、遮蔽材を支持する第１の支持部材と試料を保持する第２の支持部材を冷却することで、試料が加熱されることがなくなり、温度に弱い試料も加工することができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図において、ＩＢはイオン源（図示せず）から出射されるイオンビームで、Ａはその照射領域を示している。１は試料、２は該試料１を支持する試料支持部材である。３は試料１の上に載置され、試料１を直接遮蔽する遮蔽板、４は該遮蔽板３を支持する遮蔽板支持部材である。５は遮蔽板３の上に該遮蔽板３を覆うように配置された遮蔽ブロック、６は該遮蔽ブロック５を支持する遮蔽ブロック支持部材である。試料支持部材２としては例えばモリブデンが使用され、遮蔽板支持部材４，遮蔽ブロック支持部材６としては例えばアルミニウムが使用される。

Ｂは遮蔽板３の上に遮蔽ブロック５が配置されることによって、遮蔽板３の上に形成される影である。遮蔽ブロック５が無ければ、この部分もイオンビームＩＢの照射を受けることになる。７は試料支持部材２と接続される冷却伝導用編組線、８は遮蔽板支持部材４と接続される冷却伝導用編組線である。これら冷却伝導用編組線７，８は他端が冷却装置（図示せず）に接続され、−１６０℃から−１８０℃程度の冷却部と接続される。このような低温を試料支持部材２と遮蔽板支持部材４に伝達してこれら部材を冷却するため、冷却伝導用編組線７，８の材料としては熱伝導率のよいもの、例えば銅線が用いられる。このように構成された機構の動作を以下に説明する。

先ず、試料１の上に直接遮蔽板３を乗せているので、遮蔽板３で覆われている部分の試料にはイオンビームＩＢが照射されることはない。このままだと遮蔽板３が熱を持つので、該遮蔽板３の上に更に遮蔽ブロック５を配置している。この結果、Ｂに示す領域は遮蔽板３にイオンビームＩＢが照射されることはない。従って、遮蔽板３に照射されるイオンビームＩＢの量は大幅に少なくなる。

それでも遮蔽板３にはイオンビームＩＢが照射される領域があるので、該遮蔽板３は発熱する。この発熱は、遮蔽板３を支持する遮蔽板支持部材４を冷却伝導用編組線８により冷却されていることから、遮蔽板３は冷却され、発熱を抑えることができる。一方、試料支持部材２にも冷却伝導用編組線７が接続され、試料１を冷却している。従って、温度に弱い試料であっても熱のために変形することがなくなる。

このように第１の実施の形態によれば、遮蔽板の上にこれを覆う遮蔽ブロックを設けたので、遮蔽板がイオンビームの照射により発熱することがなくなり、試料に熱が伝わらないようにした試料断面作製装置の遮蔽材保持機構を提供することができる。更に、遮蔽板３を支持する第１の支持部材４と試料１を保持する第２の支持部材２を冷却することで、試料１が加熱されることがなくなり、温度に弱い試料も正確に加工することができるようになる。
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す実施の形態は、図１に示す遮蔽板支持部材４と遮蔽ブロック支持部材６を一体化したものである。図において、１０は遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材である。該遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材１０には、断熱材９を介して遮蔽板支持部材４が取り付けられ、一体構造となっている。従って、遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材１０は、遮蔽ブロック５に加えて遮蔽板３を支持することになる。その他の構成は、図１に示す実施の形態と同じなので、説明は省略する。このように構成された機構の動作を説明すれば、以下の通りである。

遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材１０は図の矢印方向に移動可能に構成されている。従って、該遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材１０を矢印方向に移動させると、遮蔽板支持部材４もそれと同期して同一方向に移動する。従って、この発明によれば、遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材１０を移動させることによって、試料１のエッチング部分を１μｍのオーダで位置決めすることができる。即ち、試料１の位置合わせを正確に行なうことができる。

また、試料１の遮蔽に関しては、遮蔽板３で試料１を直接遮蔽し、更にその上を遮蔽ブロック５で覆うことにより、遮蔽板３にイオンビームＩＢが直接照射されることが少なくなるので、遮蔽板３が発熱するのを防ぐことができる。更に、試料支持部材２と遮蔽板支持部材４を冷却伝導用編組線７，８で冷却することにより、試料の温度上昇を極めて効果的に抑制することができる。従って、温度に弱い試料も正確に加工することができるようになる。
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。図１と同一のものは、同一の符号を付して示す。図に示す実施の形態は、図１に示す遮蔽板３と遮蔽ブロック５を断熱材１５を介して一体化したものである。図において、１５は遮蔽板３と遮蔽ブロック５間をつなぐ断熱材である。該断熱材１５としては既存の断熱材料を用いることができる。この実施の形態では、遮蔽板３と遮蔽ブロック５とが断熱材１５を介して一体構造となっている。その他の構成は、図１に示す実施の形態と同じなので、説明は省略する。このように構成された機構の動作を説明すれば、以下の通りである。

遮蔽板支持部材４は図の矢印方向に移動可能に構成されている。従って、該遮蔽板支持部材４を矢印方向に移動させると、遮蔽ブロック５もそれと同期して同一方向に移動する。従って、この発明によれば、遮蔽板支持部材４を移動させることによって、試料１のエッチング部分を１μｍのオーダで位置決めすることができる。即ち、試料１の位置合わせを正確に行なうことができる。

また、試料１の遮蔽に関しては、遮蔽板３で試料１を直接遮蔽し、更にその上を遮蔽ブロック５で覆うことにより、遮蔽板３にイオンビームＩＢが直接照射されることが少なくなるので、遮蔽板３が発熱するのを防ぐことができる。更に、試料支持部材２と遮蔽板支持部材４を冷却伝導用編組線７，８で冷却することにより、試料の温度上昇を極めて効果的に抑制することができる。従って、温度に弱い試料も正確に加工することができるようになる。

以上、詳細に説明したように、本発明によれば試料に熱が伝わらないようにした試料断面作製装置の遮蔽材保持機構を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。 本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。 本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。

符号の説明

１ 試料
２ 試料支持部材
３ 遮蔽板
４ 遮蔽板支持部材
５ 遮蔽ブロック
６ 遮蔽ブロック支持部材
７ 冷却伝導用編組線
８ 冷却伝導用編組線
９ 断熱材
１０ 遮蔽ブロック・遮蔽板支持部材
１５ 断熱材

Claims (4)

1. 試料を部分的に覆うように試料に密着して遮蔽材を配置すると共に、前記試料と遮蔽材にイオンビームを照射し、前記遮蔽材の端縁部から露出した試料をイオンビームにより除くことによって試料に断面を形成する試料断面作製装置の遮蔽材保持機構であって、
   前記イオンビームから前記遮蔽材を遮るための遮蔽ブロックを、前記遮蔽材の上方に間隔を開け、かつ前記遮蔽材の端縁部及び端縁部から露出した試料にイオンビームが照射されるように配置したことを特徴とする試料断面作製装置の遮蔽材保持機構。
2. 前記遮蔽材を保持する機構と前記遮蔽ブロックを保持する機構を一体化したことを特徴とする請求項１記載の試料断面作製装置の遮蔽材保持機構。
3. イオンビームにより試料をエッチングして試料観察面を作製するようにした試料作製装置に用いられる遮蔽材保持機構であって、試料表面にイオンビームが照射されることを遮蔽する遮蔽材を用いる遮蔽材保持機構において、
   試料の上に載置され、試料を直接遮蔽する遮蔽材と、該遮蔽材の上に該遮蔽材を覆うように配置された遮蔽ブロックと、を断熱材を介して一体構造としたことを特徴とする試料断面作製装置の遮蔽材保持機構。
4. 前記遮蔽材を支持する第１の支持部材と、前記試料を支持する第２の支持部材に冷却伝導用編組線を接続して、前記第１の支持部材と第２の支持部材を冷却手段により冷却するように構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の試料断面作製装置の遮蔽材保持機構。

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