JP7208195B2 - イオンミリング装置および試料ホルダー - Google Patents

Description

本発明は、イオンミリング装置および試料ホルダーに関連する発明である。

イオンミリング装置は、イオンビームによって試料を加工する装置である。イオンミリング装置は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡などの電子顕微鏡で観察される試料、あるいは、電子プローブマイクロアナライザー、オージェマイクロスコープなどの分析装置で分析される試料を作製するために用いられる。イオンミリング装置によって試料を加工する場合は、試料の非加工対象部を遮蔽する遮蔽部材を使用し、この遮蔽部材を介して試料にイオンビームを照射する（たとえば、特許文献１を参照）。

従来のイオンミリング装置は、遮蔽部材に試料をセットするために、たとえば図５４に示す構成を備えている。
図５４において、試料２００は、試料載台２１０に貼り付けて固定されている。試料載台２１０の上方には、板状の遮蔽部材２２０が配置されている。試料２００は、試料載台２１０と遮蔽部材２２０との間に挟まれて固定されている。このように固定された試料２００には、図示しないイオンソースから放出されたイオンビーム２３０が、遮蔽部材２２０を介して照射される。これにより、遮蔽部材２２０のエッジ部２２０ａから突き出した試料２００の先端部（以下、「加工対象部」ともいう。）２００ａがエッチングによって取り除かれる。このため、遮蔽部材２２０のエッジ部２２０ａの直下に、試料２００の断面が形成される。このような断面加工を行うことにより、電子顕微鏡での観察あるいは分析装置での分析に適した試料が得られる。

従来のイオンミリング装置において、遮蔽部材２２０の先端部は試料２００の先端部近傍に配置されるが、試料載台２１０の先端部は試料２００の先端部から離れて配置される。このため、図５５に示すように、薄いフィルム状の試料２００を取り扱う場合、試料２００は自己の形状を保持できず、試料２００の先端側が撓んでしまう。

そこで、特許文献１には、図５６に示すように、試料２００を接着剤で基板２４０に取り付け、この状態で試料２００と基板２４０とを、試料載台２１０と遮蔽部材２２０との間に挟み込む技術が記載されている。この技術によれば、薄いフィルム状の試料２００であっても、試料２００の加工対象部２００ａを確実に支持することができる。

特開２００７－２４８３６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のイオンミリング装置は、イオンソースから放出されるイオンビーム２３０が、遮蔽部材２２０および基板２４０を介して試料２００に照射される構成になっている。このため、図５７に示すように、試料２００の先端部が基板２４０の先端部よりも引っ込んだ位置に配置されると、イオンビーム２３０の上流側から見て、試料２００の加工対象部２００ａが遮蔽部材２２０および基板２４０によって遮られてしまう。その結果、イオンビーム２３０が試料２００に照射されず、試料２００を加工できなくなる。

また、上記図５４に示す従来のイオンミリング装置は、ブロック状の試料、あるいは弾力のある試料２００を、遮蔽部材２２０と試料載台２１０との間に挟み込んだ場合に、図５８に示すように、試料２００の先端付近がイオンビーム２３０の中心軸に対して傾斜し、試料２００と遮蔽部材２２０との間に隙間２５０が生じることがある。そうすると、イオンビーム２３０の照射によってはじき飛ばされた物質２６０が、隙間２５０を通して試料２００に付着する。イオンビーム２３０の照射によってはじき飛ばされた物質２６０が試料２００に付着する現象は、リデポジションと呼ばれる。リデポジションによって試料２００に付着した物質２６０は、イオンビーム２３０の照射によって除去されず、加工後も試料２００に残留してしまう。また、イオンビーム２３０の中心軸に対して試料２００が傾斜すると、図５９に示すように、試料２００の深い位置まで加工目標（スルーホールなど）２７０が存在する場合に、イオンビーム２３０の照射によって加工されるライン２８０が加工目標２７０から外れてしまう。この問題は、試料２００の深い位置に加工目標が存在する場合にも生じる。

本発明の目的の１つは、試料の加工対象部を確実に支持することができるとともに、イオンビームの照射によってはじき飛ばされた物質が試料に残留することを抑制することができるイオンミリング装置および試料ホルダーを提供することにある。

本発明は、イオンビームの照射によって試料を加工するとともに、前記試料を支持する試料ホルダーを備えるイオンミリング装置であって、試料ホルダーは、試料の加工対象部を除く部分を遮蔽する遮蔽部材と、遮蔽部材との間に試料を挟んで固定する試料固定部材と、を備える。遮蔽部材は、試料の加工位置を決めるエッジ部を先端に有する。試料固定部材は、イオンビームの照射方向においてエッジ部よりも下流側に配置され、エッジ部との間で加工対象部を支持する支持部を有するとともに、イオンビームによって加工される材料で構成される。試料固定部材の先端は、イオンビームの照射によって試料と試料固定部材とを同時に加工するために遮蔽部材の先端よりも突き出した状態で配置される。支持部は、試料と接触する第１面と、第１面と所定の角度をなす第２面とを有し、所定の角度が９０°以下である。
また本発明は、イオンビームの照射によって試料を加工するイオンミリング装置に用いられる試料ホルダーであって、試料の加工対象部を除く部分を遮蔽する遮蔽部材と、遮蔽部材との間に前記試料を挟んで固定する試料固定部材と、を備える。遮蔽部材は、試料の加工位置を決めるエッジ部を先端に有する。試料固定部材は、イオンビームの照射方向においてエッジ部よりも下流側に配置され、エッジ部との間で加工対象部を支持する支持部を有するとともに、イオンビームによって加工される材料で構成される。試料固定部材の先端は、イオンビームの照射によって試料と試料固定部材とを同時に加工するために遮蔽部材の先端よりも突き出した状態で配置される。支持部は、試料と接触する第１面と、第 面と所定の角度をなす第２面とを有し、所定の角度が９０°以下である。

本発明によれば、試料の加工対象部を確実に支持することができるとともに、イオンビームの照射によってはじき飛ばされた物質が試料に残留することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の構成例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順を説明する図である。 試料と試料固定部材の配置例を示す概略側面図である。 イオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その１）である。 イオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その２）である。 イオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その３）である。 本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の変形例を示す概略側面図である。 本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。 本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略正面図である。 本発明の第２実施形態と比較されるイオンミリング装置の要部を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の効果を説明する概略正面図である。 本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。 本発明の第４実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。 イオンビームの照射によって試料の断面が傾斜する様子を示す概略側面図である。 試料固定部材の先端部が直角に形成されている場合の、試料固定部材と試料との配置状態の一例を示す概略側面図である。 図１６に示す配置状態のもとでイオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その１）である。 図１６に示す配置状態のもとでイオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その２）である。 試料固定部材の先端部が鋭角に形成されている場合の、試料固定部材と試料との配置状態の一例を示す概略側面図である。 図１９に示す配置状態のもとでイオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その１）である。 図１９に示す配置状態のもとでイオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その２）である。 図１９に示す配置状態のもとでイオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その３）である。 図１９に示す配置状態のもとでイオンビームの照射によって試料が加工される様子を示す図（その４）である。 カメラを用いて試料の突き出し量を設定する例を示す概略側面図である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 図２５に示す試料位置決め治具が備える突き出し量設定部材の構成を示す概略側面図である。 第１の接触部と第２の接触部との段差を設定する例を示す図である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具を用いて試料を試料ホルダーにセットする場合の手順を説明する図（その１）である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具を用いて試料を試料ホルダーにセットする場合の手順を説明する図（その２）である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第１具体例を示す斜視図である。 図３０に示す試料位置決め治具が備える第１のツールの構成を示す斜視図である。 図３０に示す試料位置決め治具が備える突き出し量設定部材および第２のツールの構成を示す斜視図である。 第１具体例において、第２のツールに対する突き出し量設定部材の取り付け構造を示す断面図である。 第１具体例において、第２のツールに対する突き出し量設定部材の取り付け構造を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第２具体例を示す側面図である。 図３５に示す試料位置決め治具が備える第１のツールの構成を示す斜視図である。 図３５に示す試料位置決め治具が備える第２のツールおよび突き出し量設定部材の構成を示す斜視図である。 第２具体例において、第１のツールに第２のツールを取り付けるための構造を説明する図である。 第２具体例において、第２のツールに対する突き出し量設定部材の取り付け構造を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第３具体例として、第１のツールの構成を示す斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第３具体例として、第２のツールおよび突き出し量設定部材の構成を示す斜視図である。 第３具体例において、第１のツールに第２のツールを取り付けるための構造を説明する図である。 本発明の第６実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 本発明の第７実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 本発明の第８実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 本発明の第９実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 本発明の第９実施形態に係る試料位置決め治具の第１変形例を示す概略側面図である。 本発明の第９実施形態に係る試料位置決め治具の第２変形例を示す概略側面図である。 本発明の第１０実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 本発明の第１１実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 図５０に示す試料位置決め治具の構成を示す概略平面図である。 本発明の第１２実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。 本発明の第１２実施形態に係る試料位置決め治具を用いて試料を位置決めする状態を示す概略側面図である。 従来のイオンミリング装置における試料の支持状態を示す概略側面図（その１）である。 従来のイオンミリング装置における試料の支持状態を示す概略側面図（その２）である。 従来のイオンミリング装置における試料の支持状態を示す概略側面図（その３）である。 従来のイオンミリング装置における試料の支持状態を示す概略側面図（その４）である。 従来のイオンミリング装置における試料の支持状態を示す概略側面図（その５）である。 従来のイオンミリング装置における試料の支持状態を示す概略側面図（その６）である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本明細書および図面において、実質的に同一の機能または構成を有する要素については、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の構成例を示す概略図である。
図１に示すイオンミリング装置１０は、たとえば、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡で観察される試料を作製するため、あるいは、電子プローブマイクロアナライザー、オージェマイクロスコープなどの分析装置で分析される試料を作製するために用いられる。イオンミリング装置１０は、加工の対象物である試料１１にイオンビーム１２を照射することにより、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡での観察に適した形状に試料１１を加工する装置である。

図１に示すように、イオンミリング装置１０は、真空チャンバー１５と、試料ステージ引出機構１６と、イオンソース１７と、試料ステージ１８と、回転機構１９と、排気部２０と、排気制御部２１と、カメラ２２と、制御部２３と、電圧電源２４と、回転駆動部２５と、表示部２６とを備えている。制御部２３は、イオンソース制御部２３ａと、回転制御部２３ｂとを備えている。

真空チャンバー１５は、中空の容器である。排気部２０は、真空チャンバー１５に接続されている。排気部２０の駆動は、排気制御部２１によって制御される。排気部２０は、排気制御部２１の制御下で駆動することにより、真空チャンバー１５内の空気を排出する。

試料ステージ引出機構１６は、真空チャンバー１５から試料ステージ１８を引き出すための機構である。試料ステージ引出機構１６は、真空チャンバー１５の開口部を塞ぐように、真空チャンバー１５に開閉可能に取り付けられている。試料ステージ引出機構１６には、試料ステージ１８および回転機構１９が取り付けられている。

試料ステージ１８は、試料ステージ引出機構１６を閉じた状態では真空チャンバー１５の内部に収容される。また、試料ステージ１８は、試料ステージ引出機構１６を開いた状態では真空チャンバー１５の外部に引き出して配置される。試料ステージ引出機構１６の開閉状態は、真空チャンバー１５に対して試料ステージ引出機構１６を図１の左右方向に移動させることによって切り替え可能である。試料ステージ１８は、試料ホルダー２７を介して試料１１を支持するステージである。試料ホルダー２７は、試料１１を支持するホルダーである。試料ホルダー２７は、ベースとなるホルダー本体２８と、遮蔽部材２９とを備えている。遮蔽部材２９については後段で詳しく説明する。試料ホルダー２７は、試料ステージ１８に対して着脱可能である。試料１１は、板状に形成されている。

回転機構１９は、試料ステージ１８を介して試料ホルダー２７を回転させる機構である。回転機構１９の回転軸１９ａは、イオンビーム１２の中心軸と直交し、かつ試料１１が遮蔽部材２９から突出する方向（図中のＹ方向）と平行に配置されている。回転機構１９は、回転駆動部２５の駆動にしたがって試料ホルダー２７を回転させる。その際、試料ホルダー２７は、回転機構１９の回転軸１９ａを中心に回転する。回転制御部２３ｂは、回転駆動部２５を介して試料ホルダー２７の回転を制御する。回転機構１９は、試料ステージ１８と一体に試料ホルダー２７を回転させる機構でもよいし、試料ステージ１８と別体に試料ホルダー２７を回転させる機構でもよい。

イオンソース１７は、真空チャンバー１５の上部、すなわち天井部分に配置されている。イオンソース１７は、イオンビーム１２を放出する部分である。イオンソース１７は、たとえば、ガスイオン銃によって構成される。ガスイオン銃は、アルゴンガスを放電によりイオン化させてイオンビームを放出するイオン銃である。イオンソース１７は、真空チャンバー１５の内部空間に向けてイオンビーム１２を鉛直下方に放出する。

以降の説明では、イオンビーム１２の中心軸と直交する二軸方向のうち、一方の方向をＸ方向、他方の方向をＹ方向とする。また、イオンビーム１２の中心軸と平行な方向であって、かつ、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向を、Ｚ方向とする。本発明の実施形態において、Ｘ方向およびＹ方向は水平二軸方向となっており、Ｚ方向は鉛直方向（上下方向）となっている。また、イオンビーム１２の中心軸１２ａ（図２参照）は、鉛直方向と平行な軸となっている。

電圧電源２４は、イオンソース１７に電気的に接続されている。電圧電源２４は、イオンソース１７に電圧を印加する電源である。電圧電源２４は、イオンソース制御部２３ａの制御下でイオンソース１７に電圧を印加することにより、イオンソース１７からイオンビーム１２を放出させる。イオンソース制御部２３ａは、電圧電源２４を介してイオンソース１７を制御する。

カメラ２２は、カメラ回動機構３０によって回動可能に設けられている。カメラ回動機構３０は、試料ステージ引出機構１６の上部に取り付けられ、試料ステージ引出機構１６と一体に移動する。カメラ２２は、カメラ回動機構３０の回動により、第１の位置と第２の位置とに配置可能である。第１の位置は、カメラ２２の光軸がＺ方向と平行に配置される位置である。第１の位置にカメラ２２を配置すると、カメラ２２の光軸は試料１１の加工位置を通過するように配置される。第２の位置は、図１に示すように、カメラ２２がＺ方向に対して大きく傾いて配置される位置である。

カメラ２２は、試料ホルダー２７に支持された試料１１と遮蔽部材２９とを撮影する。この撮影には、カメラ２２の代わりに光学顕微鏡を用いてもよい。表示部２６は、カメラ２２が撮影した画像を表示する。表示部２６は、モニター（ディスプレイ）またはタッチパネルによって構成される。

図２は、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。
図２に示すように、試料ホルダー２７は、上述したホルダー本体２８および遮蔽部材２９の他に、試料固定部材３１および試料載台３２を備えている。遮蔽部材２９は、板状に形成されている。遮蔽部材２９は、エッジ部２９ａを有している。エッジ部２９ａは、遮蔽部材２９の先端に形成されている。遮蔽部材２９の先端面２９ｂは、イオンビーム１２の中心軸１２ａに対して僅かに傾いている。

遮蔽部材２９のエッジ部２９ａは、試料１１の加工位置を決める部分である。すなわち、試料１１は、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａを基準に加工される。このため、試料１１の加工目標は、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａの位置に合わせて配置される。試料１１の加工目標は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡で試料１１を観察するときに、観察の対象となる部分、あるいは、電子プローブマイクロアナライザー、オージェマイクロスコープなどで試料１１を分析するときに、分析の対象となる部分である。遮蔽部材２９のエッジ部２９ａは、遮蔽部材２９の先端面２９ｂと、遮蔽部材２９の遮蔽面２９ｃとの角部に形成されている。遮蔽面２９ｃは、試料１１と接触する面である。遮蔽面２９ｃは、試料１１の加工対象部１１ｂを除いて、試料１１を遮蔽する面である。すなわち、遮蔽部材２９は、試料１１の加工対象部１１ｂを除く部分、すなわち非加工対象部を遮蔽している。

遮蔽部材２９の遮蔽面２９ｃは、試料１１の上面に接触して配置される。試料１１の一部は、試料１１の先端面１１ａを含めて、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａから突き出して配置され、その突き出した部分が加工対象部１１ｂとなる。加工対象部１１ｂは、イオンビーム１２の照射によって取り除かれる部分である。

試料固定部材３１は、遮蔽部材２９との間に試料１１を挟んで固定する部材である。試料固定部材３１は、板状に形成されている。試料固定部材３１は、支持部３３を有している。支持部３３は、第１面３４と第２面３５とによって形成されている。第１面３４は、試料固定部材３１の上面に相当する。第１面３４は、遮蔽部材２９の遮蔽面２９ｃと反対側で試料１１と接触する面である。すなわち、第１面３４は、試料１１の下面に接触して配置される。第２面３５は、第１面３４と所定の角度θをなしている。

支持部３３は、イオンビーム１２の照射方向において遮蔽部材２９のエッジ部２９ａの下流側に配置されている。支持部３３は、エッジ部２９ａとの間で試料１１の加工対象部１１ｂを支持する部分である。支持部３３を形成する第１面３４と第２面３５とのなす角度、すなわち所定の角度θは、９０°以下（ただし、０°よりも大きい）である。所定の角度θは、好ましくは鋭角である。また、所定の角度θは、好ましくは、６０°以下であり、より好ましくは、５５°以下であり、さらに好ましくは、４５°以下である。このように所定の角度θを小さく設定した場合は、支持部３３がくさび状に形成される。

試料載台３２は、試料固定部材３１を介して試料１１が載置される台である。試料固定部材３１は、ネジ３６によって試料載台３２に固定されている。試料載台３２は、Ｚ方向において、試料固定部材３１を挟んで遮蔽部材２９とは反対側に配置されている。

続いて、本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置を用いて試料を加工する場合の手順について説明する。以下に述べる手順は、試料作製方法を含む。

まず、図３に示すように、試料ホルダー２７に試料１１をセットする。試料１１のセットは、次の手順で行う。まず、イオンミリング装置１０のオペレーターは、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａと試料固定部材３１の先端３１ａとを図示しない基準平面に接触させることにより、図２において、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａと試料固定部材３１の先端３１ａとがＹ方向で同じ位置、すなわち面一となるよう、それらの位置を調整する。試料固定部材３１の先端３１ａとは、Ｙ方向において、イオンビーム１２が照射される側の端部をいう。次に、オペレーターは、位置調整が済んだ遮蔽部材２９と試料固定部材３１との間に試料１１を挿入する。この段階では、遮蔽部材２９と試料固定部材３１との間に、試料１１の厚み寸法よりも大きな隙間を確保する。つまり、試料１１の位置を固定せずに、試料１１を自由状態にしておく。次に、オペレーターは、図３に示すように、試料ホルダー２７に突き出し量設定部材３７を装着し、この突き出し量設定部材３７を用いて試料１１の突き出し量を設定する。具体的には、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに突き出し量設定部材３７を接触させるとともに、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材３７の凹部３８に接触させる。これにより、試料１１の加工対象部１１ｂが、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａから所定量だけ突き出して配置される。試料１１における加工対象部１１ｂの突き出し量は、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａを基準に規定される。加工対象部１１ｂの突き出し量は、加工目標の位置にもよるが、多くの場合、５０μｍ以上１００μｍ以下の範囲内で設定される。

次に、オペレーターは、試料１１の先端面１１ａと突き出し量設定部材３７の凹部３８との接触状態を維持しつつ、遮蔽部材２９と試料固定部材３１との間に試料１１を挟み込むことにより、試料１１を固定する。このとき、試料１１の先端部は、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とによって上下両面から支持される。また、試料１１の加工位置は、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａと試料固定部材３１の先端３１ａとによって挟み込まれる。このため、薄いフィルム状の試料１１であっても、試料１１の先端側を撓ませることなく、試料１１の加工対象部１１ｂを確実に支持することができる。また、試料１１の先端付近は、試料固定部材３１の支持部３３によって遮蔽部材２９に押し付けられる。このため、ブロック状の試料、あるいは弾力のある試料を取り扱う場合でも、イオンビーム１２の中心軸１２ａに対して試料１１の先端付近を傾斜させることなく、試料１１を支持することができる。したがって、遮蔽部材２９と試料１１とを互いに密着させて固定することができる。

上述のように試料１１をセットしたら、オペレーターは、試料ホルダー２７から突き出し量設定部材３７を取り外した後、試料ホルダー２７を試料ステージ１８に装着する。試料ホルダー２７の装着は、試料ステージ１８を試料ステージ引出機構１６によって真空チャンバー１５の外側に引き出した状態で行われる。その際、試料ホルダー２７は、遮蔽部材２９を上側、試料固定部材３１を下側にして、試料ステージ１８に装着される。また、試料１１の突き出し量は、カメラ２２の撮影画像を利用して確認される。試料１１の突き出し量を確認する場合は、カメラ回動機構３０の回動によりカメラ２２を第１の位置に配置し、その状態でカメラ２２の撮影画像を表示部２６に表示する。これにより、オペレーターは、表示部２６に表示されるカメラ２２の撮影画像を利用して試料１１の突き出し量を確認することができる。

次に、オペレーターは、カメラ回動機構３０の回動によりカメラ２２を第２の位置に配置した後、試料ステージ１８を試料ステージ引出機構１６によって真空チャンバー１５に押し込むことにより、試料ステージ１８を真空チャンバー１５内に収容する。このとき、試料ステージ１８と一緒に試料ホルダー２７と試料１１とが真空チャンバー１５内に収容される。

次に、オペレーターの操作により、上記図２に示す状態でイオンソース１７からイオンビーム１２を放出することにより、遮蔽部材２９を介して試料１１にイオンビーム１２を照射する。このとき、イオンソース１７は、電圧電源２４がイオンソース制御部２３ａからの制御指令を受けてイオンソース１７に電圧を印加することで、イオンビーム１２を放出する。これにより、試料１１は、イオンビーム１２の照射によってエッチングされる。このとき、試料固定部材３１の先端３１ａが鋭角に形成されていると、たとえば図４に示すように試料固定部材３１の先端３１ａが試料１１の先端面１１ａより突き出して配置された場合でも、イオンビーム１２の照射によってはじき飛ばされた物質が試料１１に残留しにくくなる。その理由は以下のとおりである。

まず、図４に示すように遮蔽部材２９を介して試料１１にイオンビーム１２を照射すると、このイオンビーム１２は試料固定部材３１の先端部分にも照射される。このため、図５に示すように、試料固定部材３１の先端３１ａがエッチング（スパッタリング）され、このエッチングによってはじき飛ばされた物質３９が試料１１の先端面１１ａに付着する。このとき、試料固定部材３１の先端３１ａを直角に形成しておけば、鈍角に形成する場合に比べて、試料１１の先端面１１ａに対する物質３９の付着量を少量に抑えることができる。また、試料固定部材３１の先端３１ａを鋭角に形成しておけば、試料１１の先端面１１ａから突き出した試料固定部材３１の一部は、図６に示すように、試料１１の加工対象部１１ｂよりも早くエッチングされて消失する。また、試料固定部材３１の先端３１ａが鋭角になっていると、物質３９の発生が少量に抑えられる。このため、試料１１の先端面１１ａに対する物質３９の付着量をより少量に抑えることができる。

また、試料１１の先端面１１ａから突き出した試料固定部材３１の一部が消失した後は、試料１１のエッチングと試料固定部材３１のエッチングとが同時に進行する。言い換えると、イオンミリング装置は、イオンビーム１２の照射によって試料１１と試料固定部材３１とを同時に加工する。このため、試料固定部材３１のエッチングによって発生した物質３９が試料１１の先端面１１ａに付着しても、付着した物質３９は、試料１１のエッチングによって素早く除去される。したがって、試料１１の加工対象部１１ｂをエッチングによって取り除いた段階では、図７に示すように、試料１１の断面１４に物質３９がほとんど残らない。以上の理由により、試料固定部材３１の先端３１ａが鋭角に形成されていると、試料１１に物質３９が残留しにくくなる。

このように本発明の第１実施形態に係るイオンミリング装置１０は、遮蔽部材２９との間に試料１１を挟んで固定する試料固定部材３１を備え、この試料固定部材３１は、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａとの間で加工対象部１１ｂを支持する支持部３３を有する。このため、試料１１の加工対象部１１ｂを確実に支持することができる。また、試料固定部材３１の支持部３３は、試料固定部材３１の先端３１ａを直角または鋭角とする第１面３４と第２面３５とを有する。このため、イオンビーム１２の照射によってはじき飛ばされた物質が試料１１に残留することを抑制することができる。

また、試料１１の上面および下面は、そのほぼ全面にわたって遮蔽部材２９と試料固定部材３１とに密着した状態となる。このため、イオンビーム１２の照射によって試料１１が発熱した場合に、試料１１の上下両面から、遮蔽部材２９および試料固定部材３１へと熱を逃がすことができる。これにより、試料１１を加工する際の放熱性および冷却効果を高めることができる。

なお、上記第１実施形態においては、試料載台３２にネジ３６を用いて試料固定部材３１を固定する構成を採用したが、本発明はこれに限らず、たとえば図８に示す構成を採用してもよい。図８においては、試料１１が接着剤などで試料固定部材３１に貼り付けられている。この貼り付け状態において、試料１１と試料固定部材３１は、先端面１１ａと先端３１ａとがＹ方向で同じ位置となるように、位置調整されている。また、試料１１を貼り付け済の試料固定部材３１は、ワックスあるいは接着剤などで試料載台３２に貼り付けられている。一方、遮蔽部材２９は、試料１１の加工位置にエッジ部２９ａが配置されるよう、位置決めされる。このような構成であっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

また、上記第１実施形態において、試料固定部材３１は、遮蔽部材２９と異なる形状で形成されているが、本発明はこれに限らず、遮蔽部材２９と同じ形状の試料固定部材３１を用いてもよい。その場合、試料固定部材３１は、試料１１を挟んで遮蔽部材２９と上下対称に配置される。

また、上記第１実施形態においては、試料載台３２と試料固定部材３１とを固定するネジ３６（図２参照）を用いているが、本発明はこれに限らず、たとえば図示しないネジによって試料固定部材３１を遮蔽部材２９の方向に押し上げる構成を採用してもよい。

また、上記第１実施形態においては、試料載台３２と別体で試料固定部材３１を設けているが、本発明はこれに限らず、試料固定部材３１と試料載台３２とが一体構造になっていてもよい。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図であり、図１０は、本発明の第２実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略正面図である。
図９および図１０に示すように、試料ホルダー２７は、上述した遮蔽部材２９および試料固定部材３１の他に、一対のクランプ部材４１，４２を備えている。クランプ部材４１は第１のクランプ部材に相当し、クランプ部材４２は第２のクランプ部材に相当する。遮蔽部材２９は、ネジ４３によってクランプ部材４１に固定されている。試料固定部材３１は、ネジ４４によってクランプ部材４２に固定されている。遮蔽部材２９には、ネジ４３の雄ネジ部に噛み合う雌ネジ部（図示せず）が形成され、クランプ部材４１には、ネジ４３の頭部と軸部とを挿入可能な段付き孔（図示せず）が形成されている。同様に、試料固定部材３１には、ネジ４４の雄ネジ部に噛み合う雌ネジ部が形成され、クランプ部材４２には、ネジ４４の頭部と軸部とを挿入可能な段付き孔（図示せず）が形成されている。

一対のクランプ部材４１，４２は、一対のネジ４５ａ，４５ｂによって固定されている。一対のネジ４５ａ，４５ｂは、クランプ部材４１およびクランプ部材４２を介して、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを締め付ける締め付け部材に相当する。クランプ部材４１には、ネジ４５ａの雄ネジ部に噛み合う雌ネジ部（図示せず）が形成され、クランプ部材４２には、ネジ４５ａの頭部と軸部とを挿入可能な段付き孔（図示せず）が形成されている。同様に、クランプ部材４１には、ネジ４５ｂの雄ネジ部に噛み合う雌ネジ部（図示せず）が形成され、クランプ部材４２には、ネジ４５ｂの頭部と軸部とを挿入可能な段付き孔（図示せず）が形成されている。

図１１は、本発明の第２実施形態と比較されるイオンミリング装置の要部を示す正面図である。
図１１に示す比較例では、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とが、一対のネジ４７ａ，４７ｂによって締め付けられている。試料１１は、遮蔽部材２９と試料固定部材３１との間に配置されている。また、試料１１は、一対のネジ４７ａ，４７ｂによる締め付け力により固定されている。

このように、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを一対のネジ４７ａ，４７ｂによって直接締め付けると、遮蔽部材２９と試料固定部材３１が締め付け力によって湾曲する。このため、試料ホルダー２７を正面から見た場合、試料１１の両端部に加わる締め付け力は大きくなるが、試料１１の中央部に加わる締め付け力は小さくなる。つまり、試料１１に加わる締め付け力のばらつきが大きくなる。したがって、試料１１と遮蔽部材２９との密着性、および、試料１１と試料固定部材３１との密着性が悪化する。

これに対し、一対のクランプ部材４１，４２を介して遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを締め付けると、図１２に示すように、各々のクランプ部材４１，４２が一対のネジ４５ａ，４５ｂによる締め付け力を受けて湾曲しても、遮蔽部材２９と試料固定部材３１はほとんど湾曲しない。その理由は、遮蔽部材２９とクランプ部材４１とはネジ４３によって固定されているが、構造的には別個の部材であり、クランプ部材４１が湾曲しても、遮蔽部材２９の形状は元の形状に維持されるからである。同様に、試料固定部材３１とクランプ部材４２とはネジ４４によって固定されているが、構造的には別個の部材であり、クランプ部材４２が湾曲しても、試料固定部材３１の形状は元の形状に維持されるからである。このため、試料ホルダー２７を正面から見た場合、一対のネジ４５ａ，４５ｂによる締め付け力は試料１１全体に均等に加わる。したがって、試料１１と遮蔽部材２９との密着性、および、試料１１と試料固定部材３１との密着性が向上する。また、遮蔽部材２９および試料固定部材３１のいずれか一方または両方が消耗した場合に、消耗品である遮蔽部材２９や試料固定部材３１の交換に容易に対応することができる。

＜第３実施形態＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。
図１３に示すように、試料固定部材３１は、Ｙ方向の両端部に支持部３３ａ，３３ｂを有している。支持部３３ａは、試料固定部材３１の先端部に、第１面３４と第２面３５ａとによって形成されている。支持部３３ｂは、試料固定部材３１の後端部に、第１面３４と第２面３５ｂとによって形成されている。第２面３５ａは、第１面３４に対して所定の角度θ１で傾斜し、第２面３５ｂは、第１面３４に対して所定の角度θ２で形成している。所定の角度θ１は、９０°以下（ただし、０°よりも大きい）である。所定の角度θ１は、好ましくは鋭角である。また、所定の角度θ１は、好ましくは、６０°以下であり、より好ましくは、５５°以下であり、さらに好ましくは、４５°以下である。この点は、所定の角度θ２についても同様である。本実施形態では、θ１＝θ２に設定されている。ただし、θ１≠θ２に設定されていてもよい。

このように試料固定部材３１の先端部に支持部３３ａを形成し、後端部に支持部３３ｂを形成することにより、次のような効果が得られる。
図１３に示すように、試料１１にイオンビーム１２を照射すると、試料固定部材３１の先端部にもイオンビーム１２が照射される。このため、試料固定部材３１は、先端３１ａから徐々に削れて摩耗する。試料固定部材３１の摩耗量が多くなると、支持部３３を鋭角に形成することで得られる効果が小さくなる。そこで、試料固定部材３１の摩耗量が所定量に達した場合は、試料固定部材３１の先端部と後端部の位置を入れ替える。これにより、試料固定部材３１の先端部のみに支持部３３を形成する場合（図２参照）に比べて、支持部３３を鋭角に形成することで得られる効果を維持しつつ、試料固定部材３１を使用できる回数を増やすことができる。

なお、上記第３実施形態においては、試料固定部材３１の先端部と後端部の計２箇所に支持部３３（３３ａ，３３ｂ）を形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、試料固定部材３１が平面視四角形の板状の部材であれば、４辺のうちの３辺またはすべての辺に支持部３３を形成してもよい。この点は、試料固定部材３１が平面視５角形以上の多角形の部材である場合も同様である。

＜第４実施形態＞
図１４は、本発明の第４実施形態に係るイオンミリング装置の要部を示す概略側面図である。
図１４に示すように、試料ホルダー２７は、水平面と平行なＸＹ平面に対してＺ方向（上下方向）に傾斜可能に設けられている。これに対し、イオンビーム１２の中心軸１２ａは、ＸＹ平面に対して垂直、すなわちＺ方向と平行である。イオンミリング装置の構成として、試料ホルダー２７の傾斜角度は、一定角度でもよいし、変更可能でもよい。試料ホルダー２７を傾斜させ、かつ、その傾斜角度を調整可能な機構については、たとえば特開２０１８－１９０６２８号公報に記載された機構（回動機構）を利用することができる。

上述のように試料ホルダー２７を傾斜させると、遮蔽部材２９、試料固定部材３１および試料載台３２が、試料１１と一緒に傾斜した状態となる。このとき、試料固定部材３１は、試料ホルダー２７の傾斜により、先端３１ａが後端３１ｂよりも高く配置される。同様に、試料１１は、先端面１１ａが後端面よりも高く配置される。つまり、試料ホルダー２７は、上述した回動機構により、試料固定部材３１の先端３１ａ側が後端３１ｂ側よりも高くなるように傾斜可能に設けられている。

このような配置状態のもとで試料１１にイオンビーム１２を照射すると、イオンビーム１２の照射によって形成される試料１１の断面は、試料１１の上面に対して、より垂直に近い面となる。その理由は次のとおりである。

まず、イオンビーム１２を試料１１に照射する場合、加工レートを決めるイオンビーム１２の電流密度は、イオンソースから離れるほど低下する。つまり、イオンソースからの距離が長くなるほど加工レートが低下する。イオンソースからの距離は、試料１１の厚み方向において、遮蔽部材２９から離れるほど、すなわち下方にいくほど長くなる。このため、遮蔽部材２９に近い試料１１の上面側の加工レートと、遮蔽部材２９から遠い試料１１の下面側の加工レートとを比較すると、試料１１の下面側のほうが上面側よりも加工レートが低くなる。したがって、試料ホルダー２７を傾斜させずに試料１１にイオンビーム１２を照射すると、図１５に示すように、試料１１の断面１４は、試料１１の上面側から下面側に向かってなだらかに傾斜（突出）した形状になる。

これに対し、上述のように試料ホルダー２７を傾斜させて試料１１にイオンビーム１２を照射すると、イオンビーム１２の中心軸１２ａに対して試料１１の断面は上記同様に傾斜するものの、加工中の試料１１は断面の傾斜を打ち消す方向に傾斜しているため、結果的に試料１１の断面は、試料１１の上面に対して、より垂直に近い面となる。したがって、試料ホルダー２７を傾斜させた方が、試料１１の観察や分析に適した断面が得られる。

一方で、たとえば図１６に示すように、試料固定部材３１の先端部が、鋭角ではなく直角に形成されている場合は、試料固定部材３１の先端３１ａの位置と試料１１の先端面１１ａの位置を揃えて、試料ホルダー２７を傾斜させたときに、試料固定部材３１の先端３１ａが試料１１の先端面１１ａよりも出っ張った状態になる。このため、図１７に示すように、試料１１にイオンビーム１２を照射すると、このイオンビーム１２が試料固定部材３１に照射されやすくなる。その結果、イオンビーム１２の照射によって試料固定部材３１から物質３９がはじき飛ばされ、この物質３９が試料１１の先端面１１ａに付着する。試料１１の先端面１１ａに付着した物質３９は、試料１１にイオンビーム１２が照射されることで、ある程度は除去される。しかし、イオンビーム１２の照射による試料１１の加工は、試料固定部材３１の先端３１ａが試料１１の先端面１１ａよりも出っ張った状態で行われる。このため、試料１１を遮蔽部材２９のエッジ部２９ａの直下まで加工した段階、すなわち試料１１の加工が終了する段階まで、試料固定部材３１の先端３１ａはイオンビーム１２の照射によってエッチングされ続ける。したがって、図１８に示すように、試料１１の加工を終えても、試料１１の先端面１１ａに物質３９が付着したままになる。

これに対し、図１９に示すように、試料固定部材３１の先端部（支持部３３）が鋭角に形成されている場合は、試料固定部材３１の先端３１ａの位置と試料１１の先端面１１ａの位置を揃えて、試料ホルダー２７を傾斜させたときに、試料固定部材３１の先端３１ａが試料１１の先端面１１ａから出っ張らない。このため、図２０および図２１に示すように試料１１の加工が進行しても、試料固定部材３１の先端３１ａはほとんどエッチングされない。ただし、図２２に示すように、試料１１を遮蔽部材２９のエッジ部２９ａの直下付近まで加工した段階では、試料固定部材３１の先端３１ａがイオンビーム１２によってエッチングされる。このため、エッチングによって試料固定部材３１の先端３１ａからはじき出された物質３９が、試料１１の先端面１１ａに付着する。その際、第１面３４と第２面３５とのなす角度が鋭角になっていると、試料固定部材３１の先端３１ａはエッチングによってすぐに消失する。また、試料固定部材３１の先端３１ａからはじき出されて試料１１の先端面１１ａに付着した物質３９も、エッチングによってすぐに取り除かれる。したがって、図２３に示すように、加工後に得られる試料１１の断面１４は、物質３９の残留が非常に少なく、かつ、試料１１の上面に対して、より垂直に近い面となる。これにより、試料１１の観察や分析に適した断面を得ることができる。

＜第５実施形態＞
一般に、イオンミリング装置のオペレーターは、試料ホルダー２７に試料１１をセットする場合、図２４に示すように、遮蔽部材２９の上方にカメラ２２を配置し、このカメラ２２で試料１１と遮蔽部材２９とを撮影する。また、オペレーターは、表示部２６に表示されるカメラ２２の撮影画像を見ながら、Ｙ方向における試料１１の位置を微調整することにより、エッジ部２９ａからの試料１１の突き出し量Ｌを所望の寸法に設定する。

図２４において、試料１１は、クリップ５１を用いて固定されている。クリップ５１は、支点部５２を中心に揺動自在に支持されている。クリップ５１は、バネ５３の力Ｆ１で一方向に付勢されている。バネ５３の一端はクリップ５１に接続され、バネ５３の他端はホルダー本体２８に接続されている。ホルダー本体２８は、遮蔽部材２９を固定状態に支持する。試料１１は、クリップ５１から試料１１に加えられる押圧力Ｆ２によって遮蔽部材２９に固定されている。押圧力Ｆ２は、バネ５３の力Ｆ１でクリップ５１を一方向に付勢することによって発生する力である。

上述したように、イオンミリング装置のオペレーターは、カメラ２２の撮影画像を確認しながら、試料１１の位置を微調整して、試料１１の突き出し量Ｌを設定する必要があり、この設定作業に複雑な操作が要求される。また、大気中での試料１１の化学反応を避けるために、大気から遮断されたグローブボックス内で試料１１をセットする場合は、突き出し量の設定作業そのものが非常に困難になる。そこで、本発明の第５実施形態およびこれ以降の実施形態においては、試料の突き出し量の設定を簡易な操作で行えるようにすることを主目的とする。

図２５は、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
試料位置決め治具は、イオンミリング装置１０で加工対象となる試料１１を位置決めするために用いられる治具であり、より具体的には、試料ホルダー２７に試料１１をセットする際に用いて好適な治具である。

図２５に示すように、試料位置決め治具５５は、突き出し量設定部材５６と、第１のツール５７と、第２のツール５８とを備えている。突き出し量設定部材５６は、四角いブロック状の部材である。突き出し量設定部材５６の形状は、必要に応じて変更可能である。突き出し量設定部材５６は、たとえば、金属材料によって構成される。突き出し量設定部材５６は、図２６に示すように、第１の接触部６１と、第２の接触部６２とを有している。第１の接触部６１は、突き出し量設定部材５６を用いて試料１１の突き出し量を設定する場合に、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触する部分であり、第２の接触部６２は、試料１１の先端面１１ａに接触する部分である。第２の接触部６２は、第１の接触部６１よりも凹んで形成されている。換言すると、第１の接触部６１と第２の接触部６２との間には、第１の接触部６１を凸部、第２の接触部６２を凹部とする段差Ｄ（図２６参照）が設けられている。

上述した段差Ｄは、オペレーターが所望する試料１１の突き出し量に応じて設定される。
図２７は、第１の接触部６１と第２の接触部６２との段差Ｄを設定する例を示す図である。
第１の接触部６１と第２の接触部６２との段差Ｄ（μｍ）は、試料１１の突き出し量Ｌ（μｍ）に応じて、下記の（１）式により設定される。
Ｄ＝Ｌ×ｃｏｓ（９０－θａ）° …（１）

上記（１）式において、θａは、遮蔽部材２９の先端面２９ｂの傾斜角度であり、この先端面２９ｂと遮蔽面２９ｃとのなす角度でもある。ここでは一例として、θａ＝８５°とする。そうした場合、所望する試料１１の突き出し量Ｌが１００μｍであれば、上記（１）式からＤ≒９９．６μｍと求まる。
したがって、試料１１の突き出し量Ｌを１００μｍに設定したい場合は、第１の接触部６１と第２の接触部６２との段差Ｄを９９．６μｍに設定し、この設定にしたがって突き出し量設定部材５６を作製すればよい。

再び図２５に戻って説明すると、第１のツール５７には、ネジ６３によってホルダー本体２８が固定されている。また、第１のツール５７には、ネジ６４によって第２のツール５８が固定されている。第１のツール５７とホルダー本体２８は、ネジ６３の取り付けおよび取り外しにより、互いに着脱可能に構成されている。また、第１のツール５７と第２のツール５８は、ネジ６４の取り付けおよび取り外しにより、互いに着脱可能に構成されている。

突き出し量設定部材５６は、第２のツール５８に取り付けられている。突き出し量設定部材５６と第２のツール５８との間には、バネ６５が介在している。バネ６５は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに第１の接触部６１を押し付けるように突き出し量設定部材５６を付勢する付勢部材に相当する。バネ６５は、たとえばコイルバネによって構成されるが、バネの種類は問わない。また、バネ６５に代えて、図示しないゴム状弾性体によって付勢部材を構成してもよい。

続いて、上記構成からなる試料位置決め治具５５を用いて試料１１を試料ホルダー２７にセットする場合の手順について説明する。
まず、オペレーターは、図２８に示すように、遮蔽部材２９を支持するホルダー本体２８と第１のツール５７とをネジ６３によって固定する。これにより、ホルダー本体２８に第１のツール５７が固定される。

次に、オペレーターは、図２９に示すように、第１のツール５７と第２のツール５８とをネジ６４によって固定する。これにより、第１のツール５７に第２のツール５８が装着される。第２のツール５８には予め突き出し量設定部材５６が取り付けられている。第１のツール５７に第２のツール５８を装着する場合は、突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１を遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触させる。その際、第１の接触部６１は、バネ６５の付勢力によって遮蔽部材２９の先端面２９ｂに押し付けられる。

次に、オペレーターは、上記図２５に示すように、遮蔽部材２９の上に試料１１を載せて、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２に押し当てる。試料１１の先端面１１ａを第２の接触部６２に押し当てる方法は、たとえば下記の（ａ）～（ｄ）に示すように、種々の方法が考えられる。
（ａ）試料１１の後端を工具などで押す。
（ｂ）試料１１の後端をバネの力を利用して押す。
（ｃ）試料１１の後端をネジによって押し込む。
（ｄ）試料位置決め治具５５全体を傾斜させて試料１１を重力によって滑り落とす。

いずれの方法を採用する場合でも、試料１１の押し当てによって突き出し量設定部材５６の位置が動かないよう、バネ定数の大きなバネ６５を用いるとよい。これにより、上記図２７に示すように、試料１１の突き出し量Ｌが、第１の接触部６１と第２の接触部６２との段差Ｄに応じて所望の寸法に設定される。また、試料１１の突き出し量Ｌは、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａを基準に設定される。

次に、オペレーターは、遮蔽部材２９に対して試料１１をクリップ５１によって固定する。次に、オペレーターは、第１のツール５７から第２のツール５８を取り外した後、ホルダー本体２８から第１のツール５７を取り外す。これにより、試料ホルダー２７に対する試料１１のセットが完了する。その後、オペレーターは、試料ホルダー２７を試料ステージ１８に装着する。以降は、上記第１実施形態と同様の手順で試料１１を加工する。

ここで、試料ホルダー２７にセットされる試料１１が、充電された電池材料である場合は、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２に接触させたときにショートを起こすおそれがある。このため、電池材料などの試料１１を取り扱う場合は、ショートの発生を避けるために、突き出し量設定部材５６を絶縁材料によって構成することが好ましい。ただし、ショートの発生を避けるためには、必ずしも突き出し量設定部材５６全体を絶縁材料によって構成する必要はなく、第２の接触部６２だけを絶縁材料によって構成してもよいし、試料１１の先端面１１ａが接触する第２の接触部６２の表面を絶縁膜によって被覆してもよい。また、試料１１と突き出し量設定部材５６との電気的な絶縁のための構成は、第５実施形態以外の実施形態にも適用可能である。また、突き出し量設定部材を用いた試料の位置決め方法は、上述した第１実施形態（図３参照）～第４実施形態にも適用可能である。

以下、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の具体例について説明する。なお、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具によって得られる効果については、具体例の説明を終えた後に述べる。

（第１具体例）
図３０は、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第１具体例を示す斜視図である。
図３０に示すように、試料位置決め治具５５－１は、突き出し量設定部材５６－１と、第１のツール５７－１と、第２のツール５８－１とを備えている。

図３１は、図３０に示す試料位置決め治具５５－１が備える第１のツール５７－１の構成を示す斜視図であり、図３２は、図３０に示す試料位置決め治具５５－１が備える突き出し量設定部材５６－１および第２のツール５８－１の構成を示す斜視図である。

第１のツール５７－１は、図３１に示すように、ホルダー受け部６６と、固定用つまみ６７と、ガイド溝６８とを備えている。ホルダー受け部６６は、第１のツール５７－１に試料ホルダー（図示せず）を載せるときに、試料ホルダーを受ける部分である。

固定用つまみ６７は、ホルダー受け部６６に載せられた試料ホルダーを固定するためのつまみである。固定用つまみ６７は、図示しない雄ネジ部を有し、この雄ネジ部に対応する雌ネジ部６９が第１のツール５７－１に形成されている。雌ネジ部６９は、第１のツール５７－１を正面から見て、左右に１つずつ形成され、そのうちの一方の雌ネジ部（図示せず）に固定用つまみ６７の雄ネジ部が噛み合っている。雌ネジ部６９を左右両方に形成しておけば、オペレーターが右利きか左利きかにかかわらず、操作しやすい側に固定用つまみ６７を取り付けて試料位置決め治具５５－１を使用することができる。

ガイド溝６８は、第２のツール５８－１を第１のツール５７－１に取り付ける場合に、第１のツール５７－１の取り付け位置をガイドする溝である。ガイド溝６８は、第１のツール５７－１を正面から見て、第１のツール５７－１の左右両側に形成されている。

第２のツール５８－１は、図３２に示すように、突き当て部７０と、固定用つまみ７１と、アーム部７２と、取り付け用ブロック７３とを備えている。突き当て部７０は、第２のツール５８－１を第１のツール５７－１に取り付ける場合に、第１のツール５７－１に突き当てられる部分である。固定用つまみ７１は、第２のツール５８－１を第１のツール５７－１に固定するためのつまみである。固定用つまみ７１は、図示しない雄ネジ部を有し、この雄ネジ部に対応する雌ネジ部７４が第２のツール５８－１に形成されている。雌ネジ部７４は、第２のツール５８－１を正面から見て、左右に１つずつ形成され、そのうちの一方の雌ネジ部（図示せず）に固定用つまみ７１の雄ネジ部が噛み合っている。雌ネジ部７４を左右両方に形成しておけば、オペレーターが右利きか左利きかにかかわらず、操作しやすい側に固定用つまみ７１を取り付けて試料位置決め治具５５－１を使用することができる。

アーム部７２は、第２のツール５８－１を第１のツール５７－１に取り付ける場合に、第１のツール５７－１のガイド溝６８に挿入される部分である。アーム部７２は、第２のツール５８－１を正面から見て、第２のツール５８－１の左右両側に形成されている。取り付け用ブロック７３は、突き出し量設定部材５６－１を取り付けるためのブロックである。取り付け用ブロック７３は、突き当て部７０にネジ止めで固定されている。

なお、第１具体例においては、突き当て部７０およびアーム部７２が一体構造になっており、取り付け用ブロック７３は突き当て部７０にネジ止めで固定されているが、これに限らず、突き当て部７０、アーム部７２および取り付け用ブロック７３を一体構造にしてもよい。

図３３は、第２のツール５８－１に対する突き出し量設定部材５６－１の取り付け構造を示す断面図であり、図３４は、その斜視図である。
図３３および図３４に示すように、突き出し量設定部材５６－１は、一対のガイドピン７５と、抜け止め用ネジ７６と、バネ７７とを用いて、第２のツール５８－１の取り付け用ブロック７３に取り付けられている。バネ７７は、上述したバネ６５（図２５参照）と同様に、付勢部材に相当する。バネ７７の一端側は、突き出し量設定部材５６－１に形成されたポケット部５６ａに挿入され、バネ７７の他端側は、取り付け用ブロック７３に形成されたネジ孔７３ａに挿入されている。ネジ孔７３ａには、セットスクリュー（六角孔付き止めネジ）７８が挿入されている。セットスクリュー７８は、ネジ孔７３ａの中心軸方向に移動可能である。セットスクリュー７８は、ネジ孔７３ａの中心軸方向でバネ７７の端部位置を変えることにより、バネ７７による突き出し量設定部材５６－１の付勢力を調整可能である。

一対のガイドピン７５は、図３４に矢印で示す突き出し量設定部材５６－１の回転方向のずれを抑制するピンである。一対のガイドピン７５は、互いに平行に配置されている。一対のガイドピン７５は、取り付け用ブロック７３に対して突き出し量設定部材５６－１が接近離間する方向に、突き出し量設定部材５６－１を移動自在に案内している。各々のガイドピン７５の一端側は、突き出し量設定部材５６－１に形成された第１のピン挿入孔（図示せず）に挿入され、各々のガイドピン７５の他端側は、取り付け用ブロック７３に形成された第２のピン挿入孔７３ｂ（図３０参照）に挿入されている。

抜け止め用ネジ７６は、バネ７７の一端側がポケット部５６ａから抜け出たり、各々のガイドピン７５の一端側が第１のピン挿入孔から抜け出たりしないよう、取り付け用ブロック７３に対する突き出し量設定部材５６－１の最大離間距離を規定するネジである。抜け止め用ネジ７６は、頭部７６ａと、軸部７６ｂと、雄ネジ部７６ｃとを一体に有している。これに対し、取り付け用ブロック７３には、大径孔７３ｃと小径孔７３ｄからなる段付き孔が形成されている。抜け止め用ネジ７６の頭部７６ａは、大径孔７３ｃに収容されている。抜け止め用ネジ７６の軸部７６ｂは、小径孔７３ｄに挿入されている。大径孔７３ｃの直径は頭部７６ａの直径よりも大きく設定されている。小径孔７３ｄの直径は軸部７６ｂの直径よりも大きく設定されている。小径孔７３ｄと軸部７６ｂとの間には、両者の寸法差に応じたクリアランスＧ１が存在する。このクリアランスＧ１の存在により、取り付け用ブロック７３は、抜け止め用ネジ７６の揺動を適度に吸収できる構造になっている。一方、突き出し量設定部材５６－１には、雌ネジ部５６ｂが形成されている。抜け止め用ネジ７６の雄ネジ部７６ｃは、この雌ネジ部５６ｂに噛み合っている。なお、抜け止め用ネジ７６の構造については、軸部７６ｂのほぼ全長にわたって雄ネジ部７６ｃが形成されていてもよい。

上記構成からなる試料位置決め治具５５－１において、突き出し量設定部材５６－１は、バネ７７の付勢力により、一対のガイドピン７５に案内されて取り付け用ブロック７３から離間する方向に付勢される。また、突き出し量設定部材５６－１は、バネ７７の付勢力によって抜け止め用ネジ７６の頭部７６ａが段付き孔（大径孔７３ｃ、小径孔７３ｄ）の段部に突き当たることにより、取り付け用ブロック７３から所定の距離だけ離間した状態に保持される。この状態で、突き出し量設定部材５６－１をバネ７７の付勢力に抗して取り付け用ブロック７３の側に押し込むと、図３３に示すように、抜け止め用ネジ７６の頭部７６ａが段付き孔（大径孔７３ｃ、小径孔７３ｄ）の段部から離れる。

続いて、試料位置決め治具５５－１を用いて試料１１を位置決めする場合の手順について説明する。
まず、オペレーターは、遮蔽部材２９を含む試料ホルダーを第１のツール５７－１のホルダー受け部６６に載せる。次に、オペレーターは、固定用つまみ６７を回転操作することにより、試料ホルダーを第１のツール５７－１に固定する。このとき、遮蔽部材２９は、固定用つまみ６７により試料ホルダーと共に固定される。

次に、オペレーターは、第１のツール５７－１に第２のツール５８－１を取り付ける。この取り付けに際して、オペレーターは、第２のツール５８－１のアーム部７２を第１のツール５７－１のガイド溝６８に挿入すると共に、第２のツール５８－１の突き当て部７０を第１のツール５７－１に突き当てる。これにより、突き出し量設定部材５６－１の第１の接触部６１－１は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触する。また、バネ７７は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに第１の接触部６１－１を押し付けるように突き出し量設定部材５６－１を付勢する。また、突き出し量設定部材５６－１は、バネ７７の付勢力に抗して取り付け用ブロック７３の側に押し込まれる。

その際、図３３に示すように、小径孔７３ｄと軸部７６ｂとの間にクリアランスＧ１が存在すると、このクリアランスＧ１の存在によって抜け止め用ネジ７６が揺動する。抜け止め用ネジ７６の揺動は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂの傾斜角度θａ（図２７参照）に倣って突き出し量設定部材５６－１が傾斜することによって起こる．これにより、突き出し量設定部材５６－１の第１の接触部６１－１を遮蔽部材２９の先端面２９ｂに密着させることができる。

次に、オペレーターは、固定用つまみ７１を回転操作することにより、第２のツール５８－１を第１のツール５７－１に固定する。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９の上に試料１１を載せた後、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６－１の第２の接触部６２－１に押し当てる。押し当て方法は前述したとおりである。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９に対して試料１１をクリップ５１によって固定する。以降の手順については、上記第５実施形態で記述した内容と重複するため、説明を省略する。

（第２具体例）
図３５は、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第２具体例を示す側面図である。また、図３６は、図３５に示す試料位置決め治具５５－２が備える第１のツール５７－２の構成を示す斜視図であり、図３７は、図３５に示す試料位置決め治具５５－２が備える第２のツール５８－２および突き出し量設定部材５６－２の構成を示す斜視図である。

図３５～図３７に示すように、試料位置決め治具５５－２は、突き出し量設定部材５６－２と、第１のツール５７－２と、第２のツール５８－２とを備えている。

第１のツール５７－２は、図３６に示すように、ホルダー受け部８０と、固定用つまみ８１と、凹部８２と、３つの取り付け用ピン８３と、上下一対の突き当て面８４とを備えている。ホルダー受け部８０は、第１のツール５７－２に試料ホルダー（図示せず）を載せるときに、試料ホルダーを受ける部分である。

固定用つまみ８１は、ホルダー受け部８０に載せられた試料ホルダーを固定するためのつまみである。固定用つまみ８１は、図示しない雄ネジ部を有し、この雄ネジ部が、第１のツール５７－２に形成された雌ネジ部（図示せず）に噛み合っている。凹部８２は、突き当て面８４よりも凹んで形成されている。第１のツール５７－２における凹部８２の内側は、貫通した空間になっている。一対の突き当て面８４は、互いに同一平面をなすように形成されている。

取り付け用ピン８３は、第１のツール５７－２に第２のツール５８－２を取り付けるためのピンである。３つの取り付け用ピン８３は、第１のツール５７－２を正面から見て、三角形の頂点に位置するように配置されている。また、３つの取り付け用ピン８３のうち、２つの取り付け用ピン８３は上側の突き当て面８４に配置され、１つの取り付け用ピン８３は下側の突き当て面８４に配置されている。各々の取り付け用ピン８３は、図３８に示すように、頭部８３ａと軸部８３ｂと雄ネジ部８３ｃとを一体に有する。これに対し、第１のツール５７－２の突き当て面８４には雌ネジ部８５が形成され、この雌ネジ部８５に雄ネジ部８３ｃを噛み合わせることにより、第１のツール５７－２に取り付け用ピン８３が固定されている。

第２のツール５８－２は、図３７に示すように、３つの取り付け用孔８６と、上下一対の突き当て面８７と、収容部８８と、凹溝８９とを備えている。３つの取り付け用孔８６は、上述した３つの取り付け用ピン８３に対応して第２のツール５８－２に形成された孔である。取り付け用孔８６の内径は、取り付け用ピン８３の頭部８３ａの外径よりも僅かに大きく設定されている。

また、第２のツール５８－２には、図３８に示すように、ネジ孔９０が形成されている。ネジ孔９０は、取り付け用孔８６に直交する状態で形成されている。ネジ孔９０にはボールプランジャ９１が挿入されている。ボールプランジャ９１は、図示しないバネを内蔵しており、このバネによって付勢されたボール９１ａを有している。ボール９１ａは、取り付け用孔８６の内周面よりも取り付け用孔８６の径方向内側に突き出して配置されている。

一対の突き当て面８７は、上述した一対の突き当て面８４に対応して第２のツール５８－２に形成されている。一対の突き当て面８７は、互いに同一平面をなすように形成されている。収容部８８は、突き出し量設定部材５６－２を収容する部分である。収容部８８は、第２のツール５８－２を正面から見て、第２のツール５８－２の中央部に形成されている。凹溝８９は、試料位置決め治具５５の側方から突き出し量設定部材５６－２の第１の接触部６１－２および第２の接触部６２－２を確認できるよう、突き当て面８７よりも凹んで形成されている。凹溝８９は、第２のツール５８－２を正面から見て、収容部８８の左右両側から第２のツール５８－２の左右端まで水平に形成されている。

図３９は、第２のツール５８－２に対する突き出し量設定部材５６－２の取り付け構造を示す断面図である。
図３９に示すように、突き出し量設定部材５６－２は、抜け止め用ネジ９２と、バネ９３とを用いて、第２のツール５８－２の収容部８８に取り付けられている。バネ９３は、上述したバネ６５（図２５参照）と同様に、付勢部材に相当する。バネ９３の一端側は、突き出し量設定部材５６－２に形成された第１ポケット部９４に挿入され、バネ９３の他端側は、第２のツール５８－２に形成された第２ポケット部９５に挿入されている。

抜け止め用ネジ９２は、バネ９３の一端側が第１ポケット部９４から抜け出たり、バネ９３の他端側が第２ポケット部９５から抜け出たりしないよう、収容部８８の奥側端面８８ａに対する突き出し量設定部材５６－２の最大離間距離を規定するネジである。抜け止め用ネジ９２は、頭部９２ａと、軸部９２ｂと、雄ネジ部９２ｃとを一体に有している。これに対し、第２のツール５８－２には、大径孔９６ａと小径孔９６ｂからなる段付き孔が形成されている。抜け止め用ネジ９２の頭部９２ａは、大径孔９６ａに収容されている。抜け止め用ネジ９２の軸部９２ｂは、小径孔９６ｂに挿入されている。大径孔９６ａの直径は頭部９２ａの直径よりも大きく設定されている。小径孔９６ｂの直径は軸部９２ｂの直径よりも大きく設定されている。小径孔９６ｂと軸部９２ｂとの間には、両者の寸法差に応じたクリアランスＧ２が存在する。このクリアランスＧ２の存在により、第２のツール５８－２は、抜け止め用ネジ９２の揺動を適度に吸収できる構造になっている。一方、突き出し量設定部材５６－２には、雌ネジ部９７が形成されている。抜け止め用ネジ９２の雄ネジ部９２ｃは、この雌ネジ部９７に噛み合っている。

また、図３６および図３７に示すように、第１のツール５７－２の上面には左右一対の位置合わせ用溝９８が形成され、この位置合わせ用溝９８に対応して第２のツール５８－２の上面にも左右一対の位置合わせ用溝９９が形成されている。

なお、突き出し量設定部材５６－２の回転方向のずれは、前述した第１具体例と同様に、一対のガイドピンによって抑制される構成になっている。また、抜け止め用ネジ９２の構造については、軸部９２ｂのほぼ全長にわたって雄ネジ部９２ｃが形成されていてもよい。

上記構成からなる試料位置決め治具５５－２において、突き出し量設定部材５６－２は、バネ９３の付勢力により、収容部８８の奥側端面８８ａから離間する方向に付勢される。また、突き出し量設定部材５６－２は、バネ９３の付勢力によって抜け止め用ネジ９２の頭部９２ａが段付き孔（９６ａ、９６ｂ）の段部に突き当たることにより、収容部８８の奥側端面８８ａから所定の距離だけ離間した状態に保持される。この状態で、突き出し量設定部材５６－２をバネ９３の付勢力に抗して収容部８８の奥側に押し込むと、図３９に示すように、抜け止め用ネジ９２の頭部９２ａが段付き孔（９６ａ、９６ｂ）の段部から離れる。

続いて、試料位置決め治具５５－２を用いて試料１１を位置決めする場合の手順について説明する。
まず、オペレーターは、遮蔽部材２９を含む試料ホルダーを第１のツール５７－２のホルダー受け部８０に載せる。次に、オペレーターは、固定用つまみ８１を回転操作することにより、試料ホルダーを第１のツール５７－１に固定する。このとき、遮蔽部材２９は、固定用つまみ８１により試料ホルダーと共に固定される。

次に、オペレーターは、第１のツール５７－２に第２のツール５８－２を取り付ける。この取り付けに際して、オペレーターは、第１のツール５７－２の位置合わせ用溝９８と第２のツール５８－２の位置合わせ用溝９９とを目印に、ツール同士の位置を合わせる。また、オペレーターは、第２のツール５８－２の取り付け用孔８６に第１のツール５７－２の取り付け用ピン８３を挿入しつつ、各々のツールの突き当て面８４，８７同士を突き当てる。これにより、突き出し量設定部材５６－２の第１の接触部６１－２は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触する。また、バネ９３は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに第１の接触部６１－２を押し付けるように突き出し量設定部材５６－２を付勢する。また、突き出し量設定部材５６－２は、バネ９３の付勢力に抗して収容部８８の奥側に押し込まれる。

その際、図３９に示すように、小径孔９６ｂと軸部９２ｂとの間にクリアランスＧ２が存在すると、このクリアランスＧ２の存在によって抜け止め用ネジ９２が揺動する。抜け止め用ネジ９２の揺動は、遮蔽部材２９の先端面２９ｂの傾斜角度θａ（図２７参照）に倣って突き出し量設定部材５６－２が傾斜することによって起こる。これにより、突き出し量設定部材５６－２の第１の接触部６１－２を遮蔽部材２９の先端面２９ｂに密着させることができる。

一方、ボールプランジャ９１のボール９１ａは、図３８に示すように、取り付け用ピン８３の頭部８３ａによって一旦、押し込まれた後、頭部９２ａを乗り越える。そして、突き当て面８４，８７同士を突き当てた状態では、頭部８３ａと軸部８３ｂとの境界部に形成される斜面８３ｄにボール９１ａが接触する。また、ボール９１ａは、ボールプランジャ９１に内蔵されたバネの力Ｆ３で斜面８３ｄに押し付けられる。そうすると、第２のツール５８－２には、取り付け用ピン８３の中心軸方向と平行な向きに引き込み力Ｆ４が加わり、この引き込み力Ｆ４によって第２のツール５８－２が第１のツール５７－２に固定される。

次に、オペレーターは、遮蔽部材２９の上に試料１１を載せた後、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６－２の第２の接触部６２－２に押し当てる。押し当て方法は前述したとおりである。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９に対して試料１１をクリップ５１によって固定する。以降の手順については、上記第５実施形態で記述した内容と重複するため、説明を省略する。

なお、上記第２具体例においては、第１のツール５７－２に第２のツール５８－２を取り付けてツール同士を固定するために、取り付け用ピン８３、取り付け用孔８６、ネジ孔９０およびボールプランジャ９１を利用しているが、これに限らず、たとえば下記の第３具体例のように磁力を利用してもよい。

（第３具体例）
図４０は、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具の第３具体例として、第１のツール５７－３の構成を示す斜視図であり、図４１は、第２のツール５８－３および突き出し量設定部材５６－３の構成を示す斜視図である。なお、この第３具体例においては、前述した第２具体例のツール構成と相違する点について説明し、重複する内容は省略する。

第１のツール５７－３は、図４０に示すように、ホルダー受け部１００と、固定用つまみ１０１と、凹部１０２と、３つの止めネジ１０３と、上下一対の突き当て面１０４とを備えている。ホルダー受け部１００、固定用つまみ１０１、凹部１０２、および上下一対の突き当て面１０４については、上記第２具体例におけるホルダー受け部８０、固定用つまみ８１、凹部８２、上下一対の突き当て面８４と同様である。

３つの止めネジ１０３は、第１のツール５７－２を正面から見て、三角形の頂点に位置するように配置されている。また、３つの止めネジ１０３のうち、２つの止めネジ１０３は上側の突き当て面１０４に配置され、１つの止めネジ１０３は下側の突き当て面１０４に配置されている。各々の止めネジ１０３は、図４２に示すように、第１のツール５７－３に形成されたネジ孔１０５に噛み合っている。止めネジ１０３は、磁性材料からなる六角孔付き止めネジによって構成されている。止めネジ１０３の一端は、突き当て面１０４に開口するネジ孔１０５の出口部分において、突き当て面１０４と面一、もしくは突き当て面１０４よりも僅かにネジ孔１０５の奥側に凹んで配置されている。

第２のツール５８－３は、図４１に示すように、３つの磁石１０６と、上下一対の突き当て面１０７と、収容部１０８と、凹溝１０９とを備えている。上下一対の突き当て面１０７、収容部１０８および凹溝１０９については、上記第２具体例における上下一対の突き当て面８７、収容部８８および凹溝８９と同様である。第２のツール５８－３には、突き出し量設定部材５６－３が取り付けられている。第２のツール５８－３に対する突き出し量設定部材５６－３の取り付け構造については、上記第２具体例の場合と同様である。また、図４０および図４１に示すように、第１のツール５７－３の上面に左右一対の位置合わせ用溝１１８を形成し、この位置合わせ用溝１１８に対応して第２のツール５８－３の上面に左右一対の位置合わせ用溝１１９を形成する点についても、上記第２具体例の場合と同様である。

３つの磁石１０６は、上述した３つの止めネジ１０３に対応して第２のツール５８－３に埋め込まれている。各々の磁石１０６は、たとえば、圧入、接着などによって第２のツール５８－３に固定されている。また、磁石１０６の一端面は、突き当て面１０７と面一、もしくは突き当て面１０７よりも僅かに凹んで配置されている。

続いて、上記構成からなる第１のツール５７－３および第２のツール５８－３を備える試料位置決め治具を用いて試料１１を位置決めする場合の手順について説明する。
まず、オペレーターは、第１のツール５７－３に第２のツール５８－３を取り付ける。この取り付けに際して、オペレーターは、まず、第１のツール５７－３の位置合わせ用溝１１８と第２のツール５８－３の位置合わせ用溝１１９とを目印に、ツール同士の位置を合わせる。これにより、３つの止めネジ１０３と３つの磁石１０６との位置合わせがなされる。また、オペレーターは、第１のツール５７－３の止めネジ１０３に第２のツール５８－３の磁石１０６を近づける。そうすると、図４２に示すように、止めネジ１０３と磁石１０６との間に発生する磁気吸引力Ｆ５により、各々のツールの突き当て面１０４，１０７同士が突き当たる。これにより、第１のツール５７－３に第２のツール５８－３を取り付けてツール同士を固定することができる。

上述した第１具体例、第２具体例および第３具体例を含む、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具５５においては、突き出し量設定部材５６が有する第１の接触部６１および第２の接触部６２のうち、遮蔽部材２９の先端面２９ｂに第１の接触部６１を接触させ、かつ、試料１１の先端面１１ａに第２の接触部６２を接触させることにより、試料１１の突き出し量Ｌが設定される。そのため、本発明の第５実施形態に係る試料位置決め治具５５によれば、試料１１の突き出し量Ｌの設定を簡易な操作で行うことができる。また、試料１１のセットをグローブボックス内で行う場合でも、突き出し量の設定作業を容易に行うことができる。また、所望の突き出し量が異なる試料１１を取り扱う場合は、上述した段差Ｄ（図２７参照）が異なる複数の突き出し量設定部材５６を用意しておき、その中から所望の突き出し量に適合する突き出し量設定部材５６を選んで使用することにより、適切に対応することができる。また、遮蔽部材２９を固定可能な第１のツール５７を備える構成であれば、遮蔽部材２９の材質および形状に関係なく、試料１１の突き出し量Ｌを設定することができる。

＜第６実施形態＞
図４３は、本発明の第６実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
本発明の第６実施形態に係る試料位置決め治具は、前述した第５実施形態に係る試料位置決め治具（図２５参照）と比較して、第１のツール５７および第２のツール５８を、単体のツールで構成した点が異なる。具体的には、図４３に示すように、試料位置決め治具５５は、ホルダー本体２８にネジ６３によって固定されるツール１２０を備え、このツール１２０が一体構造になっている。

本発明の第６実施形態に係る試料位置決め治具５５では、ツール１２０を一体構造とすることにより、上記第５実施形態に係る試料位置決め治具に比べて、第１のツール５７に第２のツール５８を取り付けたり、第１のツール５７から第２のツール５８を取り外したりする操作が不要になる。このため、試料１１の突き出し量Ｌの設定を、より簡易な操作で行うことができる。

＜第７実施形態＞
図４４は、本発明の第７実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
本発明の第７実施形態に係る試料位置決め治具は、前述した第５実施形態に係る試料位置決め治具（図２５参照）と比較して、突き出し量設定部材５６を透明な材料によって構成した点と、第１のツール５７に観察窓１２２を形成した点とが異なる。突き出し量設定部材５６を構成する透明な材料としては、たとえば、ガラス、樹脂などを挙げることができる。

観察窓１２２は、突き出し量設定部材５６を通して試料１１の加工対象部１１ｂを観察可能な位置に形成されている。また、観察窓１２２は、たとえば第１のツール５７に貫通孔を設け、この貫通孔を透明な材料（ガラス、樹脂など）で埋めることによって形成される。なお、観察窓１２２は、第１のツール５７に設けられた貫通孔のみによって構成してもよい。

本発明の第７実施形態に係る試料位置決め治具５５においては、突き出し量設定部材５６を用いて試料１１の突き出し量を設定した後、図４４に示すＺ１方向から目視、光学顕微鏡またはカメラによって、試料１１の突き出し量を確認することができる。これにより、試料１１の突き出し量が所望の突き出し量に一致しているかどうかを、ホルダー本体２８から第１のツール５７を取り外す前に、第１のツール５７上で確認することが可能となる。

なお、本発明の第７実施形態に係る試料位置決め治具は、第１のツール５７に観察窓１２２を設けているが、本発明はこれに限らず、上記第５実施形態に係る試料位置決め治具のツール５７、あるいは上記第６実施形態に係る試料位置決め治具のツール１２０に観察窓を設けてもよい。

＜第８実施形態＞
図４５は、本発明の第８実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
図４５に示すように、試料位置決め治具５５は、突き出し量設定部材５６によって構成されている。突き出し量設定部材５６は、第１の接触部６１および第２の接触部６２の他に、磁石１２３を有している。磁石１２３は、第１の接触部６１の表面であって、かつ、遮蔽部材２９の先端面２９ｂと対向する位置に配置されている。突き出し量設定部材５６が有する磁石１２３の数は、１つでもよいし、複数でもよい。遮蔽部材２９は、たとえばステンレス鋼などの磁性材料によって構成される。

続いて、上記構成からなる試料位置決め治具５５を用いて試料１１を位置決めする場合の手順について説明する。
まず、オペレーターは、遮蔽部材２９の先端面２９ｂと突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１とを近づける。これにより、遮蔽部材２９と突き出し量設定部材５６との間に磁気吸引力が発生し、この磁気吸引力によって突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１が遮蔽部材２９の先端面２９ｂに押し付けられる。

次に、オペレーターは、突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１を遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触させたまま、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２に突き当てる。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９に対して試料１１をクリップ５１によって固定する。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９から突き出し量設定部材５６を取り外す。これにより、試料１１のセットが完了する。

本発明の第８実施形態に係る試料位置決め治具においては、磁石１２３を有する突き出し量設定部材５６だけで、試料１１の突き出し量を設定することができる。このため、上述した第５～第７実施形態の構成に比べて、試料位置決め治具５５の部品点数を削減し、かつ、試料位置決め治具５５の小型化を図ることができる。

＜第９実施形態＞
図４６は、本発明の第９実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
図４６に示すように、試料位置決め治具５５は、クリップ式の突き出し量設定部材５６ｃを備えている。突き出し量設定部材５６ｃは、第１の接触部６１および第２の接触部６２を有している。突き出し量設定部材５６ｃの端部には、クリップ用のバネ１２５の一端が取り付けられている。バネ１２５の他端は、クリップ片１２６に取り付けられている。クリップ片１２６は、揺動支点部１２７を中心に揺動自在に支持されている。揺動支点部１２７は、突き出し量設定部材５６ｃとクリップ片１２６との間に挟まれている。突き出し量設定部材５６ｃおよびクリップ片１２６に対して、バネ１２５の力Ｆ７は外向きに加わっている。

一方、遮蔽部材２９は、ホルダー本体２８に固定されている。遮蔽部材２９は、たとえばバネ式の固定ピン（図示せず）によって遮蔽部材２９の両端部をホルダー本体２８に押さえ付けることにより、ホルダー本体２８に固定される。また、遮蔽部材２９が磁性材料によって構成される場合は、ホルダー本体２８に磁石（図示せず）を設け、この磁石の磁気吸引力によって遮蔽部材２９をホルダー本体２８に固定してもよい。

続いて、上記構成からなる試料位置決め治具５５を用いて試料１１を位置決めする場合の手順について説明する。
まず、オペレーターは、ホルダー本体２８に遮蔽部材２９を固定する。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９に突き出し量設定部材５６ｃを取り付ける。その際、オペレーターは、バネ１２５の付勢力に抗して突き出し量設定部材５６ｃの端部とクリップ片１２６の端部とを近づけ、その状態で突き出し量設定部材５６ｃとクリップ片１２６との間に遮蔽部材２９を挟んだ後、バネ１２５の力を解放する。そうすると、遮蔽部材２９は、突き出し量設定部材５６ｃとクリップ片１２６とによって挟み込まれる。このため、突き出し量設定部材５６ｃの第１の接触部６１は、バネ１２５の付勢力によって遮蔽部材２９の先端面２９ｂに押し付けられる。

次に、オペレーターは、ホルダー本体２８の上に試料１１を載せた後、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６ｃの第２の接触部６２に突き当てる。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９に対して試料１１をクリップ５１によって固定する。次に、オペレーターは、遮蔽部材２９から突き出し量設定部材５６ｃを取り外す。その際、オペレーターは、バネ１２５の付勢力に抗して突き出し量設定部材５６ｃの端部とクリップ片１２６の端部とを近づけ、その状態で突き出し量設定部材５６ｃとクリップ片１２６とを遮蔽部材２９から分離する。これにより、試料１１のセットが完了する。

本発明の第９実施形態に係る試料位置決め治具においては、クリップ式の突き出し量設定部材５６ｃだけで、試料１１の突き出し量を設定することができる。このため、上述した第５～第７実施形態の構成に比べて、試料位置決め治具５５の部品点数を削減し、かつ、試料位置決め治具５５の小型化を図ることができる。

なお、クリップ式の突き出し量設定部材５６ｃは、図４７に示すように、遮蔽部材２９の先端部にクリップ用の突起部２９ｄが形成されている場合に用いてもよい。この場合は、遮蔽部材２９の突起部２９ｄを、バネ１２５の力Ｆ７で突き出し量設定部材５６ｃとクリップ片１２６との間に挟み込む。これにより、突き出し量設定部材５６ｃの第１の接触部６１は、バネ１２５の付勢力によって遮蔽部材２９の先端面２９ｂに押し付けられる。このため、突き出し量設定部材５６ｃの第２の接触部６２に試料１１の先端面１１ａを接触させることで、試料１１の突き出し量を設定することができる。

また、クリップ式の突き出し量設定部材５６ｃは、図４８に示すように、ホルダー本体２８を支持するベース部材１２８にバネ１２５を用いて取り付けられた構成であってもよい。この構成を採用した場合、オペレーターは、まず、バネ１２５の付勢力に抗して突き出し量設定部材５６ｃをベース部材１２８から離間する方向に引き込み、その状態でベース部材１２８の上にホルダー本体２８を載せる。次に、オペレーターは、突き出し量設定部材５６ｃをバネ１２５の付勢力にしたがって遮蔽部材２９に押し当てる。これにより、突き出し量設定部材５６ｃの第１の接触部６１は、バネ１２５の付勢力によって遮蔽部材２９の先端面２９ｂに押し付けられる。このため、突き出し量設定部材５６ｃの第２の接触部６２に試料１１の先端面１１ａを接触させることで、試料１１の突き出し量を設定することができる。

＜第１０実施形態＞
図４９は、本発明の第１０実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
本発明の第１０実施形態に係る試料位置決め治具５５は、前述した第５実施形態に係る試料位置決め治具５５（図２５参照）と比較して、２つの点が異なる。
１つは、遮蔽部材２９と試料固定部材３１との間に試料１１を挟んで固定している点である。もう１つは、突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２が、試料固定部材３１の先端３１ａと試料１１の先端面１１ａとに接触するように構成している点である。

上記構成の試料位置決め治具５５を用いて試料１１を位置決めする場合は、まず、突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１をバネ６５の付勢力によって遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触させる。次に、遮蔽部材２９の上に試料１１と試料固定部材３１とを載せた後、突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２に試料１１の先端面１１ａと試料固定部材３１の先端３１ａとを接触させ、この状態でクリップ５１により試料１１と試料固定部材３１とを固定する。これにより、遮蔽部材２９、試料１１および試料固定部材３１が位置決めされると共に、試料１１の突き出し量が設定される。この場合、試料固定部材３１の先端３１ａは、試料１１の先端面１１ａよりも突き出した状態になる。

＜第１１実施形態＞
図５０は、本発明の第１１実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図であり、図５１は、図５０に示す試料位置決め治具の構成を示す概略平面図である。なお、図５１においては、ホルダー本体２８、クリップ５１およびバネ５３を省略している。
本発明の第１１実施形態に係る試料位置決め治具５５は、上述した第１０実施形態に係る試料位置決め治具５５（図４９参照）と比較して、第２のツール５８に一対の突き出し部５８ａを設けた点が異なる。各々の突き出し部５８ａの突端面５８ｂは、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを位置決めするための基準面である。

上記構成の試料位置決め治具５５を用いて試料１１を位置決めする場合は、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａに突き出し部５８ａの突端面５８ｂが接触するように、第１のツール５７に第２のツール５８を取り付ける。このとき、突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１は、バネ６５の付勢力によって遮蔽部材２９の先端面２９ｂに接触した状態となる。次に、遮蔽部材２９の上に試料１１と試料固定部材３１とを載せる。次に、突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２に試料１１の先端面１１ａを接触させると共に、突き出し部５８ａの突端面５８ｂに試料固定部材３１の先端３１ａを接触させ、この状態でクリップ５２により試料１１と試料固定部材３１とを固定する。これにより、遮蔽部材２９、試料１１および試料固定部材３１が位置決めされると共に、試料１１の突き出し量が設定される。この場合は、一対の突き出し部５８ａの突端面５８ｂに遮蔽部材２９のエッジ部２９ａと試料固定部材３１の先端３１ａとを接触させることにより、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａの位置と試料固定部材３１の先端３１ａの位置を揃えて配置することができる。

＜第１２実施形態＞
本発明の第１２実施形態に係る試料位置決め治具は、上述した第２実施形態に係るイオンミリング装置が備える試料ホルダー２７（図９参照）の構成に適用される治具である。
図５２は、本発明の第１２実施形態に係る試料位置決め治具の構成を示す概略側面図である。
図５２に示すように、試料位置決め治具５５は、前述した第５実施形態等と同様に、突き出し量設定部材５６と、第１のツール５７と、第２のツール５８とを備えている。第１のツール５７および第２のツール５８は一体構造になっていてもよい。第１のツール５７には起立部５７ａが設けられている。起立部５７ａは、第１のツール５７に一体に形成されている。ただし、これに限らず、起立部５７ａは、ネジ止め等によって第１のツール５７に固定される構成であってもよい。起立部５７ａは、垂直な基準面５７ｂを有している。基準面５７ｂは、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを位置決めするための面である。

上記構成からなる試料位置決め治具５５を用いて試料１１を位置決めする場合は、まず、図５２に示すように、クランプ部材４１にネジ６３を用いて第１のツール５７を取り付けるとともに、第１のツール５７にネジ６４を用いて第２のツール５８を取り付ける。このとき、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａを起立部５７ａの基準面５７ｂに接触させて、ネジ４３により遮蔽部材２９をクランプ部材４１に固定する。また、試料固定部材３１の先端３１ａを起立部５７ａの基準面５７ｂに接触させて、ネジ４４により試料固定部材３１をクランプ部材４２に固定する。これにより、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａの位置と試料固定部材３１の先端３１ａの位置を揃えて配置することができる。なお、この段階では、クランプ部材４１とクランプ部材４２との間に、試料１１の厚み寸法よりも若干大きい隙間を確保しておく。

次に、ネジ６３を緩めることによりクランプ部材４１と第１のツール５７との固定状態を解除した後、図５３に示すように、試料ホルダー２７と試料位置決め治具５５の向きを図の左右方向で相対的に反転させて、ネジ６３によりクランプ部材４１と第１のツール５７とを固定する。このとき、遮蔽部材２９の先端面２９ｂを突き出し量設定部材５６の第１の接触部６１に接触させる。また、試料ホルダー２７を試料位置決め治具５５に載せる前に、クランプ部材４１とクランプ部材４２との間に試料１１を挿入しておく。次に、試料１１の先端面１１ａを突き出し量設定部材５６の第２の接触部６２に接触させ、その状態で一対のネジ４５ａ，４５ｂ（図５２および図５３ではネジ４５ｂのみ表示）を締め付ける。これにより、遮蔽部材２９のエッジ部２９ａを基準に試料１１の突き出し量を設定することができる。

なお、起立部５７ａの基準面５７ｂと同様の位置決め機能は、前述した実施形態に係る試料位置決め治具に持たせることも可能である。たとえば、上記図３１に示すように、第１のツール５７－１に起立部５７ａ－１を設け、この起立部５７ａ－１が有する基準面５７ｂ－１により、遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを位置決めすることができる。また、図４１に示す第２のツール５８－３においては、突き当て面１０７と反対側（裏側）の面を基準面とし、この基準面により遮蔽部材２９と試料固定部材３１とを位置決めすることができる。

以下に、本発明に係る試料位置決め治具の好ましい態様を付記する。
（付記１）
試料の加工位置を決めるエッジ部を先端に有し、前記試料の加工対象部を除く部分を遮蔽する遮蔽部材を備えるイオンミリング装置に用いられる試料位置決め治具であって、
前記遮蔽部材の前記エッジ部からの前記試料の突き出し量を設定する突き出し量設定部材を備え、
前記突き出し量設定部材は、前記遮蔽部材の先端面に接触する第１の接触部と、前記第１の接触部よりも凹んで形成され、前記試料の先端面に接触する第２の接触部と、を有する
試料位置決め治具。
（付記２）
前記遮蔽部材の先端面に前記第１の接触部を押し付けるように前記突き出し量設定部材を付勢する付勢部材を備える
付記１に記載の試料位置決め治具。
（付記３）
前記付勢部材はバネである
付記２に記載の試料位置決め治具。
（付記４）
前記遮蔽部材が固定されるツールを備え、
前記突き出し量設定部材は、前記ツールに取り付けられている
付記１～３のいずれか一つに記載の試料位置決め治具。
（付記５）
前記ツールは、前記遮蔽部材が固定される第１のツールと、前記第１のツールに着脱可能な第２のツールと、を備え、
前記突き出し量設定部材は、前記第２のツールに取り付けられている
付記４に記載の試料位置決め治具。
（付記６）
前記ツールは、一体構造になっている
付記４に記載の試料位置決め治具。
（付記７）
前記突き出し量設定部材は、透明な材料によって構成され、
前記ツールは、前記突き出し量設定部材を通して前記試料の前記加工対象部を観察可能な位置に観察窓を有する
付記４に記載の試料位置決め治具。
（付記８）
前記遮蔽部材は、磁性材料によって構成され、
前記突き出し量設定部材は、前記遮蔽部材の先端面と対向する位置に磁石を有する
付記１に記載の試料位置決め治具。
（付記９）
前記突き出し量設定部材の少なくとも前記第２の接触部は、絶縁材料によって構成されている
付記１～８のいずれか一つに記載の試料位置決め治具。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含む。たとえば、上述した実施形態では、本発明の内容を理解しやすいように説明しているが、本発明は、上述した実施形態で説明したすべての構成を必ずしも備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、これを削除し、または他の構成を追加し、あるいは他の構成に置換することも可能である。

１０…イオンミリング装置
１１…試料
１１ａ…先端面
１１ｂ…加工対象部
１２…イオンビーム
２７…試料ホルダー
２９…遮蔽部材
２９ａ…エッジ部
２９ｂ…先端面
３１…試料固定部材
３３…支持部
３４…第１面
３５…第２面
４１…クランプ部材（第１のクランプ部材）
４２…クランプ部材（第２のクランプ部材）
４５ａ，４５ｂ…ネジ（締め付け部材）
５５…試料位置決め治具
３７，５６…突き出し量設定部材
５７…第１のツール
５８…第２のツール
６１…第１の接触部
６２…第２の接触部
１２２…観察窓
１２３…磁石
バネ…バネ（付勢部材）
Ｌ…突き出し量
θ…角度

Claims (7)

1. イオンビームの照射によって試料を加工するとともに、前記試料を支持する試料ホルダーを備えるイオンミリング装置であって、
   前記試料ホルダーは、
   前記試料の加工対象部を除く部分を遮蔽する遮蔽部材と、
   前記遮蔽部材との間に前記試料を挟んで固定する試料固定部材と、
   を備え、
   前記遮蔽部材は、前記試料の加工位置を決めるエッジ部を先端に有し、
   前記試料固定部材は、前記イオンビームの照射方向において前記エッジ部よりも下流側に配置され、前記エッジ部との間で前記加工対象部を支持する支持部を有するとともに、前記イオンビームによって加工される材料で構成され、
   前記試料固定部材の先端は、前記イオンビームの照射によって前記試料と前記試料固定部材とを同時に加工するために前記遮蔽部材の先端よりも突き出した状態で配置され、
   前記支持部は、前記試料と接触する第１面と、前記第１面と所定の角度をなす第２面とを有し、前記所定の角度が９０°以下である
   イオンミリング装置。
2. 前記所定の角度が鋭角である
   請求項１に記載のイオンミリング装置。
3. 前記試料ホルダーに対して着脱可能な突き出し量設定部材を備え、前記突き出し量設定部材を用いて、前記遮蔽部材、前記試料固定部材および前記試料を位置決めすることにより、前記試料の突き出し量が設定可能に構成されている
   請求項１または２に記載のイオンミリング装置。
4. 前記遮蔽部材が固定される第１のクランプ部材と、
   前記試料固定部材が固定される第２のクランプ部材と、
   前記第１のクランプ部材および前記第２のクランプ部材を介して、前記遮蔽部材と前記試料固定部材とを締め付ける締め付け部材と、
   を備える請求項１～３のいずれか一項に記載のイオンミリング装置。
5. 前記試料固定部材は、前記第１面と前記第２面とを有する前記支持部を複数有する
   請求項１～４のいずれか一項に記載のイオンミリング装置。
6. 前記試料ホルダーは、前記試料固定部材の先端側が後端側よりも高くなるように傾斜可能に設けられている
   請求項１～５のいずれか一項に記載のイオンミリング装置。
7. イオンビームの照射によって試料を加工するイオンミリング装置に用いられる試料ホルダーであって、
   前記試料の加工対象部を除く部分を遮蔽する遮蔽部材と、
   前記遮蔽部材との間に前記試料を挟んで固定する試料固定部材と、
   を備え、
   前記遮蔽部材は、前記試料の加工位置を決めるエッジ部を先端に有し、
   前記試料固定部材は、前記イオンビームの照射方向において前記エッジ部よりも下流側に配置され、前記エッジ部との間で前記加工対象部を支持する支持部を有するとともに、前記イオンビームによって加工される材料で構成され、
   前記試料固定部材の先端は、前記イオンビームの照射によって前記試料と前記試料固定部材とを同時に加工するために前記遮蔽部材の先端よりも突き出した状態で配置され、
   前記支持部は、前記試料と接触する第１面と、前記第１面と所定の角度をなす第２面とを有し、前記所定の角度が９０°以下である
   試料ホルダー。

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