断面試料作製装置
【課題】表面からは見ることのできない試料内部の要観察部位に位置を合わせて断面を作成できる試料作製装置を提供する。
【解決手段】試料Ｓについて、試料内部に存在する波線で囲まれた要観察部位Ｚの中央を通る平面ＡＡで切断し試料断面Ｓ２を得たい場合、遮蔽板４３のエッジが試料Ｓ上で平面ＡＡの位置に来るように遮蔽板を位置合わせする。遮蔽板４３は矢印４７で示す方向に移動可能であり、試料Ｓ上方の撮像素子３６で撮像しモニタ３７上に映し出されるＸ線顕微鏡像中の遮蔽板の影を観察することにより位置が視認でき、オペレータはＸ線顕微鏡像中の試料Ｓの要観察部位と遮蔽板４３の重なり具合を見ながら、矢印２７方向に遮蔽板４３を調整する。
【解決手段】試料Ｓについて、試料内部に存在する波線で囲まれた要観察部位Ｚの中央を通る平面ＡＡで切断し試料断面Ｓ２を得たい場合、遮蔽板４３のエッジが試料Ｓ上で平面ＡＡの位置に来るように遮蔽板を位置合わせする。遮蔽板４３は矢印４７で示す方向に移動可能であり、試料Ｓ上方の撮像素子３６で撮像しモニタ３７上に映し出されるＸ線顕微鏡像中の遮蔽板の影を観察することにより位置が視認でき、オペレータはＸ線顕微鏡像中の試料Ｓの要観察部位と遮蔽板４３の重なり具合を見ながら、矢印２７方向に遮蔽板４３を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡や透過電子顕微鏡、あるいは集束イオンビーム装置などで観察される試料の断面を作製する断面試料作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)や透過電子顕微鏡(ＴＥＭ)で観察される試料を作製する方法として、例えば下記特許文献１に記載されているようなイオンミーリング試料作製装置が知られている。下記特許文献１のイオンミーリング試料作製装置においては、板状マスク(遮蔽材)が試料上に配置され、マスクのエッジを境界として試料に照射されたイオンビームによって試料がエッチングされるように構成されている。エッチング後に現れた試料断面は走査電子顕微鏡などで観察される。
【０００３】
ところで、下記特許文献１のイオンミーリング試料作製装置においては、試料表面や遮蔽材を観察する観察装置が備えられていない。このため、下記特許文献１では試料加工前に、試料像を観察しながら試料位置や遮蔽材位置を調節することができない。このため、下記特許文献１では、試料上の所望の部分にイオンビームを照射することができない虞があり、所望の断面を有する電子顕微鏡用試料を作製することが困難になってしまうことがある。
【０００４】
そこで、下記特許文献２では、所望の断面を有する試料を作製することができる試料作製装置が開示された。この試料作製装置では、試料加工前に、光学顕微鏡の位置調整と、その光学顕微鏡を用いた遮蔽材の位置調整が行われる。その後、位置調整が行われた光学顕微鏡が用いられて試料加工位置が決められる。このため、位置決めされた試料加工位置にイオンビームが正確に照射され、所望の断面を有する電子顕微鏡用試料を作製することができる。
【特許文献１】第３２６０９２０号公報
【特許文献２】特開２００５−３７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の装置では、不透明な試料の内部に断面を作成したい構成物がある場合には、光学顕微鏡による構成物の観察が困難なため、遮蔽材を構成物に正確に位置合わせすることが困難である。
【０００６】
本発明は、このような課題解決のためになされたものであり、イオン照射によって試料断面を作成する装置において、不透明な試料の内部に断面を作成したい構成物がある場合であっても、試料内部を観察しながら遮蔽板と試料との位置合わせを行うことができ、断面作製部位を正確に位置決めして直ちに試料作製に移行することの可能な試料作製装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る試料作製装置は、試料を保持する試料保持部と、前記試料を削るために試料面上に照射されるイオンビームを発生するイオン源と、前記試料上に配置される遮蔽板であって端縁部を有し、その端縁部が前記イオン源により発生され試料面上に照射されるイオンビームの照射領域内に配置され、その結果、当該端縁部を境界として試料上にイオンビーム照射領域と非照射領域を画定するための遮蔽板と、前記試料に対し前記イオンビームと異なる方向から照射される観察用Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記試料保持部に保持された試料及び当該試料上に配置される遮蔽板に前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線が照射されその結果当該試料を透過したＸ線を検出することにより当該試料及び遮蔽板のＸ線画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子によって撮像されたＸ線画像を表示する表示部とを備え、前記試料のＸ線画像に基づき前記試料と前記遮蔽板との相対的位置合わせを行い得るように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、不透明な試料であっても、試料内部の欠陥や構成物を観察しながら遮蔽板と試料との位置合わせを行うことにより、断面作製部位を正確に位置決めし、直ちに断面作製作業に移行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、図１に断面構成を示す試料作製装置１である。試料作製装置１は、投影型Ｘ線顕微鏡を構成する微小焦点Ｘ線発生部１０と、イオン研磨部３０とを備える。
【００１０】
試料作製装置１は、試料Ｓを保持する試料ホルダ４０と、試料Ｓを削るために試料に照射されるイオンビームＩＢを発生するイオン源３３と、試料Ｓ上に配置される遮蔽板であって端縁部を有し、その端縁部が試料Ｓ上に照射されるイオンビームＩＢの照射領域内に配置され、その結果当該端縁部を境界として試料Ｓ上にイオンビーム照射領域と非照射領域を画定するための遮蔽板４３と、試料Ｓ及び遮蔽板４３に照射されるＸ線を発生する微小焦点Ｘ線発生部１０と、試料Ｓを透過したＸ線が入射することによって得られる試料のＸ線透過画像(Ｘ線顕微鏡像)を撮像する撮像素子３６と、撮像素子３６によって撮像された画像を表示する表示部３７とを備えている。
【００１１】
図１に示されているように、試料ホルダ４０に保持された試料Ｓの上に遮蔽板４３が載せられた構成に対してイオン源３３からのイオンビームＩＢが上方から照射され、一方、微小焦点Ｘ線発生部１０から発生したＸ線は、イオンビームＩＢの光軸０に沿ってイオンビームとは反対方向すなわち下方から、試料ホルダ４０に開けられた開口を介して試料Ｓに照射され、その結果試料Ｓを透過したＸ線は試料Ｓの上方のイオン源３３との間に配置される撮像素子３６に入射して検出される。撮像素子３６は微小焦点Ｘ線発生装置１０と共に投影型Ｘ線顕微鏡を構成するものであり、例えばＣＣＤ撮像素子が用いられ、光軸に対して横方向に移動可能で、撮像時のみ光軸０上に挿入される。
【００１２】
概略的に動作を説明すると、微小焦点Ｘ線発生装置１０により試料ＳにＸ線を照射し、光軸０上に挿入された撮像素子３６で撮像した透過Ｘ線に基づくＸ線顕微鏡像を表示部３７により観察しながら、遮蔽板４３の位置決めを行う。位置決めが終了したら、撮像素子３６を光軸上から退避させ、イオン源３３からイオンビームを照射し、遮蔽板４３の端縁部を境界として試料の断面を作製する。
【００１３】
このため、試料作製装置１によれば、オペレータは表示装置に表示される試料Ｓと遮蔽板４３のＸ線顕微鏡像における試料Ｓと遮蔽板４３の重なり具合を見ながら、光軸０に直交する図１に示すｙ軸方向に遮蔽板４３を調整することができる。このとき、試料Ｓの内部構造がＸ線顕微鏡像により観察できるので、試料Ｓの内部構造を見ながら、遮蔽板４３の端縁部(エッジ)が断面作製を所望する試料の位置に配置されるように調整することにより、断面作製位置を正確に決めることができる。
【００１４】
以下、各部について説明する。先ず、微小焦点Ｘ線発生装置１０は、任意の横断面を有する管からなるＸ線管球１１を排気ケーシングとしている。このＸ線管球１１は、ガラス又は非強磁性の金属からなる。Ｘ線管球１１の後方端面１２には、カソードのフィラメント１３を加熱するための電流を流す電気給電線１４が、図示しない加熱電源から接続されている。
【００１５】
加熱されたフィラメント１３は、電子源となり、キャップ状のグリッド１５を用いて、発散及び分散する電子ビーム１６を放射する。放射された電子ビーム１６は、ディスクアノード１７の中央の開口部１８を通過する際に集束され、フォーカスがかけられる。このため、虚焦点(virtual focus)１９が光軸Ｏ上に生じる。
【００１６】
虚焦点１９を形成したのち、電子ビーム１６は再び拡がり、Ｘ線管球１１内に配置された偏向コイル２０の偏向場を通過してから集束フォーカシングコイル２１の磁気ギャップ内にいたる。集束フォーカシングコイル２１によるレンズ作用により、電子ビーム１６は集束され、ターゲット２２上に、焦点として、虚焦点１９の縮小された画像２３が結像される。
【００１７】
ターゲット２２は、僅かにＸ線を吸収するが良好な導電性の担体相(好ましくはアルミニウム又はベリリウムからなる)の表面にＸ線を発生するターゲット材料例えばタングステン、金、銅又はモリブデンの層を形成することにより作られており、ターゲット材料に電子ビーム１６が入射することにより、発散Ｘ線ビーム２４が発生する。
【００１８】
発散Ｘ線ビーム２４は、イオン研磨部３０内に保持された試料Ｓに照射される。発散Ｘ線ビーム２４は、試料Ｓの構造を、陰影、シルエットとして拡大して撮像素子３６上に投影する。その拡大倍率は、(ターゲット・撮像素子間距離)／(ターゲット・試料間距離)となる。
【００１９】
なお、真空排気装置２５は、管１１内を真空排気し、内部の真空状態を維持すると共に、溶融フィラメントやターゲットから発生する蒸気を排出し、内部空間を清浄化する。
次に、イオン研磨部３０の構成は以下のとおりである。イオン研磨部３０は、前記微小焦点Ｘ線発生装置１０の上に乗るような形で一体化して形成されている。前記Ｘ線管球１１に一体化されて形成されている壁部材３１により囲まれた試料加工室３２は、真空排気装置２６により微小焦点Ｘ線発生装置１０側とは独立に真空排気されており、その上部には、イオンビーム発生装置３３を有している。イオンビーム発生装置３３は、放電ガス(例えば、Ａrガス)導入部３４および高圧が印加される放電電極３３a等を有しており、放電によりＡrガスをイオン化してＡrイオンを発生させる機能を有している。なお、イオンビーム発生装置で使用する放電ガスとしてはネオン、窒素等を採用することが可能である。
【００２０】
前記イオンビーム発生装置３３の下方には、前記イオンビーム発生装置３３で発生したイオンビームＩＢを直径約１mmに絞って前記試料Ｓの加工面Ｓaに入射させるための絞り３５が配置されている。
【００２１】
絞り３５の下には、微小焦点Ｘ線発生装置１０からの発散Ｘ線によって投影拡大された試料のＸ線顕微鏡像を撮像する撮像素子３６が配置される。撮像素子３６によって撮影された試料及び遮蔽板のＸ線顕微鏡像はモニタ３７に映し出される。既に説明したように、撮像素子３６は、固定ではなく光軸に対して横方向に移動可能で、撮像時のみ光軸０上に挿入される。
【００２２】
イオン研磨部３０の下部には、試料Ｓ及び遮蔽板４３を保持するステージ３８が配置されている。ステージ３８上には、ｘｙ移動機構３９が配置されており、ｘｙ移動機構３９はｘ及びｙ軸方向に移動可能に構成されている。そして、ｘｙ移動機構(試料ホルダ保持部)３９上には試料Ｓを保持した試料ホルダ４０がセットされる。これらステージ３８、ｘｙ移動機構３９、試料ホルダ４０には、それぞれ貫通孔３８a、３９a、４０aが開けられており、試料ホルダ貫通孔４０aはｘｙ移動機構貫通孔３９aを介してステージ貫通孔３８aに通じている。これらの貫通孔を介して、微小焦点Ｘ線発生装置１０からの発散Ｘ線が試料裏面に到達し得るように構成されている。
【００２３】
図２は、図１における試料ホルダ４０を詳しく説明するために示した図である。図２(ａ)は、試料ホルダ４０の斜視図、図２(ｂ)は試料ホルダ４０を上から見た図、図２(ｃ)は試料ホルダ４０を裏側から見た図である。図２(ａ)に示すように、試料ホルダ４０の中央部には前記試料ホルダ貫通孔(イオンビーム進入孔)４０aが開けられている。そして、イオンエッチングしたい試料端部Ｓaが試料ホルダ貫通孔４０a上に位置するように、試料Ｓは試料ホルダ４０の載置面上に載せられる。
【００２４】
また、図２(ａ)に示すように試料ホルダ４０には取り付け部４０bが形成されており、前記図1の状態は、この取り付け部４０bがｘｙ移動機構３９の装着部３９bにセットされた状態である。こうして試料ホルダ４０がｘｙ移動機構３９にセットされると、図１に示したように、試料ホルダ貫通孔４０aはｘｙ移動機構貫通孔３９aとステージ貫通孔３８aと連なって接続される。
【００２５】
また、図１において４１は遮蔽板移動機構４１である。この遮蔽板移動機構４１は、ステージ３８上に配置されており、ｙ軸方向に移動可能に構成されている。そして、遮蔽板４３を保持した遮蔽板保持部４２が、ｘ軸に平行な軸ｊの周りに傾倒可能に前記遮蔽板移動機構４１に取り付けられている。遮蔽板４３は、イオンビームによって削られにくい金属材料から形成され、直線状の端縁部(エッジ)を有する。この端縁部を境界として試料Ｓ上にイオンビーム照射領域と遮蔽板で覆われたイオンビーム非照射領域が画定される。そして、照射領域側に照射されたイオンビームによって試料がエッチングされる一方、遮蔽板によって覆われた非照射領域はエッチングされない。そのため、エッチングが進むにつれ、前記エッジを境界とした段差が形成され、その段差部分に試料断面が出現形成されることになる。
【００２６】
図１の状態においては、遮蔽板保持部４２は試料側に傾倒されており、遮蔽板４３は試料Ｓ上に密接配置されている。この状態で、微小焦点Ｘ線発生装置１０と撮像素子３６を用いて試料のＸ線顕微鏡像をモニタ３７上に表示させれば、Ｘ線を遮った遮蔽板の影と共に、遮蔽板で遮られない部分に於いてＸ線を透過した試料の内部構造を示すシルエットを観察することができる。
【００２７】
なお、遮蔽板４３で覆われた試料Ｓ内部も観察したい場合には、必要に応じて遮蔽板保持部４２を軸ｊの周りに傾倒し、遮蔽板４３を試料Ｓ上から除けば良い。さらには、遮蔽板４３を構成する材料として、イオンビームによってエッチングされにくく且つＸ線はある程度透過させる物質を用いれば、遮蔽板４３が試料Ｓ上に配置されたままでも、遮蔽板をＸ線が透過するので、遮蔽板で覆われた部分の試料Ｓの構造が映し出されて観察することができる。また、遮蔽板の有無によりエッジ部分にコントラストが付くので、エッジ部分の位置も確認することができる。
【００２８】
図３は、図１に示した試料作製装置１の要部を説明するための図である。微小焦点Ｘ線発生装置１０から出射された発散Ｘ線ビーム２４は、試料Ｓに照射される。試料Ｓについて拡大した図６に示すように、試料内部に存在する波線で囲まれた要観察部位Ｚの中央を通る平面ＡＡで切断し試料断面Ｓ２を得たい場合、遮蔽板４３のエッジが試料Ｓ上で平面ＡＡの位置に来るように遮蔽板を位置合わせする。遮蔽板４３は矢印４７で示す方向に移動可能であり、試料Ｓ上方の撮像素子３６で撮像しモニタ３７上に映し出されるＸ線顕微鏡像中の遮蔽板の影を観察することによりその移動が視認でき、オペレータはＸ線顕微鏡像中の試料Ｓの要観察部位と遮蔽板４３の重なり具合を見ながら、矢印４７方向に板状マスク４３を調整することができる。
【００２９】
図４及び図５は、この位置合わせの操作を説明するための図である。先ず、(A)に示すような貫通孔４０aのある試料ホルダ４０に、(B)に示すように試料Ｓを乗せ固定する。この試料Ｓには、表面から肉眼では見えないが、波線で囲んだ要観察部位Ｚが存在する。そして、遮蔽板４３を試料上に載せない状態で、微小焦点Ｘ線発生装置１０から発生したＸ線が試料Ｓに照射される。これにより、撮像素子３６には試料を透過したＸ線が投影され、それを検出撮像して得られるＸ線顕微鏡像が(C)に示すようにモニタ３７の画面に表示される。表示されたＸ線顕微鏡像には試料内部の要観察部位Ｚの像４８が含まれており、それを観察することにより、要観察部位Ｚの形状及び位置を確認することができる。
【００３０】
次に、(D)に示すように、オペレータは遮蔽板４３を試料上に載せ、その状態でＸ線を試料Ｓに照射することにより、試料に遮蔽板が重ねられた状態のＸ線顕微鏡像がモニタ３７に映し出される。
【００３１】
オペレータは、モニタ３７に映し出されたＸ線顕微鏡像を観察しつつ、像中で遮蔽板のエッジが要観察部位の所望の位置に来るように、遮蔽板４３を(D)における矢印４７方向に移動させる。
【００３２】
これで位置合わせ作業が終了するので、イオン照射の邪魔にならないよう撮像素子３６をイオン光軸０から退避させた上で、(E)に示すように、楕円形断面のイオンビームＩＢを試料Ｓ及び遮蔽板４３に照射する。適宜な期間にわたるイオンビーム照射を受け、遮蔽板４３の直線状のエッジを境界とする試料Ｓのイオン照射領域は、イオンビームＩＢにより(F)に示すように削り取られ、その結果目的とする要観察部位Ｚの断面４９を含む試料断面Ｓ２が出現する。
【００３３】
(G)は、(F)における矢印５５方向(イオン照射方向に垂直な方向)から見た上記断面Ｓ２を示し、要観察部位Ｚの断面４９が露出していることが分かる。このようにして作成された断面を持つ試料を例えば走査電子顕微鏡の試料室に導入し、この断面に電子ビームを照射して観察すれば、要観察部位Ｚの断面を高倍率で観察することができる。
【００３４】
なお、イオン照射の際に、イオンや削り取られた試料が微小焦点Ｘ線発生装置１０側へ進行し、ターゲット２２に到達して損傷や汚損が発生するのを防ぐため、試料とターゲット２２との間の適宜な位置、例えば図１におけるステージ３８の直下に、ステージ３８の貫通孔３８ａを塞ぐことができるよう例えばスライド式のシャッター５０を配置するのが好ましい。このようにすれば、撮像素子３６がイオン光軸０上に配置されている位置合わせ作業中はシャッター５０を開いて微小焦点Ｘ線発生装置１０からのＸ線が試料に到達するようにし、一方、位置合わせ作業が終了し、イオン照射を行うために撮像素子３６をイオン光軸０から退避させる際には、それに連動してシャッター５０を５０′の位置に配置することにより貫通孔３８ａを閉じれば、イオン照射に伴ってイオンや削り取られた試料がターゲット２２に到達するのを防ぐことができる。
【００３５】
また、微小焦点Ｘ線発生装置１０とイオン研磨部３０とは、ターゲット２２により仕切られ、それぞれ真空排気装置２５，２６により独立に真空排気されているので、どちらか一方を真空に維持したまま他方を大気に開放することができる。例えば、Ｘ線顕微鏡による試料Ｓと遮蔽板４３との位置合わせが終了すれば、微小焦点Ｘ線発生装置１０側は大気にしても良い。逆に、試料加工室３２を大気にした状態で試料Ｓをステージ３８にセットし、そのまま微小焦点Ｘ線発生装置１０からＸ線を発生させれば、Ｘ線顕微鏡による試料Ｓと遮蔽板４３との位置合わせを、イオン研磨部３０を大気圧にした状態で行うことが可能である。
【００３６】
図７は、本発明の第２の実施形態を示す断面図である。図７において図１と同じ構成要素には同一の番号及び記号が付されている。この第２の実施形態では、試料加工室３２を囲む壁部材３１のステージ３８が取り付けられている側壁部分３１ａが、イオンビーム発生装置３３が取り付けられている本体部分と別体構造とされ、引き出し機構５１により本体部分と離れて引き出せる構造とされている。引き出し機構５１は、前記側壁部分３１ａを保持する移動部５１ａと、移動部５１ａをスライド可能に保持するガイドレール部５１ｂと、壁部材３１の本体部分底部に取り付けられ、前記ガイドレール部５１ｂを収納保持するベース部分５１ｃとから構成される。図７は引き出された状態を示しており、側壁部分３１ａに取り付けられているステージ３８も一緒に引き出されており、この状態で試料の新規な配置、あるいは試料交換が可能である。
【００３７】
微小焦点Ｘ線発生装置１０は引き出された状態におけるステージ３８の貫通孔３８ａの位置に下方から図示の位置に接近でき、また、不使用時には引き出し機構５１による側壁部分３１ａの出し入れに邪魔にならない退避位置へ後退できるよう、上下方向に前進／後退可能に引き出し機構５１のベース部分５１ｃに保持されている。
【００３８】
一方、試料Ｓの上方に配置される撮像素子３６は、側壁部分３１ａの上端部に固定された撮像素子傾倒機構５２に取り付けられており、不使用時には、撮像素子３６は撮像素子傾倒機構５２によって軸ｒを中心として上に波線で示す退避位置まではね上げられる。
【００３９】
このような構成において、図７に示した状態で微小焦点Ｘ線発生装置１０から発生したＸ線が試料Ｓ及び遮蔽板４３に照射され、試料を透過したＸ線を撮像素子３６により検出して得られた信号に基づき図示しないモニタにＸ線顕微鏡像が表示される。このＸ線顕微鏡像を観察することにより、先の例と同様に試料Ｓの要観察部位と遮蔽板４３のエッジの位置合わせを行うことができる。
【００４０】
そして、位置合わせが終了したら、オペレータは微小焦点Ｘ線発生装置１０を退避位置まで下降させると共に、撮像素子３６を撮像素子傾倒機構５２によって退避位置まではね上げる。このようにして、微小焦点Ｘ線発生装置１０と撮像素子３６の退避が終了したのを確認した後、オペレータが側壁部分３１ａを本体部分の方向へ押すと、側壁部分３１ａは引き出し機構５１により本体部分に向けて移動し、やがて本体部分と接触して停止する。
【００４１】
側壁部分３１ａが本体部分と接触して停止した際に、既に位置決めされた遮蔽板４３のエッジ部分がイオンビーム発生装置３３の真下に位置され、イオンビームＩＢが(遮蔽板と試料にまたがって)照射されるようステージ３８の長さが選定されていることは言うまでもない。停止後、オペレータは真空排気装置２６を作動させ、壁部材３１と側壁部分３１ａによって囲まれた試料加工室３２の内部を真空排気する。そして、イオンビームの照射に適する真空度に到達したら、オペレータは、イオンビーム発生装置３３からイオンビームＩＢを発生させて遮蔽板４３のエッジ部分に照射し、試料の断面加工を開始する。
【００４２】
上述した第２の実施形態によれば、試料を引き出し大気圧の状態で試料のセット及びその後のＸ線顕微鏡による試料と遮蔽板の位置合わせまで行うことができ、第１の実施形態で得られる本発明の効果に加えて操作性の向上を図ることができる。
【００４３】
図８は、本発明の第３の実施形態を示す断面図である。図８において図１及び図７と同じ構成要素には同一の番号及び記号が付されている。この第３の実施形態は第２の実施形態と同様の基本構成であるが、微小焦点Ｘ線発生装置１０が側壁部分３１ａに取り付けられ、退避機構が省略されている点で第２の実施形態と異なる。
【００４４】
すなわち、図８に示されているように、微小焦点Ｘ線発生装置１０は取付部材５３により側壁部分３１ａに取り付け固定されており、側壁部分３１ａと共に移動する。この第３の実施形態においても、上述した第２の実施形態と同様、ステージ３８を引き出し、大気圧の状態で試料のセット及びその後のＸ線顕微鏡による試料と遮蔽板の位置合わせまで行うことができ、第１の実施形態で得られる本発明の効果に加えて操作性の向上を図ることができる。
【００４５】
以上述べたように、本発明によれば、イオンビーム照射による断面試料作製装置に投影型Ｘ線顕微鏡を組み込むことにより、不透明な試料であっても、試料内部の欠陥を観察しながら位置選択を行い、断面試料の作成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる断面試料作製装置の断面図である。
【図２】試料ホルダの詳細な構成図である。
【図３】試料作製報置の要部を説明するための図である。
【図４】位置合わせの操作を説明するための図である。
【図５】位置合わせの操作を説明するための図である。
【図６】試料Ｓについての拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる断面試料作製装置の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる断面試料作製装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：試料作製装置、１０：微小焦点Ｘ線発生装置、１３：フィラメント、１６：電子ビーム、２２：ターゲット、２４：発散Ｘ線ビーム、３０：イオン研磨部、３３：イオンビーム発生装置、３６：撮像素子、３７：モニタ、４０：試料ホルダ、４３：遮蔽板、Ｓ：試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡や透過電子顕微鏡、あるいは集束イオンビーム装置などで観察される試料の断面を作製する断面試料作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)や透過電子顕微鏡(ＴＥＭ)で観察される試料を作製する方法として、例えば下記特許文献１に記載されているようなイオンミーリング試料作製装置が知られている。下記特許文献１のイオンミーリング試料作製装置においては、板状マスク(遮蔽材)が試料上に配置され、マスクのエッジを境界として試料に照射されたイオンビームによって試料がエッチングされるように構成されている。エッチング後に現れた試料断面は走査電子顕微鏡などで観察される。
【０００３】
ところで、下記特許文献１のイオンミーリング試料作製装置においては、試料表面や遮蔽材を観察する観察装置が備えられていない。このため、下記特許文献１では試料加工前に、試料像を観察しながら試料位置や遮蔽材位置を調節することができない。このため、下記特許文献１では、試料上の所望の部分にイオンビームを照射することができない虞があり、所望の断面を有する電子顕微鏡用試料を作製することが困難になってしまうことがある。
【０００４】
そこで、下記特許文献２では、所望の断面を有する試料を作製することができる試料作製装置が開示された。この試料作製装置では、試料加工前に、光学顕微鏡の位置調整と、その光学顕微鏡を用いた遮蔽材の位置調整が行われる。その後、位置調整が行われた光学顕微鏡が用いられて試料加工位置が決められる。このため、位置決めされた試料加工位置にイオンビームが正確に照射され、所望の断面を有する電子顕微鏡用試料を作製することができる。
【特許文献１】第３２６０９２０号公報
【特許文献２】特開２００５−３７１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２記載の装置では、不透明な試料の内部に断面を作成したい構成物がある場合には、光学顕微鏡による構成物の観察が困難なため、遮蔽材を構成物に正確に位置合わせすることが困難である。
【０００６】
本発明は、このような課題解決のためになされたものであり、イオン照射によって試料断面を作成する装置において、不透明な試料の内部に断面を作成したい構成物がある場合であっても、試料内部を観察しながら遮蔽板と試料との位置合わせを行うことができ、断面作製部位を正確に位置決めして直ちに試料作製に移行することの可能な試料作製装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る試料作製装置は、試料を保持する試料保持部と、前記試料を削るために試料面上に照射されるイオンビームを発生するイオン源と、前記試料上に配置される遮蔽板であって端縁部を有し、その端縁部が前記イオン源により発生され試料面上に照射されるイオンビームの照射領域内に配置され、その結果、当該端縁部を境界として試料上にイオンビーム照射領域と非照射領域を画定するための遮蔽板と、前記試料に対し前記イオンビームと異なる方向から照射される観察用Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記試料保持部に保持された試料及び当該試料上に配置される遮蔽板に前記Ｘ線発生部から発生されたＸ線が照射されその結果当該試料を透過したＸ線を検出することにより当該試料及び遮蔽板のＸ線画像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子によって撮像されたＸ線画像を表示する表示部とを備え、前記試料のＸ線画像に基づき前記試料と前記遮蔽板との相対的位置合わせを行い得るように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、不透明な試料であっても、試料内部の欠陥や構成物を観察しながら遮蔽板と試料との位置合わせを行うことにより、断面作製部位を正確に位置決めし、直ちに断面作製作業に移行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態は、図１に断面構成を示す試料作製装置１である。試料作製装置１は、投影型Ｘ線顕微鏡を構成する微小焦点Ｘ線発生部１０と、イオン研磨部３０とを備える。
【００１０】
試料作製装置１は、試料Ｓを保持する試料ホルダ４０と、試料Ｓを削るために試料に照射されるイオンビームＩＢを発生するイオン源３３と、試料Ｓ上に配置される遮蔽板であって端縁部を有し、その端縁部が試料Ｓ上に照射されるイオンビームＩＢの照射領域内に配置され、その結果当該端縁部を境界として試料Ｓ上にイオンビーム照射領域と非照射領域を画定するための遮蔽板４３と、試料Ｓ及び遮蔽板４３に照射されるＸ線を発生する微小焦点Ｘ線発生部１０と、試料Ｓを透過したＸ線が入射することによって得られる試料のＸ線透過画像(Ｘ線顕微鏡像)を撮像する撮像素子３６と、撮像素子３６によって撮像された画像を表示する表示部３７とを備えている。
【００１１】
図１に示されているように、試料ホルダ４０に保持された試料Ｓの上に遮蔽板４３が載せられた構成に対してイオン源３３からのイオンビームＩＢが上方から照射され、一方、微小焦点Ｘ線発生部１０から発生したＸ線は、イオンビームＩＢの光軸０に沿ってイオンビームとは反対方向すなわち下方から、試料ホルダ４０に開けられた開口を介して試料Ｓに照射され、その結果試料Ｓを透過したＸ線は試料Ｓの上方のイオン源３３との間に配置される撮像素子３６に入射して検出される。撮像素子３６は微小焦点Ｘ線発生装置１０と共に投影型Ｘ線顕微鏡を構成するものであり、例えばＣＣＤ撮像素子が用いられ、光軸に対して横方向に移動可能で、撮像時のみ光軸０上に挿入される。
【００１２】
概略的に動作を説明すると、微小焦点Ｘ線発生装置１０により試料ＳにＸ線を照射し、光軸０上に挿入された撮像素子３６で撮像した透過Ｘ線に基づくＸ線顕微鏡像を表示部３７により観察しながら、遮蔽板４３の位置決めを行う。位置決めが終了したら、撮像素子３６を光軸上から退避させ、イオン源３３からイオンビームを照射し、遮蔽板４３の端縁部を境界として試料の断面を作製する。
【００１３】
このため、試料作製装置１によれば、オペレータは表示装置に表示される試料Ｓと遮蔽板４３のＸ線顕微鏡像における試料Ｓと遮蔽板４３の重なり具合を見ながら、光軸０に直交する図１に示すｙ軸方向に遮蔽板４３を調整することができる。このとき、試料Ｓの内部構造がＸ線顕微鏡像により観察できるので、試料Ｓの内部構造を見ながら、遮蔽板４３の端縁部(エッジ)が断面作製を所望する試料の位置に配置されるように調整することにより、断面作製位置を正確に決めることができる。
【００１４】
以下、各部について説明する。先ず、微小焦点Ｘ線発生装置１０は、任意の横断面を有する管からなるＸ線管球１１を排気ケーシングとしている。このＸ線管球１１は、ガラス又は非強磁性の金属からなる。Ｘ線管球１１の後方端面１２には、カソードのフィラメント１３を加熱するための電流を流す電気給電線１４が、図示しない加熱電源から接続されている。
【００１５】
加熱されたフィラメント１３は、電子源となり、キャップ状のグリッド１５を用いて、発散及び分散する電子ビーム１６を放射する。放射された電子ビーム１６は、ディスクアノード１７の中央の開口部１８を通過する際に集束され、フォーカスがかけられる。このため、虚焦点(virtual focus)１９が光軸Ｏ上に生じる。
【００１６】
虚焦点１９を形成したのち、電子ビーム１６は再び拡がり、Ｘ線管球１１内に配置された偏向コイル２０の偏向場を通過してから集束フォーカシングコイル２１の磁気ギャップ内にいたる。集束フォーカシングコイル２１によるレンズ作用により、電子ビーム１６は集束され、ターゲット２２上に、焦点として、虚焦点１９の縮小された画像２３が結像される。
【００１７】
ターゲット２２は、僅かにＸ線を吸収するが良好な導電性の担体相(好ましくはアルミニウム又はベリリウムからなる)の表面にＸ線を発生するターゲット材料例えばタングステン、金、銅又はモリブデンの層を形成することにより作られており、ターゲット材料に電子ビーム１６が入射することにより、発散Ｘ線ビーム２４が発生する。
【００１８】
発散Ｘ線ビーム２４は、イオン研磨部３０内に保持された試料Ｓに照射される。発散Ｘ線ビーム２４は、試料Ｓの構造を、陰影、シルエットとして拡大して撮像素子３６上に投影する。その拡大倍率は、(ターゲット・撮像素子間距離)／(ターゲット・試料間距離)となる。
【００１９】
なお、真空排気装置２５は、管１１内を真空排気し、内部の真空状態を維持すると共に、溶融フィラメントやターゲットから発生する蒸気を排出し、内部空間を清浄化する。
次に、イオン研磨部３０の構成は以下のとおりである。イオン研磨部３０は、前記微小焦点Ｘ線発生装置１０の上に乗るような形で一体化して形成されている。前記Ｘ線管球１１に一体化されて形成されている壁部材３１により囲まれた試料加工室３２は、真空排気装置２６により微小焦点Ｘ線発生装置１０側とは独立に真空排気されており、その上部には、イオンビーム発生装置３３を有している。イオンビーム発生装置３３は、放電ガス(例えば、Ａrガス)導入部３４および高圧が印加される放電電極３３a等を有しており、放電によりＡrガスをイオン化してＡrイオンを発生させる機能を有している。なお、イオンビーム発生装置で使用する放電ガスとしてはネオン、窒素等を採用することが可能である。
【００２０】
前記イオンビーム発生装置３３の下方には、前記イオンビーム発生装置３３で発生したイオンビームＩＢを直径約１mmに絞って前記試料Ｓの加工面Ｓaに入射させるための絞り３５が配置されている。
【００２１】
絞り３５の下には、微小焦点Ｘ線発生装置１０からの発散Ｘ線によって投影拡大された試料のＸ線顕微鏡像を撮像する撮像素子３６が配置される。撮像素子３６によって撮影された試料及び遮蔽板のＸ線顕微鏡像はモニタ３７に映し出される。既に説明したように、撮像素子３６は、固定ではなく光軸に対して横方向に移動可能で、撮像時のみ光軸０上に挿入される。
【００２２】
イオン研磨部３０の下部には、試料Ｓ及び遮蔽板４３を保持するステージ３８が配置されている。ステージ３８上には、ｘｙ移動機構３９が配置されており、ｘｙ移動機構３９はｘ及びｙ軸方向に移動可能に構成されている。そして、ｘｙ移動機構(試料ホルダ保持部)３９上には試料Ｓを保持した試料ホルダ４０がセットされる。これらステージ３８、ｘｙ移動機構３９、試料ホルダ４０には、それぞれ貫通孔３８a、３９a、４０aが開けられており、試料ホルダ貫通孔４０aはｘｙ移動機構貫通孔３９aを介してステージ貫通孔３８aに通じている。これらの貫通孔を介して、微小焦点Ｘ線発生装置１０からの発散Ｘ線が試料裏面に到達し得るように構成されている。
【００２３】
図２は、図１における試料ホルダ４０を詳しく説明するために示した図である。図２(ａ)は、試料ホルダ４０の斜視図、図２(ｂ)は試料ホルダ４０を上から見た図、図２(ｃ)は試料ホルダ４０を裏側から見た図である。図２(ａ)に示すように、試料ホルダ４０の中央部には前記試料ホルダ貫通孔(イオンビーム進入孔)４０aが開けられている。そして、イオンエッチングしたい試料端部Ｓaが試料ホルダ貫通孔４０a上に位置するように、試料Ｓは試料ホルダ４０の載置面上に載せられる。
【００２４】
また、図２(ａ)に示すように試料ホルダ４０には取り付け部４０bが形成されており、前記図1の状態は、この取り付け部４０bがｘｙ移動機構３９の装着部３９bにセットされた状態である。こうして試料ホルダ４０がｘｙ移動機構３９にセットされると、図１に示したように、試料ホルダ貫通孔４０aはｘｙ移動機構貫通孔３９aとステージ貫通孔３８aと連なって接続される。
【００２５】
また、図１において４１は遮蔽板移動機構４１である。この遮蔽板移動機構４１は、ステージ３８上に配置されており、ｙ軸方向に移動可能に構成されている。そして、遮蔽板４３を保持した遮蔽板保持部４２が、ｘ軸に平行な軸ｊの周りに傾倒可能に前記遮蔽板移動機構４１に取り付けられている。遮蔽板４３は、イオンビームによって削られにくい金属材料から形成され、直線状の端縁部(エッジ)を有する。この端縁部を境界として試料Ｓ上にイオンビーム照射領域と遮蔽板で覆われたイオンビーム非照射領域が画定される。そして、照射領域側に照射されたイオンビームによって試料がエッチングされる一方、遮蔽板によって覆われた非照射領域はエッチングされない。そのため、エッチングが進むにつれ、前記エッジを境界とした段差が形成され、その段差部分に試料断面が出現形成されることになる。
【００２６】
図１の状態においては、遮蔽板保持部４２は試料側に傾倒されており、遮蔽板４３は試料Ｓ上に密接配置されている。この状態で、微小焦点Ｘ線発生装置１０と撮像素子３６を用いて試料のＸ線顕微鏡像をモニタ３７上に表示させれば、Ｘ線を遮った遮蔽板の影と共に、遮蔽板で遮られない部分に於いてＸ線を透過した試料の内部構造を示すシルエットを観察することができる。
【００２７】
なお、遮蔽板４３で覆われた試料Ｓ内部も観察したい場合には、必要に応じて遮蔽板保持部４２を軸ｊの周りに傾倒し、遮蔽板４３を試料Ｓ上から除けば良い。さらには、遮蔽板４３を構成する材料として、イオンビームによってエッチングされにくく且つＸ線はある程度透過させる物質を用いれば、遮蔽板４３が試料Ｓ上に配置されたままでも、遮蔽板をＸ線が透過するので、遮蔽板で覆われた部分の試料Ｓの構造が映し出されて観察することができる。また、遮蔽板の有無によりエッジ部分にコントラストが付くので、エッジ部分の位置も確認することができる。
【００２８】
図３は、図１に示した試料作製装置１の要部を説明するための図である。微小焦点Ｘ線発生装置１０から出射された発散Ｘ線ビーム２４は、試料Ｓに照射される。試料Ｓについて拡大した図６に示すように、試料内部に存在する波線で囲まれた要観察部位Ｚの中央を通る平面ＡＡで切断し試料断面Ｓ２を得たい場合、遮蔽板４３のエッジが試料Ｓ上で平面ＡＡの位置に来るように遮蔽板を位置合わせする。遮蔽板４３は矢印４７で示す方向に移動可能であり、試料Ｓ上方の撮像素子３６で撮像しモニタ３７上に映し出されるＸ線顕微鏡像中の遮蔽板の影を観察することによりその移動が視認でき、オペレータはＸ線顕微鏡像中の試料Ｓの要観察部位と遮蔽板４３の重なり具合を見ながら、矢印４７方向に板状マスク４３を調整することができる。
【００２９】
図４及び図５は、この位置合わせの操作を説明するための図である。先ず、(A)に示すような貫通孔４０aのある試料ホルダ４０に、(B)に示すように試料Ｓを乗せ固定する。この試料Ｓには、表面から肉眼では見えないが、波線で囲んだ要観察部位Ｚが存在する。そして、遮蔽板４３を試料上に載せない状態で、微小焦点Ｘ線発生装置１０から発生したＸ線が試料Ｓに照射される。これにより、撮像素子３６には試料を透過したＸ線が投影され、それを検出撮像して得られるＸ線顕微鏡像が(C)に示すようにモニタ３７の画面に表示される。表示されたＸ線顕微鏡像には試料内部の要観察部位Ｚの像４８が含まれており、それを観察することにより、要観察部位Ｚの形状及び位置を確認することができる。
【００３０】
次に、(D)に示すように、オペレータは遮蔽板４３を試料上に載せ、その状態でＸ線を試料Ｓに照射することにより、試料に遮蔽板が重ねられた状態のＸ線顕微鏡像がモニタ３７に映し出される。
【００３１】
オペレータは、モニタ３７に映し出されたＸ線顕微鏡像を観察しつつ、像中で遮蔽板のエッジが要観察部位の所望の位置に来るように、遮蔽板４３を(D)における矢印４７方向に移動させる。
【００３２】
これで位置合わせ作業が終了するので、イオン照射の邪魔にならないよう撮像素子３６をイオン光軸０から退避させた上で、(E)に示すように、楕円形断面のイオンビームＩＢを試料Ｓ及び遮蔽板４３に照射する。適宜な期間にわたるイオンビーム照射を受け、遮蔽板４３の直線状のエッジを境界とする試料Ｓのイオン照射領域は、イオンビームＩＢにより(F)に示すように削り取られ、その結果目的とする要観察部位Ｚの断面４９を含む試料断面Ｓ２が出現する。
【００３３】
(G)は、(F)における矢印５５方向(イオン照射方向に垂直な方向)から見た上記断面Ｓ２を示し、要観察部位Ｚの断面４９が露出していることが分かる。このようにして作成された断面を持つ試料を例えば走査電子顕微鏡の試料室に導入し、この断面に電子ビームを照射して観察すれば、要観察部位Ｚの断面を高倍率で観察することができる。
【００３４】
なお、イオン照射の際に、イオンや削り取られた試料が微小焦点Ｘ線発生装置１０側へ進行し、ターゲット２２に到達して損傷や汚損が発生するのを防ぐため、試料とターゲット２２との間の適宜な位置、例えば図１におけるステージ３８の直下に、ステージ３８の貫通孔３８ａを塞ぐことができるよう例えばスライド式のシャッター５０を配置するのが好ましい。このようにすれば、撮像素子３６がイオン光軸０上に配置されている位置合わせ作業中はシャッター５０を開いて微小焦点Ｘ線発生装置１０からのＸ線が試料に到達するようにし、一方、位置合わせ作業が終了し、イオン照射を行うために撮像素子３６をイオン光軸０から退避させる際には、それに連動してシャッター５０を５０′の位置に配置することにより貫通孔３８ａを閉じれば、イオン照射に伴ってイオンや削り取られた試料がターゲット２２に到達するのを防ぐことができる。
【００３５】
また、微小焦点Ｘ線発生装置１０とイオン研磨部３０とは、ターゲット２２により仕切られ、それぞれ真空排気装置２５，２６により独立に真空排気されているので、どちらか一方を真空に維持したまま他方を大気に開放することができる。例えば、Ｘ線顕微鏡による試料Ｓと遮蔽板４３との位置合わせが終了すれば、微小焦点Ｘ線発生装置１０側は大気にしても良い。逆に、試料加工室３２を大気にした状態で試料Ｓをステージ３８にセットし、そのまま微小焦点Ｘ線発生装置１０からＸ線を発生させれば、Ｘ線顕微鏡による試料Ｓと遮蔽板４３との位置合わせを、イオン研磨部３０を大気圧にした状態で行うことが可能である。
【００３６】
図７は、本発明の第２の実施形態を示す断面図である。図７において図１と同じ構成要素には同一の番号及び記号が付されている。この第２の実施形態では、試料加工室３２を囲む壁部材３１のステージ３８が取り付けられている側壁部分３１ａが、イオンビーム発生装置３３が取り付けられている本体部分と別体構造とされ、引き出し機構５１により本体部分と離れて引き出せる構造とされている。引き出し機構５１は、前記側壁部分３１ａを保持する移動部５１ａと、移動部５１ａをスライド可能に保持するガイドレール部５１ｂと、壁部材３１の本体部分底部に取り付けられ、前記ガイドレール部５１ｂを収納保持するベース部分５１ｃとから構成される。図７は引き出された状態を示しており、側壁部分３１ａに取り付けられているステージ３８も一緒に引き出されており、この状態で試料の新規な配置、あるいは試料交換が可能である。
【００３７】
微小焦点Ｘ線発生装置１０は引き出された状態におけるステージ３８の貫通孔３８ａの位置に下方から図示の位置に接近でき、また、不使用時には引き出し機構５１による側壁部分３１ａの出し入れに邪魔にならない退避位置へ後退できるよう、上下方向に前進／後退可能に引き出し機構５１のベース部分５１ｃに保持されている。
【００３８】
一方、試料Ｓの上方に配置される撮像素子３６は、側壁部分３１ａの上端部に固定された撮像素子傾倒機構５２に取り付けられており、不使用時には、撮像素子３６は撮像素子傾倒機構５２によって軸ｒを中心として上に波線で示す退避位置まではね上げられる。
【００３９】
このような構成において、図７に示した状態で微小焦点Ｘ線発生装置１０から発生したＸ線が試料Ｓ及び遮蔽板４３に照射され、試料を透過したＸ線を撮像素子３６により検出して得られた信号に基づき図示しないモニタにＸ線顕微鏡像が表示される。このＸ線顕微鏡像を観察することにより、先の例と同様に試料Ｓの要観察部位と遮蔽板４３のエッジの位置合わせを行うことができる。
【００４０】
そして、位置合わせが終了したら、オペレータは微小焦点Ｘ線発生装置１０を退避位置まで下降させると共に、撮像素子３６を撮像素子傾倒機構５２によって退避位置まではね上げる。このようにして、微小焦点Ｘ線発生装置１０と撮像素子３６の退避が終了したのを確認した後、オペレータが側壁部分３１ａを本体部分の方向へ押すと、側壁部分３１ａは引き出し機構５１により本体部分に向けて移動し、やがて本体部分と接触して停止する。
【００４１】
側壁部分３１ａが本体部分と接触して停止した際に、既に位置決めされた遮蔽板４３のエッジ部分がイオンビーム発生装置３３の真下に位置され、イオンビームＩＢが(遮蔽板と試料にまたがって)照射されるようステージ３８の長さが選定されていることは言うまでもない。停止後、オペレータは真空排気装置２６を作動させ、壁部材３１と側壁部分３１ａによって囲まれた試料加工室３２の内部を真空排気する。そして、イオンビームの照射に適する真空度に到達したら、オペレータは、イオンビーム発生装置３３からイオンビームＩＢを発生させて遮蔽板４３のエッジ部分に照射し、試料の断面加工を開始する。
【００４２】
上述した第２の実施形態によれば、試料を引き出し大気圧の状態で試料のセット及びその後のＸ線顕微鏡による試料と遮蔽板の位置合わせまで行うことができ、第１の実施形態で得られる本発明の効果に加えて操作性の向上を図ることができる。
【００４３】
図８は、本発明の第３の実施形態を示す断面図である。図８において図１及び図７と同じ構成要素には同一の番号及び記号が付されている。この第３の実施形態は第２の実施形態と同様の基本構成であるが、微小焦点Ｘ線発生装置１０が側壁部分３１ａに取り付けられ、退避機構が省略されている点で第２の実施形態と異なる。
【００４４】
すなわち、図８に示されているように、微小焦点Ｘ線発生装置１０は取付部材５３により側壁部分３１ａに取り付け固定されており、側壁部分３１ａと共に移動する。この第３の実施形態においても、上述した第２の実施形態と同様、ステージ３８を引き出し、大気圧の状態で試料のセット及びその後のＸ線顕微鏡による試料と遮蔽板の位置合わせまで行うことができ、第１の実施形態で得られる本発明の効果に加えて操作性の向上を図ることができる。
【００４５】
以上述べたように、本発明によれば、イオンビーム照射による断面試料作製装置に投影型Ｘ線顕微鏡を組み込むことにより、不透明な試料であっても、試料内部の欠陥を観察しながら位置選択を行い、断面試料の作成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる断面試料作製装置の断面図である。
【図２】試料ホルダの詳細な構成図である。
【図３】試料作製報置の要部を説明するための図である。
【図４】位置合わせの操作を説明するための図である。
【図５】位置合わせの操作を説明するための図である。
【図６】試料Ｓについての拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる断面試料作製装置の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる断面試料作製装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：試料作製装置、１０：微小焦点Ｘ線発生装置、１３：フィラメント、１６：電子ビーム、２２：ターゲット、２４：発散Ｘ線ビーム、３０：イオン研磨部、３３：イオンビーム発生装置、３６：撮像素子、３７：モニタ、４０：試料ホルダ、４３：遮蔽板、Ｓ：試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する試料保持部と、
前記試料を削るために試料面上に照射されるイオンビームを発生するイオン源と、
前記試料上に配置される遮蔽板であって端縁部を有し、その端縁部が前記イオン源により発生され試料面上に照射されるイオンビームの照射領域内に配置され、その結果、当該端縁部を境界として試料上にイオンビーム照射領域と非照射領域を画定するための遮蔽板と、
前記試料に対し前記イオンビームと異なる方向から照射される観察用Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
前記試料及び当該試料上に配置される遮蔽板に前記観察用Ｘ線が照射されその結果当該試料を透過したＸ線を検出することにより試料及び遮蔽板のＸ線画像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子によって撮像されたＸ線画像を表示する表示部とを備え、
前記試料のＸ線画像に基づき前記試料と前記遮蔽板との相対的位置合わせを行い得るように構成したことを特徴とする断面試料作製装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生部は、電子線が集束されて照射されたターゲットからＸ線を発生することを特徴とする請求項１記載の断面試料作製装置。
【請求項３】
前記試料保持部にはイオンビーム光軸の周囲を開口とするようにＸ線通過孔が形成され、当該Ｘ線通過孔を塞ぐように試料が保持されると共に、当該Ｘ線通過孔を介して前記イオンビームと反対方向から試料にＸ線が照射されることを特徴とする請求項１又は２記載の断面試料作製装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、前記イオン源と前記試料保持部との間に配置され、前記イオンビーム通路から退避可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の断面試料作製装置。
【請求項５】
前記試料保持部と前記Ｘ線発生部との間に、前記イオンビームの前記Ｘ線発生部への進入を防ぐ開閉自在のシャッタ機構が配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の断面試料作製装置。
【請求項１】
試料を保持する試料保持部と、
前記試料を削るために試料面上に照射されるイオンビームを発生するイオン源と、
前記試料上に配置される遮蔽板であって端縁部を有し、その端縁部が前記イオン源により発生され試料面上に照射されるイオンビームの照射領域内に配置され、その結果、当該端縁部を境界として試料上にイオンビーム照射領域と非照射領域を画定するための遮蔽板と、
前記試料に対し前記イオンビームと異なる方向から照射される観察用Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
前記試料及び当該試料上に配置される遮蔽板に前記観察用Ｘ線が照射されその結果当該試料を透過したＸ線を検出することにより試料及び遮蔽板のＸ線画像を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子によって撮像されたＸ線画像を表示する表示部とを備え、
前記試料のＸ線画像に基づき前記試料と前記遮蔽板との相対的位置合わせを行い得るように構成したことを特徴とする断面試料作製装置。
【請求項２】
前記Ｘ線発生部は、電子線が集束されて照射されたターゲットからＸ線を発生することを特徴とする請求項１記載の断面試料作製装置。
【請求項３】
前記試料保持部にはイオンビーム光軸の周囲を開口とするようにＸ線通過孔が形成され、当該Ｘ線通過孔を塞ぐように試料が保持されると共に、当該Ｘ線通過孔を介して前記イオンビームと反対方向から試料にＸ線が照射されることを特徴とする請求項１又は２記載の断面試料作製装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、前記イオン源と前記試料保持部との間に配置され、前記イオンビーム通路から退避可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の断面試料作製装置。
【請求項５】
前記試料保持部と前記Ｘ線発生部との間に、前記イオンビームの前記Ｘ線発生部への進入を防ぐ開閉自在のシャッタ機構が配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の断面試料作製装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１０９３２３（Ｐ２００９−１０９３２３Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８１５７７（Ｐ２００７−２８１５７７）
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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