JP2009110745A - 試料作成装置および試料姿勢転換方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 試料7の表面とマニピュレータ回転軸2の交点を一端とする試料表面に垂直な線分をマニピュレータ回転軸2の周りに回転して得られる円錐側面と、試料表面の2つの面によってつくられる交線11に、試料小片の特定の方向を一致させた後、試料小片をマニピュレータで支持し、マニピュレータ回転軸2を動作させることを特徴とする試料作成装置。
【選択図】 図1
Description
試料ステージと、マニピュレータを備える。試料ステージは、マニピュレータとは独立に試料ステージを回転可能な少なくとも一つの試料ステージ回転軸を有する。マニピュレータは、マニピュレータ回転軸を有し、マニピュレータ回転軸と概略重なる位置に試料小片を支持することができる。試料ステージ表面から測ったマニピュレータ回転軸の取付け角度は0度以上かつ45度以下である。試料表面とマニピュレータ回転軸の交点を一端とする試料表面に垂直な線分をマニピュレータ回転軸の周りに回転して得られる円錐側面と、試料表面の2つの面によってつくられる交線に、試料小片の特定の方向を一致させた後、試料小片をマニピュレータで支持し、マニピュレータ回転軸を動作させることを特徴とする試料作成装置とすることである。
第一の様態において、試料ステージにはさらに試料小片を移設固定するための試料小片台が設置され、所望の特定方向を直立させた状態で試料小片を試料小片台に固定可能であることを特徴とする試料作成装置とすることである。
第二の様態において、試料小片は断面観察用の透過電子顕微鏡用薄片試料または仕上げ加工前の透過電子顕微鏡用薄片試料であり、試料小片の特定方向は観察対象断面に平行で水平な方向である。さらに、試料小片台は試料ステージ表面に対して直立して設置されている。試料小片を、観察対象断面の法線を軸として90度回転させた姿勢にて、試料小片台に固定可能であることを特徴とする試料作成装置とすることである。
第二の様態において、試料小片は断面観察用の電子顕微鏡観察用薄片試料または仕上げ加工前の電子顕微鏡観察用薄片試料であり、試料小片の特定方向は観察対象断面の法線方向
とすることで、観察対象断面が水平になるように試料小片の姿勢を制御することが可能となる。さらに、試料小片台は試料ステージ表面に対して水平に設置し、試料ステージ回転軸を動作させることで、試料小片に対して試料小片台を所望の位置に回転させた後に試料小片を固定することで、試料小片台に対して、試料小片の観察対象断面の任意の方向が上になるように固定可能であることを特徴とする試料作成装置とすることである。
第二の様態において、試料小片は平面観察用の透過電子顕微鏡用薄片試料または仕上げ加工前の透過電子顕微鏡用薄片試料である。試料小片台は試料ステージに対して垂直に設置し、試料小片の水平面を直立させて試料小片台に固定可能であることを特徴とする試料作成装置とすることである。
第三から第五の様態において、試料小片中の特定方向を指定することで、マニピュレータ回転軸に対して適正な角度になるよう自動的に試料ステージを制御する機能を備えることを特徴とする試料作成装置とすることである。
マニピュレータ回転軸を有し、マニピュレータ回転軸と概略重なる位置に試料小片を支持することができ、かつ試料ステージ表面から測ったマニピュレータ回転軸の取付け角度は0度以上かつ45度以下であるマニピュレータ、およびマニピュレータとは独立に試料ステージを回転可能な少なくとも一つの試料ステージ回転軸を有する試料ステージとを用い。試料表面とマニピュレータ回転軸の交点を一端とする試料表面に垂直な線分をマニピュレータ回転軸の周りに回転して得られる円錐側面と、試料表面の2つの面によってつくられる交線に、試料小片の特定の方向を一致させた後、試料小片をマニピュレータで支持し、マニピュレータ回転軸を動作させることを特徴とする試料姿勢転換方法を用いることである。
図1から図3は本発明を実施した試料作製装置の略図を示す。図1は斜視図、図2は上面図、そして図3は側面図である。
試料ステージは5軸で構成される。ステージ回転軸を有する回転ステージ5は、XYZ直交ステージ6の上部に配され、ステージ回転軸とXY軸を協働させることで試料ステージ上の任意の点を中心とした回転動作が可能となる。このようなステージ動作を以降の説明ではコンピューセントリックローテーションと呼称する。さらにこれらのステージは、チルトステージの上に配されており、必要に応じて試料ステージの表面の角度を集束イオンビームに対して変化させることが出来る。以下の説明では、集束イオンビーム鏡筒が垂直に配置され、試料ステージ表面は水平であり、試料表面も水平と見なすことが出来る状態を前提とする。この前提は、過度に一般化した表現により説明文中での各要素の位置関係の説明が複雑になりすぎることを避けるためであり、発明の範囲を限定するものではない。
第2の実施例を、実施例1と異なる部分を記述することで説明する。本実施例では実施例1における、試料小片8とマニピュレータ回転軸2の位置設定の過程において、交線11と試料小片8の位置関係が異なる。本実勢例では直立した板状に成形された試料小片8の上面の短辺が、交線方位角13と一致するように試料小片8の位置を設定する。この位置は、実施例1で行った位置設定の結果に対して90度回転した位置となる。この状態で、試料小片8とマニピュレータ1を固定し、実施例1と同様に試料ステージを待避させてからマニピュレータ回転軸2を動作させる。この状態では、板状の試料小片8の上面の短辺方向、言い換えれば板状の試料小片8の厚み方向が直立する条件が必ず存在する。厚み方向が垂直になる状態でマニピュレータ回転軸2を停止すると、板状に成形された試料小片8は試料ステージ表面に平行な姿勢となる。
実施例1及び2では、断面を観察するために直立した板状に成形された試料小片8の例を開示したが、ここでは試料7の平面に対してTEM観察を行うための試料を作製する例を開示する。集束イオンビーム装置を用いたイオンビームエッチングでは原理的に試料の上方または斜め上方からの加工しかできないため、平面を観察するための試料小片は、例えば図11に示したように試料表面を1つの面とするくさび状に作製される。この試料小片8で、試料小片台9に取り付けた時上下方向にしたい方向を交線11と一致するように位置設定する。この後、実施例1及び2と同様に試料小片8をマニピュレータ1に固定し、試料ステージ待避後、マニピュレータ回転軸2を動作させることで、平面部分が直立した姿勢を作ることが出来る。図11は本実施例においてくさび状に形成された試料小片8がマニピュレータ1に取付けられた直後の状態。また、図12は本実施例において、図11の状態からマニピュレータ回転軸2を動作させて、試料小片8のうち試料7中にあった時点で水平面だった面が直立するよう姿勢転換された状態を表す図である。上記の過程を経た後、実施例1と同様に直立させて取り付けた試料小片台9に試料小片8を取り付ける。
ここまで述べてきた実施例からも分かるように、試料小片8と交線11の位置関係および、マニピュレータ回転軸2の回転角度は、マニピュレータ取付け角度12が決まれば決定される。そのため、所望の試料姿勢変換を指定するだけで、試料ステージの回転やマニピュレータの回転を自動で行うシステムを構築することも可能である。
2 マニピュレータ回転軸
3 マニピュレータ回転機構
4 3軸アクチュエータ
5 回転ステージ
6 XYZ直交ステージ
7 試料
8 試料小片
9 試料小片台
10 仮想円錐
11 仮想円錐と水平面の交線
12 マニピュレータ取付け角度
13 交線方位角
Claims (7)
- 回転軸を少なくとも一つ有する試料ステージと、
前記試料ステージとは独立に回転可能で、かつ、試料ステージ表面から測ったマニピュレータ回転軸の取付け角度が0度以上かつ45度以下であるマニュピュレータ回転軸を有し、該マニピュレータ回転軸と概略重なる位置に試料小片を支持することができるマニュピュレータとからなり、
試料表面とマニピュレータ回転軸の交点を一端とする試料表面に垂直な線分をマニピュレータ回転軸の周りに回転して得られる円錐側面と、試料表面の2つの面によってつくられる交線に、試料小片の特定の方向を一致させた後、試料小片をマニピュレータで支持し、マニピュレータ回転軸を動作させることを特徴とする試料作成装置。 - 請求項1に記載の試料作製装置において、試料ステージにはさらに試料小片を移設固定するための試料小片台が設置され、所望の特定方向を直立させた状態で試料小片を試料小片台に固定可能であることを特徴とする試料作成装置。
- 請求項2に記載の試料作製装置において、試料小片は断面観察用の透過電子顕微鏡用薄片試料または仕上げ加工前の透過電子顕微鏡用薄片試料であり、試料小片の特定方向は観察対象断面に平行で水平な方向であると共に、試料小片台は試料ステージ表面に対して直立して設置されており、
試料小片を、観察対象断面の法線を軸として90度回転させた姿勢にて、試料小片台に固定可能であることを特徴とする試料作成装置。 - 請求項2に記載の試料作製装置において、試料小片は断面観察用の電子顕微鏡観察用薄片試料または仕上げ加工前の電子顕微鏡観察用薄片試料であり、試料小片の特定方向は観察対象断面の法線方向
とすることで、観察対象断面が水平になるように試料小片の姿勢を制御することが可能であり、さらに、試料小片台は試料ステージ表面に対して水平に設置し、試料ステージ回転軸を動作させることで、試料小片に対して試料小片台を所望の位置に回転させた後に試料小片を固定することで、試料小片台に対して、試料小片の観察対象断面の任意の方向が上になるように固定可能であることを特徴とする試料作成装置。 - 請求項2に記載の試料作製装置において、試料小片は平面観察用の透過電子顕微鏡用薄片試料または仕上げ加工前の透過電子顕微鏡用薄片試料であり、試料小片台は試料ステージに対して垂直に設置し、試料小片の水平面を直立させて試料小片台に固定可能であることを特徴とする試料作成装置。
- 請求項3〜5のいずれか1項に記載の試料作製装置において、試料小片中の特定方向を指定することで、マニピュレータ回転軸に対して適正な角度になるよう自動的に試料ステージを制御する機能を備えることを特徴とする試料作成装置。
- マニピュレータ回転軸を有し、マニピュレータ回転軸と概略重なる位置に試料小片を支持することができ、かつ試料ステージ表面から測ったマニピュレータ回転軸の取付け角度は0度以上かつ45度以下であるマニピュレータ、およびマニピュレータとは独立に試料ステージを回転可能な少なくとも一つの試料ステージ回転軸を有する試料ステージとを用い、試料表面とマニピュレータ回転軸の交点を一端とする試料表面に垂直な線分をマニピュレータ回転軸の周りに回転して得られる円錐側面と、試料表面の2つの面によってつくられる交線に、試料小片の特定の方向を一致させた後、試料小片をマニピュレータで支持し、マニピュレータ回転軸を動作させることを特徴とする試料姿勢転換方法。
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