JP2016100111A - 試料ホルダー、試料作製装置、および位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に試料の位置合わせを行うことができる試料ホルダーを提供する。
【解決手段】試料ホルダー１００は、光学顕微鏡用の試料ホルダーであって、光学顕微鏡の光軸に対して試料２を傾斜可能に支持する試料支持部１１０と、光学顕微鏡で観察するための観察面１２２を有する調整板１２０と、光学顕微鏡の光軸と観察面１２２とがなす角度が、光学顕微鏡の光軸と試料２の試料面４とがなす角度よりも大きくなるように調整板１２０を支持する調整板支持部１３０と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、試料ホルダー、試料作製装置、および位置合わせ方法に関する。

電子顕微鏡や、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、オージェマイクロプローブ等で観察や分析の対象となる試料を作製する装置として、イオンビームを用いた試料作製装置（イオンビーム加工装置）が知られている（例えば特許文献１参照）。

このような試料作製装置を用いて試料の表面に対して９０°に近い入射角度でイオンビームを照射して試料表面を加工する場合、試料の位置合わせは一般的に光学顕微鏡を用いて行われる。

図２１は、試料２の試料面４に対して９０°に近い入射角度θでイオンビームを照射して加工を行うときの試料２の状態を模式的に示す図である。なお、図２１に示す矢印は、イオンビームの光軸（または光学顕微鏡の光軸）に対応する軸である。

光学顕微鏡は焦点深度が浅いため、図２１に示す傾斜した試料面４上では、焦点が合う範囲が狭い。したがって、光学顕微鏡を用いて、傾斜した試料面４上の目標物にイオンビームの照射位置を合わせることは困難であった。そのため、従来、試料の位置合わせは、例えば以下のように行われていた。

図２２は、従来の試料２の位置合わせ方法の一例を説明するための図である。なお、図２２に示す一点鎖線の交点は、試料の傾斜軸を表している。なお、イオンビームの照射位置は、傾斜軸上に位置している。

図２２（Ａ）に示すように、試料２の試料面４を光学顕微鏡の光軸に対して垂直に配置して、試料面４上の目標物が光学顕微鏡で確認しやすい状態にする。

図２２（Ｂ）に示すように、試料２の高さ方向を調整して試料面４を傾斜軸に合わせる。

図２２（Ｃ）に示すように、光学顕微鏡を用いてイオンビームの照射位置に試料面４上の目標物を合わせる。

図２２（Ｄ）に示すように、イオンビームを加工する際の傾斜角度に試料２を傾斜させる。このとき、試料面４上の目標物は傾斜軸上にあるため、試料２を傾斜させても移動しない。なお、図２２（Ｄ）の矢印は、イオンビームを表している。

以上の工程により、試料の位置合わせを行うことができる。

特開２０１３−１３７９９５号公報

しかしながら、上述した試料の位置合わせ方法では、図２２（Ｂ）に示すように、試料
面４を試料の傾斜軸に合わせる必要がある。そのためには、試料ステージに試料２の高さを精度よく調整するための機構が必要となる。また、図２２（Ｃ）に示すように、試料面４上の目標物をイオンビームの照射位置に合わせたとしても、図２２（Ｄ）に示すように、試料２を傾斜させた際に、試料傾斜機構の精度によってはその位置がずれてしまうおそれがある。

このように、上述した試料の位置合わせ方法では、高い精度で試料の位置合わせを行うことは困難であった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる試料ホルダーを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記試料ホルダーを含む試料作製装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる位置合わせ方法を提供することにある。

（１）本発明に係る試料ホルダーは、
光学顕微鏡用の試料ホルダーであって、
前記光学顕微鏡の光軸に対して試料を傾斜可能に支持する試料支持部と、
前記光学顕微鏡で観察するための観察面を有する調整板と、
前記光軸と前記観察面とがなす角度が、前記光軸と前記試料の試料面とがなす角度よりも大きくなるように前記調整板を支持する調整板支持部と、
を含む。

このような試料ホルダーでは、調整板支持部が、光学顕微鏡の光軸と調整板の観察面とがなす角度が光学顕微鏡の光軸と試料の試料面とがなす角度よりも大きくなるように調整板を支持するため、調整板の観察面は試料面に比べて光学顕微鏡の焦点が合う範囲が広くなる。そのため、光学顕微鏡の焦点を調整板に合わせて試料の位置合わせを行うことで、容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

さらに、このような試料ホルダーでは、光学顕微鏡の焦点を調整板に合わせて試料の位置合わせを行うことができるため、試料面を傾斜させた状態で試料の位置合わせを行うことができる。したがって、このような試料ホルダーによれば、例えば試料面を光学顕微鏡の光軸に対して垂直な状態で位置合わせを行った後に試料を傾斜させる場合と比べて、より精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

（２）本発明に係る試料ホルダーにおいて、
前記観察面には、前記試料の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部が形成されていてもよい。

このような試料ホルダーでは、光学顕微鏡を用いてマーカー部を目印として試料の位置合わせを行うことができるため、より精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

（３）本発明に係る試料ホルダーにおいて、
前記調整板は、前記試料面からの距離が可変となるように移動可能であってもよい。

このような試料ホルダーでは、例えば試料の厚さや、試料面の凹凸によらず、調整板を試料に接触または近接させることができる。したがって、例えば調整板（マーカー部）と試料面上の目標物とを接触または近接させることができ、より精度よく試料の位置合わせ
を行うことができる。

（４）本発明に係る試料ホルダーにおいて、
前記マーカー部は、前記調整板のエッジ部から傾いた方向に延出する部分を有していてもよい。

このような試料ホルダーでは、光学顕微鏡を用いて試料の位置合わせを行う際に、調整板の観察面が試料面に映った場合でも、調整板と試料の境界を明確にすることができる。したがって、このような試料ホルダーでは、光学顕微鏡を用いて容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

（５）本発明に係る試料ホルダーにおいて、
前記調整板支持部は、前記試料支持部による前記試料の傾斜に伴って前記調整板が傾斜するように前記調整板を支持していてもよい。

このような試料ホルダーでは、試料の傾斜角度によらず、試料面と調整板の観察面とがなす角度を一定の角度にすることができる。

（６）本発明に係る試料ホルダーにおいて、
前記試料面と前記観察面とがなす角度は、９０度であってもよい。

このような試料ホルダーでは、例えば、試料面に対して、９０°に近い入射角度でイオンビームを照射して試料面を加工する場合に、調整板の観察面と光学顕微鏡の光軸とがなす角度を９０°に近い角度にすることができる。そのため、調整板の観察面において、光学顕微鏡の焦点が合う範囲を広くすることができる。したがって、このような試料ホルダーによれば、光学顕微鏡を用いて、容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

（７）本発明に係る試料作製装置は、
本発明に係る試料ホルダーを含む。

このような試料作製装置では、本発明に係る試料ホルダーを含むため、容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

（８）本発明に係る試料作製装置において、
イオンビームを発生させるイオン源を含み、
前記イオンビームを前記試料に照射して、前記試料の加工を行ってもよい。

このような試料作製装置では、試料の所望の位置を容易に精度よく加工することができる。

（９）本発明に係る位置合わせ方法は、
光学顕微鏡を用いた試料の位置合わせ方法であって、
前記光学顕微鏡の光軸に対して試料面が傾くように支持された試料に対して、調整板を、前記光軸と前記調整板の観察面とがなす角度が前記光軸と前記試料面とがなす角度よりも大きくなるように配置する工程と、
前記光学顕微鏡の焦点を前記調整板に合わせて、前記試料の位置合わせを行う工程と、を含む。

このような位置合わせ方法では、光学顕微鏡の光軸と調整板の観察面とがなす角度が光
学顕微鏡の光軸と試料の試料面とがなす角度よりも大きくなるように調整板を配置するため、調整板の観察面は試料面に比べて光学顕微鏡の焦点が合う範囲が広くなる。そのため、光学顕微鏡の焦点を調整板に合わせて試料の位置合わせを行うことで、容易に精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

さらに、このような位置合わせ方法では、光学顕微鏡の焦点を調整板に合わせて試料の位置合わせを行うことができるため、試料面を傾斜させた状態で試料の位置合わせを行うことができる。したがって、例えば試料面を光学顕微鏡の光軸に対して垂直な状態で位置合わせを行った後に試料を傾斜させる場合と比べて、より精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

（１０）本発明に係る位置合わせ方法において、
前記観察面には、前記試料の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部が形成されていてもよい。

このような位置合わせ方法では、調整板の観察面にマーカー部が形成されているため、より精度よく試料の位置合わせを行うことができる。

本実施形態に係る試料ホルダーを含む試料作製装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る試料ホルダーを含む試料作製装置を模式的に示す図。 本実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す斜視図。 本実施形態に係る試料ホルダーの調整板を模式的に示す斜視図。 試料と調整板の位置関係を説明するための図。 本実施形態に係る位置合わせ方法の一例を示すフローチャート。 試料の位置合わせを行う工程を説明するための図。 試料の位置合わせを行う工程を説明するための図。 試料の位置合わせを行う工程を説明するための図。 試料を８０°傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像。 調整板を配置して試料を傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像。 調整板を配置して試料を傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像。 調整板を配置して試料を傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像。 試料を４５°傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像。 本実施形態の第１変形例に係る試料ホルダーの調整板を模式的に示す図。 第２マーカー部の模様の変形例を示す図。 第２マーカー部の模様の変形例を示す図。 第２マーカー部の模様の変形例を示す図。 第２マーカー部の模様の変形例を示す図。 本実施形態の第２変形例に係る試料ホルダーおよび試料作製装置を模式的に示す図。 試料面に対して９０°に近い入射角度でイオンビームを照射して加工を行うときの試料を模式的に示す図。 従来の試料の位置合わせ方法の一例を説明するための図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 試料ホルダーおよび試料作製装置
まず、本実施形態に係る試料ホルダーおよび試料作製装置について図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本実施形態に係る試料ホルダー１００を含む試料作製装置１０００の構成を模式的に示す図である。

試料作製装置１０００は、イオンビームを照射して試料２を加工し、観察・分析用の試料を作製するイオンビーム加工装置である。試料作製装置１０００は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）、オージェマイクロプローブ等で観察や分析の対象となる試料を作製することができる。

試料作製装置１０００は、図１および図２に示すように、試料ホルダー１００を含んで構成されている。なお、図１および図２では、便宜上、試料ホルダー１００を簡略化して図示している。

試料作製装置１０００は、さらに、イオン源１０と、試料ステージ引出機構２０と、試料ステージ３０と、試料位置調節機構４０と、光学顕微鏡５０と、光学顕微鏡位置調節機構５２と、光学顕微鏡傾倒機構５４と、真空チャンバー６０と、排気装置６２と、を含む。なお、図１は試料ステージ引出機構２０を開いた状態を図示し、図２は試料ステージ引出機構２０を閉じた状態を図示している。

イオン源１０は、イオンビームを発生させる。イオン源１０は、真空チャンバー６０の上部に取り付けられている。イオン源１０は、例えば、イオン銃である。イオン源１０は、所定の加速電圧でイオンビームを加速させて放出する。イオンビームとしては、例えば、Ａｒイオンビームを用いることができる。イオンビームの径は、例えば、数百μｍ程度である。

試料ステージ引出機構２０は、真空チャンバー６０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２０には試料ステージ３０が取り付けられている。試料ステージ引出機構２０を開くことで、図１に示すように、試料ステージ３０を加工室１から引き出すことができる。また、試料ステージ引出機構２０を閉じることで、図２に示すように、試料ステージ３０を加工室１に導入することができる。試料ステージ引出機構２０が閉じられた状態で排気装置６２を動作させることによって加工室１は真空排気される。これにより、加工室１を真空状態（減圧状態）とすることができる。

試料ステージ３０には、試料位置調節機構４０が取り付けられている。試料位置調節機構４０には、試料２を保持する試料ホルダー１００が装着される。試料位置調節機構４０に対して、試料ホルダー１００は着脱可能である。試料位置調節機構４０は、試料ホルダー１００を水平方向に２次元的に移動可能に構成されている。これにより、試料２を水平方向に２次元的に移動させて試料２の位置合わせを行うことができる。

光学顕微鏡５０は、試料ステージ引出機構２０の上端部に、光学顕微鏡位置調節機構５２および光学顕微鏡傾倒機構５４を介して取り付けられている。光学顕微鏡５０を用いて、試料２の位置合わせを行うことができる。ここで、試料作製装置１０００における試料２の位置合わせとは、試料２の試料面４（試料２の表面）上の目標物（または目標領域）を、イオンビームの照射位置に合わせることをいう。

試料作製装置１０００では、図１に示す試料ステージ引出機構２０を開いた状態の光学顕微鏡５０の光軸が、図２に示す試料ステージ引出機構２０を閉じた状態のイオン源１０から放出されるイオンビームの光軸に一致するように構成されている。そのため、試料作製装置１０００では、例えば、光学顕微鏡５０の視野の中心に試料２の目標物を合わせる
ことで、当該目標物をイオンビームの照射位置に合わせることができる。

光学顕微鏡位置調節機構５２は、図１および図２に示すように、光学顕微鏡５０を保持している。光学顕微鏡位置調節機構５２は、光学顕微鏡傾倒機構５４に傾倒可能に取り付けられている。図２に示すように、試料ステージ引出機構２０を閉じた場合、光学顕微鏡５０および光学顕微鏡位置調節機構５２は、真空チャンバー６０の外に位置するように構成されている。

次に、試料ホルダー１００について説明する。図３は、本実施形態に係る試料ホルダー１００を模式的に示す斜視図である。図４は、試料ホルダー１００の調整板１２０を模式的に示す斜視図である。

試料ホルダー１００は、図３に示すように、試料支持部１１０と、調整板１２０と、調整板支持部１３０と、支持台１４０と、を含む。試料ホルダー１００は、光学顕微鏡５０で試料２を観察する際に用いる、光学顕微鏡用の試料ホルダーである。試料作製装置１０００では、試料ホルダー１００は試料２をイオンビームで加工する際にも用いられる。

試料支持部１１０は、試料２を支持している。試料支持部１１０は、試料２を傾斜可能に支持している。具体的には、試料傾斜つまみ１１２を回転させることで、試料支持部１１０が試料傾斜つまみ１１２の軸を回転軸として回転し、試料２を回転（傾斜）させることができる。試料支持部１１０が試料２を傾斜可能に支持していることにより、試料ホルダー１００が試料位置調節機構４０に装着された際に、光学顕微鏡５０の光軸またはイオンビームの光軸に対して試料２を所望の角度に傾斜させることができる。これにより、試料面４上の目標物に対するイオンビームの入射角度を調整することができる。

また、試料支持部１１０は、試料２を回転させることができる。試料支持部１１０は、例えば、試料２が配置されている面の中心を通る軸を回転軸として試料２を回転させることができる。試料支持部１１０は、試料面４の中心を通る垂線を回転軸として、試料２を回転させることができる。試料支持部１１０が試料２を回転させることにより、試料面４の目標物に対して、イオンビームを様々な角度から照射することができる。

調整板１２０は、光学顕微鏡５０を用いて、試料２の位置を調整するために用いられる。調整板１２０は、例えば、板状の部材である。調整板１２０は、光学顕微鏡５０で観察するための観察面１２２を有している。観察面１２２は、調整板１２０の面のうち、光学顕微鏡５０側を向く面である。観察面１２２には、試料２の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部１２４が形成されている。

マーカー部１２４は、調整板１２０の端部に形成されている。マーカー部１２４は、調整板１２０のエッジ部１２３から垂直に直線状に延出している。なお、調整板１２０のエッジ部１２３は、調整板１２０のエッジのうち、調整板１２０が調整板支持部１３０に支持されたときに、試料面４に接するエッジ（最も近接するエッジ）である。調整板１２０のエッジ部１２３は、調整板１２０の試料２に接する面（最も近接する面）と、観察面１２２と、で構成される角部である。調整板１２０のエッジ部１２３は、例えば、試料面４に対して平行に配置される。また、調整板１２０のエッジ部１２３全体が試料面４に接するように配置されてもよい。

マーカー部１２４は、例えば、調整板１２０に凹部を形成することで設けられてもよいし、凸部を形成することで設けられてもよい。また、マーカー部１２４は、印刷により形成されてもよい。マーカー部１２４の形状や模様は特に限定されない。また、マーカー部１２４は、図示の例では１つだが、複数設けられていてもよい。マーカー部１２４が、試
料面４上において長さを測るための目盛りを構成していてもよい。

調整板１２０は、例えば、マーカー部１２４が試料支持部１１０の回転中心（試料２の回転中心）の位置を示すように調整板支持部１３０に装着される。これにより、光学顕微鏡５０の視野の中心にマーカー部１２４が位置するように位置合わせを行うことで、試料２の回転中心をイオンビームの照射位置に合わせることができる。なお、マーカー部１２４が示す位置は、試料支持部１１０の回転中心に限定されず、試料面４上の任意の位置を指し示すことができる。

調整板１２０の互いに対向する側面には、調整板固定部材１２６が取り付けられている。調整板固定部材１２６は、例えば、永久磁石を含んで構成されており、磁力によって調整板支持部１３０に固定される。そのため、調整板１２０は、調整板支持部１３０に対して着脱が容易である。

調整板固定部材１２６は、調整板１２０を調整板１２０の長手方向にスライド可能に支持している。これにより、調整板１２０は、試料面４からの距離が可変となるように移動可能である。そのため、試料２の厚さや、試料２の試料面４の凹凸によらず、調整板１２０を試料２に接触（または近接）させることができる。調整板固定部材１２６は、図示の例では、試料面４に対して垂直方向にスライドする。

調整板支持部１３０は、調整板固定部材１２６を介して、調整板１２０を支持している。調整板支持部１３０は、試料支持部１１０による試料２の傾斜に伴って調整板１２０が傾斜するように調整板１２０を支持している。具体的には、試料傾斜つまみ１１２を回転させることで、調整板支持部１３０が試料支持部１１０とともに試料傾斜つまみ１１２の軸を回転軸として回転し、調整板１２０を試料２とともに回転（傾斜）させることができる。

図５は、試料２と調整板１２０の位置関係を説明するための図である。図５において矢印は光学顕微鏡５０の光軸を表している。

調整板支持部１３０は、図５に示すように、光学顕微鏡５０の光軸と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度αが光学顕微鏡５０の光軸と試料面４とがなす角度βよりも大きく（α＞β）なるように調整板１２０を支持する。ここで、角度αは、光学顕微鏡５０の光軸と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度のうちの鋭角の角度をいう。同様に、角度βは、光学顕微鏡５０の光軸と試料２の試料面４とがなす角度のうちの鋭角の角度をいう。なお、角度αの大きさおよび角度βの大きさは、試料傾斜つまみ１１２で試料２および調整板１２０を傾斜させることで、変更可能である。

調整板１２０の観察面１２２と試料２の試料面４とがなす角度は、図示の例では、９０°である。上述したように、試料ホルダー１００では、試料支持部１１０による試料２の傾斜に伴って調整板１２０が傾斜するため、試料２の傾斜角度によらず、調整板１２０の観察面１２２と試料面４とがなす角度は９０°である。なお、調整板１２０の観察面１２２と試料面４とがなす角度は９０°に限定されず、任意に設定することができる。

支持台１４０は、試料支持部１１０、調整板１２０、調整板支持部１３０等を支持している。支持台１４０は、試料位置調節機構４０に装着される。

２． 位置合わせ方法
次に、本実施形態に係る試料ホルダーおよび試料作製装置を用いた、試料の位置合わせ方法について、図面を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る位置合わせ方法
の一例を示すフローチャートである。

まず、図３に示すように、試料ホルダー１００の試料支持部１１０に試料２を取り付ける（ステップＳ１０）。

試料２は、試料面４に対するイオンビームの入射角度に応じた傾斜角度で試料支持部１１０に取り付けられる。ここでは、試料２が、イオンビームの入射角度が９０°に近い角度（４５°よりも大きく９０°よりも小さい角度）となるように試料支持部１１０に取り付けられる例について説明する。このとき、試料２の傾斜角度は、９０°に近い角度（４５°よりも大きく９０°よりも小さい角度）となる。

次に、調整板１２０を調整板支持部１３０に取り付ける（ステップＳ１１）。

調整板１２０は、調整板固定部材１２６を介して、調整板支持部１３０に固定される。調整板１２０は、試料ホルダー１００が試料位置調節機構４０に取り付けられたときに、光学顕微鏡５０の光軸と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度αが光学顕微鏡５０の光軸と試料２の試料面４とがなす角度βよりも大きくなるように配置される（図５参照）。調整板１２０は、上述したようにスライド可能であるため、調整板１２０をスライドさせて調整板１２０のエッジ部１２３を試料２に接触または近接させる。

このとき、調整板１２０のマーカー部１２４が指し示す位置に、試料２の試料面４上の目標物が位置するように試料支持部１１０における試料２の固定位置を調整してもよい。

そして、図１に示すように、試料ステージ引出機構２０を開いて、試料ホルダー１００を試料位置調節機構４０に装着する。なお、試料ホルダー１００をあらかじめ試料位置調節機構４０に装着し、上記のステップＳ１０およびステップＳ１１を、試料位置調節機構４０に装着された状態で行ってもよい。

次に、調整板１２０に光学顕微鏡５０の焦点を合わせて、試料２の位置合わせを行う（ステップＳ１２）。

図７〜図９は、調整板１２０に光学顕微鏡５０の焦点を合わせて、試料２の位置合わせを行う工程（ステップＳ１２）を説明するための図である。なお、図９は、図８の状態を光学顕微鏡でみた状態（Ｚ軸方向からみた状態）を模式的に示す図である。図７〜図９では、光学顕微鏡５０、調整板１２０以外の試料作製装置１０００の構成部材の図示を省略している。また、図７および図８に示す破線は、光学顕微鏡５０の光軸を表している。また、図７〜図９には互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示している。Ｚ軸は光学顕微鏡５０の光軸に平行な軸である。

まず、図７に示すように、光学顕微鏡５０の焦点を、調整板１２０の観察面１２２に合わせる。調整板１２０は、図示の例では、ステップＳ１１において光学顕微鏡５０の光軸と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度αが光学顕微鏡５０の光軸と試料面４とがなす角度βよりも大きくなるように取り付けられているため、試料面４に焦点を合わせる場合と比べて、焦点を容易に合わせることができる。

次に、光学顕微鏡５０で観察しながら、調整板１２０を目印として、試料２の位置合わせを行う。図８および図９に示すように、調整板１２０のマーカー部１２４が指し示す位置が光学顕微鏡５０の視野の中心Ｔに位置するように、試料位置調節機構４０を用いて試料ホルダー１００を移動させる。これにより、試料２のマーカー部１２４が指し示す位置を光学顕微鏡５０の視野の中心Ｔに位置させることができる。これにより、試料面４上の
目標物を、イオンビームの照射位置に合わせることができる。

以上の工程により、試料２の位置合わせを行うことができる。

試料作製装置１０００では、試料２の位置合わせを行った後、試料２の加工を行う。

具体的には、まず、調整板支持部１３０から調整板１２０を取り外す。そして、図２に示すように、試料ステージ引出機構２０を閉じて、加工室１内を真空状態とし、試料面４にイオン源１０で発生したイオンビームを照射する。これにより、上述の位置合わせ工程で位置合わせされた試料面４上の目標物にイオンビームが照射され、試料２を加工することができる。なお、試料ホルダー１００で試料２を回転させることにより、試料面４上の目標物に様々な方向からイオンビームを照射することができる。

以上の工程により、試料２を加工することができ、観察・分析用の試料を作製することができる。

試料ホルダー１００、および試料作製装置１０００は、例えば、以下の特徴を有する。

試料ホルダー１００では、試料支持部１１０が光学顕微鏡５０の光軸に対して試料２を傾斜可能に支持し、調整板支持部１３０が光学顕微鏡５０の光軸と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度が、光学顕微鏡５０の光軸と試料２の試料面４とがなす角度よりも大きくなるように調整板１２０を支持する。そのため、調整板１２０の観察面１２２は、試料面４に比べて、光学顕微鏡５０の焦点が合う範囲が広くなる。したがって、光学顕微鏡５０の焦点を調整板１２０に合わせて試料２の位置合わせを行うことで、容易に精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

また、試料ホルダー１００では、光学顕微鏡５０の焦点を調整板１２０に合わせて試料２の位置合わせを行うことができるため、試料面４を傾斜させた状態で位置合わせを行うことができる。例えば試料面を光学顕微鏡の光軸に対して垂直な状態で位置合わせを行った後に試料を傾斜させた場合、傾斜機構の精度によっては目標物の位置がずれてしまう場合がある。試料ホルダー１００では、試料面４を傾斜させた状態で位置合わせを行うことができるため、例えば試料面を光学顕微鏡の光軸に対して垂直な状態で位置合わせを行った後に試料を傾斜させた場合と比べて、精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

また、試料ホルダー１００によれば、調整板１２０が試料作製装置１０００においてイオンビームの照射位置を明確に示すことができる。また、試料支持部１１０に対して試料２の固定位置を、調整板１２０を目安として合わせることで試料面４上の加工位置も確認することができる。

試料ホルダー１００では、調整板１２０の観察面１２２には、試料２の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部１２４が形成されている。そのため、試料ホルダー１００によれば、光学顕微鏡５０を用いてマーカー部１２４を目印として試料２の位置合わせを行うことができるため、より精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

試料ホルダー１００では、調整板１２０は、試料面４からの距離が可変となるように移動可能である。そのため、試料２の厚さや、試料２の試料面４の凹凸によらず、調整板１２０を試料２に接触または近接させることができる。したがって、例えば調整板１２０（マーカー部１２４）と試料面４上の目標物とを接触または近接させることができ、より精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

試料ホルダー１００では、調整板支持部１３０は、試料支持部１１０による試料２の傾斜に伴って調整板１２０が傾斜するように調整板１２０を支持している。そのため、試料ホルダー１００では、試料２の傾斜角度によらず、試料２の試料面４と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度を一定の角度にすることができる。

試料ホルダー１００では、試料面４と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度が９０度である。そのため、試料面４に対して、９０°に近い入射角度でイオンビームを照射して試料面４を加工する場合に、調整板１２０の観察面１２２と光学顕微鏡５０の光軸とがなす角度を９０°に近い角度にすることができる。そのため、調整板１２０の観察面１２２において、光学顕微鏡５０の焦点が合う範囲を広くすることができる。したがって、試料ホルダー１００によれば、光学顕微鏡５０を用いて、容易に試料２の位置合わせを行うことができる。

試料作製装置１０００は、試料ホルダー１００を含む。そのため、容易に精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

また、試料作製装置１０００は、イオン源１０を含み、イオン源１０で発生したイオンビームを試料２に照射して、試料２を加工する。そのため、試料作製装置１０００では、試料２の所望の位置を容易に精度よく加工することができる。

また、本実施形態に係る位置合わせ方法は、例えば、以下の特徴を有する。

本実施形態に係る位置合わせ方法では、光学顕微鏡５０の光軸に対して試料面４が傾くように支持された試料２に対して、調整板１２０を光学顕微鏡５０の光軸と調整板１２０の観察面１２２とがなす角度αが光学顕微鏡５０の光軸と試料面４とがなす角度βよりも大きくなるように配置するため、調整板１２０の観察面１２２は試料面４に比べて光学顕微鏡５０の焦点が合う範囲が広くなる。そのため、光学顕微鏡５０の焦点を調整板１２０に合わせて試料２の位置合わせを行うことで、容易に精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

さらに、本実施形態に係る位置合わせ方法では、光学顕微鏡５０の焦点を調整板１２０に合わせて試料２の位置合わせを行うため、試料面４を傾斜させた状態で試料２の位置合わせを行うことができる。したがって、例えば試料面４を光学顕微鏡５０の光軸に対して垂直な状態で位置合わせを行った後に試料を傾斜させる場合と比べて、より精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

また、本実施形態に係る試料位置合わせ方法では、調整板１２０の観察面１２２には、試料２の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部１２４が形成されているため、より精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

図１０は、試料を８０°傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像である。すなわち、図１０では、光学顕微鏡の光軸と試料面とがなす角度が、１０°である。

図１０に示すように、試料を８０°傾けた場合、試料の傾斜に対して光学顕微鏡の焦点が合う範囲が狭く、光学顕微鏡では試料面を見ることができない。

図１１〜図１３は、調整板を配置して、試料を傾けたときの光学顕微鏡の観察結果を示す画像である。なお、図１１は、試料を８０°傾けた状態であり、図１２は、試料を７０°傾けた状態であり、図１３は試料を４５°傾けた状態である。また、図１１〜図１３で
は、調整板の観察面と試料面とがなす角度が９０°になるように調整板を配置した。図１４は、試料を４５°傾けた状態の光学顕微鏡の観察結果を示す画像である。すなわち、図１４は、図１３の状態から調整板を取り外した状態の観察結果を示す画像である。

図１１〜図１３に示すように、試料を８０°、７０°、４５°傾斜させた場合においても、光学顕微鏡で調整板を明瞭に観察することができた。そのため、容易に光学顕微鏡の視野の中心に試料面を配置することができた。なお、図１１〜図１３では、操作画面の上半分が調整板であり、操作画面の下半分が試料である。また、図１１および図１２では、試料面には調整板の観察面が映っている。

このように、調整板を配置することで、試料面が傾斜している場合でも、容易に試料の位置合わせを行うことできることがわかった。

１．３． 変形例
次に、本実施形態に係る試料ホルダーおよび試料作製装置の変形例について説明する。

（１）第１変形例
まず、第１変形例について説明する。図１５は、本実施形態の第１変形例に係る試料ホルダーの調整板１２０Ａを模式的に示す図である。なお、図１５では、調整板１２０Ａを光学顕微鏡５０で見た状態を模式的に示す図であり、図９に対応している。

以下、本変形例に係る調整板において、上述した本実施形態に係る調整板１２０の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本変形例に係る試料ホルダーおよび試料作製装置の調整板以外の構成は、上述した試料ホルダー１００および試料作製装置１０００の構成と同様でありその説明を省略する。

上述した実施形態では、図９に示すように、調整板１２０の観察面１２２には、エッジ部１２３から垂直に直線状に延出しているマーカー部１２４が形成されていた。

これに対して、本変形例に係る調整板１２０Ａの観察面１２２には、図１５に示すように、エッジ部１２３から垂直に直線状に延出しているマーカー部１２４（以下「第１マーカー部１２４ａ」ともいう）に加えて、第２マーカー部１２４ｂが形成されている。

第２マーカー部１２４ｂは、光学顕微鏡５０を用いて試料２の位置合わせを行う際に、調整板１２０Ａの観察面１２２が試料面４に映った場合でも、調整板１２０Ａと試料２の境界を明確にするために形成される。

第２マーカー部１２４ｂは、調整板１２０Ａのエッジ部１２３から傾いた方向（エッジ部１２３の垂線に対して傾いた方向）に延出する複数の直線で構成された模様を形成している。これにより、図９に示すように、調整板１２０Ａの観察面１２２が試料面４に映った場合でも、調整板１２０Ａと試料２の境界を明確にすることができる。

例えば、第１マーカー部１２４ａのみが形成されている場合、調整板１２０Ａの観察面１２２が試料面４に映ったときに観察面１２２に形成された第１マーカー部１２４ａと試料面４に映った第１マーカー部１２４ａとが１つの直線を構成し、調整板１２０Ａと試料２の境界がわかりにくい。

なお、第２マーカー部１２４ｂが構成する模様は、図９に示す例に限定されない。第２マーカー部１２４ｂは、調整板１２０Ａのエッジ部１２３から傾いた方向（エッジ部１２３の垂線に対して傾いた方向）に延出する部分を有していればよい。

図１６〜図１９は、第２マーカー部１２４ｂの模様の変形例を示す図である。

図１６に示すように、第２マーカー部１２４ｂは、第１マーカー部１２４ａに沿った軸を対称軸とする線対称な模様を形成していてもよい。また、図１７に示すように、第２マーカー部１２４ｂは、調整板１２０Ａのエッジ部１２３側の端部の一部に形成されていてもよい。また、図１８に示すように、第２マーカー部１２４ｂは不規則な模様、例えばヘアライン加工によって形成された模様を形成していてもよい。また、図１９に示すように、第２マーカー部１２４ｂは曲線で構成された模様を形成していてもよい。

なお、図示はしないが、調整板１２０Ａの観察面１２２には、第１マーカー部１２４ａが形成されずに、第２マーカー部１２４ｂのみが形成されていてもよい。

第２マーカー部１２４ｂは、例えば、印刷によって形成することができる。また、例えば、図１８に示すように、第２マーカー部１２４ｂが不規則な模様である場合には、第２マーカー部１２４ｂをヘアライン加工によって形成してもよい。

本変形例に係る試料ホルダーでは、第２マーカー部１２４ｂは、調整板１２０Ａのエッジ部１２３から傾いた方向に延出する部分を有する。そのため、光学顕微鏡５０を用いて試料２の位置合わせを行う際に、調整板１２０Ａの観察面１２２が試料面４に映った場合でも、調整板１２０Ａと試料２の境界を明確にすることができる。したがって、本変形例に係る試料ホルダーでは、光学顕微鏡５０を用いて容易に精度よく試料２の位置合わせを行うことができる。

（２）第２変形例
次に、第２変形例に係る試料ホルダーおよび試料作製装置について図面を参照しながら説明する。図２０は、本実施形態の第２変形例に係る試料ホルダー２００および試料作製装置２０００を模式的に示す図である。なお、図２０では、便宜上、試料ホルダー２００を簡略化して図示している。

以下、本変形例に係る試料ホルダー２００および試料作製装置２０００において、上述した本実施形態に係る試料ホルダー１００および試料作製装置１０００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。

上述した試料ホルダー１００では、試料支持部１１０による試料２の傾斜に伴って調整板１２０が傾斜するように試料支持部１１０と調整板支持部１３０とが一体に設けられていた。

これに対して、試料ホルダー２００では、図２０に示すように、試料支持部１１０と調整板支持部１３０とが独立して配置される。

試料ホルダー２００では、試料２を支持している試料支持部１１０と、調整板１２０を支持している調整板支持部１３０と、がそれぞれ試料位置調節機構４０上に配置されている。そのため、例えば、試料支持部１１０が試料２（試料面４）を傾斜させても、調整板１２０は試料２の傾斜に伴って傾斜しない。

なお、調整板支持部１３０を設定する場所は、特に限定されない。図示はしないが、例えば、調整板支持部１３０を試料ステージ３０上に設置してもよい。また、例えば、試料支持部１１０と調整板支持部１３０とを別々の位置調整機構に配置して、試料２と調整板１２０とを別々に移動できるようにしてもよい。

本変形例に係る試料ホルダー２００では、上述した試料ホルダー１００と同様の作用効果を奏することができる。

また、本変形例に係る試料作製装置２０００では、試料ホルダー２００を含むため、上述した試料作製装置１０００と同様の作用効果を奏することができる。

（３）第３変形例
上述した実施形態では、試料作製装置１０００がイオンビームを照射して試料２を加工するイオンビーム加工装置である場合について説明したが、本発明に係る試料ホルダーは、光学顕微鏡を用いて、試料の観察や、位置合わせを行う様々な装置に適用することができる。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…加工室、２…試料、４…試料面、１０…イオン源、２０…試料ステージ引出機構、３０…試料ステージ、４０…試料位置調節機構、５０…光学顕微鏡、５２…光学顕微鏡位置調節機構、５４…光学顕微鏡傾倒機構、６０…真空チャンバー、６２…排気装置、１００…試料ホルダー、１１０…試料支持部、１１２…試料傾斜つまみ、１２０…調整板、１２０Ａ…調整板、１２２…観察面、１２３…エッジ部、１２４…マーカー部、１２４ａ…第１マーカー部、１２４ｂ…第２マーカー部、１２６…調整板固定部材、１３０…調整板支持部、１４０…支持台、２００…試料ホルダー、１０００，２０００…試料作製装置

Claims (10)

1. 光学顕微鏡用の試料ホルダーであって、
   前記光学顕微鏡の光軸に対して試料を傾斜可能に支持する試料支持部と、
   前記光学顕微鏡で観察するための観察面を有する調整板と、
   前記光軸と前記観察面とがなす角度が、前記光軸と前記試料の試料面とがなす角度よりも大きくなるように前記調整板を支持する調整板支持部と、
   を含む、試料ホルダー。
2. 請求項１において、
   前記観察面には、前記試料の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部が形成されている、試料ホルダー。
3. 請求項２において、
   前記調整板は、前記試料面からの距離が可変となるように移動可能である、試料ホルダー。
4. 請求項２または３において、
   前記マーカー部は、前記調整板のエッジ部から傾いた方向に延出する部分を有する、試料ホルダー。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記調整板支持部は、前記試料支持部による前記試料の傾斜に伴って前記調整板が傾斜するように前記調整板を支持している、試料ホルダー。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記試料面と前記観察面とがなす角度は、９０度である、試料ホルダー。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の試料ホルダーを含む、試料作製装置。
8. 請求項７において、
   イオンビームを発生させるイオン源を含み、
   前記イオンビームを前記試料に照射して、前記試料の加工を行う、試料作製装置。
9. 光学顕微鏡を用いた試料の位置合わせ方法であって、
   前記光学顕微鏡の光軸に対して試料面が傾くように支持された試料に対して、調整板を、前記光軸と前記調整板の観察面とがなす角度が前記光軸と前記試料面とがなす角度よりも大きくなるように配置する工程と、
   前記光学顕微鏡の焦点を前記調整板に合わせて、前記試料の位置合わせを行う工程と、を含む、位置合わせ方法。
10. 請求項９において、
    前記観察面には、前記試料の位置合わせを行う際の目印となるマーカー部が形成されている、位置合わせ方法。