JP3263920B2 - 電子顕微鏡用試料作成装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子顕微鏡で観察
するための薄い試料（電子顕微鏡用試料、すなわち、電
顕用試料）を作成するための電子顕微鏡用試料作成装置
および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記電顕用試料は、電子線が透過できる
ように薄膜化して２００ｎｍ以下にする必要がある。従
来、イオンビームを用いて試料を薄膜化する技術として
下記の技術が知られている。 （Ｊ01）図２０〜図２２に示す方法 図２０〜図２２に示す方法は、電顕用試料作成の最終段
階で、試料に対し浅い角度でイオンビームを入射させ
て、試料表面をイオン研磨して薄い試料を作成してい
る。この方法は、イオン研磨工程に入る前に次のような
試料作成工程が必要である。なお、試料Ｓはシリコンウ
エハーＷから切り出しており、図中「ｔ」はシリコンウ
エハーの厚さ方向を示している。

【０００３】例えば、集積回路が形成されたウエハーの
断面（厚さｔ方向の断面）を電子顕微鏡で観察したい場
合には、次の(1)〜(5)の工程を順次行う必要がある。 (1)図２０において、シリコンウエハーＷから複数の試
料素材Ｓ1の切り出しを行う。 (2)次に図２１Ａにおいて、前記切り出した複数の試料
素材Ｓ1を接着して図２１Ｂの状態にする。 (3)図２１Ｃにおいて、前記積層した試料素材を直径３m
mの円筒状に切り出して、図２１Ｄの状態にする。 (4)図２１Ｅにおいて、前記図２１Ｄの円筒状の試料を
つ０.２mmの厚さにスライスして、図２１Ｆに示す試料
Ｓを作成する。 (5)次に、図示しない機械研磨（粗研磨）して、厚さ７
０μｍ程度にしてから、図２２Ａに示すように試料を回
転させながらディンプリング研磨を行って、図２２Ｂに
示すように電子顕微鏡での観察部分の試料厚さを１０μ
ｍ程度する。

【０００４】前述の(1)〜(5)の工程を行ってから、電顕
用試料作成の最終段階で、試料に対し浅い角度でイオン
ビームを入射させて、試料表面をイオン研磨して、約２
００ｎｍ以下の薄い電顕用試料を作成している。この方
法で作成した試料は前記シリコンウエハーＷの厚みｔ方
向の状態を観察することができる。

【０００５】（Ｊ02）図２３に示す技術 この図２３に示す方法は、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）
を用いて薄い電顕用試料を作成する方法である。この方
法は例えば０.３mm厚さのシリコンウエハーＷから、０.
１mm×３mmの長方形の試料を切り出す。そして、Ｇa
（ガリウム）イオンを３０ＫＶで加速し、イオンビーム
径を１０ｎｍ〜２００ｎｍに収束し、試料Ｓに前記シリ
コンウエハーＷの厚みｔの方向からイオンビームを照射
する。そして、薄い試料観察部を残し前記ＦＩＢで試料
加工面（ビーム照射面）を走査する。前記ＦＩＢにより
走査された試料加工面はエッチングされ、走査されない
薄い試料観察部が形成される。このため、薄い電顕用試
料を作成することができる。

【０００６】（Ｊ03）特開平４−３４５７４０号公報記
載の技術 この公開公報には、実効径１００ｎｍ以下のＦＩＢ（Fo
cused Ion Beam）を用いて、試料表面を走査して凹部を
形成し、その凹部の側面に電顕用試料観察面を形成する
際、前記電顕用試料観察面の位置を正確に定めるため
に、正確に位置決めした遮蔽板を設置した状態で走査し
ながらミリング（微小部の加工）を行う方法が記載され
ている。

【０００７】（Ｊ04）特開平５−２８９５０号公報記載
の技術 この公開公報には、次の記載がある。 （第２欄第３４行〜第３欄第１７行の記載）「…図１は
本発明を利用した断面加工手順を示すデバイス上面図で
ある。以下、順を追って説明する。 （１）試料基板２（ＬＳＩ基板）に、断面の斜め方向か
らの観察を可能とする角孔３をＦＩＢ加工する。 （２）マニュピレータ５先端に搭載したマスク４をマニ
ュピレータ５を駆動して仕上げ断面位置に移動する。こ
の際、マスク端面から多量の二次電子が放出されるため
試料表面にコントラストを合わせるとマスク端部でハレ
ーションが起こり、正確な位置決めが行えない。この対
策として二次電子信号強度を対数的に圧縮した。これに
より、ハレーションを防止でき、見やすいＳＩＭ像によ
る正確な断面位置設定が行えた。また、本実施例で用い
たマスクはシリコン結晶薄膜をへき開して作成したもの
で、マスクの端面形状が良好である。 （３）試料基板２とマスク４の境界線を含む帯状の領域
をＦＩＢ１により仕上げ加工する。これにより、チャー
ジアップ等で加工領域が多少シフトしても、正確な位置
に（マスク端面）に断面が形成できる。また、仕上げ加
工用のビームとして微細ビームを使用する必要が無いた
め、大電流で高速に仕上げ加工ができる利点がある。 （４）…。 …。 …本発明によれば、断面加工の断面形成位置精度が向上
し、所望場所の断面が効率良く正確に形成できる効果が
ある。」前記（Ｊ04）には、前記（Ｊ02）と同様のＦＩ
Ｂ（Focused Ion Beam）を用いて、試料表面を走査する
ことにより凹部を形成し、その凹部の側面に正確に電顕
用試料観察面を形成するためマスク設置した状態でＦＩ
Ｂ１の走査による仕上げ加工をする方法が記載されてい
る。そして、前記マスクを使用することにより仕上げ加
工のＦＩＢ１のビーム径として、微細ビームを使用しな
くても高速に仕上げ加工ができる。

【０００８】（Ｊ05）特開平４−３３７４４５号公報記
載の技術 この公報には、試料表面に電子線誘起炭化水素系膜を線
幅約１００ｎｍ、長さ約５μｍ、膜厚２５０ｎｍ蒸着
し、この試料の蒸着部を観察しながらイオン銃により試
料をエッチングして、顕微鏡用試料を作成する技術が示
されている。この公報記載の技術は、厚さの薄い顕微鏡
観察部分を高精度に作成することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

（前記（Ｊ01）の問題点）前記（Ｊ01）の技術では、電
顕用試料の作成工程が長く、各工程でノウハウがあるの
で熟練を要し、トータルの所要時間も８時間以上と長
い。また、観察目的位置を正確に決めて薄膜化すること
が困難である。

【００１０】（前記（Ｊ02）の問題点）前記（Ｊ02）の
技術では、ビーム径が小さいため、エッチング時間が８
時間以上かかる。また、３０ＫＶの質量の大きなＧaイ
オンでエッチングするため、試料にダメージ（不純物の
拡散、注入等）が生じ、真の試料情報が得られなくな
る。

【００１１】（前記（Ｊ03）の問題点）前記（Ｊ03）の
技術では、前記（Ｊ02）と同様に、ビーム径が小さいＦ
ＩＢを用いて試料表面（試料加工面）を走査するため、
前記（Ｊ02）と同様にエッチングに要する時間が長くか
かるという問題点を有している。また、（Ｊ03）には、
試料に形成した凹部の側面に走査電子顕微鏡で斜め方向
から観察するための試料断面を正確に位置決めして形成
する技術が記載されているが、透過型電子顕微鏡に利用
できる薄い試料の作成方法については全く考慮されてい
ない。

【００１２】（前記（Ｊ04）の問題点）前記（Ｊ04）に
は、「仕上げ加工用のビームとして微細ビームを使用す
る必要が無いため、大電流で高速に仕上げ加工ができる
利点がある。」という記載が有るが、一般的に使用され
るＦＩＢのビーム径は１０ｎｍ〜２００ｎｍであり、最
大でも５０μｍ程度と考えられる。したがって、前記
（Ｊ04）の技術も、前記（Ｊ02）と同様に、ビーム径が
小さいＦＩＢを用いて試料表面（試料加工面）を走査す
るため、前記（Ｊ02）と同様にエッチングに要する時間
が長くかかるという問題点を有している。また、（Ｊ0
4）には、試料に形成した凹部の側面に試料断面を正確
に位置決めして形成する技術が記載されているが、透過
型電子顕微鏡に利用できる薄い試料の作成方法について
は全く記載されていない。

【００１３】（前記（Ｊ05）の問題点）前記（Ｊ05）の
技術では、試料表面に炭化水素系膜を形成する工程が必
要であり、試料作成に要する時間が長くなる。また、試
料表面に観察対象とは無関係の炭化水素系膜が形成され
ているため、顕微鏡観察時に邪魔になる。これらの問題
点を有するためかどうかは分からないが、（Ｊ05）の技
術は実用化されていない。

【００１４】本発明は、前述の事情に鑑み、下記の記載
内容を課題とする。 （Ｏ01）薄い電顕用試料を短時間で容易に作成できるよ
うにすること。

【００１５】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明を説明するが、本発明の要素に
は、後述の実施例の要素との対応を容易にするため、実
施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。ま
た、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する
理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明
の範囲を実施例に限定するためではない。

【００１６】（第１発明）前記課題を解決するために、
本出願の第１発明の電子顕微鏡用試料作成装置は、下記
の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ01）真空装置
（３）により内部が真空にされる壁部材（１）により囲
まれた試料加工室（２）内の試料作成位置に試料（Ｓ）
の加工面（ＳA）を保持する試料台（１３）、（Ｙ02）
イオンビーム発生装置（１７）と、前記イオンビーム発
生装置（１７）で発生したイオンビーム（ＩＢ）を試料
加工面（ＳA）の縦方向および横方向の全長のうち短い
方の１／２以上の幅の領域を同時にエッチング可能なビ
ーム径にして前記試料加工面（ＳA）に入射させる絞り
（２１）とを有するイオン照射装置（１６）、（Ｙ03）
前記試料加工面（ＳA）に入射するイオンビーム（Ｉ
Ｂ）を横断し且つ前記試料加工面（ＳA）に接近して配
置され、前記イオンビーム（ＩＢ）の一部を遮断して前
記試料加工面（ＳA）にイオンビーム（ＩＢ）が照射さ
れない１か所のビーム非照射領域（ＳA1）を形成する線
状のビーム遮断部材（２２，３１）、（Ｙ04）前記試料
台（１３）および前記ビーム遮断部材（２２，３１）を
相対的に移動させて、前記イオンビーム（ＩＢ）に垂直
な面内で前記試料加工面（ＳA）上のビーム非照射領域
（ＳA1）およびビーム照射領域（ＳA2）の境界線を平行
移動または回転移動させる試料・ビーム遮断部材相対移
動装置（１２；２４；３６）。

【００１７】（第２発明）また、本出願の第２発明の電
子顕微鏡用試料作成装置は、前記第１発明において下記
の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ03′）１か所の
線状のビーム非照射領域（ＳA1）を形成する線状の前記
ビーム遮断部材（２２）、

【００１８】（第３発明）また、本出願の第３発明の電
子顕微鏡用試料作成装置は、前記第１発明において下記
の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ03″）イオンビ
ーム（ＩＢ）が照射される試料加工面（ＳA）の縦方向
の全長および横方向の全長のうち、全長の長い方に沿っ
た側縁（３１a，３１b，３１c）を有し、前記試料加工
面（ＳA）に入射するイオンビーム（ＩＢ）を横断し且
つ前記試料加工面（ＳA）に接近して配置され、イオン
ビーム（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加工面（Ｓ
A）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されない１か所のビ
ーム非照射領域（ＳA1）と１か所のビーム照射領域（Ｓ
A2）とを形成するビーム遮断部材（３１）。

【００１９】（第４発明）また、本出願の第４発明の電
子顕微鏡用試料作成装置は、前記第１〜３発明のいずれ
かにおいて下記の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ
05）前記イオンビーム（ＩＢ）をビーム直径０.５〜２m
mにして前記試料加工面（ＳA）に入射させる前記イオン
照射装置（１６）。

【００２０】（第５発明）また、本出願の第５発明の電
子顕微鏡用試料作成方法は、下記の要件を備えたことを
特徴とする、（Ｙ06）試料加工面（ＳA）の縦方向およ
び横方向の全長のうち短い方の全長の１／２以上の幅が
試料エッチング用のイオンビーム（ＩＢ）により一度に
照射される大きさとなるように、棒状の試料（Ｓ）を作
成する工程、すなわち、棒状試料作成工程、（Ｙ07）壁
部材（１）により囲まれた試料加工室（２）内のイオン
ビーム（ＩＢ）が照射される試料作成位置に前記試料加
工面（ＳA）がイオンビーム照射方向に対向するように
保持してから、前記試料加工室（２）内を真空装置
（３）により真空にする工程、すなわち、試料セッティ
ング工程、（Ｙ08）前記イオンビーム（ＩＢ）の一部を
遮断して前記試料加工面（ＳA）にイオンビーム（Ｉ
Ｂ）が照射されない１か所のビーム非照射領域（ＳA1）
を形成するビーム遮断部材（２２；３１）を、前記試料
加工面（ＳA）に入射するイオンビーム（ＩＢ）を横断
し且つ前記試料加工面（ＳA）に接近して配置した状態
で、前記試料加工面（ＳA）にイオンビーム（ＩＢ）を
照射して前記試料加工面（ＳA）をエッチングする第１
エッチング工程、（Ｙ09）前記試料（Ｓ）およびビーム
遮断部材（２２；３１）を前記イオンビーム（ＩＢ）に
垂直な面内で相対的に移動させて前記第１エッチング工
程でエッチングされなかった試料加工面（ＳA）のうち
一部の細長い領域へのイオンビーム（ＩＢ）の照射を遮
断する状態で、前記試料加工面（ＳA）にイオンビーム
（ＩＢ）を照射して前記試料加工面（ＳA）をエッチン
グする第２エッチング工程。

【００２１】（第５発明の実施態様１）また、本出願の
第５発明の実施態様１の電子顕微鏡用試料作成方法は、
前記第５発明において下記の要件を備えたことを特徴と
する、（Ｙ06′）棒状の試料（Ｓ）の長手方向に沿う側
面に形成される試料加工面（ＳA）の縦方向および横方
向の全長のうち短い方の全長の１／２以上の幅が試料エ
ッチング用のイオンビーム（ＩＢ）の直径よりも小さな
前記棒状の試料（Ｓ）を作成する前記工程、すなわち、
前記棒状試料作成工程、

【００２２】（第５発明の実施態様２）また、本出願の
第５発明の実施態様２の電子顕微鏡用試料作成方法は、
前記第５発明において下記の要件を備えたことを特徴と
する、（Ｙ06″）棒状の試料（Ｓ）の長手方向の端面に
形成される試料加工面（ＳA）の縦方向および横方向の
全長のうち短い方の全長の１／２以上の幅が試料エッチ
ング用のイオンビーム（ＩＢ）の直径よりも小さな前記
棒状の試料（Ｓ）を作成する前記工程、すなわち、前記
棒状試料作成工程、

【００２３】（第５発明の実施態様３）また、本出願の
第５発明の実施態様３の電子顕微鏡用試料作成方法は、
前記第５発明、第５発明の実施態様１または実施態様２
のいずれかの電子顕微鏡用試料作成方法において、下記
の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ08′）前記イオ
ンビーム（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加工面（Ｓ
A）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されない１か所の線
状のビーム非照射領域（ＳA1）を形成する線状のビーム
遮断部材（２２）を、前記試料加工面（ＳA）に入射す
るイオンビーム（ＩＢ）を横断し且つ前記試料加工面
（ＳA）に接近して配置した状態で、前記試料加工面
（ＳA）にイオンビーム（ＩＢ）を照射して前記試料加
工面（ＳA）をエッチングする前記第１エッチング工
程。

【００２４】（第５発明の実施態様４）また、本出願の
第５発明の実施態様４の電子顕微鏡用試料作成方法は、
前記第５発明、第５発明の実施態様２または実施態様３
のいずれかの電子顕微鏡用試料作成方法において、下記
の要件を備えたことを特徴とする、（Ｙ08″）前記イオ
ンビーム（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加工面（Ｓ
A）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されない１か所のビ
ーム非照射領域（ＳA1）を形成するビーム遮断部材（２
２；３１）と試料（Ｓ）とを、前記ビーム非照射領域
（ＳA1）とビーム照射領域（ＳA2）との境界線に沿った
方向に相対的に振動させながらエッチングを行う前記第
１エッチング工程。

【００２５】

【作用】次に、前述の特徴を備えた本発明の作用を説明
する。 （第１発明の作用）前述の特徴を備えた本出願の第１発
明の電子顕微鏡用試料作成装置では、試料台（１３）
は、真空装置（３）により内部が真空にされる壁部材
（１）により囲まれた試料加工室（２）内の試料作成位
置に試料（Ｓ）の加工面（ＳA）を保持する。イオン照
射装置（１６）は、イオンビーム発生装置（１７）で発
生したイオンビーム（ＩＢ）を、絞り（２１）により試
料加工面（ＳA）の縦方向および横方向の全長のうち短
い方の１／２以上の幅の領域を同時にエッチング可能な
ビーム径にして前記試料加工面（ＳA）に入射させる。

【００２６】イオン照射装置（１６）の出射イオン電流
量及び加速電圧が同一ならば、前記イオンビーム（Ｉ
Ｂ）のビーム直径は小さい程、試料加工面（ＳA）のエ
ッチング速度が速くなるので、作業効率が向上する。し
かしながら、ビーム直径を小さくし過ぎると、作成され
る試料の観察可能面積が小さくなる。その場合、イオン
ビーム（ＩＢ）で試料加工面（ＳA）を走査しながらエ
ッチングを行う必要がでてくるので、作業時間が返って
長くなってしまう。そこで、第１発明のイオン照射装置
（１６）では、イオンビーム（ＩＢ）で試料加工面（Ｓ
A）を走査しなくても一度に必要な観察可能面積が得ら
れるように、前記イオンビーム（ＩＢ）を前記試料作成
位置において試料加工面（ＳA）面の縦方向および横方
向の全長のうち短い方の１／２以上の幅の領域を同時に
エッチング可能なビーム径にして前記試料加工面（Ｓ
A）に入射させる。

【００２７】すなわち本発明では、イオンビーム（Ｉ
Ｂ）が照射される試料加工面（ＳA）の縦方向の全長お
よび横方向の全長のうち、短い方の全長は前記イオンビ
ーム（ＩＢ）により一度に全長の半分以上がエッチング
される程度の長さに形成された試料（Ｓ）を用いる。そ
の場合、イオンビーム（ＩＢ）は、前記試料加工面（Ｓ
A）の前記短い方の全長のうちの少なくとも片側の半分
以上の領域に照射可能である。このような試料（Ｓ）を
用いることにより、１回目のエッチング工程で、前記試
料加工面（ＳA）の前記短い方の全長のうちの少なくと
も片側の半分以上の領域を除去することが可能となり、
２回目のエッチング工程では、前記１回目のエッチング
工程で残った領域のうち、狭い領域が形成される一部の
領域（ＳA11）を残して他の領域（ＳA12）を全て除去す
ることが可能となる。前記２回目のエッチング工程で残
された前記一部の領域（ＳA11）は、薄い板状部分（Ｓ
a）となるのである。

【００２８】前述のように、イオンビーム（ＩＢ）が照
射される試料加工面（ＳA）の縦方向の全長および横方
向の全長のうち、短い方の全長は前記イオンビーム（Ｉ
Ｂ）により一度に全長の半分以上がエッチングされる程
度の長さに形成された試料（Ｓ）を用いれば、本発明の
作用効果を奏することが可能であるが、前記短い方の全
長が前記イオンビーム（ＩＢ）の直径より長い場合は、
前記短い方の全長の両端をエッチングしたい場合に、イ
オンビーム（ＩＢ）に対して試料加工面（ＳA）を移動
させなければならない。したがって、実際は、前記試料
加工面（ＳA）の前記短い方の全長は前記イオンビーム
（ＩＢ）により一度に全長がエッチングされる程度の長
さ（すなわち、イオンビーム（ＩＢ）の直径よりも短い
長さ）に形成された試料（Ｓ）を用いることが好まし
い。その場合、イオンビーム（ＩＢ）は、イオンビーム
（ＩＢ）に対して試料（Ｓ）を移動させずに前記試料加
工面（ＳA）の前記短い方の全長を一度にエッチング可
能となる。

【００２９】前記試料加工面（ＳA）に入射するイオン
ビーム（ＩＢ）を横断し且つ前記試料加工面（ＳA）に
接近して配置されるビーム遮断部材（２２，３１）は、
前記イオンビーム（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加
工面（ＳA）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されない１
か所のビーム非照射領域（ＳA1）を形成する。その状態
で最初のイオンビーム（ＩＢ）の試料加工面（ＳA）へ
の照射により、試料加工面（ＳA）には１か所の非エッ
チング領域（ＳA1）が形成される。この非エッチング領
域は、前記試料加工面（ＳA）のエッチングされた領域
よりも突出している。

【００３０】次に、前記最初のイオンビーム（ＩＢ）の
照射により形成された非エッチング領域（ＳA1）のう
ち、幅の狭い領域（ＳA11）を形成する部分を除いた領
域（ＳA12）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されるよう
に、前記試料台（１３）および前記ビーム遮断部材（２
２，３１）を、相対的に移動させる。この相対的移動
は、前記試料・ビーム遮断部材相対移動装置（１２，２
４；３６）により行う。その状態でイオンビーム（Ｉ
Ｂ）を照射すると、前記最初のエッチングにより形成さ
れた非エッチング領域（ＳA1）のうち、前記幅の狭い領
域（ＳA11）のみがエッチングされずに、前記試料加工
面（ＳA）から突出した状態で残り、その部分は、試料
加工面（ＳA）に形成された突出した薄い板状部分（Ｓ
a）となる。前記薄い板状部分（Ｓa）は電子顕微鏡で観
察することが可能である。

【００３１】（第２発明の作用）本出願の第２発明の電
子顕微鏡用試料作成装置では、前記試料加工面（ＳA）
の前記短い方の全長は前記イオンビーム（ＩＢ）により
一度に全長がエッチングされる程度の長さ（すなわち、
イオンビーム（ＩＢ）の直径よりも短い長さ）に形成さ
れた試料（Ｓ）を用いることが好ましい。したがって、
次に前記試料（Ｓ）を用いた場合の作用を説明する。前
記試料加工面（ＳA）に入射するイオンビーム（ＩＢ）
を横断し且つ前記試料加工面（ＳA）に接近して配置さ
れる線状のビーム遮断部材（２２）は、前記イオンビー
ム（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加工面（ＳA）に
イオンビーム（ＩＢ）が照射されない１か所の線状のビ
ーム非照射領域（ＳA1）を形成する。前記線状のビーム
遮断部材（２２）は、前記線状のビーム非照射領域（Ｓ
A1）の両側の試料（Ｓ）が全てエッチングで除去される
ように配置される。したがって、最初のイオンビーム
（ＩＢ）の試料加工面（ＳA）への照射により、試料加
工面（ＳA）には線状の非エッチング領域が形成され、
この非エッチング領域は、前記試料加工面（ＳA）のエ
ッチングされた領域よりも突出している。そして、前記
突出する線状の非エッチング領域（ＳA1）の両側の試料
（Ｓ）は全てエッチングされて除去される。

【００３２】前記最初のエッチング工程で得られた線状
の非エッチング領域（ＳA1）に、電子顕微鏡により観察
可能な薄い領域を形成する方法としては、次の方法
（a），（b）がある。 （a）第１の方法 第１の方法は、前記最初のイオンビーム（ＩＢ）の照射
により形成された線状の非エッチング領域（ＳA1）のう
ち、その側縁に沿った薄い領域（ＳA11）を除いた領域
（ＳA12）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されるように
する。すなわち、前記試料・ビーム遮断部材相対移動装
置（１２；２４；３６）により、前記試料台（１３）お
よび前記ビーム遮断部材（２２）のいずれか一方を他方
に対して、前記イオンビーム（ＩＢ）に垂直な面内で前
記試料加工面（ＳA）上のビーム非照射領域（ＳA1）お
よびビーム照射領域（ＳA2）の境界線に垂直な方向に相
対的に移動させることにより行う。その状態でイオンビ
ーム（ＩＢ）を照射すると、前記最初のエッチングによ
り形成された線状の非エッチング領域（ＳA1）のうち、
その側縁に沿った薄い領域（ＳA11）のみがエッチング
されずに、前記試料加工面（ＳA）から突出した状態で
残り、薄い板状部分（Ｓa）が形成される。この試料加
工面（ＳA）に形成された突出した薄い板状部分（Ｓa）
は電子顕微鏡で観察することが可能である。 （b）第２の方法 第２の方法は、前記１回目のエッチング工程において、
イオンビーム（ＩＢ）の照射により線状の非エッチング
領域を形成した後、前記試料・ビーム遮断部材相対移動
装置（１２）により、前記試料台（１３）および前記ビ
ーム遮断部材（２２）を、前記イオンビーム（ＩＢ）に
垂直な面内で相対的に回転移動させて、菱形状の領域
（ＳA11）を除いた領域（ＳA12）にイオンビーム（Ｉ
Ｂ）が照射されるようにする。その状態でイオンビーム
（ＩＢ）を照射すると、前記最初のエッチングにより形
成された線状の非エッチング領域のうち、菱形状の領域
のみがエッチングされずに、前記試料加工面（ＳA）か
ら突出した状態で残る。この試料加工面（ＳA）に残っ
た菱形状の突出部分（Ｓa）の両端の尖った部分（Ｓa
1，Ｓa2）は薄くなっているので、電子顕微鏡で観察す
ることが可能である。

【００３３】（第３発明の作用）また、本出願の第３発
明の電子顕微鏡用試料作成装置では、イオンビーム（Ｉ
Ｂ）が照射される試料加工面（ＳA）の縦方向の全長お
よび横方向の全長のうち、全長の長い方に沿った側縁
（３１a，３１b，３１c）を有するビーム遮断部を有す
るビーム遮断部材（３１）は、前記試料加工面（ＳA）
に入射するイオンビーム（ＩＢ）を横断し且つ前記試料
加工面（ＳA）に接近して配置される。前記ビーム遮断
部材（３１）は、イオンビーム（ＩＢ）の一部を遮断し
て前記試料加工面（ＳA）にイオンビーム（ＩＢ）が照
射されない１か所のビーム非照射領域（ＳA1）と１か所
のビーム照射領域（ＳA2）とを形成する。前記ビーム照
射領域（ＳA2）は、前記全長の長い方に沿った側縁（３
１a，３１b，３１c）によって前記ビーム非照射領域
（ＳA1）と分けられる領域（すなわち、イオンビーム
（ＩＢ）によって照射される領域）である。前記ビーム
照射領域（ＳA2）の幅を、前記試料加工面（ＳA）の前
記短い方の全長の１／２以上の幅とすれば、前記試料加
工面（ＳA）の前記短い方の全長の１／２以上の領域を
一度にビーム照射してエッチングすることができる。し
たがって、最初のイオンビーム（ＩＢ）の試料加工面
（ＳA）への照射により、前記試料加工面（ＳA）の前記
短い方の全長の約１／２の領域をエッチングして除去
し、残りの約１／２の非エッチング領域（ＳA1）を突出
した状態で残すことができる。

【００３４】前記線状の非エッチング領域（ＳA1）に、
電子顕微鏡により観察可能な薄い領域を形成する方法と
しては、次の方法（a），（b）がある。 （a）第１の方法 第１の方法は、前記最初のイオンビーム（ＩＢ）の照射
により形成された非エッチング領域（ＳA1）のうち、前
記エッチング領域すなわちビーム照射領域（ＳA2）との
境界部に沿った薄い平行な領域を除いた領域にイオンビ
ーム（ＩＢ）が照射されるようにする。これは、前記試
料・ビーム遮断部材相対移動装置（１２；２４；３６）
により、前記試料台（１３）および前記ビーム遮断部材
（３１）を、前記イオンビーム（ＩＢ）に垂直な面内で
前記試料加工面（ＳA）上のビーム非照射領域（ＳA1）
およびビーム照射領域（ＳA2）の境界線を平行移動させ
ることにより行う。その状態でイオンビーム（ＩＢ）を
照射すると、前記最初のエッチングにより形成された非
エッチング領域（ＳA1）のうち、前記エッチング領域
（ＳA2）との境界線に沿った薄い領域のみがエッチング
されずに、前記試料加工面（ＳA）から突出した状態で
残り、薄い板状部分（Ｓa）が形成される。この試料加
工面（ＳA）に突出して形成された薄い板状部分（Ｓa）
は電子顕微鏡で観察することが可能である。 （b）第２の方法 第２の方法は、前記１回目のエッチング工程において、
イオンビーム（ＩＢ）の照射により非エッチング領域
（ＳA1）を形成した後、前記試料・ビーム遮断部材相対
移動装置（１２）により、前記試料台（１３）および前
記ビーム遮断部材（２２）を、前記イオンビーム（Ｉ
Ｂ）に垂直な面内で相対的に回転移動させて、楔状の領
域（ＳA11）を除いた領域（ＳA12）にイオンビーム（Ｉ
Ｂ）が照射されるようにする。その状態でイオンビーム
（ＩＢ）を照射すると、前記最初のエッチングにより形
成された非エッチング領域（ＳA1）のうち、楔状の領域
のみがエッチングされずに、前記試料加工面（ＳA）か
ら突出した状態で残る。この試料加工面（ＳA）に残っ
た楔状の突出部分（Ｓa）の尖った部分（Ｓa1）は薄く
なっているので、電子顕微鏡で観察することが可能であ
る。

【００３５】（第４発明の作用）前述の特徴を備えた本
出願の第４発明の電子顕微鏡用試料作成装置では、イオ
ン照射装置（１６）は、前記イオンビーム発生装置（１
７）で発生したイオンビーム（ＩＢ）を前記試料作成位
置においてビーム径０.５〜２mmに収束させて前記試料
加工面（ＳA）に入射させる。前記イオンビーム（Ｉ
Ｂ）のビーム径を０.５〜２ｍｍとした理由は次のとお
りである。すなわち、イオンビーム（ＩＢ）で試料加工
面（ＳA）を走査せずに、イオンビーム（ＩＢ）の試料
加工面（ＳA）の照射領域を一度にエッチングするの
で、イオンビーム（ＩＢ）の径を小さく収束させる必要
がない。イオン照射装置（１６）の出射イオン電流量及
び加速電圧が同一ならば、前記イオンビーム（ＩＢ）の
ビーム直径は小さい程、試料加工面（ＳA）のエッチン
グ速度が速くなるので、作業効率が向上する。しかしな
がら、ビーム直径を小さくし過ぎると、作成される試料
の観察可能面積が小さくなる。その場合、イオンビーム
（ＩＢ）で試料加工面（ＳA）を走査しながらエッチン
グを行う必要がでてくるので、作業時間が返って長くな
ってしまう。そこで、前記作成される試料の観察可能面
積が小さ過ぎにならないようにするために、イオンビー
ム（ＩＢ）のビーム径は０.５ｍｍ程度以上が望まし
い。また、電子顕微鏡の観察可能な面積の直径は一般に
２mm程度なので、観察面積の直径が２mm以上の試料は作
成する必要がない。そこで、第４本発明では、イオンビ
ーム（ＩＢ）で試料加工面（ＳA）を走査しなくても一
度に必要な観察可能面積が得られるように、前記イオン
ビーム（ＩＢ）の直径を０.５〜２mmとしている。この
第４発明によれば、試料加工面（ＳA）の短径が０.１〜
２ｍｍ程度の試料（Ｓ）に対して、前記第１発明と同様
の作用を奏することができる。そして、試料加工面（Ｓ
A）の短径が０.１〜２ｍｍ程度の試料（Ｓ）を短時間で
エッチング加工して透過型電子顕微鏡で観察可能な薄い
試料を作成することができる。

【００３６】（第５発明の作用）また、本出願の第５発
明の電子顕微鏡用試料作成方法では、棒状試料作成工程
において、試料加工面（ＳA）の縦方向の全長および横
方向の全長のうち、短い方の全長の１／２以上の幅が試
料エッチング用のイオンビーム（ＩＢ）により一度に照
射される大きさとなるように、棒状の試料（Ｓ）を作成
する。その際、前記全長のうち、短い方の全長が試料エ
ッチング用のイオンビーム（ＩＢ）の前記直径よりも小
さな棒状の試料（Ｓ）を作成することが好ましい。この
場合、試料加工面（ＳA）の縦方向の全長および横方向
の全長のうち、短い方の全長に、イオンビーム（ＩＢ）
を一度に照射することが可能となる。次に、試料セッテ
ィング工程において、壁部材（１）により囲まれた試料
加工室（２）内のイオンビーム（ＩＢ）が照射される試
料作成位置に前記試料加工面（ＳA）がイオンビーム照
射方向に対向するように保持してから、前記試料加工室
（２）内を真空装置（３）により真空にする。次に、第
１エッチング工程において、前記イオンビーム（ＩＢ）
の一部を遮断して前記試料加工面（ＳA）にイオンビー
ム（ＩＢ）が照射されない１か所のビーム非照射領域
（ＳA1）を形成するビーム遮断部材（２２；３１）を、
前記試料加工面（ＳA）に入射するイオンビーム（Ｉ
Ｂ）を横断し且つ前記試料加工面（ＳA）に接近して配
置した状態で、前記試料加工面（ＳA）にイオンビーム
（ＩＢ）を照射して前記試料加工面（ＳA）をエッチン
グする。このとき、前記試料加工面（ＳA）のビーム非
照射領域（ＳA1）はエッチングされずに、前記試料加工
面（ＳA）から突出した状態で残る。次に、第２エッチ
ング工程において、前記試料（Ｓ）およびビーム遮断部
材（２２；３１）を前記イオンビーム（ＩＢ）に垂直な
面内で相対的に移動させて前記第１エッチング工程でエ
ッチングされなかった試料加工面（ＳA）のうち一部の
細長い領域（ＳA11）へのイオンビーム（ＩＢ）の照射
を遮断する状態で、前記試料加工面（ＳA）にイオンビ
ーム（ＩＢ）を照射して前記試料加工面（ＳA）をエッ
チングする。このとき、前記棒状試料（Ｓ）の試料加工
面（ＳA）のうちの前記一部の細長い領域（ＳA11）は、
エッチングされずに前記試料加工面（ＳA）から突出し
た状態で残り、薄い板状部分（Ｓa）が形成される。こ
の試料加工面（ＳA）上に突出して残った薄い板状部分
（Ｓa）は電子顕微鏡で観察可能である。

【００３７】（第５発明の実施態様１の作用）また、本
出願の第５発明の実施態様１の電子顕微鏡用試料作成方
法では、棒状試料作成工程において、棒状の試料（Ｓ）
の長手方向に沿う側面により形成される試料加工面（Ｓ
A）の縦方向の全長および横方向の全長のうち、短い方
の全長の１／２以上の幅が試料エッチング用のイオンビ
ーム（ＩＢ）により一度に照射される大きさとなるよう
に、棒状の試料（Ｓ）を作成する。したがって、棒状の
試料（Ｓ）に形成される薄い板状部分（Ｓa）は棒状試
料の長手方向の側面に形成される。

【００３８】（第５発明の実施態様２の作用）また、本
出願の第５発明の実施態様２の電子顕微鏡用試料作成方
法では、棒状試料作成工程において、棒状の試料（Ｓ）
の長手方向端面により形成される試料加工面（ＳA）の
縦方向の全長および横方向の全長のうち、短い方の全長
の１／２以上の幅が試料エッチング用のイオンビーム
（ＩＢ）により一度に照射される大きさとなるように、
棒状の試料（Ｓ）を作成する。したがって、棒状の試料
（Ｓ）に形成される薄い板状部分（Ｓa）は棒状試料の
長手方向の端面に形成される。

【００３９】（第５発明の実施態様３の作用）また、本
出願の第５発明の実施態様３の電子顕微鏡用試料作成方
法では、前記第１エッチング工程において、前記イオン
ビーム（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加工面（Ｓ
A）にイオンビーム（ＩＢ）が照射されない１か所の線
状のビーム非照射領域（ＳA1）を形成する線状のビーム
遮断部材（２２）を、前記試料加工面（ＳA）に入射す
るイオンビーム（ＩＢ）を横断し且つ前記試料加工面
（ＳA）に接近して配置した状態で、前記試料加工面
（ＳA）にイオンビーム（ＩＢ）を照射して前記試料加
工面（ＳA）をエッチングする。このとき、前記１か所
の線状のビーム非照射領域（ＳA1）は、エッチングされ
ずに、前記棒状の試料（Ｓ）の長手方向の端面により形
成される試料加工面（ＳA）に突出した状態で残る。

【００４０】（第５発明の実施態様４の作用）また、本
出願の第５発明の実施態様４の電子顕微鏡用試料作成方
法では、前記第１エッチング工程は、前記イオンビーム
（ＩＢ）の一部を遮断して前記試料加工面（ＳA）にイ
オンビーム（ＩＢ）が照射されない１か所のビーム非照
射領域（ＳA1）を形成するビーム遮断部材（２２；３
１）と試料（Ｓ）とを、前記ビーム非照射領域（ＳA1）
とビーム照射領域（ＳA2）との境界線に沿った方向に相
対的に振動させながらエッチングを行う。前記ビーム遮
断部材（２２）と試料（Ｓ）との相対的振動は、ビーム
遮断部材（２２）および試料（Ｓ）のいずれか一方を他
方に対して振動させるか、または両方を同時に振動させ
ることにより行うことができる。前記相対的振動によ
り、ビーム遮断部材（２２，３１）の側面の結晶粒子の
凹凸に沿って流れるイオンビーム（ＩＢ）により形成さ
れる試料加工面（ＳA）のビーム非照射領域（ＳA1）お
よびビーム照射領域（ＳA2）の境界線に凹凸が生じるの
を防ぐことができる。このため、凹凸の少ない試料観察
面を形成することができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら、本発明
の電子顕微鏡用試料作成装置の実施の形態の例（実施
例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定される
ものではない。なお、以後の説明の理解を容易にするた
めに、図面において互いに直交する矢印Ｘ，Ｙ，Ｚの方
向に直交座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を定義し、矢印Ｘ方向
を前方、矢印Ｙ方向を左方、 矢印Ｚ方向を上方とす
る。この場合、Ｘ方向（前方）と逆向き（−Ｘ方向）は
後方、Ｙ方向（左方）と逆向き（−Ｙ方向）は右方、Ｚ
方向（上方）と逆向き（−Ｚ方向）は下方となる。ま
た、前方（Ｘ方向）及び後方（−Ｘ方向）を含めて前後
方向又はＸ軸方向といい、左方（Ｙ方向）及び右方（−
Ｙ方向）を含めて左右方向又はＹ軸方向といい、上方
（Ｚ方向）及び下方（−Ｚ方向）を含めて上下方向又は
Ｚ軸方向ということにする。さらに図中、「○」の中に
「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印
を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面
の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。

【００４２】（実施例１）図１は本発明の電子顕微鏡用
試料作成装置の実施例１の全体説明図である。図２は同
実施例１の要部である線状のビーム遮断部材の支持装置
および試料台の拡大説明図である。図３は同実施例１の
作用説明図である。図１、図２において、壁部材１によ
り囲まれた試料加工室２内は、真空ポンプ（すなわち、
真空装置）３により内部が真空にされるようになってい
る。前記試料加工室２内には、昇降テーブル４が、上下
方向（Ｚ軸方向）に昇降自在に配置されている。昇降テ
ーブル４の下面にはナットブロック６が固定されてい
る。ナットブロック６は平面形状が長方形（図２参照）
であり、その２か所のコーナー部がそれぞれガイド７に
係合している。このため、ナットブロック６は、前記ガ
イド７により回転不能かつ上下方向にスライド可能であ
る。なお、ガイド７は、ガイド用のシャフトにより構成
することが可能であり、その場合は前記ナットブロック
６にシャフト貫通孔（被ガイド孔）を設ければよい。

【００４３】前記ナットブロック６は、スクリュウシャ
フト８と螺合しており、スクリュウシャフト８の回転に
応じて昇降するように構成されている。前記スクリュー
シャフト８の下端部にはギヤボックス９の回転力伝達ギ
ヤ（図示せず）により回転力が伝達され、前記ギヤボッ
クス９には、前記壁部材１外部に配置されたモータユニ
ット１１から回転軸１１aを介して回転力が伝達される
ように構成されている。前記昇降テーブル４上には回転
テーブル１２が回転図示しない回転駆動手段により回転
可能に支持されており、回転駆動手段としては従来公知
の種々の回転駆動手段を採用することが可能である。ま
た、前記回転テーブル１２は、試料Ｓに後述のビーム遮
断部材とを相対的に回転させる手段、すなわち、試料・
ビーム遮断部材相対移動装置１２を構成する。

【００４４】前記回転テーブル１２上には試料台１３が
支持されている。試料台１３は、直方体状の溝型部材に
より構成されており、その溝型内側面により試料保持部
１３aが形成されている。前記溝型の試料台１３には、
筒壁の外側面から内側面に到達する複数の試料固定用ネ
ジ１４が設けられている。前記試料保持部１３a内に試
料Ｓを挿入し、前記試料固定用ネジ１４をねじ込むこと
により、試料台１３に試料を固定することができるよう
になっている。前記試料台１３に支持される試料Ｓは、
例えば前記図２３Ａに示すシリコンウエハーＷから切り
出された試料Ｓと同じサイズのものであり、シリコンウ
エハーＷの厚み方向はｔで示されている。前記試料台１
３に試料を固定した状態で試料台１３を昇降させること
により試料Ｓの加工面を試料作成位置に移動させること
ができる。

【００４５】なお、前記回転テーブル１２は省略して、
前記昇降テーブル４上に直接試料台１３を支持するよう
に構成することも可能である。また、使用する試料の形
状、厚さ等が一定の場合には、前記試料台１３を昇降さ
せる装置を省略することが可能である。その場合でも、
試料台１３の底面にスペーサを挿入することにより、形
状の異なる試料Ｓの加工面を試料作成位置に保持するこ
とが可能となる。なお、この実施例１では前記試料保持
台４は、Ｚ軸方向にのみ移動可能であるが、ＸＹ平面内
で移動可能なＸＹテーブルによりＸ軸方向およびＹ軸方
向にも移動可能に構成することが可能である。また、試
料台１３は試料を所定位置に保持できる構成であれば、
実施例１に示した構成以外の種々の構成を採用すること
が可能である。

【００４６】この実施例１では、試料Ｓの加工面ＳAは
棒状の試料の長手方向に沿った側面に形成されている。
そして、試料Ｓをその長手方向をＸ軸方向に沿って支持
するため、直方体状の溝型部材により構成された前記試
料台１３はＸ軸方向に長く、高さは低く形成されてい
る。そして、上方に開口する溝型内側面により形成され
た試料保持部１３aもＸ軸方向に長く形成されている。
そして、試料ＳはＸ軸方向に延びる姿勢で前記試料保持
部１３a内に保持されている。

【００４７】前記試料加工室２の上部には、イオン照射
装置１６が配置されている。イオン照射装置１６は、試
料加工室２の上端に設けたガスイオンビーム発生装置１
７を有している。ガスイオンビーム発生装置１７は、放
電ガス（例えば、Ａrガス）導入部１８および高圧が印
加される放電電極１９等を有しており、放電によりＡr
ガスイオンを発生させる機能を有している。なお、ガス
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。

【００４８】前記ガスイオン発生装置１７の下方には、
前記ガスイオンビーム発生装置１７で発生したガスイオ
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２１が配置されている。前
記ガスイオン発生装置１７、および絞り２１等によりビ
ーム直径約１mmのガスイオンビームＩＢを前記試料Ｓの
加工面に入射させるイオン照射装置１６が構成されてい
る。なお、この実施例１では、試料加工面ＳAの短い方
の全長が０.３ｍｍの試料Ｓを使用するので、ガスイオ
ンビームＩＢのビーム径を１ｍｍ（試料加工面ＳAの短
い方の全長の１／２以上の幅が試料エッチング用のイオ
ンビームＩＢにより一度に照射される大きさのビーム
径）程度に絞っているが、ビーム径は１ｍｍに限らず適
当な値を採用することが可能である。なお、ガスイオン
ビーム発生装置１７から発生するガスイオンビームＩＢ
の径が大きい場合には、静電レンズ、電磁レンズ等のビ
ーム収束レンズを用いて所望のビーム径に調整して試料
Ｓの加工面に入射させることが可能である。

【００４９】前記試料台１３の上方には線状ビーム遮断
部材２２を支持するビーム遮断部材支持装置２３が配置
されている。前記線状ビーム遮断部材２２はＷ（タング
ステン）、ニッケル−リン合金、等により構成されてい
る。そして、本実施例１では前記線状ビーム遮断部材２
２は断面長方形であり、その幅は１００μｍである。な
お、線状ビーム遮断部材２２の幅は１０μｍ〜数１００
μｍ程度とすることが可能であり、また、その断面形状
は円形とすることが可能である。なお、前記線状ビーム
遮断部材２２のイオンビームでエッチングされる面は非
晶質金属を用いれば平滑面が得られる。例えば、非晶質
金属はニッケル−リン無電解メッキ等により作製でき
る。また、前記ビーム遮断部材支持装置２３は、前記壁
部材１に支持されたマイクロメータ２４を有している。
このマイクロメータ２４は、後述の試料Ｓに対して、前
記ビーム遮断部材２２を相対的に移動させる装置、すな
わち、試料・ビーム遮断部材相対移動装置２４を構成し
ている。

【００５０】マイクロメータ２４は外端部（右端部、す
なわち、−Ｙ側端部）にマイクロメータネジ２６aが形
成され中央部に断面四角形状の被ガイド部２６bが設け
られた移動ロッド２６と、この移動ロッド２６の前記被
ガイド部２６bを軸方向に移動可能且つ軸回りに回転不
能に支持するガイド部材２７と、前記マイクロメータネ
ジ２６aに螺合するツマミ２８とを有している。そし
て、ツマミ２８を回転することにより前記移動ロッド２
６を左右方向（軸方向）に移動調節できるようになって
いる。なお、ツマミ２８の左端部には傾斜面２８aが形
成され、そこには目盛りが形成されており、その目盛り
に対応してガイド部材２７外周面にも目盛りが形成され
ている。前記両目盛りの相対的回転移動量により、前記
移動ロッド２６の軸方向の移動量が読み取れるように構
成されている。なお、このようなマイクロメータ２４
は、市販のものを使用することができる。

【００５１】前記移動ロッド２６の内端（左端、すなわ
ち、Ｙ側端）には、前記線状ビーム遮断部材２２を支持
する遮断部材支持アーム２９が設けられている。遮断部
材支持アーム２９は、その左端部（Ｙ側端部）に前後方
向（Ｘ軸方向）に別れた一対の遮断部材固定部２９a，
２９aが設けられている。前記一対の遮断部材固定部２
９a，２９aの前後方向の間隔は、約１０mmであり、それ
らの下面に前記線状ビーム遮断部材２２が固定されてい
る。前記線状ビーム遮断部材２２を遮断部材固定部下面
に支持した理由は、線状ビーム遮断部材２２を遮断部材
固定部２９aの上面に設けるとエッチング工程におい
て、線状ビーム遮断部材２２と試料加工面ＳAとの間隔
が離れた状態となる。そして、前記線状ビーム遮断部材
２２と試料加工面ＳAとの間隔が離れると、エッチング
加工精度が低下する。したがって、前記エッチング加工
精度の低下を避けるために、本実施例２では前記線状ビ
ーム遮断部材２２を遮断部材固定部２９aの下面に支持
しているのである。

【００５２】なお、線状ビーム遮断部材２２は前記一対
の遮断部材固定部材２９a，２９aの上面に支持すること
が可能であり、その場合、一対の遮断部材固定部材２９
a，２９aの前記約１０mmの間隔内に前記試料Ｓの加工面
（上端面）が下方から進入可能に形成しておくと、エッ
チング精度の低下を防止できる。前記試料台１３に支持
される図２に拡大表示した試料Ｓは、例えば前記図２３
Ａに示すシリコンウエハーＷから切り出された試料Ｓと
同じサイズのものであり、シリコンウエハーＷの厚み方
向はｔで示されている。

【００５３】（実施例１の作用）次に前述の構成を備え
た実施例１の作用を説明する。図２の試料Ｓの拡大図
は、シリコンウエハーＷ（図２０参照）から切り出した
棒状の試料Ｓである。この試料Ｓの長手方向の側面によ
り形成される試料加工面ＳAの縦方向および横方向の全
長（大きさ）は０.１mm×３mmであり、試料Ｓの厚さは
０.３mmである。すなわち、試料加工面ＳAの大きさ０.
１mm×３mmは、その短い方の径（０.１mm）が試料エッ
チング用の直径１mmのガスイオンビームＩＢの前記直径
１mmよりも小さく形成されている。すなわち、ガスイオ
ンビームＩＢの直径は、試料加工面ＳAの短い方の径の
全長を一度にエッチング可能な大きさである。前記壁部
材１に設けられた開閉ドア（図示せず）を開けて、前記
試料Ｓを試料台１３に固定し、前記開閉ドアを閉塞して
前記試料加工室２を密閉する。このとき、前記試料Ｓの
上端の加工面は、上方から照射されるガスイオンビーム
ＩＢ（図３参照）の中心に配置されるように、前記試料
台１３のＸＹ平面内の位置が定められている。その後、
真空ポンプ３により試料加工室２内を真空にする。

【００５４】次に、前記マイクロメータ２４により、前
記線状ビーム遮断部材２２のＹ軸方向の位置を調節し
て、試料の断面観察位置に移動させる。次に前記昇降テ
ーブル４を上昇させて、前記試料Ｓの上端の加工面ＳA
が前記線状ビーム遮断部材２２に隣接する位置まで上昇
させる。図３Ａに示すように、試料加工面ＳAに線状ビ
ーム遮断部材２２を隣接させた状態で、前記イオン照射
装置１６によりガスイオンビームＩＢを照射して第１エ
ッチング工程を行う。その際、前記線状ビーム遮断部材
２２により、試料加工面ＳAには線状のビーム非照射領
域ＳA1およびその両側のビーム照射領域ＳA2ができる。
所望のエッチング深さ（例えば数μｍ以上）までエッチ
ングしたらガスイオンビームＩＢの照射を停止する。こ
のとき、ビーム照射領域ＳA2の表面は、エッチングされ
て図３ＡのＳBで示す表面となる。

【００５５】次に図３Ｃに示すように、前記マイクロメ
ータ２４により、前記線状ビーム遮断部材２２を右方
（−Ｙ方向）に移動させる。すなわち、線状ビーム遮断
部材２２を、前記ビーム非照射領域ＳA1の右側縁（前記
ビーム非照射領域ＳA1とビーム照射領域ＳA2との境界
線）に垂直な方向に移動させる。そして、次に行う第２
エッチング工程において、前記ビーム非照射領域ＳA1の
前記ビーム照射領域ＳA2との境界線に沿った狭い領域Ｓ
A11がビーム非照射領域となるようにする。この状態
（図３Ｃに２点鎖線で示す状態）では、前記図３Ａに示
すビーム非照射領域ＳA1は第２エッチング工程でのビー
ム非照射領域ＳA11およびビーム照射領域ＳA12に分けら
れる。また、前記図３Ａに示す表面ＳBは第２エッチン
グ工程でのビーム非照射領域ＳB1およびビーム照射領域
ＳB2に分けられる。この図３Ｃの２点鎖線で示す状態
で、ガスイオンビームＩＢを照射して第２エッチング工
程を行う。所望のエッチング深さまでエッチングしたら
ガスイオンビームＩＢの照射を停止する。そうすると、
図３Ｃに示す第２エッチング工程でのビーム照射領域Ｓ
A12およびＳB2はエッチングされて、図３Ｃの実線で示
すＳCとなる。そして、前記第１エッチング工程および
第２エッチング工程でのビーム非照射領域ＳA11（図３
Ｃ参照）は、２００ｎｍ以下の薄さの突出部分Ｓaとし
て残る。そして、図３Ｄに示すような、棒状の長手方向
の端面に薄い突出部分Ｓaを有する電子顕微鏡用試料Ｓ
が作成される。前記薄い突出部分Ｓaは電子顕微鏡で観
察可能である。

【００５６】（実施例１の装置を用いた試料作成方法の
別の方法）次に図４，図５により前記図２に示す本発明
の電子顕微鏡用試料作成装置の実施例１の回転テーブル
を使用して試料を作成する場合について説明する。図
４、図５は、前記図２に示す電子顕微鏡用試料作成装置
の実施例１を用いて試料を作成する前記図３とは別の方
法の説明図である。図４Ａ〜図４Ｃに示すように、線状
ビーム遮断部材２２を試料加工面ＳAに接近して配置し
た状態でガスイオンビームＩＢを照射し、第１エッチン
グ工程を行う。そうすると、ビーム照射領域がエッチン
グされて、図４Ｄに示すような突出部Ｓbを有する試料
Ｓが得られる。ところで、前記線状ビーム遮断部材２２
を、前記図３の方法と同様に平行移動させて第２エッチ
ングを行った場合には、前記突出部Ｓbが薄膜となり電
子顕微鏡で観察可能となる。しかしながらその場合の試
料Ｓの突出した薄膜部分は、その両端が試料の厚い部分
に接続しており、薄膜部に応力が加わり、撓みを生じて
電子顕微鏡用試料として不具合を生じる場合がある。

【００５７】このため、図５に示す方法では第２エッチ
ング工程は次のようにして行う。図５Ａに示すように、
線状ビーム遮断部材２２および試料Ｓを相対的に回転さ
せる。この回転は前記回転テーブル１２により前記試料
Ｓを回転させる。この状態で第２エッチング工程を行う
と、図５Ｂにおいて斜線を施した菱形の部分Ｓaがエッ
チングされずに突出した状態で残る。すなわち、断面菱
形の薄い突出部分Ｓaが残る。このときの試料Ｓの斜視
図は図５Ｃに示されている。前記断面菱形の薄い突出部
分Ｓaは、図５Ｃでは薄く見えないが実際の寸法は非常
に薄く形成されている。前記薄い突出部分Ｓaの両端部
Ｓa1およびＳa2は、薄膜に形成されており、電子顕微鏡
で観察可能である。

【００５８】電子顕微鏡の観察可能領域が２mmの場合、
前記Ｓa1およびＳa2間の距離を２mm以下とする必要があ
る。したがって、図５Ｄに示距離Ｌ0＝約１mmとし、ま
た、電子顕微鏡の透過試料厚さを２００ｎｍとした場合
に、前記試料Ｓの突出部分Ｓaの観察可能領域の大きさ
は次のようである。図５Ｄにおいて、θは小さいので、 θ＝０.０２mm／０.５mm＝０.０４ である。厚さ２００ｎｍ以下の領域長さをＬとすると、 Ｌθ＝２００ｎｍ となる。すなわち、 Ｌ＝２００ｎｍ／θ＝２００ｎｍ／０.０４＝５０００
ｎｍ＝５μｍ となる。すなわち、図５Ｄに示す観察可能領域Ｌは、５
μｍであり、１０万倍の電子顕微鏡で観察する場合に
は、５μｍ×１０００００＝５００mm＝５０ｃｍとな
り、観察には十分な領域が得られる。

【００５９】（実施例２）次に図６〜図８により本発明
の電子顕微鏡用試料作成装置の実施例２を説明する。図
６は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の実施例２の要
部であるビーム遮断部材の支持装置および試料台１３の
拡大説明図である。図７は同実施例２の作用説明図であ
る。図８は同実施例２の別の使用方法での作用説明図で
ある。なお、この実施例２の説明において、前記実施例
１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付し
て、その詳細な説明を省略する。この実施例２は、下記
の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記
実施例１と同様に構成されている。

【００６０】この実施例２では、前記試料台１３の形状
が実施例１と異なっている。すなわち、前記実施例１で
は、棒状の試料Ｓの長手方向に沿った側面（０.１×３m
mの側面）に加工面ＳAが形成されていたが、この実施例
５では、試料Ｓの加工面ＳAは棒状の試料の長手方向の
端面（０.１×０.３mmの端面）に形成されている。そし
て、試料Ｓをその長手方向をＺ軸方向に沿って支持する
ため、直方体状の溝型部材により構成された試料台１３
はＸ軸方向には短く、Ｚ軸方向の高さが高く形成されて
いる。そして、上方に開口する溝型内側面により形成さ
れた試料保持部１３aもＺ軸方向の高さが高く形成され
ている。そして、試料ＳはＺ軸方向に延びる姿勢で前記
試料保持部１３a内に保持されている。この実施例５の
その他の構成は前記実施例１と同一である。

【００６１】（実施例２の作用）図７は前記実施例１の
図３に対応する実施例２の作用説明図である。試料Ｓの
観察部分である平板状の薄い突出部分Ｓaが、実施例１
の図３の場合には試料側面（０.１×３mmの側面）に形
成されたのに対し、実施例２の図７の場合には試料端面
（０.１×０.３mmの側面）に形成される。図８は前記実
施例１の図４、図５に対応する実施例２の作用説明図で
ある。試料Ｓの観察部分である平行四辺形状の薄い突出
部分Ｓaが、実施例１の図４、図５の場合には試料側面
（０.１×３mmの側面）に形成されたのに対し、実施例
２の図７の場合には試料端面（０.１×０.３mmの側面）
に形成される。

【００６２】（実施例３）次に、図９〜図１１により本
発明の電子顕微鏡用試料作成装置の実施例３について説
明する。図９は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の実
施例３の要部であるビーム遮断部材の支持装置および試
料台１３の拡大説明図である。図１０は同実施例の作用
説明図である。図１１は同実施例３の前記図１０の場合
とは異なる使用方法での作用説明図である。なお、この
実施例３の説明において、前記実施例１の構成要素に対
応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説
明を省略する。この実施例３は、下記の点で前記実施例
１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に
構成されている。この実施例３では、前記線状ビーム遮
断部材２２およびこれを支持する遮断部材支持アーム２
９の代わりに、ガスイオンビームＩＢに垂直な面内に配
置されるプレート状ビーム遮断部材３１が使用されてい
る。プレート状ビーム遮断部材３１には、長方形の開口
３２が形成されている。そして、プレート状ビーム遮断
部材３１は、試料Ｓの加工面ＳAの全長の長い方に沿っ
た平行な側縁３１a，３１b，３１cを有している。前記
開口３２のＹ軸方向の内径は約２mm、Ｘ軸方向の内径は
約１０mmである。この実施例３のその他の構成は、前記
実施例１と同様である。

【００６３】（実施例３の作用）次に、前述の構成を備
えた本発明の実施例３の作用を説明する。図１０Ａに示
すように、試料加工面ＳAにプレート状ビーム遮断部材
３１を隣接させた状態で、前記イオン照射装置１６によ
りガスイオンビームＩＢを照射して第１エッチング工程
を行う。そうすると、試料加工面ＳAには前記プレート
状ビーム遮断部材３１の側縁３１aにより、１か所のビ
ーム非照射領域ＳA1および１か所のビーム照射領域ＳA2
ができる。そして、ビーム照射領域ＳA2の表面は、エッ
チングされて図１０ＡのＳBで示す表面となる。

【００６４】次に前記マイクロメータ２４により、図１
０Ｂに示すように、前記プレート状ビーム遮断部材３１
を右方（Ｙ方向）に移動させる。すなわち、プレート状
ビーム遮断部材３１を、前記ビーム非照射領域ＳA1の左
側縁（前記ビーム非照射領域ＳA1とビーム照射領域ＳA2
との境界線）に垂直な方向に移動させる。そして、次に
行う第２エッチング工程において、前記ビーム非照射領
域ＳA1の前記ビーム照射領域ＳA2との境界線に沿った狭
い領域ＳA11がビーム非照射領域となるように、前記側
縁３１bを配置する。この状態（図１０Ｂに示す状態）
では、前記図１０Ａに示すビーム非照射領域ＳA1は前記
側縁３１bにより第２エッチング工程でのビーム非照射
領域ＳA11およびビーム照射領域ＳA12に分けられる。ま
た、前記図１０Ａに示す表面ＳBは図１０Ｂでは第２エ
ッチング工程でのビーム非照射領域となる。この図１０
Ｂに示す状態で、ガスイオンビームＩＢを照射して第２
エッチング工程を行う。そうすると、図１０Ｂに示す第
２エッチング工程でのビーム照射領域ＳA12はエッチン
グされて、図１０Ｂの実線で示すＳCとなる。そして、
前記第１エッチング工程および第２エッチング工程での
ビーム非照射領域ＳA11（図１０Ｂ参照）は、２００ｎ
ｍ以下の薄さの突出部分Ｓaとして残る。そして、図１
０Ｃに示すような、棒状の長手方向の端面に薄い突出部
分Ｓaを有する電子顕微鏡用試料Ｓが作成される。前記
薄い突出部分Ｓaは電子顕微鏡で観察可能である。

【００６５】次に図１１により、実施例３の電子顕微鏡
用試料作成装置の前記図１０とは別の使用方法での作用
を説明する。この図１１に示す方法では、第１エッチン
グ工程でのイオンビームの非照射領域ＳA1および照射領
域ＳA2の境界を前記側縁３１bにより形成し、第２エッ
チング工程でのイオンビームの非照射領域ＳA11および
照射領域ＳBの境界を前記側縁３１cにより形成した点
で、図１０に示す方法（側縁３１a，３１bを使用する方
法）とは異なっている。この図１１に示す方法も前記図
１０に示す方法と同様の試料Ｓ（図１１Ｄ参照）を作成
することができる。

【００６６】（実施例４）次に図１２、図１３により本
発明の電子顕微鏡用試料作成装置の実施例４を説明す
る。図１２は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の実施
例４の要部であるプレート状ビーム遮断部材の支持装置
および試料台１３の拡大説明図である。図１３は同実施
例４の作用説明図である。なお、この実施例４の説明に
おいて、前記実施例３の構成要素に対応する構成要素に
は同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。こ
の実施例４は、下記の点で前記実施例３と相違している
が、他の点では前記実施例３と同様に構成されている。

【００６７】この実施例４では、図１２に示す試料台１
３の構成は前記図６に示す実施例２と同一であり、プレ
ート状ビーム遮断部材３１の構成は前記図９に示す実施
例３のものに比べて前後方向の長さが短く形成されてい
る。すなわち、前記実施例３では、前記棒状の試料Ｓの
長手方向に沿った側面（０.１×３mmの側面）に加工面
ＳAが形成されていたが、この実施例４では、試料Ｓの
加工面ＳAは棒状の試料の長手方向の端面（０.１×０.
３mmの端面）に形成されている。

【００６８】（実施例４の作用）図１３は前記実施例３
の図１０に対応する実施例４の作用説明図である。試料
Ｓの観察部分である平板状の薄い突出部分Ｓaが、実施
例３の図１０の場合には試料側面（０.１×３mmの側
面）に形成されたのに対し、実施例４の図１３の場合に
は試料端面（０.１×０.３mmの側面）に形成される。

【００６９】（実施例５）次に、図１４〜図１９により
本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の実施例４について
説明する。図１４は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置
の実施例５の要部であるビーム遮断部材支持装置の拡大
説明図である。図１５は前記図１４に示すビーム遮断部
材支持装置を構成する３軸駆動用円筒型ピアゾアクチュ
エータの詳細説明図である。図１６は前記図１５に示す
３軸駆動用円筒型ピアゾアクチュエータの駆動回路の説
明図である。図１７は同実施例５の作用説明図である。
図１８は同実施例５の作用説明図で、図１８Ａは実施例
５により作成した試料の斜視図、図１８Ｂは実施例５の
技術を使用しない場合に作成される試料の説明図、図１
８Ｃは前記図１８Ｂの矢印ＸＶIIIＣから見た図（平面
図）である。図１９は実施例５の構成を採用した理由の
説明図であり、図１９Ａは実施例５の構成を採用しない
場合のエッチング工程の説明図、図１９Ｂは本発明を行
う場合のエッチング工程の説明図である。

【００７０】図１９Ａにおいて、ガスイオンビームＩＢ
を遮断するビーム遮断部材Ｔの側面Ｔaは微視的に見れ
ば結晶粒等の凹凸が有り、この凹凸の有る側面に沿って
流れるガスイオンビームＩＢが衝突する試料Ｓの加工面
ＳAのビーム非照射領域ＳA1およびビーム照射領域ＳA2
の境界線には凹凸が生じる。このため、試料Ｓのエッチ
ングされた側面ＳA3には凹凸の筋が形成されることにな
る。前記凹凸の前記境界線に沿う周期はビーム遮断部材
Ｔがタングステン線の場合には０.５μｍ程度である。
この凹凸の周期はビーム遮断部材Ｔの材質に応じて定ま
った周期となる。前記側面ＳA3は電子顕微鏡の試料観察
面であり、前記凹凸の筋は好ましくない。本発明者は、
前記ビーム遮断部材Ｔのビームを遮断する側面Ｔaに沿
って試料Ｓおよびビーム遮断部材Ｔを相対的に振動させ
ながらエッチングを行うと、図１９Ｂに示すように、前
記凹凸の筋の発生を防止できることを発見した。実施例
５に示す構成は前記発見に基づいてなされたものであ
る。

【００７１】次に実施例５の構成を説明する。なお、こ
の実施例５の説明において、前記実施例１の構成要素に
対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な
説明を省略する。この実施例５は、下記の点で前記実施
例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様
に構成されている。

【００７２】この実施例５は前記線状ビーム遮断部材２
２を支持するビーム遮断部材支持装置２３の構成が前記
実施例１と相違している。すなわち図１４において、こ
の実施例５のビーム遮断部材支持装置２３は前記壁部材
１の内側面に固定されたベース部材３３を有している。
ベース部材３３の内面にはアクチュエータ支持プレート
３４が固定されている。前記アクチュエータ支持プレー
ト３４には３軸駆動用円筒型ピアゾアクチュエータ（試
料・ビーム遮断部材相対移動装置）３６が支持されてい
る。３軸駆動用円筒型ピアゾアクチュエータ３６は、圧
電体により構成された円筒部材３７を有しており、その
円筒部材３７の軸が左右に延びるように配置されてお
り、その右端（基準面）が前記アクチュエータ支持プレ
ート３４に固定されている。前記円筒部材３７の左端
（駆動面）は自由端となっている。前記円筒部材３７に
は、その円筒状内面のほぼ全面に円筒状の電極Ａが形成
されており、電極Ａは接地されている。

【００７３】前記円筒部材３７の外側面には左端部分に
円筒状の電極Ｂが形成されている。電極Ｂに＋（プラ
ス）または−（マイナス）の電圧を印加することによ
り、前記円筒部材３７の左端（駆動面）を左右方向（Ｙ
軸方向）に駆動することができるようになっている。ま
た、前記円筒部材３７の外側面には前記電極Ｂの右側部
分に前後方向（Ｘ軸方向）に対向して一対の前後移動用
電極ＣおよびＤが形成されている。前後移動用電極Ｃ，
Ｄに＋（プラス）または−（マイナス）の電圧を印加す
ることにより、前記円筒部材３７の左端（駆動面）を前
後方向（Ｘ軸方向）に駆動することができるようになっ
ている。また、前記円筒部材３７の外側面には前記電極
Ｂの右側部分に上下方向（Ｚ軸方向）に対向して一対の
上下移動用電極ＥおよびＦが形成されている。上下移動
用電極Ｅ，Ｆに＋（プラス）または−（マイナス）の電
圧を印加することにより、前記円筒部材３７の左端（駆
動面）を上下方向（Ｚ軸方向）に駆動することができる
ようになっている。

【００７４】前記圧電体により構成された円筒部材３７
および電極Ａ〜Ｆにより構成された前記３軸駆動用円筒
型ピアゾアクチュエータ３６は、線状ビーム遮断部材２
２を試料Ｓに対して相対的に移動させる装置、すなわ
ち、試料・ビーム遮断部材相対移動装置を構成してい
る。前記円筒部材３７の左端（駆動面）には左方（Ｙ方
向）に延びる遮断部材支持アーム３８が固定支持されて
いる。遮断部材支持アーム３８には、その左端部に開口
３８aが形成されている。この開口３８aの上面には左右
（Ｙ軸方向）に延びる線状ビーム遮断部材２２が支持さ
れている。

【００７５】図１６において、直流電源３９と、円弧状
に形成された左右移動用抵抗Ｒ1、前後移動用抵抗Ｒ2、
および上下移動用抵抗Ｒ3が並列に接続されている。前
記直流電源３９は、その電圧を１／２に分圧する点が接
地されている。前記電極Ａは接地されている。前記電極
Ｂは、前記円筒部材３７の左端（駆動面）を左右（Ｙ軸
方向）に移動させるための左右移動用接触端子４１に接
続されている。左右移動用接触端子４１は、その先端が
前記円弧状に形成された左右移動用抵抗Ｒ1に接触しな
がら回転移動するように構成されている。前記左右移動
用接触端子４１の移動はサーボモータＭにより行われる
ように構成されている。前記３軸駆動用円筒型ピアゾア
クチュエータ３６の特性は、左右上下の移動は０.４μ
ｍ／Ｖ、前後方向移動は０.０４μｍ／Ｖであり、微細
な位置調整コントロールも十分可能である。したがっ
て、線状ビーム遮断部材２２の側面の凹凸の半周期に相
当する電位を周期的に発生させるため（すなわち、前記
円筒部材３７の左端（駆動面）を０.４μｍ移動させる
ため）、前記サーボモータＭには、周期的電圧変化、例
えば、設定電圧プラスマイナス０.５Ｖの変化を与えて
いる。なお、前記円筒部材３７の左端（駆動面）を０.
４μｍ移動させるために、従来公知の電圧コントローラ
を使用することも可能である。

【００７６】前記電極Ｃ，Ｄは、前記円筒部材３７の左
端（駆動面）を前後（Ｘ軸方向）に移動させるための前
後移動用接触端子４２に接続されている。前後移動用接
触端子４２は、その先端が前記円弧状に形成された前後
移動用抵抗Ｒ2に接触しながら回転移動するように構成
されている。前記前後移動用接触端子４２の移動は手動
により行われるように構成されている。また、前記電極
Ｅ，Ｆは、前記円筒部材３７の左端（駆動面）を上下
（Ｚ軸方向）に移動させるための上下移動用接触端子４
３に接続されている。上下移動用接触端子４３は、前記
前後移動用接触端子４２と同様に構成されており、前記
上下移動用接触端子４３の移動は手動により行われるよ
うに構成されている。

【００７７】（実施例５の作用）次に前述の構成を備え
た実施例５の作用を説明する。この実施例５において
も、試料加工面の大きさ０.１mm×３mmは、その短い方
の径が試料エッチング用の直径１mmのガスイオンビーム
ＩＢの前記直径よりも小さく形成されている。この実施
例５においても前記実施例１と同様に、前記試料Ｓを試
料台１３に固定し、その後、真空ポンプ３により試料加
工室２内を真空にする。次に、前記昇降テーブル４を上
昇させて、前記試料Ｓの上端の加工面ＳAが前記線状ビ
ーム遮断部材２２に隣接する位置まで上昇させる。図３
Ａに示すように、試料加工面ＳAに線状ビーム遮断部材
２２を隣接させた状態で、前記３軸駆動用円筒型ピアゾ
アクチュエータ３６の電極Ｃ，Ｄの電圧を調節して、前
記線状ビーム遮断部材２２の前後方向（Ｘ軸方向）の位
置を調節する。次に、電極Ｅ，Ｆの電圧を調節して前記
線状ビーム遮断部材２２の上下方向（Ｚ軸方向）の位置
を下方に調節し、前記線状ビーム遮断部材２２を前記試
料Ｓの長手方向端面の試料加工面ＳAにほぼ接触する位
置まで移動させる。

【００７８】この状態で図１７Ａにおいて、前記イオン
照射装置１６によりガスイオンビームＩＢを照射して第
１エッチング工程を行う。この第１エッチング工程は、
前記３軸駆動用円筒型ピアゾアクチュエータ３６の電極
Ｂに電圧を印加して前記Ｙ軸方向に延びる線状ビーム遮
断部材２２をＹ軸方向に振動させながら行う。振動の振
幅は、線状ビーム遮断部材２２の側面のＹ軸方向に沿う
結晶粒子の１／２の整数倍とするのが好ましい。なお、
これについては後述する。図１７Ａにおいて、前記線状
ビーム遮断部材２２により、試料加工面ＳAには線状の
ビーム非照射領域ＳA1およびその両側のビーム照射領域
ＳA2ができる。そして、ビーム照射領域ＳA2の表面は、
エッチングされて図１７ＡのＳBで示す表面となる。

【００７９】次に図１７Ｃに示すように、前記３軸駆動
用円筒型ピアゾアクチュエータ３６により、前記線状ビ
ーム遮断部材２２を上方（Ｚ方向）に移動させてから右
方（Ｙ方向）に移動させる。その後線状ビーム遮断部材
２２を下方に移動させて図１７Ｄの状態（線状ビーム遮
断部材２２が試料加工面ＳAにほぼ接触する位置）とす
る。前述のように、線状ビーム遮断部材２２を上昇させ
てから右方に移動させる理由は、線状ビーム遮断部材２
２が試料加工面にほぼ接触する位置でエッチングを行っ
ているので、線状ビーム遮断部材２２がその右方への移
動の際に試料加工面に接触するのを防止して試料が破損
するのを防止するためである。

【００８０】図１７Ｄにおいて、線状ビーム遮断部材２
２は、次に行う第２エッチング工程において、前記ビー
ム非照射領域ＳA1の前記ビーム照射領域ＳA2との境界線
に沿った狭い領域ＳA11がビーム非照射領域となるよう
に配置されている。この状態（図１７Ｄに示す状態）で
は、前記図１７Ｃに示すビーム非照射領域ＳA1は第２エ
ッチング工程でのビーム非照射領域ＳA11およびビーム
照射領域ＳA12に分けられる。また、前記図１７Ｃに示
す表面ＳBは第２エッチング工程でのビーム非照射領域
ＳB1およびビーム照射領域ＳB2に分けられる。この図１
７Ｄの２点鎖線で示す状態で、ガスイオンビームＩＢを
照射して第２エッチング工程を行う。この第２エッチン
グ工程においても、前記第１エッチング工程と同様に線
状ビーム遮断部材２２をＹ軸方向に振動させる。なお、
これについては後述する。前記第２エッチング工程によ
り、図１ＤＣに示す第２エッチング工程でのビーム照射
領域ＳA12およびＳB2はエッチングされて、図１７Ｄの
実線で示すＳCとなる。そして、前記第１エッチング工
程および第２エッチング工程でのビーム非照射領域ＳA1
1（図１７Ｄ参照）は、２００ｎｍ以下の薄さの突出部
分Ｓaとして残る。そして、図１８Ａに示すような、棒
状の長手方向に沿った側面に薄い突出部分Ｓaを有する
電子顕微鏡用試料Ｓが作成される。前記薄い突出部分Ｓ
aは電子顕微鏡で観察可能である。

【００８１】前記図１８Ａは本実施例５すなわち、線状
ビーム遮断部材２２をその延在する方向に振動させなが
ら、第１および第２エッチング工程を行った場合に得ら
れる試料Ｓの斜視図である。これに対し、図１８Ｂは前
記振動をさせない場合に得られる試料Ｓの斜視図であ
り、図１８Ｃは前記図１８Ｂの矢印ＸＶIIIから見た図
（平面図）図である。図１８Ｂ、図１８Ｃにおいて前記
第１および第２エッチング工程で残った薄い突出部分Ｓ
aに凹凸の筋が形成されている。前記図１８Ａ〜図１８
Ｃでの説明から分かるように、前記線状ビーム遮断部材
２２をその延びる方向に沿って振動させることにより、
試料Ｓに形成される薄い突出部分Ｓaに凹凸の筋が発生
するのを防止することができる。

【００８２】（前記各実施例特有の効果）前述の各実施
例では、ガスイオンビームＩＢを使用したので、Ｇaイ
オンを使用する従来の方法に比べて試料に対するダメー
ジ（不純物の拡散、注入等）が少ない。また、試料表面
をビーム遮断部材で覆うため、試料に対するダメージが
少ない。したがって、従来のＦＩＢ（Focused Ion Bea
m）を用いて薄い電顕用試料を作成する方法では、ビー
ムがガウス分布しており、ビームのスソの部分が試料表
面に当たりダメージがでるのに比べて、前記各実施例
は、ダメージ（不純物の拡散、注入）の少ない試料の観
察を行うことができる。また前述の各実施例では、静電
レンズ、電磁レンズ等のイオンビーム収束レンズを使用
していないので、装置を簡素化できコストを節約するこ
とができる。

【００８３】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更
実施例を下記に例示する。 （Ｈ01）前記実施例５においては線状ビーム遮断部材２
２を振動させているが、試料台１３を振動させるように
構成することが可能である。 （Ｈ02）試料台１３を水平面（ＸＹ平面）内で移動調節
可能なＸＹテーブルを設けることが可能であり、その場
合には、前記ＸＹテーブルにより試料・ビーム遮断部材
相対移動装置を構成することが可能である。 （Ｈ03）前記各実施例ではガスイオンビームを使用した
が、ガスイオンビーム以外のイオンビーム（例えばＧa
イオンビーム等）を使用することが可能である。 （Ｈ04）ガスイオンビーム発生装置１７から出射するガ
スイオンビームのビーム径が大きい場合にはイオンビー
ム収束レンズを使用することが可能である。

【００８４】

【発明の効果】前述の本発明の電子顕微鏡用試料作成装
置は、下記の効果を奏することができる。 （Ｅ01）前記エッチング用のイオンビームＩＢにより試
料加工面の短い方の全長の１／２以上の幅を一度にエッ
チングできるので、１回目のエッチングにより試料加工
面の短い方の全長の約１／２をエッチングし、２回目の
エッチングにより残りの約１／２をエッチングすること
ができる。このため、透過型電子顕微鏡で観察可能な薄
い部分を有する試料を２回のエッチング工程で作製すこ
とができる。したがって、ビームを細く絞って走査を行
う従来のＦＩＢ（Focused Ion Beam）に比べて、薄い電
顕用試料を短時間で作成することができる。 （Ｅ02）エッチング工程に入る前に複雑な前処理工程を
行う必要がなく、また、熟練を要する作業を行う必要も
ないので、容易に短時間で電顕用試料を作成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の
実施例１の全体説明図である。

【図２】 図２は同実施例１の要部である線状のビーム
遮断部材の支持装置および試料台の拡大説明図である。

【図３】 図３は同実施例１の作用説明図である。

【図４】 図４は同実施例１の前記図３とは異なる使用
方法での作用説明図である。

【図５】 図５は同実施例１の作用説明図で、前記図４
の続きの説明図である。

【図６】 図６は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の
実施例２の要部であるビーム遮断部材の支持装置および
試料台１３の拡大説明図である。

【図７】 図７は同実施例２の作用説明図である。

【図８】 図８は同実施例２の前記図７とは異なる使用
方法での作用説明図である。

【図９】 図９は本発明の電子顕微鏡用試料作成装置の
実施例３の要部であるビーム遮断部材の支持装置および
試料台１３の拡大説明図である。

【図１０】 図１０は同実施例３の作用説明図である。

【図１１】 図１１は同実施例３の前記図１０とは異な
る使用方法での作用説明図である。

【図１２】 図１２は本発明の電子顕微鏡用試料作成装
置の実施例４の要部であるビーム遮断部材の支持装置お
よび試料台１３の拡大説明図である。

【図１３】 図１３は同実施例４の作用説明図である。

【図１４】 図１４は本発明の電子顕微鏡用試料作成装
置の実施例５の要部であるビーム遮断部材支持装置の拡
大説明図である。

【図１５】 図１５は前記図１４に示すビーム遮断部材
支持装置を構成する３軸駆動用円筒型ピアゾアクチュエ
ータの詳細説明図である。

【図１６】 図１６は前記図１５に示す３軸駆動用円筒
型ピアゾアクチュエータの駆動回路の説明図である。

【図１７】 図１７は同実施例５の作用説明図である。

【図１８】 図１８は同実施例５の作用説明図で、図１
８Ａは実施例５により作成した試料の斜視図、図１８Ｂ
は実施例５の技術を使用しない場合に作成される試料の
説明図、図１８Ｃは前記図１８Ｂの矢印ＸＶIIIＣから
見た図（平面図）である。

【図１９】 図１９は実施例５の構成を採用した理由の
説明図であり、図１９Ａは実施例５の構成を採用しない
場合のエッチング工程の説明図、図１９Ｂは本発明を行
う場合のエッチング工程の説明図である。

【図２０】 図２０は従来の電子顕微鏡用試料作成方法
の説明図である。

【図２１】 図２１は従来の電子顕微鏡用試料作成方法
の説明図で、前記図２０の続きの工程の説明図である。

【図２２】 図２２は従来の電子顕微鏡用試料作成方法
の説明図で、前記図２１の続きの工程の説明図である。

【図２３】 図２３は従来の電子顕微鏡用試料作成方法
の説明図で、ＦＩＢ（Focused Ion Beam）を用いて薄い
電顕用試料を作成する方法の説明図である。

【符号の説明】

ＩＢ…ガスイオンビーム（イオンビーム）、Ｓ…試料、
ＳA…試料加工面（加工面）、ＳA1…ビーム非照射領
域、ＳA2…ビーム照射領域、１…壁部材、２…試料加工
室、３…真空装置、１２…試料・ビーム遮断部材相対移
動装置（回転テーブル）、１３…試料台、１６…イオン
照射装置、１７…イオンビーム発生装置（ガスイオンビ
ーム発生装置）、２１…絞り、２２…線状ビーム遮断部
材、２４…試料・ビーム遮断部材相対移動装置、３１…
ビーム遮断部材、３１a…ビーム遮断部、３６…試料・
ビーム遮断部材相対移動装置

フロントページの続き (72)発明者 木原 春巳 東京都昭島市武蔵野三丁目１番２号 日 本電子株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−345740（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−28950（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−337445（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315212（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−114525（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 1/00 - 1/36 H01J 37/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の要件を備えたことを特徴とする電
   子顕微鏡用試料作成装置、（Ｙ01）真空装置により内部
   が真空にされる壁部材により囲まれた試料加工室内の試
   料作成位置に試料の加工面を保持する試料台、（Ｙ02）
   イオンビーム発生装置と、前記イオンビーム発生装置で
   発生したイオンビームを試料加工面の縦方向および横方
   向の全長のうち短い方の１／２以上の幅の領域を一度に
   エッチング可能なビーム径にして前記試料加工面に入射
   させる絞りとを有するイオン照射装置、（Ｙ03）前記試
   料加工面に入射するイオンビームを横断し且つ前記試料
   加工面に接近して配置され、前記イオンビームの一部を
   遮断して前記試料加工面にイオンビームが照射されない
   １か所のビーム非照射領域を形成するビーム遮断部材、
   （Ｙ04）前記試料台および前記ビーム遮断部材を相対的
   に移動させて、前記イオンビームに垂直な面内で前記試
   料加工面上のビーム非照射領域およびビーム照射領域の
   境界線を平行移動または回転移動させる試料・ビーム遮
   断部材相対移動装置。
2. 【請求項２】 下記の要件を備えたことを特徴とする請
   求項１記載の電子顕微鏡用試料作成装置、（Ｙ03′）１
   か所の線状のビーム非照射領域を形成する線状の前記ビ
   ーム遮断部材。
3. 【請求項３】 下記の要件を備えたことを特徴とする請
   求項１記載の電子顕微鏡用試料作成装置、（Ｙ03″）イ
   オンビームが照射される試料加工面の縦方向の全長およ
   び横方向の全長のうち、全長の長い方に沿った側縁を有
   し、前記試料加工面に入射するイオンビームを横断し且
   つ前記試料加工面に接近して配置され、イオンビームの
   一部を遮断して前記試料加工面にイオンビームが照射さ
   れない１か所のビーム非照射領域と１か所のビーム照射
   領域とを形成する前記ビーム遮断部材。
4. 【請求項４】 下記の要件を備えたことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか記載の電子顕微鏡用試料作成装
   置、（Ｙ05）前記イオンビームをビーム直径０.５〜２m
   mにして前記試料加工面に入射させる前記イオン照射装
   置。
5. 【請求項５】 下記の要件を備えたことを特徴とする電
   子顕微鏡用試料作成方法、（Ｙ06）試料加工面の縦方向
   および横方向の全長のうち短い方の全長の１／２以上が
   試料エッチング用の直径０.５〜２mmのイオンビームに
   より一度に照射される大きさとなるように、棒状の試料
   を作成する工程、すなわち、棒状試料作成工程、（Ｙ0
   7）壁部材により囲まれた試料加工室内のイオンビーム
   が照射される試料作成位置に前記試料加工面がイオンビ
   ーム照射方向に対向するように保持してから、前記試料
   加工室内を真空装置により真空にする工程、（Ｙ08）前
   記イオンビームの一部を遮断して前記試料加工面にイオ
   ンビームが照射されない１か所のビーム非照射領域を形
   成するビーム遮断部材を、前記試料加工面に入射するイ
   オンビームを横断し且つ前記試料加工面に接近して配置
   した状態で、前記試料加工面にイオンビームを照射して
   前記試料加工面をエッチングする第１エッチング工程、
   （Ｙ09）前記試料およびビーム遮断部材を前記イオンビ
   ームに垂直な面内で相対的に移動させて前記第１エッチ
   ング工程でエッチングされなかった試料加工面のうち一
   部の細長い領域へのイオンビームの照射を遮断する状態
   で、前記試料加工面にイオンビームを照射して前記試料
   加工面をエッチングする第２エッチング工程。