JP6906786B2 - 試料保持具、部材装着用器具、および荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料保持具、部材装着用器具、および荷電粒子ビーム装置に関する。

従来、例えば、微小な試料を作成する集束イオンビーム装置と、作成された微小な試料を詳細に観察する透過型電子顕微鏡との間のように、異なる荷電粒子ビーム装置間で微小な試料を移設する場合がある。この際に、例えば、微小な試料を保持するピンセットなどを用いた操作者の手作業が行なわれる場合には、人為的なミスなどに起因して試料が破損する虞がある。このような問題に対して、従来、複数の異なる荷電粒子ビーム装置において共用する試料ホルダを取り付け可能な互換性を有する試料ステージを備える集束イオンビーム装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１０３９４７号公報

ところで、上記従来技術に係る集束イオンビーム装置においては、複数の異なる荷電粒子ビーム装置において試料ホルダを共用するために、互換性を有する特別な試料ステージを設ける必要があり、装置構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の異なる荷電粒子ビーム装置間で試料を移設するための汎用性を確保しながら装置構成に要する費用が嵩むことを防止することが可能な試料保持具、部材装着用器具、および荷電粒子ビーム装置を提供することを目的としている。

（１）本発明の一態様は、荷電粒子ビーム装置のホルダに取り外し可能に固定される試料保持具であって、荷電粒子ビームが照射される試料を保持する試料保持部材と、前記試料保持部材を支持する支持台と、前記支持台において前記試料保持部材が配置される支持部位に装着されるクリップと、を備えることを特徴とする試料保持具である。

（２）また、本発明の一態様は、（１）に記載の試料保持具において、前記支持台は、前記支持部位以外において厚さ方向に貫通する孔または溝が形成された貫通部位を備え、前記クリップは、前記支持台を前記厚さ方向の両側から挟み込むように対を成す第１挟持部および第２挟持部を備え、前記第１挟持部は、前記支持台の第１表面側において前記試料保持部材を前記支持部位に押し付けるとともに前記孔または前記溝の少なくとも一部を塞ぎ、前記第２挟持部は、前記支持台の第２表面側において前記孔または前記溝に干渉しない位置に設けられていることを特徴とする。

（３）また、本発明の一態様は、（２）に記載の試料保持具において、前記支持部位および前記貫通部位は、前記試料台の前記第１表面上に形成された第１凹部に設けられ、前記第１挟持部は、前記第１凹部において前記試料保持部材を前記支持部位に押し付け、前記第２挟持部は、前記試料台の前記第２表面上に形成された第２凹部に配置されていることを特徴とする。

（４）また、本発明の一態様は、（２）または（３）に記載の試料保持具において、前記支持台において前記厚さ方向および前記クリップの装着方向に直交する方向の両端部の外形は、先端に向かうことに伴い、厚さが減少傾向に変化する形状に形成されていることを特徴とする。

（５）また、本発明の一態様は、（１）から（４）の何れか１つに記載の試料保持具において、前記支持台に前記試料保持部材を装着するための部材装着用器具であって、前記クリップが装着された前記支持台を固定する支持台固定部と、前記支持台の前記厚さ方向に変位し、前記支持台の前記第２表面側から前記第１表面側に向かって前記孔または前記溝に挿入されて前記第１挟持部を前記厚さ方向に押すことによって、前記第１挟持部と前記第２挟持部との間隔を広げるように前記クリップを弾性変形させる変位部材と、前記変位部材を前記厚さ方向に変位させる駆動機構と、を備えることを特徴とする部材装着用器具である。

（６）また、本発明の一態様は、（１）から（４）の何れか１つに記載の試料保持具を取り外し可能に固定するホルダと、前記ホルダを収容する試料室と、前記試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置である。

（７）また、本発明の一態様は、（６）に記載の荷電粒子ビーム装置において、前記ホルダは、前記試料保持具を支持する支持部材と、前記支持台において厚さ方向および前記クリップの装着方向に直交する方向の両端部を前記支持部材に固定する固定部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の試料保持具、部材装着用器具、および荷電粒子ビーム装置によれば、支持台に対して試料保持部材を固定するクリップを備えるので、試料の破損を防ぎながら試料保持部材を容易に着脱することができる。試料保持具を複数の異なる荷電粒子ビーム装置のホルダに装着可能なので、異なる装置間で試料を移設するための汎用性を確保しながら装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。

本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る試料保持具を第１表面側から見た平面図である。 本発明の実施形態に係る試料保持具の断面図であり、図２に示すＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施形態に係る試料保持具を第１表面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る試料保持具の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置のホルダの概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置のホルダの一部を拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置のホルダの一部を分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る部材装着用器具の平面図であり、表面を透過して内部の概略構成の一部を示す図である。 本発明の実施形態に係る部材装着用器具の斜視図であり、表面を透過して内部の概略構成の一部を示す図である。 本発明の実施形態に係る部材装着用器具の斜視図であり、試料保持具が装着された状態において、表面を透過して内部の概略構成の一部を示す図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係る荷電粒子ビーム装置のホルダの一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係る荷電粒子ビーム装置のホルダの一部を分解して示す斜視図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具を第１表面側から見た平面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具の断面図であり、図１４に示すＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具を第１表面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具の分解斜視図である。 本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具を第１表面側から見た平面図である。 本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具の断面図であり、図１８に示すＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具を第１表面側から見た斜視図である。 本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具の分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の概略構成を示す斜視図である。

本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、内部を減圧状態に維持可能な試料室１１と、試料Ｓを保持する試料保持具１２を取り外し可能に固定するホルダ１３と、試料室１１の内部でホルダ１３を固定する試料台１４と、を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１に固定される電子ビーム鏡筒１５および集束イオンビーム鏡筒１６を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１に固定される検出器、例えば、二次荷電粒子検出器１７およびＥＤＳ検出器１８を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓの表面にガスを供給するガス供給部１９と、試料Ｓを保持して移動するニードル２０と、を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１の外部において荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する制御装置２１と、制御装置２１に接続される入力デバイス２２および表示装置２３と、を備えている。
試料Ｓは、例えば、試料片摘出用試料から摘出された微小な試料片などである。なお、電子ビーム鏡筒１５および集束イオンビーム鏡筒１６の照射対象は、試料Ｓに限らず、試料片摘出用試料、および照射領域内に存在するニードル２０などであってもよい。
以下において、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は３次元直交座標系を成し、Ｘ軸およびＹ軸は、荷電粒子ビーム装置１０の上下方向に直交する基準面（例えば、水平面など）に平行であり、Ｚ軸は上下方向（例えば、水平面に直交する鉛直方向など）に平行である。

試料室１１は、所望の減圧状態を維持可能な気密構造の耐圧筐体によって形成されている。試料室１１は、排気装置（図示略）によって内部を所望の減圧状態になるまで排気可能である。
試料保持具１２およびホルダ１３については後述する。
試料台１４は、ホルダ１３が固定される試料ステージ３１と、試料ステージ３１をＺ軸に平行な回転軸の軸周りに回転駆動する第１回転機構３２と、試料ステージ３１および第１回転機構３２を支持する第１支持部３３と、を備えている。試料台１４は、第１支持部３３をＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各々に沿って平行に移動させるステージ移動機構３４と、第１支持部３３およびステージ移動機構３４を支持する第２支持部３５と、を備えている。試料台１４は、第２支持部３５をＸ軸に平行な傾斜軸Ｔの軸周りに回転駆動する第２回転機構３６を備えている。第２回転機構３６は、試料室１１に固定されている。第２回転機構３６は、試料ステージ３１をＹ軸に対して任意の角度に傾斜させる。第１回転機構３２、ステージ移動機構３４、および第２回転機構３６の各々は、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２１から出力される制御信号によって制御される。

電子ビーム鏡筒１５は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に電子ビーム（ＥＢ）を照射する。電子ビーム鏡筒１５は、例えば、電子ビームの出射端部１５ａをＺ軸方向で試料ステージ３１に臨ませるとともに、電子ビームの光軸をＺ軸方向に平行にして、試料室１１に固定されている。電子ビーム鏡筒１５は、電子を発生させる電子源と、電子源から射出された電子を集束および偏向させる電子光学系と、を備えている。電子光学系は、例えば、電磁レンズおよび偏向器などを備えている。電子源および電子光学系は、電子ビームの照射位置および照射条件などに応じて制御装置２１から出力される制御信号によって制御される。

集束イオンビーム鏡筒１６は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射する。集束イオンビーム鏡筒１６は、例えば、集束イオンビームの出射端部１６ａをＺ軸に対して所定角度傾斜した傾斜方向で試料ステージ３１に臨ませるとともに、集束イオンビームの光軸を傾斜方向に平行にして、試料室１１に固定されている。集束イオンビーム鏡筒１６は、イオンを発生させるイオン源と、イオン源から引き出されたイオンを集束および偏向させるイオン光学系と、を備えている。イオン光学系は、例えば、コンデンサレンズなどの第１静電レンズと、静電偏向器と、対物レンズなどの第２静電レンズと、などを備えている。イオン源およびイオン光学系は、集束イオンビームの照射位置および照射条件などに応じて制御装置２１から出力される制御信号によって制御される。イオン源は、例えば、液体ガリウムなどを用いた液体金属イオン源、プラズマ型イオン源、およびガス電界電離型イオン源などである。

荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面に集束イオンビームを走査しながら照射することによって、被照射部の画像化と、スパッタリングによる各種の加工（掘削、トリミング加工など）と、デポジション膜の形成となどを実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料片摘出用試料から透過電子顕微鏡による透過観察用の試料片（例えば、薄片試料および針状試料）、電子ビームによる分析用の分析試料片、および走査型プローブ顕微鏡の探針用の試料片などを形成する加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料保持具１２に保持される試料片を、透過電子顕微鏡による透過観察に適した所望の厚さの薄膜とする加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料片摘出用試料、試料片、およびニードル２０などの照射対象の表面に集束イオンビームまたは電子ビームを走査しながら照射することによって、照射対象の表面の観察を実行可能である。
なお、電子ビーム鏡筒１５および集束イオンビーム鏡筒１６は相互の配置を入れ替えるように、電子ビーム鏡筒１５を傾斜方向に配置し、集束イオンビーム鏡筒１６をＺ軸方向に配置してもよい。

二次荷電粒子検出器１７は、集束イオンビームまたは電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（二次電子、二次イオン）を検出する。ＥＤＳ検出器１８は、電子ビームの照射によって照射対象から発生するＸ線を検出する。二次荷電粒子検出器１７およびＥＤＳ検出器１８の各々は制御装置２１に接続されており、二次荷電粒子検出器１７およびＥＤＳ検出器１８から出力される検出信号は制御装置２１に送信される。
荷電粒子ビーム装置１０は、二次荷電粒子検出器１７およびＥＤＳ検出器１８に限らず、他の検出器を備えてもよい。他の検出器は、例えば、反射電子検出器、およびＥＢＳＤ検出器などである。反射電子検出器は、電子ビームの照射によって照射対象から反射される反射電子を検出する。ＥＢＳＤ検出器は、電子ビームの照射によって照射対象から発生する電子線後方散乱回折パターンを検出する。なお、二次荷電粒子検出器１７のうち二次電子を検出する二次電子検出器と、反射電子検出器とは、電子ビーム鏡筒１５の筐体内に収容されてもよい。

ガス供給部１９は、試料室１１に固定されている。ガス供給部１９は、試料ステージ３１に臨ませて配置されるガス噴射部（ノズル）を備えている。ガス供給部１９は、エッチング用ガスおよびデポジション用ガスなどを照射対象に供給する。エッチング用ガスは、集束イオンビームによる照射対象のエッチングを照射対象の材質に応じて選択的に促進するために用いられる。デポジション用ガスは、照射対象の表面に金属または絶縁体などの堆積物によるデポジション膜を形成するために用いられる。
ニードル２０は、例えば、試料台１４とは独立して設けられるニードル駆動機構２０ａによって試料室１１内を変位させられる。ニードル２０は、例えば、試料台１４に固定された試料片摘出用試料から微小な試料片を取り出し、試料片を保持して、後述する試料片ホルダに移設する。
ガス供給部１９およびニードル駆動機構２０ａの各々は、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２１から出力される制御信号によって制御される。

制御装置２１は、入力デバイス２２から出力される信号または予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。入力デバイス２２は、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウスおよびキーボードなどである。
制御装置２１は、自動的なシーケンス制御におけるモード選択および加工設定などの各種の設定を行なうための画面を、表示装置２３に表示させる。制御装置２１は、二次荷電粒子検出器１７およびＥＤＳ検出器１８などの各種の検出器によって検出される状態量に基づいて生成する画像データを、画像データの操作画面とともに表示装置２３に表示させる。制御装置２１は、例えば、電子ビームまたは集束イオンビームの照射位置を走査しながら二次荷電粒子検出器１７によって検出される二次荷電粒子の検出量を、照射位置に対応付けた輝度信号に変換して、二次荷電粒子の検出量の２次元位置分布によって照射対象の形状を示す画像データを生成する。制御装置２１は、生成した画像データとともに、各画像データの拡大、縮小、移動、および回転などの操作を実行するための画面を、表示装置２３に表示させる。

以下、試料保持具１２について添付図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る試料保持具１２を第１表面５１側から見た平面図である。図３は、本発明の実施形態に係る試料保持具１２の断面図であり、図２に示すＡ−Ａ線断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る試料保持具１２を第１表面５１側から見た斜視図である。図５は、本発明の実施形態に係る試料保持具１２の分解斜視図である。

試料保持具（スタブ）１２は、ホルダ１３に取り外し可能に固定される。試料保持具１２は、試料Ｓを保持する試料保持部材４１と、試料保持部材４１を支持する支持台４２と、支持台４２において試料保持部材４１が配置される位置に装着されるクリップ４３と、を備えている。

試料保持部材（メッシュ）４１は、例えば、微小な試料片を保持する試料片ホルダなどである。試料保持部材４１の外形は、例えば、略半円形の板状に形成されている。試料保持部材４１は、例えば、金属材料により形成されている。試料保持部材４１には、試料Ｓが接続される切り欠き部４１ａが形成されている。切り欠き部４１ａには、ガス供給部１９によってデポジション用ガスが供給されながら集束イオンビーム鏡筒１６によって集束イオンビームが照射されることによって形成されるデポジション膜によって試料Ｓが接続されている。

支持台４２の外形は、例えば、矩形板状に形成されている。支持台４２の厚さ方向Ｈで対向する第１表面５１および第２表面５２のうち、第１表面５１上には第１凹部５３が形成され、第２表面５２上には第２凹部５４が形成されている。第１凹部５３には、試料保持部材４１が配置される支持部位５５と、支持部位５５において試料保持部材４１を位置決めする支持突出部５６とが設けられている。第１凹部５３には、厚さ方向Ｈおよびクリップ４３の装着方向Ｆに直交する幅方向Ｗにおいて支持部位５５の両側に隣り合うようにして、２つの貫通部位５７が設けられている。各々の貫通部位５７には、厚さ方向Ｈに貫通する貫通孔５８が形成されている。
支持台４２において幅方向Ｗの両端部５９ａ，５９ｂの外形は、例えば第１表面５１側における面取り形状などのように、先端に向かうことに伴い、厚さが減少傾向に変化する形状に形成されている。

クリップ４３の外形は、例えば、矩形の板状部材が折り曲げられた形状に形成されている。クリップ４３は、例えば、金属などの弾性材料により形成されている。クリップ４３は、２つの第１挟持部６１と、２つの第１挟持部６１に向かい合うように配置される第２挟持部６２と、２つの第１挟持部６１と第２挟持部６２とを接続する２つの接続部６３と、を備えている。
クリップ４３は、２つの第１挟持部６１と第２挟持部６２とによって支持台４２を厚さ方向Ｈの両側から挟み込むようにして支持台４２の第１凹部５３および第２凹部５４に装着されている。各々の第１挟持部６１は、支持台４２の第１表面５１側の第１凹部５３において、試料保持部材４１を支持部位５５に押し付けるようにして固定するとともに、各々の貫通部位５７の貫通孔５８の少なくとも一部を塞ぐように配置されている。第２挟持部６２は、支持台４２の第２表面５２側の第２凹部５４において、貫通孔５８に干渉しない位置に配置されている。
クリップ４３は、支持台４２に試料保持部材４１が配置されていない状態であっても、支持台４２に対する装着を維持するように形成されている。クリップ４３は、例えば、第１挟持部６１および第２挟持部６２が弾性力によって支持台４２を挟み込むことによって、または、第２挟持部６２が、接着、ろう付け、および溶接などによって支持台４２に固定されることによって、支持台４２に対する装着を維持する。

以下、ホルダ１３について添付図面を参照しながら説明する。
図６は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０のホルダ１３の概略構成を示す斜視図である。図７は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０のホルダ１３の一部を拡大して示す斜視図である。図８は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０のホルダ１３の一部を分解して示す斜視図である。

ホルダ１３は、例えば台座型ホルダであって、試料台１４に固定されている。ホルダ１３は、少なくとも１つの試料保持具１２を取り外し可能に固定する。ホルダ１３は、例えば、４つの試料保持具１２を幅方向Ｗに並べて支持する保持具支持部材７１と、各試料保持具１２の支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂを保持具支持部材７１に固定する固定部材７２と、保持具支持部材７１を固定する固定台７３と、を備えている。

固定部材７２は、支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂの各々を保持具支持部材７１に押し付ける固定具７４と、固定具７４を保持具支持部材７１に固定するねじ７５と、を備えている。
固定具７４の外形は、例えば矩形板状などに形成されている。固定具７４には、ねじ７５の頭部を収容するための深座ぐり加工が施されたねじ穴７４ａが形成されている。固定具７４は、支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂの各々に接触する突出部７４ｂを備えている。突出部７４ｂの外形は、支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂの各々の形状に対応して、先端に向かうことに伴い、厚さが減少傾向に変化する形状に形成されている。突出部７４ｂは、例えば、固定具７４が保持具支持部材７１に固定された状態で固定具７４の表面と支持台４２の第１表面５１とがほぼ同一面となるように形成されている。
ねじ７５は、固定具７４のねじ穴７４ａに挿入されるとともに、保持具支持部材７１に形成されたねじ装着穴７１ａに装着されることによって、固定具７４を介して試料保持具１２を保持具支持部材７１に押し付けるようにして、試料保持具１２を固定する。ねじ７５は、軸部に装着されるばね部材７５ａを備えている。ばね部材７５ａは、ねじ７５の締め付けに抗する反発力を発生させる。

以下、試料保持具１２において支持台４２に試料保持部材４１を装着するための部材装着用器具８０について添付図面を参照しながら説明する。
図９は、本発明の実施形態に係る部材装着用器具８０の平面図であり、表面を透過して内部の概略構成の一部を示す図である。図１０は、本発明の実施形態に係る部材装着用器具８０の斜視図であり、表面を透過して内部の概略構成の一部を示す図である。図１１は、本発明の実施形態に係る部材装着用器具８０の斜視図であり、試料保持具１２が装着された状態において、表面を透過して内部の概略構成の一部を示す図である。

部材装着用器具８０は、本体８１と、クリップ４３が装着された支持台４２を載置する載置部位８２と、支持台４２を固定する板状部材８３と、板状部材８３を本体８１に固定する固定ねじ８４と、を備えている。部材装着用器具８０は、支持台４２の厚さ方向Ｈに変位する２つのピン部材８５と、２つのピン部材８５を変位させる駆動機構８６と、試料保持部材４１を支持台４２に向かって案内するガイド部８７と、を備えている。

載置部位８２の外形は、例えば、本体８１の表面上に形成された凹部などのように、クリップ４３が装着された支持台４２を所定に位置決めしながら収容可能な形状に形成されている。
板状部材８３は、載置部位８２に載置された支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂに接触して両端部５９ａ，５９ｂを載置部位８２に押し付けるようにして、支持台４２を固定する接触部８３ａを備えている。板状部材８３には、固定ねじ８４が挿入されるねじ穴８３ｂおよび溝部８３ｃが形成されている。板状部材８３は、２つの固定ねじ８４が本体８１に形成されたねじ穴に締結された状態では、接触部８３ａが支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂに接触することによって、支持台４２を載置部位８２に押し付けるようにして固定する。板状部材８３は、２つの固定ねじ８４の締結が緩められた状態では、ねじ穴８３ｂに挿入されている固定ねじ８４を中心として、溝部８３ｃから固定ねじ８４を離脱させるように、本体８１の表面上で回転可能である。板状部材８３は、溝部８３ｃから固定ねじ８４を離脱させた状態では、支持台４２の厚さ方向Ｈにおいて支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂと接触部８３ａとが干渉しないように配置され、載置部位８２に対する支持台４２の着脱を可能とする。

２つのピン部材８５は、載置部位８２の表面に対する法線方向において、載置部位８２の内部に収容される位置と載置部位８２の表面から突出する位置との間で変位する。ピン部材８５は、載置部位８２の表面から突出する際に、支持台４２の第２表面５２側から第１表面５１側に向かって貫通孔５８に挿入されて、第１挟持部６１を厚さ方向Ｈに押すことによって、第１挟持部６１と第２挟持部６２との間隔を広げるようにクリップ４３を弾性変形させる。２つのピン部材８５によって２つの第１挟持部６１が支持台４２の支持部位５５から離されることによって、２つの第１挟持部６１と支持部位５５との間に試料保持部材４１を挿入するための空間が形成される。支持台４２の支持部位５５に試料保持部材４１が配置された状態でピン部材８５が載置部位８２の内部に収容されるように変位すると、ピン部材８５によるクリップ４３の弾性変形は解消され、第１挟持部６１は試料保持部材４１を支持部位５５に押し付けるようにして固定する。

駆動機構８６は、例えば、２つのピン部材８５を独立的に変位させる。駆動機構８６は、２つのピン部材８５の各々を変位させるために操作される２つの操作用ねじ８６ａを備えている。駆動機構８６は、本体８１の内部において２つのピン部材８５の各々に接続されており、２つの操作用ねじ８６ａに入力される駆動力を２つのピン部材８５の各々に伝達することによって、２つのピン部材８５を変位させる。２つの操作用ねじ８６ａの各々は、本体８１の表面上に形成された２つのねじ挿入穴８１ａの各々に装着されている。

ガイド部８７の外形は、例えば、本体８１の表面上に形成された凹部に設けられた台座などのように、試料保持部材４１を所定に位置決めしながら載置部位８２に載置された支持台４２に向かってスライド移動可能な形状に形成されている。ガイド部８７は、試料保持部材４１が載置される２つのガイドレール８７ａが設けられたスライド台８７ｂと、試料保持部材４１を位置決めする２つのガイド壁８７ｃと、を備えている。
２つのガイドレール８７ａは、例えば、試料保持部材４１の幅方向Ｗの長さよりも小さな間隔を置いて、ガイド部８７における試料保持部材４１のスライド方向Ｄに平行に伸びるように設けられている。スライド台８７ｂの表面に対する法線方向における２つのガイドレール８７ａの高さは、例えば、載置部位８２に載置された支持台４２における支持部位５５の表面の高さよりもやや高くなるように形成されている。各ガイドレール８７ａのスライド方向Ｄの先端部は、例えば、試料保持部材４１をスムースに支持台４２に受け渡すために、先端に向かうことに伴い、高さが徐々に低くなるような下り傾斜形状に形成されている。
２つのガイド壁８７ｃは、試料保持部材４１を挟み込むように、試料保持部材４１の幅方向Ｗの長さよりもやや大きな所定間隔を置いて、スライド方向Ｄに平行に伸びるように設けられている。

上述したように、本実施形態の試料保持具１２によれば、支持台４２に対して試料保持部材４１を固定するクリップ４３を備えるので、試料Ｓの破損を防ぎながら試料保持部材４１を容易に着脱することができる。支持台４２に対して試料保持部材４１をねじ等で固定する場合に比べて、試料保持具１２を小型化することができる。
クリップ４３は、支持台４２の第１表面５１側において貫通孔５８を塞ぐ第１挟持部６１と、支持台４２の第２表面５２側において貫通孔５８に干渉しない第２挟持部６２とを備えるので、貫通孔５８に挿入されるピン部材８５によって第１挟持部６１を押すことができる。これにより、第１挟持部６１と支持部位５５との間に試料保持部材４１を挿入するための空間を容易に形成することができ、支持台４２に試料保持部材４１を容易に装着することができる。
クリップ４３は、支持台４２の第１表面５１上に形成された第１凹部５３と、第２表面５２上に形成された第２凹部５４とに装着されるので、試料保持具１２の厚さが増大することを防ぐことができる。
支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂは、先端に向かうことに伴い、厚さが減少傾向に変化するので、両端部５９ａ，５９ｂを固定具７４によってホルダ１３の保持具支持部材７１に押さえ付ける際に、厚さが増大することを防ぐことができる。

本実施形態の部材装着用器具８０によれば、支持台４２の貫通孔５８に挿入されて、第１挟持部６１を押すことによって、第１挟持部６１と第２挟持部６２との間隔を広げるピン部材８５を備えるので、支持台４２とクリップ４３との間に試料保持部材４１を挿入するための空間を容易に形成することが出来る。
本実施形態の荷電粒子ビーム装置１０によれば、試料保持具１２を取り外し可能に固定するホルダ１３を備えるので、試料Ｓを移設するための汎用性を確保しながら装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。
ホルダ１３は、試料保持具１２の支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂを保持具支持部材７１に固定する固定部材７２を備えるので、支持台４２の両端部５９ａ，５９ｂ以外に接触する部材を備える場合に比べて、厚さが増大することを防ぐことができる。

以下、上述した実施形態の第１変形例について添付図面を参照しながら説明する。
図１２は、本発明の実施形態の第１変形例に係る荷電粒子ビーム装置１０のホルダ９０の一部を示す斜視図である。図１３は、本発明の実施形態の第１変形例に係る荷電粒子ビーム装置１０のホルダ９０の一部を分解して示す斜視図である。
上述した実施形態において、ホルダ１３は台座型ホルダであるとしたが、これに限定されない。ホルダ１３は、例えばロッド型ホルダなどのように、台座型以外の形状のホルダであってもよい。なお、以下において、上述した実施形態と同一部分については、同一の符号を配して説明を省略または簡略する。

第１変形例に係るホルダ９０は、例えばサイドエントリー型の試料ステージなどに用いられるロッド型ホルダである。ホルダ９０は、例えば、電子ビーム鏡筒１５が走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡などの電子顕微鏡を構成する場合に用いられる。ホルダ９０は、電子ビームの照射による試料Ｓの透過電子を検出可能にするように、試料保持具１２を取り外し可能に保持する。
ホルダ９０は、棒状支持部９１と、棒状支持部９１の先端に接続される板状支持部９２と、板状支持部９２に試料保持具１２を取り外し可能に固定する板ばね固定具９３と、を備えている。板状支持部９２には、厚さ方向で対向する２つの表面の各々に凹部９２ａが形成されているとともに、凹部９２ａにおいて試料保持具１２を配置可能な切り欠き部９２ｂが形成されている。

板ばね固定具９３は、例えば、矩形の板状体が折り曲げられた形状に形成されている。板ばね固定具９３は、２つの第１挟持板９３ａと、２つの第１挟持板９３ａに向かい合うように配置される第２挟持板９３ｂと、２つの第１挟持板９３ａと第２挟持板９３ｂとを接続する２つの接続板９３ｃと、を備えている。
板ばね固定具９３は、２つの第１挟持板９３ａと第２挟持板９３ｂとによって支持台４２および板状支持部９２を厚さ方向Ｈの両側から挟み込むようにして板状支持部９２の２つの凹部９２ａに装着されている。２つの第１挟持板９３ａは、支持台４２の第１表面５１側において、クリップ４３に干渉しない位置で第１表面５１に接触している。第２挟持板９３ｂは、支持台４２の第２表面５２側において、クリップ４３に干渉しない位置で第２表面５２に接触している。第２挟持板９３ｂは、凹部９２ａにおいて、例えば、接着、ろう付け、および溶接などによって板状支持部９２に固定されている。

第１変形例によれば、試料保持具１２を複数の異なる荷電粒子ビーム装置１０のホルダに装着可能なので、異なる装置間で試料Ｓを移設するための汎用性を確保しながら装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。

以下、上述した実施形態の第２変形例について添付図面を参照しながら説明する。
図１４は、本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具１２を第１表面５１側から見た平面図である。図１５は、本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具１２の断面図であり、図１４に示すＢ−Ｂ線断面図である。図１６は、本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具１２を第１表面５１側から見た斜視図である。図１７は、本発明の実施形態の第２変形例に係る試料保持具１２の分解斜視図である。
上述した実施形態において、クリップ４３は板状部材であるとしたが、これに限定されない。クリップ４３は、例えば線状部材などの板状部材以外の形状の部材によって形成されてもよい。なお、以下において、上述した実施形態と同一部分については、同一の符号を配して説明を省略または簡略する。

第２変形例に係るクリップ１４３の外形は、例えば線状部材が折り曲げられた形状に形成されている。クリップ１４３は、２つの第１挟持部１６１と、２つの第１挟持部１６１に向かい合うように配置される第２挟持部１６２と、２つの第１挟持部１６１と第２挟持部１６２とを接続する２つの接続部１６３と、を備えている。
クリップ１４３は、２つの第１挟持部１６１と第２挟持部１６２とによって支持台４２を厚さ方向Ｈの両側から挟み込むようにして支持台４２の第１凹部５３および第２凹部５４に装着されている。各々の第１挟持部１６１は、支持台４２の第１表面５１側の第１凹部５３において、試料保持部材４１を支持部位５５に押し付けるようにして固定するとともに、各々の貫通部位５７の貫通孔５８の少なくとも一部を塞ぐように配置されている。第２挟持部１６２は、支持台４２の第２表面５２側の第２凹部５４において、貫通孔５８に干渉しない位置に配置されている。
クリップ１４３は、支持台４２に試料保持部材４１が配置されていない状態であっても、支持台４２に対する装着を維持するように形成されている。クリップ１４３は、例えば、第１挟持部１６１および第２挟持部１６２が弾性力によって支持台４２を挟み込むことによって、または、第２挟持部１６２が、接着、ろう付け、および溶接などによって支持台４２に固定されることによって、支持台４２に対する装着を維持する。

第２変形例によれば、線状部材によって形成されるクリップ１４３を備えるので、試料保持具１２を軽量化することができるとともに、支持台４２に対する試料保持具１２の着脱を容易に行うことができる。

以下、上述した実施形態の第３変形例について添付図面を参照しながら説明する。
図１８は、本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具１２を第１表面５１側から見た平面図である。図１９は、本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具１２の断面図であり、図１８に示すＣ−Ｃ線断面図である。図２０は、本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具１２を第１表面５１側から見た斜視図である。図２１は、本発明の実施形態の第３変形例に係る試料保持具１２の分解斜視図である。
上述した実施形態において、試料保持部材４１は板状部材であるとしたが、これに限定されない。試料保持部材４１は、例えば針状部材などの板状部材以外の形状の部材によって形成されてもよい。なお、以下において、上述した実施形態と同一部分については、同一の符号を配して説明を省略または簡略する。

第３変形例に係る試料保持部材２４１の外形は、例えば、針状に形成されている。試料保持部材２４１の先端に保持される試料Ｓは、例えば、走査型トンネル顕微鏡および原子間力顕微鏡などの走査型プローブ顕微鏡のプローブ（探針）として用いられる。
支持台４２の第１凹部５３において、支持部位５５には、上述した実施形態の支持突出部５６の代わりに、試料保持部材２４１を装着するための凹溝２５６が形成されている。
クリップ２４３は、１つの第３挟持部２６１と、第３挟持部２６１に向かい合うように配置される第２挟持部６２と、第３挟持部２６１と第２挟持部６２とを接続する２つの接続部６３と、を備えている。クリップ２４３は、第３挟持部２６１と第２挟持部６２とによって支持台４２を厚さ方向Ｈの両側から挟み込むようにして支持台４２の第１凹部５３および第２凹部５４に装着されている。
第３挟持部２６１は、支持台４２の第１表面５１側の第１凹部５３において、試料保持部材２４１を支持部位５５の凹溝２５６に押し付けるようにして固定するとともに、２つの貫通部位５７の各々の貫通孔５８の少なくとも一部を塞ぐように配置されている。

第３変形例によれば、針状の試料保持部材２４１を保持する試料保持具１２を備えるので、走査型プローブ顕微鏡にプローブを移設するための汎用性を確保しながら装置構成に要する費用が嵩むことを防止することができる。

以下、上述した実施形態の他の変形例について説明する。
上述した実施形態において、試料台１４の貫通部位５７には、貫通孔５８が形成されるとしたが、これに限定されず、貫通孔５８の代わりに貫通溝が形成されてもよい。

なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…荷電粒子ビーム装置、１１…試料室、１２…試料保持具、１３…ホルダ、１４…試料台、１５…電子ビーム鏡筒、１６…集束イオンビーム鏡筒、１７…二次荷電粒子検出器、１８…ＥＤＳ検出器、１９…ガス供給部、２０…ニードル、２１…制御装置、２２…入力デバイス、２３…表示装置、４１…試料保持部材、４２…支持台、４３…クリップ、５１…第１表面、５２…第２表面、５３…第１凹部、５４…第２凹部、５５…支持部位、５６…支持突出部、５７…貫通部位、５８…貫通孔、６１…第１挟持部、６２…第２挟持部、７１…保持具支持部材、７２…固定部材、７３…固定台、８０…部材装着用器具、８１…本体、８２…載置部位、８３…板状部材、８４…固定ねじ、８５…ピン部材、８６…駆動機構、８７…ガイド部、Ｓ…試料

Claims (6)

1. 荷電粒子ビーム装置のホルダに取り外し可能に固定される試料保持具であって、
   荷電粒子ビームが照射される試料を保持する試料保持部材と、
   前記試料保持部材を支持する支持台と、
   前記支持台において前記試料保持部材が配置される支持部位に装着されるクリップと、を備え、
   前記支持台は、前記支持部位以外において厚さ方向に貫通する孔または溝が形成された貫通部位を備え、
   前記クリップは、前記支持台を前記厚さ方向の両側から挟み込むように対を成す第１挟持部および第２挟持部を備え、
   前記第１挟持部は、前記支持台の第１表面側において前記試料保持部材を前記支持部位に押し付けるとともに前記孔または前記溝の少なくとも一部を塞ぎ、
   前記第２挟持部は、前記支持台の第２表面側において前記孔または前記溝に干渉しない位置に設けられている、
   ことを特徴とする試料保持具。
2. 前記支持部位および前記貫通部位は、前記支持台の前記第１表面上に形成された第１凹部に設けられ、
   前記第１挟持部は、前記第１凹部において前記試料保持部材を前記支持部位に押し付け、
   前記第２挟持部は、前記支持台の前記第２表面上に形成された第２凹部に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
3. 前記支持台において前記厚さ方向および前記クリップの装着方向に直交する方向の両端部の外形は、先端に向かうことに伴い、厚さが減少傾向に変化する形状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の試料保持具において前記支持台に前記試料保持部材を装着するための部材装着用器具であって、
   前記クリップが装着された前記支持台を固定する支持台固定部と、
   前記支持台の前記厚さ方向に変位し、前記支持台の前記第２表面側から前記第１表面側に向かって前記孔または前記溝に挿入されて前記第１挟持部を前記厚さ方向に押すことによって、前記第１挟持部と前記第２挟持部との間隔を広げるように前記クリップを弾性変形させる変位部材と、
   前記変位部材を前記厚さ方向に変位させる駆動機構と、を備えることを特徴とする部材装着用器具。
5. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の試料保持具を取り外し可能に固定するホルダと、
   前記ホルダを収容する試料室と、
   前記試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
6. 前記ホルダは、
   前記試料保持具を支持する支持部材と、
   前記支持台において前記厚さ方向および前記クリップの装着方向に直交する方向の両端部を前記支持部材に固定する固定部材と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。

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