特開 2023-121727 微小試料サンプリングにおけるアライメント方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023121727

(43)【公開日】2023-08-31

(54)【発明の名称】微小試料サンプリングにおけるアライメント方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/22 20060101AFI20230824BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20230824BHJP

【ＦＩ】

H01J37/22 502A

H01J37/317 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004480

(22)【出願日】2023-01-16

(31)【優先権主張番号】P 2022024909

(32)【優先日】2022-02-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】522066849

【氏名又は名称】金子 守

(74)【代理人】

【識別番号】100107906

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 克彦

(72)【発明者】

【氏名】金子 守

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA07

5C101AA32

5C101AA37

5C101FF31

5C101GG04

5C101HH23

(57)【要約】

【課題】微小試料サンプリングにおいて、アライメントの作業時間を短縮する。
【解決手段】微小試料１に接触可能なプローブ針２と、微小試料１及びプローブ針２にイオンビームを照射するイオン銃７と、微小試料１及びプローブ針２から発生した２次電子を検出する２次電子検出器８と、を備えたＦＩＢ装置１００を提供する。そして、プローブ針２を最上位置に設定した状態での２次電子検出器８から得られる２次電子像におけるプローブ針２と微小試料１の視差に基づいて、プローブ針２と微小試料１とのアライメントを行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

微小試料に接触可能なプローブ針と、微小試料及びプローブ針に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子銃と、微小試料及びプローブ針から発生した２次電子を検出する２次電子検出器と、を備えた装置を提供し、
プローブ針を一定の高さに設定した状態での２次電子検出器から得られる２次電子像におけるプローブ針と微小試料の視差に基づいて、プローブ針と微小試料とのアライメントを行うことを特徴とする微小試料サンプリングにおけるアライメント方法。

【請求項2】

微小試料に接触して持ち上げて保持可能なプローブ針と、プローブ針に保持された微小試料を貼り付け可能なメッシュと、微小試料、プローブ針及びメッシュに荷電粒子ビームを照射する荷電粒子銃と、微小試料、プローブ針及びメッシュから発生した２次電子を検出する２次電子検出器と、メッシュを移動可能なステージと、を備えた装置を提供し、
プローブ針を一定の高さに設定した状態での２次電子検出器から得られる２次電子像におけるプローブ針と微小試料の視差に基づいて、プローブ針と微小試料との第１のアライメントを行い、プローブ針を微小試料に接触して持ち上げて保持する工程と、
ステージの移動により、プローブ針に保持された微小試料の下方にメッシュを移動させる工程と、
前記視差に基づいてプローブ針とメッシュとの第２のアライメントを行い、プローブ針に保持された微小試料をメッシュに貼り付ける工程と、を備え、
第１及び第２のアライメントは、微小試料及びメッシュをユーセントリック位置に設定して行われることを特徴とする微小試料サンプリングにおけるアライメント方法。

【請求項3】

前記一定の高さは、前記プローブ針の上死点の高さであることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小試料サンプリングにおけるアライメント方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微小試料サンプリングにおけるアライメント方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、マイクロサンプリング（登録商標）と称される微小試料サンプリングでは、集束イオンビーム装置（以下、ＦＩＢ装置という）のステージを傾斜させて、２次電子検出装置により斜め上方から２次電子像（ＳＩＭ像）を観察しながら、ミクロンオーダーのレベルでプローブ針を操作する。

【0003】

微小試料サンプリングにおいて、微小試料１の母材からの切り出し工程では、プローブ針２を微小試料１に接触させて持ち上げる。（図１９を参照）そして、次の段階の微小試料１のメッシュ（微小試料１の取り付け台）への貼り付け工程では、プローブ針２に保持された微小試料１をメッシュに接触させて貼り付ける。

【0004】

この場合、微小試料１は、例えば、透過型電子顕微鏡（以下、ＴＥＭという）観察用の試料片であり、数十μｍのサイズである。この微小試料１はメッシュに貼り付けられた状態で透過型電子顕微鏡に装着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９－６４７９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述の微小試料１の切り出し工程、並びにメッシュへの貼り付け工程のどちらにおいても、プローブ針２を対象物に近づけてから接触させるまでの位置合わせ工程（アライメント工程）に最も時間を費やしている。

【0007】

これは、焦点深度の大きい２次電子像の斜め上方からの観察では、遠近の感覚を掴むのが難しいためで、微小試料サンプリングにおける最大の難点であった。そこで、本発明は微小試料サンプリングにおけるにおけるアライメントの作業時間を短縮することができる手法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】

【0008】

本発明の微小試料サンプリングにおけるアライメント方法は、微小試料に接触可能なプローブ針と、微小試料及びプローブ針に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子銃と、微小試料及びプローブ針から発生した２次電子を検出する２次電子検出器と、を備えた装置を提供し、プローブ針を一定の高さに設定した状態での２次電子検出器から得られる２次電子像におけるプローブ針と微小試料の視差に基づいて、プローブ針と微小試料とのアライメントを行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、微小試料サンプリングにおいて、アライメントの作業時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態におけるＦＩＢ装置の全体構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態における視差を説明する図である。

【図3】本発明の実施形態における微小試料の切り出し部の２次電子画像である。（５０度傾斜観察）

【図4】本発明の実施形態における微小試料の切り出し部の２次電子画像である。（０度傾斜観察）

【図5】図４の画像の模式図である。

【図6】本発明の実施形態における微小試料のメッシュへの貼り付け工程を示す２次電子画像である。（０度傾斜観察）

【図7】図６の画像の模式図である。

【図8】本発明の実施形態におけるアライメント方法を示す図である。

【図9】本発明の実施形態におけるプローブ針の座標とステージの座標の関係を示す図である。

【図10】本発明の実施例における微小試料の切り出し工程の２次電子画像である。

【図11】本発明の実施例における微小試料の持ち上げ工程の２次電子画像である。

【図12】微小試料の持ち上げた状態でのプローブ針と母材との視差を示す２次電子画像である。

【図13】微小試料の持ち上げた状態でのプローブ針とメッシュとの視差を示す２次電子画像である。

【図14】プローブ針をメッシュに近づけた状態の２次電子画像である。

【図15】プローブ針をメッシュにアライメントした状態を示す画像である。

【図16】微小試料をメッシュに固定する状態を示す画像である。

【図17】プローブ針と微小試料の接着部分をエッチングで切断する状態を示す画像である。

【図18】プローブ針を初期位置に戻す状態を示す２次電子画像である。

【図19】プローブ針を微小試料に接触させて持ち上げる状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の微小試料サンプリングにおけるアライメント方法を図１～図１８に基づいて説明する。

【0012】

１．＜ＦＩＢ装置の全体構成＞
先ず、本発明の微小試料サンプリングにおけるアライメント方法を実施可能なＦＩＢ装置１００の全体構成を図１に基づいて説明する。図示のように、チャンバーＣの中で、母材Ｂから切り出された微小試料１に接触して持ち上げ、これを保持可能なプローブ針２が配置されている。プローブ針２は駆動装置３により、チャンバーＣの中においてＸＹＺ各方向に移動可能に制御されている。

【0013】

チャンバーＣの下部には、母材Ｂ、メッシュ４（微小試料１の取り付け台）を移動可能なステージ５が配置されている。ステージ５は、ＸＹＺ各方向への移動、回転、及び傾斜が可能に構成されている。母材Ｂは、ステージ５の上面に載置される。メッシュ４はメッシュ装着部６の上面に装着され、このメッシュ装着部６は、ステージ５の一端に取り付けられている。

【0014】

また、微小試料１、プローブ針２及びメッシュ４等にイオンビームを照射するイオン銃７はチャンバーＣの上部であって、ステージ５の上方に配置されている。また、微小試料１、プローブ針２及びメッシュ４等から発生した２次電子を検出する２次電子検出器８は、チャンバーＣの側面に配置されている。

【0015】

２．＜アライメントにおける視差について＞
図２に示すように、２つの物体（例えば、微小試料１、プローブ針２）が上下方向に離れて重なっている時、真上から見れば重なって見えるが、斜めから見ると、ずれて見えるのは、日常生活の中でも容易に経験する視差のためである。すなわち、視差とは、２つの物体を真上から見たときと斜めから見たときの「ずれ」のことである。通常の空間の中では視差による、ずれを自明な現象として認識しているが、大きな問題にはならなかった。
２次電子像の観察でも無意識の内に補正できているという思い込みがあった。
ここで、２次電子像は、微小試料１等のサンプル表面から励起された２次電子を電界で大きく曲げて２次電子検出器８に導いて画像に変換して得ているため、上述の２次電子像における「視差」は、厳密には「２次電子の光軸ずれ」であるが、光学理論における視差として扱えるという意味で、本願明細書中では、これを「視差」と称することとする。

【0016】

３．＜アライメントの方法＞
図３は、ステージを５０度傾斜させて、プローブ針２で微小試料１を持ち上げた直後の状態を示す２次電子画像である。当然のことだが、プローブ針２と母材Ｂの切り出し部の位置は一致している。その後、プローブ針２を最上位置（上死点）まで持ち上げて、ステージ５の傾斜を０度にして真上から観察した２次電子画像を図４に示す。図５は、図４の模式図である。微小試料１とプローブ針２は、母材Ｂの切り出した部分の真上にあるはずだが、プローブ針２は母材Ｂの真上よりも、上にずれて見えている。

【0017】

この場合は、２次電子検出器８の取り付け箇所がステージ５の真上のイオン銃７（無限遠点とみなせる）ではなく、チャンバー側面にあるためである。プローブ針２を母材Ｂから離したことで、ステージよりも高い位置にあるプローブ針２が上にずれて見えるのである。実際には、ずれていないにも関わらず、非日常的とも言える２次電子の観察像からは、この視差に気付かない。

【0018】

プローブ針２を最上位置まで持ち上げた時の視差を測定したところ、プローブ針２の尖端と母材Ｂの切り出し部とは、約６０μmの視差が生じていた。プローブ針２の高さが低くなる程（逆に、２次電子検出器８の取り付け位置が高くなり、イオン銃７の位置に近づく程、数学的には無限遠の距離に近づく程）、視差は減少して、プローブ針２が母材Ｂに接触した時には０μmになる。この視差を利用すると、アライメントを簡単にできる。

【0019】

先ず、広視野画面である低倍率観察画面では、ＸＹ座標がずれるので、アライメントを行う時は、超微細画面である高倍率観察画面に設定しておいて、この約６０μmの視差を利用して、（ａ）、（ｂ）の方法で合わせる。

【0020】

（ａ） 微小試料１（ＴＥＭ観察用の試料）の母材Ｂからの切り出し工程のアライメント（０度傾斜観察）
プローブ針２が例えば最上位置（上死点の位置）に設定される時、プローブ針２の尖端を微小試料１の端から約６０μm上（Ｙ方向）に合わせる。すなわち、視差の分を見込んで、プローブ針２と微小試料１のアライメントを行う。（図４、図５を参照）プローブ針２が微小試料１に近づくにつれて「ずれ」は減り、接触時には０μmになる。

【0021】

この場合、プローブ針２は、必ずしも「最上位置」に設定しなくてもよいが、プローブ針２を再現できる座標に固定しておく必要がある。最も上に持っていけば、座標はわからなくても固定ができる。この固定をするために「最上位置」としている。

【0022】

また、視差の約６０μmというのは本発明者が実験に使用した装置での一例である。また、同じ装置であっても、プローブ針２を交換した場合には、プローブ針２を取り付けた位置により、視差の値は変化するので、視差の寸法を測り直す必要がある。

【0023】

（ｂ）微小試料１のメッシュ４への貼り付け工程のアライメント（０度傾斜観察）
プローブ針２はＹ方向には絶対に動かさない（プローブ針２の現在位置は切り出した時の座標である）。ステージ５を動かして、図６に示すように、（微小試料１を貼り付けようとしている）メッシュ４の中心を画面の中央に精密に合わせる。図７は、図６の模式図である。

【0024】

４．＜アライメントの条件＞
この視差を利用したアライメント方法を適用するには、以下の２条件を満たす必要がある。
（ａ） プローブ針２を一定の高さ、好ましくは上死点まで上昇させておき、プローブ針のＹ方向は動かさないこと
（ｂ） 微小試料１を母材Ｂから持ち上げる時のステージ座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，０）とメッシュ４に貼り付ける時のステージ座標（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，０）がユーセントリック位置（ステージ５を移動させても観察点が動かない領域）になっていること
ここで、ステージ座標は、試料室空間を表す３次元の座標Ｘ，Ｙ，Ｚ、回転角Ｒ、チルト角（傾き）Ｔ、という５つの成分で表されている。

【0025】

５．＜アライメントの原理＞
５－１ 従来のアライメント方法
母材Ｂから切り出した微小試料１を持ち上げる時には、ステージ５を５０度に傾斜させて、プローブ針２を微小試料１に近づける。メッシュ４に貼り付ける時にも、ステージ５を５０度に傾斜させて、微小試料１を貼り付けたプローブ針２をメッシュ４に近づける。微小試料１はプローブ針２で吊り下げたままにしておき、ステージ５を動かすことで、母材Ｂからメッシュ４まで移動させている。

【0026】

基本的には微小試料１を母材Ｂの持ち上げ座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，５０）からメッシュ４の貼り付け座標（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，５０）まで搬送するだけなので、ステージ５を５０度に傾斜させたままでステージ５を平行移動するのが理想である。しかし、この平行移動を実行すると、ステージ５、ガスノズル、プローブ針２、メッシュ４が接触して装置を壊すことがあり、微小試料１の搬送時には、ガスノズルを戻し、ステージ５の傾斜を０度にしなければならない。ここで、ガスノズルとは、例えば、デポジション用のカーボンガスを放出するノズルであり、プローブ針２と微小試料１の接触部にイオンビームを照射することにより、プローブ針２の先端に微小試料１が接着される。

【0027】

従って、母材Ｂ側のステージ座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，０）からメッシュ４側のステージ座標（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，０）への平行移動になる。実際の作業は、ステージ座標のメモリー機能を利用してモータードライブで行っているが、座標を直接入力しているのと同じである。

【0028】

この方法では、２次電子像を見ながらＸ座標のＸ1とＸ2を容易に合わせるのは容易だが、Ｙ座標のＹ1とＹ2は簡単ではない。精密なアライメントでは、５０度に傾斜させたステージ５上の母材Ｂにプローブ針２を近づける場合でも、メッシュ４に近づける場合でも目標箇所になかなか到達しない。プローブ針２が離れている時に見える目標地点と接触した時の目標地点が、視差により大きく外れるからである。ステージ５を５０度に傾斜させていることで、更に混乱する。

【0029】

５－２ アライメント方法の検討
図８（ａ）に、２次電子検出器８、プローブ針２、微小試料１の関係をパラメーター（ｄ１、ｌ１、θ１ ）で示す。また、図８（ｂ）に、２次電子検出器８、プローブ針２、メッシュ４の関係をパラメーター（ｄ２、Ｌ２、θ２ ）で示す。

【0030】

（１）プローブ針２の座標はステージ座標から独立しているため、プローブ針２の座標の原点とステージ５の座標の原点が異なる。（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，０）から（ｄ１、Ｌ１、θ１ ）の算出はできないし、また（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，０）から（ｄ２、Ｌ２、θ２ ）の算出もできない。視差はδ＝Ｌ・ｔａｎθ で表すことはできるが、ｄ１≠ｄ２、Ｌ１≠Ｌ２、θ１≠θ２、であるからδ１≠δ２となり、視差の算出もできない。

【0031】

（２）プローブ針２を最上位置（上死点）に持っていけば（固定位置に置く）、ｄ１＝ｄ２であるから２次電子検出器８とプローブ針２の位置関係は同じになる。θ１≒θ２とみなしても、Ｌ１≠Ｌ２、であるから、δ１≠δ２となるので、やはり視差の算出はできない。

【0032】

（３）プローブ針２を最上位置に持っていき（ｄ１＝ｄ２）、ステージ５の高さＺを調整してＬ２＝Ｌ２にすると、θ１＝θ２となるので、Ｌ１・ｔａｎθ1＝Ｌ２・ｔａｎθ２であるからδ１＝δ２となる。θの具体的な値はわからないが、例えば、メッシュ４の上にプローブ針２を接触させておいてから、プローブ針２を最上位置まで移動させるとδ２の値を測定できるので、δ２の値をδ１に適用し視差の補正ができる。但し、ステージ５の高さＺを調整してＬ１＝Ｌ２にできると仮定した場合である。

【0033】

簡単にプローブ針２の空間座標を算出する方法がなく、仮にプローブ装置の取り付け位置の原点を基準にして算出できたとしても、プローブ針２を交換する度に針の位置が変わるので普遍性がない。Ｌ１とＬ２を同じにして、持ち上げ座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，０）と貼り付け座標（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，０）を合わせる試みは、現実には達成が難しい。

【0034】

これはプローブ針２を動かす機構（マイクロプロービング装置）が既存のＦＩＢ装置１００に後付けされた機械であることから生じた不具合である。統一的に設計されていない為、試料室空間を表す座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点とステージ座標の原点（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒ，Ｔ）が異なる。プローブ針の座標が独立しているので、ステージ座標からのアライメントを困難にしている。この理由から異なる座標系にあるもの同士を結びつける方法を検討しなければならなかった。

【0035】

５－３ 本発明のアライメント方法
空間内に基準点を設けて、母材の持ち上げ座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，０）とメッシュ４の貼り付け座標（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，０）を基準点に移動すれば、Ｚ座標のＺ1とＺ2は同じになるので、プローブ針２と微小試料１の距離（Ｌ1）と微小試料１とメッシュ４の距離 （Ｌ２）を等しくできるはずである。

【0036】

ステージ５を移動させても観察点が動かない領域（ユーセントリック位置）は、平面上の任意座標（Ｘ，Ｙ）を通るＺ軸上に１点だけ存在するので、ユーセントリック位置を２つの異なる空間座標をつなげる共通の基準点にすることを試みた。図９に示すように、ユーセントリック位置（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）を利用すれば、ステージ５上の異なる複数の点を基準点に移動することができる。

【0037】

このＦＩＢ装置１００のステージ５には５軸のユーセントリック機構が備わっており、ユーセントリック補正を利用して、ステージ５上の異なる複数の点をユーセントリック位置に持っていけることがわかった。

【0038】

この場合、微小試料１とメッシュ４の両方をユーセントリック位置に設定し、その位置座標を記憶しておけば、持ち上げ時の母材Ｂのステージ座標（Ｘ1，Ｙ1，Ｚ1，Ｒ1，０）と貼り付け時のメッシュ４のステージ座標（Ｘ2，Ｙ2，Ｚ2，Ｒ2，０）は数値が異なるが（座標はステージ５の原点基準の数値である）、実際には空間内の同じ位置（Ｘ0，Ｙ0，Ｚ0）にあるので、プローブ針２のＺ軸を動かすだけでプローブ針２を微小試料１とメッシュ４の両方に接触させることができる。

【0039】

ここで、本発明のアライメント方法の要点をまとめると以下の通りである。

【0040】

２次電子検出器８の取り付け位置とイオン銃７の取り付け位置のずれにより、視差が存在することがわかった。しかし、プローブ針２の座標と微小試料１の座標が（互いに無関係な）独立した状態では、視差があることを認識できたに過ぎず、この視差をアライメントに利用するには、プローブ針２の座標と微小試料１の座標とを結びつける必要があった。

【0041】

そこで、プローブ針２の座標と微小試料１とを結びつける方法を模索した結果、ステージ５の座標中に１つしか存在しないユーセントリック位置を基準にできることがわかった。ユーセントリック位置は、複数の異なる座標系を結びつける基準点になるため、ステージ５上の微小試料１の位置、ステージ５上のメッシュ４の位置をユーセントリック位置にしておけば、プローブ針２を微小試料１の位置にも、メッシュ４の位置にも持っていけるのである（ここでは、微小試料１の位置、メッシュ４の位置、プローブ針２の位置の３箇所をつないでいる）。

【実施例0042】

以下、視差をアライメントに利用した微小試料サンプリングの実施例を説明する。

【0043】

先ず、メッシュ４の位置をユーセントリック位置に設定して、その座標をメモリに記憶させる。次に、微小試料１の位置をユーセントリック位置に設定して、母材Ｂの正面と裏面の両側からスロープ状にエッチングを行う。ステージ５を傾斜させて、右端だけを残してエッチングを行い、底部を貫通させる。微小試料１の左端には緩衝材（ここでは、「座布団」と呼ぶ）を付け、母材Ｂの左側にはアライメント用のマーキングを行う。プローブ針２をステージ５上に出す。
（１）プローブ針２のＺ軸を最上位置（上死点の位置）まで上げる。
（２）プローブ針２のＸ軸とＹ軸をマーキング位置に合わせる。
（３）Ｙ軸をマーキング位置から、約６０μm上方向に移動させる。
（この状態で、プローブ針２の尖端は、マーキング位置の真上にある。視差により、約６０μmずれて観察される。)
以上の操作が終了したら、ステージ５を５０度傾ける（図１０）。

【0044】

まず、プローブ針２のＺ軸を下げていくと、ほぼマーキング位置に接触する。次に、Ｘ軸を動かして（必要に応じてＹ軸を微調整する）、プローブ針２を座布団に接触させて、前述のガスノズルから放出されるカーボンで接着する。残していた右端部を切断してからプローブ針２で持ち上げる（図３）。

【0045】

プローブ針２を母材Ｂから十分に離してから最上位置まで持ち上げる（図１１）。ステージの傾斜を０度に戻す。本来ならば、プローブ針２と母材Ｂとは重なって見えるはずだが、２次電子検出器８の取り付け位置から生じる視差により、約６０μm視差が観察される（図１２）。

【0046】

プローブ針２の位置は変更しないで、ステージ５を移動させてプローブ針２の下にメッシュ４を持ってくる。プローブ針２とメッシュ４の中心には約６０μmの視差が観察される（図１３）。

【0047】

ステージ５を５０度に傾斜させてからデポジション銃を出す。デポジション銃に接触しないように注意しながらＸ方向とＺ方向を動かして（Ｙ方向は動かさない）プローブ針２をメッシュ４に近づける（図１４）。

【0048】

プローブ針２のＸ座標が決まったら、Ｚ方向を動かして微小試料１をメッシュ４に接近させる（図１５）。この場合、Ｙ方向はほとんど動かす必要がない（微調整する場合でも１～２μm位である）。微小試料１がメッシュ４に接触したら、速やかに微小試料１とメッシュ４の間にカーボンのデポジションを行って、微小試料１をメッシュ４に固定する（図１６）。

【0049】

プローブ針２と微小試料１の接着部分をエッチングで切断する（図１７）。切断が確認できたら、ゆっくりとプローブ針２を後退させる。プローブ針２をメッシュ４から十分に離した後、ステージ５を下げる（同時にデポジション銃は上昇して初期位置に戻る）。プローブ針２を初期位置に戻し（図１８）、ステージ５の傾斜を０度に戻して、微小試料１のメッシュ４への貼り付け作業は完了する。

【0050】

なお、本発明は、微小試料１とプローブ針２とのアライメントの技術に関するものであることから、ＦＩＢ装置１００には限らず、イオン銃７によるイオンビームの代わりに電子銃による電子ビームを用いた装置においても実施することができる。

【0051】

以上の説明を要約すると、以下のとおりである。

【0052】

１）アライメント理論の思考過程
ＦＩＢ装置１００のイオンビーム（１次イオン）を微小試料１に照射すると、微小試料１から励起された２次電子は、電界で大きく曲げられて、２次電子検出器８に導かれる。画像を形成する２次電子が、電界で曲げられた電子線の軌道上を進むことを考慮すると、２次電子像に生じる「光軸ずれ」と（光は直線に進む原理に基づいた）光学での「視差」を厳密に区別する必要があった。

【0053】

２次電子検出器８がチャンバーＣ内の「任意の壁面」に取り付けられていると仮定したモデルを使って、観察対象（微小試料１とプローブ針２）から２次電子検出器８までの距離の違い（母材Ｂ上の微小試料１から検出器８までの距離と、プローブ針２から検出器８までの距離の差）で生じる「光軸ずれ」が、光学における「視差」と同様に扱えて、電界で曲げた電子線の軌道を考慮しなくても、初等幾何を使った光学理論で説明することができた。

【0054】

実際の現象を光学理論で容易に説明できるため、２次電子像の「光軸ずれ」は「視差」と等価であることがわかる。ここでは、「視差」という表現で記述し、２次電子像の視差がアライメントに利用できることを示す。

【0055】

２）アライメント理論の適用
ＴＥＭサンプル（微小試料１）をＦＩＢ装置１００で作製するプロセスでは、微小試料１を母材Ｂから引き上げる工程（プローブ針２を微小試料１に接触させる）と、メッシュ４に微小試料１を貼り付ける工程（微小試料１をメッシュ４に接触させる）があり、ステージ５を傾斜させて斜め上方から見ながら、プローブ針２を操作する。

【0056】

２次電子像の傾斜観察では、どちらの工程も近づけてから接触させる時の僅かなずれで切り出した微小試料１を落下させる失敗が多いため、この作業には最も時間を費やしていた。このアライメント作業がマイクロサンプリング（登録商標）における最大の課題であったが、視差を利用した方法により作業時間と労力を大幅に短縮、軽減できるようになった。

【0057】

具体的な手法としては、ユーセントリック位置に設定した目標地点（母材Ｂ上の微小試料１の位置とメッシュ４の位置）をメモリに記憶させておき、視差の分（本発明者が使ったＦＩＢ装置１００では約６０μm）だけずらしてから、プローブ針２を微小試料１に接触させる。

【0058】

オペレーターは位置ずれの心配をせずに、真上から見ている場合と同じに作業をできるので、プローブ針２のＺ軸（上下方向）を動かすだけで微小試料１とメッシュ４の両方にプローブ針２を短時間で正確に近づけることができる。

【0059】

以上説明した本発明の成果は、以下のとおりである。
１）アライメント作業の時間と労力を大幅に短縮、軽減することができた。
２）アライメント精度が向上（±２μm）し、微小試料１作製の失敗（落下）が激減した。
３）ＦＩＢ装置１００のオペレーターに要求される技能が少なく、初心者でもすぐ使えるようになる。

【符号の説明】

【0060】

１ 微小試料
２ プローブ針
３ 駆動装置
４ メッシュ
５ ステージ
６ メッシュ装着部
７ イオン銃
８ ２次電子検出器
１００ ＦＩＢ装置
Ｂ 母材
Ｃ チャンバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】