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(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】P2024139260
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】試料ホルダーおよび試料加工装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/20 20060101AFI20241002BHJP
H01J 37/305 20060101ALI20241002BHJP
G01N 1/28 20060101ALI20241002BHJP
G01N 1/32 20060101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
H01J37/20 A
H01J37/20 E
H01J37/305 A
G01N1/28 W
G01N1/32 B
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023050125
(22)【出願日】2023-03-27
(71)【出願人】
【識別番号】000004271
【氏名又は名称】日本電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090387
【弁理士】
【氏名又は名称】布施 行夫
(74)【代理人】
【識別番号】100090398
【弁理士】
【氏名又は名称】大渕 美千栄
(74)【代理人】
【識別番号】100161540
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 良伸
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 潤
(72)【発明者】
【氏名】木村 達人
(72)【発明者】
【氏名】福田 知久
(72)【発明者】
【氏名】根岸 勉
【テーマコード（参考）】
2G052
5C101
【Ｆターム（参考）】
2G052AD32
2G052DA33
2G052EB11
2G052EB13
2G052EC14
2G052EC18
5C101AA34
5C101FF01
5C101FF16
5C101FF22
5C101FF58
5C101FF59
(57)【要約】
【課題】荷電粒子線の照射による試料の熱ダメージを低減して良好な平滑面を作製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、試料Ｓに荷電粒子線を照射して、試料Ｓを加工する試料加工装置用の試料ホルダーであって、冷却源に熱的に接続されるホルダーベース２０と、ホルダーベース２０に回転可能に支持され、試料Ｓを保持する回転体としてのホルダー３０と、回転体を回転させる駆動部としてのモーター５０と、を含み、回転体は、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有している。
【選択図】図３
【解決手段】試料ホルダー１００は、試料Ｓに荷電粒子線を照射して、試料Ｓを加工する試料加工装置用の試料ホルダーであって、冷却源に熱的に接続されるホルダーベース２０と、ホルダーベース２０に回転可能に支持され、試料Ｓを保持する回転体としてのホルダー３０と、回転体を回転させる駆動部としてのモーター５０と、を含み、回転体は、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有している。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料に荷電粒子線を照射して、前記試料を加工する試料加工装置用の試料ホルダーであって、
冷却源に熱的に接続されるホルダーベースと、
前記ホルダーベースに回転可能に支持され、前記試料を保持する回転体と、
前記回転体を回転させる駆動部と、
を含み、
前記回転体は、前記ホルダーベースに摺動可能に面接触する摺動面を有している、試料ホルダー。
冷却源に熱的に接続されるホルダーベースと、
前記ホルダーベースに回転可能に支持され、前記試料を保持する回転体と、
前記回転体を回転させる駆動部と、
を含み、
前記回転体は、前記ホルダーベースに摺動可能に面接触する摺動面を有している、試料ホルダー。
【請求項2】
請求項１において、
磁力によって前記回転体を前記ホルダーベースに密着させる磁石を含む、試料ホルダー。
磁力によって前記回転体を前記ホルダーベースに密着させる磁石を含む、試料ホルダー。
【請求項3】
請求項２において、
前記回転体には、前記磁石が固定され、
前記ホルダーベースには、磁性体が固定されている、試料ホルダー。
前記回転体には、前記磁石が固定され、
前記ホルダーベースには、磁性体が固定されている、試料ホルダー。
【請求項4】
請求項２において、
前記ホルダーベースには、前記磁石が固定され、
前記回転体には、磁性体が固定されている、試料ホルダー。
前記ホルダーベースには、前記磁石が固定され、
前記回転体には、磁性体が固定されている、試料ホルダー。
【請求項5】
請求項３または４において、
前記磁石と前記磁性体との間の距離は、可変である、試料ホルダー。
前記磁石と前記磁性体との間の距離は、可変である、試料ホルダー。
【請求項6】
請求項１において、
前記駆動部の回転によって回転する第１回転伝達部材を含み、
前記回転体は、
前記試料を保持する試料保持部と、
前記第１回転伝達部材から動力が伝達されて回転する第２回転伝達部材と、
を含む、試料ホルダー。
前記駆動部の回転によって回転する第１回転伝達部材を含み、
前記回転体は、
前記試料を保持する試料保持部と、
前記第１回転伝達部材から動力が伝達されて回転する第２回転伝達部材と、
を含む、試料ホルダー。
【請求項7】
請求項６において、
前記摺動面は、前記第２回転伝達部材が有する面である、試料ホルダー。
前記摺動面は、前記第２回転伝達部材が有する面である、試料ホルダー。
【請求項8】
請求項６または７において、
前記第１回転伝達部材は、第１歯車であり、
前記第２回転伝達部材は、前記第１歯車に噛み合う第２歯車である、試料ホルダー。
前記第１回転伝達部材は、第１歯車であり、
前記第２回転伝達部材は、前記第１歯車に噛み合う第２歯車である、試料ホルダー。
【請求項9】
請求項８において、
前記回転体の回転軸に沿った方向から見て、前記第２歯車の最大径は、前記試料保持部の最大幅よりも大きい、試料ホルダー。
前記回転体の回転軸に沿った方向から見て、前記第２歯車の最大径は、前記試料保持部の最大幅よりも大きい、試料ホルダー。
【請求項10】
請求項８において、
前記第２歯車の複数の歯は、前記摺動面の周囲に形成されている、試料ホルダー。
前記第２歯車の複数の歯は、前記摺動面の周囲に形成されている、試料ホルダー。
【請求項11】
請求項８において、
前記第２歯車は、前記第１歯車から動力が伝達されることによって前記摺動面を前記ホルダーベースに押圧する力を発生させる、試料ホルダー。
前記第２歯車は、前記第１歯車から動力が伝達されることによって前記摺動面を前記ホルダーベースに押圧する力を発生させる、試料ホルダー。
【請求項12】
請求項１において、
前記ホルダーベースは、第１壁部および第２壁部を有し、
前記第１壁部および前記第２壁部との間に、前記試料が配置される、試料ホルダー。
前記ホルダーベースは、第１壁部および第２壁部を有し、
前記第１壁部および前記第２壁部との間に、前記試料が配置される、試料ホルダー。
【請求項13】
請求項１２において、
前記回転体に取り付けられたヒーターを含む、試料ホルダー。
前記回転体に取り付けられたヒーターを含む、試料ホルダー。
【請求項14】
請求項１において、
前記回転体は、
前記試料を保持するホルダーと、
前記ホルダーを脱着可能に保持し、前記ホルダーベースに回転可能に支持された回転ベースと、
表面が前記摺動面となる多層箔と、
を含む、試料ホルダー。
前記回転体は、
前記試料を保持するホルダーと、
前記ホルダーを脱着可能に保持し、前記ホルダーベースに回転可能に支持された回転ベースと、
表面が前記摺動面となる多層箔と、
を含む、試料ホルダー。
【請求項15】
請求項１４において、
前記回転ベースは、ベアリングを介して前記ホルダーベースに回転可能に支持されている、試料ホルダー。
前記回転ベースは、ベアリングを介して前記ホルダーベースに回転可能に支持されている、試料ホルダー。
【請求項16】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記駆動部は、前記回転体を一定の方向に連続回転させる、試料ホルダー。
前記駆動部は、前記回転体を一定の方向に連続回転させる、試料ホルダー。
【請求項17】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記冷却源に熱的に接続されたベースを含み、
前記ホルダーベースは、前記ベースを介して前記冷却源に熱的に接続され、
前記ホルダーベースは、前記ベースに傾斜可能に接続されている、試料ホルダー。
前記冷却源に熱的に接続されたベースを含み、
前記ホルダーベースは、前記ベースを介して前記冷却源に熱的に接続され、
前記ホルダーベースは、前記ベースに傾斜可能に接続されている、試料ホルダー。
【請求項18】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載された試料ホルダーと、
前記試料ホルダーに保持された前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
を含む、試料加工装置。
前記試料ホルダーに保持された前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
を含む、試料加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試料ホルダーおよび試料加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
イオンビームを用いて試料を加工する試料加工装置として、試料の断面を加工するためのクロスセクションポリッシャ（登録商標）や、薄膜試料を作製するためのイオンスライサ（登録商標）などが知られている。
【0003】
特許文献１には、試料に対するイオンビームの入射角度を変更可能な試料ホルダーを備えた試料加工装置が開示されている。
【0004】
イオンビームを用いて試料を加工する手法として、平面ミリングが知られている。平面ミリングでは、回転している試料の表面に対してイオンビームを斜めから照射することによって、機械研磨で生じた研磨傷や結晶歪みを広範囲に除去でき、良好な平滑面を作製できる。平面ミリングを用いて作製された試料を走査電子顕微鏡で観察することによって、試料最表面の結晶情報を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１６－１００１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、熱に弱い高分子や低融点金属試料などでは、イオンビームを照射することによって熱ダメージが発生するため、試料を平面ミリングしても、良好な平滑面を作製できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る試料ホルダーの一態様は、
試料に荷電粒子線を照射して、前記試料を加工する試料加工装置用の試料ホルダーであって、
冷却源に熱的に接続されるホルダーベースと、
前記ホルダーベースに回転可能に支持され、前記試料を保持する回転体と、
前記回転体を回転させる駆動部と、
を含み、
前記回転体は、前記ホルダーベースに摺動可能に面接触する摺動面を有している。
試料に荷電粒子線を照射して、前記試料を加工する試料加工装置用の試料ホルダーであって、
冷却源に熱的に接続されるホルダーベースと、
前記ホルダーベースに回転可能に支持され、前記試料を保持する回転体と、
前記回転体を回転させる駆動部と、
を含み、
前記回転体は、前記ホルダーベースに摺動可能に面接触する摺動面を有している。
【0008】
このような試料ホルダーでは、回転体がホルダーベースに摺動可能に面接触する摺動面を有しているため、ホルダーを回転させつつ、ホルダーを効率よく冷却できる。したがって、このような試料ホルダーでは、荷電粒子線の照射による試料の熱ダメージを低減できるため、平面ミリングにより良好な平滑面を作製できる。
【0009】
本発明に係る試料加工装置の一態様は、
上記試料ホルダーと、
前記試料ホルダーに保持された前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
を含む。
上記試料ホルダーと、
前記試料ホルダーに保持された前記試料に荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
を含む。
【0010】
このような試料加工装置では、上記試料ホルダーを含むため、荷電粒子線の照射による試料の熱ダメージを低減でき、平面ミリングにより良好な平滑面を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す斜視図。
【図2】第１実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す斜視図。
【図3】第１実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図4】第１実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す平面図。
【図5】第１変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図6】第２変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図7】第３変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図8】保持部材を模式的に示す斜視図。
【図9】第４変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図10】第５変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す斜視図。
【図11】第６変形例に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図12】第２実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す斜視図。
【図13】第２実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す斜視図。
【図14】第２実施形態に係る試料ホルダーを模式的に示す断面図。
【図15】第３実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。
【図16】試料加工方法の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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。
【0013】
１． 第１実施形態
１．１． 試料ホルダーの構成
まず、第１実施形態に係る試料ホルダー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、第１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３は、第１実施形態に係る試料ホルダー１００を模式的に示す断面図である。図４は、試料ホルダー１００を模式的に示す平面図である。なお、図３は、図４のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。
１．１． 試料ホルダーの構成
まず、第１実施形態に係る試料ホルダー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、第１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３は、第１実施形態に係る試料ホルダー１００を模式的に示す断面図である。図４は、試料ホルダー１００を模式的に示す平面図である。なお、図３は、図４のＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。
【0014】
試料ホルダー１００は、試料Ｓにイオンビームを照射して試料Ｓを加工する試料加工装置用の試料ホルダーである。試料ホルダー１００は、図１～図４に示すように、ベース１０と、ホルダーベース２０と、ホルダー３０と、モーターベース４０と、モーター５０と、第１歯車６０と、磁石７０と、磁性体８０と、を含む。
【0015】
ベース１０は、壁部１２と、壁部１４と、壁部１２と壁部１４とを接続する底部１６と、を有している。壁部１２と壁部１４は、対向している。壁部１２と壁部１４との間に、ホルダーベース２０が配置されている。
【0016】
ベース１０は、試料加工装置に脱着可能に構成されている。例えば、ベース１０の底部１６には、凹部１５が形成されている。凹部１５が試料加工装置のステージに設けられた凸部に嵌めあわせることによって、ベース１０を試料加工装置に取り付けることができる。なお、ベース１０を試料加工装置に取り付ける方法は特に限定されない。
【0017】
ベース１０は、図３に示すように、冷却源２に熱的に接続され、熱伝導により冷却される。ベース１０の底部１６は、冷却源２に面接触している。試料加工装置では、ベース１
０が取り付けられるステージが液体窒素などの冷媒で冷却されており、ステージが冷却源２となる。
０が取り付けられるステージが液体窒素などの冷媒で冷却されており、ステージが冷却源２となる。
【0018】
ホルダーベース２０は、第１壁部２２と、第２壁部２４と、第１壁部２２と第２壁部２４とを接続する底部２６と、を有している。第１壁部２２と第２壁部２４は、対向している。第１壁部２２と第２壁部２４との間には、試料Ｓを保持するホルダー３０が配置されている。
【0019】
ベース１０の壁部１２とホルダーベース２０の第１壁部２２とは対向しており、壁部１２と第１壁部２２との間には隙間がある。ベース１０の壁部１４とホルダーベース２０の第２壁部２４とは対向しており、壁部１４と第２壁部２４との間には隙間がある。ベース１０の底部１６とホルダーベース２０の底部２６とは、対向しており、底部１６と底部２６との間には隙間がある。
【0020】
ホルダーベース２０は、ベース１０に熱的に接続されている。ホルダーベース２０は、ベース１０を介して冷却源２に熱的に接続され、熱伝導により冷却される。第１壁部２２には、ベース１０の壁部１２に向かって突出する第１突出部２３が設けられている。第１突出部２３の先端の面２３ａは、壁部１２に摺動可能に面接触している。第２壁部２４には、ベース１０の壁部１４に向かって突出する第２突出部２５が設けられている。第２突出部２５の先端の面２５ａは、壁部１４に摺動可能に面接触している。第１突出部２３および第２突出部２５がベース１０に面接触していることによって、ホルダーベース２０はベース１０に熱的に接続される。したがって、ホルダーベース２０は、ホルダーベース２０を介して冷却源２に熱的に接続される。
【0021】
ホルダーベース２０の底部２６には、ホルダー３０の軸部３６をガイドする孔２８が形成されている。また、底部２６は、ホルダー３０の摺動面３０ａが摺動可能に面接触する底面２７を有している。
【0022】
ホルダーベース２０は、ベース１０に傾斜可能に接続されている。ホルダーベース２０は、図３に示す軸Ａを傾斜軸として傾斜する。第１突出部２３および第２突出部２５は、それぞれ軸Ａに沿って延びる棒状の軸部材によってベース１０に回転可能に接続されている。そのため、ホルダーベース２０を、軸Ａを傾斜軸として傾斜させることができる。ホルダーベース２０の傾斜は、手動で行われてもよいし、図示しないモーターを動力として行われてもよい。ホルダーベース２０を傾斜させることによって、ホルダー３０、モーターベース４０、およびモーター５０を傾斜させることができる。ホルダーベース２０を傾斜させることによって、試料Ｓを傾斜させることができる。
【0023】
ホルダー３０は、加工対象となる試料Ｓを保持する。ホルダー３０は、ホルダーベース２０に回転可能に支持されている。ホルダー３０は、モーター５０の駆動により回転する回転体である。ホルダー３０は、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有している。
【0024】
ホルダー３０は、試料保持部３２と、柱状部３３と、第２歯車３４と、軸部３６と、を有している。試料保持部３２、柱状部３３、第２歯車３４、および軸部３６は、例えば、一体に構成されている。
【0025】
試料保持部３２は、試料Ｓを保持する。試料保持部３２は、ホルダーベース２０の第１壁部２２と第２壁部２４との間に位置している。ホルダーベース２０の傾斜軸となる軸Ａが試料Ｓの表面Ｓａを通るように試料Ｓは試料保持部３２に固定される。試料Ｓは、例えば、樹脂や接着剤を用いて試料保持部３２に固定されてもよいし、バネやネジなどを用い
て試料保持部３２に固定されてもよい。試料保持部３２の形状は、軸Ｂに沿った方向から見て、円である。なお、試料保持部３２の形状は、特に限定されず、軸Ｂに沿った方向から見て多角形であってもよい。
て試料保持部３２に固定されてもよい。試料保持部３２の形状は、軸Ｂに沿った方向から見て、円である。なお、試料保持部３２の形状は、特に限定されず、軸Ｂに沿った方向から見て多角形であってもよい。
【0026】
柱状部３３は、軸Ｂに沿って延びる柱状の部分である。柱状部３３の形状は、例えば、軸Ｂを中心軸とする円柱状である。柱状部３３の一端には試料保持部３２が接続され、柱状部３３の他端には第２歯車３４および軸部３６が接続されている。
【0027】
第２歯車３４は、第１歯車６０に噛み合っている。第２歯車３４は、第１歯車６０から動力が伝達されて回転する。第２歯車３４は、例えば、平歯車である。第２歯車３４の中心は、ホルダー３０の回転軸となる軸Ｂ上に位置している。第２歯車３４は、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有している。摺動面３０ａは、軸Ｂを中心とする円環状の領域である。第２歯車３４を構成する複数の歯は、摺動面３０ａの周囲に形成されている。
【0028】
図４に示す第２歯車３４の最大径（最大直径）Ｄは、試料保持部３２の最大幅Ｗよりも大きい。試料保持部３２の最大幅Ｗは、試料保持部３２の軸Ｂに直交する方向の大きさである。ここでは、試料保持部３２の形状は、軸Ｂに沿った方向から見て円であり、最大幅Ｗは、試料保持部３２の最大径である。
【0029】
軸Ｂに沿った方向から見て、第２歯車３４は、ホルダー３０において最も幅（軸Ｂに直交する方向の大きさ）が大きい。すなわち、軸Ｂに沿った方向から見て、第２歯車３４の最大径Ｄは、試料保持部３２の最大幅Ｗ、柱状部３３の最大幅（最大径）、および軸部３６の最大幅（最大径）よりも大きい。第２歯車３４の最大径Ｄを大きくすることによって、摺動面３０ａの面積を大きくできる。これにより、ホルダー３０とホルダーベース２０が面接触する面積を大きくでき、冷却効率を高めることができる。
【0030】
軸部３６は、ホルダーベース２０の孔２８に挿入されている。軸部３６を孔２８に挿入することによって、ホルダー３０をホルダーベース２０に装着できる。ホルダー３０は、軸部３６が挿入された孔２８をガイドとして回転する。軸部３６の中心軸は、軸Ｂと重なる。ホルダー３０は、軸Ｂを回転軸として回転する。
【0031】
軸部３６には、磁石７０が固定されている。図示の例では、磁石７０は、ナット７２によって軸部３６に固定されている。ナット７２は、軸部３６に形成された雄ネジに螺合する。磁石７０の形状は、例えば、軸Ｂに沿った方向から見て、円環状であり、円環の中心を軸部３６が通る。また、ホルダーベース２０の孔２８には、磁性体（強磁性体）８０が固定されている。磁性体８０の形状は、例えば、軸Ｂに沿った方向から見て、円環状であり、円環の中心を軸部３６が通る。
【0032】
磁石７０が発生させる磁力によって、ホルダー３０の摺動面３０ａはホルダーベース２０の底面２７に密着する。磁石７０と磁性体８０との間に働く引力によって、摺動面３０ａが底面２７に押圧され、摺動面３０ａが底面２７に密着する。摺動面３０ａは、磁石７０の磁力によって底面２７に一定の力で押圧される。
【0033】
ホルダー３０は、磁石７０と磁性体８０との間の引力によってホルダーベース２０に保持されている。そのため、ホルダー３０は、ホルダーベース２０に対して脱着可能である。したがって、試料ホルダー１００では、ホルダーベース２０からホルダー３０を取り外した状態でホルダー３０に試料Ｓを固定できる。また、ホルダー３０が摩耗した場合に、ホルダー３０を交換できる。
【0034】
ベース１０およびホルダーベース２０の材質は、例えば、アルミニウムであり、ホルダー３０の材質は、例えば、銅である。ホルダーベース２０の材質とホルダー３０の材質を異なる種類の金属とすることによって、かじりを防止できる。なお、ベース１０、ホルダーベース２０、およびホルダー３０の材質は、熱伝導性の高い材料であれば特に限定されない。例えば、ホルダーベース２０の母材やホルダー３０の母材をメッキ層で被覆して、ホルダーベース２０の底面２７や、ホルダー３０の摺動面３０ａをメッキ層の表面としてもよい。例えば、摺動性が高く、かつ、熱伝導性の高いメッキ層の表面を、ホルダーベース２０の底面２７や、ホルダー３０の摺動面３０ａとしてもよい。
【0035】
モーターベース４０は、モーター５０を保持している。モーターベース４０は、ホルダーベース２０に接続されている。モーター５０は、第１歯車６０に接続されている。モーター５０は、第１歯車６０を回転させる。モーター５０は、ホルダー３０を回転させるための駆動部として機能する。第１歯車６０は、例えば、平歯車である。
【0036】
１．２． 試料ホルダーの動作
試料ホルダー１００では、ホルダーベース２０を軸Ａを傾斜軸として傾斜させることによって、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームの入射角度を調整できる。
試料ホルダー１００では、ホルダーベース２０を軸Ａを傾斜軸として傾斜させることによって、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームの入射角度を調整できる。
【0037】
モーター５０の回転によって第１歯車６０が回転すると、第１歯車６０に噛み合う第２歯車３４が回転する。これにより、ホルダー３０が軸Ｂを回転軸として回転し、試料保持部３２に保持された試料Ｓが軸Ｂを回転軸として回転する。モーター５０は、例えば、ホルダー３０を一定の方向に連続回転させる。すなわち、モーター５０は、ホルダー３０を同じ方向に複数回転させる。
【0038】
ホルダー３０が回転することによって、ホルダー３０の摺動面３０ａは、底面２７に面接触した状態で摺動する。ここで、ベース１０は、冷却源２に接触しているため、熱伝導により冷却される。ベース１０が冷却されることによって、ベース１０に熱的に接続されたホルダーベース２０が冷却される。ホルダー３０の摺動面３０ａは、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触しているため、ホルダー３０を回転させつつ、ホルダー３０を冷却できる。このとき、ホルダー３０に固定された磁石７０とホルダーベース２０に固定された磁性体８０との間に働く引力によって、摺動面３０ａは底面２７に一定の力で押圧されている。そのため、摺動面３０ａと底面２７とを密着させることができる。
【0039】
１．３． 作用効果
試料ホルダー１００は、冷却源２に熱的に接続されたホルダーベース２０と、ホルダーベース２０に回転可能に支持され、試料Ｓを保持するホルダー３０と、ホルダー３０を回転させるモーター５０と、を含む。また、ホルダー３０は、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有している。このように、試料ホルダー１００では、ホルダー３０がホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有しているため、ホルダー３０を回転させつつ、ホルダー３０を効率よく冷却できる。したがって、試料ホルダー１００では、イオンビームの照射による試料Ｓの熱ダメージを低減できるため、熱に弱い高分子や低融点金属試料などの試料であっても平面ミリングにより良好な平滑面を作製できる。
試料ホルダー１００は、冷却源２に熱的に接続されたホルダーベース２０と、ホルダーベース２０に回転可能に支持され、試料Ｓを保持するホルダー３０と、ホルダー３０を回転させるモーター５０と、を含む。また、ホルダー３０は、ホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有している。このように、試料ホルダー１００では、ホルダー３０がホルダーベース２０に摺動可能に面接触する摺動面３０ａを有しているため、ホルダー３０を回転させつつ、ホルダー３０を効率よく冷却できる。したがって、試料ホルダー１００では、イオンビームの照射による試料Ｓの熱ダメージを低減できるため、熱に弱い高分子や低融点金属試料などの試料であっても平面ミリングにより良好な平滑面を作製できる。
【0040】
例えば、ホルダー３０がホルダーベース２０にベアリングを介して回転可能に支持されている場合、ホルダーベース２０とホルダー３０との間には、ベアリングのボールによって点接触する箇所が含まれる。そのため、ホルダー３０がホルダーベース２０にベアリングを介して支持されている場合、熱伝導が悪く、ホルダー３０を効率よく冷却できない。これに対して、試料ホルダー１００では、ホルダー３０とホルダーベース２０は、面接触しているため、熱伝導が良く、ホルダー３０を効率よく冷却できる。
【0041】
試料ホルダー１００は、ホルダー３０を磁力によってホルダーベース２０に密着させる磁石７０を含む。試料ホルダー１００では、磁石７０は、ホルダー３０に固定され、ホルダーベース２０には、磁性体８０が固定されている。このように、試料ホルダー１００では、磁力によってホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させることができるため、摺動面３０ａとホルダーベース２０との間の接触熱抵抗を低減でき、ホルダー３０を効率よく冷却できる。
【0042】
また、試料ホルダー１００では、磁石７０の磁力によってホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させるため、摺動面３０ａを一定の力で押圧できる。これにより、摺動面３０ａに生じる摩擦力の変動を小さくすることができ、かつ、摺動面３０ａと底面２７との間の接触熱抵抗の変動を小さくすることができる。
【0043】
例えば、バネなどの弾性部材で摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させる場合、バネの復元力の大きさは、ばねの自然長からの伸び縮みの量に比例するため、摺動面３０ａを一定の力で押圧することは困難である。これに対して、試料ホルダー１００では、磁力によってホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させるため、摺動面３０ａを一定の力で押圧できる。これにより、摺動面３０ａに生じる摩擦力の変動を小さくすることができる。さらに、摺動面３０ａとホルダーベース２０との接触熱抵抗の変動を小さくすることができる。したがって、試料ホルダー１００では、ホルダー３０を一定の速度で回転させることができ、かつ、ホルダー３０の温度を一定に保つことができる。
【0044】
試料ホルダー１００は、モーター５０の回転によって回転する第１歯車６０を含む。また、ホルダー３０は、試料Ｓを保持する試料保持部３２と、第１歯車６０から動力が伝達されて回転する第２歯車３４と、を含む。そのため、試料ホルダー１００では、ホルダー３０を一定の方向に連続回転させることができる。
【0045】
試料ホルダー１００では、摺動面３０ａは、第２歯車３４が有する面である。また、第２歯車３４の複数の歯は、摺動面３０ａの周囲に形成されている。そのため、試料ホルダー１００では、ホルダー３０が回転することによって、摺動面３０ａはホルダーベース２０に面接触した状態で摺動する。したがって、試料ホルダー１００では、ホルダー３０を回転させつつ、ホルダー３０をホルダーベース２０に面接触させることができる。
【0046】
試料ホルダー１００では、軸Ｂに沿った方向から見て、第２歯車３４の最大径Ｄは、試料保持部３２の最大幅Ｗよりも大きい。そのため、試料ホルダー１００では、例えば、第２歯車３４の最大径Ｄが試料保持部３２の最大幅Ｗ以下の場合と比べて、摺動面３０ａの面積を大きくでき、ホルダー３０の冷却効率を高めることができる。
【0047】
試料ホルダー１００では、モーター５０は、ホルダー３０を一定の方向に連続回転させる。そのため、試料ホルダー１００では、平面ミリングにおいて、試料Ｓの表面Ｓａの加工ムラを低減でき、良好な平滑面を作製できる。
【0048】
例えば、ホルダー３０と冷却源２を平編線などで接続してホルダー３０を冷却する場合、ホルダー３０を一定の方向に連続回転させると平編線が捻じれてしまうため、ホルダー３０を一定の方向に連続回転させることができない。これに対して、試料ホルダー１００では、ホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に面接触させた状態で摺動できるため、ホルダー３０を冷却しながら、ホルダー３０を一定の方向に連続回転させることができる。
【0049】
試料ホルダー１００は、冷却源２に熱的に接続されたベース１０を含み、ホルダーベー
ス２０はベース１０を介して冷却源２に熱的に接続され、ホルダーベース２０はベース１０に傾斜可能に接続されている。そのため、試料ホルダー１００では、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームの入射角度を調整できる。
ス２０はベース１０を介して冷却源２に熱的に接続され、ホルダーベース２０はベース１０に傾斜可能に接続されている。そのため、試料ホルダー１００では、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームの入射角度を調整できる。
【0050】
１．４． 変形例
１．４．１． 第１変形例
図５は、第１変形例に係る試料ホルダー１０１を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０１において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
１．４．１． 第１変形例
図５は、第１変形例に係る試料ホルダー１０１を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０１において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0051】
上述した試料ホルダー１００では、図３に示すように、磁石７０はホルダー３０に固定され、磁性体８０はホルダーベース２０に固定されていた。これに対して、試料ホルダー１０１では、図５に示すように、磁石７０はホルダーベース２０に固定され、磁性体８０はホルダー３０に固定されている。
【0052】
試料ホルダー１０１では、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。
【0053】
１．４．２． 第２変形例
図６は、第２変形例に係る試料ホルダー１０２を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０２において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
図６は、第２変形例に係る試料ホルダー１０２を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０２において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0054】
上述した試料ホルダー１００では、図３に示すように、磁石７０はホルダー３０に固定され、磁性体８０はホルダーベース２０に固定されていた。したがって、試料ホルダー１００では、磁石７０と磁性体８０との間の距離は一定であった。
【0055】
これに対して、試料ホルダー１０２では、図６に示すように、磁性体８０は軸Ｂに沿って移動可能である。そのため、試料ホルダー１０２では、磁石７０と磁性体８０との間の距離を可変にできる。磁石７０は、ホルダー３０に固定されている。
【0056】
ホルダーベース２０の底部２６に形成された孔２８の内面には雌ネジが形成され、磁性体８０の外面には雄ネジが形成されている。このように、磁性体８０と孔２８をネジ構造にすることによって、磁性体８０を軸Ｂに沿って移動可能にできる。これにより、磁石７０と磁性体８０との間の距離を可変にできる。
【0057】
また、図示はしないが、磁性体８０を、軸Ｂに直交する方向からビス止めしてもよい。また、磁石７０と磁性体８０との間の距離を調整した後に、磁性体８０を接着して固定してもよい。
【0058】
試料ホルダー１０２では、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。さらに、試料ホルダー１０２では、磁石７０と磁性体８０との間の距離が可変である。そのため、試料ホルダー１０２では、磁石７０と磁性体８０との間の引力の大きさを調整できる。したがって、試料ホルダー１０２では、ホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に押圧する力を調整できる。
【0059】
なお、図５に示すように磁性体８０をホルダー３０に固定し、磁石７０を軸Ｂに沿って移動可能としてもよい。これにより、磁石７０と磁性体８０との間の距離を可変にできる。
【0060】
１．４．３． 第３変形例
図７は、第３変形例に係る試料ホルダー１０３を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０３において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
図７は、第３変形例に係る試料ホルダー１０３を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０３において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0061】
上述した試料ホルダー１００では、磁石７０の形状は、軸Ｂに沿った方向から見て、円環状であった。これに対して、試料ホルダー１０３では、磁石７０は円環状の保持部材７４に保持されて、軸部３６の周囲に複数配置されている。
【0062】
図８は、保持部材７４を模式的に示す斜視図である。保持部材７４の形状は、軸Ｂに沿った方向から見て、円環状であり、円環の中心を軸部３６が通る。保持部材７４は、ナット７２によって軸部３６に固定されている。保持部材７４は、図８に示すように、複数の磁石７０を保持している。磁石７０は、例えば、軸Ｂまわりに等間隔に配置される。図示の例では、保持部材７４は、４つの磁石７０を保持しているが、保持部材７４が保持する磁石７０の数は特に限定されない。また、磁石７０の配置も特に限定されず、磁石７０は任意の位置に配置できる。
【0063】
試料ホルダー１０３では、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。
【0064】
１．４．４． 第４変形例
図９は、第４変形例に係る試料ホルダー１０４を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０４において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
図９は、第４変形例に係る試料ホルダー１０４を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０４において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0065】
上述した試料ホルダー１００では、図３に示すように、ホルダー３０の摺動面３０ａは、ホルダー３０の回転軸となる軸Ｂを中心とする円環状の領域であった。これに対して。試料ホルダー１０４では、図９に示すように、ホルダー３０の摺動面３０ａは軸Ｂを中心とする円である。
【0066】
摺動面３０ａは、軸部３６に設けられている。摺動面３０ａは、軸部３６の端面である。磁石７０の形状は、例えば軸Ｂに沿った方向から見て、円環状であり、円環の中心を軸部３６が通る。摺動面３０ａは、軸Ｂに沿った方向から見て、磁石７０で囲まれている。すなわち、摺動面３０ａは、軸Ｂに沿った方向から見て、円環状の磁石７０の内側に位置している。磁石７０は、固定部材７６によってホルダー３０に固定されている。なお、磁石７０の固定方法は特に限定されず、例えば、接着剤などで磁石７０をホルダー３０に固定してもよい。
【0067】
磁性体８０は、磁石７０と対向する領域に配置されている。軸Ｂに沿った方向から見て、磁性体８０は、磁石７０と重なる。図示の例では、磁性体８０の形状は、例えば軸Ｂに沿った方向から見て、円環状である。磁石７０の直径と磁性体８０の直径は、例えば、等しい。ホルダー３０の摺動面３０ａと面接触するホルダーベース２０の底面２７は、磁性体８０で囲まれている。すなわち、ホルダーベース２０の底面２７は、軸Ｂに沿った方向から見て、円環状の磁性体８０の内側に位置している。
【0068】
試料ホルダー１０４では、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。
【0069】
１．４．５． 第５変形例
図１０は、第５変形例に係る試料ホルダー１０５を模式的に示す斜視図である。以下、
試料ホルダー１０５において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
図１０は、第５変形例に係る試料ホルダー１０５を模式的に示す斜視図である。以下、
試料ホルダー１０５において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0070】
試料ホルダー１０５では、図１０に示すように、第１歯車６０および第２歯車３４は、傘歯車である。
【0071】
第１歯車６０および第２歯車３４は、円錐台の側面に複数の歯が形成された傘歯車である。第１歯車６０と第２歯車３４とは、上下が逆になっている。図示の例では、第１歯車６０は面積が小さい天面が下、面積が大きい底面が上に配置され、第２歯車３４は天面が上、底面が下に配置されている。第１歯車６０の回転軸となる軸Ｃと、第２歯車３４の回転軸となる軸Ｂは、平行である。
【0072】
このように、上下が逆の第１歯車６０および第２歯車３４を用いることによって、第１歯車６０から動力が伝達された第２歯車３４には、ホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に押圧する力が働く。したがって、試料ホルダー１０５では、磁石７０による磁力に加えて、第１歯車６０から動力が伝達されることによって第２歯車３４が発生させる力によって、摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させることができる。
【0073】
試料ホルダー１０５では、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。さらに、試料ホルダー１０５では、第２歯車３４は、第１歯車６０から動力が伝達されることによってホルダー３０の摺動面３０ａをホルダーベース２０に押圧する力を発生させる。そのため、試料ホルダー１０５では、摺動面３０ａをよりホルダーベース２０に密着させることができ、ホルダー３０の冷却効率を向上できる。
【0074】
なお、上記では、第１歯車６０および第２歯車３４が傘歯車である場合について説明したが、第１歯車６０および第２歯車３４は、第２歯車３４が摺動面３０ａをホルダーベース２０に押圧する力を発生させるものであれば特に限定されない。
【0075】
例えば、第１歯車６０および第２歯車３４は、歯筋が回転軸に対して螺旋状であるヘリカルギヤ（はすば歯車）であってもよい。これにより、第１歯車６０および第２歯車３４が傘歯車である場合と同様に、第２歯車３４が摺動面３０ａをホルダーベース２０に押圧する力を発生させることができる。さらに、第１歯車６０および第２歯車３４をヘリカルギヤとすることによって、ホルダー３０を脱着可能にできる。
【0076】
１．４．６． 第６変形例
図１１は、第６変形例に係る試料ホルダー１０６を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０６において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
図１１は、第６変形例に係る試料ホルダー１０６を模式的に示す断面図である。以下、試料ホルダー１０６において、上述した試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0077】
試料ホルダー１０６は、図１１に示すように、ホルダー３０に配置されたヒーター３８を含む。
【0078】
第１壁部２２および第２壁部２４は、冷却源２に熱的に接続されたベース１０に熱的に接続されているため、熱伝導により冷却される。ここで、試料保持部３２に保持された試料Ｓは、第１壁部２２および第２壁部２４の間に配置される。そのため、第１壁部２２および第２壁部２４を、試料Ｓの汚染源となるハイドロカーボン等の分子を吸着させて試料汚染を低減する冷却トラップとして機能させることができる。
【0079】
ヒーター３８は、試料Ｓを加熱するためのヒーターである。ヒーター３８は、ホルダー３０に取り付けられている。図示の例では、ヒーター３８は、試料保持部３２に接するよ
うに配置されているが、ヒーター３８を取り付ける位置は特に限定されない。ヒーター３８は、ホルダー３０に取り付けられているため、試料保持部３２に保持された試料Ｓの温度を、第１壁部２２および第２壁部２４よりも先に上昇させることができる。図示はしないが、ホルダー３０には、試料Ｓの温度を測定するための温度計が取り付けられていてもよい。これにより、試料Ｓの温度を知ることができる。
うに配置されているが、ヒーター３８を取り付ける位置は特に限定されない。ヒーター３８は、ホルダー３０に取り付けられているため、試料保持部３２に保持された試料Ｓの温度を、第１壁部２２および第２壁部２４よりも先に上昇させることができる。図示はしないが、ホルダー３０には、試料Ｓの温度を測定するための温度計が取り付けられていてもよい。これにより、試料Ｓの温度を知ることができる。
【0080】
図示はしないが、試料加工装置のステージには、試料ホルダー１００を加熱するためのヒーターが取り付けられている。
【0081】
試料ホルダー１０６では、試料Ｓを冷却しながら、試料Ｓにイオンビームを照射して試料Ｓを加工するときに、第１壁部２２および第２壁部２４を冷却トラップとして機能させることができる。そのため、試料Ｓの汚染を低減できる。
【0082】
試料ホルダー１０６では、ホルダー３０に取り付けられたヒーター３８を含むため、ホルダー３０を独立して加熱できる。したがって、冷却トラップとして機能する第１壁部２２および第２壁部２４に吸着した汚染源となる分子が試料Ｓに再付着することを防ぐことができる。
【0083】
例えば、試料ホルダー１０６では、第１壁部２２および第２壁部２４を冷却して冷却トラップとして機能させつつ、試料Ｓにイオンビームを照射して試料Ｓを加工できる。加工が終了した後、試料Ｓを室温に戻す場合には、まず、ホルダー３０に取付けられたヒーター３８で試料Ｓを加熱する。次に、ステージに取付けられたヒーターでベース１０およびホルダーベース２０を加熱する。これにより、試料Ｓを室温に戻す際に、試料Ｓの温度を、常に第１壁部２２および第２壁部２４の温度よりも高くできる。この結果、第１壁部２２および第２壁部２４に吸着した汚染源となる分子が試料Ｓに再付着することを防ぐことができる。
【0084】
１．４．７． 第７変形例
図３に示す試料ホルダー１００において、ホルダー３０の摺動面３０ａおよびホルダーベース２０の底面２７に潤滑剤を塗布してもよい。摺動面３０ａと底面２７で潤滑剤を挟んでもよい。潤滑剤としては、例えば、イオン液体などの導電性潤滑剤を用いることができる。これにより、ホルダー３０とホルダーベース２０との間の摩擦を低減でき、かつ、ホルダー３０の冷却効率を向上できる。
図３に示す試料ホルダー１００において、ホルダー３０の摺動面３０ａおよびホルダーベース２０の底面２７に潤滑剤を塗布してもよい。摺動面３０ａと底面２７で潤滑剤を挟んでもよい。潤滑剤としては、例えば、イオン液体などの導電性潤滑剤を用いることができる。これにより、ホルダー３０とホルダーベース２０との間の摩擦を低減でき、かつ、ホルダー３０の冷却効率を向上できる。
【0085】
１．４．８． 第８変形例
図１～図４に示す試料ホルダー１００では、モーター５０の回転によって第１歯車６０が回転し、第１歯車６０から動力が伝達されて第２歯車３４が回転したが、モーター５０の回転によって回転する第１回転伝達部材、および第１回転伝達部材から動力が伝達されて回転する第２回転伝達部材は、第１歯車６０および第２歯車３４に限定されない。
図１～図４に示す試料ホルダー１００では、モーター５０の回転によって第１歯車６０が回転し、第１歯車６０から動力が伝達されて第２歯車３４が回転したが、モーター５０の回転によって回転する第１回転伝達部材、および第１回転伝達部材から動力が伝達されて回転する第２回転伝達部材は、第１歯車６０および第２歯車３４に限定されない。
【0086】
図示はしないが、モーター５０に接続された第１回転伝達部材およびホルダー３０に設けられた第２回転伝達部材を滑車とし、第１回転伝達部材と第２回転伝達部材をベルトで接続してもよい。これにより、モーター５０の駆動を、第１回転伝達部材および第２回転伝達部材を介してホルダー３０に伝達でき、ホルダー３０を回転させることができる。
【0087】
２． 第２実施形態
２．１． 試料ホルダーの構成
次に、第２実施形態に係る試料ホルダーについて、図面を参照しながら説明する。図１２および図１３は、第２実施形態に係る試料ホルダー２００を模式的に示す斜視図である。図１４は、第２実施形態に係る試料ホルダー２００を模式的に示す断面図である。以下
、第２実施形態に係る試料ホルダー２００において、第１実施形態に係る試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
２．１． 試料ホルダーの構成
次に、第２実施形態に係る試料ホルダーについて、図面を参照しながら説明する。図１２および図１３は、第２実施形態に係る試料ホルダー２００を模式的に示す斜視図である。図１４は、第２実施形態に係る試料ホルダー２００を模式的に示す断面図である。以下
、第２実施形態に係る試料ホルダー２００において、第１実施形態に係る試料ホルダー１００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、その詳細な説明を省略する。
【0088】
上述した試料ホルダー１００では、ホルダーベース２０に回転可能に支持された回転体が、ホルダー３０で構成されていた。これに対して、試料ホルダー２００では、図１２～図１４に示すように、回転体２０２は、ホルダー３０と、回転ベース２１０と、多層箔２２０と、を含む。
【0089】
試料ホルダー２００は、回転ベース２１０と、多層箔２２０と、ベアリング２３０と、を含む。ホルダー３０、回転ベース２１０、および多層箔２２０は、モーター５０の駆動によって回転する回転体２０２を構成している。
【0090】
回転ベース２１０は、軸Ｂを回転軸として回転可能にホルダーベース２０に支持されている。回転ベース２１０は、ホルダーベース２０の孔２８に、ベアリング２３０を介して固定されている。これにより、回転ベース２１０は、ホルダーベース２０に回転可能に支持される。回転ベース２１０は、軸Ｂを回転軸として回転する。
【0091】
回転ベース２１０には、軸Ｂを中心軸とする孔２１１が形成されている。孔２１１には、ホルダー３０の軸部３６が挿入される。ホルダー３０は、回転ベース２１０に面接触している。ホルダー３０の第２歯車３４の複数の歯で囲まれた面３５は、回転ベース２１０の上面２１２に面接触している。回転ベース２１０には、磁性体８０が固定されている。ホルダー３０には、磁石７０が固定されている。ホルダー３０に固定された磁石７０と回転ベース２１０に固定された磁性体８０との間に働く引力によって、ホルダー３０の面３５は、回転ベース２１０の上面２１２に密着している。
【0092】
ホルダー３０は、磁石７０が発生させる磁力によって回転ベース２１０に固定されているため、ホルダー３０は回転ベース２１０に対して脱着可能である。ホルダー３０と回転ベース２１０は、一体となって軸Ｂを回転軸として回転する。
【0093】
多層箔２２０は、回転ベース２１０に固定されている。多層箔２２０は、回転ベース２１０とともに回転する。多層箔２２０の表面の形状は、軸Ｂを中心とする円環状である。多層箔２２０は、例えば、銅箔を多層に重ねたものである。多層箔２２０は、回転ベース２１０とホルダーベース２０との間に配置される。
【0094】
多層箔２２０の表面は、摺動面３０ａとなる。すなわち、多層箔２２０の表面は、ホルダーベース２０の底面２７に摺動可能に面接触する。多層箔２２０は、例えば、バルク金属と比べて、弾性変形しやすい。そのため、摺動面３０ａを多層箔２２０の表面とすることによって、摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させつつ、回転体２０２を回転させることができる。
【0095】
例えば、剛性が高いバルク金属の表面を摺動面３０ａとすると、回転ベース２１０の位置がホルダーベース２０に近い場合には摩擦抵抗が大きくなり、回転体２０２は回転できない。また、回転ベース２１０の位置がホルダーベース２０から離れている場合には、回転体２０２をホルダーベース２０に密着させることができずに、ホルダー３０を冷却できない。このように、剛性が高いバルク金属の表面を摺動面３０ａとする場合、摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させつつ、回転体２０２を回転させることは困難である。これに対して、弾性変形しやすい多層箔２２０の表面を摺動面３０ａとすることによって、摺動面３０ａをホルダーベース２０に密着させつつ、回転体２０２を回転させることができる。
【0096】
なお、多層箔２２０は、回転ベース２１０とホルダーベース２０との間に配置されればよい。そのため、多層箔２２０をホルダーベース２０に固定し、ホルダーベース２０の底面２７を多層箔２２０の表面としてもよい。
【0097】
また、ここでは、摺動面３０ａとなる部材として多層箔２２０を用いた場合について説明したが、摺動面３０ａとなる部材は多層箔２２０に限定されない。摺動面３０ａとなる部材は、熱伝導性が高く、かつ、弾性変形しやすい弾性体であればよく、例えば、銅などからなる平編線であってもよい。
【0098】
試料ホルダー２００では、回転体２０２をベアリング２３０を介してホルダーベース２０に固定するときに、回転体２０２を固定する位置によって、回転体２０２の摺動面３０ａがホルダーベース２０を押圧する力を調整できる。
【0099】
２．２． 動作
試料ホルダー２００の動作は、ホルダー３０、回転ベース２１０、および多層箔２２０を含む回転体２０２がモーター５０の駆動によって回転する点を除いて、試料ホルダー１００の動作と同様であり、その説明を省略する。
試料ホルダー２００の動作は、ホルダー３０、回転ベース２１０、および多層箔２２０を含む回転体２０２がモーター５０の駆動によって回転する点を除いて、試料ホルダー１００の動作と同様であり、その説明を省略する。
【0100】
２．３． 作用効果
試料ホルダー２００では、回転体２０２は、試料Ｓを保持するホルダー３０と、ホルダー３０を脱着可能に保持し、ホルダーベース２０に回転可能に支持された回転ベース２１０と、表面が摺動面３０ａとなる多層箔２２０と、を含む。また、試料ホルダー２００では、回転ベース２１０は、ベアリング２３０を介してホルダーベース２０に回転可能に支持されている。そのため、試料ホルダー２００では、回転体２０２をベアリング２３０を介して回転可能に支持しつつ、回転体２０２の摺動面３０ａをホルダーベース２０に摺動可能に面接触させることができる。したがって、試料ホルダー２００では、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。
試料ホルダー２００では、回転体２０２は、試料Ｓを保持するホルダー３０と、ホルダー３０を脱着可能に保持し、ホルダーベース２０に回転可能に支持された回転ベース２１０と、表面が摺動面３０ａとなる多層箔２２０と、を含む。また、試料ホルダー２００では、回転ベース２１０は、ベアリング２３０を介してホルダーベース２０に回転可能に支持されている。そのため、試料ホルダー２００では、回転体２０２をベアリング２３０を介して回転可能に支持しつつ、回転体２０２の摺動面３０ａをホルダーベース２０に摺動可能に面接触させることができる。したがって、試料ホルダー２００では、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。
【0101】
【0102】
試料加工装置３００は、イオンビームＩＢを照射して試料Ｓを加工し、走査電子顕微鏡用の試料を作製できる。試料加工装置３００では、試料Ｓの表面Ｓａに対してイオンビームＩＢを斜めに照射する平面ミリングにより試料Ｓを加工できる。
【0103】
【0104】
試料ホルダー１００は、ステージ３１０に取り付けられている。図１５に示す例では、ステージ３１０の試料ホルダー１００が取り付けられる取付面３１２は、水平方向を向いている。試料ホルダー１００は、ベース１０の底部１６が取付面３１２に面接触するように取付面３１２に取り付けられる。試料ホルダー１００は、図３に示す傾斜軸となる軸Ａが水平となるようにステージ３１０の取付面３１２に取り付けられる。軸Ａと軸Ｂの交点にイオンビームＩＢが照射される。
【0105】
ステージ３１０は、冷媒としての液体窒素を貯留する液体窒素タンク３２０との間に熱
伝導部を介して熱的に接続されている。そのため、ステージ３１０を冷却することができ、ステージ３１０を冷却源２として機能させることができる。また、図示はしないが、ステージ３１０には、液体窒素タンクに接続している熱伝導部において接続と遮断を切り替えるための接続・遮断機構と、ステージ３１０を加熱するためのヒーターが取り付けられている。そのため、試料加工装置３００では、ステージ３１０の温度を所望の温度に制御できる。
伝導部を介して熱的に接続されている。そのため、ステージ３１０を冷却することができ、ステージ３１０を冷却源２として機能させることができる。また、図示はしないが、ステージ３１０には、液体窒素タンクに接続している熱伝導部において接続と遮断を切り替えるための接続・遮断機構と、ステージ３１０を加熱するためのヒーターが取り付けられている。そのため、試料加工装置３００では、ステージ３１０の温度を所望の温度に制御できる。
【0106】
試料ホルダー１００では、軸Ａを傾斜軸として、ホルダーベース２０を傾斜させることができる。そのため、ホルダーベース２０を傾斜させることによって、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームＩＢの入射角度を調整できる。
【0107】
イオン源３３０は、イオンビームＩＢを試料Ｓに照射する。イオン源３３０は、真空チャンバー３４０の上部に取り付けられている。イオン源３３０は、例えば、所定の加速電圧でイオンビームＩＢを加速させて放出するイオン銃である。イオン源３３０は、例えば、アルゴンガスをイオン化させてアルゴンイオンビームＩＢを放出する。
【0108】
真空チャンバー３４０内には、試料ホルダー１００が収容されている。真空チャンバー３４０内において、試料ホルダー１００に保持された試料ＳにイオンビームＩＢが照射される。真空チャンバー３４０内は、図示しない排気装置で真空排気される。
【0109】
カメラ３５０は、試料ホルダー１００に保持された試料Ｓを観察するためのカメラである。カメラ３５０によって、試料Ｓの加工状況を確認できる。
【0110】
３．２． 試料加工方法
３．２．１． 平面ミリング
試料加工装置３００では、平面ミリングにより試料Ｓの表面Ｓａを加工できる。平面ミリングは、回転している試料Ｓの表面Ｓａに対して、イオンビームＩＢを斜めから照射することによって試料Ｓの表面Ｓａを加工する手法である。例えば、機械研磨で前処理を行った試料Ｓの表面Ｓａには、研磨傷や結晶歪みなどが生じたり、研磨剤の残差物が付着したりするため、走査電子顕微鏡で試料最表面の状態や凹凸の情報を得ることは難しい。機械研磨した試料表面を最終仕上げとして平面ミリングを行うことで、研磨傷や、研磨剤の残差物、結晶歪みなどを広い範囲で除去できる。
３．２．１． 平面ミリング
試料加工装置３００では、平面ミリングにより試料Ｓの表面Ｓａを加工できる。平面ミリングは、回転している試料Ｓの表面Ｓａに対して、イオンビームＩＢを斜めから照射することによって試料Ｓの表面Ｓａを加工する手法である。例えば、機械研磨で前処理を行った試料Ｓの表面Ｓａには、研磨傷や結晶歪みなどが生じたり、研磨剤の残差物が付着したりするため、走査電子顕微鏡で試料最表面の状態や凹凸の情報を得ることは難しい。機械研磨した試料表面を最終仕上げとして平面ミリングを行うことで、研磨傷や、研磨剤の残差物、結晶歪みなどを広い範囲で除去できる。
【0111】
例えば、試料Ｓの表面Ｓａに対して１０度以下の浅い角度でイオンビームＩＢを照射した場合、結晶方位や組成によるエッチングレート差が低減された凹凸の少ない表面が得られる。これにより、走査電子顕微鏡においてチャネリングコントラストが強調された像を観察できる。また、試料表面に対して３０度以上の深い角度でイオンビームＩＢを照射した場合、結晶方位や組成によるエッチングレート差が生じるため、走査電子顕微鏡において凹凸が強調された像を観察できる。
【0112】
３．２．２． 試料加工の流れ
図１６は、試料ホルダー１００を含む試料加工装置３００を用いた試料加工方法の一例を示すフローチャートである。以下では、図１～図４、図１５を参照しながら、試料Ｓを平面ミリングする場合について説明する。
図１６は、試料ホルダー１００を含む試料加工装置３００を用いた試料加工方法の一例を示すフローチャートである。以下では、図１～図４、図１５を参照しながら、試料Ｓを平面ミリングする場合について説明する。
【0113】
まず、試料ホルダー１００に試料Ｓをセットする（Ｓ１００）。試料ホルダー１００では、ホルダー３０がホルダーベース２０に対して脱着可能である。そのため、ホルダー３０をホルダーベース２０から取り外して試料Ｓをホルダー３０に固定できる。具体的には、図３に示すように、試料Ｓの表面Ｓａの中心に、軸Ａと軸Ｂの交点が位置するように、試料Ｓを試料保持部３２に固定する。試料Ｓを試料保持部３２に固定した後、ホルダー３
０をホルダーベース２０に装着する。
０をホルダーベース２０に装着する。
【0114】
なお、試料ホルダー１００では、ホルダー３０は脱着可能であるため、高さの異なるホルダー３０を複数準備して、試料Ｓの高さにあったホルダー３０を用いてもよい。
【0115】
次に、図１５に示すように、試料ホルダー１００をステージ３１０に装着する（Ｓ１０２）。このとき、軸Ａと軸Ｂの交点にイオンビームＩＢが照射されるように、イオン源３３０の光軸に対する試料ホルダー１００の位置を調整する。また、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームＩＢの入射角度を調整する。試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームＩＢの入射角度の調整は、ホルダーベース２０を軸Ａを傾斜軸として傾斜させることによって行う。
【0116】
次に、真空チャンバー３４０内を真空排気して、真空チャンバー３４０内を真空状態（減圧状態）にする（Ｓ１０４）。
【0117】
次に、試料Ｓの冷却を開始する（Ｓ１０６）。液体窒素タンク３２０に液体窒素を供給することによって、ステージ３１０を冷却できる。ステージ３１０が冷却されることによって、ステージ３１０に熱的に接続されたベース１０、ベース１０に熱的に接続されたホルダーベース２０が冷却される。また、ホルダーベース２０とホルダー３０は、面接触しているため、ホルダー３０も冷却される。これにより、試料Ｓを冷却できる。ステージ３１０に取り付けられたヒーターを動作させることによって、試料Ｓの温度を制御してもよい。
【0118】
次に、イオンビームＩＢで試料Ｓを加工する（Ｓ１０８）。モーター５０を動作させて第１歯車６０および第２歯車３４を介して、ホルダー３０を軸Ｂを回転軸として一定の方向に連続回転させる。ホルダー３０が回転することによって、ホルダー３０の摺動面３０ａは、ホルダーベース２０の底面２７に面接触した状態で摺動する。また、磁石７０が発生させる磁力によって、摺動面３０ａは、底面２７に押圧される。したがって、ホルダー３０では、ホルダー３０が回転してもホルダー３０を効率よく冷却できる。さらに、磁石７０が発生させる磁力によって、摺動面３０ａは底面２７に一定の力で押圧されているため、接触熱抵抗の変動を小さくでき、試料Ｓの温度を一定に保つことができる。
【0119】
試料Ｓを回転させた状態で、イオン源３３０にイオンビームＩＢを放出させ、イオンビームＩＢを試料Ｓの表面Ｓａに照射する。これにより、試料Ｓを回転させつつ試料Ｓを冷却しながら、試料ＳにイオンビームＩＢを照射して試料Ｓの表面Ｓａを加工できる。以上の工程により、試料Ｓを平面ミリングできる。
【0120】
試料Ｓの加工が終了した後、ステージ３１０をステージ３１０に取り付けられたヒーターで加熱することによって、試料ホルダー１００を室温に戻す。これにより、試料ホルダー１００を真空チャンバー３４０内から取り出すことができる。
【0121】
なお、上記では、試料加工装置３００を用いて平面ミリングにより試料Ｓを加工する場合について説明したが、試料加工装置３００を用いて平面ミリング以外の手法により試料Ｓを加工することもできる。
【0122】
３．３． 作用効果
試料加工装置３００では、試料ホルダー１００を含むため、平面ミリングによって、熱に弱い高分子や低融点金属試料などの試料Ｓであっても良好な平滑面を作製できる。
試料加工装置３００では、試料ホルダー１００を含むため、平面ミリングによって、熱に弱い高分子や低融点金属試料などの試料Ｓであっても良好な平滑面を作製できる。
【0123】
３．４． 変形例
３．４．１． 第１変形例
上述した第３実施形態では、試料加工装置３００が試料ホルダー１００を含む場合について説明したが、例えば、図１１に示す試料ホルダー１０６を含んでいてもよい。これにより、イオンビームＩＢで試料Ｓを加工する工程Ｓ１０８において、第１壁部２２および第２壁部２４を冷却トラップとして用いることができる。また、試料ホルダー１００を真空チャンバー３４０から取り出すときには、ヒーター３８でホルダー３０の温度を上昇させた後に、ステージ３１０に取り付けられたヒーターでホルダーベース２０を加熱することができる。これにより、第１壁部２２および第２壁部２４に吸着した汚染源となる分子が試料Ｓに再付着することを防ぐことができる。
３．４．１． 第１変形例
上述した第３実施形態では、試料加工装置３００が試料ホルダー１００を含む場合について説明したが、例えば、図１１に示す試料ホルダー１０６を含んでいてもよい。これにより、イオンビームＩＢで試料Ｓを加工する工程Ｓ１０８において、第１壁部２２および第２壁部２４を冷却トラップとして用いることができる。また、試料ホルダー１００を真空チャンバー３４０から取り出すときには、ヒーター３８でホルダー３０の温度を上昇させた後に、ステージ３１０に取り付けられたヒーターでホルダーベース２０を加熱することができる。これにより、第１壁部２２および第２壁部２４に吸着した汚染源となる分子が試料Ｓに再付着することを防ぐことができる。
【0124】
なお、試料加工装置３００は、上述したその他の試料ホルダー１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，２００を含んでいてもよい。
【0125】
３．４．２． 第２変形例
上述した第３実施形態では、試料加工装置３００が試料ＳにイオンビームＩＢを照射するイオン源３３０を含む場合について説明したが、試料加工装置３００は、電子ビームなどのイオンビームＩＢ以外の荷電粒子線を試料Ｓに照射する荷電粒子線源を含んでいてもよい。
上述した第３実施形態では、試料加工装置３００が試料ＳにイオンビームＩＢを照射するイオン源３３０を含む場合について説明したが、試料加工装置３００は、電子ビームなどのイオンビームＩＢ以外の荷電粒子線を試料Ｓに照射する荷電粒子線源を含んでいてもよい。
【0126】
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。例えば各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。
【0127】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【0128】
２…冷却源、１０…ベース、１２…壁部、１４…壁部、１５…凹部、１６…底部、２０…ホルダーベース、２２…第１壁部、２３…第１突出部、２３ａ…面、２４…第２壁部、２５…第２突出部、２５ａ…面、２６…底部、２７…底面、２８…孔、３０…ホルダー、３０ａ…摺動面、３２…試料保持部、３３…柱状部、３４…第２歯車、３５…面、３６…軸部、３８…ヒーター、４０…モーターベース、５０…モーター、６０…第１歯車、７０…磁石、７２…ナット、７４…保持部材、７６…固定部材、８０…磁性体、１００…試料ホルダー、１０１…試料ホルダー、１０２…試料ホルダー、１０３…試料ホルダー、１０４…試料ホルダー、１０５…試料ホルダー、１０６…試料ホルダー、２００…試料ホルダー、２０２…回転体、２１０…回転ベース、２１１…孔、２１２…上面、２２０…多層箔、２３０…ベアリング、３００…試料加工装置、３１０…ステージ、３１２…取付面、３２０…液体窒素タンク、３３０…イオン源、３４０…真空チャンバー、３５０…カメラ
【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】