離子銑削裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供構(gòu)造簡單且能夠設(shè)定高精密的加工范圍的離子銑削裝置。為了實現(xiàn)所述目的，提出了一種離子銑削裝置，該離子銑削裝置包括試樣保持架，該試樣保持架保持試樣和對朝向該試樣的離子束的照射的一部分進(jìn)行限制的掩膜，該試樣保持架包括：第一接面，其與位于所述離子束的通過軌道側(cè)的試樣的端面接觸；以及第二接面，其以使所述掩膜位于比該第一接面遠(yuǎn)離所述離子束的位置的方式與所述掩膜的端面接觸。
【專利說明】離子銑削裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離子銑削裝置，特別是涉及制作掃描電子顯微鏡等的試樣的離子 銑削裝置用的試樣保持臺、以及對載置于該試樣保持臺的試樣進(jìn)行加工的離子銑削裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 離子銑削裝置是利用物理濺射現(xiàn)象以無應(yīng)力的狀態(tài)平滑地切削試樣的裝置，物理 濺射現(xiàn)象指的是，使在陽極內(nèi)生成的氬等的離子（為了減小試樣的損傷）加速到約10kv以 下，不發(fā)生會聚地向試樣照射，從試樣表面彈飛試樣原子。
[0003] 將離子束照射至試樣時可切削的量取決于試樣的組成、離子束的照射角度、結(jié)晶 方位、離子的加速電壓等，但若以離子束的照射角度為90度的方式安裝試樣，則能夠減小 試樣組成不同所帶來的可切削量的差異，即便是多種組成的多層膜也能夠平滑地加工。
[0004] 此時，對于朝向試樣的離子束照射，為了防止向離子銑削目標(biāo)位置以外照射離子 束，在加工目標(biāo)位置的試樣的離子束照射方向（注：離子源側(cè)表示離子槍側(cè)）上配置用于遮 擋離子束的板（以下，也稱作遮擋板、掩膜）。使試樣從該遮擋板暴露數(shù)百微米程度以下并 照射離子束，對暴露的試樣部分以進(jìn)行物理性的濺射的方式切削，能夠獲得平滑的試樣面。
[0005] 在專利文獻(xiàn)1中，說明了為了準(zhǔn)確地設(shè)定加工范圍（試樣向離子束露出的露出范 圍）而設(shè)置用于調(diào)整掩膜位置的千分尺。
[0006] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2009-245783號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的課題
[0010] 作為離子銑削加工的對象的試樣例如是利用電子顯微鏡進(jìn)行觀察的觀察試樣，大 多非常微小。專利文獻(xiàn)1所公開的千分尺在設(shè)定此類微小試樣的加工范圍方面雖可以認(rèn)為 是有效的工具，但若對象試樣微小，則相應(yīng)地構(gòu)造也變得非常復(fù)雜。此外，與以微尺度單位 進(jìn)行測量相對應(yīng)地，試樣保持架也增大，因此難以在有限的空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。
[0011]以下，對具備以構(gòu)造簡單且設(shè)定高精密的加工范圍作為目的的試樣保持架的離子 銑削裝置進(jìn)行說明。
[0012] 用于解決課題的手段
[0013] 作為用于實現(xiàn)所述目的的一實施方式，以下提出了一種離子銑削裝置，其包括：離 子源，其用于向試樣照射離子束；以及試樣工作臺，其配置在真空室內(nèi)，且該試樣工作臺上 的試樣被照射所述離子束，其中，所述離子銑削裝置包括試樣保持架，該試樣保持架保持所 述試樣和對朝向該試樣的所述離子束的照射的一部分進(jìn)行限制的掩膜，該試樣保持架包 括：第一接面，其與位于所述離子束的通過軌道側(cè)的試樣的端面接觸；以及第二接面，其以 使所述掩膜位于比該第一接面遠(yuǎn)離所述離子束的位置的方式與所述掩膜的端面接觸。
[0014] 發(fā)明效果
[0015] 根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，能夠提供具備以構(gòu)造簡單且設(shè)定高精密的加工范圍作為目的的試 樣保持架的離子銑削裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是示出試樣臺的一例的圖。
[0017] 圖2是示出在試樣臺上安裝有試樣的例子的圖。
[0018] 圖3是示出在試樣臺上安裝有試樣與遮擋件（掩膜）的試樣保持架的一例的圖。
[0019] 圖4是示出試樣保持架的另一例的圖。
[0020] 圖5是試樣保持架的詳細(xì)說明圖。
[0021] 圖6是示出離子銑削裝置的概要的圖（側(cè)視圖）。
[0022] 圖7是示出離子銑削裝置的概要的圖（俯視圖）。
[0023] 圖8是示出進(jìn)行離子銑削時的離子束軌道、試樣以及掩膜之間的位置關(guān)系的圖。

【具體實施方式】
[0024] 對于離子銑削裝置中的離子束向試樣暴露的暴露量（加工范圍），存在利用使固 定在試樣臺上的試樣與配置在試樣的離子束照射側(cè)的遮擋板獨立的、單方向（單軸）以上 的千分尺等精密微動設(shè)備，來調(diào)整目標(biāo)暴露量的調(diào)整法。然而，試樣保持架的構(gòu)造變復(fù)雜， 部件數(shù)量增加，外形尺寸也增大，無法在設(shè)置于試樣保持架的狀態(tài)下用掃描電子顯微鏡等 進(jìn)行觀察（以下，記為試樣保持架的共有等），并且制造費(fèi)用高昂。
[0025] 因此，在本實施例中，提出了如下試樣保持架構(gòu)造：在用于固定試樣的試樣臺的設(shè) 置試樣的面，使用用于保持試樣加工面的端面的突起構(gòu)造、以及用于保持遮擋板端面的突 起構(gòu)造，對于各突起構(gòu)造的相對位置，以朝向試樣的離子束照射達(dá)到目標(biāo)試樣暴露量的方 式預(yù)先確定尺寸。
[0026] 通過采用在試樣臺的用于保持試樣加工面端面的突起構(gòu)造的局部具有槽，從而不 使貫穿試樣的離子束直接照射到試樣臺的構(gòu)造，由此，遮擋板能夠直接固定于試樣保持架， 能夠在遮擋板與試樣臺之間配置試樣。
[0027] 另外，為了能夠使試樣保持架與掃描電子顯微鏡共用而將外形設(shè)置為大約在例如 Φ 70mm以下，由此能夠根據(jù)用途的不同而裝配用于以隔絕外部空氣的方式對設(shè)置于試樣臺 的試樣進(jìn)行密封的蓋。此時，為了使包含蓋在內(nèi)的試樣保持架外形能夠與掃描電子顯微鏡 共用，也將外形設(shè)置為約在Φ70ι?πιΧ 60mm高度以下的尺寸。
[0028] 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，不需要利用獨立的單方向（單軸）以上的千分尺等精密微動設(shè)備 進(jìn)行遮擋板的調(diào)整，構(gòu)造簡單，部件數(shù)量少，能夠減小外形尺寸。另外，能夠以設(shè)置于試樣保 持架的狀態(tài)實現(xiàn)掃描電子顯微鏡等與試樣保持架的共用。
[0029] 以下對更具體的構(gòu)造進(jìn)行說明。圖1是示出作為離子銑削的加工對象的試樣的試 樣保持架的一例的圖。在試樣臺1設(shè)置有用于能夠預(yù)先進(jìn)行試樣端面的準(zhǔn)確的定位的試樣 端面設(shè)置用突起2與遮擋板端面設(shè)置用突起3。圖2示出向試樣臺1設(shè)置試樣4的實施例。 以使試樣4端面緊貼試樣臺1的試樣端面設(shè)置用突起2的方式進(jìn)行設(shè)置。圖3示出在向試 樣臺1設(shè)置試樣4之后設(shè)置遮擋板的實施例。采用在向試樣臺1設(shè)置試樣4之后，以預(yù)先 設(shè)置于試樣保持架5的遮擋板6的端面與試樣臺1的遮擋板設(shè)置用突起4緊貼的方式將試 樣臺1固定于試樣保持架5的構(gòu)造。
[0030] 對于突起構(gòu)造的相對位置，以朝向試樣的離子束照射達(dá)到目標(biāo)試樣暴露量的方式 預(yù)先確定尺寸，從而能夠以各種試樣暴露量設(shè)置試樣。另外，由于預(yù)先確定試樣暴露量，因 此不需要使遮擋板移動，此外，不需要利用導(dǎo)電帶或者糊劑等將試樣固定于試樣臺。
[0031] 如以上所說明，第一實施方式的特征在于，不設(shè)置離子銑削裝置的試樣保持架或 者試樣工作臺的獨立的遮擋板的微動機(jī)構(gòu)，而以恒定的試樣暴露量設(shè)置試樣。
[0032] 接下來，利用圖4對第二實施方式進(jìn)行說明。圖4示出用于以隔絕外部空氣的方 式密封試樣保持架5的實施例。該實施例的特征在于，構(gòu)成為，在試樣保持架5設(shè)置有用于 搭載蓋7的構(gòu)造，向蓋7組入密封件8,能夠利用密封件8以隔絕外部空氣的方式密封試樣 保持架5的內(nèi)部，通過在離子銑削裝置或者掃描式電子顯微鏡的進(jìn)行真空排氣后的試樣室 或者試樣交換室中取下蓋7,從而能夠在不使試樣與外部空氣接觸的情況下進(jìn)行試樣的加 工以及試樣的觀察。
[0033] 圖6、圖7示出離子銑削裝置的結(jié)構(gòu)。在真空室606的側(cè)面設(shè)置有離子源601以及 試樣工作臺8。圖6是側(cè)視圖，圖7是俯視圖。
[0034] 在試樣單?；w603搭載有試樣保持架微動機(jī)構(gòu)604。搭載方法是，使試樣保持架 微動機(jī)構(gòu)604的下表面與試樣單元基體603的上表面接觸，利用螺絲等進(jìn)行固定。試樣保持 架微動機(jī)構(gòu)604構(gòu)成為能夠相對于離子束的光軸（圖6的情況下是與紙面垂直的方向）以 任意角度旋轉(zhuǎn)傾斜，旋轉(zhuǎn)傾斜的方向與傾斜角度由未圖示的控制裝置控制。通過使試樣保 持架微動機(jī)構(gòu)604旋轉(zhuǎn)傾斜，能夠?qū)⒃O(shè)置在試樣保持架微動機(jī)構(gòu)604上的試樣502相對于 離子束的光軸設(shè)定為規(guī)定的角度。此外，試樣工作臺605設(shè)置為，在所述傾斜旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的基 礎(chǔ)上，還在與該傾斜旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向、即與紙面平行的方向上使試樣保持架 501傾斜。試樣保持架微動機(jī)構(gòu)604的傾斜運(yùn)動（以圖6的單點劃線作為旋轉(zhuǎn)軸的傾斜） 主要用于在加工試樣的剖面的剖面加工模式時連續(xù)地進(jìn)行傾斜運(yùn)動。另外，試樣保持架微 動機(jī)構(gòu)604構(gòu)成為能夠在相對于離子束的光軸垂直的方向的前后左右、即X方向與Y方向 上移動。
[0035] 試樣單元基體603構(gòu)成為，借助試樣工作臺605 (旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）而配置，該試樣工作 臺605搭載于兼作真空室606的容器壁的一部分的凸緣607,在沿著線性導(dǎo)軌608拉出凸 緣607而使真空室606向大氣狀態(tài)開放時，試樣單元基體603向真空室的外部被拉出。通 過這樣做，構(gòu)成試樣工作臺拉出機(jī)構(gòu)。在進(jìn)行離子束加工時，凸緣607處于關(guān)閉狀態(tài)，利用 真空排氣系統(tǒng)609進(jìn)行真空排氣。
[0036] 圖6、圖7示出能夠進(jìn)行剖面銑削加工與平面銑削加工這兩方的離子銑削裝置的 結(jié)構(gòu)。在真空室606的上表面設(shè)置有加工觀察窗610與能夠開閉的閘門611。該閘門611 設(shè)置為用于防止濺射的粒子堆積于加工觀察窗610。真空室606呈通常構(gòu)成用于形成真空 氛圍的空間的箱型形狀、或者以此為標(biāo)準(zhǔn)的形狀，觀察窗設(shè)置在箱的上方（在存在重力的 環(huán)境下，是與重力場所朝向的方向相反的方向），離子源設(shè)置在箱的側(cè)方壁面（箱的與上方 面鄰接的面，且是與重力場所朝向的方向垂直的方向）。S卩，加工觀察窗設(shè)置在與包含試樣 工作臺的傾斜軸和離子束的照射軌道在內(nèi)的平面正交的方向上，且設(shè)置于真空室的壁面。 需要說明的是，如后所述，在加工觀察窗用的開口除了設(shè)置能夠進(jìn)行真空密封的窗之外，還 能夠設(shè)置光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡。
[0037] 圖8是示出進(jìn)行剖面加工時的離子束光軸801、試樣502以及掩膜503之間的位 置關(guān)系的圖。旋轉(zhuǎn)軸802相當(dāng)于圖6的單點劃線。試樣保持架微動機(jī)構(gòu)604進(jìn)行以旋轉(zhuǎn)軸 802作為中心的連續(xù)傾斜運(yùn)動，通過在該狀態(tài)下照射離子束來進(jìn)行剖面加工。
[0038] 利用圖5說明搭載在試樣保持架微動機(jī)構(gòu)604上的試樣保持架501的概要。需要 說明的是，在圖5中，省略圖4的試樣保持架5的凸緣部分等。另外，在實際上將試樣保持 架501安裝于試樣保持架微動機(jī)構(gòu)604的情況下，以離子束照射部位508位于上方的方式 安裝。試樣保持架501以將離子銑削的加工對象即試樣502與遮擋件即掩膜503按壓于試 樣保持架501的方式進(jìn)行固定。在掩膜固定捏手505切設(shè)有螺紋，通過使捏手旋轉(zhuǎn)而以朝 向下方按壓掩膜按壓構(gòu)件504的方式發(fā)揮作用。
[0039] 試樣502被定位成在從離子束照射方向觀察時，局部從掩膜503露出，通過使離子 束照射離子束照射部位508來進(jìn)行試樣的剖面加工。
[0040] 在本實施例的試樣保持架501設(shè)置有試樣接觸部506和掩膜接觸部507。以試樣 502被定位在比掩膜503的離子束通過軌道側(cè)端面更靠近離子束光軸中心的位置的方式， 使試樣保持架501與試樣的接面509 (第一接面）形成在比試樣保持架501與掩膜的接面 510 (第二接面）靠離子束通過軌道中心側(cè)的位置。兩個與試樣的接面509彼此之間的空間 是離子束通過開口，為了與試樣502和掩膜503的端部接觸并且確保離子束的通過開口，在 兩個接面509之間設(shè)置有間隙。另外，在載置試樣502的試樣臺設(shè)置有開口 511 (槽），以使 得離子束不會直接照射到試樣臺。
[0041] 這樣，通過采用設(shè)置分別與試樣的被離子束照射的一側(cè)的端面、以及掩膜的被離 子束照射的一側(cè)的端面接觸的部位，并且確保供離子束通過的開口的結(jié)構(gòu)，無需進(jìn)行精密 的位置調(diào)整就能夠?qū)崿F(xiàn)掩膜與試樣的設(shè)置。特別是，在本實施例的情況下，在試樣的接面 509與掩膜的接面510之間，在與離子束的照射方向垂直的方向上設(shè)置有間隙P，從而無需 進(jìn)行精密的調(diào)整就能夠設(shè)定與間隙P相應(yīng)的加工范圍。
[0042] 【符號說明】
[0043] 501試樣保持架
[0044] 502 試樣
[0045] 503 掩膜
[0046] 504掩膜按壓構(gòu)件
[0047] 505掩膜固定捏手
[0048] 506試樣接觸部
[0049] 507掩膜接觸部
[0050] 508離子束照射部位
[0051] 509、510 接面
【權(quán)利要求】
1. 一種離子銑削裝置，包括： 離子源，其用于向試樣照射離子束；以及 試樣工作臺，其配置在真空室內(nèi)，且該試樣工作臺上的試樣被照射所述離子束， 所述離子銑削裝置的特征在于， 所述離子銑削裝置包括試樣保持架，該試樣保持架保持所述試樣和對朝向該試樣的所 述離子束的照射的一部分進(jìn)行限制的掩膜，該試樣保持架包括：第一接面，其與位于所述離 子束的通過軌道側(cè)的試樣的端面接觸；以及第二接面，其以使所述掩膜位于比該第一接面 遠(yuǎn)離所述離子束的位置的方式與所述掩膜的端面接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子銑削裝置，其特征在于， 所述第一接面、第二接面形成為階梯狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子銑削裝置，其特征在于， 所述第一接面包括與所述試樣的不同部位接觸的兩個面，在該兩個第一接面之間設(shè)置 有供所述離子束通過的通過開口。
4. 一種離子銑削用試樣臺，其中，通過向試樣照射從離子源釋放的離子束來加工試樣， 所述離子銑削用試樣臺的特征在于， 在試樣與離子源之間的與試樣接觸的位置配置遮擋板，在用于固定試樣的試樣臺的設(shè) 置試樣的面，具有用于保持試樣加工面的端面的突起構(gòu)造、以及用于保持遮擋板端面的突 起構(gòu)造，在試樣臺的用于保持試樣加工面端面的突起構(gòu)造的局部具有槽，以使得貫穿試樣 的離子束不直接照射到試樣臺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子銑削用試樣臺，其特征在于， 根據(jù)用于保持試樣加工面的端面的突起構(gòu)造、以及用于保持遮擋板端面的突起構(gòu)造之 間的相對位置，確定朝向試樣照射的離子束的照射范圍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子銑削用試樣臺，其特征在于， 在試樣臺固定試樣以及遮擋板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子銑削用試樣臺，其特征在于，試樣臺具有能夠密封氛圍 的蓋構(gòu)造。
【文檔編號】H01J37/20GK104094374SQ201380007943
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月26日
【發(fā)明者】上野敦史, 高須久幸, 武藤宏史, 巖谷徹 申請人:株式會社日立高新技術(shù)