帶電粒子束裝置以及試樣制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用帶電粒子束的具有電子顯微鏡觀察用試樣的自動制作功能的帶電粒子束裝置以及試樣制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻I中公開有涉及帶電粒子束裝置、尤其是聚焦離子束(Focused 1nBeam:FIB)裝置的技術(shù)。FIB裝置能夠利用將聚焦離子束照射于試樣時產(chǎn)生的濺射現(xiàn)象進行試樣的精細加工。最近，在專利文獻2中公開有涉及FIB裝置與SEM或STEM的組合的技術(shù)。就FIB-SEM裝置或FIB-STEM裝置而言，F(xiàn)IB照射軸與電子束照射軸配置成銳角，并在其交點設(shè)置有試樣。因此，具有能夠?qū)IB加工的截面直接進行SEM觀察的特征。
[0003]根據(jù)專利文獻3日本特開平05 — 052721，公開有能夠在FIB加工裝置內(nèi)從試樣提取所需區(qū)域并制作透射電子顯微鏡(Transmiss1n Electron Microscope:TEM)、掃描透射電子顯微鏡(Scanning Transmiss1n Electron Microscope:STEM)觀察用的薄膜試樣的微量采樣法。該方法包括如下工序，導(dǎo)電膜成膜、周邊加工、底部切斷、機械探針固定、支撐部切斷、微小試樣提取、向試樣臺固定、機械探針切斷、薄膜加工。以往，操作者手動操作整個過程。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平5 - 82479號公報
[0007]專利文獻2:日本特開平11 - 273613號公報
[0008]專利文獻3:日本特開平05 - 052721號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]FIB加工法是將聚焦離子束照射于試樣，并使用濺射現(xiàn)象進行精細加工的方法。在陶瓷、高分子等絕緣材料的FIB加工中，電荷因離子照射而滯留于試樣，具有容易帶電的性質(zhì)。若產(chǎn)生帶電，則在觀察視野內(nèi)產(chǎn)生異常的明暗對比度，或者產(chǎn)生觀察視野的偏移。因此，成為畫質(zhì)低下、加工位置精度降低的原因。因此，作為FIB加工前的處理，在試樣整面涂覆導(dǎo)電材料，從而實現(xiàn)帶電防止。
[0011]這種預(yù)處理在防止帶電以外，還有助于微量采樣法中所使用的機械探針與試樣的接觸探測。即，能夠確保機械探針與試樣之間的電導(dǎo)通，進行接觸探測。
[0012]但是，周邊加工工序、底部切斷工序所產(chǎn)生的濺射物的一部分再次附著于加工試樣表面、側(cè)面、底部切斷面等，存在不能確保導(dǎo)電性的問題。另外，存在導(dǎo)電材料因FIB的束斑而被濺射，不能確保電導(dǎo)通的問題。因此，在自動提取中，存在接觸探測沒有完全工作而不能適用的問題。在以往的手動操作中，使用者根據(jù)機械探針與試樣接觸時細微的對比度變化、位置變化來進行接觸確認。這需要依賴于使用者的經(jīng)驗。
[0013]所提取的微小試樣固定于導(dǎo)電性的試樣臺。但是，由于絕緣材料不具有導(dǎo)電性，因此存在微小試樣與試樣臺接觸時的接觸探測沒有工作的問題。所以，在自動加工中，由于接觸探測沒有完全工作，因此存在微小試樣不能固定于試樣臺的問題。在以往的手動操作中，使用者與微小試樣提取時的作業(yè)相同地，根據(jù)對比度變化、位置變化，進行與試樣臺的接觸確認。這需要依賴于使用者的經(jīng)驗。
[0014]本發(fā)明的目的在于，解決以往接觸探測依賴于使用者的經(jīng)驗的問題，并提供使用上述自動處理的試樣制作方法。
[0015]用于解決課題的方法
[0016]本發(fā)明鑒于上述課題而具備如下的結(jié)構(gòu)。
[0017]一種帶電粒子束裝置，其具備:帶電粒子源；使從上述帶電粒子源放出的帶電粒子束聚焦在試樣上的物鏡；檢測從上述試樣放出的二次帶電粒子的檢測器；能夠與上述試樣接觸的探針；向上述試樣放出導(dǎo)電性氣體的氣體噴嘴；以及對上述探針的驅(qū)動和從上述氣體噴嘴的氣體放出進行控制的控制部，其中，就上述控制部而言，在向上述試樣照射帶電粒子束而加工上述試樣之后、使上述探針與試樣接觸之前，使氣體從上述氣體噴嘴向加工位置放出，并照射上述帶電粒子束而在上述試樣的加工部形成導(dǎo)電性膜，并且具備接觸探測部，該接觸探測部判斷形成于上述加工部的導(dǎo)電性膜與上述探針的接觸。
[0018]對其他的課題、結(jié)構(gòu)而言，在【具體實施方式】一項中，上述以外的課題、結(jié)構(gòu)以及效果通過以下的實施方式的說明會更加明確。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠解決以往接觸探測依賴于使用者的經(jīng)驗的問題，并提供使用上述自動處理的試樣制作方法。
[0021]根據(jù)以下關(guān)于附圖的本發(fā)明的實施例的記載，本發(fā)明其他的目的、特征以及優(yōu)點會變得明確。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明的一實施例的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖2是表示本發(fā)明的一實施例的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖3是表示一般的微量采樣法的順序的示意圖。
[0025]圖4是表示使用機械探針的與試樣的接觸探測法的示意圖。
[0026]圖5是表示本發(fā)明的對試樣表面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0027]圖6是表示本發(fā)明的對試樣表面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0028]圖7是表示本發(fā)明的對試樣表面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0029]圖8是表示本發(fā)明的對試樣表面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0030]圖9是表示本發(fā)明的在將所提取的微小試樣的底部固定于試樣臺的情況下的對微小試樣的表面以及側(cè)面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0031]圖10是表示本發(fā)明的在將所提取的微小試樣的底部固定于試樣臺的情況下的對微小試樣的表面、側(cè)面、底部切斷面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0032]圖11是表示本發(fā)明的在將所提取的微小試樣的側(cè)面固定于試樣臺的情況下的對微小試樣的表面、側(cè)面、底部切斷面進行導(dǎo)電性膜成膜的一實施例的示意圖。
[0033]圖12是本發(fā)明的對試樣表面進行導(dǎo)電性膜成膜的實施例。
[0034]圖13是本發(fā)明的對試樣表面進行導(dǎo)電性膜成膜的實施例。
[0035]圖14是能夠適用本發(fā)明的試樣截面構(gòu)造的示意圖。
[0036]圖15是將本發(fā)明適用于微量采樣法的自動加工時的順序。
【具體實施方式】
[0037]圖1是表示能夠與FIB加工的精細加工在同一腔室內(nèi)進行SEM圖像觀察的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。離子束照射系統(tǒng)I由離子源2、聚焦透鏡3、偏轉(zhuǎn)器4、以及物鏡5構(gòu)成，具有形成離子束6進而在試樣表面上聚焦、掃描的功能。電子束照射系統(tǒng)7由電子源8、聚焦透鏡9、偏轉(zhuǎn)器10、以及物鏡11構(gòu)成，具有形成電子束12進而在試樣面上聚焦、掃描的功能。原始試樣13固定在試樣平臺14上。腔室15內(nèi)具備:離子束照射系統(tǒng)I ;電子束照射系統(tǒng)7 ;試樣平臺14 ;檢測因離子束6以及電子束12照射而產(chǎn)生的二次帶電粒子16的二次帶電粒子檢測器17 ;能夠提取微小試樣的機械探針18 ;能夠噴出氣體而進行成膜的沉積噴嘴(deposit1n nozzle) 19 ;以及真空泵20。這些部件被控制部21控制。光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定窗口、二次帶電粒子束圖像顯示在CRT22上。在試樣平臺14上能夠設(shè)置試樣臺，該試樣臺用于對原始試樣13、使用機械探針18而提取的微小試樣進行固定。離子束照射系統(tǒng)I與電子束照射系統(tǒng)7能夠?qū)υ荚嚇?3、微小試樣上的同一部位進行掃描。
[0038]圖2是表示能夠進行FIB加工的精細加工的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。離子束照射系統(tǒng)I由離子源2、聚焦透鏡3、偏轉(zhuǎn)器4、以及物鏡5構(gòu)成，具有形成離子束6進而在試樣表面上聚焦、掃描的功能。原始試樣13固定在試樣平臺14上。腔室15內(nèi)具備:離子束照射系統(tǒng)I ;試樣平臺14 ;檢測因離子束6照射而產(chǎn)生的二次帶電粒子16的二次帶電粒子檢測器17 ;能夠提取微小試樣的機械探針18 ;能夠噴出氣體而進行成膜的沉積噴嘴19;以及真空泵20。這些部件被控制部21控制。光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定窗口、二次帶電粒子束圖像顯示在CRT22上。在試樣平臺14上能夠設(shè)置試樣臺，該試樣臺用于對原始試樣13、使用機械探針18而提取的微小試樣進行固定。離子束照射系統(tǒng)能夠?qū)υ荚嚇?3、微小試樣上進行掃描。
[0039]圖3表示一般的微量采樣法的順序。將原始試樣13插入帶電粒子束裝置內(nèi)，通過沉積功能在原始試樣13的表面進行導(dǎo)電膜23成膜(圖3(a))。接下來，利用FIB24殘留導(dǎo)電膜23而進行周邊加工(圖3(b))。將試樣傾斜，并由FIB24將底部25切斷(圖3(c))。將試樣傾斜返回原始角度。使機械探針18與試樣表面接觸。使用沉積功能進行導(dǎo)電