CN104094374A - 离子铣削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供构造简单且能够设定高精密的加工范围的离子铣削装置。为了实现所述目的，提出了一种离子铣削装置，该离子铣削装置包括试样保持架，该试样保持架保持试样和对朝向该试样的离子束的照射的一部分进行限制的掩膜，该试样保持架包括：第一接面，其与位于所述离子束的通过轨道侧的试样的端面接触；以及第二接面，其以使所述掩膜位于比该第一接面远离所述离子束的位置的方式与所述掩膜的端面接触。

Description

离子铣削装置
技术领域
本发明涉及一种离子铣削装置，特别是涉及制作扫描电子显微镜等的试样的离子铣削装置用的试样保持台、以及对载置于该试样保持台的试样进行加工的离子铣削装置。
背景技术
离子铣削装置是利用物理溅射现象以无应力的状态平滑地切削试样的装置，物理溅射现象指的是，使在阳极内生成的氩等的离子(为了减小试样的损伤)加速到约10kV以下，不发生会聚地向试样照射，从试样表面弹飞试样原子。
将离子束照射至试样时可切削的量取决于试样的组成、离子束的照射角度、结晶方位、离子的加速电压等，但若以离子束的照射角度为90度的方式安装试样，则能够减小试样组成不同所带来的可切削量的差异，即便是多种组成的多层膜也能够平滑地加工。
此时，对于朝向试样的离子束照射，为了防止向离子铣削目标位置以外照射离子束，在加工目标位置的试样的离子束照射方向(注：离子源侧表示离子枪侧)上配置用于遮挡离子束的板(以下，也称作遮挡板、掩膜)。使试样从该遮挡板暴露数百微米程度以下并照射离子束，对暴露的试样部分以进行物理性的溅射的方式切削，能够获得平滑的试样面。
在专利文献1中，说明了为了准确地设定加工范围(试样向离子束露出的露出范围)而设置用于调整掩膜位置的千分尺。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-245783号公报
发明内容
发明要解决的课题
作为离子铣削加工的对象的试样例如是利用电子显微镜进行观察的观察试样，大多非常微小。专利文献1所公开的千分尺在设定此类微小试样的加工范围方面虽可以认为是有效的工具，但若对象试样微小，则相应地构造也变得非常复杂。此外，与以微尺度单位进行测量相对应地，试样保持架也增大，因此难以在有限的空间内进行作业。
以下，对具备以构造简单且设定高精密的加工范围作为目的的试样保持架的离子铣削装置进行说明。
用于解决课题的手段
作为用于实现所述目的的一实施方式，以下提出了一种离子铣削装置，其包括：离子源，其用于向试样照射离子束；以及试样工作台，其配置在真空室内，且该试样工作台上的试样被照射所述离子束，其中，所述离子铣削装置包括试样保持架，该试样保持架保持所述试样和对朝向该试样的所述离子束的照射的一部分进行限制的掩膜，该试样保持架包括：第一接面，其与位于所述离子束的通过轨道侧的试样的端面接触；以及第二接面，其以使所述掩膜位于比该第一接面远离所述离子束的位置的方式与所述掩膜的端面接触。
发明效果
根据所述结构，能够提供具备以构造简单且设定高精密的加工范围作为目的的试样保持架的离子铣削装置。
附图说明
图1是示出试样台的一例的图。
图2是示出在试样台上安装有试样的例子的图。
图3是示出在试样台上安装有试样与遮挡件(掩膜)的试样保持架的一例的图。
图4是示出试样保持架的另一例的图。
图5是试样保持架的详细说明图。
图6是示出离子铣削装置的概要的图(侧视图)。
图7是示出离子铣削装置的概要的图(俯视图)。
图8是示出进行离子铣削时的离子束轨道、试样以及掩膜之间的位置关系的图。
具体实施方式
对于离子铣削装置中的离子束向试样暴露的暴露量(加工范围)，存在利用使固定在试样台上的试样与配置在试样的离子束照射侧的遮挡板独立的、单方向(单轴)以上的千分尺等精密微动设备，来调整目标暴露量的调整法。然而，试样保持架的构造变复杂，部件数量增加，外形尺寸也增大，无法在设置于试样保持架的状态下用扫描电子显微镜等进行观察(以下，记为试样保持架的共有等)，并且制造费用高昂。
因此，在本实施例中，提出了如下试样保持架构造：在用于固定试样的试样台的设置试样的面，使用用于保持试样加工面的端面的突起构造、以及用于保持遮挡板端面的突起构造，对于各突起构造的相对位置，以朝向试样的离子束照射达到目标试样暴露量的方式预先确定尺寸。
通过采用在试样台的用于保持试样加工面端面的突起构造的局部具有槽，从而不使贯穿试样的离子束直接照射到试样台的构造，由此，遮挡板能够直接固定于试样保持架，能够在遮挡板与试样台之间配置试样。
另外，为了能够使试样保持架与扫描电子显微镜共用而将外形设置为大约在例如φ70mm以下，由此能够根据用途的不同而装配用于以隔绝外部空气的方式对设置于试样台的试样进行密封的盖。此时，为了使包含盖在内的试样保持架外形能够与扫描电子显微镜共用，也将外形设置为约在φ70mm×60mm高度以下的尺寸。
根据以上结构，不需要利用独立的单方向(单轴)以上的千分尺等精密微动设备进行遮挡板的调整，构造简单，部件数量少，能够减小外形尺寸。另外，能够以设置于试样保持架的状态实现扫描电子显微镜等与试样保持架的共用。
以下对更具体的构造进行说明。图1是示出作为离子铣削的加工对象的试样的试样保持架的一例的图。在试样台1设置有用于能够预先进行试样端面的准确的定位的试样端面设置用突起2与遮挡板端面设置用突起3。图2示出向试样台1设置试样4的实施例。以使试样4端面紧贴试样台1的试样端面设置用突起2的方式进行设置。图3示出在向试样台1设置试样4之后设置遮挡板的实施例。采用在向试样台1设置试样4之后，以预先设置于试样保持架5的遮挡板6的端面与试样台1的遮挡板设置用突起4紧贴的方式将试样台1固定于试样保持架5的构造。
对于突起构造的相对位置，以朝向试样的离子束照射达到目标试样暴露量的方式预先确定尺寸，从而能够以各种试样暴露量设置试样。另外，由于预先确定试样暴露量，因此不需要使遮挡板移动，此外，不需要利用导电带或者糊剂等将试样固定于试样台。
如以上所说明，第一实施方式的特征在于，不设置离子铣削装置的试样保持架或者试样工作台的独立的遮挡板的微动机构，而以恒定的试样暴露量设置试样。
接下来，利用图4对第二实施方式进行说明。图4示出用于以隔绝外部空气的方式密封试样保持架5的实施例。该实施例的特征在于，构成为，在试样保持架5设置有用于搭载盖7的构造，向盖7组入密封件8，能够利用密封件8以隔绝外部空气的方式密封试样保持架5的内部，通过在离子铣削装置或者扫描式电子显微镜的进行真空排气后的试样室或者试样交换室中取下盖7，从而能够在不使试样与外部空气接触的情况下进行试样的加工以及试样的观察。
图6、图7示出离子铣削装置的结构。在真空室606的侧面设置有离子源601以及试样工作台8。图6是侧视图，图7是俯视图。
在试样单元基体603搭载有试样保持架微动机构604。搭载方法是，使试样保持架微动机构604的下表面与试样单元基体603的上表面接触，利用螺丝等进行固定。试样保持架微动机构604构成为能够相对于离子束的光轴(图6的情况下是与纸面垂直的方向)以任意角度旋转倾斜，旋转倾斜的方向与倾斜角度由未图示的控制装置控制。通过使试样保持架微动机构604旋转倾斜，能够将设置在试样保持架微动机构604上的试样502相对于离子束的光轴设定为规定的角度。此外，试样工作台605设置为，在所述倾斜旋转运动的基础上，还在与该倾斜旋转运动的旋转轴垂直的方向、即与纸面平行的方向上使试样保持架501倾斜。试样保持架微动机构604的倾斜运动(以图6的单点划线作为旋转轴的倾斜)主要用于在加工试样的剖面的剖面加工模式时连续地进行倾斜运动。另外，试样保持架微动机构604构成为能够在相对于离子束的光轴垂直的方向的前后左右、即X方向与Y方向上移动。
试样单元基体603构成为，借助试样工作台605(旋转机构)而配置，该试样工作台605搭载于兼作真空室606的容器壁的一部分的凸缘607，在沿着线性导轨608拉出凸缘607而使真空室606向大气状态开放时，试样单元基体603向真空室的外部被拉出。通过这样做，构成试样工作台拉出机构。在进行离子束加工时，凸缘607处于关闭状态，利用真空排气系统609进行真空排气。
图6、图7示出能够进行剖面铣削加工与平面铣削加工这两方的离子铣削装置的结构。在真空室606的上表面设置有加工观察窗610与能够开闭的闸门611。该闸门611设置为用于防止溅射的粒子堆积于加工观察窗610。真空室606呈通常构成用于形成真空氛围的空间的箱型形状、或者以此为标准的形状，观察窗设置在箱的上方(在存在重力的环境下，是与重力场所朝向的方向相反的方向)，离子源设置在箱的侧方壁面(箱的与上方面邻接的面，且是与重力场所朝向的方向垂直的方向)。即，加工观察窗设置在与包含试样工作台的倾斜轴和离子束的照射轨道在内的平面正交的方向上，且设置于真空室的壁面。需要说明的是，如后所述，在加工观察窗用的开口除了设置能够进行真空密封的窗之外，还能够设置光学显微镜、电子显微镜。
图8是示出进行剖面加工时的离子束光轴801、试样502以及掩膜503之间的位置关系的图。旋转轴802相当于图6的单点划线。试样保持架微动机构604进行以旋转轴802作为中心的连续倾斜运动，通过在该状态下照射离子束来进行剖面加工。
利用图5说明搭载在试样保持架微动机构604上的试样保持架501的概要。需要说明的是，在图5中，省略图4的试样保持架5的凸缘部分等。另外，在实际上将试样保持架501安装于试样保持架微动机构604的情况下，以离子束照射部位508位于上方的方式安装。试样保持架501以将离子铣削的加工对象即试样502与遮挡件即掩膜503按压于试样保持架501的方式进行固定。在掩膜固定捏手505切设有螺纹，通过使捏手旋转而以朝向下方按压掩膜按压构件504的方式发挥作用。
试样502被定位成在从离子束照射方向观察时，局部从掩膜503露出，通过使离子束照射离子束照射部位508来进行试样的剖面加工。
在本实施例的试样保持架501设置有试样接触部506和掩膜接触部507。以试样502被定位在比掩膜503的离子束通过轨道侧端面更靠近离子束光轴中心的位置的方式，使试样保持架501与试样的接面509(第一接面)形成在比试样保持架501与掩膜的接面510(第二接面)靠离子束通过轨道中心侧的位置。两个与试样的接面509彼此之间的空间是离子束通过开口，为了与试样502和掩膜503的端部接触并且确保离子束的通过开口，在两个接面509之间设置有间隙。另外，在载置试样502的试样台设置有开口511(槽)，以使得离子束不会直接照射到试样台。
这样，通过采用设置分别与试样的被离子束照射的一侧的端面、以及掩膜的被离子束照射的一侧的端面接触的部位，并且确保供离子束通过的开口的结构，无需进行精密的位置调整就能够实现掩膜与试样的设置。特别是，在本实施例的情况下，在试样的接面509与掩膜的接面510之间，在与离子束的照射方向垂直的方向上设置有间隙P，从而无需进行精密的调整就能够设定与间隙P相应的加工范围。
【符号说明】
501  试样保持架
502  试样
503  掩膜
504  掩膜按压构件
505  掩膜固定捏手
506  试样接触部
507  掩膜接触部
508  离子束照射部位
509、510  接面

Claims (7)

1.一种离子铣削装置，包括：
离子源，其用于向试样照射离子束；以及
试样工作台，其配置在真空室内，且该试样工作台上的试样被照射所述离子束，
所述离子铣削装置的特征在于，
所述离子铣削装置包括试样保持架，该试样保持架保持所述试样和对朝向该试样的所述离子束的照射的一部分进行限制的掩膜，该试样保持架包括：第一接面，其与位于所述离子束的通过轨道侧的试样的端面接触；以及第二接面，其以使所述掩膜位于比该第一接面远离所述离子束的位置的方式与所述掩膜的端面接触。
2.根据权利要求1所述的离子铣削装置，其特征在于，
所述第一接面、第二接面形成为阶梯状。
3.根据权利要求1所述的离子铣削装置，其特征在于，
所述第一接面包括与所述试样的不同部位接触的两个面，在该两个第一接面之间设置有供所述离子束通过的通过开口。
4.一种离子铣削用试样台，其中，通过向试样照射从离子源释放的离子束来加工试样，
所述离子铣削用试样台的特征在于，
在试样与离子源之间的与试样接触的位置配置遮挡板，在用于固定试样的试样台的设置试样的面，具有用于保持试样加工面的端面的突起构造、以及用于保持遮挡板端面的突起构造，在试样台的用于保持试样加工面端面的突起构造的局部具有槽，以使得贯穿试样的离子束不直接照射到试样台。
5.根据权利要求4所述的离子铣削用试样台，其特征在于，
根据用于保持试样加工面的端面的突起构造、以及用于保持遮挡板端面的突起构造之间的相对位置，确定朝向试样照射的离子束的照射范围。
6.根据权利要求4所述的离子铣削用试样台，其特征在于，
在试样台固定试样以及遮挡板。
7.根据权利要求4所述的离子铣削用试样台，其特征在于，试样台具有能够密封氛围的盖构造。
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