CN111065907A - 薄片试样制作装置以及薄片试样制作方法 - Google Patents
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Abstract
薄片试样制作装置(1)具备会聚离子束照射光学系统(14)、载台(12)、载台驱动机构(13)以及计算机(22)。会聚离子束照射光学系统(14)照射会聚离子束(FIB)。载台(12)保持试样片(Q)。载台驱动机构(13)驱动载台(12)。计算机(22)在试样片(Q)中设定作为加工区域的薄片化区域和包围薄片化区域的整周的周缘部。计算机(22)使得从与试样片(Q)的被照射面交叉的方向照射会聚离子束(FIB)，通过蚀刻加工将薄片化区域的厚度形成得比周缘部的厚度薄。
Description
技术领域
本发明涉及通过使用了粒子束的蚀刻加工来制作薄片化试样的装置以及方法。
背景技术
以往，例如在半导体器件的缺陷分析等中，已知有制作适合于供透射式电子显微镜进行观察、分析以及测量等各种工序的形状的薄片试样的方法(例如参照专利文献1)。在该试样制作方法中，从与板状的试样的厚度方向正交的方向对试样的端部照射离子束，以从试样的端部朝向中央部切除的方式进行蚀刻加工。由此，从试样的端部起遍及至中央部形成厚度薄一层的薄膜部，利用比薄膜部厚的薄膜部以外的部位来支承薄膜部，由此防止支承强度的降低。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2013-164346号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，根据上述现有技术的试样制作方法，对于试样的中央部的观察区域，是从试样的端部朝向中央部进行蚀刻加工，因此，在观察区域以外的部位，即从端部到中央部的区域也会形成薄膜部。该观察区域以外的薄膜部的大小会伴随观察区域变大而增大。当观察区域以外的薄膜部变大时，会发生观察区域的薄膜部的强度降低的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制薄片试样的强度降低的薄片试样制作装置以及薄片试样制作方法。
用于解决课题的手段
为解决上述课题而达成该目的，本发明采用了以下方式。
(1)本发明的一个方式的薄片试样制作装置通过溅射对试样进行蚀刻加工来制作薄片试样，其中，所述薄片试样制作装置具备：粒子束照射光学系统，其照射粒子束；试样载台，其保持所述试样；驱动机构，其驱动所述试样载台；以及计算机，其在向所述试样照射所述粒子束而获得的图像中划定所述试样的加工区域，控制所述粒子束照射光学系统和所述驱动机构以对所述加工区域照射所述粒子束而对所述试样进行蚀刻加工，所述计算机在所述试样中设定作为所述加工区域的薄片化区域和包围所述薄片化区域的整周的周缘部，使得从与所述试样的被照射面交叉的方向照射所述粒子束，通过蚀刻加工将所述薄片化区域的厚度形成得比所述周缘部的厚度薄。
(2)在上述(1)所述的薄片试样制作装置中，所述计算机可以受理如下输入，该输入与由所述被照射面与所述粒子束的照射轴所形成的角以及所述薄片化区域有关，并且所述计算机根据所述输入在所述试样中设定所述薄片化区域，根据所述输入控制所述驱动机构，将所述被照射面与所述照射轴所形成的角设定为规定角度，控制所述粒子束照射光学系统和所述驱动机构，使得在维持着所述规定角度的同时利用所述粒子束扫描所述薄片化区域而进行蚀刻加工。
(3)在上述(2)所述的薄片试样制作装置中，所述计算机也可以受理如下输入，该输入与所述照射轴绕所述被照射面的法线旋转的相对的旋转角有关，并且所述计算机根据所述输入控制所述粒子束照射光学系统和所述驱动机构，使得在维持着所述规定角度的同时，使所述照射轴绕所述被照射面的法线中的包含所述薄片化区域的中心的法线以规定旋转角度的范围进行相对旋转。
(4)本发明的一个方式的薄片试样制作方法包含：设定工序，在该设定工序中，在试样中设定薄片化区域以及包围所述薄片化区域的整周的周缘部；以及加工工序，在该加工工序中，从与所述试样的被照射面交叉的方向照射粒子束，通过利用溅射进行蚀刻加工将所述薄片化区域的厚度形成得比所述周缘部的厚度薄。
(5)在上述(4)所述的薄片试样制作方法中，在所述设定工序中，可以将从所述被照射面的法线方向观察时的所述薄片化区域的外形设定成圆形形状。
(6)在上述(5)所述的薄片试样制作方法中，在所述加工工序中，可以在将所述被照射面与所述粒子束的照射轴所形成的角度维持成固定的同时，使所述照射轴绕所述被照射面的法线中的包含所述薄片化区域的中心的法线进行相对旋转。
发明效果
根据本发明的薄片试样制作装置以及薄片试样制作方法，设有包围试样的薄片化区域的整周的周缘部，因此，例如与薄片化区域的周缘的至少一部分没有被形成得比薄片化区域厚的部位支承的情况相比，能够使薄片化区域的支承强度增大。此外，通过从与试样的被照射面交叉的方向照射粒子束，能够在试样的厚度方向上的距被照射面期望的深度，与被照射面平行地进行蚀刻加工。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式的薄片试样制作装置的一例的带电粒子束装置的结构图。
图2是从法线方向(厚度方向)观察本发明的实施方式的薄片试样制作方法中的试样片的被照射面的俯视图。
图3是本发明的实施方式的薄片试样制作方法的加工工序的执行时的试样片的薄片化区域的剖视图。
图4是示出本发明的实施方式的薄片试样制作方法的加工工序的执行时的会聚离子束与试样片的相对位置的一例的图，是从法线方向(厚度方向)观察试样片的被照射面的俯视图。
图5的(a)是本发明的实施方式的比较例的试样片的截面放大图，图5的(b)是本发明的实施方式的薄片试样制作方法的加工工序的执行时的试样片的薄片化区域的截面放大图。
图6是作为本发明的实施方式的变形例的薄片试样制作装置的一例的带电粒子束装置的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式的薄片试样制作装置以及薄片试样制作方法进行说明。
图1是本发明的实施方式的薄片试样制作装置的结构图。
本发明的实施方式的薄片试样制作装置1例如为带电粒子束装置10。如图1所示，带电粒子束装置10具备：能够将内部维持成真空状态的试样室11；能够在试样室11的内部固定试样S和试样片托座P的载台12；以及驱动载台12的载台驱动机构13。带电粒子束装置10具备对试样室11的内部的规定照射区域(即扫描范围)内的照射对象照射会聚离子束(FIB)的会聚离子束照射光学系统14。带电粒子束装置10具备对试样室11的内部的规定照射区域内的照射对象照射电子束(EB)的电子束照射光学系统15。带电粒子束装置10具备检测通过会聚离子束或电子束的照射而从照射对象产生的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R的检测器16。带电粒子束装置10具备对照射对象的表面供给气体G的气体供给部17。具体而言，气体供给部17具有外径为200μm左右的喷嘴等。带电粒子束装置10具备：针18，其从固定于载台12的试样S中取出微小的试样片Q，并保持着试样片Q而移设至试样片托座P；针驱动机构19，其驱动针18以搬送试样片Q；以及吸收电流检测器20，其检测流入至针18的带电粒子束的流入电流(也称为吸收电流)，将流入电流信号送至计算机而图像化。带电粒子束装置10具备显示装置21、计算机22以及输入设备23，该显示装置21显示基于由检测器16检测出的二次带电粒子R的图像数据等。
该实施方式的带电粒子束装置10对照射对象的表面一边扫描会聚离子束一边照射，由此能够执行被照射部的图像化、或通过溅射进行的各种加工(钻削、整形(trimming)加工等)、以及形成沉积膜等。带电粒子束装置10能够执行下述加工，即，利用试样S形成由透射式电子显微镜进行透射观察用的试样片Q(例如薄片试样、针状试样等)或形成利用电子束来分析的分析试样片。带电粒子束装置10能够执行下述加工，即，将移设至试样片托座P的试样片Q形成为适于由透射式电子显微镜进行透射观察的期望厚度(例如5～100nm等)的薄片试样。带电粒子束装置10通过对试样片Q及针18等照射对象的表面一边扫描会聚离子束或电子束一边照射，而能够执行照射对象的表面观察。
吸收电流检测器20具备前级放大器，其放大针18的流入电流，并发送至计算机22。根据由吸收电流检测器20检测出的针流入电流及与带电粒子束的扫描同步的信号，便能够在显示装置21显示针形状的吸收电流图像，进行针形状确定或末端位置确定。
试样室11构成为，能够通过排气装置(省略图示)将内部排气至期望的真空状态，且能够维持期望的真空状态。
载台12保持试样S。载台12具备保持试样片托座P的托座固定台12a。该托座固定台12a也可以是能够搭载多个试样片托座P的结构。
载台驱动机构13在连接于载台12的状态下被收纳于试样室11的内部，根据从计算机22输出的控制信号而使载台12相对于规定轴位移。例如，载台驱动机构13为5轴的驱动机构。5轴的驱动机构具备移动机构13a，该移动机构13a至少沿着与水平面平行且彼此正交的X轴及Y轴、以及与X轴及Y轴正交的铅直方向的Z轴使载台12平行地移动。5轴的驱动机构具备使载台12绕X轴或Y轴倾斜的倾斜机构13b、以及使载台12绕Z轴旋转的旋转机构13c。
会聚离子束照射光学系统14在试样室11的内部使射束射出部(省略图示)在照射区域内的载台12的铅直方向上方的位置面向载台12，且使光轴与铅直方向平行，以此方式，会聚离子束照射光学系统14固定于试样室11。由此，能够对载置于载台12的试样S、试样片Q、以及存在于照射区域内的针18等照射对象从铅直方向上方朝向下方照射会聚离子束。此外，带电粒子束装置10也可以具备其它的离子束照射光学系统来取代上述那样的会聚离子束照射光学系统14。离子束照射光学系统不限于如上述那样形成聚焦射束的光学系统。离子束照射光学系统例如也可以是在光学系统内设置具有定型的开口的模板掩模(stencilmask)而形成模板掩模的开口形状的成形射束的投影型的离子束照射光学系统。根据这样的投影型的离子束照射光学系统，能够高精度地形成与试样片Q的周边的加工区域相当的形状的成形射束，会缩短加工时间。
会聚离子束照射光学系统14具备：离子源14a，其产生离子；和离子光学系统14b，其使从离子源14a引出的离子会聚以及偏转。离子源14a和离子光学系统14b根据从计算机22输出的控制信号而被控制，并由计算机22控制会聚离子束的照射位置及照射条件等。离子源14a例如是使用了液体镓等的液体金属离子源或等离子型离子源、气体电场电离型离子源等。离子光学系统14b例如具备聚光透镜(condenser lens)等第1静电透镜、静电偏转器、物镜等第2静电透镜等。在使用等离子型离子源作为离子源14a的情况下，能够以大电流射束实现高速加工，适用于取出大型的试样S。
电子束照射光学系统15在试样室11的内部使射束射出部(省略图示)以相对于照射区域内的载台12的铅直方向倾斜规定角度(例如60°)的倾斜方向面向载台12，且使光轴与倾斜方向平行，以此方式，电子束照射光学系统15被固定于试样室11。由此，能够对被固定于载台12的试样S、试样片Q、以及存在于照射区域内的针18等照射对象从倾斜方向的上方朝向下方照射电子束。
电子束照射光学系统15具备：电子源15a，其产生电子；和电子光学系统15b，其使从电子源15a射出的电子会聚以及偏转。电子源15a和电子光学系统15b根据从计算机22输出的控制信号而被控制，并由计算机22控制电子束的照射位置及照射条件等。电子光学系统15b例如具备电磁透镜或偏转器等。
另外，也可以将电子束照射光学系统15和会聚离子束照射光学系统14的配置彼此调换，将电子束照射光学系统15配置于铅直方向，将会聚离子束照射光学系统14配置于相对于铅直方向倾斜了规定角度的倾斜方向。
检测器16检测当会聚离子束或电子束被照射至试样S及针18等照射对象时从照射对象放射的二次带电粒子(二次电子及二次离子)R的强度(即，二次带电粒子的量)，并输出二次带电粒子R的检测量信息。检测器16在试样室11的内部配置于能够检测二次带电粒子R的量的位置，例如配置于相对于照射区域内的试样S等照射对象而为斜上方的位置等，以此方式，该检测器16被固定于试样室11。
气体供给部17被固定于试样室11，在试样室11的内部具有气体喷射部17a(例如喷嘴等)，使气体喷射部17a面向载台12而配置。气体供给部17能够对试样S供给以下气体等：蚀刻用气体，其用于根据试样S的材质而选择性地促进会聚离子束对试样S的蚀刻；和沉积用气体，其用于在试样S的表面用金属或绝缘体等堆积物形成沉积膜。例如，将针对硅类的试样S的氟化氙、以及针对有机类的试样S的水等蚀刻用气体，在会聚离子束的照射的同时一起供给至试样S，从而以选择材料的方式促进蚀刻。此外，例如通过将含有铂、碳或钨等的沉积用气体在会聚离子束的照射的同时一起供给至试样S，由此能够使从沉积用气体分解出的固体成分堆积(沉积)至试样S的表面。作为沉积用气体的具体例，作为含碳的气体，有菲、萘、芘等，作为含铂的气体，有三甲基乙基环戊二烯基铂等，此外，作为含钨的气体，有钨六羰基等。此外，根据供给气体的不同，还能够通过照射电子束来进行蚀刻或沉积。
针驱动机构19在连接有针18的状态下被收纳于试样室11的内部，根据从计算机22输出的控制信号而使针18位移。针驱动机构19与载台12一体地设置，例如当载台12利用倾斜机构13b而绕倾斜轴(即，X轴或Y轴)旋转时，针驱动机构19会与载台12一体地移动。针驱动机构19具备使针18沿着各个三维坐标轴平行地移动的移动机构(省略图示)、以及使针18绕针18的中心轴旋转的旋转机构(省略图示)。另外，该三维坐标轴相对于试样载台正交的三轴坐标系而独立，是包含与载台12的表面平行的二维坐标轴的正交三轴坐标系，当载台12的表面处于倾斜状态、旋转状态的情况下，该坐标系会倾斜、旋转。
计算机22至少控制载台驱动机构13、会聚离子束照射光学系统14、电子束照射光学系统15、气体供给部17以及针驱动机构19。
计算机22配置于试样室11的外部，连接有显示装置21、以及输出与操作员的输入操作对应的信号的鼠标及键盘等输入设备23。
计算机22根据从输入设备23输出的信号或通过预先设定的自动运转控制处理而生成的信号等，来统一地控制带电粒子束装置10的动作。
计算机22一边扫描带电粒子束的照射位置，一边将由检测器16检测出的二次带电粒子R的检测量转换成与照射位置相关联的亮度信号，并根据二次带电粒子R的检测量的二维位置分布来生成表示照射对象的形状的图像数据。在吸收电流图像模式中，计算机22一边扫描带电粒子束的照射位置一边检测流动到针18的吸收电流，由此，根据吸收电流的二维位置分布(吸收电流图像)来生成表示针18的形状的吸收电流图像数据。计算机22将生成的各图像数据以及用于执行各图像数据的放大、缩小、移动以及旋转等操作的画面一并显示于显示装置21。计算机22将用于进行自动的序列控制中的模式选择及加工设定等各种设定的画面显示于显示装置21。
本发明的实施方式的带电粒子束装置10具备上述结构，接下来，对使用该带电粒子束装置10来制作透射式电子显微镜进行透射观察用的薄片试样T的方法进行说明。
以下，作为计算机22执行的薄片试样制作的动作，例如，针对用试样片Q制作出薄片试样T的动作，大致分为初始设定工序和加工工序依次进行说明，试样片Q是利用会聚离子束FIB对试样S的加工而形成的。
另外，在以下所示的薄片试样制作的动作之前，作为加工对象的试样片Q由针18而从试样S被取出，被移设至试样片托座P。在该移设的同时把握试样片Q的位置及形状，利用载台驱动机构13对载台12进行驱动，使得试样片Q进入带电粒子束的观察视野区域内。例如，根据设置于试样S的参照标记(reference mark)与试样片Q之间的已知的相对位置关系、以及基于从试样片Q的图像数据直接取得的模板进行的模板匹配等来把握试样片Q的位置及形状。
＜初始设定工序＞
首先，计算机22接收与试样片Q的加工条件相关的操作员的输入，根据操作员的输入进行加工条件的初始设定(步骤S01)。例如，加工条件是试样片Q中的薄片化区域31的位置及形状、以及会聚离子束FIB的照射轴U相对于试样片Q的倾斜角θa及旋转角θb等。
图2是从法线方向(厚度方向D)观察本发明的实施方式的薄片试样制作方法中的试样片Q的被照射面34的俯视图。例如，试样片Q的外形形成为矩形板状。试样片Q在第1宽度方向W1的长度、以及与厚度方向D及第1宽度方向W1正交的第2宽度方向W2的长度例如形成为几十μm左右。
例如在通过带电粒子束的照射而取得的图像数据上，通过由操作员输入的加工框32而指定薄片化区域31的位置及形状。加工框32被限制设定在被试样片Q的周缘部33围绕的部位。即，试样片Q由加工框32而被区分成薄片化区域31及围绕薄片化区域31的整周的周缘部33。例如，表示薄片化区域31的加工框32的外形被设定成在从试样片Q的厚度方向D即试样片Q的被照射面34的法线方向观察时，呈具有十几μm左右的直径的圆形形状，周缘部33的外形被设定成环状。
倾斜角θa(参照图3)是试样片Q的包含被照射面34在内的表面35与会聚离子束FIB的照射轴U所成的角(交叉角)。例如，倾斜角θa是规定角度，被设定成几度～20°左右，该规定角度是锐角，该锐角在之后执行的加工工序中实现与试样片Q的被照射面34平行的薄片化，并且抑制由于帘幕效应(curtain effect)而在会聚离子束FIB的照射方向上产生的加工条纹图案。
另外，帘幕效应是在通过会聚离子束FIB的照射对加工对象物进行蚀刻加工时，由于加工对象物的形状或结构的局部性差异引起的蚀刻速率的变化，而在加工面上形成凹凸的现象。形成在加工面上的凹凸的外形例如形成为沿着会聚离子束FIB的照射方向而延伸的条状。由于帘幕效应而在加工面形成的凹凸使得在加工面的观察像中产生加工条纹图案，并且无法将该加工条纹图案与加工对象物原本具有的结构物或缺陷所引起的图案区分开来，因此有可能给出错误的解释。
旋转角θb(参照图4)是，会聚离子束FIB的照射轴U绕试样片Q的被照射面34的法线中的包含薄片化区域31的中心C的法线N旋转的相对的旋转角。例如，旋转角θb是在之后执行的加工工序中由于帘幕效应而产生的加工条纹图案通过会聚离子束FIB的蚀刻而去除的规定旋转角度的范围，被设定成以会聚离子束FIB的照射轴U为基准的±45°左右的范围。
计算机22利用载台驱动机构13驱动载台12，使得试样片Q相对于会聚离子束FIB的照射轴U的姿势成为与操作员的输入对应的规定姿势。计算机22驱动载台12，使得从试样片Q的表面35与会聚离子束FIB的照射轴U呈平行的状态起成为如下状态：照射轴U相对于表面35倾斜、加工框32内的试样片Q的被照射面34与会聚离子束FIB的照射轴U所成的角(倾斜角θa)成为规定角度。
由此，计算机22确保了试样片Q的适合于之后执行的加工工序的姿势，并且抑制了试样片Q的加工时产生的帘幕效应的影响。
＜加工工序＞
图3是执行本发明的实施方式的薄片试样制作方法的加工工序时的试样片Q的薄片化区域31的剖视图。
接下来，计算机22执行加工工序(步骤S02)。在加工工序中，计算机22控制会聚离子束照射光学系统14和载台驱动机构13，使得一边将试样片Q在加工框32内的被照射面34与会聚离子束FIB的照射轴U所成的角(倾斜角θa)维持在规定角度，一边利用会聚离子束FIB扫描加工框32内的薄片化区域。
由此，在薄片化区域31中，在会聚离子束FIB的入射方向的上游部31a，从试样片Q的被照射面34起至厚度方向上的规定深度为止，形成与离子束FIB的照射轴U平行的第1截面41。在薄片化区域31中，在会聚离子束FIB的入射方向的下游部31b，在试样片Q的厚度方向的规定深度形成与被照射面34平行的第2截面42。
由此，计算机22将加工框32内的薄片化区域31的厚度形成得比围绕薄片化区域31的周缘部33的厚度薄。例如，周缘部33的厚度为1～2μm左右，薄片化区域31的厚度为几十nm左右。
图4是示出执行本发明的实施方式的薄片试样制作方法的加工工序时的会聚离子束FIB与试样片Q的相对位置的一例的图，是从法线方向(厚度方向D)观察试样片Q的被照射面34的俯视图。
例如，计算机22在加工工序中控制载台驱动机构13，使得一边将试样片Q的包含被照射面34在内的表面35与会聚离子束FIB的照射轴U所成的角(倾斜角θa)维持为规定角度，一边使照射轴U绕被照射面34的法线中的包含薄片化区域31的中心C的法线N以规定旋转角度的范围进行相对旋转。然后，计算机22控制会聚离子束照射光学系统14和载台驱动机构13，每当照射轴U绕被照射面34的法线N旋转规定旋转角度时，都会在将被照射面34与照射轴U所成的角维持为规定角度的同时，利用会聚离子束FIB扫描加工框32内的薄片化区域31。
由此，计算机22将在照射轴U的旋转角度为适当的一定角度的状态下由于帘幕效应而产生的加工条纹图案，通过与适当的一定角度不同的入射方向的会聚离子束FIB的蚀刻加工而去除。此外，计算机22针对在照射轴U的旋转角度为适当的一定角度的状态下形成的薄片化区域31的上游部31a的至少一部分，利用与适当的一定角度不同的入射方向的会聚离子束FIB进行蚀刻加工，从而能够在上游部31a至少一部分形成与下游部31b的第2截面42同样的与被照射面34平行的加工截面。
如上所述，计算机22从试样片Q制作出薄片试样T，结束一系列薄片试样制作方法的动作。
如上所述，根据本发明的实施方式的薄片试样制作装置1以及薄片试样制作方法，由于设有围绕试样片Q的薄片化区域31的整周的周缘部33，因此，例如与薄片化区域31的周缘的至少一部分未被形成为比薄片化区域31厚的部位支承的情况相比，能够使薄片化区域31的支承强度增大。由此，即使使薄片化区域31增大，也能够确保蚀刻加工时的期望的强度，防止薄片化区域31的弯曲等不良情况的产生，能够进行正确的加工。
此外，无论试样片Q及周缘部33各自的外形如何，都将薄片化区域31设定在试样片Q的中央部，因此，例如即使在试样片Q的端部存在容易因帘幕效应产生加工条纹图案的形状的部位的情况下等，也无需特别限制会聚离子束FIB相对于试样片Q的相对入射方向，能够正确且容易地进行薄片化区域31的加工。
此外，在加工工序中，通过从与试样片Q的被照射面34交叉的方向照射会聚离子束FIB，从而能够在试样片Q的厚度方向D上的距被照射面34的期望的深度，与被照射面34平行地使蚀刻加工进行。例如，即使在会聚离子束FIB的射束强度分布具有使照射轴U为极大的高斯分布等适当的分布形状的情况下，也不需要追加蚀刻加工，能够将与被照射面34平行的第2截面42形成至薄片化区域31在会聚离子束FIB的入射方向上的下游端。
图5的(a)是本发明的实施方式的比较例的试样片Q的截面放大图。例如如图5的(a)所示的比较例那样，在与包含被照射面34的表面35平行地照射会聚离子束FIB的情况下，在会聚离子束FIB的入射方向的下游端会形成与射束强度分布对应的形状的加工截面50，为了获得与被照射面34平行的加工截面51，有时需要变更了会聚离子束FIB的入射方向的追加蚀刻加工(偏转修正)。
图5的(b)是本发明的实施方式的薄片试样制作方法的加工工序的执行时的试样片Q的薄片化区域31的截面放大图。对此，例如如图5的(b)所示的本发明的实施方式那样，从与试样片Q的被照射面34交叉的方向，以与会聚离子束FIB的射束强度分布形状对应的恰当的倾斜角θa照射会聚离子束FIB，由此，不需要追加蚀刻加工，在会聚离子束FIB的入射方向的下游端也能够形成与被照射面34平行的第2截面42。
此外，计算机22使得一边将倾斜角θa维持在规定角度，一边使照射轴U绕被照射面34的法线中的包含薄片化区域31的中心C的法线N以规定旋转角度的范围进行相对旋转，因此，能够将在照射轴U的旋转角度为适当的一定角度的状态下由于帘幕效应而产生的加工条纹图案通过与适当的一定角度不同的入射方向的会聚离子束FIB的蚀刻加工来去除。
此外，将从被照射面34的法线方向观察的情况下的薄片化区域31的外形设定成圆形形状，由此能够防止设置出载荷集中的部位(例如薄片化区域31的外形被设定成矩形状的情况下的角部等那样)，在蚀刻加工时能够防止薄片化区域31的弯曲等的不良情况的产生。此外，通过将规定薄片化区域31的加工框32的形状设定成圆形形状，即使在绕法线N使照射轴U相对地旋转的情况下，也不需要变更加工框32，能够对薄片化区域31照射会聚离子束FIB。
以下，对上述实施方式的变形例进行说明。
在所述实施方式中，带电粒子束装置10还可以具备2轴的驱动机构。图6是作为本发明的实施方式的变形例的薄片试样制作装置1的一例的带电粒子束装置10的结构图。带电粒子束装置10具备配置于载台12上的双重倾斜载台25。双重倾斜载台25是2轴的驱动机构，双重倾斜载台25在上述加工工序中将作为加工对象的试样片Q固定。
载台12通过作为5轴的驱动机构的载台驱动机构13而被驱动。例如，载台驱动机构13的倾斜轴T1被设定成与分别与会聚离子束照射光学系统14的会聚离子束(FIB)和电子束照射光学系统15的电子束(EB)正交的方向平行。载台驱动机构13能够通过绕倾斜轴T1的轴使载台12倾斜，使从电子束(EB)观察到的试样片Q的截面朝向会聚离子束(FIB)。
配置于载台12上的双重倾斜载台25具备相互正交的2个倾斜轴。例如，双重倾斜载台25的倾斜轴T2被设定成与与载台驱动机构13的倾斜轴T1以及会聚离子束(FIB)的照射轴U正交的方向平行。双重倾斜载台25在加工工序中，通过在试样片Q的被照射面34朝向电子束(EB)的照射轴的状态下使试样片Q绕倾斜轴T2的轴倾斜，来调整会聚离子束(FIB)相对于被照射面34的入射角度。由此，能够在利用会聚离子束(FIB)进行的蚀刻加工中取得电子束(EB)的加工面的观察像。
另外，在所述实施方式中，使薄片试样制作装置1为带电粒子束装置10，但不限于此。
例如，薄片试样制作装置1也可以代替带电粒子而照射不带电的粒子的射束的粒子束装置。该情况下，能够防止由于试样室11内的漏电场等而导致粒子束的照射位置偏移。
例如，薄片试样制作装置1也可以是与用试样S制作试样片Q的带电粒子束装置10不同的会聚离子束装置。
另外，在上述实施方式中，计算机22也可以自动地执行薄片试样制作的动作的至少一部分。例如，计算机22在对多个试样片Q连续地反复执行薄片试样制作的动作的情况下等，可以执行自动的动作。
例如，在上述实施方式中，在初始设定工序中，由操作员输入试样片Q中的薄片化区域31的位置及形状，但不限于此。例如，计算机22也可以自动地设定试样片Q中的薄片化区域31的位置及形状。该情况下，计算机22也可以在通过带电粒子束的照射而获得的图像数据中提取试样片Q的边缘，将预先规定的形状及大小的加工框32自动地设定于基于提取出的边缘的规定位置。
另外，在上述实施方式中，对预先被保持于试样片托座P的试样片Q执行薄片试样制作的动作，但不限于此。
例如，也可以在利用针18从试样S将试样片Q取出之前，对形成于试样S的试样片Q执行薄片试样制作的动作。该情况下，也可以使用预先形成于试样S的参照标记的位置坐标来进行加工框32的设定、以及进行试样片Q的位置及姿势的控制。
另外，在上述实施方式中，加工框32的外形被设定成从试样片Q的厚度方向D即从试样片Q的被照射面34的法线方向观察时呈圆形形状，但不限于此，也可以设定成椭圆形状或矩形形状等其它形状。该情况下，在加工工序的执行时，也可以根据照射轴U绕被照射面34的法线N的旋转角度，重新设定新的加工框32。
另外，在所述实施方式中，也可以在加工工序的执行之前在试样片Q的被照射面34上形成沉积膜。该情况下，一边利用气体供给部17对试样片Q的被照射面34供给沉积用的气体G一边对被照射面34照射电子束或会聚离子束，由此形成覆盖被照射面34的沉积膜。由此，例如在加工工序的执行之前制作试样片Q时等，即使在由于试样片Q中包含的材质的溅射速度的差异而在被照射面34产生了凹凸的情况下，也能够利用沉积膜使被照射面34平滑化，能够抑制在之后执行的加工工序中帘幕效应的影响。
另外，所述实施方式是作为例子而示出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其它各种方式实施，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
另外，本申请基于2018年2月28日提交的日本专利申请(日本特愿2018-034520)，以援引的形式将其内容引入本说明书。
标号说明
1：薄片试样制作装置；10：带电粒子束装置；11：试样室；12：载台(试样载台)；13：载台驱动机构(驱动机构)；14：会聚离子束照射光学系统(粒子束照射光学系统)；15：电子束照射光学系统；16：检测器；17：气体供给部；18：针；19：针驱动机构；20：吸收电流检测器；21：显示装置；22：计算机；23：输入设备；31：薄片化区域；31a：上游部；31b：下游部；32：加工框；33：周缘部；34：被照射面；C：中心；N：法线；P：试样片托座；Q：试样片(试样)；R：二次带电粒子；S：试样；U：照射轴；S01：初始设定工序；S02：加工工序。
Claims (6)
1.一种薄片试样制作装置，所述薄片试样制作装置通过溅射对试样进行蚀刻加工来制作薄片试样，其中，所述薄片试样制作装置具备：
粒子束照射光学系统，其照射粒子束；
试样载台，其保持所述试样；
驱动机构，其驱动所述试样载台；以及
计算机，其在向所述试样照射所述粒子束而获得的图像中划定所述试样的加工区域，控制所述粒子束照射光学系统和所述驱动机构以对所述加工区域照射所述粒子束而对所述试样进行蚀刻加工，
所述计算机在所述试样中设定作为所述加工区域的薄片化区域和包围所述薄片化区域的整周的周缘部，从与所述试样的被照射面交叉的方向照射所述粒子束，通过蚀刻加工将所述薄片化区域的厚度形成得比所述周缘部的厚度薄。
2.根据权利要求1所述的薄片试样制作装置，其中，
所述计算机受理如下输入，该输入与由所述被照射面与所述粒子束的照射轴所形成的角以及所述薄片化区域有关，
并且所述计算机根据所述输入在所述试样中设定所述薄片化区域，根据所述输入控制所述驱动机构，将所述被照射面与所述照射轴所形成的角设定为规定角度，控制所述粒子束照射光学系统和所述驱动机构，使得在维持着所述规定角度的同时利用所述粒子束扫描所述薄片化区域而进行蚀刻加工。
3.根据权利要求2所述的薄片试样制作装置，其中，
所述计算机受理如下输入，该输入与所述照射轴绕所述被照射面的法线旋转的相对的旋转角有关，
并且所述计算机根据所述输入控制所述粒子束照射光学系统和所述驱动机构，使得在维持着所述规定角度的同时，使所述照射轴绕所述被照射面的法线中的包含所述薄片化区域的中心的法线以规定旋转角度的范围进行相对旋转。
4.一种薄片试样制作方法，其中，包含：
设定工序，在该设定工序中，在试样中设定薄片化区域以及包围所述薄片化区域的整周的周缘部；以及
加工工序，在该加工工序中，从与所述试样的被照射面交叉的方向照射粒子束，通过利用溅射进行蚀刻加工将所述薄片化区域的厚度形成得比所述周缘部的厚度薄。
5.根据权利要求4所述的薄片试样制作方法，其中，
在所述设定工序中，将从所述被照射面的法线方向观察时的所述薄片化区域的外形设定成圆形形状。
6.根据权利要求5所述的薄片试样制作方法，其中，
在所述加工工序中，在将所述被照射面与所述粒子束的照射轴所形成的角度维持成固定的同时，使所述照射轴绕所述被照射面的法线中的包含所述薄片化区域的中心的法线进行相对旋转。
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