JP2000005883A - Sample cutting method by focused ion beam, cross section monitoring method, sample fixing structure, and fixing method - Google Patents

Sample cutting method by focused ion beam, cross section monitoring method, sample fixing structure, and fixing method

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JP2000005883A
JP2000005883A JP17856198A JP17856198A JP2000005883A JP 2000005883 A JP2000005883 A JP 2000005883A JP 17856198 A JP17856198 A JP 17856198A JP 17856198 A JP17856198 A JP 17856198A JP 2000005883 A JP2000005883 A JP 2000005883A
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Japan
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sample
fixing
ion beam
cutting
focused ion
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JP17856198A
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Japanese (ja)
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耕太郎 ▲浜▼田
Kotaro Hamada
Fumie Tanaka
富美江 田中
Shigemitsu Kusachi
重光 草地
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten a total cross section monitoring time by reducing a processing time of a sample when the cross section of the sample is monitored by a focused ion beam. SOLUTION: After a sample 5 is fixed to a sample holding plate 10 under a condition that a stress is generated in an inner part, the sample 5 is cut. Thereby, at least one of samples 5a, 5b after cutting is moved due to stress releasing. Then, a monitoring face 12 is formed to the sample 5a so as to carry out cross section monitoring. Thereby, the total time required for monitoring the cross section of the sample with the focused ion beam is significantly reduced compared to the conventional. More particularly, the total required time can be reduced to about 1/2-1/3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、集束イオンビー
ム(以下単に「FIB」と称する)を用いた試料の加工
および断面観察方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of processing a sample and observing a cross section using a focused ion beam (hereinafter, simply referred to as "FIB").

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、半導体デバイスの不良解析等
にFIBは用いられている。このFIBを用いた不良解
析法の一例が、たとえば、応用磁気セミナ資料(日本応
用磁気学会 '93 12/8)に開示されている。この
文献では、試料表面にFIBで凹部を形成し、試料を傾
斜させて凹部側面を観察/分析している。
2. Description of the Related Art Conventionally, FIB has been used for failure analysis of semiconductor devices and the like. An example of a failure analysis method using this FIB is disclosed in, for example, a material for applied magnetic seminars (Japan Society of Applied Magnetics '93 12/8). In this document, a concave portion is formed on a sample surface by FIB, and the sample is tilted to observe / analyze the side surface of the concave portion.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、たと
えば極細マグネット用コイル等として数十μm程度の直
径の超極細線が用いられ、該超極細線の加工時の切断を
抑制することが望まれている。かかる要望に鑑み、本願
の発明者らは、FIBを用いて超極細線の横断面の観察
を試みた。
In recent years, for example, an ultrafine wire having a diameter of about several tens of μm has been used as a coil for a fine magnet or the like, and it is desired to suppress cutting of the ultrafine wire during processing. ing. In view of such a demand, the inventors of the present application have tried to observe the cross section of the ultrafine wire using FIB.

【0004】その観察方法の一例を図13に示す。図1
3(a)を参照して、固定部9により試料保持台10上
に超極細線(試料5)を固定し、FIB加工装置のステ
ージ上に試料保持台10を設置した後領域11b内にF
IBを照射する。それにより、図13(b)に示すよう
に試料5を切断し、試料5a,5bに分割する。一方の
試料5aに観察面を形成し、図13(c)に示すよう
に、上記ステージを傾斜させて観察面12を観察する。
FIG. 13 shows an example of the observation method. FIG.
Referring to FIG. 3 (a), the ultrafine wire (sample 5) is fixed on the sample holder 10 by the fixing unit 9, and the sample holder 10 is set on the stage of the FIB processing apparatus.
Irradiate IB. Thus, the sample 5 is cut as shown in FIG. 13B, and divided into samples 5a and 5b. An observation surface is formed on one sample 5a, and the observation surface 12 is observed by tilting the stage as shown in FIG. 13 (c).

【0005】このようにして試料5の横断面の観察を行
なったが、その際に次のような問題が生じた。
[0005] The cross section of the sample 5 was observed in this manner, but the following problems occurred at that time.

【0006】ここで、図14を用いて、図13(a)に
示す試料5の加工幅D2について説明する。図14に示
すように、観察方向と観察面12とのなす角度をθと
し、試料5の直径をLとした場合、観察面12から手前
側にLtanθ以上の幅で試料5を加工除去する必要が
ある。上記角度θとしては45°程度が好ましいので、
加工幅D2は試料5の直径とほぼ等しくなる。なお、図
14では、説明の便宜上、試料5に溝を形成した状態と
なっているが、通常図13(b)に示すように加工幅D
2分だけ試料5を加工除去する。
Here, the processing width D2 of the sample 5 shown in FIG. 13A will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 14, when the angle between the observation direction and the observation surface 12 is θ and the diameter of the sample 5 is L, it is necessary to process and remove the sample 5 from the observation surface 12 to the near side with a width of Ltan θ or more. There is. Since the angle θ is preferably about 45 °,
The processing width D2 is substantially equal to the diameter of the sample 5. Although FIG. 14 shows a state in which a groove is formed in the sample 5 for convenience of explanation, the processing width D is usually as shown in FIG.
Sample 5 is processed and removed for 2 minutes.

【0007】上記のように試料5の直径とほぼ等しい加
工幅D2分だけ試料5を加工除去するには、かなりの時
間を要する。具体的には、図3に示すように、加工幅D
2が20μm程度では約480分という膨大な加工時間
を要する。その結果、FIBを用いた試料5の断面観察
に多大の時間を要するという問題があった。
As described above, it takes a considerable time to process and remove the sample 5 by the processing width D2 substantially equal to the diameter of the sample 5. Specifically, as shown in FIG.
When the thickness of 2 is about 20 μm, an enormous processing time of about 480 minutes is required. As a result, there is a problem that a long time is required for observing the cross section of the sample 5 using the FIB.

【0008】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、FIB
を用いた試料5の断面観察において、試料5の加工時間
を短縮することにある。
The present invention has been made to solve the above problems. An object of the present invention is to provide a FIB
An object of the present invention is to reduce the processing time of the sample 5 in the cross-sectional observation of the sample 5 using the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係るFIBに
よる試料切断方法は、次の各工程を備える。内部に応力
を発生させた状態で試料を試料保持台に固定する。試料
をFIBで切断し、上記応力の解放により一方の試料を
他方の試料に対し相対的に移動させる。
A sample cutting method using an FIB according to the present invention includes the following steps. The sample is fixed to the sample holding table while a stress is generated inside. The sample is cut by FIB, and one of the samples is moved relatively to the other sample by releasing the stress.

【0010】上記のように内部に応力が生じた状態の試
料を切断することにより、切断後に応力が解放され、少
なくとも一方の試料の自由端を移動させることができ
る。このとき、切断位置を適切に調整することにより、
切断後に一方の試料の切断面を他方の試料の切断面に対
し相対的に所望の大きさだけずらせることができる。そ
のため、従来のように加工幅を大きくする必要がなくな
り、加工幅を格段に減じることができる。具体的には、
20μm程度の加工幅を2〜3μm程度に減じることが
できた。それにより、試料の加工時間を約1/8程度に
まで短縮することが可能となった。
[0010] As described above, by cutting a sample in which stress is generated therein, the stress is released after cutting, and the free end of at least one of the samples can be moved. At this time, by appropriately adjusting the cutting position,
After cutting, the cut surface of one sample can be shifted relative to the cut surface of the other sample by a desired size. Therefore, it is not necessary to increase the processing width as in the related art, and the processing width can be significantly reduced. In particular,
The processing width of about 20 μm could be reduced to about 2 to 3 μm. Thereby, the processing time of the sample can be reduced to about 1/8.

【0011】なお、好ましくは、他方の試料を固定した
状態で一方の試料のみを切断後に移動させる。
Preferably, only one sample is moved after cutting while the other sample is fixed.

【0012】このように他方の試料を固定することによ
り、試料の切断後に位置ずれ補正を行なうことなく他方
の試料に観察面を形成できる。それにより、試料の切断
と観察面の形成とを連続的に行なえ、一連の加工プロセ
スを自動化できる。
By fixing the other sample in this manner, an observation surface can be formed on the other sample without correcting positional deviation after cutting the sample. Thereby, cutting of the sample and formation of the observation surface can be performed continuously, and a series of processing processes can be automated.

【0013】また、好ましくは、一方の試料の切断面と
他方の試料の切断面とが対向しない位置にまで一方の試
料を移動させる。
Preferably, the one sample is moved to a position where the cut surface of one sample does not face the cut surface of the other sample.

【0014】上記のような位置にまで一方の試料を移動
させることにより、加工幅を低減しかつ他方の試料に観
察面を形成できる。
By moving one sample to the above position, the processing width can be reduced and the observation surface can be formed on the other sample.

【0015】また、好ましくは、試料の固定部から50
0μm以内の位置を切断する。上記の範囲内で切断を行
なうことにより、切断後の試料の移動量を1.5μm以
内に抑えることができる。それにより、最大500μm
角の観察視野で他方の試料の移動量を画像認識により検
知でき、それに応じてFIB照射位置を補正できる。そ
の結果、上記のような補正が必要ではあるものの一連の
加工プロセスを自動化できる。。
[0015] Also, preferably, 50 mm from the sample fixing portion.
Cut the position within 0 μm. By performing cutting within the above range, the amount of movement of the sample after cutting can be suppressed to within 1.5 μm. Thereby, up to 500 μm
The amount of movement of the other sample can be detected by image recognition in the observation field at the angle, and the FIB irradiation position can be corrected accordingly. As a result, it is possible to automate a series of processing processes although the above-described correction is necessary. .

【0016】さらに好ましくは、試料の固定部から50
μm以内の位置を切断する。それにより、切断後の他方
の試料の移動量を0.15μm以下に抑制でき、画像認
識による補正を行なうことなく一連の加工プロセスを自
動化できる。
More preferably, the distance from the fixed part of the sample is 50
Cut the position within μm. Thereby, the movement amount of the other sample after cutting can be suppressed to 0.15 μm or less, and a series of processing processes can be automated without performing correction by image recognition.

【0017】また、好ましくは、他方の試料に観察面が
形成され、この観察面は観察視野を通して観察される。
そして、他方の試料の切断面が切断後に観察視野内に留
まるように試料を切断する。
[0017] Preferably, an observation surface is formed on the other sample, and this observation surface is observed through an observation visual field.
Then, the sample is cut so that the cut surface of the other sample remains within the observation visual field after cutting.

【0018】観察面を形成する側の他方の試料の切断面
が切断後に観察視野内に留まることにより、他方の試料
が切断後に移動した場合においても画像認識により容易
に他方の試料の移動量を検知でき、FIB照射位置の補
正を行なえる。
Since the cut surface of the other sample on the side forming the observation surface remains in the observation field after cutting, even if the other sample moves after cutting, the moving amount of the other sample can be easily recognized by image recognition. Detection can be performed, and the FIB irradiation position can be corrected.

【0019】また、上記試料は、好ましくは、線材また
は板材である。本発明は、FIBを用いた線材または板
材の断面観察に際し有効である。
The sample is preferably a wire or a plate. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is effective in observing a cross section of a wire or a plate using FIB.

【0020】試料が線材である場合には、試料の固定部
から試料の直径の3倍の長さ以内の部分を切断すること
が好ましい。
When the sample is a wire, it is preferable to cut a portion within a length of three times the diameter of the sample from the fixed portion of the sample.

【0021】本願の発明者らは、直径23.5μmの線
材を試料として用い、固定部から50μm以内の部分を
切断した。その結果、観察面を形成する側の試料の移動
量が0.15μm以下に抑えられていることを確認し
た。このことより、試料の固定部から該試料の直径の3
倍の長さ以内の部分を切断することにより、他方の試料
の移動量を0.15μm程度以下に抑えることができる
ものと推察される。
The inventors of the present application used a wire having a diameter of 23.5 μm as a sample, and cut a portion within 50 μm from the fixed portion. As a result, it was confirmed that the amount of movement of the sample on the side forming the observation surface was suppressed to 0.15 μm or less. This means that the diameter of the sample is 3 mm from the fixed part of the sample.
It is presumed that by cutting the portion within the double length, the moving amount of the other sample can be suppressed to about 0.15 μm or less.

【0022】本発明に係るFIBを用いた断面観察方法
は、以下の各工程を備える。内部に応力を発生させた状
態で試料を試料保持台に固定する。試料をFIBで切断
し、応力の解放により一方の試料を他方の試料に対し相
対的に移動させる。試料保持台を傾斜させる。他方の試
料にFIBを照射することにより断面を観察する。
The section observation method using the FIB according to the present invention includes the following steps. The sample is fixed to the sample holding table while a stress is generated inside. The samples are cut with FIB and one sample is moved relative to the other by release of the stress. Tilt the sample holder. The cross section is observed by irradiating the other sample with FIB.

【0023】この場合も、前述の各場合と同様に、試料
の加工時間を短縮できる。それにより、断面観察時間を
も短縮できる。本願の発明者らは、断面観察に要するト
−タルの時間内における試料の加工時間の割合を調査し
たところ、断面観察時間の約7割以上の時間を試料の加
工に要していることを知得した。よって、試料の加工時
間を前述のように格段に低減できることにより、断面観
察に要する時間をも従来より格段に低減することが可能
となる。具体的には、約半分以下にまで断面観察時間を
低減できた。この効果は、加工プロセスを自動化するこ
とによりさらに顕著となる。
In this case as well, the processing time of the sample can be reduced, as in the above-described cases. Thereby, the section observation time can be shortened. The inventors of the present application examined the ratio of the sample processing time within the total time required for cross-sectional observation, and found that about 70% or more of the cross-sectional observation time was required for sample processing. I learned. Therefore, since the processing time of the sample can be significantly reduced as described above, the time required for cross-sectional observation can be significantly reduced as compared with the related art. Specifically, the cross-section observation time was reduced to about half or less. This effect becomes more remarkable by automating the processing process.

【0024】本発明に係る試料の固定構造は、FIBで
加工される試料の固定構造であることを前提とする。そ
して、試料内部に応力を発生させた状態で、該試料を試
料保持台に固定する。
It is assumed that the sample fixing structure according to the present invention is a sample fixing structure processed by FIB. Then, with the stress generated inside the sample, the sample is fixed to the sample holder.

【0025】かかる固定構造を用いることにより、切断
後に試料を自動的に移動させることができ、加工時間を
短縮することができる。
By using such a fixing structure, the sample can be automatically moved after cutting, and the processing time can be reduced.

【0026】本発明に係る試料の固定方法は、FIBで
加工される試料の固定方法であり、下記の各工程を備え
る。試料内部に応力を発生させる。応力が発生した状態
の試料を試料保持台に固定する。
The method for fixing a sample according to the present invention is a method for fixing a sample to be processed by FIB, and includes the following steps. A stress is generated inside the sample. The sample in the state where the stress is generated is fixed to the sample holder.

【0027】上記固定方法を採用することにより、固定
後の試料内部に応力を発生させることができ、試料の切
断後に各試料を移動させることができる。
By employing the above fixing method, stress can be generated inside the fixed sample, and each sample can be moved after cutting the sample.

【0028】また、試料の固定方法は、試料を試料保持
台に固定した後に試料内部に応力を発生させるものであ
ってもよい。
The method for fixing the sample may be such that a stress is generated inside the sample after the sample is fixed to the sample holding table.

【0029】上記のように試料を保持台に固定した後に
試料内部に応力を発生させた場合にも、前述の場合と同
様に、試料の切断後に各試料を移動させることができ
る。試料の固定後に試料内部に応力を発生させる手法と
しては、たとえば、試料と熱膨張係数の異なる試料保持
台を準備し、試料と試料保持台との熱膨張差を利用して
試料に応力を発生させる手法や、固定後の試料を変形す
る手法等を挙げることができる。
Even when stress is generated inside the sample after fixing the sample to the holding table as described above, each sample can be moved after cutting the sample, as in the above-described case. As a method of generating stress inside the sample after fixing the sample, for example, a sample holder having a different thermal expansion coefficient from the sample is prepared, and stress is generated in the sample using the difference in thermal expansion between the sample and the sample holder. And a method of deforming the fixed sample.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、図1〜図12を用いて、こ
の発明の実施の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0031】まず、図1を用いて、本発明に係る試料の
断面観察方法を実施可能なFIB加工装置1について説
明する。図1に示すように、FIB加工装置1は、Ga
イオン源2と、レンズ3a,3bと、アパーチャ4と、
ステージ6と、検出器7と、制御部8とを備える。
First, an FIB processing apparatus 1 capable of performing a method for observing a cross section of a sample according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the FIB processing apparatus 1
An ion source 2, lenses 3a and 3b, an aperture 4,
A stage 6, a detector 7, and a control unit 8 are provided.

【0032】Gaイオン源2からのGaイオンをレンズ
3a,3bやアパーチャ4等により細く集束させてステ
ージ6上に載置した線材や板材等の試料5に照射する。
それにより、試料5の所望の位置を切断(粗加工)し、
試料5の表面と切断面とが略直角となるように加工(中
加工)した後仕上加工を行なって観察面を形成する。そ
の後、FIBを観察面に照射し、検出器7を通して得ら
れた情報をもとに観察面の結晶方位等を観察する。
The Ga ions from the Ga ion source 2 are focused finely by the lenses 3a and 3b, the aperture 4 and the like, and are irradiated on a sample 5 such as a wire or a plate placed on the stage 6.
Thereby, a desired position of the sample 5 is cut (rough processing),
After processing (medium processing) such that the surface of the sample 5 and the cut surface are substantially perpendicular to each other, finish processing is performed to form an observation surface. Thereafter, the observation surface is irradiated with FIB, and the crystal orientation and the like of the observation surface are observed based on information obtained through the detector 7.

【0033】次に、図2を用いて、本発明に係る試料の
断面観察方法についてより具体的に説明する。
Next, a method for observing a cross section of a sample according to the present invention will be described more specifically with reference to FIG.

【0034】図2(a)を参照して、数十μm程度の直
径を有する超極細線である試料5を、内部に応力を発生
させた状態で固定部9により試料保持台10上に固定す
る。固定部9は、試料5の長手方向の両端上に設けら
れ、たとえばカーボンペーストを硬化させることにより
形成される。
Referring to FIG. 2A, a sample 5 which is an ultra-fine wire having a diameter of about several tens of μm is fixed on a sample holding table 10 by a fixing section 9 while a stress is generated inside. I do. The fixing portions 9 are provided on both ends in the longitudinal direction of the sample 5 and are formed by, for example, curing a carbon paste.

【0035】図2(a)における領域11a内にFIB
を照射し、試料5を切断する。試料5の内部には上述の
ように応力が発生しているので、図2(b)に示すよう
に試料5の切断により分割された各試料5a,5bの自
由端の少なくとも一方は応力の解放により移動する。こ
のように試料5の切断後に試料5a,5bの少なくとも
一方を移動させることができるので、試料5の切断時の
加工幅D1は従来の加工幅D2よりも格段に小さいもの
でよい。それにより、試料5の加工時間を著しく短縮で
きる。具体的には、図3に示すように加工幅D1は2〜
3μm程度でよいため、加工時間を従来の1/8程度と
大幅に短縮できた。
In the area 11a shown in FIG.
To cut the sample 5. Since the stress is generated inside the sample 5 as described above, at least one of the free ends of each of the samples 5a and 5b divided by cutting the sample 5 releases the stress as shown in FIG. Move by. As described above, since at least one of the samples 5a and 5b can be moved after the sample 5 is cut, the processing width D1 at the time of cutting the sample 5 may be much smaller than the conventional processing width D2. Thereby, the processing time of the sample 5 can be significantly reduced. Specifically, as shown in FIG.
Since it may be about 3 μm, the processing time can be greatly reduced to about 8 of the conventional one.

【0036】ここで、図4を用いて、最適加工幅につい
て説明する。本願の発明者らは、試料5の加工時間と加
工幅との関係を独自に調査し、図4に示すように1μm
以下の加工幅ではかえって加工時間が増加することを知
得した。そればかりでなく、加工幅が2.5μmより小
さい場合に、切断面の組織が変質することをも知得し
た。この結果より、2.5μm程度の加工幅が最適であ
ることがわかった。なお、加工幅D1としては、線材の
直径より小さいものであれば、少なくとも従来例より加
工時間を低減することは可能である。
Here, the optimum processing width will be described with reference to FIG. The inventors of the present application independently investigated the relationship between the processing time and the processing width of the sample 5, and found that the relationship was 1 μm as shown in FIG.
It has been found that the machining time increases with the following machining widths. In addition, it was also found that when the processing width was smaller than 2.5 μm, the texture of the cut surface was altered. From this result, it was found that a processing width of about 2.5 μm was optimal. In addition, as long as the processing width D1 is smaller than the diameter of the wire, the processing time can be reduced at least compared to the conventional example.

【0037】ここで再び図2(b)を参照して、この図
においては観察面が形成される側の試料5aが固定さ
れ、他方の試料5bが移動する場合を示している。これ
は、固定部9近傍を切断することにより実現できる。こ
のとき、図2(b)に示すように、試料5a,5bの切
断面同士が対向しない位置にまで試料5bの自由端を移
動させることが好ましい。それにより、上述のように加
工幅D1を小さく抑えつつ断面観察を行なえる。
Referring again to FIG. 2B, FIG. 2B shows a case where the sample 5a on the side on which the observation surface is formed is fixed and the other sample 5b moves. This can be realized by cutting the vicinity of the fixing portion 9. At this time, as shown in FIG. 2B, it is preferable to move the free end of the sample 5b to a position where the cut surfaces of the samples 5a and 5b do not face each other. Thereby, cross-section observation can be performed while the processing width D1 is kept small as described above.

【0038】次に、図5および図6を用いて、加工位置
と、観察面を形成する側の試料5aの移動量とについて
説明する。
Next, the processing position and the amount of movement of the sample 5a on the side forming the observation surface will be described with reference to FIGS.

【0039】図5に示すように、固定部9からの距離が
大きくなるにつれ観察面形成側の試料5aの移動量も大
きくなる。次工程の加工を含めた効率化や自動化等を考
慮しない場合には、観察面を形成する側の試料5aが大
きく移動しても人の手で移動先を見つけ出し次工程の加
工を行なうことができるので加工位置は特に限定する必
要はない。
As shown in FIG. 5, as the distance from the fixed portion 9 increases, the moving amount of the sample 5a on the observation surface forming side also increases. Unless efficiency and automation including the processing in the next step are considered, even if the sample 5a on the side forming the observation surface moves greatly, it is necessary to find the destination manually and perform the processing in the next step. Since it is possible, the processing position does not need to be particularly limited.

【0040】しかしながら、次工程の加工を含めた効率
化や自動化を考慮する場合には、切断位置に工夫を施す
必要がある。すなわち、観察面が形成される側の試料5
aの移動量が所定値以内となるように切断位置を調整す
る必要がある。たとえば、1.5μm以内の移動量であ
れば、次工程の加工を含めた効率化や自動化が可能であ
ると考えられる。
However, when considering efficiency and automation including the processing in the next step, it is necessary to devise a cutting position. That is, the sample 5 on the side where the observation surface is formed
It is necessary to adjust the cutting position so that the movement amount of a is within a predetermined value. For example, if the movement amount is within 1.5 μm, it is considered that efficiency and automation including processing in the next step can be performed.

【0041】移動量を上記の範囲内のものとするには、
図5(a)より、固定部9から500μm以内の範囲を
切断すればよい。より好ましくは、固定部9から50μ
m以下の範囲内を切断加工する。それにより、試料5a
の移動量をほぼ0とみなせる0.15μm以下に抑える
ことができ、画像認識によりFIB照射位置を補正する
ことなく一連の加工プロセスの自動化を行なえる。
In order to make the moving amount fall within the above range,
According to FIG. 5A, the area within 500 μm from the fixing part 9 may be cut. More preferably, the fixed portion 9 is 50 μm.
Cut within the range of m or less. Thereby, the sample 5a
Can be suppressed to 0.15 μm or less, which can be regarded as substantially zero, and a series of processing processes can be automated without correcting the FIB irradiation position by image recognition.

【0042】なお、上記の50μmの値は、試料5の直
径の約2〜3倍であるので、試料5が線材である場合
に、その直径の3倍以内の範囲を切断加工することによ
り、観察面が形成される側の試料5aの移動量を極めて
小さく抑えることができるものと考えられる。
Since the value of 50 μm is about 2 to 3 times the diameter of the sample 5, when the sample 5 is a wire rod, by cutting a range within 3 times the diameter of the wire, It is considered that the amount of movement of the sample 5a on the side where the observation surface is formed can be extremely small.

【0043】次に、画像認識によって試料5の移動量を
検知し、FIB照射位置を補正する場合について説明す
る。この場合には、図6に示すように、切断後に観察面
が形成される側の試料5aがたとえば500μm角の観
察視野13から出ないような固定部9からの位置を切断
加工する。それにより、移動量を画像認識で検知でき、
それに応じてFIB照射位置を補正でき、試料5の加工
工程の自動化を行なえる。
Next, a case where the amount of movement of the sample 5 is detected by image recognition and the FIB irradiation position is corrected will be described. In this case, as shown in FIG. 6, the position of the sample 5a on the side where the observation surface is formed after the cutting is cut from the fixed portion 9 so that the sample 5a does not come out of the observation field 13 of, for example, 500 μm square. As a result, the amount of movement can be detected by image recognition,
The FIB irradiation position can be corrected accordingly, and the processing of the sample 5 can be automated.

【0044】このような自動化を行なうには、図1に示
すFIB加工装置1の制御部8が、移動量検知手段と、
ビーム照射位置制御手段とを備えることが好ましい。移
動量検知手段を備えることにより、切断加工後に移動し
た試料5aの移動量を検知することができ、ビーム照射
位置制御手段を備えることにより、検知された試料5a
の移動量に応じてFIB照射位置を補正することができ
る。かかる機能を有することにより、試料5の加工工程
の自動化を行なえる。
To perform such automation, the control unit 8 of the FIB processing apparatus 1 shown in FIG.
It is preferable to provide a beam irradiation position control unit. By providing the movement amount detecting means, the movement amount of the sample 5a moved after the cutting processing can be detected, and by providing the beam irradiation position control means, the detected sample 5a can be detected.
The FIB irradiation position can be corrected according to the amount of movement of. By having such a function, the processing of the sample 5 can be automated.

【0045】以上のようにして試料5を切断加工した
後、図2(c)に示すように、試料保持台10を傾斜さ
せ、観察面12を観察する。このようにして試料5の横
断面の結晶観察を行なえる。
After cutting the sample 5 as described above, the sample holder 10 is tilted and the observation surface 12 is observed, as shown in FIG. In this way, the crystal observation of the cross section of the sample 5 can be performed.

【0046】次に、図7〜図12を用いて、本発明に係
る試料の固定構造および固定方法について説明する。
Next, a sample fixing structure and a fixing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0047】まず図7を参照して、試料5の両端に張力
を加えた状態で固定部9によって試料保持台10に試料
5を固定し、その後上記張力を解放除去する。それによ
り、固定部9間に位置する試料5内部に応力が発生す
る。
First, referring to FIG. 7, the sample 5 is fixed to the sample holder 10 by the fixing unit 9 with tension applied to both ends of the sample 5, and then the tension is released and removed. Thereby, stress is generated inside the sample 5 located between the fixing portions 9.

【0048】次に図8(a)および(b)に示すよう
に、試料保持台10を第1と第2試料保持台10a,1
0bに分割し、各々移動可能な構成とする。そして、試
料5を第1と第2試料保持台10a,10bに固定した
後、それらを移動させる。それにより、試料5内部に応
力を発生させる。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the sample holder 10 is connected to the first and second sample holders 10a and 10a.
0b, each of which is movable. After the sample 5 is fixed to the first and second sample holding tables 10a and 10b, they are moved. Thereby, a stress is generated inside the sample 5.

【0049】また、図9に示すように試料5の両端を試
料保持台10に固定した後、試料5の一部を変位させて
固定してもよい。この場合にも、試料5内部に応力を発
生させることができる。
Further, after fixing both ends of the sample 5 to the sample holder 10 as shown in FIG. 9, a part of the sample 5 may be displaced and fixed. Also in this case, stress can be generated inside the sample 5.

【0050】さらに、図10に示すように、試料保持台
10に凹部15を設け、試料5を試料保持台10に固定
した後に重り14等により上方から試料5の一部を凹部
15内に押し込んで変形させてもよい。この場合にも、
試料5の内部に応力を発生させることができる。
Further, as shown in FIG. 10, a concave portion 15 is provided in the sample holder 10, and after fixing the sample 5 to the sample holder 10, a part of the sample 5 is pushed into the concave portion 15 from above by a weight 14 or the like. May be deformed. Again, in this case,
Stress can be generated inside the sample 5.

【0051】さらに、図11に示すように、試料保持台
10を第1と第2試料保持台10a,10bに分割し、
一方を他方に対し傾斜可能な構成としてもよい。図11
(a)に示すように、第2試料保持台10bを傾斜させ
た状態で第1と第2試料保持台10a,10bにまたが
って試料5を固定し、その後図11(b)に示すように
第2試料保持台10bを下方に変位させる。それによ
り、試料5に張力が与えられ、試料5内部に応力を発生
させることができる。
Further, as shown in FIG. 11, the sample holder 10 is divided into first and second sample holders 10a and 10b.
One may be configured to be tiltable with respect to the other. FIG.
As shown in FIG. 11A, the sample 5 is fixed across the first and second sample holders 10a and 10b in a state where the second sample holder 10b is inclined, and then as shown in FIG. 11B. The second sample holder 10b is displaced downward. Thereby, tension is applied to the sample 5, and stress can be generated inside the sample 5.

【0052】さらに、図12(a)および(b)に示す
ように、試料5にループ部分や屈曲部を設けた状態で試
料保持台10に固定してもよい。この場合にも、試料5
内部に応力を発生させることができる。
Further, as shown in FIGS. 12A and 12B, the sample 5 may be fixed to the sample holding table 10 in a state where a loop portion or a bent portion is provided. Also in this case, sample 5
Stress can be generated inside.

【0053】以上のように内部に応力を発生させた状態
で試料5を試料保持台10,10a,10bに固定する
ことにより、切断後に試料5の自由端を変位させること
ができる。
As described above, by fixing the sample 5 to the sample holders 10, 10a and 10b in a state where a stress is generated inside, the free end of the sample 5 can be displaced after cutting.

【0054】なお、図7〜図12に示した固定構造およ
び固定方法は、例示でありそれらに制限されるものでは
ない。上記以外の方法によって試料5の内部に応力を発
生させてもよい。たとえば、試料保持台10として試料
5と熱膨張係数の異なる材質を選択し、試料5の固定後
に周囲を昇温し、熱膨張差により試料5内部に応力を発
生させてもよい。
The fixing structure and the fixing method shown in FIGS. 7 to 12 are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Stress may be generated inside the sample 5 by a method other than the above. For example, a material having a different thermal expansion coefficient from that of the sample 5 may be selected as the sample holding table 10, the temperature of the surrounding may be increased after the sample 5 is fixed, and a stress may be generated inside the sample 5 due to a difference in thermal expansion.

【0055】以上のように本発明の実施の形態について
説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示
され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのす
べての変更が含まれる。
Although the embodiments of the present invention have been described above, it should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the claims.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、FIBによる試料の切断後に試料の自由端を移動さ
せることができるので、試料の加工時間を著しく低減で
きる。それにより、FIBによる試料の断面観察に要す
るトータルの時間を従来よりも大幅に短縮できる。具体
的には、トータルの所要時間を1/2〜1/3程度に短
縮可能となった。
As described above, according to the present invention, the free end of the sample can be moved after cutting the sample by FIB, so that the processing time of the sample can be significantly reduced. Thereby, the total time required for observing the cross section of the sample by the FIB can be significantly reduced as compared with the conventional case. Specifically, the total required time can be reduced to about 1/2 to 1/3.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係るFIBによる断面観察を実施す
ることが可能なFIB加工装置を示す概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an FIB processing apparatus capable of performing cross-sectional observation by FIB according to the present invention.

【図2】(a)〜(c)は、本発明に係るFIBによる
試料の横断面の観察方法を示す図である。
FIGS. 2A to 2C are views showing a method for observing a cross section of a sample by FIB according to the present invention.

【図3】試料の切断加工幅と加工時間との関係を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cutting width of a sample and a processing time.

【図4】5μm以下の加工幅における加工時間の変化を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a change in processing time in a processing width of 5 μm or less.

【図5】(a)は観察面が形成される側の試料の移動量
と固定部からの切断位置との関係を示す図である。
(b)は(a)における移動量と固定部からの距離の概
念を示す図である。
FIG. 5A is a diagram illustrating a relationship between a moving amount of a sample on a side where an observation surface is formed and a cutting position from a fixed portion.
(B) is a diagram showing the concept of the amount of movement and the distance from the fixed part in (a).

【図6】観察視野内における試料の移動を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a movement of a sample within an observation visual field.

【図7】試料の固定方法の一例を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing an example of a method for fixing a sample.

【図8】(a)および(b)は、試料の固定方法の他の
例を示す平面図である。
FIGS. 8A and 8B are plan views showing another example of a method for fixing a sample.

【図9】試料の固定方法のさらに他の例を示す平面図で
ある。
FIG. 9 is a plan view showing still another example of a method for fixing a sample.

【図10】試料の固定方法のさらに他の例を示す断面図
である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another example of a method for fixing a sample.

【図11】(a)および(b)は、試料の固定方法のさ
らに他の例を示す側面図である。
FIGS. 11A and 11B are side views showing still another example of a method for fixing a sample.

【図12】(a)および(b)は、試料の固定方法のさ
らに他の例を示す平面図である。
FIGS. 12A and 12B are plan views showing still another example of a method for fixing a sample.

【図13】(a)〜(c)は、従来のFIBによる横断
面の観察方法を示す図である。
13 (a) to 13 (c) are views showing a conventional cross-sectional observation method using FIB.

【図14】従来のFIBによる断面観察方法における問
題点を示す図である。
FIG. 14 is a view showing a problem in a conventional section observation method using FIB.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 FIB加工装置 2 Gaイオン源 3a,3b レンズ 4 アパーチャ 5,5a,5b 試料 6 ステージ 7 検出器 8 制御部 9 固定部 10 試料保持台 10a 第1試料保持台 10b 第2試料保持台 12 観察面 13 観察視野 14 重り 15 凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 FIB processing apparatus 2 Ga ion source 3a, 3b Lens 4 Aperture 5, 5a, 5b Sample 6 Stage 7 Detector 8 Control part 9 Fixed part 10 Sample holder 10a First sample holder 10b Second sample holder 12 Observation surface 13 Observation field of view 14 Weight 15 Recess

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草地 重光 大阪市此花区島屋一丁目1番3号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 Fターム(参考) 4E066 AA01 BA13 BD01 BD04 CA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Shigemitsu Kusachi, 1-3-1 Shimaya, Konohana-ku, Osaka-shi F-term in Osaka Works, Sumitomo Electric Industries, Ltd. (Reference) 4E066 AA01 BA13 BD01 BD04 CA14

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に応力を発生させた状態で試料を試
料保持台に固定する工程と、 前記試料を集束イオンビームで切断し、前記応力の解放
により一方の前記試料を他方の前記試料に対し相対的に
移動させる工程と、を備えた、集束イオンビームによる
試料切断方法。
A step of fixing a sample to a sample holding table in a state in which stress is generated therein; cutting the sample with a focused ion beam; and releasing one of the samples to the other of the samples by releasing the stress. A method for cutting a sample by a focused ion beam, comprising:
【請求項2】 前記他方の試料を固定した状態で前記一
方の試料のみを移動させる、請求項1に記載の集束イオ
ンビームによる試料切断方法。
2. The sample cutting method using a focused ion beam according to claim 1, wherein only the one sample is moved while the other sample is fixed.
【請求項3】 前記一方の試料の切断面と前記他方の試
料の切断面とが対向しない位置にまで前記一方の試料を
移動させる、請求項1または2に記載の集束イオンビー
ムによる試料切断方法。
3. The method according to claim 1, wherein the one sample is moved to a position where the cut surface of the one sample and the cut surface of the other sample do not face each other. .
【請求項4】 前記試料の固定部から500μm以内の
位置を切断する、請求項1に記載の集束イオンビームに
よる試料切断方法。
4. The sample cutting method using a focused ion beam according to claim 1, wherein a position within 500 μm from the fixed portion of the sample is cut.
【請求項5】 前記試料の固定部から50μm以内の位
置を切断する、請求項1に記載の集束イオンビームによ
る試料切断方法。
5. The method for cutting a sample using a focused ion beam according to claim 1, wherein a position within 50 μm from the fixed portion of the sample is cut.
【請求項6】 前記他方の試料に観察面が形成され、 前記観察面は、観察視野を通して観察され、 前記他方の試料の切断面が切断後に前記観察視野内に留
まるように前記試料を切断する、請求項1に記載の集束
イオンビームによる試料切断方法。
6. An observation surface is formed on the other sample, the observation surface is observed through an observation field, and the sample is cut so that a cut surface of the other sample remains in the observation field after cutting. A method for cutting a sample using a focused ion beam according to claim 1.
【請求項7】 前記試料は線材または板材である、請求
項1から6のいずれかに記載の集束イオンビームによる
試料切断方法。
7. The method for cutting a sample using a focused ion beam according to claim 1, wherein the sample is a wire or a plate.
【請求項8】 前記試料は線材であり、 前記試料の固定部から該試料の直径の3倍の長さ以内の
部分を切断する、請求項1に記載の集束イオンビームに
よる試料切断方法。
8. The method for cutting a sample using a focused ion beam according to claim 1, wherein the sample is a wire rod, and a portion within a length of three times the diameter of the sample is cut from a fixing portion of the sample.
【請求項9】 集束イオンビームによる断面観察方法で
あって、 内部に応力を発生させた状態で試料を試料保持台に固定
する工程と、 前記試料を集束イオンビームで切断し、前記応力の解放
により一方の前記試料を他方の前記試料に対し相対的に
移動させる工程と、 前記試料保持台を傾斜させる工程と、 前記他方の試料に集束イオンビームを照射することによ
り断面を観察する工程と、を備えた、断面観察方法。
9. A cross-sectional observation method using a focused ion beam, comprising: fixing a sample to a sample holding table in a state where stress is generated therein; and cutting the sample by the focused ion beam to release the stress. A step of moving one sample relative to the other sample, a step of inclining the sample holding table, and a step of observing a cross section by irradiating the other sample with a focused ion beam, , A cross-section observation method.
【請求項10】 集束イオンビームで加工される試料の
固定構造であって、 前記試料内部に応力を発生させた状態で該試料を試料保
持台に固定したことを特徴とする、試料の固定構造。
10. A fixing structure for a sample to be processed by a focused ion beam, wherein the sample is fixed to a sample holding table in a state where stress is generated inside the sample. .
【請求項11】 集束イオンビームで加工される試料の
固定方法であって、 前記試料内部に応力を発生させる工程と、 前記応力が発生した状態の前記試料を試料保持台に固定
する工程と、を備えた、試料の固定方法。
11. A method of fixing a sample to be processed by a focused ion beam, wherein: a step of generating a stress inside the sample; and a step of fixing the sample in a state where the stress is generated to a sample holding table; A method for fixing a sample, comprising:
【請求項12】 集束イオンビームで加工される試料の
固定方法であって、 前記試料を試料保持台に固定する工程と、 前記試料の固定後に前記試料内部に応力を発生させる工
程と、を備えた、試料の固定方法。
12. A method for fixing a sample to be processed by a focused ion beam, comprising: a step of fixing the sample to a sample holder; and a step of generating a stress inside the sample after fixing the sample. Also, how to fix the sample.
JP17856198A 1998-06-25 1998-06-25 Sample cutting method by focused ion beam, cross section monitoring method, sample fixing structure, and fixing method Withdrawn JP2000005883A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104812518A (en) * 2012-08-23 2015-07-29 第六元素科技有限公司 Method of cutting super-hard materials using an electron beam and a range of beam scanning velocities

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