JP2004301557A - 観察対象物の加工方法及び微細加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】観察対象物に膜を形成する時間を短縮できる観察対象物の加工方法及び微細加工方法を提供する。
【解決手段】観察対象物であるスライダ１０７のエアベアリング面１０９上の異物Ｄを観察するために、エアベアリング面１０９に異物Ｄを含む観察領域１１７を想定する。そして、観察領域１１７を第１の保護膜１２１で覆う。続いて、観察領域１１７の周辺をＦＩＢ加工により除去する。続いて、プローブ１２９の先端部１２９ａを第１の保護膜１２１に接触させ、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分とプローブ１２９の先端部１２９ａとを第２の保護膜１３１で覆う。そして、プローブ１２９を移動することにより、微小サンプル１２７をスライダ１０７から取り出す。
【選択図】 図８
【解決手段】観察対象物であるスライダ１０７のエアベアリング面１０９上の異物Ｄを観察するために、エアベアリング面１０９に異物Ｄを含む観察領域１１７を想定する。そして、観察領域１１７を第１の保護膜１２１で覆う。続いて、観察領域１１７の周辺をＦＩＢ加工により除去する。続いて、プローブ１２９の先端部１２９ａを第１の保護膜１２１に接触させ、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分とプローブ１２９の先端部１２９ａとを第２の保護膜１３１で覆う。そして、プローブ１２９を移動することにより、微小サンプル１２７をスライダ１０７から取り出す。
【選択図】 図８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察対象物の加工方法及び微細加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察対象物の内部状態や表面状態などを観察・解析する方法としては、観察対象物の微小部分をサンプルとして切り出し、このサンプルを透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、以下ＴＥＭという）などを用いて観察・解析する方法がある。この方法は、例えば非特許文献１に開示されている。この方法では、まず観察対象物において観察したい部分を確認し、観察領域を想定する。そして、観察領域を保護する保護膜を形成した後、観察領域周辺を収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ、以下ＦＩＢという）加工により除去する。続いて、プローブを保護膜上に固定し、観察対象物の観察領域を含む微小部分をサンプルとして切り出す。最後に、プローブを移動することによりサンプルを観察用の台に移し、サンプルをＦＩＢ加工によって薄膜化した後、観察領域の断面をＴＥＭなどを用いて観察し、解析する。
【０００３】
【非特許文献１】
平坂雅男・朝倉健太郎共編「ＦＩＢ・イオンミリング技法Ｑ＆Ａ」アグネ承風社ｐ３２、ｐ４４、及びｐ７３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方法においては、観察領域周辺の除去及びサンプルの薄膜化の際に行うＦＩＢ加工に対して観察領域を充分に保護できる厚さの保護膜を最初に形成しており、この保護膜形成のために一定の時間を必要とする。また、プローブをサンプルに固定する際にも膜を用いるため、この膜形成にも一定の時間を必要とする。このように、上記した方法では、観察対象物への膜の形成のために長時間が必要であり非効率的であった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するために、観察対象物（加工対象物）に膜を形成する時間を短縮できる観察対象物の加工方法及び微細加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による観察対象物の加工方法は、観察対象物の主面上に想定された観察領域を第１の保護膜で覆う工程と、観察対象物の観察領域周辺を除去して観察領域を含むサンプルを形成する工程と、サンプルにプローブの先端部を接触させる工程と、第１の保護膜の観察領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆う工程と、プローブを移動させることにより、サンプルを観察対象物から取り出す工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明による観察対象物の加工方法では、第１の保護膜の観察領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆っている。すなわち、観察領域を保護するための保護膜を、第１の保護膜及び第２の保護膜に分けて形成している。そして、第２の保護膜は、プローブをサンプルに固定する機能を兼ねている。これによって、プローブをサンプルに固定するための膜を形成する時間を削減できるので、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【０００８】
また、観察対象物の加工方法は、第１の保護膜及び第２の保護膜が、同一の材料からなることを特徴としてもよい。これによって、第１の保護膜及び第２の保護膜の互いの接着力が強固となり、プローブの先端部をサンプルにより強く固定することができる。
【０００９】
また、本発明による微細加工方法は、加工対象物の主面上に想定された所定領域を第１の保護膜で覆う工程と、加工対象物の所定領域周辺を除去して所定領域を含むサンプルを形成する工程と、サンプルにプローブの先端部を接触させる工程と、第１の保護膜の所定領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆う工程と、プローブを移動させることにより、サンプルを加工対象物から取り出す工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明による微細加工方法では、第１の保護膜の所定領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆っている。すなわち、所定領域を保護するための保護膜を、第１の保護膜及び第２の保護膜に分けて形成している。そして、第２の保護膜は、プローブをサンプルに固定する機能を兼ねている。これによって、プローブをサンプルに固定するための膜を形成する時間を削減できるので、加工対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１２】
（実施の形態）
まず、本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の実施形態を説明する前に、本実施形態において用いられるＦＩＢ装置について説明する。図１は、本実施形態に用いられるＦＩＢ装置１を示す図である。
【００１３】
ＦＩＢ装置１は、加工対象である観察対象物２から微小サンプルを切り出して観察・解析するための装置である。図１を参照すると、ＦＩＢ装置１は、試料室３、イオン光学系５、イオン源７、ステージ９、真空排気系１１、ノズル１３、検出器１５、及びプローブ１２９を備えている。また、ＦＩＢ装置１は、イオン源７、ノズル１３、及び検出器１５を制御するための制御装置１７、及び制御装置１７に接続された表示装置１９をさらに備えている。
【００１４】
試料室３は、観察対象物２の周囲を真空状態とするための容器である。試料室３の内部は密閉されており、真空排気系１１によって内部の空気が排出されて真空状態となる。また、試料室３には観察対象物２を載置するステージ９と、微小サンプルを移動するためのプローブ１２９が設けられている。
【００１５】
試料室３の上方には、観察対象物２にイオンビームＩを照射するためのイオン光学系５が設けられている。イオンビームＩは、微小サンプルを保護するデポジション膜の形成、並びに微小サンプルの切り出し（スパッタエッチング）及び観察に用いられる。図２は、イオン光学系５を示す図である。図２を参照すると、イオン光学系５は、イオン源７、サプレッサー２３、引出し電極２５、第１のレンズ２７、絞り２９、非点補正電極３１、第２のレンズ３３、及び偏向電極３５を備えている。
【００１６】
イオン源７は、イオンを発生するための装置である。イオンとしては、例えばＧａイオンが用いられる。イオン源７には、電源３７の正電極が接続されており、電気的ポテンシャルを付与されている。なお、電源３７の負電極は接地されている。また、サプレッサー２３には電源４１の正電極が接続され、引出し電極２５には電源３９の負電極が接続されている。電源４１の負電極及び電源３９の正電極は、電源３７の正電極に接続されている。こうしてサプレッサー２３及び引出し電極２５に印加された電圧によって、イオン源７からイオンが引き出される。
【００１７】
イオン源７から引き出されたイオンは、第１のレンズ２７、絞り２９、非点補正電極３１、及び第２のレンズ３３によってビーム状に収束され、イオンビームＩとなる。イオンビームＩは、偏向電極３５によって向きを変えられて、試料室３にセットされた観察対象物２の主面２ａに照射される。
【００１８】
再び図１を参照すると、ノズル１３がその出射口を観察対象物２へ向けて設けられている。ノズル１３は、観察対象物２の観察領域をイオンビームＩから保護するためのデポジション膜を観察対象物２の観察領域上に形成するための装置である。ノズル１３は、出射口からデポジションガスＧを噴射する。
【００１９】
ここで、図３は、デポジション膜を形成する過程を示す図である。なお、以下に説明するデポジション膜の形成方法は、イオンビームアシステッド法、あるいはＦＩＢ−ＣＶＤ法と呼ばれる。図３を参照すると、観察対象物２の主面２ａに、ノズル１３からデポジションガスＧが噴射されている。そこへ、イオン光学系５によりイオンビームＩを照射する。すると、主面２ａ上においてイオンビームＩによりデポジションガスＧが分解され、主面２ａ上に分解された成分が到達する。ここで、イオンビームＩは、イオン光学系５の偏向電極３５（図２を参照）により徐々に偏向され、観察対象物２の主面２ａ上を走査（スキャン）する。こうして、デポジション膜４３が形成される。なお、デポジション膜４３としては様々な材料を用いることが可能である。一例としては、Ｗ、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕなどが挙げられる。また、例えばＣからなるデポジション膜４３を形成する場合には、デポジションガスＧとしてピレン等が用いられる。
【００２０】
再び図１を参照すると、検出器１５がその入射口を観察対象物２に向けて設けられている。検出器１５は、観察対象物２の主面２ａにイオンビームＩを照射することにより発生する２次電子を検出するための装置である。ＦＩＢ装置１では、観察対象物２の表面をイオンビームＩにより走査し、発生した２次電子を検出器１５により検出することによって観察対象物２の主面２ａの表面形状を観察することができる（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＩＭと呼ばれる）。検出器１５により検出された２次電子は制御装置１７によって解析されて、観察対象物２の主面２ａの表面形状が求められ、表示装置１９に表示される。
【００２１】
次に、本実施形態における観察対象物について説明する。本実施形態では、情報処理装置などに用いられるハードディスク装置が有するスライダを観察対象物とし、このスライダに付着した微小な異物を含む領域を観察領域とする。図４は、ハードディスク装置の構成を示す斜視図である。ハードディスク装置１００は、ヘッドジンバルアセンブリ１０３を作動させて、高速回転するハードディスク１０１の記録面１０１ａに、薄膜磁気ヘッド１０５によって磁気情報（磁気信号）を記録及び再生するものである。ヘッドジンバルアセンブリ１０３は、薄膜磁気ヘッド１０５が形成されたスライダ（磁気ヘッドスライダ）１０７を搭載したジンバル１１１と、これが接続されたサスペンションアーム１１３とを備え、支軸１１５まわりに回転可能となっている。ヘッドジンバルアセンブリ１０３を回転させると、スライダ１０７は、ハードディスク１０１の半径方向を横切る方向に移動する。
【００２２】
図５は、スライダ１０７の斜視拡大図である。スライダ１０７は、ＡｌＴｉＣからなり、略直方体形状を呈している。また、スライダ１０７の基台１０７ａの先端面上に薄膜磁気ヘッド１０５が形成されている。薄膜磁気ヘッド１０５は、図示しないオーバーコート層によって保護されている。図５における手前側の面は、ハードディスク１０１の記録面１０１ａに対向する面であり、エアベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）１０９と称されるものである。ハードディスク１０１が回転する際、この回転に伴う空気流によってスライダ１０７が浮上し、エアベアリング面１０９はハードディスク１０１の記録面１０１ａから隔離する。このとき、エアベアリング面１０９とハードディスク１０１の記録面１０１ａとの間隔はわずかであり、微小な異物、例えば最大径が０．５μｍ以下の異物がエアベアリング面１０９に付着すると上記した動作に支障をきたす。従って、このような微小な異物をＴＥＭ、ＦＩＢ、ＳＥＭなどによって観察・解析することが必要となる。本実施形態では、このようにスライダ１０７のエアベアリング面１０９に付着した微小な異物を含む領域を所定の観察領域として想定する。
【００２３】
図６〜図１０は、上記したＦＩＢ装置１を用いて、スライダ１０７から微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【００２４】
図６（ａ）は、スライダ１０７のエアベアリング面１０９の一部を拡大した図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたスライダ１０７のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。ＦＩＢ装置１にスライダ１０７をセットした後、検出器１５によりエアベアリング面１０９を観察しながら異物Ｄを探し当てる。以下において、異物Ｄを含む領域を所定の観察領域１１７として説明する。なお、異物Ｄの断面を観察したいときは、図６（ａ）に示されるように観察領域１１７の幅を異物Ｄの径より細く想定するとよい。そして、後の工程において切り出した微小サンプルを観察領域１１７の幅に基づいて薄膜化することにより、異物Ｄの断面を観察することができる。
【００２５】
次に、図６（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、観察領域１１７の位置を示すための目印１１９を観察領域１１７の近傍に形成する。目印１１９の形成方法としては、例えばＦＩＢ装置１のイオン光学系５からイオンビームＩ（図１参照）を照射して、観察領域１１７近傍の所望の位置に溝状の目印１１９を形成するとよい。あるいは、デポジションガスＧを噴射しながらイオンビームＩを観察領域１１７近傍の所望の位置に照射してデポジション膜を形成し、このデポジション膜を目印１１９としてもよい。
【００２６】
続いて、図６（ｅ）及び（ｆ）に示されるように、スライダ１０７のエアベアリング面１０９における観察領域１１７を覆う領域に、デポジションガスＧを噴射するとともにイオンビームＩを照射してデポジション膜からなる第１の保護膜１２１を形成する。この第１の保護膜１２１は、微小サンプルの一部をなし、微小サンプルを切り出す際にイオンビームＩによって微小サンプルが損傷しないように微小サンプルを保護するための保護膜となる。後の工程においてこの第１の保護膜１２１の上にさらに第２の保護膜を形成するので、第１の保護膜１２１の厚さは、後述する観察領域１１７の周辺を除去する工程において観察領域１１７を保護できる程度（例えば０．５μｍ程度）であればよい。なお、第１の保護膜１２１の大きさは、観察領域１１７を覆うのに充分な大きさとするとよい。例えば、第１の保護膜１２１を長さ１０〜２０μｍ、幅２〜４μｍに形成する。
【００２７】
続いて、図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、観察領域１１７の長手方向と交差する方向の遠方から観察領域１１７に近づくに従って階段状に深くなるようにスライダ１０７のエアベアリング面１０９をイオンビームＩにより除去して、階段状の溝１２５ａを形成する。このとき、目印１１９に基づいて観察領域１１７の位置を認識しながら溝１２５ａを形成する。階段状に除去するのは、後の工程においてイオンビームＩが微小サンプルの底面を斜め方向から切ることができるようにするためである。こうして、微小サンプルの前面が形成される。
【００２８】
続いて、図７（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、観察領域１１７の周囲をイオンビームＩにより除去して、溝１２５ｂを形成する。こうして、微小サンプル１２７の背面及び両側面が形成される。このとき、微小サンプル１２７の周囲の一部を連結部分１２８として残す。続いて、図７（ｅ）及び（ｆ）に示されるように、微小サンプル１２７の底部をイオンビームＩにより斜め方向から除去する。こうして、微小サンプル１２７の底面が形成される。
【００２９】
続いて、図８（ａ）〜（ｅ）は、微小サンプル１２７にプローブ１２９の先端部１２９ａを接触させる工程と、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分及びプローブ１２９の先端部１２９ａを第２の保護膜１３１で覆う工程とを説明するための図である。図８（ａ）は、観察領域１１７を含むスライダ１０７のエアベアリング面１０９を示す図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されたスライダ１０７のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。なお、前述したように、微小サンプル１２７は第１の保護膜１２１を有している。図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、微小サンプル１２７を取り出すためのプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するために、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７の第１の保護膜１２１の上面に接触させる。このとき、プローブ１２９の先端部１２９ａを接触させる位置は、微小サンプル１２７の表面上であればどこでも可能である。後の工程で微小サンプル１２７を観察領域１１７の厚さまで薄膜化することを考慮して、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７の端部に接触させればより好適である。
【００３０】
続いて、図８（ｃ）〜（ｅ）に示されるように、プローブ１２９の先端部１２９ａと第１の保護膜１２１とをデポジション膜からなる第２の保護膜１３１で覆う。ここで、図８（ｅ）は、図８（ｃ）に示されたスライダ１０７のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。このとき、第２の保護膜１３１を、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分とプローブ１２９の先端部１２９ａとを覆うように形成する。こうして、第２の保護膜１３１は、プローブ１２９の先端部１２９ａと微小サンプル１２７とを互いに固定する。なお、プローブ１２９をより強固に微小サンプル１２７に固定するために、第２の保護膜１３１を、第１の保護膜１２１と同じ材料により形成するとよい。
【００３１】
また、第２の保護膜１３１は、前述した観察領域１１７の周辺を除去する工程（図７（ａ）〜（ｄ）参照）において第１の保護膜１２１が削られた分の保護膜を補う。すなわち、本実施形態では、スライダ１０７がイオンビームＩに対して硬いＡｌＴｉＣからなるので、ＦＩＢ加工に長時間を要する。このため、観察領域１１７の周辺を除去する工程において、第１の保護膜１２１がイオンビームＩが回り込むことによって削られる。第２の保護膜１３１は、第１の保護膜１２１のイオンビームＩにより削られた部分を補う。
【００３２】
また、第２の保護膜１３１は、後述する微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護する。すなわち、既に形成されている第１の保護膜１２１は、観察領域１１７の周辺を除去する工程において観察領域１１７を保護できる程度の厚さに形成されているので、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護するのに充分な厚さを有していない。従って、第２の保護膜１３１を第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分に追加して形成することにより、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７をイオンビームＩから保護する。なお、第２の保護膜１３１の厚さは、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を充分に保護できるとともに、プローブ１２９を充分な強度で固定できる厚さ（例えば０．５〜１．０μｍ）とする。また、第２の保護膜１３１の大きさとしては、例えば長さ１５μｍ、幅３〜４μｍに形成する。
【００３３】
続いて、図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図８（ｃ）及び（ｄ）に示された連結部分１２８をイオンビームＩにより除去して、微小サンプル１２７を取り出す。このとき、微小サンプル１２７に固定されたプローブ１２９を操作することにより、微小サンプル１２７を移動させる。
【００３４】
続いて、図９（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、微小サンプル１２７を支持台２１上に固定する。なお、図９（ｅ）は、図９（ｄ）に示された微小サンプル１２７のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。このとき、微小サンプル１２７が支持台２１に接するように微小サンプル１２７を移動し、デポジション膜１３５を微小サンプル１２７の一側面上から支持台２１上にわたって形成する。加えて、デポジション膜１３３を微小サンプル１２７の背面上から支持台２１上にわたって形成する。このデポジション膜１３３及び１３５により、微小サンプル１２７が支持台２１上に固定される。そして、プローブ１２９をイオンビームＩにより切断する。
【００３５】
続いて、図９（ｆ）及び（ｇ）に示されるように、微小サンプル１２７の前面及び背面の近傍部分をイオンビームＩにより除去して、微小サンプル１２７を観察領域１１７の幅まで薄膜化する。こうして、スライダ１０７及び異物Ｄの断面をＴＥＭにより観察するための薄膜部分１２７ａが形成される。なお、この薄膜化は、微小サンプル１２７の前面及び背面のいずれか一方の近傍部分を除去することにより行ってもよい。
【００３６】
図１０は、微小サンプル１２７の薄膜部分１２７ａを観察するためのＴＥＭ５０を示す図である。ＴＥＭ５０は、電子発生装置５１、及び検出装置５３を備えている。微小サンプル１２７の薄膜部分１２７ａは、電子発生装置５１と検出装置５３との間にセットされる。電子発生装置５１は電子銃及び集束レンズなどから構成されており、薄膜部分１２７ａに電子ビームＥ１を照射する。そして、電子ビームＥ１のうち薄膜部分１２７ａを透過することができた電子が、電子ビームＥ２として検出装置５３に入射する。検出装置５３は、対物レンズ、投影レンズ、及び蛍光スクリーンなどから構成されており、電子ビームＥ２に基づいて蛍光スクリーン上に像を形成する。こうして、薄膜部分１２７ａの像が得られ、例えば異物Ｄの組成などを観察・解析することができる。
【００３７】
以上に説明した本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法では、所定の観察領域１１７を保護するための保護膜を、第１の保護膜１２１及び第２の保護膜１３１に分けて形成している。そして、第２の保護膜１３１は、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するための機能を兼ねている。これによって、従来必要であった、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するための膜を形成する時間を削減できるので、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【００３８】
ここで、図１３（ａ）〜（ｃ）は、従来の観察対象物の加工方法においてプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定する工程を示す図である。なお、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示されたスライダ１０７のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。また、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示されたスライダ１０７のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図である。図１３（ａ）〜（ｃ）を参照すると、従来の観察対象物の加工方法では、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するためのデポジション膜１３２を、プローブ１２９の先端部１２９ａと保護膜１２２の一部とを覆うように形成している。つまり、デポジション膜１３２はプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するためだけに形成されている。
【００３９】
また、従来の観察対象物の加工方法では、観察領域１１７を保護するための保護膜１２２が厚く形成されている。これは、観察領域１１７の周辺を除去する工程と微小サンプル１２７を薄膜化する工程との両方の工程において、保護膜１２２がイオンビームＩの回り込みにより削られることを考慮しているためである。また、観察領域１１７周辺を除去する作業に長時間を要する場合などには、削られた保護膜１２２を補うために保護膜を追加して形成する場合もある。
【００４０】
このように、従来の観察対象物の加工方法では、観察領域１１７の周辺を除去する工程及び微小サンプル１２７を薄膜化する工程の両方において観察領域１１７を充分に保護できる厚さの保護膜１２２を形成する必要があり、この保護膜１２２を形成するために一定の時間を必要とする。また、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するためのデポジション膜１３２を形成する時間も必要となる。従って、従来の観察対象物の加工方法では、観察領域１１７を保護する保護膜１２２、及びプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するデポジション膜１３２などの膜の形成のために長時間が必要であり非効率的であった。
【００４１】
これに対し、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法では、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護するために、第２の保護膜１３１が観察領域１１７を覆うように形成されている。従って、第１の保護膜１２１を形成する際に微小サンプル１２７を薄膜化する工程まで考慮した厚さに形成する必要がなく、第１の保護膜１２１を形成する時間を短縮できる。また、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護するための保護膜と、プローブ１２９を固定するための膜とを第２の保護膜として同時に形成するので、これらを個別に形成する方法に比べて膜形成時間を短縮できる。すなわち、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【００４２】
また、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、プローブ１２９の固定強度を高めることができる。すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）に示された従来の観察対象物の加工方法では、デポジション膜１３２と保護膜１２２とが互いに接する面積が少ないので、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を互いに固定するための強度が不足し、作業中にプローブ１２９と微小サンプル１２７とが外れる場合がある。これに対して、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、第１の保護膜１２１と第２の保護膜１３１とが互いに接する面積が広くなるので、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を互いに固定するための強度を高めることができる。
【００４３】
また、プローブ１２９は使用するたびに先端部１２９ａが切り落とされるので、特に図８（ｂ）に示されるようにプローブ１２９がテーパ状を呈している場合、使用を繰り返すに従い先端部１２９ａが太くなってくる。プローブ１２９の先端部１２９ａが太くなると、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を固定する際に充分な強度をもたせることが次第に困難となる。このような場合でも、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を充分な強度で互いに固定することができる。
【００４４】
また、本実施形態による観察対象物の加工方法は、第１の保護膜１２１及び第２の保護膜１３１が、同一の材料により形成されている。これによって、第１の保護膜１２１及び第２の保護膜１３１の互いの接着力が強固となり、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７により強く固定することができる。
【００４５】
図１１は、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の変形例を示す図である。図１１に示される工程は、微小サンプル１２７にプローブ１２９の先端部１２９ａを接触させ、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分及びプローブ１２９の先端部１２９ａを第２の保護膜１３１で覆う工程である（図８参照）。本変形例では、プローブ１２９の先端部１２９ａを、微小サンプル１２７の表面のうち第１の保護膜１２１ではない表面に接触させ、第２の保護膜１３１で覆っている。このように、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７のどの位置に接触させてもよい。例えば、プローブ１２９の先端部１２９ａをエアベアリング面１０９に対して垂直な方向から微小サンプル１２７の側面付近に差し入れて該側面に接触させ、第２の保護膜１３１で覆う方法なども可能である。
【００４６】
（実施例）
図１２（ａ）及び（ｂ）は、上記した実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の実施例を示す写真である。図１２（ａ）は、観察領域１１７の周辺を除去する工程（図７（ｃ）及び（ｄ）参照）の直後を示す写真である。この写真では、第１の保護膜１２１がイオンビームＩの回り込みによって削られ、薄くなっている。なお、観察領域１１７周辺の斑模様は、イオンビームＩの回り込みによってエアベアリング面１０９が損傷したものである。また、図１２（ｂ）は、第２保護膜１３１を形成する工程（図８（ｃ）〜（ｅ）参照）の直後を示す写真である。図１２（ｂ）を参照すると、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分とプローブ１２９の先端部１２９ａとを第２の保護膜１３１で覆っていることがわかる。
【００４７】
本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した実施形態ではＡｌＴｉＣからなるスライダ１０７を観察対象物としたが、これ以外にも様々なものを観察対象物とすることができる。特に、イオンビームＩに対して硬い材料（例えばＡｌ２Ｏ３、ＴｉＣ、ＢＮなど）からなる観察対象物は、ＦＩＢ加工に時間がかかるので保護膜を厚く形成する必要がある。このようにイオンビームＩに対して硬い材料からなる観察対象物に対しては、本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法を用いることによって膜の形成時間を効果的に短縮することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＦＩＢ装置を示す図である。
【図２】図２は、イオン光学系を示す図である。
【図３】図３は、デポジション膜を形成する過程を示す図である。
【図４】図４は、ハードディスク装置の構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、スライダの斜視拡大図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｆ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、微小サンプルの薄膜部分を観察するためのＴＥＭを示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の変形例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）及び（ｂ）は、観察対象物の加工方法及び微細加工方法の実施例を示す写真である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、従来の観察対象物の加工方法においてプローブを微小サンプルに固定する工程を示す図である。
【符号の説明】
１…ＦＩＢ装置、２…観察対象物、２ａ…主面、３…試料室、５…イオン光学系、７…イオン源、９…ステージ、１１…真空排気系、１３…ノズル、１５…検出器、１７…制御装置、１９…表示装置、２１…支持台、２３…サプレッサー、２５…電極、２７…レンズ、３１…非点補正電極、３３…レンズ、３５…偏向電極、３７、３９、４１…電源、４３…デポジション膜、５０…ＴＥＭ、５１…電子発生装置、５３…検出装置、１００…ハードディスク装置、１０１…ハードディスク、１０１ａ…記録面、１０３…ヘッドジンバルアセンブリ、１０５…薄膜磁気ヘッド、１０７…スライダ、１０７ａ…基台、１０９…エアベアリング面、１１１…ジンバル、１１３…サスペンションアーム、１１５…支軸、１１７…観察領域、１１９…目印、１２１…第１の保護膜、１２５ａ、１２５ｂ…溝、１２７ａ…薄膜部分、１２７…微小サンプル、１２８…連結部分、１２９…プローブ、１２９ａ…先端部、１３１…第２の保護膜、１３３、１３５…デポジション膜。
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察対象物の加工方法及び微細加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察対象物の内部状態や表面状態などを観察・解析する方法としては、観察対象物の微小部分をサンプルとして切り出し、このサンプルを透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、以下ＴＥＭという）などを用いて観察・解析する方法がある。この方法は、例えば非特許文献１に開示されている。この方法では、まず観察対象物において観察したい部分を確認し、観察領域を想定する。そして、観察領域を保護する保護膜を形成した後、観察領域周辺を収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ、以下ＦＩＢという）加工により除去する。続いて、プローブを保護膜上に固定し、観察対象物の観察領域を含む微小部分をサンプルとして切り出す。最後に、プローブを移動することによりサンプルを観察用の台に移し、サンプルをＦＩＢ加工によって薄膜化した後、観察領域の断面をＴＥＭなどを用いて観察し、解析する。
【０００３】
【非特許文献１】
平坂雅男・朝倉健太郎共編「ＦＩＢ・イオンミリング技法Ｑ＆Ａ」アグネ承風社ｐ３２、ｐ４４、及びｐ７３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した方法においては、観察領域周辺の除去及びサンプルの薄膜化の際に行うＦＩＢ加工に対して観察領域を充分に保護できる厚さの保護膜を最初に形成しており、この保護膜形成のために一定の時間を必要とする。また、プローブをサンプルに固定する際にも膜を用いるため、この膜形成にも一定の時間を必要とする。このように、上記した方法では、観察対象物への膜の形成のために長時間が必要であり非効率的であった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するために、観察対象物（加工対象物）に膜を形成する時間を短縮できる観察対象物の加工方法及び微細加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による観察対象物の加工方法は、観察対象物の主面上に想定された観察領域を第１の保護膜で覆う工程と、観察対象物の観察領域周辺を除去して観察領域を含むサンプルを形成する工程と、サンプルにプローブの先端部を接触させる工程と、第１の保護膜の観察領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆う工程と、プローブを移動させることにより、サンプルを観察対象物から取り出す工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明による観察対象物の加工方法では、第１の保護膜の観察領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆っている。すなわち、観察領域を保護するための保護膜を、第１の保護膜及び第２の保護膜に分けて形成している。そして、第２の保護膜は、プローブをサンプルに固定する機能を兼ねている。これによって、プローブをサンプルに固定するための膜を形成する時間を削減できるので、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【０００８】
また、観察対象物の加工方法は、第１の保護膜及び第２の保護膜が、同一の材料からなることを特徴としてもよい。これによって、第１の保護膜及び第２の保護膜の互いの接着力が強固となり、プローブの先端部をサンプルにより強く固定することができる。
【０００９】
また、本発明による微細加工方法は、加工対象物の主面上に想定された所定領域を第１の保護膜で覆う工程と、加工対象物の所定領域周辺を除去して所定領域を含むサンプルを形成する工程と、サンプルにプローブの先端部を接触させる工程と、第１の保護膜の所定領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆う工程と、プローブを移動させることにより、サンプルを加工対象物から取り出す工程とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明による微細加工方法では、第１の保護膜の所定領域を覆う部分及びプローブの先端部を第２の保護膜で覆っている。すなわち、所定領域を保護するための保護膜を、第１の保護膜及び第２の保護膜に分けて形成している。そして、第２の保護膜は、プローブをサンプルに固定する機能を兼ねている。これによって、プローブをサンプルに固定するための膜を形成する時間を削減できるので、加工対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１２】
（実施の形態）
まず、本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の実施形態を説明する前に、本実施形態において用いられるＦＩＢ装置について説明する。図１は、本実施形態に用いられるＦＩＢ装置１を示す図である。
【００１３】
ＦＩＢ装置１は、加工対象である観察対象物２から微小サンプルを切り出して観察・解析するための装置である。図１を参照すると、ＦＩＢ装置１は、試料室３、イオン光学系５、イオン源７、ステージ９、真空排気系１１、ノズル１３、検出器１５、及びプローブ１２９を備えている。また、ＦＩＢ装置１は、イオン源７、ノズル１３、及び検出器１５を制御するための制御装置１７、及び制御装置１７に接続された表示装置１９をさらに備えている。
【００１４】
試料室３は、観察対象物２の周囲を真空状態とするための容器である。試料室３の内部は密閉されており、真空排気系１１によって内部の空気が排出されて真空状態となる。また、試料室３には観察対象物２を載置するステージ９と、微小サンプルを移動するためのプローブ１２９が設けられている。
【００１５】
試料室３の上方には、観察対象物２にイオンビームＩを照射するためのイオン光学系５が設けられている。イオンビームＩは、微小サンプルを保護するデポジション膜の形成、並びに微小サンプルの切り出し（スパッタエッチング）及び観察に用いられる。図２は、イオン光学系５を示す図である。図２を参照すると、イオン光学系５は、イオン源７、サプレッサー２３、引出し電極２５、第１のレンズ２７、絞り２９、非点補正電極３１、第２のレンズ３３、及び偏向電極３５を備えている。
【００１６】
イオン源７は、イオンを発生するための装置である。イオンとしては、例えばＧａイオンが用いられる。イオン源７には、電源３７の正電極が接続されており、電気的ポテンシャルを付与されている。なお、電源３７の負電極は接地されている。また、サプレッサー２３には電源４１の正電極が接続され、引出し電極２５には電源３９の負電極が接続されている。電源４１の負電極及び電源３９の正電極は、電源３７の正電極に接続されている。こうしてサプレッサー２３及び引出し電極２５に印加された電圧によって、イオン源７からイオンが引き出される。
【００１７】
イオン源７から引き出されたイオンは、第１のレンズ２７、絞り２９、非点補正電極３１、及び第２のレンズ３３によってビーム状に収束され、イオンビームＩとなる。イオンビームＩは、偏向電極３５によって向きを変えられて、試料室３にセットされた観察対象物２の主面２ａに照射される。
【００１８】
再び図１を参照すると、ノズル１３がその出射口を観察対象物２へ向けて設けられている。ノズル１３は、観察対象物２の観察領域をイオンビームＩから保護するためのデポジション膜を観察対象物２の観察領域上に形成するための装置である。ノズル１３は、出射口からデポジションガスＧを噴射する。
【００１９】
ここで、図３は、デポジション膜を形成する過程を示す図である。なお、以下に説明するデポジション膜の形成方法は、イオンビームアシステッド法、あるいはＦＩＢ−ＣＶＤ法と呼ばれる。図３を参照すると、観察対象物２の主面２ａに、ノズル１３からデポジションガスＧが噴射されている。そこへ、イオン光学系５によりイオンビームＩを照射する。すると、主面２ａ上においてイオンビームＩによりデポジションガスＧが分解され、主面２ａ上に分解された成分が到達する。ここで、イオンビームＩは、イオン光学系５の偏向電極３５（図２を参照）により徐々に偏向され、観察対象物２の主面２ａ上を走査（スキャン）する。こうして、デポジション膜４３が形成される。なお、デポジション膜４３としては様々な材料を用いることが可能である。一例としては、Ｗ、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕなどが挙げられる。また、例えばＣからなるデポジション膜４３を形成する場合には、デポジションガスＧとしてピレン等が用いられる。
【００２０】
再び図１を参照すると、検出器１５がその入射口を観察対象物２に向けて設けられている。検出器１５は、観察対象物２の主面２ａにイオンビームＩを照射することにより発生する２次電子を検出するための装置である。ＦＩＢ装置１では、観察対象物２の表面をイオンビームＩにより走査し、発生した２次電子を検出器１５により検出することによって観察対象物２の主面２ａの表面形状を観察することができる（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＳＩＭと呼ばれる）。検出器１５により検出された２次電子は制御装置１７によって解析されて、観察対象物２の主面２ａの表面形状が求められ、表示装置１９に表示される。
【００２１】
次に、本実施形態における観察対象物について説明する。本実施形態では、情報処理装置などに用いられるハードディスク装置が有するスライダを観察対象物とし、このスライダに付着した微小な異物を含む領域を観察領域とする。図４は、ハードディスク装置の構成を示す斜視図である。ハードディスク装置１００は、ヘッドジンバルアセンブリ１０３を作動させて、高速回転するハードディスク１０１の記録面１０１ａに、薄膜磁気ヘッド１０５によって磁気情報（磁気信号）を記録及び再生するものである。ヘッドジンバルアセンブリ１０３は、薄膜磁気ヘッド１０５が形成されたスライダ（磁気ヘッドスライダ）１０７を搭載したジンバル１１１と、これが接続されたサスペンションアーム１１３とを備え、支軸１１５まわりに回転可能となっている。ヘッドジンバルアセンブリ１０３を回転させると、スライダ１０７は、ハードディスク１０１の半径方向を横切る方向に移動する。
【００２２】
図５は、スライダ１０７の斜視拡大図である。スライダ１０７は、ＡｌＴｉＣからなり、略直方体形状を呈している。また、スライダ１０７の基台１０７ａの先端面上に薄膜磁気ヘッド１０５が形成されている。薄膜磁気ヘッド１０５は、図示しないオーバーコート層によって保護されている。図５における手前側の面は、ハードディスク１０１の記録面１０１ａに対向する面であり、エアベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）１０９と称されるものである。ハードディスク１０１が回転する際、この回転に伴う空気流によってスライダ１０７が浮上し、エアベアリング面１０９はハードディスク１０１の記録面１０１ａから隔離する。このとき、エアベアリング面１０９とハードディスク１０１の記録面１０１ａとの間隔はわずかであり、微小な異物、例えば最大径が０．５μｍ以下の異物がエアベアリング面１０９に付着すると上記した動作に支障をきたす。従って、このような微小な異物をＴＥＭ、ＦＩＢ、ＳＥＭなどによって観察・解析することが必要となる。本実施形態では、このようにスライダ１０７のエアベアリング面１０９に付着した微小な異物を含む領域を所定の観察領域として想定する。
【００２３】
図６〜図１０は、上記したＦＩＢ装置１を用いて、スライダ１０７から微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【００２４】
図６（ａ）は、スライダ１０７のエアベアリング面１０９の一部を拡大した図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示されたスライダ１０７のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。ＦＩＢ装置１にスライダ１０７をセットした後、検出器１５によりエアベアリング面１０９を観察しながら異物Ｄを探し当てる。以下において、異物Ｄを含む領域を所定の観察領域１１７として説明する。なお、異物Ｄの断面を観察したいときは、図６（ａ）に示されるように観察領域１１７の幅を異物Ｄの径より細く想定するとよい。そして、後の工程において切り出した微小サンプルを観察領域１１７の幅に基づいて薄膜化することにより、異物Ｄの断面を観察することができる。
【００２５】
次に、図６（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、観察領域１１７の位置を示すための目印１１９を観察領域１１７の近傍に形成する。目印１１９の形成方法としては、例えばＦＩＢ装置１のイオン光学系５からイオンビームＩ（図１参照）を照射して、観察領域１１７近傍の所望の位置に溝状の目印１１９を形成するとよい。あるいは、デポジションガスＧを噴射しながらイオンビームＩを観察領域１１７近傍の所望の位置に照射してデポジション膜を形成し、このデポジション膜を目印１１９としてもよい。
【００２６】
続いて、図６（ｅ）及び（ｆ）に示されるように、スライダ１０７のエアベアリング面１０９における観察領域１１７を覆う領域に、デポジションガスＧを噴射するとともにイオンビームＩを照射してデポジション膜からなる第１の保護膜１２１を形成する。この第１の保護膜１２１は、微小サンプルの一部をなし、微小サンプルを切り出す際にイオンビームＩによって微小サンプルが損傷しないように微小サンプルを保護するための保護膜となる。後の工程においてこの第１の保護膜１２１の上にさらに第２の保護膜を形成するので、第１の保護膜１２１の厚さは、後述する観察領域１１７の周辺を除去する工程において観察領域１１７を保護できる程度（例えば０．５μｍ程度）であればよい。なお、第１の保護膜１２１の大きさは、観察領域１１７を覆うのに充分な大きさとするとよい。例えば、第１の保護膜１２１を長さ１０〜２０μｍ、幅２〜４μｍに形成する。
【００２７】
続いて、図７（ａ）及び（ｂ）に示されるように、観察領域１１７の長手方向と交差する方向の遠方から観察領域１１７に近づくに従って階段状に深くなるようにスライダ１０７のエアベアリング面１０９をイオンビームＩにより除去して、階段状の溝１２５ａを形成する。このとき、目印１１９に基づいて観察領域１１７の位置を認識しながら溝１２５ａを形成する。階段状に除去するのは、後の工程においてイオンビームＩが微小サンプルの底面を斜め方向から切ることができるようにするためである。こうして、微小サンプルの前面が形成される。
【００２８】
続いて、図７（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、観察領域１１７の周囲をイオンビームＩにより除去して、溝１２５ｂを形成する。こうして、微小サンプル１２７の背面及び両側面が形成される。このとき、微小サンプル１２７の周囲の一部を連結部分１２８として残す。続いて、図７（ｅ）及び（ｆ）に示されるように、微小サンプル１２７の底部をイオンビームＩにより斜め方向から除去する。こうして、微小サンプル１２７の底面が形成される。
【００２９】
続いて、図８（ａ）〜（ｅ）は、微小サンプル１２７にプローブ１２９の先端部１２９ａを接触させる工程と、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分及びプローブ１２９の先端部１２９ａを第２の保護膜１３１で覆う工程とを説明するための図である。図８（ａ）は、観察領域１１７を含むスライダ１０７のエアベアリング面１０９を示す図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示されたスライダ１０７のＩＩ−ＩＩ断面を示す断面図である。なお、前述したように、微小サンプル１２７は第１の保護膜１２１を有している。図８（ａ）及び（ｂ）に示されるように、微小サンプル１２７を取り出すためのプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するために、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７の第１の保護膜１２１の上面に接触させる。このとき、プローブ１２９の先端部１２９ａを接触させる位置は、微小サンプル１２７の表面上であればどこでも可能である。後の工程で微小サンプル１２７を観察領域１１７の厚さまで薄膜化することを考慮して、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７の端部に接触させればより好適である。
【００３０】
続いて、図８（ｃ）〜（ｅ）に示されるように、プローブ１２９の先端部１２９ａと第１の保護膜１２１とをデポジション膜からなる第２の保護膜１３１で覆う。ここで、図８（ｅ）は、図８（ｃ）に示されたスライダ１０７のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。このとき、第２の保護膜１３１を、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分とプローブ１２９の先端部１２９ａとを覆うように形成する。こうして、第２の保護膜１３１は、プローブ１２９の先端部１２９ａと微小サンプル１２７とを互いに固定する。なお、プローブ１２９をより強固に微小サンプル１２７に固定するために、第２の保護膜１３１を、第１の保護膜１２１と同じ材料により形成するとよい。
【００３１】
また、第２の保護膜１３１は、前述した観察領域１１７の周辺を除去する工程（図７（ａ）〜（ｄ）参照）において第１の保護膜１２１が削られた分の保護膜を補う。すなわち、本実施形態では、スライダ１０７がイオンビームＩに対して硬いＡｌＴｉＣからなるので、ＦＩＢ加工に長時間を要する。このため、観察領域１１７の周辺を除去する工程において、第１の保護膜１２１がイオンビームＩが回り込むことによって削られる。第２の保護膜１３１は、第１の保護膜１２１のイオンビームＩにより削られた部分を補う。
【００３２】
また、第２の保護膜１３１は、後述する微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護する。すなわち、既に形成されている第１の保護膜１２１は、観察領域１１７の周辺を除去する工程において観察領域１１７を保護できる程度の厚さに形成されているので、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護するのに充分な厚さを有していない。従って、第２の保護膜１３１を第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分に追加して形成することにより、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７をイオンビームＩから保護する。なお、第２の保護膜１３１の厚さは、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を充分に保護できるとともに、プローブ１２９を充分な強度で固定できる厚さ（例えば０．５〜１．０μｍ）とする。また、第２の保護膜１３１の大きさとしては、例えば長さ１５μｍ、幅３〜４μｍに形成する。
【００３３】
続いて、図９（ａ）〜（ｃ）に示されるように、図８（ｃ）及び（ｄ）に示された連結部分１２８をイオンビームＩにより除去して、微小サンプル１２７を取り出す。このとき、微小サンプル１２７に固定されたプローブ１２９を操作することにより、微小サンプル１２７を移動させる。
【００３４】
続いて、図９（ｄ）及び（ｅ）に示されるように、微小サンプル１２７を支持台２１上に固定する。なお、図９（ｅ）は、図９（ｄ）に示された微小サンプル１２７のＩＶ−ＩＶ断面を示す断面図である。このとき、微小サンプル１２７が支持台２１に接するように微小サンプル１２７を移動し、デポジション膜１３５を微小サンプル１２７の一側面上から支持台２１上にわたって形成する。加えて、デポジション膜１３３を微小サンプル１２７の背面上から支持台２１上にわたって形成する。このデポジション膜１３３及び１３５により、微小サンプル１２７が支持台２１上に固定される。そして、プローブ１２９をイオンビームＩにより切断する。
【００３５】
続いて、図９（ｆ）及び（ｇ）に示されるように、微小サンプル１２７の前面及び背面の近傍部分をイオンビームＩにより除去して、微小サンプル１２７を観察領域１１７の幅まで薄膜化する。こうして、スライダ１０７及び異物Ｄの断面をＴＥＭにより観察するための薄膜部分１２７ａが形成される。なお、この薄膜化は、微小サンプル１２７の前面及び背面のいずれか一方の近傍部分を除去することにより行ってもよい。
【００３６】
図１０は、微小サンプル１２７の薄膜部分１２７ａを観察するためのＴＥＭ５０を示す図である。ＴＥＭ５０は、電子発生装置５１、及び検出装置５３を備えている。微小サンプル１２７の薄膜部分１２７ａは、電子発生装置５１と検出装置５３との間にセットされる。電子発生装置５１は電子銃及び集束レンズなどから構成されており、薄膜部分１２７ａに電子ビームＥ１を照射する。そして、電子ビームＥ１のうち薄膜部分１２７ａを透過することができた電子が、電子ビームＥ２として検出装置５３に入射する。検出装置５３は、対物レンズ、投影レンズ、及び蛍光スクリーンなどから構成されており、電子ビームＥ２に基づいて蛍光スクリーン上に像を形成する。こうして、薄膜部分１２７ａの像が得られ、例えば異物Ｄの組成などを観察・解析することができる。
【００３７】
以上に説明した本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法では、所定の観察領域１１７を保護するための保護膜を、第１の保護膜１２１及び第２の保護膜１３１に分けて形成している。そして、第２の保護膜１３１は、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するための機能を兼ねている。これによって、従来必要であった、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するための膜を形成する時間を削減できるので、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【００３８】
ここで、図１３（ａ）〜（ｃ）は、従来の観察対象物の加工方法においてプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定する工程を示す図である。なお、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示されたスライダ１０７のＶ−Ｖ断面を示す断面図である。また、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に示されたスライダ１０７のＶＩ−ＶＩ断面を示す断面図である。図１３（ａ）〜（ｃ）を参照すると、従来の観察対象物の加工方法では、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するためのデポジション膜１３２を、プローブ１２９の先端部１２９ａと保護膜１２２の一部とを覆うように形成している。つまり、デポジション膜１３２はプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するためだけに形成されている。
【００３９】
また、従来の観察対象物の加工方法では、観察領域１１７を保護するための保護膜１２２が厚く形成されている。これは、観察領域１１７の周辺を除去する工程と微小サンプル１２７を薄膜化する工程との両方の工程において、保護膜１２２がイオンビームＩの回り込みにより削られることを考慮しているためである。また、観察領域１１７周辺を除去する作業に長時間を要する場合などには、削られた保護膜１２２を補うために保護膜を追加して形成する場合もある。
【００４０】
このように、従来の観察対象物の加工方法では、観察領域１１７の周辺を除去する工程及び微小サンプル１２７を薄膜化する工程の両方において観察領域１１７を充分に保護できる厚さの保護膜１２２を形成する必要があり、この保護膜１２２を形成するために一定の時間を必要とする。また、プローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するためのデポジション膜１３２を形成する時間も必要となる。従って、従来の観察対象物の加工方法では、観察領域１１７を保護する保護膜１２２、及びプローブ１２９を微小サンプル１２７に固定するデポジション膜１３２などの膜の形成のために長時間が必要であり非効率的であった。
【００４１】
これに対し、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法では、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護するために、第２の保護膜１３１が観察領域１１７を覆うように形成されている。従って、第１の保護膜１２１を形成する際に微小サンプル１２７を薄膜化する工程まで考慮した厚さに形成する必要がなく、第１の保護膜１２１を形成する時間を短縮できる。また、微小サンプル１２７を薄膜化する工程において観察領域１１７を保護するための保護膜と、プローブ１２９を固定するための膜とを第２の保護膜として同時に形成するので、これらを個別に形成する方法に比べて膜形成時間を短縮できる。すなわち、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【００４２】
また、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、プローブ１２９の固定強度を高めることができる。すなわち、図１３（ａ）〜（ｃ）に示された従来の観察対象物の加工方法では、デポジション膜１３２と保護膜１２２とが互いに接する面積が少ないので、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を互いに固定するための強度が不足し、作業中にプローブ１２９と微小サンプル１２７とが外れる場合がある。これに対して、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、第１の保護膜１２１と第２の保護膜１３１とが互いに接する面積が広くなるので、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を互いに固定するための強度を高めることができる。
【００４３】
また、プローブ１２９は使用するたびに先端部１２９ａが切り落とされるので、特に図８（ｂ）に示されるようにプローブ１２９がテーパ状を呈している場合、使用を繰り返すに従い先端部１２９ａが太くなってくる。プローブ１２９の先端部１２９ａが太くなると、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を固定する際に充分な強度をもたせることが次第に困難となる。このような場合でも、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、プローブ１２９及び微小サンプル１２７を充分な強度で互いに固定することができる。
【００４４】
また、本実施形態による観察対象物の加工方法は、第１の保護膜１２１及び第２の保護膜１３１が、同一の材料により形成されている。これによって、第１の保護膜１２１及び第２の保護膜１３１の互いの接着力が強固となり、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７により強く固定することができる。
【００４５】
図１１は、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の変形例を示す図である。図１１に示される工程は、微小サンプル１２７にプローブ１２９の先端部１２９ａを接触させ、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分及びプローブ１２９の先端部１２９ａを第２の保護膜１３１で覆う工程である（図８参照）。本変形例では、プローブ１２９の先端部１２９ａを、微小サンプル１２７の表面のうち第１の保護膜１２１ではない表面に接触させ、第２の保護膜１３１で覆っている。このように、プローブ１２９の先端部１２９ａを微小サンプル１２７のどの位置に接触させてもよい。例えば、プローブ１２９の先端部１２９ａをエアベアリング面１０９に対して垂直な方向から微小サンプル１２７の側面付近に差し入れて該側面に接触させ、第２の保護膜１３１で覆う方法なども可能である。
【００４６】
（実施例）
図１２（ａ）及び（ｂ）は、上記した実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の実施例を示す写真である。図１２（ａ）は、観察領域１１７の周辺を除去する工程（図７（ｃ）及び（ｄ）参照）の直後を示す写真である。この写真では、第１の保護膜１２１がイオンビームＩの回り込みによって削られ、薄くなっている。なお、観察領域１１７周辺の斑模様は、イオンビームＩの回り込みによってエアベアリング面１０９が損傷したものである。また、図１２（ｂ）は、第２保護膜１３１を形成する工程（図８（ｃ）〜（ｅ）参照）の直後を示す写真である。図１２（ｂ）を参照すると、第１の保護膜１２１の観察領域１１７を覆う部分とプローブ１２９の先端部１２９ａとを第２の保護膜１３１で覆っていることがわかる。
【００４７】
本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した実施形態ではＡｌＴｉＣからなるスライダ１０７を観察対象物としたが、これ以外にも様々なものを観察対象物とすることができる。特に、イオンビームＩに対して硬い材料（例えばＡｌ２Ｏ３、ＴｉＣ、ＢＮなど）からなる観察対象物は、ＦＩＢ加工に時間がかかるので保護膜を厚く形成する必要がある。このようにイオンビームＩに対して硬い材料からなる観察対象物に対しては、本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法を用いることによって膜の形成時間を効果的に短縮することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明による観察対象物の加工方法及び微細加工方法によれば、観察対象物に膜を形成する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ＦＩＢ装置を示す図である。
【図２】図２は、イオン光学系を示す図である。
【図３】図３は、デポジション膜を形成する過程を示す図である。
【図４】図４は、ハードディスク装置の構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、スライダの斜視拡大図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｆ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｅ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、ＦＩＢ装置を用いて、スライダから微小な異物が付着した部分を微小サンプルとして切り出して観察・解析する方法を説明するための図である。
【図１０】図１０は、微小サンプルの薄膜部分を観察するためのＴＥＭを示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態による観察対象物の加工方法及び微細加工方法の変形例を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）及び（ｂ）は、観察対象物の加工方法及び微細加工方法の実施例を示す写真である。
【図１３】図１３（ａ）〜（ｃ）は、従来の観察対象物の加工方法においてプローブを微小サンプルに固定する工程を示す図である。
【符号の説明】
１…ＦＩＢ装置、２…観察対象物、２ａ…主面、３…試料室、５…イオン光学系、７…イオン源、９…ステージ、１１…真空排気系、１３…ノズル、１５…検出器、１７…制御装置、１９…表示装置、２１…支持台、２３…サプレッサー、２５…電極、２７…レンズ、３１…非点補正電極、３３…レンズ、３５…偏向電極、３７、３９、４１…電源、４３…デポジション膜、５０…ＴＥＭ、５１…電子発生装置、５３…検出装置、１００…ハードディスク装置、１０１…ハードディスク、１０１ａ…記録面、１０３…ヘッドジンバルアセンブリ、１０５…薄膜磁気ヘッド、１０７…スライダ、１０７ａ…基台、１０９…エアベアリング面、１１１…ジンバル、１１３…サスペンションアーム、１１５…支軸、１１７…観察領域、１１９…目印、１２１…第１の保護膜、１２５ａ、１２５ｂ…溝、１２７ａ…薄膜部分、１２７…微小サンプル、１２８…連結部分、１２９…プローブ、１２９ａ…先端部、１３１…第２の保護膜、１３３、１３５…デポジション膜。
Claims (3)
- 観察対象物の主面上に想定された観察領域を第１の保護膜で覆う工程と、
前記観察対象物の前記観察領域周辺を除去して前記観察領域を含むサンプルを形成する工程と、
前記サンプルにプローブの先端部を接触させる工程と、
前記第１の保護膜の前記観察領域を覆う部分及び前記プローブの前記先端部を第２の保護膜で覆う工程と、
前記プローブを移動させることにより、前記サンプルを前記観察対象物から取り出す工程と
を備えることを特徴とする観察対象物の加工方法。 - 前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜が、同一の材料からなることを特徴とする請求項１に記載の観察対象物の加工方法。
- 加工対象物の主面上に想定された所定領域を第１の保護膜で覆う工程と、
前記加工対象物の前記所定領域周辺を除去して前記所定領域を含むサンプルを形成する工程と、
前記サンプルにプローブの先端部を接触させる工程と、
前記第１の保護膜の前記所定領域を覆う部分及び前記プローブの前記先端部を第２の保護膜で覆う工程と、
前記プローブを移動させることにより、前記サンプルを前記加工対象物から取り出す工程と
を備えることを特徴とする微細加工方法。
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|---|---|---|---|
| JP2003092253A JP2004301557A (ja) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | 観察対象物の加工方法及び微細加工方法 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006234816A (ja) * | 2005-02-23 | 2006-09-07 | Fei Co | 試料作製のための反復的周状切削 |
| JP2010190809A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Sii Nanotechnology Inc | ミクロ断面加工方法 |
| JP2012132813A (ja) * | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Renesas Electronics Corp | 透過型電子顕微鏡用試料及びその作製方法 |
| US10734193B2 (en) | 2015-10-06 | 2020-08-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Föerderung der Angewandten Forschung E.V. | Method of preparing a sample for microstructure diagnostics, and sample for microstructure diagnostics |
-
2003
- 2003-03-28 JP JP2003092253A patent/JP2004301557A/ja active Pending
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