JP2005148003A - Cross section working apparatus and cross section evaluating method - Google Patents

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Yasuko Motoi
泰子 元井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a work section evaluating apparatus and a cross section evaluating method, capable of working a cross section and accurately acquiring information on a work section in a state where the temperature of a specimen is regulated. <P>SOLUTION: A cross section working apparatus used for working the cross section of the specimen, is provided with a stage for placing the specimen; a temperature regulation means for regulating the temperature of the specimen; a beam generating means for irradiating the specimen with a beam to work the specimen; and a sealing means for containing/sealing the specimen and the stage before conveying the specimen and the stage in a step prior to working. Furthermore, the cross section evaluating method is provided with a first step in which the temperature of the specimen is regulated; a second step in which the specimen is irradiated with the beam, and the cross section is cut and separated; a third step in which the specimen whose temperature is regulated is sealed; a fourth step in which the sealed specimen is conveyed to other apparatus; and a fifth step in which the conveyed specimen is evaluated by using the other apparatus. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、試料の加工装置に関し、より詳しくは、温度変化によって状態、形態が変化する試料の断面を加工する、断面加工装置及び断面評価方法に関する。   The present invention relates to a sample processing apparatus, and more particularly to a cross-section processing apparatus and a cross-section evaluation method for processing a cross-section of a sample whose state and form change due to temperature changes.

生態系、プラスチックをはじめとする有機物の断面評価や微細な構造の加工は、機能性デバイスの増加とともにその需要が増えつつある。   The demand for cross-sectional evaluation of organic materials such as ecosystems and plastics and the processing of fine structures are increasing as functional devices increase.

有機物構造に関する情報を求めるために用いられている主な断面作製法としては、刃物による切断法、樹脂包埋法、凍結包埋法、凍結割断法及びイオンエッチング法等が知られているが、有機物の内部構造を光学顕微鏡で観察する場合は、通常、有機物を樹脂で包埋した後、ミクロトームで切断するといった方法が採用されている。   As main cross-section preparation methods used to obtain information on the structure of organic matter, cutting methods using blades, resin embedding methods, freeze embedding methods, freeze cleaving methods, ion etching methods, etc. are known, When observing the internal structure of an organic substance with an optical microscope, a method is generally employed in which the organic substance is embedded with a resin and then cut with a microtome.

しかしながら、光学顕微鏡では断面のマクロ的な観察に限られ、また、切り出し位置を指定することができないため、指定した位置の構造を観察及び解析するためには、断面作製作業の繰り返しに非常に多くの労力を要していた。   However, the optical microscope is limited to the macroscopic observation of the cross section, and the cutting position cannot be specified. Therefore, in order to observe and analyze the structure at the specified position, it is very often necessary to repeat the cross section preparation work. It took a lot of effort.

そこで、最近では特許文献1に開示されているように、所定の場所を加工できる集束イオンビーム(FIB:Focused Ion Beam)装置が、開発されている。FIB装置は、イオン源からのイオンビームを細く集束して加工試料に照射し、エッチング等により加工を行う装置である。このFIBによるエッチング技術は、かなりポピュラーなものになりつつあり、特に半導体等の構造解析、不良解析、透過電子顕微鏡試料作製等に広く利用されている。
特開平5−8247号公報
Therefore, recently, as disclosed in Patent Document 1, a focused ion beam (FIB) apparatus capable of processing a predetermined place has been developed. The FIB apparatus is an apparatus that performs processing by etching or the like by finely focusing an ion beam from an ion source and irradiating a processing sample. This FIB etching technique is becoming quite popular, and is widely used particularly for structural analysis of semiconductors, failure analysis, transmission electron microscope sample preparation, and the like.
JP-A-5-8247

しかしながら、上述した従来のFIB装置を用いて、例えば有機物等のような温度によって状態や形態が変化する試料の断面構造を観察・解析する場合、FIB加工中に発生する熱によって試料の温度が変化し、それによって試料の状態や形態が変化してしまい、試料の断面構造を正確に解析することができない。   However, when observing and analyzing the cross-sectional structure of a sample whose state or form changes depending on the temperature, such as organic matter, using the above-described conventional FIB apparatus, the temperature of the sample changes due to heat generated during FIB processing. As a result, the state and form of the sample change, and the cross-sectional structure of the sample cannot be analyzed accurately.

本発明は、上記問題を解決し、試料の温度を調整した状態で情報を取得したい面の情報を取得することのできる情報取得を具備する断面加工装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a cross-section processing apparatus including information acquisition that can acquire information on a surface for which information is desired to be acquired with the temperature of a sample adjusted.

更に、本発明は、上記問題を解決し、試料の温度を調整した状態で断面を加工することのできる、断面加工装置及び断面評価方法を提供することにある。   Furthermore, the present invention provides a cross-section processing apparatus and a cross-section evaluation method that can solve the above-described problems and can process a cross-section while adjusting the temperature of a sample.

また、本発明は、上記問題を解決し、試料の温度を調整した状態で、試料の加工を行い、該加工部の情報を正確に取得することのできる加工部評価装置及び断面評価方法を提供することにある。   In addition, the present invention provides a processing unit evaluation apparatus and a cross-sectional evaluation method capable of solving the above-mentioned problems and processing a sample in a state in which the temperature of the sample is adjusted and accurately acquiring information on the processing unit. There is to do.

本発明に従って、
試料の断面を加工するための装置であって、
該試料を載置するための載置台と、
該試料の温度を調整するための温度調整手段と、
該試料に対してビームを照射して該試料の加工を行うためのビーム発生手段と、
加工前に該載置台と該試料を搬送する前に該試料と該載置台を収納して密封するための密封手段と、
を具備していることを特徴とする断面加工装置が提供される。
In accordance with the present invention,
An apparatus for processing a cross section of a sample,
A mounting table for mounting the sample;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the sample;
Beam generating means for irradiating the sample with a beam to process the sample;
Sealing means for storing and sealing the sample and the mounting table before transporting the mounting table and the sample before processing;
It is provided with the cross-section processing apparatus characterized by comprising.

また、本発明に従って、
試料の温度を調整する第1の工程と、
該試料にビームを照射して断面の切り出しを行う第2の工程と、
該温度制御された試料を密封する第3の工程と、
該密封された試料を他の装置へ搬送する第4の工程と、
該搬送された試料を前記他の装置を用いて評価を行う第5の工程と、
を有することを特徴とする断面評価方法が提供される。
Also according to the present invention,
A first step of adjusting the temperature of the sample;
A second step of irradiating the sample with a beam to cut out a cross section;
A third step of sealing the temperature controlled sample;
A fourth step of transporting the sealed sample to another device;
A fifth step of evaluating the conveyed sample using the other device;
A method for evaluating a cross section is provided.

上記の通りの本発明においては、試料の温度は常に調整されるので、例えばFIB加工中であっても試料の温度は所望の温度に保たれる。よって、従来のような試料の状態や形態の変化は生じない。   In the present invention as described above, since the temperature of the sample is always adjusted, for example, the temperature of the sample is maintained at a desired temperature even during FIB processing. Therefore, there is no change in the state or form of the sample as in the prior art.

本発明における、断面とは、試料の内部のある一面から見た面のみを示すのではなく、試料が加工(堆積、エッチングを含む)された場合においても、その加工後にある視点から見た時に観察できる面も含む。   In the present invention, the cross section does not only indicate a surface viewed from one surface inside the sample, but also when the sample is processed (including deposition and etching), when viewed from a certain viewpoint after the processing. Includes observable surfaces.

以上説明したように、本発明によれば、温度変化によって状態や形態に変化を生じる試料を所望の温度に調整した状態で、情報を得たい面の露出、情報の取得が行われるため、情報を得たい面の正確な情報の取得が可能となる。   As described above, according to the present invention, exposure of a surface to obtain information and acquisition of information are performed in a state in which a sample that changes in state and form due to temperature change is adjusted to a desired temperature. It is possible to obtain accurate information on the desired surface.

また、本発明を断面評価装置として用いた場合、温度変化によって状態や形態に変化を生じる試料を所望の温度に保ったまま断面加工及び評価を行うことができるので、正確に試料の微細断面形態評価を行うことができる。   Further, when the present invention is used as a cross-section evaluation apparatus, it is possible to perform cross-section processing and evaluation while maintaining a sample whose state or form changes due to a temperature change at a desired temperature. Evaluation can be made.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1は、本発明の断面加工装置の第1の実施形態である、断面加工用集束イオンビーム装置の概略構成図である。集束イオンビーム装置は、試料1が固定されるとともに固定された試料1の温度を設定された温度に保つ保温部2aならびに保温部2aを支える保持台2を備える。この保温部2aは、試料室3内に収容可能である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a focused ion beam apparatus for cross-section processing that is a first embodiment of the cross-section processing apparatus of the present invention. The focused ion beam apparatus includes a heat retaining unit 2a for fixing the sample 1 and maintaining the temperature of the fixed sample 1 at a set temperature, and a holding base 2 for supporting the heat retaining unit 2a. The heat retaining unit 2 a can be accommodated in the sample chamber 3.

試料室3には、保温部2aに固定された試料1に対してイオンビームを照射するイオンビーム発生部4及びイオンビームの照射によって試料1から発生する信号を検出する検出部5が設けられており、更にガス導入部6、カバー7が設けられている。試料室3内は、不図示のポンプによって排気され、所定の低圧力を保てるようになっており、これによりイオンビームの照射が可能となっている。本発明においては、試料室内の圧力を1×10Pa以下にすることが好ましい。 The sample chamber 3 is provided with an ion beam generating unit 4 for irradiating the sample 1 fixed to the heat retaining unit 2a with an ion beam and a detecting unit 5 for detecting a signal generated from the sample 1 by irradiation of the ion beam. Furthermore, a gas introduction part 6 and a cover 7 are provided. The inside of the sample chamber 3 is evacuated by a pump (not shown) so that a predetermined low pressure can be maintained, so that ion beam irradiation is possible. In the present invention, the pressure in the sample chamber is preferably 1 × 10 2 Pa or less.

イオンビーム発生部4は、試料1にイオンビームを照射して断面を切り出すために用いられる他、SIM観察のために用いることも可能である。SIM観察の場合には、試料1にイオンビームを照射したときに発生する2次電子又は2次イオンが検出器5にて検出され、検出器5からの検出信号に基づいて映像化が行われる。   The ion beam generator 4 is used not only for irradiating the sample 1 with an ion beam and cutting out a cross section, but also for SIM observation. In the case of SIM observation, secondary electrons or secondary ions generated when the sample 1 is irradiated with an ion beam are detected by the detector 5 and imaged based on a detection signal from the detector 5. .

ガス導入部6は、試料1周辺の雰囲気を制御するために用いられる。また、試料室3内の圧力を上昇させるために用いることもできる。不図示のシャッターによってイオンビーム発生部4と検出器5を高真空に保ったまま試料室側と真空ラインを切り離した後、試料室3内のカバー7を保温部2aごと試料1に被せることができ、試料室3をリークする。試料1は、カバー7内にあり、試料周辺の雰囲気は、ガス導入部6から制御して行われるため、試料1の材料、温度によって、必要な条件のものを選択可能である。また、試料室3のリークは、不図示のリーク弁から行うことも可能である。   The gas introduction unit 6 is used to control the atmosphere around the sample 1. It can also be used to increase the pressure in the sample chamber 3. After separating the sample chamber side and the vacuum line while keeping the ion beam generating unit 4 and the detector 5 in a high vacuum with a shutter (not shown), the sample 1 can be covered with the cover 7 in the sample chamber 3 together with the heat retaining unit 2a. The sample chamber 3 leaks. Since the sample 1 is in the cover 7 and the atmosphere around the sample is controlled from the gas introduction unit 6, a sample having a necessary condition can be selected depending on the material and temperature of the sample 1. Further, the leakage of the sample chamber 3 can be performed from a leak valve (not shown).

検出器5からの検出信号は制御部9に供給されており、上記のSIM観察時の映像化及びSEM観察時の映像化はこの制御部9によって行われる。例えば、制御部9は、検出器5からの検出信号から映像情報(マッピング情報)を取得し、この取得した映像情報を不図示の表示装置に表示させることで映像化を行う。この他、制御部9は、イオンビーム発生部4におけるイオンビームの発生を制御したり、それらイオンビームの試料1への照射及び走査の制御を行ったりする。ビームの走査の制御は、ビーム側又は試料が固定されるステージ側、もしくはそれら両方で行うことができるが、走査速度等を考慮すると、ビーム側で制御することが望ましい。   A detection signal from the detector 5 is supplied to the control unit 9, and the imaging during the SIM observation and the imaging during the SEM observation are performed by the control unit 9. For example, the control unit 9 acquires video information (mapping information) from the detection signal from the detector 5 and visualizes the acquired video information on a display device (not shown). In addition, the control unit 9 controls the generation of the ion beam in the ion beam generation unit 4 and controls the irradiation and scanning of the sample 1 with the ion beam. The beam scanning can be controlled on the beam side and / or on the stage side where the sample is fixed. However, in consideration of the scanning speed and the like, it is desirable to control on the beam side.

尚、イオンビーム発生部等の構成は、特開平6−342638号公報等に記載されているような構成であってもよい。   Note that the configuration of the ion beam generation unit and the like may be a configuration as described in JP-A-6-342638.

(温度調整手段の構成)
本実施形態における温度調整手段は、試料に温度調整が可能な保温部を備える。保温部2aは、例えば温度コントローラ付きの試料ステージである。図2に、この温度コントローラ付き試料ステージの概略構成を示す。
(Configuration of temperature adjustment means)
The temperature adjusting means in the present embodiment includes a heat retaining unit capable of adjusting the temperature of the sample. The heat retaining unit 2a is a sample stage with a temperature controller, for example. FIG. 2 shows a schematic configuration of the sample stage with a temperature controller.

図2を参照すると、温度コントローラ付きの試料ステージは、試料1が固定される部分に温度可変機構12を有する試料ステージ8と、試料1の温度を直接検出する温度計11aと、温度可変機構12の一部に取り付けられ、温度可変機構12に固定される試料1の近傍の温度を検出する温度計11bと、温度計11bにて検出される温度に基づいて温度可変機構12における温度を調節し、試料1を予め設定された温度に保つ温度制御部9aとからなる。   Referring to FIG. 2, a sample stage with a temperature controller includes a sample stage 8 having a temperature variable mechanism 12 at a portion where the sample 1 is fixed, a thermometer 11 a that directly detects the temperature of the sample 1, and a temperature variable mechanism 12. A thermometer 11b that detects the temperature in the vicinity of the sample 1 fixed to the temperature variable mechanism 12 and adjusts the temperature in the temperature variable mechanism 12 based on the temperature detected by the thermometer 11b. And a temperature control unit 9a for keeping the sample 1 at a preset temperature.

なお、図2には示されていないが、温度計11aにて検出された温度を表示する表示部を備え、取扱者はこの表示部に表示される温度から試料1の温度を確認することができる。また、温度制御部9aは、温度計11a、11bの双方で検出された温度に基づいて温度可変機構12における温度を調節するように構成することもでき、このように構成することで、より正確に試料1の温度を制御することが可能となる。また、場合によっては、温度計11bのみを用いて制御してもよい。   In addition, although not shown in FIG. 2, the display part which displays the temperature detected with the thermometer 11a is provided, and the operator can confirm the temperature of the sample 1 from the temperature displayed on this display part. it can. Moreover, the temperature control part 9a can also be comprised so that the temperature in the temperature variable mechanism 12 may be adjusted based on the temperature detected by both the thermometers 11a and 11b, and it is more accurate by comprising in this way. In addition, the temperature of the sample 1 can be controlled. In some cases, control may be performed using only the thermometer 11b.

温度可変機構12は温度計11bとともにユニット化されており、設定温度に応じて、必要な温度域の制御が可能なユニットを試料ステージ8に組み込めるようになっている。そのようなユニットとしては、例えばヒーター等の加熱機構を有する高温ユニットや、冷却機構を有する低温ユニットがある。また、必要に応じて、室温付近の低温側から高温側両方の温度可変機能を備えたユニットを用いることも可能である。   The temperature variable mechanism 12 is unitized with the thermometer 11b, and a unit capable of controlling a necessary temperature range can be incorporated in the sample stage 8 according to the set temperature. Examples of such a unit include a high temperature unit having a heating mechanism such as a heater and a low temperature unit having a cooling mechanism. Moreover, it is also possible to use a unit having a temperature variable function on both the low temperature side and the high temperature side near room temperature as required.

試料ステージ8は、不図示の保持台2につながっており、固定された試料1を機械的に上下左右に移動、或は傾斜させることができ、これにより試料1を所望の評価位置に移動させることができる。この試料ステージ8における試料1の移動制御は、上述の制御部9により行われる。   The sample stage 8 is connected to a holding table 2 (not shown), and the fixed sample 1 can be mechanically moved up and down, left and right, or inclined, thereby moving the sample 1 to a desired evaluation position. be able to. The movement control of the sample 1 in the sample stage 8 is performed by the control unit 9 described above.

上記の冷却機構は、ペルチェ素子やヘリウム冷凍機のような冷却機構でもよい。あるいは保温部の試料が固定される部分と対向する側に冷媒を流す冷媒管を設け、液体又は気化した窒素や水等の冷媒を保温部と熱的に接触させる方式でもよい。   The cooling mechanism may be a cooling mechanism such as a Peltier element or a helium refrigerator. Alternatively, a method may be used in which a refrigerant pipe for flowing a refrigerant is provided on the side of the heat retaining unit facing the portion where the sample is fixed, and a liquid or vaporized refrigerant such as nitrogen or water is in thermal contact with the heat retaining unit.

また、加工中に発生する熱の吸収効率を上げるために、試料と冷却部(保温部)の接触効率を高める工夫をすることが好ましい。   Further, in order to increase the efficiency of absorbing heat generated during processing, it is preferable to devise to increase the contact efficiency between the sample and the cooling unit (heat retaining unit).

このような工夫は、例えば、試料を包みこむように構成可能で、且つ、加工時及び観察時にそれぞれ使用される装置の光学系を遮らない形状の試料ホルダーを作製したり、試料の形状を載置台に合わせた形状に加工した上で、最大の接触面積を保ちつつ保持させることで可能である。   Such a device can be configured to wrap a sample, for example, and a sample holder having a shape that does not obstruct the optical system of the device used during processing and observation, or the shape of the sample is mounted It is possible to keep the maximum contact area while processing it into a shape matched to the above.

または、試料の非加工領域を被覆するような冷却部材をビーム系が遮らない部分のみ更に被覆するようにしてもよい。   Or you may make it further coat | cover only the part which a beam system does not obstruct | occlude the cooling member which coat | covers the non-processed area | region of a sample.

(試料の断面評価方法)
以下に、本発明に係る断面評価方法について述べる。なお、ここでいう試料の断面とは、評価したいの素子、材料の断面を示す。また、予め試料断面を試料の上面に設置すれば、素子や材料のある深さの表面方向の情報についても評価することが可能である。
(Section evaluation method of sample)
Below, the cross-sectional evaluation method according to the present invention will be described. In addition, the cross section of a sample here shows the cross section of the element and material to evaluate. In addition, if a sample cross section is set in advance on the upper surface of the sample, it is possible to evaluate information on the surface direction of a certain depth of elements and materials.

図3は、図1及び図2に示す断面加工装置を用いた試料の断面評価の一手順を示すフローチャート図である。以下、図3を参照して断面評価の手順を説明するとともに、その手順に沿った制御部9によるSIM観察のための制御及び温度制御部9aによる試料の温度制御についても具体的に説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for evaluating a cross section of a sample using the cross section processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2. Hereinafter, the procedure for cross-sectional evaluation will be described with reference to FIG. 3, and the control for SIM observation by the control unit 9 and the temperature control of the sample by the temperature control unit 9a in accordance with the procedure will be specifically described.

まず、試料1を試料ステージ8の所定の位置(温度可変機構12)に固定し(ステップS10)、これを試料室3に導入した後、評価温度を設定する(ステップS11)。評価温度が設定されると、温度制御部9aにより温度可変機構12における温度が制御されて試料1の温度がその設定された評価温度に維持される。   First, the sample 1 is fixed to a predetermined position (temperature variable mechanism 12) of the sample stage 8 (step S10), and after introducing it into the sample chamber 3, the evaluation temperature is set (step S11). When the evaluation temperature is set, the temperature in the temperature variable mechanism 12 is controlled by the temperature controller 9a, and the temperature of the sample 1 is maintained at the set evaluation temperature.

このときの試料1の温度は温度計11aにて検出されており、取扱者は、不図示の表示部に表示されたその検出温度から試料1が評価温度に保たれたかどうかを確認することができる。   The temperature of the sample 1 at this time is detected by the thermometer 11a, and the handler can check whether the sample 1 is maintained at the evaluation temperature from the detected temperature displayed on the display unit (not shown). it can.

本実施形態においては、試料を室温より冷却した状態で加工を行うことが好ましい。また、0度以下の温度に冷却すると、試料中の水分がある場合は固化することができ、より好ましい。   In the present embodiment, it is preferable to perform processing while the sample is cooled from room temperature. Moreover, when it cools to the temperature below 0 degree | times, when there exists the water | moisture content in a sample, it can solidify and it is more preferable.

このような冷却工程は、まず試料を室温以下の所定の温度に冷却し、冷却した試料を減圧雰囲気下に保持し、試料の照射面付近から発生した熱を吸収しながら収束ビームを照射することにより、照射されない部分の形状を保持したまま加工するとよい。   In such a cooling process, the sample is first cooled to a predetermined temperature below room temperature, the cooled sample is held in a reduced-pressure atmosphere, and the focused beam is irradiated while absorbing heat generated from the vicinity of the irradiation surface of the sample. Thus, it may be processed while maintaining the shape of the portion that is not irradiated.

また、試料を冷却する際、室温状態から急速に冷却してもよい。この場合、冷却速度を40℃/min以上の速さで冷却することが好ましい。これにより、例えば温度によって分散性の変化する混合物に対しての断面形状を測定したい場合は、急冷された状態の断面を観察することができる。   Moreover, when cooling a sample, you may cool rapidly from a room temperature state. In this case, it is preferable to cool at a cooling rate of 40 ° C./min or more. Thereby, for example, when it is desired to measure the cross-sectional shape of the mixture whose dispersibility changes depending on the temperature, the cross-section in a rapidly cooled state can be observed.

該冷却工程は、減圧工程の前に行われることが好ましい。これにより、減圧による試料の蒸発を抑えることが可能となる。しかし、試料が蒸発量の少ない物質で構成されている場合、減圧と同時に冷却を行ってもよい。   The cooling step is preferably performed before the decompression step. This makes it possible to suppress evaporation of the sample due to reduced pressure. However, when the sample is made of a substance with a small amount of evaporation, the sample may be cooled simultaneously with decompression.

冷却する工程は、対象とする試料によって異なるが、PET等の一般的な有機物の場合は、0℃〜−200℃、好ましくは−50℃〜−100℃の温度範囲で冷却することが好ましい。   The cooling process varies depending on the target sample, but in the case of a general organic substance such as PET, it is preferable to cool in a temperature range of 0 ° C. to −200 ° C., preferably −50 ° C. to −100 ° C.

また、低温冷却時に加工時間、冷却時間が長くなり過ぎると、試料室内の残留ガスや、加工時に発生する物質が低温の試料に吸着してしまい、所望の加工や観察が難しくなる場合がある。このため、残留ガスや、加工時に発生する物質を吸着するトラップ手段を設け、該トラップ手段を冷却しながら加工及び情報の取得を行うことが好ましい。   Further, if the processing time and the cooling time become too long during low-temperature cooling, residual gas in the sample chamber and substances generated during processing may be adsorbed on the low-temperature sample, making desired processing and observation difficult. For this reason, it is preferable to provide trap means for adsorbing residual gas and substances generated during processing, and to process and acquire information while cooling the trap means.

本発明において、対象となる試料が有機物、特に蛋白質や他の生体物質等の熱に弱い物質や、水分を含む組成物等に好適に適用できる。特に、水分を含んだ組成物に対しては、水分を試料中に保持したまま加工することができ、好ましい。   In the present invention, the target sample can be suitably applied to organic substances, in particular, substances that are sensitive to heat, such as proteins and other biological substances, and compositions containing moisture. In particular, a composition containing moisture can be processed while keeping moisture in the sample, which is preferable.

特に、集束イオンビームを照射する場合には、減圧雰囲気下で行われる。そのため、水分を含む組成物や、揮発性の高い有機分子等に加工を施す場合、加工中に発生する熱によって水分が蒸発してしまう場合があり、本発明の温度調整手段を設ける効果は大きい。   In particular, when the focused ion beam is irradiated, it is performed in a reduced pressure atmosphere. Therefore, when processing a composition containing water or highly volatile organic molecules, the water may evaporate due to heat generated during processing, and the effect of providing the temperature adjusting means of the present invention is great. .

より正確な加工及び構造評価を行うために、予め好適な加工時の保持温度を抽出する工程を備えることも好ましい。この場合、加工したい試料と等価な試料をリファレンスとして用いて、複数の設定温度において加工を行い、加工部のダメージと冷却温度の関連を調べた上で好ましい保持温度を決めるとよい。   In order to perform more accurate processing and structural evaluation, it is also preferable to include a step of extracting a suitable holding temperature during processing in advance. In this case, it is preferable to use a sample equivalent to the sample to be processed as a reference, perform processing at a plurality of set temperatures, and determine a preferable holding temperature after examining the relationship between the damage of the processed portion and the cooling temperature.

また、一般のFIB加工装置の場合、加工後にSEM装置等の他の装置に移動して、観察等の他の作業を行う場合が多いが、この場合、大気中に試料を出すため、一度試料温度を常温に戻した後、観察手段に移動しなければならなかった。本実施形態においては、該試料を冷却した状態で加工後、観察を行うことができ、冷却時の試料面への水滴等の付着による加工面の影響の心配がない好適な試料加工を提供できる。   In addition, in the case of a general FIB processing apparatus, after processing, it is often moved to another apparatus such as an SEM apparatus to perform other operations such as observation. After returning the temperature to room temperature, it had to move to the observation means. In the present embodiment, the sample can be observed after being processed in a cooled state, and suitable sample processing can be provided without worrying about the influence of the processed surface due to adhesion of water droplets or the like on the sample surface during cooling. .

試料1が評価温度に保たれたことを確認後、試料1の温度を常に確認しながら、試料1の表面のSIM観察を行う(ステップS12)。このSIM観察では、制御部9によってイオンビーム発生部4によるイオンビームの照射及び試料ステージ8の移動が制御されることで、イオンビーム発生部4からのイオンビームで試料1が走査される。更に、この走査に同期して、検出器5にて2次電子(又は2次イオン:以下同様)が検出され、制御部9がその2次電子の検出信号に基づいてSIM像を不図示の表示部へ表示する。これにより、取扱者は、試料1の表面のSIM観察を行うことができる。このSIM観察は、観察用の弱いイオンビームを用いる。   After confirming that the sample 1 is maintained at the evaluation temperature, SIM observation of the surface of the sample 1 is performed while constantly confirming the temperature of the sample 1 (step S12). In this SIM observation, the control unit 9 controls the irradiation of the ion beam by the ion beam generation unit 4 and the movement of the sample stage 8, thereby scanning the sample 1 with the ion beam from the ion beam generation unit 4. Further, in synchronization with this scanning, secondary electrons (or secondary ions: the same applies hereinafter) are detected by the detector 5, and the control unit 9 displays a SIM image (not shown) based on the detection signals of the secondary electrons. Display on the display. Thereby, the handler can perform SIM observation of the surface of the sample 1. This SIM observation uses a weak ion beam for observation.

次いで、試料1の表面のSIM観察によって得られた像(上記の表示部へ表示されたSIM像)から断面評価位置を精度良く決定し(ステップS13)、その決定した断面評価位置を更に加工ビームでSIM観察する(ステップS14)。   Next, a cross-sectional evaluation position is accurately determined from an image obtained by SIM observation of the surface of the sample 1 (a SIM image displayed on the display unit) (step S13), and the determined cross-sectional evaluation position is further processed by a processing beam. The SIM is observed (step S14).

次いで、FIB加工条件を設定する(ステップS15)。このFIB加工条件設定では、ステップS14の表面SIM観察によって得られたSIM像上で切り出し領域及び切り出し位置を決定し、更に加速電圧、ビーム電流及びビーム径の断面加工条件を設定する。断面加工条件には、粗加工条件と仕上げ加工条件があり、この時点でそれぞれ設定される。粗加工条件は、ビームの径及びエネルギー量が仕上げ加工条件のそれより大きい。なお、切り出し領域及び切り出し位置の決定は、上記ステップS12で得られる観察ビームでのSIM像上で行うことも可能であるが、精度上の問題を考慮すると、実際に加工を行うイオンビームのSIM像上で行うことがより好ましい。   Next, FIB processing conditions are set (step S15). In this FIB processing condition setting, a cutting region and a cutting position are determined on the SIM image obtained by the surface SIM observation in step S14, and further, cross-section processing conditions for acceleration voltage, beam current, and beam diameter are set. The cross-section processing conditions include rough processing conditions and finishing processing conditions, which are set at this point. The rough machining conditions are such that the beam diameter and the amount of energy are larger than those of the finishing machining conditions. The cutout region and cutout position can be determined on the SIM image of the observation beam obtained in step S12. However, in consideration of the problem of accuracy, the SIM of the ion beam that is actually processed is taken into consideration. More preferably, it is performed on the image.

FIB加工条件が設定されると、まず、FIB加工(粗加工)を行う(ステップS16)。この粗加工では、制御部9によってイオンビーム発生部4が上記設定された粗加工条件で制御され、更に試料ステージ8の移動が制御されることで、ステップS15で決定された切り出し領域及び切り出し位置に、切断に必要な量のイオンビームが照射される。   When the FIB machining conditions are set, first, FIB machining (rough machining) is performed (step S16). In this rough machining, the control unit 9 controls the ion beam generator 4 under the rough machining conditions set above, and further controls the movement of the sample stage 8, so that the cutout region and cutout position determined in step S15 are controlled. Then, an ion beam of an amount necessary for cutting is irradiated.

粗加工後、試料1の表面をSIM観察し、該SIM観察によって得られた像(SIM像)上で所望の位置近くまで加工されているかを確認する(ステップS17)。所望の位置近くまで加工されていなかった場合は、上記のステップS16及びS17を繰り返す。加工された断面の表面SIM像が極端に粗い場合も、上記のステップS16及びS17を繰り返すが、その際は、イオンビームの量を徐々に小さくする等の操作が加わる。ステップS17における表面SIM観察の制御は、上記のステップS12の場合と同様である。   After rough processing, the surface of the sample 1 is observed by SIM, and it is confirmed whether or not the surface of the sample 1 is processed to a desired position on the image (SIM image) obtained by the SIM observation (step S17). If it has not been machined to the desired position, the above steps S16 and S17 are repeated. Even when the processed surface SIM image of the cross section is extremely rough, the above steps S16 and S17 are repeated. In this case, an operation such as gradually decreasing the amount of the ion beam is added. The control of the surface SIM observation in step S17 is the same as that in step S12.

所望の位置近くまで粗加工されたことが確認されると、続いて、FIB加工(仕上げ加工)を行う(ステップS18)。この仕上げ加工では、制御部9によってイオンビーム発生部4が上記設定された仕上げ加工条件で制御され、更に試料ステージ8の移動が制御されることで、ステップS16で粗加工された部分に仕上げ加工に必要な量のイオンビームが照射される。この仕上げ加工により、例えば走査型電子顕微鏡を用いた高倍率での観察を行うことができる平滑な断面を作製することができる。   If it is confirmed that the rough machining has been performed to the vicinity of the desired position, then FIB machining (finishing) is performed (step S18). In this finishing process, the ion beam generator 4 is controlled by the control unit 9 under the finishing process conditions set above, and the movement of the sample stage 8 is further controlled, so that the part processed roughly in step S16 is finished. A necessary amount of ion beam is irradiated. By this finishing process, for example, a smooth cross section that can be observed at a high magnification using a scanning electron microscope can be produced.

次に、不図示のシャッターによってイオンビーム発生部4と検出器5を高真空に保ったまま試料室側と真空ラインを切り離した後、試料室3をリークする(ステップS19)。このとき、リークに用いるガスは、評価試料材料や、評価温度によって適宜選択可能であるが、試料に水分等の付着を防ぐため、水分を取り除いたドライなガスを用いることが好ましい。例えば、窒素や不活性ガス等が用いられる。また、必要に応じて、設定温度のガスを用いることによって、試料の温度変化を最小限にすることも可能である。   Next, the sample chamber 3 and the vacuum line are separated from each other while the ion beam generator 4 and the detector 5 are kept at a high vacuum by a shutter (not shown), and then the sample chamber 3 is leaked (step S19). At this time, the gas used for the leak can be appropriately selected depending on the evaluation sample material and the evaluation temperature, but in order to prevent moisture and the like from adhering to the sample, it is preferable to use a dry gas from which moisture has been removed. For example, nitrogen or an inert gas is used. If necessary, the temperature change of the sample can be minimized by using a gas having a preset temperature.

更に、試料室3内のカバー7を保温部2aごと試料1に被せ(ステップS20)、カバー内部の雰囲気をガス導入部6で制御しながらカバー7を付けたまま試料1のある試料ステージを試料室から取り出す(ステップS21)。   Further, the cover 7 in the sample chamber 3 is put on the sample 1 together with the heat retaining portion 2a (step S20), and the sample stage with the sample 1 is put on the sample while the cover 7 is attached while the atmosphere inside the cover is controlled by the gas introducing portion 6. Remove from the chamber (step S21).

最後に、上記の様にして作製し、取り出した試料1を他の評価装置(例えばSEM)に移し、試料断面の評価を行う(ステップS22)。   Finally, the sample 1 produced and taken out as described above is transferred to another evaluation apparatus (for example, SEM), and the cross section of the sample is evaluated (step S22).

以上の様に、本形態の断面評価方法では、評価する試料1の温度を常に設定値に保つことができるため、FIB加工中に試料1の状態や形態が変化することがない。よって、正確な微細構造評価を行うことができる。   As described above, in the cross-section evaluation method of the present embodiment, the temperature of the sample 1 to be evaluated can always be kept at a set value, so that the state and form of the sample 1 do not change during FIB processing. Therefore, accurate microstructure evaluation can be performed.

以上説明した実施形態において、イオンビームによる試料の加工では、切削や研磨等の機械加工に見られるようなせん断応力、圧縮応力及び引張り応力は発生しないため、硬さや脆さの異なる材料が混合されている複合試料、空隙を持つ試料、基板上に形成した有機物の微細構造、溶媒に溶け易い試料等についてシャープな断面を作製することができる。   In the embodiment described above, the processing of the sample by the ion beam does not generate shear stress, compressive stress and tensile stress as seen in machining such as cutting and polishing, and therefore, materials having different hardness and brittleness are mixed. It is possible to produce a sharp cross section for a composite sample, a sample having voids, a fine structure of an organic substance formed on a substrate, a sample that is easily dissolved in a solvent, and the like.

また、試料温度を設定値に保つことが可能なため、温度によって状態や形態が変化する材料を含む試料であっても、層の構造破壊を起こさずに、所望の設定温度で、指定した位置を直接観察することができる。   In addition, because the sample temperature can be kept at the set value, even if the sample contains materials whose state and form change depending on the temperature, the specified position can be obtained at the desired set temperature without causing structural destruction of the layer. Can be observed directly.

上述した各形態における断面評価方法は、ガラス等の各種基板上のポリマー構造、マイクロ粒子、液晶を含むポリマー構造、繊維状材料への粒子分散構造、温度転移材料を含む試料の所望温度の解析に対して有効である。また、イオンビーム或いは電子ビームに対してダメージを受け易い試料に対しても有効であることは言うまでもない。   The cross-sectional evaluation method in each embodiment described above is used to analyze a desired temperature of a sample including a polymer structure on various substrates such as glass, a polymer structure including microparticles and liquid crystals, a particle dispersion structure in a fibrous material, and a temperature transition material. It is effective against this. Needless to say, it is also effective for a sample that is easily damaged by an ion beam or an electron beam.

(実施形態2)
本実施形態においては、図4に示すように実施形態1の構成に加え、試料室内の残留ガスや加工時に発生する物質の試料への再付着を防止するためのトラップ手段16を設けている。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, in addition to the configuration of the first embodiment, a trap means 16 is provided for preventing reattachment of residual gas in the sample chamber and substances generated during processing to the sample.

該トラップ手段は、熱伝導率の良い金属等によって構成され、試料の冷却中に試料の温度と同等あるいは試料の温度よりも更に低温で保持される。   The trap means is made of a metal having a good thermal conductivity and is held at a temperature equal to or lower than the temperature of the sample during cooling of the sample.

本実施形態は、室温以下に試料を保持した状態で加工及び観察を行う場合において、試料への不純物の付着の防止に効果がある。   This embodiment is effective in preventing the adhesion of impurities to the sample when processing and observation are performed with the sample held at room temperature or lower.

このようなトラップ手段は、試料の載置された載置台、イオンビーム発生手段、電子ビーム発生手段及び検出手段が配置された状態において、検出、及び加工の際のビーム系に懸からない位置に配置される。また、トラップ手段は、これら検出、加工を妨げない位置であれば、なるべく試料に近い位置に配置するのがトラップ効率を向上させるためには好ましい。更に、低い圧力に保たれた試料室内に1ヶ所以上配置することも可能である。   Such a trap means is placed at a position that does not hang on the beam system during detection and processing in a state in which the mounting table on which the sample is placed, the ion beam generating means, the electron beam generating means, and the detecting means are arranged. Be placed. In order to improve trapping efficiency, it is preferable that the trap means be positioned as close to the sample as possible as long as it does not interfere with detection and processing. Furthermore, it is possible to arrange one or more places in the sample chamber kept at a low pressure.

(実施形態3)
本実施形態では、図5に示すように、試料室を試料加工を行う本体と切り離した構成の装置を示す。試料は、本体8内で加工された後、真空を保ったまま試料室3に移され、本体8と真空ラインを切り離した後、ガス導入部6から実施形態1と同様ドライガスを導入することができる。このことによって、ガス導入は、本体8に全く及ぶことがないだけでなく、試料室3を最小限の大きさにすることが可能な構成になる。従って、ガス導入部からのガス量を少なくすることが可能で、試料1の温度制御がし易くなる。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, an apparatus having a configuration in which a sample chamber is separated from a main body that performs sample processing is shown. After the sample is processed in the main body 8, the sample is transferred to the sample chamber 3 while maintaining the vacuum, and after separating the main body 8 and the vacuum line, the dry gas is introduced from the gas introduction unit 6 as in the first embodiment. Can do. As a result, gas introduction does not reach the main body 8 at all, and the sample chamber 3 can be minimized. Therefore, it is possible to reduce the amount of gas from the gas introduction part, and the temperature of the sample 1 can be easily controlled.

(実施形態4)
本発明における装置を、液晶表示装置又は有機半導体の製造工程における断面評価装置として用いた例を示す。
(Embodiment 4)
The example which used the apparatus in this invention as a cross-sectional evaluation apparatus in the manufacturing process of a liquid crystal display device or an organic semiconductor is shown.

本実施形態では、比較的大面積である試料において、温度調整を行う場合について述べる。   In the present embodiment, a case where temperature adjustment is performed on a sample having a relatively large area will be described.

大画面液晶表示装置に使用される液晶が塗布されたガラス基板等の大型の試料の一部分において、断面の状態を正確に評価したい場合は、加工部付近の領域のみを局所的に温度調整することも可能であるが、基板全体を温度調整することも好ましい。この場合、該保温部の試料設置面と対向する位置に冷媒を流す冷媒流動管を設けて、ホルダー全体を冷却するとよい。   If you want to accurately evaluate the state of the cross section of a part of a large sample such as a glass substrate coated with liquid crystal used in a large-screen liquid crystal display device, adjust the temperature locally only in the area near the processed part. However, it is also preferable to adjust the temperature of the entire substrate. In this case, it is preferable to cool the entire holder by providing a refrigerant flow tube for flowing a refrigerant at a position facing the sample installation surface of the heat retaining unit.

ここでは、上述の各実施形態の断面評価装置を用いて実際に試料の断面評価を行った例を説明する。   Here, an example in which the cross-sectional evaluation of the sample is actually performed using the cross-sectional evaluation apparatus of each of the above-described embodiments will be described.

(実施例1)
本実施例では、図1に示した断面加工用集束イオンビーム装置を用いた。保温部2として、図2に示した温度コントローラ付き試料ステージに低温温度可変機構のついたユニットが組み込まれたものを用いて、ガラス基板上に液晶(チッソ社製二周波駆動液晶:DF01XX)を含むポリマー構造体(重合成モノマー:HEMA,R167,HDDAを液晶と共に混合し重合したもの)が作製された試料の断面評価を以下の手順で行った。
(Example 1)
In this embodiment, the focused ion beam apparatus for cross-section processing shown in FIG. 1 was used. As the heat retaining unit 2, a liquid crystal (two-frequency drive liquid crystal: DF01XX manufactured by Chisso Corporation) is used on a glass substrate using a sample stage with a temperature controller shown in FIG. A cross-sectional evaluation of a sample in which a polymer structure (polymerized monomer: HEMA, R167, HDDA mixed with liquid crystal and polymerized) was prepared was performed according to the following procedure.

まず、試料を低温温度可変機構のついたユニット上にカーボンペーストで固定し、このユニットを試料ステージ8にセットした。この試料がセットされた試料ステージ8を試料室3に導入した後、試料室3内を所定の低圧力になるまで排気した。   First, the sample was fixed with a carbon paste on a unit having a low temperature variable mechanism, and this unit was set on the sample stage 8. After the sample stage 8 on which this sample was set was introduced into the sample chamber 3, the sample chamber 3 was evacuated to a predetermined low pressure.

次に、設定温度を−100℃に設定し、試料がその評価温度に保たれたことを確認した。試料温度を常に確認しながら試料の断面観察位置を含んだ領域について表面SIM観察を行った。表面SIM観察によって得られた像から試料のほぼ中央部を断面観察位置として決定した。このときのイオンビームは、観察モードのごく弱い条件で行った。具体的には、ガリウムイオン源を用い、加速電圧30kV、ビーム電流20pA、ビーム径約30nmとした。そして、取り込んだSIM像に対して断面加工位置を指定した。   Next, the set temperature was set to −100 ° C., and it was confirmed that the sample was maintained at the evaluation temperature. Surface SIM observation was performed on the region including the cross-sectional observation position of the sample while constantly checking the sample temperature. From the image obtained by surface SIM observation, the substantially central part of the sample was determined as the cross-sectional observation position. The ion beam at this time was performed under extremely weak conditions in the observation mode. Specifically, a gallium ion source was used, the acceleration voltage was 30 kV, the beam current was 20 pA, and the beam diameter was about 30 nm. And the cross-section processing position was designated with respect to the taken-in SIM image.

次に、指定した断面加工位置をFIB加工(粗加工)した。具体的には、加速電圧30kV、ビーム電流50nA、ビーム径約300nmとして断面加工位置に40μm角で、深さ30μmの矩形状の凹部を形成した。この粗加工では、少しずつ段階的に弱い条件で加工するようにし、加工中は、時々、加工中の試料表面をSIM観察し、所望の位置近くまで加工されているかを確認した。ほぼ加工し終わったところで、ビームを観察用の弱いビームに切り替え、加工断面がビームに対して約60°の角度で走査できるよう調整し、断面SIM観察を行った。   Next, FIB processing (rough processing) was performed on the designated cross-section processing position. Specifically, a rectangular recess having a 40 μm square and a depth of 30 μm was formed at the cross-section processing position with an acceleration voltage of 30 kV, a beam current of 50 nA, and a beam diameter of about 300 nm. In this rough processing, the processing was performed step by step under weak conditions, and during processing, the surface of the sample being processed was sometimes observed by SIM to confirm whether it was processed close to the desired position. When the processing was almost completed, the beam was switched to a weak beam for observation, and the processing cross section was adjusted so that it could be scanned at an angle of about 60 °, and cross section SIM observation was performed.

所望の位置まで加工できていることを確認した後、更に、断面加工精度を上げるための仕上げ加工として、SIM観察の場合と同等の弱い条件で、粗加工のときよりも細いビームで粗加工した断面加工位置を更に加工した。図6(a)は、このFIB加工により作製された断面の模式図である。試料30のほぼ中央部に、イオンビーム20の照射により矩形状の凹部が形成されている。途中の断面SIM観察では、ステージを傾斜させ、観察用の弱いビームを図6(b)に示すような角度で照射することで確認した。   After confirming that the workpiece has been processed to the desired position, as a finishing process to improve the cross-section processing accuracy, rough processing was performed with a narrower beam than in rough processing under the same weak conditions as in SIM observation. The cross-section processing position was further processed. FIG. 6A is a schematic view of a cross section produced by this FIB processing. A rectangular recess is formed in the approximate center of the sample 30 by irradiation with the ion beam 20. In cross-section SIM observation, the stage was tilted and confirmed by irradiating a weak beam for observation at an angle as shown in FIG.

次に、水分を十分取り除いたドライ窒素で試料室3の圧力をやや上昇させた後、カバー7から同様のドライ窒素をガス導入部6からわずかに導入しながら試料にカバー7をかぶせた後、試料1をFIB装置から取り出した。   Next, after slightly raising the pressure in the sample chamber 3 with dry nitrogen from which water has been sufficiently removed, the sample is covered with the cover 7 while introducing the same dry nitrogen from the cover 7 slightly from the gas introduction part 6. Sample 1 was removed from the FIB apparatus.

最後に、上記の様にして作製した試料を試料温度に保ったままSEMに導入し、断面のSEM観察を行った。   Finally, the sample prepared as described above was introduced into the SEM while maintaining the sample temperature, and SEM observation of the cross section was performed.

このときのSEM観察の条件は、加速電圧800Vで、撮影倍率〜5万倍までとした。このSEM観察により、ポリマー層の中に液晶が包まれている様子を観察することができた。   The conditions for SEM observation at this time were an acceleration voltage of 800 V and an imaging magnification of up to 50,000 times. By this SEM observation, it was possible to observe how the liquid crystal was wrapped in the polymer layer.

以上のように、本実施例では、試料の温度を−100℃で維持しながらFIB加工を行ったため、加工中に液晶層がダレルこと無く、断面加工を行うことができた。また、そのままの温度を維持しながら、SEMに導入し、SEM観察ができたため、ポリマー中に液晶が存在している様子を断面観察することができた。   As described above, in this example, FIB processing was performed while maintaining the temperature of the sample at −100 ° C., so that the cross-section processing could be performed without the liquid crystal layer being darrel during processing. Moreover, since it introduce | transduced into SEM and SEM observation was able to be performed, maintaining the temperature as it was, it was able to observe cross-section that a liquid crystal exists in a polymer.

(実施例2)
本実施例では、ペット基板上に作製されたポリマー粒子(ポリスチレン)の断面評価を以下の手順で行った。加工部は、試料の端部とし、評価は、SEM観察と元素分析とした。
(Example 2)
In this example, cross-sectional evaluation of polymer particles (polystyrene) produced on a pet substrate was performed according to the following procedure. The processed part was the end of the sample, and the evaluation was SEM observation and elemental analysis.

設定温度を約10℃とし、試料の片側を約20μm程度の長さで10μm程度切り込む形で深さ60μm程度の加工を行った。FIB加工前にチャージアップを防ぐため、試料表面に、イオンビームスパッタ法で膜厚100nm程度の白金を蒸着した。他は、上記の実施例1と同様の条件で仕上げ加工まで行った。図7(a)は、このFIB加工により作製された断面の模式図である。試料31の片側の側面部分に、イオンビーム20の照射により矩形状の凹部が形成されている。   The set temperature was set to about 10 ° C., and processing was performed to a depth of about 60 μm by cutting about 10 μm with a length of about 20 μm on one side of the sample. In order to prevent charge-up before FIB processing, platinum having a thickness of about 100 nm was deposited on the surface of the sample by ion beam sputtering. Other than the above, finishing was performed under the same conditions as in Example 1 above. FIG. 7A is a schematic view of a cross section produced by this FIB processing. A rectangular recess is formed on one side surface of the sample 31 by irradiation with the ion beam 20.

次に、実施例1と同様にカバーを取り付け、EDS検出器のついたSEMに導入した。試料31を傾斜させ、SEM観察したところ、ポリマー粒子は基板と密着していることがわかった。このときの条件は、加速電圧15kV、倍率〜3万倍程度までとした。   Next, a cover was attached in the same manner as in Example 1 and introduced into an SEM with an EDS detector. When the sample 31 was tilted and observed by SEM, it was found that the polymer particles were in close contact with the substrate. The conditions at this time were an acceleration voltage of 15 kV and a magnification of about 30,000 times.

次に、上記SEM観察中に試料31の断面から放出された特性X線を取り込みマッピング像を得たところ(元素分析)、ポリマー中にアルミニウムが分散していることがわかった。図7(b)は、その元素分析の際の電子ビームの照射及び特性X線の放出を示す模式図である。図7(a)に示した試料31の断面に対して電子ビーム21が垂直に照射されており、この照射に応じて試料31の断面から特性X線が放出される。この放出された特性X線を検出することで、元素分析を行った。   Next, when characteristic X-rays emitted from the cross section of the sample 31 during the SEM observation were taken to obtain a mapping image (elemental analysis), it was found that aluminum was dispersed in the polymer. FIG. 7B is a schematic diagram showing electron beam irradiation and characteristic X-ray emission during the elemental analysis. The electron beam 21 is irradiated perpendicularly to the cross section of the sample 31 shown in FIG. 7A, and characteristic X-rays are emitted from the cross section of the sample 31 in response to this irradiation. Elemental analysis was performed by detecting the emitted characteristic X-rays.

尚、本実施形態では、試料の断面を評価する方法に関して説明してきたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、表面の付着物質を取り除き、観察したい表面を露出させ、表面観察を行う構成も本願発明に含まれる。   In the present embodiment, the method for evaluating the cross section of the sample has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention also includes a configuration in which the surface adhering substance is removed, the surface to be observed is exposed, and the surface is observed.

本発明の断面評価装置の第1の実施形態である、断面加工用集束イオンビーム加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the focused ion beam processing apparatus for cross-section processing which is 1st Embodiment of the cross-section evaluation apparatus of this invention. 図1に示す保温部の一例である、温度コントローラ付き試料ステージの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the sample stage with a temperature controller which is an example of the heat retention part shown in FIG. 図1に示す断面加工用集束イオンビーム加工装置を用いた試料の断面評価の一手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows one procedure of the cross-section evaluation of the sample using the focused ion beam processing apparatus for cross-section processing shown in FIG. 本発明の断面評価装置の第2の実施形態である、断面加工用集束イオンビーム加工装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the focused ion beam processing apparatus for cross-section processing which is 2nd Embodiment of the cross-section evaluation apparatus of this invention. 本発明の断面評価装置の第3の実施形態である、加工面観察用走査型電子顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the scanning electron microscope for process surface observation which is 3rd Embodiment of the cross-sectional evaluation apparatus of this invention. (a)はFIB加工により作製された断面の一例を示す模式図で、(b)は(a)に示す断面をSIM観察する際の状態を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows an example of the cross section produced by FIB process, (b) is a schematic diagram which shows the state at the time of SIM observation of the cross section shown to (a). (a)はFIB加工により作製された断面の一例を示す模式図で、(b)は(a)に示す断面を元素分析する際の状態を示す模式図である。(A) is a schematic diagram which shows an example of the cross section produced by FIB process, (b) is a schematic diagram which shows the state at the time of elemental analysis of the cross section shown to (a).

符号の説明Explanation of symbols

1、30、31 試料
2 保持台
2a 保温部
3 試料室
4 イオンビーム発生部
5 検出器
6 ガス導入部
7 カバー
8 試料ステージ
9 制御部
9a 温度制御部
11a、11b 温度計
12 温度可変機構
16 トラップ手段
20、21 イオンビーム
22 電子ビーム
23 特性X線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 30, 31 Sample 2 Holding stand 2a Heat retention part 3 Sample room 4 Ion beam generation part 5 Detector 6 Gas introduction part 7 Cover 8 Sample stage 9 Control part 9a Temperature control part 11a, 11b Thermometer 12 Temperature variable mechanism 16 Trap Means 20, 21 Ion beam 22 Electron beam 23 Characteristic X-ray

Claims (8)

試料の断面を加工するための装置であって、
該試料を載置するための載置台と、
該試料の温度を調整するための温度調整手段と、
該試料に対してビームを照射して該試料の加工を行うためのビーム発生手段と、
加工前に該載置台と該試料を搬送する前に該試料と該載置台を収納して密封するための密封手段と、
を具備していることを特徴とする断面加工装置。
An apparatus for processing a cross section of a sample,
A mounting table for mounting the sample;
Temperature adjusting means for adjusting the temperature of the sample;
Beam generating means for irradiating the sample with a beam to process the sample;
Sealing means for storing and sealing the sample and the mounting table before transporting the mounting table and the sample before processing;
A cross-section processing apparatus comprising:
前記温度調整手段により、前記試料を予め設定された温度に調整した状態で、前記ビーム発生手段による試料加工、及び検出手段による情報の取得、大気保護手段付カバーを取り付け後にガス導入手段のついたカバー内にガス導入を行う請求項1に記載の断面加工装置。   In the state where the sample is adjusted to a preset temperature by the temperature adjusting means, sample processing by the beam generating means, acquisition of information by the detecting means, and attachment of a cover with atmospheric protection means, a gas introducing means is attached. The cross-section processing apparatus according to claim 1, wherein gas is introduced into the cover. 前記温度調整手段は、前記試料を室温以下の温度に冷却する冷却手段を具備している請求項1又は2に記載の断面加工装置。   The cross-section processing apparatus according to claim 1, wherein the temperature adjusting unit includes a cooling unit that cools the sample to a temperature equal to or lower than room temperature. 前記載置台、前記ビーム発生手段及び検出手段は、雰囲気制御可能なチャンバー内に配置され、該チャンバー内に残留するガスを捕捉するトラップ手段を更に具備している請求項1〜3のいずれかに記載の断面加工装置。   4. The apparatus according to claim 1, wherein the mounting table, the beam generation unit, and the detection unit further include a trap unit that is disposed in a chamber capable of controlling an atmosphere and traps a gas remaining in the chamber. The section processing apparatus as described. 前記ビームがイオンビームである請求項1〜4のいずれかに記載の断面加工装置。   The cross-section processing apparatus according to claim 1, wherein the beam is an ion beam. 試料の温度を調整する第1の工程と、
該試料にビームを照射して断面の切り出しを行う第2の工程と、
該温度制御された試料を密封する第3の工程と、
該密封された試料を他の装置へ搬送する第4の工程と、
該搬送された試料を前記他の装置を用いて評価を行う第5の工程と、
を有することを特徴とする断面評価方法。
A first step of adjusting the temperature of the sample;
A second step of irradiating the sample with a beam to cut out a cross section;
A third step of sealing the temperature controlled sample;
A fourth step of transporting the sealed sample to another device;
A fifth step of evaluating the conveyed sample using the other device;
A cross-sectional evaluation method comprising:
前記密封する試料の周囲にガスを導入する工程を更に有する請求項6に記載の断面評価方法。   The cross-sectional evaluation method according to claim 6, further comprising a step of introducing a gas around the sample to be sealed. 前記導入ガスが、不活性ガスあるいはドライ窒素の前記試料にダメージを与えないガスである請求項7に記載の断面評価方法。   The cross-sectional evaluation method according to claim 7, wherein the introduced gas is an inert gas or a gas that does not damage the sample of dry nitrogen.
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