JP2009170117A - Ion milling apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion milling apparatus where ion beam ends up irradiating other than a testpiece is reduced to a minimal extent and a processing efficiency is improved. <P>SOLUTION: The ion milling apparatus is provided with an ion beam source for emitting ion beams and a testpiece holder for fixing the testpiece, and a mask is provided for shielding a part of the testpiece, and a non-axially symmetric lens is arranged between the ion beam source and the mask, and the ion beam is deformed to meet a desired range for processing the testpiece. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、走査顕微鏡や透過型顕微鏡などで観察される試料を作製するためのイオンミリング装置に関する。   The present invention relates to an ion milling apparatus for producing a sample observed with a scanning microscope or a transmission microscope.

イオンミリング装置は、金属，ガラス，セラミックなどの表面あるいは断面を、アルゴンイオンビームを照射するなどして研磨するための装置であり、電子顕微鏡により試料の表面あるいは断面を観察するための前処理装置として好適である。   An ion milling device is a device for polishing the surface or cross section of metal, glass, ceramic, etc. by irradiating an argon ion beam, etc., and a pretreatment device for observing the surface or cross section of a sample with an electron microscope It is suitable as.

電子顕微鏡による試料の断面観察において、従来は観察したい部位の近傍を例えばダイヤモンドカッター，糸のこぎり等を使用して切断した後、切断面を機械研磨し、電子顕微鏡用の試料台に取り付けて像を観察していた。   In the cross-sectional observation of a sample with an electron microscope, conventionally, the vicinity of the part to be observed is cut using, for example, a diamond cutter, a thread saw, etc., and then the cut surface is mechanically polished and attached to a sample stage for an electron microscope. I was observing.

機械研磨の場合、例えば高分子材料やアルミニウムのように柔らかい試料では、観察表面がつぶれる、あるいは研磨剤の粒子によって深い傷が残るといった問題があった。又、例えばガラスあるいはセラミックのように固い試料では研磨が難しく、柔らかい材料と固い材料とが積層された複合材料では、断面加工が極めて難しいという問題があった。   In the case of mechanical polishing, for example, a soft sample such as a polymer material or aluminum has a problem that the observation surface is crushed or deep scratches remain due to abrasive particles. In addition, for example, a hard sample such as glass or ceramic is difficult to polish, and a composite material in which a soft material and a hard material are laminated has a problem that cross-sectional processing is extremely difficult.

これに対し、イオンミリングは、柔らかい試料でも表面の形態がつぶれることなく加工できる、固い試料および複合材料の研磨が可能である。鏡面状態の断面を容易に得ることができるという効果がある。   In contrast, ion milling enables polishing of hard samples and composite materials that can be processed without damaging the surface morphology even with soft samples. There is an effect that a mirror-shaped cross section can be easily obtained.

特許文献１には、真空チャンバ内に配置され、試料にイオンビームを照射するためのイオンビーム照射手段と、前記真空チャンバ内に配置され、前記イオンビームにほぼ垂直な方向の傾斜軸をもつ傾斜ステージと、その傾斜ステージ上に配置され、前記試料を保持する試料ホルダと、前記傾斜ステージ上に位置し、前記試料を照射するイオンビームの一部を遮る遮蔽材とを具えた試料作製装置であり、前記傾斜ステージの傾斜角を変化させながら、前記イオンビームによる試料加工を行うようにし、試料の位置調整用の光学顕微鏡が試料ステージ引出し機構の上端部に取り付けられた試料作製装置が記載されている。   In Patent Document 1, an ion beam irradiation means for irradiating a sample with an ion beam disposed in a vacuum chamber, and an inclination having an inclination axis disposed in the vacuum chamber and in a direction substantially perpendicular to the ion beam. A sample preparation apparatus comprising a stage, a sample holder disposed on the inclined stage and holding the sample, and a shielding material positioned on the inclined stage and blocking a part of an ion beam that irradiates the sample There is described a sample preparation apparatus in which a sample processing by the ion beam is performed while changing an inclination angle of the inclination stage, and an optical microscope for adjusting the position of the sample is attached to an upper end portion of the sample stage drawing mechanism. ing.

特開２００５−９１０９４号公報JP 2005-91094 A

従来のイオンミリング装置では、イオンビーム照射手段より照射されるイオンビームは試料に到達するまでに広がりながら試料と遮蔽材に円状に照射されていた。この方法では、試料を削るためにイオンビームの一部しか使用していないため効率が悪いことと、またイオンビームにも制限がないため遮蔽材の寿命が短いということと、試料以外の部分に照射されたイオンビームによりスパッタされた物質が加工面に再付着してしまうという問題があった。   In the conventional ion milling apparatus, the ion beam irradiated from the ion beam irradiation means is irradiated to the sample and the shielding material in a circular shape while spreading until reaching the sample. In this method, only a part of the ion beam is used to cut the sample, so that the efficiency is poor, and since there is no limitation on the ion beam, the life of the shielding material is short. There has been a problem that the substance sputtered by the irradiated ion beam reattaches to the processed surface.

本発明は、かかる点に鑑みて、加工効率の良いイオンミリング装置を提供することを目的とする。   In view of this point, an object of the present invention is to provide an ion milling apparatus with high processing efficiency.

本発明は、イオンビームを照射するイオンビーム源と、試料を固定する試料ホルダを備えたイオンミリング装置において、試料の一部を遮蔽するマスクを備え、イオンビーム源とマスクとの間に非軸対称レンズを配置し、試料の加工希望範囲に合わせてイオンビームを変形させる構成のイオンミリング装置を提供する。   The present invention relates to an ion milling apparatus including an ion beam source for irradiating an ion beam and a sample holder for fixing a sample. The ion milling apparatus includes a mask for shielding a part of the sample, and the non-axis is provided between the ion beam source and the mask. Provided is an ion milling device having a configuration in which a symmetrical lens is arranged and an ion beam is deformed in accordance with a desired processing range of a sample.

また、本発明は、前記非軸対称レンズに印加される電圧とイオンビームの変形量との関係をあらかじめ記憶装置へ記憶しておき、操作パネル上でイオンビームの変形量を設定することにより、イオンビームの変形量に応じた印加電圧を印加することが可能なイオンミリング装置を提供する。   Further, in the present invention, the relationship between the voltage applied to the non-axisymmetric lens and the deformation amount of the ion beam is stored in a storage device in advance, and the deformation amount of the ion beam is set on the operation panel, Provided is an ion milling apparatus capable of applying an applied voltage according to the deformation amount of an ion beam.

本発明によれば、イオンビーム源とマスクの間に非軸対称レンズを配置し、試料の加工希望範囲に合わせてイオンビームを変形させることにより、加工効率が良く、さらに遮蔽材の寿命が長いイオンミリング装置を提供することができる。   According to the present invention, a non-axisymmetric lens is arranged between the ion beam source and the mask, and the ion beam is deformed in accordance with the desired processing range of the sample, so that the processing efficiency is improved and the life of the shielding material is long. An ion milling device can be provided.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明によるイオンミリング装置の実施例を示したものであり、イオン源１，非軸対称レンズ４５，試料マスクユニット２１，試料微動ベース５，真空チャンバ１５，真空排気系６などから構成されている。図１における座標を図示のごとく定める。すなわちＺ軸はイオンビーム中心で、Ｚ：０を試料表面とする。試料マスクユニット２１と試料ホルダ試料マスクユニット微動機構４が真空チャンバ１５の内部に設置されている状態を示している。以下では、イオン源１からアルゴンイオンビームを照射する場合について説明する。従って、以下でイオンビームはアルゴンイオンビームを意味するが、本実施例はアルゴンイオンビームに限定されない。   FIG. 1 shows an embodiment of an ion milling apparatus according to the present invention. From an ion source 1, a non-axisymmetric lens 45, a sample mask unit 21, a sample fine movement base 5, a vacuum chamber 15, a vacuum exhaust system 6, and the like. It is configured. The coordinates in FIG. 1 are determined as shown. That is, the Z axis is the center of the ion beam, and Z: 0 is the sample surface. A state in which the sample mask unit 21 and the sample holder sample mask unit fine movement mechanism 4 are installed in the vacuum chamber 15 is shown. Below, the case where an argon ion beam is irradiated from the ion source 1 is demonstrated. Therefore, hereinafter, the ion beam means an argon ion beam, but the present embodiment is not limited to the argon ion beam.

イオン源１から出射するアルゴンイオンの電流量は、イオン源制御部７で制御され、その下部にはイオンビームを非対称に変形させるための非軸対称レンズ４５が配置されている。真空チャンバ１５は真空排気系制御部９にて真空排気系６を制御して真空又は大気の状態にでき、その状態を保持できる。   A current amount of argon ions emitted from the ion source 1 is controlled by the ion source control unit 7, and a non-axisymmetric lens 45 for asymmetrically deforming the ion beam is disposed below the ion source control unit 7. The vacuum chamber 15 can be in a vacuum or atmospheric state by controlling the vacuum exhaust system 6 by the vacuum exhaust system controller 9 and can maintain the state.

試料微動ベース５は、試料３を固定する試料ホルダ２３を固定し、Ｘ軸を中心にプラスマイナスθ度だけ繰り返し回転（面は傾斜）できるように構成されており、傾斜させる速度と角度は、試料微動制御部８により制御される。また、試料マスクユニット微動機構４は、Ｘ方向とＹ方向に移動できるように構成される。   The sample fine movement base 5 is configured to fix the sample holder 23 for fixing the sample 3 and to be repeatedly rotated about the X axis by plus or minus θ degrees (the surface is inclined). It is controlled by the sample fine movement control unit 8. The sample mask unit fine movement mechanism 4 is configured to be movable in the X direction and the Y direction.

試料微動ベース５は、真空チャンバ１５の容器壁の一部を兼ねるフランジ１０に回転機構を介して配置されており、フランジ１０をリニアガイド１１に沿って引き出して真空チャンバ１５を大気状態に開放した時に、試料微動ベース５が真空チャンバの外部へ引き出されるように構成されている。このようにして、試料ステージ引出機構が構成される。   The sample fine movement base 5 is disposed on a flange 10 that also serves as a part of the container wall of the vacuum chamber 15 via a rotation mechanism, and the flange 10 is pulled out along the linear guide 11 to open the vacuum chamber 15 to the atmospheric state. Sometimes, the sample fine movement base 5 is configured to be pulled out of the vacuum chamber. In this way, the sample stage drawing mechanism is configured.

試料マスクユニット本体の構成を図２により説明する。図２の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。実施例では、少なくとも試料ホルダ２３とその回転機構、マスク２とそのマスク位置調整部２６とを一体に構成したものを試料マスクユニット（本体）２１と称する。図２では、試料ホルダ２３の回転機構として試料ホルダ回転リング２２と試料ホルダ回転ねじ２８が備えられており、イオンビームの光軸に対して、垂直面内で試料ホルダを回転できるようにしている。試料ホルダ回転リング２２は、試料ホルダ回転ねじ２８を回すことによって回転するように構成されており、逆回転はばね２９のばね圧で戻るようになっている。   The configuration of the sample mask unit main body will be described with reference to FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is a side view. In the embodiment, at least the sample holder 23 and its rotation mechanism, and the mask 2 and its mask position adjustment unit 26 are integrally configured are referred to as a sample mask unit (main body) 21. In FIG. 2, a sample holder rotating ring 22 and a sample holder rotating screw 28 are provided as a rotating mechanism of the sample holder 23 so that the sample holder can be rotated in a vertical plane with respect to the optical axis of the ion beam. . The sample holder rotating ring 22 is configured to rotate by turning the sample holder rotating screw 28, and the reverse rotation is returned by the spring pressure of the spring 29.

試料マスクユニット２１は、マスクの位置と回転角を微調整できる機構を持ち、試料マスクユニット微動機構４に取り付け，取り外しができる。マスク２はマスクホルダ２５にマスク固定ねじ２７により固定される。マスクホルダ２５はマスク微調整機構、すなわちマスク位置調整部２６を操作することによってリニアガイド２４に沿って移動し、これにより試料３とマスク２の位置が微調整される。試料ホルダ２３は、下部側より試料ホルダ回転リング２２に挿入され固定される。試料３は試料ホルダ２３に接着固定される。試料ホルダ位置制御機構３０により試料ホルダ２３の高さ方向の位置を調整し、試料３をマスク２に密着させる。   The sample mask unit 21 has a mechanism capable of finely adjusting the position and rotation angle of the mask, and can be attached to and detached from the sample mask unit fine movement mechanism 4. The mask 2 is fixed to the mask holder 25 by a mask fixing screw 27. The mask holder 25 moves along the linear guide 24 by operating a mask fine adjustment mechanism, that is, a mask position adjustment unit 26, thereby finely adjusting the positions of the sample 3 and the mask 2. The sample holder 23 is inserted and fixed to the sample holder rotating ring 22 from the lower side. The sample 3 is bonded and fixed to the sample holder 23. The position of the sample holder 23 in the height direction is adjusted by the sample holder position control mechanism 30, and the sample 3 is brought into close contact with the mask 2.

図３は、試料マスクユニット２１の他の例を示す。この例にあっては、試料ホルダ固定金具３５を使用しており、他の構成は図２に示す例と基本的に同一である。図３（ａ）は、試料３を固定した試料ホルダ２３を試料マスクユニット２１内に装着した状態を示し、図３（ｂ）は試料３を固定した試料ホルダ２３を試料マスクユニット２１から取り外した状態を示す。   FIG. 3 shows another example of the sample mask unit 21. In this example, the sample holder fixing bracket 35 is used, and the other configuration is basically the same as the example shown in FIG. FIG. 3A shows a state in which the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed is mounted in the sample mask unit 21, and FIG. 3B shows that the sample holder 23 to which the sample 3 is fixed is removed from the sample mask unit 21. Indicates the state.

図４は本実施例と比較のために、従来のイオンミリング装置の構成を示す図である。（ａ）は立体図であり、（ｂ）は加工中の状態をイオン源１側から見た平面図、（ｃ）は側面図である。この図に示すように、イオン源から照射されたイオンビーム４４は広がりながら試料３およびマスク２に照射され、また試料３およびマスク２にも照射されないイオンビーム４４は試料を保持するための構成部品等に照射されていたため、加工効率が悪く保持するための構成部品等もイオンビーム４４でスパッタしてしまい、スパッタされた物質が加工面に再付着してしまう不都合問題があった。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional ion milling apparatus for comparison with the present embodiment. (A) is a three-dimensional view, (b) is a plan view of the state during processing viewed from the ion source 1 side, and (c) is a side view. As shown in this figure, the ion beam 44 irradiated from the ion source is irradiated to the sample 3 and the mask 2 while spreading, and the ion beam 44 not irradiated to the sample 3 and the mask 2 is a component for holding the sample. Therefore, there is a problem in that components for maintaining low processing efficiency are sputtered by the ion beam 44 and the sputtered material is reattached to the processing surface.

図５は本実施例のイオンミリング装置の構成を示した図である。（ａ）は立体図であり、（ｂ）は加工中の状態をイオン源１側から見た図、（ｃ）は側面図である。この図に示すように、イオン源から照射されたイオンビーム４４は、イオン源とマスクの間に配置された非軸対称レンズ４５に印加された同電位の電圧により、試料突出方向、すなわちＸ方向に収束し、前記突出方向に対して直角の方向、すなわちＹ方向に広がりながら試料３に照射される。   FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the ion milling apparatus of this embodiment. (A) is a three-dimensional view, (b) is a view of the state during processing as viewed from the ion source 1 side, and (c) is a side view. As shown in this figure, the ion beam 44 irradiated from the ion source is applied to a non-axisymmetric lens 45 disposed between the ion source and the mask by a voltage of the same potential, that is, the sample protruding direction, that is, the X direction. The sample 3 is irradiated while spreading in a direction perpendicular to the protruding direction, that is, in the Y direction.

本実施例では電界によりイオンビーム４４を多くの割合で試料に集中して照射可能なため加工効率が良く、従来にくらべ短時間で加工が可能となる。またマスク２へのイオンビーム４４の照射が抑えられるため、マスク２の寿命も延ばすことができた。また、図５では非軸対称レンズ４５の形状を２対の半円としたが、本実施例は前記電界レンズ形状に限定されない。半円とした場合は両電極の電圧を変化させることによってＸ方向の位置を調整することができる半面組立時の精度を上げるためにコストの上昇は避けられない。反対に１枚の円板に楕円穴を打ち抜きした構造ではＸ方向の調整はできない反面空隙の平行度などの精度を良くすることができる。   In this embodiment, since the ion beam 44 can be concentrated and irradiated on the sample in a large proportion by an electric field, the processing efficiency is high, and the processing can be performed in a shorter time than in the past. In addition, since the irradiation of the ion beam 44 to the mask 2 is suppressed, the life of the mask 2 can be extended. In FIG. 5, the shape of the non-axisymmetric lens 45 is two pairs of semicircles, but the present embodiment is not limited to the shape of the electric field lens. In the case of a semicircle, an increase in cost is unavoidable in order to increase the accuracy during half-surface assembly, in which the position in the X direction can be adjusted by changing the voltage of both electrodes. On the contrary, in the structure in which an elliptical hole is punched in one disk, the X direction cannot be adjusted, but the accuracy such as the parallelism of the gap can be improved.

図６は、試料の断面とマスクを平行にする方法を示した説明図である。試料ホルダ回転ねじ２８を回してＸ１方向の位置調整を行い、試料３の断面とマスク２の稜線が平行になるよう後述するようにして顕微鏡下で微調整する。このとき、試料３の断面がマスクより僅かに突出、例えば５０マイクロメートル程度突出するようにマスク位置調整部２６を回して設定する。   FIG. 6 is an explanatory view showing a method of making the cross section of the sample parallel to the mask. The sample holder rotating screw 28 is rotated to adjust the position in the X1 direction, and fine adjustment is performed under the microscope as described later so that the cross section of the sample 3 and the ridge line of the mask 2 are parallel. At this time, the mask position adjustment unit 26 is set to rotate so that the cross section of the sample 3 slightly protrudes from the mask, for example, approximately 50 micrometers.

図７は、試料ホルダ位置制御機構３０の構成を示す。試料ホルダ位置制御機構３０は、リニアガイド１１とこれに固着されたフランジ１０からなり、フランジ１０に固着された試料微動ベース５は、リニアガイド１１に沿って真空チャンバ１５から引き出される。この操作に伴って、試料微動ベース５に設置された、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が、すなわちマスク２，試料ホルダ２３，試料３が真空チャンバ１５から一体的に引き出される。   FIG. 7 shows the configuration of the sample holder position control mechanism 30. The sample holder position control mechanism 30 includes a linear guide 11 and a flange 10 fixed to the linear guide 11, and the sample fine movement base 5 fixed to the flange 10 is pulled out from the vacuum chamber 15 along the linear guide 11. Along with this operation, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 installed on the sample fine movement base 5, that is, the mask 2, the sample holder 23, and the sample 3 are pulled out from the vacuum chamber 15 integrally. .

本実施例において、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は、試料微動ベース５に着脱自在に固定される構成を有する。従って、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が真空チャンバ１５の外部に引き出されると、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を試料微動ベース５から着脱可能状態とされる。すなわち、試料マスクユニット２１の着脱スタンバイ状態である。   In this embodiment, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 has a configuration that is detachably fixed to the sample fine movement base 5. Accordingly, when the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is pulled out of the vacuum chamber 15, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is made detachable from the sample fine movement base 5. The That is, the sample mask unit 21 is in the attach / detach standby state.

図７は、このような着脱自在の状態から、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が着脱された状態を示す。この着脱は人手によって、もしくは適切な器具を用いて行う。   FIG. 7 shows a state in which the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is detached from such a detachable state. This attachment and detachment is performed manually or using an appropriate instrument.

一方、マスク２と試料３との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡４０は、図８に示すように、真空チャンバ１５から別体に構成され、任意の場所に配置することが可能とされる。そして、光学顕微鏡４０は、周知のルーぺ１２，ルーペ微動機構１３を備える。更に、光学顕微鏡４０は、観測台４１上に取り外された試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を装置するための固定台４２が設けてあり、位置決め用の軸と穴によって再現性のある決まった位置に試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は、固定台４２上に設置される。   On the other hand, as shown in FIG. 8, the optical microscope 40 for observing the shielding positional relationship between the mask 2 and the sample 3 is configured separately from the vacuum chamber 15 and can be arranged at an arbitrary location. The optical microscope 40 includes a known loupe 12 and loupe fine movement mechanism 13. Further, the optical microscope 40 is provided with a fixed base 42 for installing the sample mask unit fine movement mechanism 4 in which the sample mask unit 21 removed from the observation table 41 is installed, and is reproducible by a positioning shaft and a hole. The sample mask unit fine movement mechanism 4 in which the sample mask unit 21 is installed at a predetermined position is installed on the fixed base 42.

図９は、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を固定台４２上に固定した状態を示す。   FIG. 9 shows a state in which the sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit 21 is installed is fixed on the fixed base 42.

図１０は、試料３の断面研磨したい部位をイオンビーム中心に合わせる方法を示した説明図である。感光紙等を試料ホルダ２３に取り付け、イオンビームを照射することによりできた痕、すなわちビーム中心とルーペの中心をルーペ微動機構１３でＸ２，Ｙ２を駆動して合わせておく。図３で試料３を設置した後の試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を固定台４２に設置する。固定台４２のＸ３，Ｙ３方向の位置を調整してルーペ中心に合わせることで、イオンビーム中心と断面研磨したい部位を合わせることができる。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of aligning the portion of the sample 3 whose cross section is to be polished with the center of the ion beam. A photosensitive paper or the like is attached to the sample holder 23, and the trace formed by irradiating the ion beam, that is, the center of the beam and the center of the loupe are driven by the loupe fine movement mechanism 13 to drive X2 and Y2. The sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit 21 after the sample 3 is installed in FIG. By adjusting the position of the fixing base 42 in the X3 and Y3 directions to match the center of the loupe, it is possible to match the center of the ion beam and the part to be cross-polished.

このように、マスク２と試料３との遮蔽位置関係の調整時に、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４は、試料微動ベース５から取り外されて光学顕微鏡４０の固定台４２に装着され、マスク２は試料３に対する遮蔽位置関係がマスク微調整機構であるマスク位置調整部によって調整される。   Thus, when adjusting the shielding positional relationship between the mask 2 and the sample 3, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 is detached from the sample fine movement base 5 and attached to the fixed base 42 of the optical microscope 40. Then, the mask 2 is adjusted with respect to the sample 3 by the mask position adjustment unit which is a mask fine adjustment mechanism.

図１１は、イオンビームで試料３の断面を鏡面研磨する方法を示した説明図である。アルゴンイオンビームを照射すると、マスク２で覆われていない試料３をマスク２に沿って、深さ方向に取り除くことができ、且つ、試料３の断面の表面を鏡面研磨することができる。   FIG. 11 is an explanatory view showing a method of mirror-polishing the cross section of the sample 3 with an ion beam. When the argon ion beam is irradiated, the sample 3 not covered with the mask 2 can be removed along the mask 2 in the depth direction, and the surface of the cross section of the sample 3 can be mirror-polished.

このように、イオンミリング時に試料に対する遮蔽位置関係が調整されたマスク２を備えた試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４が試料微動ベース５に戻され、装着されることになる。   In this way, the sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 including the mask 2 in which the shielding positional relationship with respect to the sample is adjusted during ion milling is returned to the sample fine movement base 5 and attached.

以上のように、マスク２と試料３との遮蔽位置関係の調整時に、試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を試料微動ベース５から取り外して光学顕微鏡４０の固定台４２に装着し、マスクの試料３に対する遮蔽位置関係を調整し、イオンミリング時に、試料に対する遮蔽位置関係が調整されたマスク２を備えた試料マスクユニット２１を設置した試料マスクユニット微動機構４を真空チャンバ１５内に戻し、試料微動ベース５に装着するようにしたイオンミリング方法が構成される。   As described above, when adjusting the shielding positional relationship between the mask 2 and the sample 3, the sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit 21 is installed is detached from the sample fine movement base 5 and attached to the fixed base 42 of the optical microscope 40. The sample mask unit fine movement mechanism 4 in which the sample mask unit 21 provided with the mask 2 having the adjusted mask position relative to the sample is adjusted in the vacuum chamber 15 is adjusted during ion milling. An ion milling method is provided that is returned to and mounted on the sample fine movement base 5.

近年、特に半導体分野で、複合材料を電子顕微鏡で断面観察することが重要となってきており、複合材料の断面を鏡面研磨する重要性が増している。本実施例により、試料の断面観察したい部位を従来よりも約１０分の１から２０分の１の短時間で、加工幅も約１.５倍程度広く加工することが可能になった。   In recent years, particularly in the semiconductor field, it has become important to observe a cross-section of a composite material with an electron microscope, and the importance of mirror-polishing the cross-section of the composite material has increased. According to the present example, it was possible to process a portion of the sample whose cross-section is to be observed in a short time of about 1/10 to 1/20 as compared with the conventional method, and the processing width was increased by about 1.5 times.

本発明の一実施例によるイオンミリング装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the ion milling apparatus by one Example of this invention. 試料マスクユニットの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a sample mask unit. 試料マスクユニットの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a sample mask unit. 従来のイオンミリングによる試料断面研磨方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the sample cross-section grinding | polishing method by the conventional ion milling. 本実施例のイオンミリングによる試料断面研磨方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the sample cross-section grinding | polishing method by the ion milling of a present Example. 試料の断面とマスクを平行にする方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the method of making the cross section of a sample and a mask into parallel. 試料微動ベースを引き出し、試料マスクユニットを設置した試料マスクユニット微動機構を着脱した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which pulled out the sample fine movement base and attached / detached the sample mask unit fine movement mechanism which installed the sample mask unit. 別体と設けられた光学顕微鏡に試料マスクユニットを設置した試料マスクユニット微動機構を装着する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounts | wears with the sample mask unit fine movement mechanism which installed the sample mask unit in the optical microscope provided separately. 試料マスクユニットを設置した試料マスクユニット微動機構を光学顕微鏡に装着した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted | wore the optical microscope with the sample mask unit fine movement mechanism which installed the sample mask unit. アルゴンイオンビーム中心と試料の断面研磨したい部位とを合わせる方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the method to match | combine the argon ion beam center and the site | part which wants to grind | polish the cross section of a sample. イオンミリングによる試料断面研磨方法を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the sample cross-section grinding | polishing method by ion milling.

符号の説明Explanation of symbols

１ イオン源
２ マスク
３ 試料
４ 試料マスクユニット微動機構
５ 試料微動ベース
６ 真空排気系
７ イオン源制御部
８ 試料微動制御部
９ 真空排気系制御部
１０ フランジ
１１，２４ リニアガイド
１２ ルーペ
１３ ルーペ微動機構
１５ 真空チャンバ
２１ 試料マスクユニット
２２ 試料ホルダ回転リング
２３ 試料ホルダ
２５ マスクホルダ
２６ マスク位置調整部
２７ マスク固定ねじ
２８ 試料ホルダ回転ねじ
２９ ばね
３０ 試料ホルダ位置制御機構
３５ 試料ホルダ固定金具
４０ 光学顕微鏡
４１ 観測台
４２ 固定台
４５ 非軸対称レンズ
４６ 電界レンズ印加電圧制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion source 2 Mask 3 Sample 4 Sample mask unit fine movement mechanism 5 Sample fine movement base 6 Vacuum exhaust system 7 Ion source control part 8 Sample fine movement control part 9 Vacuum exhaust system control part 10 Flange 11, 24 Linear guide 12 Loupe 13 Loupe fine movement mechanism 15 Vacuum chamber 21 Sample mask unit 22 Sample holder rotating ring 23 Sample holder 25 Mask holder 26 Mask position adjusting unit 27 Mask fixing screw 28 Sample holder rotating screw 29 Spring 30 Sample holder position control mechanism 35 Sample holder fixing bracket 40 Optical microscope 41 Observation Base 42 Fixed base 45 Non-axisymmetric lens 46 Electric field lens applied voltage controller

Claims (2)

イオンビームを照射するイオン源と、試料を固定する試料ホルダを備えたイオンミリング装置において、前記試料の一部を遮蔽するマスクを備え、前記イオン源と前記マスクとの間に非軸対称レンズを設けたことを特徴とするイオンミリング装置。   In an ion milling apparatus including an ion source for irradiating an ion beam and a sample holder for fixing a sample, the ion mill includes a mask for shielding a part of the sample, and a non-axisymmetric lens is provided between the ion source and the mask. An ion milling device characterized by being provided. 請求項１において、前記非軸対称レンズに印加される電圧とイオンビームの変形量との関係をあらかじめ記憶しておく記憶装置と、前記関係に基づいて前記イオンビームの変形量の設定により、前記印加電圧が印加されることを特徴とするイオンミリング装置。   2. The storage device according to claim 1, wherein a relationship between a voltage applied to the non-axisymmetric lens and a deformation amount of the ion beam is stored in advance, and the deformation amount of the ion beam is set based on the relationship. An ion milling device, wherein an applied voltage is applied.
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