JP4675701B2 - Ion milling apparatus and ion milling method - Google Patents

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本発明は、走査顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型顕微鏡（ＴＥＭ）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およびイオンミリング方法に関する。   The present invention relates to an ion milling apparatus and an ion milling method for producing a sample observed with a scanning microscope (SEM), a transmission microscope (TEM), or the like.

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、イオンミリング装置の試料ホルダおよびホルダ固定具に関して記載されている。   Patent Document 1 describes a sample holder and a holder fixture of an ion milling apparatus.

特許文献２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 2, 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.

特開平９−２９３４７５号公報JP-A-9-293475 特開２００５−９１０９４号公報JP 2005-91094 A

試料の位置調整用の光学顕微鏡を試料ステージ引出機構の上端部に取り付けた従来のイオンミリング装置では、試料とマスクとの遮蔽位置調整を真空チャンバの付近であって、試料ステージ引出機構の直上という限られた空間での作業を行わなければならず、精度良く調整を行うに当って調整に手間取るということ、光学顕微鏡が試料とほぼ垂直の位置にあり、試料とマスクが密着し固定されているか確認ができないということ、又、研磨の状態は、試料を固定した試料ホルダを取り外さなければ確認できないという問題があった。   In a conventional ion milling apparatus in which an optical microscope for adjusting the position of the sample is attached to the upper end of the sample stage extraction mechanism, the adjustment of the shielding position between the sample and the mask is in the vicinity of the vacuum chamber and directly above the sample stage extraction mechanism. Work in a limited space must be performed, and it takes time to make adjustments with high accuracy. Whether the optical microscope is in a position almost perpendicular to the sample and whether the sample and mask are in close contact with each other. There is a problem that confirmation cannot be made, and the state of polishing cannot be confirmed unless the sample holder to which the sample is fixed is removed.

本発明は、かかる点に鑑みて、試料とマスクとの遮蔽位置調整を精度良く行うに際して、調整に手間取らずに簡便に行うことのできることと試料とマスクが密着し固定されているかを確認できる及び研磨状態をマスクと試料を密着させた状態のまま観測できるイオンミリング装置、およびイオンミリング方法を提供することを目的とする。   In view of this point, the present invention can confirm whether the sample and the mask are in close contact with each other when the shielding position adjustment between the sample and the mask can be performed with high accuracy and can be easily performed without taking time and effort. Another object of the present invention is to provide an ion milling apparatus and an ion milling method capable of observing a polished state with a mask and a sample in close contact with each other.

本発明は、真空チャンバに取り付けられ、試料に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固定する試料ホルダ固定具と、前記試料ホルダ，該試料ホルダに固定された試料の一部を遮蔽するマスク，前記試料ホルダを回転する試料回転機構および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を調整するマスク位置調整部から構成される試料マスクユニットと、イオンビームの垂直方向に対して試料マスクユニットをXY駆動できる試料マスクユニット微動機構および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡を備えたイオンミリング装置において、前記光学顕微鏡は、前記真空チャンバから別体に構成され、前記試料マスクユニット微動機構を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で着脱自在に取り付ける固定台を備え、前記マスクと試料との遮蔽位置関係の調整時に、前記試料マスクユニットを設置した前記試料マスクユニット微動機構を取り外し、前記光学顕微鏡の固定台に装着され、前記マスクは試料に対する遮蔽位置関係が前記マスク位置調整部によって調整され、試料微動ベースに戻され、装着されるものであることを特徴とするイオンミリング装置を提供する。   The present invention includes an ion beam source that irradiates a sample with an ion beam, a sample holder fixture that fixes a sample holder that fixes the sample, the sample holder, and a sample fixed to the sample holder. A sample mask unit comprising a mask that partially shields, a sample rotation mechanism that rotates the sample holder, and a mask position adjustment unit that adjusts a shielding position relationship between the mask and the sample, and a vertical direction of the ion beam In an ion milling apparatus provided with a sample mask unit fine movement mechanism capable of XY driving the sample mask unit and an optical microscope for observing a shielding positional relationship between the mask and the sample, the optical microscope is configured separately from the vacuum chamber, The sample mask unit fine movement mechanism can be attached and removed at a fixed position with reproducibility by the positioning shaft and hole. A fixed base to be attached, and at the time of adjusting the shielding positional relationship between the mask and the sample, the sample mask unit fine movement mechanism on which the sample mask unit is installed is removed, and the mask is attached to the fixed base of the optical microscope. Provided is an ion milling apparatus characterized in that a shielding positional relationship with respect to a sample is adjusted by the mask position adjusting unit, returned to a sample fine movement base, and mounted.

また、本発明は、前記試料マスクユニット微動機構を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で着脱自在に取り付ける別の固定台も備え、前記試料マスクユニット微動機構は、試料微動ベースからの取り外し自在部を有して該試料微動ベースから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で着脱自在とされ、前記マスクと試料との遮蔽位置関係の調整時に、前記試料マスクユニット微動機構は前記試料微動ベースから取り外されて前記光学顕微鏡の別の固定台に装着され、前記マスクは試料に対する遮蔽位置関係が前記マスク位置調整部によって調整され、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前記マスクを備えた前記試料マスクユニット微動機構が前記試料微動ベースに戻され、装着されるものであることを特徴とするイオンミリングの方法を提供する。   The present invention also includes another fixing base to which the sample mask unit fine movement mechanism is detachably attached at a fixed position with reproducibility by a positioning shaft and a hole, and the sample mask unit fine movement mechanism includes a sample fine movement base. The sample mask has a detachable portion from the sample fine movement base and is detachable at a fixed position with reproducibility by a positioning shaft and a hole, and when adjusting the shielding positional relationship between the mask and the sample, the sample mask The unit fine movement mechanism is detached from the sample fine movement base and mounted on another fixed base of the optical microscope, and the mask has a shielding position relationship with respect to the sample adjusted by the mask position adjusting unit, and a shielding position with respect to the sample during ion milling. The sample mask unit fine movement mechanism having the mask whose relationship is adjusted is returned to the sample fine movement base and mounted. A method of ion milling, which is a shall.

本発明によれば、試料とマスクとの遮蔽位置関係を精度良く行うに際して、調整に手間取らずに簡便に行うことのできることと試料とマスクが密着し固定されているかを確認できる及び研磨状態をマスクと試料を密着させた状態のまま観測できるイオンミリング装置、およびイオンミリング方法を提供することができる。   According to the present invention, when the shielding positional relationship between the sample and the mask is accurately performed, it can be easily performed without taking time for adjustment, and it can be confirmed whether the sample and the mask are closely attached and fixed, and the polished state. It is possible to provide an ion milling apparatus and an ion milling method capable of observing a mask and a sample in close contact with each other.

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構成を示したものであり、試料マスクユニットと試料ホルダ固定具が真空チャンバ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 a configuration of an ion milling apparatus according to the present invention, and shows a state in which a sample mask unit and a sample holder fixture are installed inside a vacuum chamber. Below, the case where an argon ion beam is irradiated from an ion source is demonstrated. Therefore, hereinafter, the ion beam means an argon ion beam, but the present embodiment is not limited to the argon ion beam.

アルゴンイオンのイオン源１におけるアルゴンイオンの電流密度は、イオン源制御部７で制御される。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。   The current density of argon ions in the ion source 1 of argon ions is controlled by the ion source controller 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、イオンビームの光軸に対して任意の角度に回転傾斜できるように構成されており、回転傾斜させる方向と傾斜角度は、試料微動制御部８により制御される。試料微動ベース５を回転傾斜させることにより、試料ホルダ２３に固定されている試料３をイオンビームの光軸に対して所定の角度に設定することができる。また、試料マスクユニット微動機構4は、イオンビームの光軸に対して垂直方向の前後左右、すなわち、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 able to rotate and tilt at an arbitrary angle with respect to the optical axis of the ion beam. It is controlled by the fine movement control unit 8. By rotating and tilting the sample fine movement base 5, the sample 3 fixed to the sample holder 23 can be set at a predetermined angle with respect to the optical axis of the ion beam. Further, the sample mask unit fine movement mechanism 4 is configured to be movable in the front and rear, right and left directions in the direction perpendicular to the optical axis of the ion beam, that is, in the X and Y directions.

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とその微調整機構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、垂直に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, a configuration in which at least the sample holder 23 and its rotation mechanism, and the mask 2 and its fine adjustment mechanism are integrally formed is 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 perpendicularly 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。   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.

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、試料ホルダ２３をマスク２に密着させる。   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 holder 23 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、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５０μｍ程度突出するようにマスク微調整機構２６を回して設定する。 FIG. 4 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 fine adjustment mechanism 26 is set so that the cross section of the sample 3 slightly protrudes from the mask, for example, approximately 50 μm.

図５は、試料ステージ引出機構３０の構成を示す。試料ステージ引出機構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を設置、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. 5 shows the configuration of the sample stage drawing mechanism 30. The sample stage extraction 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 extracted from the vacuum chamber 15 along the linear guide 11 . Along with this operation, the sample mask unit fine movement mechanism 4 in which the sample mask unit 21 is installed on the sample fine movement base 5 is installed, that is, the mask 2, the sample holder 23, and the sample 3 are drawn out from the vacuum chamber 15.

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。（試料マスクユニット２１の着脱スタンバイ）   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 (Removal standby of sample mask unit 21)

図５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、もしくは適当な器具によって行う。   FIG. 5 shows a state in which the sample mask unit fine movement mechanism 4 in which the sample mask unit 21 is installed is detached from such a detachable state. This attachment / detachment is performed manually or with 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６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. 6, 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 on which the sample mask unit 21 removed from the observation table 41 is installed. The optical microscope 40 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７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. 7 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８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本体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. 8 is an explanatory diagram showing a method for 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, Y2. The sample mask unit fine movement mechanism 4 on which the sample mask unit main body 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位置調整部（マスク微調整機構）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 mounted on the fixed base 42 of the optical microscope 40. Then, the mask 2 has its shielding position relative to the sample 3 adjusted by a mask position adjustment unit (mask fine adjustment mechanism).

図９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. 9 is an explanatory diagram 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 mounted on the fixed base 42 of the optical microscope 40. The sample mask unit fine movement mechanism 4 provided with the sample mask unit 21 having the mask 2 with the mask 2 adjusted in the shield position relationship with respect to the sample is adjusted in the vacuum chamber 15 during ion milling. The ion milling method is configured to return and attach to the sample fine movement base 5.

又、図１０に示すように、前記光学顕微鏡４０には、前記試料マスクユニット微動機構４を光軸に対して傾斜（例えば３０度）した状態で設置できる別の固定台４２も取り付けられるようにして、前記試料３とマスク２の位置を調整後、試料マスクユニット微動機構４を傾斜した状態で光学顕微鏡下に設置して、前記試料３とマスク２が隙間なく密着していることを光学顕微鏡４０で確認できる方法も構成される。 Further, as shown in FIG. 10, the optical microscope 40 is also provided with another fixing base 42 that can be installed in a state where the sample mask unit fine movement mechanism 4 is inclined (for example, 30 degrees ) with respect to the optical axis. Then, after adjusting the positions of the sample 3 and the mask 2, the sample mask unit fine movement mechanism 4 is installed in an inclined state under the optical microscope, and it is confirmed that the sample 3 and the mask 2 are in close contact with each other without any gap. A method that can be confirmed at 40 is also configured.

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にマスクを精度よく、容易に設定することが可能になった。本実施例において、複数個のマスク試料ユニット２１を備えるようにすれば、あらかじめ多くの試料をマスク位置が微調整された状態で準備することが可能になり、きわめて効率的である。   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 embodiment, it becomes possible to set the mask accurately and easily at the site where the cross section of the sample is desired to be observed. In the present embodiment, if a plurality of mask sample units 21 are provided, it is possible to prepare a large number of samples in a state where the mask position is finely adjusted in advance, which is very efficient.

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. 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. 図７に示す例の他の装置状態を示す図である。It is a figure which shows the other apparatus state of the example shown in FIG.

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…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、２４…リニアガイド、２５…マスクホルダ、２６…マスク微調整機構、２７…マスク固定ネジ、２８…試料ホルダ回転ねじ、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。
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 unit, 10 ... flange, 11 ... linear guide, 12 ... loupe, 13 ... loupe fine movement mechanism, 15 ... vacuum chamber, 21 ... sample mask unit, 22 ... sample holder rotating ring, 23 ... sample holder, 24 ... linear Guide, 25 ... Mask holder, 26 ... Mask fine adjustment mechanism, 27 ... Mask fixing screw, 28 ... Sample holder rotating screw, 30 ... Sample holder position control mechanism, 35 ... Sample holder fixing bracket, 40 ... Optical microscope, 41 ... Observation Stand, 42 ... Fixed stand.

Claims (3)

真空チャンバに取り付けられ、試料に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、該試料ホルダに固定された試料の一部を遮蔽するマスク，前記試料ホルダを回転する試料回転機構および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を調整するマスク位置調整部から構成される試料マスクユニット、イオンビームの垂直方向に対して試料マスクユニットをXY駆動できる試料マスクユニット微動機構、前記試料マスクユニット微動機構を設置できる試料微動ベースを備え、および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡を備えたイオンミリング装置において、
前記光学顕微鏡は、前記真空チャンバから別体に構成され、ルーペと、該ルーペのルーペ中心を調整する微動機構と、前記試料マスクユニット微動機構を取り付けにおいて再現性のある位置で着脱自在に取り付けられる固定台とを備え、
前記試料ホルダが前記微動機構によって、ルーペ中心とイオンビーム中心とが合わされた位置に移動可能とされ、
前記試料マスクユニット微動機構は、該試料微動ベースから再現性のある位置で着脱自在とされ、
前記イオンビームを照射したい位置に試料を移動させるときに、前記光学顕微鏡の固定台に前記試料マスクユニット微動機構を取り付け、前記微動機構によって前記試料ホルダの位置を調整してルーペ中心とイオンビーム中心とを合わせ、目的の位置に試料を移動後に、前記マスクは試料に対する遮蔽位置関係が前記マスク位置調整部によって調整され、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前記マスクを備えた前記試料マスクユニットを取り付けた試料マスクユニット微動機構が前記試料微動ベースに戻され、装着されるものであること
を特徴とするイオンミリング装置。 An ion beam source that is attached to a vacuum chamber and irradiates a sample with an ion beam, a sample holder that fixes the sample, a mask that shields a part of the sample fixed to the sample holder, and a sample rotation mechanism that rotates the sample holder And a sample mask unit comprising a mask position adjustment unit for adjusting the shielding position relationship between the mask and the sample, a sample mask unit fine movement mechanism capable of XY-driving the sample mask unit with respect to the vertical direction of the ion beam , and the sample mask unit It includes a sample fine movement base capable established the fine movement mechanism, and the ion milling apparatus provided with an optical microscope to observe the shielding positional relationship between the mask and the sample,
The optical microscope is configured separately from the vacuum chamber , and is detachably attached at a reproducible position in attaching the loupe, the fine movement mechanism for adjusting the loupe center of the loupe, and the sample mask unit fine movement mechanism. and a fixed base,
The sample holder can be moved to a position where the center of the loupe and the center of the ion beam are combined by the fine movement mechanism,
The sample mask unit fine movement mechanism is detachable from the sample fine movement base at a reproducible position,
When moving the sample to a position where the ion beam is desired to be irradiated, the sample mask unit fine movement mechanism is attached to a fixed base of the optical microscope, and the position of the sample holder is adjusted by the fine movement mechanism to adjust the loupe center and the ion beam center The mask is provided with the mask in which the shielding position relationship with respect to the sample is adjusted by the mask position adjustment unit and the shielding position relationship with respect to the sample is adjusted during ion milling after the sample is moved to a target position. An ion milling apparatus, wherein a sample mask unit fine movement mechanism to which a sample mask unit is attached is returned to and mounted on the sample fine movement base. 真空チャンバに取り付けられ、試料に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、該試料ホルダに固定された試料の一部を遮蔽するマスク，前記試料ホルダを回転する試料回転機構および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を調整するマスク位置調整部から構成される試料マスクユニット、イオンビームの垂直方向に対して試料マスクユニットをXY駆動できる試料マスクユニット微動機構、前記試料マスクユニット微動機構を設置できる試料微動ベースを備え、および前記マスクと試料との遮蔽位置関係を観測する光学顕微鏡を備えたイオンミリング装置において、
前記光学顕微鏡は、前記真空チャンバから別体に構成され、前記試料マスクユニット微動機構を取り付けにおいて再現性のある位置で着脱自在に取り付けられる固定台を備え、
前記試料マスクユニット微動機構は、該試料微動ベースから再現性のある位置で着脱自在とされ、イオンビームを照射したい位置に試料を移動させるときに、前記光学顕微鏡の固定台に前記試料マスクユニット微動機構を取り付け、目的の位置に試料を移動後に、前記マスクは試料に対する遮蔽位置関係が前記マスク位置調整部によって調整され、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前記マスクを備えた前記試料マスクユニットを取り付けた試料マスクユニット微動機構が前記試料微動ベースに戻され、
前記光学顕微鏡には、前記試料マスクユニットを光軸に対して傾斜（例えば３０°）した状態で設置できる固定台も取り付けられるようになっていて、前記試料とマスクの位置を調整後、試料マスクユニットを傾斜した状態で光学顕微鏡下に設置して、前記試料とマスクが隙間なく密着していることを光学顕微鏡で確認できることを特徴とするイオンミリング装置。 An ion beam source that is attached to a vacuum chamber and irradiates a sample with an ion beam, a sample holder that fixes the sample, a mask that shields a part of the sample fixed to the sample holder, and a sample rotation mechanism that rotates the sample holder And a sample mask unit comprising a mask position adjustment unit for adjusting the shielding position relationship between the mask and the sample, a sample mask unit fine movement mechanism capable of XY-driving the sample mask unit with respect to the vertical direction of the ion beam, and the sample mask unit In an ion milling apparatus comprising a sample fine movement base on which a fine movement mechanism can be installed, and an optical microscope for observing the shielding positional relationship between the mask and the sample,
The optical microscope includes a fixing base that is configured separately from the vacuum chamber and is detachably attached at a reproducible position in attaching the sample mask unit fine movement mechanism.
The sample mask unit fine movement mechanism is detachable from the sample fine movement base at a reproducible position, and when the sample is moved to a position to be irradiated with an ion beam, the sample mask unit fine movement mechanism is placed on the fixed base of the optical microscope. After the mechanism is attached and the sample is moved to the target position, the mask is provided with the mask in which the shielding positional relationship with respect to the sample is adjusted by the mask position adjustment unit, and the shielding positional relationship with respect to the sample is adjusted during ion milling. The sample mask unit fine movement mechanism attached with the sample mask unit is returned to the sample fine movement base,
The optical microscope is also provided with a fixing base that can be installed in a state where the sample mask unit is inclined (for example, 30 °) with respect to the optical axis, and after adjusting the position of the sample and the mask, the sample mask An ion milling apparatus, characterized in that the unit is installed under an optical microscope in an inclined state, and the optical microscope can confirm that the sample and the mask are in close contact with each other without a gap . 請求項１、２において、試料とマスクの位置調整をし、イオンビーム照射により試料を研磨した後、前記試料マスクユニットを前記試料マスクユニット微動機構から取り外し、前記試料とマスクの関係をそのままの状態で試料の研磨面の状態を光学顕微鏡又はSEMで確認し、研磨が不充分な場合は、前記試料とマスクの関係をそのままの状態で、前記試料マスクユニット微動機構に取り付け、同じ位置でイオンビーム照射による研磨を続けることができることを特徴とするイオンミリング装置。 3. The position of the sample and the mask is adjusted according to claim 1, and after polishing the sample by ion beam irradiation, the sample mask unit is removed from the sample mask unit fine movement mechanism, and the relationship between the sample and the mask is left as it is. Confirm the condition of the polished surface of the sample with an optical microscope or SEM. If the polishing is insufficient, attach the sample mask unit to the fine movement mechanism while maintaining the relationship between the sample and the mask. An ion milling apparatus characterized in that polishing by irradiation can be continued .
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