JP5657435B2 - Thin film sample preparation method - Google Patents

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本発明は、透過電子顕微鏡などで観察される薄膜試料を作製するための薄膜試料作製方法に関する。   The present invention relates to a thin film sample preparation method for preparing a thin film sample observed with a transmission electron microscope or the like.

透過電子顕微鏡等で観察される薄膜試料を作製する方法として、試料上に遮蔽材を配置し、該遮蔽材の上方から該遮蔽材と試料にイオンビームを照射し、該遮蔽材で遮蔽されなかった試料部分をイオンミリングすることにより、電子線が透過出来る薄膜試料を形成する方法がある。   As a method for preparing a thin film sample to be observed with a transmission electron microscope or the like, a shielding material is disposed on the sample, and the shielding material and the sample are irradiated with an ion beam from above the shielding material, and are not shielded by the shielding material. There is a method of forming a thin film sample that can transmit an electron beam by ion milling the sample portion.

図1及び図2は、この様な薄膜試料作製方法を実施するための薄膜試料作製装置の一概略例を示したもので、図1は薄膜試料作製装置の全体構成を示し、図2は該薄膜試料作製装置の真空チャンバ内部の構造を示したものである。尚、図1は図2のYZ平面断面図を成している。   1 and 2 show an example of a thin film sample preparation apparatus for carrying out such a thin film sample preparation method. FIG. 1 shows an overall configuration of the thin film sample preparation apparatus, and FIG. The structure inside the vacuum chamber of a thin film sample preparation apparatus is shown. FIG. 1 is a YZ plane sectional view of FIG.

図1において、1は真空チャンバで、該真空チャンバの内部は排気装置2によって真空排気される様に成っている。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber, and the inside of the vacuum chamber is evacuated by an exhaust device 2.

図中3はステージで、ステージ傾斜機構4に取り付けられている。該ステージ傾斜機構は前記真空チャンバ1に取り付けられており、前記ステージ3をY軸を中心に左右に傾斜させるためのものである。尚、該ステージにはイオンビーム通過口3aが開けられている。   In the figure, reference numeral 3 denotes a stage, which is attached to the stage tilting mechanism 4. The stage tilting mechanism is attached to the vacuum chamber 1 and tilts the stage 3 left and right around the Y axis. The stage has an ion beam passage opening 3a.

前記試料ステージ3上には試料台5が載置されており、図2に示す様に、該試料台には切り欠き(イオンビーム通過部)5aが形成されている。又、該試料台の上面5bには、前記切り欠き5aを挟んで対向するようにガイドピン6a,6bが固定されている。   A sample stage 5 is placed on the sample stage 3, and as shown in FIG. 2, a notch (ion beam passage part) 5a is formed in the sample stage. Guide pins 6a and 6b are fixed to the upper surface 5b of the sample stage so as to face each other with the notch 5a interposed therebetween.

更に、該試料台の上面5bには、4つのプーリー7a,7b,7c,7dが取付けられている。これらのプーリーの内、プーリー7a〜7cは前記試料台5の上面5bに固定されており、残りのプーリー7dは、スプリング(図示せず)で矢印Pの方向に引っ張られる様に該試料台に取り付けられている。   Furthermore, four pulleys 7a, 7b, 7c, and 7d are attached to the upper surface 5b of the sample table. Among these pulleys, the pulleys 7a to 7c are fixed to the upper surface 5b of the sample table 5, and the remaining pulley 7d is attached to the sample table so as to be pulled in the direction of arrow P by a spring (not shown). It is attached.

これらのプーリー7a〜7d及び前記ガイドピン6a,6bには、ベルト状で且つリング状のイオンビーム遮蔽ベルト8が引っ掛けられている。この場合、前記プーリー7dは、前記した様に、矢印Pの方向にスプリングで引っ張られているので、該プーリー7dに引っ掛けられた前記遮蔽ベルト8は一周に亙って弛み無く引っ張られている。   A belt-shaped and ring-shaped ion beam shielding belt 8 is hooked on the pulleys 7a to 7d and the guide pins 6a and 6b. In this case, since the pulley 7d is pulled by the spring in the direction of arrow P as described above, the shielding belt 8 hooked on the pulley 7d is pulled without any slack over the entire circumference.

又、該プーリー7dは、前記試料台5に組み込まれたモータ9の回転によって軸Qを中心として回転する様に構成されており、該プーリーの回転により、該プーリーに引っ掛けられている前記遮蔽ベルト8が移動する様に成っている。尚、前記遮蔽ベルト8は、イオンビームでミリングされ難い材料(例えば、ニッケル−リンの様な非晶質金属)で作製されている。   The pulley 7d is configured to rotate about the axis Q by the rotation of the motor 9 incorporated in the sample table 5, and the shielding belt hooked on the pulley by the rotation of the pulley. 8 is configured to move. The shielding belt 8 is made of a material that is difficult to be milled by an ion beam (for example, an amorphous metal such as nickel-phosphorus).

図2において、10は試料素材11を保持するための試料ホルダで、前記試料台5の切り欠き5aの部分にセットされる。尚、前記試料素材11は、バルク試料から切り出されて粗研磨された直方体状のもの(例えば図2の下方部に示す様に、縦方向の寸法d1が700μm,横方向d2の寸法が2.5mm,厚さd3の寸法が100μmのもの)で、接着剤で前記試料ホルダ10に貼り付けられている。   In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a sample holder for holding the sample material 11, and is set in the notch 5 a portion of the sample table 5. The sample material 11 has a rectangular parallelepiped shape cut out from a bulk sample and roughly polished (for example, as shown in the lower part of FIG. 2, the vertical dimension d1 is 700 μm and the horizontal dimension d2 is 2. 5 mm and thickness d3 is 100 μm) and is attached to the sample holder 10 with an adhesive.

この様に前記試料素材11を保持した試料ホルダ10と前記遮蔽ベルト8の前記試料台5へのセットにより、前記ガイドピン6a,6bでガイドされた該遮蔽ベルトは前記試料素材11上に垂直に立てた状態で配置されることに成る。該遮蔽ベルトは、図1に示す様に、Z軸上に位置し、該遮蔽ベルトの右側面8aと左側面8bはZ軸に平行である。   Thus, by setting the sample holder 10 holding the sample material 11 and the shielding belt 8 on the sample table 5, the shielding belt guided by the guide pins 6a and 6b is perpendicular to the sample material 11. It will be placed upright. As shown in FIG. 1, the shielding belt is located on the Z axis, and the right side surface 8a and the left side surface 8b of the shielding belt are parallel to the Z axis.

又、図1に示す状態、即ち、ステージの傾斜がゼロの状態においては、前記試料素材11上に張られた遮蔽ベルト8の長手方向はX軸方向に一致している。   Further, in the state shown in FIG. 1, that is, in a state where the inclination of the stage is zero, the longitudinal direction of the shielding belt 8 stretched on the sample material 11 coincides with the X-axis direction.

一方、図1に示す状態において、前記試料素材11の上面11aはZ軸に直交且つY軸上に位置している。   On the other hand, in the state shown in FIG. 1, the upper surface 11a of the sample material 11 is positioned perpendicular to the Z axis and on the Y axis.

この様な試料素材11の上面11aと前記遮蔽ベルト8の隙間は極めて小さく(例えば、10〜30μm程度)、この様に両者が近接して配置されることにより、該試料素材上には、図1の下方部に示す様に、イオンビーム非照射面11bとその左右にイオンビーム照射面11c,11dが形成されることに成る。該イオンビーム非照射面は前記遮蔽ベルト8に覆われた試料面で、次に説明するイオン銃12からのイオンビームが照射されない面である。   The gap between the upper surface 11a of the sample material 11 and the shielding belt 8 is extremely small (for example, about 10 to 30 μm). As shown in the lower part of FIG. 1, the ion beam non-irradiation surface 11b and the ion beam irradiation surfaces 11c and 11d are formed on the left and right sides thereof. The ion beam non-irradiated surface is a sample surface covered with the shielding belt 8 and is a surface not irradiated with an ion beam from an ion gun 12 described below.

該イオン銃は、図1に示す様に、前記真空チャンバ1の上部に取り付けられたイオン銃傾斜機構13により保持されている。該イオン銃傾斜機構は、X軸を中心として前記イオン銃12を左右に傾斜させるもの、即ち、該イオン銃をZ軸に対して−Y方向とY方向に傾斜させるものである。   As shown in FIG. 1, the ion gun is held by an ion gun tilting mechanism 13 attached to the upper part of the vacuum chamber 1. The ion gun tilting mechanism tilts the ion gun 12 left and right around the X axis, that is, tilts the ion gun in the −Y direction and the Y direction with respect to the Z axis.

図1において14は中央制御装置で、イオン銃制御回路14a,イオン銃傾斜制御回路14b,ステージ傾斜制御回路14c,及び、イオンミリング終了判定回路14dを備えている。又、該中央制御装置は、前記イオン銃12の電源15、前記イオン銃傾斜機構13の駆動源16、前記ステージ傾斜機構4の駆動源17、及び、キーボードやマウス等から成る入力手段18に電気的に接続されている。   In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a central controller, which includes an ion gun control circuit 14a, an ion gun tilt control circuit 14b, a stage tilt control circuit 14c, and an ion milling end determination circuit 14d. In addition, the central control unit is electrically connected to the power source 15 of the ion gun 12, the driving source 16 of the ion gun tilting mechanism 13, the driving source 17 of the stage tilting mechanism 4, and the input means 18 including a keyboard and a mouse. Connected.

更に、図1において19はCCDカメラで、前記試料素材11のエッチング断面を−Y方向から観察するためのもので、前記真空チャン場1に取付けられており、該カメラからの映像信号は前記イオンミリング終了判定回路14dに入力される様に成っている。   Further, in FIG. 1, reference numeral 19 denotes a CCD camera for observing the etching cross section of the sample material 11 from the −Y direction, which is attached to the vacuum chamber 1 and the video signal from the camera is the ion signal. This is input to the milling end determination circuit 14d.

この様な構成を持つ薄膜試料作製装置によって、薄膜試料作製が次の様に行われる。   With the thin film sample preparation apparatus having such a configuration, the thin film sample preparation is performed as follows.

先ず、オペレータが前記入力手段18でイオンミリング開始を指示すると、前記中央制御装置14のイオン銃傾斜制御回路14bは、前記イオン銃12を左(−Y方向)に角度θ1(例えば1.5度)傾斜させるための傾斜信号を前記傾斜駆動源16に送る。該傾斜駆動源はその傾斜信号に基づいてイオン銃傾斜機構13を傾斜させる。この結果、前記イオン銃12はZ軸に対して左に角度θ1傾斜する。   First, when an operator instructs the start of ion milling with the input means 18, the ion gun tilt control circuit 14b of the central controller 14 turns the ion gun 12 to the left (−Y direction) by an angle θ1 (for example, 1.5 degrees). ) A tilt signal for tilting is sent to the tilt drive source 16. The tilt driving source tilts the ion gun tilting mechanism 13 based on the tilt signal. As a result, the ion gun 12 is inclined to the left by the angle θ1 with respect to the Z axis.

又、同時に、前記ステージ傾斜制御回路14cは、前記ステージ3をY軸を中心として繰り返し往復傾斜(例えば、±30度の1往復傾斜で、1往復傾斜30秒)させるための傾斜信号θsを前記傾斜駆動源17に送る。該傾斜駆動源はその傾斜信号に基づいて前記ステージ傾斜機構4を傾斜させる。この結果、図3に示す様に、前記試料素材11は前記遮蔽ベルト8と一緒に矢印Rに示す様に、繰り返し定速度で往復傾斜される。   At the same time, the stage tilt control circuit 14c provides a tilt signal θs for repeatedly tilting the stage 3 around the Y axis (for example, one reciprocal tilt of ± 30 degrees and one reciprocating tilt 30 seconds). It is sent to the tilt drive source 17. The tilt drive source tilts the stage tilt mechanism 4 based on the tilt signal. As a result, as shown in FIG. 3, the sample material 11 is reciprocally inclined at a constant speed as indicated by an arrow R together with the shielding belt 8.

この時、前記イオン銃制御回路14aは、前記イオン銃12よりイオンビームIBを放出させるための信号を前記イオン銃電源15に送る。すると、該電源は前記イオン銃12の各電極間にイオンビームを放出させるための所定電圧を印加するので、図4の(a)に示す様に、Z軸に対して左に角度θ1傾斜した前記イオン銃12からイオンビームIBが放出される。   At this time, the ion gun control circuit 14 a sends a signal for emitting the ion beam IB from the ion gun 12 to the ion gun power supply 15. Then, since the power source applies a predetermined voltage for emitting an ion beam between the electrodes of the ion gun 12, as shown in FIG. 4A, the power source is inclined to the left by an angle θ1. An ion beam IB is emitted from the ion gun 12.

該イオンビームは、図4の(a)に示す様に、前記遮蔽ベルト8の左斜め上方から該遮蔽ベルトと試料素材11に照射される。該イオンビーム照射は所定時間(例えば5分間)行われるので、前記試料素材11はY軸を中心として傾斜されながらイオンミリングされることになる。図4の(b)はイオンミリング開始から所定時間後の試料素材11を示しており、イオンビームが照射されたイオンビーム照射面11c,11dはミリングされ、前記遮蔽ベルト8で覆われてイオンビーム照射されなかったイオンビーム非照射面11bはミリングされずにそのまま残っている。尚、前記試料素材11に対して前記遮蔽ベルト8の左斜め上方からイオンビームが照射されているので、前記イオンビーム照射面11c側がイオンビーム照射面11dよりも多くミリングされており、又、前記イオンビーム照射面11c側がイオンビーム照射面11dよりも内側(Z軸側)に深くミリングされている。   As shown in FIG. 4A, the ion beam is applied to the shielding belt and the sample material 11 from obliquely above and to the left of the shielding belt 8. Since the ion beam irradiation is performed for a predetermined time (for example, 5 minutes), the sample material 11 is ion milled while being tilted about the Y axis. FIG. 4B shows the sample material 11 after a predetermined time from the start of ion milling. The ion beam irradiated surfaces 11c and 11d irradiated with the ion beam are milled and covered with the shielding belt 8 to be covered with the ion beam. The non-irradiated ion beam non-irradiated surface 11b remains without being milled. Since the sample material 11 is irradiated with the ion beam obliquely from the upper left side of the shielding belt 8, the ion beam irradiation surface 11c side is milled more than the ion beam irradiation surface 11d. The ion beam irradiation surface 11c side is deeply milled inward (Z-axis side) from the ion beam irradiation surface 11d.

次に、前記イオン銃傾斜制御回路14bは、前記イオン銃12を右(Y方向)に角度θ1傾斜させるための傾斜信号を前記傾斜駆動源16に送る。該傾斜駆動源はその傾斜信号に基づいてイオン銃傾斜機構13を傾斜させる。この結果、前記イオン銃12はZ軸に対して右に角度θ1傾斜する。   Next, the ion gun tilt control circuit 14 b sends a tilt signal for tilting the ion gun 12 to the right (Y direction) by an angle θ 1 to the tilt drive source 16. The tilt driving source tilts the ion gun tilting mechanism 13 based on the tilt signal. As a result, the ion gun 12 is inclined to the right by the angle θ1 with respect to the Z axis.

該イオン銃の傾斜により、図5の(a)に示す様に、Z軸に対して右にθ1傾斜したイオンビームIBが前記遮蔽ベルト8と試料素材11を照射する。該イオンビーム照射は所定時間(例えば5分間)行われ、前記と同様、前記試料素材11は前記遮蔽ベルト8と一緒に傾斜されながらイオンミリングされる。図5の(b)は前記イオン銃12を右に傾斜させた状態でのイオンミリング開始から所定時間後の試料素材11を示しており、今度は、前記イオンビーム照射面11d側がイオンビーム照射面11cよりも多くミリングされており、前記遮蔽ベルト8で覆われてイオンビーム照射されなかったイオンビーム非照射面11bはミリングされずにそのまま残っている。   Due to the inclination of the ion gun, as shown in FIG. 5A, an ion beam IB inclined to the right by θ1 with respect to the Z axis irradiates the shielding belt 8 and the sample material 11. The ion beam irradiation is performed for a predetermined time (for example, 5 minutes), and the sample material 11 is ion milled while being tilted together with the shielding belt 8 as described above. FIG. 5B shows the sample material 11 after a predetermined time from the start of ion milling with the ion gun 12 tilted to the right. This time, the ion beam irradiation surface 11d side is the ion beam irradiation surface. The ion beam non-irradiated surface 11b that has been milled more than 11c and is not irradiated with the ion beam covered with the shielding belt 8 remains without being milled.

以後、前記と同様にして前記イオン銃12が左右に繰り返し傾斜され、Z軸に対して左右にそれぞれθ1傾斜したイオンビームによって前記試料素材11はミリングされる。   Thereafter, the ion gun 12 is repeatedly tilted to the left and right in the same manner as described above, and the sample material 11 is milled by ion beams tilted by θ1 to the left and right with respect to the Z axis.

図6は該イオンミリングされて行く前記試料素材11を示した図で、前記図5の(b)の後、図6の(a)の様に該試料素材はミリングされ、該図6の(a)の後、図6の(b)に示す様に該試料素材はミリングされる。そして、その後、何回か前記イオン銃12が左右に傾斜されて前記試料素材11のイオンミリングが行われ、図6の(c)に示す様に該試料素材がミリングされる。   FIG. 6 is a view showing the sample material 11 that is ion-milled. After (b) in FIG. 5, the sample material is milled as shown in FIG. After a), the sample material is milled as shown in FIG. Thereafter, the ion gun 12 is tilted to the left and right several times to perform ion milling of the sample material 11, and the sample material is milled as shown in FIG.

該図6の(a)〜図6の(c)に示す様に、前記試料素材11のイオンビーム非照射面11bはミリングされずに残ったままであるが、該イオンビーム非照射面の周囲の試料素材部分は徐々にミリングされ、図6の(c)に示す様に、A部分については、イオンビーム非照射面11bから下方(−Z方向)に向かうに従って薄くなっている。   As shown in FIGS. 6A to 6C, the non-irradiated surface 11b of the sample material 11 remains without being milled, but around the non-irradiated surface of the ion beam. The sample material portion is gradually milled, and as shown in FIG. 6C, the portion A becomes thinner from the non-irradiated surface 11b toward the lower side (−Z direction).

図6の(d)は前記図6の(c)の後、前記イオン銃12の向きが変えられて前記試料素材11に対して更にイオンビーム照射が行われている状態を示しており、図6の(c)に示した前記試料素材11のA部分のイオンミリングが進み、該試料素材に貫通孔Hが開いている。該貫通孔Hの位置は、前記試料素材11の上面からHLの距離(例えば、300μm程度)の所である。この貫通口Hの開く位置は、前記イオン銃12の傾斜角度に密接に関係しており、前記遮蔽ベルト8と試料素材11に対してどの方向からイオンビームを照射するかにより該貫通孔の開く位置が変わる。   FIG. 6D shows a state in which the direction of the ion gun 12 is changed and further the ion beam irradiation is performed on the sample material 11 after FIG. 6C. The ion milling of the A portion of the sample material 11 shown in (c) of FIG. 6 proceeds, and a through hole H is opened in the sample material. The position of the through hole H is a distance HL (for example, about 300 μm) from the upper surface of the sample material 11. The opening position of the through-hole H is closely related to the inclination angle of the ion gun 12, and the through-hole is opened depending on from which direction the ion beam is applied to the shielding belt 8 and the sample material 11. The position changes.

図6の(e)は、図6の(d)の試料素材11を−Y方向から(CCDカメラ19側)から見た図である。   FIG. 6E is a view of the sample material 11 of FIG. 6D viewed from the −Y direction (from the CCD camera 19 side).

該CCDカメラ23は、イオンミリング開始時点から前記試料素材11を正面から撮影しており、その像信号が前記イオンミリング終了判定回路14dに送られている。   The CCD camera 23 has photographed the sample material 11 from the front from the start of ion milling, and the image signal is sent to the ion milling end determination circuit 14d.

該イオンミリング終了判定回路は該像信号に基づいて前記試料素材11の形状変化を常に監視しており、前記図6の(d)に示した様に該試料素材に貫通孔Hが開いたことを検出すると、前記イオン銃制御回路14aにミリング終了信号を送る。   The ion milling end judging circuit constantly monitors the shape change of the sample material 11 based on the image signal, and the through hole H is opened in the sample material as shown in FIG. 6 (d). Is detected, a milling end signal is sent to the ion gun control circuit 14a.

すると、該イオン銃制御回路は、イオン照射を停止させるための信号を前記電源15に送るので、前記イオン銃12からのイオンビーム放出は停止される。   Then, the ion gun control circuit sends a signal for stopping the ion irradiation to the power source 15, so that the ion beam emission from the ion gun 12 is stopped.

同時に、前記イオンミリング終了判定回路14dからのイオンミリング終了信号は前記イオン銃傾斜制御回路14bとステージ傾斜制御回路14cにも送られ、それによりこれらの制御回路は傾斜停止信号をそれぞれの駆動源16,17に送るので、前記イオン銃12の傾斜とステージ3の傾斜は停止される。   At the same time, the ion milling end signal from the ion milling end determination circuit 14d is also sent to the ion gun tilt control circuit 14b and the stage tilt control circuit 14c, whereby these control circuits send tilt stop signals to the respective drive sources 16. , 17, the tilt of the ion gun 12 and the tilt of the stage 3 are stopped.

以上の様にして、図6の(d),(e)に示す薄膜試料が出来上がる。該出来上がった試料のA部分はイオンビーム非照射面11bから下方に向かうに従って薄くなっており、前記貫通孔Hの周辺部分Kは、透過電子顕微鏡観察に適した100Å程度の薄膜となっている。   As described above, the thin film sample shown in FIGS. 6D and 6E is completed. The A portion of the completed sample is thinner as it goes downward from the non-irradiated surface 11b, and the peripheral portion K of the through hole H is a thin film of about 100 mm suitable for transmission electron microscope observation.

特許第4486462号公報Japanese Patent No. 4486462

しかし、前記透過電子顕微鏡観察に適した100Å程度の薄膜部分、即ち、前記貫通孔Hの周辺部分Kは極めて小さい領域である。   However, the thin film portion of about 100 mm suitable for the transmission electron microscope observation, that is, the peripheral portion K of the through hole H is a very small region.

従って、この様な試料を透過電子顕微鏡の試料とした場合、観察視野が前記貫通孔Hの極めて近い周辺部に限られてしまい、試料観察に関しての使用効率が著しく低いものとなるばかりか、試料自身を充分に観察及び分析出来ない。   Therefore, when such a sample is used as a sample for a transmission electron microscope, the observation field of view is limited to the very peripheral portion of the through-hole H, and not only the use efficiency for sample observation is remarkably low. Cannot observe and analyze himself sufficiently.

本発明はこの様な問題を解決するためになされたもので、透過電子顕微鏡等の試料として観察可能領域のより広い薄膜試料が作製出来る新規な薄膜試料作製方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a novel thin film sample preparation method capable of preparing a thin film sample having a wider observable region as a sample such as a transmission electron microscope.

本発明の薄膜試料作製方法は、試料素材上にイオンビーム非照射面とその周囲にイオンビーム照射面を形成するための遮蔽材を前記試料素材上に配置し、該遮蔽材の上方から該遮蔽材と前記試料素材にイオンビームを照射し、前記イオンビーム非照射面をイオンミリングせずに残して、その周囲のイオンビーム照射面をイオンミリングするようにした試料作製方法であって、前記イオンビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなり、最終的に貫通孔が開いた試料が出来る様に、前記イオンビームの照射方向をそれぞれ設定して前記遮蔽材と試料素材に向けて異なる方向からイオンビームを照射する様に成すと共に、作製しようとする薄膜の面に直交する軸、又は、該軸に平行な軸を中心として前記試料素材を傾斜させながらイオンビームを試料素材に照射する様にし、前記イオンビーム非照射面の下方の試料素材部分に貫通孔が開いたら試料素材へのイオンビーム照射を停止する様にした薄膜試料作製方法において、前記試料素材の傾斜において、少なくても1つの傾斜角で該試料素材を一時停止させる様に成した事を特徴とする。   In the thin film sample preparation method of the present invention, an ion beam non-irradiated surface on a sample material and a shielding material for forming an ion beam irradiated surface around the sample material are disposed on the sample material, and the shielding is performed from above the shielding material. A sample preparation method in which an ion beam is irradiated to a material and the sample material, and the ion beam non-irradiated surface is left without being ion milled, and the surrounding ion beam irradiated surface is ion milled. The ion beam irradiation direction is set so that the sample becomes thinner as it goes downward from the non-irradiated surface, and finally a through hole is formed, and ions are applied from different directions toward the shielding material and the sample material. While irradiating the beam, the sample material is tilted around an axis orthogonal to the plane of the thin film to be produced or an axis parallel to the axis. In the thin film sample preparation method, when the sample material is irradiated, the ion beam irradiation to the sample material is stopped when a through-hole is opened in the sample material portion below the non-irradiated surface of the ion beam. In the inclination, the sample material is temporarily stopped at at least one inclination angle.

又、本発明の薄膜試料作製方法は、試料素材上にイオンビーム非照射面とその周囲にイオンビーム照射面を形成するための遮蔽材を前記試料素材上に配置し、該遮蔽材の上方から該遮蔽材と前記試料素材にイオンビームを照射し、前記イオンビーム非照射面をイオンミリングせずに残して、その周囲のイオンビーム照射面をイオンミリングするようにした試料作製方法であって、前記イオンビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなり、最終的に貫通孔が開いた試料が出来る様に、前記イオンビームの照射方向をそれぞれ設定して前記遮蔽材と試料素材に向けて異なる方向からイオンビームを照射する様に成すと共に、作製しようとする薄膜の面に直交する軸、又は、該軸に平行な軸を中心として前記試料素材を所定の速度で傾斜させながらイオンビームを試料素材に照射する様にし、前記イオンビーム非照射面の下方の試料素材部分に貫通孔が開いたら試料素材へのイオンビーム照射を停止する様にした薄膜試料作製方法において、前記試料素材の傾斜において、前記所定の速度で変化している傾斜角の少なくとも1箇所の僅かな傾斜角範囲において極めて低速度で試料素材を傾斜させる様に成した事を特徴とする。   In the thin film sample preparation method of the present invention, a shielding material for forming an ion beam non-irradiated surface on the sample material and an ion beam irradiated surface around the sample material is disposed on the sample material, and from above the shielding material. A sample preparation method in which the shielding material and the sample material are irradiated with an ion beam, the ion beam non-irradiated surface is left without being ion milled, and the surrounding ion beam irradiated surface is ion milled. Different directions toward the shielding material and the sample material by setting the irradiation direction of the ion beam so that the sample becomes thinner from the non-irradiated surface of the ion beam and finally a sample having a through hole is formed. The sample material is tilted at a predetermined speed around an axis orthogonal to the surface of the thin film to be produced or an axis parallel to the axis. In the thin film sample preparation method, the sample material is irradiated with an ion beam, and the ion beam irradiation to the sample material is stopped when a through hole is opened in the sample material portion below the non-irradiated surface of the ion beam. In the inclination of the sample material, the sample material is inclined at an extremely low speed in a slight inclination angle range of at least one of the inclination angles changing at the predetermined speed.

本発明によれば、透過電子顕微鏡等の観察に適した薄膜部分を広く形成した薄膜試料を作製することが出来る。   According to the present invention, a thin film sample in which a thin film portion suitable for observation with a transmission electron microscope or the like is widely formed can be produced.

薄膜試料作製装置の全体構成を示している。The whole structure of a thin film sample preparation apparatus is shown. 図1に示す薄膜試料作製装置の真空チャンバ内の一構造例を示している。2 shows an example of a structure in a vacuum chamber of the thin film sample manufacturing apparatus shown in FIG. 試料素材の繰り返し往復傾斜の様子を示している。The state of repeated reciprocating inclination of the sample material is shown. イオン銃をZ軸に対して左に傾斜させた時の遮蔽ベルトと試料素材へのイオンビーム照射状態と試料素材のミリング状態を示す。The shielding belt, the ion beam irradiation state on the sample material, and the milling state of the sample material when the ion gun is tilted to the left with respect to the Z axis are shown. イオン銃をZ軸に対して右に傾斜させた時の遮蔽ベルトと試料素材へのイオンビーム照射状態と試料素材のミリング状態を示す。The ion belt irradiation state and the sample material milling state when the ion gun is tilted to the right with respect to the Z axis are shown. 試料素材がイオンミリングされて行く状態を示す。A state in which the sample material is ion milled is shown. 試料素材の代表的傾斜角度における試料素材へのイオンビーム照射領域を示す。The ion beam irradiation area | region to the sample material in the typical inclination angle of a sample material is shown. 試料素材へのイオンビーム照射領域QAの軌跡を示す。The locus of the ion beam irradiation area QA on the sample material is shown. 試料素材を最大角傾斜した時の試料素材へのイオンビーム照射領域示す。The ion beam irradiation area to the sample material when the sample material is inclined at the maximum angle is shown. 本発明の薄膜試料作製方法における試料素材へのイオンビーム照射領域QA,QA´及びQA´´の軌跡を示す。The locus | trajectory of ion beam irradiation area | region QA, QA 'and QA' 'to the sample raw material in the thin film sample preparation method of this invention is shown.

本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の原理について説明する。   Prior to the description of the embodiments of the present invention, the principle of the present invention will be described.

先ず、本発明者は前記従来の薄膜作製方法の問題点の成因について考察した。   First, the present inventor considered the cause of the problems of the conventional thin film manufacturing method.

前記従来の薄膜作製方法においては、前記ステージ3はY軸を中心として繰り返し往復傾斜している。即ち、図3に示す様に、前記試料素材11は前記遮蔽ベルト8と一緒に矢印Rに示す様に、繰り返し往復傾斜されている。この往復傾斜における各傾斜角度での前記試料素材11へのイオンビーム照射領域を探求すると、次の様に考えられる。   In the conventional thin film manufacturing method, the stage 3 is repeatedly reciprocated around the Y axis. That is, as shown in FIG. 3, the sample material 11 is repeatedly reciprocated and inclined as shown by the arrow R together with the shielding belt 8. When the ion beam irradiation area to the sample material 11 at each inclination angle in this reciprocating inclination is searched, it can be considered as follows.

図7の(a)〜(e)は、代表的傾斜角度における前記試料素材11へのイオンビーム照射領域を示したもので、図7の(a)は傾斜角度0度の場合、図7の(c)は傾斜角度が時計方向に最大の場合、図7の(e)は傾斜角度が反時計方向に最大の場合、図7の(b)は傾斜角度が時計方向に0度と最大角の中間にある場合、図7の(d)は傾斜角度が反時計方向に0度と最大角の中間にある場合をそれぞれ示している。   FIGS. 7A to 7E show ion beam irradiation regions on the sample material 11 at typical inclination angles. FIG. 7A shows the case of FIG. 7C shows the maximum tilt angle in the clockwise direction, FIG. 7E shows the maximum tilt angle in the counterclockwise direction, and FIG. 7B shows the maximum tilt angle of 0 degrees clockwise. (D) of FIG. 7 shows the case where the tilt angle is between 0 degrees and the maximum angle in the counterclockwise direction.

これら図7の(a)〜(e)中において、帯状の領域QAは前記試料素材11の上面からHL辺りのイオンビーム照射領域、QBは該イオンビーム照射領域QAの上下のイオンビーム照射領域で、前者の領域QAは後者の領域QBに比べイオンミリングレートが高い。   In FIGS. 7A to 7E, a band-like region QA is an ion beam irradiation region around HL from the upper surface of the sample material 11, and QB is an ion beam irradiation region above and below the ion beam irradiation region QA. The former region QA has a higher ion milling rate than the latter region QB.

図8は前記試料素材11への前記前者のイオンビーム照射領域QAの軌跡を描いたもので、該軌跡の中心部分CRに常時イオンビームが照射されており、この部分に前記貫通孔Kが開き、該貫通孔のごく周辺部分が可なり薄く(透過電子顕微鏡等の観察に適した50nm程度の薄膜)ミリングされ、その他の軌跡領域は透過電子顕微鏡等の観察に適した薄さにはミリングされない。
そこで、本発明者は、前記貫通孔Kのごく周辺だけではなく、前記比較的イオンミリングレートの高いイオンビーム照射領域QAの軌跡部分中にも透過電子顕微鏡等の観察に適した薄膜領域を作製する方法を模索し、前記ステージの往復傾斜において、少なくとも或る1つの傾斜角度で所定時間ステージを一時停止させれば、その傾斜角度時における、前記比較的イオンミリングレートの高いイオンビーム照射領域QAのイオンミリングレートが著しく大きくなり、この領域も透過電子顕微鏡等の観察に適した薄膜領域に出来るものと考えた。尚、多くの傾斜角度で一時停止すると、常時イオンビームが照射されている前記中心部分CRのイオンミリングレートが短時間に極めて大きくなり、一時停止傾斜角度におけるイオンビーム照射領域QAが透過電子顕微鏡等の観察に適した薄膜に成る前に、該中心部分CRに貫通孔Kが開いてしまうので、1〜数箇所で一時停止するのが良いと思われる。又、一時停止させる代わりに、一定速度で変化している傾斜角の或る狭い傾斜角範囲で試料ステージを極めて低速度で傾斜させる様にしても、その傾斜角度範囲における、前記比較的イオンミリングレートの高いイオンビーム照射領域QAのイオンミリングレートが著しく大きく成ると考えられる。
本発明はこの様な考えに基づいて成されたもので、本発明の薄膜試料作成方法の実施形態を以下に図面を用いて説明する。
本発明の薄膜試料作成方法を実施する薄膜試料作製装置は前記図1及び図2に示すものと殆ど構成は同一である。異なる構成点は、中央制御装置14´、該中央制御装置の指令を受けるステージ傾斜制御回路14c´、及び該ステージ傾斜制御回路からの傾斜信号で作動する傾斜駆動源17´にある。即ち、中央制御装置14´はステージ3を正負各最大傾斜角度時に所定時間一時停止させながら繰り返し往復傾斜させる指令を前記ステージ傾斜制御回路14c´を送り、該ステージ傾斜制御回路は前記ステージ傾斜機構4を正負最大傾斜角度時にステージ3を所定時間一時停止させながら繰り返し往復傾斜させる傾斜信号を傾斜駆動源17´に送る様に構成されている。
FIG. 8 depicts a trajectory of the former ion beam irradiation area QA on the sample material 11. The central portion CR of the trajectory is always irradiated with an ion beam, and the through-hole K opens in this portion. The very peripheral portion of the through-hole is extremely thin (a thin film of about 50 nm suitable for observation with a transmission electron microscope or the like), and the other locus regions are not milled to a thickness suitable for observation with a transmission electron microscope or the like. .
Therefore, the present inventors produce a thin film region suitable for observation with a transmission electron microscope or the like not only in the very periphery of the through hole K but also in the locus portion of the ion beam irradiation region QA having a relatively high ion milling rate. If the stage is temporarily stopped at a certain tilt angle in the reciprocating tilt of the stage, the ion beam irradiation region QA having a relatively high ion milling rate at the tilt angle is searched. The ion milling rate was significantly increased, and this region was considered to be a thin film region suitable for observation with a transmission electron microscope or the like. Note that when the beam is temporarily stopped at many tilt angles, the ion milling rate of the central portion CR, which is constantly irradiated with the ion beam, becomes extremely large in a short time, and the ion beam irradiation region QA at the pause angle of tilt becomes a transmission electron microscope or the like. Since the through hole K is opened in the central portion CR before it becomes a thin film suitable for the observation, it seems to be better to pause at one to several places. Alternatively, instead of temporarily stopping, if the sample stage is tilted at an extremely low speed within a narrow tilt angle range where the tilt angle is changing at a constant speed, the relatively ion milling in the tilt angle range is performed. It is considered that the ion milling rate of the ion beam irradiation area QA having a high rate is remarkably increased.
The present invention has been made based on such an idea, and an embodiment of the thin film sample preparation method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The thin film sample preparation apparatus for carrying out the thin film sample preparation method of the present invention has almost the same configuration as that shown in FIGS. The different components are the central controller 14 ', a stage tilt control circuit 14c' that receives commands from the central controller, and a tilt drive source 17 'that operates with a tilt signal from the stage tilt control circuit. That is, the central control unit 14 'sends the stage tilt control circuit 14c' a command to repeatedly reciprocate the stage 3 while temporarily stopping the stage 3 at each positive and negative maximum tilt angle for a predetermined time. Is configured to send a tilt signal to the tilt drive source 17 'to repeatedly tilt back and forth while temporarily suspending the stage 3 at a positive and negative maximum tilt angle.

この様な構成を持つ薄膜試料作製装置によって、薄膜試料作製が次の様に行われる。   With the thin film sample preparation apparatus having such a configuration, the thin film sample preparation is performed as follows.

先ず、オペレータが前記入力手段18でイオンミリング開始を指示すると、前記中央制御装置14´のイオン銃傾斜制御回路14bは、前記イオン銃12を左(−Y方向)に角度θ1傾斜させるための傾斜信号を前記傾斜駆動源16に送る。該傾斜駆動源はその傾斜信号に基づいてイオン銃傾斜機構13を傾斜させる。この結果、前記イオン銃12はZ軸に対して左に角度θ1傾斜する。   First, when an operator instructs to start ion milling with the input means 18, the ion gun tilt control circuit 14b of the central control device 14 'tilts the ion gun 12 to tilt to the left (-Y direction) by an angle θ1. A signal is sent to the tilt drive source 16. The tilt driving source tilts the ion gun tilting mechanism 13 based on the tilt signal. As a result, the ion gun 12 is inclined to the left by the angle θ1 with respect to the Z axis.

又、同時に、中央制御装置14´はステージ3を正負各最大傾斜角度時に所定時間一時停止させながらY軸を中心として繰り返し往復傾斜させる指令を前記ステージ傾斜制御回路14c´を送るので、該ステージ傾斜制御回路は前記ステージ傾斜機構4を正負各最大傾斜角度時に所定時間一時停止させながらY軸を中心として繰り返し往復傾斜させる傾斜信号を傾斜駆動源17´に送る。従って、該傾斜駆動源はその傾斜信号に基づいて前記ステージ傾斜機構4を傾斜させる。この結果、試料素材11は前記遮蔽ベルト8と一緒に、正負各最大傾斜角度時に所定時間一時停止しながらY軸を中心として繰り返し往復傾斜される。   At the same time, the central controller 14 'sends a command to the stage inclination control circuit 14c' to repeatedly reciprocate around the Y axis while temporarily suspending the stage 3 at each positive and negative maximum inclination angle for a predetermined time. The control circuit sends to the tilt drive source 17 'a tilt signal for repeatedly tilting the stage tilt mechanism 4 reciprocatingly about the Y axis while pausing the stage tilt mechanism 4 at positive and negative maximum tilt angles for a predetermined time. Therefore, the tilt drive source tilts the stage tilt mechanism 4 based on the tilt signal. As a result, the sample material 11 is repeatedly reciprocated and tilted around the Y axis together with the shielding belt 8 while temporarily stopping for a predetermined time at each positive and negative maximum inclination angle.

この時、前記イオン銃制御回路14aは、前記イオン銃12よりイオンビームIBを放出させるための信号を前記イオン銃電源15に送る。すると、該電源は前記イオン銃12の各電極間にイオンビームを放出させるための所定電圧を印加するので、Z軸に対して左に角度θ1傾斜した前記イオン銃12からイオンビームIBが放出される。   At this time, the ion gun control circuit 14 a sends a signal for emitting the ion beam IB from the ion gun 12 to the ion gun power supply 15. Then, since the power supply applies a predetermined voltage for emitting an ion beam between the electrodes of the ion gun 12, the ion beam IB is emitted from the ion gun 12 inclined at an angle θ1 to the left with respect to the Z axis. The

該イオンビームは、前記遮蔽ベルト8の左斜め上方から該遮蔽ベルトと試料素材11に照射されるので、前記試料素材11はY軸を中心として傾斜されながらイオンミリングされることになる。   Since the ion beam is applied to the shielding belt and the sample material 11 from the upper left of the shielding belt 8, the sample material 11 is ion milled while being tilted about the Y axis.

この際、前記試料素材11が時計方向に最大角傾斜した時及び反時計方向に最大角傾斜した時に予め決められた所定時間一時停止する。 図9の(a)は、試料素材11が時計方向に最大傾斜角で一時停止した時のイオンビーム照射領域を示したもの、図9の(b)は試料素材11が反時計方向に最大傾斜角で一時停止した時のイオンビーム照射領域を示したもので、何れの時も、前記試料素材11の上面からHL辺りのイオンビーム照射領域QA´,QA´´は、他の傾斜角度時の同一位置のイオンビーム照射領域QAよりもイオンミリングレートが可なり高い。従って、前記試料素材11の上面からHL辺りのイオンビーム照射領域の軌跡を示している図10に示す様に、常時イオンビームが照射されている該軌跡の中心部分CR程ではないが、前記イオンビーム照射領域QA´,QA´´に対応する軌跡部分(実線部分)は他の軌跡部分よりイオンミリングレートが可なり高くなっている。   At this time, the specimen material 11 is temporarily stopped for a predetermined time when it is tilted by the maximum angle in the clockwise direction and when tilted by the maximum angle in the counterclockwise direction. 9A shows the ion beam irradiation region when the sample material 11 is temporarily stopped at the maximum inclination angle in the clockwise direction, and FIG. 9B shows the maximum inclination of the sample material 11 in the counterclockwise direction. The ion beam irradiation area when temporarily stopped at an angle is shown. At any time, the ion beam irradiation areas QA ′ and QA ″ around the HL from the upper surface of the sample material 11 are at other tilt angles. The ion milling rate is considerably higher than that of the ion beam irradiation area QA at the same position. Accordingly, as shown in FIG. 10 showing the locus of the ion beam irradiation region around HL from the upper surface of the sample material 11, the ion beam is not as much as the central portion CR of the locus where the ion beam is constantly irradiated. The trajectory portions (solid line portions) corresponding to the beam irradiation areas QA ′ and QA ″ have a considerably higher ion milling rate than the other trajectory portions.

次に、前記イオン銃傾斜制御回路14bは、前記イオン銃12を右(Y方向)に角度θ1傾斜させるための傾斜信号を前記傾斜駆動源16に送る。該傾斜駆動源はその傾斜信号に基づいてイオン銃傾斜機構13を傾斜させる。この結果、前記イオン銃12はZ軸に対して右に角度θ1傾斜する。   Next, the ion gun tilt control circuit 14 b sends a tilt signal for tilting the ion gun 12 to the right (Y direction) by an angle θ 1 to the tilt drive source 16. The tilt driving source tilts the ion gun tilting mechanism 13 based on the tilt signal. As a result, the ion gun 12 is inclined to the right by the angle θ1 with respect to the Z axis.

該イオン銃の傾斜により、Z軸に対して右にθ1傾斜したイオンビームIBが前記遮蔽ベルト8と試料素材11を照射する。該イオンビーム照射は、前記と同様、前記試料素材11は前記遮蔽ベルト8と一緒に傾斜されながらイオンミリングされる。   Due to the inclination of the ion gun, the shielding belt 8 and the sample material 11 are irradiated by the ion beam IB inclined to the right by θ1 with respect to the Z axis. In the ion beam irradiation, the sample material 11 is ion milled while being tilted together with the shielding belt 8 as described above.

この際、前記と同様に、前記試料素材11が時計方向に最大角傾斜した時及び反時計方向に最大角傾斜した時に予め決められた所定時間一時停止するので、試料素材11が時計方向に最大傾斜角で一時停止した時及び試料素材11が反時計方向に最大傾斜角で一時停止した時の各試料素材11の上面からHL辺りのイオンビーム照射領域QA´,QA´´は、他の傾斜角度時の同一イオンビーム照射領域QAよりもイオンミリングレートが可なり高くなる。   At this time, similarly to the above, when the sample material 11 is tilted at the maximum angle in the clockwise direction and when it is tilted at the maximum angle in the counterclockwise direction, the sample material 11 is temporarily stopped for a predetermined time. The ion beam irradiation areas QA ′ and QA ″ around HL from the upper surface of each sample material 11 when the sample material 11 is temporarily stopped at the tilt angle and when the sample material 11 is stopped at the maximum tilt angle counterclockwise are other tilts. The ion milling rate is considerably higher than that of the same ion beam irradiation area QA at the angle.

以後、前記と同様にして前記イオン銃12が左右に繰り返し傾斜され、Z軸に対して左右にそれぞれθ1傾斜したイオンビームによって前記試料素材11はミリングされる。   Thereafter, the ion gun 12 is repeatedly tilted to the left and right in the same manner as described above, and the sample material 11 is milled by ion beams tilted by θ1 to the left and right with respect to the Z axis.

そして、この様なイオンミリング過程において、CCDカメラ23から前記試料素材11に貫通孔Hが開いたこと示す像信号が前記イオンミリング終了判定回路14dに送られると、該イオンミリング終了判定回路は該像信号に基づいて前記試料素材11へのイオンミリング終了信号を前記イオン銃制御回路14aに送る。   In such an ion milling process, when an image signal indicating that the through hole H is opened in the sample material 11 is sent from the CCD camera 23 to the ion milling end determination circuit 14d, the ion milling end determination circuit Based on the image signal, an ion milling end signal for the sample material 11 is sent to the ion gun control circuit 14a.

すると、該イオン銃制御回路は、イオン照射を停止させるための信号を前記電源15に送るので、前記イオン銃12からのイオンビーム放出は停止される。   Then, the ion gun control circuit sends a signal for stopping the ion irradiation to the power source 15, so that the ion beam emission from the ion gun 12 is stopped.

同時に、前記イオンミリング終了判定回路14dからのイオンミリング終了信号は前記イオン銃傾斜制御回路14bとステージ傾斜制御回路14c´にも送られ、それによりこれらの制御回路は傾斜停止信号をそれぞれの駆動源16,17´に送るので、前記イオン銃12の傾斜とステージ3の傾斜は停止される。   At the same time, the ion milling end signal from the ion milling end determination circuit 14d is also sent to the ion gun tilt control circuit 14b and the stage tilt control circuit 14c ', so that these control circuits send tilt stop signals to the respective drive sources. 16 and 17 ', the inclination of the ion gun 12 and the inclination of the stage 3 are stopped.

以上の様にして薄膜試料が出来上がる。該出来上がった試料は前記貫通孔Hのごく周辺部分だけではなく、試料素材を時計方向に最大傾斜した時のイオンビーム照射領域及び試料素材を反時計方向に最大傾斜した時のイオンビーム照射領域も透過電子顕微鏡観察に適した50nm程度の薄膜となっている。   A thin film sample is completed as described above. The completed sample is not only the very peripheral portion of the through-hole H, but also an ion beam irradiation region when the sample material is tilted to the maximum in the clockwise direction and an ion beam irradiation region when the sample material is tilted to the maximum in the counterclockwise direction. It is a thin film of about 50 nm suitable for observation with a transmission electron microscope.

尚、前例では、試料素材を時計方向に最大傾斜した時と反時計方向に最大傾斜した時に該試料素材を一時停止するようにしたが、他の1箇所以上の傾斜角度で一時停止させるようにしても良い。但し、一時停止させる角度により、貫通孔以外にイオンミリングレートが高く成る試料素材におけるイオンビーム照射領域が変化する。   In the previous example, the sample material is paused when the sample material is tilted maximum clockwise and when it is tilted maximum counterclockwise. However, the sample material is temporarily stopped at one or more other tilt angles. May be. However, the ion beam irradiation region in the sample material in which the ion milling rate is increased in addition to the through hole changes depending on the angle at which the beam is temporarily stopped.

又、試料素材を或る傾斜角度で一時停止する代わりに、所定の速度で変化している傾斜角の或る1つ以上の僅かな傾斜角範囲において極めて低速度で試料素材を傾斜させ、該傾斜角範囲において試料素材の上面からHL辺りのイオンビーム照射領域のエッチングレートを上げる様にしても良い。   Also, instead of pausing the sample material at a certain tilt angle, the sample material is tilted at a very low speed in one or more slight tilt angle ranges of the tilt angle changing at a predetermined speed. You may make it raise the etching rate of the ion beam irradiation area | region around HL from the upper surface of a sample raw material in the inclination angle range.

1:真空チャンバ,2:排気装置,3:ステージ,4:ステージ傾斜機構,5:試料台,5a:切り欠き,6a,6b:ガイドピン,7a,7b,7c,7d:プーリー,8:遮蔽ベルト,9:モータ,10:試料ホルダ,11:試料素材,12:イオン銃,13:イオン銃傾斜機構,14:中央制御装置,14a:イオン銃制御回路,14b:イオン銃傾斜制御回路,14c:ステージ傾斜制御回路,14d:イオンミリング終了判定回路,15:電源,16:駆動源源,17:駆動源,18:入力手段,19:CCDカメラ   1: Vacuum chamber, 2: Exhaust device, 3: Stage, 4: Stage tilt mechanism, 5: Sample stage, 5a: Notch, 6a, 6b: Guide pin, 7a, 7b, 7c, 7d: Pulley, 8: Shielding Belt: 9: Motor, 10: Sample holder, 11: Sample material, 12: Ion gun, 13: Ion gun tilt mechanism, 14: Central controller, 14a: Ion gun control circuit, 14b: Ion gun tilt control circuit, 14c : Stage tilt control circuit, 14d: Ion milling completion determination circuit, 15: Power source, 16: Drive source, 17: Drive source, 18: Input means, 19: CCD camera

Claims (5)

試料素材上にイオンビーム非照射面とその周囲にイオンビーム照射面を形成するための
遮蔽材を前記試料素材上に配置し、該遮蔽材の上方から該遮蔽材と前記試料素材にイオン
ビームを照射し、前記イオンビーム非照射面をイオンミリングせずに残して、その周囲の
イオンビーム照射面をイオンミリングするようにした試料作製方法であって、前記イオン
ビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなり、最終的に貫通孔が開いた試料が出来
る様に、前記イオンビームの照射方向をそれぞれ設定して前記遮蔽材と試料素材に向けて
異なる方向からイオンビームを照射する様に成すと共に、作製しようとする薄膜の面に直
交する軸、又は、該軸に平行な軸を中心として前記試料素材を傾斜させながらイオンビー
ムを試料素材に照射する様にし、前記イオンビーム非照射面の下方の試料素材部分に貫通
孔が開いたら試料素材へのイオンビーム照射を停止する様にした薄膜試料作製方法におい
て、前記試料素材の傾斜において、少なくても1つの傾斜角で該試料素材を一時停止させ
る様に成した事を特徴とする薄膜試料作製方法。
A shielding material for forming an ion beam non-irradiation surface on the sample material and an ion beam irradiation surface around the surface is disposed on the sample material, and an ion beam is applied to the shielding material and the sample material from above the shielding material. Irradiating and leaving the ion beam non-irradiated surface without ion milling, and a sample preparation method in which the surrounding ion beam irradiated surface is ion milled, as it goes downward from the ion beam non-irradiated surface The ion beam irradiation direction is set so that the sample is thinned and finally the through hole is opened, and the ion beam is irradiated from different directions toward the shielding material and the sample material. The sample material is irradiated with an ion beam while the sample material is tilted about an axis orthogonal to the surface of the thin film to be produced or an axis parallel to the axis. In the thin film sample manufacturing method in which the ion beam irradiation to the sample material is stopped when a through hole is opened in the sample material portion below the non-ion beam irradiation surface, at least one inclination of the sample material is inclined. A method for preparing a thin film sample, characterized in that the sample material is temporarily stopped at a corner.
試料素材上にイオンビーム非照射面とその周囲にイオンビーム照射面を形成するための
遮蔽材を前記試料素材上に配置し、該遮蔽材の上方から該遮蔽材と前記試料素材にイオン
ビームを照射し、前記イオンビーム非照射面をイオンミリングせずに残して、その周囲の
イオンビーム照射面をイオンミリングするようにした試料作製方法であって、前記イオン
ビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなり、最終的に貫通孔が開いた試料が出来
る様に、前記イオンビームの照射方向をそれぞれ設定して前記遮蔽材と試料素材に向けて
異なる方向からイオンビームを照射する様に成すと共に、作製しようとする薄膜の面に直
交する軸、又は、該軸に平行な軸を中心として前記試料素材を所定の速度で傾斜させなが
らイオンビームを試料素材に照射する様にし、前記イオンビーム非照射面の下方の試料素
材部分に貫通孔が開いたら試料素材へのイオンビーム照射を停止する様にした薄膜試料作
製方法において、前記試料素材の傾斜において、前記所定の速度で変化している傾斜角の
少なくと
も1箇所の僅かな傾斜角範囲において極めて低速度で試料素材を傾斜させる様に
成した事を特徴とする薄膜試料作製方法。
A shielding material for forming an ion beam non-irradiation surface on the sample material and an ion beam irradiation surface around the surface is disposed on the sample material, and an ion beam is applied to the shielding material and the sample material from above the shielding material. Irradiating and leaving the ion beam non-irradiated surface without ion milling, and a sample preparation method in which the surrounding ion beam irradiated surface is ion milled, as it goes downward from the ion beam non-irradiated surface The ion beam irradiation direction is set so that the sample is thinned and finally the through hole is opened, and the ion beam is irradiated from different directions toward the shielding material and the sample material. An ion beam is applied to the sample material while tilting the sample material at a predetermined speed about an axis orthogonal to the surface of the thin film to be produced or an axis parallel to the axis. In the thin film sample preparation method, the ion beam irradiation to the sample material is stopped when a through hole is opened in the sample material portion below the non-ion beam irradiation surface. A thin film sample preparation method characterized in that the sample material is inclined at an extremely low speed in a slight inclination angle range of at least one of the inclination angles changing at the above-mentioned speed.
前記遮蔽材はベルト状に形成されたものである事を特徴とする請求項1又は2記載の薄
膜試料作製方法
3. The method for preparing a thin film sample according to claim 1, wherein the shielding material is formed in a belt shape.
前記試料素材と遮蔽材を一緒に傾斜させる様に成した事を特徴とする請求項1又は2記
載の薄膜試料作製方法
3. The thin film sample manufacturing method according to claim 1, wherein the sample material and the shielding material are inclined together.
前記試料素材の傾斜において、二箇所の最大の傾斜角でそれぞれ該試料素材を一時停止さ
せる様に成した事を特徴とする請求項1記載の薄膜試料作製方法。
2. The thin film sample manufacturing method according to claim 1, wherein the sample material is temporarily stopped at two maximum inclination angles in the inclination of the sample material.
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