JP5930410B2 - イオンビーム試料準備装置及び方法 - Google Patents
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Description
本願は、先に出願された2010年4月11日に出願された米国仮特許出願第61/322,870号明細書の利益を主張するものである。出願第61/322,870号明細書は参照により本明細書に援用される。
p1)処理が望まれる試料の領域をイオンシールドの使用可能部分に位置合わせするステップ、
p2)試料の所望の領域を1つ又は複数のイオンビームで処理することができるように、BIBSCイオンミリングシステム内で試料とシールドとを位置合わせするステップ、
p3)イオンミリングシステムを、イオンビームミリングに適切な真空レベルまで脱気するステップ、
p4)時には生体内光学顕微鏡撮像等のプロセス監視ステップを使用し、十分な切断深度及び断面品質を確認して、1つ又は複数のイオンミリング動作を実行するステップ、
p5)BIBSCイオンミリング機器を通気し、機器から試料を取り出すステップ。
p6)最終的な解析顕微鏡に試料を導入し、解析を開始できるように、顕微鏡を初期化するステップ、
p7)所望のエリアを撮像できるように、任意の数の顕微鏡の並進移動ステージ、傾斜ステージ、及び回転ステージを調整することにより、準備のできた断面表面の位置を見つけるステップ、
p8)所望の顕微鏡解析又は分光解析を実行するステップ、
p9)試料を顕微鏡から取り出すステップ、
p10)試料を解析した後、試料を再処理して、切断深度、位置、又は角度を変更すると判断し得る−従来ではp1〜p9を繰り返す必要がある。
1.シールド、試料−シールド取り付け装置内のシールド保持装置、BIBSCイオンミル内のシールド保持装置、最終的な解析機器内のシールド保持装置の基準特徴により、処理ステップp1、p2、及びp7での大幅な時間効率が可能であること、
2.シールドに耐久的に接着した試料の一体性及びシールドに単に締め付けられた状態でのより低い程度でのシールドへの試料の一体性により、p4中に、長時間であり、温度が変化してさえも、試料へのシールドの位置合わせが一貫した状態を保持する際により大きな確実性が可能であり、その一方で、この精密な位置合わせが維持されない場合には、断面切断プロセスの品質が低減すること、
3.処理ステップp1においてシールドに耐久的に接着された試料の一体性により、ミリング動作全体を通して試料とシールドとの空間的関係を共に維持する高価でかなり大きな固定装置の必要性がなくなり、複数の固定装置なしで、ミリング前に複数の試料を準備できること、
4.シールドに耐久的に接着されるか、又は締め付けられる試料の一体性により、撮像対物レンズと試料との間に利用される作業距離が最小の場合であっても、顕微鏡で観察する前に、試料をシールドから取り外す必要性がなくなり、これにより、処理ステップp6での試料再取り付け中の時間及び試料が破損する危険性を低減できること、
5.ステップp10でのように試料の再処理が実行される場合、シールドに耐久的に接着されるか、又は締め付けられる試料の一体性により、ステップp1及びp2の必要性をなくすことができ、試料を再び取り付ける間の処理時間及び試料が破損する危険性が大幅に低減すること、及び
6.ステップp10でのように試料の再処理が実行される場合、シールドに耐久的に接着されるか、又は締め付けられる試料の一体性により、試料及びシールドに衝突するイオンビームの角度を変更することで、異なる断面平面を元々の切断の断面平面に非常に近くで切断することができること、
が挙げられるが、これらに限定されない。
8−試料
10−真空チャンバ
18−チャンバカバー
20−イオンビーム放射手段
22−中央イオンビーム軸
36−傾斜イオンビーム放射手段
38−傾斜駆動装置
40−シールド保持ステージ
42−シールド保持手段
42a−シールド保持手段の第1の部材
42b−シールド保持手段の第2の部材
46−シールド保持位置
48−シールド解放位置
50−回転シールド保持ステージ
52−回転駆動装置
54−回転軸
56−真空封止
60−シールド
61−遮蔽面
61a、61b等−第1の遮蔽面、第2の遮蔽面等
62−試料近接面
63−シールドエッジ
64−溝部
65−可視位置合わせマーク
66−コア材料
67−被覆材料
68−試料締め付け手段
70a、70b、70c、70d、70e、70f−第1の基準特徴、第2の基準特徴、第3の基準特徴、第4の基準特徴、第5の基準特徴、第6の基準特徴
72−基準面
90−真空ポンプ手段
92−ポンプマニフォルド
Claims (26)
- イオンビーム試料準備装置において、
a)真空チャンバ内に配置され、イオンビームをシールドに向ける傾斜イオンビーム放射手段であって、前記傾斜イオンビーム放射手段が中央イオンビーム軸に沿ってイオンビームを放射し、前記中央イオンビーム軸の方向が、前記シールドに対して傾斜角を有することを特徴とする、傾斜イオンビーム放射手段と、
b)前記傾斜イオンビーム放射手段に動作可能に結合され、前記中央イオンビーム軸の方向を少なくとも2つの異なる傾斜角間で移動させるように構成された傾斜駆動装置と、
c)前記真空チャンバ内に配置されたシールド保持ステージであって、
i)第1の幾何学的な基準形体、
ii)第2の幾何学的な基準形体、
iii)少なくともシールド解放位置及びシールド保持位置を有するシールド保持手段
を備える、シールド保持ステージと、
d)少なくとも剛性平坦部を有し、前記シールド保持ステージに着脱可能且つ再配置可能に保持される前記シールドと、
を備え、前記シールドが、
i)前記試料を前記シールドに耐久的に接着するように構成された試料近接面、
ii)前記イオンビームの経路に配置され、前記シールドが前記シールド保持手段の前記シールド保持位置に保持されている場合、前記試料に向けられた前記イオンビームの部分を遮蔽するように位置決めされる第1の遮蔽面、
iii)前記シールドに一体形成される第3の幾何学的な基準形体であって、前記シールド保持位置にある前記シールド保持手段が、前記第3の幾何学的な基準形体を付勢して、前記第1の幾何学的な基準形体に当接させる、第3の幾何学的な基準形体、
iv)前記シールドに一体形成される第4の幾何学的な基準形体であって、前記シールド保持位置にある前記シールド保持手段が、前記第4の幾何学的な基準形体を付勢して、前記第2の幾何学的な基準形体に当接させる、第4の幾何学的な基準形体、及び
v)前記第1の遮蔽面が前記試料近接面に接触する位置にあるシールドエッジ、をさらに備え、
前記試料の表面に対して垂直方向をx軸、前記シールドエッジが延在する方向をy軸、前記試料近接面と前記試料との当接により定義される平面上における前記シールドエッジに対して垂直方向をz軸とした場合に、前記中央イオンビーム軸の方向がxz平面上を移動することを特徴とする、装置。 - 請求項1に記載の装置において、前記シールド保持ステージが第5の幾何学的な基準形体をさらに備え、前記シールドが、前記シールドに一体形成された第6の幾何学的な基準形体をさらに備え、前記シールド保持位置にある前記シールド保持手段が、前記第6の幾何学的な基準形体を付勢して、前記第5の幾何学的な基準形体に当接させることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記第1の遮蔽面が約90度未満且つ約80度を超える角度で前記試料近接面に接触することを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記第1の遮蔽面が約87度未満且つ約83度を超える角度で前記試料近接面に接触することを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記第1の遮蔽面が、低いスパッタリング収率を有する非磁性材料で作られることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記第1の遮蔽面の少なくとも一部がタンタル又はチタンで作られることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記第3の幾何学的な基準形体が基準面であり、前記基準面の少なくとも一部が、前記試料近接面の少なくとも一部と同一の広がりを有することを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記試料近接面が、前記シールドと前記試料との間で接着剤を流すように構成された少なくとも1つの溝部を有することを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記シールドが、前記シールドに結合され、前記試料近接面に対して前記試料を保持するように構成された試料締め付け手段をさらに備えることを特徴とする、装置。
- 請求項1に記載の装置において、前記シールドが、
a)前記イオンビームの部分の経路に配置された部分を有する第2の遮蔽面と、
b)前記第2の遮蔽面上の可視位置合わせマークであって、前記シールドが前記シールド保持手段の前記シールド保持位置に保持される場合、イオンビームが前記シールドエッジに衝突する領域に対して、前記可視位置合わせマークの位置が所定の関係にあるように構成される、可視位置合わせマークと、
をさらに備えることを特徴とする、装置。 - 請求項1に記載の装置において、前記シールドがコア材料に接合する被覆材料で作られ、前記被覆材料の部分が前記第1の遮蔽面の少なくとも一部を形成し、前記コア材料の部分が、前記シールドの前記第3の幾何学的な基準形体及び前記シールドの前記第4の幾何学的な基準形体を形成することを特徴とする、装置。
- 請求項11に記載の装置において、前記被覆材料が、低いスパッタリング収率を有する非磁性材料であることを特徴とする、装置。
- イオンビーム試料準備装置において、
a)真空チャンバ内に配置され、イオンビームをシールドに向ける傾斜イオンビーム放射手段であって、前記傾斜イオンビーム放射手段が中央イオンビーム軸に沿ってイオンビームを放射し、前記中央イオンビーム軸の方向が、前記シールドに対して傾斜角を有することを特徴とする、傾斜イオンビーム放射手段と、
b)前記傾斜イオンビーム放射手段に動作可能に結合され、前記中央イオンビーム軸の方向を少なくとも2つの異なる傾斜角間で移動させるように構成された傾斜駆動装置と、
c)前記真空チャンバ内に配置された回転シールド保持ステージであって、
i)第1の幾何学的な基準形体、
ii)第2の幾何学的な基準形体、
iii)少なくともシールド解放位置及びシールド保持位置を有するシールド保持手段、
iv)実質的に前記第1の幾何学的な基準形体の平面に配置された回転軸、
v)前記回転軸を中心として前記回転シールド保持ステージを回転させる回転駆動装置
を備える、回転シールド保持ステージと、
d)少なくとも剛性平坦部を有し、前記回転シールド保持ステージに着脱可能且つ再配置可能に保持される前記シールドと、
を備え、前記シールドが、
i)前記シールドに一体形成される第3の幾何学的な基準形体であって、前記シールド保持位置にある前記シールド保持手段が、前記第3の幾何学的な基準形体を付勢して、前記第1の幾何学的な基準形体に当接させる、第3の幾何学的な基準形体、
ii)前記シールドに一体形成される第4の幾何学的な基準形体であって、前記シールド保持位置にある前記シールド保持手段が、前記第4の幾何学的な基準形体を付勢して、前記第2の幾何学的な基準形体に当接させる、第4の幾何学的な基準形体、
iii)前記イオンビームの経路に配置され、前記シールドが前記シールド保持手段の前記シールド保持位置に保持されている場合、前記試料に向けられた前記イオンビームの部分を遮蔽するように位置決めされる第1の遮蔽面、
iv)前記試料を前記シールドに耐久的に接着するように構成された試料近接面、
v)前記第1の遮蔽面が前記試料近接面に接触する位置に形成されるシールドエッジであって、前記シールドが前記シールド保持手段の前記シールド保持位置に保持される場合、前記シールドエッジが、前記回転軸に対して略垂直に保持される、シールドエッジ、
をさらに備え、
前記試料の表面に対して垂直方向をx軸、前記シールドエッジが延在する方向をy軸、前記試料近接面と前記試料との当接により定義される平面上における前記シールドエッジに対して垂直方向をz軸とした場合に、前記中央イオンビーム軸の方向がxz平面上を移動することを特徴とする、装置。 - 請求項13に記載の装置において、前記傾斜イオンビーム放射手段及び前記傾斜駆動装置が、前記中央イオンビーム軸が前記シールドエッジに対して略垂直である少なくとも2つの異なる傾斜角を提供するように構成されることをさらに特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記傾斜イオンビーム放射手段及び前記傾斜駆動装置が、前記中央イオンビーム軸が前記回転軸と実質的に交わる少なくとも2つの異なる傾斜角を提供するように構成されることをさらに特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記回転シールド保持ステージが第5の幾何学的な基準形体をさらに備え、前記シールドが、前記シールドに一体形成された第6の幾何学的な基準形体をさらに備え、前記シールド保持位置にある前記シールド保持手段が、前記第6の幾何学的な基準形体を前記第5の幾何学的な基準形体に当接するように促すことを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記第1の遮蔽面が約90度未満且つ約80度を超える角度で前記試料近接面に接触することを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記第1の遮蔽面が約87度未満且つ約83度を超える角度で前記試料近接面に接触することを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記第1の遮蔽面が、低いスパッタリング収率を有する非磁性材料で作られることを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記第1の遮蔽面の少なくとも一部がタンタル又はチタンで作られることを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記第3の幾何学的な基準形体が基準面であり、前記基準面の少なくとも一部が、前記試料近接面の少なくとも一部と同一の広がりを有することを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記試料近接面が、前記シールドと前記試料との間で接着剤を流すように構成された少なくとも1つの溝部を有することを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記シールドが、前記シールドに結合され、前記試料近接面に対して前記試料を保持するように構成された試料締め付け手段をさらに備えることを特徴とする、装置。
- 請求項13に記載の装置において、前記シールドが、
a)前記イオンビームの部分の経路に配置された部分を有する第2の遮蔽面と、
b)前記第2の遮蔽面上の可視位置合わせマークであって、前記可視位置合わせマークの位置が、前記シールドが前記シールド保持手段の前記シールド保持位置に保持される場合、前記イオンビームが前記シールドエッジに衝突する領域に対して所定の関係にあるように構成される、可視位置合わせマークと、
をさらに備えることを特徴とする、装置。 - 請求項13に記載の装置において、前記シールドがコア材料に接合する被覆材料で作られ、前記被覆材料の部分が前記第1の遮蔽面の少なくとも一部を形成し、前記コア材料の部分が、前記シールドの前記第3及び第4の幾何学的な基準形体を形成することを特徴とする、装置。
- 請求項25に記載の装置において、前記被覆材料がスパッタリング収率が低い非磁性材料であることを特徴とする、装置。
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