JP6710270B2 - イオンミリング装置、及びイオンミリング方法 - Google Patents
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Description
(i)装置構成例1
図1は、本実施形態によるイオンミリング装置100の構成例1を示す図である。
図1によるイオンミリング装置100は、真空チャンバ15と、真空チャンバの上面に取り付けられたイオン源1と、真空チャンバ15の前面に設けられた試料ステージ8と、試料ステージ8から延設された試料ユニットベース5と、試料ユニットベース5の上に載置される試料マスクユニット微動機構4と、試料マスクユニット微動機構4の上に載置される試料マスクユニット21と、真空排気系6と、真空チャンバ15の前面に設けられたリニアガイド11と、を備えている。試料マスクユニットの上には試料3及びマスク2が載置される。
図10は、構成例1とは異なる構成を有し、断面ミリングと平面ミリングの両方を可能とする、本実施形態によるイオンミリング装置100の構成例2を示す図である。
以下、図1及び図10(図12、図13、図15、図16のいずれかを含む)の構成にかかるイオンミリング装置100において、広領域ミリング及び多点ミリングを実現するためのスライド移動機構を説明する。ここで、広領域ミリングは、イオンビーム幅よりも広い幅の試料上の領域に加工を施すことを意味する。また、多点ミリングは、試料上の複数の箇所に加工を施すこと(特に、本実施形態では自動で複数の箇所を加工する)を意味する。
図18は、イオンミリングの加工位置を設定する際の装置間の接続関係を示す図である。図19は、加工位置設定処理の手順を説明するためのフローチャートである。図18及び図19を参照して、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とモータユニット72を組み合わせたスライドミリングホルダ70を使用したイオンミリングの操作方法(試料3が試料マスクユニット21に設置された状態からの操作)について説明する。なお、モータ駆動用の電源は、イオンミリング装置100の本体制御ユニット103からモータ用ケーブル(外)74、モータ用ケーブル(内)75を介して供給される。
ユーザ(オペレータ)は、スライドミリングホルダ70を光学顕微鏡40の固定台42(図14参照)に搭載し、制御ユニット103から光学顕微鏡側ドライバ102を介して延びるモータ用ケーブル(外)74をスライドミリングホルダ70のモータユニットに接続する。
ステップ1901の工程が終わり、加工位置設定処理を開始すると、制御ユニット103は、スライドミリングホルダ70のイニシャライズ動作を実行する。具体的には光学顕微鏡40に搭載したスライドミリングホルダ70の基準位置(例えば原点)へ移動させる。
イニシャライズ動作が完了後、ユーザは、操作部(例えばタッチパネル)81上、或いはコントロールBOX(例えば制御ユニット103から分離され、光学顕微鏡40近傍に設置される)80上に設けられた矢印ボタンを押下し、試料3を搭載したスライドミリングホルダ70を目的の位置(加工したい位置)へ移動(X軸方向:図8のX3)させ、コントロールBOX80等上に設けられた決定ボタンを押下する。当該X軸方向への移動は、モータ駆動で行われる。なお、X軸移動以外の調整は、図8の説明による操作方法と同様である。X軸方向への移動がなされると、制御ユニット103は、目的の位置の情報(スライドミリングホルダ70を目的の位置まで移動させるのに矢印ボタンを押下した回数に対応するパルス数の情報)を取得する。目的の位置を数値(例えば距離)で設定することもできる。この場合、例えば、設定された数値(距離)はパルス数に換算される。
制御ユニット103は、ステップ1903で取得した目的の位置の情報(原点からの距離:目的位置までの移動の際に発生したパルス数)を取得し、それを制御ユニット103内のメモリ(図示せず)に記憶する。
ユーザは、光学顕微鏡40を用いた目的位置の設定が完了すると、スライドミリングホルダ70に接続されているモータ用ケーブル(外)74をモータユニット72から取り外し、当該スライドミリングホルダ70を光学顕微鏡40の固定台42から取り外す。制御ユニット103は、モータ用ケーブル(外)74が取り外されたことを検知する。
次に、ユーザは、光学顕微鏡40から取り外したスライドミリングホルダ70を真空チャンバ15に設置されたイオンミリング装置の回転体9(図12のイオンミリング装置構成の場合)の上、或いは試料ユニットベース5(図1のイオンミリング装置構成の場合)の上に載置する。そして、ユーザは、制御ユニット103から延びるモータ用ケーブル(内)75を、真空チャンバ側ドライバ104を介してスライドミリングホルダ70のモータユニット72に接続する。制御ユニット103は、モータ用ケーブル(内)75にスライドミリングホルダ70のモータユニット72が接続されたことを検知する。
そして、ユーザは、試料ステージ引出機構60を閉じ、真空チャンバ15内を真空排気系6で排気し、真空状態とする。
制御ユニット103は、スライドミリングホルダ70のイニシャライズ動作を実行する。具体的には、イオンミリング装置に搭載したスライドミリングホルダ70の基準位置(例えば原点)を移動させる。
制御ユニット103は、メモリ内に記憶している目的の位置の情報を読み出し、目的の位置に試料上の加工位置が設定されるように真空チャンバ側ドライバ104を制御し、モータユニット72のモータを駆動させる。
図35は、変形例による、イオンミリングの加工位置を設定する際の装置間の接続関係を示す図である。図36は、変形例による加工位置設定処理の手順を説明するためのフローチャートである。図35及び図36を参照して、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を使用したイオンミリングの操作方法(試料3が試料マスクユニット21に設置された状態からの操作)について説明する。
ユーザ(オペレータ)は、試料マスクユニット微動機構4を、駆動ユニットを有する光学顕微鏡40に搭載する。光学顕微鏡40側のモータユニット3502には制御ユニット103から光学顕微鏡側ドライバ102を介して延びるモータ用ケーブル(外)74が接続されている。このため、図19のステップ1901とは異なり、モータケーブル(外)の接続工程は不要(試料マスクユニット微動機構4の光学顕微鏡40への搭載のみで済む)となる。
ユーザは、光学顕微鏡40を用いた目的位置の設定が完了すると、試料マスクユニット微動機構4を、駆動ユニットを有する光学顕微鏡40から取外す。このとき、制御ユニット103は、光学顕微鏡40から試料マスクユニット微動機構4が取り外されたことを検知し、光学顕微鏡40における位置合わせが完了する。
光学顕微鏡40側の位置合わせが完了すると、ユーザは、光学顕微鏡40から取り外した試料マスクユニット微動機構4を、駆動ユニットを有する真空チャンバ15に搭載する。真空チャンバ15側のモータユニット3501には制御ユニット103から真空チャンバ側ドライバ104を介して延びるモータ用ケーブル(内)75が接続されている。このため、図19のステップ1906とは異なり、モータケーブル(内)の接続工程は不要(試料マスクユニット微動機構4の真空チャンバ15への搭載のみで済む)となる。このとき、制御ユニット103は、真空チャンバ15の駆動ユニットに試料マスクユニット微動機構4が搭載されたことを検知する。
そして、ユーザは、試料ステージ引出機構60を閉じ、真空チャンバ15内を真空排気系6で排気し、真空状態とする。
ここでは、より具体的に、広領域ミリングを行う場合の加工領域の設定方法について説明する。図20は、コントロールBOX80における目的位置設定用のボタンの配置例を示す図である。図21及び22は、広領域ミリングの加工領域設定方法の具体例を示す図である。
図24は、広領域ミリングによる試料3の加工手順を説明するための図である。
広領域ミリング加工を実行する際にはイオンビーム2401の照射絶対位置は固定となっており、スライド移動機構(スライドミリングホルダ70)によって試料3をスライド範囲2403内でスライド往復運動させることにより、広領域の加工面2402を作製することになる(図24(a)参照)。
以上のスライド移動動作は加工終了まで繰り返される(図24(d)及び(c)参照)。
以上説明した装置構成は、回転体9(図1のイオンミリング装置構成を採用した場合には試料ステージ8)の上にスライド移動機構(スライドミリングホルダ70)が設けられている。つまり、往復傾斜軸と試料上面の加工位置は常に同じである。このため、試料3を往復傾斜させながら、スライド駆動させても、試料室内の機構部(イオン源1、イオンビーム測定子等)への干渉が発生しにくい。よって、スライド範囲の制限も少ない。
ここでは、より具体的に、多点ミリングを行う場合の加工箇所の設定方法について説明する。図28は、多点ミリングの加工領域設定方法の具体例を示す図である。
図29は、多点ミリングによる試料3の加工手順1を説明するための図である。図30は、多点ミリングによるリデポジション発生を抑えるための加工手順2を説明するための図である。
また、多点ミリングのそれぞれの加工位置において、広領域ミリングを選択できるようにすることで、多くの用途に適用することも可能である。
図31は、広領域ミリングの一活用例を示す図である。ここでは、加工を行う場所が正確に分からない場合の加工方法について説明する。この加工方法は、短時間で加工を行う際に有効である。
図32乃至34は、多点ミリングの一活用例を説明するための図である。図32は、厚さの異なる複数の試料を固定する方法を説明するための図である。図33は、厚みの異なる試料を複数個並べてマスクに固定した状態を示す図である。図34は、厚みの異なる試料を加工後に観察装置に移して観察する様子を示す図である。
(i)図1や図10に示したイオンミリング装置では、試料ユニットベース5から試料マスクユニット21を搭載した試料マスクユニット微動機構4が着脱可能となっている。しかし、試料ユニットベース5と試料マスクユニット21を搭載した試料マスクユニット微動機構4を一体型とした場合でも、光学顕微鏡40を装置側に搭載することにより、同様の加工が可能である。なお、この場合、モータ用ケーブル(外)74及び、モータ用ケーブル(内)75とスライドミリングホルダ70の抜き差し作業がなくなるが、位置の調整等の作業を行うスペースは限られてしまう可能性はある。
(i)広領域ミリング加工は、イオンビーム照射中に往復傾斜動作とスライド動作を同時に行うことにより、イオンビーム径によらない広い加工幅が得られる。このため、広範囲の観察、分析が必要な試料に有効である。また、多点ミリング加工は、断面ミリング(イオンビーム照射中に往復傾斜動作)完了後、予め設定した加工位置(複数可)にスライドさせ、その位置で更に断面ミリング処理を行うことが可能となる。よって、複数の位置での加工が自動で行えるようになり、スループットの向上を図ることが可能となる。
加工範囲、2401 イオンビーム、2402 加工面、2403 スライド範囲、2501 イオンビーム測定子、2502 回転傾斜軸、2503 往復傾斜動作、2601 スライド方向、2602 干渉箇所、2701 スライド方向、2901 1箇所目の加工位置、2902 加工面、2903 スライド駆動方向、2904 2箇所目の加工位置、3001 第1の加工面3001、3002 第2の加工位置、3003 リデポジション、3101 イオンビーム、3102 加工面、3103 加工したい物、3201 隙間、3301 突出量、3401 めねじ部、3402 おねじ部、3501
モータユニット、3502 モータユニット
Claims (11)
- イオンビームを試料に照射して当該試料を加工するイオンミリング装置であって、
前記イオンビームを発するイオン源と、
少なくとも一部がマスクで遮蔽された前記試料を保持する試料保持部と、
前記イオンビームの軸の法線方向成分を含む方向に前記試料保持部をスライド移動させる試料スライド移動機構と、
前記試料スライド移動機構によるスライド移動の方向と垂直な軸の回りに前記試料保持部を回転傾斜させる回転機構と、
前記試料を前記イオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリングの加工条件、および/または前記試料の複数の箇所を加工する多点ミリングの加工条件を設定するためのユーザインタフェース部と、
前記ユーザインタフェース部によって設定された、前記広領域ミリングの加工条件の情報、および/または前記多点ミリングの加工条件の情報に基づいて、前記試料スライド移動機構の移動およびイオンミリング動作を制御する制御部と、
を有する、イオンミリング装置。 - 請求項1において、
前記試料スライド移動機構は、前記イオンビームの幅よりも広い幅で前記試料をスライド移動させる、イオンミリング装置。 - 請求項1において、
前記試料スライド移動機構は前記回転機構よりも上に設置され、前記回転機構の回転軸の位置は一定である、イオンミリング装置。 - 請求項3において、
前記回転機構の前記回転軸は、前記イオンビームの軌道上に存在する、イオンミリング装置。 - 請求項4において、
前記試料スライド移動機構は、前記回転機構の前記回転軸と垂直な平面内で前記試料をスライド移動させる、イオンミリング装置。 - 請求項1において、
前記ユーザインタフェース部は、前記試料を前記イオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリングにおける加工位置と加工幅を設定し、
前記制御部は、前記ユーザインタフェース部によって設定された前記加工位置及び前記加工幅の情報に基づいて、前記試料スライド移動機構の移動を制御する、イオンミリング装置。 - 請求項1において、
前記ユーザインタフェース部は、前記試料の複数の箇所を加工する多点ミリングにおける加工位置を設定し、
前記制御部は、前記ユーザインタフェース部によって設定された前記加工位置の情報に基づいて、前記試料スライド移動機構の移動を制御する、イオンミリング装置。 - 少なくとも一部がマスクで遮蔽された試料にイオンビームを照射して当該試料を加工するイオンミリング装置であって、
前記イオンビームを発するイオン源と、
前記試料を保持する試料保持部と、
前記イオンビームの軸の法線方向成分を含む方向に前記試料保持部をスライド移動させる試料スライド移動機構と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、前記試料の加工内容に関して入力される加工情報に基づいて、前記試料スライド移動機構を制御し、前記試料を前記イオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリング、及び/又は前記試料の複数の箇所を加工する多点ミリングを可能とする、イオンミリング装置。 - イオンビームを試料に照射して当該試料を加工するイオンミリング装置であって、
前記イオンビームを発するイオン源と、
少なくとも一部がマスクで遮蔽された前記試料を保持する試料保持部と、
前記イオンビームの軸の法線方向成分を含む方向に前記試料保持部をスライド移動させる試料スライド移動機構と、
前記試料スライド移動機構によるスライド移動の方向と垂直な軸の回りに前記試料保持部を回転傾斜させる回転機構と、
前記試料を前記イオンビームの幅よりの広領域に加工する広領域ミリングにおける加工位置と加工幅を設定するためのユーザインタフェース部と、
前記ユーザインタフェース部によって設定された前記加工位置及び前記加工幅の情報に基づいて、前記試料スライド移動機構の移動を制御する制御部と、
を備える、イオンミリング装置。 - 請求項6または9において、
前記広領域ミリングにおける加工位置と加工幅は、加工の両端位置、あるいは加工の中心位置を入力することにより設定される、イオンミリング装置。 - イオンビームを試料に照射して当該試料を加工するイオンミリング装置であって、
前記イオンビームを発するイオン源と、
少なくとも一部がマスクで遮蔽された前記試料を保持する試料保持部と、
前記イオンビームの軸の法線方向成分を含む方向に前記試料保持部をスライド移動させる試料スライド移動機構と、
前記試料スライド移動機構によるスライド移動の方向と垂直な軸の回りに前記試料保持部を回転傾斜させる回転機構と、
前記試料の複数の箇所を加工する多点ミリングにおける加工位置を設定するためのユーザインタフェース部と、
前記ユーザインタフェース部によって設定された前記加工位置の情報に基づいて、前記試料スライド移動機構の移動を制御する制御部と、
を備える、イオンミリング装置。
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