KR101470267B1 - 이온 밀링 장치 - Google Patents

이온 밀링 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101470267B1
KR101470267B1 KR1020137011419A KR20137011419A KR101470267B1 KR 101470267 B1 KR101470267 B1 KR 101470267B1 KR 1020137011419 A KR1020137011419 A KR 1020137011419A KR 20137011419 A KR20137011419 A KR 20137011419A KR 101470267 B1 KR101470267 B1 KR 101470267B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sample
ion beam
ion
stage
axis
Prior art date
Application number
KR1020137011419A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130077884A (ko
Inventor
도루 이와야
히로부미 무또
히사유끼 다까스
아쯔시 가미노
아사꼬 가네꼬
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 filed Critical 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
Publication of KR20130077884A publication Critical patent/KR20130077884A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101470267B1 publication Critical patent/KR101470267B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching for evaporating or etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/16—Vessels; Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002—Details
    • H01J37/3005—Observing the objects or the point of impact on the object
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/3002—Details
    • H01J37/3007—Electron or ion-optical systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating, or etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20207—Tilt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20214—Rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

본 발명의 이온 밀링 장치는, 진공 챔버(15) 내에 배치되며 이온 빔에 직교하는 제1 축에 평행한 경사 축을 갖는 경사 스테이지(8)와, 상기 제1 축에 직교하는 제2 축에 평행한 회전 축 및 경사 축을 갖고 시료(3)를 회전 또는 경사지게 하는 구동 기구(9, 51)와, 상기 경사 스테이지를 경사지게 하면서 시료를 회전 또는 왕복 경사지게 하여 이온 빔을 조사하는 상태와, 상기 경사 스테이지를 비경사 상태로 함과 함께 상기 시료를 왕복 경사지게 하여 이온 빔을 조사하는 상태를 전환하는 것을 가능하게 하는 전환부를 구비하고 있다. 이에 의해, 동일한 진공 챔버 내에서 시료의 단면 가공과 평면 가공을 행하는 것이 가능한 이온 밀링 장치가 실현되었다.

Description

이온 밀링 장치{ION MILLING DEVICE}
본 발명은, 주사 전자 현미경(SEM)이나 투과형 전자 현미경(TEM) 등으로 관찰되는 시료를 제작하기 위한 이온 밀링 장치 및 이온 밀링 방법에 관한 것이다.
이온 밀링 장치는, 금속, 글래스, 세라믹 등의 표면 또는 단면을 아르곤 이온 빔을 조사하는 등으로 해서 연마하기 위한 장치이며, 전자 현미경에 의해 시료의 표면 또는 단면을 관찰하기 위한 전처리 장치로서 적합하다.
전자 현미경에 의한 시료의 단면 관찰에 있어서, 종래는 관찰하고 싶은 부위의 근방을 예를 들어 다이아몬드 커터, 실 톱 등을 사용해서 절단한 후, 절단면을 기계 연마하고, 전자 현미경용의 시료대에 설치해서 상을 관찰했다.
기계 연마의 경우, 예를 들어 고분자 재료나 알루미늄과 같이 부드러운 시료에서는, 관찰 표면이 찌그러지거나 또는 연마제의 입자에 의해 깊은 흠집이 남는다는 문제가 있었다. 또한, 예를 들어 글래스 또는 세라믹과 같이 단단한 시료에서는 연마가 어렵고, 연한 재료와 단단한 재료가 적층된 복합 재료에서는, 단면 가공이 매우 어렵다고 하는 문제가 있었다.
이에 대해, 이온 밀링은, 부드러운 시료에서도 표면의 형태가 찌그러지는 일이 없이 가공할 수 있고, 단단한 시료 및 복합 재료의 연마가 가능하다. 경면 상태의 단면을 용이하게 얻을 수 있다는 효과가 있다.
특허문헌 1에는, 진공 챔버 내에 배치되고, 시료에 이온 빔을 조사하기 위한 이온 빔 조사 수단과, 상기 진공 챔버 내에 배치되고, 상기 이온 빔에 거의 수직인 방향의 경사 축을 갖는 경사 스테이지와, 그 경사 스테이지 위에 배치되고, 상기 시료를 유지하는 시료 홀더와, 상기 경사 스테이지 위에 위치하고, 상기 시료를 조사하는 이온 빔의 일부를 차단하는 차폐재를 구비한 시료 제작 장치이며, 상기 경사 스테이지의 경사각을 변화시키면서, 상기 이온 빔에 의한 시료 가공을 행하는 시료 제작 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2005-91094호 공보
특허문헌 1에 개시된 시료 제작 장치는 단면 가공(단면 밀링)용의 이온 밀링 장치이다. 한편, 이온 밀링 장치에는, 시료를 회전시키면서, 시료 표면을 이온 빔에 의해 가공하는 평면 밀링용의 장치가 있다. 이와 마찬가지로, 이온 빔을 조사해서 시료를 가공하는 장치이여도, 이온 빔 조사시의 시료의 움직임이 상이하기 때문에, 별도 장치로 할 필요가 있었다.
이하에, 단면 가공과 평면 가공의 양쪽을 동일한 진공 챔버 내에서 행하는 것을 목적으로 하는 이온 밀링 장치를 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 형태로서, 시료에 이온 빔을 조사하기 위한 이온원과, 진공 챔버 내에 배치되고, 상기 이온 빔에 직교하는 제1 축에 평행한 경사 축을 갖는 경사 스테이지를 구비한 이온 밀링 장치에 있어서, 상기 경사 스테이지 위에 배치되고, 상기 시료를 유지하는 시료 유지 부재를 지지하는 지지대와, 상기 제1 축에 직교하는 제2 축에 평행한 회전 축 및 경사 축을 갖고, 상기 지지대를 회전, 또는 경사지게 하는 구동 기구와, 상기 경사 스테이지를 경사, 상기 지지대를 회전 또는 왕복 경사지게 하여, 상기 이온 빔을 조사하는 상태와, 상기 경사 스테이지를 비경사 상태로 함과 함께, 상기 지지대를 왕복 경사지게 하여, 상기 이온 빔을 조사하는 상태를 전환하는 전환부를 구비한 이온 밀링 장치를 제안한다.
상기 구성에 따르면, 단면 밀링과 평면 밀링의 양쪽을 1대의 장치로 행할 수 있다.
본 발명 외의 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 따른 이하의 본 발명의 실시예의 기재로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 이온 밀링 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 시료 마스크 유닛의 개략 구성도이다.
도 3은 시료 마스크 유닛의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 시료의 단면과 마스크를 평행하게 하는 방법을 도시한 설명도이다.
도 5는 시료 유닛 베이스를 인출하고, 시료 마스크 유닛을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구를 착탈한 상태를 도시하는 도면이다.
도 6은 별체로 설치된 광학 현미경에 시료 마스크 유닛을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구를 장착하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 시료 마스크 유닛을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구를 광학 현미경에 장착한 상태를 도시하는 도면이다.
도 8은 아르곤 이온 빔 중심과 시료의 단면의 연마하고자 하는 부위를 맞추는 방법을 도시한 설명도이다.
도 9는 이온 밀링에 의한 시료 단면 연마 방법을 도시한 설명도이다.
도 10은 이온 밀링 장치의 개략 구성도이다.
도 11은 시료 마스크 유닛을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구와 시료 유닛 베이스의 구성도이다.
도 12는 시료 마스크 유닛을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구와 커플링을 사용한 시료 유닛 베이스의 구성도이다.
도 13은 별체로 설치된 광학 현미경에 시료 마스크 유닛을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구를 장착하는 상태를 도시하는 도면이다.
도 14는 회전 경사 기구와 편심 기구의 구성도이다.
도 15는 회전 경사 기구와 편심 기구(커플링을 사용함)의 구성도이다.
도 16은 시료 표면 유닛과 시료 유닛 베이스의 구성도이다.
도 17은 광학 현미경을 탑재한 이온 밀링 장치의 개략 구성도이다.
도 18은 전자 현미경을 탑재한 이온 밀링 장치의 개략 구성도이다.
도 19는 단면 밀링 시의 이온 빔 궤도와, 회전 경사 기구의 회전 경사 축과의 관계를 설명하는 도면이다.
도 20은 평면 밀링 시의 이온 빔 궤도와, 회전 경사 기구의 회전 경사 축과의 관계를 설명하는 도면이다.
도 21은 이온 밀링 장치의 조작 패널의 개요를 도시하는 도면이다.
도 22는 이온 밀링 장치의 제어 장치의 개요를 설명하는 도면이다.
도 23은 가공 모드와 가공 조건의 설정 공정을 도시하는 흐름도이다.
단면 밀링 장치(마스크를 개재하여, 시료를 밀링하여 평활한 면을 작성하는 장치)에서는, 시료 스테이지와 시료를 유지하는 유닛의 설치부가 동일한 회전 경사 축(동일한 움직임)이기 때문에, 가공 관찰창의 설치 위치는, 시료 스테이지와 동축 방향이 되기 때문에, 시료 스테이지를 장치 전방면으로 하면, 가공 관찰창은 장치 전방면 또는 배면이 되어, 관찰 장치(현미경)의 설치·조작이 어렵다. 또한, 단면 밀링 장치의 회전 경사 기구를 회전 기구에 하는 것만으로는, 평면 밀링[이온 빔 축에 대하여 수직인 면(시료 스테이지의 경사 각도 90도)을 평활하게 가공한다]을 행할 수 없어, 단면·평면 각각의 밀링 장치가 필요했다.
본 실시예에서는, 주로 밀링에 의한 가공 관찰면의 관찰을 용이하게 하고, 또한 단면 밀링 및 표면 밀링 양자의 가공이 가능한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치에 대해서 설명한다.
본 실시예에서는, 이온 밀링 장치의 일 예로서, 진공 챔버에 설치되고, 시료에 이온 빔을 조사하는 이온 빔원과, 시료를 고정하는 시료 홀더, 상기 시료 홀더에 고정된 시료의 일부를 차폐하는 마스크(차폐부), 상기 시료 홀더를 회전하는 시료 회전 기구 및 상기 마스크와 시료와의 차폐 위치 관계를 조정하는 마스크 위치 조정부로 구성되는 시료 마스크 유닛과 이온 빔과 수직으로 시료 마스크 유닛을 XY 구동할 수 있는 시료 마스크 유닛 미동 기구와 상기 시료 마스크 유닛 미동 기구를 진공 챔버 내에서 설치할 수 있는 시료 유닛 베이스 및 상기 마스크와 시료와의 차폐 위치 관계를 관측하는 광학 현미경을 구비한 이온 밀링 장치에 있어서, 상기 시료 마스크 유닛 또는 상기 시료 마스크 유닛 미동 기구의 시료 유닛 베이스에의 고정부는, 상기 시료 마스크 유닛 또는 상기 시료 마스크 유닛 미동 기구의 후방부이며, 상기 시료 유닛 베이스에 회전부를 설치하고, 상기 진공 챔버의 전방면에 상기 시료 스테이지, 우 또는 좌측면에 상기 이온 빔원, 상면에 가공 관찰창을 탑재하고, 시료와 가공 관찰창 사이에 셔터를 설치한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치를 설명한다.
또한, 상기 시료의 회전 경사 기구는 회전 기능을 구비하고, 상기 시료의 회전 축의 수직 방향에 틸트 축이 구성되는 틸트 기구를 구비하고, 이온 빔 축과 시료의 회전 축(스테이지 경사각 90도의 경우)의 편심 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치를 설명한다.
상기한 구성에 따르면, 밀링에 의한 가공 관찰면의 관찰을 용이하게 하고, 또한 단면 밀링 및 표면 밀링 양자의 가공이 가능해진다.
이하, 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
본 실시예에서는 아르곤 이온 빔을 조사하기 위한 이온원을 탑재한 이온 밀링 장치를 예로 채용해서 설명하지만, 이온 빔은 아르곤 이온 빔에 한정되는 것이 아니라, 다양한 이온 빔의 적용이 가능하다.
도 1은 이온 밀링 장치의 구성을 도시한 것이다. 진공 챔버(15)의 상면에 이온원(1), 전방면에 시료 스테이지(8)가 설치되어 있다.
시료 유닛 베이스(5)에는, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)가 탑재된다. 탑재 방법은, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 하면(이온 빔이 조사되는 마스크면의 대면측)과 시료 유닛 베이스(5)의 상면을 접촉시켜서, 나사로 고정된다. 시료 유닛 베이스(5)가 이온 빔의 광축에 대하여 임의인 각도로 회전 경사할 수 있도록 구성되어 있고, 회전 경사지게 하는 방향과 경사 각도는 시료 스테이지(8)에 의해 제어된다. 시료 스테이지(8)를 회전 경사지게 함으로써, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4) 위에 설치하는 시료(3)를 이온 빔의 광축에 대하여 소정의 각도로 설정할 수 있다. 또한, 시료 스테이지(8)의 회전 경사 축과 시료 상면(마스크 하면)의 위치를 일치시켜서, 효율적으로 평활한 가공면을 제작하고 있다. 또한, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 이온 빔의 광축에 대하여 수직 방향의 전후 좌우, 즉 X 방향과 Y 방향으로 이동할 수 있게 구성된다.
시료 유닛 베이스(5)는, 진공 챔버(15)의 용기 벽의 일부를 겸하는 플랜지(10)에 탑재되어 있는 시료 스테이지(8)(회전 기구)를 개재하여 배치되어 있고, 플랜지(10)를 리니어 가이드(11)를 따라 인출해서 진공 챔버(15)를 대기 상태로 개방했을 때에, 시료 유닛 베이스(5)가 진공 챔버의 외부로 인출되도록 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 시료 스테이지 인출 기구가 구성된다.
시료 마스크 유닛(21) 본체의 구성을 도 2에 의해 설명한다. 도 2의 (a)는 평면도이며, (b)는 측면도이다. 실시예에서는, 적어도 시료 홀더(23)와 그 회전 기구, 마스크(2)와 그 미세 조정 기구를 일체로 구성한 것을 시료 마스크 유닛(본체)(21)으로 칭한다. 도 2에서는, 시료 홀더(23)의 회전 기구로서 시료 홀더 회전 링(22)과 시료 홀더 회전 나사(28)가 구비되어 있고, 이온 빔의 광축에 대하여, 수직으로 시료 홀더를 회전할 수 있도록 하고 있다. 시료 홀더 회전 링(22)은, 시료 홀더 회전 나사(28)를 돌리는 것에 의해 회전하도록 구성되어 있고, 역 회전은 스프링(29)의 스프링 압으로 복원되게 되어 있다.
시료 마스크 유닛(21)은, 마스크의 위치와 회전각을 미조정할 수 있는 기구를 갖고, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)에 설치하고, 제거를 할 수 있다. 본 실시예에서는, 시료 마스크 유닛(21)과 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 2개의 부품으로 되어 있지만, 1개의 부품으로 구성되어도 좋다. (실시예에서는 알기 쉽게 하기 위해서, 시료 마스크 유닛과 시료 마스크 유닛 미동 기구를 나누어서 설명한다).
마스크(2)는 마스크 홀더(25)에 마스크 고정 나사(27)로 고정된다. 마스크 홀더(25)는 마스크 미세 조정 기구(즉 마스크 위치 조정부)(26)를 조작함으로써 리니어 가이드(24)를 따라 이동하고, 이에 의해 시료(3)와 마스크(2)의 위치가 미세 조정된다. 시료 홀더(23)는 하부측으로부터 시료 홀더 회전 링(22)에 삽입되어 고정된다. 시료(3)는 시료 홀더(23)에 접착 고정된다. 시료 홀더 위치 제어 기구(30)에 의해 시료 홀더(23)의 높이 방향의 위치를 조정하고, 시료 홀더(23)를 마스크(2)에 밀착시킨다.
도 3은 시료 마스크 유닛(21)의 다른 예를 도시한다. 이 예에 있어서는, 시료 홀더 고정 금속 부재(35)를 사용하고 있고, 다른 구성은 도 2에 도시하는 예와 기본적으로 동일하다. 도 3의 (a)는 시료(3)를 고정한 시료 홀더(23)를 시료 마스크 유닛(21) 내에 장착한 상태를 도시하고, 도 3의 (b)는 시료(3)를 고정한 시료 홀더(23)를 시료 마스크 유닛(21)으로부터 제거한 상태를 도시한다.
도 4는 시료의 단면과 마스크를 평행하게 하는 방법을 도시한 설명도이다. 시료 홀더 회전 나사(28)를 돌려서 X1 방향의 위치 조정을 행하고, 시료(3)의 단면과 마스크(2)의 능선이 평행해지도록 후술하는 바와 같이 현미경하에서 미세 조정한다. 이때, 시료(3)의 단면이 마스크보다 약간 돌출, 예를 들어 50㎛ 정도 돌출되도록 마스크 미세 조정 기구(26)를 돌려서 설정한다.
도 5는 시료 스테이지 인출 기구(60)의 구성을 도시한다. 시료 스테이지 인출 기구(60)는 리니어 가이드(11)와 이것에 고착된 플랜지(10)로 이루어지고, 플랜지(10)에 탑재된 시료 스테이지에 고착된 시료 유닛 베이스(5)는 리니어 가이드(11)를 따라 진공 챔버(15)로부터 인출된다. 이 조작에 수반하고, 시료 유닛 베이스(5)에 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 설치, 즉 마스크(2), 시료 홀더(23), 시료(3)가 진공 챔버(15)로부터 일체적으로 인출된다.
본 실시예에 있어서, 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 시료 유닛 베이스(5)에 착탈 가능하게 고정되는 구성을 갖는다. 따라서, 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)가 진공 챔버(15)의 외부로 인출되면, 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 시료 유닛 베이스(5)로부터 착탈 가능 상태로 된다[시료 마스크 유닛(21)의 착탈 스탠바이].
도 5는, 이러한 착탈 가능의 상태로부터, 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)가 착탈된 상태를 도시한다. 이 착탈은 사람 손에 의해, 또는 적당한 기구로 행한다.
한편, 마스크(2)와 시료(3)와의 차폐 위치 관계를 관측하는 광학 현미경(40)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 진공 챔버(15)로부터 별개로 구성되고, 임의의 장소에 배치하는 것이 가능하게 된다. 그리고, 광학 현미경(40)은 주지의 확대경(12), 확대경 미동 기구(13)를 구비한다. 또한, 광학 현미경(40)은, 관측대(41) 위에 제거된 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 장치하기 위한 고정대(42)가 설치되어 있고, 위치 결정용의 축과 구멍에 의해 재현성이 있다고 결정된 위치에 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 고정대(42) 위에 설치된다.
도 7은 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 고정대(42) 위에 고정한 상태를 도시한다.
도 8은 시료(3)의 단면의 연마하고자 하는 부위를 이온 빔 중심에 맞추는 방법을 도시한 설명도이다. 감광지 등을 시료 홀더(23)에 설치하고, 이온 빔을 조사함으로써 생긴 자국, 즉 빔 중심과 확대경의 중심을 확대경 미동 기구(13)로 X2, Y2를 구동해서 맞춰 둔다. 도 3에서 시료(3)를 설치한 후의 시료 마스크 유닛 본체(21)를 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 고정대(42)에 설치한다. 고정대(42)의 X3, Y3 방향의 위치를 조정해서 확대경 중심에 맞춤으로써, 이온 빔 중심과 단면의 연마하고자 하는 부위를 맞출 수 있다.
이와 같이, 마스크(2)와 시료(3)와의 차폐 위치 관계의 조정시에, 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 시료 유닛 베이스(5)로부터 제거되어서 광학 현미경(40)의 고정대(42)에 장착되고, 마스크(2)는 시료(3)에 대한 차폐 위치 관계가 마스크 위치 조정부(마스크 미세 조정 기구)에 의해 조정된다.
도 9는 이온 빔에 의해 시료(3)의 단면을 경면 연마하는 방법을 도시한 설명도이다. 아르곤 이온 빔을 조사하면, 마스크(2)로 덮어져 있지 않은 시료(3)를 마스크(2)에 따라, 깊이 방향으로 제거할 수 있고, 또한 시료(3)의 단면의 표면을 경면 연마할 수 있다.
이와 같이, 이온 밀링 시에 시료에 대한 차폐 위치 관계가 조정된 마스크(2)를 구비한 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)가 시료 유닛 베이스(5)로 복귀되어, 장착되게 된다.
이상과 같이, 마스크(2)와 시료(3)와의 차폐 위치 관계의 조정시에, 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 시료 유닛 베이스(5)로부터 제거해서 광학 현미경(40)의 고정대(42)에 장착하고, 마스크의 시료(3)에 대한 차폐 위치 관계를 조정하고, 이온 밀링 시에, 시료에 대한 차폐 위치 관계가 조정된 마스크(2)를 구비한 시료 마스크 유닛(21)을 설치한 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 진공 챔버(15) 내로 복귀시켜, 시료 유닛 베이스(5)에 장착하도록 한 이온 밀링 방법이 구성된다.
도 1에 예시하는 바와 같은 이온 밀링 장치에서는, 단면 밀링 가공을 행할 수 있지만, 평면 밀링 가공을 행할 수 없다. 따라서, 본 실시예에서는, 그 양쪽의 가공을 가능하게 하는 이온 밀링 장치를 설명한다.
도 10은 단면 밀링 가공과 평면 밀링 가공의 양쪽을 행할 수 있는 이온 밀링 장치의 구성을 도시한 것이다. 진공 챔버(15)의 상면에 가공 관찰창(7), 좌측면(우측면이어도 좋다)에 이온원, 전방면에 시료 스테이지를 탑재하고, 시료와 가공 관찰창(7)의 사이에 셔터(101)가 설치되어 있다. 이 셔터(101)는 스패터된 입자가 가공 관찰창(7)에 퇴적하는 것을 방지하기 위해서 설치된다. 진공 챔버(15)는 통상 진공 분위기를 형성하기 위한 공간을 형성하는 상자형 형상, 또는 그것에 준하는 형상을 하고 있지만, 관찰창은 상자의 상방(중력이 있는 환경에서, 중력장이 향하는 방향과 반대의 방향)에 설치되고, 이온원은 상자의 측방 벽면(상자의 상방면에 인접하는 면이며, 중력장이 향하는 방향과 수직인 방향)에 설치된다. 즉, 가공 관찰창은 시료 스테이지의 경사 축과, 이온 빔의 조사 궤도를 포함하는 평면에 직교하는 방향이며, 진공 챔버의 벽면에 설치된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 가공 관찰창용의 개구에는, 진공 밀봉이 가능한 창을 설치하는 것 이외에도, 광학 현미경이나 전자 현미경을 설치할 수 있다.
시료 유닛 베이스(5)에는, 시료 유지 부재(시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 포함하는 시료를 유지하는 부재)를 적재 가능한 회전체(9)가 설치되어 있고, 회전체(9)는 시료 유지 부재를 지지하는 지지대로서 기능한다. 시료 유닛 베이스(5)는 도 11과 같이 회전체(9)와 기어(50)와 베어링(51)으로 구성되어 있다. 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 도 11과 같이 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 후방면에 마스크 유닛 고정부(나사 포함)(52)를 설치하고 있다. 시료 유닛 베이스(5)에의 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 탑재 방법은 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 고정면(후방면)과 시료 유닛 베이스(5)의 회전체(9) 상면을 접촉시켜서, 마스크 유닛 고정부(52)에 의해 나사 고정된다. 시료 유닛 베이스(5)는 회전 경사지지 않고, 시료 유닛 베이스(5)에 탑재되어 있는 회전체(9)에 의해, 진공 챔버(15) 측면 방향으로부터 조사되는 이온 빔의 광축에 대하여 임의인 각도로 회전 경사할 수 있도록 구성되어 있고, 회전 경사지게 하는 방향과 경사 각도는 시료 스테이지(8)에 의해 제어된다.
여기서, 시료 유닛 베이스(5)의 회전체(9)를 회전 경사지게 하는 방법은, 도 11, 도 12[커플링(53)을 사용]의 어느 쪽이라도 좋다. 시료 유닛 베이스(5)의 회전체(9)를 회전 경사지게 함으로써, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4) 위에 설치하는 시료(3)를 이온 빔의 광축에 대하여 소정의 각도로 설정할 수 있다. 또한, 시료 유닛 베이스(5)의 회전체(9)의 회전 축과 시료 상면(마스크 하면)의 위치를 일치시켜서, 효율 좋은 평활한 가공면을 제작하고 있다. 또한, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 이온 빔의 광축에 대하여 수직 방향의 전후 좌우, 즉 X 방향과 Y 방향으로 이동할 수 있도록 구성된다.
장치와 별체의 광학 현미경(40)에의 설치는 도 13과 같이 시료 마스크 유닛(21) 또는 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 시료 유닛 베이스(5)에의 마스크 유닛 고정부(52)를 사용하지 않고, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 하면을 사용하는 방법으로도 좋다.
도 6의 예와 다른 점은 빔 중심과 확대경 중심을 조정하는 확대경 미동 기구(13)를 고정대(42)측에서 행하는 점이다. 이 확대경 미동 기구(13)는 본 예 또는 도 6의 예의 어느 쪽을 채용해도 좋다. 그 이외에 대해서는, 도 6의 예와 같은 작업을 행한다.
도 10에 예시한 이온 밀링 장치에는, 도 14에 예시하는 바와 같이 시료의 회전 경사 기구에 회전 기능이 설치되고, 또한 이온 빔 축으로 수직 방향의 회전 경사 축을 갖는 경사 기구가 설치되어 있다. 또한, 도 14와 같이 경사각을 90도로 했을 때의 이온 빔 축과 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)의 회전 축을 어긋나게 하는 편심 기구를 설치한다. 여기서, 도 15와 같이 커플링을 사용하는 방식이라도 좋다. 단, 커플링을 사용할 경우에는, 도 15와 같이 회전 경사부 내에 설치하고, 편심 기구는 시료 유닛 베이스(5)의 회전체의 하부에 설치하지 않으면 안된다. 도 14, 도 15와 같이 시료의 회전 기능을 갖고, 이온 빔 입사각, 편심량을 임의로 결정함으로써, 단면 밀링(마스크를 개재하여, 시료를 밀링해 평활한 면을 작성하는 장치)이면서, 평면 밀링[이온 빔 축에 대하여 수직인 면(시료 스테이지의 경사 각도 90도 일때)을 평활하게 가공한다]이 가능하게 된다.
단, 단면 밀링과 평면 밀링은 이온원의 성능에 의해, 이온원과 시료 사이의 거리를 변경할 필요가 있기 때문에, 이온 빔 축의 방향에 이온원 또는 시료 스테이지의 가동 기구를 설치하고 있다. 따라서, 이온원에 의해, 단면 밀링과 평면 밀링을 행할 때의 이온원과 시료 사이 거리가 결정되므로, 시료를 탑재하고 있는 시료 스테이지의 위치 또는 이온원의 위치에 의해 단면 밀링 또는 평면 밀링을 인식하고, 단면 밀링 또는 평면 밀링 모드(예를 들어, 회전 경사 또는 회전)를 전환하는 기능을 갖고 있다.
여기서, 다른 2종의 가공이 가능해지는 이유를 더욱 상세하게 서술한다. 이하, 본 실시예에서 예시하는 장치가 단면 밀링 가공과 평면 밀링 가공의 양쪽을 실시할 수 있는 원리에 대해서 상세하게 서술한다. 도 19는 단면 밀링 시의 이온 빔의 조사 방향과, 각 회전 기구 또는 경사 기구(이하, 단순히 회전 기구라고 한다)의 회전 축 또는 경사 축 이하, 단순히 회전 축이라고 한다)과의 관계를 도시하는 도면이며, 도 20은 평면 밀링 시의 이온 빔의 조사 방향과, 각 회전 축과의 관계를 도시하는 도면이다.
도 19에 있어서, 파선으로 표현되는 축 1901은, 도 10의 상기 도면에서 일점쇄선으로 표현한 축과 평행하고, 예를 들어 도 11에 예시하는 회전체(9)의 회전 축에도 평행한 축이다. 또한, 이점쇄선으로 표현되는 축 1902은 시료 스테이지(8)의 회전 축에 평행한 축이다. 또한, 일점쇄선으로 표현되는 축 1903은 이온원(1)으로부터 방출되는 이온 빔의 조사 방향을 도시하고 있다. 또한, 축 1901은 마스크(2)의 이온 빔 피조사면과 평행한 관계에 있다.
또한, 축 1901, 1902, 1903은 직교하고 있고, 본 예의 경우, 축 1901이 z축, 축 1902이 y축, 축 1903이 x축에 평행해지도록 설치된다.
단면 밀링일 때에는, 시료(3)의 단면에 이온 빔 궤도를 따른 관계가 형성되지 않도록, 축 1901에 평행한 회전 축을 회전 중심으로 한 왕복 경사 구동을 행한다. 이때, 마스크면은 축 1901에 평행이 된다. 또한, 평면 밀링일 때에는, 도 20에 예시하는 바와 같이, 시료 1904를 시료 스테이지(8)에 의해 소정 각도로 경사, 또는 소정 각도 범위에서 왕복 경사 구동하면서, 축 1901의 경사 축 1905에 평행한 축을 회전 축으로서 시료 1904를 회전시킨다.
이상과 같이, 본 실시예 장치는, 제1 회전 축(축 1902에 평행한 축)을 갖는 시료 스테이지 상에서, 제2 회전 축[축 1901, 또는 축 1905(경사 왕복 운동을 행하는 경우를 포함한다)]을 회전, 또는 경사 중심으로 한 회전, 또는 왕복 경사 구동을 행할 수 있는 것이다. 즉, 도 10에 예시하는 장치는, 단면 밀링일 때의 왕복 경사 구동과, 평면 밀링일 때의 시료의 회전 또는 왕복 경사 구동을, 시료 스테이지(8) 상에 탑재되는 회전 기구로 행함과 함께, 평면 밀링일 때의 경사를, 시료 스테이지(8) 자체를 경사지게 하는 회전 기구로 행하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 도 20에서는 축 1905은 구동 기구의 회전 중심을 도시하고 있지만, 평면 밀링의 경우에는, 시료 상의 광범위한 영역을 평면 가공하기 위해서, 시료 중심을 축 1905으로부터 편심시킨 상태에서 회전을 행한다.
도 21은 단면 밀링 가공과, 평면 밀링 가공의 전환과, 스테이지 등의 동작 조건을 설정하는 조작 패널의 일 예를 나타내는 도면이다. 가공 모드 설정부(2101)에는, 평면 밀링(Flat)인지, 단면 밀링(Cross-section)인지를 선택하는 버튼이 배치되어 있고, 어느 쪽인지 한쪽의 택일적인 선택이 가능하게 되어 있다. 또한, 스테이지 동작 조건 설정부(2102)에는, 경사(tilt)인지, 왕복 경사(swing)인지를 선택하는 버튼이 배치되어 있고, 어느 쪽인지 한쪽의 택일적인 선택이 가능하게 되어 있다. 스테이지 동작 조건 설정부(2102)에는, 또한 경사 각도, 또는 왕복 경사의 각도 범위(Angle)와, 왕복 경사인 경우의 주기 속도(Speed)를 설정하는 설정부가 설치되어 있다. 또한, 회전 테이블 동작 조건 설정부(2103)에는, 회전 테이블에 의한 왕복 경사 각도(Angle)와, 왕복 경사의 주기 속도(Speed)를 설정하는 설정부가 설치되어 있다.
도 21에 예시하는 조작 패널에서는, 수치 입력이 필요한 설정부에 대해서는, 셀렉트 키(Select)에 의해, 입력창의 선택을 가능하게 함과 함께, "Up", "Down" 버튼에 의해, 수치의 선택을 가능하게 하고 있다. 또한, 엔터 키(Enter)에 의해, 선택된 수치의 등록을 행한다. 여기에서 말하는 스테이지란, 예를 들어 도 10의 시료 스테이지(8)이며, 회전 테이블은, 예를 들어 도 11의 회전체(9)이다.
단면 밀링 가공에는, 회전 테이블의 왕복 경사 구동을 필요로 하는 반면, 시료 스테이지의 왕복 경사 구동을 필요로 하지 않는다. 따라서, 단면 밀링 가공을 선택(Cross-Section의 버튼을 선택)했을 때, 스테이지 동작 조건 설정부(2102)에 있어서의 설정을 금지, 또는 무효로 하도록 밀링 장치의 제어 장치를 구성해 두면 좋다. 또한, 단면 밀링 시에 시료 스테이지(8)를 경사지게 해 버리면, 가공 대상과는 관계가 없는 부분에 이온 빔을 조사하거나, 시료 단면을 비스듬히 가공해 버리게 되기 때문에, 단면 밀링 가공을 선택했을 때, 시료 스테이지(8)가 경사진 상태에 있을 경우에, 이온 빔의 조사를 행하지 않도록 하는 제어를 행하거나, 에러 메시지를 발생함으로써, 조작자에게 주의를 촉구하도록 해도 좋다. 또한, 자동적으로, 시료 스테이지(8)의 경사 각도를 제로로 하도록 제어를 행해도 좋다.
또한, 평면 밀링 가공에는, 시료 스테이지(8)의 경사와, 회전 테이블의 회전 또는 왕복 경사의 양쪽을 사용하기 위해서, 스테이지 동작 조건 설정부(2102)와, 회전 테이블 동작 조건 설정부(2103)의 양쪽의 입력을 유효하게 할 필요가 있다.
본 실시예 장치에서는, 회전체(9)에, 단면 밀링 시의 왕복 경사 구동과, 평면 밀링 시의 회전 구동의 양쪽을 행하게 함으로써, 1개의 밀링 장치로 2개의 다른 밀링 가공을 가능하게 했다.
또한, 도 10에 예시하는 장치에서는, 이온원(1)이 진공 챔버(15)의 측방에 설치되어 있다. 이러한 구성으로 하는 이유는, 경사 스테이지의 비경사시(예를 들어 단면 밀링 시)에 스테이지를 안정된 상태로 하는 것이 가능하기 때문이다. 경사 스테이지의 비경사 상태에서, 단면 가공을 행하기 위해서는, 이온 빔을 측방으로부터 조사 할 필요가 있고, 그 때문에 이온원(1)이 진공 챔버(15)의 측방에 설치되어 있다. 또한, 그것에 수반하여 가공 단면을 확인하기 위한 가공 관찰창을 진공 챔버(15)의 상방에 설치했다. 이와 같은 구성에 따르면, 단면 밀링 시의 가공 단면의 확인과, 평면 밀링 시의 가공면의 확인을 1개의 관찰창에서 행하는 것이 가능해진다.
도 22는 도 10에 예시하는 이온 밀링 장치의 제어 장치의 일 예를 나타내는 도면이다. 전환부(2201)는 도 21의 조작 패널에 상당하는 것이며, 전환부(2201)에 있어서의 선택 정보는 제어 장치(2202)에 설치된 입력 인터페이스(2205)를 통해서, 연산부(2207)에 전달된다. 연산부(2207)에서는, 제어 신호 발생부(2209)가 입력 신호에 기초하여, 제어 신호 기억부(2208)로부터 제어 신호를 판독하고, 그 신호를 출력 인터페이스(2206)에 전달한다. 구동 기구(2203, 2204)에서는, 수신한 제어 신호에 기초하여, 전환부(2201)에서 선택한 조건의 구동을 실행한다.
구동 기구(2203)는 경사 스테이지를 구동하는 구동 기구이며, 구동 기구(2204)는 경사 스테이지 위에 탑재된 회전 테이블을 구동하는 구동 기구이다. 또한, 본 실시예에서는, 전환부(2201)에 의한 가공 모드의 선택에 의해, 단면 밀링 가공을 행할지, 평면 밀링 가공을 행할지의 선택을 행하는 예를 나타내고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 시료대 형상을 인식하는 센서를 구비해 두고, 자동적으로 가공 모드를 선택하도록 해도 된다. 이 경우, 센서와 그 센서 정보를 인식하는 연산 장치가 전환부에 상당하게 된다.
또한, 전환부에 의한 가공 모드 선택과, 장치 상태를 비교하여, 당해 선택, 또는 장치 상태가 적절하지 않은 경우에, 에러 메시지를 발생함으로써, 잘못된 조건에 기초한 가공을 하지 않도록, 조작자에게 경보를 발생할 수도 있다.
도 23은 가공 모드와 장치 상태를 비교하여, 정확한 장치 설정을 조작자에게 촉구하는 메시지를 발생하기 위한 판단 공정을 도시하는 흐름도이다. 우선, 장치의 전원을 온으로 한 후에, 도 21에 예시한 바와 같은 조작 패널 상에서, 가공 모드를 선택한다(스텝 2301). 여기서, 연산부(2207)의 제어 신호 발생부(2209)에서는, 어느 쪽의 가공 모드가 선택되었는지를 판단하고(스텝 2302), 그 가공 모드에 적합한 시료 홀더가 시료 스테이지 위에 설치되어 있는지를 판단한다(단면 가공이 선택되어 있을 경우에는, 스텝 2303, 평면 가공이 선택되어 있을 경우에는, 스텝 2304에서 판단을 실시한다).
소정의 시료 홀더가 설치되어 있는지 아닌지의 판단은, 양자의 차이 및 시료 홀더의 설치의 유무를 판단하기 위한 센서(센서부(2210))를 진공 챔버 내에 구비해 둠으로써 실시한다. 이 센서가, 시료 홀더 자체가 설치되어 있지 않은, 또는 설정된 가공 모드에 부적합한 시료 홀더가 설치되어 있다고 하는 취지의 신호를 발생한 경우, 연산부(2207)에 내장된 장치 상태 감시부(2211)는 소정의 신호를 표시부(2212)에 전달하고, 에러 메시지를 발생한다(스텝 2305). 에러 메시지는, 도 21에 예시한 조작 패널의 표시부 위에 "Err"와 같은 표시를 행하도록 해도 좋고, 다른 표시 수단 또는 경보 발생기를 사용하도록 해도 좋다.
다음에, 스텝 2302에서, 단면 밀링을 선택했을 경우에, 시료 스테이지(8)의 경사각이 제로로 되어 있는지를 판정(스텝 2306)하고, 제로가 아닐 경우에 에러 메시지를 발생한다. 이러한 메시지 발생에 의해, 단면 밀링에 적합하지 않은 스테이지 상태로 되어 있는 것을 파악하는 것이 가능해지고, 잘못된 가공을 행할 가능성을 억제할 수 있다. 스텝 2307에서, 스테이지 경사각이 적정하게 설정되어 있는 것을 확인한 후에, 회전 테이블의 왕복 경사 구동의 조건의 입력을 가능하게 하는 상태로 이행한다(스텝 2307).
또한, 스텝 2302에서, 평면 밀링을 선택했을 경우에는, 경사 스테이지와 회전 스테이지의 양쪽을 구동하는 것으로 되기 때문에, 양자의 조건 설정을 가능하게 하는 상태로 이행한다(스텝 2308).
이상과 같은 스텝을 경유하고, 또한 이외에 설정해야 할 조건(이온 빔 전류, 가공 시간 등)이 설정되어 있는 것을 판정(스텝 2309)하고, 가공을 개시한다(스텝 2310).
상술한 바와 같은 공정을 거쳐, 가공을 행함으로써, 2종류의 가공을 행할 수 있는 장치에 있어서, 잘못된 선택을 행하는 일이 없어지고, 용이하게 가공 조건 설정을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 스텝 2306에서, 스테이지가 경사져 있었을 경우(경사각 0° 이외의 경우), 자동적으로 비경사 상태가 되도록, 경사 스테이지를 제어하도록 해도 된다.
이상과 같이, 가공 모드의 설정 정보와, 장착된 홀더의 종류 및 장치 상태를 인식함과 함께, 이들의 정보를 비교함으로써, 현재의 설정 상태가 적절한 것인지 아닌지를 용이하게 판단할 수 있고, 잘못된 설정에 기초한 가공을 미연에 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 바와 같이, 단면 밀링과 평면 밀링은 이온원의 성능에 의해, 이온원과 시료 사이의 거리를 변경할 필요가 있기 때문에, 시료 스테이지의 위치의 설정에 따라, 자동적으로 가공 모드를 전환하도록 해도 좋다. 또한, 시료 스테이지의 위치 설정과, 가공 모드의 선택이 모순되는 것 같은 경우에, 에러 메시지를 발생하도록 해도 좋다. 이 경우도 도 23에 예시하는 것 같은 공정을 거쳐, 설정을 행함으로써, 잘못된 설정을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 가공 모드의 선택에 의해, 자동적으로 시료 스테이지 위치를 제어하는 제어 기구를 설치하도록 해도 좋다.
시료 마스크 유닛(21)을 탑재하고 있는 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)는 장치 본체로부터 착탈 가능함으로써, 시료 마스크 유닛 미동 기구(4)를 장치로부터 제거하고, 시료 표면 유닛을 장치에 설치하는 것이 가능하다. 시료 표면 유닛을 설치해서 평면 밀링을 행한 경우, 시료 이외의 밀링 가공이 최소한으로 되고, 시료 유닛의 데미지가 모두 없게 된다.
또한, 도 10 등에 예시한 이온 밀링 장치의 가공 관찰창의 상부에, 도 17과 같이 광학 현미경(57)을 설치함으로써, 밀링 가공의 진척을 확인할 수 있다. 소망의 가공 범위까지 가공이 완료된 시점에서, 가공을 종료하고, 시료를 취출할 수 있기 때문에, 처리량의 향상으로 연결된다.
또한, 도 17에 예시한 광학 현미경(57) 대신에, 도 18에 예시하는 것 같이 전자 현미경(58)을 설치해도 좋다. 이온 빔에 의해 시료를 밀링 가공하고 있는 도중에, 가공의 진척을 확인하기 위해서 사용한다. 사용 방법은 밀링 가공을 한번 정지하고, 오염 방지용 셔터를 개방 후, 전자 현미경(58)에 의한 관찰을 행한다. 소망의 가공 범위를 얻을 수 없을 경우에는, 전자 빔 조사를 종료하고, 오염 방지용 셔터를 폐쇄한 후, 다시 이온 빔을 조사하고, 밀링 가공을 개시한다. 소망의 가공 범위를 얻을 수 있는 경우에는, 필요하게 되는 배율까지 확대하고, 필요하게 되는 화상을 취득한다.
장치로부터 시료 마스크 유닛 미동 기구(4) 또는 시료 표면 유닛을 제거하고, 전자 현미경용의 시료 유닛에 시료를 탑재하고, 시료 유닛을 장치에 설치하고, 통상의 전자 현미경으로서도 사용 가능하게 하고 있다.
본 실시예에 예시한 이온 밀링 장치에 따르면, 진공 챔버(15)의 상면에 가공 관찰창(7), 좌측면(우측면이어도 좋다)에 이온원(1), 전방면에 시료 스테이지(8)를 설치한 이온 밀링 장치가 가능해지고, 가공면 관찰 장치의 설치, 관찰 모두 용이하게 된다. 또한, 단면 밀링 및 표면 밀링 양자의 가공이 하나의 장치로 가능해진다.
최근, 특히 반도체 분야에서, 복합 재료를 전자 현미경으로 단면 관찰하는 것이 중요해지고 있고, 복합 재료의 단면을 경면 연마하는 중요성이 증가하고 있다. 본 실시예에 의해, 단면 밀링 및 평면 밀링의 양자를 하나의 장치로 행하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 관찰 장치를 진공 챔버 상부에 설치함으로써, 조작성이 지극히 향상된다.
상기 기재는 실시예에 대해서 이루어졌지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 정신과 첨부의 청구의 범위의 범위 내에서 다양한 변경 및 수정을 할 수 있는 것은 당업자에게 명백하다.
1 : 이온원
2 : 마스크
3 : 시료
4 : 시료 마스크 유닛 미동 기구
5 : 시료 유닛 베이스
6 : 진공 배기계
7 : 가공 관찰창
8 : 시료 스테이지
9 : 회전체
10 : 플랜지
11, 24 : 리니어 가이드
12 : 확대경
13 : 확대경 미동 기구
15 : 진공 챔버
21 : 시료 마스크 유닛
22 : 시료 홀더 회전 링
23 : 시료 홀더
25 : 마스크 홀더
26 : 마스크 미세 조정 기구
27 : 마스크 고정 나사
28 : 시료 홀더 회전 나사
30 : 시료 홀더 위치 제어 기구
35 : 시료 홀더 고정 금속 부재
40, 57 : 광학 현미경
41 : 관측대
42 : 고정대
50 : 기어
51 : 베어링
52 : 마스크 유닛 고정부
53 : 커플링
54 : 직동 기기
55 : 모터
56 : 시료 표면 유닛
58 : 전자 현미경
60 : 시료 스테이지 인출 기구

Claims (18)

  1. 시료에 이온 빔을 조사하기 위한 이온원과,
    진공 챔버 내에 배치되고, 상기 이온 빔에 직교하는 제1 축에 평행한 경사 축을 갖는 경사 스테이지를 구비한 이온 밀링 장치에 있어서,
    상기 경사 스테이지 위에 배치되고, 상기 시료를 유지하는 시료 유지 부재를 지지하는 지지대와,
    상기 제1 축에 직교하는 제2 축에 평행한 회전 축 및 경사 축을 갖고, 상기 지지대를 회전, 또는 경사지게 하는 구동 기구와,
    상기 경사 스테이지를 경사지게 하면서, 상기 지지대를 회전 또는 왕복 경사(swing) 구동하여, 상기 이온 빔을 조사하는 상태와, 상기 경사 스테이지를 비경사 상태로 함과 함께, 상기 지지대를 왕복 경사 구동하여, 상기 이온 빔을 조사하는 상태를 전환하는 전환부를 구비한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온 빔 축과 상기 지지대의 회전 축을 편심시키는 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시료 유지 부재는, 상기 이온 빔의 일부를 차단함과 함께, 상기 제2 축에 평행하게 위치 부여되는 면을 갖는 차폐부를 구비하고, 상기 시료 유지 부재는 상기 지지대에 착탈 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전환부에 의한 전환에 따라, 상기 경사 스테이지를 경사지게 하면서, 상기 지지대를 회전 또는 왕복 경사 구동하여, 상기 이온 빔을 조사하는 상태와, 상기 경사 스테이지를 비경사 상태로 함과 함께, 상기 지지대를 왕복 경사 구동하여, 상기 이온 빔을 조사하는 상태를 전환하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버에는, 관찰창이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관찰창은, 상기 진공 챔버의 천장면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 천장면과 다른 면에는, 상기 이온원이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 시료의 이온 빔 조사 위치와, 상기 관찰창과의 사이의 공간에 이동 가능한 셔터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 진공 챔버에는, 광학 현미경, 또는 전자 현미경이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광학 현미경, 또는 전자 현미경은 상기 진공 챔버의 천장면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 진공 챔버의 천장면과 다른 면에는, 상기 이온원이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 시료의 이온 빔 조사 위치와, 상기 광학 현미경, 또는 전자 현미경과의 사이의 공간에 이동 가능한 셔터가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  13. 진공 챔버에 설치되고, 시료에 이온 빔을 조사하는 이온원과, 상기 이온원으로부터 방출되는 이온 빔의 조사 방향에 대하여, 수직인 방향의 경사 축을 갖는 시료 스테이지를 구비한 이온 밀링 장치에 있어서,
    상기 시료 스테이지 위에 설치되고, 상기 경사 축에 직교하는 회전 경사 축을 갖는 회전체와, 상기 진공 챔버의 벽면으로서, 상기 경사 축과 상기 이온 빔의 조사 궤도가 이루는 평면에 직교하는 방향에 설치되는 가공 관찰용의 개구를 구비한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시료 위치를, 상기 시료 스테이지 상에서 편심시키는 편심 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 회전체 위에 시료 마스크 유닛을 구비하고, 상기 시료 마스크 유닛은, 상기 회전 경사 축에 평행한 이온 빔의 차폐면을 갖는 차폐부를 갖는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 이온원과 상기 시료의 거리에 따라, 상기 시료 스테이지를 경사지게 하면서 상기 회전체를 회전 또는 왕복 경사 구동하여 상기 이온 빔을 조사하는 평면 밀링 모드와, 상기 시료 스테이지를 비경사 상태로 함과 함께 상기 회전체를 왕복 경사 구동하여 상기 이온 빔을 조사하는 단면 밀링 모드가 전환되는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 가공 관찰용 개구의 상부에 광학 현미경을 배치하는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 가공 관찰용 개구부에, 전자 현미경의 칼럼을 배치하는 것을 특징으로 하는 이온 밀링 장치.
KR1020137011419A 2010-11-05 2011-11-02 이온 밀링 장치 KR101470267B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-248022 2010-11-05
JP2010248022 2010-11-05
PCT/JP2011/075306 WO2012060416A1 (ja) 2010-11-05 2011-11-02 イオンミリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130077884A KR20130077884A (ko) 2013-07-09
KR101470267B1 true KR101470267B1 (ko) 2014-12-05

Family

ID=46024529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137011419A KR101470267B1 (ko) 2010-11-05 2011-11-02 이온 밀링 장치

Country Status (6)

Country Link
US (3) US20130220806A1 (ko)
JP (2) JP5491639B2 (ko)
KR (1) KR101470267B1 (ko)
CN (2) CN105047511B (ko)
DE (2) DE112011106139B3 (ko)
WO (1) WO2012060416A1 (ko)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6529264B2 (ja) * 2014-01-22 2019-06-12 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置および試料観察方法
CN103831675B (zh) * 2014-03-19 2016-03-30 中国科学院光电技术研究所 一种大口径光学元件的离子束加工装置及方法
CN106233419B (zh) 2014-05-09 2017-11-28 株式会社日立高新技术 离子蚀刻装置以及试料加工方法
DE112015005875B4 (de) 2015-01-30 2021-03-18 Hitachi High-Tech Corporation Maskenpositionseinstellverfahren zum ionenfräsen, elektronenmikroskop zum einstellen der maskenposition, auf probenbühne montierte maskeneinstellvorrichtung und probenmaskenkomponente einer ionenfräsvorrichtung
CN105158516B (zh) * 2015-08-20 2018-10-16 上海华力微电子有限公司 一种集成电路分析中透射电镜平面样品的制备方法
CN107949899B (zh) 2015-09-25 2019-11-15 株式会社日立高新技术 离子铣削装置
DE102015219298B4 (de) * 2015-10-06 2019-01-24 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Präparation einer Probe für die Mikrostrukturdiagnostik sowie Probe für die Mikrostrukturdiagnostik
DE112016005621B4 (de) * 2016-02-03 2022-03-31 Hitachi High-Tech Corporation Probenhalter, Ionenätzvorrichtung, Probenbearbeitungsverfahren, Probenbetrachtungsverfahren und Probenbearbeitungs- und Betrachtungsverfahren
JP6710270B2 (ja) * 2016-02-26 2020-06-17 株式会社日立ハイテク イオンミリング装置、及びイオンミリング方法
JP2017174504A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社日立ハイテクサイエンス 複合荷電粒子ビーム装置
JP6753679B2 (ja) * 2016-03-25 2020-09-09 株式会社日立ハイテクサイエンス 制御装置、荷電粒子ビーム装置、プログラム及び加工品を生産する方法
JP6489322B2 (ja) * 2016-04-28 2019-03-27 日新イオン機器株式会社 イオンビームエッチング装置
CN105973674B (zh) * 2016-07-01 2017-03-29 中国科学院地质与地球物理研究所 一种大面积薄区透射电镜样品的制备方法
DE112016007058B4 (de) 2016-07-14 2022-02-10 Hitachi High-Tech Corporation Ionenätzvorrichtung
JP6727307B2 (ja) * 2016-08-09 2020-07-22 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
JP6928943B2 (ja) * 2017-03-28 2021-09-01 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
JP6817139B2 (ja) * 2017-05-09 2021-01-20 日本電子株式会社 試料ホルダーユニット及び試料観察装置
JP6943641B2 (ja) * 2017-06-12 2021-10-06 日本電子株式会社 試料ホルダーシステム及び試料観察装置
WO2019167165A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ イオンミリング装置及びイオンミリング装置のイオン源調整方法
JP6843790B2 (ja) * 2018-03-13 2021-03-17 日本電子株式会社 イオンミリング装置及び試料ホルダー
DE102018204940B4 (de) * 2018-03-29 2023-03-30 Leica Microsystems Cms Gmbh Optisches System mit verkippter Beleuchtungsebene und Verfahren zum Beleuchten eines Probenvolumens in einem optischen System mit verkippter Beleuchtungsebene
DE102018212511B4 (de) * 2018-07-26 2020-02-06 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Aufnahmevorrichtung, Probenhalter-System und Verfahren zur Präparation mikroskopischer Proben
JP6808691B2 (ja) * 2018-08-09 2021-01-06 日本電子株式会社 試料搬送装置及び電子顕微鏡
JP6851348B2 (ja) * 2018-08-15 2021-03-31 日本電子株式会社 真空装置及び復旧支援方法
JP6828095B2 (ja) * 2019-07-08 2021-02-10 株式会社日立ハイテク イオンミリング方法
CN110355455B (zh) * 2019-08-02 2020-06-16 中国科学院地质与地球物理研究所 氩离子切割装置
CN110605467B (zh) * 2019-09-20 2020-08-04 中国科学院地质与地球物理研究所 离子切割校准装置、校准方法及离子切割装置
CN110993475B (zh) * 2019-12-05 2020-08-28 山东省分析测试中心 一种用于断口分析的扫描电镜万向转动样品台及扫描电镜
JP6831443B2 (ja) * 2019-12-24 2021-02-17 株式会社日立ハイテク イオンミリング装置、及びイオンミリング方法
JP2020194789A (ja) * 2020-08-11 2020-12-03 株式会社日立ハイテク イオンミリング方法、およびイオンミリング装置
JP7208195B2 (ja) * 2020-08-14 2023-01-18 日本電子株式会社 イオンミリング装置および試料ホルダー
KR102465468B1 (ko) * 2020-12-21 2022-11-09 (주)코셈 착탈 가능한 계단형 지그와, 이를 이용하여 시료의 높이를 조절하는 홀더, 및 이 홀더를 포함하는 시료대
JP7312777B2 (ja) * 2021-02-26 2023-07-21 日本電子株式会社 試料加工装置および試料加工方法
WO2023112131A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 株式会社日立ハイテク イオンミリング装置
WO2024034052A1 (ja) * 2022-08-10 2024-02-15 株式会社日立ハイテク イオンミリング装置及びそれを用いた加工方法
WO2024053073A1 (ja) * 2022-09-08 2024-03-14 株式会社日立ハイテク イオンミリング装置、断面ミリング処理方法及び断面ミリングホルダ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10188873A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Hitachi Ltd イオンミリング装置
JP2005091094A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Jeol Ltd 試料作製装置および試料作製方法
JP2009245783A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hitachi High-Technologies Corp イオンミリング装置及びイオンミリング方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0622212B2 (ja) * 1983-05-31 1994-03-23 株式会社東芝 ドライエッチング方法
JPH0733589B2 (ja) * 1989-07-01 1995-04-12 株式会社日立サイエンスシステムズ イオンミリング方法及び装置
DE4027746A1 (de) 1990-09-01 1992-03-05 Metallgesellschaft Ag Verfahren und vorrichtung zur bekaempfung von in meerwasser freischwimmenden medusen
JP2932650B2 (ja) * 1990-09-17 1999-08-09 松下電器産業株式会社 微細構造物の製造方法
JPH04182394A (ja) * 1990-11-16 1992-06-29 Sanyo Electric Co Ltd 単結晶超電導体の製造方法
US5229615A (en) * 1992-03-05 1993-07-20 Eaton Corporation End station for a parallel beam ion implanter
JPH06162975A (ja) * 1992-11-17 1994-06-10 Origin Electric Co Ltd 荷電粒子照射装置およびビームセンサ
JP2992682B2 (ja) * 1996-11-26 1999-12-20 セイコーインスツルメンツ株式会社 集積回路の断面観察方法
US5922179A (en) * 1996-12-20 1999-07-13 Gatan, Inc. Apparatus for etching and coating sample specimens for microscopic analysis
JP2001242106A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Jeol Ltd オージェ電子分光装置およびオージェ電子分光分析法
JP4335497B2 (ja) * 2002-07-12 2009-09-30 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 イオンビーム装置およびイオンビーム加工方法
US7150811B2 (en) * 2002-11-26 2006-12-19 Pei Company Ion beam for target recovery
US7611610B2 (en) * 2003-11-18 2009-11-03 Fei Company Method and apparatus for controlling topographical variation on a milled cross-section of a structure
JP4398396B2 (ja) * 2005-03-25 2010-01-13 株式会社日立ハイテクサイエンスシステムズ イオンミリング装置
EP1780764A1 (en) * 2005-11-01 2007-05-02 FEI Company Stage assembly, particle-optical apparatus comprising such a stage assembly, and method of treating a sample in such an apparatus
US7420189B2 (en) * 2006-04-04 2008-09-02 Olympus Corporation Ultra precise polishing method and ultra precise polishing apparatus
JP4891712B2 (ja) 2006-09-05 2012-03-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ 類似度分布を利用したテンプレートマッチング方法を用いた検査装置
JP2008204905A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Hitachi High-Tech Science Systems Corp イオンミリング装置、及びイオンミリング加工方法
JP5331342B2 (ja) * 2008-01-11 2013-10-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ イオンミリング装置
JP2011154920A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Hitachi High-Technologies Corp イオンミリング装置，試料加工方法，加工装置、および試料駆動機構
JP5612493B2 (ja) * 2010-03-18 2014-10-22 株式会社日立ハイテクサイエンス 複合荷電粒子ビーム装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10188873A (ja) * 1996-12-24 1998-07-21 Hitachi Ltd イオンミリング装置
JP2005091094A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Jeol Ltd 試料作製装置および試料作製方法
JP2009245783A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hitachi High-Technologies Corp イオンミリング装置及びイオンミリング方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130077884A (ko) 2013-07-09
WO2012060416A1 (ja) 2012-05-10
JP2014139938A (ja) 2014-07-31
US20180301318A1 (en) 2018-10-18
JP5491639B2 (ja) 2014-05-14
CN103180929A (zh) 2013-06-26
DE112011103677B4 (de) 2017-10-05
CN105047511A (zh) 2015-11-11
DE112011106139B3 (de) 2018-10-11
US20130220806A1 (en) 2013-08-29
DE112011103677T5 (de) 2013-08-22
US10008365B2 (en) 2018-06-26
US20160163508A1 (en) 2016-06-09
JPWO2012060416A1 (ja) 2014-05-12
US11133153B2 (en) 2021-09-28
CN103180929B (zh) 2015-06-10
JP5943950B2 (ja) 2016-07-05
CN105047511B (zh) 2017-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101470267B1 (ko) 이온 밀링 장치
JP6710270B2 (ja) イオンミリング装置、及びイオンミリング方法
JP4675701B2 (ja) イオンミリング装置およびイオンミリング方法
KR101622813B1 (ko) 이온 밀링 장치 및 이온 밀링 가공 방법
JP4398396B2 (ja) イオンミリング装置
US11990312B2 (en) Specimen machining device and specimen machining method
JP2009245783A (ja) イオンミリング装置及びイオンミリング方法
JP6831443B2 (ja) イオンミリング装置、及びイオンミリング方法
JP4504880B2 (ja) 真空排気系を利用したシリンダを用いたイオンビーム電流測定機構
JP6427601B2 (ja) イオンミリングのマスク位置調整方法、電子顕微鏡およびマスク調整装置
JP4455432B2 (ja) イオンミリング装置およびイオンミリング方法
JP6828095B2 (ja) イオンミリング方法
WO2013121938A1 (ja) 荷電粒子線装置、試料マスクユニット、および変換部材
JP2020194789A (ja) イオンミリング方法、およびイオンミリング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171114

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181121

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191120

Year of fee payment: 6