JP3106846U - Sample holder for charged particle beam equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】
集束イオンビーム加工法での加工ムラおよびリデポジションの問題を解決し、微細構造解析や元素分析などの分析精度を向上する。
【解決手段】
試料を固定した試料台をホールダ軸の周りに360°回転する機能を備えた荷電粒子線装置用試料ホールダにおいて、前記試料台の先端部を集束イオンビームの進行方向に対し直角に回転補正した試料にイオンビーム照射することで達成される。
また、試料台軸の周りに360°回転できる機能を備えた前記荷電粒子線装置用試料ホールダにおいて、前記試料ホールダの試料台の先端部を集束イオンビームの進行方向に対し直角に回転補正を加えた後、試料台に固定した試料にイオンビーム照射することで達成される。
【選択図】図5
【Task】
It solves the problem of processing unevenness and redeposition in the focused ion beam processing method, and improves analysis accuracy such as fine structure analysis and elemental analysis.
[Solution]
A sample holder for a charged particle beam apparatus having a function of rotating a sample stage on which a sample is fixed around a holder axis by 360 °, wherein the tip of the sample stage is rotationally corrected at right angles to the traveling direction of the focused ion beam. This is achieved by irradiating an ion beam.
Further, in the sample holder for the charged particle beam apparatus having a function capable of rotating 360 ° around the sample stage axis, the tip of the sample stage of the sample holder is rotationally corrected at right angles to the traveling direction of the focused ion beam. Thereafter, this is achieved by irradiating the sample fixed on the sample stage with an ion beam.
[Selection] Figure 5
Description
本考案は、電子顕微鏡観察用試料を作製および観察する装置に係り、特に集束イオンビーム(以下、FIB)加工装置で試料から微小試料片を摘出し、摘出した微小試料片を試料台に固定し加工する際に、摘出した微小試料の任意の方向からのFIBによる試料作製方法と、その試料作製方法を可能にする荷電粒子線装置用試料ホールダに関する。 The present invention relates to an apparatus for preparing and observing a sample for observation with an electron microscope. In particular, a fine sample piece is extracted from a sample by a focused ion beam (hereinafter referred to as FIB) processing apparatus, and the extracted fine sample piece is fixed to a sample stage. The present invention relates to a sample preparation method by FIB from an arbitrary direction of an extracted micro sample, and a sample holder for a charged particle beam apparatus that enables the sample preparation method.
従来、例えば集束イオンビーム装置による試料の前処理とこれに続く観察のシステムとして例えば特許文献1に記載された技術が知られている。この技術では集束イオンビーム装置で加工した試料の付け替えをしないで、前処理装置,透過電子顕微鏡(以下TEM)などの観察装置へ挿入可能である。しかし、これらの装置では、任意の方向から加工し、観察する方法については配慮が見られるが、FIB加工装置を用いて試料を加工する際に、試料断面近傍を通過したイオンビームや試料断面で散乱したイオンビームが試料底部や試料台をスパッタし、試料加工表面に汚染物質として再付着するいわゆるリデポジションの問題については配慮されていない。また、複合材料において、元素によってスパッタレートが異なる為に加工面に生じる凹凸(以下、加工ムラ)の問題については配慮されていない。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a technique described in
さらに、集積回路の断面観察法としては特許文献2に記載された技術が知られている。この技術では加工ムラの問題については配慮されているが、リデポジションの問題については配慮されておらず、加工ムラとリデポジションの問題を同時に解決できるものではない。
Furthermore, a technique described in
本考案の目的は、集束イオンビーム加工法などにより摘出した微小試料を任意の方向から加工することにある。これにより前記加工ムラおよび前記リデポジションの問題を解決し、微細構造解析や元素分析などの分析精度を向上することが可能な試料作製法と荷電粒子線装置用試料ホールダを提供することにある。 An object of the present invention is to process a micro sample extracted by a focused ion beam processing method from an arbitrary direction. Accordingly, an object of the present invention is to provide a sample preparation method and a sample holder for a charged particle beam apparatus capable of solving the processing unevenness and the redeposition problem and improving the analysis accuracy such as fine structure analysis and elemental analysis.
上記目的は、試料台軸の周りに360°回転できる機能を備えた前記荷電粒子線装置用試料ホールダにおいて、前記試料ホールダの試料台の先端部を集束イオンビームの進行方向に対し直角に回転補正を加えた後、試料台に固定した試料にイオンビーム照射することで達成される。 The object is to correct the rotation of the tip of the sample holder of the sample holder perpendicular to the traveling direction of the focused ion beam in the sample holder for the charged particle beam apparatus having a function capable of rotating 360 ° around the sample stage axis. This is achieved by irradiating the sample fixed to the sample stage with an ion beam.
また、上記目的は、試料を固定した試料台をホールダ軸の周りに360°回転する機能を備えた荷電粒子線装置用試料ホールダにおいて、前記試料台の先端部を集束イオンビームの進行方向に対し直角に回転補正した試料にイオンビーム照射することで達成される。 Further, the above object is to provide a charged particle beam apparatus sample holder having a function of rotating a sample stage to which a sample is fixed around the holder axis by 360 ° with respect to the traveling direction of the focused ion beam. This is achieved by irradiating an ion beam to a sample whose rotation is corrected at a right angle.
本考案による試料作製方法と荷電粒子線装置用試料ホールダを用いることにより、微小試料片を試料台から取り外すことなく、イオンビームによる任意の方向からの加工が可能となる。また、加工ムラやリデポジションの問題がなくなる。 By using the sample preparation method and the sample holder for the charged particle beam apparatus according to the present invention, it is possible to perform processing from an arbitrary direction by an ion beam without removing the minute sample piece from the sample stage. In addition, processing irregularities and redeposition problems are eliminated.
試料台軸の周りに360°回転できる機能を備えた荷電粒子線装置用試料ホールダにおいて、試料ホールダの試料台の先端部を集束イオンビームの進行方向に対し直角に回転補正を加えた後、試料台に固定した試料にイオンビーム照射する。 In a sample holder for a charged particle beam apparatus having a function capable of rotating 360 ° around the sample stage axis, the tip of the sample stage of the sample holder is subjected to rotation correction at a right angle to the traveling direction of the focused ion beam, and then the sample Irradiate the sample fixed to the stage with an ion beam.
また、試料を固定した試料台をホールダ軸の周りに360°回転する機能を備えた荷電粒子線装置用試料ホールダにおいて、試料台の先端部を集束イオンビームの進行方向に対し直角に回転補正した試料にイオンビーム照射する。 Further, in the charged particle beam apparatus sample holder having a function of rotating the sample stage to which the sample is fixed 360 degrees around the holder axis, the tip of the sample stage is rotationally corrected at right angles to the traveling direction of the focused ion beam. The sample is irradiated with an ion beam.
以下、図面を参照して本考案について説明する。図1に本考案の一実施例であるFIB装置1の構成図を示す。FIB装置1鏡体は、イオン銃2,コンデンサーレンズ3,絞り4,走査電極5,対物レンズ6で構成されている。FIB装置1の試料室には、試料7を取り付けた試料ホールダ8上方に二次電子検出器9,試料7への保護膜の形成および試料台への試料7の固定のためのデポジション銃10,FIB加工により作製した微小試料の運搬のためのマイクロプローブ11がとりつけられている。二次電子検出器9には走査像表示装置12が接続されている。走査像表示装置12は走査電極制御部13を介して走査電極5に接続されている。また、マイクロプローブ11にはマイクロプローブ11の位置制御のためのマイクロプローブ制御装置14が接続されている。また、試料ホールダ8は、ホールダ制御部15に接続されている。イオン銃2から放出されたイオンビーム16は、コンデンサーレンズ3と絞り4により収束され、対物レンズ6を通過し、試料7上に収束する。対物レンズ6上方の走査電極5は、走査電極制御部13の指示により、試料7に入射するイオンビーム16を偏向し走査させる。イオンビーム16が試料7に照射されると、試料7はスパッタされるとともに二次電子を発生する。発生した二次電子は、二次電子検出器9により検出され走査像表示装置12に表示される。デポジション銃10より試料7方向に放出されたガスはイオンビーム16と反応し分解され、金属が試料7面上のイオンビーム16照射領域に堆積する。この堆積膜は、FIB加工前の試料7表面の保護膜の形成および微小試料片の試料台への固定に用いられる。試料7は試料ホールダ8に接続されたホールダ制御部15により、イオンビーム16光軸上で角度を変えることが可能で、様々な角度から加工することが可能である。
The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an
図2に本考案の一実施例である荷電粒子線装置用試料ホールダ17の先端部の上面図
(a)および断面図(b)を示す。試料ホールダ17は、先端部と連結されたホールダ軸18が、軸中心の周りに360°回転可能な機構を有し、さらに前記機構と独立して先端部にホールダ軸18と直角な軸中心の周りに360°回転可能な機構を設けた、試料回転軸19を有する。また、試料ホールダ17はFIB装置1内でイオンビーム16が入射する際、試料ホールダ17の構造物がイオンビーム16をさえぎることの無いよう一部解放された構造となっている。
FIG. 2 shows a top view (a) and a cross-sectional view (b) of the tip of the
図3は本考案の一実施例である試料台20側面図(a)および斜視図(b)である。試料台20に微小試料片21を固定した状態の側面図および斜視図をそれぞれ(c),(d)に示す。微小試料片21は試料台20の先端に取り付けられている。試料台20先端部は微小試料片21の固定が容易なように平坦な形状を有する。微小試料片21と試料台20の接触部分には、FIB装置1のデポジション銃10を用いてデポジション膜22を形成させ、接着する。
3A and 3B are a side view (a) and a perspective view (b) of a
図4に本考案の一実施例である荷電粒子線装置用試料ホールダ17に試料台20を固定した例を示す。試料回転軸19は中空状になっており、試料台20を差し込むように装着することができる。
FIG. 4 shows an example in which a
図5に本考案の一実施例である試料台20の先端部を示し、これにより、微小試料片
21の加工方法を説明する。図5(a)に示すようにバルク材料からマイクロプローブ
11を用いて摘出された微小試料片21は、イオンビーム光軸と垂直な試料台20の最先端部にデポジション膜22により、接着,固定される。FIBによる加工を行うときは、図5(b)に示すように、試料台20を90°回転させ、イオンビーム16を微小試料片21の側面から照射する。微小試料片21の側面をスパッタしながら下方に進行するイオンビーム16は、試料台20をスパッタすることなく、また、上方に反射することなく下方に進行する。このように、試料台20をイオンビーム16の進行方向に対し直角に回転補正を加えて加工することにより、試料底面および試料台20からのスパッタされた材料の加工面への再付着を防ぐことが出来る。さらに、図5(c−1)から図5(c−3)に示すように、試料台20の回転角度は固定ではなく、随時角度を変えながら加工しても良い。試料台20は任意の角度に調節できるので、イオンビーム16の進行方向は一定に保ち、試料台20の角度を変えながらイオンビーム16照射すれば、加工ムラが出来ることなく、平坦な試料表面に加工することができる。
FIG. 5 shows a tip portion of a
図6に本考案の一実施例である試料台20の先端部を示し、これにより、微小試料片
21の加工方法を説明する。図6(a)に示すように試料台20をイオンビーム16の進行方向に対し直角に回転補正を加え、バルク材料からマイクロプローブ11を用いて摘出された微小試料片21の側面を、イオンビーム16光軸と直角な試料台20の最先端部にデポジション膜22により、接着,固定される。この状態でFIBにより加工すれば、前記理由により、試料底面および試料台20からのスパッタされた材料の加工面への再付着を防ぐことが出来る。また、図6(b)に示すように、試料台20を180°回転すると、微小試料片21の底面からイオンビーム16を照射することが可能となる。これにより、例えば、薄膜試料を作製する際、所望の分析または観察する領域が試料表面から深い場所にあっても、容易に薄膜作製が出来る。図6(c−1)から図6(c−3)に示すように、試料台20の回転角度は固定ではなく、随時角度を変えながら加工しても良い。試料台20は任意の角度に調節できるので、イオンビーム16の進行方向は一定に保ち、試料台20の角度を変えながらイオンビーム16照射すれば、加工ムラが出来ることなく、平坦な試料表面に加工することができる。図6(b)に示したように、試料台20を180°回転した後、試料台20の角度を変えながらイオンビーム16照射すれば、試料底面側からも加工ムラが出来ることなく、平坦な試料表面に加工することができる。図6(d)に示すように、試料台20はイオンビーム16光軸を中心とし、360°回転できる。この機構を用いても、前記図6(b)(c)と同様の効果が得られる。
FIG. 6 shows a tip portion of a
ホールダ軸18の回転機構と試料回転軸19の回転機構を組み合わせて用いることにより、微小試料片21に対してあらゆる角度からのイオンビーム16照射と角柱または円柱、もしくは薄膜の作製が可能となる。
By using a combination of the rotating mechanism of the
図7は図5に示した試料作製法の主な手順を示した説明図である。
(1)まず、バルク材料からマイクロプローブ11を用いて微小試料片21を摘出する。
(2)FIB試料室内に挿入した試料台20をイオンビーム光軸と垂直になるように回転補正する。
(3)イオンビーム光軸と垂直な試料台20の最先端部に微小試料片21の底面を接触させ、デポジション膜22により接着,固定する。
(4)微小試料片21にイオンビーム16を照射し、例えば100nmの厚さに加工する。この段階では試料台20をスパッタし、リデポジションが起こるが気にする必要は無い。また、例えば半導体デバイスのように複数の硬さの異なる材料で構成された試料の場合、エッチングレートの差による加工ムラが出来るが、これも気にする必要は無い。さらに、この工程は省略することも可能であり、最終的には加工ムラ,リデポジションのない試料作製が行える。
(5)試料台20をイオンビーム光軸と直角になるように回転補正する。
(6)例えば100nmの厚さに加工された微小試料片21にイオンビーム16を照射し仕上げ加工する。イオンビーム16の進行方向には試料台20はなくリデポジションは起こらない。(4)の工程で起きたリデポジションはここで取り除くことが出来る。また、微小試料片21に対してのイオンビーム16照射角度が変わったことにより、加工ムラを取り除くことが出来る。図5(c−1)から図5(c−3)に示すように、試料台20の回転角度は固定ではなく、随時角度を変えながら加工しても良い。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the main procedure of the sample preparation method shown in FIG.
(1) First, the
(2) The
(3) The bottom surface of the
(4) The
(5) The
(6) The
図6に示した試料作製法手順も同様であり、加工ムラ,リデポジションなく試料作製ができる。 The sample preparation method procedure shown in FIG. 6 is the same, and the sample preparation can be performed without processing unevenness and redeposition.
図8に本考案の一例であり図7の手順で作製した微小試料片21の説明図を示す。図8(a)は図7(4)の工程を終了した後の図である。空洞23のイオンビーム16進行方向下方にはエッチングレートの差による加工ムラ24が起きている。図8(b)は図7
(6)の工程を終了した後の図である。加工ムラ24は除去されている。また、リデポジションも起きていない。
FIG. 8 is an example of the present invention, and an explanatory view of a
It is a figure after complete | finishing the process of (6). The
1…FIB装置、2…イオン銃、3…コンデンサーレンズ、4…絞り、5…走査電極、6…対物レンズ、7…試料、8…試料ホールダ、9…二次電子検出器、10…デポジション銃、11…マイクロプローブ、12…走査像表示装置、13…走査電極制御部、14…マイクロプローブ制御装置、15…ホールダ制御部、16…イオンビーム、17…荷電粒子線装置用試料ホールダ、18…ホールダ軸、19…試料回転軸、20…試料台、21…微小試料片、22…デポジション膜、23…空洞、24…加工ムラ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
3. The sample holder according to claim 2, wherein the tip of the sample stage of the sample holder is rotationally corrected at right angles to the traveling direction of the focused ion beam, and the sample piece fixed to the sample stage is rotated 360 ° around the sample stage axis. A sample holder for a charged particle beam apparatus, comprising a step of processing a region to be analyzed or observed by focused ion beam irradiation while adding a rotation correction at an arbitrary angle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004004465U JP3106846U (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Sample holder for charged particle beam equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004004465U JP3106846U (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Sample holder for charged particle beam equipment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP3106846U true JP3106846U (en) | 2005-01-27 |
Family
ID=43269594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004004465U Expired - Lifetime JP3106846U (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Sample holder for charged particle beam equipment |
Country Status (1)
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-
2004
- 2004-07-28 JP JP2004004465U patent/JP3106846U/en not_active Expired - Lifetime
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