CN201374309Y - 扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置 - Google Patents

Abstract

扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置，具有摄像头、扫描电镜物镜、平面反射镜、靶集成离子枪等。在真空室中设有通气、通电法兰接口和观察窗，靶集成离子枪置于真空室内，靶材由支架固定于离子枪的前端，平面反射镜置于样品座的侧上方。靶集成离子枪与通电法兰之间有高压导线连接，氩气由通气法兰接口送进靶集成离子枪。氩气在靶集成离子枪内经高压电离、加速，或再经磁透镜汇聚形成离子束轰击靶材，溅射出的靶材原子撞击样品的表面并形成镀层；或者调整样品台的高度，使离子束直接刻蚀挡板后面的样品表面。本装置的加入不对电镜所具有的功能产生任何影响，并使离子溅射镀层表面均匀致密、洁净，满足纳米结构表面的形貌观察。

Description

扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置

技术领域

本实用新型属于材料显微结构领域，具体涉及到在扫描电子显微镜或其它真空仪器设备中对样品表面进行离子溅射镀膜与刻蚀的装置。

背景技术

扫描电子显微镜是材料、化工、环境、生命等科学研究中广泛使用的分析测试仪器，很多样品在测试前要经过离子溅射镀膜与刻蚀处理。比如对于不导电或在高放大倍率下观察的样品，为克服荷电干扰、提高图像的信噪比，要对样品表面制备导电膜，如金膜。但有些薄膜制备仪器不能加工出超均匀致密的导电膜，影响了某些特征、如纳米结构的观察效果。有时为了观察镀层的截面结构、需要对截面进行微细的离子刻蚀。为此市场上也有性能良好的离子溅射镀膜刻蚀仪和专门制备截面样品的截面抛光仪。

使用上述专用的制样仪器需要资金投入外，且制备好的样品在向扫描电镜或其它分析仪器输运的过程中会发生物理化学变化，比如吸附、氧化和污染等，这样会破坏样品表面的真实形貌。扫描电子显微镜具有完善的真空***，比较容易开发出离子溅射与刻蚀的功能。样品制备效果良好，同时克服诸如氧化、污染对样品真实形貌的破坏，实现准原位观察实验。利用已有真空仪器设备，如真空蒸发镀膜仪同样可开发出离子溅射镀膜与刻蚀功能，节省对此类设备的投资。

发明内容

本实用新型的目的是，在扫描电镜原有的真空***内，提供一套离子溅射镀膜与刻蚀装置，使测试样品更适合于纳米结构和截面的观察，而且本实用新型不影响扫描电子显微镜本体的任何功能。

以下结合附图对本实用新型的技术原理进行说明。扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置具有：真空室、摄像头、扫描电镜物镜、样品座、平面反射镜等，摄像头装于真空室内左侧壁，扫描电子显微镜物镜位于真空室内上方。其技术及结构原理是，在扫描电镜的真空室(或其它真空仪器设备内)安装靶集成离子枪、挡板组件、靶材、监视***等，高压电源及控制箱设在样品室或真空室外(如图)。在真空室侧壁备用法兰接口处依次设有通气法兰接口、通电法兰接口和观察窗口，靶集成离子枪置于真空室内，靶材由支架固定于靶集成离子枪的前端，平面反射镜置于样品座的侧上方，样品置于样品座上面。在样品的外侧设有挡板；靶集成离子枪与通电法兰之间有高压导线连接。

外置的压力为0.1-0.15MPa的氩气由通气法兰接口输送进靶集成离子枪(如图右侧箭头)，氩气在靶集成离子枪内部经1-10kV高压电离、加速，或再经磁透镜汇聚形成离子束轰击靶材，溅射出的靶材原子撞击样品的表面并形成镀层。

离子束的直径为350-2500um，该离子束的能量为1-10keV。

调整转动平面反射镜的角度，由摄像头或观察窗口可以监视离子束的状态和样品位置。

也可以调整样品台的高度，使1-10keV的离子束直接刻蚀挡板后面的样品表面。

本实用新型可实现离子溅射镀膜与刻蚀的功能，将其安装在扫描电子显微镜或其它真空仪器设备中，样品制备后可立即进行形貌观察与各种分析。

本实用新型的有益效果是，通过对扫描电子显微镜或其它真空设备进行开发利用，使其具有离子溅射镀膜与刻蚀的功能，镀层表面均匀致密，镀层表面与刻蚀表面更为洁净，满足纳米结构表面的形貌观察。本实用新型安装在扫描电镜的样品室中，可实现样品表面的准原位制备与观察，制备后的样品可立即进行形貌观察与其它分析，同时克服了传输污染，而且本装置的加入不对电镜所具有的功能产生任何影响。

附图说明

附图为本实用新型纵剖面结构原理简图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置具有，真空室1、摄像头2、扫描电镜物镜3、样品座4、平面反射镜5、通气法兰接口6、通电法兰接口7和观察窗口8等。具体设置为：在真空室1侧壁备用法兰接口13处设有通气法兰接口6、通电法兰接口7和观察窗口8。平面反射镜5和样品座4均可以转动。靶集成离子枪9置于真空室内，靶材10由支架固定于靶集成离子枪9的前端。样品11的外侧(相对于样品，在远离样品座4的垂直转动轴一侧)设有挡板12。平面反射镜5置于样品座4的侧上方，样品11置于样品座4上面。靶集成离子枪9与通电法兰7之间有高压导线连接。外置的压力为0.1MPa的氩气由通气法兰接口6输送进靶集成离子枪9，氩气在靶集成离子枪9内经高压电离、加速，再经磁透镜汇聚形成离子束。对本实施例磁透镜是永磁透镜。离子束以10keV的能量轰击靶材10，溅射出的靶材原子撞击样品11的表面并形成镀层。高压电离、加速再经永磁透镜汇聚成直径为1500um的离子束。通过转动平面反射镜5切换摄像头2或者通过观察窗8均可以观察具体工作状态。刻蚀样品时在样品11前面加挡板12，其作用是屏蔽住部分离子束，使样品11的被刻蚀区域平整，且不产生边缘倒角。刻蚀样品时在靶材10前面加防护罩，可避免靶材无功消耗，减少溅射切削的污染。由于样品座4可以转动，所以本实施例的样品11以及挡板12放置了两组(附图所示)。

Claims (5)

1.扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置，具有真空室(1)、摄像头(2)、扫描电镜物镜(3)、样品座(4)、平面反射镜(5)，其特征是在真空室(1)侧壁备用法兰接口(13)处依次设有通气法兰接口(6)、通电法兰接口(7)和观察窗口(8)，靶集成离子枪(9)置于真空室内，靶材(10)由支架固定于靶集成离子枪(9)的前端，平面反射镜(5)置于样品座(4)的侧上方，样品(11)置于样品座(4)上面，在样品(11)的外侧设有挡板(12)，靶集成离子枪(9)与通电法兰(7)之间有高压导线连接，压力为0.1-0.15MPa的氩气由通气法兰接口(6)输送进靶集成离子枪(9)，氩气在靶集成离子枪(9)内部经1-10kV高压电离、加速，或再经磁透镜汇聚形成离子束轰击靶材(10)，溅射出的靶材原子撞击样品(11)的表面并形成镀层。

2.按照权利要求1所述扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置，其特征是所述经高压电离、加速，或再经磁透镜汇聚形成直径为350-2500um的离子束。

3.按照权利要求1或2所述扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置，其特征是所述经高压电离、加速，或再经磁透镜汇聚形成的离子束，以1-10keV的能量刻蚀所述挡板(12)后面的样品(11)。

4.按照权利要求1所述扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置，其特征是所述平面反射镜(5)和样品座(4)均可以转动。

5.按照权利要求1所述扫描电镜或真空设备内的离子溅射镀膜与刻蚀装置，其特征是所述磁透镜是永磁透镜或电磁透镜。

Images