JP6487294B2 - 複合荷電粒子ビーム装置 - Google Patents
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Description
本発明に係る複合荷電粒子ビーム装置は、集束イオンビームを照射して試料を薄膜化する集束イオンビーム鏡筒と、前記試料のダメージ層を除去する低加速電圧の気体イオンビームを照射する気体イオンビーム鏡筒と、前記集束イオンビームで前記試料を薄膜化しながら形成される薄膜化試料を垂直方向から観察する電子ビームを照射する走査電子顕微鏡筒と、を配置したことを特徴とする。
図1に本発明の実施形態を説明する図を示す。試料4は薄片化される厚み方向が走査電子顕微鏡の軸8と平行な方向になるように、試料ステージを用いて配置される。試料設置方法は、試料4の厚み方向に突起物がないような設置にする。試料4表面に対して、走査電子顕微鏡2を走査電子顕微鏡の軸8が垂直方向になるように配置する。更に試料4の位置で集束イオンビーム鏡筒の軸7が走査電子顕微鏡の軸8と直角に交わるように集束イオンビーム鏡筒1を配置する。このような配置とすることで、図4に示した従来装置の構成と比較して試料と走査電子顕微鏡の距離10を大幅に縮めることができる。それに伴い、装置で処理できる試料の大きさは制限されることになるが、TEM試料用の薄片試料は一般的には直径3mmの円盤より小さいので大きな制約とはならない。
実施形態1においては、試料4に対しての気体イオンビーム23の入射角度は固定であったが、実際には試料の特性に応じて調節する必要がある場合もある。このような場合、集束イオンビーム鏡筒の軸7と走査電子顕微鏡の軸8の双方の交点付近に試料4を保持し、かつ双方に直交する軸によって試料を傾斜する第一の傾斜機構31を試料ステージ24に設けることで、気体イオンビーム23の試料4に対する入射角度を調節することができる。試料4を大きく傾けることは、走査電子顕微鏡2の観察能力に影響を及ぼすため、比較的小さな傾斜角度の範囲で実用的な入射角度を制御できることが望ましい。このような場合、実施形態1で説明したように予め角度をつけて気体イオンビーム鏡筒3を取り付けておくことで、比較的小さな角度の傾斜で実用的な範囲の角度を制御することができる。例として、気体イオンビーム鏡筒3と集束イオンビーム鏡筒1が走査電子顕微鏡2の方向から見た時に、60度の角度を持ち、かつ走査電子顕微鏡の軸と気体イオンビーム鏡筒の軸がなす角6を70度とすると、±10度の傾斜で入射角度をおよそ11度から29度の範囲で制御することができる。
これにより、実施形態1で説明した利点はそのままに、気体イオンビーム23の入射角度を制御することが可能となる。
実施形態2と同様の目的で、集束イオンビーム鏡筒1と走査電子顕微鏡2のビームの交点付近に試料4を保持し、かつ集束イオンビーム鏡筒1の軸と平行な回転軸により試料を傾斜させる第二の傾斜機構32を試料ステージ24に備えることで、気体イオンビームの入射角度を制御することが可能となる。例として、気体イオンビーム鏡筒3と集束イオンビーム鏡筒1が走査電子顕微鏡2の方向から見た時に、30度の角度を持ち、かつ走査電子顕微鏡の軸と気体イオンビーム鏡筒の軸がなす角6を70度とすると、±10度の傾斜で入射角度をおよそ11度から29度の範囲で制御することができる。
気体イオンビーム鏡筒3を複数備えることも好ましい。一般に、試料4が複数の材料で構成されている場合、気体イオンビーム23による試料表面のエッチング速度は同じではない。一部にエッチングが進行しにくい材質を含む場合、気体イオンビーム23の入射方向から見て、削れにくい材質の後側に筋を引いたようにエッチングの進行が遅い部分ができてしまう。そこで、気体イオンビーム鏡筒3を複数設けて、複数の方位から気体イオンビームを照射することで、このような現象を抑制することができる。この例においても、上述した条件の範囲内で気体イオンビーム鏡筒3を配置することで、本発明の課題は達成することができる。
2…走査電子顕微鏡
3…気体イオンビーム鏡筒
4…試料
5…走査電子顕微鏡の軸と集束イオンビーム鏡筒の軸がなす角
6…走査電子顕微鏡の軸と気体イオンビーム鏡筒の軸がなす角
7…集束イオンビーム鏡筒の軸
8…走査電子顕微鏡の軸
9…気体イオンビームの軸
10…試料と走査電子顕微鏡の距離
11…気体イオンビーム鏡筒の軸を走査電子顕微鏡の軸と垂直な面に投影した線分
12…気体イオンビーム鏡筒の軸と気体イオンビーム鏡筒の軸を走査電子顕微鏡の軸と垂直な面に投影した線分がなす角
21…集束イオンビーム
22…電子ビーム
23…気体イオンビーム
24…試料ステージ
25…透過電子検出器
26…二次電子検出器
27…制御部
28…表示部
30…試料室
31…第一の傾斜機構
32…第二の傾斜機構
Claims (2)
- 集束イオンビームを照射して試料を薄膜化する集束イオンビーム鏡筒と、
前記試料のダメージ層を除去する低加速電圧の気体イオンビームを照射する気体イオンビーム鏡筒と、
前記集束イオンビームで前記試料を薄膜化しながら形成される薄膜化試料を垂直方向から観察する電子ビームを照射する走査電子顕微鏡筒と、
前記集束イオンビーム鏡筒のビーム照射軸と前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸の交点付近に前記試料を保持する試料ステージと、を備え、
前記集束イオンビーム鏡筒のビーム照射軸は、前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸と略直交し、
前記気体イオンビーム鏡筒のビーム照射軸は前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸と90度より小さい角度で交わるように配置し、
前記試料ステージは、前記集束イオンビーム鏡筒のビーム照射軸と略平行な回転軸により、前記試料を傾斜させる傾斜機構を備え、
前記傾斜機構は前記集束イオンビーム鏡筒の直径よりも小さい直径を有することを特徴とする複合荷電粒子ビーム装置。 - 集束イオンビーム鏡筒と、走査電子顕微鏡筒と、低加速電圧の気体イオンビーム鏡筒と、前記集束イオンビーム鏡筒のビーム照射軸と前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸の交点付近に試料を保持する試料ステージと、を備え、
前記集束イオンビーム鏡筒のビーム照射軸は、前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸と略直交し、
前記気体イオンビーム鏡筒のビーム照射軸は前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸と90度より小さい角度で交わるように配置し、かつ、前記走査電子顕微鏡筒のビーム照射軸と前記気体イオンビーム鏡筒のビーム照射軸がなす角を、前記気体イオンビーム鏡筒のビーム照射軸を前記走査電子顕微鏡筒の軸と垂直な面に投影した線分と前記気体イオンビーム鏡筒のビーム照射軸がなす角よりも大きくなるようにして、集束イオンビームと電子ビームと気体ビームのそれぞれが、前記試料ステージに取り付けた前記試料に照射可能な位置に配置した複合荷電粒子ビーム装置であって、
前記集束イオンビームで前記試料を薄膜化し、低加速電圧の気体イオンビームで薄膜化試料のダメージ層を除去する工程を、前記薄膜化試料を前記走査電子顕微鏡筒で垂直方向から観察しながら実施し、
前記試料ステージは、前記集束イオンビーム鏡筒のビーム照射軸と略平行な回転軸により、前記試料を傾斜させる傾斜機構を備え、
前記傾斜機構は前記集束イオンビーム鏡筒の直径よりも小さい直径を有することを特徴とする複合荷電粒子ビーム装置。
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