專利名稱：離子銑削裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制作由掃描電子顯微鏡(SEM)或透過型電子顯微鏡(TEM)等觀察的試料的離子銑削裝置以及離子銑削方法。
背景技術：
離子銑削裝置是一種照射氬離子束等而用于研磨金屬、玻璃、陶瓷等的表面或者剖面的裝置，適合作為用于通過電子顯微鏡觀察試料的表面或者剖面的前處理裝置。在基于電子顯微鏡的試料的剖面觀察中，目前，在例如使用金剛石切割機、弓鋸等將想要觀察的部位的附近切斷后，對切斷面進行機械研磨，安裝在電子顯微鏡用的試料臺上觀察圖像。在機械研磨的情況下，例如在高分子材料或鋁那樣柔軟的試料中，存在著觀察表面壓壞、或者因研磨劑的粒子而殘留較深的傷的問題。另外，例如玻璃或者陶瓷那樣堅固的試料中存在難以研磨的問題，在層疊柔軟的材料和堅固的材料的復合材料中，存在剖面加工極其困難的問題。相對于此，離子銑削即便是柔軟的試料也能在不壓壞表面形態的情況下進行加工，可以對堅固的試料以及復合材料進行研磨。具有可以容易得到鏡面狀態的剖面的效果。在專利文獻I中記載有一種試料制作裝置，其具備:配置在真空腔內、用于向試料照射離子束的離子束照射機構；配置在所述真空腔內、具有與所述離子束大致垂直的方向的傾斜軸的傾斜工作臺；配置在該傾斜工作臺上，保持所述試料的試料支架；以及位于所述傾斜工作臺上、遮住照射所述試料的離子束的一部分的遮蔽件。使所述傾斜工作臺的傾斜角變化，同時基于所述離子束進行試料加工。在先技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2005-91094號公報專利文獻I公開的試料制作裝置是剖面加工(剖面銑削)用的離子銑削裝置。另一方面，離子銑削裝置包括在使試料旋轉的同時，通過離子束加工試料表面的平面銑削用的裝置。如此即便是同樣照射離子束來加工試料的裝置，因為離子束照射時的試料的移動不同，也需要另外的裝置。
發明內容
以下，說明以在相同真空腔內進行剖面加工與平面加工雙方為目的的離子銑削裝置。為實現上述目的，作為一方式，提出一種離子銑削裝置，其具備:離子源，其用于向試料照射離子束；以及傾斜工作臺，其配置在真空腔內，并具有平行于與所述離子束正交的第一軸的傾斜軸，
其中，所述離子銑削裝置具備:支承臺，其配置在所述傾斜工作臺上，對保持所述試料的試料保持部件進行支承；驅動機構，其具有平行于與所述第一軸正交的第二軸的旋轉軸以及傾斜軸，且使所述支承臺旋轉或者傾斜；以及切換部，其對如下兩個狀態進行切換，其一是一邊使所述傾斜工作臺傾斜，一邊使所述支承臺旋轉或者往復傾斜，從而照射所述離子束的狀態，其二是使所述傾斜工作臺成為非傾斜狀態，并且使所述支承臺往復傾斜，從而照射所述離子束的狀態。發明效果根據上述構成，可以由I臺裝置進行剖面銑削與平面銑削雙方。本發明的其他的目的、特征以及優點從基于附圖的以下的本發明的實施例的記載可以更明確。
圖1是離子銑削裝置的概略構成圖。圖2是試料掩膜單元的概略構成圖。圖3是表示試料掩膜單元的其他的例子的圖。圖4是表示使試料的剖面與掩膜平行的方法的說明圖。圖5是表示拉出試料單元基座,裝卸設有試料掩膜單元的試料掩膜單元微動機構的狀態的圖。圖6是表示在另外設置的光學顯微鏡上裝配設有試料掩膜單元的試料掩膜單元微動機構的狀態的圖。圖7是表示將設有試料掩膜單元的試料掩膜單元微動機構裝配在光學顯微鏡上的狀態的圖。圖8是表示使氬離子束中心與試料的想要剖面研磨的部位對合的方法的說明圖。圖9是表示基于離子銑削的試料剖面研磨方法的說明圖。圖10是離子銑削裝置的概略構成圖。圖11是設有試料掩膜單元的試料掩膜單元微動機構與試料單元基座的構成圖。圖12是使用設有試料掩膜單元的試料掩膜單元微動機構與軸接頭的試料單元基座的構成圖。圖13是表示在另外設置的光學顯微鏡上裝配設有試料掩膜單元的試料掩膜單元微動機構的狀態的圖。圖14是旋轉傾斜機構與偏心機構的構成圖。圖15是旋轉傾斜機構與偏心機構(使用軸接頭)的構成圖。圖16是試料表面單元與試料單元基座的構成圖。圖17是搭載了光學顯微鏡的離子銑削裝置的概略構成圖。圖18是搭載了電子顯微鏡的離子銑削裝置的概略構成圖。圖19是說明剖面銑削時的離子束軌道與旋轉傾斜機構的旋轉傾斜軸的關系的圖。圖20是說明平面銑削時的離子束軌道與旋轉傾斜機構的旋轉傾斜軸的關系的圖。圖21是表示離子銑削裝置的操作面板的概要的圖。圖22是說明離子銑削裝置的控制裝置的概要的圖。圖23是表示加工模式與加工條件的設定工序的流程圖。
具體實施例方式在剖面銑削裝置(隔著掩膜，對試料進行銑削，制成平滑的面的裝置)中，由于試料工作臺與保持試料的單元的設置部是相同的旋轉傾斜軸(相同的移動)，因此，加工觀察窗的設置位置由于和試料工作臺為同軸向，因此在以試料工作臺為裝置前面時，加工觀察窗成為裝置前面或背面，觀察裝置(顯微鏡)的設置 操作難。另外，若僅僅使剖面銑削裝置的旋轉傾斜機構為旋轉機構，則無法進行平面銑削(平滑地加工相對于離子束軸垂直的面(試料工作臺的傾斜角度90度))，需要分別用于剖面、平面的銑削裝置。在本實施例中，對于特征是主要使銑削的加工觀察面的觀察變容易，進而可以實現剖面銑削以及表 面銑削兩者的加工的離子銑削裝置進行說明。在本實施例中，作為離子銑削裝置的一例，說明離子銑削裝置，其具備:離子束源，其安裝在真空腔中，向試料照射離子束；試料掩膜單元，其包括固定試料的試料支架、遮蔽在該試料支架上固定的試料的一部分的掩膜(遮蔽部)、使所述試料支架旋轉的試料旋轉機構以及對所述掩膜和試料的遮蔽位置關系進行調整的掩膜位置調整部；試料掩膜單元微動機構，其能夠與離子束垂直地對試料掩膜單元進行XY驅動；可以在真空腔內設置所述試料掩膜單元微動機構的試料單元基座；以及對所述掩膜和試料的遮蔽位置關系進行觀測的光學顯微鏡，其特征在于，所述試料掩膜單元或所述試料掩膜單元微動機構向試料單元基座固定的固定部是所述試料掩膜單元或所述試料掩膜單元微動機構的后部，在所述試料單元基座設有旋轉部，在所述真空腔的前表面搭載所述試料工作臺，在右側面或左側面搭載所述離子束源，在上表面搭載加工觀察窗，在試料和加工觀察窗之間開閉器。另外，說明如下的離子銑削裝置，其特征在于，所述試料的旋轉傾斜機構具備旋轉功能，在所述試料的旋轉軸的垂直方向具備構成傾斜(tilt)軸的傾斜機構，設有離子束軸和試料的旋轉軸(工作臺傾斜角90度的情況下)的偏心機構。根據上述構成，容易觀察銑削的加工觀察面，進而可以實現剖面銑削以及表面銑削兩者的加工。以下，基于
實施例。在本實施例中，以搭載用于照射氬離子束的離子源的離子銑削裝置為例進行說明，但離子束不限于氬離子束，可以適用各種離子束。圖1表示離子銑削裝置的構成。在真空腔15的上表面設有離子源1，在前表面設有試料工作臺8。在試料單元基座5搭載有試料掩膜單元微動機構4。搭載方法是使試料掩膜單元微動機構4的下表面(照射離子束的掩膜面的對面側)與試料單元基座5的上表面接觸，并用螺釘固定。試料單元基座5構成為能夠相對于離子束的光軸以任意的角度旋轉傾斜，旋轉傾斜的方向和傾斜角度由試料工作臺8控制。通過使試料工作臺8旋轉傾斜，從而可將在試料掩膜單元微動機構4上設置的試料3相對于離子束的光軸設定成規定的角度。進而，使試料工作臺8的旋轉傾斜軸與試料上表面(掩膜下表面)的位置一致，高效地制作平滑的加工面。另外，試料掩膜單兀微動機構4構成為:相對于離子束的光軸可在垂直方向的前后左右，即X方向和Y方向上移動。試料單元基座5隔著搭載在凸緣10上的試料工作臺8 (旋轉機構)被配置，凸緣10兼做真空腔15的容器壁的一部分，在將凸緣10沿著線性引導件11拉出而使真空腔15開放為大氣狀態時，試料單元基座5被拉出向真空腔的外部。如此，構成試料工作臺拉出機構。通過圖2說明試料掩膜單元21主體的構成。圖2的(a)是俯視圖，(b)是側視圖。在實施例中，至少將試料支架23及其旋轉機構、掩膜2及其微調整機構構成為一體而成的部分稱為試料掩膜單元(主體)21。在圖2中，作為試料支架23的旋轉機構而具備試料支架旋轉環22與試料支架旋轉螺釘28，相對于離子束的光軸，可以垂直地旋轉試料支架。試料支架旋轉環22構成為通過使試料支架旋轉螺釘28轉動而旋轉，逆旋轉是通過彈簧29的彈簧壓力而返回。試料掩膜單元21具有可以微調整掩膜的位置與旋轉角的機構，在試料掩膜單元微動機構4上可以安裝、卸下。在本實施例中，試料掩膜單元21與試料掩膜單元微動機構4是兩個構件，但也可以由一個構件構成。(在實施例中，為了容易判斷，將試料掩膜單元與試料掩膜單元微動機構分開進行說明)。掩膜2由掩膜固定螺釘27固定在掩膜支架25上。掩膜支架25通過操作掩膜微調整機構(即掩膜位置調整部)26而沿著線性引導件24移動，由此，微調整試料3與掩膜2的位置。試料支架23通過下部側插入固定于試料支架旋轉環22。試料3粘結固定在試料支架23上。通過試料支架位置控制機構30對試料支架23的高度方向的位置進行調整，使試料支架23密接于掩膜2。圖3表示試料掩膜單元21的其他的例子。在該例子中，使用試料支架固定金屬件35，其他構成基本上與圖2所示的例子相同。圖3(a)表示將固定試料3的試料支架23裝配到試料掩膜單元21內的狀態，圖3 (b)表示將固定試料3的試料支架23從試料掩膜單元21卸下的狀態。圖4是表示使試料的剖面與掩膜平行的方法的說明圖。轉動試料支架旋轉螺釘28進行Xl方向的位置調整，以使試料3的剖面與掩膜2的棱線平行的方式如后述那樣在顯微鏡下微調整。此時，轉動掩膜微調整機構26設定成試料3的剖面比掩膜稍微突出，例如突出50 μ m左右。圖5表示試料工作臺拉出機構60的構成。試料工作臺拉出機構60由線性引導件11和固定安裝在其上的凸緣10構成，固定安裝在搭載于凸緣10的試料工作臺上的試料單元基座5沿著線性引導件11被從真空腔15拉出。伴隨于該操作，在試料單元基座5上設置設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4，即掩膜2、試料支架23、試料3從真空腔15被一體拉出。
在本實施例中，設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4具有裝卸自如地固定于試料單元基座5的構成。因此，設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4被拉出向真空腔15的外部時，可使設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4成為可從試料單元基座5裝卸的狀態(以備試料掩膜單元21的裝卸)。圖5表示從這樣的裝卸自如的狀態裝卸設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4的狀態。通過人手或者適當的器具進行其裝卸。另一方面，觀測掩膜2與試料3的遮蔽位置關系的光學顯微鏡40如圖6所示，獨立于真空腔15另外構成，可配置在任意的場所。而且，光學顯微鏡40具備周知的放大鏡12、放大鏡微動機構13。進而，光學顯微鏡40在觀測臺41上設有固定臺42，固定臺42用于配置設有卸下的試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4，在通過定位用的軸與孔而具有再現性的確定位置上設置了試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4被設置在固定臺42上。圖7表示將設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4固定在固定臺42上的狀態。圖8是表示使試料3的想要剖面研磨的部位與離子束中心一致的方法的說明圖。將感光紙等安裝在試料支架23上，照射離子束形成痕，即射束中心，通過放大鏡微動機構13在X2、Y2上驅動而使射束中心與放大鏡的中心對合。在固定臺42上設置試料掩膜單元微動機構4，該試料掩膜單元微動機構4設置有在圖3中設置試料3之后的試料掩膜單元主體21。通過調整固定臺42的Χ3、Υ3方向的位置使其與放大鏡中心一致，由此可以使離子束中心與想要剖面研磨的部位對合起來。如此，在掩膜2與試料3的遮蔽位置關系的調整時，設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4被從試料單元基座5卸下而安裝在光學顯微鏡40的固定臺42上，通過掩膜位置調整部(掩膜微調整機構)調整掩膜2對試料3的遮蔽位置關系。圖9是表示通過離子束對試料3的剖面進行鏡面研磨的方法的說明圖。在照射氬離子束時，可將未被掩膜2覆蓋的試料3沿著掩膜2在深度方向上除去，且可對試料3的剖面的表面進行鏡面研磨。如此，在離子銑削時設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4回到試料單元基座5上，并安裝在其上，其中試料掩膜單元21具備對試料的遮蔽位置關系得到調整的掩膜2。如以上那樣，構成這樣一種離子銑削方法:在掩膜2與試料3的遮蔽位置關系的調整時，將設有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4從試料單元基座5卸下并安裝在光學顯微鏡40的固定臺42上，調整掩膜相對于試料3的遮蔽位置關系，在離子銑削時，使設有具備對試料的遮蔽位置關系得到調整的掩膜2的試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4回到真空腔15內，并安裝在試料單元基座5上。在圖1例示那樣的離子銑削裝置中，雖然能夠進行剖面銑削加工，但無法進行平面銑削加工。因此，在本實施例中，說明可進行這雙方加工的離子銑削裝置。圖10表示可進行剖面銑削加工與平面銑削加工這雙方的離子銑削裝置的構成。在真空腔15的上表面搭載加工觀察窗7，在左側面(也可以是右側面)搭載離子源，在前面搭載試料工作臺，在試料與加工觀察窗7之間設有開閉器101。設置該開閉器101是為了防止濺射的粒子堆積在加工觀察窗7上。真空腔15呈箱型形狀或以其為準的形狀，其形成通常用于形成真空環境的空間，但觀察窗設置在箱的上方(在有重力的環境下，重力場的朝向的相反的方向)，離子源設置在箱的側方壁面(與箱的上方面相鄰的面，與重力場的朝向垂直的方向)。即，加工觀察窗在與包括試料工作臺的傾斜軸和離子束的照射軌道在內的平面正交的方向上，設置于真空腔的壁面。需要說明的是，如后所述，在加工觀察窗用的開口除了設置可真空密封的窗以外，還可以設置光學顯微鏡或電子顯微鏡。在試料單元基座5設有可載置試料保持部件(包括試料掩膜單元微動機構4在內保持試料的部件)的旋轉體9，旋轉體9作為支承試料保持部件的支承臺起作用。試料單元基座5如圖11那樣由旋轉體9和齒輪50和軸承51構成。試料掩膜單元微動機構4如圖11那樣在試料掩膜單元微動機構4的后表面設有掩膜單元固定部(包括螺釘在內)52。試料掩膜單元微動機構4向試料單元基座5上的搭載方法是:使試料掩膜單元微動機構4的固定面(后表面)與試料單元基座5的旋轉體9上表面接觸，并由掩膜單元固定部52進行螺釘固定。試料單元基座5不旋轉傾斜,通過搭載在試料單元基座5上的旋轉體9相對于從真空腔15側面方向照射的離子束的光軸可以以任意角度旋轉傾斜，旋轉傾斜的方向和傾斜角度由試料工作臺8控制。在此，使試料單元基座5的旋轉體9旋轉傾斜的方法是圖11、圖12 (使用軸接頭53)中的哪個都可以。通過使試料單元基座5的旋轉體9旋轉傾斜，從而可將在試料掩膜單元微動機構4上設置的試料3相對于離子束的光軸設定成規定的角度。進而，使試料單元基座5的旋轉體9的旋轉軸與試料上表面(掩膜下表面)的位置一致，高效制作平滑的加工面。另外，試料掩膜單元微動機構4構成為:相對于離子束的光軸在垂直方向的前后左右，即在X方向和Y方向上可以移動。向與裝置分體的光學顯微鏡40上的設置如圖13那樣，可以是不使用試料掩膜單元21或試料掩膜單元微動機構4的向試料單元基座5上的掩膜單元固定部52，而使用試料掩膜單元微動機構4的下表面的方法。與圖6的例子的不同點在于，調整射束中心與放大鏡中心的放大鏡微動機構13在固定臺42側。該放大鏡微動機構13可采用本例或者圖6的例子。除此以外，進行與圖6的例子同樣的作業。在圖10例示的離子銑削裝置上，設有傾斜機構，其如圖14例示那樣在試料的旋轉傾斜機構設置旋轉功能，且具有與離子束軸垂直方向的旋轉傾斜軸。進而，設有偏心機構以使如圖14那樣設傾斜角為90度時的離子束軸與試料掩膜單元微動機構4的旋轉軸錯開。在此，可以是圖15那樣使用軸接頭的方式。但是，在使用軸接頭時，如圖15那樣設置在旋轉傾斜部內，偏心機構必須設置在試料單元基座5的旋轉體的下部。通過如圖14、圖15那樣具有試料的旋轉功能，任意決定離子束入射角、偏心量，由此，雖然是剖面銑削(隔著掩膜，銑削試料而制作平滑的面的裝置)，但可以進行平面銑削(平滑地加工相對于離子束軸垂直的面(試料工作臺的傾斜角度90度時))。但是，剖面銑削與平面銑削根據離子源的性能，需要改變離子源與試料間的距離，因此，在離子束軸的方向上設置離子源或試料工作臺的可動機構。因此，由于通過離子源，決定進行剖面銑削和平面銑削時的離子源與試料間距離，因此，通過搭載有試料的試料工作臺的位置或離子源的位置識別剖面銑削或平面銑削，具有切換剖面銑削或平面銑削模式(例如，旋轉傾斜或旋轉)的功能。在此，進一步詳述可以進行不同的兩種加工的理由。以下，對于本實施例例示的裝置可實施剖面銑削加工與平面銑削加工雙方的原理進行詳述。圖19是表示剖面銑削時的離子束的照射方向與各旋轉機構或者傾斜機構(以下，簡稱為旋轉機構)的旋轉軸或者傾斜軸(以下，簡稱為旋轉軸)的關系的圖，圖20是表示平面銑削時的離子束的照射方向與各旋轉軸的關系的圖。在圖19中，虛線表示的軸1901是與圖10的上圖中由點劃線表示的軸平行，且還與例如圖11例示的旋轉體9的旋轉軸平行的軸。進而，由雙點劃線表示的軸1902是與試料工作臺8的旋轉軸平行的軸。另外，由點劃線表示的軸1903表示從離子源I放出的離子束的照射方向。另外，軸1901是與掩膜2的離子束被照射面平行的關系。另外，軸1901、1902、1903正交，在本例的情況下，設置成軸1901平行于z軸，軸1902平行于y軸，軸1903平行于x軸。在剖面銑削時，進行以與軸1901平行的旋轉軸為旋轉中心的往復傾斜驅動，使得在試料3的剖面上不形成沿離子束軌道的筋。此時，掩膜面與軸1901平行。另外，在平面銑削時，如圖20例示那樣，通過試料工作臺8使試料1904傾斜規定角度，或者在規定角度范圍進行往復傾斜驅動，同時，以與軸1901的傾斜軸1905平行的軸為旋轉軸使試料1904旋轉。如以上那樣，本實施例裝置可在具有第一旋轉軸(與軸1902平行的軸)的試料工作臺上，以第二旋轉軸(軸1901、或者軸1905(包括進行傾斜往復運動時))為旋轉、或者傾斜中心，進行旋轉、或者往復傾斜驅動。即，圖10例示的裝置的特征是，通過搭載在試料工作臺8上的旋轉機構，進行剖面銑削時的往復傾斜驅動與平面銑削時的試料的旋轉或者往復傾斜驅動，并且，通過使試料工作臺8自身傾斜的旋轉機構進行平面銑削時的傾斜。需要說明的是，圖20中，軸1905表示驅動機構的旋轉中心，但在平面銑削的情況下，由于對試料上的大范圍的區域進行平面加工，因此，在使試料中心從軸1905偏心的狀態下進行旋轉。圖21是表示設定剖面銑削加工與平面銑削加工的切換、工作臺等的動作條件的操作面板的一例的圖。在加工模式設定部2101配置有選擇平面銑削(Flat)、還是選擇剖面韋先削(Cross-section)的按鈕,可進行某一方的擇一的選擇。另外，在工作臺動作條件設定部210配置有選擇傾斜(tilt)、還是選擇往復傾斜(swing)的按鈕，可進行某一方的擇一的選擇。在工作臺動作條件設定部2102進而設有設定傾斜角度或者往復傾斜的角度范圍(Angle)、往復傾斜的情況下的周期速度(Speed)的設定部。進而，在旋轉臺動作條件設定部2103設有設定旋轉臺的往復傾斜角度(Angle)、往復傾斜的周期速度(Speed)的設定部。在圖21例示的操作面板中，對于需要數值輸入的設定部，通過選擇鍵(Select)，可進行輸入窗的選擇，并且通過“Up”、“Down”按鈕，可以進行數值的選擇。進而通過回車鍵(Enter)，進行選擇的數值的登錄。在此所說的工作臺例如是圖10的試料工作臺8，所謂旋轉臺例如是圖11的旋轉體9。剖面銑削加工需要旋轉臺的往復傾斜驅動，但其反面，不需要試料工作臺的往復傾斜驅動。因此，只要預先構成銑削裝置的控制裝置，使得在選擇剖面銑削加工(選擇Cross-Section的按鈕)時，使工作臺動作條件設定部2102中的設定為禁止、或者無效。另外，當在剖面銑削時使試料工作臺8傾斜時，離子束照射到與加工對象無關的部分、或將試料剖面斜向加工，因此，在選擇剖面銑削加工時，在處于試料工作臺8傾斜的狀態的情況下，可以進行控制以不進行離子束照射，產生錯誤信息，由此提醒操作者注意。另外，還可以自動地進行控制使試料工作臺8的傾斜角度為零。另外，由于平面銑削加工使用試料工作臺8的傾斜、旋轉臺的旋轉或者往復傾斜這雙方，所以需要使工作臺動作條件設定部2102與旋轉臺動作條件設定部2103雙方的輸入有效。在本實施例裝置中，通過使旋轉體9進行剖面銑削時的往復傾斜驅動和平面銑削時的旋轉驅動雙方，由此能夠由一個銑削裝置實現兩種不同的銑削加工。需要說明的是，在圖10例示的裝置中，離子源I設置在真空腔15的側方。這樣構成的理由是，在傾斜工作臺的非傾斜時(例如剖面銑削時)，可使工作臺成為穩定的狀態。在傾斜工作臺的非傾斜狀態下，為了進行剖面加工，需要從側方照射離子束，為此將離子源I設置在真空腔15的側方。另外，伴隨與此，將用于確認加工剖面的加工觀察窗設置在真空腔15的上方。根據這種結構，能夠通過一個觀察窗進行剖面銑削時的加工剖面的確認與平面銑削時的加工面的確認。圖22是表示圖10例示的離子銑削裝置的控制裝置的一例的圖。切換部2201相當于圖21的操作面板，切換部2201中的選擇信息通過在控制裝置2202設置的輸入接口 2205傳給運算部2207。在運算部2207，控制信號產生部2209基于輸入信號，由控制信號存儲部2208讀出控制信號，并將該信號傳給輸出接口 2206。在驅動機構2203、2204，根據接收的控制信號，執行在切換部2201選擇的條件的驅動。驅動機構2203是驅動傾斜工作臺的驅動機構，驅動機構2204是對搭載在傾斜工作臺上的旋轉臺進行驅動的驅動機構。需要說明的是，在本實施例中，示出了通過基于切換部2201的加工模式的選擇，選擇是進行剖面銑削加工，還是進行平面銑削加工的例子，但并不限于此，例如還可以預先配備識別試料臺形狀的傳感器，自動選擇加工模式。此時，傳感器和識別該傳感器信息的運算裝置相當于切換部。另外，對切換部的加工模式選擇與裝置狀態進行比較，在該選擇、或者裝置狀態不恰當的情況下，還可以通過產生錯誤信息，向操作者發出警報，從而不進行基于錯誤條件的加工。圖23是表示比較加工模式和裝置狀態，用于產生催促操作者進行正確的裝置設定的信息的判斷工序的流程圖。首先，接通裝置的電源，在圖21例示那樣的操作面板上，選擇加工模式(步驟2301)。在此，在運算部2207的控制信號產生部2209，判斷選擇了哪種加工模式(步驟2302)，并判斷是否將與該加工模式相稱的試料支架設置在試料工作臺上(在選擇剖面加工的情況下，在步驟2303實施判斷，在選擇平面加工的情況下，在步驟2304實施判斷)。判斷是否設有規定的試料支架是通過在真空腔內預先配備傳感器(傳感器部2210)而實施的，其中傳感器(傳感器部2210)用于判斷兩者的差異以及試料支架的設置的有無。在該傳感器產生表示未設置試料支架自身的信號、或者產生表示設置了不適應設定的加工模式的試料支架的信號的情況下，在運算部2207內置的裝置狀態監視部2211將規定的信號傳給顯示部2212，產生錯誤信息(步驟2305)。錯誤信息可以在圖21例示的操作面板的顯示部上進行“Err”那樣的顯示，也可以采用其他的顯示機構或者警報發生器。接著，在步驟2302，在選擇了剖面銑削的情況下，判定試料工作臺8的傾斜角是否為零(步驟2306)，在不是零的情況下產生錯誤信息。通過產生這種信息，可以把握是否為不適于剖面銑削的工作臺狀態，可以抑制進行誤加工的可能性。在步驟2307，在確認了工作臺傾斜角被恰當設定的基礎上，進入可輸入旋轉臺的往復傾斜驅動的條件的狀態(步驟2307)。另外，在步驟2302，在選擇了平面銑削的情況下，由于驅動傾斜工作臺和旋轉工作臺雙方，因此，進入可設定兩者的條件的狀態(步驟2308)。經由以上那樣的步驟，對進而設定其他應設定的條件(離子束電流、加工時間等)進行判定(步驟2309)，開始加工(步驟2310)。在通過經過上述那樣的工序來進行加工，從而可進行2種加工的裝置中，不會進行錯誤選擇，可容易進行加工條件設定。另外，在步驟2306，在工作臺傾斜的情況下(傾斜角0°以外的情況下)，還可以控制傾斜工作臺，使得自動地成為非傾斜狀態。如以上那樣，通過識別加工模式的設定信息、安裝的支架的種類、以及裝置狀態，并且比較這些信息，由此能夠容易判斷當前的設定狀態是否合適，能夠未然地防止基于誤設定的加工。另外，如上所述，剖面銑削與平面銑削由于根據離子源的性能而需要改變離子源與試料間的距離，因此，可以對應于試料工作臺的位置的設定，自動切換加工模式。進而，在試料工作臺的位置設定與加工模式的選擇矛盾的情況下，可以產生錯誤信息。此時，也經過圖23例示那樣的工序，進行設定，由此，可以抑制誤設定。另外，還可以通過加工模式的選擇，設置自動控制試料工作臺位置的控制機構。搭載有試料掩膜單元21的試料掩膜單元微動機構4可以從裝置主體裝卸，因此，可以將試料掩膜單元微動機構4從裝置卸下，將試料表面單元安裝在裝置上。在設置試料表面單元而進行平面銑削的情況下，試料以外的銑削加工為最小限，試料單元完全沒有損傷。另外，通過在圖10等例示的離子銑削裝置的加工觀察窗的上部如圖17那樣設置光學顯微鏡57，從而可以確認銑削加工的進展。在加工完成到希望的加工范圍的時刻，結束加工，可以取出試料，因此，總處理能力提高。進而，也可以取代圖17例示的光學顯微鏡57，如圖18例示那樣設置電子顯微鏡58。在由離子束對試料進行銑削加工的途中，為確認加工的進展而使用。使用方法是，暫時停止銑削加工，將污染防止用開閉器開放后，由電子顯微鏡58進行觀察。在未得到希望的加工范圍的情況下，結束電子束照射，在關閉污染防止用開閉器后，再次照射離子束，開始銑削加工。在可得到希望的加工范圍的情況下，擴大到必要的倍率，取得需要的畫像。還可以從裝置卸下試料掩膜單元微動機構4或試料表面單元，在電子顯微鏡用的試料單元上搭載試料，將試料單元安裝在裝置上，作為通常的電子顯微鏡而使用。根據本實施例例示的離子銑削裝置，在真空腔15的上表面設置加工觀察窗7，在左側面(也可以是右側面)設置離子源1，在前面設置試料工作臺8的離子銑削裝置成為可能，加工面觀察裝置的設置、觀察都變容易。進而，剖面銑削以及表面銑削兩者的加工可以由一個裝置進行。
近年，尤其在半導體領域，通過電子顯微鏡對復合材料進行剖面觀察變得重要，對復合材料的剖面進行鏡面研磨的重要性增加。根據本實施例，可以由一個裝置進行剖面銑削以及平面銑削這兩者。進而通過將觀察裝置設置在真空腔上部，從而操作性極大提高。上述記載是基于實施例進行的，但本發明不限于此，對于本領域技術人員而言，可在本發明的精神與權利要求書的范圍內進行各種變更以及修正。符號說明I 離子源2 掩膜3 試料4 試料掩膜單元微動機構5 試料單元基座6 真空排氣系統7 加工觀察窗8 試料工作臺9 旋轉體10 凸緣11,24線性引導件12放大鏡13放大鏡微動機構15真空腔21試料掩膜單元22試料支架旋轉環23試料支架25掩膜支架26掩膜微調整機構27掩膜固定螺釘28試料支架旋轉螺釘30試料支架位置控制機構35試料支架固定金屬件40、57光學顯微鏡41觀測臺42 固定臺50 齒輪51 軸承52掩膜單元固定部53軸接頭54直動機器55 馬達56試料表面單兀
58電子顯微鏡60試料工作臺拉出機構
權利要求
1.一種離子銑削裝置，其具備: 離子源，其用于向試料照射離子束；以及 傾斜工作臺，其配置在真空腔內，并具有平行于與所述離子束正交的第一軸的傾斜軸， 其特征在于，所述離子銑削裝置具備: 支承臺，其配置在所述傾斜工作臺上，對保持所述試料的試料保持部件進行支承； 驅動機構，其具有平行于與所述第一軸正交的第二軸的旋轉軸以及傾斜軸，且使所述支承臺旋轉或者傾斜；以及 切換部，其對如下兩個狀態進行切換，其一是一邊使所述傾斜工作臺傾斜，一邊使所述支承臺旋轉或者往復傾斜，從而照射所述離子束的狀態，其二是使所述傾斜工作臺成為非傾斜狀態，并且使所述支承臺往復傾斜，從而照射所述離子束的狀態。
2.如權利要求1所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述離子銑削裝置具備使所述離子束軸和所述支承臺的旋轉軸偏心的機構。
3.如權利要求2所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述試料保持部件具備遮蔽部，該遮蔽部對所述離子束的一部分進行遮蔽，并且具有與所述第二軸平行地被定位的面，該試料保持部件構成為可裝卸在所述支承臺上。
4.如權利要求2所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述離子銑削裝置具備控制裝置，該控制裝置對應于所述切換部的切換而切換如下兩個狀態，其一是一邊使所述傾斜工作臺傾斜，一邊使所述支承臺旋轉或者往復傾斜，從而照射所述離子束的狀態，其二是使所述傾斜工作臺成為非傾斜狀態，并且使所述支承臺往復傾斜，從而照射所述離子束的狀態。
5.如權利要求1所 述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述真空腔設有觀察窗。
6.如權利要求5所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述觀察窗設置在所述真空腔的天井面。
7.如權利要求6所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述真空腔的不同于天井面的面上設有所述離子源。
8.如權利要求5所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述試料的離子束照射位置與所述觀察窗之間的空間設有可移動的開閉器。
9.如權利要求1所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述真空腔設有光學顯微鏡或者電子顯微鏡。
10.如權利要求9所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述光學顯微鏡或者電子顯微鏡設置于所述真空腔的天井面。
11.如權利要求10所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述真空腔的不同于天井面的面上設有所述離子源。
12.如權利要求9所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述試料的離子束照射位置與所述光學顯微鏡或者電子顯微鏡之間的空間設有可移動的開閉器。
13.一種離子銑削裝置，其具備: 離子源，其安裝在真空腔內，向試料照射離子束；以及 傾斜工作臺，其具有相對于該離子源放出的離子束的照射方向垂直的方向的傾斜軸， 其特征在于，所述離子銑削裝置具備: 旋轉體，其設置在所述試料工作臺上，且具有與所述傾斜軸正交的旋轉傾斜軸；以及加工觀察用開口，其設置在所述真空腔的壁面上，且設置在與由所述傾斜軸和所述離子束的照射軌道所成的平面正交的方向上。
14.如權利要求13所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述離子銑削裝置具備使所述試料位置在所述試料工作臺上偏心的偏心機構。
15.如權利要求13所述的離子銑削裝置，其特征在于，所述離子銑削裝置在所述旋轉體上具備試料掩膜單元，該試料掩膜單元具有遮蔽部，該遮蔽部具有與所述旋轉傾斜軸平行的離子束遮蔽面。
16.如權利要求13所述的離子銑削裝置，其特征在于，根據所述離子束源與所述試料的距離，切換剖面銑削與 表面銑削的模式。
17.如權利要求13所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述加工觀察用開口的上部配置光學顯微鏡。
18.如權利要求13所述的離子銑削裝置，其特征在于，在所述加工觀察用開口部配置電子顯微鏡的鏡筒。
全文摘要
本發明提供一種可在同一真空腔內進行剖面加工與平面加工雙方的離子銑削裝置。為實現該目的，提出一種離子銑削裝置，其具備在真空腔內配置、且具有平行于與離子束正交的第一軸的傾斜軸的傾斜工作臺，其中，離子銑削裝置具備驅動機構和切換部，驅動機構具有平行于與第一軸正交的第二軸的旋轉軸以及傾斜軸，且使試料旋轉或者傾斜，切換部對如下兩個狀態進行切換，其一是一邊使傾斜工作臺傾斜，一邊使支承臺旋轉或者往復傾斜，從而照射離子束的狀態，其二是使傾斜工作臺成為非傾斜狀態，并且使支承臺往復傾斜，從而照射離子束的狀態。
文檔編號H01J37/16GK103180929SQ20118005125
公開日2013年6月26日 申請日期2011年11月2日 優先權日2010年11月5日
發明者巖谷徹, 武藤宏史, 高須久幸, 上野敦史, 金子朝子 申請人:株式會社日立高新技術