説明

イオンミーリング試料作製装置用マスクおよび試料作製装置

【課題】
位置精度の高い所望の断面を有する試料を作製できるイオンミーリング試料作製装置用マスクおよび試料作製装置を提供する。
【解決手段】
イオン照射領域とイオン非照射領域を規定するマスクのエッジ部に数ミクロンから数百ミクロン単位のマークを付けることにより、このマークに注目してマスクと試料の位置関係を確認して光学顕微鏡での観察を容易にし、数ミクロン程度の位置精度の高い断面試料を作製することを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イオンミーリング試料作製装置においてイオン銃と試料間に配置されるマスク、及びそのイオンミーリング試料作製装置に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで、走査電子顕微鏡(SEM)や透過電子顕微鏡(TEM)で観察される試料を作製する装置として、たとえば特開2005-62131号公報(特許文献1)や、特開2005-91094号公報(特許文献2)に記載されているようなイオンミーリング装置が知られている。 特許文献1のイオンミーリング試料作製装置においては、図1に示すように、直線状の側面4を有する板状マスク3(遮蔽板)が試料ホルダ8に取り付けられ、イオン源1で発生したイオンビーム2が試料5を照射するように構成されている。マスク3の側面4を境界として試料5はエッチングされるので、図1中の斜線部分6が削り取られ新たな試料断面7が作製される。この試料断面7をSEMやTEMで観察をおこなう。
【0003】
【特許文献1】特開2005-62131
【特許文献2】特開2005-91094
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
さて、図2は図1で示されたイオンミーリング試料作製装置の試料5とマスク3の側面4近傍での位置関係を拡大して示してある。この装置には、マスク3の側面4のエッジ部24を試料5上の目標物9の直上に正確に位置決めする為に照明光つきの可倒式の光学顕微鏡10が配置されている。なお、この光学顕微鏡10は、後に説明するように、試料5のイオンミーリング時にはイオンビーム光軸から退避可能に構成されている。
【0005】
前記光学顕微鏡10を使用して試料5上の目標物9が、マスク3のエッジ部24の下部に一致するように試料位置の調整を行い、目的物9の位置決めを行う。
この位置決めは、より正確な位置精度の断面試料を作製するため、光学顕微鏡10の倍率を数十倍から数百倍程度にして数ミクロン単位での位置精度が要求される。
【0006】
然しながら、この目標物9の直前には、ほぼ垂直に立ち上がった約1.5mmの高さの側面4の壁が立ちはだかっており、光学顕微鏡10での観察は、この1.5mmの高さのマスク3のエッジ部24の下部と試料5上の目的物9とが作り出すコーナー11の極めて狭い範囲で行われ、あたかも、灯台の足元での観察と同様にきわめて観察し難いと言える。
【0007】
側面4は目標物9の隅々までイオンビーム2が均等に照射され、正しく加工が行われるように、また、上方からの光学顕微鏡10による観察を容易にするため、イオンビーム2の光軸に対し僅かながら角度が数度程度開いており、微かな台形形状であると共に鏡面の状態に研磨されている。
【0008】
その為、光学顕微鏡10でのコーナー11の観察では、試料5の目標物9の表面構造がエッジ部24で反射し、エッジ部24には目標物9の反射像が投影される。
【0009】
この結果、光学顕微鏡10での画像の中には、目標物9の表面像とエッジ部24による目標物9の反射像が重なって観察されていた。このため従来においては、目標物9とマスク3のエッジ部24との境界を明確に認識することが極めてむずかしかった。これらの理由により光学顕微鏡10によるマスクと試料の位置合わせは、現状では+-10ミクロン程度が限界であると言える。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は所望の断面を有する位置精度の高い試料を作製できるイオンミーリング試料作製装置用マスクおよび試料作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成する本発明のイオンミーリング試料作製装置用マスクは、試料面上にイオン照射領域とイオン非照射領域を形成するために、イオンビームが照射される試料面上に配置されるイオンミーリング試料作製装置用マスクであって、イオン照射領域とイオン非照射領域を規定するマスクのエッジ部に数ミクロンから数百ミクロン単位のマークを付けることにより、このマークに注目してマスクと試料の位置関係を確認することにより、光学顕微鏡での観察を容易にし、数ミクロン程度の位置精度の高い断面試料を作製することを特徴としている。
【発明の効果】
【0011】
従って本発明によれば、数ミクロンの位置精度の断面を有する試料を作製することのできるイオンミーリング試料作製装置用マスクおよび試料作製装置を提供する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図3(A),(B)は、本発明のイオンミーリング試料作製装置の一例を示した図である。(A)はイオンミーリング試料作製装置を大気の状態にして、光学顕微鏡を使用して試料の位置合わせ、および試料とマスクの位置合わせを行う状態をしめしており、(B)は(A)での調整を完了した後、真空排気を行い、イオンビームによる試料作製の状態を示している。(B)では、(A)と構成が同一であるため、部品の符号は省略してある。
【0013】
(A)において12は真空チャンバであり、真空チャンバ12の上部にはイオン銃1が取り付けられている。このイオン銃1としてガスイオン銃が用いられており、例えばArガスを放電によりイオン化させてArイオンを放出させるガスイオン銃が用いられている。
【0014】
13は試料ステージ引出機構であり、試料ステージ引出機構13は、真空チャンバ12に対し開閉可能に取り付けられている。(A)は、試料ステージ引出機構13が開けられた状態である。この試料ステージ引出機構13の上には試料ステージ(傾斜ステージ)14が取り付けられており、試料ステージ14は傾斜軸K(傾斜軸KはY軸と一致)の周りに傾斜可能に試料ステージ引出機構13に取り付けられている。15は試料ステージ14をK軸に対し傾斜させる為の傾斜駆動回路である。
【0015】
そして、前記試料ステージ14上には試料位置調節機構16が配置されており、試料位置調節機構16はXおよびY軸方向に移動可能に構成されている。さらにこの試料位置調節機構16は、イオンビームの光軸即ちZ軸の周りに回転可能に構成されている。また、本図では試料5を保持した試料ホルダ8が試料位置調節機構16に取り付けられている。マスク位置調節機構17が試料ステージ14の上に設置されている。このマスク位置調節機構17はY軸方向に移動可能に構成されている。マスク傾斜機構18がマスク位置調節機構17上に配置されており、マスク3を保持したマスク保持機構19がマスク傾斜機構18上に取り付けられ、軸Qを中心として点線で示したようにマスク3を跳ね上げる構造となっており、マスク3を跳ね上げて試料5の位置合わせをおこなうことができる。
【0016】
また、光学顕微鏡傾斜機構20が試料ステージ引出機構13の上端部に取り付けられている。そして照明光つき光学顕微鏡10を保持した光学顕微鏡位置調節機構21が、光学顕微鏡傾斜機構20上に取り付けられている。即ち、光学顕微鏡位置調節機構21は軸Rを中心として傾斜できる構造となっている。
【0017】
このように、試料ステージ引出機構13を大気中に引き出し、照明光つき光学顕微鏡10を使用して試料上の目的物とマスクのエッジ部との位置合わせを行ったのち、試料ステージ引出機構13を真空チャンバ12に組み込み、真空排気装置22で真空排気を行い、(B)で示されるようにイオンビームで試料作製が行われる。本図では、光学顕微鏡10が光学顕微鏡傾斜機構20により、イオン銃と干渉しないように、傾斜して示されている。
【0018】
図4は今回の発明におけるマスクのエッジ部平面と試料面で作り出すコーナーでの観察について詳しく示している。その特徴としてマスク3のエッジ部24即ち、マスク側面4の試料側端部にはマーク23がつけられている。本図では細長いマーク23が複数、エッジ部24のエッジ方向に沿って同一直線上につけられている場合について示している。
【0019】
図5では、本発明によるマークつきマスクと試料の位置決めの実施例を示している。図5(A)では、マスク3の側面4のエッジ部24にマーク23として長さ75ミクロン、幅5ミクロン、厚さ1ミクロンのメタルデポジションによるマークをFIBデポジションにより形成したこと、そして、光学顕微鏡10を使用して、このマスク3のエッジ部24を試料5上の目標物9に正しく位置あわせを行う様子を示している。
【0020】
図5(B)はその光学顕微鏡10による画像を示している。本画像中Jで示される下半分の部分は目標物9の表面像であり、そして画像中Iで示される上半分の部分は、目標物9の表面像がマスク3のエッジ部24に反射した反射像である。このように、目標物9の表面像とその反射像が同時に観察され、かつ、その表面像と反射像の境界の帯状部分Hは幅広い黒い部分で表示され、マスク3のエッジ24と目標物9との正確な境界を見つけることが難しいことがわかる。
【0021】
本画像中のほぼ中央に矢印23で示されたひときわ明るい水平方向の短い直線部分が観察されている、これがさきに説明したFIBデポジションによるマークである。上部からの光学顕微鏡観察のための光照射により、マーク23の厚さ方向での光の散乱が行われ、マーク23の部分が明るい白線として黒い帯状の境界部分Hの中にコントラスト高く観察されることがわかる。
【0022】
このように、マーク23の明るい白線を基準として、マスク3のエッジ部分24と試料5上の目標物9の境界を明確に知ることができ、正確な両者の位置合わせが可能となる。
【0023】
もちろん、これらのマーク23は、その大きさ、間隔などは光学顕微鏡の使用する倍率に対応した値であることが重要であり、数ミクロン高さで、長さ数十ミクロンから数百ミクロン程度でかつ狭い領域のコーナー11での複雑な光の反射などを考慮し、数ミクロンの厚さを持った凸の構造を持つ事が好ましい。すなわち、マーク23は、マスク3の側面4からの厚さが数ミクロン程度となるように側面4の試料側エッジ部24に形成すべきである。
【0024】
また、マーク23の形成は集束イオンビーム(FIB)によるメタルデポジションによる手法に限定されるものではなく、露光技術によるスパッタ膜付着手法、やメッキによる手法等を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】従来のイオンミーリング試料作製装置を説明するための図である。
【図2】従来のマスク位置合わせを説明するための図である。
【図3】従来のイオンミーリング装置を説明するための図である。
【図4】本発明のマーク付マスクを説明するための図である。
【図5】本発明のマーク付マスクを説明するための図である。
【符号の説明】
【0026】
(同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付す。)
1イオン源
2イオンビーム
3マスク
4側面
5試料
6削除部
7試料断面
8試料ホルダ
9目的物
10光学顕微鏡
11コーナー
12真空チャンバ
13ステージ引出機構
14試料ステージ
15傾斜駆動回路
16試料位置調節機構
17マスク位置調節機構
18マスク傾斜機構
19マスク保持機構
20光学顕微鏡傾斜機構
21光学顕微鏡位置調節機構
22真空排気装置
23マーク
24エッジ部
H境界部分
I反射像
J表面像

【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料面上にイオンビーム照射領域とイオンビーム非照射領域を形成するために、イオンビームが照射される試料面上に配置されるイオンミーリング試料作製装置用マスクであって、試料面上にイオンビーム照射領域とイオンビーム非照射領域の境界を規定するマスクのエッジ部分に光学顕微鏡観察用のマークが形成されていることを特徴とするイオンミーリング試料作製装置用マスク。
【請求項2】
前記マスクはイオンビームにほぼ平行な側面を有し、その側面の試料側エッジ部によって前記境界が規定されており、その試料側エッジ部分に前記マークが付けられていることを特徴とする請求項1記載のイオンミーリング試料作製装置用マスク。
【請求項3】
前記マークは凸状に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のイオンミーリング試料作製装置用マスク。
【請求項4】
前記マークは、前記エッジ部分のエッジ方向に沿って同一直線上に複数形成されていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のイオンミーリング試料作製装置用マスク。
【請求項5】
試料にイオンビームを照射するためのイオン銃と、試料面上にイオン照射領域とイオン非照射領域を形成するために、前記イオンビームが照射される試料面上に配置されるマスクとを備えた試料作製装置において、試料面上にイオン照射領域とイオン非照射領域の境界を規定する前記マスクのエッジ部分に、光学顕微鏡観察用のマークが形成されていることを特徴とする試料作製装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2008−215979(P2008−215979A)
【公開日】平成20年9月18日(2008.9.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−52393(P2007−52393)
【出願日】平成19年3月2日(2007.3.2)
【出願人】(000004271)日本電子株式会社 (811)
【Fターム(参考)】