帶電粒子束裝置以及試樣制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用帶電粒子束的具有電子顯微鏡觀察用試樣的自動(dòng)制作功能的帶電粒子束裝置以及試樣制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)有涉及帶電粒子束裝置、尤其是聚焦離子束(Focused 1nBeam:FIB)裝置的技術(shù)。FIB裝置能夠利用將聚焦離子束照射于試樣時(shí)產(chǎn)生的濺射現(xiàn)象進(jìn)行試樣的精細(xì)加工。最近，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)有涉及FIB裝置與SEM或STEM的組合的技術(shù)。就FIB-SEM裝置或FIB-STEM裝置而言，F(xiàn)IB照射軸與電子束照射軸配置成銳角，并在其交點(diǎn)設(shè)置有試樣。因此，具有能夠?qū)IB加工的截面直接進(jìn)行SEM觀察的特征。
[0003]根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)平05 — 052721，公開(kāi)有能夠在FIB加工裝置內(nèi)從試樣提取所需區(qū)域并制作透射電子顯微鏡(Transmiss1n Electron Microscope:TEM)、掃描透射電子顯微鏡(Scanning Transmiss1n Electron Microscope:STEM)觀察用的薄膜試樣的微量采樣法。該方法包括如下工序，導(dǎo)電膜成膜、周邊加工、底部切斷、機(jī)械探針固定、支撐部切斷、微小試樣提取、向試樣臺(tái)固定、機(jī)械探針切斷、薄膜加工。以往，操作者手動(dòng)操作整個(gè)過(guò)程。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平5 - 82479號(hào)公報(bào)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平11 - 273613號(hào)公報(bào)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平05 - 052721號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的課題
[0010]FIB加工法是將聚焦離子束照射于試樣，并使用濺射現(xiàn)象進(jìn)行精細(xì)加工的方法。在陶瓷、高分子等絕緣材料的FIB加工中，電荷因離子照射而滯留于試樣，具有容易帶電的性質(zhì)。若產(chǎn)生帶電，則在觀察視野內(nèi)產(chǎn)生異常的明暗對(duì)比度，或者產(chǎn)生觀察視野的偏移。因此，成為畫(huà)質(zhì)低下、加工位置精度降低的原因。因此，作為FIB加工前的處理，在試樣整面涂覆導(dǎo)電材料，從而實(shí)現(xiàn)帶電防止。
[0011]這種預(yù)處理在防止帶電以外，還有助于微量采樣法中所使用的機(jī)械探針與試樣的接觸探測(cè)。即，能夠確保機(jī)械探針與試樣之間的電導(dǎo)通，進(jìn)行接觸探測(cè)。
[0012]但是，周邊加工工序、底部切斷工序所產(chǎn)生的濺射物的一部分再次附著于加工試樣表面、側(cè)面、底部切斷面等，存在不能確保導(dǎo)電性的問(wèn)題。另外，存在導(dǎo)電材料因FIB的束斑而被濺射，不能確保電導(dǎo)通的問(wèn)題。因此，在自動(dòng)提取中，存在接觸探測(cè)沒(méi)有完全工作而不能適用的問(wèn)題。在以往的手動(dòng)操作中，使用者根據(jù)機(jī)械探針與試樣接觸時(shí)細(xì)微的對(duì)比度變化、位置變化來(lái)進(jìn)行接觸確認(rèn)。這需要依賴(lài)于使用者的經(jīng)驗(yàn)。
[0013]所提取的微小試樣固定于導(dǎo)電性的試樣臺(tái)。但是，由于絕緣材料不具有導(dǎo)電性，因此存在微小試樣與試樣臺(tái)接觸時(shí)的接觸探測(cè)沒(méi)有工作的問(wèn)題。所以，在自動(dòng)加工中，由于接觸探測(cè)沒(méi)有完全工作，因此存在微小試樣不能固定于試樣臺(tái)的問(wèn)題。在以往的手動(dòng)操作中，使用者與微小試樣提取時(shí)的作業(yè)相同地，根據(jù)對(duì)比度變化、位置變化，進(jìn)行與試樣臺(tái)的接觸確認(rèn)。這需要依賴(lài)于使用者的經(jīng)驗(yàn)。
[0014]本發(fā)明的目的在于，解決以往接觸探測(cè)依賴(lài)于使用者的經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，并提供使用上述自動(dòng)處理的試樣制作方法。
[0015]用于解決課題的方法
[0016]本發(fā)明鑒于上述課題而具備如下的結(jié)構(gòu)。
[0017]一種帶電粒子束裝置，其具備:帶電粒子源；使從上述帶電粒子源放出的帶電粒子束聚焦在試樣上的物鏡；檢測(cè)從上述試樣放出的二次帶電粒子的檢測(cè)器；能夠與上述試樣接觸的探針；向上述試樣放出導(dǎo)電性氣體的氣體噴嘴；以及對(duì)上述探針的驅(qū)動(dòng)和從上述氣體噴嘴的氣體放出進(jìn)行控制的控制部，其中，就上述控制部而言，在向上述試樣照射帶電粒子束而加工上述試樣之后、使上述探針與試樣接觸之前，使氣體從上述氣體噴嘴向加工位置放出，并照射上述帶電粒子束而在上述試樣的加工部形成導(dǎo)電性膜，并且具備接觸探測(cè)部，該接觸探測(cè)部判斷形成于上述加工部的導(dǎo)電性膜與上述探針的接觸。
[0018]對(duì)其他的課題、結(jié)構(gòu)而言，在【具體實(shí)施方式】一項(xiàng)中，上述以外的課題、結(jié)構(gòu)以及效果通過(guò)以下的實(shí)施方式的說(shuō)明會(huì)更加明確。
[0019]發(fā)明的效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，能夠解決以往接觸探測(cè)依賴(lài)于使用者的經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題，并提供使用上述自動(dòng)處理的試樣制作方法。
[0021]根據(jù)以下關(guān)于附圖的本發(fā)明的實(shí)施例的記載，本發(fā)明其他的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得明確。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖2是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0024]圖3是表示一般的微量采樣法的順序的示意圖。
[0025]圖4是表示使用機(jī)械探針的與試樣的接觸探測(cè)法的示意圖。
[0026]圖5是表示本發(fā)明的對(duì)試樣表面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0027]圖6是表示本發(fā)明的對(duì)試樣表面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0028]圖7是表示本發(fā)明的對(duì)試樣表面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0029]圖8是表示本發(fā)明的對(duì)試樣表面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0030]圖9是表示本發(fā)明的在將所提取的微小試樣的底部固定于試樣臺(tái)的情況下的對(duì)微小試樣的表面以及側(cè)面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0031]圖10是表示本發(fā)明的在將所提取的微小試樣的底部固定于試樣臺(tái)的情況下的對(duì)微小試樣的表面、側(cè)面、底部切斷面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0032]圖11是表示本發(fā)明的在將所提取的微小試樣的側(cè)面固定于試樣臺(tái)的情況下的對(duì)微小試樣的表面、側(cè)面、底部切斷面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的一實(shí)施例的示意圖。
[0033]圖12是本發(fā)明的對(duì)試樣表面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的實(shí)施例。
[0034]圖13是本發(fā)明的對(duì)試樣表面進(jìn)行導(dǎo)電性膜成膜的實(shí)施例。
[0035]圖14是能夠適用本發(fā)明的試樣截面構(gòu)造的示意圖。
[0036]圖15是將本發(fā)明適用于微量采樣法的自動(dòng)加工時(shí)的順序。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1是表示能夠與FIB加工的精細(xì)加工在同一腔室內(nèi)進(jìn)行SEM圖像觀察的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。離子束照射系統(tǒng)I由離子源2、聚焦透鏡3、偏轉(zhuǎn)器4、以及物鏡5構(gòu)成，具有形成離子束6進(jìn)而在試樣表面上聚焦、掃描的功能。電子束照射系統(tǒng)7由電子源8、聚焦透鏡9、偏轉(zhuǎn)器10、以及物鏡11構(gòu)成，具有形成電子束12進(jìn)而在試樣面上聚焦、掃描的功能。原始試樣13固定在試樣平臺(tái)14上。腔室15內(nèi)具備:離子束照射系統(tǒng)I ;電子束照射系統(tǒng)7 ;試樣平臺(tái)14 ;檢測(cè)因離子束6以及電子束12照射而產(chǎn)生的二次帶電粒子16的二次帶電粒子檢測(cè)器17 ;能夠提取微小試樣的機(jī)械探針18 ;能夠噴出氣體而進(jìn)行成膜的沉積噴嘴(deposit1n nozzle) 19 ;以及真空泵20。這些部件被控制部21控制。光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定窗口、二次帶電粒子束圖像顯示在CRT22上。在試樣平臺(tái)14上能夠設(shè)置試樣臺(tái)，該試樣臺(tái)用于對(duì)原始試樣13、使用機(jī)械探針18而提取的微小試樣進(jìn)行固定。離子束照射系統(tǒng)I與電子束照射系統(tǒng)7能夠?qū)υ荚嚇?3、微小試樣上的同一部位進(jìn)行掃描。
[0038]圖2是表示能夠進(jìn)行FIB加工的精細(xì)加工的帶電粒子束裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。離子束照射系統(tǒng)I由離子源2、聚焦透鏡3、偏轉(zhuǎn)器4、以及物鏡5構(gòu)成，具有形成離子束6進(jìn)而在試樣表面上聚焦、掃描的功能。原始試樣13固定在試樣平臺(tái)14上。腔室15內(nèi)具備:離子束照射系統(tǒng)I ;試樣平臺(tái)14 ;檢測(cè)因離子束6照射而產(chǎn)生的二次帶電粒子16的二次帶電粒子檢測(cè)器17 ;能夠提取微小試樣的機(jī)械探針18 ;能夠噴出氣體而進(jìn)行成膜的沉積噴嘴19;以及真空泵20。這些部件被控制部21控制。光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)定窗口、二次帶電粒子束圖像顯示在CRT22上。在試樣平臺(tái)14上能夠設(shè)置試樣臺(tái)，該試樣臺(tái)用于對(duì)原始試樣13、使用機(jī)械探針18而提取的微小試樣進(jìn)行固定。離子束照射系統(tǒng)能夠?qū)υ荚嚇?3、微小試樣上進(jìn)行掃描。
[0039]圖3表示一般的微量采樣法的順序。將原始試樣13插入帶電粒子束裝置內(nèi)，通過(guò)沉積功能在原始試樣13的表面進(jìn)行導(dǎo)電膜23成膜(圖3(a))。接下來(lái)，利用FIB24殘留導(dǎo)電膜23而進(jìn)行周邊加工(圖3(b))。將試樣傾斜，并由FIB24將底部25切斷(圖3(c))。將試樣傾斜返回原始角度。使機(jī)械探針18與試樣表面接觸。使用沉積功能進(jìn)行導(dǎo)電