离子铣削装置及离子铣削装置的离子源调整方法制造方法及图纸

本发明专利技术提高通过向试样照射非聚焦的离子束加工试样的离子铣削装置的加工精度、或加工面形状的再现精度。为此，具有试样室(6)、设置于试样室的离子源位置调整机构(5)、经由离子源位置调整机构安装于试样室且射出离子束的离子源(1)、以及以旋转中心为轴旋转的试样台(2)，若将离子束的离子束中心(B

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子铣削装置及离子铣削装置的离子源调整方法
本专利技术涉及离子铣削装置及离子铣削装置的离子源调整方法。
技术介绍
为了观察、分析试样的内部构造，需要使设为目的的内部构造在表面露出。以往具有通过切割、机械研磨制作试样的方法，但这些方法无法避免因对试样施加物理的压力而引起的变形、损伤的产生。离子铣削装置向试样(例如，金属、半导体、玻璃、陶瓷等)的表面或截面照射加速到例如数kV的非聚焦的氩离子束，能够利用溅射现象无应力地将试样表面的原子弹飞，使试样表面平滑化。由于进行用于利用以扫描电子显微镜(SEM：ScanningElectronMicroscope)、透射式电子显微镜透(TEM：TransmissionElectronMicroscope)为代表的电子显微镜观察试样的表面或截面的平滑加工，因此这是优异的特性。在离子铣削装置中，为了在真空氛围中进行试样的加工，产生离子束的离子束照射部安装于真空容器。若加工试样，则从加工面产生的来自于试样的微小粒子附着于离子束照射部，因此离子铣削装置需要进行定期的清扫。因此，构成为，从真空容器卸下离子束照射部，在维护后再次安装，但是，再安装时，有可能离子束照射部产生安装误差，从离子束照射部照射的离子束的照射方向与之前发生改变。专利文献1公开了一种离子束照射装置，其将试样(在此为基板)保持于基板保持件，并使其以横切离子束的照射区域的方式进行往复运动，离子束照射部向基板照射离子束。对于上述的课题，在正对离子束照射部的真空容器壁面设置测量照射的离子束的束电流密度分布的离子束测量机构。利用离子束测量机构测量离子束中心位置，将基板的往复运动的行程中心位置设定于离子束中心位置或基于该位置确定的预定位置，由此，即使离子束照射部产生了安装误差，也可保证对基板的离子照射量的均一性。另一方面，在近年的半导体设备中，集成度飞跃性地提高，因此正在研发将具有细微的立体构造的图案三维地集成的半导体设备。为了进行集成这样的立体构造(三维构造)图案的设备的制造管理，需要评价截面方向的图案。专利文献2公开了如下技术：为了实现这样的立体构造图案的深度方向(或者高度方向)的高精度的测量，在试样表面形成倾斜面，进行图案的深度方向(高度方向)的测量。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2017－199554号公报专利文献2：国际公开第2016/002341号
技术实现思路
专利技术所要解决的课题专利文献2中，为了在试样表面形成用于使立体构造图案的截面露出的倾斜面，使用了聚焦离子束(FIB：FocusedIonBeam)装置。但是，就聚焦离子束装置而言，加工速度慢，而且加工范围窄，因此为了在试样表面形成设为目的的倾斜面，耗费时间。因此，专利技术者们探讨了利用使用加工速度快的非聚焦的离子束的离子铣削装置形成倾斜面。在将非聚焦的离子束用于试样的加工的情况下，其加工速度依赖于向试样照射的离子束强度、具体而言，通过加速电压施加的离子的速度和离子的数量、以及离子的照射角度。在此，从离子源放出的离子束的强度理想上认为具有强度在离子束中心最高，朝向周边逐渐减小的二项分布的形状。但是，从离子源放出的离子束受构成离子源的电极部件的污浊、电极部件的消耗产生的离子数量的波动、环境引起的电场等的干扰的影响，难以持续保持照射试样的离子束强度恒定。另外，由于因试样的组成、入射角度而引起的铣削速度的差，导致凹凸形成，因此，在向试样照射非聚焦的离子束进行加工时，在离子铣削装置中，一边以离子束中心为轴使试样旋转，一边照射离子束，抑制凹凸的形成，可以得到适于电子显微镜的观察、计测的平滑的加工面。对本专利技术的课题进行说明。图2A示出了离子铣削装置的主要部分。具有离子源21、载置试样20的试样台22、以及使试样台22以旋转中心R0为轴沿R方向旋转的试样台旋转驱动源23。来自离子源21的离子束在以离子束中心B0为中心呈放射状扩展的状态下照射载置于试样台22的试样载置面的试样20。本来，前提是旋转中心R0和离子束中心B0一致，但有时由于离子源21的安装误差，如图2A所示地旋转中心R0和离子束中心B0成为偏离ε的状态。图2B表示此时形成于试样20的表面的加工深度。如波形25所示，在从旋转中心R0偏离ε的位置的离子束强度最高的离子束中心B0加工深度最深，随着从此分离，加工深度变小。与之相对地，将旋转中心R0和离子束中心B0一致的情况下的加工深度表示为波形26。这样，可知，由于离子源21的安装误差，加工面的形状相比本来意图的加工面顺滑地、极端的情况下，如图2B的波形25所示地，加工面波动。特别地，在为了进行微细的立体构造图案的观察、计测而有意在试样形成观察面、倾斜面的情况下，能够忽视这样的加工面的形状的变化。此外，在图2A的例中，以离子束中心B0相对于试样20的表面(或者试样台22的试样载置面)垂直的方式照射离子束，但也可以使试样台22向C方向倾斜，将离子束以低入射角度照射试样20表面。由此，可以得到大范围的加工面。该情况下，也一边使试样台22在倾斜的状态下以旋转中心R0为轴旋转，一边向试样20照射离子束，因此，若旋转中心R0和离子束中心B0偏离(在试样20的表面上，旋转中心R0和离子束中心B0不相交)，则同样地旋转中心R0与离子束中心B0的偏离变现为加工面的形状变化，存在不能得到期望的观察面、倾斜面的问题。在如以往的装置那样采用将离子源直接安装于真空容器的结构的情况下，由于定期的清扫，需要使离子源可装卸，不能将离子源及试样室的离子源装配部的机械加工公差设为0。因此，不能避免再次安装离子源时产生错位。如使用图2A、B说明地，这导致离子铣削装置的加工精度的不均、使加工面形状的再现性降低。另外，就离子束而言，相距离子源的射出口的距离越长，离子束径越扩展，电流、离子密度越降低。因此，可以认为，在如专利文献1那样离子束测量位置从实际的试样加工位置分离的情况下，为了测量离子束，必须使对离子源施加的电压比进行实际的加工时的条件高地进行测量。但是，若改变离子束的射出条件，则离子束具有的能量变化，因此铣削速度改变，另外，离子的密度分布也改变，进一步地，干扰施加的影响的大小也改变，因此，期望调整以与实际的加工时的射出条件相同的条件进行。因此，为了以实际的加工时的射出条件进行位置调整，有时离子铣削装置的操作人员在试样台上安装例如铜箔这样的加工对象，然后照射实际加工条件下的离子束，在铜箔上残留束痕，以使束痕和旋转中心R0一致的方式实施离子源的位置调整。但是，这样的基于束痕的目视或显微镜观察下的调整对于准确性存在界限，而且大多情况下需要反复多次离子源的装卸进行对位，实时性差，因此操作人员的调整负担大。鉴于这样的课题，本专利技术提供可以容易且准确地调整离子源装卸后的离子束中心和试样旋转中心的离子铣削装置、及离子源调整方法。用于解决课题的方案本专利技术的一实施方式的离子铣削装置通过向试样照射非聚焦的离子束，对试样进行加工，该离子铣削装置具有：试样室；设置于试样室的离子源位置调整机构；经由离子源位置调整机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子铣削装置，其通过向试样照射非聚焦的离子束，对上述试样进行加工，其特征在于，具有：/n试样室；/n设置于上述试样室的离子源位置调整机构；/n经由上述离子源位置调整机构安装于上述试样室，且射出上述离子束的离子源；以及/n以旋转中心为轴旋转的试样台，/n若将上述离子束的离子束中心和上述旋转中心一致时的上述旋转中心的延伸的方向设为Z方向，且将与上述Z方向垂直的面设为XY面，则上述离子源位置调整机构能够调整上述离子源的上述XY面上的位置及上述Z方向的位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种离子铣削装置，其通过向试样照射非聚焦的离子束，对上述试样进行加工，其特征在于，具有：
试样室；
设置于上述试样室的离子源位置调整机构；
经由上述离子源位置调整机构安装于上述试样室，且射出上述离子束的离子源；以及
以旋转中心为轴旋转的试样台，
若将上述离子束的离子束中心和上述旋转中心一致时的上述旋转中心的延伸的方向设为Z方向，且将与上述Z方向垂直的面设为XY面，则上述离子源位置调整机构能够调整上述离子源的上述XY面上的位置及上述Z方向的位置。


2.根据权利要求1所述的离子铣削装置，其特征在于，具有：
靶板，其设置于上述试样台，且在包含上述旋转中心的范围设有导电材；以及
电流计，其计测上述导电材受到的离子束电流。


3.根据权利要求2所述的离子铣削装置，其特征在于，
上述导电材具有以上述旋转中心为中心的圆形状。


4.根据权利要求2所述的离子铣削装置，其特征在于，具有：
上述导电材具有以上述旋转中心为中心配置成同心圆状的圆形状的第一导电材和直径比上述第一导电材大的圆环形状的第二导电材，
独立地计测由上述第一导电材受到的离子束电流和由上述第二导电材受到的离子束电流。


5.根据权利要求2所述的离子铣削装置，其特征在于，具有：
对上述离子源施加预定的电压的电源部；
控制部；以及
显示部，
上述控制部收集包括上述电源部对上述离子源施加的放电电压值、放电电流值、加速电压值、上述电流计计测的离子束电流值的感应数据，并显示于上述显示部。


6.根据权利要求2所述的离子铣削装置，其特征在于，
对上述离子源施加预定的电压的电源部；以及
控制部，
上述控制部基于上述电流计计测的离子束电流值，利用上述离子源位置调整机构调整上述离子源的上述XY面上的位置及上述Z方向的位置。


7.根据权利要求6所述的离子铣削装置，其特征在于，
上述控制部取代利用上述离子源位置调整机构调整上述Z方向的位置，或者在利用上述离子源位置调整机构调整上述Z方向的位置的基础上，调整上述电源部对上述离子源施加的放电电压。


8.一种离子源调整方法，其为通过向置于试样室内的试样照射非聚焦的离子束来对上述试样进行加工的离子铣削装置的离子源调整方法，其特征在于，
试样...

【专利技术属性】
技术研发人员：鸭志田齐，高须久幸，上野敦史，岩谷彻，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP