[发明专利]离子铣削装置以及离子铣削加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在扫描电子显微镜的观察试料的剖面制作等中采用的离子铣削装置以及离子铣削加工方法。

背景技术

离子铣削法是一种在真空中使加速的离子冲撞到加工对象的试料上，利用该冲撞的离子将原子或分子从试料中挤出的溅射现象，对试料进行切削或研磨的加工方法。此时，通过在射束的照射方向的试料面上预先载置作为离子束的遮蔽板的掩膜，由此，从该掩膜端面突出的仅试料面部分被溅射，能够加工沿着离子束的光轴方向的平滑的试料剖面。

根据该离子铣削法的加工用于以金属、玻璃、陶瓷、电子零件、复合材料等为对象。例如，在电子零件中，出于其内部构造或剖面层叠形状、膜厚评价、结晶状态、或者、故障或异物剖面的解析等的目的，在使用扫描电子显微镜(SEM)等取得其形态像、试料组成像、或沟道像时，或在进行X线分析、取得结晶方位解析等时，作为观察试料的剖面制作方法而被采用。

但是，作为试料剖面制作方法，还公知有切削法或机械研磨法等机械的加工手法，但在这样的机械的加工手法中，难以对含有不同硬度差的材料的复合材料进行加工，存在着难以消除施加的应力的影响、且需要高技巧的问题。

对此，离子铣削法由于是利用了离子的溅射现象的方法，因此，是不对加工对象施加物理应力的试料剖面制作方法，能够对柔软材质或包括空隙的材料等、难以进行机械切削或研磨的试料进行加工。

在离子铣削法中，在射束的照射方向的试料面，即在射束入射一侧的试料面的非加工区域配置作为遮蔽板的掩膜，对配置了该掩膜的试料面照射例如氩等的离子束，对从掩膜突出的试料部分进行溅射而将其去除，由此，可以得到沿着离子束的光轴方向的加工面。根据适用该使用离子束的离子铣削法的加工方法，即使是不同的硬度差的复合材料，也能减少材质差引起的影响而制作平滑的试料剖面。进而，可以容易得到无变形的平滑且干净的镜面状态的试料剖面。

在专利文献1中公开了一种离子铣削装置，其具备：配置在真空腔内，用于向试料照射离子束的离子束照射机构；配置在真空腔内，具有与离子束大致垂直的方向的倾斜轴的倾斜工作台；配置在该倾斜工作台上，保持试料的试料支架；以及位于倾斜工作台上，对照射试料的离子束的一部分进行遮蔽的遮蔽材，一边使该倾斜工作台的倾斜角度变化，一边进行基于离子束的试料加工。另外，还示出了在安装该倾斜工作台的试料工作台拉出机构的上端部安装试料的位置调整用的光学显微镜的构成。

在专利文献2公开了在离子铣削装置中保持试料的试料支架以及用于将该试料支架固定于集束离子束装置用夹具承载台以及扫描型电子显微镜用夹具承载台上的支架固定具。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-91094号公报

专利文献2：日本特开平9-293475号公报

如上所述，离子铣削法是利用基于例如氩等的离子束的离子的溅射效果，通过无应力实施剖面加工的手法。因此，不必考虑在机械切削或研磨方法中成为问题的、应力对加工对象即试料的影响。

但是，在离子铣削法中，当在加工对象的试料内部存在空穴(空隙)或溅射效率不同的组成物质时，会发生就像从该部位起褶那样在加工面产生筋状的凹凸的现象(窗帘效应)。该现象与空穴的形状或尺寸、异种物质的溅射效率的差异有关，其筋状的凹凸的大小不同。这种在试料的加工剖面产生的筋状的凹凸在平面观察或分析时成为障碍，优选在试料剖面制作时不让其产生。

在前述的专利文献1以及2所记载的离子铣削装置中，保持试料的试料支架被固定配置，使具有与离子束的光轴大致垂直的倾斜轴的倾斜工作台(试料工作台)绕其倾斜轴反复往复倾斜(摆动)，由此，可以减少在该制作的剖面加工面上产生筋状的凹凸，但是无法做到完全防止其产生。尤其，当在加工对象的试料内部存在空穴(空隙)或不同溅射效率的组成物质时，即便使倾斜工作台(试料工作台)绕其倾斜轴反复往复倾斜(摆动)，也无法防止加工剖面上的筋状的凹凸的产生。

发明内容

本发明是鉴于上述问题点而提出的，其目的在于提供一种离子铣削装置以及离子铣削加工方法，即使在加工对象的试料内部存在空穴(空隙)或不同的溅射效率的组成物质时，也可以抑制筋状的凹凸的产生，可制作适于观察/分析的试料剖面。