CN106483336A - 样品支座和样品支座组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及样品支座和样品支座组。提供了一种能够通过利用分别不同的测定原理的多个测定装置来容易地测定同一样品的同一地方的样品支座和样品支座组。一种样品支座，所述样品支座是使样品（100）的表面露出来保持、分别安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置（200）、（300）的内部、能够分别测定样品的样品支座（10），所述样品支座的特征在于，具备：主体部（2），包围样品；对准标记（6a）~（6c），分别配置在主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由测定装置检测；以及样品保持部（4），配置在主体部的内侧，以能相对于对准标记的标记面将样品的表面的高度（H）设定为固定的方式保持样品。
Description
技术领域
本发明涉及安装在扫描电子显微镜、扫描探针显微镜等测定装置的内部并且用于测定样品的样品支座和样品支座组。
背景技术
各种测定装置（分析装置）基于分别不同的测定原理来进行样品的测定。例如，在利用了悬臂的探针显微镜中，除了表面形状测定以外，能够进行电流、粘弹性、摩擦、吸附等物性的映射。另一方面，在利用了电子线的扫描电子显微镜（SEM）中，能够进行形状测定和元素映射。此外，在利用了光或激光的光学显微镜、光干涉显微镜或激光显微镜中，能够进行表面形状测定。
但是，为了通过利用分别不同的测定原理的多个测定装置测定同一样品的同一地方，需要在将各测定装置复合化为一个装置的装置内设置样品。根据这样的情况，开发了将SEM（扫描电子显微镜）和光学镜筒配置为V字型并且切换各测定装置来测定样品的同一地方的装置（专利文献1）。该装置通过摇动机构（倾斜机构）来改变样品面的方向，由此，能够使样品面分别相对于SEM和光学镜筒的轴垂直来进行测定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-015033号公报。
发明要解决的课题
然而，在专利文献1记载的技术的情况下，难以在um级别下对准轴彼此。也就是说，在SEM的轴和光学显微镜的轴在不同的观察轴上存在2个聚焦点（focus point），但是，该聚焦点的位置对准是非常困难的。具体地，这是因为，需要在与使2个聚焦点以μm级别交叉同时将该交叉的位置与样品的观察（测定）点位置对准，但是，在实际的聚焦工作中，从理想的直线前进轴（straight axis）起进行机械性工作时的偏离或观察轴的摇动成为沿着外侧的圆弧的活动。
此外，在专利文献1记载的装置的情况下，能进行SEM观察和光学观察，但是，不能进行利用其以外的测定原理的测定，因此，在想要进行使用另外的测定装置的测定的情况下，需要进一步装入有该测定装置的复合装置，临机应变的应对是困难的。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供能够通过利用分别不同的测定原理的多个测定装置来容易地测定同一样品的同一地方的样品支座和样品支座组。
用于解决课题的方案
为了达成上述的目的，本发明的样品支座是，一种样品支座，使样品的表面露出来保持，分别安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置的内部，能够分别测定所述样品，所述样品支座的特征在于，具备：主体部，包围所述样品；对准标记，分别配置在所述主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由所述测定装置检测；以及样品保持部，配置在所述主体部的内侧，以能相对于所述对准标记的标记面将所述样品的所述表面的高度设定为固定的方式保持所述样品。
根据该样品支座，在不同的测定装置中将样品支座的对准标记的位置坐标作为基准，由此，能够测定同一样品的同一测定位置。此外，相对于对准标记的标记面将样品的表面的高度设定为固定，因此，在为了检测对准标记的标记面而通过测定装置对准焦点之后，能够使用于为了观察样品的位置而再次对准焦点的高度方向的移位为相同的状态，能够使由焦点的再对准造成的位置偏离少。特别地，只要标记面与样品的表面的高度的差为测定装置的焦点深度内，则当为了检测标记面而通过测定装置对准焦点时，也能够直接观察样品的表面，因此，不需要在检测标记面之后为了观察样品的表面而再次对准焦点，能够使上述位置偏离消失而高精度地测定样品的同一地方。
此外，本发明的样品支座组是，一种样品支座组，具有第一样品支座以及第二样品支座，所述第一样品支座使样品的表面露出来保持，安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置之中的第一测定装置的内部，能够测定所述样品，并且，所述第一样品支座具备：第一主体部，包围所述样品；对准标记，分别配置在所述第一主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由所述第一测定装置检测；以及第一样品保持部，配置在所述第一主体部的内侧，以能相对于所述对准标记的标记面将所述样品的所述表面的高度设定为固定的方式保持所述样品，所述第二样品支座保持保持了所述样品的所述第一样品支座，并且，所述第二样品支座具备：第二主体部，包围所述第一样品支座；以及支座保持部，配置在所述第二主体部的内侧，保持所述第一样品支座，其中，在所述测定装置之中与所述第一测定装置相比测定视野较广的第二测定装置的内部安装所述样品支座组，对所述对准标记进行检测，由此，能够测定所述样品。
存在不能通过利用不同的测定原理的多个测定装置来固定小的第一样品支座的情况，但是，使用更大的第二样品支座保持第一样品支座，由此，能够经由第二样品支座将第一样品支座固定于多个测定装置的每一个。
此外，本发明的样品支座组是，一种样品支座组，具有第一样品支座以及第二样品支座，所述第一样品支座使样品的表面露出来保持，安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置之中的第一测定装置的内部，能够测定所述样品，并且，所述第一样品支座具备：
第一主体部，包围所述样品；第一对准标记，分别配置在所述第一主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由所述第一测定装置检测；以及第一样品保持部，配置在所述第一主体部的内侧，以能相对于所述第一对准标记的标记面将所述样品的所述表面的高度设定为固定的方式保持所述样品，所述第二样品支座保持保持了所述样品的所述第一样品支座，并且，所述第二样品支座具备：第二主体部，包围所述第一样品支座；第二对准标记，分别配置在所述第二主体部的表面的2个以上的不同的位置；以及支座保持部，配置在所述第二主体部的内侧，保持所述第一样品支座，其中，在所述测定装置之中与所述第一测定装置相比测定视野较广的第二测定装置的内部安装所述样品支座组，对所述第二对准标记进行检测，由此，能够测定所述样品。
发明效果
根据本发明，得到了能够通过利用分别不同的测定原理的多个测定装置来容易地测定同一样品的同一地方的样品支座和样品支座组。
附图说明
图1是本发明的实施方式的样品支座的平面图。
图2是沿着图1的A-A线的剖面图。
图3是测定装置所具备并且用于载置样品支座的工作台的平面图。
图4是示出在多个测定装置的内部分别安装样品支座并且通过各个测定装置测定样品的方式的示意图。
图5是示出根据对准标记的坐标利用坐标变换来计算另外的测定装置中的样品的测定位置的坐标的方法的示意图。
图6是本发明的实施方式的样品支座组的平面图。
图7是沿着图6的B-B线的剖面图。
图8是示出第二样品支座的支座保持部的平面图和剖面图。
图9是示出安装于支座保持部的第一样品支座的凹部的底面图和剖面图。
图10是示出在多个测定装置的内部分别安装样品支座组和第一样品支座并且通过各个测定装置测定样品的方式的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式的样品支座10的平面图，图2是沿着图1的A-A线的剖面图。
样品支座10具备：包围样品100的有底且大致矩形框状的主体部2、分别配置于主体部2的表面的2个以上（在图1中，为3个）的不同的位置的对准标记6a~6c、以及配置于主体部2的内侧来保持样品的样品保持部4。
在此，在本实施方式中，样品保持部4为高度各种不同的多个矩形的隔离物（spacer），根据样品100的高度（厚度）来选择规定高度的样品保持部4，通过胶带等将样品保持部4固定于主体部2的内侧的底面，通过胶带等将样品100保持在样品保持部4的上表面。因此，能够相对于对准标记6a~6c的标记面而将样品100的表面的高度设定为规定的值。具体地，如图2所示，在本实施方式中，样品100的表面与主体部2的表面为大致同一平面，从主体部2的表面凹陷的对准标记6a~6c的标记面被设定为离样品100的表面低固定的高度H。关于对准标记6a~6c，大小（一个边）为几十μm的矩形状，H为例如10μm左右。
关于高度H，优选的是，设定为在通过测定装置检测对准标记6a~6c时标记面与样品100的表面的高度的差为该测定装置的焦点深度内。只要标记面与样品100的表面的高度的差（=H）为测定装置的焦点深度内，则当为了检测标记面而通过测定装置对准焦点时，也能够直接观察样品100的表面，因此，不需要在检测标记面之后为了观察样品100的表面而再次对准焦点。
通常，测定装置的观察轴与被观察物（标记面或样品表面）的垂直度从90度稍微地偏离，当想要再次对准焦点时，向Z方向稍微地移动，向X和Y方向也偏离。也就是说，即使想要以标记面的XY坐标为基准来测定样品100的同一地方，在再次对准焦点时应该成为基准的XY坐标也偏离。
特别地，如后述那样，在使用共同的样品支座10并且通过多个测定装置200、300来进行测定的情况下，上述垂直度按照测定装置200、300的每一个而不同，因此，由再次对准焦点造成的误差被相乘，测定样品100的同一地方变得更困难。
因此，通过将标记面与样品100的表面的高度的差（=H）设定为该测定装置的焦点深度内，从而能够以相同的视野观察标记面和样品100，因此，不需要再次对准焦点。
如果测定装置的视野为200μm×200μm左右，则只要使高度H为10μm左右就足够。但是，在取得标记面的XY坐标后为了观察样品100的表面而需要再次对准焦点的情况下向Z方向的移动由于与样品100的观察区域的大小的关系而能够忽视的情况下，标记面与样品100的表面的高度的差为测定装置的焦点深度外也可，H的大小比上述值大也可。当然，假设H=0是更优选的。
再有，在对准标记6a~6c为凹部的情况下，标记面为凹部的底面。
另一方面，图3是测定装置200（参照图4）所具备并且用于载置样品支座10的工作台202的平面图。工作台202形成大致矩形，沿着对边竖立设置有合计3个导销（guide pin）204（图3（a））。然后，从各导销204的内侧将样品支座10载置于工作台202，使样品支座10的外周缘与各导销204抵接，由此，能够将样品支座10定位在工作台202上（图3（b））。
图4是示出在利用分别不同的测定原理的多个测定装置200、300的内部分别安装样品支座10并且通过各个测定装置200、300测定样品100的方式的示意图。再有，在图4的例子中，测定装置200、300分别为SEM（扫描电子显微镜）和扫描探针显微镜。测定装置300具备样品观察用的光学显微镜。
使样品100的表面露出来保持的样品支座10被保持于各测定装置200、300的每一个的工作台202、302，分别被安装于各测定装置200、300的内部。
在此，首先，将样品支座10安装于测定装置200的内部，使各对准标记6a~6c的（至少一个的）标记面为利用测定装置200内的电子线的像（例如二次电子像）来进行观察，使工作台202向Z方向移动，以使焦点（焦点）与标记面对准。
接着，在测定装置200内作为SEM像取得样品100表面的测定位置的坐标和各对准标记6a~6c的坐标。具体地，在例如如图3（b）那样将通过测定装置200观察的SEM像的交叉线（十字线）CL与对准标记6b的例如左下角对准时，能够根据从工作台202的初始位置起的向XY方向的每一个的移动量来取得对准标记6b的坐标。像这样做，取得对准标记6a（X1、Y1）、对准标记6b（X2、Y2）、对准标记6c（X3、Y3）来作为各坐标。
再有，在将SEM像的交叉线（十字线）CL与对准标记的中心对准的情况下，以目视判断是否为对准标记的中心，因此，定位精度降低。当在对准标记为矩形的情况下与角部对准时，定位精度提高。此外，在将交叉线（十字线）CL与对准标记的左下角对准的情况下，关于其他的对准标记，也全部与左下角对准。
然后，使工作台202移动到样品100上的想要测定的位置，取得此时的测定位置M的XY坐标（Xm、Ym），通过测定装置200对样品100的扫描电子显微镜像进行测定。当测定结束时，从测定装置200取出样品支座10，接着，将样品支座10安装到测定装置300的内部，首先，通过测定装置300内的光学显微镜观察各对准标记6a~6c的（至少一个的）标记面，使工作台302向Z方向移动，以使焦点与标记面对准。
再有，在半导体晶片中，在样品自身中具有对准标记，但是，在通常的样品中，在样品自身中形成对准标记是困难的。此外，样品的厚度（高度）也各种发生变化。因此，在本发明中，通过在样品支座10设置对准标记6，从而能够特别指定样品100上的想要测定的位置的XY坐标。
接着，通过测定装置300内的光学显微镜取得各对准标记6a~6c的坐标。取得各坐标的方法与上述的测定装置200的情况相同。像这样做，取得对准标记6a（X’1、Y’1）、对准标记6b（X’2、Y’2）、对准标记6c（X’3、Y’3）来作为在测定装置300内的各坐标。
然后，根据测定装置200中的各对准标记6a~6c的坐标和测定装置300中的各对准标记6a~6c的坐标利用坐标变换来计算测定装置300中的样品100的测定位置M的坐标（X’m、Y’m）。
具体地，例如如图5所示，测定装置200中的对准标记6b、6c间的X方向的长度为（X2-X1），测定装置300中的对准标记6b、6c间的X方向的长度为（X’2-X’1）。因此，能够通过测定装置300中的样品100的测定位置M的X坐标即X’m=Xm×（X’2-X’1）/（X2-X1）来求取。也同样地求取测定位置M的Y坐标即Y’m。
像这样做，在测定装置300上对测定位置M处的样品100的规定的物性进行映射（mapping）测定，由此，能够通过不同的测定装置200、300来测定同一样品100的同一测定位置M。
接着，参照图6~图9来对本发明的实施方式的样品支座组进行说明。
图6是本发明的实施方式的样品支座组30的平面图，图7是沿着图6的B-B线的剖面图。
样品支座组30具有第一样品支座20、以及包围第一样品支座20来保持第一样品支座20的第二样品支座10B。
第二样品支座10B与上述的样品支座10大致相同，具备：有底且大致矩形框状的第二主体部2B、分别配置于主体部2的表面的2个以上（在图1中，为3个）的不同的位置的第二对准标记6、以及配置于主体部2的内侧来保持第一样品支座20的支座保持部4B。也就是说，关于样品支座10B，具备支座保持部4B来代替样品保持部4的方面与样品支座10不同。支座保持部4B为从主体部2的内侧的底面的3处竖立设置的3个导销（参照图8）。
另一方面，第一样品支座20具备：包围样品100的有底圆筒状的第一主体部22、分别配置于第一主体部22的表面的2个以上（在图1中，为3个）的不同的位置的第一对准标记26、以及配置于第一主体部22的内侧来保持样品的第一样品保持部24。第一样品保持部24与样品保持部4同样地为高度各种不同的多个隔离物，根据样品100的高度（厚度）来选择规定高度的第一样品保持部4，通过胶带等将样品保持部24固定于第一主体部22的内侧的底面，通过胶带等将样品100保持在第一样品保持部24的上表面。因此，能够相对于对准标记26的标记面而将样品100的表面的高度设定为规定的值。具体地，如图7所示，在本实施方式中，样品100的表面与从第一主体部22的表面突出的第一对准标记26的标记面被设定为大致同一高度（同一平面）。
再有，对准标记26为凸部，标记面为凸部的顶面。
另一方面，第二样品支座10B的第二对准标记6离样品100的表面低固定的高度H。
进而，如图9所示，在第一主体部22的背面，在与支座保持部4B对应的位置形成有3处凹部22h。然后，将第一样品支座20收容于第二样品支座10B的内部，将作为支座保持部4B的导销插入到凹部22h中，由此，能够将第一样品支座20定位在第二样品支座10B内来保持。
图10是示出在利用分别不同的测定原理的多个测定装置200、400的内部分别安装样品支座组30、第一样品支座20并且通过各个测定装置200、400测定样品100的方式的示意图。再有，在图10的例子中，测定装置200为SEM（扫描电子显微镜），测定装置400为以手动使工作台402移动的类型的扫描探针显微镜，并且，具备样品观察用的光学显微镜。
然后，测定装置200的测定区域更广。测定装置200、400分别相当于专利权利要求书的“第二测定装置”、“第一测定装置”。再有，利用电动等对工作台进行驱动的测定装置与利用手动对工作台进行驱动的测定装置相比，通常，测定区域较广。
在此，首先，将样品支座组30安装于测定装置200的内部的工作台202，在进行上述的聚焦调整之后，在测定装置200内作为SEM像取得样品100表面的测定位置的坐标、各对准标记6的坐标和样品100的测定位置M的坐标。然后，对样品100的扫描电子显微镜像进行测定。
当测定装置200中的测定结束时，从测定装置200取出样品支座组30，接着，将从样品支座组30取下的第一样品支座20安装到测定装置400的内部，进行上述的聚焦调整。然后，取得各标记和测定位置M的位置的XY坐标。再有，在工作台402竖立设置有与支座保持部4B同样的3个导销402p，将导销402p插入到凹部22h中，由此，能够将第一样品支座20定位在工作台402上来保持。
再有，对准标记6、26分别由凹部、凸部构成，当换算为样品100表面的高度时，两者的差在Z方向上为H，但是，只要如上述那样为测定装置200、400的焦点深度内的差即可。
接着，通过测定装置400内的光学显微镜取得各对准标记26的坐标。
然后，与样品支座10的情况（参照图5）同样地，根据测定装置200中的各对准标记6的坐标和测定装置400中的各对准标记26的坐标利用坐标变换来计算测定装置400中的样品100的测定位置M的坐标（X’m、Y’m）。
像这样做，在测定装置400上对测定位置M处的样品100的规定的物性进行映射测定，由此，能够通过不同的测定装置200、400来测定同一样品100的同一测定位置M。
再有，在测定装置400中利用手动对工作台402进行驱动，因此，不能如利用电动等对工作台进行驱动的情况那样检测出工作台的移动量。因此，在测定装置400中，在观察光学显微镜时显示网格或格子线，以目视来数网格的刻度，由此，能够取得各坐标。
此外，在测定装置400中，以手动使工作台402移动，因此，不能检测出工作台402的移动量，正确地取得各对准标记和测定位置M的位置是困难的。因此，在使用测定装置400进行观察时，当在一边在同一视野内同时观察全部对准标记一边取得成为基准的XY坐标之后确定测定位置M时，将上述的网格或格子线的刻度容易地利用为取得XY坐标的基准。
再有，在测定装置200中，也可以对样品支座20的对准标记26进行检测，能够配合测定来选择所检测的对准标记。此外，根据情况，不需要样品支座10B上的对准标记6也可。在该情况下，检测对准标记26。而且，存在不能通过利用不同的测定原理的多个测定装置的工作台来固定小的第一样品支座20的情况，但是，使用更大的第二样品支座10B来保持第一样品支座20，由此，能够经由第二样品支座10B将第一样品支座20固定于多个测定装置的各工作台。
本发明并不限定于上述实施方式。例如，作为利用分别不同的测定原理的多个测定装置，除了上述的SEM、扫描探针显微镜之外，还可举出光干涉显微镜、激光显微镜、光学显微镜。
此外，对准标记为3个以上是优选的，在2个的情况下，当配置于对角位置时是优选的。此外，对准标记的剖面形状越是尖锐（sharp）（剖面为垂直），利用上述的聚焦调整的读取精度越是提高。而且，当通过机械加工或激光加工形成对准标记时，剖面为锥形状，读取误差变大，因此，优选的是，利用通过蚀刻工艺形成的点图案（dot pattern）。
样品保持部4和第一样品保持部24也可以具备通过螺钉在高度方向上进行升降的机构。
支座保持部4B除了上述的导销之外也可以为嵌合、利用爪等的机械式卡合等。
此外，在以手动使工作台402移动的测定装置400中附带有能某种程度正确地读取用手动的移动量的量器（gauge）的情况下，未必在同一视野内同时观察全部对准标记也可，在一个视野中对全部对准标记的一部分（例如，1处）的位置进行检测也可。测定装置200等也是同样的。
此外，样品支座10B并不限于上述的圆形状，也可以为多边形状。
附图标记的说明
2 主体部
2B 第二主体部
4 样品保持部
4B 支座保持部
6a~6c 对准标记
6 第二对准标记
10 样品支座
10B 第二样品支座
20 第一样品支座
22 第一主体部
24 第一样品保持部
26 第一对准标记
30 样品支座组
100 样品
200、300、400 测定装置
200 第二测定装置
400 第一测定装置。
Claims (3)
1.一种样品支座，使样品的表面露出来保持，分别安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置的内部，能够分别测定所述样品，所述样品支座的特征在于，具备：
主体部，包围所述样品；
对准标记，分别配置在所述主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由所述测定装置检测；以及
样品保持部，配置在所述主体部的内侧，以能相对于所述对准标记的标记面将所述样品的所述表面的高度设定为固定的方式保持所述样品。
2.一种样品支座组，具有第一样品支座以及第二样品支座，
所述第一样品支座使样品的表面露出来保持，安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置之中的第一测定装置的内部，能够测定所述样品，并且，所述第一样品支座具备：
第一主体部，包围所述样品；
对准标记，分别配置在所述第一主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由所述第一测定装置检测；以及
第一样品保持部，配置在所述第一主体部的内侧，以能相对于所述对准标记的标记面将所述样品的所述表面的高度设定为固定的方式保持所述样品，
所述第二样品支座保持保持了所述样品的所述第一样品支座，并且，所述第二样品支座具备：
第二主体部，包围所述第一样品支座；以及
支座保持部，配置在所述第二主体部的内侧，保持所述第一样品支座，
其中，
在所述测定装置之中与所述第一测定装置相比测定视野较广的第二测定装置的内部安装所述样品支座组，对所述对准标记进行检测，由此，能够测定所述样品。
3.一种样品支座组，具有第一样品支座以及第二样品支座，
所述第一样品支座使样品的表面露出来保持，安装于利用分别不同的测定原理的多个测定装置之中的第一测定装置的内部，能够测定所述样品，并且，所述第一样品支座具备：
第一主体部，包围所述样品；
第一对准标记，分别配置在所述第一主体部的表面的2个以上的不同的位置，能够由所述第一测定装置检测；以及
第一样品保持部，配置在所述第一主体部的内侧，以能相对于所述第一对准标记的标记面将所述样品的所述表面的高度设定为固定的方式保持所述样品，
所述第二样品支座保持保持了所述样品的所述第一样品支座，并且，所述第二样品支座具备：
第二主体部，包围所述第一样品支座；
第二对准标记，分别配置在所述第二主体部的表面的2个以上的不同的位置；以及
支座保持部，配置在所述第二主体部的内侧，保持所述第一样品支座，
其中，
在所述测定装置之中与所述第一测定装置相比测定视野较广的第二测定装置的内部安装所述样品支座组，对所述第二对准标记进行检测，由此，能够测定所述样品。
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