CN108666195B - 带电粒子束装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供带电粒子束装置，其能够迅速地进行试样的配置和更换。该带电粒子束装置具有：带电粒子束镜筒，其向试样照射带电粒子束；试样载台，其包含具有基座部(5d)和相对于基座部(5d)绕旋转轴线(R1)旋转的旋转移动部的旋转载台(5A)，使试样相对于带电粒子束镜筒移动；旋转连接器(56)，其与旋转轴线(R1)同轴配置，插装在基座部(5d)与旋转移动部之间；以及接触引脚(55a)，其配置在试样载台的上部，与旋转连接器(56)电连接。

Description

带电粒子束装置
技术领域
本发明涉及带电粒子束装置。
背景技术
所谓带电粒子束是离子束和电子束的总称。能够利用会聚的带电粒子束来进行加工、观察以及分析中的至少任意一个(以下称为观察等)的装置被称为带电粒子束装置。带电粒子束装置搭载有形成离子束的离子束镜筒和形成电子束的电子束镜筒中的至少一方。带电粒子束装置也包含搭载有多个带电粒子束镜筒的复合装置。
这样的带电粒子束装置有时例如用于形成薄片试样。在半导体设备等构造物露出到薄片试样的观察面上的情况下，带电粒子束的加工速率根据有无构造物而不同。因此，会发生在观察面上形成有凹凸而看成条状的现象、所谓的幕效应。
例如，在专利文献1中记载了如下的复合带电粒子束装置：能够使配置试样的试样台向2轴方向倾斜，以使得抑制幕效应。
专利文献1：日本特开2014-063726号公报
然而，在现有的带电粒子束装置中存在如下问题。
在专利文献1所述的复合带电粒子束装置中，试样配置在观察用的带电粒子束所能照射的位置，在该状态下对试样实施至少两次精加工。在各精加工中，从两个不同的方向对试样照射加工用的带电粒子束。为了进行这样的加工，试样配置为适于由第一倾斜构件进行观察以及加工的角度。并且，由于改变了加工方向，因此试样以通过第二倾斜构件在加工面内旋转的方式移动。
要想顺畅地进行这样的加工，在通过第二倾斜构件使试样移动的情况下，试样未从观察用的带电粒子束的观察范围移动是重要的。因此，需要在试样台上严密地进行试样的位置对齐。因此，存在在加工开始前的试样向试样台的配置上花费时间这样的问题。由于这样的配置作业是在真空腔向大气开放的状态下进行的，因此存在如下问题：复合带电粒子束装置的加工被停止的时间变长，从而复合带电粒子束装置的实际工作时间降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种带电粒子束装置，该带电粒子束装置能够迅速地进行试样的配置和更换。
为了解决上述的课题，本发明的第一方式的带电粒子束装置具有：带电粒子束镜筒，其向试样照射带电粒子束；试样载台，其包含具有基座部和相对于所述基座部绕旋转轴线旋转的旋转移动部的旋转载台，使所述试样相对于所述带电粒子束镜筒移动；旋转连接器，其与所述旋转轴线同轴配置，插装在所述基座部与所述旋转移动部之间；以及第一连接电极，其配置在所述试样载台的上部，与所述旋转连接器电连接。
在上述带电粒子束装置中，还可以具有：试样支架，其以可装卸的方式配置在所述试样载台的上部，具有能够与所述第一连接电极接触分离的第二连接电极、对所述试样进行保持的试样保持部、以及移动所述试样保持部的支架侧移动载台；以及试样支架控制部，其在所述试样支架的所述第二连接电极与所述第一连接电极电连接时，经由所述旋转连接器向所述试样支架送出控制信号。
在上述带电粒子束装置中，所述支架侧移动载台也可以包含以第一轴线和与所述第一轴线垂直的第二轴线为中心转动的2轴倾斜载台。
在上述带电粒子束装置中，所述试样载台也可以具有支架固定部，该支架固定部以将所述试样支架的所述第二连接电极按压在所述第一连接电极上的状态固定所述试样支架的位置。
在上述带电粒子束装置中，所述带电粒子束镜筒也可以设置有多个。
根据本发明的带电粒子束装置，能够迅速地进行试样的配置和更换。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的结构的一例的示意性的结构图。
图2是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的控制系统的结构的一例的框图。
图3是本发明的实施方式的带电粒子束装置中的主要部分的示意性的俯视图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中的试样支架的一例的示意性的立体图。
图6是图5中的B部的放大图。
图7是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中的试样及其保持形态的示意性的主视图和侧视图。
图8是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中的试样与加工方向的关系的示意性的立体图。
标号说明
1：FIB镜筒(带电粒子束镜筒)；2：EB镜筒(带电粒子束镜筒)；5：试样载台；5A：旋转载台；5a：试样台(旋转移动部)；5b：旋转轴部(旋转移动部)；5d：基座部；6：试样支架；7：试样室；8：负载锁定腔室；15：试样载台控制部；17：控制部；37：试样；37a：截面；40：试样支架控制部；54：锁定机构(支架固定部)；55：连接端子；55a：接触引脚(第一连接电极)；56：旋转连接器；58a：第一布线；58b：第二布线；59：第三布线；63：转动台(支架侧移动载台)；64：倾斜台(支架侧移动载台)；64c：试样保持部；67：TEM格栅；68：连接器；68a：连接电极(第二连接电极)；100：带电粒子束装置；F：轴线(第一轴线)；R1：旋转轴线；S：轴线(第二轴线)。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的带电粒子束装置进行说明。
图1是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的结构的一例的示意性的结构图。图2是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的控制系统的结构的一例的框图。图3是本发明的实施方式的带电粒子束装置中的主要部分的示意性的俯视图。图4是图3的A-A剖视图。由于各图是示意图，因此形状和尺寸被夸大(以下的附图也相同)。
图1所示的本实施方式的带电粒子束装置100进行试样的加工、观察以及分析中至少任意一个。带电粒子束装置100例如也可以是会聚离子束装置、扫描电子显微镜。
在带电粒子束装置100为进行加工的装置的情况下，根据需要也可以具有省略图示的蚀刻气体提供部和沉积气体提供部中的至少一方。
带电粒子束装置100能够根据用途向试样照射适当的带电粒子束。带电粒子束装置100向试样照射的带电粒子束也可以是离子束和电子束中的至少一方。
本实施方式的带电粒子束装置100构成为具有试样室7、试样载台5、FIB镜筒1(带电粒子束镜筒)、EB镜筒2(带电粒子束镜筒)、负载锁定腔室8以及试样支架6。
试样室7将由带电粒子束装置100进行了加工、观察以及分析中的至少任意一个的试样收纳在内部。在试样室7中连接有变更、维持试样室7的内部的真空度的省略图示的真空排气装置。
在试样室7中内置有试样载台5。在试样室7中，在与试样载台5对置的位置上配置有FIB镜筒1、EB镜筒2。
如图1所示，试样载台5是具有旋转载台5A、X轴载台5B、Y轴载台5C、Z轴载台5D以及倾斜载台5E的5轴载台。各载台的层叠顺序并未特别限定，但是，在图1中，作为一例，从上侧依次层叠配置有旋转载台5A、X轴载台5B、Y轴载台5C、Z轴载台5D以及倾斜载台5E。以下，为简单起见，在对旋转载台5A、X轴载台5B、Y轴载台5C、Z轴载台5D以及倾斜载台5E进行总称的情况下，有时表述为“载台5A-5E”。
如图2所示，试样载台5具有分别驱动载台5A-5E的旋转载台驱动部50A、X轴载台驱动部50B、Y轴载台驱动部50C、Z轴载台驱动部50D以及倾斜载台驱动部50E。以下，为简单起见，在对旋转载台驱动部50A、X轴载台驱动部50B、Y轴载台驱动部50C、Z轴载台驱动部50D以及倾斜载台驱动部50E进行总称的情况下，有时表述为“载台驱动部50A-50E”。
载台驱动部50A-50E分别具有适当的电动机作为驱动源。载台驱动部50A-50E根据需要也可以具有齿轮等传动机构。
载台驱动部50A-50E连接为能够分别经由后述的试样载台控制部15和第一布线58a进行通信。载台驱动部50A-50E由来自试样载台控制部15的控制信号进行控制。
在本实施方式中，试样载台控制部15配置在试样室7的外部。因此，如图1所示，与载台驱动部50A-50E连接的第一布线58a延伸到试样载台5的外部。第一布线58a经由贯穿设置在试样室7的馈通7a延伸至试样室7的外部。
虽然未特别图示，与载台驱动部50A-50E连接的各布线也可以在试样室7的内部根据需要而被例如线缆支架(注册商标)等可动式的线缆引导件引导。
如图1所示，在本实施方式中，旋转载台5A配置在试样载台5的最上部。旋转载台5A构成为绕旋转轴线R1旋转。旋转轴线R1配置为在后述的倾斜载台5E移动到倾斜移动的基准位置时与铅垂轴平行。
如图3、4所示，旋转载台5A具有试样台5a(旋转移动部)、旋转轴部5b(旋转移动部，参照图4)、以及基座部5d(参照图4)。
如图3所示，试样台5a是配置在旋转载台5A的最上部的圆板状的部件。试样台5a的上表面是与旋转轴线R1垂直的平面。以下，关于旋转载台5A，在对从沿旋转轴线R1的方向观察的平面内的位置关系进行说明的情况下，使用图3中所记载的xy坐标系。xy坐标系是固定在试样台5a上的坐标系。x轴是图3中从图示左侧延伸到右侧的轴线。y轴是与x轴垂直，从图示下侧延伸到上侧的轴线。xy坐标系的原点是x轴和y轴与旋转轴线R1的交点。
在试样台5a的上表面上竖立设置有作为对后述的试样支架6进行定位的定位部件的定位销51、52、53。但是，对试样支架6进行定位的定位部件不限定于这样的销部件，也可以使用适当形状的定位突起或者定位凹部。
定位销51、52将y轴夹在它们之间以相互分开的方式设置在与x轴平行的同一直线上。定位销51、52在y轴方向上从x轴向y轴正方向侧错开配置。定位销51、52对后述的试样支架6在y轴方向上进行定位。
定位销53对被定位销51、52在y轴方向上定位的试样支架6在x轴方向上进行定位。在本实施方式中，定位销53位于比定位销52靠x轴正方向侧的位置，设置在y轴方向上定位销52与x轴之间的位置。
以下，将被定位销51、52、53定位的试样支架6称为“定位状态的试样支架6”。
在试样台5a的上表面上，在与定位销51在y轴方向上对置的位置上配置有锁定机构54(支架固定部)。
锁定机构54是在试样台5a的上表面上通过将后述的试样支架6压接在定位销51、52、53来固定试样支架6的装置部分。
关于锁定机构54的结构，根据试样支架6的形状而使用适当的结构。在图3所示的例子中，锁定机构54具有臂54a、按压辊54c以及拉神弹簧54d。
臂54a的第一端部(图示右侧的端部)被竖立设置在试样台5上的旋转支轴54b支承为能够在与xy平面平行的平面内转动。后述的能够与试样支架6的侧面抵接的按压辊54c可旋转地安装在臂54a的长度方向上与第一端部相反的一侧的第二端部。按压辊54c的旋转轴线是与旋转轴线R1平行的轴线。
拉神弹簧54d的两端部与竖立设置在试样台5a上的卡定轴54e和设置在臂54a上的卡定部54f卡定。卡定轴54e竖立设置在比旋转支轴54b靠y轴正方向侧的试样台5a上。卡定部54f设置在臂54a上第一端部与第二端部之间。
在拉神弹簧54d处于自然长度的状态下，按压辊54c位于双点划线所示的自然状态位置。在自然状态位置中，按压辊54c与定位销51在y轴方向上的间隔比定位状态的试样支架6的y轴方向的侧面间的宽度稍窄。
当因臂54a图示逆时针转动而拉神弹簧54d被拉神得比自然长度长时，产生弹性复原力。当产生弹性复原力时，臂54a接受以旋转支轴54b为中心图示顺时针的力的力矩。
在试样台5a的上表面上，在比定位销53的x轴负方向侧的端部靠x轴正方向侧且与定位状态的试样支架6的x轴正方向侧的侧面对置的位置上配置有连接端子55。
连接端子55具有用于与定位状态的试样支架6电连接的接触引脚55a(第一连接电极)。在连接端子55上接线有与接触引脚55a电导通的第三布线59。
接触引脚55a的结构只要能够与定位状态的试样支架6中的电极导通，则不特别限定。例如，在试样支架6中的电极为固定电极的情况下，作为接触引脚55a，也可以使用借助弹簧对引脚向x轴负方向施力的弹簧连接器引脚。或者，作为接触引脚55a，也可以使用由引脚自身能够对定位状态的试样支架6的电极向x轴负方向施力的板簧、螺旋弹簧等弹性部件构成的结构。
例如，在试样支架6中的电极为具有弹性的电极的情况下，接触引脚55a也可以是固定电极。
接触引脚55a的个数设置为试样支架6需要的信号线或电源线的根数以上。
第三布线59是为了电连接连接端子55和后述的旋转连接器56而设置的。作为第三布线59的结构，使用容易布线的适当的布线部件。第三布线59的种类只要是能够不妨碍试样载台5的动作的配置，则不特别限定。例如，第三布线59也可以使用电线、捆束电线而成的线缆、扁平线缆、柔性基板线缆、布线基板、金属板等。
图3、4中所绘制的第三布线59作为一例，由多个零散电线构成。
第三布线59配置在不妨碍试样载台5的动作的适当的路径上。在本实施方式中，作为一例，第三布线59贯穿插入于设置在试样台5a的内部的布线引导件5g中，延伸到试样台5a的中心部的贯通孔5h的内部。因此，第三布线59不会向试样台5a的径向外侧突出而收纳在试样台5a的内侧。第三布线59与试样台5a的旋转一起旋转移动。
如图4所示，旋转轴部5b是在试样台5a的下表面上与旋转轴线R1同轴设置的筒状部件。在旋转轴部5b的中心部设置有与贯通孔5h同轴的贯通孔5i。
在设置于旋转轴部5b的中心部的孔部5j的内周面上固定有由球轴承等构成的轴承5e的外圈。
在旋转轴部5b的外周部，在整周上设置有蜗轮5c。蜗轮5c与在y轴方向上延伸的蜗杆57卡合。蜗杆57与省略图示的旋转载台驱动部50A连结。
基座部5d具有与旋转轴线R1同轴的圆筒状的筒状部5m和从筒状部5m的下端向径向外侧伸出的板状部5n。
筒状部5m从下方插入到旋转轴部5b的孔部5j的内侧。
在筒状部5m的外周部固定有轴承5e的内圈。因此，基座部5d和旋转轴部5b连结为能够绕旋转轴线R1相对旋转。
筒状部5m的内周面5k的内径具有能够供后述的旋转连接器56以非接触的方式插入的大小。
如图3所示，板状部5n的俯视形状为矩形。
如图4所示，板状部5n的外周部的下表面与配置在X轴载台5B的上部的直动轴承5f连结。因此，基座部5d能够被直动轴承5f引导而在图4中的图示深度方向上直线移动。
根据这样的结构，当旋转载台驱动部50A的电动机(省略图示)旋转时，蜗杆57根据电动机的旋转方向而旋转，由此向蜗轮5c传递旋转驱动力。因此，旋转轴部5b相对于基座部5d绕旋转轴线R1旋转。旋转轴部5b的旋转方向是根据蜗杆57的旋转方向和齿相对于蜗杆57的倾斜方向而确定的。
在旋转载台5A上，试样台5a和旋转轴部5b构成相对于基座部5d绕旋转轴线R1旋转的旋转移动部。
如图4所示，在旋转载台5A上安装有旋转连接器56。
旋转连接器56是电连接相互相对旋转的部件中的布线彼此的部件。旋转连接器56更优选采用与无限旋转对应的结构。但是，在根据旋转载台5A的用途而限制了旋转范围的情况下，只要能够进行与旋转载台5A的旋转范围对应的旋转范围内的旋转即可。
作为旋转连接器56的一例，举出了滑环、使用了液体金属的旋转连接器等。
在本实施方式中，作为一例，使用可无限旋转的滑环。
旋转连接器56具有凸缘状的第一端部56a、筒状的壳体56b、管状的第二端部56c。
第一端部56a插入到试样台5a的贯通孔5h的内部，固定在旋转轴部5b的上端。在第一端部56a设置有电连接第三布线59的连接端子56d(参照图3)。
壳体56b固定在第一端部56a。壳体56b的外径为贯通孔5i的内径以下且小于内周面5k的内径。因此，壳体56b以非接触状态插入到基座部5d的筒状部5m的内部。
在壳体56b的内部配置有省略图示的滑环机构。
第二端部56c从壳体56b的中心部向图示下方突出。第二端部56c与滑环机构中的省略图示的旋转体连结。与连接端子56d导通的连接引线56e从第二端部56c的前端部经由滑环机构中的旋转电极延伸。
在连接引线56e的前端设置有与后述的第二布线58b连接的连接器56f。连接器56f固定在基座部5d的板状部5n。
如图2所示，第二布线58b电连接旋转连接器56和后述的试样支架控制部40。试样支架控制部40配置在试样室7的外部。因此，如图1所示。第二布线58b与第一布线58a同样地经由馈通7a延伸到试样室7的外部。
第二布线58b也可以在试样室7的内部根据需要与第一布线58a平行地延伸。或者，第二布线58b也可以与第一布线58a一起汇集到线缆。
如图1所示，X轴载台5B经由上述的直动轴承5f(参照图4)固定在旋转载台5A的下部。X轴载台5B是当从省略图示的X轴载台驱动部50B接受驱动力时使旋转载台5A沿与旋转轴线R1垂直的轴线平移移动的1轴载台。
Y轴载台5C经由省略图示的直动轴承固定在X轴载台5B的下部。Y轴载台5C是当从省略图示的Y轴载台驱动部50C接受驱动力时使X轴载台5B向1轴方向平移移动的1轴载台。Y轴载台5C沿旋转轴线R1和与X轴载台5B的移动方向垂直的轴线移动X轴载台5B。
Z轴载台5D固定在Y轴载台5C的下部。Z轴载台5D是当从省略图示的Z轴载台驱动部50D接受驱动力时使Y轴载台5C向沿旋转轴线R1的方向平移移动的1轴载台。
倾斜载台5E固定在Z轴载台5D的下部。倾斜载台5E是当从省略图示的倾斜载台驱动部50E接受驱动力时使Z轴载台5D倾斜的1轴载台。倾斜载台5E以使Z轴载台5D的移动方向在包含铅垂轴的一个平面内倾斜的方式使Z轴载台5D倾斜。
在倾斜载台5E的倾斜移动的基准位置上，Z轴载台5D的移动方向与铅垂方向一致。
如图1所示，FIB镜筒1在试样载台5的上方与试样载台5对置配置。在本实施方式中，作为一例，FIB镜筒1沿铅垂轴配置。
FIB镜筒1照射作为第一带电粒子束的会聚离子束(FIB：Focused Ion Beam)。FIB镜筒1例如具有液体金属离子源。
EB镜筒2在试样载台5的上方沿相对于铅垂轴倾斜的轴线配置。EB镜筒2照射作为第二带电粒子束的电子束(EB：Electron Beam)。
如图2所示，带电粒子束装置100具有检测通过EB或FIB的照射而从试样产生的二次电子的二次电子检测器4。并且，带电粒子束装置100也可以具有检测通过EB的照射而从试样产生的反射电子的反射电子检测器。
在带电粒子束装置100中，为了利用FIB对加工中的试样37进行SEM(ScanningElectron Microscope：扫描电子显微镜)观察，如图1所示，FIB镜筒1的FIB照射轴和EB镜筒2的EB照射轴相互交叉。在带电粒子束装置100中，通过试样载台5进行位置对齐，从而试样配置在FIB照射轴和EB照射轴交叉的位置。
如图1所示，负载锁定腔室8是为了在保持试样室7的真空状态的状态下将试样搬入到试样室7的内部、或者从试样室7将试样向外部搬出而设置的。
负载锁定腔室8具有第一气密门8a、第二气密门8b、输送机构8c、省略图示的真空泵、省略图示的净化气体提供部。
第一气密门8a对能够与带电粒子束装置100的外部连通的第一开口部进行开闭。第二气密门8b对能够与负载锁定腔室8和试样室7之间连通的第二开口部进行开闭。
第一开口部和第二开口部形成为在试样载台5的上方的空间和水平方向(图1的左右方向)上对置的位置关系。
输送机构8c是通过远程操作将输送到负载锁定腔室8的内部的试样输送到试样载台5上的装置部分。作为输送机构8c的结构，例如也可以使用水平移动载台、远程操作臂、远程操作机器人等。
省略图示的真空泵在第一气密门8a和第二气密门8b关闭的状态下将负载锁定腔室8的内部抽成真空。省略图示的净化气体提供部在第一气密门8a和第二气密门8b关闭的状态下为了使负载锁定腔室8的内部为大气压，向负载锁定腔室8的内部提供净化气体。
接下来，对试样支架6进行说明。
图5是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中的试样支架的一例的示意性的立体图。图6是图5中的B部的放大图。图7的(a)、(b)是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中的试样及其保持形态的示意性的主视图和侧视图。图8是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中的试样与加工方向的关系的示意性的立体图。
如图5所示，试样支架6具有基台61、支承部62、转动台63(支架侧移动载台)、倾斜台64(支架侧移动载台)以及驱动单元66。但是，在图5中，为了容易观察，仅示意性地绘制主要结构。
以下，在对试样支架6的结构进行说明的情况下，有时依照定位状态的试样支架6的配置位置来参照xy坐标系。
基台61具有能够载置于试样载台5的上表面上并且能够在试样载台5的上表面内的2轴方向上定位的外形。具体而言，基台61能够通过试样载台5的旋转载台5A的试样台5a中的定位销51、52、53而在试样台5a的上表面内是2轴方向上定位。在图5所示的例子中，基台61由俯视为大致矩形的板部件构成。基台61具有侧面61a、61b、61c、61d。
侧面61a由在x轴方向上延伸的平面构成，位于基台61上y轴正方向侧。侧面61a能够在y轴方向上与定位销51、52抵接。
侧面61b与侧面61a的x轴正方向侧相邻，由在y轴方向上延伸的平面构成。侧面61b能够在x轴方向上与定位销53抵接。
侧面61c在y轴方向上与侧面61a对置。在侧面61c上靠x轴负方向的部位，倾斜块61e向y轴负方向侧突出。倾斜块61e是具有第一斜面61f和第二斜面61g的俯视为山形的突起部。第一斜面61f倾斜成随着向x轴负方向前进而远离侧面61c。第二斜面61g倾斜成随着从第一斜面61f的y轴负方向的端部向x轴负方向前进而靠近侧面61c。
如图3所示，在定位状态的试样支架6上，倾斜块61e的第二斜面61g处于被锁定机构54的按压辊54c向y轴正方向和x轴正方向按压的位置关系。
侧面61d在x轴方向上与侧面61b对置。在本实施方式中，在侧面61d上安装有用于驱动后述的转动台63和倾斜台64的驱动单元66。
如图2所示，驱动单元66具有驱动转动台63的第一驱动部66A和驱动倾斜台64的第二驱动部66B。
第一驱动部66A和第二驱动部66B的结构只要能够通过与省略图示的适当的传动机构的组合来分别驱动后述的转动台63和倾斜台64，则不特别限定。例如，作为第一驱动部66A和第二驱动部66B，也可以使用旋转型或直动型的电动机。
如图5所示，在侧面61b上设置有连接器68。连接器68具有与设置在试样支架6上的省略图示的电布线分别电连接的连接电极68a(第二连接电极)。
在试样支架6处于定位状态的情况下，连接电极68a配置在与连接端子55的接触引脚55a抵接的位置。连接电极68a经由省略图示的布线与试样支架6内的省略图示的电装部件电连接。在本实施方式中，连接电极68a与第一驱动部66A和第二驱动部66B电连接。因此，连接电极68a至少设置有与第一驱动部66A和第二驱动部66B的动作所需的信号线和电源线对应的数量。
在基台61的上表面上形成有俯视为大致矩形的凹部61h。
在凹部61h中，在x轴方向的两端部分别竖立设置有支承部62。在各支承部62上分别设置有与平行于x轴的轴线F(第一轴线)同轴延伸的支轴62a。
在凹部61h中，在各支承部62之间配置有俯视为矩形的转动台63。在转动台63的x轴方向的两端部分别设置有在转动台63的上方可旋转地与各支承部62的支轴62a连结的轴承部63b。由此，转动台63被支承为能够绕轴线F转动。
转动台63经由省略图示的传动机构与省略图示的第一驱动部66A连结。转动台63经由省略图示的传动机构接受来自省略图示的第一驱动部66A的驱动力，由此绕轴线F转动。当转动台63绕轴线F转动时，转动台63向y轴方向倾斜。
在转动台63的俯视的中央部形成有在上方开口的孔部63a。在孔部63a的内部收纳有倾斜台64。倾斜台64在y轴方向上的位置被孔部63a的内周部中的省略图示的定位部定位。
图6所示的是倾斜台64的详细结构的一例。如图6所示，倾斜台64具有从y轴方向观察为大致半月状的外形。在倾斜台64的圆弧状的外周部设置有蜗轮64a。
在倾斜台64上y轴方向的侧面上形成有呈与蜗轮64a的节圆同心的圆状弯曲的引导槽64e。
在倾斜台64上与蜗轮64a对置的平面部64b配置有经由TEM格栅67对试样37进行保持的试样保持部64c。
如图7的(a)、(b)所示，TEM格栅67通过薄板制成，在中央部分形成有试样保持台67a。在试样保持台67a的上形成有5根柱67b1、67b2、67b3、67b4、67b5。
作为安装在柱67b1～67b5的上部的试样的一例，举出了图8所示的薄片状的试样37。
试样37例如通过切出半导体设备的一部分而形成。试样37具有设备的构造物31、32、33。构造物31、33露出到作为观察面的截面37a上。试样37以被从上表面37c的一侧照射FIB、EB的方式分别安装在柱67b1～67b5上。
在本实施方式中，在倾斜台64位于基准位置的情况下，安装成试样37的截面37a的法线方向(试样37的厚度方向)大致为y轴方向。
如图6所示，在转动台63的内部，在倾斜台64的下方配置有蜗杆64d。蜗杆64d与x轴平行地延伸，从下方与倾斜台64的蜗轮64a卡合。蜗杆64d经由省略图示的传动机构与第二驱动部66B连结。
蜗轮64a与蜗杆64d的轴间距离被可滚动地与引导槽64e抵接的辊65限制。辊65被从转动台63的上表面的支承部63c向y轴正方向延伸的支承轴65a支承为能够绕与y轴平行的轴线G旋转。
当蜗杆64d被第二驱动部66B驱动时，在通过辊65对蜗杆64d与蜗轮64a的轴间距离进行保持的状态下，倾斜台64转动。其结果是，倾斜台64绕穿过蜗轮64a的节圆中心的与y轴平行的轴线S(第二轴线)转动，使平面部64b向x轴方向倾斜。当蜗杆64d的旋转方向被切换时，倾斜台64向相反方向倾斜。
通过这样的结构，试样支架6成为通过绕轴线F的转动使转动台63和倾斜台64的平面部64b向y轴方向倾斜并且通过绕轴线S的转动使倾斜台64的平面部64b向x轴方向倾斜的2轴倾斜载台。
在本实施方式中，轴线F与轴线S的交点在位置对齐状态下位于旋转载台5A的旋转轴线R1上。
接下来，对带电粒子束装置100的控制系统的结构进行说明。
如图2所示，带电粒子束装置100具有试样载台控制部15、试样支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12、像形成部14以及控制部17。
试样载台控制部15经由第一布线58a而连接为能够与试样载台5的载台驱动部50A-50E进行通信。试样载台控制部15根据来自后述的控制部17的控制信号对载台驱动部50A-50E进行控制，由此使试样载台5的载台5A-5E分别移动。
试样支架控制部40经由第二布线58b和旋转连接器56与连接端子55电连接。如后所述，当试样支架6以定位状态配置在试样载台5上时，在连接端子55上连接有连接器68。在这种情况下，试样支架控制部40连接为能够与试样支架6的第一驱动部66A和第二驱动部66B进行通信。
在进行试样支架6的连接时，试样支架控制部40根据来自后述的控制部17的控制信号对第一驱动部66A和第二驱动部66B进行控制，由此使倾斜台64向2轴方向倾斜。由此，试样支架控制部40能够将保持在试样支架6上的试样37相对于铅垂轴的倾斜在2轴方向上改变。
FIB控制部11根据来自后述的控制部17的控制信号对来自FIB镜筒1的FIB照射进行控制。
EB控制部12根据来自后述的控制部17的控制信号对来自EB镜筒2的EB照射进行控制。
像形成部14例如根据使EB控制部12扫描EB的信号和二次电子检测器4所检测的二次电子的信号而形成SEM像。并且，像形成部14根据使FIB控制部11扫描FIB的信号和二次电子检测器4所检测的二次电子的信号而形成SIM(Scanning Ion Microscope：扫描离子显微镜)像。
像形成部14所形成的SEM像、SIM像送出到后述的控制部17。
控制部17连接为能够与试样载台控制部15、试样支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12、像形成部14、输入部16以及显示部18进行通信。
输入部16是用于供带电粒子束装置100的操作者进行操作输入的装置部分。输入给输入部16的操作输入送出到控制部17。
显示部18是显示从控制部17送出的信息的装置部分。
控制部17对从输入部16送出的操作输入进行分析，生成用于对整个带电粒子束装置100进行控制的控制信号。控制部17根据需要将生成的控制信号送出到试样载台控制部15、试样支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12以及像形成部14。
控制部17将从像形成部14送出的SEM像、SIM像等观察像的信息、以及带电粒子束装置100的各种控制条件等信息送出到显示部18，使这些信息显示在显示部18上。
关于控制部17所进行的具体控制，与带电粒子束装置100的动作一起在后面说明。
以上，进行了说明的由试样载台控制部15、试样支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12、像形成部14以及控制部17构成的控制系统的装置结构也可以由适当的硬件和由CPU、存储器、输入输出接口、外部存储装置等构成的计算机构成。上述控制系统的各控制功能的一部分或全部也可以通过由计算机执行实现各控制功能的控制程序来实现。
接下来，对带电粒子束装置100的动作以试样支架6和试样载台5的作用为中心进行说明。
带电粒子束装置100能够根据来自输入部16的操作输入来进行试样37的加工、观察以及分析中的至少任意一个。
试样37在被预先整形为适当的大小之后，例如保持在TEM格栅67上。如图6所示，TEM格栅67保持在试样支架6的倾斜台64上的试样保持部64c。此时，TEM格栅67以如下方式保持在试样保持部64c：连结各试样37的上表面的直线T与轴线F大致平行(参照图7的(a)、(b))并且直线T位于与轴线S大致相同的高度。这些的TEM格栅67的配置作业是在试样支架6搬出到带电粒子束装置100的外部的状态下进行的。因此，通过使用适当的夹具、测定装置等能够进行精密的位置对齐。并且，这样的TEM格栅67的配置作业可以由与带电粒子束装置100的操作者不同的作业者进行。
与此同时，进行带电粒子束装置100的工作准备。例如在负载锁定腔室8的第一气密门8a和第二气密门8b关闭的状态下进行试样室7的抽真空。试样载台5将载台5A-5E的位置初始化为各自的移动的基准位置。向负载锁定腔室8的内部导入净化气体，将负载锁定腔室8的内部调整为大气压。
然后，将试样支架6配置在带电粒子束装置100的试样载台5上。具体而言，操作者打开负载锁定腔室8的第一气密门8a，将试样支架6搬入到负载锁定腔室8的内部。此时，如图1所示，试样支架6的连接器68以与试样室7内的试样载台5上的连接端子55对置的姿势被搬入。
操作者在关闭第一气密门8a之后，使真空泵进行工作来进行负载锁定腔室8的抽真空。若负载锁定腔室8处于与试样室7相同的真空度，则操作者打开第二气密门8b。
然后，操作者对负载锁定腔室8中的输送机构8c进行远程操作将试样支架6移动到试样载台5的试样台5a的上表面上。
如图3所示，在试样台5a的上表面上，在与连接端子55在x轴方向上对置的位置，通过定位销51和按压辊54c而形成比试样支架6在y轴方向上的宽度稍窄的开口部。试样支架6通过输送机构8c一边在试样载台5的上表面滑动一边穿过定位销51与按压辊54c之间沿x轴方向插入。
随着插入的进行，试样支架6的侧面6a与定位销51、52抵接，在侧面61c上压接有按压辊54c。在按压辊54c越过倾斜块61e时，更大的按压力从按压辊54c沿图3中的白色空心箭头的方向作用。借助该按压力，试样支架6的侧面61a压接在定位销51、52，侧面61b压接在定位销53。其结果是，试样支架6在试样台5a的上表面上在x轴方向和y轴方向上定位。
在该定位状态下，由于按压辊54c与倾斜块61e的第一斜面61g抵接，因此试样支架6的位置被锁定机构54锁定。
试样支架6在定位状态下以按压状态与连接器68的连接电极68a所对应的连接端子55的接触引脚55a接触。因此，试样支架6内的布线(省略图示)与第三布线59导通。
如图4所示，第三布线59经由旋转连接器56和连接器56f与第二布线58b电连接。通过旋转连接器56的作用，即使旋转载台5A旋转，也能维持第三布线59与第二布线58b的导通状态。
以上，试样支架6向试样37的搬入结束。
然后，根据来自操作者、输入部16的操作输入，能够进行带电粒子束装置100对试样37的加工、观察以及分析中的至少任意一个。
例如，操作者使试样37的SEM像或SIM像显示在显示部18上。操作者根据显示在显示部18上的SEM像或SIM像等观察像设定FIB的照射区域。操作者通过输入部16来输入在显示在显示部18上的观察像上设定照射区域的加工框。
例如，当操作者将加工开始的指示输入给输入部16时，从控制部17向FIB控制部11发送照射区域和加工开始的信号，从而从FIB控制部11将FIB照射到试样37的指定的照射区域。由此，FIB被照射到操作者所输入的照射区域。
在带电粒子束装置100中，为了利用FIB对加工中的试样37进行SEM观察，如图1所示，FIB镜筒1的FIB照射轴和EB镜筒2的EB照射轴相互交叉。操作者驱动试样载台5将试样37位置对齐到FIB照射轴和EB照射轴交叉的位置。
在该状态下，当进行使旋转载台5A旋转的操作输入时，试样37以能够观察SEM像的状态使试样37绕旋转轴线R1旋转。
并且，当进行使试样支架6的倾斜台64绕轴线F或轴线S转动的操作输入时，试样37以能够观察SEM像的状态使试样37向y轴方向或x轴方向倾斜。这里，所谓x轴方向的倾斜是图7的(a)中的箭头SR1、SR2所表示的方向的倾斜。所谓y轴方向的倾斜是图7的(b)中的箭头FR1、FR2所表示的方向的倾斜。
因此，在带电粒子束装置100中，在进行了试样37的位置对齐之后，在共心的状态下容易且高精度地进行使试样37绕旋转轴线R1旋转、以及向x轴方向或y轴方向的倾斜。
因此，根据带电粒子束装置100，能够容易进行抑制幕效应的加工。
例如如图8所示，通过试样载台5和试样支架6使试样37的位置移动，并从箭头B1的方向照射带电粒子束，加工出截面37a。在这种情况下，在截面37a上构造物31、33露出的部位和除此以外的半导体露出的部位中，蚀刻速率不同。在截面37a上形成有凹凸。该现象被认为所谓的幕效应。
当对形成有凹凸的截面37a进行SEM观察时，会在观察像中包含有起因于凹凸的条纹。该条纹是通过离子束加工而形成的，因此不是半导体设备的构造物或缺陷。若在观察像中出现条纹，则有时与半导体设备的构造物或缺陷区别开且使其消失。
但是，根据带电粒子束装置100，通过从该状态使倾斜台64向x轴方向倾斜，在保持共心的状态下，能够容易将带电粒子束的照射方向变更为箭头B2。例如，即使在因TEM格栅67的安装误差等而导致截面37a相对于y轴方向倾斜配置的情况下，也可以通过一边观察截面37a一边微调y轴方向的倾斜来进行截面37a的面内的旋转。
这样，通过重复进行沿截面37a从多个方向核查带电粒子束的精加工，能够减低因幕效应而产生的凹凸。
若对试样37的必要的加工、观察以及分析全部结束，则操作者通过进行与试样支架6的搬入时相反的动作来搬出试样支架6。具体而言，操作者在打开第二气密门8b之后对输送机构8c进行远程操作使试样支架6向x轴负方向移动。连接器68和连接端子55由于仅在对置方向上被按压，因此当试样支架6向x轴负方向移动时，容易分离。
操作者关闭第二气密门8b，向负载锁定腔室8导入净化气体。若负载锁定腔室8为大气压，则操作者打开第一气密门8a，将试样支架6从负载锁定腔室8搬出到外部。
在进行这样的搬出作业的期间，试样室7保持为真空状态。因此，通过立即将其他试样支架6搬入到试样室7中，可以继续进行对其他试样37的加工、观察以及分析。
这样，根据带电粒子束装置100，操作者可以预先将在装置外部保持位置调整完毕的试样37的试样支架6配置在试样载台5上，而不会使试样室7向大气开放。并且，操作者可以将试样室7内的试样支架6更换为其他试样支架6，而不会使试样室7向大气开放。
因此，能够提高试样37的加工效率和带电粒子束装置100的工作效率。
另外，在上述实施方式的说明中，以FIB镜筒1配置在铅垂方向上，EB镜筒2与铅垂轴倾斜配置的情况下的例子进行了说明。但是，也可以调换FIB镜筒1与EB镜筒2的位置关系。
在上述实施方式的说明中，以带电粒子束为FIB和EB的情况下的例子进行了说明。但是，带电粒子束不限定于FIB和EB。例如，作为第三带电粒子束，也可以使用气体离子束(GIB；Gas Ion Beam)。
或者，带电粒子束装置中的带电粒子束也可以是一种。
在上述实施方式的说明中，以试样37保持在TEM格栅67的情况下的例子进行了说明。但是，试样向倾斜台64安装的安装方法不限定于TEM格栅67。
在上述实施方式的说明中，以试样支架6具有2轴倾斜载台的情况下的例子进行了说明。
但是，试样支架只要能够对试样进行保持并具有从外部提供电信号和电力的电装品，则不限定于上述实施方式的结构。例如，试样支架可以采用还具有平移载台或旋转载台的结构，也可以采用仅具有平移载台或旋转载台的结构。
并且，试样支架的电装品不限定于移动载台。例如也可以是离子束装置、电子束电流测定装置、EBIC(电子射线感应电压)测定装置、RCI(吸收电流像)测定装置、纳米探测装置、应力-拉伸试验装置等。
在上述实施方式的说明中，以第一连接电极和第二连接电极相互接触而电连接的情况下的例子进行了说明。但是，只要能够提供试样支架所需的信号或电力，则第一连接电极和第二连接电极也可以以非接触方式电连接。作为非接触的电连接的一例，例如举出了电磁感应连接。
在上述实施方式的说明中，以连接器68、连接端子55以及旋转连接器56均为电连接器的情况下的例子进行了说明。但是，在连接器68、连接端子55以及旋转连接器56中也可以包含光连接器和光旋转连接器。
在上述实施方式的说明中，以驱动单元66设置在基台61的侧面上的情况下的例子进行了说明。但是，驱动单元66也可以配置在基台61的内部。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于该实施方式。在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。
另外，本发明不受上述的说明限定，仅受附加的权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种带电粒子束装置，其具有：
带电粒子束镜筒，其向试样照射带电粒子束；
试样载台，其包含具有基座部和相对于所述基座部绕旋转轴线旋转的旋转移动部的旋转载台，使所述试样相对于所述带电粒子束镜筒移动；
试样支架，其以可装卸的方式配置在所述试样载台的上部；
试样支架控制部，其与所述试样支架电连接，向所述试样支架送出控制信号；以及
旋转连接器，其是电连接相互相对旋转的部件中的布线彼此的部件，与所述旋转轴线同轴配置，插装在所述基座部与所述旋转移动部之间，并且以非接触状态插入到所述基座部的筒状部的内部，
所述试样支架与所述试样支架控制部经由所述旋转连接器而电连接。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
该带电粒子束装置还具有第一连接电极，该第一连接电极配置在所述试样载台的上部，与所述旋转连接器电连接，
所述试样支架具有能够与所述第一连接电极接触分离的第二连接电极、对所述试样进行保持的试样保持部、以及移动所述试样保持部的支架侧移动载台，
所述试样支架的所述第二连接电极与所述第一连接电极电连接，由此，所述试样支架控制部经由所述旋转连接器向所述试样支架送出控制信号。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束装置，其中，
所述支架侧移动载台包含
以第一轴线和与所述第一轴线垂直的第二轴线为中心转动的2轴倾斜载台。
4.根据权利要求2或3所述的带电粒子束装置，其中，
所述试样载台具有支架固定部，该支架固定部以将所述试样支架的所述第二连接电极按压在所述第一连接电极上的状态固定所述试样支架的位置。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的带电粒子束装置，其中，
所述带电粒子束镜筒设置有多个。
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