JP2000146780A - マニピュレータおよびそれを用いたプローブ装置、試料作製装置、試料観察装置 - Google Patents
マニピュレータおよびそれを用いたプローブ装置、試料作製装置、試料観察装置Info
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- JP2000146780A JP2000146780A JP10326326A JP32632698A JP2000146780A JP 2000146780 A JP2000146780 A JP 2000146780A JP 10326326 A JP10326326 A JP 10326326A JP 32632698 A JP32632698 A JP 32632698A JP 2000146780 A JP2000146780 A JP 2000146780A
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- Manipulator (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】プローブ交換時における装置の停止時間を短縮
し、装置稼働率を向上させるマニピュレータを提供す
る。 【解決手段】真空チャンバにエアロック室を設け、この
エアロック室を、本体の真空チャンバと真空ベローズで
接続する。エアロック室にはプローブホルダを取り付
け、本体に設けた移動機構によりエアロック室ごとプロ
ーブを移動する。エアロック室は排気ポートから真空排
気を可能とし、エアロック室と真空チャンバの間を真空
バルブで仕切る。プローブはエアロック室と真空チャン
バの間を移動できるよう、第２の移動機構を設ける。
し、装置稼働率を向上させるマニピュレータを提供す
る。 【解決手段】真空チャンバにエアロック室を設け、この
エアロック室を、本体の真空チャンバと真空ベローズで
接続する。エアロック室にはプローブホルダを取り付
け、本体に設けた移動機構によりエアロック室ごとプロ
ーブを移動する。エアロック室は排気ポートから真空排
気を可能とし、エアロック室と真空チャンバの間を真空
バルブで仕切る。プローブはエアロック室と真空チャン
バの間を移動できるよう、第２の移動機構を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空内における微
小探針のマニピュレータに係り、特に電子素子の性能を
評価、ないしは不良を解析するプローブ装置、もしくは
集束イオンビームを利用して、試料片から分析や観察に
必要な部分のみを加工・摘出する試料作製装置に関す
る。
小探針のマニピュレータに係り、特に電子素子の性能を
評価、ないしは不良を解析するプローブ装置、もしくは
集束イオンビームを利用して、試料片から分析や観察に
必要な部分のみを加工・摘出する試料作製装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子素子の評価方法としてプロー
バがある。これは、大気中で光学顕微鏡により検査試料
を観察しながら、電気的特性を測定したい位置に探針を
接触させる方法である。この探針に、電圧印加手段と電
流測定手段を設けることにより、素子の電流電圧特性を
評価したり、導通不良箇所を特定することが可能であ
る。
バがある。これは、大気中で光学顕微鏡により検査試料
を観察しながら、電気的特性を測定したい位置に探針を
接触させる方法である。この探針に、電圧印加手段と電
流測定手段を設けることにより、素子の電流電圧特性を
評価したり、導通不良箇所を特定することが可能であ
る。
【０００３】近年では、半導体の高集積化が進み、サブ
ミクロンの配線を持った電子素子の評価をする手法が考
案されている。例えば、特開平9−326425号公報に開示
されているように、前述したプローバにおいて、光学顕
微鏡の代わりに、真空中にて荷電粒子を試料に照射し、
その二次電子を検出する顕微手段（電子顕微鏡等）を用
い、高精度の探針移動機構により、探針を試料に接触さ
せている。
ミクロンの配線を持った電子素子の評価をする手法が考
案されている。例えば、特開平9−326425号公報に開示
されているように、前述したプローバにおいて、光学顕
微鏡の代わりに、真空中にて荷電粒子を試料に照射し、
その二次電子を検出する顕微手段（電子顕微鏡等）を用
い、高精度の探針移動機構により、探針を試料に接触さ
せている。
【０００４】また、半導体の高集積化により、走査型電
子顕微鏡（以下、SEMと略記）の分解能では測定できな
いほど極微細なものにおける解析の必要性が高まってい
る。そのため、SEMに代わって観察分解能が高い透過型
電子顕微鏡（以下、TEMと略記）が有力視されている。T
EMで観察するには、試料の観察部の厚さを、0.1μmまで
薄く加工する必要がある。この加工手順の例として、ま
ず、ダイシング装置を用いてウエハ等の試料から、観察
すべき領域を含む短冊状ペレットを切り出す。このペレ
ットの一部に、集束イオンビーム（以下、FIBと略記）
を照射して、薄壁状の部分を作る。TEM観察時には、こ
の薄壁面に垂直に電子線を照射することで行う。
子顕微鏡（以下、SEMと略記）の分解能では測定できな
いほど極微細なものにおける解析の必要性が高まってい
る。そのため、SEMに代わって観察分解能が高い透過型
電子顕微鏡（以下、TEMと略記）が有力視されている。T
EMで観察するには、試料の観察部の厚さを、0.1μmまで
薄く加工する必要がある。この加工手順の例として、ま
ず、ダイシング装置を用いてウエハ等の試料から、観察
すべき領域を含む短冊状ペレットを切り出す。このペレ
ットの一部に、集束イオンビーム（以下、FIBと略記）
を照射して、薄壁状の部分を作る。TEM観察時には、こ
の薄壁面に垂直に電子線を照射することで行う。
【０００５】この方法の欠点は、一つの試料を作成する
のに、作業が煩雑になることや、ウエハを切断するため
に分析できない箇所があるという点が挙げられる。
のに、作業が煩雑になることや、ウエハを切断するため
に分析できない箇所があるという点が挙げられる。
【０００６】これに対し、特開平5−52721号公報では、
以下のような手法が開示されている。これは、試料の姿
勢を変化させながら、FIB加工のみで試料を切り出して
しまう方法である。ここでは、切り出し後の試料摘出手
段として、前述したプローバの探針と同様な形状の操作
針を試料に接触させ、堆積ガスを供給し、イオンビーム
アシストデポジション膜を形成することで、操作針と試
料との接着を行い、ウエハから分離を行う。
以下のような手法が開示されている。これは、試料の姿
勢を変化させながら、FIB加工のみで試料を切り出して
しまう方法である。ここでは、切り出し後の試料摘出手
段として、前述したプローバの探針と同様な形状の操作
針を試料に接触させ、堆積ガスを供給し、イオンビーム
アシストデポジション膜を形成することで、操作針と試
料との接着を行い、ウエハから分離を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
プローブ装置および後者の試料作製装置に共通する問題
として、探針、もしくは操作針（以下、プローブとい
う）を試料に接触させるため、プローブ先端の劣化を生
ずることが挙げられる。試料に接触させたときのプロー
ブの変形が、弾性変形領域に収まるような荷重・変位に
するための接触検出の方法も検討されている。しかし、
試料の表面が絶縁物で覆われているなど、接触面の状態
が常に同一ではないため、プローブの接触検知不良によ
り必要以上にプローブを試料に押し付ける場合が生じ
る。これにより、プローブ先端が塑性変形し、次回以降
のプローブの使用が困難になる。この問題は、半導体の
集積度が上がり、プローブ先端が細くなるに従って顕著
となる。
プローブ装置および後者の試料作製装置に共通する問題
として、探針、もしくは操作針（以下、プローブとい
う）を試料に接触させるため、プローブ先端の劣化を生
ずることが挙げられる。試料に接触させたときのプロー
ブの変形が、弾性変形領域に収まるような荷重・変位に
するための接触検出の方法も検討されている。しかし、
試料の表面が絶縁物で覆われているなど、接触面の状態
が常に同一ではないため、プローブの接触検知不良によ
り必要以上にプローブを試料に押し付ける場合が生じ
る。これにより、プローブ先端が塑性変形し、次回以降
のプローブの使用が困難になる。この問題は、半導体の
集積度が上がり、プローブ先端が細くなるに従って顕著
となる。
【０００８】また、後者の試料作製装置に限って言え
ば、プローブ先端を試料に接着し、ウエハから試料を分
離した後に、別の試料を作成・摘出する際には、プロー
ブ先端を切断しなければならない。この切断はFIBで行
え、さらに切断面をFIBで鋭利にすることは可能である
が、平面的な加工のみとなるため、厚さ方向に太い、く
さび状のプローブになってしまう。このため、繰り返し
使用するには、限度がある。
ば、プローブ先端を試料に接着し、ウエハから試料を分
離した後に、別の試料を作成・摘出する際には、プロー
ブ先端を切断しなければならない。この切断はFIBで行
え、さらに切断面をFIBで鋭利にすることは可能である
が、平面的な加工のみとなるため、厚さ方向に太い、く
さび状のプローブになってしまう。このため、繰り返し
使用するには、限度がある。
【０００９】上記の理由により、いずれの装置において
もプローブは消耗品であり、かなりの頻度で交換が必要
となる。ところで、これらの装置に取り付けられている
プローブ移動用のマニピュレータは、機構部とプローブ
が一体になっており、プローブ交換時には真空チャンバ
を大気開放して、本体から取り外さなければならなかっ
た。このため、交換後の真空立ち上げにおいて、長時間
を必要とし、装置の稼働率を低下させる原因となってい
た。
もプローブは消耗品であり、かなりの頻度で交換が必要
となる。ところで、これらの装置に取り付けられている
プローブ移動用のマニピュレータは、機構部とプローブ
が一体になっており、プローブ交換時には真空チャンバ
を大気開放して、本体から取り外さなければならなかっ
た。このため、交換後の真空立ち上げにおいて、長時間
を必要とし、装置の稼働率を低下させる原因となってい
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では以下の手段を用いる。
に、本発明では以下の手段を用いる。
【００１１】装置本体である真空チャンバからプローブ
を出し入れする際に、真空チャンバを大気開放すること
なく行える真空導入機構を設ける。具体的には、真空チ
ャンバにはエアロック室を設けており、このエアロック
室は、本体の真空チャンバとフレキシブルな真空ベロー
ズで接続されている。プローブを保持している部材は、
エアロック室に取り付けられており、本体に設けられた
移動機構によりエアロック室ごとプローブを移動でき
る。エアロック室は真空排気が可能な構造であり、エア
ロック室と真空チャンバの間は真空バルブで仕切られて
いる。プローブはエアロック室と真空チャンバの間を移
動できるよう、第２の移動機構を設ける。
を出し入れする際に、真空チャンバを大気開放すること
なく行える真空導入機構を設ける。具体的には、真空チ
ャンバにはエアロック室を設けており、このエアロック
室は、本体の真空チャンバとフレキシブルな真空ベロー
ズで接続されている。プローブを保持している部材は、
エアロック室に取り付けられており、本体に設けられた
移動機構によりエアロック室ごとプローブを移動でき
る。エアロック室は真空排気が可能な構造であり、エア
ロック室と真空チャンバの間は真空バルブで仕切られて
いる。プローブはエアロック室と真空チャンバの間を移
動できるよう、第２の移動機構を設ける。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示すマ
ニピュレータの概略構成図である。図において、装置本
体である真空チャンバ1には、真空ベローズ2で接続され
たエアロック室3が設けてある。プローブ4を装着したプ
ローブホルダ5は真空シール6を介してエアロック室3に
固定されており、真空チャンバ1に設けられた3軸の移動
機構7a、7b、7cにより、エアロック室3ごとプローブ4の
移動が可能である。エアロック室3と真空チャンバ1の仕
切りは、開閉可能な真空バルブ8で構成されており、排
気ポート9からエアロック室3の真空排気／大気開放が可
能である。プローブ4はエアロック室3と真空チャンバ1
の間を移動できるよう、プローブホルダ5には1軸の移動
機構10が設けられている。
ニピュレータの概略構成図である。図において、装置本
体である真空チャンバ1には、真空ベローズ2で接続され
たエアロック室3が設けてある。プローブ4を装着したプ
ローブホルダ5は真空シール6を介してエアロック室3に
固定されており、真空チャンバ1に設けられた3軸の移動
機構7a、7b、7cにより、エアロック室3ごとプローブ4の
移動が可能である。エアロック室3と真空チャンバ1の仕
切りは、開閉可能な真空バルブ8で構成されており、排
気ポート9からエアロック室3の真空排気／大気開放が可
能である。プローブ4はエアロック室3と真空チャンバ1
の間を移動できるよう、プローブホルダ5には1軸の移動
機構10が設けられている。
【００１３】ここで、本実施例の動作について説明す
る。プローブ4を交換する際には、図２（a）に示すよう
に、移動機構10を用いてプローブホルダ5を退避させ、
真空バルブ8を閉じる。これにより、エアロック室3は本
体真空チャンバ1とは別空間になる。ここで、エアロッ
ク室3に排気ポート9からエアを入れて、エアロック室3
内を大気圧にする。この後、プローブホルダ5をエアロ
ック室3から取り外し、図２（b）の状態にしてからプロ
ーブ4の交換作業を行う。交換後は、逆の手順でプロー
ブホルダ5をエアロック室3に取り付け、エアロック室3
内を真空排気する。エアロック室3と真空チャンバ1の圧
力差が無くなったことを確認し、真空バルブ8を開く。
プローブホルダ3は移動機構10により、真空チャンバ1内
に導入される。プローブ4を所望の位置に操作するには3
軸の移動機構7a、7b、7cを用いてエアロック室3ごと移
動させる。これにより、真空チャンバを大気開放するこ
と無く、プローブの交換が可能となる。
る。プローブ4を交換する際には、図２（a）に示すよう
に、移動機構10を用いてプローブホルダ5を退避させ、
真空バルブ8を閉じる。これにより、エアロック室3は本
体真空チャンバ1とは別空間になる。ここで、エアロッ
ク室3に排気ポート9からエアを入れて、エアロック室3
内を大気圧にする。この後、プローブホルダ5をエアロ
ック室3から取り外し、図２（b）の状態にしてからプロ
ーブ4の交換作業を行う。交換後は、逆の手順でプロー
ブホルダ5をエアロック室3に取り付け、エアロック室3
内を真空排気する。エアロック室3と真空チャンバ1の圧
力差が無くなったことを確認し、真空バルブ8を開く。
プローブホルダ3は移動機構10により、真空チャンバ1内
に導入される。プローブ4を所望の位置に操作するには3
軸の移動機構7a、7b、7cを用いてエアロック室3ごと移
動させる。これにより、真空チャンバを大気開放するこ
と無く、プローブの交換が可能となる。
【００１４】図３は本発明の別の実施例を示すマニピュ
レータの詳細断面図である。また、図４は図３の平面図
であり、図５は図３のAA断面図である。
レータの詳細断面図である。また、図４は図３の平面図
であり、図５は図３のAA断面図である。
【００１５】図において、装置本体である真空チャンバ
31には、ベースフランジ32が真空シール33を用いて固定
されている。エアロック室34は真空ベローズ35を介し
て、ベースフランジ32に接続されており、エアロック室
34の端面には真空バルブ37を備えている。真空バルブ37
の開閉は、エアロック室34内に構成した筒状のバルブ開
閉機構38を回転させることによって行う。また、エアロ
ック室34には、排気用の配管39が真空ベローズ40を介し
てベースフランジ32に取り付けられており、排気ポート
41に通じている。これにより、エアロック室34内の排気
（あるいはリーク）を行う。
31には、ベースフランジ32が真空シール33を用いて固定
されている。エアロック室34は真空ベローズ35を介し
て、ベースフランジ32に接続されており、エアロック室
34の端面には真空バルブ37を備えている。真空バルブ37
の開閉は、エアロック室34内に構成した筒状のバルブ開
閉機構38を回転させることによって行う。また、エアロ
ック室34には、排気用の配管39が真空ベローズ40を介し
てベースフランジ32に取り付けられており、排気ポート
41に通じている。これにより、エアロック室34内の排気
（あるいはリーク）を行う。
【００１６】ベースフランジ32にはY軸用リニアガイド4
2を介してベース（Y）43が取り付けられている。その両
端には、ベースフランジ32に固定されたY軸用リニアア
クチュエータ44と予圧用押しバネ45aが仕込まれてお
り、ベース（Y）43のY軸方向への移動を行う。
2を介してベース（Y）43が取り付けられている。その両
端には、ベースフランジ32に固定されたY軸用リニアア
クチュエータ44と予圧用押しバネ45aが仕込まれてお
り、ベース（Y）43のY軸方向への移動を行う。
【００１７】同様に、ベース（Y）43にはZ軸用リニアガ
イド46を介してベース（Z）47が取り付けられており、
ベース（Y）43に固定されたZ軸リニアアクチュエータ48
と予圧押しバネ45bによって、Z軸方向への移動を行う。
X軸方向へは、X軸用リニアガイド49に沿ってベース
（X）50を移動させるが、このとき、X軸用リニアアクチ
ュエータ51の出力をてこ55を用いて反転させている。
イド46を介してベース（Z）47が取り付けられており、
ベース（Y）43に固定されたZ軸リニアアクチュエータ48
と予圧押しバネ45bによって、Z軸方向への移動を行う。
X軸方向へは、X軸用リニアガイド49に沿ってベース
（X）50を移動させるが、このとき、X軸用リニアアクチ
ュエータ51の出力をてこ55を用いて反転させている。
【００１８】ベース（X）50には、エアロック室32、お
よびプローブ36を装着しているプローブホルダ54を固定
しているため、各軸のリニアアクチュエータ44，48，51
を駆動させることにより、プローブ36の移動を行える。
プローブ36の位置は、各軸のエンコーダ52a、52b、52c
の出力値によって把握され、高精度な位置制御が可能で
ある。プローブホルダ54はエアロック室32の軸に沿っ
て、真空を保ちながら移動可能なように、軸用の真空シ
ール53を設けてある。
よびプローブ36を装着しているプローブホルダ54を固定
しているため、各軸のリニアアクチュエータ44，48，51
を駆動させることにより、プローブ36の移動を行える。
プローブ36の位置は、各軸のエンコーダ52a、52b、52c
の出力値によって把握され、高精度な位置制御が可能で
ある。プローブホルダ54はエアロック室32の軸に沿っ
て、真空を保ちながら移動可能なように、軸用の真空シ
ール53を設けてある。
【００１９】ここで、本実施例の動作について説明す
る。プローブ36を交換する際には、図６（a）に示すよ
うに、プローブホルダ54を手動により退避させ、バルブ
開閉機構38を動作させて真空バルブ37を閉じる。これに
より、エアロック室34は本体真空チャンバ31とは別空間
になる。ここで、エアロック室34に排気ポート41からエ
アを入れて、エアロック室34内を大気圧にする。
る。プローブ36を交換する際には、図６（a）に示すよ
うに、プローブホルダ54を手動により退避させ、バルブ
開閉機構38を動作させて真空バルブ37を閉じる。これに
より、エアロック室34は本体真空チャンバ31とは別空間
になる。ここで、エアロック室34に排気ポート41からエ
アを入れて、エアロック室34内を大気圧にする。
【００２０】この後、さらにプローブホルダ54をエアロ
ック室34から引き抜き、図６（b）の状態にしてからプ
ローブ36の交換作業を行う。交換後は、逆の手順で組み
込めばよい。まず、プローブホルダ36をエアロック室34
に挿入し、エアロック室34内を真空排気する。エアロッ
ク室34と真空チャンバ31の圧力差が無くなったことを確
認し、バルブ開閉機構38を動作させて真空バルブ37を開
く。プローブホルダ54はさらに手動により、真空チャン
バ31内に挿入される。プローブ36を所望の位置に操作す
るには3軸のリニアアクチュエータ44，48，51を用いて
エアロック室34ごと移動させる。これにより、真空チャ
ンバを大気開放すること無く、プローブの交換が可能と
なる。
ック室34から引き抜き、図６（b）の状態にしてからプ
ローブ36の交換作業を行う。交換後は、逆の手順で組み
込めばよい。まず、プローブホルダ36をエアロック室34
に挿入し、エアロック室34内を真空排気する。エアロッ
ク室34と真空チャンバ31の圧力差が無くなったことを確
認し、バルブ開閉機構38を動作させて真空バルブ37を開
く。プローブホルダ54はさらに手動により、真空チャン
バ31内に挿入される。プローブ36を所望の位置に操作す
るには3軸のリニアアクチュエータ44，48，51を用いて
エアロック室34ごと移動させる。これにより、真空チャ
ンバを大気開放すること無く、プローブの交換が可能と
なる。
【００２１】図７は本発明の実施例をプローブ装置に適
用したときの概略図である。図において、電子銃71から
放出された電子ビーム72は、アパーチャ73により成形さ
れ、集束レンズ74により電子ビーム72の拡がりを制御
し、偏向器75と対物レンズ76を通ることによってステー
ジ77上の所望の位置に集束される。ステージ77上には、
半導体ウエハや半導体チップ等の基板78を載置してお
り、ステージ位置コントローラ79により基板78の評価す
る素子の位置を特定する。
用したときの概略図である。図において、電子銃71から
放出された電子ビーム72は、アパーチャ73により成形さ
れ、集束レンズ74により電子ビーム72の拡がりを制御
し、偏向器75と対物レンズ76を通ることによってステー
ジ77上の所望の位置に集束される。ステージ77上には、
半導体ウエハや半導体チップ等の基板78を載置してお
り、ステージ位置コントローラ79により基板78の評価す
る素子の位置を特定する。
【００２２】複数のマニピュレータ80a、80b、80cに装
着された各々のプローブ81a、81b、81cは、ステージ77
とは独立に駆動可能なプローブ位置コントローラ82a、8
2b、82cによって、基板78上の評価素子の位置まで移動
させる。移動の際は、電子ビームコントローラ83によ
り、基板78の評価素子近傍に電子ビーム72を走査して、
基板78からの二次電子を二次電子検出器84により検出
し、その画像をディスプレイ85で表示／観察しながら行
う。接触した基板78の微小部分に電圧を印加できるよ
う、各プローブ81a、81b、81cには電源86が接続されて
いる。同時に、各プローブ81a、81b、81cに流れる電流
も測定できる様、電流計87が接続されている。
着された各々のプローブ81a、81b、81cは、ステージ77
とは独立に駆動可能なプローブ位置コントローラ82a、8
2b、82cによって、基板78上の評価素子の位置まで移動
させる。移動の際は、電子ビームコントローラ83によ
り、基板78の評価素子近傍に電子ビーム72を走査して、
基板78からの二次電子を二次電子検出器84により検出
し、その画像をディスプレイ85で表示／観察しながら行
う。接触した基板78の微小部分に電圧を印加できるよ
う、各プローブ81a、81b、81cには電源86が接続されて
いる。同時に、各プローブ81a、81b、81cに流れる電流
も測定できる様、電流計87が接続されている。
【００２３】評価方法の例として、ウエハ上に形成され
たMOSデバイスにおける場合を記す。まず、3つのプロー
ブをそれぞれ、ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極
に接触させる。ここで、プローブを用いてソース電極を
アースに落とし、プローブによりゲート電極の電圧をパ
ラメータとして振りながら、プローブによりドレイン電
圧と、ソース−ドレイン間を流れるドレイン電流の関係
を測定する。これにより、MOSの出力特性を得ることが
できる。これらの動作は中央演算処理装置88によって、
一括して制御されている。
たMOSデバイスにおける場合を記す。まず、3つのプロー
ブをそれぞれ、ソース電極、ゲート電極、ドレイン電極
に接触させる。ここで、プローブを用いてソース電極を
アースに落とし、プローブによりゲート電極の電圧をパ
ラメータとして振りながら、プローブによりドレイン電
圧と、ソース−ドレイン間を流れるドレイン電流の関係
を測定する。これにより、MOSの出力特性を得ることが
できる。これらの動作は中央演算処理装置88によって、
一括して制御されている。
【００２４】なお、マニピュレータ80a、80b、80cは前
述した図３に示したものと、同様な構成としている。こ
れにより、測定評価時にプローブが破損しても、容易に
プローブ交換が可能であるため、プローブ装置の稼働率
を向上させることが可能である。
述した図３に示したものと、同様な構成としている。こ
れにより、測定評価時にプローブが破損しても、容易に
プローブ交換が可能であるため、プローブ装置の稼働率
を向上させることが可能である。
【００２５】また、本実施例において、電子銃71をイオ
ン源に置き換えて構成される照射光学系を用いたプロー
ブ装置であっても、本発明のマニピュレータを用いるこ
とにより、同様の効果が得られる。
ン源に置き換えて構成される照射光学系を用いたプロー
ブ装置であっても、本発明のマニピュレータを用いるこ
とにより、同様の効果が得られる。
【００２６】図８は本発明の実施例を試料作製装置に適
用したときの概略図である。図において、イオン源89か
ら放出されたイオンビーム90は、ビーム制限アパーチャ
91により成形され、集束レンズ74によりイオンビーム90
の拡がりを制御し、偏向器75と対物レンズ76を通ること
によってステージ77上の所望の位置に集束される。
用したときの概略図である。図において、イオン源89か
ら放出されたイオンビーム90は、ビーム制限アパーチャ
91により成形され、集束レンズ74によりイオンビーム90
の拡がりを制御し、偏向器75と対物レンズ76を通ること
によってステージ77上の所望の位置に集束される。
【００２７】集束されたイオンビーム（FIB）90は、基
板78表面を走査した形状にスパッタすることにより、試
料92の精密な加工を行える。ステージ77上には、半導体
ウエハや半導体チップ等の基板78と、摘出した試料92を
保持する試料ホルダ93を載置しており、ステージ位置コ
ントローラ79により試料加工および摘出をする位置の特
定を行う。マニピュレータ80に装着されたプローブ81
は、ステージ77とは独立に駆動可能なプローブ位置コン
トローラ82によって、基板78上の摘出位置まで移動させ
る。移動および加工の際は、FIBコントローラ94によ
り、基板78の摘出位置近傍にFIBを走査して、基板78か
らの二次電子を二次電子検出器84により検出し、その画
像をディスプレイ85で表示／観察しながら行う。
板78表面を走査した形状にスパッタすることにより、試
料92の精密な加工を行える。ステージ77上には、半導体
ウエハや半導体チップ等の基板78と、摘出した試料92を
保持する試料ホルダ93を載置しており、ステージ位置コ
ントローラ79により試料加工および摘出をする位置の特
定を行う。マニピュレータ80に装着されたプローブ81
は、ステージ77とは独立に駆動可能なプローブ位置コン
トローラ82によって、基板78上の摘出位置まで移動させ
る。移動および加工の際は、FIBコントローラ94によ
り、基板78の摘出位置近傍にFIBを走査して、基板78か
らの二次電子を二次電子検出器84により検出し、その画
像をディスプレイ85で表示／観察しながら行う。
【００２８】試料92の摘出には、基板78の姿勢を変化さ
せながらFIB加工を行うことにより、試料92をクサビ状
に切り出し、プローブ81先端を試料92に接触させる。接
触部にはデポガス源95を用いて堆積ガスを供給し、イオ
ンビームアシストデポジション膜を形成することで、プ
ローブ81と試料92との接着を行う。
せながらFIB加工を行うことにより、試料92をクサビ状
に切り出し、プローブ81先端を試料92に接触させる。接
触部にはデポガス源95を用いて堆積ガスを供給し、イオ
ンビームアシストデポジション膜を形成することで、プ
ローブ81と試料92との接着を行う。
【００２９】この後、プローブ位置コントローラ82によ
りプローブ81を基板78から引き上げ、ステージ77上の試
料ホルダ93の位置に移動する。プローブ81を降下し、プ
ローブ81に接着した試料92のクサビ先端が試料ホルダ93
の表面に接触したのを確認し、イオンビームアシストデ
ポジション膜にて試料92の側面と試料ホルダ93とを接着
する。プローブ81の先端はFIBによって試料92から切断
され、プローブ位置コントローラ82により、次の試料摘
出位置へ移動を行う。このようにして一枚の基板から所
望の数の試料を、一つの試料ホルダに移載することが可
能である。
りプローブ81を基板78から引き上げ、ステージ77上の試
料ホルダ93の位置に移動する。プローブ81を降下し、プ
ローブ81に接着した試料92のクサビ先端が試料ホルダ93
の表面に接触したのを確認し、イオンビームアシストデ
ポジション膜にて試料92の側面と試料ホルダ93とを接着
する。プローブ81の先端はFIBによって試料92から切断
され、プローブ位置コントローラ82により、次の試料摘
出位置へ移動を行う。このようにして一枚の基板から所
望の数の試料を、一つの試料ホルダに移載することが可
能である。
【００３０】これらの動作は中央演算処理装置88によっ
て、一括して制御されている。なお、前述した実施例と
同様、マニピュレータは図３に示した構成としている。
これにより、プローブが消耗あるいは破損しても、プロ
ーブ交換が容易であるため、試料作製装置の稼働率を向
上させることが可能である。
て、一括して制御されている。なお、前述した実施例と
同様、マニピュレータは図３に示した構成としている。
これにより、プローブが消耗あるいは破損しても、プロ
ーブ交換が容易であるため、試料作製装置の稼働率を向
上させることが可能である。
【００３１】図９は本発明の実施例を試料観察装置に適
用したときの概略図である。図において、イオン源89か
ら放出されたイオンビーム90は、ビーム制限アパーチャ
91により成形され、集束レンズ74によりイオンビーム90
の拡がりを制御し、偏向器75と対物レンズ76を通ること
によってステージ77上の所望の位置に集束される。集束
されたイオンビーム90、すなわちFIBは、基板78表面を
走査した形状にスパッタすることにより、精密な加工を
行える。
用したときの概略図である。図において、イオン源89か
ら放出されたイオンビーム90は、ビーム制限アパーチャ
91により成形され、集束レンズ74によりイオンビーム90
の拡がりを制御し、偏向器75と対物レンズ76を通ること
によってステージ77上の所望の位置に集束される。集束
されたイオンビーム90、すなわちFIBは、基板78表面を
走査した形状にスパッタすることにより、精密な加工を
行える。
【００３２】ステージ77上には、半導体ウエハや半導体
チップ等の基板78を載置しており、ステージ位置コント
ローラ79により基板の観察をする位置の特定を行う。マ
ニピュレータ80に装着されたプローブ81は、ステージ77
とは独立に駆動可能なプローブ位置コントローラ82によ
って、基板78上の観察位置まで移動させる。
チップ等の基板78を載置しており、ステージ位置コント
ローラ79により基板の観察をする位置の特定を行う。マ
ニピュレータ80に装着されたプローブ81は、ステージ77
とは独立に駆動可能なプローブ位置コントローラ82によ
って、基板78上の観察位置まで移動させる。
【００３３】移動および加工の際は、FIBコントローラ9
4により、基板78の観察位置にFIBを走査して、基板78か
らの二次電子を二次電子検出器84により検出し、その画
像をディスプレイ85で表示しながら行う。接触した基板
78の微小部分に電圧を印加できるよう、プローブ81には
電源86が接続されている。
4により、基板78の観察位置にFIBを走査して、基板78か
らの二次電子を二次電子検出器84により検出し、その画
像をディスプレイ85で表示しながら行う。接触した基板
78の微小部分に電圧を印加できるよう、プローブ81には
電源86が接続されている。
【００３４】観察を行う場合は、まず観察したい回路を
他の回路から電気的に孤立させるよう、FIBにて回路周
囲に溝加工を施す。回路の一端に電圧を印加したプロー
ブ81を接触させ、その回路に設計上接続されているであ
ろう箇所の観察を行う。もし断線もなく接続されていた
ら、コントラストが変化する（明るくなる）ため、回路
の不良判定を行うことが可能である。
他の回路から電気的に孤立させるよう、FIBにて回路周
囲に溝加工を施す。回路の一端に電圧を印加したプロー
ブ81を接触させ、その回路に設計上接続されているであ
ろう箇所の観察を行う。もし断線もなく接続されていた
ら、コントラストが変化する（明るくなる）ため、回路
の不良判定を行うことが可能である。
【００３５】これらの動作は中央演算処理装置88によっ
て、一括して制御されている。なお、前述した実施例と
同様、マニピュレータは図３に示した構成としている。
これにより、プローブが破損しても、容易なプローブ交
換を可能とし、試料観察装置の稼働率を向上させること
が可能である。
て、一括して制御されている。なお、前述した実施例と
同様、マニピュレータは図３に示した構成としている。
これにより、プローブが破損しても、容易なプローブ交
換を可能とし、試料観察装置の稼働率を向上させること
が可能である。
【００３６】
【発明の効果】本発明により、プローブを本体の真空チ
ャンバから出し入れする際に、真空チャンバを大気開放
する必要がないため、装置の稼働率を向上させることが
可能となる。
ャンバから出し入れする際に、真空チャンバを大気開放
する必要がないため、装置の稼働率を向上させることが
可能となる。
【図１】本発明の一実施例のマニピュレータの概略縦断
面図。
面図。
【図２】本発明の一実施例のマニピュレータの動作説明
図。
図。
【図３】本発明の別の実施例のマニピュレータの縦断面
図。
図。
【図４】図３の実施例のマニピュレータの平面図。
【図５】図３の実施例のマニピュレータのAA断面図。
【図６】図３の実施例のマニピュレータの動作説明図。
【図７】本発明の別の実施例のプローブ装置の要部斜視
図。
図。
【図８】本発明の別の実施例の試料作製装置の要部斜視
図。
図。
【図９】本発明の別の実施例の試料観察装置の要部斜視
図。
図。
1…真空チャンバ、2…真空ベローズ、3…エアロック
室、4…プローブ、5…プローブホルダ、6…真空シー
ル、7…3軸移動機構、8…真空バルブ、9…排気ポート、
10…1軸移動機構、31…真空チャンバ、32…ベースフラ
ンジ、33…真空シール、34…エアロック室、35…真空ベ
ローズ、36…プローブ、37…真空バルブ、38…バルブ開
閉機構、39…排気用配管、40…真空ベローズ、41…排気
ポート、42…Y軸用リニアガイド、43…ベース（Y）、44
…Y軸用リニアアクチュエータ、45…予圧用押しバネ、4
6…Z軸用リニアガイド、47…ベース（Z）、48…Z軸用リ
ニアアクチュエータ、49…X軸用リニアガイド、50…ベ
ース（X）、51…X軸用リニアアクチュエータ、52…エン
コーダ、53…真空シール、54…プローブホルダ、55…て
こ、71…電子銃、72…電子ビーム、73…アパーチャ、74
…集束レンズ、75…偏向器、76…対物レンズ、77…ステ
ージ、78…基板、79…ステージ位置コントローラ、80…
マニピュレータ、81…プローブ、82…プローブ位置コン
トローラ、83…電子ビームコントローラ、84…二次電子
検出器、85…ディスプレイ、86…電源、87…電流計、88
…中央演算処理装置、89…イオン源、90…イオンビー
ム、91…ビーム制限アパーチャ、92…試料、93…試料ホ
ルダ、94…FIBコントローラ、95…デポガス源。
室、4…プローブ、5…プローブホルダ、6…真空シー
ル、7…3軸移動機構、8…真空バルブ、9…排気ポート、
10…1軸移動機構、31…真空チャンバ、32…ベースフラ
ンジ、33…真空シール、34…エアロック室、35…真空ベ
ローズ、36…プローブ、37…真空バルブ、38…バルブ開
閉機構、39…排気用配管、40…真空ベローズ、41…排気
ポート、42…Y軸用リニアガイド、43…ベース（Y）、44
…Y軸用リニアアクチュエータ、45…予圧用押しバネ、4
6…Z軸用リニアガイド、47…ベース（Z）、48…Z軸用リ
ニアアクチュエータ、49…X軸用リニアガイド、50…ベ
ース（X）、51…X軸用リニアアクチュエータ、52…エン
コーダ、53…真空シール、54…プローブホルダ、55…て
こ、71…電子銃、72…電子ビーム、73…アパーチャ、74
…集束レンズ、75…偏向器、76…対物レンズ、77…ステ
ージ、78…基板、79…ステージ位置コントローラ、80…
マニピュレータ、81…プローブ、82…プローブ位置コン
トローラ、83…電子ビームコントローラ、84…二次電子
検出器、85…ディスプレイ、86…電源、87…電流計、88
…中央演算処理装置、89…イオン源、90…イオンビー
ム、91…ビーム制限アパーチャ、92…試料、93…試料ホ
ルダ、94…FIBコントローラ、95…デポガス源。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｒ 31/302 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｃ ９Ａ００１ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｇ Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (72)発明者 富松 聡 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 金友 正文 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 CA03 GA09 GA11 JA02 JA14 KA03 PA07 2G032 AE01 AE02 AF01 AF08 2G060 AA09 AE01 AF02 AG01 EA03 EB03 EB05 EB09 HA01 KA16 3F060 AA00 AA07 BA10 EB05 HA00 4M106 AA01 BA02 BA03 CA01 CA70 DH01 DH24 DH33 DH60 DJ04 DJ05 DJ23 9A001 JJ45 KZ54
Claims (11)
- 【請求項１】針状部材と、上記針状部材を真空容器内で
移動させるための移動手段からなるマニピュレータであ
って、上記針状部材は、上記真空容器を大気開放するこ
となしに、上記真空容器からの出し入れを可能とする真
空導入手段を具備することを特徴とするマニピュレー
タ。 - 【請求項２】請求項１記載のマニピュレータにおいて、
上記真空導入手段は、上記真空容器に真空ベローズで接
続され、かつ上記移動手段によって上記針状部材と共に
移動する小型真空容器と、上記小型真空容器内を真空排
気する排気手段と、上記真空容器と上記小型真空容器の
仕切を開閉する真空バルブと、上記針状部材が上記真空
容器と上記小型真空容器の間を移動可能とする第２の移
動手段によって構成されることを特徴とするマニピュレ
ータ。 - 【請求項３】請求項２記載のマニピュレータにおいて、
上記小型真空容器は上記真空容器に設けられた案内手段
に沿って移動することを特徴とするマニピュレータ。 - 【請求項４】試料を載置する試料ステージと、荷電粒子
ビームの照射光学系と、上記荷電粒子ビームの照射によ
って試料から発生する二次粒子を検出する二次粒子検出
器と、上記二次粒子検出器で得られた二次粒子像を表示
する画像表示器を具備し、かつ、請求項１から3のいず
れかに記載のマニピュレータを用いて、上記二次粒子検
出器の視野内で上記針状部材の操作を行うことを特徴と
するプローブ装置。 - 【請求項５】請求項４記載のプローブ装置において、上
記マニピュレータを複数個具備し、上記針状部材を各々
独立に移動可能であることを特徴とするプローブ装置。 - 【請求項６】請求項４または５記載のプローブ装置にお
いて、上記荷電粒子ビームが特に集束イオンビームであ
ることを特徴とするプローブ装置。 - 【請求項７】請求項４または５記載のプローブ装置にお
いて、上記荷電粒子ビームが特に電子ビームであること
を特徴とするプローブ装置。 - 【請求項８】請求項４から７のいずれか記載のプローブ
装置において、上記針状部材は、上記針状部材を試料に
接触させて、上記試料の一部に電圧を供給する電圧印加
手段に連結していることを特徴とするプローブ装置。 - 【請求項９】請求項４から７のいずれか記載のプローブ
装置において、上記針状部材に電圧を供給する電圧印加
手段を具備し、試料の電気的特性を測定することを特徴
とするプローブ装置。 - 【請求項１０】試料を載置する試料ステージと、集束イ
オンビームの照射光学系と、上記集束イオンビームの照
射領域にデポジション膜を形成するための原料ガスを供
給するデポジション用ガス源と、上記集束イオンビーム
の照射によって試料から発生する二次粒子を検出する二
次粒子検出器と、上記二次粒子検出器で得られた二次粒
子像を表示する画像表示器を具備し、かつ、請求項１か
ら３のいずれかに記載のマニピュレータを用いて、上記
二次粒子検出器の視野内において上記針状部材で上記試
料の一部を分離させる操作を行うことを特徴とする試料
作製装置。 - 【請求項１１】試料を載置する試料ステージと、集束イ
オンビームの照射光学系と、上記集束イオンビームの照
射によって試料から発生する二次電子を検出する二次電
子検出器と、上記二次電子検出器で得られた二次電子像
を表示する画像表示器と、導電性の針状部材と、上記針
状部材を真空容器内で移動させるための移動手段と、上
記針状部材を保持して上記真空容器を大気開放すること
無く上記真空容器からの出し入れを可能とする真空導入
手段と、上記針状部材に電圧を供給する電源とを具備
し、上記針状部材を上記試料に接触させて上記試料の一
部に電圧を供給して上記試料の電位コントラスト像を上
記画像表示器に表示することを特徴とする試料観察装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32632698A JP3652144B2 (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | プローブ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32632698A JP3652144B2 (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | プローブ装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004170765A Division JP3771926B2 (ja) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | 試料作製装置 |
| JP2004317672A Division JP2005142561A (ja) | 2004-11-01 | 2004-11-01 | マニピュレータおよびそれを用いたプローブ装置、試料作製装置、試料観察装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146780A true JP2000146780A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3652144B2 JP3652144B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=18186530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32632698A Expired - Lifetime JP3652144B2 (ja) | 1998-11-17 | 1998-11-17 | プローブ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3652144B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003042852A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板の接触式温度測定装置およびそれを備えた基板の熱処理装置 |
| US6781125B2 (en) * | 2000-11-02 | 2004-08-24 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| JP2005347773A (ja) * | 2005-08-05 | 2005-12-15 | Renesas Technology Corp | 試料検査装置 |
| JP2009115677A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Jeol Ltd | 試料作製方法及びシステム |
| JP2022055147A (ja) * | 2020-09-28 | 2022-04-07 | 正文 金友 | 検査装置及び方法 |
-
1998
- 1998-11-17 JP JP32632698A patent/JP3652144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8222618B2 (en) | 2000-11-02 | 2012-07-17 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a microsample |
| US7205560B2 (en) | 2000-11-02 | 2007-04-17 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US8618520B2 (en) | 2000-11-02 | 2013-12-31 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US20120273692A1 (en) * | 2000-11-02 | 2012-11-01 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a microsample |
| US7550750B2 (en) | 2000-11-02 | 2009-06-23 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US7205554B2 (en) | 2000-11-02 | 2007-04-17 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US7465945B2 (en) | 2000-11-02 | 2008-12-16 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US7888639B2 (en) | 2000-11-02 | 2011-02-15 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US6927391B2 (en) | 2000-11-02 | 2005-08-09 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US6781125B2 (en) * | 2000-11-02 | 2004-08-24 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US7470918B2 (en) | 2000-11-02 | 2008-12-30 | Hitachi Ltd. | Method and apparatus for processing a micro sample |
| US20110174974A1 (en) * | 2000-11-02 | 2011-07-21 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for processing a microsample |
| JP2003042852A (ja) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板の接触式温度測定装置およびそれを備えた基板の熱処理装置 |
| JP2005347773A (ja) * | 2005-08-05 | 2005-12-15 | Renesas Technology Corp | 試料検査装置 |
| JP2009115677A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Jeol Ltd | 試料作製方法及びシステム |
| JP2022055147A (ja) * | 2020-09-28 | 2022-04-07 | 正文 金友 | 検査装置及び方法 |
| JP7118115B2 (ja) | 2020-09-28 | 2022-08-15 | 正文 金友 | 検査装置及び方法 |
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| JP3652144B2 (ja) | 2005-05-25 |
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