JP2000155081A - 試料作成装置および方法 - Google Patents
試料作成装置および方法Info
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- JP2000155081A JP2000155081A JP10332237A JP33223798A JP2000155081A JP 2000155081 A JP2000155081 A JP 2000155081A JP 10332237 A JP10332237 A JP 10332237A JP 33223798 A JP33223798 A JP 33223798A JP 2000155081 A JP2000155081 A JP 2000155081A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】元試料から、TEMまたはSEM観察のための試料片
の採取、成形および観察ホルダ設置までの工程を簡素化
し、試料処理室において一貫して行なう。 【解決手段】集束イオンビーム照射光学系2により元試
料5の所望位置において試料片15の切り出しの成形を行
なう。次に、脱着可能な試料片プローブ7によって試料
片15を採取し、試料片プローブ7を観察用試料ホルダ10
に移載した後、試料処理室1からエアーロック機構を用
いて観察用試料ホルダ10を抜き取ることによって、簡便
かつ迅速な試料作成を行なう。
の採取、成形および観察ホルダ設置までの工程を簡素化
し、試料処理室において一貫して行なう。 【解決手段】集束イオンビーム照射光学系2により元試
料5の所望位置において試料片15の切り出しの成形を行
なう。次に、脱着可能な試料片プローブ7によって試料
片15を採取し、試料片プローブ7を観察用試料ホルダ10
に移載した後、試料処理室1からエアーロック機構を用
いて観察用試料ホルダ10を抜き取ることによって、簡便
かつ迅速な試料作成を行なう。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細構造が形成さ
れた半導体ウエハ、磁気ヘッド等の表面から、透過型電
子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：以下TE
Mと略記）、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Mic
roscope：以下SEMと略記）による観察に必要な微細寸法
の試料片を、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：以
下FIBと略記）を用いて加工、採取する試料作成方法お
よび試料作成装置に関する。
れた半導体ウエハ、磁気ヘッド等の表面から、透過型電
子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：以下TE
Mと略記）、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Mic
roscope：以下SEMと略記）による観察に必要な微細寸法
の試料片を、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：以
下FIBと略記）を用いて加工、採取する試料作成方法お
よび試料作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】FIBを用いたTEMの観察試料の作成方法に
は、例えば、E.C.G.Kirkらが、論文集Microscopy of Se
miconducting Materials 1989， Institute of Physics
No.100， p.501−506 において説明されているような
方法がある。
は、例えば、E.C.G.Kirkらが、論文集Microscopy of Se
miconducting Materials 1989， Institute of Physics
No.100， p.501−506 において説明されているような
方法がある。
【０００３】図９でこの従来の技術を説明する。観察対
象となるウエハ101から短冊状ペレット102（試料）をダ
イシングによって、およそ3×0.1×0.5mm（ウエハの厚
み）に切り出す（ペレット切り出し工程）。次に半円形
金属板103の端面に短冊状ペレット102を固定する（ペレ
ット固定工程）。この状態でFIBによって厚さ100nm程度
の薄膜状に加工する（ペレット成形工程）。これを図示
したのが短冊状ペレット102′である。そして、TEM観察
用ホルダ104に半円形金属板103を人手によって設置して
（試料設置工程）TEM観察を行なう。
象となるウエハ101から短冊状ペレット102（試料）をダ
イシングによって、およそ3×0.1×0.5mm（ウエハの厚
み）に切り出す（ペレット切り出し工程）。次に半円形
金属板103の端面に短冊状ペレット102を固定する（ペレ
ット固定工程）。この状態でFIBによって厚さ100nm程度
の薄膜状に加工する（ペレット成形工程）。これを図示
したのが短冊状ペレット102′である。そして、TEM観察
用ホルダ104に半円形金属板103を人手によって設置して
（試料設置工程）TEM観察を行なう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】まず上記の従来技術に
おいて、ペレット切り出し工程から始まって試料設置工
程を完了するまでに3〜5時間という長時間の処理を行な
わなければならないということがある。また、ペレット
や半円形金属板は非常に小さく、人手で扱うには熟練が
要求され、試料作成のためのコストが高くなる要因とな
っている。
おいて、ペレット切り出し工程から始まって試料設置工
程を完了するまでに3〜5時間という長時間の処理を行な
わなければならないということがある。また、ペレット
や半円形金属板は非常に小さく、人手で扱うには熟練が
要求され、試料作成のためのコストが高くなる要因とな
っている。
【０００５】本発明ではこの問題を解決するため、一連
の試料作成工程を簡略化するとともに、作成作業の殆ど
を自動化可能な試料作成装置および方法を提供すること
によって、時間短縮およびコストの低減を行なうことを
目的としている。
の試料作成工程を簡略化するとともに、作成作業の殆ど
を自動化可能な試料作成装置および方法を提供すること
によって、時間短縮およびコストの低減を行なうことを
目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては次のような手段を講じる。本発明
による試料作成装置は、試料処理室にFIBと、二次電子
検出器と、デポジション用ガス源と、試料移動機構と、
試料片を採取するための試料片プローブと、試料片プロ
ーブを着脱可能な試料片プローブホルダおよび試料片プ
ローブ移動機構と、試料片プローブ単体を搭載する観察
用試料ホルダおよび観察用試料ホルダ移動機構を設置す
ることで構成される。
に、本発明においては次のような手段を講じる。本発明
による試料作成装置は、試料処理室にFIBと、二次電子
検出器と、デポジション用ガス源と、試料移動機構と、
試料片を採取するための試料片プローブと、試料片プロ
ーブを着脱可能な試料片プローブホルダおよび試料片プ
ローブ移動機構と、試料片プローブ単体を搭載する観察
用試料ホルダおよび観察用試料ホルダ移動機構を設置す
ることで構成される。
【０００７】次に、上記の試料作成装置の構成要素によ
る試料作成方法を説明する。本発明による試料作成の一
連の工程は、元試料にレーザ等で加工目標位置をマーキ
ングを行なうマーキング工程、試料処理室内においてあ
らかじめ観察用試料ホルダに設置されている試料片プロ
ーブをFIBによる視野観察によって、試料片プローブホ
ルダに持ち替える試料片プローブ持ち替え工程、所望の
形状に元試料から試料片を成形する試料片成形工程、成
形後の試料片に試料片プローブ先端を接触させるための
試料片プローブ接触工程、集束イオンビームとデポジシ
ョン用ガスの照射による試料片と試料片プローブ先端の
試料片接続工程、集束イオンビームの照射によって試料
片と元試料を分離する試料片分離工程、試料片プローブ
を観察用試料ホルダ10に移載する試料片プローブ移載工
程によって行われる。
る試料作成方法を説明する。本発明による試料作成の一
連の工程は、元試料にレーザ等で加工目標位置をマーキ
ングを行なうマーキング工程、試料処理室内においてあ
らかじめ観察用試料ホルダに設置されている試料片プロ
ーブをFIBによる視野観察によって、試料片プローブホ
ルダに持ち替える試料片プローブ持ち替え工程、所望の
形状に元試料から試料片を成形する試料片成形工程、成
形後の試料片に試料片プローブ先端を接触させるための
試料片プローブ接触工程、集束イオンビームとデポジシ
ョン用ガスの照射による試料片と試料片プローブ先端の
試料片接続工程、集束イオンビームの照射によって試料
片と元試料を分離する試料片分離工程、試料片プローブ
を観察用試料ホルダ10に移載する試料片プローブ移載工
程によって行われる。
【０００８】また、以上説明したような試料作成方法に
おいて、TEM観察のための試料を作成する場合は、上記
工程に加えて、試料片分離工程と試料片プローブ移載工
程の間に試料片の中央部に集束イオンビームを照射する
ことによって、100nm程度の厚みの薄壁部を形成する薄
壁部形成工程を付加する。
おいて、TEM観察のための試料を作成する場合は、上記
工程に加えて、試料片分離工程と試料片プローブ移載工
程の間に試料片の中央部に集束イオンビームを照射する
ことによって、100nm程度の厚みの薄壁部を形成する薄
壁部形成工程を付加する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１および図２は本発明による試
料作成装置の基本構成を示す概略図である。図１におい
て真空排気機能を有する試料処理室1には、試料片の加
工および加工部近傍の画像観察を行なうための集束イオ
ンビーム（FIB）照射光学系2および二次電子検出器3
と、集束イオンビームの照射領域にデポジション膜を形
成するためのデポジション用ガス源4と、元試料5が設置
され、イオンビームに対する相対変位を与えるための試
料移動機構6と、試料片を採取するための試料片プロー
ブ7と、試料片プローブ7を着脱可能な試料片プローブホ
ルダ8および試料片プローブ移動機構9と、試料片プロー
ブ7単体を搭載する観察用試料ホルダ10および観察用試
料ホルダ移動機構11が設置されている。
料作成装置の基本構成を示す概略図である。図１におい
て真空排気機能を有する試料処理室1には、試料片の加
工および加工部近傍の画像観察を行なうための集束イオ
ンビーム（FIB）照射光学系2および二次電子検出器3
と、集束イオンビームの照射領域にデポジション膜を形
成するためのデポジション用ガス源4と、元試料5が設置
され、イオンビームに対する相対変位を与えるための試
料移動機構6と、試料片を採取するための試料片プロー
ブ7と、試料片プローブ7を着脱可能な試料片プローブホ
ルダ8および試料片プローブ移動機構9と、試料片プロー
ブ7単体を搭載する観察用試料ホルダ10および観察用試
料ホルダ移動機構11が設置されている。
【００１０】また、図２において、試料片プローブ7
は、試料片プローブホルダ8との結合部となるチャック
プレート12と、傾斜スペーサ13と、試料片15を保持する
カンチレバー14が一体として結合されることによって構
成される。ここで、カンチレバー14は傾斜スペーサ13に
よってチャックプレート12と15〜20°の逃げ角を持って
いることが必要である。これは、TEMの電子線が図面上
で垂直に照射される場合、試料片プローブ7も垂直に設
置されなければならず、適当な逃げ角がないとカンチレ
バー14によって透過電子線の散乱が妨げられるためであ
る。
は、試料片プローブホルダ8との結合部となるチャック
プレート12と、傾斜スペーサ13と、試料片15を保持する
カンチレバー14が一体として結合されることによって構
成される。ここで、カンチレバー14は傾斜スペーサ13に
よってチャックプレート12と15〜20°の逃げ角を持って
いることが必要である。これは、TEMの電子線が図面上
で垂直に照射される場合、試料片プローブ7も垂直に設
置されなければならず、適当な逃げ角がないとカンチレ
バー14によって透過電子線の散乱が妨げられるためであ
る。
【００１１】次に、上記の試料作成装置の構成要素によ
る第１の試料作成方法について説明する。図３、図４お
よび図５は本発明による第１試料作成方法の概略を示し
た図である。
る第１の試料作成方法について説明する。図３、図４お
よび図５は本発明による第１試料作成方法の概略を示し
た図である。
【００１２】図３（a）は集束イオンビームによって試
料片15を成形加工する方法を示したものである。まず、
あらかじめ元試料5にレーザ等で加工目標位置のマーキ
ングを行なう（マーキング工程、図示せず）。一方、図
５で示すように、試料処理室1内においてあらかじめ観
察用試料ホルダ10に設置されている試料片プローブ7を
集束イオンビームによる視野観察によって、試料片プロ
ーブホルダ8に持ち替える（試料片プローブ持ち替え工
程）。ここでの、試料片プローブホルダ8および観察用
試料ホルダ10の位置合わせのための移動は、図１の試料
片プローブ移動機構9および観察用試料ホルダ移動機構1
1によって行なう。
料片15を成形加工する方法を示したものである。まず、
あらかじめ元試料5にレーザ等で加工目標位置のマーキ
ングを行なう（マーキング工程、図示せず）。一方、図
５で示すように、試料処理室1内においてあらかじめ観
察用試料ホルダ10に設置されている試料片プローブ7を
集束イオンビームによる視野観察によって、試料片プロ
ーブホルダ8に持ち替える（試料片プローブ持ち替え工
程）。ここでの、試料片プローブホルダ8および観察用
試料ホルダ10の位置合わせのための移動は、図１の試料
片プローブ移動機構9および観察用試料ホルダ移動機構1
1によって行なう。
【００１３】元試料5を試料処理室1に搬送し、試料移動
機構6によってマーキング位置とビーム位置を合わせ
る。次に集束イオンビームの照射によって、図３（a）
の円内を拡大して示す加工部平面図に示すような矩形の
垂直加工部および傾斜加工部の組み合わせにより、ハッ
チングを施した領域で元試料5の除去加工を行なう。こ
の傾斜加工の場合は試料移動機構6を傾斜させて行な
う。これによって、片持ち状態の部分でつながった試料
片15を形成することができる（試料片成形工程）。
機構6によってマーキング位置とビーム位置を合わせ
る。次に集束イオンビームの照射によって、図３（a）
の円内を拡大して示す加工部平面図に示すような矩形の
垂直加工部および傾斜加工部の組み合わせにより、ハッ
チングを施した領域で元試料5の除去加工を行なう。こ
の傾斜加工の場合は試料移動機構6を傾斜させて行な
う。これによって、片持ち状態の部分でつながった試料
片15を形成することができる（試料片成形工程）。
【００１４】図３（b）は成形後の試料片15に試料片プ
ローブ7を接近させ、カンチレバー14の先端を接触させ
た状態を示すものである。ここでの接近方法は、あくま
で視野の中心に試料片15を固定し、試料片プローブ移動
機構9の三次元的な精密移動によって接近および接触を
行なう。カンチレバー14の先端形状は試料片15の両端と
垂直加工部を渡って元試料5の表面に接触させることが
できる形状にする。これは、カンチレバー14の接触端が
元試料5に接触したとき、元試料5の表面に支持され、片
持ち状態の試料片15を押さえすぎて上記片持ち状部分を
破損しないようにするためである（試料片プローブ接触
工程）。
ローブ7を接近させ、カンチレバー14の先端を接触させ
た状態を示すものである。ここでの接近方法は、あくま
で視野の中心に試料片15を固定し、試料片プローブ移動
機構9の三次元的な精密移動によって接近および接触を
行なう。カンチレバー14の先端形状は試料片15の両端と
垂直加工部を渡って元試料5の表面に接触させることが
できる形状にする。これは、カンチレバー14の接触端が
元試料5に接触したとき、元試料5の表面に支持され、片
持ち状態の試料片15を押さえすぎて上記片持ち状部分を
破損しないようにするためである（試料片プローブ接触
工程）。
【００１５】図４（a）ではカンチレバー14の接触端と
試料片15を接続し、試料片15を元試料5から分離する方
法をに示す。集束イオンビームの照射領域をカンチレバ
ー14の接触端と試料片15に渡る領域（黒丸指示部）に設
定する。そして、上記照射領域にデポジション用ガス源
4から、例えばヘキサカルボニルタングステン（W（CO）
6）などのデポジション用ガスを照射し、上記接触端と
試料片15上にタングステン膜を形成することによって両
者を接続する（試料片接続工程）。
試料片15を接続し、試料片15を元試料5から分離する方
法をに示す。集束イオンビームの照射領域をカンチレバ
ー14の接触端と試料片15に渡る領域（黒丸指示部）に設
定する。そして、上記照射領域にデポジション用ガス源
4から、例えばヘキサカルボニルタングステン（W（CO）
6）などのデポジション用ガスを照射し、上記接触端と
試料片15上にタングステン膜を形成することによって両
者を接続する（試料片接続工程）。
【００１６】次に、集束イオンビームの照射によって前
記片持ち状態部分の除去加工を行ない、試料片15を元試
料5から分離する（試料片分離工程）。
記片持ち状態部分の除去加工を行ない、試料片15を元試
料5から分離する（試料片分離工程）。
【００１７】次に、図５で示すように、試料片プローブ
ホルダ8で保持されている試料片プローブ7を集束イオン
ビームによる視野観察によって観察用試料ホルダ10に移
載する（試料片プローブ移載工程）。
ホルダ8で保持されている試料片プローブ7を集束イオン
ビームによる視野観察によって観察用試料ホルダ10に移
載する（試料片プローブ移載工程）。
【００１８】以上説明したような試料作成方法におい
て、TEM観察のための試料を作成する場合は、上記工程
に加えて、試料片分離工程と試料片プローブ移載工程の
間に図４（b）に示すように、試料片15の中央部に集束
イオンビームを照射することによって、100nm程度の厚
みの薄壁部を形成する（薄壁部形成工程）。
て、TEM観察のための試料を作成する場合は、上記工程
に加えて、試料片分離工程と試料片プローブ移載工程の
間に図４（b）に示すように、試料片15の中央部に集束
イオンビームを照射することによって、100nm程度の厚
みの薄壁部を形成する（薄壁部形成工程）。
【００１９】以上説明した試料作成装置および試料作成
方法は、ウエハ（6〜12inサイズ）等のように比較的大
きな元試料を試料移動機構に設置して試料片を作成する
場合に好適であるが、チップ（5mm角程度）等の比較的
小さい元試料を取り扱う場合は、以下に説明する試料作
成装置を用いた試料作成方法を行なうことが効果的であ
る。
方法は、ウエハ（6〜12inサイズ）等のように比較的大
きな元試料を試料移動機構に設置して試料片を作成する
場合に好適であるが、チップ（5mm角程度）等の比較的
小さい元試料を取り扱う場合は、以下に説明する試料作
成装置を用いた試料作成方法を行なうことが効果的であ
る。
【００２０】図６は本発明による第２の試料作成装置の
基本構成を示す概略図である。図６において真空排気機
能を有する試料処理室1には、試料片の加工および加工
部近傍の画像観察を行なうための集束イオンビーム（FI
B）照射光学系2および二次電子検出器3と、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デ
ポジション用ガス源4と、試料片15を採取するための試
料片プローブ7と、試料片プローブ7を着脱可能な試料片
プローブホルダ8および試料片プローブ移動機構9と、試
料片プローブ7単体と元試料17を搭載する観察用試料ホ
ルダ16および観察用試料ホルダ移動機構18が設置されて
いる。
基本構成を示す概略図である。図６において真空排気機
能を有する試料処理室1には、試料片の加工および加工
部近傍の画像観察を行なうための集束イオンビーム（FI
B）照射光学系2および二次電子検出器3と、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デ
ポジション用ガス源4と、試料片15を採取するための試
料片プローブ7と、試料片プローブ7を着脱可能な試料片
プローブホルダ8および試料片プローブ移動機構9と、試
料片プローブ7単体と元試料17を搭載する観察用試料ホ
ルダ16および観察用試料ホルダ移動機構18が設置されて
いる。
【００２１】次に、上記の第２の試料作成装置の構成要
素による第２の試料作成方法を第１の試料作成方法と比
較しながら図７で説明する。あらかじめ元試料17にレー
ザ等で加工目標位置のマーキングを行ない（マーキング
工程）、元試料17を試料片プローブ7とともに観察用試
料ホルダ16に設置した後、試料処理室1に導入する。
素による第２の試料作成方法を第１の試料作成方法と比
較しながら図７で説明する。あらかじめ元試料17にレー
ザ等で加工目標位置のマーキングを行ない（マーキング
工程）、元試料17を試料片プローブ7とともに観察用試
料ホルダ16に設置した後、試料処理室1に導入する。
【００２２】次に、図７（a）で示すように、観察用試
料ホルダ16に設置されている試料片プローブ7を集束イ
オンビームによる視野観察によって、試料片プローブホ
ルダ8に持ち替える（試料片プローブ持ち替え工程）。
ここでの、試料片プローブホルダ8および観察用試料ホ
ルダ16の位置合わせのための移動は、図６の試料片プロ
ーブ移動機構9および観察用試料ホルダ移動機構18によ
って行なう。
料ホルダ16に設置されている試料片プローブ7を集束イ
オンビームによる視野観察によって、試料片プローブホ
ルダ8に持ち替える（試料片プローブ持ち替え工程）。
ここでの、試料片プローブホルダ8および観察用試料ホ
ルダ16の位置合わせのための移動は、図６の試料片プロ
ーブ移動機構9および観察用試料ホルダ移動機構18によ
って行なう。
【００２３】次に、観察用試料ホルダ移動機構18によっ
て観察用試料ホルダ16に設置されている元試料17のマー
キング位置とビーム位置を合わせる。以下、試料片成形
工程、試料片プローブ接触工程、試料片接続工程、試料
片分離工程は、図７（b）に示すように、観察用試料ホ
ルダ16上で行われること以外は前記第１の試料作成方法
と同じである。
て観察用試料ホルダ16に設置されている元試料17のマー
キング位置とビーム位置を合わせる。以下、試料片成形
工程、試料片プローブ接触工程、試料片接続工程、試料
片分離工程は、図７（b）に示すように、観察用試料ホ
ルダ16上で行われること以外は前記第１の試料作成方法
と同じである。
【００２４】次に、図７（c）に示すように、試料片プ
ローブホルダ8で保持されている試料片プローブ7を集束
イオンビームによる視野観察によって観察用試料ホルダ
16に移載する（試料片プローブ移載工程）。
ローブホルダ8で保持されている試料片プローブ7を集束
イオンビームによる視野観察によって観察用試料ホルダ
16に移載する（試料片プローブ移載工程）。
【００２５】以上説明したような第２の試料作成方法に
おいても、TEM観察のための試料を作成する場合は、上
記工程に加えて、試料片分離工程と試料片プローブ移載
工程の間に図４（b）に示すように、試料片15の中央部
に集束イオンビームを照射することによって、100nm程
度の厚みの薄壁部を形成する（薄壁部形成工程）。
おいても、TEM観察のための試料を作成する場合は、上
記工程に加えて、試料片分離工程と試料片プローブ移載
工程の間に図４（b）に示すように、試料片15の中央部
に集束イオンビームを照射することによって、100nm程
度の厚みの薄壁部を形成する（薄壁部形成工程）。
【００２６】ところで、上記第１の試料作成方法および
第２の試料作成方法における試料片プローブ接触工程で
は、視野観察によって試料片プローブ7の先端を平面的
に位置合わせすることは比較的正確に行なえるが、垂直
方向の位置情報が得にくいため、正確に接触させること
が困難である。
第２の試料作成方法における試料片プローブ接触工程で
は、視野観察によって試料片プローブ7の先端を平面的
に位置合わせすることは比較的正確に行なえるが、垂直
方向の位置情報が得にくいため、正確に接触させること
が困難である。
【００２７】そのため視野観察に加えて、試料片プロー
ブ7の先端が元試料5または17の表面に接触したことを検
知する手段を備えることが望ましい。
ブ7の先端が元試料5または17の表面に接触したことを検
知する手段を備えることが望ましい。
【００２８】図８は試料片プローブの先端の接触検知の
手段の一例を示した図である。第１の手段は図８（a）
に示すように、試料片プローブホルダ8の裏面に圧電素
子23を設置し、試料片プローブホルダ8の共振状態の超
音波振動を圧電素子23によって与え、試料片プローブ7
の先端の接触による共振状態の乱れを測定することによ
って接触検知を行なうことができる。
手段の一例を示した図である。第１の手段は図８（a）
に示すように、試料片プローブホルダ8の裏面に圧電素
子23を設置し、試料片プローブホルダ8の共振状態の超
音波振動を圧電素子23によって与え、試料片プローブ7
の先端の接触による共振状態の乱れを測定することによ
って接触検知を行なうことができる。
【００２９】また、図８（b）に示すように、接触によ
って発生する試料片プローブホルダ8の弾性変形を、試
料片プローブホルダ8の裏面に歪みゲージ25を貼付け抵
抗変化を測定することによって接触検知を行なうことで
ある。
って発生する試料片プローブホルダ8の弾性変形を、試
料片プローブホルダ8の裏面に歪みゲージ25を貼付け抵
抗変化を測定することによって接触検知を行なうことで
ある。
【００３０】さらに図８で、本発明による第１、第２の
試料作成装置における試料片プローブホルダ8が試料片
プローブ7を保持する手段として、試料片プローブホル
ダ8の表面に窒化アルミ等を絶縁膜としジョンソンラー
ベック力による吸着力を発生する双極型の静電チャック
24を形成する。
試料作成装置における試料片プローブホルダ8が試料片
プローブ7を保持する手段として、試料片プローブホル
ダ8の表面に窒化アルミ等を絶縁膜としジョンソンラー
ベック力による吸着力を発生する双極型の静電チャック
24を形成する。
【００３１】さて、上記の第１、第２の試料作成装置の
観察用試料ホルダ10と観察用試料ホルダ16の取り扱い方
法であるが、処理毎に観察用試料ホルダは交換しなけれ
ばならないが、これを試料処理室1を毎回大気状態にし
て交換することは時間的に効率的ではない。これを改善
するために、観察用試料ホルダ移動機構にエアーロック
構造を備えることによって、観察用試料ホルダを挿入お
よび抜き取りの際に試料処理室を大気にさらさないこと
が必要である。
観察用試料ホルダ10と観察用試料ホルダ16の取り扱い方
法であるが、処理毎に観察用試料ホルダは交換しなけれ
ばならないが、これを試料処理室1を毎回大気状態にし
て交換することは時間的に効率的ではない。これを改善
するために、観察用試料ホルダ移動機構にエアーロック
構造を備えることによって、観察用試料ホルダを挿入お
よび抜き取りの際に試料処理室を大気にさらさないこと
が必要である。
【００３２】以下、手段そのものは公知であるが、観察
用試料ホルダのエアーロックをいかにして行なうかを図
６で説明する。このエアーロック構造は前方軸シール2
1、後方軸シール20と遮断弁19および前方軸シール21、
後方軸シール20の間の空間を真空排気する手段として真
空ポンプ22を備えることによって構成される。ここで、
例えば、観察用試料ホルダ16を挿入する場合、前方軸シ
ール21を観察用試料ホルダ16が通過する段階では、遮断
弁19は後方軸シール20に当たった状態で閉じている。
用試料ホルダのエアーロックをいかにして行なうかを図
６で説明する。このエアーロック構造は前方軸シール2
1、後方軸シール20と遮断弁19および前方軸シール21、
後方軸シール20の間の空間を真空排気する手段として真
空ポンプ22を備えることによって構成される。ここで、
例えば、観察用試料ホルダ16を挿入する場合、前方軸シ
ール21を観察用試料ホルダ16が通過する段階では、遮断
弁19は後方軸シール20に当たった状態で閉じている。
【００３３】また、前方軸シール21、後方軸シール20の
間の空間は真空排気されているため、試料処理室1は真
空状態を保持できている。次に、後方軸シール20を観察
用試料ホルダ16が通過する段階では、すでに、前方軸シ
ール21によって観察用試料ホルダ16の通過部分は真空状
態であるため、遮断弁19を開放しても、試料処理室1は
真空状態を保持できている。逆に、観察用試料ホルダ16
を抜き取る際も同様な真空保持ができるため試料処理室
1を大気にさらすことはない。
間の空間は真空排気されているため、試料処理室1は真
空状態を保持できている。次に、後方軸シール20を観察
用試料ホルダ16が通過する段階では、すでに、前方軸シ
ール21によって観察用試料ホルダ16の通過部分は真空状
態であるため、遮断弁19を開放しても、試料処理室1は
真空状態を保持できている。逆に、観察用試料ホルダ16
を抜き取る際も同様な真空保持ができるため試料処理室
1を大気にさらすことはない。
【００３４】
【発明の効果】本発明によると、微少な試料片の一連の
ハンドリングに人手をほとんど介さず、しかも、試料処
理室内の真空環境での一貫した試料作成処理が可能とな
り、従来の方式に対し、時間およびコストを削減できる
ばかりか、観察試料面の汚染やダメージの可能性を無く
すことができる。
ハンドリングに人手をほとんど介さず、しかも、試料処
理室内の真空環境での一貫した試料作成処理が可能とな
り、従来の方式に対し、時間およびコストを削減できる
ばかりか、観察試料面の汚染やダメージの可能性を無く
すことができる。
【図１】本発明による第１の試料作成装置の基本構成を
示す概略図。
示す概略図。
【図２】本発明による第１の試料作成装置の基本構成を
示す要部概略図。
示す要部概略図。
【図３】本発明による第１の試料作成方法を示す説明
図。
図。
【図４】本発明による第１の試料作成方法を示す説明
図。
図。
【図５】本発明による第１の試料作成方法を示す斜視
図。
図。
【図６】本発明による第２の試料作成装置の基本構成を
示す概略図。
示す概略図。
【図７】本発明による第２の試料作成方法を示す斜視
図。
図。
【図８】本発明による試料片プローブの先端の接触検知
の手段を示した側面図。
の手段を示した側面図。
【図９】従来の技術の説明図。
1…試料処理室、2…集束イオンビーム照射光学系、3…
二次電子検出器、4…デポジション用ガス源4、5…元試
料、6…試料移動機構、7…試料片プローブ、8…試料片
プローブホルダ、9…試料片プローブ移動機構、10…観
察用試料ホルダ、11…観察用試料ホルダ移動機構、12…
チャックプレート、13…傾斜スペーサ、14…カンチレバ
ー、15…試料片、16…観察用試料ホルダ、17…元試料、
18…観察用試料ホルダ移動機構、19…遮断弁、20…後方
軸シール、21…前方軸シール、22…真空ポンプ、23…圧
電素子、24…静電チャック、25…歪みゲージ、101…ウ
エハ、102…短冊状ペレット、103…半円形金属板、104
…TEM観察用ホルダ。
二次電子検出器、4…デポジション用ガス源4、5…元試
料、6…試料移動機構、7…試料片プローブ、8…試料片
プローブホルダ、9…試料片プローブ移動機構、10…観
察用試料ホルダ、11…観察用試料ホルダ移動機構、12…
チャックプレート、13…傾斜スペーサ、14…カンチレバ
ー、15…試料片、16…観察用試料ホルダ、17…元試料、
18…観察用試料ホルダ移動機構、19…遮断弁、20…後方
軸シール、21…前方軸シール、22…真空ポンプ、23…圧
電素子、24…静電チャック、25…歪みゲージ、101…ウ
エハ、102…短冊状ペレット、103…半円形金属板、104
…TEM観察用ホルダ。
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） Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｗ (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 松島 勝 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
Claims (8)
- 【請求項１】透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡
による観察対象となる試料片を、元試料から成形、分離
および試料片プローブによる採取までの一連のサンプリ
ング工程と、成形後の前記試料片が接続された前記試料
片プローブを観察用試料ホルダに設置するまでの移載工
程を、集束イオンビーム照射光学系および二次電子検出
器と、集束イオンビームの照射領域にデポジション膜を
形成するためのデポジション用ガス源と、元試料を設置
する試料移動機構と、前記試料片を採取するための試料
片プローブと、前記試料片プローブが着脱可能な試料片
プローブホルダおよび試料片プローブ移動機構と、前記
試料片プローブ単体を搭載する観察用試料ホルダおよび
観察用試料ホルダ移動機構を試料処理室に備えることに
よって、前記試料処理室内で一貫して行うことを特徴と
する試料作成装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の試料作成装置において、
前記元試料を前記試料片プローブとともに前記観察用試
料ホルダに設置したことを特徴とする試料作成装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の試料作成
装置による試料作成方法であって、前記元試料の表面に
試料片として採取する位置を判別する目印を付けるマー
キング工程と、前記観察用試料ホルダにあらかじめ載せ
られている前記試料片プローブを、前記試料片プローブ
ホルダに持ち替える試料片プローブ持ち替え工程と、前
記試料移動機構もしくは前記観察用試料ホルダに設置さ
れている前記元試料に対し、集束イオンビーム照射によ
る前記目印の周辺に複数の垂直矩形穴の加工と、前記試
料移動機構もしくは前記観察用試料ホルダを傾斜させて
行なう斜め矩形穴の加工の組み合わせによって、前記元
試料と片持ち状態でつながっているクサビ形状の試料片
に成形する試料片成形工程と、前記試料片プローブの先
端を前記試料片表面の所定位置に移動し接触させる試料
片プローブ接触工程と、デポジション用ガスを照射しつ
つ前記試料片プローブ先端と前記試料片表面の接触部分
に集束イオンビームを照射してデポジション膜を形成す
ることによって前記試料片プローブと前記試料片を接続
する試料片接続工程と、集束イオンビームを照射するこ
とによって前記元試料と前記試料片とが片持ち状態でつ
ながっている部分を除去する試料片分離工程と、前記試
料片プローブを前記観察用試料ホルダに移載する試料片
プローブ移載工程を順次行なうことを特徴とする試料作
成方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の試料作成方法において、
前記試料片分離工程と試料片プローブ移載工程の間に、
前記試料片に対して、前記目印をもとに透過型電子顕微
鏡による観察のための薄壁部を形成する薄壁部形成工程
を含むことを特徴とする試料作成方法。 - 【請求項５】請求項３に記載の試料作成方法の前記試料
片プローブ接触工程において、前記試料片プローブの先
端が前記元試料の表面に接触したことを検知する手段と
して、前記試料片プローブホルダに圧電素子によって共
振状態の超音波振動を与え、前記試料片プローブの接触
による共振状態の乱れを測定することによって上記接触
検知を行なうことを特徴とする試料作成装置。 - 【請求項６】請求項３に記載の試料作成方法の前記試料
片プローブ接触工程において、前記試料片プローブの先
端が前記試料片プローブの表面に接触したことを検知す
る手段として、接触によって発生する前記試料片プロー
ブホルダの弾性変形を、前記試料片プローブホルダに歪
みゲージを貼付け、前記歪みゲージの抵抗変化を測定す
ることによって上記接触検知を行なうことを特徴とする
試料作成装置。 - 【請求項７】請求項１または請求項２に記載の試料作成
装置において、前記試料片プローブホルダが前記試料片
プローブを保持する手段として、静電チャックを用いた
ことを特徴とする試料作成装置。 - 【請求項８】請求項１または請求項２に記載の試料作成
装置において、観察用試料ホルダ移動機構にエアーロッ
ク構造を備え、前記観察用試料ホルダを挿入または抜き
取りの際に前記試料処理室を大気にさらさないことを特
徴とする試料作成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33223798A JP4126786B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 試料作成装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33223798A JP4126786B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 試料作成装置および方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008057169A Division JP4483957B2 (ja) | 2008-03-07 | 2008-03-07 | 試料作成装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155081A true JP2000155081A (ja) | 2000-06-06 |
| JP2000155081A5 JP2000155081A5 (ja) | 2005-12-08 |
| JP4126786B2 JP4126786B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=18252718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33223798A Expired - Lifetime JP4126786B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 試料作成装置および方法 |
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| JP2005003682A (ja) * | 2003-06-13 | 2005-01-06 | Fei Co | 微視的サンプルを操作する方法及び装置 |
| JP2005062130A (ja) * | 2003-08-20 | 2005-03-10 | Canon Inc | 微小薄片作製装置 |
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| JP2011133493A (ja) * | 2011-03-25 | 2011-07-07 | Hitachi Ltd | 試料加工装置 |
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| CN114217102B (zh) * | 2021-09-29 | 2022-08-09 | 杭州长川科技股份有限公司 | 模组测试装置 |
| CN116136504A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-05-19 | 北京中科科仪股份有限公司 | 一种薄膜检测装置 |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP33223798A patent/JP4126786B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US9336985B2 (en) | 2006-10-20 | 2016-05-10 | Fei Company | Method for creating S/TEM sample and sample structure |
| US9275831B2 (en) | 2006-10-20 | 2016-03-01 | Fei Company | Method for S/TEM sample analysis |
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| CN116136504B (zh) * | 2023-04-17 | 2024-01-05 | 北京中科科仪股份有限公司 | 一种薄膜检测装置 |
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