JP2002365182A

JP2002365182A - 試料作製装置

Info

Publication number: JP2002365182A
Application number: JP2001176475A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kashima; 秀夫鹿島; Hiroyasu Shichi; 広康志知; Hidemi Koike; 英巳小池; Hiroyuki Suzuki; 浩之鈴木; Satoshi Tomimatsu; 聡富松; Muneyuki Fukuda; 宗行福田; Koji Kanasugi; 幸二金杉; Shosaku Yamaoka; 正作山岡; Masakazu Sugaya; 昌和菅谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-18
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP3778008B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】真空容器内の圧力の増加や汚染が無く数μｍの
試料片が固着されるＴＥＭホルダの導入手段を備え、迅
速な観察を可能とする試料室容積が小さい、大口径ウエ
ハ用の試料作製装置を提供する。【解決手段】試料を載置する試料ステージと、荷電粒
子ビーム照射光学系と、荷電粒子ビームの照射によって
発生する二次粒子を検出する二次粒子検出手段と、該試
料から試料片を分離する試料片分離手段と、該試料を収
納するカセットと、該カセットから該試料を該試料ステ
ージに移載する試料移載手段と、該試料片を固定する試
料ホルダと該試料ホルダを固定する試料載置部と該試料
載置部を保持し、試料ステージ本体部と脱着可能な構成
から成るカートリッジと、該カートリッジを収納するカ
ートリッジステーションと、該カートリッジステーショ
ンから所望の該カートリッジを該試料ステージ上に、該
容器の外部から移載する移載手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線と移送
手段を利用して、試料基板から分析や観察に必要な部分
のみを摘出して、分析や観察に好適な形状に加工する試
料作製装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの高集積化に伴い、電子
素子の分析や観察、評価の手段として、観察分解能が高
い透過型電子顕微鏡（以下本明細書ではTEMと表現す
る）が有力視されている。TEM用の試料作製方法とし
て、例えば特開平２７７４８８４号公報に開示されてい
る集束イオンビーム（以下本明細書ではFIBと表現す
る）加工を利用する手段が考案されている。この手段
は、集束イオンビーム観察下で、試料片を貼り付けたサ
イドエントリ型試料ステージを試料ステージ微動手段に
装填、真空容器内へ導入する。なお、サイドエントリ型
試料ステージは、真空容器内を大気に暴露することな
く、真空容器外からの出し入れが可能である。この後、
試料片の所望の観察部位を含む領域を、数μｍから十数
μｍの所望の大きさにFIB加工した後、探針移動機構を
駆動し、探針を該当する試料片に接触させて摘出し、一
旦保持後、サイドエントリ型試料ステージを引き抜き、
TEMホルダを搭載した別のサイドエントリ型試料ステー
ジを導入する。サイドエントリ型試料ステージの交換
後、探針移動機構の探針に保持されている試料片をTEM
ホルダにデポジション膜を形成することで固着する。固
着後、真空容器から引き抜き、TEM装置へ装填すること
でTEM観察を行う手段である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した微細な電子素
子の評価手段として有効な試料作製装置を、近年その導
入が加速されている大口径の半導体ウエハを扱う装置に
適用しようとした場合、以下の解決すべき問題を生じ
る。図１０は従来の試料作成装置を示す一例である。試
料ホルダ、特にＴＥＭホルダを搭載するサイドエントリ
型試料ステージは、試料片分離手段によって、試料、本
例では半導体ウエハから取出した微小試料片を保持し、
成型加工後、そのままTEMに装填することで迅速な分析
を可能とする、試料作製装置に不可欠な機械要素であ
る。サイドエントリ型試料ステージを大口径試料対応の
試料作製装置に適用する場合、サイドエントリ型試料ス
テージをウエハに対して水平に入射させる構成を採る。
この場合、サイドエントリ型試料ステージを荷電粒子線
の光学軸の中心近傍まで延長する必要があるが、サイド
エントリ型試料ステージが長大になことになり、前述し
たTEMとの互換性が損なわれる。このため、操作者にピ
ンセット等を用いて数μｍの試料片が固着されているＴ
ＥＭホルダをＴＥＭ用のサイドエントリ型試料ステージ
に移し変える操作を強要することになり、使用、操作上
の制限が課せられ実用的ではない。またこのような構成
では、サイドエントリ型試料ステージの微動機構の機械
部品が容器内に配されることになるが、これら機械部品
類はステージの可動範囲外になるように置かざるを得な
い。このため真空容器はさらなる大型化をたどることに
なる。真空容器の大型化は装置の占有面積の増大及び大
重量化、高価格化、また真空容器の排気手段の大型化を
招くことから、極力小型化しなければならない。以上の
対策として、図１０に示したようなサイドエントリ型試
料ステージ19そのものを試料室25内に搬送する搬送手段
75を備える案も考えられるが、専用の長大な搬送装置75
が必要となり、さらなる装置の大型化を招くことになる
他、基本的に触手にて取り扱うサイドエントリ型試料ス
テージを試料室25内へ導入する事は、試料室25内の圧力
の増加、汚染等の問題を招くことになる。また基本的に
一個のサイドエントリ型試料ステージ19には、一個のTE
Mホルダ2（図示せず）のみの搭載しかできない。従っ
て、一枚のウエハ29からの微小試料片1（図示せず）に
対して一個のサイドエントリ型試料ステージ19が必要と
なり、操作者は複数のサイドエントリ型試料ステージ19
を準備し、ウエハ29を交換する毎にサイドエントリ型試
料ステージ19を試料室25内に出し入れする煩雑な作業が
必要となり、現実的ではない。本発明の目的は、装置の
小型化を実現し、かつ、真空容器内の圧力の増加や汚染
が無く数μｍの試料片が固着されるＴＥＭホルダの導入
手段を備え、かつ、従来通りTEMとの互換性を有したサ
イドエントリ型試料ステージを備えた真空容器の容積が
必要最小限の、占有面積の小さい小型で、かつ従来と同
等の操作性を有する試料作製装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上に述べたような目的
は、以下の構成を採ることによって達成される。（１）容器と、該容器内に収納される試料を載置する試
料ステージと、荷電粒子ビーム照射光学系と、荷電粒子
ビームの照射によって発生する二次粒子を検出する二次
粒子検出手段と、該試料から試料片を分離する試料片分
離手段と、該試料を収納するカセットと、該カセットか
ら該試料を該試料ステージに移載する試料移載手段を備
えた試料作製装置において、該試料片を固定する試料ホ
ルダと該試料ホルダを固定する試料載置部と該試料載置
部を保持し、サイドエントリ型試料ステージ本体部と脱
着可能な構成から成るカートリッジと、該カートリッジ
を収納するカートリッジステーションと、該カートリッ
ジステーションから所望の該カートリッジを該試料ステ
ージ上に、該容器の外部から移載する移載手段を備え
る。

【０００５】この構成を採ることによって、真空容器は
試料ステージに律束される必要最小限の容積とすること
ができ、また突出する部分が無いことから装置の小型化
が実現される。また、真空容器内の圧力の増加や汚染が
無く数μｍの試料片が固着されるＴＥＭホルダの導入手
段を備えた試料作製装置が提供される。（２）容器と、該容器内に収納される試料を載置する試
料ステージと、第１の荷電粒子源と、該第１の荷電粒子
源からの荷電粒子ビームを該試料の一部を分離加工し、
該試料片を形成する照射光学系と、該試料片分離手段
と、第２の荷電粒子源と該第２の荷電粒子源からの荷電
粒子ビームを、該試料片または該試料に照射する第２の
照射光学系と、該第１または該第２の荷電粒子ビームの
照射によって発生する２次粒子を検出する２次粒子検出
手段と、該試料片を固定する試料ホルダと該試料ホルダ
を固定する試料載置部と該試料載置部を保持し、試料ス
テージ本体部と脱着可能な構成から成るカートリッジ
と、該カートリッジを収納するカートリッジステーショ
ンと、該カートリッジステーションから所望の該カート
リッジを該試料ステージ上に、該容器の外部から移載す
る移載手段を備える。

【０００６】この構成を採ることによって、真空容器は
試料ステージに律束される必要最小限の容積とすること
ができ、また突出する部分が無いことから装置の小型化
が実現される。また、真空容器内の圧力の増加や汚染が
無く数μｍの試料片が固着されるＴＥＭホルダの導入手
段を備えた試料作製装置が提供される。（３）該第１の荷電粒子源と該第１の照射光学系と、該
第２の荷電粒子源と、該第２の照射光学系とは、該試料
ステージの該試料載置面に対して、相対的に傾斜して配
置する。

【０００７】この構成を採ることによって、真空容器は
試料ステージに律束される必要最小限の容積とすること
ができ、また突出する部分が無いことから装置の小型化
が実現される。また、真空容器内の圧力の増加や汚染が
無く数μｍの試料片が固着されるＴＥＭホルダの導入手
段を備えた試料作製装置が提供される。（４）該カートリッジと該サイドエントリ型試料ステー
ジ本体の結合個所に、円弧状の弾性体を介在させ、弾性
体を介して該カートリッジと該サイドエントリ型試料ス
テージを結合する。

【０００８】この構成を採ることによって、操作者は破
損、紛失などの緊張を強いられる極小径ねじの操作を必
要としない、単純な“挿入”、“引き抜く”の操作のみ
でカートリッジとサイドエントリ型試料ステージとの脱
着が可能となる。（５）該サイドエントリ型試料ステージが、該試料ホル
ダが回転する回転自由度を有することで、従来通りTEM
との互換性を有したサイドエントリ型試料ステージを提
供できる。

【０００９】この構成を採ることによって操作者は最低
一本のサイドエントリ型試料ステージと、複数のカート
リッジを準備することで、煩雑な操作を必要とせずに試
料作製、分析を効率的に行うことができる。（６）該カートリッジとは別にTEMホルダを保持し、保
管する保管台を提供する。この構成を採ることで、多量
の貴重なTEM試料を損なうことなく、随時再分析が可能
となる。（７）該カートリッジステーションに複数のカートリッ
ジを積載し、かつ各々のカートリッジの判別手段を設け
る。

【００１０】この構成を採ることによって、操作者は複
数の試料片の整理、監督が容易となる。（８）該サイドエントリ型試料ステージが、集束荷電粒
子ビーム装置、投射荷電粒子ビーム装置、透過型電子顕
微鏡、走査型電子顕微鏡、走査プローブ顕微鏡、オージ
ェ電子分光分析装置、電子プローブＸ線微小分析装置、
電子エネルギ欠損分析装置、二次イオン質量分析装置、
中性粒子イオン化質量分析装置、Ｘ線光電子分光分析装
置、またはプローブを用いた電気計測装置のうちの少な
くとも一つ以上に装填できる。この構成を採ることによ
って、操作者にピンセット等によるTEMホルダの移載作
業を強要することなく、迅速に、かつ確実にあらゆる分
析が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明のサイドエントリ型
試料ステージであって、サイドエントリ型試料ステージ
本体とカートリッジの結合状態を説明する図である。尚
以下本明細書に示す符号において、同一の符号を用いた
部材は同等の機能を有する部材である事を示している。
本発明のサイドエントリ型試料ステージ17は、試料片1
を固着するTEMホルダ2を載置し、傾斜移動する傾斜試料
台3を保持するカートリッジ本体4を、サイドエントリ型
試料ステージ17本体を形成する外枠5の内部に配した弾
性体6を介して結合する点に第１の特徴がある。本構成
を採る事でカートリッジ本体4は、外枠5と、駆動軸7に
配した長穴8と回転軸9に設けた回転ピン10の位相を合わ
せた状態で、単純に“挿入する”、“引き抜く”の極簡
易な操作のみで脱着を可能としている。従って従来一般
的このような脱着操作の際に必要としていた極小径ねじ
の操作が不要であるため、操作者に極小径ねじの破損、
紛失などの緊張感を強いることなくまた特殊な工具を必
要とせずに、安全で確実に脱着操作を行える。図２は、
本発明のサイドエントリ型試料ステージを示す上面図と
縦断面図を示している。本発明のサイドエントリ型試料
ステージ19は、カートリッジ17を脱着可能としながら、
傾斜試料台3が傾斜自由度を有している点に第２の特徴
がある。カートリッジ17は前述のように弾性体6を介し
て外枠5に結合、保持される。カートリッジ17が外枠5に
挿入されると、カートリッジ17の回転軸9は駆動軸7によ
って紙面左方向に押圧され、回転軸9に固定された回転
拘束ピン11が回転可能な位置、すなわちカートリッジ本
体4の円周方向に配した長穴20位置に移動する。傾斜試
料台3の傾斜は以下の工程を経て行われる。駆動源12と
結合した駆動軸7の回転運動を回転ピン10を介して回転
軸9に伝達される。回転軸9の回転中心に対して偏芯位置
に傾斜偏芯軸13が固定されており、偏芯軸13の他端は傾
斜試料台3に接している。回転軸9の回転角に応じて傾斜
偏芯軸13も回転移動するが、偏芯しているため傾斜試料
台3に対して、傾斜軸14を中心とした上下運動を伴うこ
とになり、結果として傾斜試料台3を傾斜軸14を回転中
心として傾斜移動させることになる。また、傾斜試料台
3はばね（図示せず）によって常に紙面反時計方向への
回転力を与えられており、傾斜偏芯軸13と常に接してい
る。従って傾斜試料台3の紙面の反時計方向への傾斜
は、傾斜偏芯軸13の紙面上方向への移動に伴って傾斜試
料台3も紙面反時計方向への傾斜が可能である。本発明
によれば例えばTEM観察の際、試料片1を任意に傾斜させ
る事ができるため、容易に観察方向の調整が可能とな
り、迅速に快適な観察が行える。図3はカートリッジの
みを抜粋した上面図（図３a）、縦断面図（図３ｂ）で
ある。本発明のサイドエントリ型試料ステージ19は、カ
ートリッジ17単体でも傾斜試料台3の姿勢が保持される
ことに第３の特徴がある。回転軸9はカートリッジ17単
体の状態では、ばね15によって紙面右方向に押圧され、
同様に回転軸9に固定されている回転拘束ピン11もカー
トリッジ本体4に設けられたV字型の溝16に押圧される。
この時回転軸9に固定された偏芯軸13も回転軸9の移動に
伴い傾斜試料台3上を傾斜試料台3から外れない程度に平
行移動する。従って傾斜試料台3の姿勢は、カートリッ
ジ17のサイドエントリ型試料ステージ19からの“引き抜
く”操作のみで自動でその回転自由度が拘束されること
になる。上述してきた、傾斜自由度を有したサイドエン
トリ型試料ステージ19であって、TEMホルダ2を載置する
傾斜試料台3を保持するカートリッジ17のみをサイドエ
ントリ型試料ステージ19から簡単に脱着できるサイドエ
ントリ型試料ステージ19は、大口径ウエハ用の試料作成
装置にとって重要な要素となる。またカートリッジ17の
脱着操作の際は、図4に示すようなカートリッジを把持
する専用の工具を用いて、カートリッジの取り扱いを行
うことで、より安全に、貴重な試料片を損なうことなく
脱着の操作が行える。この治具は上下の爪21をつかみカ
ートリッジ17を挟みこむことでカートリッジ17を確実に
かつ、傾斜試料台3近傍に接触することなく把持するこ
とが可能である。カートリッジを解放する際は、爪21を
つかむ力を加減することで、爪21は板ばね22の反力によ
って回転軸23を中心に回転し、爪21がカートリッッジ17
から離れることで行われる。図5は本発明の第１の実施
例を示す試料作製装置の上面図である。

【００１２】本実施例の試料作製装置は、装置全体は筐
体24で覆われ、筐体24内部に試料室25、ウエハ移載室2
6、カートリッジ移載室27、大気用搬送装置28が納めら
れる。試料室25内部は真空状態に保持されており、ウエ
ハ29を積載し、駆動する試料ステージ30が収納される。
試料室25上部にはウエハ29から微小試料片1(図示せず)
を取り出し、TEMホルダ2(図示せず)への移載を行う探針
移動機構31、デポジション膜形成用デポガス源32からな
る試料片分離手段、主にウエハ29から微小試料片1(図示
せず)を切り出す集束イオンビームをウエハに照射する
イオンビーム源、イオンビーム照射系から成るイオンビ
ーム光学系33、イオンビームの照射によって発生する二
次粒子を検出する二次粒子検出器36、ウエハ29表面等を
観察する電子ビームをウエハに照射する電子源37、電子
ビーム照射系38から成る電子ビーム光学系39、電子ビー
ムの照射によって発生する二次粒子を検出する二次粒子
検出器40が搭載される。試料室25の側面には、気密遮蔽
可能なバルブa45(図示せず)を介して試料ステージ30に
ウエハ29を移載するウエハ移載機構41(図示せず)を収納
する移載室26が隣接する。本実施例では半導体ウエハ29
はウエハカセット42上に保持された状態で試料ステージ
30にウエハカセット42毎移載する。ウエハ移載機構41
(図示せず)へのカセット43からのウエハ29の供給は、大
気用搬送装置28を用いて行われ、大気用搬送装置28とは
バルブｂ46を介して対向している。ウエハ移載室26には
また、気密遮蔽可能なバルブｃ44(図示せず)を介してカ
ートリッジ移載室27を隣接させている点に、本発明の試
料作製装置の特徴がある。カートリッジ移載室27には、
複数のカートリッジ17を収納するカートリッジステーシ
ョン47、カートリッジ17をカートリッジステーション47
とウエハカセット42間を移動し、カートリッジ17をウエ
ハカセット42に対して移載するカートリッジ移載機構48
を収納している。ウエハ移載室27と隣接させたことで、
カートリッジ17のウエハカセット42への移載はウエハ29
の交換時期と同時期に行うことが可能となり、従ってカ
ートリッジ移載室27は大気仕様となる。図６は図５に示
した試料作成装置に使用するカートリッジの自動チャッ
ク手段の実施例である。カートリッジ17を両側から挟む
位置にピストン51、シリンダ52、シール53、直進案内54
から構成するエアシリンダ49をチャックベース50に配し
ている。チャックベース50は図７に示すカートリッジ移
載機構に結合される。カートリッジ移載機構48について
は後述する。シリンダ52への圧縮空気などの供給は二つ
のシリンダ52と接続している空路55から行う。カートリ
ッジ17の把持は、次の工程で行う。ピストン51が退避位
置にある状態で、カートリッジ移載機構48によってチャ
ックベース50をカートリッジ17側の所定の位置まで進入
させる。移動終了後、空路55に圧縮空気を供給し、ピス
トン51を押し出すことで、カートリッジ17を挟み把持す
る。カートリッジ17はカートリッジステーション47に設
置したホルダ56に、図１で示した弾性体6を介して保持
されている。従って、カートリッジ17を把持後、チャッ
クベース50がカートリッジ移載機構48によって紙面下方
向へ直進移動のみする事で、カートリッジ17をカートリ
ッジステーション47から取り出すことができる。逆にカ
ートリッジ17をホルダ56に移載する場合は次の工程を採
る。カートリッジ17を把持した状態で、カートリッジ移
載機構48を用いてホルダ56に挿入する。挿入後空路55の
内圧を負圧に切り替える。ピストン51はカートリッジ17
から離れる方向（退避位置）に引き戻され、カートリッ
ジ17はチャックベース50から開放される。図７はカート
リッジ移載機構の実施例を示している。チャックベース
50は回転台57(図示せず)に固定されており、駆動源58に
よって回動できる。また駆動源58は第1の直進移動台59
上に保持されている。直進移動台59には送りねじ60と勘
合するナット61も保持されている。直進移動台59は、別
の駆動源62（図示せず）によって回転する送りねじ60の
回転量を検出する回転角検出器63によって監視されてお
り、所定の量だけ直進軌道64に沿って移動する。送りね
じ60、直進軌道64、駆動源62、回転角検出器63は、第1
のベース65に保持される。第1のベース65は、同様に第
２の直進移動台66(図示せず)上に保持されている。第２
の直進移動台66には送りねじ60と勘合するナット61も保
持されている。第２の直進移動台66は、駆動源62によっ
て回転する送りねじ60の回転量を検出する回転角検出器
63によって監視されており、所定の量だけ直進軌道64に
沿って移動する。カートリッジ17の、カートリッジステ
ーション47からウエハカセット42間の移送は次の工程を
採る。チャックベース50を回動し、カートリッジステー
ション47に対向させる。次いでチャックベース50を第２
の直進移動台66を駆動させて、所望のカートリッジ17が
保持されているホルダ56に対向させる。対向移動後、第
１の直進移動台59を駆動し、チャックベース50をカート
リッジ17側の所定の位置まで直進移動させ、前述した手
段によって、カートリッジ17を把持する。把持後第１の
直進移動台59を元の位置まで戻した後、回動し、チャッ
クベース50をウエハカセット42側に対向させ、次いで第
２の直進移動台66を駆動し、ウエハカセット42上に設置
したホルダ56に対向させる。ホルダ56にはその内部には
弾性体6(図示せず)が収納されている。対向移動後、バ
ルブｃ44を解放し、第１の直進移動台59を駆動し、チャ
ックベース50をウエハカセット42上のホルダ56に向かっ
て所定の量進入させる。進入後前述した手段によってカ
ートリッジ17をチャックベース50から解放し、チャック
ベース50を第１の直進移動台59を駆動し進入前の位置ま
で戻す。次いでバルブｃ44を閉止する。以上の操作によ
って、カートリッジステーション47上の所望のカートリ
ッジ17をウエハカセット42上のホルダ56へ自動で搬送す
ることができる。この後ウエハ移載室26内部を排気し、
所定の圧力に到達後、バルブa45(図示せず)を解放し、
試料室25内部の試料ステージ30上にウエハ29とカートリ
ッジ17を保持したウエハカセット42を移載する。移載
後、ウエハ29上の所望の位置の試料片1(図示せず)を例
えば特開平２７７４８８４号公報に開示されている方法
によって、主に探針移動機構31を用いてウエハ29から、
TEMホルダ2へ移載、固着する。この際TEMホルダ2を保持
する傾斜試料台3の姿勢は、前述のように固定されてい
るため、貴重な試料片1を損なうことなく安全に、確実
に行われる。一連の検査、分析終了後、カートリッジ17
の、試料ステージ30からウエハ移載室26へのウエハカセ
ット42の搬送及びウエハカセット42からのカートリッジ
ステーション47への移送は、前述の工程と逆の工程を経
て行われる。本構成を採ることで、筐体外部に突出する
機械部品を無くすることができる他、試料室は試料ステ
ージに律束した必要最小限の容積の大きさとすることが
できるため、装置フットプリントを必要最小限に抑えた
試料作製装置が実現できる。またカートリッジ移載機構
を移載室に隣接させウエハの搬送工程と同期をとったカ
ートリッジの移載工程を採ることで、カートリッジ移載
機構を大気用の機械仕様とすることが可能となり、安価
で信頼性が高く、メンテナンス性に優れた移載機構を備
えることができる。またカートリッジをウエハと供用の
ウエハカセット上に設置し、試料室に搬送する形態を採
ることで、試料室への搬送機構を単一化でき、試料室内
の圧力の増加や汚染が無く、安価で信頼性の高いカート
リッジ、ウエハの搬送が行える。カートリッジステーシ
ョン47は、カートリッジステーション47毎筐体24側面に
設けた窓67を開放することで、筐体24外部に安全に取り
出せる。カートリッジステーション47上のカートリッジ
17は前述した手段を採って、サイドエントリ型試料ステ
ージ19の外枠5と結合され、例えばTEMにて詳細に、かつ
迅速に確実な観察を行うことができる。またカートリッ
ジ17上の傾斜試料台3は、カートリッジステーション47
からウエハカセット42、試料ステージ30間の搬送過程で
はその姿勢が保持された状態で行われる。前述の様にTE
M観察後、例えば図８に示すような別のFIB装置の固定型
サイドエントリ型試料ステージ68も弾性体6を収納した
構成とすることで、カートリッジ17毎の移載が可能とな
る。この事は、一旦TEM観察した後、試料片1の追加工す
る際も、操作者はピンセットなどによるTEMホルダ2の移
し変えの作業を不要としている。カートリッジ17移載
後、サイドエントリ型試料ステージ68をFIB装置69(図示
せず)内に装填することで、容易に試料片1位置の割り出
しが行え、所望の追加工が迅速に行える様になる。また
例えば、カートリッジ17もしくはカートリッジステーシ
ョン47上のホルダ56に認識手段、例えば番号管理するこ
とで、操作者の複数の試料片の整理監督を助けることが
可能となる。以上説明してきた実施例は、電子ビーム光
学系とイオンビーム光学系の二つの光学系を有する試料
作成装置について説明してきたが、二つに限定されるも
のではなく、イオンビーム光学系のみを搭載する試料作
成装置についても何ら問題無く適用できるものであり、
その際は上述してきた効果と同様の効果が得られるもの
である。図８は、試料片1を固着しているTEMホルダ2を
保管する保管台70の実施例を示している。カートリッジ
17の状態で保管することも可能であるが、分析頻度の少
ない、または貴重な試料片1を別途に保管するためのも
のである。操作は次の手順で行う。操作者は予めねじ71
を操作し、ねじ71を紙面左方向へ押し込み、クランプ72
と保管台本体73の間に隙間を作る。TEMホルダ2をこの隙
間に挿入するが、TEMホルダ2は試料台本体73に突出した
部分があるため、落下する危険性は無い。挿入後、操作
者はねじ71を操作し、ねじ71を紙面右方向へ退避させる
ことで、クランプ72がばね74によって保管台本体73側に
押圧され、結果TEMホルダ2が固定される。本実施例によ
れば貴重な試料片を損なうことなく安全に保管すること
ができる。また本保管台を清浄な雰囲気下、例えばガス
雰囲気下、真空雰囲気下に置くことでも何ら問題は無
い。

【００１３】

【発明の効果】真空容器内の圧力の増加や汚染する事が
無い数μｍの試料片が固着されるＴＥＭホルダの導入手
段を備え、TEMとの互換性を有したサイドエントリ型試
料ステージと結合することで、迅速な観察を可能とする
試料室容積が必要最小限の、占有面積の小さい、大口径
ウエハ用の試料作製装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサイドエントリ型試料ステージにおけ
る、カートリッジの結合状態を説明する図面である。

【図２】本発明のサイドエントリ型試料ステージを示す
平面図及び断面図である。

【図３】本発明のカートリッジを説明する平面図及び断
面図である。

【図４】本発明のカートリッジを把持する治具を説明す
る図面である。

【図５】本発明の試料作製装置を説明する平面図であ
る。

【図６】本発明のカートリッジ自動チャック機構を説明
する図面である。

【図７】本発明のカートリッジ移載機構を説明する図面
である。

【図８】本発明のカートリッジと固定型サイドエントリ
型試料ステージが結合した状態を説明する断面図であ
る。

【図９】本発明のTEMホルダの保管台を説明する斜視図
である。

【図１０】従来の試料作成装置を説明する平面図であ
る。

【符号の説明】

１．．．試料片、２．．．TEMホルダ、３．．．傾斜試
料台、４．．．カートリッジ本体、５．．．外枠、
６．．．弾性体、７．．．駆動軸、８．．．長穴、
９．．．回転軸、１０．．．回転ピン、１１．．．回転
拘束ピン、１２．．．駆動源、１３．．．傾斜偏芯軸、
１４．．．傾斜軸、１５．．．ばね、１６．．．V字
溝、１７．．．カートリッジ、１８．．．サイドエント
リ型試料ステージ本体、１９．．．サイドエントリ型試
料ステージ、２０．．．長穴、２１．．．爪、２
２．．．板ばね、２３．．．回転軸、２４．．．筐体、
２５．．．試料室、２６．．．ウエハ移載室、２
７．．．カートリッジ移載室、２８．．．大気用搬送装
置、２９．．．ウエハ、３０．．．試料ステージ、３
１．．．探針移動機構、３２．．．デポガス源、３
３．．．イオンビーム光学系、３４．．．イオン源、３
５．．．イオンビーム照射系、３６．．．２次粒子検出
器、３７．．．電子源、３８．．．電子ビーム照射系、
３９．．．電子ビーム光学系、４０．．．２次粒子検出
器、４１．．．ウエハ移載機構、４２．．．ウエハカセ
ット、４３．．．カセット、４４．．．バルブｃ、４
５．．．バルブa、４６．．．バルブｂ、４７．．．カ
ートリッジステーション、４８．．．カートリッジ移載
機構、４９．．．エアシリンダ、５０．．．チャックベ
ース、５１．．．ピストン、５２．．．シリンダ、５
３．．．シール、５４．．．直進案内、５５．．．空
路、５６．．．ホルダ、５７．．．回転台、５８．．．
駆動源、５９．．．第１の直進移動台、６０．．．送り
ねじ、６１．．．ナット、６２．．．駆動源、６
３．．．回転角検出器、６４．．．直進軌道、６
５．．．第１のベース、６６．．．第２の直進移動台、
６７．．．窓、６８．．．固定型サイドエントリ型試料
ステージ、６９．．．FIB装置、７０．．．保管台、７
１．．．ねじ、７２．．．クランプ、７３．．．保持台
本体、７４．．．ばね、７５．．．搬送手段。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｄ (72)発明者小池英巳茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者鈴木浩之茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (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)発明者福田宗行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)発明者金杉幸二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)発明者山岡正作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)発明者菅谷昌和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 BA11 CA03 LA11 MA05 PA01 PA11 PA16 QA01 QA02 QA10 RA04 RA20 2G052 AA13 AD32 AD52 CA03 CA04 CA05 CA07 DA31 DA33 EC14 EC18 GA34 HC15 HC35 5C001 AA01 AA02 CC03 CC08 DD01 5C034 AA02 5F004 BA17 BB20 BC06 EA39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器と、該容器内に収納される試料を載置
する試料ステージと、荷電粒子ビーム照射光学系と、荷
電粒子ビームの照射によって発生する二次粒子を検出す
る二次粒子検出手段と、該試料から試料片を分離する試
料片分離手段と、該試料を収納するカセットと、該カセ
ットから該試料を該試料ステージに移載する試料移載手
段を備えた試料作製装置において、該試料片を固定する
試料ホルダと該試料ホルダを固定する試料載置部を保持
し、かつサイドエントリ型試料ステージ本体部と脱着可
能であるカートリッジと、該カートリッジを収納するカ
ートリッジステーションと、該カートリッジステーショ
ンから所望の該カートリッジを該試料ステージ上に移載
する移載手段を備えたことを特徴とする試料作製装置。
【請求項２】容器と、該容器内に収納される試料を載置
する試料ステージと、第１の荷電粒子源と、該第１の荷
電粒子源からの荷電粒子ビームを該試料の一部を分離加
工し、該試料片を形成する照射光学系と、該試料片分離
手段と、第２の荷電粒子源と該第２の荷電粒子源からの
荷電粒子ビームを、該試料片または該試料に照射する第
２の照射光学系と、該第１または該第２の荷電粒子ビー
ムの照射によって発生する２次粒子を検出する２次粒子
検出手段と、該試料片を固定する試料ホルダと該試料ホ
ルダを固定する試料載置部を保持し、かつサイドエント
リ型試料ステージ本体部と脱着可能であるカートリッジ
と、該カートリッジを収納するカートリッジステーショ
ンと、該カートリッジステーションから所望の該カート
リッジを該試料ステージ上に移載する移載手段を備えた
ことを特徴とする試料作製装置。
【請求項３】請求項１及び２記載のサイドエントリ型試
料ステージにおいて、該カートリッジと該サイドエント
リ型試料ステージ本体とは、円弧状の弾性体を介して結
合する事を特徴とする試料作製装置。
【請求項４】請求項１及び２記載のサイドエントリ型試
料ステージにおいて、該試料載置部は回転自由度を有し
ていることを特徴とする試料作製装置。
【請求項５】請求項１及び２記載のカートリッジステー
ションにおいて、該カートリッジステーションが複数の
該カートリッジを積載可能なカートリッジステーション
であって、該複数のカートリッジを判別する判別手段を
備えたカートリッジステーションであることを特徴とす
る試料作成装置。