JP2007047162A - 荷電粒子線装置および試料作製装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 探針ならびにサイドエントリ型試料ステージを、上記イオンビーム照射光学軸とウェハ面の交点を通る傾斜角を持って真空容器を大気開放することなく真空容器に出し入れ可能とする真空導入手段を配した探針移動機構およびサイドエントリ型試料ステージ微動機構用い、さらにサイドエントリ型試料ステージの試料ホルダの試料片設置部分をウェハ面と平行とする回転自由度を有したサイドエントリ型試料ステージを用いる。
【効果】
真空容器の容積が必要最小限の設置面積の小さい小型で使い勝手の優れた、大口径ウェハ用の試料作製装置、評価装置が実現できる。
【選択図】図1
Description
(1)少なくとも、真空容器内に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、試料にその先端を接触可能な針状部材および上記針状部材を保持する探針ホルダとを備え、さらに上記針状部材を真空容器内で移動させる移送手段を備える荷電粒子線装置において、上記真空容器を真空状態に保持して真空装置外から探針ホルダを出し入れ可能とする導入手段を有し、かつ上記探針ホルダの概略中心軸が試料ステージの試料設置面と傾斜角を持って交わることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
(2)少なくとも、真空容器内に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、試料にその先端を接触可能な針状部材および上記針状部材を保持する探針ホルダとを備え、さらに上記針状部材を真空容器内で移動させる移送手段を備える荷電粒子線装置において、上記真空容器を真空状態に保持して真空装置外から探針ホルダを出し入れ可能とする導入手段を有し、かつ上記探針ホルダを真空容器に支持する部材から荷電粒子ビーム照射光学系の概略中心軸までの最短距離が、上記試料ステージの水平方向最大可動範囲の1/2以下であることことを特徴とする荷電粒子線装置。
(3)少なくとも、真空容器内に試料を載置する試料ステージと、イオンビーム照射光学系と、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手段と、上記試料の一部を分離した摘出試料片を保持する針状部材および上記針状部材を保持する探針ホルダと、上記摘出試料片を設置可能な試料ホルダを備え、さらに上記針状部材を真空容器内で移動させる移送手段を備える試料作製装置において、上記真空容器を真空状態に保持して真空装置外から探針ホルダを出し入れ可能とする導入手段を有し、かつ上記探針ホルダの概略中心軸が試料ステージの試料設置面と傾斜角を持って交わることを特徴とする試料作製装置とする。
(4)少なくとも、真空容器内に試料を載置する試料ステージと、イオンビーム照射光学系と、イオンビ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、上記試料の一部を分離した摘出試料片を保持する針状部材および上記針状部材を保持する探針ホルダと、上記摘出試料片を設置可能な試料ホルダを備え、さらに上記針状部材を真空容器内で移動させる移送手段を備える試料作製装置において、上記真空容器を真空状態に保持して真空装置外から探針ホルダを出し入れ可能とする導入手段を有し、かつ上記探針ホルダを真空容器に支持する部材から荷電粒子ビーム照射光学系の概略中心軸までの最短距離が、上記試料ステージの水平方向最大可動範囲の1/2以下であることことを特徴とする試料作製装置とする。
(8)(5)記載のサイドエントリ型試料ステージにおいて、上記試料ホルダが上記真空導入手段の概略中心軸廻りに回転移動可能なサイドエントリ型試料ステージである試料作製装置とする。
(9)(3)または(4)記載の移送手段は、上記針状部材は探針と探針保持具で構成され、上記探針の先端を保護する保護カバーを有し、上記保護カバーが上記探針を収納する構成とすることを特徴とする試料作製装置とする。
(10)(5)記載の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とを特徴とする試料作製装置とする。
(11)(1)または(2)記載の荷電粒子線装置において、上記針状部材は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する電圧印加手段に連結していることを特徴とする荷電粒子線装置とする。
(12)(1)または(2)記載の荷電粒子線装置において、上記針状部材を試料に接触させ、上記試料の電気的特性を測定することを特徴とする荷電粒子線装置とする。
(13)(1)または(2)記載の荷電粒子線装置において、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と、上記針状部材に電圧を供給する電源とを有し、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、上記試料の二次粒子像を上記画像表示器に表示することを特徴とする荷電粒子線装置とする。
探針ホルダ10をエアロックバルブ8の手前まで挿入する。この状態でエアロック室2は探針ホルダ10の外筒に配した真空シール7で気密が保たれる。挿入後排気管12からエアロック室外筒11の中空部分を通して、エアロック室2内を真空に排気する。エアロック室2の圧力が所定の圧力に到達したことを確認後、エアロックバルブ開閉機構9を用いてエアロックバルブ8を開放し、探針ホルダ10を真空容器6内に導入する。以上の操作で、真空容器6を大気にさらすことなく探針3を真空容器6内に導入することができる。
試料片32を固着する試料設置部43は試料ホルダ33aに保持する。試料ホルダ33aの駆動軸44側の端面に突出部45を設ける。突出部45の形状は問わない。駆動軸44の真空側の端面に、自由端が駆動軸44の回転中心軸から偏芯した位置に、前述した突出部45の面と駆動軸44の中心軸と平行な姿勢で接触する回転軸46を配する。試料ホルダ33aの回転移動は、駆動軸44をつまみ47を回転することで回転軸46が偏芯回転し、回転軸46の自由端が接触した突出部45が回転軸46の偏芯量と回転量に応じて回転軸受73を回転中心として回転移動する。すなわち試料ホルダ33aが回転移動する。本実施例では30°回転できる。また試料ホルダ33a部分の外筒48の一部を切り欠いた構造としたことで、試料片32の試料設置部43への固着およびFIBによる試料片32の成形加工が容易に行える。またサイドエントリ型試料ステージ42を駆動する試料ステージ微動機構41および試料ステージ位置コントローラ78を、図2および図3に示した探針移動機構1と同1の機構系、制御系を用いることで、生産性が向上し、装置価格の低価格化が図られる他、メンテナンス性、操作性の向上を実現できる。
突出した駆動軸53には歯車56bを固定し、駆動軸53の端面には直進移動のアクチュエータである微小送り機構57を押圧させている。歯車56bと噛み合う別の歯車56aを、駆動軸53と平行に配し、歯車56aに回転移動用のつまみ47を固定する。図示していないがこれら歯車56a、56bは回転自在な部材を介して保持されていることは言うまでもない。以上が探針3の回転、および収納の2自由度を有する探針ホルダ10の基本的な構成である。
イオン源とイオン源からのイオンビームを集束するレンズとイオビームを偏向する偏向器と試料に照射するための対物レンズとから成るイオンビーム光学系を収納したイオビーム鏡筒を有する。更に、電子源と電子源からの電子ビームを集束するレンズと電子ビームを偏向する偏向器と試料に照射するための対物レンズとからなる電子ビーム光学系を収納した電子ビーム鏡筒を有する。このようなイオンビーム鏡筒と電子線鏡筒を有する荷電粒子線装置では、イオンビーム鏡筒と電子線鏡筒とが互いに試料ステージの試料載置面に対して相対的に傾斜させている。試料ステージに載置した試料から試料片をイオンビームで分離し探針の先端に取り付けられた針状部材にイオンビームとガスとで堆積接合して摘出する。取り出した試料片を電子線鏡筒の下に移動させ電子線が試料片の所定の部分に照射できるように試料片を保持している探針ホルダを回動させる。試料からの二次電子を検出器で検出して走査電子顕微鏡像を得ることも可能となる。
回路の一端に電圧を印加した探針3を接触させ、その回路に設計上接続されているであろう個所の観察を行う。もし断線もなく接続されている場合、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える。これらの動作は中央演算処理装置40によって一括して制御される。本実施例において、探針3の移動機構は、図2および図3に示した斜入射型の探針移動機構1を用いることによって、大口径のウェハ17の検査を小型の装置で実現でき、また探針3の交換などが容易に可能な構成であることから、装置の稼働率が向上できる。
Claims (6)
- 真空容器内に試料を載置する試料ステージと、荷電粒子源と、前記荷電粒子源からの荷電粒子ビームを試料に照射するための照射光学系と、試料に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器と、先端を試料に接触可能な針状部材と、上記針状部材を保持する探針ホルダと、前記真空容器の外から前記探針ホルダを出し入れ可能とする導入機構と、上記探針ホルダを前記試料ステージの表面に対し傾斜させる機構を有する移動機構と、を具備したことを特徴とする試料作製装置。
- 真空容器内に試料を載置する試料ステージと、第1の荷電粒子源と、前記第1の荷電粒子源からの荷電粒子ビームを前記試料ステージ上の試料の一部を分離加工する第1の照射光学系と、分離した試料片を摘出するための針状部材と、前記針状部材を保持する探針ホルダと、第2の荷電粒子源と、前記第2の荷電粒子源からの荷電粒子ビームを前記探針ホルダに取り付けられている試料片にまたは試料ステージ上の試料に照射する第2の照射光学系と、前記第1または第2の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、前記針状部材を上記真空容器内で移動させ前記試料ステージの表面に対し傾斜させる構造を有する移動機構と、上記真空容器外から上記探針ホルダを出し入れ可能とする導入手段と、を有することを特徴とする試料作製装置。
- 前記第1の荷電粒子源と第1の照射光学系と、第2の荷電粒子源と第2の照射光学系とは前記試料ステージの試料載置面に対し相対的に傾斜して配置されていることを特徴する請求項2記載の試料作製装置。
- 試料を載置する試料ステージと、
当該試料ステージを内部に有する試料室と、
イオンビームを試料に照射する照射光学系と、
前記イオンビームの照射により前記試料より分離した試料片を摘出する針状部材と、
摘出された前記試料片を載置する試料ホルダと、
少なくとも前記試料片に電子ビームを照射する電子ビーム光学系とを備え、
前記試料ステージの表面に対して前記針状部材を傾斜させる手段を備えることを特徴とする試料作製装置。 - 前記試料ホルダを搭載し、前記試料室内に導入可能なサイドエントリ型ステージを備えることを特徴とする請求項4に記載の試料作製装置。
- 請求項4または5に記載の試料作製装置において、
前記試料ホルダに前記試料片を載置した後に当該試料片に前記イオンビームを照射することを特徴とする試料作製装置。
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JP2009109236A (ja) * | 2007-10-26 | 2009-05-21 | Masanori Owari | アトムプローブ用針状試料の加工方法及び集束イオンビーム装置 |
CN106383045A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-02-08 | 中国科学院物理研究所 | 一种便携式多功能超高真空样品处理与制备装置 |
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