JP2007240226A

JP2007240226A - 試料作製装置

Info

Publication number: JP2007240226A
Application number: JP2006060488A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Shibuki; 洋一渋木; Takahide Sakata; 隆英坂田; Yusuke Ishida; 裕介石田; Yusuke Kagaya; 裕介加賀谷
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】稼働率が向上し、コスト低減が図れる試料作製装置を提供することを課題とする。
【解決手段】試料基板１が載置された真空室３と、試料基板１に集束イオンビームを照射して、試料片を切り出す集束イオンビーム照射手段７と、切り出された試料片を保持する試料ホルダ８３と、試料ホルダ８３が取り付けられ、試料ホルダ８３を移動させるマニピュレータ１３と、を有する試料作製装置において、試料ホルダ８３は、マニピュレータ１３と着脱可能であるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料基板から試料片を切り出す試料作製装置に関する。

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で分析可能な試料片を作製する場合、集束イオンビームを利用して試料基板から試料片を切り出す装置が提案されている。
提案された装置は、試料基板が載置された真空室と、前記試料基板に集束イオンビームを照射して、試料片を切り出す集束イオンビーム照射手段と、切り出された前記試料片を保持する試料ホルダと、該試料ホルダが取り付けられ、前記試料ホルダを移動させるマニピュレータとを有している。

集束イオンビーム照射手段を用いて、真空室に載置された試料基板から試料片が切り出される。切り出された試料片は、マニピュレータに取り付けられた試料ホルダに保持される。

そして、試料片を保持した試料ホルダが取り付けられたマニピュレータが試料作製装置から取り外され、透過型電子顕微鏡にセットされる（例えば、特許文献１参照）。
特許第２７７４８８４号

上述した試料作製装置では、切り出された試料片を保持した試料ホルダは、試料作製装置のマニピュレータに取り付けられた状態で透過型電子顕微鏡にセットされる。従って、マニピュレータが１つしかない場合、透過型電子顕微鏡での観察が終了し、マニピュレータを試料作製装置に戻すまで、試料作製装置を稼働することができず、稼働率が悪い問題点がある。更に、稼働率を上げようとすると、マニピュレータを多数用意しなければならず、コスト増大につながる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、稼働率が向上する試料作製装置を提供することにある。更に、稼動効率を上げようとした場合のマニピュレータを多数用意する必要性をなくし、コスト低減を図ることにある。

上記課題を解決する請求項１に係る発明は、試料基板が載置された真空室と、前記試料基板に集束イオンビームを照射して、試料片を切り出す集束イオンビーム照射手段と、切り出された前記試料片を保持する試料ホルダと、該試料ホルダが取り付けられ、前記試料ホルダを移動させるマニピュレータと、を有する試料作製装置において、前記試料ホルダは、前記マニピュレータと着脱可能であることを特徴とする試料作製装置である。

真空室に載置された試料基板は、集束イオンビーム照射手段により試料片に切り出される。切り出された試料片はマニピュレータに設けられた試料ホルダに保持される。そして、試料作製装置からマニピュレータが取り出され、マニピュレータと試料ホルダとが取り外される。

請求項２に係る発明は、前記マニピュレータの前記試料ホルダが取り付けられる試料ホルダ取り付け面は回転することを特徴とする請求項１記載の試料作製装置である。
請求項３に係る発明は、前記試料ホルダは、前記マニピュレータと着脱可能な試料ホルダ本体と、基端部側が前記試料ホルダ本体に設けられ、先端部側に前記試料片を保持する針と、からなり、前記マニピュレータの試料ホルダ取り付け面には、該試料ホルダ取り付け面の回転中心を中心とした円周上に複数の試料ホルダが設けられることを特徴とする請求項２記載の試料作製装置である。

請求項４に係る発明は、前記試料ホルダは、前記マニピュレータと着脱可能な試料ホルダ本体と、基端部側が前記試料ホルダ本体に設けられ、先端部側に前記試料片を保持する複数の針と、からなり、前記マニピュレータの試料ホルダ取り付け面には、該試料ホルダ取り付け面の回転中心に前記試料ホルダが設けられることを特徴とする請求項２記載の試料作製装置である。

請求項１−４に係る発明によれば、試料ホルダはマニピュレータと着脱可能である。よって、切り出された試料片を保持した試料ホルダが取り付けられたマニピュレータを試料作製装置から取り出し、試料ホルダをマニピュレータより取り外し、試料片がない状態の試料ホルダをマニピュレータに取り付け、マニピュレータを試料作製装置にセットすることで、試料作製装置の稼働率が向上する。更に、マニピュレータを多数用意しなくても、試料作製装置の稼動効率向上が実現できコスト低減が図れる。

請求項２に係る発明によれば、前記マニピュレータの前記試料ホルダが取り付けられる試料ホルダ取り付け面は回転することにより、試料ホルダのハンドリングが容易となる。
請求項３に係る発明によれば、試料ホルダには１つの試料片が保持されるので、試料作製装置から一旦取り出した試料片を追加工する場合、追加工が必要な試料片が保持された試料ホルダのみを試料作製装置にセットすればよいので、効率がよい。

請求項４に係る発明に係る発明によれば、試料ホルダには複数の試料片が保持されるので、試料ホルダを透過型顕微鏡にセットして、試料片を観察する場合、試料ホルダの交換なしで、複数の試料片を観察することができ、観察効率がよくなる。

最初に、図１を用いて、試料作製装置の全体構成を説明する。図において、半導体ウエハや半導体チップ等の試料基板１は、真空室３内のステージ５に載置される。真空室３には、試料基板１に集束イオンビームを照射して、試料片を切り出す集束イオンビーム照射手段７と、集束イオンビームによって試料基板１から放出する２次電子を検出する２次電子検出器９と、試料基板１の集束イオンビーム照射領域にデポジション膜を形成するデポジションガスを出射するデポジションガス銃１１と、試料片１から切り出された試料片を搬送するマニピュレータ１３とが設けられている。集束イオンビーム照射手段７は集束イオンビーム照射手段制御部２７、２次電子検出器９は２次電子検出器制御手部２９、デポジションガス銃１１はデポジションガス銃制御部３１、マニピュレータ１３はマニピュレータ制御部３３、ステージ５はステージ制御部２５によって駆動されるようになっている。これら、集束イオンビーム照射手段制御部２７、２次電子検出器制御手部２９、デポジションガス銃制御部３１、マニピュレータ制御部３３、ステージ制御部２５は、コンピュータ４１によって制御されるようになっている。又、２次電子検出器９で検出された２次電子は、２次電子検出器制御部２９、コンピュータ４１を介して、表示手段４３に表示されるようになっている。

次に、図２を用いて本形態例の試料作製装置のマニピュレータ１３を説明する、
マニピュレータ１３は、本体部６１と、本体部６１に第１の関節６３を介して設けられた第１のアーム６５と、第１のアーム６５に第２の関節６７を介して設けられた第２のアーム６９と、第２のアーム６９に設けられた第３のアーム７１とからなっている。

第１のアーム６５は、第１の関節６３により、本体部６１に対してＸ軸を中心に回転（矢印Ｘ方向）するようになっている。第２のアーム６９は、第２の関節６７により、第１のアーム６５に対してＹ軸を中心に回転（矢印Ｙ方向）するようになっている。第３のアーム７１は第２のアーム６９に対して第２のアーム６９の軸方向（矢印Ｚ方向）に移動可能で、更に、第３のアーム７１は第２のアーム６９に対して第２のアーム６９の軸を中心に回転（矢印Ｒ方向）するようになっている。

次に、図３−図５を用いてマニピュレータ１３に取り付けられる試料ホルダ８１を説明する。
図３、図４に示すように、本形態例の試料ホルダ８１は、試料ホルダ本体８３と、基端部側が試料ホルダ本体８３に設けられ、先端部側に試料片８５を保持する複数の針８７とからなっている。

図３、図５に示すように、マニピュレータ１３の第３のアーム７１の先端面は、試料ホルダ８１が取り付けられる試料ホルダ取り付け面７１ａとなっている。この試料ホルダ取り付け面７１ａの回転中心に、試料ホルダ８１の試料ホルダ本体８３の基端部側が着脱可能な穴７１ｂが形成されている。

次に、上記構成の装置の作動を説明する。
ステージ５上に試料基板１は載置される。一方、集束イオンビーム照射手段７から試料基板１に向かって集束イオンビームが照射され、試料基板１から試料片８５を切り出す。そして、図５に示すように、マニピュレータ１３を用いて、試料ホルダ８１の針８７の先端を試料片８５に当接させた状態で、デポジションガス銃１１から出射されたデポジションガスでた試料片８５にデポジション膜を形成し、この膜により、試料片８５と針８７とは接続される。

各針８７に試料片８５が接続されると、試料作製装置からマニピュレータ１３が取り出され、マニピュレータ１３と試料ホルダ８１とが取り外される。
このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）試料ホルダ８１はマニピュレータ１３と着脱可能である。よって、切り出された試料片８５を保持した試料ホルダ８１が取り付けられたマニピュレータ１３を試料作製装置から取り出し、試料ホルダ８１をマニピュレータ１３より取り外し、試料片がない状態の試料ホルダ８１をマニピュレータ１３に取り付け、マニピュレータ１３を試料作製装置にセットすることで、試料作製装置の稼働率が向上する。更に、マニピュレータ１３を多数用意しなくても、試料作製装置の稼動効率向上が実現できコスト低減が図れる。
（２）第３のアーム７１は、第２のアーム６９に対して第２のアーム６９の軸を中心に回転（矢印Ｒ方向）するようになっている。よって、マニピュレータ１３の試料ホルダ８１が取り付けられる試料ホルダ取り付け面７１ａが回転し、試料ホルダ８１のハンドリングが容易となる。
（３）試料ホルダ８１には複数の試料片８５が保持されるので、試料ホルダ８１を透過型顕微鏡にセットして、試料片８５を観察する場合、試料ホルダ８１の交換なしで、複数の試料片８５を観察することができ、観察効率がよくなる。

尚、本発明は上記形態例に限定するものではない。例えば、上記形態例では、試料ホルダ８１に複数の針８７を設け、１つの試料ホルダ８１をマニピュレータ１３の第３のアーム７１の試料取り付け面７１ａの回転中心に設けた。しかし、図６に示すように、試料ホルダ８１’の試料ホルダ本体８３’に１本の針８７’を設け、マニピュレータ１３の試料ホルダ取り付け面７１ａの回転中心を中心とした円周上に複数の試料ホルダ８１’を設けてもよい。

この場合、試料ホルダ８３’には１つの試料片が保持されるので、試料作製装置から一旦取り出した試料片を追加工する場合、追加工が必要な試料片が保持された試料ホルダのみを試料作製装置にセットすればよいので、効率がよい。

試料作製装置の全体構成を説明する図である。図１のマニピュレータを説明する図である。図２の第３のアームの先端部分の拡大図である。図３で、マニピュレータと試料ホルダとが分離した状態を示す図である。図３の針の先ｓ端部分の拡大図である。他の形態例を説明する図である。

符号の説明

１試料基板
３真空室
７集束イオンビーム照射手段
１３マニピュレータ
８３試料ホルダ

Claims

試料基板が載置された真空室と、
前記試料基板に集束イオンビームを照射して、試料片を切り出す集束イオンビーム照射手段と、
切り出された前記試料片を保持する試料ホルダと、
該試料ホルダが取り付けられ、前記試料ホルダを移動させるマニピュレータと、
を有する試料作製装置において、
前記試料ホルダは、前記マニピュレータと着脱可能であることを特徴とする試料作製装置。
前記マニピュレータの前記試料ホルダが取り付けられる試料ホルダ取り付け面は回転することを特徴とする請求項１記載の試料作製装置。
前記試料ホルダは、
前記マニピュレータと着脱可能な試料ホルダ本体と、
基端部側が前記試料ホルダ本体に設けられ、先端部側に前記試料片を保持する針と、
からなり、
前記マニピュレータの試料ホルダ取り付け面には、該試料ホルダ取り付け面の回転中心を中心とした円周上に複数の試料ホルダが設けられることを特徴とする請求項２記載の試料作製装置。
前記試料ホルダは、
前記マニピュレータと着脱可能な試料ホルダ本体と、
基端部側が前記試料ホルダ本体に設けられ、先端部側に前記試料片を保持する複数の針と、
からなり、
前記マニピュレータの試料ホルダ取り付け面には、該試料ホルダ取り付け面の回転中心に前記試料ホルダが設けられることを特徴とする請求項２記載の試料作製装置。