JP2008122166A

JP2008122166A - 探針交換方法及び探針交換用冶具

Info

Publication number: JP2008122166A
Application number: JP2006304637A
Authority: JP
Inventors: Masaru Sekine; 根賢関
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】装置のコストアップが生じることなく探針の交換作業を効率的に行う。
【解決手段】試料室２内において、第１の探針６の先端部をメタルデポジションによりダミー部材１１に固着し、イオンビーム１ｂの照射により第１の探針６を切断して先端側部分６ｂと基端側部分６ａとに分離し、ダミー部材１１を移動させて当該先端側部分６ｂを移動し、保持部材１３に固定された第２の探針１２を当該基端側部分６ａにメタルデポジションにより固着し、イオンビーム１ｂの照射により第２の探針１２と保持部材１３とを分離し、その後保持部材１３を第２の探針１２から移動させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＦＩＢ（集束イオンビーム）照射機構を備える試料加工装置の試料室内に設置されたマニピュレータの探針を交換するための探針交換方法及び探針交換用冶具に関する。

ＦＩＢを照射して試料基板を微細加工し、これにより試料片の作成を行う試料加工装置においては、試料基板が配置される試料室にマニピュレータが備えられている。マニピュレータには探針（プローブ）が設けられている。

さらに、この試料加工装置の試料室には、ＦＩＢ照射機構であるＦＩＢ鏡筒と、メタルデポジション機構とが取付けられている。メタルデポジション機構は、ガス銃を備え、デポジションガスを試料基板の所定箇所に出射して、試料基板上にデポジション膜を形成する。なお、試料室内及びＦＩＢ鏡筒内は、それぞれ所定の真空度に減圧される。

ＦＩＢ鏡筒は、イオン源とイオン光学系とを備え、イオン源から放出されたイオンビームは、イオン光学系により集束されてＦＩＢとなり、試料基板上に照射される。このとき、イオン光学系により、試料基板上におけるＦＩＢの照射位置が制御される。

試料基板において、ＦＩＢが照射された箇所はエッチングされることとなる。これにより、試料基板から試料片が切り出される。

このとき、マニピュレータに備えられた探針の先端部を、試料基板から切り出される試料片に接触させておく。そして、メタルデポジション機構から出射されるデポジションガスを当該接触部分に供給し、探針の先端部及び試料片にデポジション膜を形成する。これにより、ＦＩＢ照射により切り出される試料片がデポジション膜を介して探針に固着される。

探針に固着された試料片は、試料加工装置の試料室外に搬送される。搬送された当該試料片は、例えば、透過形電子顕微鏡（ＴＥＭ）による観察対象となる（特許文献１参照）。

ここで、試料室内のマニピュレータに設けられる探針は消耗品であるので、順次交換する必要が生じる。このように、試料室内のプローブを交換する手法としては、試料室の他に予備試料室を設け、該予備試料室内に複数のプローブホルダを貯留しておく手法（特許文献２参照）等がある。

特開平５−５２７２１号公報特開２００２−１８１８９８号公報

従来の試料加工装置においては、試料室内のマニピュレータに配置される探針の交換を行う際には、減圧状態とされた試料室内を常圧に復帰させ、試料室内を開放した状態で人手により探針の交換を行い、その後試料室内の真空引きを行って、探針交換前の真空度まで試料室内を減圧していた。

そのため、探針交換前での試料室の常圧復帰プロセス、及び探針交換後での試料室の減圧プロセスに時間が必要となり、探針交換作業に要する試料加工装置の再立ち上げに時間がかかっていた。従って、探針交換作業を効率的に行うことができず、試料加工装置を用いた試料加工作業の効率が悪化するという要改善点があった。

なお、上記特許文献２に記載されたプローブ装置においては、試料室内の真空状態を維持しながらプローブ交換ができる構成を開示しているが、プローブを備えたプローブホルダを搬送するための搬送手段を装置に別途設ける必要があり、装置のコストアップを引き起こす可能性がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、装置のコストアップが生じることなく探針の交換作業を効率的に行うことのできる探針交換方法及び探針交換用冶具を提供することを目的とする。

本発明に基づく探針交換方法は、試料室内のマニピュレータにその基端部が取付けられた第１の探針の先端部をメタルデポジションによりダミー部材に固着する工程と、イオンビームの照射により第１の探針を切断し、当該第１の探針を先端側部分と基端側部分とに分離する工程と、ダミー部材を移動することにより前記先端側部分を移動する工程と、保持部材に固定された第２の探針を前記基端側部分に接近させ、メタルデポジションにより第２の探針を当該基端側部分に固着する工程と、イオンビームの照射により第２の探針と保持部材とを分離する工程と、保持部材を第２の探針から移動する工程とを有することを特徴とする。

また、本発明に基づく探針交換用冶具は、当該探針交換方法において用いられる探針交換用冶具であって、第１の探針の先端部が固着される前記ダミー部材と、第２の探針を保持する前記保持部材と、これらダミー部材及び保持部材を載置する基台とからなることを特徴とする。

本発明においては、試料室内において、第１の探針の先端部をメタルデポジションによりダミー部材に固着し、イオンビームの照射により第１の探針を切断して先端側部分と基端側部分とに分離し、ダミー部材を移動させて当該先端側部分を移動し、保持部材に固定された第２の探針を当該基端側部分にメタルデポジションにより固着し、イオンビームの照射により第２の探針と保持部材とを分離し、その後保持部材を第２の探針から移動させる。

これにより、試料室内の真空雰囲気を維持した状態で探針の交換作業（第１の探針から第２の探針への交換作業）を行うことができるので、試料室内の常圧復帰プロセス及びその後の減圧プロセスを行う必要がなく、探針の交換作業を効率的に行うことができる。

この場合、別途搬送手段を装置に設ける必要がなく、装置のコストアップが生じることがない。

以下、図面を参照して、本発明について説明する。図１は、本発明において適用される試料加工装置を示す概略構成図である。

同図において、ＦＩＢ鏡筒（ＦＩＢ（集束イオンビーム）照射機構）１は、試料室２に取付けられており、試料室２内に配置された試料基板（図示せず）にイオンビームを照射する。

試料基板は、試料室２内のステージ７に載置される。ステージ７は、図示しない駆動手段により、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能であり、またＲ方向（回転方向）及びＴ方向（傾斜方向）に移動できる。ここで、Ｘ−Ｙ面は水平面であり、Ｚ方向は垂直方向である。これにより、ステージ７に載置された試料基板の位置が制御される。

さらに、試料室２内には、マニピュレータ４が設置されている。マニピュレータ４は、試料室２の底面上に載置された駆動機構４１と、駆動機構４１に載置された探針保持板５とからなる。駆動機構４１は、Ｘ方向駆動部４ａ、Ｙ方向駆動部４ｂ、及びＺ方向駆動部４ｃを備えている。

探針保持板５の先端には、探針６の基端部が取付けられている。そして、探針６の先端部は、ステージ７に臨んでおり、ステージ７上に載置された試料基板ないし試料片（以下、「試料」という）に接触することができる。

また、試料室２には、メタルデポジション機構３が設置されている。メタルデポジション機構３は、その先端部３ａがステージ７に臨んでおり、図示しないガス銃を内部に備えている。メタルデポジション機構３の先端部３ａからはデポジションガスが出射し、これによりステージ７上に載置された試料の所定箇所にデポジションガスを供給することができる。デポジションガスが供給された当該所定箇所には、デポジション膜が形成される。なお、試料室２内及びＦＩＢ鏡筒１内は、それぞれ所定の真空度に減圧される。

ここで、ＦＩＢ鏡筒１は、イオン源とイオン光学系とを備えており、その先端部１ａがステージ７に臨んでいる。イオン源から放出されたイオンビームは、イオン光学系により集束されたＦＩＢ（集束イオンビーム）となり、ステージ７上に載置された試料に照射される。このとき、イオン光学系により、試料上におけるＦＩＢの照射位置が制御される。

試料基板において、ＦＩＢが照射された箇所はエッチングされる。これにより、試料基板から試料片が切り出される。

このとき、マニピュレータ４の探針保持板５に保持された探針６の先端部を、試料基板から切り出される試料片に接触させておく。そして、メタルデポジション機構３の先端部３ａから出射されるデポジションガスを当該接触部に供給する。この結果、デポジションが供給された探針６の先端部及び試料片にデポジション膜が形成される。これにより、ＦＩＢ照射により切り出される試料片がデポジション膜を介して探針６に固着される。

探針６に固着された試料片は、試料室２の外部に搬送され、例えばＴＥＭによる観察対象となる。なお、ステージ７上には、後述する探針交換用冶具１４が載置される。

このような試料加工装置に適用される本発明の探針交換方法及び探針交換用冶具について、図２から図７を参照して、以下に説明する。

まず、探針交換用冶具１４の移動及び／又は探針６（第１の探針）の移動を行うことにより、図２に示すごとく、探針６の先端部を探針交換用冶具１４に備えられたダミー部材１１に接近及び接触させる。探針交換用冶具１４は、同図には図示されていないステージ７（図１参照）に載置されており、ステージ７を移動することにより探針交換用冶具１４もこれに伴い移動する。

また、探針６は、その基端部がマニピュレータ４の探針保持板５に取付けられており、マニピュレータ４を駆動することにより、探針６が適宜移動する。なお、探針６は、使用済みの探針である。

探針交換用冶具１４は、ダミー部材１１と、保持部材１３と、これらダミー部材１１及び保持部材１３を載置する基台１０とからなっている。保持部材１３には、探針（第２の探針）１２が取付けられている。これにより、保持部材１３は探針１２を保持している。ここで、探針１２は、未使用の探針である。

探針６の先端部がダミー部材１１に接触している状態で、メタルデポジション機構３の先端部３ａから所定のデポジションガス（金属成分を有する）を当該接触部に供給する。この結果、メタルデポジションにより、探針６の先端部がデポジション膜を介してダミー部材１１に固着される。

次に、図３に示すごとく、ＦＩＢ鏡筒１から探針６の中央部に集束イオンビーム１ｂを照射する。これにより、探針６は、中央部で切断され、先端側部分６ｂと基端側部分６ａとに分離される。

その後、ステージ７を移動させて探針交換用冶具１４の移動を行い、図４に示すごとく、探針交換用冶具１４に備えられた保持部材１３に保持されている探針１２の基端部を、上記分離後の探針６の基端側部分６ａに接近させる。

そして、図５に示すごとく、探針６の基端側部分６ａと探針１２の基端部とが互いに接近している両者の当該接近部分に、メタルデポジション機構３の先端部３ａから所定のデポジションガスを供給する。この結果、メタルデポジションにより、探針１２がデポジション膜を介して当該基端側部分６ａに固着される。

さらに、図６に示すごとく、保持部材１２において探針１２を保持している箇所に、ＦＩＢ鏡筒１から集束イオンビーム１ｂを照射する。これにより、当該箇所が切断され、探針１２と保持部材１３とが分離される。

その後、上記基端側部分６ａに固着された探針１２をマニピュレータ４の駆動により持ち上げ、この状態でステージ７を移動させて探針交換用冶具１４の移動を行い、図７に示すごとく、保持部材１３を探針１２から移動させる。移動後の探針交換用冶具１４は、探針６の先端側部分６ｂがダミー部材に固着された状態で回収される。

以上の工程により、マニピュレータ４に支持された使用済みの探針（第１の探針６）が、新しい未使用の探針（探針１２）に交換されることとなる。このとき、上記各工程を順次実行する際には、試料室２内部は真空状態のままでよい。

以上のように、本発明における探針交換方法は、試料室２内のマニピュレータ４にその基端部が取付けられた第１の探針６の先端部をメタルデポジションによりダミー部材１１に固着する工程と、イオンビーム１ｂの照射により第１の探針６を切断し、第１の探針６を先端側部分６ｂと基端側部分６ａとに分離する工程と、ダミー部材１１を移動することにより先端側部分６ｂを移動する工程と、保持部材１３に固定された第２の探針１２を基端側部分６ａに接近させ、メタルデポジションにより第２の探針１２を基端側部分６ａに固着する工程と、イオンビーム１ｂの照射により第２の探針１２と保持部材１３とを分離する工程と、保持部材１３を第２の探針１２から移動する工程とを有している。

このとき、ダミー部材１１と保持部材１３は同一の基台１０上に配置されており、基台１０を移動することにより、ダミー部材１１に固着された先端側部分６ｂの移動及び保持部材１３に固定された第２の探針１２の基端側部分６ａへの接近移動を行う。

そして、基台１０を移動することにより、保持部材１３を第２の探針１２から移動させている。

また、本発明における探針交換用冶具１４は、上記探針交換方法において用いられる探針交換用冶具であって、第１の探針６の先端部が固着されるダミー部材１１と、第２の探針１２を保持する保持部材１３と、これらダミー部材１１及び保持部材１３を載置する基台１０とからなり、基台１０は試料室１２のステージ７上に配置されるものである。

このように、本発明においては、試料室２内において、第１の探針６の先端部をメタルデポジションによりダミー部材１１に固着し、イオンビーム１ｂの照射により第１の探針６を切断して先端側部分６ｂと基端側部分６ａとに分離し、ダミー部材１３を移動させて先端側部分６ｂを移動し、保持部材１３に固定された第２の探針１２を基端側部分６ａにメタルデポジションにより固着し、イオンビーム１ｂの照射により第２の探針１２と保持部材１３とを分離し、その後保持部材１３を第２の探針１２から移動させる。

これにより、試料室２内の真空雰囲気を維持した状態で探針の交換作業（第１の探針６から第２の探針１２への交換作業）を行うことができるので、試料室２内の常圧復帰プロセス及びその後の減圧プロセスを行う必要がなく、探針の交換作業を効率的に行うことができる。

本発明において適用される試料加工装置を示す概略構成図である。第１の探針の先端部をダミー部材に固着する工程を示す図である。第１の探針を切断し、先端側部分と基端側部分とに分離する工程を示す図である。第２の探針を上記基端側部分に接近させる工程を示す図である。第２の探針と上記基端側部分との接近部分にデポジションガスを供給する工程を示す図である。第２の探針と保持部材１３とを分離する工程を示す図である。保持部材を探針から移動させる工程を示す図である。

符号の説明

１…ＦＩＢ鏡筒（ＦＩＢ照射機構）、２…試料室、３…メタルデポジション機構、４…マニピュレータ、５…探針保持板、６…探針（第１の探針）、７…ステージ、１０…基台、１１…ダミー部材、１２…探針（第２の探針）、１３…保持部材、１４…探針交換用冶具

Claims

試料室内のマニピュレータにその基端部が取付けられた第１の探針の先端部をメタルデポジションによりダミー部材に固着する工程と、イオンビームの照射により第１の探針を切断し、当該第１の探針を先端側部分と基端側部分とに分離する工程と、ダミー部材を移動することにより前記先端側部分を移動する工程と、保持部材に固定された第２の探針を前記基端側部分に接近させ、メタルデポジションにより第２の探針を当該基端側部分に固着する工程と、イオンビームの照射により第２の探針と保持部材とを分離する工程と、保持部材を第２の探針から移動する工程とを有する探針交換方法。
前記ダミー部材と前記保持部材は同一の基台上に配置されており、当該基台を移動することにより、前記ダミー部材に固着された前記先端側部分の移動及び前記保持部材に固定された第２の探針の前記基端側部分への接近移動を行うことを特徴とする請求項１記載の探針交換方法。
前記基台を移動することにより、前記保持部材を第２の探針から移動させることを特徴とする請求項２記載の探針交換方法。
請求項１乃至３何れか記載の探針交換方法において用いられる探針交換用冶具であって、第１の探針の先端部が固着される前記ダミー部材と、第２の探針を保持する前記保持部材と、これらダミー部材及び保持部材を載置する基台とからなる探針交換用冶具。
前記基台は、前記試料室内の移動ステージ上に配置されることを特徴とする請求項４記載の探針交換用冶具。