JP2008235460A - Wafer carrying and holding mechanisms, and sample creating apparatus - Google Patents

Wafer carrying and holding mechanisms, and sample creating apparatus Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide wafer carrying and holding mechanisms capable of carrying the wafer holder by positioning it accurately and holding the wafer holder by positioning it accurately without varying the position of a wafer holder having a mounted wafer, and provide a sample creating apparatus. <P>SOLUTION: The wafer carrying mechanism 51 comprises a wafer holder 30 having a holder main body whose top surface can mount a wafer W and guide portions for positioning the wafer W on the holder main body; a carrying robot 18 having an arm in contact with the rear surface of the holder main body of the wafer holder 30 and capable of carrying the wafer W present on the wafer holder 30 by moving the arm; a positioning means 51a constituted of a plurality of recessed portions 41a, 41b formed on the rear surface of the holder main body of the wafer holder 30 and a plurality of protruding portions 43a, 43b formed on the arm of the carrying robot 18 to be engaged with the recessed portions 41a, 41b when the arm is brought into contact with the rear surface of the holder main body. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウエハを搬送するウエハ搬送機構、ウエハを保持するウエハ保持機構、及び、ウエハから試料を作製する試料作製装置に関する。   The present invention relates to a wafer transfer mechanism for transferring a wafer, a wafer holding mechanism for holding a wafer, and a sample preparation apparatus for preparing a sample from a wafer.

半導体等のウエハの製造過程で発生した欠陥の評価には、透過電子顕微鏡(TEM)が使用されており、ウエハから極薄に切断された断面試料によって観察が行われる。このような極薄の断面試料の作製には、集束イオンビーム鏡筒を有する試料作製装置が使用される。すなわち、ウエハの所定箇所に集束イオンビーム鏡筒によって集束イオンビームを照射してエッチングし、透過電子顕微鏡で観察することが可能な厚さの薄片部を形成して断面試料を作製する。そして、この断面試料をウエハから取り出して、透過電子顕微鏡まで搬送することで断面試料の観察を行う。   A transmission electron microscope (TEM) is used to evaluate defects generated in the process of manufacturing a wafer such as a semiconductor, and observation is performed with a cross-sectional sample cut from a wafer. A sample preparation apparatus having a focused ion beam column is used for manufacturing such an extremely thin cross-sectional sample. That is, a focused ion beam is irradiated onto a predetermined portion of the wafer by a focused ion beam column and etched to form a thin piece portion having a thickness that can be observed with a transmission electron microscope to produce a cross-sectional sample. And this cross-sectional sample is taken out from a wafer, and a cross-sectional sample is observed by conveying to a transmission electron microscope.

従来、このような集束イオンビーム鏡筒を有する試料作製装置では、ウエハ搬送機構を備えていて、このウエハ搬送機構を構成する搬送ロボットによってウエハが搭載されたウエハホルダの下面を保持して搬送する方式が多く採用されている。また、集束イオンビーム鏡筒が設けられた試料室の外部には、ウエハホルダを載置するホルダ台を備えていて、このホルダ台にウエハホルダを搭載した状態で、ウエハの交換を行っている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−365182号公報
Conventionally, in a sample preparation apparatus having such a focused ion beam column, a wafer transfer mechanism is provided, and a transfer robot that holds the wafer is held and transferred by a transfer robot that constitutes the wafer transfer mechanism. Is often adopted. In addition, a holder base for mounting a wafer holder is provided outside the sample chamber provided with the focused ion beam column, and the wafer is exchanged with the wafer holder mounted on the holder base (for example, , See Patent Document 1).
JP 2002-365182 A

しかしながら、特許文献1のような試料作製装置においては、ウエハ搬送機構の搬送ロボットでウエハホルダを搬送する場合において、搬送ロボットが加速や減速、あるいは、旋回などの動作を行うと、作用する慣性力によって、搬送ロボットに対してウエハホルダが位置ずれしてしまう場合があった。このような場合、搬送先において、予定と異なる位置にウエハホルダが存在することで搬送エラーを引き起こしてしまい、装置稼働時間の低下も招いてしまう。   However, in a sample preparation apparatus such as Patent Document 1, when a wafer holder is transferred by a transfer robot of a wafer transfer mechanism, if the transfer robot performs an operation such as acceleration, deceleration, or turning, an inertial force that acts is applied. In some cases, the wafer holder is displaced with respect to the transfer robot. In such a case, a transfer error occurs due to the presence of the wafer holder at a position different from the schedule at the transfer destination, and the apparatus operating time is also reduced.

特に、上記搬送ロボットによる搬送を試料室の内部など真空雰囲気中で行う場合には、ウエハホルダ及び搬送ロボットに重量制限や動作範囲制限等の制約が生じてしまい、ウエハホルダ及び搬送ロボットに複雑な機構を具備させることができない。すなわち、搬送ロボットの具体的な機構としては、例えば、板状でウエハホルダを載置して搬送するような単純な機構とする必要があり、それ故に上記のような位置ずれの問題が生じやすくなってしまう。   In particular, when the transfer by the transfer robot is performed in a vacuum atmosphere such as the inside of a sample chamber, restrictions such as a weight limit and an operation range limit occur on the wafer holder and the transfer robot, and a complicated mechanism is provided on the wafer holder and the transfer robot. Can not be equipped. That is, as a specific mechanism of the transfer robot, for example, it is necessary to use a simple mechanism in which a wafer holder is mounted in a plate shape and transferred, and therefore the above-described problem of misalignment is likely to occur. End up.

また、搬送ロボットによって試料室から搬送されるウエハホルダは、ホルダ台上に載置され、この状態でウエハの交換等を行うが、搬送ロボットからホルダ台に、あるいは、ホルダ台から搬送ロボットにウエハホルダを受け渡す際にも同様に位置ずれが生じてしまう場合があり、このような場合にも搬送エラーが生じてしまう問題があった。   In addition, the wafer holder transferred from the sample chamber by the transfer robot is placed on the holder table, and the wafer is exchanged in this state. The wafer holder is transferred from the transfer robot to the holder table or from the holder table to the transfer robot. Similarly, there may be misalignment in delivery, and in such a case, there is a problem that a transport error occurs.

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、ウエハが搭載されたウエハホルダの位置を変化させてしまうことなく、正確に位置決めして搬送することが可能なウエハ搬送機構、及び、正確に位置決めして保持することが可能なウエハ保持機構、並びに、試料作製装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a wafer transfer mechanism capable of accurately positioning and transferring without changing the position of a wafer holder on which a wafer is mounted, and A wafer holding mechanism capable of accurately positioning and holding, and a sample preparation apparatus are provided.

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のウエハ搬送機構は、上面にウエハを載置可能なホルダ本体、及び、該ホルダ本体に前記ウエハを位置決めするガイド部を有するウエハホルダと、該ウエハホルダの前記ホルダ本体の下面に当接するアームを有し、該アームを移動させることで前記ウエハホルダ上の前記ウエハを搬送する搬送ロボットと、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記搬送ロボットの前記アームの一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記アームが前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された位置決め手段とを備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The wafer transfer mechanism of the present invention includes a holder main body capable of placing a wafer on an upper surface, a wafer holder having a guide portion for positioning the wafer on the holder main body, and an arm that contacts the lower surface of the holder main body of the wafer holder. A transfer robot for transferring the wafer on the wafer holder by moving the arm, a plurality of recesses formed on one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the arm of the transfer robot; And positioning means formed of a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portions when the arm is in contact with the lower surface of the holder main body.

この発明に係るウエハ搬送機構によれば、ガイド部によってホルダ本体上にウエハを位置決めしたウエハホルダは、搬送ロボットのアームをホルダ本体に下面に当接させることで保持され、アームの移動によって搬送される。この際、アームとホルダ本体との間では、位置決め手段を構成する複数の凹部と凸部とが嵌合していることで、ウエハホルダは、凹部及び凸部によって決定されるアーム上の位置に正確に位置決めされ、また、搬送中に慣性力が作用して位置ずれしてしまうことなく搬送することができる。   According to the wafer transfer mechanism of the present invention, the wafer holder having the wafer positioned on the holder main body by the guide unit is held by bringing the arm of the transfer robot into contact with the lower surface of the holder main body, and is transferred by the movement of the arm. . At this time, a plurality of concave portions and convex portions constituting the positioning means are fitted between the arm and the holder main body, so that the wafer holder can be accurately positioned on the arm determined by the concave and convex portions. In addition, it can be transported without being displaced due to inertial force acting during transport.

また、本発明のウエハ保持機構は、上面にウエハを載置可能なホルダ本体、及び、該ホルダ本体に前記ウエハを位置決めするガイド部を有するウエハホルダと、該ウエハホルダの前記ホルダ本体の下面に当接して支持するホルダ台と、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面、または、前記ホルダ台の一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成され、前記ホルダ台が前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された位置決め手段とを備えることを特徴としている。   Further, the wafer holding mechanism of the present invention is in contact with the lower surface of the holder main body of the holder main body capable of placing the wafer on the upper surface, a wafer holder having a guide portion for positioning the wafer on the holder main body, and the holder main body. A holder base for supporting the wafer holder, the lower surface of the holder body of the wafer holder, a plurality of recesses formed on one side of the holder base, and the other on the lower surface of the holder body. And positioning means constituted by a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portions when contacted.

この発明に係るウエハ保持機構によれば、ガイド部によってホルダ本体上にウエハを位置決めしたウエハホルダは、ホルダ台がホルダ本体の下面に当接することで支持された状態となる。この際、ホルダ台とホルダ本体との間では、位置決め手段を構成する複数の凹部と凸部とが嵌合していることで、ウエハホルダは、凹部及び凸部によって決定されるホルダ台上の位置に正確に位置決めすることができる。   According to the wafer holding mechanism of the present invention, the wafer holder in which the wafer is positioned on the holder main body by the guide portion is in a state of being supported by the holder base contacting the lower surface of the holder main body. At this time, a plurality of concave portions and convex portions constituting the positioning means are fitted between the holder base and the holder main body, so that the wafer holder is positioned on the holder base determined by the concave portions and the convex portions. Can be accurately positioned.

また、本発明の試料作製装置は、上記のウエハ搬送機構と、前記ウエハを保持した前記ウエハ搬送機構の前記ウエハホルダを、前記搬送ロボットから受け取って内部に収容するとともに、該内部を真空状態に排気可能な試料室と、該試料室の内部に収容された前記ウエハに荷電粒子ビームを照射可能な荷電粒子ビーム鏡筒とを備えることを特徴としている。   The sample preparation apparatus of the present invention receives the wafer transfer mechanism and the wafer holder of the wafer transfer mechanism holding the wafer from the transfer robot and accommodates them inside, and evacuates the inside to a vacuum state. And a charged particle beam column capable of irradiating the wafer contained in the sample chamber with a charged particle beam.

この発明に係る試料作製装置によれば、ウエハ搬送機構によってウエハホルダに搭載されたウエハを、正確に位置決めし、また、搬送中に位置ずれしてしまうこと無く搬送することができる。このため、試料室の内部に搬送されたウエハに、荷電粒子ビーム鏡筒から正確に荷電粒子ビームを照射してウエハの加工、観察を行うことができる。   According to the sample preparation apparatus of the present invention, the wafer mounted on the wafer holder can be accurately positioned by the wafer transfer mechanism, and can be transferred without being displaced during transfer. Therefore, it is possible to process and observe the wafer by accurately irradiating the charged particle beam from the charged particle beam column to the wafer transported into the sample chamber.

また、上記の試料作製装置において、前記試料室の外部に設けられ、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面に当接して支持可能なホルダ台を有するウエハ保持機構を備えることがより好ましいとされている。   In the sample preparation apparatus, it is more preferable to include a wafer holding mechanism that is provided outside the sample chamber and has a holder base that can contact and support the lower surface of the holder body of the wafer holder. Yes.

この発明に係る試料作製装置によれば、ウエハ搬送機構によって搬送されるウエハホルダをウエハ保持機構のホルダ台上に載置することで、試料室の外部のホルダ台上においてウエハホルダへのウエハの受け渡し、または、受け取りを行うことができる。   According to the sample preparation apparatus according to the present invention, the wafer holder transferred by the wafer transfer mechanism is placed on the holder table of the wafer holding mechanism, so that the wafer is transferred to the wafer holder on the holder table outside the sample chamber. Or it can be received.

また、上記の試料作製装置において、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記ウエハ保持機構の前記ホルダ台の一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記ホルダ台が前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された他の位置決め手段を有することがより好ましいとされている。   Further, in the sample preparation device, a plurality of recesses formed on one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the holder base of the wafer holding mechanism, and the holder base formed on the other of the holder base is the holder. It is more preferable to have other positioning means composed of a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portions when contacting the lower surface of the main body.

この発明に係る試料作製装置によれば、ウエハホルダがウエハ保持機構のホルダ台に保持された状態において、ホルダ台とホルダ本体との間では、他の位置決め手段を構成する複数の凹部と凸部とが嵌合していることで、ウエハホルダは、凹部及び凸部によって決定されるホルダ台上の位置に正確に位置決めすることができる。このため、ウエハホルダ上のウエハを正確に受け渡し、または、受け取ることができる。   According to the sample preparation device of the present invention, in a state where the wafer holder is held by the holder base of the wafer holding mechanism, a plurality of concave portions and convex portions constituting other positioning means are provided between the holder base and the holder body. Are fitted, the wafer holder can be accurately positioned at a position on the holder base determined by the concave and convex portions. For this reason, the wafer on the wafer holder can be accurately delivered or received.

本発明のウエハ搬送機構によれば、ウエハホルダと搬送ロボットとの間に位置決め手段を有することで、ウエハが搭載されたウエハホルダの位置を変化させてしまうことなく、正確に位置決めして搬送することが可能である。
また、本発明のウエハ保持機構によれば、ウエハホルダとホルダ台との間に位置決め手段を有することで、ウエハが搭載されたウエハホルダの位置を変化させてしまうことなく、正確に位置決めして保持することが可能である。
また、本発明の試料作製装置によれば、上記のようなウエハ搬送機構を備えることで、搬送エラーが生じてしまうこと無く、正確に、かつ、効率的にウエハを加工することができる。
According to the wafer transfer mechanism of the present invention, the positioning means is provided between the wafer holder and the transfer robot, so that the wafer holder on which the wafer is mounted can be accurately positioned and transferred without changing the position of the wafer holder. Is possible.
Further, according to the wafer holding mechanism of the present invention, the positioning means is provided between the wafer holder and the holder base, so that the wafer holder on which the wafer is mounted is accurately positioned and held without changing the position. It is possible.
Further, according to the sample preparation apparatus of the present invention, by providing the wafer transfer mechanism as described above, a wafer can be processed accurately and efficiently without causing a transfer error.

図1から図15は、この発明に係る実施形態を示している。図1に示すように、試料作製装置1は、図2に示すウエハホルダ30を使用することによって略板状のウエハWを試料室2まで搬送し、試料室2の内部2aにおいて集束イオンビーム(荷電粒子ビーム)を照射して断面試料を作製するものである。以下、試料作製装置1及びウエハホルダ30の詳細について説明する。   1 to 15 show an embodiment according to the present invention. As shown in FIG. 1, the sample preparation apparatus 1 uses a wafer holder 30 shown in FIG. 2 to transfer a substantially plate-like wafer W to the sample chamber 2, and a focused ion beam (charged) in the interior 2 a of the sample chamber 2. A cross-sectional sample is produced by irradiation with a particle beam. Hereinafter, details of the sample preparation device 1 and the wafer holder 30 will be described.

図2及び図3に示すように、ウエハホルダ30は、中央に開口部31aを有する枠状に形成され、上面31bにウエハWを載置可能なホルダ本体31と、ホルダ本体31に載置されたウエハWの外周W1に当接し、ウエハWをホルダ本体31上で位置決めするガイド部32とを備える。ガイド部32は、ホルダ本体31の外周部31cにおいて、等間隔に隙間を有して四箇所に設けられていて、この隙間にウエハWから作製された断面試料を保持する断面試料保持部33が設けられている。断面試料保持部33は、ホルダ本体31に装着される試料カセット34と、試料カセット34に装着される固定台35と、固定台35に挟持される略板状の試料台36とで構成されている。試料カセット34のそれぞれは、ホルダ本体31の外周部31cに設けられた一対の係合凸部31eによって着脱可能に嵌合されている。また、試料カセット34には、4つの凹部34aが形成されており、各凹部34aに一つずつ固定台35が着脱可能に嵌合されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the wafer holder 30 is formed in a frame shape having an opening 31 a in the center, and a holder body 31 on which the wafer W can be placed on the upper surface 31 b, and placed on the holder body 31. And a guide portion 32 that contacts the outer periphery W1 of the wafer W and positions the wafer W on the holder body 31. The guide portion 32 is provided at four locations with a gap at equal intervals on the outer peripheral portion 31c of the holder main body 31, and a cross-section sample holding portion 33 that holds a cross-section sample prepared from the wafer W in the gap. Is provided. The cross-section sample holder 33 includes a sample cassette 34 attached to the holder body 31, a fixed base 35 attached to the sample cassette 34, and a substantially plate-like sample base 36 sandwiched between the fixed bases 35. Yes. Each of the sample cassettes 34 is detachably fitted by a pair of engaging convex portions 31e provided on the outer peripheral portion 31c of the holder main body 31. Further, the sample cassette 34 is formed with four recesses 34a, and one fixing base 35 is detachably fitted to each recess 34a.

図4及び図5に示すように、固定台35は、基部35aと、固定部35bとで構成され、基部35a及び固定部35bに連通するネジ穴35cが形成されている。すなわち、固定台35は、試料台36を基部35aと固定部35bとの間に挟み込み、ネジ穴35cに固定ネジ35dを締め込むことで、試料台36を挟持することが可能である。また、図6に示すように、試料台36は、略板状の金属メッシュ37と、その上面部に形成された支持部38とを備える。図6においては、断面試料Sが固定された状態を示したものであり、後述のように、断面試料Sを支持部38の側面38aに接着し、断面試料Sが接着された部分を切欠いて観察用窓部38bを形成した状態を示している。   As shown in FIGS. 4 and 5, the fixing base 35 includes a base portion 35a and a fixing portion 35b, and a screw hole 35c communicating with the base portion 35a and the fixing portion 35b is formed. That is, the fixing table 35 can hold the sample table 36 by inserting the sample table 36 between the base portion 35a and the fixing portion 35b and tightening the fixing screw 35d into the screw hole 35c. As shown in FIG. 6, the sample stage 36 includes a substantially plate-shaped metal mesh 37 and a support portion 38 formed on the upper surface portion thereof. FIG. 6 shows a state in which the cross-section sample S is fixed. As will be described later, the cross-section sample S is bonded to the side surface 38a of the support portion 38, and a portion where the cross-section sample S is bonded is cut away. The state which formed the observation window part 38b is shown.

また、図7に示すように、ウエハホルダ30において、ホルダ本体31の下面31dには、略円錐状の凹部40a、40b、41a、41bが形成されている。より詳しくは、凹部40a、40b、41a、41bは、四箇所の試料保持部35の間において設けられていて、後述するように凹部40a、40bで組をなして略等しい大きさで互いに対向し、また、凹部41a、41bで組をなして略等しい大きさで互いに対向している。   Further, as shown in FIG. 7, in the wafer holder 30, substantially conical concave portions 40 a, 40 b, 41 a, and 41 b are formed on the lower surface 31 d of the holder main body 31. More specifically, the recesses 40a, 40b, 41a, and 41b are provided between the four sample holders 35, and are opposed to each other with substantially the same size as a pair formed by the recesses 40a and 40b as will be described later. Moreover, the concave portions 41a and 41b form a pair and face each other with substantially the same size.

図1に示すように、ウエハWから断面試料Sを作製する試料室2には、ウエハWを保持したウエハホルダ30を載置して、ウエハWを三軸方向に位置調整可能であるとともに、回転可能に支持する試料ステージ3が設けられている。なお、試料ステージ3は、少なくとも三軸方向に位置調整可能なものであれば良い。図8に示すように、試料ステージ3は、ウエハホルダ30のホルダ本体31と対応する枠状に形成され、ホルダ本体31を吸着保持可能な第一の静電チャック3bと、第一の静電チャック3bの内側に設けられた第二の静電チャック3cとを有する。第二の静電チャック3cは、第一の静電チャック3bにウエハホルダ30のホルダ本体31が吸着保持された状態で、ホルダ本体31に載置されたウエハWを吸着保持可能に上方に突出している。より詳しくは、第二の静電チャック3cは、ホルダ本体31の部材厚と略等しい寸法だけ第一の静電チャック3bに対して上方に突出している。そして、第一の静電チャック3bと第二の静電チャック3cとは、図示しない制御部によってそれぞれ独立して電圧値を設定して電圧を印加し、その電圧値に応じて静電気力を発生し、ウエハホルダ30のホルダ本体31及びウエハWのそれぞれを吸着保持することが可能である。なお、第二の静電チャック3cの中央部には、後述する内部搬送ロボット18の先端アーム18cを挿入可能な挿入溝3aが設けられている。   As shown in FIG. 1, a wafer holder 30 holding a wafer W is placed in a sample chamber 2 for producing a cross-sectional sample S from a wafer W, and the position of the wafer W can be adjusted in three axial directions and rotated. A sample stage 3 is provided to support it. The sample stage 3 only needs to be capable of adjusting the position at least in the triaxial direction. As shown in FIG. 8, the sample stage 3 is formed in a frame shape corresponding to the holder main body 31 of the wafer holder 30, and the first electrostatic chuck 3 b capable of attracting and holding the holder main body 31, and the first electrostatic chuck And a second electrostatic chuck 3c provided inside 3b. The second electrostatic chuck 3c protrudes upward so that the wafer W placed on the holder body 31 can be sucked and held in a state where the holder body 31 of the wafer holder 30 is sucked and held by the first electrostatic chuck 3b. Yes. More specifically, the second electrostatic chuck 3 c protrudes upward with respect to the first electrostatic chuck 3 b by a dimension substantially equal to the member thickness of the holder main body 31. The first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c set a voltage value independently by a control unit (not shown) and apply a voltage, and generate an electrostatic force according to the voltage value. Then, each of the holder main body 31 of the wafer holder 30 and the wafer W can be sucked and held. An insertion groove 3a into which a tip arm 18c of an internal transfer robot 18 described later can be inserted is provided at the center of the second electrostatic chuck 3c.

また、試料ステージ3の上方には、試料ステージ3上において、ウエハホルダ30に保持されたウエハWに集束イオンビームを照射可能な集束イオンビーム鏡筒4が設けられている。集束イオンビーム鏡筒4は、より詳しくは、ガリウムイオンなどのイオン源を内部に有しており、電圧を印加することでイオン源からイオンを引き出し加速させて、静電レンズによって集束させることで、集束イオンビームを照射することが可能なものである。また、図示しない偏向電極を有しており、所定範囲において集束イオンビームの照射位置を調整することが可能であり、試料ステージ3と協働することで、ウエハWの所定位置を照射することを可能としている。   A focused ion beam column 4 that can irradiate a focused ion beam onto the wafer W held by the wafer holder 30 on the sample stage 3 is provided above the sample stage 3. More specifically, the focused ion beam column 4 has an ion source such as gallium ion inside, and by applying a voltage, the ions are extracted from the ion source and accelerated, and focused by an electrostatic lens. It is possible to irradiate a focused ion beam. In addition, it has a deflection electrode (not shown), can adjust the irradiation position of the focused ion beam in a predetermined range, and can irradiate a predetermined position on the wafer W by cooperating with the sample stage 3. It is possible.

また、試料室2の内部2aには、集束イオンビームの照射位置にデポジションガスを噴出させることが可能なガス銃5が設けられている。ガス銃5から噴出されるデポジションガスとは、例えば、W(CO)であり、集束イオンビームの照射とともに照射位置に噴出させることで、照射位置にタングステンで形成されたデポジション膜を成膜することができるものである。なお、デポジションガスは、上記に限るもので無く、デポジション膜を形成する材質によって適時選択可能なものである。そして、上記の集束イオンビーム鏡筒4とガス銃5とによって接着手段6を構成しており、後述するように試料台36の支持部38に断面試料Sを接着することが可能である。また、試料室2の内部2aには、集束イオンビームによって作製された断面試料SをウエハWから採取して、ウエハホルダ30の試料保持部33まで搬送する採取・搬送手段であるプローブ7が設けられている。プローブ7は、例えば、ガラスで形成されたもので、ガラス棒を加熱し、引き伸ばした先端部分を切断することによって得られる極細の棒状の部材である。このようなプローブ7によれば、断面試料Sに接触させることで、プローブ7と断面試料Sとの間に静電気力が生じるので、断面試料Sを吸着し、搬送することが可能である。 In addition, a gas gun 5 capable of ejecting a deposition gas at an irradiation position of the focused ion beam is provided in the interior 2a of the sample chamber 2. The deposition gas ejected from the gas gun 5 is, for example, W (CO) 6 and is ejected to the irradiation position along with the irradiation of the focused ion beam, thereby forming a deposition film formed of tungsten at the irradiation position. What can be filmed. The deposition gas is not limited to the above, and can be selected as appropriate depending on the material for forming the deposition film. The focused ion beam column 4 and the gas gun 5 constitute the bonding means 6, and the cross-sectional sample S can be bonded to the support portion 38 of the sample stage 36 as will be described later. Also, in the interior 2 a of the sample chamber 2, there is provided a probe 7 that is a sampling / transporting unit that samples the cross-sectional sample S produced by the focused ion beam from the wafer W and transports it to the sample holder 33 of the wafer holder 30. ing. The probe 7 is formed of glass, for example, and is an extremely fine rod-like member obtained by heating a glass rod and cutting the stretched tip portion. According to such a probe 7, since the electrostatic force is generated between the probe 7 and the cross-sectional sample S by contacting the cross-sectional sample S, the cross-sectional sample S can be adsorbed and transported.

また、図1に示すように、試料室2には、隣接してロードロック室8が設けられている。ロードロック室8は、ロボット室9と、ホルダ室10との2室によって構成されている。ロボット室9は、開閉可能な試料室バルブ11によって試料室2と接続されている。また、ロボット室9とホルダ室10とは、開閉可能なゲートバルブ12によって接続されている。さらに、ホルダ室10には、外部と接続する開閉可能な外部バルブ13として、ウエハWを搬送するためのウエハ用バルブ13aと、ウエハホルダ30を搬送するためのホルダ用バルブ13bとが異なる方向に向って設けられている。より詳しくは、ホルダ室10において、ゲートバルブ12とホルダ用バルブ13bとが対向して設けられているとともに、ウエハ用バルブ13aは、ゲートバルブ12及びホルダ用バルブ13bと直交する向きに設けられている。また、試料室2、ロボット室9、及びホルダ室10のそれぞれは、図示しない排気手段を有しており、試料室バルブ11、ゲートバルブ12、ウエハ用バルブ13a、及びホルダ用バルブ13bをそれぞれ閉塞することで、独立して内部を真空状態となるまで排気することが可能である。   Further, as shown in FIG. 1, a load lock chamber 8 is provided adjacent to the sample chamber 2. The load lock chamber 8 includes two chambers, a robot chamber 9 and a holder chamber 10. The robot chamber 9 is connected to the sample chamber 2 by a sample chamber valve 11 that can be opened and closed. The robot chamber 9 and the holder chamber 10 are connected by a gate valve 12 that can be opened and closed. Further, in the holder chamber 10, as an openable / closable external valve 13 connected to the outside, a wafer valve 13 a for transporting the wafer W and a holder valve 13 b for transporting the wafer holder 30 face in different directions. Is provided. More specifically, in the holder chamber 10, the gate valve 12 and the holder valve 13b are provided facing each other, and the wafer valve 13a is provided in a direction orthogonal to the gate valve 12 and the holder valve 13b. Yes. Each of the sample chamber 2, the robot chamber 9, and the holder chamber 10 has an exhaust means (not shown), and each of the sample chamber valve 11, the gate valve 12, the wafer valve 13a, and the holder valve 13b is closed. By doing so, it is possible to evacuate the inside independently until it becomes a vacuum state.

また、ホルダ室10には、ウエハホルダ30を、下方に空間を有した状態で配置させることが可能なホルダ台14が設けられている。図1、図9及び図10に示すように、ホルダ台14は、ウエハ用バルブ13aから外部へウエハWが搬送される方向に並べて設けられた一対の主台15、15と、ロボット室9からゲートバルブ12を介してホルダ室10へと、また、ホルダ用バルブ13bから外部へとウエハホルダ30を搬送する搬送経路に、隙間を有して設けられた4つの副台16とで構成されている。一対の主台15、15の上部には、ウエハホルダ30の形状に対応する段部15aが形成された受部材15bが設けられている。そして、一方の主台15の受け部材15bの上面に凸部42aが形成されているとともに、他方の主台15の受け部材15bの上面にも、凸部42aと対向して凸部42bが形成されている。これら凸部42a、42bは、ウエハホルダ30のホルダ本体31の凹部40a、40bと対応する略円錐状に形成されていて、それぞれの頂部42c及び縁部42dは切り欠かれている。また、副台16の上部には、受部材16aが設けられている。そして、主台15及び副台16上にウエハホルダ30を配置すれば、ウエハホルダ30において、段部15aがガイド部32の側面32aに当接することで概略位置決めされ、ホルダ本体31の下面31dが各受け部材15b、16aに当接することで、ウエハホルダ30は、各主台15及び各副台16によって支持された状態となる。   The holder chamber 10 is provided with a holder base 14 on which the wafer holder 30 can be disposed with a space below. As shown in FIGS. 1, 9, and 10, the holder base 14 includes a pair of main bases 15, 15 provided side by side in a direction in which the wafer W is transferred from the wafer valve 13 a to the outside, and a robot chamber 9. The four sub-bases 16 are provided with a gap in the transfer path for transferring the wafer holder 30 to the holder chamber 10 through the gate valve 12 and from the holder valve 13b to the outside. . A receiving member 15 b in which a step portion 15 a corresponding to the shape of the wafer holder 30 is formed is provided above the pair of main stands 15, 15. And the convex part 42a is formed in the upper surface of the receiving member 15b of the one main stand 15, and the convex part 42b is formed also in the upper surface of the receiving member 15b of the other main base 15 facing the convex part 42a. Has been. The convex portions 42a and 42b are formed in a substantially conical shape corresponding to the concave portions 40a and 40b of the holder main body 31 of the wafer holder 30, and the top portion 42c and the edge portion 42d are cut out. A receiving member 16 a is provided on the upper side of the sub table 16. If the wafer holder 30 is arranged on the main table 15 and the sub table 16, the stepped portion 15a of the wafer holder 30 is roughly positioned by abutting against the side surface 32a of the guide portion 32, and the lower surface 31d of the holder body 31 is received by each receiving portion. By contacting the members 15 b and 16 a, the wafer holder 30 is supported by each main table 15 and each sub table 16.

さらに、この状態では、凹部40a、40bにそれぞれ対応する凸部42a、42bが嵌合されることで、ウエハホルダ30は、凸部42a、42bによって決定される位置に位置決めされ、また、主台15の受け部材15b及び副台16の受け部材16aで形成される平面上で移動及び回転が規制される。すなわち、凹部40a、40b及び凸部42a、42bで位置決め手段50aを構成してウエハホルダ30を位置決め、規制することが可能であるとともに、また、ウエハホルダ30とホルダ台14とによって、位置決め手段50aを有するウエハ保持機構50が構成されて、ウエハWが位置決め保持された状態を保つことが可能である。   Further, in this state, the convex portions 42a and 42b respectively corresponding to the concave portions 40a and 40b are fitted, whereby the wafer holder 30 is positioned at a position determined by the convex portions 42a and 42b. Movement and rotation are restricted on a plane formed by the receiving member 15b and the receiving member 16a of the sub table 16. That is, the concave portions 40a and 40b and the convex portions 42a and 42b constitute the positioning means 50a to position and regulate the wafer holder 30, and the wafer holder 30 and the holder base 14 include the positioning means 50a. The wafer holding mechanism 50 is configured so that the wafer W can be kept positioned and held.

また、ホルダ室10の床には、収容凹部10aが設けられており、収容凹部10aの内部には、エレベータ17が設けられている。エレベータ17は、収容凹部10aの底面に固定され、図示しない駆動部によって上下に伸縮可能なシリンダ17aと、シリンダ17aの上端部において、水平な3方向に延設されたアーム17bと、アーム17bの先端部において上方に突出して設けられた支持ピン17cとを備える。図9に示すように、エレベータ17は、ホルダ台14にウエハWを保持したウエハホルダ30を配置する際には、シリンダ17aが縮んだ状態で、ウエハホルダ30の下方の空間に配置されている。また、シリンダ17aを伸ばした状態にすることで、支持ピン17cをウエハWの下面に当接させて、ウエハWを持ち上げることが可能である。なお、エレベータ17は収容凹部10aの内部に設けられるものとしたが、ホルダ台14を高く設定することで、ホルダ室10の床とウエハホルダ30との間の空間にエレベータ17を配置可能であれば、収容凹部10aを設けずに直接ホルダ室10の床にエレベータ17を設けるものとしても良い。   A storage recess 10a is provided on the floor of the holder chamber 10, and an elevator 17 is provided inside the storage recess 10a. The elevator 17 is fixed to the bottom surface of the housing recess 10a and can be vertically expanded and contracted by a drive unit (not shown), an arm 17b extending in three horizontal directions at the upper end of the cylinder 17a, and an arm 17b And a support pin 17c provided to protrude upward at the tip portion. As shown in FIG. 9, when the wafer holder 30 holding the wafer W is placed on the holder base 14, the elevator 17 is placed in a space below the wafer holder 30 with the cylinder 17 a contracted. Further, by extending the cylinder 17a, the support pins 17c can be brought into contact with the lower surface of the wafer W to lift the wafer W. In addition, although the elevator 17 shall be provided in the inside of the accommodation recessed part 10a, if the elevator 17 can be arrange | positioned in the space between the floor of the holder chamber 10, and the wafer holder 30 by setting the holder stand 14 high. The elevator 17 may be provided directly on the floor of the holder chamber 10 without providing the housing recess 10a.

図1に示すように、ロボット室9には、ホルダ室10のホルダ台14と、試料室2の内部2aの試料ステージ3との間で、ウエハホルダ30を搬送する内部搬送ロボット18が設けられている。内部搬送ロボット18は、本実施形態においては、3つのアームである基端アーム18a、中間アーム18b、先端アーム18cで構成されており、駆動部18dによってそれぞれ回転自在に設定されている。先端アーム18cは、上記のように、試料ステージ3の挿入溝3aに挿入可能な幅に設定されているとともに、図11に示すように、上面には、先端側と基端側とに、一対の凸部43a、43bが形成されている。これら凸部43a、43bは、ウエハホルダ30のホルダ本体31の凹部41a、41bと対応する略円錐状に形成されていて、それぞれの頂部43c及び縁部43dは切り欠かれている。そして、ウエハホルダ30のホルダ本体31を、内部搬送ロボット18の先端アーム18cを下面31dに当接させて支持すれば、凸部43a、43bがそれぞれ対応する凹部41a、41bに嵌合される。これによりウエハホルダ30は、先端アーム18c上において凸部43a、43bによって決定される位置に位置決めされ、先端アーム18cの上面で形成される平面上で移動及び回転が規制される。すなわち、凹部41a、41b及び凸部43a、43bでウエハホルダ30を位置決めする位置決め手段51aを構成し、また、ウエハホルダ30と内部搬送ロボット18とによって、位置決め手段51aを有してウエハWを位置決めされた状態で搬送するウエハ搬送機構51が構成されることとなる。   As shown in FIG. 1, the robot chamber 9 is provided with an internal transfer robot 18 that transfers the wafer holder 30 between the holder stage 14 of the holder chamber 10 and the sample stage 3 in the interior 2 a of the sample chamber 2. Yes. In the present embodiment, the internal transfer robot 18 includes a base arm 18a, an intermediate arm 18b, and a front arm 18c, which are three arms, and each of the internal transfer robot 18 is set to be freely rotatable by a drive unit 18d. As described above, the distal arm 18c is set to have a width that can be inserted into the insertion groove 3a of the sample stage 3, and as shown in FIG. Convex portions 43a and 43b are formed. These convex portions 43a and 43b are formed in a substantially conical shape corresponding to the concave portions 41a and 41b of the holder main body 31 of the wafer holder 30, and the top portion 43c and the edge portion 43d are cut out. If the holder main body 31 of the wafer holder 30 is supported by bringing the tip arm 18c of the internal transfer robot 18 into contact with the lower surface 31d, the convex portions 43a and 43b are fitted into the corresponding concave portions 41a and 41b, respectively. As a result, the wafer holder 30 is positioned on the tip arm 18c at a position determined by the convex portions 43a and 43b, and movement and rotation are restricted on a plane formed by the upper surface of the tip arm 18c. That is, the concave portions 41a and 41b and the convex portions 43a and 43b constitute the positioning means 51a for positioning the wafer holder 30, and the wafer holder 30 and the internal transfer robot 18 have the positioning means 51a to position the wafer W. A wafer transfer mechanism 51 that transfers the wafer in a state is configured.

また、図1に示すように、ホルダ室10のウエハ用バルブ13a側の外部には、ウエハWを搬送するウエハ搬送ロボット19と、断面試料Sを作製する前後の各ウエハWを複数収容するウエハカセット20、21と、ウエハWの向きを検出するウエハアライナ22とを備える。ウエハ搬送ロボット19は、本実施形態においては、4つのアームである基端アーム19a、中間アーム19b、19c、及び先端アーム19dで構成されており、駆動部19eによってそれぞれ回転自在に設定されている。先端アーム19dには、ウエハWを載置させることが可能であり、基端アーム19a、中間アーム19b、19c、及び先端アーム19dが協働することによって、ウエハカセット20、21のそれぞれとホルダ室10の内部との間でウエハWの受渡しすることが可能である。   As shown in FIG. 1, outside the wafer chamber 13a side of the holder chamber 10, a wafer transfer robot 19 for transferring the wafer W and a wafer for storing a plurality of wafers W before and after the cross-sectional sample S is produced. Cassettes 20 and 21 and a wafer aligner 22 for detecting the orientation of the wafer W are provided. In this embodiment, the wafer transfer robot 19 includes a base arm 19a, intermediate arms 19b and 19c, and a front arm 19d, which are four arms, and each is set to be freely rotatable by a drive unit 19e. . A wafer W can be placed on the distal arm 19d, and the base arm 19a, intermediate arms 19b and 19c, and the distal arm 19d cooperate with each other to hold the wafer cassettes 20 and 21 and the holder chamber. The wafer W can be transferred to and from the inside of the apparatus 10.

また、ホルダ室10のホルダ用バルブ13b側の外部には、ウエハホルダ30を搬送するホルダ搬送ロボット23と、搬送されたウエハホルダ30を載置するホルダ載置部24とが設けられている。ホルダ搬送ロボット23は、本実施形態においては、3つのアームである基端アーム23a、中間アーム23b、及び先端アーム23cで構成されており、駆動部23dによって基端アーム22a及び中間アーム22bが回転自在に設定されている。また、先端アーム22cは中間アーム22b上で自在にスライドするように設定されている。そして、基端アーム23a、中間アーム23b、及び先端アーム23cが協働することによって、ホルダ室10の内部とホルダ載置部24との間でウエハホルダ30の受渡しが可能である。   In addition, a holder transfer robot 23 for transferring the wafer holder 30 and a holder mounting portion 24 for mounting the transferred wafer holder 30 are provided outside the holder chamber 10 on the side of the holder valve 13b. In this embodiment, the holder transport robot 23 includes a base end arm 23a, an intermediate arm 23b, and a front end arm 23c, which are three arms, and the base end arm 22a and the intermediate arm 22b are rotated by a drive unit 23d. It is set freely. The tip arm 22c is set to slide freely on the intermediate arm 22b. The wafer holder 30 can be transferred between the inside of the holder chamber 10 and the holder mounting portion 24 by the cooperation of the base end arm 23a, the intermediate arm 23b, and the front end arm 23c.

次に、試料作製装置1及びウエハホルダ30の作用について説明する。図12は、ウエハWを保持しているウエハホルダ30が、試料室2の試料ステージ3に配置されている状態を示している。ここで、試料ステージ3上において、ウエハホルダ30のホルダ本体31は、第一の静電チャック3bによって吸着保持されているとともに、ウエハWは、第一の静電チャック3bと独立した第二の静電チャック3cによって吸着保持されている。そして、試料室バルブ11が閉鎖され、試料室2の内部2aが図示しない排気手段によって真空状態に保たれた状態で、断面試料Sの作製が行われる。図13(a)に示すように、まずウエハホルダ30に保持されたウエハWの所定位置において集束イオンビーム鏡筒4から集束イオンビームIを照射し、極薄の断面試料Sの形状となるようにエッチングし、薄片化する。ここで、ウエハホルダ30及びウエハWは、第一の静電チャック3b及び第二の静電チャック3cで静電気力によって吸着保持されている。このため、作業者が介在すること無く試料室2の内部2aを真空状態としたまま脱着することができ、作業者を原因とする塵などの汚染物発生を防止することができる。また、機械締結などのように部材から発生する塵などの汚染物発生のおそれも無い。また、静電気力によることで、ウエハWを広範囲で均一に歪み無く吸着保持することができる。さらに、試料ステージ3自体の軽量化を図ることができ、試料ステージ3の固有振動数を高く設定することができる。このため、汚染物、ウエハWの変形、試料ステージ3の振動にそれぞれ起因する集束イオンビームIの分解能の低下を防止することができ、より高精度にウエハWの加工、観察が可能となる。また、ウエハホルダ30とウエハWとは、第一の静電チャック3bと第二の静電チャック3cとで別々に吸着保持される。そして、軽量のウエハWを保持する第二の静電チャック3cについては、必要とする電圧を低く抑えることができる。このため、ウエハWに流れる漏れ電流を小さくすることができ、照射される集束イオンビームIが漏れ電流による影響を受けてしまうのを防ぐことができる。また、第二の静電チャック3cは、ウエハホルダ30のホルダ本体31が第一の静電チャック3bに吸着保持された状態で、ウエハWを吸着保持可能に上方に突出している。このため、ウエハWをウエハホルダ30に載置された状態のまま、観察面が集束イオンビームIの焦点高さとなるように吸着保持することができ、集束イオンビームIの分解能の向上をさらに図ることができる。   Next, operations of the sample preparation device 1 and the wafer holder 30 will be described. FIG. 12 shows a state in which the wafer holder 30 holding the wafer W is arranged on the sample stage 3 in the sample chamber 2. Here, on the sample stage 3, the holder main body 31 of the wafer holder 30 is attracted and held by the first electrostatic chuck 3b, and the wafer W is separated from the first electrostatic chuck 3b by a second static electricity. It is sucked and held by the electric chuck 3c. Then, the cross-sectional sample S is manufactured in a state where the sample chamber valve 11 is closed and the inside 2a of the sample chamber 2 is kept in a vacuum state by an exhaust means (not shown). As shown in FIG. 13A, first, the focused ion beam I is irradiated from the focused ion beam column 4 at a predetermined position of the wafer W held by the wafer holder 30 so that the shape of the extremely thin cross-sectional sample S is obtained. Etch and slice. Here, the wafer holder 30 and the wafer W are attracted and held by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c by electrostatic force. For this reason, the inside 2a of the sample chamber 2 can be detached while the operator is not involved, and the generation of contaminants such as dust caused by the operator can be prevented. Further, there is no possibility of generating contaminants such as dust generated from the members, such as mechanical fastening. Further, due to the electrostatic force, the wafer W can be attracted and held uniformly over a wide range without distortion. Further, the weight of the sample stage 3 itself can be reduced, and the natural frequency of the sample stage 3 can be set high. For this reason, it is possible to prevent degradation of the resolution of the focused ion beam I caused by contaminants, deformation of the wafer W, and vibration of the sample stage 3, and processing and observation of the wafer W can be performed with higher accuracy. Further, the wafer holder 30 and the wafer W are separately held by suction by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c. And about the 2nd electrostatic chuck 3c holding the lightweight wafer W, a required voltage can be restrained low. Therefore, the leakage current flowing through the wafer W can be reduced, and the irradiated focused ion beam I can be prevented from being affected by the leakage current. The second electrostatic chuck 3c protrudes upward so that the wafer W can be sucked and held in a state where the holder main body 31 of the wafer holder 30 is sucked and held by the first electrostatic chuck 3b. For this reason, the wafer W can be adsorbed and held so that the observation surface becomes the focal height of the focused ion beam I while being placed on the wafer holder 30, and the resolution of the focused ion beam I can be further improved. Can do.

そして、断面試料Sの側部S1を切断した後、採取・搬送手段であるプローブ7によって断面試料Sを採取する。そして、図13(b)に示すように、試料保持部33の固定台35に挟持された試料台36の一つを選択して、採取した断面試料Sを支持部38の側面38aに当接させる。この際、試料保持部33の固定台35は、ホルダ本体31上に設けられていることで、ウエハWの観察面と略等しい高さに位置している。このため、断面試料Sを採取して固定台35に挟持された試料台26に移動させる距離を最小限とし、断面試料Sの移動中の落下や破損を防止することができる。そして、図1に示す接着手段6によって断面試料Sと支持部38とを接着固定する。すなわち、断面試料Sの側部S1に集束イオンビーム鏡筒4によって集束イオンビームを照射するとともに、ガス銃5によってデポジションガスを噴出させる。これによって、断面試料Sの側部S1にデポジション膜S2が成膜されて、デポジション膜S2によって断面試料Sは支持部38に接着固定される。さらに、支持部38の観察窓部38bとなる部分に集束イオンビームを照射することで、支持部38はエッチングされ、観察窓部38bが形成される。以上のようにして、試料台38に固定された断面試料Sを、観察窓部38bを介して透過電子顕微鏡で観察可能となる。また、断面試料SはウエハWの所定位置から作製され、試料保持部33に固定されるので、ウエハW及び作製された断面試料Sを同時に搬送することができる。本実施形態においては、ウエハホルダ30に4つの試料カセット34が設けられ、各試料カセット34に4つの固定台35を装着することが可能であるので、1枚のウエハWから最大で16枚の断面試料Sを採取して試料保持部33に固定し、同時に搬送することが可能である。また、ウエハW及び作製される断面試料Sを保持する断面試料保持部33がとともに、ウエハホルダ30に位置していることで、上記の断面試料Sの作製及び採取を効率良く行うことができるとともに、試料室2の内部2aを最小限のスペースに抑えることができる。   And after cut | disconnecting the side part S1 of the cross-section sample S, the cross-section sample S is extract | collected with the probe 7 which is an extraction and conveyance means. Then, as shown in FIG. 13 (b), one of the sample bases 36 held by the fixed base 35 of the sample holding part 33 is selected, and the collected cross-sectional sample S is brought into contact with the side face 38 a of the support part 38. Let At this time, the fixing base 35 of the sample holder 33 is provided on the holder main body 31, and thus is positioned at a height substantially equal to the observation surface of the wafer W. For this reason, the distance by which the cross-sectional sample S is collected and moved to the sample base 26 sandwiched by the fixed base 35 can be minimized, and the cross-section sample S can be prevented from dropping or breaking during movement. Then, the cross-section sample S and the support portion 38 are bonded and fixed by the bonding means 6 shown in FIG. That is, the focused ion beam column 4 irradiates the side S1 of the cross-sectional sample S with the focused ion beam, and the gas gun 5 ejects the deposition gas. As a result, the deposition film S2 is formed on the side portion S1 of the cross-sectional sample S, and the cross-sectional sample S is bonded and fixed to the support portion 38 by the deposition film S2. Further, by irradiating the portion that becomes the observation window portion 38b of the support portion 38 with the focused ion beam, the support portion 38 is etched to form the observation window portion 38b. As described above, the cross-sectional sample S fixed to the sample stage 38 can be observed with the transmission electron microscope through the observation window 38b. Further, since the cross-sectional sample S is manufactured from a predetermined position of the wafer W and is fixed to the sample holder 33, the wafer W and the manufactured cross-sectional sample S can be transported simultaneously. In the present embodiment, four sample cassettes 34 are provided in the wafer holder 30, and four fixing bases 35 can be mounted on each sample cassette 34, so that a maximum of 16 cross sections from one wafer W can be obtained. The sample S can be collected and fixed to the sample holder 33 and can be simultaneously transported. In addition, since the cross-sectional sample holder 33 that holds the wafer W and the cross-sectional sample S to be manufactured is positioned together with the wafer holder 30, the above-described cross-sectional sample S can be efficiently manufactured and collected, The interior 2a of the sample chamber 2 can be suppressed to a minimum space.

断面試料Sの作製、採取が完了したら、ウエハW及び断面試料Sを外部まで搬送する。まず、図示しない制御部によって第一の静電チャック3b及び第二の静電チャック3cによるウエハホルダ30及びウエハWの吸着を解除する。この際、静電気力による吸着としていることで、作業者が介在することなく吸着を解除することができ、脱着に伴う作業時間の短縮及び作業者によるウエハW等の破損の防止を図ることができる。また、上記のようにウエハWを吸着する第二の静電チャック3cの電圧を低く抑えることができることで、吸着を解除して離脱させる際の離脱時間を短縮させることができ、スループットの向上を図ることができる。次に、図9に示すように、試料室バルブ11及びゲートバルブ12を閉塞した状態で、ロボット室9の内部を図示しない排気手段によって試料室2の内部2aと同じ気圧状態にする。そして、この状態で試料室バルブ11を開放する。このようにすることで、試料室2の内部2aの真空状態を維持するとともに、不要な塵などが試料室2の内部2aに流入するのを防ぐことができる。   When the preparation and collection of the cross-sectional sample S are completed, the wafer W and the cross-sectional sample S are transferred to the outside. First, the adsorption of the wafer holder 30 and the wafer W by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c is released by a control unit (not shown). At this time, since the suction is performed by electrostatic force, the suction can be released without intervention of an operator, the working time accompanying the detachment can be shortened, and the damage of the wafer W or the like by the worker can be prevented. . In addition, since the voltage of the second electrostatic chuck 3c that attracts the wafer W can be kept low as described above, it is possible to shorten the separation time when releasing and releasing the adsorption, thereby improving the throughput. Can be planned. Next, as shown in FIG. 9, with the sample chamber valve 11 and the gate valve 12 closed, the inside of the robot chamber 9 is brought to the same atmospheric pressure as the inside 2a of the sample chamber 2 by the exhaust means (not shown). In this state, the sample chamber valve 11 is opened. By doing in this way, while maintaining the vacuum state of the inside 2a of the sample chamber 2, it is possible to prevent unnecessary dust and the like from flowing into the inside 2a of the sample chamber 2.

次に、図14(a)に示すように、内部搬送ロボット18を駆動させて、先端アーム18cを試料ステージ3の挿入溝3aに挿入する。そして、図14(b)に示すように、先端アーム18cをウエハホルダ30の下面31dに当接させる。この状態において、先端アーム18cに形成された凸部43a、43bは、それぞれ対応するホルダ本体31に形成された凹部41a、41bに嵌合される。この際、凹部41a、41b及び凸部43a、43bは、互いに対応する略円錐状に形成されている。このため、先端アーム18cとウエハホルダ30の相対的位置が位置ずれしていたとしても、凸部43a、43bの各頂部43cが対応する凹部41a、41bに挿入可能な範囲であるならば、ウエハホルダ30は、凸部43a、43bの傾斜面に案内されて、位置決め手段51aを構成する凹部41a、41bと凸部43a、43bとが同軸となるように嵌合することとなる。そして、ウエハホルダ30は、先端アーム18cに対して凸部43a、43bと対応する位置に、正確に位置決めされた状態のまま、内部搬送ロボット18において、先端アーム18c、中間アーム18b、及び、基端アーム18cを回転させてロボット室9の内部まで搬送されることとなる。この際、位置決め手段51aにおいて、凸部43a、43bがそれぞれ対応する凹部41a、41bに嵌合していることで、ウエハホルダ30の移動及び回転は規制されている。このため、内部搬送ロボット18による搬送の際に、慣性力によって先端アーム18cに対してウエハホルダ30が位置ずれしてしまうことなく、位置決めされた状態を保って搬送することができる。   Next, as shown in FIG. 14A, the internal transfer robot 18 is driven to insert the tip arm 18 c into the insertion groove 3 a of the sample stage 3. Then, as shown in FIG. 14B, the tip arm 18 c is brought into contact with the lower surface 31 d of the wafer holder 30. In this state, the convex portions 43a and 43b formed on the tip arm 18c are fitted into the concave portions 41a and 41b formed on the corresponding holder body 31, respectively. At this time, the concave portions 41a and 41b and the convex portions 43a and 43b are formed in substantially conical shapes corresponding to each other. For this reason, even if the relative positions of the tip arm 18c and the wafer holder 30 are misaligned, the wafer holder 30 is provided as long as the top portions 43c of the convex portions 43a and 43b can be inserted into the corresponding concave portions 41a and 41b. Are guided by the inclined surfaces of the convex portions 43a and 43b, and the concave portions 41a and 41b constituting the positioning means 51a and the convex portions 43a and 43b are fitted so as to be coaxial. Then, the wafer holder 30 is accurately positioned at a position corresponding to the protrusions 43a and 43b with respect to the distal arm 18c, while the distal transfer arm 18c, the intermediate arm 18b, and the proximal end are in the internal transfer robot 18. The arm 18c is rotated and conveyed to the inside of the robot chamber 9. At this time, the movement and rotation of the wafer holder 30 are restricted by the convex portions 43a and 43b fitting into the corresponding concave portions 41a and 41b in the positioning means 51a. Therefore, the wafer holder 30 can be transported while being positioned without being displaced with respect to the distal end arm 18c by the inertial force during the transport by the internal transport robot 18.

なお、ウエハホルダ30は、ホルダ本体31が中央に開口部31aが形成された枠状の部材であり、断面試料Sを保持する試料保持部33も、試料カセット34、固定台35及び試料台36で構成された非常に単純な構造である。このため、ウエハホルダ30の大きさ及び重量を最小限にすることができるので、ウエハホルダ30を搬送する内部搬送ロボット18の小型化を図ることができる。また、搬送ルートの省スペース化も望める。   The wafer holder 30 is a frame-like member having a holder main body 31 with an opening 31 a formed in the center. The sample holder 33 that holds the cross-sectional sample S is also composed of a sample cassette 34, a fixed base 35, and a sample base 36. It is a very simple structure. For this reason, since the size and weight of the wafer holder 30 can be minimized, the size of the internal transfer robot 18 that transfers the wafer holder 30 can be reduced. In addition, it is possible to save space on the transport route.

次に、試料室バルブ11を閉塞した後に、ゲートバルブ12を開放する。この際、ホルダ室10は、外部バルブ13であるウエハ用バルブ13a及びホルダ用バルブ13bを閉塞しておくとともに、内部を図示しない排気手段で排気してロボット室9と同じ気圧状態にしておく。このため、ゲートバルブ12を開放しても、ロボット室9の内部を真空状態に維持することができる。そして、先端アーム18cに載置されているウエハホルダ30をホルダ室10まで移動させる。ホルダ台14の副台16は、内部搬送ロボット18による搬送方向に隙間を有して配置されているので、4つの副台16の隙間に先端アーム18cを挿入するようにして、図15及び図16に示すように、ホルダ台14にウエハホルダ30を受け渡すことができる。ウエハホルダ30は段部15aに案内され概略位置決めされる。さらに、図16(b)に示すように、一対の主台15において、受け部材15bに形成された凸部41a、41bは、それぞれ対応するホルダ本体31の凹部40a、40bに嵌合される。この際、凹部40a、40b及び凸部42a、42bは、互いに対応する略円錐状に形成されている。このため、先端アーム18cの位置制御に誤差が生じることなどによって、ホルダ台14とウエハホルダ30の相対的位置が位置ずれしていたとしても、凸部42a、42bの各頂部42cが対応する凹部40a、40bに挿入可能な範囲であるならば、ウエハホルダ30は、凸部42a、42bの傾斜面に案内されて、位置決め手段50aを構成する凹部40a、40bと凸部42a、42bとが同軸となるように嵌合することとなり、凸部42a、42bと対応する位置に正確に位置決めされることとなる。また、この状態では、位置決め手段50aにより、ホルダ台14上における移動及び回転が規制されることとなる。   Next, after closing the sample chamber valve 11, the gate valve 12 is opened. At this time, the holder chamber 10 closes the wafer valve 13 a and the holder valve 13 b which are the external valves 13, and exhausts the interior by an unillustrated exhaust means to keep the same atmospheric pressure as the robot chamber 9. For this reason, even if the gate valve 12 is opened, the inside of the robot chamber 9 can be maintained in a vacuum state. Then, the wafer holder 30 placed on the tip arm 18 c is moved to the holder chamber 10. Since the sub table 16 of the holder table 14 is arranged with a gap in the conveyance direction by the internal conveyance robot 18, the tip arm 18 c is inserted into the gap between the four sub tables 16, and FIG. 15 and FIG. As shown in FIG. 16, the wafer holder 30 can be delivered to the holder table 14. The wafer holder 30 is guided and roughly positioned by the step portion 15a. Further, as shown in FIG. 16 (b), in the pair of main stands 15, the convex portions 41 a and 41 b formed on the receiving member 15 b are fitted into the concave portions 40 a and 40 b of the corresponding holder body 31, respectively. At this time, the concave portions 40a, 40b and the convex portions 42a, 42b are formed in substantially conical shapes corresponding to each other. For this reason, even if the relative positions of the holder base 14 and the wafer holder 30 are misaligned due to an error in the position control of the tip arm 18c, the top portions 42c of the convex portions 42a and 42b correspond to the corresponding concave portions 40a. , 40b, the wafer holder 30 is guided by the inclined surfaces of the convex portions 42a, 42b, and the concave portions 40a, 40b constituting the positioning means 50a and the convex portions 42a, 42b are coaxial. As a result, they are fitted to each other and are accurately positioned at positions corresponding to the convex portions 42a and 42b. In this state, movement and rotation on the holder base 14 are restricted by the positioning means 50a.

次に、ウエハホルダ30に保持されているウエハW及び断面試料Sをホルダ室10から外部へ搬送する。この際、ゲートバルブ12を閉塞した後に、外部バルブ13を開放させる。このようにすることで、ロボット室9を真空状態に維持することができる。そして、図17及び図18に示すように、まず、ウエハホルダ30に保持されたウエハWを外部に搬送する。すなわち、エレベータ17のシリンダ17aを伸ばして、支持ピン17cを上昇させる。ウエハホルダ30は中央に開口部31aを有しているので、支持ピン17cを上昇させることで、支持ピン17cはウエハWの下面W2に当接する。そして、さらに支持ピン17cを上昇させることで、ウエハWを上方へ持ち上げてウエハホルダ30からウエハWを離脱させることができる。そして、ウエハ搬送ロボット19を駆動させて、エレベータ17によって持ち上げられたウエハWの下方にウエハ搬送ロボット19の先端アーム19dを挿入し、下面W2に当接させる。このようにすることで、ウエハWは、ウエハ搬送ロボット19に受け渡される。ここで、ウエハWは、上記のようにウエハホルダ30から離脱し、ウエハ搬送ロボット19に受け渡されるまでの間、ウエハホルダ30に対して相対的位置関係が保たれている。また、ウエハホルダ30は、上記のように、位置決め手段51a、51bによって、常に位置決めされた状態のまま、試料室2の内部から搬送されてホルダ室10内で保持される。このため、ウエハWは、試料室2からウエハ搬送ロボット19に受け渡されるまで、ウエハホルダ30と内部搬送ロボット18とで構成されるウエハ搬送機構51、及び、ウエハホルダ30とホルダ台14とで構成されるウエハ保持機構50によって、位置決めされた状態が保たれ、正確に位置管理することが可能である。そして、外部搬送ロボット19によって外部に搬送されたウエハWは、断面試料Sを作製した後のウエハが収容されるウエハカセット21に収容される。   Next, the wafer W and the cross-sectional sample S held by the wafer holder 30 are transferred from the holder chamber 10 to the outside. At this time, after closing the gate valve 12, the external valve 13 is opened. By doing so, the robot chamber 9 can be maintained in a vacuum state. Then, as shown in FIGS. 17 and 18, first, the wafer W held by the wafer holder 30 is transferred to the outside. That is, the cylinder 17a of the elevator 17 is extended to raise the support pin 17c. Since the wafer holder 30 has an opening 31a in the center, the support pins 17c are brought into contact with the lower surface W2 of the wafer W by raising the support pins 17c. Then, by further raising the support pins 17c, the wafer W can be lifted upward and detached from the wafer holder 30. Then, the wafer transfer robot 19 is driven, and the tip arm 19d of the wafer transfer robot 19 is inserted below the wafer W lifted by the elevator 17 and brought into contact with the lower surface W2. By doing so, the wafer W is delivered to the wafer transfer robot 19. Here, the relative position relationship between the wafer W and the wafer holder 30 is maintained until the wafer W is detached from the wafer holder 30 and transferred to the wafer transfer robot 19 as described above. Further, as described above, the wafer holder 30 is transported from the inside of the sample chamber 2 and held in the holder chamber 10 while being always positioned by the positioning means 51a and 51b. For this reason, the wafer W is configured by the wafer transfer mechanism 51 including the wafer holder 30 and the internal transfer robot 18 and the wafer holder 30 and the holder base 14 until the wafer W is transferred from the sample chamber 2 to the wafer transfer robot 19. The wafer holding mechanism 50 can maintain the positioned state and can accurately manage the position. Then, the wafer W transferred to the outside by the external transfer robot 19 is stored in a wafer cassette 21 in which the wafer after the cross-sectional sample S is manufactured is stored.

次に、図19に示すように、エレベータ17のシリンダ17aを縮ませて、支持ピン17cを下降させる。そして、ウエハ用バルブ13aを閉塞するとともに、ホルダ用バルブ13bを開放させる。図19及び図20に示すように、この状態でホルダ搬送用ロボット23を駆動させて、ホルダ室10の内部において、先端アーム23cを副台16の隙間に挿入し、ウエハホルダ30のホルダ本体31の下面31dに当接させる。そして、先端アーム23cを移動させることで、試料保持部33に断面試料Sが保持された状態のウエハホルダ30を、外部に設けられたホルダ載置部24まで搬送することができる。ウエハホルダ30を外部に搬送した後、断面試料Sは、ウエハホルダ30のホルダ本体31から試料カセット34を離脱させることで、試料カセット34の単位で取り扱われ、保管、あるいは透過電子顕微鏡まで搬送されて観察することがきる。なお、試料カセット34と、断面試料Sが一つずつ固定された試料台36とは、固定台35によって着脱可能であるので、試料カセット34から固定台35を離脱させて固定台35の単位で取り扱うことも可能である。また、作製された断面試料Sの観察が完了した後は、固定台35から試料台36を取り外す。そして、断面試料Sが接着固定されていない新たな試料台36を固定台35に挟持させて、試料カセット34に装着すれば、再度ウエハホルダ30に装着して使用することが可能である。なお、ウエハホルダ30のホルダ本体31から試料カセット34を離脱させずに、ウエハホルダ30に保持されたまま、次工程まで搬送することもできる。   Next, as shown in FIG. 19, the cylinder 17a of the elevator 17 is contracted, and the support pin 17c is lowered. Then, the wafer valve 13a is closed and the holder valve 13b is opened. As shown in FIGS. 19 and 20, the holder transport robot 23 is driven in this state, and the tip arm 23 c is inserted into the gap of the sub table 16 inside the holder chamber 10, and the holder main body 31 of the wafer holder 30 is inserted. It is brought into contact with the lower surface 31d. Then, by moving the tip arm 23 c, the wafer holder 30 in which the cross-sectional sample S is held by the sample holding unit 33 can be transferred to the holder mounting unit 24 provided outside. After the wafer holder 30 is transported to the outside, the cross-sectional sample S is handled in units of the sample cassette 34 by detaching the sample cassette 34 from the holder body 31 of the wafer holder 30 and stored or transported to a transmission electron microscope for observation. I can do it. Note that the sample cassette 34 and the sample table 36 on which the cross-sectional samples S are fixed one by one can be attached and detached by the fixed table 35. Therefore, the fixed table 35 is detached from the sample cassette 34 in units of the fixed table 35. It can also be handled. In addition, after the observation of the produced cross-sectional sample S is completed, the sample table 36 is removed from the fixed table 35. If a new sample stage 36 to which the cross-section sample S is not bonded and fixed is sandwiched between the fixed stages 35 and mounted on the sample cassette 34, it can be mounted on the wafer holder 30 and used again. The sample cassette 34 can be transported to the next process while being held by the wafer holder 30 without being detached from the holder main body 31 of the wafer holder 30.

また、図1に示すように、新たなウエハWから断面試料Sを作製する際には、ホルダ搬送ロボット23によって、ウエハホルダ30をホルダ載置部24からホルダ室10のホルダ台14に移動させる。また、ウエハ搬送ロボット19によってウエハカセット20から新たなウエハWを取り出し、ウエハアライナ22によってウエハWの向きを検出する。そして、ホルダ室10の内部において、エレベータ17の支持ピン17cを上昇させた状態でウエハ搬送ロボット19によって搬送することで、ウエハWはエレベータ17の支持ピン17c上に受け渡される。そして、エレベータ17を下降させれば、ウエハホルダ30のホルダ本体31上にウエハWを容易に位置決めし、保持された状態にすることができる。これ以降、ウエハW及び断面試料Sを試料室2aから外部へ搬送する場合と逆の手順となるので省略する。   As shown in FIG. 1, when the cross-sectional sample S is produced from a new wafer W, the holder holder robot 23 moves the wafer holder 30 from the holder mounting portion 24 to the holder base 14 of the holder chamber 10. Further, a new wafer W is taken out from the wafer cassette 20 by the wafer transfer robot 19, and the orientation of the wafer W is detected by the wafer aligner 22. In the holder chamber 10, the wafer W is transferred onto the support pins 17 c of the elevator 17 by being transferred by the wafer transfer robot 19 with the support pins 17 c of the elevator 17 being raised. If the elevator 17 is lowered, the wafer W can be easily positioned on the holder body 31 of the wafer holder 30 and can be held. Thereafter, the procedure is the reverse of the case where the wafer W and the cross-sectional sample S are transferred from the sample chamber 2a to the outside, and the description is omitted.

なお、上記においては、ウエハWを1枚ずつ、ウエハホルダ30によって試料室2まで搬送して断面試料Sを作製し、ウエハホルダ30によってウエハW及び断面試料Sを外部まで搬送したが、複数のウエハWから連続して断面試料Sを採取することもできる。例えば、1枚のウエハWから1枚の断面試料Sを採取し、これを複数枚のウエハWについて行うものとする。この場合、1枚目のウエハWから断面試料Sを作製し、図9に示すように、ホルダ室10までウエハWを搬送する。次に、図12に示すように、ウエハWを外部に搬送したら、ウエハホルダ30をウエハ用バルブ13bから外部へ搬送せずに、新たなウエハWをウエハカセット20から取り出して、ウエハホルダ30に載置する。そして、新しいウエハWと、その前に採取した断面試料Sとを保持したまま、試料室2まで搬送することで、新しいウエハWから新しい断面試料Sを採取することができる。本実施形態においては、試料保持部33では全部で16個の断面試料Sを保持することができるので、16枚のウエハWから連続して断面試料Sを採取することができる。このように、1枚のウエハWごとにウエハホルダ30を外部に搬送し、断面試料Sを取り外す工程を省略することができるため、さらにスループットの向上を望むことができる。   In the above description, the wafer W is transported to the sample chamber 2 by the wafer holder 30 one by one to produce the cross-sectional sample S, and the wafer W and the cross-sectional sample S are transported to the outside by the wafer holder 30. The cross-sectional sample S can also be collected continuously. For example, it is assumed that one cross-sectional sample S is collected from one wafer W and this is performed on a plurality of wafers W. In this case, a cross-sectional sample S is prepared from the first wafer W, and the wafer W is transferred to the holder chamber 10 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 12, when the wafer W is transferred to the outside, a new wafer W is taken out from the wafer cassette 20 and placed on the wafer holder 30 without transferring the wafer holder 30 from the wafer valve 13b to the outside. To do. Then, a new cross-section sample S can be collected from the new wafer W by transporting it to the sample chamber 2 while holding the new wafer W and the cross-section sample S collected before that. In the present embodiment, since the sample holder 33 can hold a total of 16 cross-sectional samples S, the cross-sectional samples S can be continuously collected from 16 wafers W. As described above, since the process of transporting the wafer holder 30 to the outside for each wafer W and removing the cross-sectional sample S can be omitted, it is possible to further improve the throughput.

以上のように、位置決め手段50aを有するウエハ保持機構50、及び、位置決め手段51aを有するウエハ搬送機構51を備えることで、試料室2から外部のウエハカセット20、21までウエハWを正確に位置決めされた状態で搬入出することができる。特に、位置決め手段50a、51aのそれぞれは、互いに対応する略円錐状に形成された凹部と凸部とで構成されていることで、概略位置合わせをするだけで、正確に位置決めされた状態にすることができる。また、ウエハ搬送機構51では、搬送中も位置決めされた状態となり、慣性力によってウエハホルダ30が移動したり、回転したりしてしまうことを防ぐことができる。また、このように正確位置決めして搬送し、また、保持することができることで、試料室2の内部においては、集束イオンビーム鏡筒4によってウエハWの所定の位置に正確に集束イオンビームを照射して加工、観察を行うことができる。   As described above, by providing the wafer holding mechanism 50 having the positioning means 50a and the wafer transport mechanism 51 having the positioning means 51a, the wafer W can be accurately positioned from the sample chamber 2 to the external wafer cassettes 20 and 21. Can be carried in and out. In particular, each of the positioning means 50a and 51a is composed of a concave portion and a convex portion that are formed in a substantially conical shape corresponding to each other, so that the positioning is performed accurately only by performing approximate positioning. be able to. Further, the wafer transfer mechanism 51 is positioned during transfer, and the wafer holder 30 can be prevented from moving or rotating due to inertial force. In addition, since the sample can be accurately positioned, transferred, and held in this manner, a focused ion beam can be accurately irradiated to a predetermined position of the wafer W by the focused ion beam column 4 inside the sample chamber 2. Then, processing and observation can be performed.

なお、各位置決め手段50a、51aをそれぞれ構成する凸部及び凹部は、それぞれ対応して二組となるように設けられていたが、これに限るものでは無い。例えば、三組となるようにそれぞれ三つ設けても良く、少なくとも複数有することで同様の効果を期待することができる。また、凸部及び凹部の形状は、上記に限るものでは無く、例えば、凸部について、円錐状の凹部に対して嵌合可能な半球状に形成されていても良い。また、ウエハホルダ30側に凸部を設け、対応するホルダ台10及び内部搬送ロボット18に凹部を設けても良い。しかしながら、ウエハホルダ30側を凹部とすることで、試料ステージ3の静電チャック3bでウエハホルダ30を吸着保持する際にも、凸部が支障となってしまうことが無く好適である。   In addition, although the convex part and the recessed part which each comprise each positioning means 50a and 51a were provided so that it might respectively correspond to 2 sets, it is not restricted to this. For example, you may provide three each so that it may become three sets, and the same effect can be anticipated by having at least two or more. Moreover, the shape of a convex part and a recessed part is not restricted above, For example, about the convex part, you may form in the hemisphere which can be fitted with respect to a conical recessed part. Further, a convex portion may be provided on the wafer holder 30 side, and a concave portion may be provided in the corresponding holder base 10 and internal transfer robot 18. However, by making the wafer holder 30 side a concave portion, it is preferable that the convex portion does not become an obstacle when the wafer holder 30 is attracted and held by the electrostatic chuck 3b of the sample stage 3.

また、ウエハホルダは、上記のような形状に限るものでは無く、また、断面試料保持部33を有しない構成としても良い。しかしながら、上記のような小型化、軽量化が図られたウエハホルダ30を使用することで、ウエハWが保持されたウエハホルダ30を収容して断面試料Sを作製する試料室2の小型化を図ることができる。また、ウエハホルダ30によってウエハWと断面試料Sとを同時に搬送することが可能となり、搬送ルートを一系統にすることができるので、搬送に伴うスペースの小型化を図ることができる。また、ウエハホルダ30の小型化、軽量化を図ることができることで、ウエハホルダ30を搬送する内部搬送ロボット18の小型化も図ることができ、対応するロードロック室8の小型化も図ることができる。以上のように、試料室2及びロードロック室8の小型化を図ることができることで、試料室2及びロードロック室8を真空状態にする際の排気性能が高めることができ、また、装置全体として小型化を図ることができる。   Further, the wafer holder is not limited to the shape as described above, and may have a configuration without the cross-section sample holder 33. However, by using the wafer holder 30 that is reduced in size and weight as described above, the sample chamber 2 that accommodates the wafer holder 30 holding the wafer W and produces the cross-sectional sample S can be reduced in size. Can do. In addition, the wafer holder 30 can simultaneously transport the wafer W and the cross-sectional sample S, and the transportation route can be made into one system, so that the space associated with transportation can be reduced. In addition, since the wafer holder 30 can be reduced in size and weight, the internal transfer robot 18 that transfers the wafer holder 30 can be reduced in size, and the corresponding load lock chamber 8 can be reduced in size. As described above, since the sample chamber 2 and the load lock chamber 8 can be reduced in size, the exhaust performance when the sample chamber 2 and the load lock chamber 8 are brought into a vacuum state can be improved, and the entire apparatus is provided. As a result, downsizing can be achieved.

また、さらにロードロック室8をロボット室9とホルダ室10とで構成することで、試料室2と、ロードロック室8のロボット室9及びホルダ室10のそれぞれを真空状態にする際の排気性能をさらに高めることができる。また、エレベータ17によってウエハホルダ30のホルダ本体31の開口部31aからウエハWを持ち上げることによって、容易にウエハWをウエハホルダ30から離脱させることができ、ウエハWと断面試料Sとを同時に搬送する作用と相まって、ウエハWの搬送から、断面試料Sを作製してウエハW及び断面試料Sを外部へ搬送するまでのスループットの向上も図ることができる。   Further, the load lock chamber 8 is composed of the robot chamber 9 and the holder chamber 10, so that the exhaust performance when the sample chamber 2 and each of the robot chamber 9 and the holder chamber 10 of the load lock chamber 8 are brought into a vacuum state. Can be further enhanced. Further, by lifting the wafer W from the opening 31a of the holder body 31 of the wafer holder 30 by the elevator 17, the wafer W can be easily detached from the wafer holder 30, and the wafer W and the cross-sectional sample S can be transferred simultaneously. In combination, the throughput from the transfer of the wafer W to the production of the cross-sectional sample S and the transfer of the wafer W and the cross-sectional sample S to the outside can also be improved.

一方、ホルダ室10から外部への搬送は、ウエハ用バルブ13aとホルダ用バルブ13bによって二系統にすることで、錯綜すること無く、効率良くウエハW及び断面試料Sを外部に搬送することができる。また、ウエハWを外部へ搬送するウエハ搬送ロボット19と、断面試料Sが保持されたウエハホルダ30を外部へ搬送するホルダ搬送ロボット23とを別機構にすることができる。このため、ウエハ搬送ロボット19は、微細な動作が可能な機構にする一方、ホルダ搬送ロボット23は、ウエハ搬送ロボット23に対して相対的に重量物を搬送可能な機構として、効率的にウエハホルダ30を搬送することができる。また、試料室2の内部2aにおいて、ウエハホルダ30及びホルダWを、試料ステージ3の第一の静電チャック3b及び第二の静電チャック3cによって吸着保持することで、作業者の介在しない完全自動搬送を可能にするとともに、集束イオンビームIの分解能の向上をさらに図ることができ、より高性能な断面試料作製を実現することができる。   On the other hand, the transfer from the holder chamber 10 to the outside is performed in two systems by the wafer valve 13a and the holder valve 13b, so that the wafer W and the cross-sectional sample S can be efficiently transferred to the outside without complication. . Further, the wafer transfer robot 19 for transferring the wafer W to the outside and the holder transfer robot 23 for transferring the wafer holder 30 holding the cross-sectional sample S to the outside can be provided as separate mechanisms. For this reason, the wafer transfer robot 19 is a mechanism capable of performing fine operations, while the holder transfer robot 23 is efficiently used as a mechanism capable of transferring a heavy object relative to the wafer transfer robot 23. Can be transported. In addition, in the interior 2a of the sample chamber 2, the wafer holder 30 and the holder W are attracted and held by the first electrostatic chuck 3b and the second electrostatic chuck 3c of the sample stage 3, so that the operator does not intervene completely. In addition to enabling the transfer, the resolution of the focused ion beam I can be further improved, and a higher-performance cross-sectional sample can be produced.

なお、本実施形態において、ウエハホルダ30を搬送する機構として、内部搬送ロボット18、ウエハ搬送ロボット19及びホルダ搬送ロボット20の例を挙げたが、これらは様々な公知のロボットを目的に応じて選択可能なものである。また、ウエハホルダ30は、4つの試料カセット34が装着され、各試料カセット34に4つの固定台35が設けられているものとしたが、試料カセット34の設置数及び各試料カセット34に装着可能な固定台35の数は必要に応じて変更可能である。また、試料カセット34を設けずに、直接ホルダ本体31に固定台35を固定可能な構成としても良い。   In the present embodiment, examples of the internal transfer robot 18, the wafer transfer robot 19, and the holder transfer robot 20 are given as the mechanism for transferring the wafer holder 30, but various known robots can be selected according to the purpose. Is something. In addition, the wafer holder 30 is provided with four sample cassettes 34 and each sample cassette 34 is provided with four fixed bases 35. However, the number of sample cassettes 34 and the number of sample cassettes 34 can be attached. The number of the fixed bases 35 can be changed as necessary. Further, the fixing base 35 may be directly fixed to the holder main body 31 without providing the sample cassette 34.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の全体図である。1 is an overall view of a focused ion beam apparatus according to an embodiment of the present invention. この発明の実施形態のウエハホルダの平面図である。It is a top view of the wafer holder of an embodiment of this invention. この発明の実施形態のウエハホルダについて、図2の切断線A−Aにおける断面図である。It is sectional drawing in the cutting line AA of FIG. 2 about the wafer holder of embodiment of this invention. この発明の実施形態のウエハホルダの試料保持部の拡大視した側面図である。It is the side view which looked at the sample holding part of the wafer holder of embodiment of this invention in the enlarged view. この発明の実施形態のウエハホルダの試料保持部の拡大視した断面図である。It is sectional drawing which expanded the sample holding part of the wafer holder of embodiment of this invention. この発明の実施形態の試料台の斜視図である。It is a perspective view of the sample stand of embodiment of this invention. この発明の実施形態のウエハホルダについて、図2の切断線B−Bにおける部分断面図である。It is a fragmentary sectional view in the cutting line BB of FIG. 2 about the wafer holder of embodiment of this invention. この発明の実施形態の試料ステージの断面図である。It is sectional drawing of the sample stage of embodiment of this invention. この発明の実施形態のホルダ台及びエレベータの斜視図である。It is a perspective view of a holder stand and an elevator of an embodiment of this invention. この発明の実施形態のホルダ台において、主台の詳細を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detail of a main stand in the holder stand of embodiment of this invention. この発明の実施形態の内部搬送ロボットにおいて、先端アームの詳細を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing details of a tip arm in the internal transfer robot according to the embodiment of the present invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の説明図である。It is explanatory drawing of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の断面試料を作製する説明図である。It is explanatory drawing which produces the cross-sectional sample of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置において、内部搬送ロボットによってウエハホルダを受け取る際の説明図である。In the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention, it is explanatory drawing at the time of receiving a wafer holder with an internal conveyance robot. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置のホルダ室の断面図である。It is sectional drawing of the holder chamber of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置において、ホルダ台によってウエハホルダを受け取る際の説明図である。In the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention, it is explanatory drawing at the time of receiving a wafer holder by a holder stand. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の説明図である。It is explanatory drawing of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置のホルダ室の断面図である。It is sectional drawing of the holder chamber of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置のホルダ室の断面図である。It is sectional drawing of the holder chamber of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention. この発明の実施形態の集束イオンビーム装置の説明図である。It is explanatory drawing of the focused ion beam apparatus of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 集束イオンビーム装置(荷電粒子ビーム装置)
2 試料室
2a 内部
3 試料ステージ
3b 第一の静電チャック
3c 第二の静電チャック
4 集束イオンビーム鏡筒(荷電粒子ビーム鏡筒)
5 ガス銃
6 接着手段
7 プローブ(採取・搬送手段)
8 ロードロック室
9 ロボット室
10 ホルダ室
11 試料室バルブ
12 ゲートバルブ
13 外部バルブ
13a ウエハ用バルブ
13b ホルダ用バルブ
14 ホルダ台
17 エレベータ
18 内部搬送ロボット
30 ウエハホルダ
31 ホルダ本体
31a 開口部
31b 上面
31c 外周部
31d 下面
32 ガイド部
33 断面試料保持部
34 試料カセット
35 固定台
36 試料台
40a、40b、41a、41b 凹部
42a、42b、43a、43b 凸部
50 ウエハ保持機構
50a 位置決め手段
51 ウエハ搬送機構
51a 位置決め手段
S 断面試料
W ウエハ
W1 外周
W2 下面
1 Focused ion beam device (charged particle beam device)
2 Sample chamber 2a Inside 3 Sample stage 3b First electrostatic chuck 3c Second electrostatic chuck 4 Focused ion beam column (charged particle beam column)
5 Gas gun 6 Adhesive means 7 Probe (collecting / conveying means)
8 Load lock chamber 9 Robot chamber 10 Holder chamber 11 Sample chamber valve 12 Gate valve 13 External valve 13a Wafer valve 13b Holder valve 14 Holder base 17 Elevator 18 Internal transfer robot 30 Wafer holder 31 Holder body 31a Opening 31b Upper surface 31c Outer peripheral portion 31d Lower surface 32 Guide portion 33 Cross-section sample holding portion 34 Sample cassette 35 Fixed stand 36 Sample stand 40a, 40b, 41a, 41b Recessed portion 42a, 42b, 43a, 43b Convex portion 50 Wafer holding mechanism 50a Positioning means 51 Wafer transfer mechanism 51a Positioning means S cross-section sample W wafer W1 outer periphery W2 lower surface

Claims (5)

上面にウエハを載置可能なホルダ本体、及び、該ホルダ本体に前記ウエハを位置決めするガイド部を有するウエハホルダと、
該ウエハホルダの前記ホルダ本体の下面に当接するアームを有し、該アームを移動させることで前記ウエハホルダ上の前記ウエハを搬送する搬送ロボットと、
前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記搬送ロボットの前記アームの一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記アームが前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された位置決め手段とを備えることを特徴とするウエハ搬送機構。
A holder main body capable of mounting a wafer on the upper surface, and a wafer holder having a guide portion for positioning the wafer on the holder main body;
A transfer robot having an arm that contacts the lower surface of the holder body of the wafer holder, and transferring the wafer on the wafer holder by moving the arm;
A plurality of recesses formed on one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the arm of the transfer robot, and the recess formed on the other when the arm contacts the lower surface of the holder main body. And a positioning means composed of a plurality of convex portions that can be fitted to the wafer.
上面にウエハを載置可能なホルダ本体、及び、該ホルダ本体に前記ウエハを位置決めするガイド部を有するウエハホルダと、
該ウエハホルダの前記ホルダ本体の下面に当接して支持するホルダ台と、
前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面、または、前記ホルダ台の一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成され、前記ホルダ台が前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された位置決め手段とを備えることを特徴とするウエハ保持機構。
A holder main body capable of mounting a wafer on the upper surface, and a wafer holder having a guide portion for positioning the wafer on the holder main body;
A holder base that contacts and supports the lower surface of the holder body of the wafer holder;
A plurality of recesses formed on the lower surface of the holder body of the wafer holder or one of the holder bases, and the recess formed when the holder base contacts the lower surface of the holder body. And a positioning means comprising a plurality of convex portions that can be fitted to the wafer.
請求項1に記載のウエハ搬送機構と、
前記ウエハを保持した前記ウエハ搬送機構の前記ウエハホルダを、前記搬送ロボットから受け取って内部に収容するとともに、該内部を真空状態に排気可能な試料室と、
該試料室の内部に収容された前記ウエハに荷電粒子ビームを照射可能な荷電粒子ビーム鏡筒とを備えることを特徴とする試料作製装置。
A wafer transfer mechanism according to claim 1;
The wafer holder of the wafer transfer mechanism holding the wafer is received from the transfer robot and accommodated therein, and a sample chamber capable of evacuating the interior to a vacuum state;
A sample preparation apparatus comprising: a charged particle beam column capable of irradiating a charged particle beam onto the wafer accommodated in the sample chamber.
請求項3に記載の試料作製装置において、
前記試料室の外部に設けられ、前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面に当接して支持可能なホルダ台を有するウエハ保持機構を備えることを特徴とする試料作製装置。
In the sample preparation device according to claim 3,
An apparatus for preparing a sample, comprising: a wafer holding mechanism which is provided outside the sample chamber and has a holder base which can be in contact with and supported by the lower surface of the holder main body of the wafer holder.
請求項4に記載の試料作製装置において、
前記ウエハホルダの前記ホルダ本体の前記下面または前記ウエハ保持機構の前記ホルダ台の一方に形成された複数の凹部、及び、他方に形成されて前記ホルダ台が前記ホルダ本体の前記下面に当接した際に前記凹部に嵌合可能な複数の凸部で構成された他の位置決め手段を有することを特徴とする試料作製装置。
In the sample preparation device according to claim 4,
A plurality of recesses formed in one of the lower surface of the holder main body of the wafer holder or the holder base of the wafer holding mechanism, and when the holder base is in contact with the lower surface of the holder main body formed in the other A sample preparation apparatus comprising: another positioning means including a plurality of convex portions that can be fitted into the concave portion.
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