JP5205234B2 - 微小試料採取装置,検査解析システム、および検査解析方法 - Google Patents
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Description
図1に示した微小試料採取装置1Aにおける採取具6による微小試料の採取の様子を図3に示す。
採取具移動機構7は、採取具6を微小試料5に接近させたり、微小試料5をキャリア8に移設させたりするために、採取具6を微小に動作させる装置である。顕微鏡画像を基に、所望の位置に採取具6を微調整する。具体的には、試料表面(水平面)のXY移動とその垂直方向のZ移動を1μm以下の移動分解能で移動できる。また、採取具を使用しない時には、試料や他の構成部品に不意の接触をしないようにmm単位で退避動作も行える。
キャリア8は、ウェハなどの試料2から採取した微小試料5を載置する部材である。図4を用いて説明する。ここでは、キャリア8の基板となる部分を基板51,予め設けられた貫通穴を開口52と呼ぶ。基部は従来のキャリア同様厚さ20μm程度で、金属もしくは炭素などで作成されている。開口は円形,矩形,長円などの貫通孔で、直径もしくは1辺の長さが数μmから数100μmの大きさである。
(イ)イオン液体は導電性であるため液体面が帯電することがない。このため、微小試料 をキャリアに移設させようとして接近させても、微小試料と開口貯留したイオン液 体や基部との静電反発力で微小試料が飛散する事故は起こらない。また、TEM/ STEMで微小試料を観察する場合、長時間の電子ビーム照射であっても液体面が 帯電しないため、観察に不都合を発生しない。また、照射による発生熱はイオン液 体を通じて基部に熱放散するため、微小試料の熱変質がない。
(ロ)イオン液体は真空中で殆ど蒸発しないため、微小試料を付着状態が長期間保持され る。特に、イオン液体に吸着した微小試料は、必ずしも液体面に浮遊しているだけ でなく、液体膜内部に取り込まれる場合もあり、微小試料がイオン液体内部で保持 されると、キャリアを大気中で保管しても、微小試料が酸化,変質することがない 。また、融点が10℃以下のイオン液体を選択することで、微小試料の採取作業や 、TEM/STEM観察中においても微小試料は液体に保持されている。
(ハ)電子ビーム照射による微小試料の観察において、液中または液表面に在る微小試料 は流動しないために、長時間のTEM/STEM観察でも位置ズレせずに観察や分 析ができる。
(二)微小試料を保持部に付着させる際、採取部と微小試料の吸着力よりも、イオン液体 の表面張力による微小試料の吸着力の方が強いため、微小試料を保持部に接近させ たとき、微小試料は確実に採取具からキャリアに移設できる。
図1における顕微鏡11は少なくとも試料2,試料2に加工された微小試料5,採取具6での微小試料5を採取する様子や、キャリア8を拡大して採取した微小試料5を載置する様子を観察するためのものである。この顕微鏡で観察した観察像は電気信号にして計算処理機13に送られ、保存,編集,画像処理,ディスプレイ14への表示などが行われる。また、観察位置の変更や焦点調整は顕微鏡11が有するそれぞれの駆動部を、ディスプレイ14を見ながら操作者がジョイスティックなどの入力装置で調整しても良いし、計算処理機13が有する画像処理機能で自動調整もできる。
図1の顕微鏡移動機構12は、固定された試料(ウェハ)に対して顕微鏡を水平面内移動させる機構であって、試料が直径300mmや450mmのウェハであっても、ウェハ面の任意の位置を顕微鏡観察できるように水平面内を直交座標系で移動できる。この顕微鏡移動機構12は顕微鏡11の他に、少なくとも採取具6,採取具移動機構7,キャリア8を一体化して移動でき、採取具移動機構7は顕微鏡移動機構12の動作と独立して動作できる。顕微鏡の移動先は、例えば、検査装置や試料作製装置で得たウェハ上の微細欠陥や異物の存在位置,FIB加工を行った微小試料の存在位置を示す座標リストを計算処理機で読み取り、所望の箇所をディスプレイ14で指定することで、顕微鏡移動機構12が動作し、対象とする微細欠陥や異物を含む微小試料5が顕微鏡11の視野に入る。
1.電子顕微鏡試料ホルダの先端部であるキャリアホルダにキャリアを搭載するキャリア搭載工程(302)。
2.キャリアホルダを本発明による微動試料片採取装置のキャリアホルダ移動機構に装填するキャリアホルダ装填工程(302)。
3.ウェハが収納されたウェハ容器を微動試料片採取装置に装填するウェハ容器装填工程(303)。
4.ウェハ容器内のウェハをウェハ搬送装置で、試料室内に搬入するウェハ搬入工程(304)。
5.ディスプレイにおいて、採取すべき微小試料があるウェハの座標、採取した微小試料を載置するキャリア上の設置位置を指定する諸条件入力工程(305)。
6.ディスプレイで指定した微小試料の座標に基づいて試料ステージを移動し、ウェハに事前に形成された微小試料が顕微鏡視野に来るように位置出しするステージ移動工程(306)。
7.顕微鏡で観ながらウェハに加工された微小試料を採取具で採取し、採取具を上昇させて試料と微小試料が離間したことを確認する微小試料採取工程(307)。
8.採取具に付着した微小試料を、キャリアの所定の位置に移設する微小試料移設工程(308)。
9.キャリアホルダを試料室から搬出するキャリアホルダ搬出工程。キャリアホルダが顕微鏡から遠ざかった時点で、キャリアホルダを試料室から搬出する(310)。
10.ウェハを試料室からウェハ容器に搬出するウェハ搬出工程(311)。
2 試料
3 試料ステージ
4 試料室
5 微小試料
6 採取具
6A 接触平面
7 採取具移動機構
8 キャリア
9 キャリアホルダ
10 キャリアホルダ移動機構
11 顕微鏡
12 顕微鏡移動機構
13,206 計算処理機
14 ディスプレイ
15 入力部
16 試料搬入出口
17 キャリアホルダ搬入出口
21 第1の顕微鏡
22 第2の顕微鏡
23 第1の顕微鏡微動機構
24 第2の顕微鏡微動機構
30 ウェハ
31 ウェハ容器
32 クリーンスペース
33 ウェハ搬送機構
41 基部
42,52 開口
43,57 イオン液体
51 基板
53 ノッチ
54 原点マーク
55,56 中央マーク
61 FIB(集束イオンビーム)
62 加工穴
63,64,65 溝
66 支持部
101 顕微鏡画像
102 採取画面
103 顕微鏡操作画面
104 試料ステージ操作画面
105 採取具操作頁
106,107 キャリアホルダ操作頁
108 採取具呼び出しボタン
109 採取具退避ボタン
110 移動方向指示ボタン
111 移動速度選択ボタン
112 採取具移動ボタン
113x X方向スケール
113y Y方向スケール
114 アドレス表示部
115 アドレス入力部
116x X移動ボタン
116y Y移動ボタン
117 搬入出位置ボタン
118 顕微鏡直下ボタン
119 自動採取画面
120 顕微鏡位置調整
121 焦点調整スライダ
122 顕微鏡像保存ボタン
123 ウェハ操作画面
124 ウェハロードボタン
125,126 試料ステージ移動ボタン
127 第1顕微鏡画像表示ボタン
128 第2顕微鏡画像表示ボタン
201 プロセス装置
202 ウェハ検査装置
203 微小試料作製装置
204 微小試料採取装置
205 TEM/STEM
301 微小試料採取作業の開始
302 キャリア搭載・キャリアホルダ搬入
303 ウェハ容器装填
304 ウェハ搬入
305 ウェハ座標,キャリアアドレス入力
306 ステージ移動
307 微小試料の採取
308 微小試料のキャリアへの移設
309 予定採取数の判定
310 キャリアホルダ搬出
311 ウェハ搬出
312 微小試料採取作業の終了
Claims (18)
- 試料を載置する試料ステージと、
前記試料に形成された微小試料を静電力もしくは原子間力で採取する採取具と、
採取した前記微小試料を載置して透過電子顕微鏡もしくは走査透過電子顕微鏡に導入するキャリアと、
前記試料,前記微小試料,前記採取具、及び前記キャリアを拡大して見る顕微鏡と、
前記試料ステージ,前記採取具、及び前記キャリアを内蔵する試料室と、を備え、
前記試料室内にて前記試料から採取した前記微小試料を前記キャリアに移設する微小試料採取装置であって、
前記キャリアは、イオン液体を保持する開口を有し、
前記試料から採取した前記微小試料を前記イオン液体に保持するように構成されたことを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記微小試料を前記イオン液体の表面に吸着させて該微小試料を前記キャリアに保持することを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記微小試料を前記イオン液体に浸漬させて該微小試料を前記キャリアに保持することを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記キャリアが、前記透過電子顕微鏡または前記走査型透過電子顕微鏡に搭載可能な試料ホルダに着脱可能なキャリアホルダ上に載置でき、当該キャリアホルダは前記試料室内のキャリアホルダ移動機構に着脱可能であることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記イオン液体が、室温の真空環境にて実質蒸発しないイオン液体であることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記イオン液体の融点が10℃以下であることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記イオン液体のアニオンまたはカチオン部位のいずれかが有機イオンであることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記イオン液体が、テトラフルオロホウ酸ブチルメチルイミダゾリウム、又はブチルエチルメチルイミダゾリウムであることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記顕微鏡が、光学式顕微鏡,走査電子顕微鏡又は走査イオン顕微鏡であることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項5記載の微小試料採取装置において、
前記顕微鏡が、液体金属イオン源もしくは電界電離ガスイオン源を用いた集束イオンビームによる走査イオン顕微鏡であることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記顕微鏡が光学式顕微鏡であり、
前記試料室が、乾燥空気,窒素、又は不活性ガスで実質的に満たされていることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記採取具は、採取される前記微小試料と面接触する平面部を有し、該平面部が、ガラス、金属、又はシリコンで形成されていることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記試料を拡大して観察する第1の顕微鏡と、
前記キャリアを拡大して見る第2の顕微鏡と、
前記採取具,前記キャリア、及び前記第2の顕微鏡を搭載し、前記採取具を前記試料の試料面の任意の位置に移動できる顕微鏡移動機構と、
前記顕微鏡移動機構を制御する計算処理機と、を有することを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記試料は、集束イオンビームにより前記微小試料が当該試料から離脱する直前まで加工されていることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記キャリアは略矩形板であり、当該略矩形板の直交する2辺に平行な2辺に沿って複数個の開口が配列されていることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記開口のそれぞれには互いの開口を区別する認識アドレスと、
前記キャリアを所定位置に移動させるキャリアホルダ移動機構と、
前記認識アドレスの指定に基づいて、指定された開口が前記顕微鏡の視野内となるように前記キャリアホルダ移動機構を動作させる計算処理機と、を備えることを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項16記載の微小試料採取装置において、
前記計算処理機が、
前記試料に予め形成された前記微小試料のうち指定された微小試料の座標に基づいて前記試料ステージを移動させ、前記微小試料を前記顕微鏡の視野内に移動させる微小試料位置出しを行うことを特徴とする微小試料採取装置。 - 請求項1記載の微小試料採取装置において、
前記キャリアの顕微鏡画像に前記キャリアにある前記開口を特定するアドレスを表示するディスプレイを備えることを特徴とする微小試料採取装置。
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