JPH09306403A - 試料処理装置 - Google Patents
試料処理装置Info
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- JPH09306403A JPH09306403A JP8124346A JP12434696A JPH09306403A JP H09306403 A JPH09306403 A JP H09306403A JP 8124346 A JP8124346 A JP 8124346A JP 12434696 A JP12434696 A JP 12434696A JP H09306403 A JPH09306403 A JP H09306403A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来技術では、加工軸の外周に配した加工補助
装置と加工面が具合よく対向しない場合があり、補助装
置との複合化に制限があった。 【解決手段】加工軸を中心にしたＡ軸とホールダ軸を中
心とするＢ軸の二軸傾斜とした。
装置と加工面が具合よく対向しない場合があり、補助装
置との複合化に制限があった。 【解決手段】加工軸を中心にしたＡ軸とホールダ軸を中
心とするＢ軸の二軸傾斜とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は試料処理装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のＦＩＢ装置は、例えば、特願平7
−272287 号明細書に記載のようにFIB,ＳＥＭ、などを
組み合わせると加工がより正確にできる。この場合、Ｓ
ＥＭの像分解能を向上させるにはワーキングディスタン
スを短くする必要があり、いわゆるサイドエントリステ
ージが有効な組み合わせであることが示されている。サ
イドエントリステージには従来から二軸傾斜ホルダがあ
る。この場合の回転軸の一つはホールダ軸中心であり、
もう一つは加工鏡筒の光学軸とホールダ軸の両方に直交
していた。これらの従来技術では次の様な問題点があっ
た。すなわち （１）加工面が１面の場合は問題がないが、ＴＥＭ試料
加工のように観察部の薄い膜をその両側を加工して形成
する場合ＳＥＭの取付方向と反対側の面は観察できな
い。
−272287 号明細書に記載のようにFIB,ＳＥＭ、などを
組み合わせると加工がより正確にできる。この場合、Ｓ
ＥＭの像分解能を向上させるにはワーキングディスタン
スを短くする必要があり、いわゆるサイドエントリステ
ージが有効な組み合わせであることが示されている。サ
イドエントリステージには従来から二軸傾斜ホルダがあ
る。この場合の回転軸の一つはホールダ軸中心であり、
もう一つは加工鏡筒の光学軸とホールダ軸の両方に直交
していた。これらの従来技術では次の様な問題点があっ
た。すなわち （１）加工面が１面の場合は問題がないが、ＴＥＭ試料
加工のように観察部の薄い膜をその両側を加工して形成
する場合ＳＥＭの取付方向と反対側の面は観察できな
い。
【０００３】（２）円周上に配置された装置の軸に対し
て直交できない。
て直交できない。
【０００４】（３）円周上に配置された装置の軸に対し
て角度を調節できない。
て角度を調節できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来技
術では、加工軸の外周に配した加工補助装置と加工面が
具合よく対向しない場合があり、この対向性を改善し
て、加工を高精度で行う装置を提供することを目的とす
る。
術では、加工軸の外周に配した加工補助装置と加工面が
具合よく対向しない場合があり、この対向性を改善し
て、加工を高精度で行う装置を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は従来の二軸傾斜
の回転軸の一つ、すなわち、加工鏡筒の光学軸とホール
ダ軸の両方に直交していた第２の回転軸を中心軸と直交
する面内で９０度回転し、加工軸方向とすることによっ
て達成される。回転は必要に応じて連続回転とする。
の回転軸の一つ、すなわち、加工鏡筒の光学軸とホール
ダ軸の両方に直交していた第２の回転軸を中心軸と直交
する面内で９０度回転し、加工軸方向とすることによっ
て達成される。回転は必要に応じて連続回転とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について説
明する。図１は本発明の基本構成を示す。試料室８の上
部に加工鏡筒１，外周に走査型電子顕微鏡（以下ＳＥ
Ｍ）４，イオンミリング装置５，ガス供給装置６，レー
ザビーム源７が配置されている。加工鏡筒は集束イオン
ビーム装置（以下ＦＩＢ）であり、Ｇａ液体金属イオン
源と静電レンズ系を備えている。ＦＩＢでは３０ｋｅＶ
のエネルギで数１０ｎｍの集束イオンビームが得られ
る。また鏡筒はビーム走査手段を有しており、走査型イ
オン顕微鏡としても作用する。試料９はホールダ２の先
端に取り付けられ、試料ステージ３の中心から挿入され
て加工鏡筒の光学軸上に設置される。試料ホールダ２の
先端部の構造について図２を用いて説明する。図２
（ａ）はホールダ全体、（ｂ）はホールダ先端部を加工
鏡筒側から見た拡大図、（ｃ）は（ｂ）の側断面図を示
す。試料９は回転台１０の上に例えば両面テープで固定
されている。回転台１０は回転伝達手段１１、ここでは
スチール線によって回転可能な構造になっている。この
回転伝達手段は回転駆動部１３のモータと回転センサに
よって回転角が制御される。
明する。図１は本発明の基本構成を示す。試料室８の上
部に加工鏡筒１，外周に走査型電子顕微鏡（以下ＳＥ
Ｍ）４，イオンミリング装置５，ガス供給装置６，レー
ザビーム源７が配置されている。加工鏡筒は集束イオン
ビーム装置（以下ＦＩＢ）であり、Ｇａ液体金属イオン
源と静電レンズ系を備えている。ＦＩＢでは３０ｋｅＶ
のエネルギで数１０ｎｍの集束イオンビームが得られ
る。また鏡筒はビーム走査手段を有しており、走査型イ
オン顕微鏡としても作用する。試料９はホールダ２の先
端に取り付けられ、試料ステージ３の中心から挿入され
て加工鏡筒の光学軸上に設置される。試料ホールダ２の
先端部の構造について図２を用いて説明する。図２
（ａ）はホールダ全体、（ｂ）はホールダ先端部を加工
鏡筒側から見た拡大図、（ｃ）は（ｂ）の側断面図を示
す。試料９は回転台１０の上に例えば両面テープで固定
されている。回転台１０は回転伝達手段１１、ここでは
スチール線によって回転可能な構造になっている。この
回転伝達手段は回転駆動部１３のモータと回転センサに
よって回転角が制御される。
【０００８】次に処理工程について説明する。一例とし
てＳｉデバイスを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察す
るための試料処理について説明する。本装置に導入前の
試料の大きさは約縦２０００μ，横５０μ，高さ５００
μ程度である。この試料の縦横面のＳＥＭ側の１部をＦ
ＩＢによって加工する。この場合ＳＥＭ機能によって加
工した残りの断面を観察する事によって何処まで加工す
るかサブミクロンの精度で決めることができる。この場
合、Ｓｉデバイスの構造や欠陥部のＳＥＭ像で判断する
が、その解像度が良い方が精度が上がることになる。解
像度を上げるため本実施例では、試料ステージにサイド
エントリ型を用いている。このステージを用いることに
より、ＳＥＭを試料に１０mm以内に近づけることができ
る。このためＳＥＭの解像度は数ｎｍまで向上すること
ができた。次に試料を回転させて加工した面の反対側を
加工する。従来の構造では、試料とＳＥＭの距離を１０
mm以内で、反対面を観察することは困難であった。特に
ＳＥＭを直角に配置した場合はこのように裏面を観察す
るためには試料挿入方向を１８０度変えるか、試料を付
け替えて再度観察加工するしか方法はなかった。反対面
もＳＥＭで観察しながら加工ができるため、ＴＥＭで観
察可能な壁厚すなわち１００ｎｍ程度にする前に異常形
状やゴミなどが観察されたら、そこで再度停止し、ＳＥ
Ｍ像を記憶する。その後どちら側から更に壁を薄くする
か判断し目的の厚さに仕上げる。従来の方法では反対側
に存在する不良部は観察できないため削り去ってしまう
可能性が大きい。
てＳｉデバイスを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察す
るための試料処理について説明する。本装置に導入前の
試料の大きさは約縦２０００μ，横５０μ，高さ５００
μ程度である。この試料の縦横面のＳＥＭ側の１部をＦ
ＩＢによって加工する。この場合ＳＥＭ機能によって加
工した残りの断面を観察する事によって何処まで加工す
るかサブミクロンの精度で決めることができる。この場
合、Ｓｉデバイスの構造や欠陥部のＳＥＭ像で判断する
が、その解像度が良い方が精度が上がることになる。解
像度を上げるため本実施例では、試料ステージにサイド
エントリ型を用いている。このステージを用いることに
より、ＳＥＭを試料に１０mm以内に近づけることができ
る。このためＳＥＭの解像度は数ｎｍまで向上すること
ができた。次に試料を回転させて加工した面の反対側を
加工する。従来の構造では、試料とＳＥＭの距離を１０
mm以内で、反対面を観察することは困難であった。特に
ＳＥＭを直角に配置した場合はこのように裏面を観察す
るためには試料挿入方向を１８０度変えるか、試料を付
け替えて再度観察加工するしか方法はなかった。反対面
もＳＥＭで観察しながら加工ができるため、ＴＥＭで観
察可能な壁厚すなわち１００ｎｍ程度にする前に異常形
状やゴミなどが観察されたら、そこで再度停止し、ＳＥ
Ｍ像を記憶する。その後どちら側から更に壁を薄くする
か判断し目的の厚さに仕上げる。従来の方法では反対側
に存在する不良部は観察できないため削り去ってしまう
可能性が大きい。
【０００９】次に、ＦＩＢで加工した面は１０ｎｍ程度
の厚さで元の組織が破壊されてしまう（アモルファス
化）ことが判っている。このため１００ｎｍ程度の厚み
の情報の中で２０ｎｍ程度、すなわち２０％近くの非理
想情報を含んで観察することになる。この不都合な現象
を低減するために、より低いエネルギのアルゴンビーム
を照射する手段が知られている。この場合、処理面とア
ルゴンビームの相対位置が重要になる。本実施例ではイ
オンミリング装置５は装置設計上斜め上方向に配置して
ある。この構造で、前記加工面と対向させるためには、
ホールダ中心軸（Ａ軸）と加工方向軸（Ｂ軸）の両方を
調節する。ＳＥＭ観察時と同様にＢ軸が回転することに
よって反対面もアルゴン照射できるようになった。特に
本実施例のように仰角がある場合、ステージは反時計方
向に傾斜する必要があり、サイドエントリステージでな
ければ対応できない。また、アルゴン照射の場合角度を
変えた方がきれいに処理できる場合があり、この場合は
Ａ軸を連続回転させながら処理することができる。
の厚さで元の組織が破壊されてしまう（アモルファス
化）ことが判っている。このため１００ｎｍ程度の厚み
の情報の中で２０ｎｍ程度、すなわち２０％近くの非理
想情報を含んで観察することになる。この不都合な現象
を低減するために、より低いエネルギのアルゴンビーム
を照射する手段が知られている。この場合、処理面とア
ルゴンビームの相対位置が重要になる。本実施例ではイ
オンミリング装置５は装置設計上斜め上方向に配置して
ある。この構造で、前記加工面と対向させるためには、
ホールダ中心軸（Ａ軸）と加工方向軸（Ｂ軸）の両方を
調節する。ＳＥＭ観察時と同様にＢ軸が回転することに
よって反対面もアルゴン照射できるようになった。特に
本実施例のように仰角がある場合、ステージは反時計方
向に傾斜する必要があり、サイドエントリステージでな
ければ対応できない。また、アルゴン照射の場合角度を
変えた方がきれいに処理できる場合があり、この場合は
Ａ軸を連続回転させながら処理することができる。
【００１０】このようにして処理した試料は試料ステー
ジ３から引き抜き、直ちにＴＥＭの試料ステージに挿入
し観察できる構造になっている。このようにホールダが
共用できるのは加工面の方向にＴＥＭの電子ビームが通
過できるようにその両端が開放されているためである。
従って、回転軸は試料９の下部のみの構造になってい
る。このような構造になっているとＴＥＭ観察の後更に
加工したい部分がある場合も容易に本処理装置に戻して
加工できる。このようにして非常に正確に異常部などを
ＴＥＭ観察することができるようになった。
ジ３から引き抜き、直ちにＴＥＭの試料ステージに挿入
し観察できる構造になっている。このようにホールダが
共用できるのは加工面の方向にＴＥＭの電子ビームが通
過できるようにその両端が開放されているためである。
従って、回転軸は試料９の下部のみの構造になってい
る。このような構造になっているとＴＥＭ観察の後更に
加工したい部分がある場合も容易に本処理装置に戻して
加工できる。このようにして非常に正確に異常部などを
ＴＥＭ観察することができるようになった。
【００１１】次に、ガス供給手段６の使用方法について
記す。ＦＩＢの分野ではガスの利用は二つあり、一つは
金属や絶縁物の堆積用、すなわち、デポのため、もう一
つは加工特性を変えるため、すなわちガスアシストエッ
チング用である。本実施例のガス供給手段６はこれらの
両方の機能を備えたものであり、次にその作用について
説明する。まずデポ機能はＦＩＢの分野では良く知られ
ているように、表面の帯電防止や加工時の表面保護に用
いられており、本実施例でも、必要に応じ、同様の使い
方をする。またガスアシストエッチングは前述したアル
ゴン照射と同様にアモルファス層を低減したり、選択的
エッチングをして断面に凹凸を作り観察し易くしたりす
る方法がある。いずれも加工観察精度を上げるために重
要な技術である。これらの処理の場合も処理面とガスの
吸着の関係が微妙に関係するため、本実施例のＡ軸Ｂ軸
を制御して最適の位置にすることにより、当初の目的が
達成される。
記す。ＦＩＢの分野ではガスの利用は二つあり、一つは
金属や絶縁物の堆積用、すなわち、デポのため、もう一
つは加工特性を変えるため、すなわちガスアシストエッ
チング用である。本実施例のガス供給手段６はこれらの
両方の機能を備えたものであり、次にその作用について
説明する。まずデポ機能はＦＩＢの分野では良く知られ
ているように、表面の帯電防止や加工時の表面保護に用
いられており、本実施例でも、必要に応じ、同様の使い
方をする。またガスアシストエッチングは前述したアル
ゴン照射と同様にアモルファス層を低減したり、選択的
エッチングをして断面に凹凸を作り観察し易くしたりす
る方法がある。いずれも加工観察精度を上げるために重
要な技術である。これらの処理の場合も処理面とガスの
吸着の関係が微妙に関係するため、本実施例のＡ軸Ｂ軸
を制御して最適の位置にすることにより、当初の目的が
達成される。
【００１２】次にレーザビーム源７の使い方について記
す。試料ステージのＢ軸を回転させてレーザビーム源に
対向させる。レーザビームは観察機能も備えているの
で、この機能を使って加工位置を決定し加工ビームで加
工する。この場合は加工精度がせいぜい１μ程度である
こと、熱による損傷も予想されるため、観察したい場所
から十分な距離すなわち、数μ離して加工する。次に精
密加工は前記した方法でＦＩＢで加工する。この場合の
利点は総合的に加工時間を短縮できることにある。それ
以外のレーザの使い方として、保護膜下の配線を観察し
て加工位置を決めたり、また保護膜のみを除去するなど
の利用方法もある。観察のみを主目的に使用する場合
は、通常の光学顕微鏡や走査型レーザ顕微鏡でも目的は
達成される。
す。試料ステージのＢ軸を回転させてレーザビーム源に
対向させる。レーザビームは観察機能も備えているの
で、この機能を使って加工位置を決定し加工ビームで加
工する。この場合は加工精度がせいぜい１μ程度である
こと、熱による損傷も予想されるため、観察したい場所
から十分な距離すなわち、数μ離して加工する。次に精
密加工は前記した方法でＦＩＢで加工する。この場合の
利点は総合的に加工時間を短縮できることにある。それ
以外のレーザの使い方として、保護膜下の配線を観察し
て加工位置を決めたり、また保護膜のみを除去するなど
の利用方法もある。観察のみを主目的に使用する場合
は、通常の光学顕微鏡や走査型レーザ顕微鏡でも目的は
達成される。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば従来のサイドエントリ型
ステージでは不可能であった以下の様な効果が得られ
る。
ステージでは不可能であった以下の様な効果が得られ
る。
【００１４】（１）薄い膜の両側をＳＥＭで高分解能観
察できる。
察できる。
【００１５】（２）円周上に配置された装置の軸と処理
装置の軸を制御できる。
装置の軸を制御できる。
【００１６】（３）円周上に配置された装置の軸に対し
て角度を調節できる。
て角度を調節できる。
【００１７】（４）試料を連続回転しながら処理可能。
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】試料ホールダ先端の説明図。
１…加工鏡筒、２…ホールダ、３…試料ステージ、４…
走査型電子顕微鏡、５…イオンミーリング装置、６…ガ
ス供給手段、７…レーザビーム源、８…試料室、１２…
二次粒子検出器、１３…回転駆動部。
走査型電子顕微鏡、５…イオンミーリング装置、６…ガ
ス供給手段、７…レーザビーム源、８…試料室、１２…
二次粒子検出器、１３…回転駆動部。
Claims (5)
- 【請求項１】試料を加工するための加工鏡筒、前記試料
を保持し加工位置決めのためのホールダを真空外から挿
入する方式の試料ステージを備えた装置において、前記
ホールダの試料部が加工方向を軸として回転可能で、回
転円周方向に配置された加工補助装置を用いて試料を処
理することを特徴とする試料処理装置。 - 【請求項２】前記試料部の回転は角度設定制御および連
続回転制御が可能である請求項１の試料処理装置。 - 【請求項３】前記加工鏡筒は集束イオンビームである請
求項１の試料処理装置。 - 【請求項４】前記加工補助装置は走査型電子顕微鏡，光
学顕微鏡，イオンミリング装置，ガス供給手段，レーザ
ビーム源の内一つまたは二つ以上の組み合わせである請
求項１の試料処理装置。 - 【請求項５】前記試料ホールダの前記試料部は加工方向
と、ホールダ軸，加工軸の両方に直角方向に開口がある
構造でＦＩＢとＳＥＭに共用可能である請求項１の試料
処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8124346A JPH09306403A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 試料処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8124346A JPH09306403A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 試料処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306403A true JPH09306403A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14883099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8124346A Pending JPH09306403A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 試料処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09306403A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007188905A (ja) * | 2007-04-23 | 2007-07-26 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子線装置用試料ホールダ |
| JP2010003655A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Hironari Miyazaki | 収束イオンビーム照射装置内に用いる試料ステージ |
| WO2011127327A3 (en) * | 2010-04-07 | 2012-02-02 | Fei Company | Combination laser and charged particle beam system |
| JP2013065511A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-04-11 | Hitachi High-Tech Science Corp | 複合荷電粒子ビーム装置 |
| US20130174301A1 (en) * | 2010-09-07 | 2013-07-04 | Joseph C. Robinson | Method and apparatus for in situ preparation of serial planar surfaces for microscopy |
| JP2016157688A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 試料加工評価装置 |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP8124346A patent/JPH09306403A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4654216B2 (ja) * | 2007-04-23 | 2011-03-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置用試料ホールダ |
| JP2010003655A (ja) * | 2008-06-19 | 2010-01-07 | Hironari Miyazaki | 収束イオンビーム照射装置内に用いる試料ステージ |
| WO2011127327A3 (en) * | 2010-04-07 | 2012-02-02 | Fei Company | Combination laser and charged particle beam system |
| US8314410B2 (en) | 2010-04-07 | 2012-11-20 | Fei Company | Combination laser and charged particle beam system |
| US20130174301A1 (en) * | 2010-09-07 | 2013-07-04 | Joseph C. Robinson | Method and apparatus for in situ preparation of serial planar surfaces for microscopy |
| US8878147B2 (en) * | 2010-09-07 | 2014-11-04 | Joseph C. Robinson | Method and apparatus for in situ preparation of serial planar surfaces for microscopy |
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| JP2016157688A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 試料加工評価装置 |
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