TWI761462B - 帶電粒子束裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供帶電粒子束裝置，其能夠迅速地進行試樣的配置和更換。該帶電粒子束裝置具有：帶電粒子束鏡筒，其向試樣照射帶電粒子束；試樣載台，其包含具有基座部(5d)和相對於基座部(5d)繞旋轉軸線(R1)旋轉的旋轉移動部的旋轉載台(5A)，使試樣相對於帶電粒子束鏡筒移動；旋轉連接器(56)，其與旋轉軸線(R1)同軸配置，插裝在基座部(5d)與旋轉移動部之間；以及接觸引腳(55a)，其配置在試樣載台的上部，與旋轉連接器(56)電連接。

Description

帶電粒子束裝置
本發明關於帶電粒子束裝置。
所謂帶電粒子束是離子束和電子束的總稱。能夠利用會聚的帶電粒子束來進行加工、觀察以及分析中的至少任意一個(以下稱為觀察等)的裝置被稱為帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置搭載有形成離子束的離子束鏡筒和形成電子束的電子束鏡筒中的至少一方。帶電粒子束裝置也包含搭載有多個帶電粒子束鏡筒的複合裝置。 　　這樣的帶電粒子束裝置有時例如用於形成薄片試樣。在半導體元件等構造物露出到薄片試樣的觀察面上的情況下，帶電粒子束的加工速率根據有無構造物而不同。因此，會發生在觀察面上形成有凹凸而看成條狀的現象、所謂的簾幕效應(curtain effect)。 　　例如，在專利文獻1中記載了如下的複合帶電粒子束裝置：能夠使配置試樣的試樣台向2軸方向傾斜，以使得抑制簾幕效應。 　　專利文獻1：日本特開2014-063726號公報
[發明所欲解決之課題] 　　然而，在現有的帶電粒子束裝置中存在如下問題。 　　在專利文獻1所述的複合帶電粒子束裝置中，試樣配置在觀察用的帶電粒子束所能照射的位置，在該狀態下對試樣實施至少兩次精加工。在各精加工中，從兩個不同的方向對試樣照射加工用的帶電粒子束。為了進行這樣的加工，試樣配置為適於由第一傾斜構件進行觀察以及加工的角度。並且，由於改變了加工方向，因此試樣以通過第二傾斜構件在加工面內旋轉的方式移動。 　　要想順暢地進行這樣的加工，在通過第二傾斜構件使試樣移動的情況下，試樣未從觀察用的帶電粒子束的觀察範圍移動是重要的。因此，需要在試樣台上嚴密地進行試樣的位置對齊。因此，存在在加工開始前的試樣向試樣台的配置上花費時間這樣的問題。由於這樣的配置作業是在真空腔向大氣開放的狀態下進行的，因此存在如下問題：複合帶電粒子束裝置的加工被停止的時間變長，從而複合帶電粒子束裝置的實際工作時間降低。 　　本發明就是鑒於上述那樣的問題而完成的，其目的在於提供一種帶電粒子束裝置，該帶電粒子束裝置能夠迅速地進行試樣的配置和更換。 [用以解決課題的手段] 　　為瞭解決上述的課題，本發明的第一方式的帶電粒子束裝置具有：帶電粒子束鏡筒，其向試樣照射帶電粒子束；試樣載台，其包含具有基座部和相對於所述基座部繞旋轉軸線旋轉的旋轉移動部的旋轉載台，使所述試樣相對於所述帶電粒子束鏡筒移動；旋轉連接器，其與所述旋轉軸線同軸配置，插裝在所述基座部與所述旋轉移動部之間；以及第一連接電極，其配置在所述試樣載台的上部，與所述旋轉連接器電連接。 　　在上述帶電粒子束裝置中，還可以具有：試樣支架，其以可裝卸的方式配置在所述試樣載台的上部，具有能夠與所述第一連接電極接觸分離的第二連接電極、對所述試樣進行保持的試樣保持部、以及移動所述試樣保持部的支架側移動載台；以及試樣支架控制部，其在所述試樣支架的所述第二連接電極與所述第一連接電極電連接時，經由所述旋轉連接器向所述試樣支架送出控制信號。 　　在上述帶電粒子束裝置中，所述支架側移動載台也可以包含以第一軸線和與所述第一軸線垂直的第二軸線為中心轉動的2軸傾斜載台。 　　在上述帶電粒子束裝置中，所述試樣載台也可以具有支架固定部，該支架固定部以將所述試樣支架的所述第二連接電極按壓在所述第一連接電極上的狀態固定所述試樣支架的位置。 　　在上述帶電粒子束裝置中，所述帶電粒子束鏡筒也可以設置有多個。 　　根據本發明的帶電粒子束裝置，能夠迅速地進行試樣的配置和更換。
以下，參照附圖對本發明的實施方式的帶電粒子束裝置進行說明。 　　圖1是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的結構的一例的示意性的結構圖。圖2是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的控制系統的結構的一例的方塊圖。圖3是本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的主要部分的示意性的俯視圖。圖4是圖3的A-A剖視圖。由於各圖是示意圖，因此形狀和尺寸被誇大(以下的附圖也相同)。 　　圖1所示的本實施方式的帶電粒子束裝置100進行試樣的加工、觀察以及分析中至少任意一個。帶電粒子束裝置100例如也可以是會聚離子束裝置、掃描電子顯微鏡。 　　在帶電粒子束裝置100為進行加工的裝置的情況下，根據需要也可以具有省略圖示的蝕刻氣體提供部和沉積氣體提供部中的至少一方。 　　帶電粒子束裝置100能夠根據用途向試樣照射適當的帶電粒子束。帶電粒子束裝置100向試樣照射的帶電粒子束也可以是離子束和電子束中的至少一方。 　　本實施方式的帶電粒子束裝置100構成為具有試樣室7、試樣載台5、FIB鏡筒1(帶電粒子束鏡筒)、EB鏡筒2(帶電粒子束鏡筒)、負載鎖定腔室8以及試樣支架6。 　　試樣室7將由帶電粒子束裝置100進行了加工、觀察以及分析中的至少任意一個的試樣收納在內部。在試樣室7中連接有變更、維持試樣室7的內部的真空度的省略圖示的真空排氣裝置。 　　在試樣室7中內置有試樣載台5。在試樣室7中，在與試樣載台5對置的位置上配置有FIB鏡筒1、EB鏡筒2。 　　如圖1所示，試樣載台5是具有旋轉載台5A、X軸載台5B、Y軸載台5C、Z軸載台5D以及傾斜載台5E的5軸載台。各載台的層疊順序並未特別限定，但是，在圖1中，作為一例，從上側依次層疊配置有旋轉載台5A、X軸載台5B、Y軸載台5C、Z軸載台5D以及傾斜載台5E。以下，為簡單起見，在對旋轉載台5A、X軸載台5B、Y軸載台5C、Z軸載台5D以及傾斜載台5E進行總稱的情況下，有時表述為“載台5A-5E”。 　　如圖2所示，試樣載台5具有分別驅動載台5A-5E的旋轉載台驅動部50A、X軸載台驅動部50B、Y軸載台驅動部50C、Z軸載台驅動部50D以及傾斜載台驅動部50E。以下，為簡單起見，在對旋轉載台驅動部50A、X軸載台驅動部50B、Y軸載台驅動部50C、Z軸載台驅動部50D以及傾斜載台驅動部50E進行總稱的情況下，有時表述為“載台驅動部50A-50E”。 　　載台驅動部50A-50E分別具有適當的電動機作為驅動源。載台驅動部50A-50E根據需要也可以具有齒輪等傳動機構。 　　載台驅動部50A-50E連接為能夠分別經由後述的試樣載台控制部15和第一佈線58a進行通信。載台驅動部50A-50E由來自試樣載台控制部15的控制信號進行控制。 　　在本實施方式中，試樣載台控制部15配置在試樣室7的外部。因此，如圖1所示，與載台驅動部50A-50E連接的第一佈線58a延伸到試樣載台5的外部。第一佈線58a經由貫穿設置在試樣室7的饋通7a延伸至試樣室7的外部。 　　雖然未特別圖示，與載台驅動部50A-50E連接的各佈線也可以在試樣室7的內部根據需要而被例如線纜支架(註冊商標)等可動式的線纜引導件引導。 　　如圖1所示，在本實施方式中，旋轉載台5A配置在試樣載台5的最上部。旋轉載台5A構成為繞旋轉軸線R1旋轉。旋轉軸線R1配置為在後述的傾斜載台5E移動到傾斜移動的基準位置時與鉛垂軸平行。 　　如圖3、4所示，旋轉載台5A具有試樣台5a(旋轉移動部)、旋轉軸部5b(旋轉移動部，參照圖4)、以及基座部5d(參照圖4)。 　　如圖3所示，試樣台5a是配置在旋轉載台5A的最上部的圓板狀的部件。試樣台5a的上表面是與旋轉軸線R1垂直的平面。以下，關於旋轉載台5A，在對從沿旋轉軸線R1的方向觀察的平面內的位置關係進行說明的情況下，使用圖3中所記載的xy座標系。xy座標系是固定在試樣台5a上的座標系。x軸是圖3中從圖示左側延伸到右側的軸線。y軸是與x軸垂直，從圖示下側延伸到上側的軸線。xy座標系的原點是x軸和y軸與旋轉軸線R1的交點。 　　在試樣台5a的上表面上豎立設置有作為對後述的試樣支架6進行定位的定位部件的定位銷51、52、53。但是，對試樣支架6進行定位的定位部件不限定於這樣的銷部件，也可以使用適當形狀的定位突起或者定位凹部。 　　定位銷51、52將y軸夾在它們之間以相互分開的方式設置在與x軸平行的同一直線上。定位銷51、52在y軸方向上從x軸向y軸正方向側錯開配置。定位銷51、52對後述的試樣支架6在y軸方向上進行定位。 　　定位銷53對被定位銷51、52在y軸方向上定位的試樣支架6在x軸方向上進行定位。在本實施方式中，定位銷53位於比定位銷52靠x軸正方向側的位置，設置在y軸方向上定位銷52與x軸之間的位置。 　　以下，將被定位銷51、52、53定位的試樣支架6稱為“定位狀態的試樣支架6”。 　　在試樣台5a的上表面上，在與定位銷51在y軸方向上對置的位置上配置有鎖定機構54(支架固定部)。 　　鎖定機構54是在試樣台5a的上表面上通過將後述的試樣支架6壓接在定位銷51、52、53來固定試樣支架6的裝置部分。 　　關於鎖定機構54的結構，根據試樣支架6的形狀而使用適當的結構。在圖3所示的例子中，鎖定機構54具有臂54a、按壓輥54c以及拉神彈簧54d。 　　臂54a的第一端部(圖示右側的端部)被豎立設置在試樣台5上的旋轉支軸54b支承為能夠在與xy平面平行的平面內轉動。後述的能夠與試樣支架6的側面抵接的按壓輥54c可旋轉地安裝在臂54a的長度方向上與第一端部相反的一側的第二端部。按壓輥54c的旋轉軸線是與旋轉軸線R1平行的軸線。 　　拉神彈簧54d的兩端部與豎立設置在試樣台5a上的卡定軸54e和設置在臂54a上的卡定部54f卡定。卡定軸54e豎立設置在比旋轉支軸54b靠y軸正方向側的試樣台5a上。卡定部54f設置在臂54a上第一端部與第二端部之間。 　　在拉神彈簧54d處於自然長度的狀態下，按壓輥54c位於雙點虛線所示的自然狀態位置。在自然狀態位置中，按壓輥54c與定位銷51在y軸方向上的間隔比定位狀態的試樣支架6的y軸方向的側面間的寬度稍窄。 　　當因臂54a朝圖示逆時針轉動而拉神彈簧54d被拉神得比自然長度長時，產生彈性復原力。當產生彈性復原力時，臂54a接受以旋轉支軸54b為中心圖示順時針的力的力矩。 　　在試樣台5a的上表面上，在比定位銷53的x軸負方向側的端部靠x軸正方向側且與定位狀態的試樣支架6的x軸正方向側的側面對置的位置上配置有連接端子55。 　　連接端子55具有用於與定位狀態的試樣支架6電連接的接觸引腳55a(第一連接電極)。在連接端子55上接線有與接觸引腳55a電導通的第三佈線59。 　　接觸引腳55a的結構只要能夠與定位狀態的試樣支架6中的電極導通，則不特別限定。例如，在試樣支架6中的電極為固定電極的情況下，作為接觸引腳55a，也可以使用借助彈簧對引腳向x軸負方向施力的彈簧連接器引腳。或者，作為接觸引腳55a，也可以使用由引腳自身能夠對定位狀態的試樣支架6的電極向x軸負方向施力的板簧、螺旋彈簧等彈性部件構成的結構。 　　例如，在試樣支架6中的電極為具有彈性的電極的情況下，接觸引腳55a也可以是固定電極。 　　接觸引腳55a的個數設置為試樣支架6需要的信號線或電源線的根數以上。 　　第三佈線59是為了電連接連接端子55和後述的旋轉連接器56而設置的。作為第三佈線59的結構，使用容易佈線的適當的佈線部件。第三佈線59的種類只要是能夠不妨礙試樣載台5的動作的配置，則不特別限定。例如，第三佈線59也可以使用電線、捆束電線而成的線纜、扁平線纜、柔性基板線纜、佈線基板、金屬板等。 　　圖3、4中所繪製的第三佈線59作為一例，由多個零散電線構成。 　　第三佈線59配置在不妨礙試樣載台5的動作的適當的路徑上。在本實施方式中，作為一例，第三佈線59貫穿插入於設置在試樣台5a的內部的佈線引導件5g中，延伸到試樣台5a的中心部的貫通孔5h的內部。因此，第三佈線59不會向試樣台5a的徑向外側突出而收納在試樣台5a的內側。第三佈線59與試樣台5a的旋轉一起旋轉移動。 　　如圖4所示，旋轉軸部5b是在試樣台5a的下表面上與旋轉軸線R1同軸設置的筒狀部件。在旋轉軸部5b的中心部設置有與貫通孔5h同軸的貫通孔5i。 　　在設置於旋轉軸部5b的中心部的孔部5j的內周面上固定有由球軸承等構成的軸承5e的外圈。 　　在旋轉軸部5b的外周部，在整周上設置有蝸輪5c。蝸輪5c與在y軸方向上延伸的蝸桿57卡合。蝸桿57與省略圖示的旋轉載台驅動部50A連結。 　　基座部5d具有與旋轉軸線R1同軸的圓筒狀的筒狀部5m和從筒狀部5m的下端向徑向外側伸出的板狀部5n。 　　筒狀部5m從下方插入到旋轉軸部5b的孔部5j的內側。 　　在筒狀部5m的外周部固定有軸承5e的內圈。因此，基座部5d和旋轉軸部5b連結為能夠繞旋轉軸線R1相對旋轉。 　　筒狀部5m的內周面5k的內徑具有能夠供後述的旋轉連接器56以非接觸的方式插入的大小。 　　如圖3所示，板狀部5n的俯視形狀為矩形。 　　如圖4所示，板狀部5n的外周部的下表面與配置在X軸載台5B的上部的直動軸承5f連結。因此，基座部5d能夠被直動軸承5f引導而在圖4中的圖示深度方向上直線移動。 　　根據這樣的結構，當旋轉載台驅動部50A的電動機(省略圖示)旋轉時，蝸桿57根據電動機的旋轉方向而旋轉，由此向蝸輪5c傳遞旋轉驅動力。因此，旋轉軸部5b相對於基座部5d繞旋轉軸線R1旋轉。旋轉軸部5b的旋轉方向是根據蝸桿57的旋轉方向和齒相對於蝸桿57的傾斜方向而確定的。 　　在旋轉載台5A上，試樣台5a和旋轉軸部5b構成相對於基座部5d繞旋轉軸線R1旋轉的旋轉移動部。 　　如圖4所示，在旋轉載台5A上安裝有旋轉連接器56。 　　旋轉連接器56是電連接相互相對旋轉的部件中的佈線彼此的部件。旋轉連接器56更優選採用與無限旋轉對應的結構。但是，在根據旋轉載台5A的用途而限制了旋轉範圍的情況下，只要能夠進行與旋轉載台5A的旋轉範圍對應的旋轉範圍內的旋轉即可。 　　作為旋轉連接器56的一例，舉出了滑環、使用了液體金屬的旋轉連接器等。 　　在本實施方式中，作為一例，使用可無限旋轉的滑環。 　　旋轉連接器56具有凸緣狀的第一端部56a、筒狀的殼體56b、管狀的第二端部56c。 　　第一端部56a插入到試樣台5a的貫通孔5h的內部，固定在旋轉軸部5b的上端。在第一端部56a設置有電連接第三佈線59的連接端子56d(參照圖3)。 　　殼體56b固定在第一端部56a。殼體56b的外徑為貫通孔5i的內徑以下且小於內周面5k的內徑。因此，殼體56b以非接觸狀態插入到基座部5d的筒狀部5m的內部。 　　在殼體56b的內部配置有省略圖示的滑環機構。 　　第二端部56c從殼體56b的中心部向圖示下方突出。第二端部56c與滑環機構中的省略圖示的旋轉體連結。與連接端子56d導通的連接引線56e從第二端部56c的前端部經由滑環機構中的旋轉電極延伸。 　　在連接引線56e的前端設置有與後述的第二佈線58b連接的連接器56f。連接器56f固定在基座部5d的板狀部5n。 　　如圖2所示，第二佈線58b電連接旋轉連接器56和後述的試樣支架控制部40。試樣支架控制部40配置在試樣室7的外部。因此，如圖1所示。第二佈線58b與第一佈線58a同樣地經由饋通7a延伸到試樣室7的外部。 　　第二佈線58b也可以在試樣室7的內部根據需要與第一佈線58a平行地延伸。或者，第二佈線58b也可以與第一佈線58a一起彙集到線纜。 　　如圖1所示，X軸載台5B經由上述的直動軸承5f(參照圖4)固定在旋轉載台5A的下部。X軸載台5B是當從省略圖示的X軸載台驅動部50B接受驅動力時使旋轉載台5A沿與旋轉軸線R1垂直的軸線平移移動的1軸載台。 　　Y軸載台5C經由省略圖示的直動軸承固定在X軸載台5B的下部。Y軸載台5C是當從省略圖示的Y軸載台驅動部50C接受驅動力時使X軸載台5B向1軸方向平移移動的1軸載台。Y軸載台5C沿旋轉軸線R1和與X軸載台5B的移動方向垂直的軸線移動X軸載台5B。 　　Z軸載台5D固定在Y軸載台5C的下部。Z軸載台5D是當從省略圖示的Z軸載台驅動部50D接受驅動力時使Y軸載台5C向沿旋轉軸線R1的方向平移移動的1軸載台。 　　傾斜載台5E固定在Z軸載台5D的下部。傾斜載台5E是當從省略圖示的傾斜載台驅動部50E接受驅動力時使Z軸載台5D傾斜的1軸載台。傾斜載台5E以使Z軸載台5D的移動方向在包含鉛垂軸的一個平面內傾斜的方式使Z軸載台5D傾斜。 　　在傾斜載台5E的傾斜移動的基準位置上，Z軸載台5D的移動方向與鉛垂方向一致。 　　如圖1所示，FIB鏡筒1在試樣載台5的上方與試樣載台5對置配置。在本實施方式中，作為一例，FIB鏡筒1沿鉛垂軸配置。 　　FIB鏡筒1照射作為第一帶電粒子束的會聚離子束(FIB：Focused Ion Beam)。FIB鏡筒1例如具有液體金屬離子源。 　　EB鏡筒2在試樣載台5的上方沿相對於鉛垂軸傾斜的軸線配置。EB鏡筒2照射作為第二帶電粒子束的電子束(EB：Electron Beam)。 　　如圖2所示，帶電粒子束裝置100具有檢測通過EB或FIB的照射而從試樣產生的二次電子的二次電子檢測器4。並且，帶電粒子束裝置100也可以具有檢測通過EB的照射而從試樣產生的反射電子的反射電子檢測器。 　　在帶電粒子束装置100中，為了利用FIB對加工中的試樣37進行SEM(Scanning Electron Microscope：掃描電子顯微鏡)觀察，如圖1所示，FIB鏡筒1的FIB照射軸和EB鏡筒2的EB照射軸相互交叉。在帶電粒子束裝置100中，通過試樣載台5進行位置對齊，從而試樣配置在FIB照射軸和EB照射軸交叉的位置。 　　如圖1所示，負載鎖定腔室8是為了在保持試樣室7的真空狀態的狀態下將試樣搬入到試樣室7的內部、或者從試樣室7將試樣向外部搬出而設置的。 　　負載鎖定腔室8具有第一氣密門8a、第二氣密門8b、輸送機構8c、省略圖示的真空泵、省略圖示的淨化氣體提供部。 　　第一氣密門8a對能夠與帶電粒子束裝置100的外部連通的第一開口部進行開閉。第二氣密門8b對能夠與負載鎖定腔室8和試樣室7之間連通的第二開口部進行開閉。 　　第一開口部和第二開口部形成為在試樣載台5的上方的空間和水平方向(圖1的左右方向)上對置的位置關係。 　　輸送機構8c是通過遠端操作將輸送到負載鎖定腔室8的內部的試樣輸送到試樣載台5上的裝置部分。作為輸送機構8c的結構，例如也可以使用水平移動載台、遠端操作臂、遠端操作機器人等。 　　省略圖示的真空泵在第一氣密門8a和第二氣密門8b關閉的狀態下將負載鎖定腔室8的內部抽成真空。省略圖示的淨化氣體提供部在第一氣密門8a和第二氣密門8b關閉的狀態下為了使負載鎖定腔室8的內部為大氣壓，向負載鎖定腔室8的內部提供淨化氣體。 　　接下來，對試樣支架6進行說明。 　　圖5是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的試樣支架的一例的示意性的立體圖。圖6是圖5中的B部的放大圖。圖7的(a)、(b)是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的試樣及其保持形態的示意性的主視圖和側視圖。圖8是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的試樣與加工方向的關係的示意性的立體圖。 　　如圖5所示，試樣支架6具有基台61、支承部62、轉動台63(支架側移動載台)、傾斜台64(支架側移動載台)以及驅動單元66。但是，在圖5中，為了容易觀察，僅示意性地繪製主要結構。 　　以下，在對試樣支架6的結構進行說明的情況下，有時依照定位狀態的試樣支架6的配置位置來參照xy座標系。 　　基台61具有能夠載置於試樣載台5的上表面上並且能夠在試樣載台5的上表面內的2軸方向上定位的外形。具體而言，基台61能夠通過試樣載台5的旋轉載台5A的試樣台5a中的定位銷51、52、53而在試樣台5a的上表面內的2軸方向上定位。在圖5所示的例子中，基台61由俯視為大致矩形的板部件構成。基台61具有側面61a、61b、61c、61d。 　　側面61a由在x軸方向上延伸的平面構成，位於基台61上y軸正方向側。側面61a能夠在y軸方向上與定位銷51、52抵接。 　　側面61b與側面61a的x軸正方向側相鄰，由在y軸方向上延伸的平面構成。側面61b能夠在x軸方向上與定位銷53抵接。 　　側面61c在y軸方向上與側面61a對置。在側面61c上靠x軸負方向的部位，傾斜塊61e向y軸負方向側突出。傾斜塊61e是具有第一斜面61f和第二斜面61g的俯視為山形的突起部。第一斜面61f傾斜成隨著向x軸負方向前進而遠離側面61c。第二斜面61g傾斜成隨著從第一斜面61f的y軸負方向的端部向x軸負方向前進而靠近側面61c。 　　如圖3所示，在定位狀態的試樣支架6上，傾斜塊61e的第二斜面61g處於被鎖定機構54的按壓輥54c向y軸正方向和x軸正方向按壓的位置關係。 　　側面61d在x軸方向上與側面61b對置。在本實施方式中，在側面61d上安裝有用於驅動後述的轉動台63和傾斜台64的驅動單元66。 　　如圖2所示，驅動單元66具有驅動轉動台63的第一驅動部66A和驅動傾斜台64的第二驅動部66B。 　　第一驅動部66A和第二驅動部66B的結構只要能夠通過與省略圖示的適當的傳動機構的組合來分別驅動後述的轉動台63和傾斜台64，則不特別限定。例如，作為第一驅動部66A和第二驅動部66B，也可以使用旋轉型或直動型的電動機。 　　如圖5所示，在側面61b上設置有連接器68。連接器68具有與設置在試樣支架6上的省略圖示的電佈線分別電連接的連接電極68a(第二連接電極)。 　　在試樣支架6處於定位狀態的情況下，連接電極68a配置在與連接端子55的接觸引腳55a抵接的位置。連接電極68a經由省略圖示的佈線與試樣支架6內的省略圖示的電裝部件電連接。在本實施方式中，連接電極68a與第一驅動部66A和第二驅動部66B電連接。因此，連接電極68a至少設置有與第一驅動部66A和第二驅動部66B的動作所需的信號線和電源線對應的數量。 　　在基台61的上表面上形成有俯視為大致矩形的凹部61h。 　　在凹部61h中，在x軸方向的兩端部分別豎立設置有支承部62。在各支承部62上分別設置有與平行於x軸的軸線F(第一軸線)同軸延伸的支軸62a。 　　在凹部61h中，在各支承部62之間配置有俯視為矩形的轉動台63。在轉動台63的x軸方向的兩端部分別設置有在轉動台63的上方可旋轉地與各支承部62的支軸62a連結的軸承部63b。由此，轉動台63被支承為能夠繞軸線F轉動。 　　轉動台63經由省略圖示的傳動機構與省略圖示的第一驅動部66A連結。轉動台63經由省略圖示的傳動機構接受來自省略圖示的第一驅動部66A的驅動力，由此繞軸線F轉動。當轉動台63繞軸線F轉動時，轉動台63向y軸方向傾斜。 　　在轉動台63的俯視的中央部形成有在上方開口的孔部63a。在孔部63a的內部收納有傾斜台64。傾斜台64在y軸方向上的位置被孔部63a的內周部中的省略圖示的定位部定位。 　　圖6所示的是傾斜台64的詳細結構的一例。如圖6所示，傾斜台64具有從y軸方向觀察為大致半月狀的外形。在傾斜台64的圓弧狀的外周部設置有蝸輪64a。 　　在傾斜台64上y軸方向的側面上形成有呈與蝸輪64a的節圓同心的圓狀彎曲的引導槽64e。 　　在傾斜台64上與蝸輪64a對置的平面部64b配置有經由TEM格柵67對試樣37進行保持的試樣保持部64c。 　　如圖7的(a)、(b)所示，TEM格柵67通過薄板製成，在中央部分形成有試樣保持台67a。在試樣保持台67a的上形成有5根柱67b1、67b2、67b3、67b4、67b5。 　　作為安裝在柱67b1～67b5的上部的試樣的一例，舉出了圖8所示的薄片狀的試樣37。 　　試樣37例如通過切出半導體元件的一部分而形成。試樣37具有元件的構造物31、32、33。構造物31、33露出到作為觀察面的截面37a上。試樣37以被從上表面37c的一側照射FIB、EB的方式分別安裝在柱67b1～67b5上。 　　在本實施方式中，在傾斜台64位於基準位置的情況下，安裝成試樣37的截面37a的法線方向(試樣37的厚度方向)大致為y軸方向。 　　如圖6所示，在轉動台63的內部，在傾斜台64的下方配置有蝸桿64d。蝸桿64d與x軸平行地延伸，從下方與傾斜台64的蝸輪64a卡合。蝸桿64d經由省略圖示的傳動機構與第二驅動部66B連結。 　　蝸輪64a與蝸桿64d的軸間距離被可滾動地與引導槽64e抵接的輥65限制。輥65被從轉動台63的上表面的支承部63c向y軸正方向延伸的支承軸65a支承為能夠繞與y軸平行的軸線G旋轉。 　　當蝸桿64d被第二驅動部66B驅動時，在通過輥65對蝸桿64d與蝸輪64a的軸間距離進行保持的狀態下，傾斜台64轉動。其結果是，傾斜台64繞穿過蝸輪64a的節圓中心的與y軸平行的軸線S(第二軸線)轉動，使平面部64b向x軸方向傾斜。當蝸桿64d的旋轉方向被切換時，傾斜台64向相反方向傾斜。 　　通過這樣的結構，試樣支架6成為通過繞軸線F的轉動使轉動台63和傾斜台64的平面部64b向y軸方向傾斜並且通過繞軸線S的轉動使傾斜台64的平面部64b向x軸方向傾斜的2軸傾斜載台。 　　在本實施方式中，軸線F與軸線S的交點在位置對齊狀態下位於旋轉載台5A的旋轉軸線R1上。 　　接下來，對帶電粒子束裝置100的控制系統的結構進行說明。 　　如圖2所示，帶電粒子束裝置100具有試樣載台控制部15、試樣支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12、像形成部14以及控制部17。 　　試樣載台控制部15經由第一佈線58a而連接為能夠與試樣載台5的載台驅動部50A-50E進行通信。試樣載台控制部15根據來自後述的控制部17的控制信號對載台驅動部50A-50E進行控制，由此使試樣載台5的載台5A-5E分別移動。 　　試樣支架控制部40經由第二佈線58b和旋轉連接器56與連接端子55電連接。如後所述，當試樣支架6以定位狀態配置在試樣載台5上時，在連接端子55上連接有連接器68。在這種情況下，試樣支架控制部40連接為能夠與試樣支架6的第一驅動部66A和第二驅動部66B進行通信。 　　在進行試樣支架6的連接時，試樣支架控制部40根據來自後述的控制部17的控制信號對第一驅動部66A和第二驅動部66B進行控制，由此使傾斜台64向2軸方向傾斜。由此，試樣支架控制部40能夠將保持在試樣支架6上的試樣37相對於鉛垂軸的傾斜在2軸方向上改變。 　　FIB控制部11根據來自後述的控制部17的控制信號對來自FIB鏡筒1的FIB照射進行控制。 　　EB控制部12根據來自後述的控制部17的控制信號對來自EB鏡筒2的EB照射進行控制。 　　像形成部14例如根據使EB控制部12掃描EB的信號和二次電子檢測器4所檢測的二次電子的信號而形成SEM像。並且，像形成部14根據使FIB控制部11掃描FIB的信號和二次電子檢測器4所檢測的二次電子的信號而形成SIM(Scanning Ion Microscope：掃描離子顯微鏡)像。 　　像形成部14所形成的SEM像、SIM像送出到後述的控制部17。 　　控制部17連接為能夠與試樣載台控制部15、試樣支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12、像形成部14、輸入部16以及顯示部18進行通信。 　　輸入部16是用於供帶電粒子束裝置100的操作者進行操作輸入的裝置部分。輸入給輸入部16的操作輸入送出到控制部17。 　　顯示部18是顯示從控制部17送出的資訊的裝置部分。 　　控制部17對從輸入部16送出的操作輸入進行分析，生成用於對整個帶電粒子束裝置100進行控制的控制信號。控制部17根據需要將生成的控制信號送出到試樣載台控制部15、試樣支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12以及像形成部14。 　　控制部17將從像形成部14送出的SEM像、SIM像等觀察像的資訊、以及帶電粒子束裝置100的各種控制條件等資訊送出到顯示部18，使這些資訊顯示在顯示部18上。 　　關於控制部17所進行的具體控制，與帶電粒子束裝置100的動作一起在後面說明。 　　以上，進行了說明的由試樣載台控制部15、試樣支架控制部40、FIB控制部11、EB控制部12、像形成部14以及控制部17構成的控制系統的裝置結構也可以由適當的硬體和由CPU、記憶體、輸入輸出介面、外部儲存裝置等構成的電腦構成。上述控制系統的各控制功能的一部分或全部也可以通過由電腦執行實現各控制功能的控制程式來實現。 　　接下來，對帶電粒子束裝置100的動作以試樣支架6和試樣載台5的作用為中心進行說明。 　　帶電粒子束裝置100能夠根據來自輸入部16的操作輸入來進行試樣37的加工、觀察以及分析中的至少任意一個。 　　試樣37在被預先整形為適當的大小之後，例如保持在TEM格柵67上。如圖6所示，TEM格柵67保持在試樣支架6的傾斜台64上的試樣保持部64c。此時，TEM格柵67以如下方式保持在試樣保持部64c：連結各試樣37的上表面的直線T與軸線F大致平行(參照圖7的(a)、(b))並且直線T位於與軸線S大致相同的高度。這些的TEM格柵67的配置作業是在試樣支架6搬出到帶電粒子束裝置100的外部的狀態下進行的。因此，通過使用適當的夾具、測定裝置等能夠進行精密的位置對齊。並且，這樣的TEM格柵67的配置作業可以由與帶電粒子束裝置100的操作者不同的作業者進行。 　　與此同時，進行帶電粒子束裝置100的工作準備。例如在負載鎖定腔室8的第一氣密門8a和第二氣密門8b關閉的狀態下進行試樣室7的抽真空。試樣載台5將載台5A-5E的位置初始化為各自的移動的基準位置。向負載鎖定腔室8的內部導入淨化氣體，將負載鎖定腔室8的內部調整為大氣壓。 　　然後，將試樣支架6配置在帶電粒子束裝置100的試樣載台5上。具體而言，操作者打開負載鎖定腔室8的第一氣密門8a，將試樣支架6搬入到負載鎖定腔室8的內部。此時，如圖1所示，試樣支架6的連接器68以與試樣室7內的試樣載台5上的連接端子55對置的姿勢被搬入。 　　操作者在關閉第一氣密門8a之後，使真空泵進行工作來進行負載鎖定腔室8的抽真空。若負載鎖定腔室8處於與試樣室7相同的真空度，則操作者打開第二氣密門8b。 　　然後，操作者對負載鎖定腔室8中的輸送機構8c進行遠端操作將試樣支架6移動到試樣載台5的試樣台5a的上表面上。 　　如圖3所示，在試樣台5a的上表面上，在與連接端子55在x軸方向上對置的位置，通過定位銷51和按壓輥54c而形成比試樣支架6在y軸方向上的寬度稍窄的開口部。試樣支架6通過輸送機構8c一邊在試樣載台5的上表面滑動一邊穿過定位銷51與按壓輥54c之間沿x軸方向插入。 　　隨著插入的進行，試樣支架6的側面6a與定位銷51、52抵接，在側面61c上壓接有按壓輥54c。在按壓輥54c越過傾斜塊61e時，更大的按壓力從按壓輥54c沿圖3中的白色空心箭頭的方向作用。借助該按壓力，試樣支架6的側面61a壓接在定位銷51、52，側面61b壓接在定位銷53。其結果是，試樣支架6在試樣台5a的上表面上在x軸方向和y軸方向上定位。 　　在該定位狀態下，由於按壓輥54c與傾斜塊61e的第一斜面61g抵接，因此試樣支架6的位置被鎖定機構54鎖定。 　　試樣支架6在定位狀態下以按壓狀態與連接器68的連接電極68a所對應的連接端子55的接觸引腳55a接觸。因此，試樣支架6內的佈線(省略圖示)與第三佈線59導通。 　　如圖4所示，第三佈線59經由旋轉連接器56和連接器56f與第二佈線58b電連接。通過旋轉連接器56的作用，即使旋轉載台5A旋轉，也能維持第三佈線59與第二佈線58b的導通狀態。 　　以上，試樣支架6向試樣37的搬入結束。 　　然後，根據來自操作者、輸入部16的操作輸入，能夠進行帶電粒子束裝置100對試樣37的加工、觀察以及分析中的至少任意一個。 　　例如，操作者使試樣37的SEM像或SIM像顯示在顯示部18上。操作者根據顯示在顯示部18上的SEM像或SIM像等觀察像設定FIB的照射區域。操作者通過輸入部16來輸入在顯示在顯示部18上的觀察像上設定照射區域的加工框。 　　例如，當操作者將加工開始的指示輸入給輸入部16時，從控制部17向FIB控制部11發送照射區域和加工開始的信號，從而從FIB控制部11將FIB照射到試樣37的指定的照射區域。由此，FIB被照射到操作者所輸入的照射區域。 　　在帶電粒子束裝置100中，為了利用FIB對加工中的試樣37進行SEM觀察，如圖1所示，FIB鏡筒1的FIB照射軸和EB鏡筒2的EB照射軸相互交叉。操作者驅動試樣載台5將試樣37位置對齊到FIB照射軸和EB照射軸交叉的位置。 　　在該狀態下，當進行使旋轉載台5A旋轉的操作輸入時，試樣37以能夠觀察SEM像的狀態使試樣37繞旋轉軸線R1旋轉。 　　並且，當進行使試樣支架6的傾斜台64繞軸線F或軸線S轉動的操作輸入時，試樣37以能夠觀察SEM像的狀態使試樣37向y軸方向或x軸方向傾斜。這裡，所謂x軸方向的傾斜是圖7的(a)中的箭頭SR1、SR2所表示的方向的傾斜。所謂y軸方向的傾斜是圖7的(b)中的箭頭FR1、FR2所表示的方向的傾斜。 　　因此，在帶電粒子束裝置100中，在進行了試樣37的位置對齊之後，在共心的狀態下容易且高精度地進行使試樣37繞旋轉軸線R1旋轉、以及向x軸方向或y軸方向的傾斜。 　　因此，根據帶電粒子束裝置100，能夠容易進行抑制簾幕效應的加工。 　　例如如圖8所示，通過試樣載台5和試樣支架6使試樣37的位置移動，並從箭頭B1的方向照射帶電粒子束，加工出截面37a。在這種情況下，在截面37a上構造物31、33露出的部位和除此以外的半導體露出的部位中，蝕刻速率不同。在截面37a上形成有凹凸。該現象被認為所謂的簾幕效應。 　　當對形成有凹凸的截面37a進行SEM觀察時，會在觀察像中包含有起因於凹凸的條紋。該條紋是通過離子束加工而形成的，因此不是半導體元件的構造物或缺陷。若在觀察像中出現條紋，則會有難以與半導體元件的構造物或缺陷被區別開之情況。 　　但是，根據帶電粒子束裝置100，通過從該狀態使傾斜台64向x軸方向傾斜，在保持共心的狀態下，能夠容易將帶電粒子束的照射方向變更為箭頭B2。例如，即使在因TEM格柵67的安裝誤差等而導致截面37a相對於y軸方向傾斜配置的情況下，也可以通過一邊觀察截面37a一邊微調y軸方向的傾斜來進行截面37a的面內的旋轉。 　　這樣，通過重複進行沿截面37a從多個方向照射帶電粒子束的精加工，能夠減低因簾幕效應而產生的凹凸。 　　若對試樣37的必要的加工、觀察以及分析全部結束，則操作者通過進行與試樣支架6的搬入時相反的動作來搬出試樣支架6。具體而言，操作者在打開第二氣密門8b之後對輸送機構8c進行遠端操作使試樣支架6向x軸負方向移動。連接器68和連接端子55由於僅在對置方向上被按壓，因此當試樣支架6向x軸負方向移動時，容易分離。 　　操作者關閉第二氣密門8b，向負載鎖定腔室8導入淨化氣體。若負載鎖定腔室8為大氣壓，則操作者打開第一氣密門8a，將試樣支架6從負載鎖定腔室8搬出到外部。 　　在進行這樣的搬出作業的期間，試樣室7保持為真空狀態。因此，通過立即將其他試樣支架6搬入到試樣室7中，可以繼續進行對其他試樣37的加工、觀察以及分析。 　　這樣，根據帶電粒子束裝置100，操作者可以將預先在裝置外部已調整完畢位置的保持有試樣37的試樣支架6配置在試樣載台5上，而不會使試樣室7向大氣開放。並且，操作者可以將試樣室7內的試樣支架6更換為其他試樣支架6，而不會使試樣室7向大氣開放。 　　因此，能夠提高試樣37的加工效率和帶電粒子束裝置100的工作效率。 　　另外，在上述實施方式的說明中，以FIB鏡筒1配置在鉛垂方向上，EB鏡筒2與鉛垂軸傾斜配置的情況下的例子進行了說明。但是，也可以調換FIB鏡筒1與EB鏡筒2的位置關係。 　　在上述實施方式的說明中，以帶電粒子束為FIB和EB的情況下的例子進行了說明。但是，帶電粒子束不限定於FIB和EB。例如，作為第三帶電粒子束，也可以使用氣體離子束(GIB；Gas Ion Beam)。 　　或者，帶電粒子束裝置中的帶電粒子束也可以是一種。 　　在上述實施方式的說明中，以試樣37保持在TEM格柵67的情況下的例子進行了說明。但是，試樣向傾斜台64安裝的安裝方法不限定於TEM格柵67。 　　在上述實施方式的說明中，以試樣支架6具有2軸傾斜載台的情況下的例子進行了說明。 　　但是，試樣支架只要能夠對試樣進行保持並具有從外部提供電信號和電力的電裝品，則不限定於上述實施方式的結構。例如，試樣支架可以採用還具有平移載台或旋轉載台的結構，也可以採用僅具有平移載台或旋轉載台的結構。 　　並且，試樣支架的電裝品不限定於移動載台。例如也可以是離子束裝置、電子束電流測定裝置、EBIC(電子射線感應電壓)測定裝置、RCI(吸收電流像)測定裝置、奈米探測裝置、應力-拉伸試驗裝置等。 　　在上述實施方式的說明中，以第一連接電極和第二連接電極相互接觸而電連接的情況下的例子進行了說明。但是，只要能夠提供試樣支架所需的信號或電力，則第一連接電極和第二連接電極也可以以非接觸方式電連接。作為非接觸的電連接的一例，例如舉出了電磁感應連接。 　　在上述實施方式的說明中，以連接器68、連接端子55以及旋轉連接器56均為電連接器的情況下的例子進行了說明。但是，在連接器68、連接端子55以及旋轉連接器56中也可以包含光連接器和光旋轉連接器。 　　在上述實施方式的說明中，以驅動單元66設置在基台61的側面上的情況下的例子進行了說明。但是，驅動單元66也可以配置在基台61的內部。 　　以上，對本發明的優選實施方式進行了說明，但本發明並不限定於該實施方式。在不脫離本發明的主旨的範圍內，可以進行結構的附加、省略、置換以及其他變更。 　　另外，本發明不受上述的說明限定，僅受附加的權利要求書限定。
1‧‧‧FIB鏡筒(帶電粒子束鏡筒)2‧‧‧EB鏡筒(帶電粒子束鏡筒)5‧‧‧試樣載台5A‧‧‧旋轉載台5a‧‧‧試樣台(旋轉移動部)5b‧‧‧旋轉軸部(旋轉移動部)5d‧‧‧基座部6‧‧‧試樣支架7‧‧‧試樣室8‧‧‧負載鎖定腔室15‧‧‧試樣載台控制部17‧‧‧控制部37‧‧‧試樣37a‧‧‧截面40‧‧‧試樣支架控制部54‧‧‧鎖定機構(支架固定部)55‧‧‧連接端子55a‧‧‧接觸引腳(第一連接電極)56‧‧‧旋轉連接器58a‧‧‧第一佈線58b‧‧‧第二佈線59‧‧‧第三佈線63‧‧‧轉動台(支架側移動載台)64‧‧‧傾斜台(支架側移動載台)64c‧‧‧試樣保持部67‧‧‧TEM格柵68‧‧‧連接器68a‧‧‧連接電極(第二連接電極)100‧‧‧帶電粒子束裝置F‧‧‧軸線(第一軸線)R1‧‧‧旋轉軸線S‧‧‧軸線(第二軸線)
圖1是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的結構的一例的示意性的結構圖。 　　圖2是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的控制系統的結構的一例的方塊圖。 　　圖3是本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的主要部分的示意性的俯視圖。 　　圖4是圖3的A-A剖視圖。 　　圖5是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的試樣支架的一例的示意性的立體圖。 　　圖6是圖5中的B部的放大圖。 　　圖7是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的試樣及其保持形態的示意性的主視圖和側視圖。 　　圖8是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置中的試樣與加工方向的關係的示意性的立體圖。
5A‧‧‧旋轉載台
5B‧‧‧X軸載台
5a‧‧‧試樣台(旋轉移動部)
5b‧‧‧旋轉軸部(旋轉移動部)
5c‧‧‧蝸輪
5d‧‧‧基座部
5e‧‧‧軸承
5f‧‧‧直動軸承
5g‧‧‧佈線引導件
5h、5i‧‧‧貫通孔
5j‧‧‧孔部
5k‧‧‧內周面
5m‧‧‧筒狀部
5n‧‧‧板狀部
6‧‧‧試樣支架
51、52、53‧‧‧定位銷
55‧‧‧連接端子
55a‧‧‧接觸引腳(第一連接電極)
56‧‧‧旋轉連接器
56a‧‧‧第一端部
56b‧‧‧殼體
56c‧‧‧第二端部
56e‧‧‧連接引線
56f‧‧‧連接器
57‧‧‧蝸桿
58b‧‧‧第二佈線
59‧‧‧第三佈線
68‧‧‧連接器
R1‧‧‧旋轉軸線

Claims (5)

  1. 一種帶電粒子束裝置，其具有：帶電粒子束鏡筒，其向試樣照射帶電粒子束；試樣載台，其包含具有基座部和相對於所述基座部繞旋轉軸線旋轉的旋轉移動部的旋轉載台，使所述試樣相對於所述帶電粒子束鏡筒移動；試樣支架，其以可裝卸的方式配置在所述試樣載台的上部；試樣支架控制部，其與所述試樣支架電連接並向所述試樣支架送出控制信號；及旋轉連接器，其是電連接相互相對旋轉的部件中的佈線彼此的部件，並且與所述旋轉軸線同軸配置，插裝在所述基座部與所述旋轉移動部之間，且以非接觸方式插入所述基座部的筒狀部的內部；所述試樣支架與所述試樣支架控制部係經由所述旋轉連接器電連接。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的帶電粒子束裝置，其中，該帶電粒子束裝置還具有：第一連接電極，其配置在所述試樣載台的上部，且與所述旋轉連接器電連接；試樣支架，其以可裝卸的方式配置在所述試樣載台的上部，且具有：能夠與所述第一連接電極接觸或分離的第 二連接電極，對所述試樣進行保持的試樣保持部，及移動所述試樣保持部的支架側移動載台；以及試樣支架控制部，其在所述試樣支架的所述第二連接電極與所述第一連接電極電連接時，經由所述旋轉連接器向所述試樣支架送出控制信號。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的帶電粒子束裝置，其中，所述支架側移動載台包含以第一軸線和與所述第一軸線垂直的第二軸線為中心轉動的2軸傾斜載台。
  4. 根據申請專利範圍第2或3項所述的帶電粒子束裝置，其中，所述試樣載台具有支架固定部，該支架固定部以將所述試樣支架的所述第二連接電極按壓在所述第一連接電極上的狀態固定所述試樣支架的位置。
  5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的帶電粒子束裝置，其中，所述帶電粒子束鏡筒設置有多個。
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