JP2008122166A - 探針交換方法及び探針交換用冶具 - Google Patents
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Abstract
【課題】 装置のコストアップが生じることなく探針の交換作業を効率的に行う。
【解決手段】 試料室2内において、第1の探針6の先端部をメタルデポジションによりダミー部材11に固着し、イオンビーム1bの照射により第1の探針6を切断して先端側部分6bと基端側部分6aとに分離し、ダミー部材11を移動させて当該先端側部分6bを移動し、保持部材13に固定された第2の探針12を当該基端側部分6aにメタルデポジションにより固着し、イオンビーム1bの照射により第2の探針12と保持部材13とを分離し、その後保持部材13を第2の探針12から移動させる。
【選択図】図6
【解決手段】 試料室2内において、第1の探針6の先端部をメタルデポジションによりダミー部材11に固着し、イオンビーム1bの照射により第1の探針6を切断して先端側部分6bと基端側部分6aとに分離し、ダミー部材11を移動させて当該先端側部分6bを移動し、保持部材13に固定された第2の探針12を当該基端側部分6aにメタルデポジションにより固着し、イオンビーム1bの照射により第2の探針12と保持部材13とを分離し、その後保持部材13を第2の探針12から移動させる。
【選択図】図6
Description
本発明は、FIB(集束イオンビーム)照射機構を備える試料加工装置の試料室内に設置されたマニピュレータの探針を交換するための探針交換方法及び探針交換用冶具に関する。
FIBを照射して試料基板を微細加工し、これにより試料片の作成を行う試料加工装置においては、試料基板が配置される試料室にマニピュレータが備えられている。マニピュレータには探針(プローブ)が設けられている。
さらに、この試料加工装置の試料室には、FIB照射機構であるFIB鏡筒と、メタルデポジション機構とが取付けられている。メタルデポジション機構は、ガス銃を備え、デポジションガスを試料基板の所定箇所に出射して、試料基板上にデポジション膜を形成する。なお、試料室内及びFIB鏡筒内は、それぞれ所定の真空度に減圧される。
FIB鏡筒は、イオン源とイオン光学系とを備え、イオン源から放出されたイオンビームは、イオン光学系により集束されてFIBとなり、試料基板上に照射される。このとき、イオン光学系により、試料基板上におけるFIBの照射位置が制御される。
試料基板において、FIBが照射された箇所はエッチングされることとなる。これにより、試料基板から試料片が切り出される。
このとき、マニピュレータに備えられた探針の先端部を、試料基板から切り出される試料片に接触させておく。そして、メタルデポジション機構から出射されるデポジションガスを当該接触部分に供給し、探針の先端部及び試料片にデポジション膜を形成する。これにより、FIB照射により切り出される試料片がデポジション膜を介して探針に固着される。
探針に固着された試料片は、試料加工装置の試料室外に搬送される。搬送された当該試料片は、例えば、透過形電子顕微鏡(TEM)による観察対象となる(特許文献1参照)。
ここで、試料室内のマニピュレータに設けられる探針は消耗品であるので、順次交換する必要が生じる。このように、試料室内のプローブを交換する手法としては、試料室の他に予備試料室を設け、該予備試料室内に複数のプローブホルダを貯留しておく手法(特許文献2参照)等がある。
従来の試料加工装置においては、試料室内のマニピュレータに配置される探針の交換を行う際には、減圧状態とされた試料室内を常圧に復帰させ、試料室内を開放した状態で人手により探針の交換を行い、その後試料室内の真空引きを行って、探針交換前の真空度まで試料室内を減圧していた。
そのため、探針交換前での試料室の常圧復帰プロセス、及び探針交換後での試料室の減圧プロセスに時間が必要となり、探針交換作業に要する試料加工装置の再立ち上げに時間がかかっていた。従って、探針交換作業を効率的に行うことができず、試料加工装置を用いた試料加工作業の効率が悪化するという要改善点があった。
なお、上記特許文献2に記載されたプローブ装置においては、試料室内の真空状態を維持しながらプローブ交換ができる構成を開示しているが、プローブを備えたプローブホルダを搬送するための搬送手段を装置に別途設ける必要があり、装置のコストアップを引き起こす可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、装置のコストアップが生じることなく探針の交換作業を効率的に行うことのできる探針交換方法及び探針交換用冶具を提供することを目的とする。
本発明に基づく探針交換方法は、試料室内のマニピュレータにその基端部が取付けられた第1の探針の先端部をメタルデポジションによりダミー部材に固着する工程と、イオンビームの照射により第1の探針を切断し、当該第1の探針を先端側部分と基端側部分とに分離する工程と、ダミー部材を移動することにより前記先端側部分を移動する工程と、保持部材に固定された第2の探針を前記基端側部分に接近させ、メタルデポジションにより第2の探針を当該基端側部分に固着する工程と、イオンビームの照射により第2の探針と保持部材とを分離する工程と、保持部材を第2の探針から移動する工程とを有することを特徴とする。
また、本発明に基づく探針交換用冶具は、当該探針交換方法において用いられる探針交換用冶具であって、第1の探針の先端部が固着される前記ダミー部材と、第2の探針を保持する前記保持部材と、これらダミー部材及び保持部材を載置する基台とからなることを特徴とする。
本発明においては、試料室内において、第1の探針の先端部をメタルデポジションによりダミー部材に固着し、イオンビームの照射により第1の探針を切断して先端側部分と基端側部分とに分離し、ダミー部材を移動させて当該先端側部分を移動し、保持部材に固定された第2の探針を当該基端側部分にメタルデポジションにより固着し、イオンビームの照射により第2の探針と保持部材とを分離し、その後保持部材を第2の探針から移動させる。
これにより、試料室内の真空雰囲気を維持した状態で探針の交換作業(第1の探針から第2の探針への交換作業)を行うことができるので、試料室内の常圧復帰プロセス及びその後の減圧プロセスを行う必要がなく、探針の交換作業を効率的に行うことができる。
この場合、別途搬送手段を装置に設ける必要がなく、装置のコストアップが生じることがない。
以下、図面を参照して、本発明について説明する。図1は、本発明において適用される試料加工装置を示す概略構成図である。
同図において、FIB鏡筒(FIB(集束イオンビーム)照射機構)1は、試料室2に取付けられており、試料室2内に配置された試料基板(図示せず)にイオンビームを照射する。
試料基板は、試料室2内のステージ7に載置される。ステージ7は、図示しない駆動手段により、X方向、Y方向、及びZ方向に移動可能であり、またR方向(回転方向)及びT方向(傾斜方向)に移動できる。ここで、X−Y面は水平面であり、Z方向は垂直方向である。これにより、ステージ7に載置された試料基板の位置が制御される。
さらに、試料室2内には、マニピュレータ4が設置されている。マニピュレータ4は、試料室2の底面上に載置された駆動機構41と、駆動機構41に載置された探針保持板5とからなる。駆動機構41は、X方向駆動部4a、Y方向駆動部4b、及びZ方向駆動部4cを備えている。
探針保持板5の先端には、探針6の基端部が取付けられている。そして、探針6の先端部は、ステージ7に臨んでおり、ステージ7上に載置された試料基板ないし試料片(以下、「試料」という)に接触することができる。
また、試料室2には、メタルデポジション機構3が設置されている。メタルデポジション機構3は、その先端部3aがステージ7に臨んでおり、図示しないガス銃を内部に備えている。メタルデポジション機構3の先端部3aからはデポジションガスが出射し、これによりステージ7上に載置された試料の所定箇所にデポジションガスを供給することができる。デポジションガスが供給された当該所定箇所には、デポジション膜が形成される。なお、試料室2内及びFIB鏡筒1内は、それぞれ所定の真空度に減圧される。
ここで、FIB鏡筒1は、イオン源とイオン光学系とを備えており、その先端部1aがステージ7に臨んでいる。イオン源から放出されたイオンビームは、イオン光学系により集束されたFIB(集束イオンビーム)となり、ステージ7上に載置された試料に照射される。このとき、イオン光学系により、試料上におけるFIBの照射位置が制御される。
試料基板において、FIBが照射された箇所はエッチングされる。これにより、試料基板から試料片が切り出される。
このとき、マニピュレータ4の探針保持板5に保持された探針6の先端部を、試料基板から切り出される試料片に接触させておく。そして、メタルデポジション機構3の先端部3aから出射されるデポジションガスを当該接触部に供給する。この結果、デポジションが供給された探針6の先端部及び試料片にデポジション膜が形成される。これにより、FIB照射により切り出される試料片がデポジション膜を介して探針6に固着される。
探針6に固着された試料片は、試料室2の外部に搬送され、例えばTEMによる観察対象となる。なお、ステージ7上には、後述する探針交換用冶具14が載置される。
このような試料加工装置に適用される本発明の探針交換方法及び探針交換用冶具について、図2から図7を参照して、以下に説明する。
まず、探針交換用冶具14の移動及び/又は探針6(第1の探針)の移動を行うことにより、図2に示すごとく、探針6の先端部を探針交換用冶具14に備えられたダミー部材11に接近及び接触させる。探針交換用冶具14は、同図には図示されていないステージ7(図1参照)に載置されており、ステージ7を移動することにより探針交換用冶具14もこれに伴い移動する。
また、探針6は、その基端部がマニピュレータ4の探針保持板5に取付けられており、マニピュレータ4を駆動することにより、探針6が適宜移動する。なお、探針6は、使用済みの探針である。
探針交換用冶具14は、ダミー部材11と、保持部材13と、これらダミー部材11及び保持部材13を載置する基台10とからなっている。保持部材13には、探針(第2の探針)12が取付けられている。これにより、保持部材13は探針12を保持している。ここで、探針12は、未使用の探針である。
探針6の先端部がダミー部材11に接触している状態で、メタルデポジション機構3の先端部3aから所定のデポジションガス(金属成分を有する)を当該接触部に供給する。この結果、メタルデポジションにより、探針6の先端部がデポジション膜を介してダミー部材11に固着される。
次に、図3に示すごとく、FIB鏡筒1から探針6の中央部に集束イオンビーム1bを照射する。これにより、探針6は、中央部で切断され、先端側部分6bと基端側部分6aとに分離される。
その後、ステージ7を移動させて探針交換用冶具14の移動を行い、図4に示すごとく、探針交換用冶具14に備えられた保持部材13に保持されている探針12の基端部を、上記分離後の探針6の基端側部分6aに接近させる。
そして、図5に示すごとく、探針6の基端側部分6aと探針12の基端部とが互いに接近している両者の当該接近部分に、メタルデポジション機構3の先端部3aから所定のデポジションガスを供給する。この結果、メタルデポジションにより、探針12がデポジション膜を介して当該基端側部分6aに固着される。
さらに、図6に示すごとく、保持部材12において探針12を保持している箇所に、FIB鏡筒1から集束イオンビーム1bを照射する。これにより、当該箇所が切断され、探針12と保持部材13とが分離される。
その後、上記基端側部分6aに固着された探針12をマニピュレータ4の駆動により持ち上げ、この状態でステージ7を移動させて探針交換用冶具14の移動を行い、図7に示すごとく、保持部材13を探針12から移動させる。移動後の探針交換用冶具14は、探針6の先端側部分6bがダミー部材に固着された状態で回収される。
以上の工程により、マニピュレータ4に支持された使用済みの探針(第1の探針6)が、新しい未使用の探針(探針12)に交換されることとなる。このとき、上記各工程を順次実行する際には、試料室2内部は真空状態のままでよい。
以上のように、本発明における探針交換方法は、試料室2内のマニピュレータ4にその基端部が取付けられた第1の探針6の先端部をメタルデポジションによりダミー部材11に固着する工程と、イオンビーム1bの照射により第1の探針6を切断し、第1の探針6を先端側部分6bと基端側部分6aとに分離する工程と、ダミー部材11を移動することにより先端側部分6bを移動する工程と、保持部材13に固定された第2の探針12を基端側部分6aに接近させ、メタルデポジションにより第2の探針12を基端側部分6aに固着する工程と、イオンビーム1bの照射により第2の探針12と保持部材13とを分離する工程と、保持部材13を第2の探針12から移動する工程とを有している。
このとき、ダミー部材11と保持部材13は同一の基台10上に配置されており、基台10を移動することにより、ダミー部材11に固着された先端側部分6bの移動及び保持部材13に固定された第2の探針12の基端側部分6aへの接近移動を行う。
そして、基台10を移動することにより、保持部材13を第2の探針12から移動させている。
また、本発明における探針交換用冶具14は、上記探針交換方法において用いられる探針交換用冶具であって、第1の探針6の先端部が固着されるダミー部材11と、第2の探針12を保持する保持部材13と、これらダミー部材11及び保持部材13を載置する基台10とからなり、基台10は試料室12のステージ7上に配置されるものである。
このように、本発明においては、試料室2内において、第1の探針6の先端部をメタルデポジションによりダミー部材11に固着し、イオンビーム1bの照射により第1の探針6を切断して先端側部分6bと基端側部分6aとに分離し、ダミー部材13を移動させて先端側部分6bを移動し、保持部材13に固定された第2の探針12を基端側部分6aにメタルデポジションにより固着し、イオンビーム1bの照射により第2の探針12と保持部材13とを分離し、その後保持部材13を第2の探針12から移動させる。
これにより、試料室2内の真空雰囲気を維持した状態で探針の交換作業(第1の探針6から第2の探針12への交換作業)を行うことができるので、試料室2内の常圧復帰プロセス及びその後の減圧プロセスを行う必要がなく、探針の交換作業を効率的に行うことができる。
1…FIB鏡筒(FIB照射機構)、2…試料室、3…メタルデポジション機構、4…マニピュレータ、5…探針保持板、6…探針(第1の探針)、7…ステージ、10…基台、11…ダミー部材、12…探針(第2の探針)、13…保持部材、14…探針交換用冶具
Claims (5)
- 試料室内のマニピュレータにその基端部が取付けられた第1の探針の先端部をメタルデポジションによりダミー部材に固着する工程と、イオンビームの照射により第1の探針を切断し、当該第1の探針を先端側部分と基端側部分とに分離する工程と、ダミー部材を移動することにより前記先端側部分を移動する工程と、保持部材に固定された第2の探針を前記基端側部分に接近させ、メタルデポジションにより第2の探針を当該基端側部分に固着する工程と、イオンビームの照射により第2の探針と保持部材とを分離する工程と、保持部材を第2の探針から移動する工程とを有する探針交換方法。
- 前記ダミー部材と前記保持部材は同一の基台上に配置されており、当該基台を移動することにより、前記ダミー部材に固着された前記先端側部分の移動及び前記保持部材に固定された第2の探針の前記基端側部分への接近移動を行うことを特徴とする請求項1記載の探針交換方法。
- 前記基台を移動することにより、前記保持部材を第2の探針から移動させることを特徴とする請求項2記載の探針交換方法。
- 請求項1乃至3何れか記載の探針交換方法において用いられる探針交換用冶具であって、第1の探針の先端部が固着される前記ダミー部材と、第2の探針を保持する前記保持部材と、これらダミー部材及び保持部材を載置する基台とからなる探針交換用冶具。
- 前記基台は、前記試料室内の移動ステージ上に配置されることを特徴とする請求項4記載の探針交換用冶具。
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2006
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