JP2008224576A - 試料加工装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 一の試料片が削り出される試料基板の加工と、試料片保持具に保持された他の試料片の加工とを連続して行うことにより、これらの加工を効率的に行うことができる試料加工装置を提供する。
【解決手段】 試料加工装置1は、試料室2と、試料室2に接続されたイオンビーム照射手段4と、試料室2内に配置されたステージ17と、ステージ17を移動するための移動機構10とを備え、ステージ17には、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6が着脱可能に載置でき、移動機構10によってステージ17を移動させることにより、ステージ17上の試料基板支持手段8に支持された試料基板7又は試料片保持手段6に保持された試料片5をイオンビーム照射手段4の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段4からイオンビームを試料基板7又は試料片5に照射することにより、試料基板7又は試料片5の加工を行うことができる。
【選択図】図4
【解決手段】 試料加工装置1は、試料室2と、試料室2に接続されたイオンビーム照射手段4と、試料室2内に配置されたステージ17と、ステージ17を移動するための移動機構10とを備え、ステージ17には、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6が着脱可能に載置でき、移動機構10によってステージ17を移動させることにより、ステージ17上の試料基板支持手段8に支持された試料基板7又は試料片保持手段6に保持された試料片5をイオンビーム照射手段4の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段4からイオンビームを試料基板7又は試料片5に照射することにより、試料基板7又は試料片5の加工を行うことができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、透過形電子顕微鏡等の観察装置において観察対象とされる試料片を作成するための試料加工装置に関する。
透過形電子顕微鏡(以下、「TEM」という)等の観察装置において観察対象とされる試料は、元試料となる試料基板から切り出されて作成されることが多い。この場合、イオンビーム照射手段を備えた試料加工装置を用いて試料基板をイオンビームにより削り、これにより削り出された試料片を当該観察装置における観察対象(観察用試料)としている。
このような試料加工装置の試料室内における概略的な構成を、図1に示す。同図において、イオンビーム照射手段であるイオンビーム鏡筒101からは、このイオンビーム鏡筒101を構成する対物レンズ101aを介して、集束されたイオンビーム(FIB)が試料基板104に照射される。ここで、対物レンズ101aは、イオンビーム鏡筒101の先端に配置されており、試料基板104に対向するように設置されている。対物レンズ101aの先端部は、試料室100内に位置している。また、FIBが試料基板104に照射される際には、試料室100内の雰囲気は、所定の真空度に真空引きされている。
試料基板104は、試料室100内において、支持台105上に載置されている。支持台105は、図示しない移動ステージ上に配置されている。この移動ステージが駆動されることにより、支持台105は、試料基板104と共にX,Y,Zの各方向に移動する。
試料基板104において、イオンビーム鏡筒101からのFIBが照射された箇所は削り取られることとなる。これにより、試料基板104の加工が行われる。
ここで、図2に、支持台105上における試料基板104の配置状態を示す。この図2は、図1に示す支持台105上での試料基板104の配置状態を上方から見た図に対応している。
このような構成を備える試料加工装置を使用して試料基板104から試料片を切り出す際には、以下のような方法が行われる。
試料基板104において試料片として切り出すべき部分(試料片となる部分)の輪郭の部分(輪郭部)にFIBが照射される。このとき、イオンビーム鏡筒101に備えられた図示しない偏向器によりFIBは適宜偏向される。また、必要に応じて、移動ステージが駆動することにより、試料基板104が移動する。これにより、試料基板104において、FIBが照射された輪郭部は削り取られ、試料基板104には試料片が形成される。
このようにして輪郭部が削り取られて試料片が形成された試料基板104は、当該試料片を備えた状態で試料室100の外部に取り出される。そして、図3に示すように、試料基板104に形成されている試料片104aは、試料室外において、図示しないマイクロハンド装置(マニピュレータ)等により、試料基板104から分離されて移動し、試料片保持具102の試料保持面102aに保持される。
ここで、試料片保持具102は、TEMにおいて用いられる試料ホルダを構成し、試料片保持具102に保持された試料片104aは、TEM観察における観察対象となる。なお、このようにして試料基板104から切り出された試料片104aの切り出し面(イオンビームの照射により削られて露出された面)104bは、通常、TEM観察における被観察面とされる。
このようにFIBを用いて試料片の作成を行う技術としては、例えば特許文献1に記載されたものもある。
図1に示すような試料加工装置を用いてTEM観察用の試料を作成する際には、当該試料加工装置の試料室内において試料基板から試料片を削り出し、その後、試料室外で試料基板から試料片を分離・移動して試料片保持具に保持させ、これにより試料片保持具に保持されている試料片をTEM観察における観察対象(観察用試料)としている。
このとき、試料片保持具に保持されている試料片について、TEM観察のために厚さをさらに薄くさせる等の再加工を行うことがある。
この場合、当該試料片を保持した試料片保持具を上記試料加工装置の試料室内に配置し、試料片保持具に保持された状態で当該試料片の再加工を当該試料室内にて行うこととなる。
ここで、異なる試料基板からそれぞれ試料片を削り出して複数種類の試料片を作成するとともに、これらの試料片に対応する複数の試料片保持具を用意し、これら複数の試料片を個別に個々の試料保持具に保持させて、各試料片保持具に保持されている試料片について順次TEM観察を行うこともなされている。このように、異なる試料基板から削りだされ、個別に試料保持具に保持された状態の各試料片に対しても、上述した試料片の再加工を行う場合がある。
このような場合において、従来の試料加工装置では、その試料室内には加工対象となる試料基板若しくは試料片(試料片は試料保持具に保持されている)のうちの何れか一方のみが配置できる構成となっているため、例えば、一の試料片が削り出される試料基板と、試料片保持具に保持された他の試料片とを同時に試料室内に配置することができなかった。
このため、真空雰囲気とされた試料室内に配置された試料基板から一の試料片を削りだす加工が終了した後、一旦試料室内を大気圧状態に復帰させ、その後、当該試料基板を試料室内から取り出して他の試料片(試料片保持具に保持されている)を試料室内に配置し、試料室内の雰囲気を真空状態にしてから当該他の試料片の加工を行うようにする必要があった。
この場合では、一の試料片が削り出される試料基板の加工が終了して他の試料片(試料片保持具に保持されている)の加工に移行する際に、一旦試料室内を真空状態から大気圧状態に復帰させ、試料室内から当該試料基板を取り出して当該試料片を配置し、その後、試料室内を真空引きして真空状態にさせることとなり、これら試料基板及び試料片を加工するに当たり、当該試料基板及び当該試料片の加工工程を効率的に行うことができなかった。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、一の試料片が削り出される試料基板の加工と、試料片保持具に保持された他の試料片の加工とを行う際に、これらの加工工程を連続して効率的に行うことができる試料加工装置を提供することを目的とする。
本発明に基づく試料加工装置は、試料室と、試料室に接続されたイオンビーム照射手段と、試料室内に配置されたステージと、ステージを移動するための移動機構とを備え、ステージには、試料基板支持手段及び試料片保持手段が着脱可能に載置でき、移動機構によってステージを移動させることにより、ステージ上の試料基板支持手段に支持された試料基板又は試料片保持手段に保持された試料片をイオンビーム照射手段の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段からイオンビームを試料基板又は試料片に照射することにより、試料基板又は試料片の加工を行うことができることを特徴とする。
本発明では、試料加工装置の試料室内に配置されたステージに、試料基板支持手段及び試料片保持手段が着脱可能に載置でき、移動機構によってステージを移動させることによって、ステージ上の試料基板支持手段に支持された試料基板又は試料片保持手段に保持された試料片をイオンビーム照射手段の光軸上に位置させることができる。そして、イオンビーム照射手段からイオンビームを試料基板又は試料片に照射することにより、試料基板又は試料片の加工を行うことができる。
これにより、試料基板支持手段及び試料片保持手段を介して、試料室内のステージ上に試料基板及び試料片を同時に配置することができる。よって、一の試料片が削りだされる試料基板と、他の試料片とを同時に試料室内に配置することができ、当該試料基板の加工が終了した後に、試料室内の雰囲気を大気圧に戻すことなく真空雰囲気のままで、当該試料片の加工に移行することができる。
この結果、一の試料片が削り出される試料基板の加工と、他の試料片の加工とを行う際に、試料室内の雰囲気を一旦大気圧に戻して試料交換をした後に真空引きする必要がなく、これらの加工を連続して効率的に行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図4は、本発明における試料加工装置を示す概略構成図である。
同図において、試料加工装置1を構成する試料室2の上部には、電子光学鏡筒3が載置されている。この電子光学鏡筒3は、試料室2内に配置された試料基板7又は試料片5に電子線を照射するためのものである。ここで、電子光学鏡筒3の先端には対物レンズ3aが配置されている。
また、試料室2内には、移動ステージ機構(移動機構)10が設けられている。この移動ステージ機構10は、Z方向駆動手段11と、このZ方向駆動手段11に支持された傾斜駆動手段12と、この傾斜駆動手段12に載置された移動ステージ手段10aとを備えている。
Z方向駆動手段11は、試料室2の内側面に配置されており、傾斜駆動手段12をZ方向(垂直方向)に粗動(大まかに移動)させるものである。また、傾斜駆動手段12には、移動ステージ手段10aが載置されている。傾斜駆動手段12は、この移動ステージ手段10aを所定角度傾斜させることができる。
傾斜駆動手段12に載置された移動ステージ手段10aは、X方向駆動部13、Y方向駆動部14、Z方向駆動部15及び回転駆動部16から構成され、各駆動部13〜16は、下から上方に向けてこの順で重なるように載置されている。最上に位置する回転駆動部16は基台16aを備え、この基台16aの回転を行う。基台16a上にはステージ17が載置される。また、X方向駆動部13は、傾斜駆動手段12に載置されている。この構成により、ステージ17は、移動ステージ機構10により移動等されることとなる。
X方向駆動部13は、最上に位置する基台16aをX方向に移動させるためのものである。Y方向駆動部14は、基台16aをY方向に移動させるためのものである。ここで、X方向とY方向は、それぞれZ方向と直交するとともに、互いに直交する方向であり、X−Y平面は、Z方向と直交する水平面となっている。
Z方向駆動部15は、基台16aをZ方向に微動(細かく移動)させるためのものである。また、回転駆動部16は、基台16aを所定角度で回転させるものである。基台16aが移動、傾斜及び回転するに伴って、ステージ17も同様に移動等の動作がなされる。
ステージ17上には、保持手段(試料片保持手段)6と基板支持手段(試料基板支持手段)8とが着脱可能に載置されている。基板支持手段8は、元試料となる試料基板7を試料室2内において支持するためのものである。この試料基板7からは、一の試料片が削り出されることとなる。
また、保持手段6は、他の試料基板(図示せず)から切り出された試料片(他の試料片)5を保持している保持具(試料片保持具)6aを保持する。ステージ17が移動等するに伴って、保持手段6及び基板支持手段8も移動等することとなる。
そして、試料室2に連通するように、イオンビーム照射手段4が設けられている。このイオンビーム照射手段4からは、集束されたイオンビーム(FIB)が試料基板7又は試料片5に照射される。試料基板7又は試料片5において、FIBが照射された箇所はエッチングされて、当該箇所は削り取られることとなる。
さらに、試料室2内には、図示しない二次電子検出器が設けられている。この二次電子検出器は、電子線の照射に基づいて試料基板7又は試料片5から発生する二次電子を検出するものである。
二次電子検出器は、当該二次電子の検出に基づく検出信号を出力する。この出力された検出信号に基づいて、試料室2外に配置された画像形成手段(図示せず)が画像データを形成する。この画像データは、表示装置(図示せず)に送られる。表示装置は、該画像データに基づく画像を表示する。
そして、試料室2には、交換棒9が設置されている。この交換棒9の先端部9aは、試料室2の内部と外部との間を行き来して、試料室2内での保持手段6及び基板支持手段8等の配置及び交換等を行う。これにより、試料室2内において、保持手段6及び基板支持手段8がステージ17に着脱可能に載置されることとなる。
ここで、ステージ17に載置されている保持手段6及び基板支持手段8の拡大図を、図5に示す。同図に示すように、保持手段6は、保持具6aを支持する支持部33と、本体部32等を備えている。保持具6aには、試料片5が保持されている。また、基板支持手段8には、試料基板7が支持されている。
なお、ステージ17の下面には、溝部17bが形成されている。この溝部17bは、移動ステージ部10aの基台16aに係合される。これにより、ステージ17は、基台16a上に固定されることとなる。
さらに、図6に、ステージ17上における保持手段6(試料片5を保持した保持具6aを保持している)及び基板支持手段8(試料基板7を支持している)の配置関係を示す。この図6は、図5に示すステージ17上での当該配置関係を上方から見た図に対応している。
同図に示すように、ステージ17の上面17cには、溝(あり溝)15が形成されている。この溝15に係合するように、保持手段6及び基板支持手段8がステージ17の上面17cに着脱可能に載置される。
ここで、試料室2内において、ステージ17上に保持手段6及び基板支持手段8を載置する際の載置方法について、図7〜図12を参照して説明する。なお、これらの図において、保持具6aに保持されている試料片5の図示は省略されている。
図7において、ステージ17は、基台16a(図7〜図12では、ステージ17により隠れており、基台16aの輪郭は図示されていない)に載置されている。このステージ17に形成されている溝15の伸長方向を、交換棒9の移動方向と一致させておく。そして、試料室2の外部において交換棒9の先端に取付けられた基板支持手段8(その上面には試料基板7が支持されている)を、交換棒9を操作することにより試料室2内に導入する。このとき、試料室2内は、大気圧雰囲気となっており、試料室2に設けられた開閉バルブ(図示せず)を介して、基板支持手段8は試料室2内に導入される。
なお、図中において、21は、後述するレバー手段であり、このレバー手段21は試料室2内に設置されている。また、ステージ17には、後述する係合用のネジ穴17cが形成されている。
交換棒9を操作して、さらに交換棒9を前進させることにより、図7に示す基板支持手段8は、ステージ17の溝15の一端部に係合する。この後、交換棒9への基板支持手段8の取付けを解除し、交換棒9を試料室2から退避させる(図8参照)。これにより、基板支持手段8が、ステージ17の溝部15に着脱可能に係合されて載置される。
その後、試料室2内において、基台16aを回転駆動部16により180°回転させる。そして、試料室2の外部において交換棒9の先端に取付けられた保持手段6(試料片5を保持している保持具6aを保持している)を、交換棒9を操作することにより、開閉バルブを介して試料室2内に導入する(図9参照)。
そして、さらに交換棒9を前進させることにより、保持手段6は、ステージ17の溝15の他端部に係合する。この後、交換棒9への保持手段6の取付けを解除し、交換棒9を試料室2から退避させる(図10参照)。これにより、保持手段6がステージ17の溝部15に着脱可能に係合されて載置される。
その後、試料室2内において、基台16aを回転駆動部16により90°(図中において半時計回りに)回転させる(図11参照)。
そして、レバー手段21を操作することにより、このレバー手段21が回転して保持手段6に設けられた係合ピン22と係合し、係合ピン22を移動させる。この係合ピン22の移動により、保持具6aが90°回転する(図12参照)。
このときの保持具6aの回転動作について、図13及び図14を参照して説明する。ここで、図13(A)は、図11に示す保持手段6を図中の矢印A方向に見た図に対応し、図13(B)は、図11に示す保持手段6を図中の矢印B方向に見た図に対応している。また、図14(A)は、図12に示す保持手段6を図中の矢印A方向に見た図に対応し、図14(B)は、図12に示す保持手段6を図中の矢印B方向に見た図に対応している。なお、図13及び図14において、レバー手段22の図示は省略している。
まず、保持手段6は、図13及び図14に示すごとく、保持具6aと、この保持具6aを支持する支持部33とを備え、これらは本体部32に対して、図(図13(A)及び図14(A))中の左側に配置されている。
さらに、この保持手段6は、対向して配置された二つのガイド板28,29と、これらガイド板28,29の間に配置されたスプリングバネ23と、ガイド板28の外側面に設けられた係合ピン22等を備え、これらは本体部32に対して、図(図13(A)及び図14(A))中の右側に配置されている。
この二つのガイド板28,29は、スプリングバネ23を間に介して対向配置されており、ネジ30,31により固定されている。また、スプリングバネ23の一端は、ネジ27によりガイド板29に取付けられている。そして、スプリングバネ23の他端は、固定ピン26を介して本体部32の側面に取付けられている。この固定ピン26は、本体部32に固定されている。
本体部32には、回転可能なシャフト25が貫通して設けられている。このシャフト25の一端には、支持部33が取付けられている。また、シャフト25の他端には、内側(本体側)に位置するガイド板29が取付けられている。
このガイド板29には、円弧状(中心角が約90°の円弧)の切り欠き部24が形成されている。この切り欠き部24は固定ピン26に係合している。ここで、図13に示す保持手段6では、切り欠き部24の一端が固定ピン26に当接している。
このような構成からなる保持手段6の保持具6aを回転するには、図11に示す状態から、レバー手段21が保持手段6aの係合ピン22に係合し、係合ピン22の移動を行う。この係合ピン22の移動に伴って、ガイド板28,29が回転する。このとき、一方のガイド板28に形成された切り欠き部23の他端が固定ピン26に当接することとなる。
これにより、ガイド板28,29が、シャフト25と共に90°回転する。シャフト25の回転に伴い、支持部33及び保持具6aも90°回転することとなる。
ここで、当該回転前の保持手段6の状態が図11及び図13に示されており、また、当該回転後での保持手段6の状態が図12及び図14に示されている。なお、図12及び図14に示す保持手段6の状態から、図11及び図13に示す保持手段6の状態に移行する(戻す)には、レバー手段21を逆方向に操作し、保持手段6の係合ピン22を逆方向に移動させればよい。
ここで、図11及び図13に示された保持手段6の状態では、保持具6aの試料載置面61(図14参照)は、垂直面に沿う面となっており、図12及び図14に示された保持手段6の状態では、保持具6aの試料載置面61は、水平面に沿う面となっている。
なお、上述においては、試料室2内において、基台16aに載置されたステージ17上に、基板支持手段8と保持手段6を順次配置していく例を説明したが、既に基板支持手段8(試料基板を支持している)と保持手段6(試料片5を保持している保持具6aを保持している)が載置されたステージ17を試料室2の外部に配置しておき、この状態で当該ステージ17を試料室2内に移動させて基台16a上に載置するようにしてもよい。
すなわち、試料室2外にて当該ステージ17のネジ穴17cに交換棒9の先端を係合して当該ステージ17を交換棒9の先端に固定し、その後交換棒9を操作して、当該ステージ17を試料室2外から試料室2内に移動させる(図15参照)。そして、ステージ17の下面に形成された溝部17bを、基台16aに設けられた凸部16bに係合させるようにして、当該ステージ17を基台16aに着脱可能に載置する。
上記何れかの方法により、試料室2内のステージ17上に基板支持手段8及び保持手段6を載置した後に、開閉バルブが閉じられて、試料室2内は真空引きされることとなる。
次に、上述した構成からなる試料加工装置を用いて、試料室2内に配置された試料基板7及び試料片5の加工方法について説明する。
試料室2内のステージ17上に基板支持手段8(試料基板7を支持している)及び保持手段6(試料片5を保持している保持具6aを保持している)が配置され、試料室2内が真空雰囲気とされた状態において、電子光学鏡筒3から対物レンズ3aを介して、試料基板7に電子線を照射する。電子線は、電子光学鏡筒3に備えられた偏向手段により適宜偏向される。この結果、電子光学鏡筒3から照射された電子線は、試料基板7上を走査する。
電子線が照射された試料基板7からは、二次電子が発生する。この二次電子は、試料室2内に設置された二次電子検出器により検出される。この二次電子検出器は、検出した二次電子に基づく検出信号を画像形成手段に出力する。画像形成手段は、該検出信号に基づいて画像データを形成する。
このとき、電子線は試料基板7上を走査しているので、該画像データは走査像データとなる。この走査像データ(該画像データ)は、表示手段に送られる。表示手段は、該走査像データに基づく画像を形成する。この画像は、走査像(SEM像)となる。
本試料加工装置を操作するオペレータは、表示装置に表示された試料基板7の走査像を確認しながら、移動ステージ機構10の駆動操作を行い、必要に応じて試料基板7の移動、傾斜、回転を実行する。
オペレータは、試料基板7の走査像を確認し、試料基板7において観察対象として削り出すべき部分(一の試料片となるべき部分)を探し出す。
オペレータが当該切り出すべき部分を探し出して決めた後、試料基板7上での当該部分の輪郭(輪郭部)が指定される。その後、電子線の試料基板7への照射が停止され、試料基板7上での当該輪郭部にイオンビーム照射手段4からイオンビームが照射される。このとき、試料基板7に照射されるイオンビームは、図示しない偏向手段により偏向され、試料基板7上において当該輪郭部に沿ってイオンビームが照射されることとなる。また、このとき試料基板7は、イオンビーム照射手段4の光軸上に位置している。
イオンビームが照射された当該輪郭部は、削り取られる。この結果、試料基板7において、当該輪郭部の内側に位置する残存部分が試料片(一の試料片)として削り出される。これにより、一の試料片が削り出される試料基板7の加工が終了する。
これに引き続いて、保持手段6に保持された保持具6aに保持されている試料片(他の試料片)5の加工を行う際には、移動ステージ機構10の駆動により、ステージ17の移動を行い、当該試料片5をイオンビーム照射手段4の光軸上に位置させる。ここで、保持具6a及び保持手段6は、図12及び図14に示す状態となっている。当該保持具6aの試料載置面61には、試料片5が保持されている。このとき、試料室2内の雰囲気は大気圧に戻されずに真空雰囲気の状態が保持される。
そして、イオンビーム照射手段4からイオンビームが試料片5に照射される。イオンビームは、イオンビーム照射手段の備えられた偏向手段により偏向され、試料片5の被加工面を走査する。これにより、試料片5の被加工面が削られていき、試料片5の加工が行われる。
ここで、上記加工後における試料片5の被加工面の観察(検査)を行いたい場合には、電子線の照射に基づく二次電子像観察を行うこともできる。
この場合、保持手段6の係合ピン22にレバー手段21を係合させ、保持手段6を構成するシャフト25を90°回転させる。これにより、保持具6a及び試料片5が90°回転する。このときには、上述したレバー手段21の操作方向の逆方向の操作となる。
この結果、保持手段6は、図11及び図13に示す状態となる。その後、必要に応じて、移動ステージ手段10を駆動して、ステージ17の移動等を行い、試料片5の被加工面を電子光学鏡筒3から照射される電子線の光軸上に位置するようにする。この状態のときの保持具6a及び試料片5の拡大図を図17に示す。同図に示すごとく、試料片5の被加工面5aは、電子線50の光軸上に位置し、当該光軸(垂直方向に沿う軸)に対して直交している。
このように試料片5の被加工面5aを電子線50の光軸に対して直交させた後、当該被加工面5aに電子線50を照射する。この電子線50の照射に応じて試料片5の被加工面5aからは、二次電子が発生する。これにより発生した二次電子は、二次電子検出器により検出される。
二次電子検出器は、当該二次電子の検出に基づく検出信号を出力する。この出力された検出信号に基づいて、試料室2外に配置された画像形成手段(図示せず)が画像データを形成する。この画像データは、表示装置(図示せず)に送られる。表示装置は、該画像データに基づく画像を表示する。
これにより、オペレータは、表示装置に表示された画像を確認することによって、試料片5の被加工面5aの目視による検査を行うことができる
ここで、当該試料片5の被加工面5aの検査を行った結果、さらに該被加工面5aの加工処理がさらに必要と判断される場合には、上述のようにして、イオンビーム照射手段4を用いて該被加工面5aにイオンビームを照射すればよい。当該イオンビームの照射後にも、電子光学鏡筒3から電子線50を照射すれば、当該イオンビーム照射後の試料片5の被加工面5aの再検査を行うことができる。
ここで、当該試料片5の被加工面5aの検査を行った結果、さらに該被加工面5aの加工処理がさらに必要と判断される場合には、上述のようにして、イオンビーム照射手段4を用いて該被加工面5aにイオンビームを照射すればよい。当該イオンビームの照射後にも、電子光学鏡筒3から電子線50を照射すれば、当該イオンビーム照射後の試料片5の被加工面5aの再検査を行うことができる。
なお、上記の例では、試料片5の被加工面5aの検査を実施するに際して、電子線50の照射に応じて得られる二次的信号として二次電子を用いていたが、これに限定されることはない。当該二次的信号として、二次電子を用いる代わりに又はこれに加えて、反射電子若しくは透過電子を用いるようにしてもよい。このときには、反射電子を検出するための反射電子検出器、又は透過電子を検出するための透過電子検出器を試料室2に設置する必要がある。
ここで、試料室2に透過電子検出器70を備えた試料加工装置1を、図18に示す。同図において、試料室2には、透過電子検出器70が設けられている。この透過電子検出器70には、蛍光面71、導光板72及び検出部73が備えられている。
また、移動ステージ手段10aを構成する各駆動部13〜16及び傾斜駆動部12には、それぞれ孔(貫通孔)が形成されている。これらの孔は、試料片5に保持された試料片5の下方に位置している。この試料加工装置1における他の部分の構成は、図4に示す試料加工装置1と同様である。
このような構成からなる試料加工装置1(図18参照)を用いて、試料基板7から切り出された試料片5の検査を行う際には、保持具6aに保持された試料片5に、電子光学鏡筒3により電子線50を試料片5に照射する。
この電子線50の照射により、試料片5を透過した透過電子50aは、各駆動部13〜16及び傾斜駆動部12に形成された各孔を通過し、透過電子検出器70の蛍光面71に入射する。
蛍光面71からは、透過電子50aの照射に応じて蛍光50bが発生する。この蛍光50bは、導光板72を通過して検出部73に到達する。検出部73は、当該蛍光50bを検出する。このようにして、透過電子検出器70は、試料片5からの二次的信号である透過電子50aを検出する。
上述のようにして、試料基板7の加工及び試料片5の加工が、真空雰囲気の試料室2内において連続的に実行された後には、試料室2内を大気圧雰囲気に戻して、交換棒9の操作により、開閉バルブを介して試料基板7及び試料片5が試料室2内から取り出されることとなる。
このように、本発明における試料加工装置1は、試料室2と、試料室2に接続されたイオンビーム照射手段4と、試料室2内に配置されたステージ17と、ステージ17を移動するための移動機構10とを備え、ステージ17には、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6が着脱可能に載置でき、移動機構10によってステージ17を移動させることにより、ステージ17上の試料基板支持手段8に支持された試料基板7又は試料片保持手段6に試料片保持具6aを介して保持された試料片5をイオンビーム照射手段4の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段4からイオンビームを試料基板7又は試料片5に照射することにより、試料基板7又は試料片5の加工を行うことができる。
ここで、試料基板支持手段8と試料片保持手段6は、ステージ17に形成された溝15に係合され、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6のステージ17からの着脱は、同一の交換棒9の操作により行われる。
また、ステージ17は、移動機構10に着脱可能に載置されており、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6のステージ17からの着脱と、ステージ17の移動機構10からの着脱は、同一の交換棒9の操作により行われる。
さらに、試料室2に接続された電子線照射手段3と、電子線照射手段3からの電子線50が照射された試料片5から発生する二次的信号を少なくとも検出する信号検出手段とを備えており、試料片保持手段6によって試料片5が回転することにより、試料片5の所定の被加工面5aに電子線50が照射でき、これにより当該被加工面5aに対応する試料片5からの二次的信号を検出することができる。このとき、二次的信号としては、二次電子、反射電子若しくは透過電子を用いることができる。
このように本発明では、試料加工装置1の試料室2内に配置されたステージ17に、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6が着脱可能に載置でき、移動機構10によってステージ17を移動させることによって、ステージ17上の試料基板支持手段8に支持された試料基板7又は試料片保持手段6に保持された試料片5をイオンビーム照射手段4の光軸上に位置させることができる。そして、イオンビーム照射手段4からイオンビームを試料基板7又は試料片5に照射することにより、試料基板7又は試料片5の加工を行うことができる。
これにより、試料基板支持手段8及び試料片保持手段6を介して、試料室2内のステージ17上に試料基板7及び試料片5を同時に配置することができる。よって、一の試料片が削りだされる試料基板7と、他の試料片5とを同時に試料室2内に配置することができ、当該試料基板7の加工が終了した後に、試料室2内の雰囲気を大気圧に戻すことなく真空雰囲気のままで、当該試料片5の加工に移行することができる。
この結果、一の試料片が削り出される試料基板7の加工と、他の試料片5の加工とを連続して行うことができ、試料室2内の雰囲気を一旦大気圧に戻して試料交換をした後に真空引きする必要がなく、これらの加工を連続的に効率良く行うことができる。
1…試料加工装置、2…試料室、3…電子光学鏡筒、4…イオンビーム鏡筒、5…試料片(他の試料片)、5a…被加工面、6…保持手段、6a…保持具、7…試料基板(一の試料片が削り出される試料基板)、8…基板支持手段、16a…基台、17…ステージ、15…溝
Claims (7)
- 試料室と、試料室に接続されたイオンビーム照射手段と、試料室内に配置されたステージと、ステージを移動するための移動機構とを備え、ステージには、試料基板支持手段及び試料片保持手段が着脱可能に載置でき、移動機構によってステージを移動させることにより、ステージ上の試料基板支持手段に支持された試料基板又は試料片保持手段に保持された試料片をイオンビーム照射手段の光軸上に位置させることができ、イオンビーム照射手段からイオンビームを試料基板又は試料片に照射することにより、試料基板又は試料片の加工を行うことができる試料加工装置。
- 試料基板支持手段と試料片保持手段は、ステージに形成された溝に係合されることを特徴とする請求項1記載の試料加工装置。
- 試料基板支持手段及び試料片保持手段のステージからの着脱は、同一の交換棒の操作により行われることを特徴とする請求項1又は2記載の試料加工装置。
- ステージは、移動機構に着脱可能に載置されていることを特徴とする請求項1乃至3何れか記載の試料加工装置。
- 試料基板支持手段及び試料片保持手段のステージからの着脱と、ステージの移動機構からの着脱は、同一の交換棒の操作により行われることを特徴とする請求項4記載の試料加工装置。
- 試料室に接続された電子線照射手段と、電子線照射手段からの電子線が照射された試料片から発生する二次的信号を少なくとも検出する信号検出手段とをさらに備え、試料片保持手段によって試料片が回転することにより、試料片の所定の被加工面に電子線が照射でき、これにより当該被加工面に対応する試料片からの二次的信号を検出できることを特徴とする請求項1乃至5何れか記載の試料加工装置。
- 二次的信号は、二次電子、反射電子若しくは透過電子であることを特徴とする請求項6記載の試料加工装置。
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JP2007066317A JP2008224576A (ja) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | 試料加工装置 |
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- 2007-03-15 JP JP2007066317A patent/JP2008224576A/ja not_active Withdrawn
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