JP2009049021A - 微小試料加工観察方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
試料となるウェーハを割ることなしにウェーハ断面を水平から垂直迄の方向からの断面
観察や分析を高分解能,高精度かつ高スループットで行える微小試料加工観察装置および
微小試料加工観察方法を実現することを目的とする。
【解決手段】
上記課題を解決するために本発明装置では、同一真空装置に集束イオンビーム光学系と
電子光学系を備え、試料の所望の領域を含む微小試料を荷電粒子線成型加工により分離し
、分離した該微小試料を摘出するプローブを備えた。
【選択図】図3
Description
(実施例1)
第1の実施例の装置構成と動作を図1,図2および図3を用いて説明する。図1,図2は装置全体構成を、図3は集束イオビーム光学系、走査電子顕微鏡光学系および試料台周辺の構成を詳細に示す。なお、本実施の形態では、本発明の微小試料加工観察装置のうちウェーハ対応装置を示す。また、図3は、図1の概略俯瞰断面を表しているが、説明の都合上、機器の向きや詳細には幾分の相違があるが本質的差ではない。図1において、装置システムの中心部には集束イオンビーム光学系31と電子ビーム光学系41が真空試料室60の上部に適宜設置されている。真空試料室60の内部には試料となるウェーハ21を載置する試料台24が設置されている。2基の光学系31及び41は各々の中心軸がウェーハ21表面付近で一点に交わるように調整されている。試料台24にはウェーハ21を前後左右に高精度で移動する機構を内蔵しており、ウェーハ21上の指定箇所が集束イオンビーム光学系31の真下に来るように制御される。試料台24は回転,上下、あるいは傾斜する機能を有する。真空試料室60には図示を省略した排気装置が接続され適切な圧力に制御されている。尚、光学系31,41にも図示を省略した排気系を個別に備え適切な圧力に維持している。真空試料室60内にはウェーハ導入手段61,ウェーハ搬送手段62を有する。真空試料室60に隣接してウェーハ移載ロボット82,カセット導入手段81が配置されている。真空試料室60の左隣には装置全体及び試料加工観察評価の一連の処理を制御管理する操作制御部100を配備している。
(実施例2)
本発明の第2の実施例である微小試料加工観察装置の構成およびその動作を、装置全体構成を示す図6,図7を用いて説明する。ここで、図7は図6の平面図を表しているが、説明の都合上、機器の向きや詳細には幾分の相違があるが本質的差ではない。本装置では、装置システムの中心部の真空試料室60の上部に、集束イオンビーム光学系31が垂直に設置され、更に第2の集束イオンビーム光学系32が約40°傾斜して設置されている。また、電子ビーム光学系41は約45°傾斜して設置されている。3基の光学系31,32及び41は各々の中心軸がウェーハ21表面付近で一点に交わるように調整されている。また、第1の実施例の装置と同様に、真空試料室60の内部には試料となるウェーハ21を載置する試料台24が設置されている。ただし、本実施例の試料台24は水平移動(X−Y),回転,上下移動する機能は有するが、傾斜機能は必ずしも必要ではない。
次に、三角柱の斜面を形成するのは、もう一基の集束イオンビーム光学系32からのFIB4により加工する。ただし、この状態では、微小試料22とウェーハ21とは支持部で接続されている。この後、再び、集束イオンビーム光学系31からFIB4を用い、実施の形態1と同様に微小試料を切取る。すなわち、微小試料22に、マニピュレータ70のプローブ保持部71先端のプローブ72を微小試料22の端部に接触させた後に、FIB4の照射により堆積性ガスを接触点75に堆積させてプローブ72を微小試料22に接合し一体化し、支持部をFIB4で切断して微小試料22を切取る。この後、微小試料22の観察・分析等の工程は、実施の形態1と同様である。
(実施例3)
本発明の第3の実施例である微小試料加工観察装置の構成およびその動作を、装置全体構成を示す図8,図9を用いて説明する。ここで、図9は図8の平面図を表しているが、説明の都合上、機器の向きや詳細には幾分の相違があるが本質的差ではない。本実施例の装置では、装置システムの中心部の真空試料室60の上部に、集束イオンビーム光学系33が約45°傾斜して設置されている。また、電子ビーム光学系42も約45°傾斜して設置されている。2基の光学系33,42は各々の中心軸がウェーハ21表面付近で一点に交わるように調整されている。また、第1の実施例の装置と同様に、真空試料室60の内部には試料台24が設置されている。また第2の実施例と同様に、試料台24は傾斜機能を持たない。
(実施例4)
本発明の第4の実施例である微小試料加工観察装置の概略構成を図10を用いて説明する。本実施例では、図3に示した微小試料加工観察装置の基本構成に、第2試料台18と、第2試料台の角度や高さ等を制御する第2試料台制御装置19を加えたものである。本実施例における集束イオンビーム光学系31からイオンビームを試料に照射してウェーハから微小試料を摘出するまでの過程は第1実施例と同様である。本実施例は、摘出した微小試料を、マニピュレータで支持した状態で観察・分析する代わりに、第2試料台に固定し観察・分析を行うものである。
Claims (7)
- 集束イオンビームを用いて試料から微小試料を分離し、当該微小試料を、電子ビームを用いて観察する微小試料加工観察方法であって、マニュピュレータに支持されるプローブによって前記微小試料を摘出し、前記電子ビームが前記微小試料の断面へ概略垂直に入射するように、前記マニュピュレータを動作させることを特徴とする微小試料加工観察方法。
- 請求項1において、
前記電子ビームは前記集束イオンビームの照射方向に対し、斜めの方向に配置され、前記集束イオンビームの照射方向に沿って形成される前記断面が、前記電子ビームの入射方向に対して、概略垂直となるように、前記マニュピュレータを動作させることを特徴とする微小試料加工観察方法。 - 請求項1又は2において、
前記集束イオンビームによる前記微小試料の摘出と、前記電子ビームによる観察は同じ試料室内で行われることを特徴とする微小試料加工観察方法。 - イオン源、当該イオン源から放出されるイオンビームを集束するレンズ、及び前記イオンビームを走査する走査偏向器を有するイオンビーム光学系,電子源,電子源から放出される電子ビームを集束するレンズ、及び前記電子ビームを走査する走査偏向器を有する電子ビーム光学系、及び試料を載置する試料台を備えた微小試料加工観察装置において、
前記イオンビームによって摘出される微小試料を支持するプローブと、前記試料台を降下させる移動機構を備え、当該移動機構は、前記微小試料が前記電子光学系の光軸に位置付けられた状態で、前記試料台を降下させることを特徴とする微小試料加工観察装置。 - 請求項4において、
前記プローブを支持するマニュピュレータを備え、当該マニュピュレータは、前記電子ビームが、前記摘出された微小試料の断面へ概略垂直に入射するように動作することを特徴とする微小試料加工観察装置。 - 請求項4において、
前記プローブを支持するマニュピュレータを備え、当該マニュピュレータは、前記微小試料に対する前記電子ビームの入射角度を変化させるように動作することを特徴とする微小試料加工観察装置。 - イオンビームによって試料から微小試料を分離し、当該微小試料を、プローブを用いて、前記試料より摘出し、当該摘出された微小試料の姿勢を変化させて、当該微小試料の観察断面が、前記イオンビームと同じ試料室内にて照射される電子ビームに向けられるように前記プローブを動作させることを特徴とする試料加工観察方法。
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