JP5255531B2 - Sample holder for charged particle beam equipment - Google Patents

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Description

本発明は荷電粒子線装置用の試料ホルダに関し、特に、サイドエントリー型試料ステージを有する荷電粒子線装置に好適な断面観察用の試料ホルダに関する。   The present invention relates to a sample holder for a charged particle beam apparatus, and more particularly to a sample holder for cross-sectional observation suitable for a charged particle beam apparatus having a side entry type sample stage.

走査電子顕微鏡は、電子線を試料上で走査し、試料から放出される二次電子又は反射電子を検出して走査電子顕微鏡像を得る。試料の装着方法及び装着方向は、観察する試料に応じて変化する。特許第3702685号には、断面観察試料用の試料ホルダを装着するためのユーセントリックタイプの試料ステージが記載されている。   A scanning electron microscope scans an electron beam on a sample, detects secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample, and obtains a scanning electron microscope image. The mounting method and mounting direction of the sample vary depending on the sample to be observed. Japanese Patent No. 3706285 describes a eucentric type sample stage for mounting a sample holder for a cross-sectional observation sample.

半導体製造産業では、割断したウエハ断面部のエッジを観察することで欠陥解析やプロセス解析を行う。この断面観察に使用するのが断面観察用の試料ホルダである。従来の断面観察用の試料ホルダでは、試料の落下を防止するため、割断したウエハを光軸方向から装着し、水平方向からウエハを押さえつける構造になっている。   In the semiconductor manufacturing industry, defect analysis and process analysis are performed by observing the edge of the cut wafer cross section. A sample holder for cross-sectional observation is used for this cross-sectional observation. A conventional sample holder for cross-sectional observation has a structure in which a cleaved wafer is mounted from the optical axis direction and the wafer is pressed from the horizontal direction in order to prevent the sample from dropping.

特許第2776858号には、ウエハ試料を試料ホルダの裏側より装着する手段が記載されている。この特許第2776858号に記載された例では、試料を裏面から押すため、試料サイズが変動しても試料の観察面が常に一定になる。しかしながら、特許第2776858号に記載された試料ホルダは、バルク試料を観察するように構成されている。そのため、断面観察用に作成されたウエハ試料を観察するのには適していない。   Japanese Patent No. 2776858 describes means for mounting a wafer sample from the back side of the sample holder. In the example described in Japanese Patent No. 2776858, since the sample is pushed from the back surface, the observation surface of the sample is always constant even if the sample size varies. However, the sample holder described in Japanese Patent No. 2776858 is configured to observe a bulk sample. Therefore, it is not suitable for observing a wafer sample prepared for cross-sectional observation.

特許第3702685号Patent No.3702685 特許第2776858号Patent No. 2776858

断面観察用に作成されたウエハ試料を観察する場合、試料の観察位置は、割断面とパターンが形成された面が交差するエッジである。断面観察用の試料は、観察位置のエッジがビームの入射方向を向くように、断面観察用の試料ホルダに装着される。   When observing a wafer sample prepared for cross-sectional observation, the observation position of the sample is an edge where the split cross-section and the surface on which the pattern is formed intersect. The cross-section observation sample is mounted on the cross-section observation sample holder so that the edge of the observation position faces the incident direction of the beam.

サイドエントリー型試料ステージでは、試料は、ユーセントリック軸回りに回転可能である。試料を傾斜させて観察する場合には、試料ホルダを、ユーセントリック軸回りに回転させる。それによって、試料はユーセントリック軸回りに回転する。このとき、試料の観察位置が、ユーセントリック軸上に無いと、試料の観察位置は、変位する。そのため、観察位置の視野逃げやフォーカス変動が発生する。これは、高倍率観察が可能な電子顕微鏡では、重大な問題となっている。   In the side entry type sample stage, the sample can rotate around the eucentric axis. When observing the sample at an inclination, the sample holder is rotated around the eucentric axis. Thereby, the sample rotates about the eucentric axis. At this time, if the observation position of the sample is not on the eucentric axis, the observation position of the sample is displaced. For this reason, the field of view of the observation position escapes and the focus changes. This is a serious problem in an electron microscope capable of high-magnification observation.

ウエハの断面観察では、パターンが形成されたシリコンウエハから、所望の部位を割断して、数ｍｍ×数ｍｍのサイズの観察試料を作成する。この割断作業は手作業で行われるため、試料のサイズ及び厚さは一定ではない。そのため、試料の観察位置をユーセントリック軸上に配置させることは困難である。   In cross-sectional observation of a wafer, a desired part is cut from a silicon wafer on which a pattern is formed, and an observation sample having a size of several mm × several mm is created. Since this cleaving operation is performed manually, the size and thickness of the sample are not constant. Therefore, it is difficult to arrange the observation position of the sample on the eucentric axis.

本発明の目的は、試料の装着が容易であり、試料を傾斜させても、視野逃げを回避することができる断面観察用の試料ホルダを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a sample holder for observing a cross section that is easy to mount a sample and can avoid the escape of the visual field even when the sample is tilted.

本発明の試料ホルダは、グリップと、該グリップから延びた本体と、該本体の端部に設けられた試料搭載部とを有する。試料搭載部は、荷電粒子線が照射される側と反対側に開口を有する孔を有する。この孔の一部分は、本体を貫通する貫通孔によって構成されている。試料を、この開口を介して孔に挿入すると、該試料は孔の底面に当接する。それによって、試料の観察位置となる縁は、ユーセントリック軸上に配置され、且つ、貫通孔より露出するように構成されている。   The sample holder of the present invention includes a grip, a main body extending from the grip, and a sample mounting portion provided at an end of the main body. The sample mounting portion has a hole having an opening on the side opposite to the side irradiated with the charged particle beam. A part of this hole is constituted by a through-hole penetrating the main body. When the sample is inserted into the hole through this opening, the sample comes into contact with the bottom surface of the hole. Thereby, the edge which becomes the observation position of a sample is arrange | positioned on a eucentric axis | shaft, and it is comprised so that it may expose from a through-hole.

本発明によると、試料の装着が容易であり、試料を傾斜させても、視野逃げを回避することができる断面観察用の試料ホルダを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a sample holder for observing a cross-section that is easy to mount the sample and can avoid the visual field escape even when the sample is inclined.

本発明による断面観察用の試料ホルダの例の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the example of the sample holder for cross-section observation by this invention. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の例の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the example of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の正面構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the front structure of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の平面構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the plane structure of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の側面構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the side surface structure of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention. 断面観察用の試料ホルダの試料装着部において試料の観察位置を説明する図である。It is a figure explaining the observation position of a sample in the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の例において、試料を装着する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to mount | wear a sample in the example of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の平面構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the plane structure of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention. 本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の側面構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the side surface structure of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention.

図１を参照して本発明による断面観察用の試料ホルダの例を説明する。本発明による試料ホルダは、サイドエントリー型試料ステージを備えた荷電粒子線装置に用いられる。本例の試料ホルダは試料搭載部21、真空遮断するためのOリング22、荷電粒子線装置に装着する際のガイドとなるガイドピン24、及び、試料ホルダの持ち運び用のグリップ23を有する。試料搭載部21は棒状の本体20の端部に設けられている。   An example of a sample holder for cross-sectional observation according to the present invention will be described with reference to FIG. The sample holder according to the present invention is used in a charged particle beam apparatus provided with a side entry type sample stage. The sample holder of this example includes a sample mounting portion 21, an O-ring 22 for interrupting vacuum, a guide pin 24 serving as a guide for mounting on a charged particle beam apparatus, and a grip 23 for carrying the sample holder. The sample mounting portion 21 is provided at the end of the rod-shaped main body 20.

以下に、本発明による断面観察用の試料ホルダを、電子線源と、電子線を試料に照射させるレンズ機構と、試料ホルダを保持するサイドエントリー型試料ステージを有する電子顕微鏡に用いる場合を説明する。本発明は、サイドエントリー型試料ステージを有する電子顕微鏡ばかりでなく、荷電粒子源と、荷電粒子線を試料に照射させるレンズ機構と、試料ホルダを保持するサイドエントリー型試料ステージを有する荷電粒子線装置にも適用可能である。   The case where the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention is used in an electron microscope having an electron beam source, a lens mechanism for irradiating the sample with an electron beam, and a side entry type sample stage for holding the sample holder will be described below. . The present invention is not only an electron microscope having a side entry type sample stage, but also a charged particle source, a lens mechanism for irradiating a sample with a charged particle beam, and a charged particle beam apparatus having a side entry type sample stage for holding a sample holder It is also applicable to.

図２は、本発明による断面観察用の試料ホルダの試料搭載部21の例を示す分解斜視図である。本発明による断面観察用の試料ホルダの試料搭載部21には、ビームが入射する側に、略正方形の凹部12が設けられている。凹部12は、視野範囲と略同一の寸法を有し、その四隅は湾曲している。この凹部12の略中央に、孔13が形成されている。この孔13に、試料15と隔壁板17は、ビームが入射する側と反対側より挿入され、ねじ16によって固定するように構成されている。   FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of the sample mounting portion 21 of the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention. The sample mounting portion 21 of the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention is provided with a substantially square concave portion 12 on the beam incident side. The recess 12 has substantially the same dimensions as the visual field range, and its four corners are curved. A hole 13 is formed in the approximate center of the recess 12. The sample 15 and the partition plate 17 are inserted into the hole 13 from the side opposite to the side on which the beam is incident, and are fixed by screws 16.

ここでは、半導体ウエハの断面観察の場合を説明する。試料15は、手作業によって半導体シリコンウエハから切り出された薄い板状である。シリコンウエハから、所望の部位を割断することにより、数ｍｍ×数ｍｍのサイズの試料を作成する。この割断作業は手作業で行われる。試料の観察位置は、割断面とパターンが形成された面が交差するエッジである。   Here, the case of cross-sectional observation of a semiconductor wafer will be described. The sample 15 is a thin plate shape cut out from the semiconductor silicon wafer by hand. A sample having a size of several mm × several mm is created by cleaving a desired part from a silicon wafer. This cleaving work is performed manually. The observation position of the sample is an edge where the fractured surface and the surface on which the pattern is formed intersect.

隔壁板17は、試料15にねじ16が直接接触することを防止するために用いる。即ち、ねじ16の締め付け力は、隔壁板17を介して試料15に、全面的に加わる。隔壁板17を使用することによって、ねじ16の締め付け力が試料15の一部に局所的に集中することが防止される。こうして、隔壁板17を使用することによって、試料15が割れることが防止される。   The partition plate 17 is used to prevent the screw 16 from coming into direct contact with the sample 15. That is, the tightening force of the screw 16 is applied to the sample 15 through the partition plate 17 over the entire surface. By using the partition plate 17, the tightening force of the screw 16 is prevented from being concentrated locally on a part of the sample 15. Thus, the use of the partition plate 17 prevents the sample 15 from cracking.

隔壁板17は、非磁性金属からなり、突起17A、17B及び板ばね17Cを有する。第１の突起17Aは、ビームが入射する側の縁に、且つ、隔壁板17の略中央に設ける。第２の突起突起17Bは、ビームが入射する側と反対側の縁に、隔壁板17の中央より両側に設ける。板ばね17Cを突起17Aの下側に設ける。隔壁板17の突起17A、17B及び板ばね17Cの機能は後に説明する。   The partition plate 17 is made of a nonmagnetic metal and has protrusions 17A and 17B and a leaf spring 17C. The first protrusion 17A is provided at the edge on the beam incident side and at the approximate center of the partition plate 17. The second protrusions 17B are provided on both sides from the center of the partition plate 17 on the edge opposite to the side on which the beam is incident. A leaf spring 17C is provided below the protrusion 17A. The functions of the projections 17A and 17B and the leaf spring 17C of the partition plate 17 will be described later.

図３Ａは、本発明による断面観察用の試料ホルダの試料搭載部21の正面構成の例を示し、図３Ｂは、本発明による断面観察用の試料ホルダの試料搭載部21の平面構成の例を示し、図３Ｃは、本発明による断面観察用の試料ホルダの試料搭載部21の側面構成の例を示す。これらの図は、試料ホルダの試料搭載部21に、試料15と隔壁板17が挿入された状態を示す。   FIG. 3A shows an example of the front configuration of the sample mounting portion 21 of the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention, and FIG. 3B shows an example of the planar configuration of the sample mounting portion 21 of the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention. FIG. 3C shows an example of a side configuration of the sample mounting portion 21 of the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention. These drawings show a state in which the sample 15 and the partition plate 17 are inserted into the sample mounting portion 21 of the sample holder.

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、試料ホルダの本体20の試料搭載部21には、ビームが入射する側に、２つの平坦面11A、11Bが形成され、その間に、中央の平坦面11Cが形成されている。中央の平坦面11Cと両側の平坦面11A、11Bの接続部には傾斜面11D、11Eが、それぞれ形成されている。中央の平坦面11Cには、凹部12が形成されている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, the sample mounting portion 21 of the main body 20 of the sample holder has two flat surfaces 11A and 11B formed on the beam incident side, and a central flat surface 11C is formed between them. Is formed. Inclined surfaces 11D and 11E are formed at connecting portions of the central flat surface 11C and the flat surfaces 11A and 11B on both sides, respectively. A recess 12 is formed in the central flat surface 11C.

図３Ａに示すように、孔13は、試料ホルダのビームが入射する側と反対側に開口を有する。孔13は、深さ方向に、即ち、試料ホルダのビームが入射する側に向かって延びている。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、孔13は、中央の平坦面11Cの領域では、貫通孔となっているが、両側の傾斜面11D、11E及び平坦面11A、11Bでは、貫通孔となっていない。即ち、傾斜面11D、11E及び平坦面11A、11Bは、孔13の底を形成している。   As shown in FIG. 3A, the hole 13 has an opening on the side opposite to the side on which the beam of the sample holder is incident. The hole 13 extends in the depth direction, that is, toward the side on which the beam of the sample holder is incident. As shown in FIGS. 3A and 3B, the hole 13 is a through hole in the region of the central flat surface 11C, but is a through hole in the inclined surfaces 11D and 11E and the flat surfaces 11A and 11B on both sides. Not. That is, the inclined surfaces 11D and 11E and the flat surfaces 11A and 11B form the bottom of the hole 13.

孔13の底面13ｂは、中央の平坦面11Cと同一面上にある。中央の平坦面11Cを通る平面を、光軸に垂直な基準面3と称することとする。孔13の底面13ｂは、光軸に垂直な基準面3上にある。試料ホルダの中心軸線とビームの光軸を通る平面を、光軸方向の基準面4と称することとする。図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、孔13を形成する互いに平行な２つの内壁のうち、一方の内壁13cは、光軸方向の基準面4上にある。この内壁13cには凹部13aが形成されている。   The bottom surface 13b of the hole 13 is flush with the central flat surface 11C. A plane passing through the central flat surface 11C is referred to as a reference plane 3 perpendicular to the optical axis. The bottom surface 13b of the hole 13 is on the reference plane 3 perpendicular to the optical axis. A plane passing through the central axis of the sample holder and the optical axis of the beam is referred to as a reference plane 4 in the optical axis direction. As shown in FIGS. 3B and 3C, one of the two parallel inner walls forming the hole 13 is on the reference plane 4 in the optical axis direction. A recess 13a is formed in the inner wall 13c.

図３Ｂに示すように、孔13は、細長い長方形の断面を有し、試料ホルダの中心軸線に沿って延びている。孔13の長方形の断面の長手方向の寸法は、凹部12の平面寸法より長い。   As shown in FIG. 3B, the hole 13 has an elongated rectangular cross section and extends along the central axis of the sample holder. The longitudinal dimension of the rectangular cross section of the hole 13 is longer than the planar dimension of the recess 12.

この孔13に、試料15と隔壁板17が挿入されている。図３Ｃに示すように、試料15の上端は、孔13の底面13ｂに当接しており、試料15のパターンが形成された面は、孔13の内壁13cに接触している。図３Ｃに示すように、試料15は、凹部13aが形成されている領域では、孔13の内壁13cに接触していない。こうして本発明によると、試料15の割断面は光軸に垂直な基準面3上に配置され、試料15のパターンが形成された面は光軸方向の基準面4上に配置されている。   A sample 15 and a partition plate 17 are inserted into the hole 13. As shown in FIG. 3C, the upper end of the sample 15 is in contact with the bottom surface 13 b of the hole 13, and the surface on which the pattern of the sample 15 is formed is in contact with the inner wall 13 c of the hole 13. As shown in FIG. 3C, the sample 15 is not in contact with the inner wall 13c of the hole 13 in the region where the recess 13a is formed. Thus, according to the present invention, the fractured surface of the sample 15 is arranged on the reference plane 3 perpendicular to the optical axis, and the surface on which the pattern of the sample 15 is formed is arranged on the reference plane 4 in the optical axis direction.

孔13内に挿入された試料15及び隔壁板17は、ビームが入射する側では、中央の平坦面11Cの領域にて、凹部12によって露出されているが、傾斜面11D、11E及び平坦面11A、11Bの領域では、露出されていない。   The sample 15 and the partition plate 17 inserted into the hole 13 are exposed by the recess 12 in the region of the central flat surface 11C on the beam incident side, but the inclined surfaces 11D and 11E and the flat surface 11A are exposed. , 11B is not exposed.

図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、ねじ16の締め付け力によって、隔壁板17は試料15に押し付けられている。図３Ｃに示すように、隔壁板17の第１の突起17Aは、凹部12の底面に係合している。しかしながら、隔壁板17の第２の突起17Bは、試料15の下端に当接していない。   As shown in FIGS. 3B and 3C, the partition plate 17 is pressed against the sample 15 by the tightening force of the screw 16. As shown in FIG. 3C, the first protrusion 17A of the partition plate 17 is engaged with the bottom surface of the recess 12. However, the second protrusion 17B of the partition plate 17 is not in contact with the lower end of the sample 15.

断面観察用の試料ホルダの回転軸はユーセントリック軸2と称される。図３Ｃに示すように、ユーセントリック軸2は、光軸に垂直な基準面3と光軸方向の基準面4の交差線である。試料15の観察位置は、割断面とパターンが形成された面が交差するエッジである。試料15の観察位置は、図３Ｃに示す例では、試料15の上端の角部である。試料15の観察位置は、凹部12によって露出されている。   The rotation axis of the sample holder for cross-sectional observation is called eucentric axis 2. As shown in FIG. 3C, the eucentric axis 2 is an intersection line of the reference plane 3 perpendicular to the optical axis and the reference plane 4 in the optical axis direction. The observation position of the sample 15 is an edge where the fractured surface and the surface on which the pattern is formed intersect. The observation position of the sample 15 is the upper corner of the sample 15 in the example shown in FIG. 3C. The observation position of the sample 15 is exposed by the recess 12.

試料を傾斜させて観察する場合には、試料ホルダを、ユーセントリック軸回りに回転させる。本例では、試料15の観察位置は、ユーセントリック軸2上に配置されている。図３Ｂに示すように、試料15の観察位置は、試料ホルダがユーセントリック軸2回りに回転しても、変化しない。試料ホルダがユーセントリック軸2回りに回転しても、試料15の観察位置は変化しない。従って、試料ホルダがユーセントリック軸2回りに回転しても、焦点位置等を変化させる必要がない。   When observing the sample at an inclination, the sample holder is rotated around the eucentric axis. In this example, the observation position of the sample 15 is arranged on the eucentric axis 2. As shown in FIG. 3B, the observation position of the sample 15 does not change even when the sample holder rotates around the eucentric axis 2. Even when the sample holder rotates about the eucentric axis 2, the observation position of the sample 15 does not change. Therefore, even if the sample holder rotates about the eucentric shaft 2, there is no need to change the focal position or the like.

図４は、試料15の観察位置51がユーセントリック軸2上に配置されていない場合を示す。この場合、試料ホルダをユーセントリック軸2回りに回転させると、試料15の観察位置51は、変化する。試料15の観察位置は、参照符号51の位置から参照符号51’へ移動する。それによって、観察位置の視野逃げやフォーカス変動が発生する。これは、高倍率観察が可能な電子顕微鏡では、重大な問題となっている。   FIG. 4 shows a case where the observation position 51 of the sample 15 is not arranged on the eucentric axis 2. In this case, when the sample holder is rotated around the eucentric axis 2, the observation position 51 of the sample 15 changes. The observation position of the sample 15 moves from the position of the reference numeral 51 to the reference numeral 51 '. As a result, the field of view of the observation position escapes and the focus changes. This is a serious problem in an electron microscope capable of high-magnification observation.

試料15の観察位置51がビームの光軸52上に配置されている場合には、試料ホルダをユーセントリック軸2回りに回転させたとき、観察位置の変位量は少なくなる。しかしながら、試料15の観察位置51がユーセントリック軸2上に配置されていない限り、観察位置は変位する。   When the observation position 51 of the sample 15 is disposed on the optical axis 52 of the beam, when the sample holder is rotated around the eucentric axis 2, the amount of displacement of the observation position is reduced. However, unless the observation position 51 of the sample 15 is arranged on the eucentric axis 2, the observation position is displaced.

一方、本発明では、図３Ｃにて示したように、試料15の観察位置がユーセントリック軸2上に配置されている。そのため、試料を傾斜させて観察する場合には、試料ホルダを、ユーセントリック軸回りに回転させても、試料15の観察位置は、変化しない。   On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 3C, the observation position of the sample 15 is arranged on the eucentric shaft 2. Therefore, when observing the sample at an inclination, the observation position of the sample 15 does not change even if the sample holder is rotated around the eucentric axis.

図５を参照して本発明による断面観察用の試料ホルダの試料搭載部21に試料15を装着する方法を説明する。図示のように、試料ホルダをユーセントリック軸2回りに回転させ、ビームが入射する側、即ち、平坦面11A、11B、11Cを下側に配置する。上側には、ビームが入射する側と反対側、即ち、孔13の開口が配置される。そこで、ねじ16を緩める。即ち、ねじ16を外方に移動させる。それによって、圧縮されていた隔壁板17の板ばね17Cが伸びる。隔壁板17を移動させることができる。隔壁板17に沿って、隙間ができる。そこに試料15を挿入する。試料15のパターンが形成された面が、孔13の内壁13cに面するように、試料を挿入する。孔13には、凹部13aが形成されているため、試料15を孔13に挿入するとき、観察位置が孔13に接触して損傷することはない。   A method for mounting the sample 15 on the sample mounting portion 21 of the sample holder for cross-sectional observation according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the sample holder is rotated around the eucentric axis 2 and the side on which the beam is incident, that is, the flat surfaces 11A, 11B, and 11C are arranged on the lower side. On the upper side, the side opposite to the beam incident side, that is, the opening of the hole 13 is arranged. Therefore, the screw 16 is loosened. That is, the screw 16 is moved outward. Thereby, the leaf spring 17C of the partition wall plate 17 that has been compressed is extended. The partition plate 17 can be moved. A gap is formed along the partition plate 17. Sample 15 is inserted there. The sample is inserted so that the surface on which the pattern of the sample 15 is formed faces the inner wall 13c of the hole 13. Since the recess 13a is formed in the hole 13, when the sample 15 is inserted into the hole 13, the observation position does not come into contact with the hole 13 to be damaged.

試料15の挿入方向と、隔壁板17の板ばね17Cの傾斜が増加する方向が同一となっている。従って、隔壁板17の板ばね17Cは、試料15の挿入を妨げない。試料15は孔13の奥まで挿入され、孔13の底に当接する。上述のように、孔13の底は、傾斜面11D、11E及び平坦面11A、11Bによって形成されている。こうして、試料15が孔13の底に当接するまで、挿入されると、最後に、ねじ16が締結される。ねじ16が締め付けられると、試料15は、隔壁板17によって、凹部13aが形成された孔13の内壁に押し付けられる。それによって、隔壁板17の板ばね17Cは圧縮される。ねじ16が十分締め付けられると、試料15の装着は完了する。そこで試料ホルダがユーセントリック軸2回りに回転させ、図３Ｃに示すように、ビームが入射する側、即ち、平坦面11A、11B、11Cを上側に配置する。   The insertion direction of the sample 15 is the same as the direction in which the inclination of the leaf spring 17C of the partition plate 17 increases. Therefore, the leaf spring 17C of the partition plate 17 does not prevent the sample 15 from being inserted. The sample 15 is inserted to the back of the hole 13 and comes into contact with the bottom of the hole 13. As described above, the bottom of the hole 13 is formed by the inclined surfaces 11D and 11E and the flat surfaces 11A and 11B. Thus, when the sample 15 is inserted until it contacts the bottom of the hole 13, the screw 16 is finally tightened. When the screw 16 is tightened, the sample 15 is pressed by the partition plate 17 against the inner wall of the hole 13 in which the recess 13a is formed. Thereby, the leaf spring 17C of the partition plate 17 is compressed. When the screw 16 is sufficiently tightened, the mounting of the sample 15 is completed. Therefore, the sample holder is rotated around the eucentric axis 2 and, as shown in FIG. 3C, the beam incident side, that is, the flat surfaces 11A, 11B, and 11C are arranged on the upper side.

図３Ｃに示す状態で、ねじ16が緩んでも、試料15の下端は、隔壁板17の第２の突起突起17Bに当接する。従って、試料15が落下することはない。同様に、隔壁板17の第１の突起突起17Aは、凹部12の底に係合している。従って、隔壁板17が落下することはない。   In the state shown in FIG. 3C, even if the screw 16 is loosened, the lower end of the sample 15 is in contact with the second protrusion 17B of the partition plate 17. Therefore, the sample 15 does not fall. Similarly, the first protrusion 17A of the partition plate 17 is engaged with the bottom of the recess 12. Therefore, the partition plate 17 does not fall.

試料15を取り外す場合には、ねじ16を緩める。このとき、隔壁板17の板ばね17Cの圧縮力が、試料15を側面から押す。そのため、隔壁板17に対して試料15が移動し、隔壁板17と試料15の間に隙間が生成される。この隙間に、ピンセットが挿入することにより、試料15の取り外しが容易になる。   When removing the sample 15, the screw 16 is loosened. At this time, the compression force of the leaf spring 17C of the partition plate 17 pushes the sample 15 from the side. Therefore, the sample 15 moves with respect to the partition plate 17, and a gap is generated between the partition plate 17 and the sample 15. By inserting tweezers into this gap, the sample 15 can be easily removed.

図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本発明による断面観察用の試料ホルダの試料装着部の他の例の構成を説明する。本例の断面観察用の試料ホルダを、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示した例と比較すると、試料の固定機構が異なる。本例の断面観察用の試料ホルダの試料の固定機構は、支点42回りに枢動可能な蓋43と、この蓋43に装着された弓状の板ばね41と、蓋43に係合可能なスライダ44と、スライダ44を移動させるための押しばね45を有する。   With reference to FIG. 6A and FIG. 6B, the structure of the other example of the sample mounting part of the sample holder for cross-section observation by this invention is demonstrated. When the sample holder for cross-sectional observation of this example is compared with the example shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, the sample fixing mechanism is different. The sample fixing mechanism of the sample holder for cross-sectional observation of this example is a lid 43 that can be pivoted around a fulcrum 42, an arcuate leaf spring 41 attached to the lid 43, and a lid 43 that can be engaged with the lid 43. A slider 44 and a push spring 45 for moving the slider 44 are provided.

スライダ44と蓋43の端部は、ラッチが形成され、蓋43を押すだけで蓋43をスライダ44にロックさせることができるように構成されている。即ち、蓋43の端部は斜面43aを有する。スライダ44の端部は斜面44aを有する。蓋43の斜面43aとスライダ44の斜面44aは、対抗するように配置されている。押しばね45によって、スライダ44の端部は、蓋43の端部に近づく方向に押し付けられている。蓋43を押し、支点42回りに枢動させ、蓋43の端部をスライダ44の端部に係合させる。蓋43の端部の斜面43aは、スライダ44の斜面44aに係合し、スライダ44は押し戻される。それによって、蓋43の端部の斜面43aは、スライダ44の端部の斜面44aを超えて移動する。スライダ44は元の位置に戻り、両者はロックされる。   The end portions of the slider 44 and the lid 43 are formed with latches, and the lid 43 can be locked to the slider 44 only by pressing the lid 43. That is, the end of the lid 43 has a slope 43a. The end of the slider 44 has a slope 44a. The slope 43a of the lid 43 and the slope 44a of the slider 44 are disposed so as to face each other. The end of the slider 44 is pressed by the pressing spring 45 in a direction approaching the end of the lid 43. The lid 43 is pushed and pivoted around the fulcrum 42 to engage the end of the lid 43 with the end of the slider 44. The slope 43a at the end of the lid 43 is engaged with the slope 44a of the slider 44, and the slider 44 is pushed back. Accordingly, the slope 43a at the end of the lid 43 moves beyond the slope 44a at the end of the slider 44. The slider 44 returns to its original position and both are locked.

ここでは、試料の固定機構として、スライダ44と蓋43の端部のラッチ機構を用いる例を説明した。しかしながら、試料の固定機構としては、ねじやばね以外に様々な機構が考えられる。本発明によると、試料の固定機構はこれらの例に限定されることはない。   Here, an example in which the latch mechanism at the end of the slider 44 and the lid 43 is used as the sample fixing mechanism has been described. However, various mechanisms other than screws and springs are conceivable as the sample fixing mechanism. According to the present invention, the sample fixing mechanism is not limited to these examples.

上述の例では、試料15としてウエハの切片を説明した。しかしながら、試料はウエハの切片に限定されるものではない。   In the above example, the wafer section has been described as the sample 15. However, the sample is not limited to a wafer section.

発明によると、試料装着冶具を使用することなく、断面観察用の試料の観察位置をユーセントリック軸上に配置することができる。従って、観察中に試料を傾斜させても、視野逃げが起きることは無い。そのため、観察位置を探し直す必要が無くなる。更にフォーカス位置の変動が無い。そのため、フォーカス条件を変更する必要が無くなる。   According to the invention, it is possible to arrange the observation position of the sample for cross-sectional observation on the eucentric axis without using the sample mounting jig. Therefore, even if the sample is tilted during observation, visual field escape does not occur. Therefore, it is not necessary to search for the observation position again. Furthermore, there is no fluctuation of the focus position. This eliminates the need to change the focus condition.

従って、本発明によると、ウエハ試料の装着から観察完了までの時間は約半分程度に短縮され、観察スループットが大幅に向上する。また、試料着脱時にピンセットが挿入し易くなり、試料着脱の作業性も向上する。   Therefore, according to the present invention, the time from the mounting of the wafer sample to the completion of the observation is reduced to about half, and the observation throughput is greatly improved. In addition, tweezers can be easily inserted when attaching and detaching the sample, and the workability of attaching and detaching the sample is improved.

以上本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。   The example of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications can be easily made by those skilled in the art within the scope of the invention described in the claims. It will be understood.

1…ビーム、2…ユーセントリック軸、3,4…基準面、11A…平坦面、11B…平坦面、11C…中央の平坦面、11D…傾斜面、11E…傾斜軸、12…凹部、13…孔、13a…凹部、13ｂ…底面、13c…内壁、15…試料、15’…試料、16…ねじ、17…隔壁板、17A…突起、17B…突起、17C…板ばね、20…本体、21…試料搭載部、22…Oリング、23…グリップ、24…ガイドピン、41…板ばね、42…支点、43…蓋、44…スライダ、45…押しばね、51…観察位置、51’… 観察位置、52… 光軸 1 ... Beam, 2 ... Eucentric axis, 3,4 ... Reference plane, 11A ... Flat surface, 11B ... Flat surface, 11C ... Flat surface in the center, 11D ... Inclined surface, 11E ... Inclined axis, 12 ... Recess, 13 ... Hole, 13a ... concave portion, 13b ... bottom surface, 13c ... inner wall, 15 ... sample, 15 '... sample, 16 ... screw, 17 ... partition plate, 17A ... projection, 17B ... projection, 17C ... leaf spring, 20 ... main body, 21 ... Sample mounting part, 22 ... O-ring, 23 ... Grip, 24 ... Guide pin, 41 ... Plate spring, 42 ... Support point, 43 ... Lid, 44 ... Slider, 45 ... Push spring, 51 ... Observation position, 51 '... Observation Position, 52 ... Optical axis

Claims (20)

グリップと、該グリップから延びた本体と、該本体の端部に設けられた試料搭載部とを有する試料ホルダにおいて、
前記試料搭載部は、荷電粒子線が照射される側と反対側に開口を有する孔を有し、前記孔の一部分は、前記本体を貫通する貫通孔によって構成され、前記孔の内壁には凹部が形成されており、
試料を前記開口を介して前記孔に挿入すると、該試料は、前記孔の底面に当接し、かつ、前記凹部が形成された前記内壁に当接するように固定され、
前記試料の観察位置となる縁は、ユーセントリック軸上に配置され、且つ、荷電粒子線が照射される側に形成された前記貫通孔の開口より露出するように構成されていることを特徴とする試料ホルダ。 In a sample holder having a grip, a main body extending from the grip, and a sample mounting portion provided at an end of the main body,
The sample mounting portion has a hole having an opening on a side opposite to the side irradiated with the charged particle beam, and a part of the hole is constituted by a through hole penetrating the main body, and a recess is formed in an inner wall of the hole Is formed,
Upon insertion of the sample into the hole through the opening, the sample in contact with the bottom surface of the hole, and is fixed so as to contact the inner wall of the recess is formed,
The edge serving as the observation position of the sample is arranged on the eucentric axis and is configured to be exposed from the opening of the through hole formed on the side irradiated with the charged particle beam. Sample holder. 請求項１記載の試料ホルダにおいて、
前記試料搭載部は、前記孔に挿入された試料を固定するための固定機構を有し、該固定機構によって前記試料は、前記孔の内壁に押し付けられることを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 1, wherein
The sample holder has a fixing mechanism for fixing the sample inserted into the hole, and the sample is pressed against the inner wall of the hole by the fixing mechanism. 請求項２記載の試料ホルダにおいて、
前記孔の内壁のうち、前記固定機構によって試料が押し付けられた側の内壁に凹部が形成されていることを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 2,
A sample holder, wherein a recess is formed in the inner wall of the hole on the side where the sample is pressed by the fixing mechanism. 請求項２記載の試料ホルダにおいて、
前記固定機構は、隔壁板と該隔壁板を保持するねじを有し、該隔壁板によって前記試料は、前記孔の内壁に押し付けられることを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 2,
The fixing mechanism includes a partition plate and a screw for holding the partition plate, and the sample is pressed against the inner wall of the hole by the partition plate. 請求項４記載の試料ホルダにおいて、
前記隔壁板は、前記孔に挿入された試料の厚さ方向に延びる第１の突起を有することを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 4, wherein
The said partition board has a 1st protrusion extended in the thickness direction of the sample inserted in the said hole, The sample holder characterized by the above-mentioned. 請求項４記載の試料ホルダにおいて、
前記隔壁板は、前記孔に挿入された試料の厚さ方向と反対側に延びる第２の突起を有し、該第２の突起は、荷電粒子線が照射される側に形成された前記貫通孔の開口に係合するように構成されていることを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 4, wherein
The partition plate has a second protrusion extending on the opposite side to the thickness direction of the sample inserted into the hole, and the second protrusion is formed on the side irradiated with the charged particle beam. A sample holder configured to engage with an opening of a hole. 請求項４記載の試料ホルダにおいて、
前記隔壁板は板ばねを有し、該板ばねの圧縮力によって前記試料は、前記孔の内壁に押し付けられることを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 4, wherein
The partition plate includes a leaf spring, and the sample is pressed against an inner wall of the hole by a compression force of the leaf spring. 請求項２記載の試料ホルダにおいて、
前記固定機構は、支点回りに枢動可能な蓋と、前記蓋に装着された板ばねと、前記蓋に係合可能なスライダと、前記スライダを移動させるための押しばねと、を有することを特徴とする試料ホルダ。 The sample holder according to claim 2,
The fixing mechanism includes a lid that can be pivoted around a fulcrum, a leaf spring attached to the lid, a slider that can be engaged with the lid, and a push spring for moving the slider. Characteristic sample holder. 荷電粒子源と、荷電粒子線を試料に照射させるレンズ機構と、試料ホルダを保持するサイドエントリー型試料ステージと、を有する荷電粒子線装置において、
前記試料ホルダは、グリップと、該グリップから延びた本体と、該本体の端部に設けられた試料搭載部とを有し、
前記試料搭載部は、荷電粒子線が照射される側と反対側に開口を有する孔を有し、前記孔の一部分は、前記本体を貫通する貫通孔によって構成され、前記孔の底面は、ユーセントリック軸を通りビームの光軸に垂直な第１の基準面上に配置され、前記孔の内壁は、ユーセントリック軸を通りビームの光軸を通る第２の基準面上に配置され、試料を前記開口を介して前記孔に挿入すると、該試料は前記孔の底面に当接し、前記試料の観察位置となる縁は、ユーセントリック軸上に配置され、且つ、荷電粒子線が照射される側に形成された前記貫通孔の開口より露出するように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 In a charged particle beam apparatus having a charged particle source, a lens mechanism that irradiates a sample with a charged particle beam, and a side entry type sample stage that holds a sample holder,
The sample holder has a grip, a main body extending from the grip, and a sample mounting portion provided at an end of the main body,
The sample mounting portion has a hole having an opening on a side opposite to the side irradiated with the charged particle beam, and a part of the hole is constituted by a through hole penetrating the main body, and a bottom surface of the hole is formed by Yusen. A first reference plane passing through the trick axis and perpendicular to the optical axis of the beam, the inner wall of the hole being positioned on a second reference plane passing through the eucentric axis and passing through the optical axis of the beam; When the sample is inserted into the hole through the opening, the sample comes into contact with the bottom surface of the hole, the edge serving as the observation position of the sample is disposed on the eucentric axis, and the side on which the charged particle beam is irradiated A charged particle beam device configured to be exposed from an opening of the through hole formed in the device. 請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記試料搭載部は、前記孔に挿入された試料を固定するための固定機構を有し、該固定機構によって前記試料は、前記孔の内壁に押し付けられることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 9, wherein
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the sample mounting unit has a fixing mechanism for fixing the sample inserted into the hole, and the sample is pressed against the inner wall of the hole by the fixing mechanism. 請求項１０記載の荷電粒子線装置において、
前記孔の内壁のうち、前記固定機構によって試料が押し付けられた側の内壁に凹部が形成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 10, wherein
A charged particle beam apparatus, wherein a recess is formed in an inner wall of the hole on a side to which a sample is pressed by the fixing mechanism. 請求項１０記載の荷電粒子線装置において、
前記固定機構は、隔壁板と該隔壁板を保持するねじを有し、該隔壁板によって前記試料は、前記孔の内壁に押し付けられるように保持されることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 10, wherein
The fixed mechanism has a partition plate and a screw for holding the partition plate, and the sample is held by the partition plate so as to be pressed against the inner wall of the hole. 請求項１２記載の荷電粒子線装置において、
前記隔壁板は、前記孔に挿入された試料の厚さ方向に延びる第１の突起を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 12,
The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the partition plate has a first protrusion extending in a thickness direction of the sample inserted into the hole. 請求項１２記載の荷電粒子線装置において、
前記隔壁板は、前記孔に挿入された試料の厚さ方向と反対側に延びる第２の突起を有し、該第２の突起は、荷電粒子線が照射される側に形成された前記貫通孔の開口に係合するように構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 12,
The partition plate has a second protrusion extending on the opposite side to the thickness direction of the sample inserted into the hole, and the second protrusion is formed on the side irradiated with the charged particle beam. A charged particle beam device configured to engage with an opening of a hole. 請求項１２記載の荷電粒子線装置において、
前記隔壁板は、板ばねを有し、該板ばねの圧縮力によって前記試料は、前記孔の内壁に押し付けられることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 12,
The partition plate includes a leaf spring, and the sample is pressed against the inner wall of the hole by a compressive force of the leaf spring. 請求項１０記載の荷電粒子線装置において、
前記固定機構は、支点回りに枢動可能な蓋と、前記蓋に装着された板ばねと、前記蓋に係合可能なスライダと、前記スライダを移動させるための押しばねと、を有することを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 10, wherein
The fixing mechanism includes a lid that can be pivoted around a fulcrum, a leaf spring attached to the lid, a slider that can be engaged with the lid, and a push spring for moving the slider. Characterized charged particle beam device. 請求項９記載の荷電粒子線装置において、
前記試料搭載部は、荷電粒子線が照射される側に凹部を有し、前記本体を貫通する貫通孔の両側の開口のうち荷電粒子線が照射される側の開口は前記凹部に設けられていることを特徴とする荷電粒子線装置。 The charged particle beam apparatus according to claim 9, wherein
The sample mounting portion has a recess on the side irradiated with the charged particle beam, and the opening on the side irradiated with the charged particle beam among the openings on both sides of the through hole penetrating the main body is provided in the recess. A charged particle beam apparatus characterized by comprising: グリップと、該グリップから延びた本体と、該本体の端部に設けられた試料搭載部とを有するサイドエントリー型試料ホルダにおいて、
ユーセントリック軸を通りビームの光軸に垂直な第１の基準面と、ユーセントリック軸を通りビームの光軸を通る第２の基準面とを有し、
前記試料搭載部は、試料を収納する孔と該孔に挿入された試料を固定するための固定機構を有し、
前記孔は、荷電粒子線が照射される側と反対側に設けられた試料を挿入するための開口と、前記第１の基準面上に沿って配置された底面と、前記第２の基準面上に沿って配置された内壁と、を有し、
前記固定機構は、前記孔に挿入された試料の端面を前記孔の底面に押し付け、前記孔に挿入された試料の面を前記孔の内壁に押し付けるように構成され、
前記試料の観察位置となる縁は、ユーセントリック軸上に配置され、且つ、前記孔の底面に形成された開口より露出するように構成されていることを特徴とするサイドエントリー型試料ホルダ。 In a side entry type sample holder having a grip, a main body extending from the grip, and a sample mounting portion provided at an end of the main body,
A first reference plane passing through the eucentric axis and perpendicular to the optical axis of the beam; and a second reference plane passing through the eucentric axis and passing through the optical axis of the beam;
The sample mounting portion has a hole for storing the sample and a fixing mechanism for fixing the sample inserted in the hole,
The hole includes an opening for inserting a sample provided on the side opposite to the side irradiated with the charged particle beam, a bottom surface disposed along the first reference surface, and the second reference surface. An inner wall disposed along the top,
The fixing mechanism is configured to press the end surface of the sample inserted into the hole against the bottom surface of the hole, and press the surface of the sample inserted into the hole against the inner wall of the hole,
The side entry type sample holder is characterized in that an edge serving as an observation position of the sample is arranged on a eucentric shaft and exposed from an opening formed in a bottom surface of the hole. 請求項１８記載のサイドエントリー型試料ホルダにおいて、
前記固定機構は、隔壁板と該隔壁板を保持するねじを有し、該隔壁板によって前記試料は、前記孔の内壁に接触するように保持されることを特徴とするサイドエントリー型試料ホルダ。 The side entry type sample holder according to claim 18,
The fixing mechanism has a partition plate and a screw for holding the partition plate, and the sample is held by the partition plate so as to contact the inner wall of the hole. 請求項１９記載のサイドエントリー型試料ホルダにおいて、
前記孔の内壁のうち、前記固定機構によって試料が押し付けられた側の内壁に凹部が形成されていることを特徴とするサイドエントリー型試料ホルダ。 The side entry type sample holder according to claim 19,
A side entry type sample holder, wherein a concave portion is formed in an inner wall of the hole on the side where the sample is pressed by the fixing mechanism.
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