自動(dòng)試樣片制作裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)試樣片制作裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，公知有這樣的裝置:取出通過對試樣照射由電子或離子構(gòu)成的帶電粒子束而制作的試樣片，將試樣片加工成適合于利用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡等電子束觀察、分析和計(jì)測等的各種工序的形狀(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003]【專利文獻(xiàn)1】日本特開平11- 108810號(hào)公報(bào)
[0004]在上述現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，無法實(shí)現(xiàn)這樣的技術(shù):伴隨試樣片的微小化，提高為了將多個(gè)試樣片高精度加工成均勻形狀所需要的位置精度，使試樣片的取樣動(dòng)作適當(dāng)?shù)刈詣?dòng)化。
[0005]另外，在本說明書中使用的“取樣”是指，取出通過對試樣照射帶電粒子束而制作的試樣片，將該試樣片加工成適合于觀察、分析和計(jì)測等的各種工序的形狀，更具體地是指，將對試樣通過聚焦離子束的加工而形成的試樣片移設(shè)到試樣片保持器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是鑒于上述情況而作成的，本發(fā)明的目的是提供一種能夠使取出通過利用離子束的試樣加工而形成的試樣片并將其移設(shè)到試樣片保持器的動(dòng)作自動(dòng)化的自動(dòng)試樣片制作裝置。
[0007]為了解決上述課題而達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下的方式。
[0008](1)本發(fā)明的一個(gè)方式的自動(dòng)試樣片制作裝置，其從試樣自動(dòng)制作試樣片，具備:帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng)，其照射帶電粒子束；試樣載物臺(tái)，其放置并移動(dòng)所述試樣；試樣片移設(shè)單元，其保持并運(yùn)送從所述試樣分離和取出的所述試樣片；保持器固定座，其保持具有柱狀部的試樣片保持器，其中所述試樣片被移設(shè)到該柱狀部；氣體供給部，其供給通過所述帶電粒子束的照射形成沉積膜(deposited film)的氣體；以及計(jì)算機(jī)，其以在所述試樣片與所述柱狀部之間形成所述沉積膜的方式控制所述帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng)、所述試樣片移設(shè)單元和所述氣體供給部，直到所述試樣片移設(shè)單元與所述試樣片保持器之間的電氣特性達(dá)到預(yù)定狀態(tài)為止。
[0009](2)在上述(1)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，形成有所述沉積膜的所述試樣片與所述柱狀部之間的間隔是1 μπι以下。
[0010](3)在上述(2)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，形成有所述沉積膜的所述試樣片與所述柱狀部之間的間隔是lOOnm以上且200nm以下。
[0011](4)在上述(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，所述計(jì)算機(jī)在將待形成所述沉積膜的所述試樣片與所述柱狀部之間的間隔設(shè)定為預(yù)定間隔時(shí)，以使所述試樣片與所述柱狀部接觸之后分開配置的方式控制所述試樣片移設(shè)單元。
[0012](5)在上述(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，所述計(jì)算機(jī)在將所述試樣片移設(shè)到所述柱狀部之后，以向所述試樣片移設(shè)單元與所述試樣片之間的所述沉積膜照射所述帶電粒子束的方式控制所述帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng)，直到所述試樣片移設(shè)單元與所述試樣片保持器之間的電氣特性達(dá)到第2預(yù)定狀態(tài)為止。
[0013](6)在上述(1)至(5)中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，所述計(jì)算機(jī)將所述試樣片移設(shè)單元與所述試樣片保持器之間的導(dǎo)通狀態(tài)、以及所述試樣片和所述柱狀部的吸收電流像中至少任一方用作所述電氣特性。
[0014](7)在上述(6)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，所述計(jì)算機(jī)當(dāng)以在所述試樣片與所述柱狀部之間形成所述沉積膜的方式控制所述帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng)、所述試樣片移設(shè)單元和所述氣體供給部時(shí)，在預(yù)定時(shí)間以內(nèi)所述導(dǎo)通狀態(tài)未達(dá)到所述預(yù)定狀態(tài)的情況下，將所述吸收電流像用作所述電氣特性。
[0015](8)在上述(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，所述計(jì)算機(jī)當(dāng)以在所述試樣片與所述柱狀部之間形成所述沉積膜的方式控制所述帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng)、所述試樣片移設(shè)單元和所述氣體供給部時(shí)，在預(yù)定時(shí)間以內(nèi)所述電氣特性未達(dá)到所述預(yù)定狀態(tài)的情況下，中斷將所述試樣片移設(shè)到所述柱狀部的動(dòng)作。
[0016](9)在上述⑶所述的自動(dòng)試樣片制作裝置中，所述計(jì)算機(jī)在中斷將所述試樣片移設(shè)到所述柱狀部的動(dòng)作的情況下，以通過向所述試樣片移設(shè)單元與所述試樣片之間的所述沉積膜照射所述帶電粒子束來使所述試樣片移設(shè)單元與所述試樣片分離的方式控制所述帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)試樣片制作裝置，可以使取出通過利用離子束的試樣加工而形成的試樣片并將其移設(shè)到試樣片保持器的動(dòng)作自動(dòng)化。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖2是示出形成為本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、試樣的試樣片的俯視圖。
[0020]圖3是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、試樣片保持器的俯視圖。
[0021]圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、試樣片保持器的側(cè)視圖。
[0022]圖5是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的動(dòng)作的流程圖中、特別是初始設(shè)定工序的流程圖。
[0023]圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的動(dòng)作的流程圖中、特別是試樣片拾取(pickup)工序的流程圖。
[0024]圖7是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的動(dòng)作的流程圖中、特別是試樣片架置(mount)工序的流程圖。
[0025]圖8是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的動(dòng)作的流程圖中、特別是針研磨(needle milling)工序的流程圖。
[0026]圖9是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的針的前端的模板的圖。
[0027]圖10是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的針的前端的模板的圖。
[0028]圖11是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的針的前端的圖。
[0029]圖12是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的針的前端的圖。
[0030]圖13是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的針的前端和試樣片的圖。
[0031]圖14是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的針的前端和試樣片的圖。
[0032]圖15是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的包含針和試樣片的連接加工位置的加工框的圖。
[0033]圖16是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的試樣和試樣片的支撐部的切斷加工位置T1的圖。
[0034]圖17是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的使試樣片連接的針退避的狀態(tài)的圖。
[0035]圖18是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的使載物臺(tái)相對于試樣片連接的針退避的狀態(tài)的圖。
[0036]圖19是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的柱狀部的試樣片的安裝位置的圖。
[0037]圖20是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的柱狀部的試樣片的安裝位置的圖。
[0038]圖21是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的在試樣座的試樣片的安裝位置周邊停止移動(dòng)的針的圖。
[0039]圖22是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的在試樣座的試樣片的安裝位置周邊停止移動(dòng)的針的圖。
[0040]圖23是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的用于使與針連接的試樣片連接到試樣座的加工框的圖。
[0041]圖24是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的用于切斷使針與試樣片連接的沉積膜的切斷加工位置的圖。
[0042]圖25是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的使針退避的狀態(tài)的圖。
[0043]圖26是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的使針退避的狀態(tài)的圖。
[0044]圖27是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的針的前端形狀的圖。
[0045]圖28是使應(yīng)研磨的加工框與圖27所示的圖像重疊顯示的圖。
[0046]圖29是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置中、基于通過聚焦離子束照射得到的圖像的柱狀部和試樣片的位置關(guān)系的說明圖。
[0047]圖30是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置中、基于通過電子束照射得到的圖像的柱狀部和試樣片的位置關(guān)系的說明圖。
[0048]圖31是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置中、基于通過電子束照射得到的圖像的利用柱狀部和試樣片的邊緣(edge)的模板的說明圖。
[0049]圖32是對示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置中、使柱狀部與試樣片連接時(shí)的位置關(guān)系的模板進(jìn)行說明的說明圖。
[0050]圖33是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的與試樣片連接的針的旋轉(zhuǎn)角度0°時(shí)的接近模式的狀態(tài)的圖。
[0051]圖34是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的與試樣片連接的針的旋轉(zhuǎn)角度0°時(shí)的接近模式的狀態(tài)的圖。
[0052]圖35是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的與試樣片連接的針的旋轉(zhuǎn)角度90°時(shí)的接近模式的狀態(tài)的圖。
[0053]圖36是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的與試樣片連接的針的旋轉(zhuǎn)角度90°時(shí)的接近模式的狀態(tài)的圖。
[0054]圖37是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的帶電粒子束裝置的、通過聚焦離子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的與試樣片連接的針的旋轉(zhuǎn)角度180°時(shí)的接近模式的狀態(tài)的圖。
[0055]圖38是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置的、通過電子束得到的圖像數(shù)據(jù)中的與試樣片連接的針的旋轉(zhuǎn)角度180°時(shí)的接近模式的狀態(tài)的圖。
[0056]標(biāo)號(hào)說明
[0057]10:自動(dòng)試樣片制作裝置；10a:帶電粒子束裝置；11:試樣室；12:載物臺(tái)(試樣載物臺(tái));13:載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；14:聚焦離子束照射光學(xué)系統(tǒng)(帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng));15:電子束照射光學(xué)系統(tǒng)(帶電粒子束照射光學(xué)系統(tǒng))；16:檢測器；17:氣體供給部；18:針；19:針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；20:顯示裝置；21:計(jì)算機(jī)；22:輸入器件；33:試樣座；34:柱狀部；P:試樣片保持器；Q:試樣片；R:二次帶電粒子；S:試樣。
【具體實(shí)施方式】
[0058]以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式的、能夠自動(dòng)制作試樣片的自動(dòng)試樣片制作裝置進(jìn)行說明。
[0059]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的、具備帶電粒子束裝置10a的自動(dòng)試樣片制作裝置10的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的實(shí)施方式的自動(dòng)試樣片制作裝置10具備帶電粒子束裝置10a。如圖1所示，帶電粒子束裝置10a具備:試樣室11，其能夠?qū)?nèi)部維持為真空狀態(tài)；載物臺(tái)12，其能夠在試樣室11的內(nèi)部使試樣S和試樣片保持器P固定；以及載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，其驅(qū)動(dòng)載物臺(tái)12。帶電粒子束裝置10a具備聚焦離子束照射光學(xué)系統(tǒng)14，該聚焦離子束照射光學(xué)系統(tǒng)14向試樣室11的內(nèi)部中的預(yù)定的照射區(qū)域(也即掃描范圍)內(nèi)的照射對象照射聚焦離子束(FIB)。帶電粒子束裝置10a具備電子束照射光學(xué)系統(tǒng)15，該電子束照射光學(xué)系統(tǒng)15向試樣室11的內(nèi)部中的預(yù)定的照射區(qū)域內(nèi)的照射對象照射電子束(EB)。帶電粒子束裝置10a具備檢測器16，該檢測器16檢測通過聚焦離子束或者電子束的照射而從照射對象產(chǎn)生的二次帶電粒子(二次電子、二次離子)R。帶電粒子束裝置10a具備氣體供給部17，該氣體供給部17向照射對象的表面供給氣體G。氣體供給部17具體地是外徑200 μπι左右的噴嘴17a等。帶電粒子束裝置10a具備:針18，其從固定在載物臺(tái)12上的試樣S中取出微小的試樣片Q，保持試樣片Q并將其移設(shè)到試樣片保持器P ;和針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19，其驅(qū)動(dòng)針
18并運(yùn)送試樣片Q。有時(shí)也將該針18和針驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19合稱為試樣片移設(shè)單元。帶電粒子束裝置10a具備:顯示基于由檢測器16檢測出的二次帶電粒子R的圖像數(shù)據(jù)等的顯示裝置20、計(jì)算機(jī)21、和輸入器件22。
[0060]另外，聚焦離子束照射光學(xué)系統(tǒng)14和電子束照射光學(xué)系統(tǒng)15的照射對象是固定在載物臺(tái)12上的試樣S、試樣片Q和存在于照射區(qū)域內(nèi)的針18和試樣片保持器P等。
[0061]該實(shí)施方式的帶電粒子束裝置10a通過對照射對象的表面邊掃描邊照射聚焦離子束，能夠執(zhí)行被照射部的圖像化、利用派射的各種加工(挖掘、修整(trimming)加工等)和沉積膜的形成等。帶電粒子束裝置10a能夠執(zhí)行從試樣S形成利用透射型電子顯微鏡的透射觀察用的試樣片Q (例如，薄片試樣、針狀試樣等)和利用電子束的分析試樣片的加工。帶電粒子束裝置10a能夠執(zhí)行將移設(shè)到試樣片保持器P的試樣片Q做成適于利用透射型電子顯微鏡的透射觀察的期望厚度(例如，5?lOOnm等)的薄膜的加工。帶電粒子束裝置10a通過對試樣片Q和針18等的照射對象的表面邊掃描邊照射聚焦離子束或者電子束，能夠執(zhí)行照射對象的表面觀察。
[0062]圖2是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式的帶電粒子束裝置10a中、將聚焦離子束照射到試樣s表面(斜線部)而形成的、從試樣S取出之前的試樣片Q的俯視圖。標(biāo)號(hào)F表不利用聚焦離子束的加工框、也即聚焦離子束的掃描范圍，其內(nèi)側(cè)(白色部)表示通過聚焦離子束照射進(jìn)行濺射加工而挖掘而成的加工區(qū)域H。標(biāo)號(hào)Ref是表示形成試樣片Q (未挖掘而保留)的位置的基準(zhǔn)標(biāo)記(reference mark)(基準(zhǔn)點(diǎn))，例如，是在后述的沉積膜(例如，一邊1 ym的正方形)通過聚焦離子束設(shè)置例如直徑30nm的細(xì)微孔的形狀，在利用聚焦離子束或電子束得到的圖像中可以對比度良好地識(shí)別。為了識(shí)別該試樣片Q的概略位置利用沉積膜，精密的位置對準(zhǔn)利用細(xì)微孔。在試樣S中試樣片Q被蝕刻加工成保留與試樣S連接的支撐部Qa并將側(cè)部側(cè)和底部側(cè)的周邊部刮入去除，通過支撐部Qa被外伸支撐在試樣S上。試樣片Q是長度方向的尺寸例如10μπι、15μπι、20μπι左右、寬度(厚度)例如500nm、1 μ??、2 μ??、3 μ??左右的微小的試樣片。
[0063]試樣室11構(gòu)成為，能夠通過排氣裝置(省略圖示)將內(nèi)部排氣直到處于期望的真空狀態(tài)，并且能夠維持期望的真空狀態(tài)。
[0064]載物臺(tái)12保持試樣S。載物臺(tái)12具備保持試樣片保持器Ρ的保持器固定座12a。該保持器固定座12a也可以是可以搭載多個(gè)試樣片保持器P的構(gòu)造。
[0065]圖3是試樣片保持器P的俯視圖，圖4是側(cè)視圖。試樣片保持器P具備:具有切口部31的半圓形板狀的基部32、和固定在切口部31上的試樣座33。基部32例如以金屬呈直徑3mm和厚度50 μπι等的圓形板狀形成。試樣座33通過采用硅晶片通過半導(dǎo)體制造工藝來形成，利用導(dǎo)電型的粘接劑貼附在切口部31上。試樣座33呈梳齒形狀，具備分開配置而突出的多個(gè)(例如，5根、10根、15根、20根等)、移設(shè)有試樣片Q的柱狀部(以下也稱為柱(pillar)) 34。通過使各柱狀部34的寬度不同，使移設(shè)到各柱狀部34的試樣片Q與柱狀部34的圖像相對應(yīng)，再通過與對應(yīng)的試樣片保持器P相對應(yīng)而存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)21內(nèi)，即使在使用1個(gè)試樣S制作多個(gè)試樣片Q的情況下，也可以不出錯(cuò)地識(shí)別，通過后述的透射電子顯微鏡等的分析，也可以不出錯(cuò)地進(jìn)行相應(yīng)的試樣片Q與試樣S上的取出部位的對應(yīng)。各柱狀部34，例如其前端部的厚度形成為10 μπι以下且5 μπι以下等，保持安裝在前端部上的試樣片Q。
[0066]載物臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13在與載物臺(tái)12連接的狀態(tài)下被收容在試樣室11的內(nèi)部，根據(jù)從計(jì)算機(jī)21輸出的控制信號(hào)使載物臺(tái)12相對于預(yù)定軸位移。載