自动试样片制作装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动试样片制作装置。
【背景技术】
[0002]以往，公知有这样的装置:取出通过对试样照射由电子或离子构成的带电粒子束而制作的试样片，将试样片加工成适合于利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等电子束观察、分析和计测等的各种工序的形状(例如，参照专利文献1)。
[0003]【专利文献1】日本特开平11- 108810号公报
[0004]在上述现有技术的装置中，无法实现这样的技术:伴随试样片的微小化，提高为了将多个试样片高精度加工成均匀形状所需要的位置精度，使试样片的取样动作适当地自动化。
[0005]另外，在本说明书中使用的“取样”是指，取出通过对试样照射带电粒子束而制作的试样片，将该试样片加工成适合于观察、分析和计测等的各种工序的形状，更具体地是指，将对试样通过聚焦离子束的加工而形成的试样片移设到试样片保持器。
【发明内容】
[0006]本发明是鉴于上述情况而作成的，本发明的目的是提供一种能够使取出通过利用离子束的试样加工而形成的试样片并将其移设到试样片保持器的动作自动化的自动试样片制作装置。
[0007]为了解决上述课题而达到上述目的，本发明采用了以下的方式。
[0008](1)本发明的一个方式的自动试样片制作装置，其从试样自动制作试样片，具备:带电粒子束照射光学系统，其照射带电粒子束；试样载物台，其放置并移动所述试样；试样片移设单元，其保持并运送从所述试样分离和取出的所述试样片；保持器固定座，其保持具有柱状部的试样片保持器，其中所述试样片被移设到该柱状部；气体供给部，其供给通过所述带电粒子束的照射形成沉积膜(deposited film)的气体；以及计算机，其以在所述试样片与所述柱状部之间形成所述沉积膜的方式控制所述带电粒子束照射光学系统、所述试样片移设单元和所述气体供给部，直到所述试样片移设单元与所述试样片保持器之间的电气特性达到预定状态为止。
[0009](2)在上述(1)所述的自动试样片制作装置中，形成有所述沉积膜的所述试样片与所述柱状部之间的间隔是1 μπι以下。
[0010](3)在上述(2)所述的自动试样片制作装置中，形成有所述沉积膜的所述试样片与所述柱状部之间的间隔是lOOnm以上且200nm以下。
[0011](4)在上述(1)至(3)中任一项所述的自动试样片制作装置中，所述计算机在将待形成所述沉积膜的所述试样片与所述柱状部之间的间隔设定为预定间隔时，以使所述试样片与所述柱状部接触之后分开配置的方式控制所述试样片移设单元。
[0012](5)在上述(1)至(4)中任一项所述的自动试样片制作装置中，所述计算机在将所述试样片移设到所述柱状部之后，以向所述试样片移设单元与所述试样片之间的所述沉积膜照射所述带电粒子束的方式控制所述带电粒子束照射光学系统，直到所述试样片移设单元与所述试样片保持器之间的电气特性达到第2预定状态为止。
[0013](6)在上述(1)至(5)中任一项所述的自动试样片制作装置中，所述计算机将所述试样片移设单元与所述试样片保持器之间的导通状态、以及所述试样片和所述柱状部的吸收电流像中至少任一方用作所述电气特性。
[0014](7)在上述(6)所述的自动试样片制作装置中，所述计算机当以在所述试样片与所述柱状部之间形成所述沉积膜的方式控制所述带电粒子束照射光学系统、所述试样片移设单元和所述气体供给部时，在预定时间以内所述导通状态未达到所述预定状态的情况下，将所述吸收电流像用作所述电气特性。
[0015](8)在上述(1)至(7)中任一项所述的自动试样片制作装置中，所述计算机当以在所述试样片与所述柱状部之间形成所述沉积膜的方式控制所述带电粒子束照射光学系统、所述试样片移设单元和所述气体供给部时，在预定时间以内所述电气特性未达到所述预定状态的情况下，中断将所述试样片移设到所述柱状部的动作。
[0016](9)在上述⑶所述的自动试样片制作装置中，所述计算机在中断将所述试样片移设到所述柱状部的动作的情况下，以通过向所述试样片移设单元与所述试样片之间的所述沉积膜照射所述带电粒子束来使所述试样片移设单元与所述试样片分离的方式控制所述带电粒子束照射光学系统。
[0017]根据本发明的自动试样片制作装置，可以使取出通过利用离子束的试样加工而形成的试样片并将其移设到试样片保持器的动作自动化。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的实施方式的自动试样片制作装置的结构图。
[0019]图2是示出形成为本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、试样的试样片的俯视图。
[0020]图3是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、试样片保持器的俯视图。
[0021]图4是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、试样片保持器的侧视图。
[0022]图5是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的动作的流程图中、特别是初始设定工序的流程图。
[0023]图6是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的动作的流程图中、特别是试样片拾取(pickup)工序的流程图。
[0024]图7是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的动作的流程图中、特别是试样片架置(mount)工序的流程图。
[0025]图8是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的动作的流程图中、特别是针研磨(needle milling)工序的流程图。
[0026]图9是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的针的前端的模板的图。
[0027]图10是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的针的前端的模板的图。
[0028]图11是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的针的前端的图。
[0029]图12是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的针的前端的图。
[0030]图13是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的针的前端和试样片的图。
[0031]图14是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的针的前端和试样片的图。
[0032]图15是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的包含针和试样片的连接加工位置的加工框的图。
[0033]图16是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的试样和试样片的支撑部的切断加工位置T1的图。
[0034]图17是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的使试样片连接的针退避的状态的图。
[0035]图18是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的使载物台相对于试样片连接的针退避的状态的图。
[0036]图19是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的柱状部的试样片的安装位置的图。
[0037]图20是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的柱状部的试样片的安装位置的图。
[0038]图21是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的在试样座的试样片的安装位置周边停止移动的针的图。
[0039]图22是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的在试样座的试样片的安装位置周边停止移动的针的图。
[0040]图23是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的用于使与针连接的试样片连接到试样座的加工框的图。
[0041]图24是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的用于切断使针与试样片连接的沉积膜的切断加工位置的图。
[0042]图25是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的使针退避的状态的图。
[0043]图26是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的使针退避的状态的图。
[0044]图27是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的针的前端形状的图。
[0045]图28是使应研磨的加工框与图27所示的图像重叠显示的图。
[0046]图29是示出在本发明的实施方式的自动试样片制作装置中、基于通过聚焦离子束照射得到的图像的柱状部和试样片的位置关系的说明图。
[0047]图30是示出在本发明的实施方式的自动试样片制作装置中、基于通过电子束照射得到的图像的柱状部和试样片的位置关系的说明图。
[0048]图31是示出在本发明的实施方式的自动试样片制作装置中、基于通过电子束照射得到的图像的利用柱状部和试样片的边缘(edge)的模板的说明图。
[0049]图32是对示出在本发明的实施方式的自动试样片制作装置中、使柱状部与试样片连接时的位置关系的模板进行说明的说明图。
[0050]图33是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的与试样片连接的针的旋转角度0°时的接近模式的状态的图。
[0051]图34是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的与试样片连接的针的旋转角度0°时的接近模式的状态的图。
[0052]图35是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的与试样片连接的针的旋转角度90°时的接近模式的状态的图。
[0053]图36是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的与试样片连接的针的旋转角度90°时的接近模式的状态的图。
[0054]图37是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的、通过聚焦离子束得到的图像数据中的与试样片连接的针的旋转角度180°时的接近模式的状态的图。
[0055]图38是示出本发明的实施方式的自动试样片制作装置的、通过电子束得到的图像数据中的与试样片连接的针的旋转角度180°时的接近模式的状态的图。
[0056]标号说明
[0057]10:自动试样片制作装置；10a:带电粒子束装置；11:试样室；12:载物台(试样载物台);13:载物台驱动机构；14:聚焦离子束照射光学系统(带电粒子束照射光学系统);15:电子束照射光学系统(带电粒子束照射光学系统)；16:检测器；17:气体供给部；18:针；19:针驱动机构；20:显示装置；21:计算机；22:输入器件；33:试样座；34:柱状部；P:试样片保持器；Q:试样片；R:二次带电粒子；S:试样。
【具体实施方式】
[0058]以下，参照附图对本发明的实施方式的、能够自动制作试样片的自动试样片制作装置进行说明。
[0059]图1是本发明的实施方式的、具备带电粒子束装置10a的自动试样片制作装置10的结构图。本发明的实施方式的自动试样片制作装置10具备带电粒子束装置10a。如图1所示，带电粒子束装置10a具备:试样室11，其能够将内部维持为真空状态；载物台12，其能够在试样室11的内部使试样S和试样片保持器P固定；以及载物台驱动机构13，其驱动载物台12。带电粒子束装置10a具备聚焦离子束照射光学系统14，该聚焦离子束照射光学系统14向试样室11的内部中的预定的照射区域(也即扫描范围)内的照射对象照射聚焦离子束(FIB)。带电粒子束装置10a具备电子束照射光学系统15，该电子束照射光学系统15向试样室11的内部中的预定的照射区域内的照射对象照射电子束(EB)。带电粒子束装置10a具备检测器16，该检测器16检测通过聚焦离子束或者电子束的照射而从照射对象产生的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R。带电粒子束装置10a具备气体供给部17，该气体供给部17向照射对象的表面供给气体G。气体供给部17具体地是外径200 μπι左右的喷嘴17a等。带电粒子束装置10a具备:针18，其从固定在载物台12上的试样S中取出微小的试样片Q，保持试样片Q并将其移设到试样片保持器P ;和针驱动机构19，其驱动针
18并运送试样片Q。有时也将该针18和针驱动机构19合称为试样片移设单元。带电粒子束装置10a具备:显示基于由检测器16检测出的二次带电粒子R的图像数据等的显示装置20、计算机21、和输入器件22。
[0060]另外，聚焦离子束照射光学系统14和电子束照射光学系统15的照射对象是固定在载物台12上的试样S、试样片Q和存在于照射区域内的针18和试样片保持器P等。
[0061]该实施方式的带电粒子束装置10a通过对照射对象的表面边扫描边照射聚焦离子束，能够执行被照射部的图像化、利用派射的各种加工(挖掘、修整(trimming)加工等)和沉积膜的形成等。带电粒子束装置10a能够执行从试样S形成利用透射型电子显微镜的透射观察用的试样片Q (例如，薄片试样、针状试样等)和利用电子束的分析试样片的加工。带电粒子束装置10a能够执行将移设到试样片保持器P的试样片Q做成适于利用透射型电子显微镜的透射观察的期望厚度(例如，5?lOOnm等)的薄膜的加工。带电粒子束装置10a通过对试样片Q和针18等的照射对象的表面边扫描边照射聚焦离子束或者电子束，能够执行照射对象的表面观察。
[0062]图2是示出在本发明的实施方式的带电粒子束装置10a中、将聚焦离子束照射到试样s表面(斜线部)而形成的、从试样S取出之前的试样片Q的俯视图。标号F表不利用聚焦离子束的加工框、也即聚焦离子束的扫描范围，其内侧(白色部)表示通过聚焦离子束照射进行溅射加工而挖掘而成的加工区域H。标号Ref是表示形成试样片Q (未挖掘而保留)的位置的基准标记(reference mark)(基准点)，例如，是在后述的沉积膜(例如，一边1 ym的正方形)通过聚焦离子束设置例如直径30nm的细微孔的形状，在利用聚焦离子束或电子束得到的图像中可以对比度良好地识别。为了识别该试样片Q的概略位置利用沉积膜，精密的位置对准利用细微孔。在试样S中试样片Q被蚀刻加工成保留与试样S连接的支撑部Qa并将侧部侧和底部侧的周边部刮入去除，通过支撑部Qa被外伸支撑在试样S上。试样片Q是长度方向的尺寸例如10μπι、15μπι、20μπι左右、宽度(厚度)例如500nm、1 μ??、2 μ??、3 μ??左右的微小的试样片。
[0063]试样室11构成为，能够通过排气装置(省略图示)将内部排气直到处于期望的真空状态，并且能够维持期望的真空状态。
[0064]载物台12保持试样S。载物台12具备保持试样片保持器Ρ的保持器固定座12a。该保持器固定座12a也可以是可以搭载多个试样片保持器P的构造。
[0065]图3是试样片保持器P的俯视图，图4是侧视图。试样片保持器P具备:具有切口部31的半圆形板状的基部32、和固定在切口部31上的试样座33。基部32例如以金属呈直径3mm和厚度50 μπι等的圆形板状形成。试样座33通过采用硅晶片通过半导体制造工艺来形成，利用导电型的粘接剂贴附在切口部31上。试样座33呈梳齿形状，具备分开配置而突出的多个(例如，5根、10根、15根、20根等)、移设有试样片Q的柱状部(以下也称为柱(pillar)) 34。通过使各柱状部34的宽度不同，使移设到各柱状部34的试样片Q与柱状部34的图像相对应，再通过与对应的试样片保持器P相对应而存储在计算机21内，即使在使用1个试样S制作多个试样片Q的情况下，也可以不出错地识别，通过后述的透射电子显微镜等的分析，也可以不出错地进行相应的试样片Q与试样S上的取出部位的对应。各柱状部34，例如其前端部的厚度形成为10 μπι以下且5 μπι以下等，保持安装在前端部上的试样片Q。
[0066]载物台驱动机构13在与载物台12连接的状态下被收容在试样室11的内部，根据从计算机21输出的控制信号使载物台12相对于预定轴位移。载