(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、半導体ウェハ等の表面や内部にある異物や欠陥などをＴＥＭもしくはＳＴＥＭで観察や分析など解析するために加工された薄片試料を迅速に採取することに関する。【解決手段】  本発明は、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ試料作製の全体工程を、ＦＩＢを利用した微小試料の加工作業と、微小試料の採取及び試料ホルダへの移設作業と、を別の装置で行い、微小試料の加工作業と、微小試料の採取作業と、を並行して行うことに関する。好ましくは、キャリアにおいて微小試料を設置する箇所を液体とすると、採取具に付着した微小試料を確実、且つ迅速にキャリアに移設できる。本発明によれば、事前に集束イオンビーム装置で試料上に作製された微小試料を迅速に採取し、キャリアに設置することができるため、１個の試料を加工するためのＦＩＢ装置の占有時間が短縮し、試料作製効率が高まる。【選択図】図１
2010133710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置する試料ステージと、
試料に形成された微小試料を採取する採取具と、
採取した微小試料を載置して透過電子顕微鏡もしくは走査透過電子顕微鏡に導入するキャリアと、
試料，微小試料，採取具、及びキャリアを拡大して見る顕微鏡と、
試料ステージ，採取具、及びキャリアを内蔵する試料室と、を備え、
試料室内にて試料から採取した微小試料をキャリアに移設する微小試料採取装置であって、
キャリアは、液体を保持する開口を有し、
試料から採取した微小試料を液体に保持するように構成された装置。
【請求項２】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
微小試料を液体の表面に吸着させて微小試料をキャリアに保持することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
微小試料を液体に浸漬させて微小試料をキャリアに保持することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
キャリアが、透過電子顕微鏡または走査型透過電子顕微鏡に搭載可能な試料ホルダに着脱可能なキャリアホルダ上に載置でき、当該キャリアホルダは前記試料室内のキャリアホルダ移動機構に着脱可能であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
前記液体が、イオン液体であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５記載の微小試料採取装置において、
前記イオン液体が、室温の真空環境にて実質蒸発しない液体であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５記載の微小試料採取装置において、
イオン液体の融点が１０℃以下であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項５記載の微小試料採取装置において、
イオン液体のアニオンまたはカチオン部位のいずれかが有機イオンであることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項５記載の微小試料採取装置において、
前記イオン液体が、テトラフルオロホウ酸ブチルメチルイミダゾリウム、又はブチルエチルメチルイミダゾリウムであることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項５記載の微小試料採取装置において、
前記顕微鏡が、光学式顕微鏡，走査電子顕微鏡又は走査イオン顕微鏡であることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５記載の微小試料採取装置において、
顕微鏡が、液体金属イオン源もしくは電界電離ガスイオン源を用いた集束イオンビームによる走査イオン顕微鏡であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
顕微鏡が光学式顕微鏡であり、
前記試料室が、乾燥空気，窒素、又は不活性ガスで実質的に満たされていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
採取具は、採取される微小試料と面接触する平面部を有し、平面部が、ガラス、金属、又はシリコンで形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
試料を拡大して観察する第１の顕微鏡と、
キャリアを拡大して見る第２の顕微鏡と、
採取具，キャリア、及び第２の顕微鏡を搭載し、採取具を試料面の任意の位置に移動できる顕微鏡移動機構と、
前記顕微鏡移動機構を制御する計算処理機と、を有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
試料は、集束イオンビームにより微小試料が当該試料から離脱する直前まで加工されていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
前記キャリアは略矩形板であり、当該略矩形板の直交する２辺に平行２辺に沿って複数個の開口が配列されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
開口のそれぞれには互いの開口を区別する認識アドレスと、
キャリアを所定位置に移動させるキャリアホルダ移動機構と、
認識アドレスの指定に基づいて、指定された開口が顕微鏡の視野内となるようにキャリアホルダ移動機構を動作させる計算処理機と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の微小試料採取装置において、
計算処理機が、
試料に予め形成された微小試料のうち指定された微小試料の座標に基づいて試料ステージを移動させ、微小試料を顕微鏡の視野内に移動させる微小試料位置出しを行うことを特徴とする微小試料採取装置。
【請求項１９】
請求項１記載の微小試料採取装置において、
キャリアの顕微鏡画像にキャリアにある開口を特定するアドレスを表示するディスプレイを備えることを特徴とする装置。
【請求項２０】
ウェハの表面もしくは内部の異物や欠陥を検査するウェハ検査装置と、
ウェハに集束イオンビームを照射して、ウェハの異物や欠陥を含む微小試料をウェハに形成する集束イオンビーム試料作製装置と、
ウェハに形成された微小試料を採取してキャリアに載置する微小試料採取装置と、
キャリアに載置した微小試料を解析する透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡と、を含む検査解析システムにおいて、
ウェハ検査装置，イオンビーム試料作製装置，微小試料採取装置、及び透過電子顕微鏡もしくは走査型透過電子顕微鏡が、ウェハの異物や欠陥の少なくともウェハ上の存在位置を共有することを特徴とするシステム。
【請求項２１】
ウェハの表面もしくは内部の異物や欠陥を検査するウェハ検査工程と、
ウェハに集束イオンビームを照射して、ウェハの異物や欠陥を含む微小試料をウェハに形成する試料作製工程と、
ウェハに加工された微小試料を採取してキャリアに載置する微小試料採取工程と、
微小試料を載置したキャリアを透過電子顕微鏡、又は走査型透過電子顕微鏡に搭載して観察を行う解析工程と、を含む検査解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小試料採取装置に係る。例えば、透過電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」）又は走査型透過電子顕微鏡（以下、「ＳＴＥＭ」）で解析するために、ウェハや半導体チップなどの試料上に、集束イオンビーム加工により形成された薄片の微小試料を採取して、微小試料キャリアに設置する微小試料採取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過型電子顕微鏡又は走査型電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ／ＳＴＥＭ」）用の試料作製方法として、リフトアウト法が知られている。この方法は、集束イオンビーム装置の試料室内で、試料の一部に薄片状の微小試料を加工し、その試料を集束イオンビーム（以下、「ＦＩＢ」）装置から搬出し、光学顕微鏡下で、先鋭化したガラス棒によって微小試料を静電吸着によって拾い上げて、炭素系の乾燥薄膜を張ったキャリアに付着させる。リフトアウト法のうち、ウェハなどの試料上に微小試料を作成する方法について、図２で説明する。図２（ａ）は上面図であり、試料を上方から見た図であり、ＦＩＢは紙面に垂直に照射される。図２（ｂ）は、図２（ａ）の領域を側面の斜め上から見た図である。図２（ｃ）は図２（ａ）の横断面図である。
【０００３】
ＦＩＢ試料加工装置の真空試料室内に設置した試料２に対して、異物や欠陥などの解析すべき箇所を挟んで両側の領域にＦＩＢ６１を走査させる。図２（ａ）において、試料２上の隣接した領域６２Ａ，６２ＢにＦＩＢを照射して加工すると、領域６２Ａ，６２Ｂに挟まれた狭い部分が、その後に採取される微小試料５となる。照射領域６２Ａ，６２Ｂに挟まれた部分は、厚さ１００ｎｍ程度、もしくはそれ以下の薄さである。なお、図２のＦＩＢ６１に重ね描きした両矢印はＦＩＢを走査している様子を示している。この時の横断面を見た図２（ｃ）において、ＦＩＢ６１は領域６２Ａ，６２Ｂに照射されるが、その時に発生するスパッタ粒子が照射領域の一部に堆積して底部が傾斜し、微小試料５となる部分はほぼ垂直に立つ薄片となる。ここで、試料を傾斜させるか、照射方向を傾斜させたＦＩＢ６１Ｂで微小試料５の底部を照射して溝６４を形成する。同様に、図２（ｂ）のように斜め方向（ＦＩＢ６１Ｂ照射方向）からＦＩＢ６１Ｂを微小試料５の両側に照射して、試料２との間に溝６３，６５を形成する。
【０００４】
このような加工により、微小試料５は、支持部６６を残して３辺の溝６３，６４，６５によって試料２と分離された状態になり、リフトアウト法で摘出される微小試料ができる。その後、ＦＩＢ試料加工装置の真空試料室から試料を取り出し、大気中の光学式顕微鏡の下に試料を置く。光学式顕微鏡で観察しながら先鋭化したガラス棒（図示略）で微小試料５を押し付けると支持部６６は破損し、試料から分離すると共に、静電気力によって薄片試料はガラス棒に吸着する。
【０００５】
この薄片の透過電子顕微鏡試料を貼り付け、観察に供していた。リフトアウト法は、これら多数の矩形孔や円形孔にコロジオンなど高分子有機薄膜を塗布し、乾燥した高分子有機薄膜上に付着して観察試料が完成する。これが従来のリフトアウト法である。
【０００６】
この方法は、例えば、エル・エー・ジアヌジー（L. A. Giannuzzi）らが、マテリアルズ・リサーチ・ソサイティー・シンポジウム予稿集，４８０巻，１９９７年（Materials Research Society Symposium Proceeding, Vol.480, 1997）の第１９頁から２７頁に、“Focused Ion Beam Milling and Micromanipulation Lift-out for site Specific Cross-Section TEM Specimen Preparation.”（非特許文献１）と題した論文で説明している。
【０００７】
キャリアに張られた乾燥薄膜上に吸着した微小試料は、ＴＥＭもしくはＳＴＥＭで透過顕微鏡像として微細部分を拡大観察できる。
【０００８】
ＴＥＭもしくはＳＴＥＭの試料作製方法で、別の方法としてマイクロサンプリング法が知られている。マイクロサンプリング法は、微小試料をＦＩＢで加工し、同じ試料室内で摘出から試料ホルダへの固定、ＴＥＭ観察用の薄片試料加工まで一貫して、真空試料室内で行っている。マイクロサンプリング法に関しては、例えば、梅村らが１９９９年の日本電子顕微鏡学会第５５回学術講演会発表要旨集（１９９９年５月１８日から２１日開催）の８２頁に『ＴＥＭ試料作製のためのマイクロンサンプリング法』（非特許文献２）と題して発表している。また、再公表特許ＷＯ９９／０５５０６号（特許文献１）には上記マイクロサンプリング法の基となる試料作製方法と装置についての基本的な考え方，方法，装置について開示されている。
【０００９】
【特許文献１】再公表特許ＷＯ９９／０５５０６号
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００７−０８３７５６号公報
【非特許文献１】Materials Research Society Symposium Proceeding, Vol.480, 1997, p.19-27. “Focused Ion Beam Milling and Micromanipulation Lift-out for site Specific Cross-Section TEM Specimen Preparation”.
【非特許文献２】日本電子顕微鏡学会第５５回学術講演会発表要旨集、１９９９年、８２頁  『ＴＥＭ試料作製のためのマイクロンサンプリング法』
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来のリフトアウト法では、薄片状の微小試料を高分子有機薄膜上に貼り付ける際に、ガラス棒先端に吸着した微小試料が容易に高分子有機薄膜上に貼り付かないという課題を有していた。このため、微小試料を高分子有機薄膜上に貼り付けるために長時間を要したり、高分子有機薄膜がプローブによって突き破られたり、高分子有機薄膜の弾力性のために微小試料が弾き飛ばされたりし、ＴＥＭやＳＴＥＭによる解析が満足に行える成功率が低かった。
【００１１】
一方、マイクロサンプリング法は、試料から微小試料の摘出，試料ホルダへの固定，ＴＥＭ／ＳＴＥＭ観察用の薄片加工まで、ＦＩＢの装置内で一貫して加工する方法である。本方法では、微小試料の摘出と、微小試料の試料ホルダへの固定とを同じＦＩＢ装置の真空試料室内で行うため、微小試料固定時には、微小試料の摘出作業ができず、ＦＩＢを効率的に使えていなかった。つまり、１個のＴＥＭ／ＳＴＥＭ試料を作製するためにＦＩＢ装置を占有する時間が長いという問題があった。
【００１２】
本願発明者が現状を鋭意検討した結果、ＦＩＢ装置の占有時間を短縮しつつ、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ試料の作製成功率が高いＴＥＭ／ＳＴＥＭ試料の作製方法、及び装置というシーズを見出した。
【００１３】
本発明の目的は、半導体ウェハ等の表面や内部にある異物や欠陥などをＴＥＭもしくはＳＴＥＭで観察や分析など解析するために加工された薄片試料を迅速に採取することに関する。
【００１４】
また、本発明の別の目的は、半導体ウェハ等の表面や内部にある異物や欠陥などを迅速に検査解析できる検査解析システムを提供することに関する。尚、ＴＥＭ／ＳＴＥＭによる解析とは、観察や元素分析，計測などである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ試料作製の全体工程を、ＦＩＢを利用した微小試料の加工作業と、微小試料の採取及び試料ホルダへの移設作業と、を別の装置で行い、微小試料の加工作業と、微小試料の採取作業と、を並行して行うことに関する。好ましくは、キャリアにおいて微小試料を設置する箇所を液体とすると、採取具に付着した微小試料を確実、且つ迅速にキャリアに移設できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、事前に集束イオンビーム装置で試料上に作製された微小試料を迅速に採取し、キャリアに設置することができるため、１個の試料を加工するためのＦＩＢ装置の占有時間が短縮し、試料作製効率が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施例では、ウェハを含む試料を載置する試料ステージを内蔵する試料室と、この試料に加工された微小試料を採取する採取具を試料室内で動作させる採取具移動機構と、採取された微小試料を載置するキャリアと、少なくとも試料や採取具，キャリアを拡大して見る光学式顕微鏡と、少なくとも採取具や採取具移動機構，キャリア，光学式顕微鏡を搭載して採取具が上記試料面の任意の位置に面内移動できる顕微鏡移動機構と、少なくとも採取具移動機構と上記移動機構を制御する計算処理機とを少なくとも有する微小試料採取装置を開示する。
【００１８】
また、実施例では、試料を載置する試料ステージと、試料に形成された微小試料を採取する採取具と、採取した微小試料を載置して透過電子顕微鏡もしくは走査透過電子顕微鏡に導入するキャリアと、試料，微小試料，採取具、及びキャリアを拡大して見る顕微鏡と、試料ステージ，採取具、及びキャリアを内蔵する試料室と、を備え、試料室内にて試料から採取した微小試料をキャリアに移設する微小試料採取装置であって、キャリアは、液体を保持する開口を有し、試料から採取した微小試料を液体に保持するように構成された装置を開示する。
【００１９】
また、実施例では、微小試料を液体の表面に吸着させて微小試料をキャリアに保持することを開示する。
【００２０】
また、微小試料を液体に浸漬させて微小試料をキャリアに保持することを開示する。
【００２１】
また、キャリアが、透過電子顕微鏡または走査型透過電子顕微鏡に搭載可能な試料ホルダに着脱可能なキャリアホルダ上に載置でき、当該キャリアホルダは試料室内のキャリアホルダ移動機構に着脱可能であることを開示する。
【００２２】
また、液体が、イオン液体であることを開示する。
【００２３】
また、イオン液体が、室温の真空環境にて実質蒸発しない液体であることを開示する。
【００２４】
また、イオン液体の融点が１０℃以下であることを開示する。
【００２５】
また、イオン液体のアニオンまたはカチオン部位のいずれかが有機イオンであることを開示する。
【００２６】
また、イオン液体が、テトラフルオロホウ酸ブチルメチルイミダゾリウム、又はブチルエチルメチルイミダゾリウムであることを開示する。
【００２７】
また、顕微鏡が、光学式顕微鏡，走査電子顕微鏡又は走査イオン顕微鏡であることを開示する。
【００２８】
また、顕微鏡が、液体金属イオン源もしくは電界電離ガスイオン源を用いた集束イオンビームによる走査イオン顕微鏡であることを開示する。
【００２９】
また、顕微鏡が光学式顕微鏡であり、試料室が、乾燥空気，窒素、又は不活性ガスで実質的に満たされていることを開示する。
【００３０】
また、採取具は、採取される微小試料と面接触する平面部を有し、平面部が、ガラス，金属、又はシリコンで形成されていることを開示する。
【００３１】
また、試料を拡大して観察する第１の顕微鏡と、キャリアを拡大して見る第２の顕微鏡と、採取具，キャリア、及び第２の顕微鏡を搭載し、採取具を試料面の任意の位置に移動できる顕微鏡移動機構と、顕微鏡移動機構を制御する計算処理機と、を有することを開示する。
【００３２】
また、試料は、集束イオンビームにより微小試料が当該試料から離脱する直前まで加工されていることを開示する。
【００３３】
また、キャリアは略矩形板であり、当該略矩形板の直交する２辺に平行な２辺に沿って複数個の開口が配列されていることを開示する。
【００３４】
また、開口のそれぞれには互いの開口を区別する認識アドレスと、キャリアを所定位置に移動させるキャリアホルダ移動機構と、認識アドレスの指定に基づいて、指定された開口が顕微鏡の視野内となるようにキャリアホルダ移動機構を動作させる計算処理機と、を備えることを開示する。
【００３５】
また、計算処理機が、試料に予め形成された微小試料のうち指定された微小試料の座標に基づいて試料ステージを移動させ、微小試料を顕微鏡の視野内に移動させる微小試料位置出しを行うことを開示する。
【００３６】
また、キャリアの顕微鏡画像にキャリアにある開口を特定するアドレスを表示するディスプレイを備えることを開示する。
【００３７】
また、ウェハの表面もしくは内部の異物や欠陥を検査するウェハ検査装置と、ウェハに集束イオンビームを照射して、ウェハの異物や欠陥を含む微小試料をウェハに形成する集束イオンビーム試料作製装置と、ウェハに形成された微小試料を採取してキャリアに載置する微小試料採取装置と、キャリアに載置した微小試料を解析する透過電子顕微鏡又は走査型透過電子顕微鏡と、を含む検査解析システムにおいて、ウェハ検査装置，イオンビーム試料作製装置，微小試料採取装置、及び透過電子顕微鏡もしくは走査型透過電子顕微鏡が、ウェハの異物や欠陥の少なくともウェハ上の存在位置を共有することを開示する。
【００３８】
また、ウェハの表面もしくは内部の異物や欠陥を検査するウェハ検査工程と、ウェハに集束イオンビームを照射して、ウェハの異物や欠陥を含む微小試料をウェハに形成する試料作製工程と、ウェハに加工された微小試料を採取してキャリアに載置する微小試料採取工程と、微小試料を載置したキャリアを透過電子顕微鏡、又は走査型透過電子顕微鏡に搭載して観察を行う解析工程と、を含む検査解析方法を開示する。
【００３９】
以下、上記及びその他の本発明の新規な特徴と効果について、図面を参酌して説明する。なお、本発明の技術的範囲は実施例の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。特に、各実施例は、適宜組合せることができる。
【実施例１】
【００４０】
図１は、微小試料採取装置の一実施例であって、装置断面の概略構成図である。
【００４１】
微小試料採取装置１Ａは、ウェハなどの試料２を載置する試料ステージ３，少なくとも試料ステージ３を内蔵する試料室４，試料２からＴＥＭ／ＳＴＥＭの観察試料である微小試料５を採取する採取具６，この採取具６を微動させる採取具移動機構７，試料２から採取した微小試料５を載置してＴＥＭ／ＳＴＥＭ装置内に導入されるキャリア８，少なくとも試料２や微小試料５やキャリア８を拡大して見る顕微鏡１１，この顕微鏡１１やキャリア８や採取具移動機構７が一体となって、顕微鏡１１で試料面全体を観察できる範囲に移動できる顕微鏡移動機構１２，少なくとも採取具移動機構７や顕微鏡移動機構１２を制御すると共に顕微鏡画像を保存する計算処理機１３等から構成されている。
【００４２】
試料ステージ３は、事前に集束イオンビーム装置（図示せず）などで分離直前もしくは分離された状態まで加工された微小試料５を有するウェハなど、採取を受ける試料２が載置される。本実施例の場合、試料ステージは移動機構を有せず固定されていて、後で示すように、採取具６が顕微鏡１１と共に水平面内に移動でき、ウェハの任意に位置にアクセスできる。
【００４３】
試料室４は、試料ステージ３や採取具６，キャリア８を内蔵する。観察手段が光学顕微鏡であるため、電子顕微鏡のように試料室４の内部を必ず真空状態にする必要はない。勿論、真空であってもよいが、別に真空排気設備が必要になる。本実施例では、試料室内を異物や微細塵をフィルタ除去した乾燥空気，窒素、もしくはアルゴン，ネオンなどの不活性ガスで充満させ、試料や微小試料への異物付着，酸化や変質を防いだ。
【００４４】
採取具６は、微小試料採取装置１Ａへの導入前に事前に形成された微小試料５を試料２から採取してキャリア８に移設する道具である。微小試料５と接する部分は面接触するように平面に加工されている。接触して採取された微小試料の保持姿勢が安定となり、キャリア８への移設が容易となるためである。また、採取具６と微小試料５とを静電力もしくは原子間力で吸着させると、両者を接着するための特別な接着剤を用いる必要はない。採取具６の先端部は、採取具移動機構７によって、サブμｍオーダーで微細に３次元方向に移動でき、採取具移動機構７を搭載した顕微鏡移動機構１２によって、３００mmウェハ全面の任意の位置にある微小試料５に接触できる。
【００４５】
キャリア８は、試料２から採取した微小試料５を移設する部材で、詳細は以下の別項にて説明する。キャリア８はキャリアホルダ９に搭載し、試料室４のキャリアホルダ搬入出口１７を通じて顕微鏡移動機構１２に装着でき、キャリア８は顕微鏡１１の視野範囲に入る。キャリア８に移設された採取後の微小試料５は、キャリアホルダ９に搭載されて試料室４から排出，回収され、ＴＥＭやＳＴＥＭの試料ホルダ（図示略）の先端部に装着され、ＴＥＭやＳＴＥＭに導入できる。このため、採取された微小試料５は容易に迅速にＴＥＭやＳＴＥＭで解析できる。顕微鏡１１は、試料２表面や微小試料５の採取状況を観察するための道具で、光学式顕微鏡である。光学式顕微鏡には、レーザ顕微鏡や共焦点顕微鏡なども含まれる。また、微小試料採取の全工程をリアルタイムで監視する必要はなく、共焦点顕微鏡を利用して、必要に応じて焦点深度の深い三次元画像を得て、試料，採取具，微小試料，キャリアなどの位置関係を正確に把握するように構成してもよい。なお、顕微鏡１１の光検出器で受光した観察画像信号は計算処理機１３に送られ、ディスプレイ１４に表示されるため、操作者が顕微鏡本体を覗き込む必要はない。
【００４６】
顕微鏡移動機構１２は、採取具６，採取具移動機構７，キャリア８，顕微鏡１１が一体化され、試料ステージ３に対して相対的に移動する機構である。つまり、試料ステージ３が固定されていて移動しないため、採取具６や顕微鏡１１などが一体で試料表面に平行に移動できる。また、顕微鏡は少なくとも高さと位置の異なる試料とキャリアと見なければならないので、観察位置の制御，焦点制御もこの顕微鏡移動機構で行える。このような装置構成によって、顕微鏡が固定され試料ステージが移動する構成よりも試料室を小さくすることができる。
【００４７】
計算処理機１３は所謂コンピュータであって、試料ステージの制御，顕微鏡の移動や焦点合わせ制御，採取具移動機構７，顕微鏡移動機構１２の制御を司るとともに、顕微鏡１１からの画像情報を収集，記憶し、ディスプレイ１４に試料などの画像を表示するなどの処理を行う。顕微鏡移動機構１２の移動に際しは、別の検査装置や試料作製装置において、対象ウェハの欠陥位置（座標情報）や微小試料の加工位置などの情報を記録した欠陥ファイルを読み取ることができ、必要に応じてディスプレイ１４に表示できるため、試料作製装置で作製された微小試料の存在箇所を迅速に顕微鏡下に移動できる。なお、計算処理機にはキーボード，マウス，ジョイスティックなど一般に知られた入力装置が付属してもよい。
【００４８】
次に、本発明による微小試料採取装置の構成部品のうち特徴的な部品について詳述する。
【００４９】
［１］採取具
図１に示した微小試料採取装置１Ａにおける採取具６による微小試料の採取の様子を図３に示す。
【００５０】
図３（ａ）において、採取具６は微小試料５と面接触するように先端に接触平面６Ａを有する。先端の接触平面６Ａの面積は５μｍ2程度で、採取に際しては、この接触面が、微小試料の加工面が平行になるように試料ステージを回転調整させる。先端部の面加工は、別装置である集束イオンビームで加工できる。素材はタングステンやモリブデンなどの金属，シリコンのような半導体，ガラスのような絶縁物でもよい。
【００５１】
採取具６は、図３（ｂ）のように徐々に試料２に接近させ、採取される微小試料５に接触させ、やや微小試料を押すように採取具６を少し前進させると支持部が破断して微小試料５は試料から完全に分離する。次に、図３（ｃ）のように、分離後、採取具６を徐々に上昇させるか、試料ステージを徐々に降下させて試料２と微小試料５を完全に離間させることにより、所望の微小試料５を採取することができる。
【００５２】
予め採取具６の移動距離を設定しておくことにより、採取具移動機構７を動作させると、採取具６先端の接触面を微小試料５の加工面の直近まで高速で移動でき、その後、微速で容易に接触できる。
【００５３】
なお、採取具６は、上記のプローブ形状に限定される必要はなく、微細なピンセット機構でもよい。
【００５４】
［２］採取具移動機構
採取具移動機構７は、採取具６を微小試料５に接近させたり、微小試料５をキャリア８に移設させたりするために、採取具６を微小に動作させる装置である。顕微鏡画像を基に、所望の位置に採取具６を微調整する。具体的には、試料表面（水平面）のＸＹ移動とその垂直方向のＺ移動を１μｍ以下の移動分解能で移動できる。また、採取具を使用しない時には、試料や他の構成部品に不意の接触をしないようにmm単位で退避動作も行える。
【００５５】
［３］キャリア
キャリア８は、ウェハなどの試料２から採取した微小試料５を載置する部材である。図４を用いて説明する。ここでは、キャリア８の基板となる部分を基板５１，予め設けられた貫通穴を開口５２と呼ぶ。基部は従来のキャリア同様厚さ２０μｍ程度で、金属もしくは炭素などで作成されている。開口は円形，矩形，長円などの貫通孔で、直径もしくは１辺の長さが数μｍから数１００μｍの大きさである。
【００５６】
ＴＥＭ／ＳＴＥＭにおけるキャリアの外形は、従来、直径３mmの円形と規格化されていたが、本発明の微小試料採取装置においては、後に続くＴＥＭ／ＳＴＥＭに、キャリアホルダが共通して導入できるため、キャリアホルダに載置されるキャリアの外形状は規格の円形である必要はない。図３に示す本実施例では、キャリア８を３mm×５mm、厚さは１０μｍの矩形形状とし、中央の２mm×２mmの領域に一辺５０μｍの正方形の開口５２を格子状に配置した。なお、素材は炭素である。キャリア８の全体形状を矩形とすることで、キャリアホルダに設置する際に、面内回転することがない。さらには、キャリア８の一部にノッチ５３を設けておくことで、キャリア８のキャリアホルダ９への設置時の回転ズレが殆ど無くなり、キャリアホルダ９のＸ，Ｙ微動方向と、開口の配列が一致し、特定の開口の位置出しを回転補正する必要がなくなり、迅速に正確に位置出しできる。なお、図４における、符号５４は、開口群の原点（左下隅）であることをＴＥＭ／ＳＴＥＭで認識するための原点マークであり、この原点マーク５４の直上にある中央マーク５５のアドレスが（１，１）と定義される。また、符号５５，５６は、開口群の中央であることをＴＥＭ／ＳＴＥＭ観察中に認識する中央マークである。たとえＴＥＭ／ＳＴＥＭに開口のカウント機能がなくても、原点マーク５４や中央マーク５５，５６を頼りにすることで目的の開口に辿りつくことができる。
【００５７】
本実施例のキャリア８における別の大きな特徴を図５で説明する。図５はキャリア８の一部分の断面であり、図５（ａ）は従来のキャリアの断面で、キャリア８は基板５１と貫通孔である開口５２から成る。本実施例の特徴は、図５（ｂ）のように、開口５２にイオン液体５７が充填されていることである。従来のリフトアウト法では、キャリアにコロジオンやポリアクリルなどの有機薄膜を塗付し乾燥させ、開口を覆う乾燥した有機薄膜に静電気力で微小試料を吸着させていた。この従来法では、採取した微小試料を有機薄膜に吸着させる時に、有機薄膜の破れや、有機薄膜と微小試料の互いの静電気反発力による微小試料の飛散など、微小試料の移設への信頼性（成功率）が低かった。しかし、本実施例では開口５２にイオン液体５７を貯留しており、図（ｃ）のように、採取した微小試料５はイオン液体５７の表面に吸着した状態であっても、図（ｄ）のようにイオン液体５７中に浸漬していても観察上問題は無い。
【００５８】
図６は、採取した微小試料をイオン液体に吸着させる手順を示す。採取具６に付着した微小試料５がキャリア基板５１の表面、つまりイオン液体５７の表面に平行になるように採取具６を調整して、イオン液体５７に接近させる（図６（ａ））。次に、採取具６の位置を調整して徐々に微小試料５の面がイオン液体５７に接触させる（図６（ｂ））。採取具６と微小試料５の吸着力よりも、イオン液体５７の表面張力による微小試料５の吸着力の方が強いため、微小試料５をイオン液体５７に接触した瞬間に、微小試料５は確実に採取具６からイオン液体５７、つまりキャリアに移設できる。その後、採取具６を退避させる（図６（ｃ））。
【００５９】
このような微小試料の保持形態であるため、微小試料を開口に接触させる際に採取具が膜を突き破ることは無く、イオン液体５７の表面張力で微小試料５を吸着することと、イオン液体５７が導電性であるために互いの静電反発力で微小試料５が飛散することが無いことなどの理由により、微小試料５はほぼ１００％の成功率でキャリア８に移設でき、信頼性が向上する。なお、イオン液体５７は少し多めに貯留されている様子を示しており、開口に保持されるイオン液体の量が多少増減していても、微小試料を保持する役割は果たす。
【００６０】
なお、開口へのイオン液体の貯留方法は、キャリアを吸水紙の上に置き、キャリア面に精密注射器でイオン液体を極微量滴下することにより、粘性が低いイオン液体はキャリア全体に広がり、特に開口には毛細管現象により全ての開口にイオン液体が膜状に保持される。キャリア８の通常の取り扱いでは、保持されたイオン液体は表面張力によって流出することはない。開口５２に貯留されるイオン液体５７の液面は保持される液量の多少により、図５（ｃ）のように凸状の場合や逆に凹状の場合があるが、微小試料の吸着や浸漬にとって大きな問題ではない。
【００６１】
また、開口５２に充填したイオン液体５７はカチオンとアニオンから構成されているもので、本実施例では、テトラフルオロホウ酸ブチルメチルイミダゾリウムを用いた。また、イオン液体はブチルエチルメチルイミダゾリウムであっても同様の効果を有する。
【００６２】
上述したキャリアの寸法や材質，イオン液体の成分は一例に過ぎず、これらの数値，元素に限定されない。
【００６３】
以下に、開口にイオン液体を充填して、採取した微小試料を、そのイオン液体に吸着させるか浸漬させたキャリアをＴＥＭ／ＳＴＥＭ観察する場合に生まれる利点を示す。従来のリフトアウト法に用いるキャリアには無い新たな効果が生まれることが判る。
（イ）イオン液体は導電性であるため液体面が帯電することがない。このため、微小試料      をキャリアに移設させようとして接近させても、微小試料と開口貯留したイオン液      体や基部との静電反発力で微小試料が飛散する事故は起こらない。また、ＴＥＭ／      ＳＴＥＭで微小試料を観察する場合、長時間の電子ビーム照射であっても液体面が      帯電しないため、観察に不都合を発生しない。また、照射による発生熱はイオン液      体を通じて基部に熱放散するため、微小試料の熱変質がない。
（ロ）イオン液体は真空中で殆ど蒸発しないため、微小試料を付着状態が長期間保持され      る。特に、イオン液体に吸着した微小試料は、必ずしも液体面に浮遊しているだけ      でなく、液体膜内部に取り込まれる場合もあり、微小試料がイオン液体内部で保持      されると、キャリアを大気中で保管しても、微小試料が酸化，変質することがない      。また、融点が１０℃以下のイオン液体を選択することで、微小試料の採取作業や      、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ観察中においても微小試料は液体に保持されている。
（ハ）電子ビーム照射による微小試料の観察において、液中または液表面に在る微小試料      は流動しないために、長時間のＴＥＭ／ＳＴＥＭ観察でも位置ズレせずに観察や分      析ができる。
（二）微小試料を保持部に付着させる際、採取部と微小試料の吸着力よりも、イオン液体      の表面張力による微小試料の吸着力の方が強いため、微小試料を保持部に接近させ      たとき、微小試料は確実に採取具からキャリアに移設できる。
【００６４】
［４］顕微鏡
図１における顕微鏡１１は少なくとも試料２，試料２に加工された微小試料５，採取具６での微小試料５を採取する様子や、キャリア８を拡大して採取した微小試料５を載置する様子を観察するためのものである。この顕微鏡で観察した観察像は電気信号にして計算処理機１３に送られ、保存，編集，画像処理，ディスプレイ１４への表示などが行われる。また、観察位置の変更や焦点調整は顕微鏡１１が有するそれぞれの駆動部を、ディスプレイ１４を見ながら操作者がジョイスティックなどの入力装置で調整しても良いし、計算処理機１３が有する画像処理機能で自動調整もできる。
【００６５】
顕微鏡は、図１のように１台で試料やキャリアを見ること全てを観察してもよいし、以下の実施例で示す２台設置して観察箇所を分担してもよい。２台設置では装置の実装面で煩雑だが、観察位置の調整が手間取らないため便利である。ディスプレイでは第１顕微鏡画像と第２顕微鏡画像が切り替えられる。もしくは、採取の一連作業において、微小試料を採取具に吸着させて試料から離間したタイミングで、第１顕微鏡画像は第２顕微鏡画像に自動的に切り替わる。
【００６６】
また、顕微鏡は走査電子顕微鏡や走査イオン顕微鏡でもよく、走査電子顕微鏡は二次電子像や放出されるＸ線分析が可能で、走査イオン顕微鏡は液体金属イオン源や電界電離ガスイオン源を用いた集束イオンビームによる二次電子像、二次イオン像表示が可能である。これらの顕微鏡を用いる場合は、試料室内を真空にする必要があり、排気系統を設置する。さらには、走査電子顕微鏡や走査イオン顕微鏡を複数設置してもよい。
【００６７】
［５］顕微鏡移動機構
図１の顕微鏡移動機構１２は、固定された試料（ウェハ）に対して顕微鏡を水平面内移動させる機構であって、試料が直径３００mmや４５０mmのウェハであっても、ウェハ面の任意の位置を顕微鏡観察できるように水平面内を直交座標系で移動できる。この顕微鏡移動機構１２は顕微鏡１１の他に、少なくとも採取具６，採取具移動機構７，キャリア８を一体化して移動でき、採取具移動機構７は顕微鏡移動機構１２の動作と独立して動作できる。顕微鏡の移動先は、例えば、検査装置や試料作製装置で得たウェハ上の微細欠陥や異物の存在位置，ＦＩＢ加工を行った微小試料の存在位置を示す座標リストを計算処理機で読み取り、所望の箇所をディスプレイ１４で指定することで、顕微鏡移動機構１２が動作し、対象とする微細欠陥や異物を含む微小試料５が顕微鏡１１の視野に入る。
【実施例２】
【００６８】
本実施例は、微小試料採取装置の別の例であり、概略構成図を図７に示す。
【００６９】
微小試料採取装置１Ｂにおける試料２を載置する試料ステージ３は、ステージ移動機構３Ａによって水平（Ｘ，Ｙ面）移動と回転動作が可能である。キャリア８は、ＴＥＭ／ＳＴＥＭの試料ホルダ（図示略）の先端部に着脱可能なキャリアホルダ９に装填され、キャリアホルダ９はキャリアホルダ移動機構１０によって、試料室４の容器壁にあるキャリアホルダ搬入出口１７から出し入れできる。顕微鏡１１を含む採取具６，採取具移動機構７，キャリア８，キャリアホルダ９は一体で試料室４の壁に固定され、移動しない装置構成である。但し、キャリアホルダ９を試料室４の容器壁にあるキャリアホルダ搬入出口１７から顕微鏡直下まで移動できるキャリアホルダ移動機構１０を有していて、キャリアホルダ９を顕微鏡１１の視野内に移動できる。これにより、顕微鏡１１は実施例１のように水平移動しないが、ウェハ全面の任意の箇所と、採取した微小試料５をキャリア８に所望の箇所に移設する様子を同じ顕微鏡１１で観察方向をその都度変えることなく即座に観察できる。
【００７０】
ここで、キャリアホルダ移動機構１０について図７と図８を用いて詳述する。キャリアホルダ移動機構１０は、顕微鏡視野内でキャリア開口５２のうち微小試料を載置すべき所望の開口を顕微鏡の視野中心に位置出しできる機構である。キャリアホルダはキャリア８を搭載して、ＴＥＭ／ＳＴＥＭに導入できる試料ホルダの先端部に着脱でき、微小試料採取装置の試料室内ではキャリアホルダ移動機構に装填される。キャリアホルダ移動機構は、顕微鏡移動機構もしくは顕微鏡支持部（図示せず）に設置され、顕微鏡微動機構の動作とは独立に微動できる。所望の開口をさらに正確に顕微鏡の視野中心に移動させるために微動部には圧電素子による微動機構を有している。
【００７１】
キャリア８における開口のアドレスの定め方について説明する。図４に示したキャリアの一例において、原点マーク５４直上の開口を原点とし、横並びをｘ座標、縦並びをｙ座標とし、ｘ軸とｙ軸の開口の総数，開口の縦横１辺の長さ，開口の間隔を事前に計算処理機に登録する。このキャリアの基部は、エッチングもしくは電鋳で形成されているためサブミクロンの精度があり、バラツキは小さい。任意の開口のアドレスをディスプレイで入力すると、まず、キャリアホルダ移動機構１０により原点マークが画像内に位置出しされ、画像認識により原点マークであることを認識し、開口の原点を基準にｘとｙ方向に指定のアドレスによる各個数分だけ圧電素子の動作し、所望の開口が視野中心に位置出しされる。
【００７２】
図８はディスプレイに表示されたキャリアであって、画像７０には、キャリア８の顕微鏡画像と７１と、ｘ方向のアドレス（開口の個数）７２とｙ方向のアドレス７３が表示される。図８は、入力した所望の開口が顕微鏡視野中心に位置し、×マーク７４で示され、アドレス（７，２０）であることが確認できる。
【００７３】
なお、微動機構を動作させて、ｘ、ｙ方向に微動させると、連動して各アドレス表示が変わる。
【００７４】
また、その微小試料のウェハ上での採取座標、もしくはチップの認識番号もしくは、チップ上の座標などと対応付けて計算処理機に記録しておこくことで、ＴＥＭやＳＴＥＭで解析する際にウェハ位置と観察画像との対応が簡単に付くという利点がある。
【実施例３】
【００７５】
本実施例は、微小試料採取装置の別の例であり、概略構成図を図９に示す。
【００７６】
本実施例の微小試料採取装置１Ｃは、顕微鏡を２台構成にした点で上記実施例１，２と異なる。試料２の表面や試料２に加工された微小試料５を観察する試料面観察専用として第１の顕微鏡２１と、キャリア８そのものや採取した微小試料５をキャリア８面に搭載する様子を観察するキャリア観察専用として第２の顕微鏡２２の２台で構成したことが特徴である。このように顕微鏡の観察対象を分担させる装置構成としたことで、顕微鏡の観察向きをその都度変えることなく、微小試料の採取からキャリア８への移設までの一連作業を途切れることなく顕微鏡で監視できる。なお、試料ステージ３はＸ，Ｙ，Ｚ方向移動および回転動作が可能である。本実施例の微小試料採取装置１Ｃにおける顕微鏡以外の試料室４，微小試料５，採取具６，採取具移動機構７，キャリア８，キャリアホルダ９，キャリアホルダ移動機構１０の役割は図１もしくは図２と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００７７】
図９における第１の顕微鏡２１と第２の顕微鏡２２の配置関係は、第１の顕微鏡２１，第２の顕微鏡２２の両光軸は試料２面に垂直（鉛直方向）で、若干離間して配置している。キャリア８は第２の顕微鏡２２の直下にあり、キャリア８面は第２の顕微鏡２２の光軸に垂直の関係にある。つまり、キャリア面は試料面と平行になるように水平配置されている。試料２から微小試料５を採取した後、採取具６を軸回転させ、微小試料の観察面がキャリアと平行になるように調整して、キャリアの開口のイオン液体面に接触させる。この実施例では、第１の顕微鏡２１，第２の顕微鏡２２による観察対象が限定されているため、観察方向の調整や焦点を大きく変更する必要はなく、予め設定しておけば微調整で済む。この微調整を第１の顕微鏡微動機構２３，第２の顕微鏡微動機構２４で行い、その微調整の指令は計算処理機１３で行う。また、計算処理機１３が上記２台の顕微鏡に関する画像の切り替えタイミングが制御でき、採取具６で微小試料５を採取する場面から、微小試料５をキャリア８へ設置する場面を、途切れることなく連続して違和感なく観察，監視することができる。
【００７８】
上記実施例では、キャリア８を搭載しているキャリアホルダ９の設置向きについて、水平方向の場合について説明したが、さらに、顕微鏡１１や採取具６などとの関係から次のような位置関係を考慮して、以下のようにキャリアホルダを配置すればよい。図１０を用いて説明する。
【００７９】
採取具６の軸は試料表面に対して傾斜角α（０°＜α＜９０°）を成し、断面ＴＥＭ／ＳＴＥＭ試料の作製を想定して、採取する微小試料は試料表面に垂直関係にあるとする。また、試料やウェハの表面は通常、水平面にあるとする。
【００８０】
ウェハなどの試料表面や、採取具で微小試料が採取される様子を観察する第１の顕微鏡は、その光軸が微小試料の観察面を含む面上にあり、試料表面に対して角度β（０°＜β≦９０°）を成すように配置する。上記の実施例２ではβ＝９０°であった。採取具は先端の平面は、加工された微小試料に面接触するように鉛直面に加工されているので、第１の顕微鏡の観察像では、微小試料の厚み（断面）が画面中心に見え、採取具は画面横から予め薄片に加工された箇所に採取具が接近し、接触する様子が観察できる。
【００８１】
採取具先端に付着した微小試料が、試料表面から離間するように採取具を上方に移動させ、離間した後に、採取具を９０°軸回転させる。この時、微小試料面は試料表面に対して角度αを成している。９０°回転した微小試料を簡便にキャリアに設置するには、キャリア面を９０°回転した試料表面と成す角度αと同じにしておくと、採取具移動機構に複雑な動作を強いることなく、採取した微小試料をキャリアに設置することができる。例えば、α＝４５°とすると、キャリアは水平に対して４５°傾斜させて設置すればよいことになる。
【００８２】
微小試料をキャリアに接触させる際の監視や、キャリア上での所望の開口の位置出し、キャリアに移設した微小試料の確認などを行う第２の顕微鏡は、その光軸がキャリア面に垂直の位置関係にあればキャリア面を直視できる。つまり、第２の顕微鏡の光軸が試料表面と成す角度γは（π／２−α）で示せる。例えば、前出のα＝４５°の場合、γ＝４５°の位置に配置すれば良い。
【００８３】
２台の顕微鏡の設置方法に関する別の例を図１１で説明する。図１１は、本実施例での微小試料採取装置でキーポイントとなる採取される微小試料５，採取具６，キャリア８，キャリアホルダ９の関係を模式的に示す断面図である。この場合では、キャリア８面が試料２表面に対して垂直の関係に配置している。第１の顕微鏡２１は、前例と同様、光軸が鉛直方向になるように配置しているが、第２の顕微鏡２２は水平方向に観察が可能なように途中で光路を曲げている。これにより、第２の顕微鏡２２がキャリア８面を垂直視できる。この装置構成により、試料２表面に対してほぼ垂直の関係にある微小試料を採取した後、キャリアに移設する際に、微小試料５の向きを変えることなくキャリア８面に載置できる。採取具６の動作は、微小試料の採取後、鉛直方向上向きに動作させ、キャリアとおおよそ同一高さになった時に水平方向に移動させることで、採取した微小試料５をキャリアのイオン液体面に面接触できる。つまり、採取具６に軸回転など複雑な動作をさせる必要が無くなる。この装置構成では、採取した微小試料を容易に所望箇所に迅速にキャリアに載置できる効果を有する。
【００８４】
このように顕微鏡の個数，配置，向きの違う実施例を示したが、これらに限られることはなく、種々の変更を加えることが可能である。このような装置構成によって、採取した微小試料の観察面は、採取具の最も簡便な動作でキャリアの開口にあるイオン液体面に容易に移設することができる。なお、イオン液体を有するキャリアを傾斜もしくは垂直配置させても、開口に貯留したイオン液体は、表面張力のため、開口から流出や落下することはない。
【実施例４】
【００８５】
本実施例は、微小試料採取装置のさらに別の例であり、概略構成図を図１２に示す。
【００８６】
本実施例の微小試料採取装置１Ｅは、試料２がウェハの場合であって、特にウェハへの異物付着を好まない半導体デバイス製造エリアで用いる装置構成である。
【００８７】
本実施例は、図９で示した微小試料採取装置１Ｃを基本形態とし、更に、ウェハ３０を収納するウェハ容器３１の搭載部とクリーンスペース３２とを付加して、ウェハ容器３１内のウェハに対して、自動的に微小試料を採取できる装置構成としている。図１２において、試料ステージ３，採取具６，採取具移動機構７，キャリア８，顕微鏡１１，計算処理機１３の役割は、図９と同様であるので詳細な説明は省略し、新たな構成部品について詳述する。
【００８８】
ウェハ容器３１は、いわゆるフープ（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod）であって、複数枚のウェハ３０が収納でき、密封して清浄な環境を維持しながら半導体製造装置や半導体検査装置の間を搬送する容器である。ウェハ容器３１を装置に設置して、計算処理機からの指示でウェハ容器の開閉扉を開けることで収納されたウェハを取り出し、収納することができる容器である。
【００８９】
ウェハ搬送機構３３は、ウェハ容器３１から試料ステージ３上にウェハ３０を移動させる機構である。このウェハの搬送領域でのウェハ表面への異物や塵の付着を避けるためにクリーンスペース（クリーンルーム）になっている。
【００９０】
計算処理機１２では、ウェハ容器３１内の特定のウェハ３０を指定し、そのウェハについて事前にＦＩＢ装置で加工した箇所の座標情報を計算機から呼び出し、所望の位置の微小試料を顕微鏡下に位置付けでき、所望の微小試料を採取しやすくされている。上記の構成によって、ウェハ検査装置からＦＩＢ装置、及び、本微小試料採取装置に、同一のＦＯＵＰでウェハを搬送し、ウェハ検査装置で検出された注目部を、ＦＩＢ装置で薄片加工を行い、同一箇所を本発明による微小試料採取装置で採取し、ＴＥＭもしくはＳＴＥＭの試料ホルダに迅速に搭載することができる。
【００９１】
なお、本実施例では試料ステージを固定し、顕微鏡や採取具を面内移動とした。この形態は、顕微鏡や採取具を固定して、試料ステージを移動させる形態より、装置の床面積が小さくでき、装置全体を小型化できる利点を有する。
【実施例５】
【００９２】
次に、本発明による微小試料採取装置において、ディスプレイに表示される微小試料の採取に関わる操作画面１００について図１３から図１６を用いて説明する。
【００９３】
微小試料の採取作業は計算処理機に繋がるディスプレイの操作画面１００から指示を下す。この指示は計算処理機を通じて、試料ステージの制御部（図示せず），採取具の制御部（図示せず），顕微鏡微動制御部（図示せず），キャリア微動装置の制御部（図示せず）などへ伝わり、各制御部をコントロールするとともに、各検出器（図示せず）からの信号を受取り、試料や採取具の表面状態を画像化してディスプレイに表示できる。図１３はディスプレイにおける操作画面１００の一例である。
【００９４】
微小試料の採取に関わる操作画面１００は、大別して顕微鏡画像１０１，採取画面１０２，顕微鏡操作画面１０３と試料ステージ操作画面１０４などがあり、これらのいずれか、もしくは、複数の画面を表示して操作できる。
【００９５】
採取画面１０２には採取具操作頁１０５とキャリアホルダ操作頁１０６，キャリアホルダ操作頁１０７がある。
【００９６】
採取具操作頁１０５は、採取具の顕微鏡視野内への採取具呼び出しボタン１０８，退避位置へ移動させる採取具退避ボタン１０９，採取具のＸＹＺ３軸の移動方向指示ボタン１１０，移動速度選択ボタン１１１などがある。顕微鏡画像を見ながら、採取具を移動操作できるが、試料面高さ，採取具の初期高さ，対象とする微小試料の位置を事前登録しておくことで、採取具移動ボタン１１２を押すことで、微小試料から５０μｍ程度まで自動で接近できる。採取具の移動速度を微速モードにして、微小試料に接触させる。微小試料の接触が確認できれば微小試料の試料などへの不意の接触を避けるために採取具退避ボタン１０９を押して、採取具を試料から退避位置に退避できる。
【００９７】
キャリアホルダ操作頁１０６は、採取した微小試料を移設する際に用いる画面で、キャリアに設けられた開口の個数換算での位置を示すＸ方向スケール１１３ｘ，Ｙ方向スケール１１３ｙが表示される。顕微鏡画像中心に表示された開口のアドレスを示すアドレス表示部１１４，アドレスを指定すると顕微鏡視野中心に所望の開口を移動させるために、所望のＸ，Ｙ方向の個数に相当するアドレス入力部１１５，キャリアをＸ方向移動させるためのＸ移動ボタン１１６ｘ，Ｙ方向移動させるためのＹ移動ボタン１１６ｙなどが配置されている。
【００９８】
キャリアホルダ操作頁１０７は、キャリアホルダを顕微鏡中心に移動させるための画面で、キャリアホルダは、搬入搬出位置，顕微鏡直下のキャリアホルダ移動機構部の２箇所を１軸往復するため、搬入出位置ボタン１１７，顕微鏡直下ボタン１１８が配置されている。それぞれのボタンを押すことで、キャリアホルダはその位置に１軸移動する。キャリア操作はキャリアホルダが顕微鏡直下にある時のみ動作し、顕微鏡直下の近傍にキャリアホルダ移動機構がある。
【００９９】
図１４は、顕微鏡操作画面１０３を開いた状態の画面を示す。顕微鏡操作画面１０３には顕微鏡位置調整１２０，焦点調整スライダ１２１，顕微鏡像保存ボタン１２２が配置されている。顕微鏡が第１顕微鏡，第２顕微鏡の２台ある構成の装置では、各顕微鏡について独立して操作できる操作画面を有する。
【０１００】
図１５は、試料ステージ操作画面１０４を開いた状態の画面を示す。試料ステージ操作画面１０４は、試料ステージが可動の場合に使用可能である。所望の座標をリストから選択するかＸ座標１２３ｘ，Ｙ座標１２３ｙを数値入力するか、またはチップアドレスのｘ個数１２４ｘ，ｙ個数１２４ｙを入力して、所望座標が顕微鏡の視野内に入るよう試料ステージを移動させる試料ステージ移動ボタン１２５がある。
【０１０１】
これらの操作画面のほかに、図１６に示す自動採取画面１１９がある。事前にウェハ上の微小試料のウェハ座標１３２の表示欄に対して、採取すべきと判断した場合は、チェック欄１３１にチェックマークを入力するとともに、その微小試料をキャリア上に移設すべきキャリアアドレス１３３の関係を予め入力する。入力後、自動採取ボタン１３４を押すことで、キャリアホルダの移動，微小試料の採取作業，移設作業を自動で行える。操作者は、キャリアホルダの設置と回収，微小試料の座標入力，対応するキャリアの開口アドレスの入力作業で、技量を要する採取作業は人手で行う必要はない。
【０１０２】
さらに、操作画面１００には上記以外にウェハ操作画面があり、ウェハ容器内に収納されたウェハの枚数，収納箇所が示される。試料室内に導入すべき所望のウェハを指定して、試料室内に導入するよう指示するウェハロードボタン１２４、逆に、試料室からウェハ容器に戻す試料ステージ移動ボタン１２５がある。また、ウェハ容器の着脱の指示も、この操作画面から行う。
【実施例６】
【０１０３】
微小試料採取方法の手順の実施例を、図１７にフローチャートを示して説明する。
【０１０４】
ここでは装置形態として、図１２で示したウェハ容器を有する微小試料採取装置を想定し、採取する微小試料がウェハ上に複数個在る場合として説明する。
【０１０５】
微小試料採取手順の以下の工程は、各工程を手動で行うことも、事前に計算処理機に登録した諸条件を利用して連続処理もできる。
【０１０６】
まず、微小試料採取に関わるアプリケーションを起動するなど作業を開始する（３０１）。引き続き、以下の作業を行う。
１．電子顕微鏡試料ホルダの先端部であるキャリアホルダにキャリアを搭載するキャリア搭載工程（３０２）。
２．キャリアホルダを本発明による微動試料片採取装置のキャリアホルダ移動機構に装填するキャリアホルダ装填工程（３０２）。
３．ウェハが収納されたウェハ容器を微動試料片採取装置に装填するウェハ容器装填工程（３０３）。
【０１０７】
これらの工程より、微小試料を採取する準備が完了したとする。
【０１０８】
次に、微小試料採取装置のディスプレイで行う作業工程は以下のとおりである。
４．ウェハ容器内のウェハをウェハ搬送装置で、試料室内に搬入するウェハ搬入工程（３０４）。
５．ディスプレイにおいて、採取すべき微小試料があるウェハの座標、採取した微小試料を載置するキャリア上の設置位置を指定する諸条件入力工程（３０５）。
６．ディスプレイで指定した微小試料の座標に基づいて試料ステージを移動し、ウェハに事前に形成された微小試料が顕微鏡視野に来るように位置出しするステージ移動工程（３０６）。
７．顕微鏡で観ながらウェハに加工された微小試料を採取具で採取し、採取具を上昇させて試料と微小試料が離間したことを確認する微小試料採取工程（３０７）。
８．採取具に付着した微小試料を、キャリアの所定の位置に移設する微小試料移設工程（３０８）。
【０１０９】
ここで、採取すべき微小試料の残数を判定する（３１０）。登録した採取すべき微小試料の残数が無い場合には次の工程に進み、残数がある場合には、ステージ移動工程（３０６）に戻り、残数が無くなるまでステージ移動工程（３０６）から残数を判定する工程（３１０）までを繰り返す。
９．キャリアホルダを試料室から搬出するキャリアホルダ搬出工程。キャリアホルダが顕微鏡から遠ざかった時点で、キャリアホルダを試料室から搬出する（３１０）。
１０．ウェハを試料室からウェハ容器に搬出するウェハ搬出工程（３１１）。
【０１１０】
これらの工程を経て、ウェハの所望位置から解析用の微小試料作業が終了する（３１２）。
【０１１１】
次に、上記の各工程を実行する場合に装置の操作画面と合わせて説明する。
【０１１２】
事前作業のキャリア搭載工程，キャリアホルダ装填工程，ウェハ容器装填工程は人手で行い、ディスプレイでの操作はない。但し、キャリアホルダとウェハ容器が正しく装置に設置されたこと、ウェハ容器に収納されているウェハの位置，枚数はディスプレイに表示されるので確認できる。
【０１１３】
ウェハ搬入工程では、ウェハ操作画面で所望のウェハを指定して、そのウェハを試料室へ導入させる指示をするウェハロードボタン１２４を押す。
【０１１４】
諸条件入力工程は、採取すべき微小試料の試料上の座標、採取した微小試料を移設すべきキャリア上の載置位置（アドレス）を入力する。座標やアドレスは数値入力でも良いし、モデル図上にクリックするだけでもよい。
【０１１５】
ステージ移動工程では、先に入力した微小試料が顕微鏡の視野内に移動させるために試料ステージ移動ボタン１２６を押す。採取すべき微小試料の座標は、別の装置である微小試料加工装置で取得した微小試料の位置座標データを読み込んで数値入力しても良いし、直接データリストから選択してもよい。
【０１１６】
微小試料採取工程では、採取具を視野に入れるために、採取具呼び出しボタン１０８を押す。採取具移動機構を操作して微小試料に面接触させる。接触したことを確認した後に、採取具移動機構を少し上方に移動させて、微小試料を試料から離間させる。次に、観察している顕微鏡をキャリアが見えるように第１顕微鏡から第２顕微鏡に切り替える。
【０１１７】
微小試料載置工程では、キャリアホルダ操作頁１０６でキャリアを顕微鏡の視野内に入るように顕微鏡直下ボタン１１８を押す。採取した微小試料を載置するキャリアアドレスが事前登録されていれば、キャリア移動ボタンを押すことで所望のキャリア開口が顕微鏡画像中心に移動される。未登録の場合は、Ｘ方向スケール１１３ｘとＹ方向スケール１１３ｙを見ながらキャリアホルダ移動機構を操作して好ましい箇所で停止する。次に、採取具微動機構を操作して、微小試料を所望のキャリアアドレス箇所に移設する。移設完了を確認して、採取具の退避ボタン１０９を押す。
【０１１８】
キャリアホルダ搬出工程では、キャリアホルダの搬入出位置ボタン１１７を押して、キャリアホルダが顕微鏡から遠ざける。キャリアホルダ移動機構からキャリアホルダを外す。
【０１１９】
ウェハをウェハ容器に戻すために、ウェハロードボタン１２４を押す。ウェハが回収、収納されたウェハ容器を微小試料採取装置から外す。
【０１２０】
以上の動作で、特定のウェハについて特定の位置にある微小試料の採取作業が終了する。
【０１２１】
また、これらの手順は、装置の操作者が逐次に行っても良いし、予め計算処理機にシーケンス，座標情報等を記憶させておき、開始の指令を下すことで、上記第１の工程から終了まで一連の各ボタンの動作作業を自動的に行うようにプログラム化しておくと、操作者の負担軽減となる。
【実施例７】
【０１２２】
微小試料採取装置を他の装置と連係した検査解析システムについて説明する。
【０１２３】
図１８は、本検査解析システム２００の全体構成であり、プロセス装置２０１，ウェハ検査装置２０２，ＦＩＢ微小試料作製装置２０３，微小試料採取装置２０４，ＴＥＭ／ＳＴＥＭ２０５から構成される。プロセス装置２０１は、半導体デバイスの製造において、エッチング装置や成膜装置などウェハに加工を施す装置である。ウェハ検査装置２０２は、各プロセスでウェハに施された加工が仕様通りの形状や寸法に出来ているか、ウェハ表面に異物が付着していなか、などを検査する装置で、光や電子ビーム，イオンビームなどを用いる。ＦＩＢ微小試料作製装置２０３は、ウェハ検査装置２０２で得た欠陥部，異物箇所など解析すべき座標を受け取り、その座標に従って、欠陥部や異物を含むＴＥＭ／ＳＴＥＭ解析用の微小試料にＦＩＢで加工する装置である。微小試料採取装置２０３は、これまでに実施例として説明したいずれかである。また、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ２０５は、走査型透過電子顕微鏡，ＳＴＥＭ機能を有する走査電子顕微鏡も含む。
【０１２４】
あるプロセスを経たウェハをウェハ検査装置２０２とＦＩＢ微小試料加工装置２０３と微小試料採取装置２０４を経てＴＥＭ／ＳＴＥＭ解析用の微小試料を作製し、ＴＥＭ／ＳＴＥＭホルダに装着できるキャリアホルダに微小試料が搭載された状態で微小試料採取装置から取り出せるため、ＴＥＭ／ＳＴＥＭ２０５への移行を素早くすることができる。このように、微小試料採取装置２０３を、他の装置と連携させることにより、ウェハ上で検出した欠陥や異物などの注目部を、迅速にＴＥＭ／ＳＴＥＭ解析でき、特に、解析すべき個所は複数あって、作製すべき微小試料が多くあると、効果が大きい。なお、これらプロセス装置２０１，ウェハ検査装置２０２，ＦＩＢ微小試料作製装置２０３，微小試料採取装置２０４，ＴＥＭ／ＳＴＥＭ２０５は、計算処理機２０６につながれ、欠陥情報や各装置の稼動，作業進捗状況などが把握できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】微小試料採取装置の全体構成を説明する断面概略構成図。
【図２】ＦＩＢによる微小試料の作製方法を説明する図。
【図３】微小試料採取装置における微細試料を採取する手順を説明する断面図。
【図４】微小試料採取装置において用いたキャリアの実施例を説明する図。
【図５】微小試料採取装置におけるキャリアと移設された微小試料の関係を説明する断面図。
【図６】微小試料採取装置において、採取した微小試料をキャリアに移設する工程を説明する図。
【図７】微小試料採取装置の別の全体構成を説明する断面概略構成図。
【図８】微小試料採取装置におけるキャリアホルダ微動装置の動作を説明する図。
【図９】微小試料採取装置の別の全体構成を説明する断面概略構成図。
【図１０】微小試料採取装置において、顕微鏡とキャリアの関係を説明する図。
【図１１】微小試料採取装置における第２顕微鏡とキャリアの別の関係を説明する図。
【図１２】微小試料採取装置の別の全体構成を説明する断面概略構成図。
【図１３】微小試料採取装置の操作画面を説明するための図。
【図１４】微小試料採取装置の操作画面を説明するための図。
【図１５】微小試料採取装置の操作画面の一例。
【図１６】微小試料採取装置の操作画面の一例。
【図１７】微小試料を採取する流れを説明するフローチャート。
【図１８】検査解析システムを説明する図。
【符号の説明】
【０１２６】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  微小試料採取装置
２  試料
３  試料ステージ
４  試料室
５  微小試料
６  採取具
６Ａ  接触平面
７  採取具移動機構
８  キャリア
９  キャリアホルダ
１０  キャリアホルダ移動機構
１１  顕微鏡
１２  顕微鏡移動機構
１３，２０６  計算処理機
１４  ディスプレイ
１５  入力部
１６  試料搬入出口
１７  キャリアホルダ搬入出口
２１  第１の顕微鏡
２２  第２の顕微鏡
２３  第１の顕微鏡微動機構
２４  第２の顕微鏡微動機構
３０  ウェハ
３１  ウェハ容器
３２  クリーンスペース
３３  ウェハ搬送機構
４１  基部
４２，５２  開口
４３，５７  イオン液体
５１  基板
５３  ノッチ
５４  原点マーク
５５，５６  中央マーク
６１  ＦＩＢ（集束イオンビーム）
６２  加工穴
６３，６４，６５  溝
６６  支持部
１０１  顕微鏡画像
１０２  採取画面
１０３  顕微鏡操作画面
１０４  試料ステージ操作画面
１０５  採取具操作頁
１０６，１０７  キャリアホルダ操作頁
１０８  採取具呼び出しボタン
１０９  採取具退避ボタン
１１０  移動方向指示ボタン
１１１  移動速度選択ボタン
１１２  採取具移動ボタン
１１３ｘ  Ｘ方向スケール
１１３ｙ  Ｙ方向スケール
１１４  アドレス表示部
１１５  アドレス入力部
１１６ｘ  Ｘ移動ボタン
１１６ｙ  Ｙ移動ボタン
１１７  搬入出位置ボタン
１１８  顕微鏡直下ボタン
１１９  自動採取画面
１２０  顕微鏡位置調整
１２１  焦点調整スライダ
１２２  顕微鏡像保存ボタン
１２３  ウェハ操作画面
１２４  ウェハロードボタン
１２５，１２６  試料ステージ移動ボタン
１２７  第１顕微鏡画像表示ボタン
１２８  第２顕微鏡画像表示ボタン
２０１  プロセス装置
２０２  ウェハ検査装置
２０３  微小試料作製装置
２０４  微小試料採取装置
２０５  ＴＥＭ／ＳＴＥＭ
３０１  微小試料採取作業の開始
３０２  キャリア搭載・キャリアホルダ搬入
３０３  ウェハ容器装填
３０４  ウェハ搬入
３０５  ウェハ座標，キャリアアドレス入力
３０６  ステージ移動
３０７  微小試料の採取
３０８  微小試料のキャリアへの移設
３０９  予定採取数の判定
３１０  キャリアホルダ搬出
３１１  ウェハ搬出
３１２  微小試料採取作業の終了
【図１】
2010133710.tif 000003
【図２】
2010133710.tif 000004
【図３】
2010133710.tif 000005
【図４】
2010133710.tif 000006
【図５】
2010133710.tif 000007
【図６】
2010133710.tif 000008
【図７】
2010133710.tif 000009
【図８】
2010133710.tif 000010
【図９】
2010133710.tif 000011
【図１０】
2010133710.tif 000012
【図１１】
2010133710.tif 000013
【図１２】
2010133710.tif 000014
【図１３】
2010133710.tif 000015
【図１４】
2010133710.tif 000016
【図１５】
2010133710.tif 000017
【図１６】
2010133710.tif 000018
【図１７】
2010133710.tif 000019
【図１８】
2010133710.tif 000020