特開 2023-111892 ビームシステムのための不活性ガス試料移送

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023111892

(43)【公開日】2023-08-10

(54)【発明の名称】ビームシステムのための不活性ガス試料移送

(51)【国際特許分類】

   G01N 1/28 20060101AFI20230803BHJP

   H01J 37/20 20060101ALI20230803BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20230803BHJP

   G01N 1/04 20060101ALI20230803BHJP

【ＦＩ】

G01N1/28 F

H01J37/20 A

H01J37/20 D

H01J37/317 D

G01N1/04 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023011615

(22)【出願日】2023-01-30

(31)【優先権主張番号】17/589,791

(32)【優先日】2022-01-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】501233536

【氏名又は名称】エフ イー アイ カンパニ

【氏名又は名称原語表記】ＦＥＩ ＣＯＭＰＡＮＹ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】リボル ノヴァク

(72)【発明者】

【氏名】ペトル グライック

(72)【発明者】

【氏名】メレク アンコフスキー

【テーマコード（参考）】

2G052

5C101

【Ｆターム（参考）】

2G052AA13

2G052AD32

2G052AD52

2G052CA03

2G052CA05

2G052DA13

2G052DA27

2G052EC18

2G052GA35

2G052JA11

5C101AA03

5C101AA32

5C101BB01

5C101CC01

5C101CC17

5C101DD02

5C101DD03

5C101DD36

5C101FF15

5C101FF19

5C101FF22

5C101FF31

5C101FF32

5C101FF46

5C101FF49

5C101FF55

5C101FF56

5C101FF57

5C101FF58

5C101FF59

(57)【要約】

【課題】ビームシステムへ及びビームシステムから不活性ガス環境内で試料を移送するための様々なアプローチを提供する。
【解決手段】試料移送カプセルは、輸送中に試料を貯蔵するように構成された容器であって、閉鎖構成と開放構成との間で調整可能である容器と、容器に結合され、不活性ガスを貯蔵するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバと、不活性ガス貯蔵チャンバ及び容器に結合され、容器が閉鎖構成にあるときに、不活性ガスが不活性ガス貯蔵チャンバから容器に流れることを選択的に可能にするように構成された弁と、を含む。このようにして、試料は、輸送中及びビームシステム真空チャンバが通気されている間、不活性ガス環境において維持され得、それによって、試料の曝露を低減し、その後、試料の酸化又は窒化などの化学反応の速度を低減する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料移送カプセルであって、
輸送中に試料を貯蔵するように構成された容器であって、閉鎖構成と開放構成との間で調整可能である、容器と、
前記容器に結合され、不活性ガスを貯蔵するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバと、
前記不活性ガス貯蔵チャンバ及び前記容器に結合され、前記容器が前記閉鎖構成にあるときに、前記不活性ガスが前記不活性ガス貯蔵チャンバから前記容器に流れることを選択的に可能にするように構成された弁と、を備える、試料移送カプセル。

【請求項2】

開放部分を有する前記容器を形成する本体と、
前記開放部分をカバーし、前記閉鎖構成において前記容器を封止するように構成されたプラットフォームと、を更に備える、請求項１に記載の試料移送カプセル。

【請求項3】

前記本体及び前記プラットフォームが、前記容器内の不活性ガス圧が前記容器の外側の圧力よりも低い場合に封止部を形成するように構成され、前記封止部が、前記容器の外側の圧力が前記容器内の前記不活性ガス圧を下回る場合に開封されるように構成されている、請求項２に記載の試料移送カプセル。

【請求項4】

前記本体及び前記プラットフォームが、前記容器を前記閉鎖構成で封止するそれぞれの連結可能な機構を備える、請求項２又は３に記載の試料移送カプセル。

【請求項5】

前記プラットフォームに結合されたモータを更に備え、前記モータが、前記開放構成と前記閉鎖構成との間で前記容器を調整するために前記プラットフォームを移動させるように制御可能である、請求項２又は３に記載の試料移送カプセル。

【請求項6】

前記試料及び前記プラットフォームが前記本体から離れて荷電粒子ビームシステムのビーム経路内に位置決めされている間に、前記本体が、前記荷電粒子ビームシステムの真空チャンバ内のホルダにドッキングするように構成されている、請求項２又は３に記載の試料移送カプセル。

【請求項7】

前記容器内に装着されたインオペランドホルダを更に備え、前記試料が、前記インオペランドホルダ上に位置決めされ、前記容器が前記開放構成にあるときに、前記試料が、荷電粒子ビームシステムのビーム経路に曝露可能である、請求項２又は３に記載の試料移送カプセル。

【請求項8】

システムであって、
試料を移送するように構成された試料移送カプセルであって、
前記試料を貯蔵するように構成された容器であって、閉鎖構成と開放構成との間で調整可能である容器と、
前記容器に結合され、不活性ガスを貯蔵するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバと、
前記不活性ガス貯蔵チャンバ及び前記容器に結合され、前記容器が前記閉鎖構成にあるときに、前記不活性ガスが前記不活性ガス貯蔵チャンバから前記容器に流れることを選択的に可能にするように構成された弁と、を備える、試料移送カプセルと、
荷電粒子ビームシステムであって、
荷電粒子ビームを生成し、前記試料に向けるように構成された少なくとも１つのカラムと、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に位置決めされ、前記真空チャンバ内で移動可能なステージと、を備える、荷電粒子ビームシステムと、を備え、
前記試料移送カプセルが、前記ステージに装着可能であり、前記試料移送カプセルの前記容器が、前記試料のための不活性ガス環境を提供する前記閉鎖構成から前記開放構成に調整するように構成され、前記試料が、前記容器が前記開放構成にあるときに前記荷電粒子ビームに曝露可能である、システム。

【請求項9】

前記試料移送カプセルが、開放部分を有する前記容器を形成する本体と、前記開放部分をカバーし、前記閉鎖構成において前記容器を封止するように構成されたプラットフォームと、を更に備える、請求項８に記載のシステム。

【請求項10】

前記荷電粒子ビームシステムが、前記真空チャンバ内に装着されたホルダを更に備え、前記プラットフォームが、前記試料移送カプセルの前記本体から取り外し可能であり、前記試料移送カプセルの前記本体が、前記試料移送カプセルを前記荷電粒子ビームから離れて固定するために前記ホルダとドッキング可能である、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

前記プラットフォームが、前記容器内の不活性ガス圧が前記試料移送カプセルを取り囲む大気圧未満であるときに、前記試料移送カプセルの前記本体に取り付けられ、封止する、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記プラットフォームが、前記プラットフォーム及び前記本体の対応する連結機構を介して前記本体と連結可能であり、前記プラットフォームが、前記プラットフォームが前記プラットフォーム及び前記本体の前記対応する連結機構を介して前記本体上にロックされたときに、前記試料移送カプセルの前記本体に取り付けられ、封止する、請求項１０に記載のシステム。

【請求項13】

請求項１に記載の試料移送カプセルを使用して試料を移送する方法であって、
前記試料移送カプセルを荷電粒子ビームシステムの真空チャンバ内に位置決めすることであって、前記試料移送カプセルが、不活性ガスで充填された前記試料移送カプセルの前記容器内に前記試料を封止する、位置決めすることと、
前記真空チャンバ内に真空を生成するために前記真空チャンバをポンプ圧送することと、
前記試料を荷電粒子ビームに曝露するために前記試料移送カプセルを開放することと、
前記試料移送カプセル内に前記試料を封止するために前記試料移送カプセルを閉鎖することと、
前記試料移送カプセルの前記不活性ガス貯蔵チャンバからの前記不活性ガスで前記容器を充填するために前記試料移送カプセルの前記弁を開放することと、
前記試料移送カプセルを前記真空チャンバから取り外すことと、を含む、方法。

【請求項14】

前記試料を前記荷電粒子ビームに曝露するために前記試料移送カプセルを開放することが、
前記真空チャンバ内に装着されたホルダにおける前記試料移送カプセルの前記容器及び前記不活性ガス貯蔵チャンバをドッキングさせるために前記真空チャンバのステージを制御することと、
前記容器から前記試料移送カプセルのプラットフォームを取り外すために前記ステージを制御することであって、前記試料が前記プラットフォーム上に位置決めされている、制御することと、
前記荷電粒子ビームの経路内に前記試料を位置決めするために前記ステージを制御することと、を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記容器から前記プラットフォームを取り外すために前記ステージを制御することが、前記容器から前記プラットフォームをロック解除するために前記ステージ及び／又はホルダを選択的に移動させることを含む、請求項１４に記載の方法。

【請求項16】

前記容器から前記プラットフォームを取り外すために前記ステージを制御することが、前記真空チャンバの真空圧が前記容器内の不活性ガス圧よりも低くなった後に前記ステージを下げることを含む、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示される技術は、概して、ビームシステムのための試料調製に関し、特に、ビームシステムのための不活性ガス環境下での試料の移送に関する。

【背景技術】

【0002】

集束イオンビーム（focused ion beam、ＦＩＢ）システム及び電子ビームシステムなどの荷電粒子ビームシステムは、荷電粒子ビームを１／１０ミクロンよりも小さいスポットに集束させることができるので、微細構造を生成及び変更するために使用される。そのようなビームシステムは、スパッタリング、化学支援イオンビームエッチング、化学支援電子ビームエッチングなどを通して材料を微細加工するために使用され得、更に、試料上に材料を直接堆積させるために使用され得る。このようにして、ビームシステムは、微小電気機械システム（microelectromechanical systems、ＭＥＭＳ）、半導体、及び薄膜電池のマイクロメートル及びナノメートルレベルの製造のために有用である。

【発明の概要】

【0003】

ビームシステムの真空チャンバへ及び真空チャンバから不活性ガス環境内で試料を移送するための様々なアプローチが提供される。一実施例では、装置は、輸送中に試料を貯蔵するように構成された容器であって、閉鎖構成と開放構成との間で調整可能である容器と、不活性ガスを貯蔵するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバと、容器が閉鎖構成にあるときに不活性ガスが不活性ガス貯蔵チャンバから容器に流れることを選択的に可能にするように構成された弁と、を備える。このようにして、試料は、輸送中及びビームシステム真空チャンバが大気に通気されている間、不活性ガス環境において維持され得、それによって、大気への試料の曝露を低減し、その後、試料の酸化又は窒化などの試料の化学反応の可能性及び速度を低減する。

【図面の簡単な説明】

【0004】

開示される技術の前述及び他の目的、特徴、及び利点は、添付の図面を参照して進められる以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。

【0005】

【図1】実施例による、例示的なビームシステムを例解するブロック図を示す。

【図2】実施例による、例示的な試料移送カプセルを例解するブロック図を示す。

【図3】実施例による、ビームシステムを用いた撮像のために図２の試料移送カプセルを用いて試料を移送するための例示的な方法を例解するブロック図を示す。

【図4】実施例による、ビームシステムを用いた撮像のために図２の試料移送カプセルを用いて試料を移送するための例示的な方法を例解する高レベルフローチャートを示す。

【図5】実施例による、別の例示的な試料移送カプセルを例解するブロック図を示す。

【図6】実施例による、ビームシステムを用いた撮像のために図５の試料移送カプセルを用いて試料を移送するための例示的な方法を例解するブロック図を示す。

【図7】実施例による、ビームシステムを用いた撮像のために図５の試料移送カプセルを用いて試料を移送するための別の例示的な方法を例解する高レベルフローチャートを示す。

【図8】実施例による、第１の構成における例示的な試料移送カプセルの斜視図を例解する図を示す。

【図9】実施例による、第２の構成における図８の試料移送カプセルの斜視図を例解する図を示す。

【図10】実施例による、図８の試料移送カプセルの斜視断面図を例解する図を示す。

【図11】実施例による、ビームシステムを用いた撮像のために図８の試料移送カプセルを用いて試料を移送するための例示的な方法を例解する高レベルフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本開示は、ビームシステムのための試料を移送することに関する。特に、ビームシステムのための不活性ガス環境下で試料を移送するためのシステム、装置、及び方法が提供される。試料は、図１に描写されるデュアルビームシステムなどの荷電粒子ビームシステムを使用して撮像及び処理され得る。そのようなビームシステムは、試料がビームシステムによって調査又は処理されている間に真空にポンプ圧送される真空チャンバを含むが、試料は、空気に曝露されると、酸化又は窒化などの望ましくない化学変化を受けやすい場合がある。本明細書で更に説明されるように、試料移送カプセルは、試料を保存するためにアルゴンなどの不活性ガス中に完全に浸漬された試料を維持し得る。試料移送カプセルは、真空チャンバが排気されるときに、撮像及び／又は処理するために試料が真空チャンバ内で曝露されることを可能にする。更に、真空チャンバから試料を取り外すときに試料を保存し続けるために、試料移送カプセルは、カプセルが真空チャンバ内に封止されている間に試料移送カプセルが不活性ガスでそれ自体が充填され得るように、不活性ガスを貯蔵する内蔵不活性ガス貯蔵チャンバを含む。試料移送カプセルは、試料移送カプセルの容器と不活性ガス貯蔵チャンバとの間の弁を制御することによって、それ自体が充填され得、試料が、容器内に貯蔵され得る。いくつかの実施例では、弁は、荷電粒子ビームシステムの真空チャンバ内のステージの位置を調整することによって、開放位置と閉鎖位置との間で調整され得る。不活性ガス貯蔵チャンバは、試料移送カプセルが荷電粒子ビームシステムから取り外されるときに、試料移送カプセルの残り部分に取り付けられ得る。更に、試料移送カプセルの容器は、移送中に試料を貯蔵するように構成され、開放構成と閉鎖構成との間で調整可能である。容器は、容器が開放構成にあるときに、真空チャンバ又は大気など、試料移送カプセルを取り囲む容積と流体連通し、容器は、容器が閉鎖構成にあるときに、試料移送カプセルを取り囲む容積と流体連通しない。換言すれば、試料移送カプセルの容器は、閉鎖構成において外部流体連通から封止され、開放構成において外部流体連通から開封され得る。追加的に、本明細書で更に考察されるように、試料移送カプセル内に貯蔵された試料は、容器が開放構成にあるときに荷電粒子ビームによって直接照射され得るが、試料は、容器が閉鎖構成にあるときに荷電粒子ビームによって直接照射され得ない。図２に描写される試料移送カプセルなどの試料移送カプセルの一実施例は、周囲空気圧に対するカプセル内の不活性ガスの圧力に基づいて、カプセル内に試料を封止し得る。図３及び図４に描写される方法などの、ビームシステムへ及びビームシステムから試料を移送するための方法は、このように、試料移送カプセルを開放するために真空チャンバをポンプ圧送することを含み得る。図５に描写される試料移送カプセルなどの、試料移送カプセルの別の実施例は、試料移送カプセルの本体上にプラットフォームを移動させることによって、例えば、本体上にプラットフォームをロックすることによって、例えば、本体上にプラットフォームをねじ込むことによって、カプセル内に試料を封止し得る。したがって、図６及び図７に描写される方法などの、ビームシステムへ及びビームシステムから試料を移送するための方法は、試料移送カプセルをロック解除することによって、試料移送カプセルを開放するために、例えば、プラットフォームを回転させ、ねじを外すことによって、カプセルの本体に対してカプセルのプラットフォームを移動させることを含み得る。図８～図１０に描写される試料移送カプセルなどの、試料移送カプセルの更に別の実施例は、試料移送カプセルのカバーを作動させるためのモータを含み得る。したがって、図１１に描写される方法など、そのような試料移送カプセルを用いてビームシステムへ及びビームシステムから試料を移送するための方法は、カバーを選択的に開放及び閉鎖し、並びに不活性ガスでカプセルを充填するために弁を選択的に制御するように、試料移送カプセルを制御することを含み得る。

【0007】

図１を参照すると、代表的な実施例では、マルチビームシステムは、概して１０２で示される走査型電子顕微鏡（scanning electron microscope、ＳＥＭ）と、概して１０４で示されるイオンビームカラムと、を備える、デュアルビームシステム１００として構成することができる。ＳＥＭ１０２は、集光レンズ１１６及び対物レンズ１０６などの１つ以上の荷電粒子ビーム（charged particle beam、ＣＰＢ）レンズを備えることができる。いくつかの実施例では、１つ以上のＣＰＢレンズは、磁気レンズとすることができ、特に、対物レンズ１０６は、磁気対物レンズとすることができる。イオンビームカラム１０４は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）をワークピースＷに提供するように配設され、ＳＥＭ１０２は、ワークピースＷの画像の生成のために位置付けられる。ワークピースＷは、本明細書で更に説明するように、試料移送カプセル１７０を介してデュアルビームシステム１００へ及びデュアルビームシステム１００から移送される、撮像及び／又は処理される試料を備える。

【0008】

ＳＥＭ１０２及びイオンビームカラム１０４は、ワークピースＷを保持するための移動可能位置決めシステム１１０を収容する真空チャンバ１０８に装着することができる。真空チャンバ１０８は、真空チャンバ１０８に結合された真空ポンプ１８０などの真空ポンプを使用して排気することができる。以下で更に詳細に考察されるように、位置決めシステム１１０は、Ｙ軸がページの平面に垂直である、又は代替的に傾斜（tilt、Ｔ）軸及び回転（rotation、Ｒ）軸に沿っている、座標系１５０に関して示されているように、Ｘ軸、Ｙ軸、及び／又はＺ軸に沿って移動可能であり得る。いくつかの実施例では、ＳＥＭ１０２は、ワークピースＷの上方に垂直に配設することができ、ワークピースＷを撮像するために使用することができ、イオンビームカラム１０４は、ある角度で配設することができ、ワークピースＷを機械加工及び／又は処理するために使用することができる。図１は、ワークピースＷに対するＳＥＭ１０２及びイオンビームカラム１０４の例示的な配向を示す。

【0009】

ＳＥＭ１０２は、電子源１１２を備えることができ、電子源１１２からの「生の」放射線ビームを操作し、それに対して集束、収差緩和、（アパーチャを使用した）クロッピング、フィルタリングなどの動作を実行するように構成することができる。ＳＥＭ１０２は、粒子光学軸１１５に沿って伝搬する入力荷電粒子のビーム１１４（例えば、電子ビーム）を生成することができる。ＳＥＭ１０２の集光レンズ１１６及び対物レンズ１０６などの１つ以上のレンズ（例えば、ＣＰＢレンズ）は、ワークピースＷ上にビーム１１４を集束させるように構成される。いくつかの実施例では、ＳＥＭ１０２は、ビーム１１４を操向するように構成することができる偏向ユニット１１８を備えることができる。例えば、ビーム１１４は、調査される試料又は処理されるワークピースを横切る走査運動（例えば、ラスター又はベクトル走査）において操向することができる。

【0010】

デュアルビームシステム１００は、とりわけ、偏向ユニット１１８、荷電粒子ビーム（ＣＰＢ）レンズ１０６、１１６、及び検出器（図示せず）を制御するため、検出器から収集された情報を表示ユニット上に表示するためのコンピュータ処理カプセル及び／又はコントローラ１２８を更に備えることができる。場合によっては、制御コンピュータ１３０は、様々な励起を確立し、撮像データを記録し、ＳＥＭ及びＦＩＢの両方の動作を概して制御するために提供される。

【0011】

イオンビームカラム１０４は、イオン源（例えば、プラズマ源１２０）と、イオンビーム光学系１２２と、を備えることができる。例解される実施例では、イオンビームカラム１０４は、プラズマ集束イオンビーム（plasma focused ion beam、ＰＦＩＢ）であるが、他の実施例では、イオンビームカラム１０４は、液体金属イオン源（liquid metal ion source、ＬＭＩＳ）を有する標準集束イオンビーム（ＦＩＢ）、又は集束イオンビームカラムと互換性のある任意の他のイオン源であることができる。イオンビームカラム１０４は、イオン光学軸１２５に沿ってイオンビーム１２４を生成及び／又は方向付けすることができる。上述のように、イオンカラム１０４は、切開、フライス加工、エッチング、堆積などの、ワークピースＷに対する撮像、処理、及び／又は機械加工操作を実行するために使用することができる。

【0012】

イオンビームがＰＦＩＢである実施例では、イオン源１２０は、それぞれの弁によってイオン源１２０に結合されたガス源を含むガスマニホールド１４０を介して複数のガスに流体結合することができる。イオン源１２０の動作中、ガスを、導入することができ、ガスは、帯電又はイオン化され、それによってプラズマを形成する。次いで、プラズマから抽出されたイオンは、イオンビームカラム１０４を通して加速され、イオンビームになることができる。他の実施例では、システム１００は、１つ以上のレーザ、又は他のタイプのフライス加工ツール若しくは診断ツールを備えることができる。

【0013】

マルチビームシステムが図１に関して本明細書で説明されるが、他の例解的かつ非限定的な実施例では、試料は、ＦＩＢカラムのみを有する荷電粒子ビームシステム、ＳＥＭ若しくは透過型電子顕微鏡（transmission electron microscope、ＴＥＭ）のみを備える他の単一ビーム荷電粒子ビームシステム、又はブロードイオンビーム（broad ion beam、ＢＩＢ）を装備したシステムの真空チャンバに移送され得ることを理解されたい。

【0014】

上述のように、そのようなマルチビームシステムは、ワークピースＷを保持及び位置決めするように構成された位置決めシステム（例えば、ステージ）１１０を備えることができる。位置決めシステム１１０は、直線運動（例えば、ワークピース上の分析のために特定の領域を選択するため）、及び／又は角運動若しくは回転運動（例えば、機器に対するワークピースの選択された角度を達成するため）を含む多数の自由度でキャリア要素を位置決め／移動させることができる。

【0015】

本明細書で上述されたように、ワークピースＷは、空気中での酸化又は窒化などの試料の化学反応を受けやすい場合がある。本明細書で上述されたように、真空チャンバ１０８は、真空ポンプ１８０を用いて排気されるが、ワークピースＷは、真空チャンバ１０８に搬送するときに、及び真空チャンバ１０８の大気を排気する前に、並びにワークピースＷを真空チャンバ１０８から取り外すときに、ワークピースＷが空気に曝露され得る。ワークピースＷの酸化又は窒化などの試料の化学反応を回避するために、ワークピースＷは、不活性ガス環境においてワークピースＷを貯蔵する試料移送カプセル１７０を介して真空チャンバ１０８へ及び真空チャンバ１０８から移送され得る。例えば、試料移送カプセル１７０は、アルゴン又は別の希ガス下でワークピースＷを貯蔵し得るが、不活性化合物ガスがワークピースＷの組成に応じて使用され得ることを理解されたい。試料移送カプセル１７０が真空チャンバ１０８から取り外され得るように真空チャンバ１０８を通気する前にワークピースＷを不活性ガス環境に固定するために、試料移送カプセル１７０は、ワークピースＷを貯蔵するための容積を画定する区画又は容器を不活性ガスで充填するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバ１７２を含む。

【0016】

いくつかの実施例では、ワークピースＷは、例えば、デュアルビームシステム１００で撮像及び／又は処理する最中に、試料移送カプセル１７０から分離され得る。例えば、試料移送カプセル１７０は、真空チャンバ１０８内に装着されたホルダ１７５にドッキングされ得る。そのような試料移送カプセル１７０のための例示的なシステム及び方法は、図２～図７に関して本明細書で更に説明される。他の実施例では、試料移送カプセル１７０は、位置決めステージ１１０に装着され得、デュアルビームシステム１００で撮像及び／又は処理する間、ワークピースＷを保持し得る。そのような試料移送カプセル１７０のための例示的なシステム及び方法は、図８～図１１に関して本明細書で更に説明される。

【0017】

図２は、実施例による、試料移送カプセル２０１のための例示的なシステム２００を例解するブロック図を示す。試料移送カプセル２０１は、アルゴンなどの不活性ガス２０７を貯蔵する不活性ガス容器２０５を備える。試料移送カプセル２０１は、本明細書で上述されたワークピースＷを備え得る、試料２２０を貯蔵するための容器２０８を更に備える。特に、容器２０８は、試料２２０を貯蔵するための試料容積２１２を形成するハウジング又は本体２１０を備える。描写されるように、本体２１０は、本体２１０によって囲まれていない試料容積２１２の側部を構成する開放部分を有する試料容積２１２を画定する容器２０８を形成する。試料移送カプセル２０１は、試料２２０がその上に位置決めされる試料ホルダ又はプラットフォーム２２２を更に備える。本体２１０とプラットフォーム２２２との間の空間は、例解的かつ非限定的な実施例としてＯリングを備え得るガスケット２１３によって封止され得る。このようにして、プラットフォーム２２２は、試料容積２１２の開放部分をカバーし、試料容積を閉鎖構成で封止するように構成され、プラットフォーム２２２は、試料容積２１２を開封するために本体２１０から取り外し可能である。

【0018】

試料移送カプセル２０１は、弁２０９が開放位置にあるときに、不活性ガス容器２０５内の不活性ガス２０７が試料容積２１２に流入することを可能にするように構成された弁２０９を更に備える。いくつかの実施例では、試料移送カプセル２０１は、不活性ガス容器２０５と本体２１０との間に圧力を加え、それによって、描写されるように閉鎖位置に弁２０９を保持するように構成された１つ以上の弁ばね２１５及び２１６を更に備え得る。閉鎖位置では、不活性ガス２０７は、不活性ガス容器２０５から試料容積２１２に流れない。しかしながら、不活性ガス容器２０５から試料容積２１２への不活性ガス２０７の移送を結合し、選択的に可能にするために、様々な弁付き接続が使用され得ることが理解されるであろう。

【0019】

描写されるように、試料移送カプセル２０１は、例解的な実施例として移動可能位置決めシステム１１０を備え得るビームシステムのステージ２２４上に位置決めされ得る。更に、試料移送カプセル２０１は、システム２００のホルダ２３０にドッキングするように適合され得る。例えば、ホルダ２３０は、デュアルビームシステム１００の真空チャンバ１０８内に位置決めされ得、このように、ホルダ２３０は、ホルダ１７５を備え得る。ホルダ２３０は、試料移送カプセル２０１がホルダ２３０内に位置決めされたときに試料移送カプセル２０１を把持するように構成され得る。例えば、ホルダ２３０は、試料移送カプセル２０１を把持するように電気機械的に作動され得る。別の実施例として、ホルダ２３０は、試料移送カプセル２０１がホルダ２３０内に上向きに押されたときに試料移送カプセル２０１をラッチするラッチデバイスを備え得、試料移送カプセル２０１が再びホルダ２３０内に上向きに押されたときに、ラッチデバイスは、試料移送カプセル２０１をラッチ解除する。そのようなラッチデバイスは、異なる実施例では、機械的又は電気的に作動され得る。更に別の実施例として、ホルダ２３０及び試料移送カプセル２０１は、試料移送カプセル２０１が一方の側からホルダ２３０に挿入され得るように構成され得、ホルダ２３０は、カプセル２０１がホルダ２３０に挿入されるときに、不活性ガス容器２０５及び本体２１０を固定するように構成され、そのため、ステージ２２４がホルダ２３０から離れて下がるときに本体２１０がプラットフォーム２２２から取り外される。

【0020】

移動可能ステージ２２４は、移送のために試料を不活性ガス環境内に浸漬するために、ビームシステムの真空チャンバ内で選択的に移動され得る。例解的な実施例として、図３は、実施例による、デュアルビームシステム１００などのビームシステムを用いた撮像のために試料移送カプセル２０１を用いて試料を移送するための例示的な方法３００を例解するブロック図を示す。

【0021】

方法３００は、３０５で開始する。３０５において、試料移送カプセル２０１は、デュアルビームシステム１００の真空チャンバ１０８などのビームシステムの真空チャンバ内のステージ２２４上に位置決めされる。試料２２０は、試料容積２１２内に位置決めされ、試料容積２１２が、試料移送カプセル２０１の陰影領域によって描写されるように、不活性ガス２０７で充填される。試料容積２１２は、試料移送カプセル２０１が、例えば、グローブボックス内にある間に不活性ガス２０７で充填され得、試料容積２１２内の圧力は、例解的な実施例として１バール未満であり得る。試料移送カプセル２０１の上部（例えば、本体２１０及び不活性ガス容器２０５）、並びに試料移送カプセル２０１の下部（例えば、プラットフォーム２２２）は、周囲空気の大気圧がおおよそ１バールであるため、周囲空気の大気圧などの圧力差によって、ガスケット２１３を介して一緒に押され、封止される。ステージ２２４は、ホルダ２３０の下に試料移送カプセル２０１を位置決めするように制御される。

【0022】

３１０において、ステージ２２４は、ホルダ２３０内で試料移送カプセル２０１をドッキングさせるために、上向き（例えば、＋ｚ）方向に移動する。試料移送カプセル２０１がホルダ２３０内にドッキングされている間、真空チャンバは、空気を排気するためにポンプ圧送され、このように、真空チャンバ内の圧力を低下させる。真空チャンバに対する試料容積２１２内の不活性ガスの結果として生じる過圧は、このように、試料移送カプセル２０１を開放するのに役立つ。

【0023】

このように、３１５において、ステージ２２４は、試料移送カプセル２０１の上部がホルダ２３０内にドッキングされている間に、下向き（例えば、－ｚ）方向に移動するように制御される。試料容積２１２が開封されると、プラットフォーム２２２及び試料２２０は、試料移送カプセル２０１の上部から解放される。３２０において、ステージ２２４は、ＳＥＭカラム及び／又はＦＩＢカラム３２２のビーム経路内に試料２２０を位置決めするために方向（例えば、例解的かつ非限定的な実施例として＋ｘ方向）に移動するように制御される。試料２２０は、このように、カラム３２２を制御することによって撮像及び／又は成形され得る。

【0024】

試料２２０を撮像及び／又は成形した後、ステージ２２４は、ドッキングされた試料移送カプセル２０１に戻る（例えば、例解的かつ非限定的な実施例として－ｘ方向に）ために、３２５で制御される。描写されるように、試料容積２１２は、不活性ガスで充填されていない。しかしながら、試料容積２１２は、ガスケット２１３によって封止され、試料２２０の周囲で高真空である。

【0025】

３３０において、ステージ２２４は、不活性ガス２０７が試料２２０を取り囲む試料容積２１２を充填するために不活性ガス容器２０５から流れるように、弁２０９を開放するために上向き（例えば、＋ｚ）方向に移動するように制御される。描写されるように、ステージ２２４の上向きの運動は、弁２０９を開放するためにばね２１５及び２１６を圧縮する。試料容積２１２を不活性ガス２０７で充填した後、試料容積２１２及び不活性ガス容器２０５内の全圧は、１バールよりわずかに低い。ビームシステムの真空チャンバは、次いで、周囲圧力が大気圧（例えば、１バール）に達するまで通気され、それによって、試料容積２１２を封止し、試料移送カプセル２０１を一緒に保持する。

【0026】

３３５において、ステージ２２４は、ホルダ２３０から離れて下向き（例えば、－ｚ）方向に移動して、ホルダ２３０から試料移送カプセル２０１を取り外すように制御される。次いで、試料移送カプセル２０１は、例えば、試料２２０をグローブボックス、別のビームシステム、イオン研磨機、又は別のシステムに移送するために、真空チャンバから取り外され得、試料２２０は、そのような移送中、封止された試料容積２１２の不活性ガス環境内に維持される。

【0027】

試料移送カプセル２０１が不活性ガス環境下で試料を移送するためにどのように使用され得るかを更に例解するために、図４は、実施例による、デュアルビームシステム１００などのビームシステムを用いた撮像及び／又は成形のために試料移送カプセル２０１を用いて試料を移送するための例示的な方法４００を例解する高レベルフローチャートを示す。方法４００は、コントローラ１２８の非一時的メモリに格納された実行可能命令として実装され得、命令は、例解的かつ非限定的な実施例として、コントローラ１２８によって実行されるときに、コントローラ１２８に本明細書に説明される動作を実行させるが、本明細書で更に考察されるように動作の１つ以上がビームシステムのオペレータによって手動で実行され得ることを理解されたい。

【0028】

方法４００は、４０５で開始する。４０５において、方法４００は、試料移送装置又は試料移送カプセルをビームシステムのステージ上に位置決めする。試料移送カプセルは、例えば、オペレータによって、ビームシステムのステージ上に手動で位置決めされ得、又は自動化された設定では、試料移送カプセルは、実施例としてロボットアームを介してビームシステムのステージ上に自動的に位置決めされ得る。試料移送カプセルは、ビームシステムを用いて撮像及び／若しくは成形され、又は別様に処理される試料を含み、試料は、試料移送カプセル内のアルゴンなどの不活性ガス内に浸漬され、試料容積内の不活性ガス圧は、試料移送カプセルが周囲空気のより高い大気圧に起因して封止されるように、大気圧未満である。

【0029】

４１０において、方法４００は、ホルダ１７５又は２３０などのビームシステムのホルダ内に移送カプセル又は試料移送カプセルを位置決めするために、ステージ位置を制御する。試料移送カプセルは、ホルダが試料移送カプセルを把持又はラッチするように、ホルダ内にドッキングされ得る。４１５において、方法４００は、真空チャンバが真空圧に達するまで、例えば、１つ以上の真空ポンプ１８０を使用して、真空チャンバをポンプ圧送する。試料移送カプセルは、試料容積内の不活性ガスの過圧に起因して、真空チャンバの圧力が試料移送カプセルの試料容積内の不活性ガス圧未満になると、開封し始める。４２０において、方法４００は、例えば、試料２２０がその上に位置決めされたプラットフォーム２２２を試料移送カプセル２０１の残りの部分から離れるように下げることによって、試料移送カプセル又は試料移送装置を開放するためにステージ位置を制御する。

【0030】

次いで、４２５において、方法４００は、ビームシステムのビーム経路内に試料を位置決めするために、ステージ位置を制御する。その後、４３０において、方法４００は、試料の撮像及び／又は成形を実行するために、ビームシステムを制御する。

【0031】

試料の撮像及び／又は他の処理が完了すると、方法４００は、４３５に続く。４３５において、方法４００は、例えば、試料２２０がその上に位置決めされたプラットフォーム２２２を移動させて、試料移送カプセル２０１の上部に戻して、プラットフォーム２２２を本体２１０及び／又はガスケット２１３に対して押すことによって、試料移送カプセル又は試料移送装置を閉鎖するためにステージ位置を制御する。次いで、４４０において、方法４００は、試料容積をアルゴンなどの不活性ガスで充填するために、ステージ位置を制御する。例えば、方法４００は、上向きに移動するためにステージ位置を制御し得、それによって、不活性ガス２０７が不活性ガス容器２０５から試料容積２１２に流れるように、弁２０９を開放するために弁ばね２１５及び２１６を圧縮する。方法４００は、例えば、試料容積２１２が不活性ガス２０７で充填されることを可能にするために、閾値時間量の間、上向きに押し、次いで、閾値時間量が経過すると、弁２０９を開放状態に保持するために上向きに押すことを停止し得る。代替的に、試料容積２１２の圧力が、試料体積が所望の不活性ガス圧にいつ到達するかを判定するために圧力センサを介して監視され得、その時点で、方法４００は、弁２０９を開放状態に保持するために上向きへ押すことを停止し得ることを理解されたい。いくつかの実施例では、不活性ガス容器２０５は、例えば、何バールもの不活性ガス２０７を再充填する前に、多数の加圧サイクル及び／又はカプセル移送のために十分なアルゴンを貯蔵することができる。

【0032】

試料容積を不活性ガスで充填した後、方法４００は、４４５に続き、方法４００は、真空チャンバを大気圧に通気し、それによって、真空チャンバ及び試料容積の相対圧力に起因して試料移送装置又は移送カプセルを封止する。４５０において、方法４００は、試料移送カプセルをホルダから離して位置決めするために、ステージ位置を制御する。４５５において、方法４００は、試料移送装置又は移送カプセルをステージから取り外す。試料移送カプセルは、例えば、オペレータによって、ビームシステムのステージから手動で取り外され得、又は自動化された設定では、試料移送カプセルは、本明細書で上述されたロボットアームを介してビームシステムのステージから自動的に取り外され得る。次いで、方法４００は、戻る。

【0033】

このように、試料が周囲大気圧に対する試料容積の不活性ガス圧に起因して不活性ガス環境内に封止される、試料移送カプセルが提供される。試料移送カプセルは、試料を不活性ガス環境内に維持しながら、試料がビームシステムの真空チャンバへ及び真空チャンバから移送されることを可能にし、それによって、大気への試料の曝露を低減する。

【0034】

試料移送カプセル２０１は、不活性ガス圧が大気圧よりも低いときに試料容積内の試料を大気から封止するが、他の実施例では、試料移送カプセルは、試料容積内の不活性ガス圧が大気圧を上回るときであっても、試料を大気から封止し得る。例解的かつ非限定的な実施例として、図５は、試料容積５１２内の不活性ガス圧に関わらず、試料容積５１２内に試料５２０を封止する、実施例による、別の試料移送カプセル５０１のための例示的なシステム５００を例解するブロック図を示す。試料移送カプセル２０１と同様に、試料移送カプセル５０１は、アルゴンなどの不活性ガス５０７を貯蔵する不活性ガス容器５０５と、本明細書で上述されたワークピースＷを備え得る、試料５２０を貯蔵するための試料容積５１２を形成するハウジング又は本体５１０を備える容器５０８と、を備える。試料移送カプセル５０１は、試料５２０がその上に位置決めされる試料ホルダ又はプラットフォーム５２２を更に備える。容器５０８の一方の側は、試料移送カプセル５０１の容器５０８が閉鎖構成にあるときにプラットフォーム５２２によってカバーされる開放部分又は開放側を備える。そのような閉鎖構成では、本体５１０とプラットフォーム５２２との間の空間は、試料容積５１２を封止するために、例解的かつ非限定的な実施例としてＯリングを備え得るガスケット５１３によって封止され得る。

【0035】

試料移送カプセル５０１は、弁５０９が開放位置にあるときに、不活性ガス容器５０５内の不活性ガス５０７が試料容積５１２に流入することを可能にするように構成された弁５０９を更に備える。試料移送カプセル５０１は、不活性ガス容器５０５と本体５１０との間に圧力を加え、それによって、描写されるように閉鎖位置に弁５０９を保持するように構成された１つ以上の弁ばね５１５及び５１６を更に備え得る。閉鎖位置では、不活性ガス５０７は、不活性ガス容器５０５から試料容積５１２に流れない。

【0036】

描写されるように、試料移送カプセル５０１は、例解的な実施例として移動可能位置決めシステム１１０を備え得るビームシステムのステージ５２４上に位置決めされ得る。更に、試料移送カプセル５０１は、システム５００のホルダ５３０にドッキングするように適合され得る。例えば、ホルダ５３０は、デュアルビームシステム１００の真空チャンバ１０８内に位置決めされ得、このように、ホルダ５３０は、ホルダ１７５を備え得る。ホルダ５３０は、試料移送カプセル５０１がホルダ５３０内に位置決めされたときに試料移送カプセル５０１を把持するように構成され得る。例えば、ホルダ５３０は、試料移送カプセル５０１を把持するように電気機械的に作動され得る。別の実施例として、ホルダ５３０は、試料移送カプセル５０１がホルダ５３０内に上向きに押されたときに試料移送カプセル５０１をラッチするラッチデバイスを備え得、ラッチデバイスは、試料移送カプセル５０１が再びホルダ５３０内に上向きに押されたときに試料移送カプセル５０１をラッチ解除する。そのようなラッチデバイスは、異なる実施例では、機械的又は電気的に作動され得る。

【0037】

更に、本体５１０及びプラットフォーム５２２は、本体５１０及びプラットフォーム５２２を連結させるように構成されたそれぞれの連結機構５１９及び５２９を備える。連結機構５１９及び５２９は、プラットフォーム５２２が選択的に移動されて本体５１０に結合されるときに、本体５１０とプラットフォーム５２２とを機械的に連結するように構成された、ねじ山、ラッチ、バヨネット（bayonet）などの機械連結機構を備え得る。例えば、連結機構５１９及び５２９が対応するねじ山又は対応する螺旋構造を備える実施例では、プラットフォーム５２２は、ねじ山が面共有接触するように、本体５１０に対してプラットフォーム５２２を回転させることによって、本体５１０に結合され得る。換言すれば、プラットフォーム５２２は、いくつかの実施例では、本体５１０にねじ留めされ得る。例えば、プラットフォーム５２２が連結機構（例えば、ねじ山）５１９及び５２９を介して本体５１０に結合する場合、試料移送カプセル５０１は、周囲大気に対する試料容積５１２内の不活性ガスの相対圧力に関わらず封止され得る。このように、試料容積５１２内の不活性ガス圧は、所望される場合、１バールを上回り得る。他の実施例では、連結機構５１９及び５２９は、連結機構５１９及び５２９が面共有接触状態にあるときにプラットフォーム５２２を本体５１０にロックするように構成された電磁ロックを備え得る。例えば、連結機構５１９又は５２９の一方は、電磁石を備え得、他方の連結機構５１９又は５２９は、電機子台板を備え得る。概して、連結機構５１９及び５２９は、連結機構５１９及び５２９が互いに対して選択的に移動されるときにプラットフォーム５２２を本体５１０に嵌合及びロックするように構成されている。

【0038】

図２及び図５は、それぞれ、試料移送カプセル２０１及び５０１の断面図を描写し、試料移送カプセル２０１及び５０１は、例解的かつ非限定的な実施例として、円筒形状、矩形形状、又は別の形状を備え得ることを理解されたい。

【0039】

移動可能ステージ５２４は、移送のために試料を不活性ガス環境内に浸漬するために、ビームシステムの真空チャンバ内で選択的に移動され得る。更に、移動可能ステージ５２４は、連結機構５１９及び５２９をロックするために本体５１０に対してプラットフォーム５２２を移動することによって、試料移送カプセル５０１を開放及び閉鎖するために選択的に移動され得、それによってプラットフォーム５２２を本体５１０にロックする。例解的な実施例として、図６は、実施例による、デュアルビームシステム１００などのビームシステムを用いた撮像のために試料移送カプセル５０１を用いて試料を移送するための例示的な方法６００を例解するブロック図を示す。

【0040】

方法６００は、６０５で開始する。６０５において、試料移送カプセル５０１は、デュアルビームシステム１００の真空チャンバ１０８などのビームシステムの真空チャンバ内のステージ５２４上に位置決めされる。試料５２０は、試料容積５１２内に位置決めされ、試料容積５１２が、試料移送カプセル５０１の陰影領域によって描写されるように、不活性ガス５０７で充填される。試料容積５１２は、試料移送カプセル５０１が、例えば、グローブボックス内にある間に不活性ガス５０７で充填され得、試料容積５１２内の圧力は、例解的な実施例として１バール未満、１バールに等しく、又は所望される場合、１バールより大きくなり得る。試料移送カプセル５０１の上部（例えば、本体５１０及び不活性ガス容器５０５）及び試料移送カプセル５０１の下部（例えば、プラットフォーム２２２）は、連結機構５１９及び５２９を介して一緒に結合され、ガスケット５１３を介して封止される。ステージ５２４は、ホルダ５３０の下に試料移送カプセル５０１を位置決めするように制御される。

【0041】

６１０において、方法６００は、ホルダ５３０内に試料移送カプセル５０１をドッキングさせるために、試料移送カプセル５０１を上向き（例えば、＋ｚ）方向に移動する。ビームシステムの真空チャンバは、真空チャンバから大気ガスを排気するために、ホルダ５３０内に試料移送カプセル５０１をドッキングしている間にポンプ圧送され得る。ホルダ５３０が試料移送カプセル５０１の上部を把持している間に、ステージ５２４は、プラットフォーム５２２を本体５１０からロック解除するためにプラットフォーム５２２を移動し、このように、試料移送カプセル５０１を開放する。例えば、連結機構５１９及び５２９がねじ山を備える場合、ステージ５２４は、プラットフォーム５２２を本体５１０からねじを外すために、回転し、下がり得る。６１５において、方法６００は、プラットフォーム５２２及び試料５２０を試料移送カプセル５０１の上部から離れて下向き（例えば、－ｚ）方向に下げるために、ステージ５２４を制御する。次いで、６２０において、方法６００は、例えば、プラットフォーム５２２を（例えば、非限定的な実施例として＋ｘ方向に）平行移動させることによって、撮像及び／又は成形のためにビームカラム６２２のビーム経路内に試料５２０を位置決めするために、ステージ５２４を制御する。

【0042】

６２５において、試料５２０の撮像及び／又は成形の後、方法６００は、例えば、プラットフォーム５２２を（例えば、非限定的な実施例として－ｘ方向に）平行移動させ、ホルダ５３０にドッキングされた本体５１０に向かって上向き（例えば、＋ｚ）方向にプラットフォーム５２２を上げることによって、試料５２０及びプラットフォーム５２２を試料移送カプセル５０１の本体５１０に戻すようにステージ５２４を制御する。特に、方法６００は、プラットフォーム５２２が連結機構５１９及び５２９を介して本体５１０上にロックされるように、その上にプラットフォーム５２２を有するステージ５２４を移動させることによって、試料移送カプセル５０１を閉鎖及び封止する。一実施例として、方法６００は、連結機構５１９及び５２９が対応するねじ山を備える実施例では、プラットフォーム５２２を本体５１０上にねじ留めするためにステージ５２４を移動し得る。

【0043】

６３０において、方法６００は、上向き（例えば、＋ｚ）方向に移動するためにステージ５２４を制御し、それによって、不活性ガス５０７が不活性ガス容器５０５から試料容積５１２に流れるように、弁５０９を開放するために弁ばね５１５及び５１６を圧縮する。試料容積５１２を不活性ガス５０７で充填した後、６３５において、方法６００は、試料移送カプセル５０１をホルダ５３０から離れるように下向き（例えば、－ｚ）方向に下げる。その中に不活性ガス環境内に封止された試料５２０を有する試料移送カプセル５０１は、次いで、ステージ５２４から、したがって、ビームシステムから取り外され得る。

【0044】

試料移送カプセル５０１が不活性ガス環境下で試料を移送するためにどのように使用され得るかを更に例解するために、図７は、実施例による、デュアルビームシステム１００などのビームシステムを用いて撮像及び／又は成形するために試料移送カプセル５０１を用いて試料を移送するための例示的な方法７００を例解する高レベルフローチャートを示す。方法７００は、コントローラ１２８の非一時的メモリに格納された実行可能命令として実装され得、命令は、例解的かつ非限定的な実施例として、コントローラ１２８によって実行されるときに、コントローラ１２８に本明細書に説明される動作を実行させるが、本明細書で更に考察されるように動作の１つ以上がビームシステムのオペレータによって手動で実行され得ることを理解されたい。

【0045】

方法７００は、７０５で開始する。７０５において、方法７００は、試料移送装置又は移送カプセルをビームシステムのステージ上に位置決めする。試料移送カプセルは、例えば、オペレータによって、ビームシステムのステージ上に手動で位置決めされ得、又は自動化された設定では、試料移送カプセルは、実施例としてロボットアームを介してビームシステムのステージ上に自動的に位置決めされ得る。試料移送カプセル５０１を備え得る試料移送カプセルは、ビームシステムを用いて撮像及び／若しくは成形され、又は別様に処理される試料を貯蔵し、試料は、試料移送カプセルにおけるアルゴンなどの不活性ガス内に浸漬される。

【0046】

７１０において、方法７００は、ホルダ１７５又は５３０などのビームシステムのホルダ内に移送カプセル又は試料移送装置を位置決めするために、ステージ位置を制御する。試料移送カプセルは、ホルダが試料移送カプセルを把持又はラッチするように、ホルダ内にドッキングされ得る。７１５において、方法７００は、真空チャンバ内の大気を排気するために、例えば、１つ以上の真空ポンプ１８０を使用して、真空チャンバをポンプ圧送する。大気が真空チャンバから排気されると、試料は、真空チャンバ内で曝露され得る。そのために、７２０において、方法７００は、例えば、試料５２０がその上に位置決めされたプラットフォーム５２２を移動させて本体５１０からプラットフォーム５２２をロック解除し、次いで、プラットフォーム５２２を試料移送カプセル５０１の本体５１０から離れるように下げることによって、移送カプセル又は試料移送装置をロック解除及び開放するためにステージ位置を制御する。一実施例として、方法７００は、連結機構５１９及び５２９がねじ山を備える実施例では、プラットフォーム５２２を本体５１０から螺旋状に回転させるか又はねじを外すことによって、プラットフォームを移動し得る。不活性ガスは、試料移送カプセルが開放されるにつれて真空チャンバ内で消散するか、又はいくつかの実施例では、試料移送カプセルは、不活性ガスもまた真空チャンバから排気されるように、真空ポンプ１８０が真空チャンバをポンプ圧送している間に、開封及び開放され得る。

【0047】

続いて、７２５において、方法７００は、ビームシステムのビーム経路内に試料を位置決めするために、ステージ位置を制御する。その後、７３０において、方法７００は、試料の撮像及び／又は成形を実行するために、ビームシステムを制御する。

【0048】

試料の撮像及び／又は他の処理が完了した後、方法７００は、７３５に続く。７３５において、方法７００は、例えば、試料５２０がその上に位置決めされたプラットフォーム５２２を移動して、試料移送カプセル５０１の本体５１０に戻し、本体５１０上にプラットフォーム５２２をロックするために上向きに移動させながら、プラットフォーム５２２を本体５１０に対して移動させることによって、移送カプセル又は試料移送装置をロックし、閉鎖し、したがって、封止するために、ステージ位置を制御する。試料移送カプセルを閉鎖及び封止した後、７４０において、方法７００は、試料容積をアルゴンなどの不活性ガスで充填するために、ステージ位置を制御する。例えば、方法７００は、上向きに移動するためにステージ位置を制御し得、それによって、不活性ガス５０７が不活性ガス容器５０５から試料容積５１２に流れるように、弁５０９を開放するために弁ばね５１５及び５１６を圧縮する。方法７００は、例えば、試料容積５１２が不活性ガス５０７で充填されることを可能にするために、閾値時間量の間、上向きに押すようにステージを制御し得、次いで、閾値時間量が経過すると、弁５０９を開放状態に保持するために上向きに押すことを停止し得る。代替的に、試料容積５１２の圧力が、試料容積が所望の不活性ガス圧にいつ到達するかを判定するために圧力センサを介して監視され得、その時点で、方法７００は、弁５０９を開放状態に保持するために、ステージを制御して上向きに押すことを中断し得ることを理解されたい。

【0049】

試料容積を不活性ガスで充填した後に、方法７００は、７４５に続き、方法７００は、真空チャンバを大気圧に通気する。７５０において、方法７００は、試料移送カプセルをホルダから離して位置決めするために、ステージ位置を制御する。７５５において、方法７００は、試料移送装置又は移送カプセルをステージから取り外す。試料移送カプセルは、例えば、オペレータによって、ビームシステムのステージから手動で取り外され得、又は自動化された設定では、試料移送カプセルは、本明細書で上述されたロボットアームを介してビームシステムのステージから自動的に取り外され得る。次いで、方法７００は、戻る。

【0050】

このように、試料がプラットフォームをカプセルの本体上に機械的又は電磁的にロックすることによって不活性ガス環境内に封止される、試料移送カプセルが提供される。試料移送カプセルは、試料を不活性ガス環境内に維持しながら、試料がビームシステムの真空チャンバへ及び真空チャンバから移送されることを可能にし、それによって、大気への試料の曝露を低減する。

【0051】

本明細書で上述された試料移送カプセルは、試料がビームシステムによって処理されている間、ビームシステム内のホルダにドッキングされるが、いくつかの実施例では、試料移送カプセルは、試料が撮像及び／又は成形されている間、ステージ上にドッキングされ得ることを理解されたい。例解的かつ非限定的な実施例として、図８～図１０は、試料９２０の撮像及び／又は成形中にステージ上に装着され得る例示的な試料移送８０１を例解する。特に、図８は、実施例による、第１の閉鎖構成における例示的な試料移送カプセル８０１の斜視図８００を例解する図を示し、図９は、第２の開放構成における試料移送カプセル８０１の斜視図９００を例解する図を示す。図１０は、第１の閉鎖構成における試料移送カプセル８０１の斜視断面図１０００を例解する図である。本明細書で上述された移送カプセル２０１及び５０１と同様に、試料移送カプセル８０１は、不活性ガスを貯蔵する不活性ガス容器８０５と、試料容積９１２を形成する本体８１０を備える容器８０８と、を備える。試料移送カプセル８０１は、不活性ガス容器８０５から試料容積９１２への不活性ガスの流れを可能にするように構成された弁８０９を更に備える。弁８０９は、弁８０９の選択的制御を可能にするように、電気的又は空気圧的に駆動され得る。試料９２０は、試料容積９１２内に位置決めされる。試料９２０は、スタブ（stub）９２８上に、又は、インオペランド（in-operando）ホルダ９２１上に位置決めされ得る。インオペランドホルダ９２１は、荷電粒子ビームによる撮像又は処理中に試料９２０を刺激するために使用することができる。試料９２０は、例えば、電場、磁場、電磁波によって、又はインオペランドホルダ９２１上での加熱／冷却によって刺激することができる。例えば、インオペランドホルダ９２１は、試料領域において多数の接触部を装備することができ、試料９２０と真空チャンバの外側に配置された試験デバイスとの電気的接続を可能にする。この実施例では、インオペランドホルダ９２１は、例解的かつ非限定的な実施例として、試料９２０の電気バイアスのために、及び試料９２０から来る信号の感知のために、使用することができる。

【0052】

試料移送カプセル８０１は、第１の閉鎖構成において容器８０８の試料容積９１２をカバーし、かつ封止するように適合されたプラットフォーム又は蓋８１５を更に備え、いくつかの実施例では、Ｏリングなどのガスケット（図示せず）は、蓋８１５が第１の構成にあるときに試料容積９１２を封止するために試料容積９１２の上部を取り囲む空洞９１３内に配置され得る。蓋８１５は、真空封止ガラスを備える窓８１７を含み得る。試料移送カプセル８０１は、蓋８１５に結合されたモータ８５０を更に備え、モータ８５０が、試料容積９１２が容器８０８の開放側又は開放部分を介して曝露されるように、図８に描写される第１の閉鎖構成と図９に描写される第２の開放構成との間で蓋８１５を調整するように制御可能である。モータ８５０は、例解的かつ非限定的な実施例として、シャフト８５２を介して蓋８１５に結合され得る。

【0053】

試料移送カプセル８０１は、ステージ又は位置決めシステム１１０などのステージに試料移送カプセル８０１を確実に結合するためのステージアダプタ１０３２を有するステージプラットフォーム８３０を更に備える。不活性ガス容器８０５から試料容積９１２に不活性ガスを流すための弁８０９に加えて、試料移送カプセル８０１は、不活性ガス容器８０５を充填するための弁１０５４を更に備える。

【0054】

試料移送カプセル８０１は、実施例として、ビームシステムフィードスルーを通して接続されたケーブル（図示せず）に電気的に結合され得る電気的接続部８４０を更に備える。電気的接続部８４０は、例えば、電力及びインオペランドホルダ９２１の制御を提供し得、いくつかの実施例では、モータ８５０、弁８０９、弁１０５４、及び試料容積９１２内の任意の電気デバイス（例えば、圧力計、センサなど）のうちの１つ以上に電力及び制御を更に提供し得る。例えば、試料移送カプセル８０１は、例えば、電気的接続部８４０を介して、コントローラ１２８に電気的かつ通信可能に結合され得る。このようにして、弁８０９、モータ８５０、インオペランドホルダ９２１、及び弁１０５４のうちの１つ以上は、１つ以上の動作を実行するために制御され得る。例えば、コントローラ１２８は、試料９２０の撮像及び／又は他の処理を可能にするために、蓋８１５を開放するためにモータ８５０に命令し得る。試料９２０のそのような処理の後、コントローラ１２８は、蓋８１５を閉鎖するためにモータ８５０に更に命令し得、次いで、コントローラ１２８は、不活性ガスが不活性ガス容器８０５から試料空間９１２に流れるように、開放するように弁８０９に命令し得る。このように、試料移送カプセル８０１の電気的接続部８４０は、試料移送カプセル８０１が、ステージ１１０の位置を制御することなく、移送中に試料９２０のための不活性ガス環境を提供することを可能にする。

【0055】

不活性ガス環境下で試料を移送するための試料移送カプセル８０１の使用を例解するために、図１１は、ビームシステム１００などのビームシステムを用いて撮像及び／又は成形するために試料移送カプセル８０１を用いて試料を移送するための例示的な方法１１００を例解する高レベルフローチャートを示す。方法１１００は、コントローラ１２８の非一時的メモリに格納された実行可能命令として実装され得、命令は、例解的かつ非限定的な実施例として、コントローラ１２８によって実行されるときに、コントローラ１２８に本明細書に説明される動作を実行させる。

【0056】

方法１１００は、１１０５で開始する。１１０５において、方法１１００は、移送カプセル又は試料移送装置をビームシステムのステージ上に位置決めする。例えば、オペレータは、デュアルビームシステム１００のステージ又は位置決めシステム１１０上に試料移送カプセル８０１を手動で位置決めし得る。他の実施例では、方法１１００は、例解的かつ非限定的な実施例として、試料移送カプセル８０１を位置決めシステム１１０上に位置決めするために、ロボットアームを自動的に制御し得る。試料移送カプセル８０１は、ステージプラットフォームアダプタ１０３２を介してステージに結合され得る。更に、試料移送カプセル８０１は、蓋８１５が試料容積９１２をカバー及び封止する閉鎖構成にあり、試料容積９１２は、不活性ガスで充填される。試料移送カプセル８０１をステージ上に位置決めする前に、又は試料移送カプセル８０１をステージ上に位置決めした後に、ケーブルは、試料移送カプセル８０１とビームシステム１００のコントローラ１２８などのコントローラとの電気通信を提供するために、試料移送カプセル８０１の電気的接続部８４０に結合され得る。

【0057】

１１１０において、方法１１００は、ビームシステム１００の真空チャンバ１０８をポンプ圧送するために、真空ポンプ１８０などのポンプを制御する。真空ポンプ１８０で真空チャンバ１０８を排気した後に、方法１１００は、１１１５に続く。１１１５において、方法１１００は、試料移送カプセル８０１の蓋８１５を開放するために、試料移送カプセル８０１のモータ８５０を制御する。試料容積９１２内の不活性ガスは、このように、真空チャンバ１０８内で消散し得、また、蓋８１５が開放されているときに方法１１００が真空ポンプ１８０を制御し続ければ、真空ポンプ１８０を介して排気され得る。

【0058】

１１２０において、方法１１００は、試料９２０をビーム経路内に位置決めするために、ステージ位置を制御する。例えば、方法１１００は、試料９２０をＳＥＭ１０２及び／又はＦＩＢカラム１０４のビーム経路内に位置決めするために、位置決めシステム１１０を制御し得る。１１２５において、方法１１００は、試料９２０の撮像及び／又は成形を実行するために、ビームシステム１００を制御する。

【0059】

試料９２０を撮像及び／又は成形した後に、方法１１００は、１１３０に続く。１１３０において、方法１１００は、蓋８１５を閉鎖するために、試料移送カプセル８０１のモータ８５０を制御する。例えば、方法１１００は、蓋８１５が試料容積９１２をカバー及び封止する閉鎖位置に蓋８１５の位置を調整するために、モータ８５０を制御する。

【0060】

蓋８１５を閉鎖し、試料容積９１２を封止した後に、方法１１００は、１１３５に続く。１１３５において、方法１１００は、試料容積９１２を不活性ガス容器８０５からの不活性ガスで充填するために、試料移送カプセル８０１の弁８０９を制御する。試料容積９１２における高真空を不活性ガスで置換した後に、方法１１００は、１１４０に続き、方法１１００は、真空チャンバ１０８を通気する。

【0061】

１１４５において、方法１１００は、試料移送カプセルをステージから取り外す。例えば、試料移送カプセル８０１は、ステージ又は位置決めシステム１１０から手動又は自動で取り外され得る。次いで、試料移送カプセルは、試料９２０を不活性ガス環境内に維持しながら、真空チャンバ１０８から取り外され得、グローブボックス、別のビームシステムなどに輸送され得る。次いで、方法１１００は、戻る。

【0062】

このように、ビームシステムの真空チャンバへ及び真空チャンバから封止された不活性ガス環境内で試料を移送するための様々なシステム、装置、及び方法が提供される。

【0063】

第１の実施例では、試料移送カプセルは、輸送中に試料を貯蔵するように構成された容器であって、閉鎖構成と開放構成との間で調整可能である容器と、容器に結合され、不活性ガスを貯蔵するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバと、不活性ガス貯蔵チャンバ及び容器に結合され、容器が閉鎖構成にあるときに、不活性ガスが不活性ガス貯蔵チャンバから容器に流れることを選択的に可能にするように構成された弁と、を備える。

【0064】

試料移送カプセルの第１の実施例では、試料移送カプセルは、開放部分を有する容器を形成する本体と、開放部分をカバーし、閉鎖構成において容器を封止するように構成されたプラットフォームと、を更に備える。第１の実施例を任意選択的に含む試料移送カプセルの第２の実施例では、本体及びプラットフォームは、容器内の不活性ガス圧が容器の外側の圧力よりも低い場合に封止部を形成するように構成され、封止部が、容器の外側の圧力が容器内の不活性ガス圧を下回る場合に開封されるように構成されている。第１及び第２の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む試料移送カプセルの第３の実施例では、本体及びプラットフォームは、容器を閉鎖構成で封止するそれぞれの連結可能な機構を備える。第１～第３の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む試料移送カプセルの第４の実施例では、試料移送カプセルは、プラットフォームに結合されたモータを更に備え、モータは、開放構成と閉鎖構成との間で容器を調整するためにプラットフォームを移動させるように制御可能である。第１～第４の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む試料移送カプセルの第５の実施例では、本体は、荷電粒子ビームシステムの真空チャンバ内のホルダに、試料及びプラットフォームが本体から離れて荷電粒子ビームシステムのビーム経路内に位置決めされている間にドッキングするように構成されている。第１～第５の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む試料移送カプセルの第６の実施例では、不活性ガス貯蔵チャンバは、本体と共にホルダにドッキングされるか、又は不活性ガス貯蔵チャンバは、本体がホルダにドッキングされている間にプラットフォームに結合される。第１～第６の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む試料移送カプセルの第７の実施例では、試料移送カプセルは、容器内に装着されたインオペランドホルダを更に備え、試料は、インオペランドホルダ上に位置決めされ、容器が開放構成にあるときに、試料は、荷電粒子ビームシステムのビーム経路に曝露可能である。第１～第７の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む試料移送カプセルの第８の実施例では、不活性ガスは、アルゴンを含む。

【0065】

別の実施例では、システムは、試料を輸送するように構成された試料移送カプセルと、荷電粒子ビームシステムと、を備える。この実施例では、試料移送カプセルは、試料を貯蔵するように構成された容器であって、閉鎖構成と開放構成との間で調整可能である容器と、容器に結合され、不活性ガスを貯蔵するように構成された不活性ガス貯蔵チャンバと、不活性ガス貯蔵チャンバ及び容器に結合され、容器が閉鎖構成にあるときに、不活性ガスが不活性ガス貯蔵チャンバから容器に流れることを選択的に可能にするように構成された弁と、を備える。更に、この実施例では、荷電粒子ビームシステムは、荷電粒子ビームを生成し、試料に向けるように構成された少なくとも１つのカラムと、真空チャンバと、真空チャンバ内に位置決めされ、真空チャンバ内で移動可能なステージと、を備える。この例示的なシステムでは、試料移送カプセルは、ステージに装着可能であり、試料移送カプセルの容器は、ガスが真空チャンバから排気されるときに試料のための不活性ガス環境を提供する閉鎖構成から開放構成に調整するように構成され、試料は、容器が開放構成にあるときに荷電粒子ビームに曝露可能である。容器が開放構成にあるときに、容器は、真空チャンバのポンプ圧送システムを使用して真空にするためにポンプ圧送され得る。

【0066】

システムの第１の実施例では、試料移送カプセルは、開放部分を有する容器を形成する本体と、開放部分をカバーし、閉鎖構成において容器を封止するように構成されたプラットフォームと、を更に備える。第１の実施例を任意選択的に含むシステムの第２の実施例では、荷電粒子ビームシステムは、真空チャンバ内に装着されたホルダを更に備え、プラットフォームは、試料移送カプセルの本体から取り外し可能であり、試料移送カプセルの本体は、試料移送カプセルを荷電粒子ビームから離れて固定するためにホルダとドッキング可能である。第１及び第２の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含むシステムの第３の実施例では、プラットフォームは、容器内の不活性ガス圧が試料移送カプセルを取り囲む大気圧未満であるときに、試料移送カプセルの本体に取り付けられ、封止する。第１～第３の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含むシステムの第４の実施例では、プラットフォームは、プラットフォーム及び本体の対応する連結機構を介して本体と連結可能であり、プラットフォームがプラットフォーム及び本体の対応する連結機構を介して本体上にロックされたときに、プラットフォームは、試料移送カプセルの本体に取り付けられ、封止する。第１～第４の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含むシステムの第５の実施例では、試料移送カプセルは、プラットフォームに結合され、開放構成と閉鎖構成との間で容器を調整するためにプラットフォームを移動させるように構成されたモータを更に備える。

【0067】

更に別の実施例では、方法は、試料移送カプセルを荷電粒子ビームシステムの真空チャンバ内に位置決めすることであって、試料移送カプセルが、不活性ガスで充填された試料移送カプセルの容器内に試料を封止する、位置決めすることと、真空チャンバ内に真空を生成するために真空チャンバをポンプ圧送することと、試料を荷電粒子ビームに曝露するために試料移送カプセルを開放することと、試料移送カプセル内に試料を封止するために試料移送カプセルを閉鎖することと、試料移送カプセルの不活性ガス貯蔵チャンバからの不活性ガスで容器を充填するために試料移送カプセルの弁を開放することと、試料移送カプセルを真空チャンバから取り外すことと、を含む。

【0068】

本方法の第１の実施例では、試料を荷電粒子ビームに曝露するために試料移送カプセルを開放することは、真空チャンバ内に装着されたホルダにおける試料移送カプセルの容器及び不活性ガス貯蔵チャンバをドッキングさせるために真空チャンバのステージを制御することと、容器から試料移送カプセルのプラットフォームを取り外すためにステージを制御することであって、試料がプラットフォーム上に位置決めされている、ステージを制御することと、荷電粒子ビームの経路内に試料を位置決めするためにステージを制御することと、を含む。第１の実施例を任意選択的に含む方法の第２の実施例では、容器からプラットフォームを取り外すためにステージを制御することは、容器からプラットフォームをロック解除するためにステージ及び／又はホルダを選択的に移動させることを含む。第１及び第２の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む方法の第３の実施例では、容器からプラットフォームを取り外すためにステージを制御することは、真空チャンバの真空圧が容器内の不活性ガス圧よりも低くなった後にステージを下げることを含む。第１～第３の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む方法の第４の実施例では、試料を荷電粒子ビームに曝露するために試料移送カプセルを開放することは、試料移送カプセルの蓋を開放するために試料移送カプセルのモータを制御することを含み、試料移送カプセル内に試料を封止するために試料移送カプセルを閉鎖することは、試料移送カプセルの蓋を閉鎖するために試料移送カプセルのモータを制御することを含む。第１～第４の実施例のうちの１つ以上を任意選択的に含む方法の第５の実施例では、試料移送カプセルの不活性ガス貯蔵チャンバからの不活性ガスで容器を充填するために試料移送カプセルの弁を開放することは、開放するために電気的、空気圧的、又は機械的に弁を作動させることのうちの１つを含む。

【0069】

説明は、「実施例」、「様々な実施例」、及び「いくつかの実施例」という句を使用し、それらの各々は、同じ又は異なる実施例のうちの１つ以上を指し得る。更に、本開示の実施例に関して使用される、「備える（comprising）」、「含む（including）」、「有する（having）」などの用語は、同義である。寸法の範囲を説明するために使用されるときに、「ＸとＹとの間」という句は、ＸとＹとを含む範囲を表す。本明細書で使用される場合、「装置」は、任意の個々のデバイス、デバイスの集合体、デバイスの一部、又はデバイスの一部の集合体を指し得る。図面は、必ずしも縮尺通りではない。

【0070】

開示される技術の原理が適用され得る多くの可能な実施例を考慮して、例解される実施形態は、好ましい実施例に過ぎず、範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことが認識されるべきである。むしろ、開示される技術の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義される。したがって、我々は、少なくともこれらの請求項の範囲内に入る全てを特許請求する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【外国語明細書】