(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】試料片移設装置
(51)【国際特許分類】
G01N 1/28 20060101AFI20240123BHJP
H01L 21/66 20060101ALI20240123BHJP
G01N 1/32 20060101ALN20240123BHJP
【ＦＩ】
G01N1/28 F
H01L21/66 N
G01N1/32 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2022578053
(86)(22)【出願日】2021-10-21
(86)【国際出願番号】 JP2021039006
(87)【国際公開番号】W WO2022163042
(87)【国際公開日】2022-08-04
【審査請求日】2023-03-14
(31)【優先権主張番号】P 2021012693
(32)【優先日】2021-01-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】503460323
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクサイエンス
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】麻畑 達也
【審査官】森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－１４１６２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１０１４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１４７３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－８４４８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １／００－１／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料片が形成された試料から前記試料片を試料片ホルダに搬送する試料片搬送機構と、荷電粒子ビーム装置によって荷電粒子ビームを前記試料に照射することによって前記試料片を作製する加工に関する情報に基づき、前記試料片搬送機構を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置によって制御される前記試料片搬送機構は、前記試料片を前記試料から分離及び摘出して、前記試料片を保持して前記試料片ホルダに搬送する、ことを特徴とする試料片移設装置。
【請求項2】
前記試料片が形成された前記試料及び前記試料片ホルダの各々を保持するステージと、前記ステージを移動させるステージ駆動機構と、
光源から発する所定光を分割して観察対象及び参照面に照射するとともに、前記観察対象からの反射光と前記参照面からの反射光とを合成して、２つの前記反射光の干渉状態を示す合成光を結像させる光学系と、
前記光学系によって結像された像を撮像して得られる画像の信号を出力する撮像装置と、
前記光学系と前記ステージとの間の距離を変化させるように前記光学系を前記ステージに対して移動させる光学系駆動機構と、
を備え、
前記制御装置は、前記加工に関する情報と、前記撮像装置が出力する前記画像にて検出する前記干渉状態とに基づき、前記試料片搬送機構、前記ステージ駆動機構及び前記光学系駆動機構を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の試料片移設装置。
【請求項3】
前記制御装置は、前記光学系駆動機構によって前記光学系を移動させながら前記画像にて検出される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる場合の前記光学系の実空間での位置を示す座標データに応じて前記観察対象の位置を検知する、
ことを特徴とする請求項２に記載の試料片移設装置。
【請求項4】
前記制御装置は、前記干渉縞の分布に応じて前記観察対象の位置を検知する、ことを特徴とする請求項３に記載の試料片移設装置。
【請求項5】
前記制御装置は、前記試料片搬送機構の駆動時に前記撮像装置が出力する前記画像にて検出される前記干渉縞に歪みが生じた場合に、前記試料片搬送機構の試料片保持部又は前記試料片保持部によって保持される前記試料片と前記観察対象とが接触したと判定する、ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の試料片移設装置。
【請求項6】
前記光学系によって結像された像を撮像する前記撮像装置である第１撮像装置と、前記観察対象を撮像して得られる画像の信号を出力する第２撮像装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記第２撮像装置が出力する前記画像にて検出される基準マークの位置情報に応じて前記観察対象の位置を検知する、
ことを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の試料片移設装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試料片移設装置に関する。
本願は、２０２１年１月２９日に、日本に出願された特願２０２１－０１２６９３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２１年１月２９日に、日本に出願された特願２０２１－０１２６９３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
従来、ウェハ状の試料に電子又はイオンの荷電粒子ビームを照射することによって透過型電子顕微鏡による観察用の試料片を作製し、マニピュレータに装着されたプローブによって試料から試料片を摘出するとともに試料片をメッシュ上に載置する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００１－１４１６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術に係る装置では、微細な試料片を試料からメッシュ上に移設する際に、試料片の破損を防ぎつつ精度よく所定の移設動作を実行することが望まれている。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、試料片の破損を防ぎつつ精度よく所定の移設動作を実行することが可能な試料片移設装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明に係る試料片移設装置は、試料片が形成された試料から前記試料片を試料片ホルダに搬送する試料片搬送機構と、荷電粒子ビーム装置によって荷電粒子ビームを前記試料に照射することによって前記試料片を作製する加工に関する情報に基づき、前記試料片搬送機構を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置によって制御される前記試料片搬送機構は、前記試料片を前記試料から分離及び摘出して、前記試料片を保持して前記試料片ホルダに搬送する。
【0007】
上記構成は、前記試料片が形成された前記試料及び前記試料片ホルダの各々を保持するステージと、前記ステージを移動させるステージ駆動機構と、光源から発する所定光を分割して観察対象及び参照面に照射するとともに、前記観察対象からの反射光と前記参照面からの反射光とを合成して、２つの前記反射光の干渉状態を示す合成光を結像させる光学系と、前記光学系によって結像された像を撮像して得られる画像の信号を出力する撮像装置と、前記光学系と前記ステージとの間の距離を変化させるように前記光学系を前記ステージに対して移動させる光学系駆動機構と、を備え、前記制御装置は、前記加工に関する情報と、前記撮像装置が出力する前記画像にて検出する前記干渉状態とに基づき、前記試料片搬送機構、前記ステージ駆動機構及び前記光学系駆動機構を制御してもよい。
【0008】
上記構成では、前記制御装置は、前記光学系駆動機構によって前記光学系を移動させながら前記画像にて検出される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる場合の前記光学系の実空間での位置を示す座標データに応じて前記観察対象の位置を検知してもよい。
【0009】
上記構成では、前記制御装置は、前記干渉縞の分布に応じて前記観察対象の位置を検知してもよい。
【0010】
上記構成では、前記制御装置は、前記試料片搬送機構の駆動時に前記撮像装置が出力する前記画像にて検出される前記干渉縞に歪みが生じた場合に、前記試料片搬送機構の試料片保持部又は前記試料片保持部によって保持される前記試料片と前記観察対象とが接触したと判定してもよい。
【0011】
上記構成は、前記光学系によって結像された像を撮像する前記撮像装置である第１撮像装置と、前記観察対象を撮像して得られる画像の信号を出力する第２撮像装置と、を備え、前記制御装置は、前記第２撮像装置が出力する前記画像にて検出される基準マークの位置情報に応じて前記観察対象の位置を検知してもよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、試料片を作製する加工に関する情報に基づき、試料片搬送機構を制御する制御装置を備えることによって、試料片の破損を防ぎつつ精度よく所定の移設動作を実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態に係る試料片移設装置を備える薄片試料観察システムの構成図。
【図2】本発明の実施形態に係る試料片移設装置での試料及び試料片を示す平面図。
【図3】本発明の実施形態に係る試料片移設装置での試料片ホルダを示す平面図。
【図4】本発明の実施形態に係る試料片移設装置の構成図。
【図5】本発明の実施形態に係る光干渉計測装置の構成を模式的に示す図。
【図6】本発明の実施形態に係る試料片移設装置の動作を示すフローチャート。
【図7】本発明の実施形態に係る試料片移設装置の試料及び試料片の顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞の例を示す図。
【図8】本発明の実施形態に係る試料片移設装置でのピンセットのアームの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞の例を示す図。
【図9】本発明の実施形態に係る試料片移設装置でのピンセットのアーム及び試料片の顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞の例を示す図であって、ピンセットのアームが試料片に接近する状態の図。
【図10】本発明の実施形態に係る試料片移設装置でのピンセットのアーム及び試料片の顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞の例を示す図であって、ピンセットのアームが試料片を保持する状態の図。
【図11】本発明の実施形態に係る試料片移設装置でのピンセットのアーム及び試料片の顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞の例を示す図であって、試料片を保持するピンセットのアームが試料から退避する状態の図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態に係る自動で試料片Ｑを移設する試料片移設装置１０について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態に係る試料片移設装置１０を備える薄片試料観察システム１の構成図である。
図１に示すように、実施形態に係る試料片移設装置１０は、例えば、薄片試料観察システム１に備えられる。薄片試料観察システム１は、複数の荷電粒子ビーム装置３と、複数の透過電子顕微鏡５と、レシピ情報生成装置７と、複数の試料片移設装置１０とを備える。
図１は、実施形態に係る試料片移設装置１０を備える薄片試料観察システム１の構成図である。
図１に示すように、実施形態に係る試料片移設装置１０は、例えば、薄片試料観察システム１に備えられる。薄片試料観察システム１は、複数の荷電粒子ビーム装置３と、複数の透過電子顕微鏡５と、レシピ情報生成装置７と、複数の試料片移設装置１０とを備える。
【0015】
荷電粒子ビーム装置３は、例えばシリコン等の半導体によるウェハ状の試料（試料基板等）Ｓから透過電子顕微鏡５による透過観察に適した所望の厚さの試料片Ｑを形成する加工を行う。荷電粒子ビーム装置３は、例えば、照射対象に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射光学系、照射対象に電子ビームを照射する電子ビーム照射光学系及び照射対象にエッチング用ガス又はデポジション用ガスを供給するガス供給部等を備える。荷電粒子ビーム装置３は、照射対象の表面に集束イオンビームを走査しながら照射することによって、被照射部の画像化及びスパッタリングによる各種の加工（例えば、掘削加工及びトリミング加工等）と、デポジション膜の形成となどを実行する。
【0016】
荷電粒子ビーム装置３は、照射対象の表面に集束イオンビーム又は電子ビームを走査しながら照射することによって、照射対象表面の観察用の画像を取得する。照射対象の画像は、例えば、ＳＩＭ画像若しくはＳＥＭ画像又は吸収電流画像等である。ＳＩＭ画像又はＳＥＭ画像は、集束イオンビーム又は電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（例えば、二次電子又は二次イオン）に基づく画像である。吸収電流画像は、照射対象に流入する荷電粒子ビームの流入電流（又は照射対象に吸収される荷電粒子ビームの吸収電流）に基づく画像である。
【0017】
エッチング用ガスは、集束イオンビームによる照射対象のエッチングを照射対象の材質に応じて選択的に促進する。デポジション用ガスは、照射対象の表面に金属又は絶縁体等の堆積物によるデポジション膜を形成する。デポジション膜は、荷電粒子ビームの照射とともにガス供給部から供給されるデポジション用ガスから分解される固体成分が照射対象の表面に堆積することによって形成される。
【0018】
図２は、実施形態に係る試料片移設装置１０での試料Ｓ及び試料片Ｑを示す平面図である。
図２に示すように、荷電粒子ビーム装置３は、試料Ｓの表面（斜線部）に集束イオンビームを照射することによって試料片Ｑ（試料Ｓから摘出される前の試料片Ｑ）を形成する。荷電粒子ビーム装置３は、集束イオンビームの走査範囲を示す加工枠Ｆの内側の加工領域Ｈ（白色部）を、集束イオンビームの照射によるスパッタ加工によって掘削する。荷電粒子ビーム装置３は、試料片Ｑを形成する位置（つまり、掘削せずに残す位置）を指示するレファレンスマーク（基準点）Ｒｅｆに基づいて試料片Ｑを形成する。レファレンスマークＲｅｆは、例えば、集束イオンビームの照射によって微細穴が形成された所定形状のデポジション膜等である。例えば、荷電粒子ビーム装置３は、レファレンスマークＲｅｆのデポジション膜によって試料片Ｑの概略の位置を把握し、レファレンスマークＲｅｆの微細穴によって試料片Ｑの精密な位置合わせを行う。
図２に示すように、荷電粒子ビーム装置３は、試料Ｓの表面（斜線部）に集束イオンビームを照射することによって試料片Ｑ（試料Ｓから摘出される前の試料片Ｑ）を形成する。荷電粒子ビーム装置３は、集束イオンビームの走査範囲を示す加工枠Ｆの内側の加工領域Ｈ（白色部）を、集束イオンビームの照射によるスパッタ加工によって掘削する。荷電粒子ビーム装置３は、試料片Ｑを形成する位置（つまり、掘削せずに残す位置）を指示するレファレンスマーク（基準点）Ｒｅｆに基づいて試料片Ｑを形成する。レファレンスマークＲｅｆは、例えば、集束イオンビームの照射によって微細穴が形成された所定形状のデポジション膜等である。例えば、荷電粒子ビーム装置３は、レファレンスマークＲｅｆのデポジション膜によって試料片Ｑの概略の位置を把握し、レファレンスマークＲｅｆの微細穴によって試料片Ｑの精密な位置合わせを行う。
【0019】
試料片Ｑは、例えば、試料Ｓに接続される支持部Ｑａを残して側部側及び底部側の周辺部が削り込まれて除去されるようにエッチング加工されている。試料片Ｑは、支持部Ｑａによって試料Ｓに片持ち支持されている。支持部Ｑａには適宜の深さの切り込みが形成されていることによって、試料片Ｑが試料Ｓから分離され易くなっている。
試料片Ｑが形成された試料Ｓは、例えば、正面開口式の一体型ポッド等の搬送及び保管用の容器に収容されて荷電粒子ビーム装置３から試料片移設装置１０に移送される。
試料片Ｑが形成された試料Ｓは、例えば、正面開口式の一体型ポッド等の搬送及び保管用の容器に収容されて荷電粒子ビーム装置３から試料片移設装置１０に移送される。
【0020】
透過電子顕微鏡５は、試料片移設装置１０から試料片ホルダＰとともに移送される試料片Ｑの透過観察を行う。
図３は、実施形態に係る試料片移設装置１０での試料片ホルダＰを示す平面図である。
図３に示すように、試料片ホルダＰは、例えば、円環板状のグリッド枠Ｐ１と、グリッド枠Ｐ１の内側に設けられるメッシュＰ２とを備える。試料片ホルダＰは、例えば、メッシュＰ２上に設けられる支持膜（図示略）を備えてもよい。試料片ホルダＰには、例えば適宜の形状の貫通孔等による基準マークＰａ（第１基準マークＰａ１及び第２基準マークＰａ２等）が形成されている。
試料片Ｑを保持する試料片ホルダＰは、例えば、適宜の容器に収容されて試料片移設装置１０から透過電子顕微鏡５に移送される。
図３は、実施形態に係る試料片移設装置１０での試料片ホルダＰを示す平面図である。
図３に示すように、試料片ホルダＰは、例えば、円環板状のグリッド枠Ｐ１と、グリッド枠Ｐ１の内側に設けられるメッシュＰ２とを備える。試料片ホルダＰは、例えば、メッシュＰ２上に設けられる支持膜（図示略）を備えてもよい。試料片ホルダＰには、例えば適宜の形状の貫通孔等による基準マークＰａ（第１基準マークＰａ１及び第２基準マークＰａ２等）が形成されている。
試料片Ｑを保持する試料片ホルダＰは、例えば、適宜の容器に収容されて試料片移設装置１０から透過電子顕微鏡５に移送される。
【0021】
レシピ情報生成装置７は、例えば、荷電粒子ビーム装置３による試料片Ｑの作製に関する情報（加工用レシピ）、透過電子顕微鏡５による試料片Ｑの透過観察に関する情報（観察用レシピ）及び試料片移設装置１０による試料片Ｑの移設に関する情報（移設用レシピ）等を含むレシピ情報を生成及び記憶する。
加工用レシピは、試料Ｓから試料片Ｑを作製する工程及び条件等の情報を備える。例えば、加工用レシピは、試料ＳでのレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置等の荷電粒子ビーム装置３の各種加工位置の座標に基づく試料片Ｑの位置の情報及び試料片Ｑが形成される加工領域Ｈの深さ等の試料片Ｑの寸法の情報を備える。
移設用レシピは、試料片Ｑを試料Ｓから試料片ホルダＰに移設する工程及び条件等の情報を備える。例えば、移設用レシピは、試料Ｓを収容する容器の識別情報、試料Ｓの識別情報、試料片Ｑの作製の成否情報、荷電粒子ビーム装置３及び試料片移設装置１０の各ステージ座標の相対関係の情報、後述する試料台３１のステージ３１ａと試料片搬送装置１３のピンセット８１の一対のアーム８１ａとの各座標の相対関係の情報、加工用レシピでの試料片Ｑの位置及び寸法の情報、試料片ホルダＰの識別情報並びに試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置の情報を備える。
観察用レシピは、試料片Ｑの透過観察の工程及び条件等の情報を備える。例えば、観察用レシピは、試料片ホルダＰを収容する容器の識別情報、試料片ホルダＰの識別情報、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置及び表裏など姿勢の情報並びに透過電子顕微鏡５及び試料片移設装置１０の各ステージ座標の相対関係の情報を備える。
加工用レシピは、試料Ｓから試料片Ｑを作製する工程及び条件等の情報を備える。例えば、加工用レシピは、試料ＳでのレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置等の荷電粒子ビーム装置３の各種加工位置の座標に基づく試料片Ｑの位置の情報及び試料片Ｑが形成される加工領域Ｈの深さ等の試料片Ｑの寸法の情報を備える。
移設用レシピは、試料片Ｑを試料Ｓから試料片ホルダＰに移設する工程及び条件等の情報を備える。例えば、移設用レシピは、試料Ｓを収容する容器の識別情報、試料Ｓの識別情報、試料片Ｑの作製の成否情報、荷電粒子ビーム装置３及び試料片移設装置１０の各ステージ座標の相対関係の情報、後述する試料台３１のステージ３１ａと試料片搬送装置１３のピンセット８１の一対のアーム８１ａとの各座標の相対関係の情報、加工用レシピでの試料片Ｑの位置及び寸法の情報、試料片ホルダＰの識別情報並びに試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置の情報を備える。
観察用レシピは、試料片Ｑの透過観察の工程及び条件等の情報を備える。例えば、観察用レシピは、試料片ホルダＰを収容する容器の識別情報、試料片ホルダＰの識別情報、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置及び表裏など姿勢の情報並びに透過電子顕微鏡５及び試料片移設装置１０の各ステージ座標の相対関係の情報を備える。
【0022】
レシピ情報生成装置７は、例えば、荷電粒子ビーム装置３及び試料片移設装置１０の各々から得られる画像データをレシピ情報とともに記憶する。
荷電粒子ビーム装置３からの画像データは、例えば、試料Ｓでの試料片Ｑの作製が完了した後に試料Ｓを含む適宜の領域に集束イオンビーム又は電子ビームを走査しながら照射することによって取得される観察用の画像（つまり、ＳＩＭ画像又はＳＥＭ画像）である。試料片移設装置１０からの画像データは、例えば、試料片ホルダＰに取り付けられた試料片Ｑの顕微鏡像等である。
荷電粒子ビーム装置３からの画像データは、例えば、試料Ｓでの試料片Ｑの作製が完了した後に試料Ｓを含む適宜の領域に集束イオンビーム又は電子ビームを走査しながら照射することによって取得される観察用の画像（つまり、ＳＩＭ画像又はＳＥＭ画像）である。試料片移設装置１０からの画像データは、例えば、試料片ホルダＰに取り付けられた試料片Ｑの顕微鏡像等である。
【0023】
図４は、実施形態に係る試料片移設装置１０の構成図である。図５は、実施形態に係る光干渉計測装置１１の構成を模式的に示す図である。
図４に示すように、試料片移設装置１０は、例えば、光干渉計測装置１１と、試料片搬送装置１３と、ロードポート１５と、試料搬送装置１７と、試料片ホルダ搬送装置１９とを備える。試料片移設装置１０は、試料片移設装置１０の動作を統合的に制御する制御装置２１と、制御装置２１に接続される入力装置２３及び表示装置２５とを備える。
図４に示すように、試料片移設装置１０は、例えば、光干渉計測装置１１と、試料片搬送装置１３と、ロードポート１５と、試料搬送装置１７と、試料片ホルダ搬送装置１９とを備える。試料片移設装置１０は、試料片移設装置１０の動作を統合的に制御する制御装置２１と、制御装置２１に接続される入力装置２３及び表示装置２５とを備える。
【0024】
なお、以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は各軸に平行な方向である。例えば、Ｚ軸方向は試料片移設装置１０の上下方向（例えば、鉛直方向など）に平行である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、試料片移設装置１０の上下方向に直交する基準面（例えば、水平面など）に平行である。
【0025】
光干渉計測装置１１は、例えばリニーク型の白色干渉顕微鏡である。光干渉計測装置１１は、例えば、試料台３１と、鏡筒３３と、鏡筒駆動機構３５とを備える。
試料台３１は、試料Ｓを支持するステージ３１ａと、ステージ３１ａを２次元的に並進及び回転させるステージ駆動機構３１ｂとを備える。
ステージ駆動機構３１ｂは、例えば、Ｘ軸及びＹ軸の各軸方向に沿ってステージ３１ａを並進させる。また、ステージ駆動機構３１ｂは、Ｚ軸の軸方向に沿ってステージ３１ａを並進させる機構を備えてもよい。ステージ駆動機構３１ｂは、例えば、所定の回転軸及び傾斜軸の各軸周りに適宜の角度でステージ３１ａを回転させる。回転軸は、ステージ３１ａに対して相対的に設定され、ステージ３１ａが傾斜軸の軸周りの所定基準位置である場合に、試料片移設装置１０の上下方向に平行である。傾斜軸は、試料片移設装置１０の上下方向に直交する方向に平行である。ステージ駆動機構３１ｂは、試料片移設装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２１から出力される制御信号によって制御される。
試料台３１は、試料Ｓを支持するステージ３１ａと、ステージ３１ａを２次元的に並進及び回転させるステージ駆動機構３１ｂとを備える。
ステージ駆動機構３１ｂは、例えば、Ｘ軸及びＹ軸の各軸方向に沿ってステージ３１ａを並進させる。また、ステージ駆動機構３１ｂは、Ｚ軸の軸方向に沿ってステージ３１ａを並進させる機構を備えてもよい。ステージ駆動機構３１ｂは、例えば、所定の回転軸及び傾斜軸の各軸周りに適宜の角度でステージ３１ａを回転させる。回転軸は、ステージ３１ａに対して相対的に設定され、ステージ３１ａが傾斜軸の軸周りの所定基準位置である場合に、試料片移設装置１０の上下方向に平行である。傾斜軸は、試料片移設装置１０の上下方向に直交する方向に平行である。ステージ駆動機構３１ｂは、試料片移設装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２１から出力される制御信号によって制御される。
【0026】
図４及び図５に示すように、鏡筒３３は、例えば、相互に直交して一体的に接続される光源鏡筒４１及び観察鏡筒４３を備える。例えば、光源鏡筒４１はＸ軸方向に沿って延び、観察鏡筒４３はＺ軸方向に沿って延びる。
光源鏡筒４１は、例えば、光源５１と、フィルタ５３とを備える。光源５１は、例えば白色光源である。フィルタ５３は、例えば、バンドパスフィルタ等の波長フィルタ及び偏光フィルタ等である。
観察鏡筒４３は、例えば、第１ビームスプリッタ６１及び第２ビームスプリッタ６３と、第１対物レンズ６５及び第２対物レンズ６７と、反射鏡６９と、結像レンズ７１と、観察用カメラ７３と、位置調整用カメラ７５とを備える。
光源鏡筒４１は、例えば、光源５１と、フィルタ５３とを備える。光源５１は、例えば白色光源である。フィルタ５３は、例えば、バンドパスフィルタ等の波長フィルタ及び偏光フィルタ等である。
観察鏡筒４３は、例えば、第１ビームスプリッタ６１及び第２ビームスプリッタ６３と、第１対物レンズ６５及び第２対物レンズ６７と、反射鏡６９と、結像レンズ７１と、観察用カメラ７３と、位置調整用カメラ７５とを備える。
【0027】
第１ビームスプリッタ６１は、例えば光源鏡筒４１及び観察鏡筒４３の相互の中心軸が交差する位置等の光源鏡筒４１及び観察鏡筒４３の接続部に配置される。第１ビームスプリッタ６１は、光源５１からフィルタ５３を通過して進行する照射光Ｌ０を、観察鏡筒４３の両端のうち観察対象側の第１端部４３ａに向かって（つまり、後述する第１対物レンズ６５に向かって）反射する。
第１ビームスプリッタ６１は、後述する第２ビームスプリッタ６３からの反射光Ｌ１，Ｌ２（合成光）を、観察鏡筒４３の両端のうち観察用カメラ７３側の第２端部４３ｂに向かって進行させる。
第１ビームスプリッタ６１は、後述する第２ビームスプリッタ６３からの反射光Ｌ１，Ｌ２（合成光）を、観察鏡筒４３の両端のうち観察用カメラ７３側の第２端部４３ｂに向かって進行させる。
【0028】
第２ビームスプリッタ６３は、第１ビームスプリッタ６１と第１対物レンズ６５との間に配置される。第２ビームスプリッタ６３は、第１ビームスプリッタ６１からの照射光Ｌ０を観察鏡筒４３の中心軸に沿った第１方向と、観察鏡筒４３の中心軸に直交する第２方向とに分離する。第１方向は、例えばＺ軸方向であって、後述する第１対物レンズ６５に向かう方向である。第２方向は、例えばＸ軸方向であって、後述する第２対物レンズ６７に向かう方向である。
第２ビームスプリッタ６３は、後述する観察対象からの反射光Ｌ１と反射鏡６９からの反射光Ｌ２とを重ね合わせて得られる合成光を、観察鏡筒４３の第２端部４３ｂに向かって進行させる。合成光の干渉状態は、観察対象からの反射光Ｌ１と反射鏡６９からの反射光Ｌ２との光路差に応じて変化する。
第２ビームスプリッタ６３は、後述する観察対象からの反射光Ｌ１と反射鏡６９からの反射光Ｌ２とを重ね合わせて得られる合成光を、観察鏡筒４３の第２端部４３ｂに向かって進行させる。合成光の干渉状態は、観察対象からの反射光Ｌ１と反射鏡６９からの反射光Ｌ２との光路差に応じて変化する。
【0029】
第１対物レンズ６５は、観察鏡筒４３の第１端部４３ａに配置される。第１対物レンズ６５は、第２ビームスプリッタ６３から第１方向に沿って進行（透過）する照射光Ｌ０を観察対象（例えば、試料Ｓ、試料片Ｑ及び後述するピンセット８１の一対のアーム８１ａ等）に集束させる。
第２対物レンズ６７は、第２ビームスプリッタ６３から第２方向に沿って適宜に離れて配置される。第２対物レンズ６７は、第２ビームスプリッタ６３から第２方向に沿って進行（反射）する照射光Ｌ０を反射鏡６９に集束させる。
反射鏡６９は、第２対物レンズ６７から第２方向に沿って適宜に離れて配置される。反射鏡６９は、所定精度で滑らかに形成された表面の参照面６９Ａを備える。反射鏡６９は、第２対物レンズ６７からの照射光Ｌ０を参照面６９Ａによって第２ビームスプリッタ６３に向かって反射する。
第２対物レンズ６７は、第２ビームスプリッタ６３から第２方向に沿って適宜に離れて配置される。第２対物レンズ６７は、第２ビームスプリッタ６３から第２方向に沿って進行（反射）する照射光Ｌ０を反射鏡６９に集束させる。
反射鏡６９は、第２対物レンズ６７から第２方向に沿って適宜に離れて配置される。反射鏡６９は、所定精度で滑らかに形成された表面の参照面６９Ａを備える。反射鏡６９は、第２対物レンズ６７からの照射光Ｌ０を参照面６９Ａによって第２ビームスプリッタ６３に向かって反射する。
【0030】
結像レンズ７１は、第１ビームスプリッタ６１と観察用カメラ７３との間に配置される。結像レンズ７１は、第１ビームスプリッタ６１からの合成光を結像することによって干渉縞の画像を形成する。
観察用カメラ７３は、観察鏡筒４３の第２端部４３ｂに配置される。観察用カメラ７３は、結像レンズ７１によって形成された合成光の干渉縞を撮像して、撮像により得られる画像（顕微鏡像）の信号を出力する。
位置調整用カメラ７５は、例えばステージ３１ａ上に配置される試料Ｓ及び試料片ホルダＰ等を撮像して、撮像により得られる画像の信号を出力する。
観察用カメラ７３は、観察鏡筒４３の第２端部４３ｂに配置される。観察用カメラ７３は、結像レンズ７１によって形成された合成光の干渉縞を撮像して、撮像により得られる画像（顕微鏡像）の信号を出力する。
位置調整用カメラ７５は、例えばステージ３１ａ上に配置される試料Ｓ及び試料片ホルダＰ等を撮像して、撮像により得られる画像の信号を出力する。
【0031】
鏡筒駆動機構３５は、例えば、Ｚ軸の軸方向に沿って鏡筒３３を並進させることによって、試料台３１と鏡筒３３との間のＺ軸方向の距離（つまり観察対象に対する第１対物レンズ６５のＺ軸方向の相対位置）を変化させる。鏡筒駆動機構３５は、例えば、粗調整用のモータ３５ａ及び微調整用のピエゾアクチュエータ３５ｂ等を備える。
【0032】
光干渉計測装置１１は、白色光による二光束干渉によって観察対象の実空間での位置及び三次元形状の情報を取得する。第２ビームスプリッタ６３にて合成される観察対象からの反射光Ｌ１と反射鏡６９からの反射光Ｌ２との光路差は、２つの反射光Ｌ１，Ｌ２の合成により得られる合成光の干渉状態を変化させる。合成光は、観察対象からの反射光Ｌ１と反射鏡６９からの反射光Ｌ２との位相が一致する場合に強め合い（明るくなり）、位相が一致しない場合に弱め合う（暗くなる）明暗像の干渉縞を生じさせる。反射鏡６９の参照面６９Ａは滑らかに形成されているので、干渉縞は観察対象の表面の凹凸等の三次元形状の情報を示す。干渉縞の間隔は光源５１からの照射光Ｌ０の波長に依存して一定の光路差を示すことから、干渉縞の分布（例えば、干渉縞の数など）は観察対象の表面の高低差に対応する。
光干渉計測装置１１では、第２対物レンズ６７と反射鏡６９との相対位置が固定されていることに対して、第１対物レンズ６５と観察対象との相対位置は鏡筒駆動機構３５の駆動によって変化する。鏡筒駆動機構３５の駆動によって第１対物レンズ６５がＺ軸方向に変位することによって、観察対象でのフォーカス位置（つまり、顕微鏡像にて観測される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる位置）が調整される。観察対象のフォーカス位置のＺ軸方向での位置（Ｚ位置）は、第１対物レンズ６５（又は鏡筒３３）の実空間での位置を示す座標データ（Ｚ軸座標）に対応付けられる。
光干渉計測装置１１では、第２対物レンズ６７と反射鏡６９との相対位置が固定されていることに対して、第１対物レンズ６５と観察対象との相対位置は鏡筒駆動機構３５の駆動によって変化する。鏡筒駆動機構３５の駆動によって第１対物レンズ６５がＺ軸方向に変位することによって、観察対象でのフォーカス位置（つまり、顕微鏡像にて観測される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる位置）が調整される。観察対象のフォーカス位置のＺ軸方向での位置（Ｚ位置）は、第１対物レンズ６５（又は鏡筒３３）の実空間での位置を示す座標データ（Ｚ軸座標）に対応付けられる。
【0033】
試料片搬送装置１３は、例えば、試料片保持部であるピンセット８１と、ピンセット駆動機構８３とを備える。ピンセット８１は一対のアーム８１ａによって試料片Ｑを厚さ方向の両側から挟み込んで把持する。ピンセット８１の一対のアーム８１ａは、試料Ｓから試料片Ｑを摘出するとともに、試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設する。なお、試料片保持部は、ピンセット８１に限らず、例えばガラス又は金属のプローブ等であってもよい。例えば、プローブは静電気力等によって試料片Ｑを吸着する。
ピンセット駆動機構８３は、光干渉計測装置１１のステージ３１ａに対してピンセット８１を３次元的に変位させるとともに、一対のアーム８１ａを開閉させる。ピンセット駆動機構８３は、例えば、ピンセット８１の一対のアーム８１ａをステージ３１ａの表面に対して所定角度範囲で傾斜させた状態でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に並進させる。ピンセット駆動機構８３は、適宜の回転軸の軸周りにピンセット８１の一対のアーム８１ａを回転させてもよい。
ピンセット駆動機構８３は、光干渉計測装置１１のステージ３１ａに対してピンセット８１を３次元的に変位させるとともに、一対のアーム８１ａを開閉させる。ピンセット駆動機構８３は、例えば、ピンセット８１の一対のアーム８１ａをステージ３１ａの表面に対して所定角度範囲で傾斜させた状態でＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に並進させる。ピンセット駆動機構８３は、適宜の回転軸の軸周りにピンセット８１の一対のアーム８１ａを回転させてもよい。
【0034】
ロードポート１５は、例えば正面開口式の一体型ポッド等の試料Ｓを収容する容器を支持するとともに、容器の蓋を開放することによって内部の試料Ｓを露出させる。
試料搬送装置１７は、例えば試料Ｓの搬送用ロボット等である。試料搬送装置１７は、試料Ｓをロードポート１５に支持された容器とステージ３１ａの所定位置（例えば、観察鏡筒４３の中心軸の軸線と交差する中心位置等）との間で搬送する。試料搬送装置１７は、ロードポート１５に支持された容器から試料Ｓを取り出して、試料Ｓをステージ３１ａの所定位置に設置する。
試料片ホルダ搬送装置１９は、例えば試料片ホルダＰの搬送用ロボット等である。試料片ホルダ搬送装置１９は、試料片ホルダＰを支持部（図示略）に配置された搬送用の容器とステージ３１ａの所定の位置との間で搬送する。試料片ホルダ搬送装置１９は、支持部に配置された搬送用の容器から試料片ホルダＰを取り出して、試料片ホルダＰをステージ３１ａの所定の位置に設置する。
試料搬送装置１７は、例えば試料Ｓの搬送用ロボット等である。試料搬送装置１７は、試料Ｓをロードポート１５に支持された容器とステージ３１ａの所定位置（例えば、観察鏡筒４３の中心軸の軸線と交差する中心位置等）との間で搬送する。試料搬送装置１７は、ロードポート１５に支持された容器から試料Ｓを取り出して、試料Ｓをステージ３１ａの所定位置に設置する。
試料片ホルダ搬送装置１９は、例えば試料片ホルダＰの搬送用ロボット等である。試料片ホルダ搬送装置１９は、試料片ホルダＰを支持部（図示略）に配置された搬送用の容器とステージ３１ａの所定の位置との間で搬送する。試料片ホルダ搬送装置１９は、支持部に配置された搬送用の容器から試料片ホルダＰを取り出して、試料片ホルダＰをステージ３１ａの所定の位置に設置する。
【0035】
制御装置２１は、例えば、入力装置２３から出力される信号又は予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号等によって、試料片移設装置１０の動作を統合的に制御する。
制御装置２１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置２１の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
制御装置２１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。制御装置２１の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
【0036】
制御装置２１は、レシピ情報生成装置７から取得するレシピ情報（例えば、加工用レシピに基づく移設用レシピ等）に応じて試料片Ｑを試料Ｓから試料片ホルダＰに移設する。制御装置２１は、例えば試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置及び姿勢等の情報を新たにレシピ情報に追加するようにレシピ情報生成装置７に送信する。
【0037】
入力装置２３は、例えば、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウス及びキーボード等である。
表示装置２５は、試料片移設装置１０の各種情報と、各カメラ７３，７５から出力される信号によって生成された画像データと、画像データの拡大、縮小、移動及び回転等の操作を実行するための画面等を表示する。
表示装置２５は、試料片移設装置１０の各種情報と、各カメラ７３，７５から出力される信号によって生成された画像データと、画像データの拡大、縮小、移動及び回転等の操作を実行するための画面等を表示する。
【0038】
本発明の実施形態による試料片移設装置１０は上記構成を備えており、次に、この試料片移設装置１０の動作、つまり荷電粒子ビーム装置３の荷電粒子ビーム（集束イオンビーム）による試料Ｓの加工によって形成された試料片Ｑを自動的に試料片ホルダＰに移設する動作について説明する。
【0039】
図６は、実施形態に係る試料片移設装置１０の動作を示すフローチャートである。
図６に示すように、先ず、制御装置２１は、ロードポート１５に支持される容器の識別情報及び容器に収容されている少なくとも１つの試料Ｓの各々の位置に基づいて所望の試料Ｓを認識する（ステップＳ０１）。
次に、制御装置２１は、認識した試料Ｓに対応するレシピ情報をレシピ情報生成装置７から取得する（ステップＳ０２）。
次に、制御装置２１は、試料搬送装置１７によって試料Ｓをロードポート１５の容器から取り出してステージ３１ａの所定位置に設置する（ステップＳ０３）。
図６に示すように、先ず、制御装置２１は、ロードポート１５に支持される容器の識別情報及び容器に収容されている少なくとも１つの試料Ｓの各々の位置に基づいて所望の試料Ｓを認識する（ステップＳ０１）。
次に、制御装置２１は、認識した試料Ｓに対応するレシピ情報をレシピ情報生成装置７から取得する（ステップＳ０２）。
次に、制御装置２１は、試料搬送装置１７によって試料Ｓをロードポート１５の容器から取り出してステージ３１ａの所定位置に設置する（ステップＳ０３）。
【0040】
次に、制御装置２１は、試料片ホルダ搬送装置１９の支持部に配置される容器及び容器に収容されている試料片ホルダＰの各々の識別情報を読み取り、試料片ホルダＰの形状及び基準マークＰａ等の情報を取得する（ステップＳ０４）。
次に、制御装置２１は、試料片ホルダ搬送装置１９によって試料片ホルダＰを支持部の容器から取り出してステージ３１ａの所定の位置に設置する（ステップＳ０５）。
次に、制御装置２１は、試料片ホルダ搬送装置１９によって試料片ホルダＰを支持部の容器から取り出してステージ３１ａの所定の位置に設置する（ステップＳ０５）。
【0041】
次に、制御装置２１は、ステージ３１ａに設置された試料Ｓを撮像して得られる画像の信号を位置調整用カメラ７５から取得する。制御装置２１は、試料Ｓの撮像画像から試料Ｓに形成されている結晶方位に関する位置決め用のノッチ（図示略）の位置を検出するとともに、ノッチの位置に基づいて試料Ｓの所定姿勢に対するオフセット量及び回転角を検出する。制御装置２１は、検出した試料Ｓのオフセット量及び回転角を補正して試料Ｓを所定姿勢に設定するように、ステージ駆動機構３１ｂによってステージ３１ａを駆動する（ステップＳ０６）。ここで、位置調整用カメラ７５を用いて試料Ｓのアライメントマークを検出し、検出結果に基づいて試料Ｓを所定姿勢に設定してもよい。
【0042】
次に、制御装置２１は、ステージ３１ａに設置された試料片ホルダＰを撮像して得られる画像の信号を位置調整用カメラ７５から取得する。制御装置２１は、試料片ホルダＰの撮像画像から試料片ホルダＰに形成されている基準マークＰａの位置を検出するとともに、試料片ホルダＰの所定姿勢に対する回転角を検出する。制御装置２１は、検出した基準マークＰａの位置に基づいて、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置とステージ３１ａの座標情報とを対応付ける（ステップＳ０７）。
【0043】
次に、制御装置２１は、加工用レシピでの荷電粒子ビーム装置３の各種加工位置の座標に基づいて、対象とする試料片Ｑの位置を観察用カメラ７３の視野に入れて所定のリフトアウト位置に一致させるように、ステージ駆動機構３１ｂによってステージ３１ａを駆動する（ステップＳ０８）。例えば、制御装置２１は、加工用レシピに基づいて所望の試料片Ｑの作製に用いられた荷電粒子ビーム装置３を特定して、特定した荷電粒子ビーム装置３と試料片移設装置１０との互いのステージ座標の対応関係を補正するパラメータを設定してもよい。
【0044】
次に、制御装置２１は、荷電粒子ビーム装置３によって試料Ｓに形成された加工痕の顕微鏡像の信号を観察用カメラ７３から取得する。試料Ｓの加工痕は、例えば、試料Ｓでの加工枠Ｆの内側及びレファレンスマークＲｅｆを含む領域等である（図２参照）。制御装置２１は、レシピ情報生成装置７から取得する試料Ｓの加工痕の画像データ（例えば、ＳＩＭ画像又はＳＥＭ画像）と、観察用カメラ７３から取得した顕微鏡像とに基づいて、試料Ｓの加工痕が観察用カメラ７３の視野領域の視野中心に一致するように、ステージ駆動機構３１ｂによってステージ３１ａを駆動する（ステップＳ０９）。例えば、制御装置２１は、レシピ情報生成装置７から取得する画像データをテンプレート（レファレンス画像データ）として用いて、観察用カメラ７３から取得した顕微鏡像にテンプレートマッチング（テンプレートと顕微鏡像との重ね合わせ等）を実行することによって、試料Ｓの加工痕を視野中心に一致させる。
【0045】
次に、制御装置２１は、試料Ｓでの加工痕の顕微鏡像に基づいて、レシピ情報によって既知であるレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係から試料片Ｑの位置を認識する。制御装置２１は、認識した試料片Ｑの位置に応じて、ピンセット８１の一対のアーム８１ａのアプローチ位置を設定する（ステップＳ１０）。一対のアーム８１ａのアプローチ位置は、例えば、Ｘ軸座標及びＹ軸座標によって指定される一対のアーム８１ａの先端部の目標位置であって、一対のアーム８１ａの先端部が試料片Ｑに向かってＺ軸方向に接近を開始する位置である。
【0046】
次に、制御装置２１は、鏡筒駆動機構３５によって鏡筒３３をＺ軸方向に移動させながら、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像の信号に基づき、試料片ＱのＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を測定する（ステップＳ１１）。例えば、制御装置２１は、試料片Ｑの表面での合焦時（つまり、顕微鏡像にて観測される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる時等）の鏡筒３３のＺ軸座標によって試料片ＱのＺ位置を把握する。
図７は、実施形態に係る試料片移設装置１０の試料Ｓ及び試料片Ｑの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆａの例を示す図である。
図７に示すように、制御装置２１は、鏡筒３３のＺ軸方向の移動によって、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面に焦点が合っていない状態から試料Ｓ及び試料片Ｑの表面に焦点が合っている状態へと遷移させる。例えば、制御装置２１は、鏡筒３３のＺ軸座標が所定値Ｚａよりも大きいことによって干渉縞Ｆａが観測されない又は干渉縞Ｆａが明瞭ではない状態から、干渉縞Ｆａがより明瞭に観測される状態に遷移した場合のＺ軸座標（＝所定値Ｚａ）に基づいて、試料片ＱのＺ位置を把握する。さらに、制御装置２１は、干渉縞Ｆａの間隔が光源５１からの照射光の波長に依存し、干渉縞Ｆａの分布（例えば、干渉縞Ｆａの数など）が観察対象の表面の高低差に対応することに基づいて、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面に観察される干渉縞Ｆａの数から試料片ＱのＺ位置をより詳細に把握してもよい。
図７は、実施形態に係る試料片移設装置１０の試料Ｓ及び試料片Ｑの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆａの例を示す図である。
図７に示すように、制御装置２１は、鏡筒３３のＺ軸方向の移動によって、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面に焦点が合っていない状態から試料Ｓ及び試料片Ｑの表面に焦点が合っている状態へと遷移させる。例えば、制御装置２１は、鏡筒３３のＺ軸座標が所定値Ｚａよりも大きいことによって干渉縞Ｆａが観測されない又は干渉縞Ｆａが明瞭ではない状態から、干渉縞Ｆａがより明瞭に観測される状態に遷移した場合のＺ軸座標（＝所定値Ｚａ）に基づいて、試料片ＱのＺ位置を把握する。さらに、制御装置２１は、干渉縞Ｆａの間隔が光源５１からの照射光の波長に依存し、干渉縞Ｆａの分布（例えば、干渉縞Ｆａの数など）が観察対象の表面の高低差に対応することに基づいて、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面に観察される干渉縞Ｆａの数から試料片ＱのＺ位置をより詳細に把握してもよい。
【0047】
次に、制御装置２１は、上述したステップＳ１０によって設定したアプローチ位置に応じて、ピンセット駆動機構８３によってピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部を試料片ＱのＺ軸方向上方に移動させる（ステップＳ１２）。
次に、制御装置２１は、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像の信号に基づき、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部の位置を把握する（ステップＳ１３）。一対のアーム８１ａの先端部の位置は、例えば、Ｘ軸座標及びＹ軸座標によって指定される位置である。制御装置２１は、例えば、鏡筒駆動機構３５によって鏡筒３３をＺ軸方向に移動させて、一対のアーム８１ａの先端部での合焦時（つまり、顕微鏡像にて観測される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる時等）の視野中心との相対位置関係をＸ軸座標及びＹ軸座標によって把握する。
次に、制御装置２１は、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像の信号に基づき、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部の位置を把握する（ステップＳ１３）。一対のアーム８１ａの先端部の位置は、例えば、Ｘ軸座標及びＹ軸座標によって指定される位置である。制御装置２１は、例えば、鏡筒駆動機構３５によって鏡筒３３をＺ軸方向に移動させて、一対のアーム８１ａの先端部での合焦時（つまり、顕微鏡像にて観測される干渉縞の強度又はコントラストが最大となる時等）の視野中心との相対位置関係をＸ軸座標及びＹ軸座標によって把握する。
【0048】
次に、制御装置２１は、鏡筒駆動機構３５によって鏡筒３３をＺ軸方向に移動させながら、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像の信号に基づき、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端のＺ軸方向での位置（Ｚ位置）を測定する（ステップＳ１４）。制御装置２１は、例えば、顕微鏡像にて一対のアーム８１ａに観測される干渉縞に基づいて、一対のアーム８１ａの先端のＺ位置を把握する。
図８は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｂの例を示す図である。
図８に示すように、制御装置２１は、鏡筒３３のＺ軸方向の移動によって、一対のアーム８１ａの先端部表面に焦点が合っていない状態から一対のアーム８１ａの先端部表面に焦点が合っている状態へと遷移させる。例えば、制御装置２１は、Ｚ軸座標が所定値Ｚｂよりも大きいことによって干渉縞Ｆｂが観測されない若しくは干渉縞Ｆｂが明瞭ではない状態又はＺ軸座標が所定値Ｚｂよりも小さいことによって一対のアーム８１ａの先端部以外（中央部等）に干渉縞Ｆｂが観測される状態から、一対のアーム８１ａの先端部で干渉縞Ｆｂがより明瞭に観測される状態に遷移した場合のＺ軸座標（＝所定値Ｚｂ）に基づいて、一対のアーム８１ａの先端のＺ位置を把握する。さらに、制御装置２１は、干渉縞Ｆｂの間隔が光源５１からの照射光の波長に依存し、干渉縞Ｆｂの分布（例えば、干渉縞Ｆｂの数など）が観察対象の表面の高低差に対応することに基づいて、一対のアーム８１ａの先端部の表面に観察される干渉縞Ｆｂの数に応じて一対のアーム８１ａの先端のＺ位置をより詳細に把握してもよい。
また、制御装置２１は、既知である一対のアーム８１ａの先端部の形状及び寸法に基づいて、一対のアーム８１ａの先端のＺ位置をより詳細に把握してもよい。
図８は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｂの例を示す図である。
図８に示すように、制御装置２１は、鏡筒３３のＺ軸方向の移動によって、一対のアーム８１ａの先端部表面に焦点が合っていない状態から一対のアーム８１ａの先端部表面に焦点が合っている状態へと遷移させる。例えば、制御装置２１は、Ｚ軸座標が所定値Ｚｂよりも大きいことによって干渉縞Ｆｂが観測されない若しくは干渉縞Ｆｂが明瞭ではない状態又はＺ軸座標が所定値Ｚｂよりも小さいことによって一対のアーム８１ａの先端部以外（中央部等）に干渉縞Ｆｂが観測される状態から、一対のアーム８１ａの先端部で干渉縞Ｆｂがより明瞭に観測される状態に遷移した場合のＺ軸座標（＝所定値Ｚｂ）に基づいて、一対のアーム８１ａの先端のＺ位置を把握する。さらに、制御装置２１は、干渉縞Ｆｂの間隔が光源５１からの照射光の波長に依存し、干渉縞Ｆｂの分布（例えば、干渉縞Ｆｂの数など）が観察対象の表面の高低差に対応することに基づいて、一対のアーム８１ａの先端部の表面に観察される干渉縞Ｆｂの数に応じて一対のアーム８１ａの先端のＺ位置をより詳細に把握してもよい。
また、制御装置２１は、既知である一対のアーム８１ａの先端部の形状及び寸法に基づいて、一対のアーム８１ａの先端のＺ位置をより詳細に把握してもよい。
【0049】
次に、制御装置２１は、上述したステップＳ１０によって設定したアプローチ位置と、上述したステップＳ１３によって把握したピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部の位置との差異に基づいて、一対のアーム８１ａの先端部の位置とアプローチ位置とを一致させるように（つまり、位置の差異を解消するように）、ピンセット駆動機構８３によって一対のアーム８１ａを移動させる（ステップＳ１５）。
【0050】
次に、制御装置２１は、上述したステップＳ１１によって把握した試料片ＱのＺ位置と、上述したステップＳ１４によって把握したピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端のＺ位置と、レシピ情報によって既知である試料片Ｑの形状及び寸法の情報と、予めの測定等によって既知である一対のアーム８１ａの先端部の形状及び寸法の情報とに基づき、ピンセット駆動機構８３によって一対のアーム８１ａをＺ軸方向の保持位置に移動させる（ステップＳ１６）。保持位置は、例えば、一対のアーム８１ａの先端が試料片Ｑに接触して、一対のアーム８１ａの開から閉への動作によって試料片Ｑを保持することができる位置である。
図９は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｃ１，Ｆｃ２の例を示す図であって、一対のアーム８１ａが試料片Ｑに接近する状態の図である。
図９に示すように、制御装置２１は、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面での合焦によって干渉縞Ｆｃ１が観測される状態で開状態であるピンセット８１の一対のアーム８１ａをＺ軸方向に徐々に移動させることによって、一対のアーム８１ａの先端部に干渉縞Ｆｃ２が観測されて、一対のアーム８１ａの先端によって試料片Ｑを保持することができる状態へと移行する。
なお、制御装置２１は、例えば、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像にて検出される試料片Ｑの表面の干渉縞に歪みが生じた場合に、一対のアーム８１ａの先端が試料片Ｑに接触したと判定してもよい。
図９は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｃ１，Ｆｃ２の例を示す図であって、一対のアーム８１ａが試料片Ｑに接近する状態の図である。
図９に示すように、制御装置２１は、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面での合焦によって干渉縞Ｆｃ１が観測される状態で開状態であるピンセット８１の一対のアーム８１ａをＺ軸方向に徐々に移動させることによって、一対のアーム８１ａの先端部に干渉縞Ｆｃ２が観測されて、一対のアーム８１ａの先端によって試料片Ｑを保持することができる状態へと移行する。
なお、制御装置２１は、例えば、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像にて検出される試料片Ｑの表面の干渉縞に歪みが生じた場合に、一対のアーム８１ａの先端が試料片Ｑに接触したと判定してもよい。
【0051】
次に、制御装置２１は、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端によって試料片Ｑを保持し、試料片Ｑを試料Ｓから分離する（ステップＳ１７）。制御装置２１は、例えば、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像に対する所定の画像認識処理等によって、一対のアーム８１ａの先端による試料片Ｑの保持有無を確認する。
図１０は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｃ１，Ｆｃ２の例を示す図であって、一対のアーム８１ａが試料片Ｑを保持する状態の図である。
図１０に示すように、制御装置２１は、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面並びにピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部での合焦によって干渉縞Ｆｃ１，Ｆｃ２が観測される状態にて、一対のアーム８１ａの先端によって試料片Ｑを厚さ方向の両側から挟み込んで把持する。制御装置２１は、試料片Ｑを保持する一対のアーム８１ａを適宜の方向（例えば、試料片Ｑの厚さ方向等）に変位させることによって、試料Ｓの支持部Ｑａ（図２参照）による試料片Ｑの支持を解除し、試料Ｓから試料片Ｑを分離する。
図１０は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｃ１，Ｆｃ２の例を示す図であって、一対のアーム８１ａが試料片Ｑを保持する状態の図である。
図１０に示すように、制御装置２１は、試料Ｓ及び試料片Ｑの表面並びにピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部での合焦によって干渉縞Ｆｃ１，Ｆｃ２が観測される状態にて、一対のアーム８１ａの先端によって試料片Ｑを厚さ方向の両側から挟み込んで把持する。制御装置２１は、試料片Ｑを保持する一対のアーム８１ａを適宜の方向（例えば、試料片Ｑの厚さ方向等）に変位させることによって、試料Ｓの支持部Ｑａ（図２参照）による試料片Ｑの支持を解除し、試料Ｓから試料片Ｑを分離する。
【0052】
次に、制御装置２１は、ピンセット駆動機構８３によってピンセット８１の一対のアーム８１ａをＺ軸方向上方に上昇させることによって、一対のアーム８１ａを試料Ｓから退避させる（ステップＳ１８）。
図１１は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｃ２の例を示す図であって、試料片Ｑを保持する一対のアーム８１ａが試料Ｓから退避する状態の図である。
図１１に示すように、制御装置２１は、例えば、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部での合焦を維持して干渉縞Ｆｃ２が観測される状態にて、試料片Ｑを保持する一対のアーム８１ａを試料Ｓから退避させる。
図１１は、実施形態に係る試料片移設装置１０のピンセット８１の一対のアーム８１ａの顕微鏡像でのフォーカスの状態及び干渉縞Ｆｃ２の例を示す図であって、試料片Ｑを保持する一対のアーム８１ａが試料Ｓから退避する状態の図である。
図１１に示すように、制御装置２１は、例えば、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部での合焦を維持して干渉縞Ｆｃ２が観測される状態にて、試料片Ｑを保持する一対のアーム８１ａを試料Ｓから退避させる。
【0053】
次に、制御装置２１は、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置が観察用カメラ７３の視野領域の視野中心に一致するように、ステージ駆動機構３１ｂによってステージ３１ａを駆動する（ステップＳ１９）。先ず、制御装置２１は、上述したステップ０７によって対応付けられた試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置とステージ３１ａの座標情報とに基づいてステージ３１ａを移動させる。次に、制御装置２１は、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置を示す所定のレファレンス画像データ（例えば、所定のテンプレート）と、観察用カメラ７３から取得する試料片ホルダＰの顕微鏡像とに基づいて、ステージ３１ａを移動させる。制御装置２１は、例えば、所定のテンプレートと顕微鏡像とのテンプレートマッチングによって、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置を観察用カメラ７３の視野領域の視野中心に一致させる。ここで、テンプレートマッチングではなく、試料片Ｑの取り付け位置からオフセットした位置でエッジを検出し、抽出したエッジ位置に基づいて取り付け位置を導出してもよい。テンプレートマッチングに必要な視野が得られない場合に有効である。
【0054】
次に、制御装置２１は、上述したステップＳ１３によって把握したピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端部の位置に基づき、一対のアーム８１ａの先端部の位置を観察用カメラ７３の視野領域の視野中心に一致させるように、ピンセット駆動機構８３によって一対のアーム８１ａを移動させる（ステップＳ２０）。
【0055】
次に、制御装置２１は、鏡筒駆動機構３５によって鏡筒３３をＺ軸方向に移動させながら、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像の信号に基づき、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端又は一対のアーム８１ａの先端に保持された試料片Ｑと、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置との接触有無を測定する（ステップＳ２１）。例えば、制御装置２１は、観察用カメラ７３から出力される顕微鏡像にて検出される試料片ホルダＰの干渉縞に歪みが生じた場合に、一対のアーム８１ａの先端又は一対のアーム８１ａの先端に保持された試料片Ｑが試料片ホルダＰに接触したと判定する。
【0056】
次に、制御装置２１は、ピンセット８１の一対のアーム８１ａの先端又は試料片Ｑと試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置との接触後に、一対のアーム８１ａの閉から開の動作によって試料片Ｑの保持を解消して、試料片Ｑを試料片ホルダＰに取り付ける（ステップＳ２２）。
次に、制御装置２１は、試料片Ｑの取り付け後の試料片ホルダＰの顕微鏡像、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置及び取り付け姿勢等の情報を、レシピ情報生成装置７のレシピ情報に追加する（ステップＳ２３）。
次に、制御装置２１は、試料片Ｑの取り付け後の試料片ホルダＰの顕微鏡像、試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置及び取り付け姿勢等の情報を、レシピ情報生成装置７のレシピ情報に追加する（ステップＳ２３）。
【0057】
次に、制御装置２１は、試料Ｓから次の試料片Ｑの取り出しが有るか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置２１は、処理を上述したステップＳ０８に戻す。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置２１は、処理をステップＳ２５に進める。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、制御装置２１は、処理を上述したステップＳ０８に戻す。一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合、制御装置２１は、処理をステップＳ２５に進める。
【0058】
次に、制御装置２１は、ピンセット駆動機構８３によってピンセット８１の一対のアーム８１ａを所定の基準位置に移動させる（ステップＳ２５）。そして、制御装置２１は、処理をエンドに進める。
以上により、一連の自動的な試料片Ｑの移設動作が終了する。
なお、上述したスタートからエンドまでのフローは一例にすぎず、全体の流れに支障が出なければ、適宜のステップの入れ替え及びスキップを行なってもよい。制御装置２１は、上述したスタートからエンドまでを連続動作させることで、無人で移設動作を実行することができる。
以上により、一連の自動的な試料片Ｑの移設動作が終了する。
なお、上述したスタートからエンドまでのフローは一例にすぎず、全体の流れに支障が出なければ、適宜のステップの入れ替え及びスキップを行なってもよい。制御装置２１は、上述したスタートからエンドまでを連続動作させることで、無人で移設動作を実行することができる。
【0059】
上述したように、実施形態の試料片移設装置１０は、荷電粒子ビーム装置３によって試料片Ｑを作製する加工に関する情報（加工用レシピ）に基づき、試料片搬送装置１３を制御する制御装置２１を備えることによって、試料片Ｑの破損を防ぎつつ精度よく所定の移設動作を実行することができる。
いわゆる二光束干渉の光学系である鏡筒３３に備えられる観察用カメラ７３から出力される画像にて検出される干渉縞に基づいて、ステージ駆動機構３１ｂ、鏡筒駆動機構３５及びピンセット駆動機構８３を制御する制御装置２１を備えることによって、ピンセット８１の一対のアーム８１ａによる試料Ｓからの試料片Ｑの摘出及び試料片Ｑの試料片ホルダＰへの搬送を精度良く実行することができる。
いわゆる二光束干渉の光学系である鏡筒３３に備えられる観察用カメラ７３から出力される画像にて検出される干渉縞に基づいて、ステージ駆動機構３１ｂ、鏡筒駆動機構３５及びピンセット駆動機構８３を制御する制御装置２１を備えることによって、ピンセット８１の一対のアーム８１ａによる試料Ｓからの試料片Ｑの摘出及び試料片Ｑの試料片ホルダＰへの搬送を精度良く実行することができる。
【0060】
観察用カメラ７３から出力される観察対象（例えば、試料Ｓ、試料片Ｑ、試料片ホルダＰ及びピンセット８１の一対のアーム８１ａ等）の画像にて検出される干渉縞の強度若しくはコントラスト又は分布に応じて観察対象のＺ位置を検知する制御装置２１を備えることによって、例えば合焦の有無を確認することが難しい形状、構造又は大きさ（面積など）等を有する観察対象に対しても、Ｚ位置を精度良く検知することができる。
【0061】
位置調整用カメラ７５から出力される観察対象の画像にて検出される基準マーク（例えば、試料Ｓのノッチ及び試料片ホルダＰの基準マークＰａ等）に基づいて、観察対象の位置（例えば、Ｘ軸座標及びＹ軸座標）を検知する制御装置２１を備えることによって、例えば顕微鏡像による位置検知が難しい場合であっても、観察対象の位置を精度良く検知することができる。
【0062】
ピンセット８１の一対のアーム８１ａによる試料Ｓからの試料片Ｑの摘出及び一対のアーム８１ａによる試料片ホルダＰへの試料片Ｑの設置等にて、観察用カメラ７３から出力される観察対象の画像にて検出される干渉縞に歪みが生じた場合に、一対のアーム８１ａ又は一対のアーム８１ａに保持された試料片Ｑと観察対象とが接触したと判定する制御装置２１を備えることによって、接触有無を精度良く検知することができる。
【0063】
（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【0064】
上述の実施形態では、光干渉計測装置１１は、リニーク干渉型の対物レンズ（第１対物レンズ６５及び第２対物レンズ６７）を備えるとしたが、これに限定されず、例えば、マイケルソン干渉型又はミラウ干渉型等の他の干渉対物レンズを備えてもよい。
【0065】
上述の実施形態では、制御装置２１は、試料Ｓの加工痕を視野中心に一致させる際及び試料片ホルダＰでの試料片Ｑの取り付け位置を視野中心に一致させる際にて、テンプレートマッチングを実行するとしたが、これに限定されず、他の画像認識処理を実行してもよい。
【0066】
上述の実施形態では、荷電粒子ビーム装置３は、電子ビーム鏡筒及び集束イオンビーム鏡筒を備えるとしたが、これに限定されない。例えば、荷電粒子ビーム装置３は、電子ビーム鏡筒を備えずに集束イオンビーム鏡筒のみを備えてもよい。
【0067】
上述の実施形態では、試料片ホルダＰの外形は円板状であるとしたが、これに限定されず、他の形状であってもよい。例えば、試料片ホルダＰの外形は、円板の一部が省略された形状又は半円形板状等であってもよい。例えば、試料片ホルダＰは、櫛歯形状の複数の柱状部を備えてもよい。
【0068】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0069】
１…薄片試料観察システム、３…荷電粒子ビーム装置、５…透過電子顕微鏡、７…レシピ情報生成装置、１０…試料片移設装置、１１…光干渉計測装置、１３…試料片搬送装置（試料片搬送機構）、１５…ロードポート、１７…試料搬送装置、１９…試料片ホルダ搬送装置、２１…制御装置、２３…入力装置、２５…表示装置、３１…試料台、３１ａ…ステージ、３１ｂ…ステージ駆動機構、３３…鏡筒（光学系）、３５…鏡筒駆動機構（光学系駆動機構）、６９Ａ…参照面、７３…観察用カメラ（撮像装置、第１撮像装置）、７５…位置調整用カメラ（第２撮像装置）、８１…ピンセット（試料片保持部）、Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ１，Ｆｃ２…干渉縞、Ｓ…試料（観察対象）、Ｑ…試料片（観察対象）、Ｐ…試料片ホルダ（観察対象）、Ｐａ…基準マーク、Ｒｅｆ…レファレンスマーク。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】