微細試料の加工方法，観察方法，及び装置
【課題】 薄膜加工位置やマイクロピラー形成位置の指定を、高い位置精度で簡単・迅速に行えるようにする。
【解決手段】 集束イオンビーム２による加工領域８０の指定に加えて、集束イオンビーム２による非加工領域９０の指定を行えるようにし、これら指定した集束イオンビーム２による加工領域８０と非加工領域９０との組み合わせによって、実際に集束イオンビーム２により加工する任意形状加工領域１００の任意形状加工データを得る。
【解決手段】 集束イオンビーム２による加工領域８０の指定に加えて、集束イオンビーム２による非加工領域９０の指定を行えるようにし、これら指定した集束イオンビーム２による加工領域８０と非加工領域９０との組み合わせによって、実際に集束イオンビーム２により加工する任意形状加工領域１００の任意形状加工データを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細試料の顕微鏡像を得て、集束イオンビームで加工する試料上の任意形状加工領域をこの顕微鏡像に基づいて指定することができる微細試料の加工方法，観察方法，及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体構造の微細化の進行に伴い、その微細構造の観察や解析に対するニーズが急増している。これを受け、分解能が高く、微細試料の観察が可能な走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope:ＳＴＥＭ），透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope:ＴＥＭ）を、半導体の微細構造の観察や解析に活用する頻度が増している。ところで、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope:ＳＥＭ），走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ），透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）といった電子顕微鏡を用いた半導体の微細構造の観察や解析では、予め観察箇所を基板から摘出しておき、観察試料として電子線が透過する程度に薄く前処理加工しておく必要がある。
【０００３】
一方、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）装置は、集束イオンビームの照射によって試料から発生する二次粒子（例えば二次電子）を画像化し、その画像を基に試料における加工領域を設定することが可能なことから、微細試料の所望箇所に観察用断面やマイクロピラーを作製することができる。
【０００４】
そのため、集束イオンビーム装置は、特に電子顕微鏡を用いた半導体の微細構造の観察や解析にも多用され、電子顕微鏡による観察試料の前処理加工装置としても活用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−５２７２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体構造の微細化により、観察・解析対象としての試料の特徴部位の寸法は非常に小さくなってきている。そのため、集束イオンビーム装置による観察試料の前処理加工では、試料上における加工位置についての正確な位置決めが必要である。この試料上における加工位置の位置決めは、試料の走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope:ＳＩＭ）像を用いて行われ、試料の走査イオン顕微鏡像上で、試料の加工領域を指定（設定）している。
【０００７】
従来、走査イオン顕微鏡像を用いた試料の加工領域の指定は、走査イオン顕微鏡像上の任意形状からなる対象領域について、その対象領域内に含まれる試料上の各点をビーム照射位置座標として指定することによって行われている。この対象領域内に含まれる試料上の各点の指定は、例えばその加工領域が矩形形状である場合には、その矩形形状の加工領域に対応した対象領域の上・下，左・右の４種類の境界を、走査イオン顕微鏡像上で指定することによって行われていた。
【０００８】
また、加工領域内における集束イオンビームの走査方法、すなわち加工領域内におけるビーム照射位置の移動方法をさらに規定する場合は、このようにして指定した試料上のビーム照射位置座標について、さらにその照射順の指定が必要であった。
【０００９】
このようなことから、試料の微細化に伴い、集束イオンビーム加工を行う任意形状加工領域の指定を如何にして簡単・迅速にできるようにするか、その任意形状加工領域を観察部位（注目部位）が如何にして薄膜の中心部に残るように正確に精度よく設定するかが、重要な技術的な課題となってきた。
【００１０】
そこで、本発明は、試料の微細化に伴い、薄膜加工位置やマイクロピラー形成位置の指定を高い位置精度で簡単・迅速に行えるとともに、試料の薄膜加工及びマイクロピラー加工を的確に実施して試料の微細構造の観察を可能とする、微細試料の加工方法等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】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明は、集束イオンビーム加工を用いて薄膜やマイクロピラーを作成するための任意形状加工領域の指定に、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域（マスク領域）の指定を用いるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
そのために、本発明では、この任意形状加工領域の指定を、集束イオンビームによる加工領域の指定とこの非加工領域の指定との組み合わせによって、走査イオン顕微鏡像上で指定できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、この集束イオンビームによる加工領域の指定と非加工領域の指定とにより、指定された加工領域における、指定された非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する走査イオン顕微鏡像上での座標を、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、集束イオンビームによって加工する任意形状加工領域を、この加工領域と非加工領域との組み合わせによって指定することができるので、任意形状加工領域の領域形状パターンが複雑化する、例えばマイクロピラーのような加工対象であっても、その任意形状加工領域の加工データの設定を容易にかつ迅速に行うことができる。
【００１５】
この結果、本発明によれば、集束イオンビームを用いた微細試料の加工において、加工位置の指定の効率と加工スループットとが大幅に向上するメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の微細試料の加工方法，観察方法，及び観察・加工装置の実施の形態について、図面とともに説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態で用いる集束イオンビーム装置の一実施例の概略構成図である。
【００１８】
集束イオンビーム装置１は、試料室１１，ＦＩＢカラム１２，及び検出器１３を含む装置本体１０と、偏向信号発生手段２１，ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２，検出信号処理手段２３，及び画像表示制御手段２４を含む制御装置２０と、キーボードやポインティングデバイス（例えばマウス）等を備えた入力装置３０と、ＬＣＤ等の表示素子を備えた表示装置４０とを有して構成されている。
【００１９】
ＦＩＢカラム１２は、試料５０に照射する集束イオンビーム２を生成し、生成した集束イオンビーム２を、偏向信号発生手段２１から供給される偏向信号に基づいて偏向器によって偏向し、試料室１１内の試料ステージ又は試料ホルダーに搭載された試料５０上に走査照射する。偏向信号発生手段２１は、集束イオンビーム２の走査位置（ビーム照射位置）を指定するための偏向アドレスを生成するビーム走査用カウンタ，その偏向アドレスに応じたアナログ走査信号を生成するＤ／Ａ変換器，ＦＩＢカラム１２内の偏向器にこのアナログ走査信号に応じた偏向信号を供給するプリアンプを含んでいる。
【００２０】
一方、集束イオンビーム２の走査照射によって試料５０から放出される二次電子３は、検出器１３によって検出され、その検出信号は検出信号処理手段２３に供給される。検出信号処理手段２３では、検出器１３からのアナログ検出信号を輝度電圧信号に変換し、この輝度電圧信号をさらにディジタル値の輝度データに変換して、画像表示制御手段２４に備えられている画像メモリ２５に随時格納していく。画像表示制御手段２４には、偏向信号発生手段２１から偏向アドレスが供給されている。画像表示制御手段２４において、検出信号処理手段２３からの輝度データの画像メモリ２５への格納は、この偏向アドレスと同期をとって行われる。また、画像表示制御手段２４は、画像メモリ２５に集束イオンビーム２の走査位置に応じて格納されている輝度データに基づいて、走査イオン顕微鏡像を生成し、表示装置４０に表示出力する。
【００２１】
ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２には、画像表示制御手段２４と同じく、偏向信号発生手段２１から偏向アドレスが供給されている。ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２は、入力装置３０の所定操作によって設定されたズーム率に基づいて、この偏向アドレスを変換し、ズーム表示のための表示アドレスを生成して、画像表示制御手段２４に供給する。画像表示制御手段２４は、画像メモリ２５に格納されている集束イオンビーム２の走査位置毎の輝度データから、この表示アドレスに対応した必要な輝度データを読み出して、走査イオン顕微鏡像からなる試料５０の試料画像（ズーム画像も含む）を生成し、表示装置４０に表示出力する。ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２は、Ｘ軸，Ｙ軸それぞれ独立に、表示装置４０の画面上における試料５０の走査イオン顕微鏡像の表示倍率を変更できるようになっている。
【００２２】
図２は、画像制御手段における画像メモリ周辺の回路構成についての一実施例を示したものである。
【００２３】
画像メモリ２５は、デュアルポートメモリ２５’によって構成され、検出信号処理手段２３から二次粒子輝度信号として供給される輝度データの格納と、画像表示制御手段２４内に設けられた表示制御回路２６への輝度データの出力とが、非同期で行える構成になっている。そのため、画像メモリ２５は、輝度データの入力ポートData-inと、輝度データの出力ポートData-outとを独立に備え、検出信号処理手段２３からの入力輝度データの格納アドレス（書き込みアドレス）を指定する入力アドレスポートAddress-inと、表示制御回路２６へ出力する輝度データの格納アドレス（読み出しアドレス）を指定する出力アドレスポートAddress-outとを独立に備えている。
【００２４】
シフトレジスタ２７ｘは、表示装置４０の表示画面上にＯＳＤ（On Screen Display）表示される試料の加工編集画面等において、走査イオン顕微鏡像の表示対象部分を横移動させる場合に用いる横スライドバーの移動量に対応した値ｓｘを出力する。加算回路２８ｘは、このシフトレジスタ２７ｘの値ｓｘと、偏向信号発生手段２１からのＸ軸偏向アドレスｄｘとが入力され、両者を加算出力する。
【００２５】
シフトレジスタ２７ｙは、表示装置４０の表示画面上にＯＳＤ表示される試料の加工編集画面等において、走査イオン顕微鏡像の表示対象部分を上下移動させる場合に用いる縦スライドバーの移動量に対応した値ｓｙを出力する。加算回路２８ｙは、このシフトレジスタ２７ｙの値ｓｙと、偏向信号発生手段２１からのＹ軸偏向アドレスｄｙとが入力され、両者を加算出力する。
【００２６】
これにより、試料５０上における観察視野，すなわち走査イオン顕微鏡像の表示対象部分の横移動や上下移動に合わせて、画像メモリ２５上で、試料ホルダーに搭載された試料５０上のビーム照射位置をメモリアドレスに対応させることができるようになっている。
【００２７】
その上で、加算回路２８ｘ，２８ｙのそれぞれ出力ｓｘ＋ｄｘ，ｓｙ＋ｄｙは、バレルシフト回路２９ｘ，２９ｙにそれぞれ入力される。バレルシフト回路２９ｘには、Ｘ軸方向のズーム率Zoom-xがシフトビット信号として入力され、バレルシフト回路２９ｙには、Ｙ軸方向のズーム率Zoom-yがシフトビット信号として入力される。これにより、バレルシフト回路２９ｘ，２９ｙからは、加算回路２８ｘ，２８ｙのそれぞれ出力ｓｘ＋ｄｘ，ｓｙ＋ｄｙがズーム率Zoom-x，Zoom-yに応じてシフトされ、画像メモリ２５の入力アドレスポートAddress-inに格納アドレス（書き込みアドレス）として供給される。これにより、ズーム率Zoomと画像メモリ２５のアドレスとの変換が行われ、ズーム観察を行った場合でも、画像メモリ２５上で、試料５０上のビーム照射位置をメモリアドレスに対応させ格納することができるようになっている。
【００２８】
一方、表示制御回路２６は、ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２や、画像表示制御手段２４内に含まれる図示せぬＯＳＤ制御回路等に接続されている。表示制御回路２６は、ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２から供給される表示アドレスに基づいて、その対応部分の輝度データが格納されている画像メモリ２５の格納アドレス（読み出しアドレス）に変換し、画像メモリ２５の入力アドレスポートAddress-out に供給する。また、表示制御回路２６は、この格納アドレス（読み出しアドレス）の入力アドレスポートAddress-outへの供給に対応して画像メモリ２５の出力ポートData-outから出力される輝度データや、図示せぬＯＳＤ制御回路から供給されるＧＵＩを含むＯＳＤ表示データを取り込んで、例えば、加工編集画面等における表示データを生成する。この生成された表示データは、表示制御回路２６から表示装置４０に供給され、その画面上に表示される。
【００２９】
図３は、本実施例の集束イオンビーム装置を用いた微細試料の加工手順を示したフローチャートである。
【００３０】
まず、試料５０における不良個所近傍に対象領域を作成し、さらにこの作成した対象領域の加工パターンをマスクモード（非加工領域モード）に指定して、この対象領域を非加工領域にする（ステップＳ100）。
【００３１】
次に、マスクモードを指定した対象領域部分（非加工領域部分）を薄膜化・マイクロピラーによってサンプリングできるように、その周囲を含む対象領域の作成を行い、さらにこの作成した対象領域の加工パターンを非マスクモード（加工領域モード）指定して、この対象領域を加工領域にする（ステップＳ200）。
【００３２】
次に、この指定した加工領域を加工する際に照射する集束イオンビームの走査モード（走査方法）を指定する（ステップＳ300）。なお、この加工領域を加工する際の集束イオンビームの走査方法の指定にあっては、マスクモード（非加工領域）に指定した非加工領域とその周囲を含む加工領域との重畳部分の境界面部分が、集束イオンビームの走査において最後にビームが照射されて加工されるような走査モードを指定することによって、それ以前のビーム照射による加工部分で起きた境界面部分に対する影響を抑制し、その境界面の加工仕上げを向上させることができる。
【００３３】
次に、これら指定した非加工領域及び加工領域と、指定した集束イオンビームの走査方法とに基づいて、集束イオンビーム２の実際の照射により加工する任意形状加工領域の加工データを作成する（ステップＳ400）。
その上で、この作成した任意形状加工領域の加工データに基づき、任意形状加工領域に含まれる試料５０上の各照射位置について、予め定めた順番で予め定めた所定時間だけ集束イオンビームを照射することによって、試料５０の加工を開始する（ステップＳ500）。この任意形状加工領域の加工データに基づく試料５０の加工が終了したならば、その一連の加工を終了する（ステップＳ600）。
【００３４】
このように、本実施の形態による微細試料の加工方法では、集束イオンビーム２の実際の照射により加工する任意形状加工領域の指定を、試料上に薄膜やマイクロピラーを形成するためのために非加工領域とこの非加工領域の周辺部をも含んだ加工領域とのそれぞれ指定に分けて、両者を組み合わせて（合成して）行えることを特徴する。
【００３５】
次に、上述した集束イオンビーム装置１を用いた微細試料５０の加工手順における、ステップＳ100に示した非加工領域の指定、ステップＳ200に示した加工領域の指定、並びにステップＳ300に示した加工する際の集束イオンビーム２の走査モードの指定について、その具体例を説明する。
【００３６】
図４は、任意形状加工領域の加工パターンを作成するときの加工編集画面の一実施例を示したものである。
【００３７】
図４において、図４（ａ）は、非加工領域及び加工領域の指定前の当初の加工編集画面を、図４（ｂ）は、非加工領域又は加工領域としての対象領域を指定した際の加工編集画面を、図４（ｃ）は、任意形状加工領域の加工パターンを作成した際の加工編集画面をそれぞれ示す。
【００３８】
加工編集画面４００は、表示装置４０の表示画面に、ユーザが加工領域を指定するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）としてＯＳＤ表示される。
【００３９】
加工編集画面４００は、対象領域７０を指定するために、試料５０の所望部分の走査イオン顕微鏡像６０を表示するための加工対象表示部４１０と、この加工対象表示部４１０に表示された試料５０の所望部分の走査イオン顕微鏡像６０上において、対象領域７０の指定を行うための各種操作ボタン４２０とを備えている。
【００４０】
この各種操作ボタン４２０の中には、加工対象表示部４１０の画面上から操作対象のオブジェクトを選択したり、加工対象表示部４１０の画面上に表示される走査イオン顕微鏡像６０をズーム操作したりするとき等に用いる操作ボタン４２１や、選択した対象領域について凹部形状や凸部形状等といった形状状態を指定するときに用いる操作ボタン４２２や、加工編集画面４００上に矩形，扇形，円，直線，曲線等といった所定の対象領域７０を作成するときに用いる作成ボタン４２３等が含まれている。
【００４１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上の所定部分に顕われている不良箇所等の注目部位（観察部位）６２に対し、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて上述した各種操作ボタン４２０を適宜操作し、矩形状の対象領域７０を重畳させて指定した場合を示している。
【００４２】
次に、ポインティングデバイスを用いてこの対象領域７０を選択した状態で、図５に示す加工条件設定画面５００により、この対象領域７０についての加工領域８０又は非加工領域９０の指定を行う構成になっている。
【００４３】
図５は、選択された対象領域について加工領域又は非加工領域の指定を行うための加工条件設定画面の一実施例を示したものである。
【００４４】
なお、この加工条件設定画面５００と加工編集画面４００との表示方法は、例えば、加工編集画面４００，加工条件設定画面５００がそれぞれ個別ウィンドウとして表示装置４０の表示画面上に一緒に表示されている形式であってもよいし、加工編集画面４００上での特定の対象領域７０を指定した所定操作に基づき、加工編集画面４００に対して加工条件設定画面５００がポップアップされる形式であっても、その具体的な両画面の表示方法は限定されるものではない。
【００４５】
この加工条件設定画面５００には、種々の加工条件設定欄５１０が備えられている。この種々の加工条件設定欄５１０の中には、個別の走査と個別の走査との間の時間間隔（Interval）を設定する走査間隔設定欄５１１，照射位置座標の一点当たりの集束イオンビームの照射時間（Dwell Time）を設定できるビーム滞在時間設定欄５１２，対象領域７０について領域内を面加工（fill）するのか、境界線に沿った線加工するのかを選択するための加工種別設定欄５１３，対象領域７０が集束イオンビームで加工する加工領域８０であるか、加工しない非加工領域（Mask mode）９０であるかを選択するためのマスクモード設定欄５１４，加工領域８０を加工する場合のビーム走査モード（Scan）を選択する走査モード設定欄５１５，等を含んでいる。
【００４６】
図示の例では、この対象領域７０に関して、加工種別設定欄５１３のチェックボックスをチェックして対象領域７０の面加工を指定するとともに、マスクモード設定欄５１４のチェックボックスをチェックしてマスクモードをオンにし、集束イオンビームで加工しない非加工領域９０にした（図２、ステップＳ100）。
【００４７】
図４（ｃ）は、その後、再び加工編集画面４００により、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて各種操作ボタン４２０を適宜操作し、この対象領域７０を跨ぐように重畳させて対象領域７１を指定した場合を示している。
【００４８】
そして、本実施例の場合では、次にポインティングデバイスを用いてこの対象領域７１を選択した状態で、図５に示す加工条件設定画面５００により、この対象領域７１に関して、加工種別設定欄５１３のチェックボックスをチェックして対象領域７１の面加工を指定するとともに、マスクモード設定欄５１４のチェックボックスのチェックを外してマスクモードをオフにし、集束イオンビームで加工する加工領域８０に指定した（図２、ステップＳ200）。
【００４９】
これにより、制御装置２０は、画像表示制御手段２４内のＯＳＤ制御回路等を介して、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示された試料５０の走査イオン顕微鏡像６０の所定部分について、加工領域８０として指定した対象領域７１の中の、非加工領域９０として指定した対象領域７０と重畳していない２つの領域部分８０ａ，８０ｂを、集束イオンビーム２によって実際に加工する任意形状加工領域１００としてグループ化された２つの実加工領域１００ａ，１００ｂとして指定するようになっている。制御装置２０は、この２つの実加工領域１００ａ，１００ｂに対応する試料５０上の位置座標を、試料５０上のビーム照射位置座標として取得するようになっている。
【００５０】
さらに、非加工対象領域９０，加工対象領域８０のいずれの指定も、不良箇所等の注目部位６２を各領域９０，８０の共通の中心にした所望の図形によって指定することができ、２つの実加工領域１００ａ，１００ｂを、観察する部分すなわち注目部位６２を中心に互い対称に位置させて設定することが容易にできる。
【００５１】
このように、本実施例では、試料５０上における任意形状加工領域１００の指定を、走査イオン顕微鏡像６０上で、まず、非加工領域又は加工領域の形状に対応した形状の対象領域７０，７１として指定し、このようにして指定した各対象領域７０，７１について非加工領域９０又は加工領域８０に指定することにより、容易かつ迅速に行うことができる。また、この任意形状加工領域１００の加工データの作成も、この加工領域８０の指定と非加工領域９０の指定とにより、指定された加工領域７１における、指定された非加工領域７０とは重畳しない領域部分１００に対応する走査イオン顕微鏡像６０上での座標を、試料５０上でのビーム照射位置座標に変換することにより、容易かつ迅速に行うことができる。
【００５２】
その上で、本実施例では、さらに加工条件設定画面５００のビームスキャン方法設定欄５１５によってビームスキャン方法（スキャンデータの作成方法）を選択する。
【００５３】
ビームスキャン方法設定欄５１５には、図５に示すように、領域の左・右・上・下の各走査方向を指定するボタン５１５−１〜５１５−４，領域の上下両側から中央に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−５，領域の左右両側から中央に向かって走査方向を指定するボタン５１５−６，矩形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−７，円形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−８，円形領域の内方から境界面側に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−９，矩形領域の内方から境界面側に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−１０が設けられている。
【００５４】
そして、本実施例の場合では、加工領域として指定した対象領域７１について、ボタン５１５−５を操作して、ビームスキャン方法として、領域の上下両側から中央に向かっての走査方向モードを設定した（図２、ステップＳ300）。
【００５５】
この結果、制御装置２０は、画像表示制御手段２４内のＯＳＤ制御回路等を介してこれらの操作指示を受け、図６に概念的に示すような、対象領域７１の上下境界面に沿った方向の走査ビーム６４が、対象領域７１の上下両側から非加工領域９０としての対象領域７０の対応する上下境界側に向かって、その走査位置が矢印Ｐ方向に順次変位していく照射位置座標のスキャンデータを含む、任意形状加工領域１００（１００ａ，１００ｂ）についての任意形状加工データを作成する。
【００５６】
図６は、制御装置が作成した任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
この場合、非加工領域９０として指定した対象領域７０よりも上方に位置する実加工領域１００ａについては、その左右境界面の一方側から他方側に向かう上方又は下方の境界面に沿った走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の上方の境界面側から非加工領域９０側の下方の境界面側に向かって順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。
【００５７】
同様に、非加工領域９０として指定した対象領域７０よりも下方に位置する実加工領域１００ｂについては、その左右境界面の一方側から他方側に向かう上方又は下方の境界面に沿った走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の下方の境界面側から非加工領域９０側の上方の境界面側に向かって順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。
【００５８】
図示の例では、任意形状加工領域１００の領域１００ａの対象領域７０側とは反対側の境界面に沿った走査ビーム６４−１の照射を行い、次に、領域１００ｂの対象領域７０側とは反対側の境界面に沿った走査ビーム６４−２の照射を行い、次に、領域１００ａの前に照射した走査ビーム６４−１の内側部分の走査ビーム６４−３の照射を行い、次に、領域１００ｂの前に照射した走査ビーム６４−２の内側部分の走査ビーム６４−４の照射を行うといった具合に、領域１００ａと領域１００ｂとで交互に各領域内の内側にシフトしながら、走査ビーム６４の照射を行う構成になっている。
【００５９】
次に、同様にして、試料５０の試料面にマイクロピラーを作製する場合について説明する。
【００６０】
図７は、制御装置が作成したマイクロピラーを作製する場合の任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【００６１】
この場合も、まず、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上のマイクロピラーを作製する部位６２に対し、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて上述した各種操作ボタン４２０を適宜操作し、ピラー断面積に合わせた矩形状の対象領域７０を指定し、この対象領域７０に関して、加工条件設定画面５００を使用して面加工を指定するとともに、マスクモードをオンにし、集束イオンビームで加工しない非加工領域９０にする（図２、ステップＳ100）。
【００６２】
次に、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上で、対象領域７０に同心で、この対象領域７０よりも領域面積が大きな対象領域７１を指定し、この対象領域７１に関しては、加工条件設定画面５００を使用して面加工を指定するとともに、マスクモードをオフにし、集束イオンビームで加工する加工領域８０にする（図２、ステップＳ200）。
【００６３】
これにより、制御装置２０は、加工領域８０として指定した対象領域７１の中の、非加工領域９０として指定した対象領域７０と重畳していない矩形枠状の領域部分８０を、集束イオンビーム２によって実際に加工するグループ化された任意形状加工領域１００として指定するようになっている。制御装置２０は、この２つの実加工領域１００に対応する試料５０上の位置座標を、試料５０上のビーム照射位置座標として取得するようになっている。
【００６４】
その上で、さらに加工条件設定画面５００のビームスキャン方法設定欄５１５によって、加工領域として指定した対象領域７１について、ボタン５１５−７を操作して、ビームスキャン方法として、矩形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向モードを設定する（図２、ステップＳ300）。
【００６５】
この場合は、図７に示すように、非加工領域９０として指定した対象領域７０を囲む矩形枠状の任意形状加工領域１００について、その境界線に沿った矩形状の走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の境界面側から非加工領域９０側の上方の境界面側に向かって、その大きさを相似縮小させながら順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。
【００６６】
これにより、集束イオンビームを用いたマイクロピラーの加工にあっては、そのマイクロピラーを取り囲む矩形枠状の任意形状加工領域の設定は、従来は、切り出し位置の周りに複数（例えば、４つ）の矩形形状の加工領域を指定して並べて、これら矩形形状の加工領域毎に集束イオンビーム加工をしなくてはならなかったが、１つの加工領域の指定と１つの非加工領域の指定とによって、マイクロピラーの加工のためのマイクロピラーを取り囲む矩形枠状の任意形状加工領域の設定を、この１つの加工領域と１つの非加工領域との組み合わせ（合成）によって、図７に示すように、容易にかつ迅速に設定することができる。さらに、そのスキャンデータも、マイクロピラーの側面が矩形状の走査ビーム６４によって最後に形成されるので、マイクロピラーの側面の加工仕上りを向上させることができる。
【００６７】
このように、本実施例では、ある対象領域７１について加工領域８０に指定するときに、その加工領域７１における集束イオンビームのビーム走査をも含めた加工条件を、任意に併せて設定できる。また、その際における任意形状加工領域の加工データにおける集束イオンビームのビーム走査の設定も、任意形状加工領域の境界面に沿った集束イオンビームのビーム走査が、任意形状加工領域の一方の境界面側から他方の境界面側へ向かって順次移動する走査方法，任意形状加工領域の形状と相似形の集束イオンビームのビーム走査が、任意形状加工領域の内方又は境界側から境界側又は内方へ向かって順次拡大又は縮小移動していく走査方法，等といったように、薄膜やマイクロピラー等の加工対象の形状に合わせて、その加工領域の指定時に、容易にかつ迅速に行うことができる。
【００６８】
なお、上記説明では、非加工領域９０及び加工領域８０を矩形状の対象領域７０，７１で指定したが、加工する任意形状加工領域に応じて、対象領域７０，７１を、円形，扇形，台形等、矩形状以外の予め準備された対象領域指定するようにしてもよく、また、指定する対象領域７０，７１のそれぞれ形状も異なっていても構わない。このような非加工領域９０と加工領域８０との形状が異なるような場合には、そのビームスキャン方法の設定では、最後にビームが照射される境界面がその加工仕上りが向上することから、例えば、操作した走査ビーム６４を操作したボタン５１５−１〜５１５−１０に基づく走査方向行先側の境界面に沿った走査ビーム６４を自動的に指定する。
【００６９】
さらに、上記説明では、非加工領域９０としての対象領域７０，加工領域８０としての対象領域７１をそれぞれ１つ指定する例で説明したが、非加工領域９０又は加工領域８０を、複数の対象領域７０の組み合わせ又は複数の対象領域７１の組み合わせで指定することを妨げるものではなく、このような場合においても、加工領域と非加工領域との組み合わせによって行うことができるから、任意形状加工領域の設定を容易にかつ迅速に行うことができる。
【００７０】
すなわち、本実施例によれば、任意形状加工領域の加工においても、非加工領域の指定に基づくマスク加工パターンと集束イオンビームの各種走査方法とを駆使して任意形状加工領域の加工が行えることから、特に電子線照射に弱い材料に対しても高い位置精度で加工することができ、精度の高い微細試料の作製が可能となり、電子顕微鏡によるこの微細試料に基づく高分解能観察を可能にする。
【００７１】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、装置本体１０の同一の試料室１１に対して、ＦＩＢカラム１２と、走査電子顕微鏡カラム１４とを実装した複合装置としてのＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’を用いて、微細試料の加工を行う場合について説明する。
【００７２】
なお、その説明にあたっては、前述した第１の実施の形態で説明した集束イオンビーム装置１の構成と同様若しくは対応する構成については、同一符合を付し、その説明は省略する。
【００７３】
図８は、本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【００７４】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’は、試料室１１，ＦＩＢカラム１２，電子ビームカラム１４，検出器１３，デポジション銃１５，及びマイクロプローブ１６を備えた装置本体１０と、制御装置２０と、キーボードやポインティングデバイス（例えばマウス）等を備えた入力装置３０と、ＬＣＤ等の表示素子を備えた表示装置４０とを有して構成されている。
【００７５】
制御装置２０は、集束イオンビーム加工に関連して、図示省略した偏向信号発生手段，ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段，検出信号処理手段，及び画像表示制御手段を有する
電子ビームカラム１４は、通常の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に用いられているものと同様なもので、試料５０上に焦点を結んだ状態で試料５０上を電子ビーム４によって走査する。検出器１３は、集束イオンビーム２や電子ビーム４の走査照射によって試料５０から放出される二次電子を検出する。デポジション銃１５は、試料５０に保護膜を形成する際や集束イオンビーム加工により作製した薄膜試料やマイクロピラーを他の物に固定する際に加工ガスを放出する。マイクロプローブ１６は、集束イオンビームにより作製した薄膜試料やマイクロピラーの運搬を行うためのものである。また、試料室１１内には、試料５０を保持し、移動させるための試料ステージ１７が実装されている。この試料ステージ１７には、試料５０に加えて、サンプリングした薄膜試料やマイクロピラーといった微細試料を搭載する薄膜キャリア１８も搭載されている。
【００７６】
このように構成されたＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’は、集束イオンビーム２がＦＩＢカラム１２から試料５０上に照射されている場合は、集束イオンビーム２による二次電子を検出器１３で捕らえ、制御装置２０の画像制御手段により、表示装置４０の画面上に走査イオン顕微鏡像を表示し、電子ビーム４が電子ビームカラム１４から試料５０上に照射されている場合は、電子ビーム４による二次電子を検出器１３で捕らえ、制御装置２０の画像制御手段により、表示装置４０の画面上に走査電子顕微鏡像を表示する構成になっている。集束イオンビーム２と電子ビーム４の切替は、制御装置２０からのタイミング指令により、スキャン制御，ブランキング制御を所望に切替えて行われる。
【００７７】
このように構成からなるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’においても、表示装置４０に表示され、走査イオン顕微鏡像及び走査電子顕微鏡像が切り替え表示可能なイメージモニタウインドウ６００上で、図９及び図１０に示すように、走査イオン顕微鏡像又は走査電子顕微鏡像において、第１の実施の形態の集束イオンビーム装置の場合と同様にして、任意形状加工領域１００を、容易にかつ迅速に設定することができる。
【００７８】
図９は、イメージモニタウインドウ上で薄膜を作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【００７９】
図１０は、イメージモニタウインドウ上でマイクロピラーを作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【００８０】
次に、このＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’を用いての、試料５０における観察部位（注目部位）５１を含んだ微細試料５３の摘出（マイクロサンプリング）方法について説明する。
【００８１】
図１１は、微細試料の摘出について加工手順を示したものである。
【００８２】
まず、前述したイメージモニタウインドウ上で、試料５０の注目部位５１上に（図１１（１）参照）、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃１５から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、この集束イオンビーム２の照射によってガスを構成していた金属を分解して加工領域８１に堆積させて、デポジション膜（堆積膜）５２を形成する（図１１（２）参照）。
【００８３】
次に、注目部位５１の周りの試料５０の穴加工を行うため、まず、イメージモニタウインドウ上で、デポジション膜５２部分を非加工領域９０に指定し、デポジション膜（堆積膜）５２部分を含む、注目部位５１を中心としたデポジション膜（堆積膜）５２部分よりも大きな加工領域８０に指定し、両領域８０，９０の組み合わせからなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、デポジション膜５２周囲の溝膜加工を行う。この溝膜加工の後、試料５０を傾斜させて、同様にイメージモニタウインドウ上で、試料５０の深さ方向に延びる両領域８０，９０の境界面について、溝開口側に非加工領域（図示せず）と溝底部側に加工領域（図示せず）とを指定し、両領域の組み合わせからなる任意形状加工領域（図示せず）に集束イオンビーム２を走査照射して、境界面の溝底部側にスリットを入れる加工を実施する。このスリット加工によって、デポジション膜５２で保護された注目部位５１を含む、片持ち梁形状の微細試料５３を作製する（図１１（３）参照）。
【００８４】
そして、傾斜させた試料５０を元の状態に戻し、マイクロプローブ１６先端をこの片持ち梁形状の微細試料５３に位置させて、イメージモニタウインドウ上で、このマイクロプローブ１６先端と微細試料５３を接着するためのデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃５８から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、デポジション膜５２によって、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３とを接着する（図１１（４）参照）。
【００８５】
次に、片持ち梁形状の微細試料５３の、試料５０との接続箇所部分に、イメージモニタウインドウ６００上で加工領域８０を指定し、この加工領域８０からなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、微細試料５３を試料５０から切り離す（図１１（５）参照）。それから、マイクロプローブ１６を上昇させ、注目部位５１を内包する微細試料５３を摘出する。
【００８６】
次に、試料ステージ１７を移動し、ＦＩＢ光軸に薄膜キャリア１８が来るようにする（図１１（６）参照）。そして、マイクロプローブ１６を下降させて、薄膜キャリア１８に微細試料５３を接触させ、イメージモニタウインドウ上で、この微細試料５３と薄膜キャリア１８とを接着するためのデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃５８から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、デポジション膜５２によって、薄膜キャリア１８と微細試料５３とを接着する（図１１（７）参照）。
【００８７】
その後、イメージモニタウインドウ上で、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３との接着部分に照射領域８１を指定し、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射してデポジション膜５２を除去し、微細試料５３とマイクロプローブ１６とを分離する（図１１（８）参照）。
【００８８】
以上の工程により、試料５０から注目部位５１を内包する微細試料５３をサンプリングし、薄膜キャリア１８上に移設した。
【００８９】
次に、この微細試料５３に対して、任意形状のマスク加工とセクションビューを用いて、微細試料５３の注目部位５１の両面断面出しを行う場合について、図１２及び図１３により説明する。なお、図１２において、図１２（５）は、図１２（１）に示した微細試料５３の平面を斜視方向から、図１２（６）は、図１２（３）に示したに示した微細試料５３の平面を斜視方向から眺めたものである。
【００９０】
図１２は、サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工手順の説明図である。
【００９１】
図１３は、サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工フローチャートである。
【００９２】
まず、微細試料５３に対して任意加工形状のマスク加工（ステップＳ1100）と、セクションビューを用いて両面の断面出し（ステップＳ1200）を行う（図１２（２），（３）参照）。
【００９３】
注目部位５１は、例えば半導体試料のキャパシタ５４であるものとし、相対向するキャパシタ列（図示せず）が消滅した断面を、イメージモニタウインドウのセクションビューで判定すると、加工終了する。
【００９４】
微細試料５３の裏面側（薄膜キャリア１８に近接した側）の面は、キャパシタ５４を内包する部分の厚みの０．３μｍを目安に、矩形状の加工領域８０及び矩形状の非加工領域９０を設定し、これら指定した両領域８０，９０の組み合わせに基づく任意加工形状領域１００について加工し、微細試料５３を薄膜化する。
【００９５】
次に、注目キャパシタ５４の中心断面を形成する目的で、ＦＩＢ断面加工を薄膜の膜厚を徐々に薄くする方向に、集束イオンビーム加工を実施する（図１２（２）参照）。その際には、電子ビームカラム１４を備えた走査電子顕微鏡を加速電圧３０ｋＶの条件で用い、その断面情報をセクションビューに表示される走査電子顕像で確認しながら、加工の終点を判定する（ステップＳ1300〜Ｓ1600）。
【００９６】
なお、微細試料５３のキャパシタ５４部分には、例えば有機ポリマー又は有機シリカガラス等のような低誘電率材料、いわゆるＬｏｗ−Ｋ材料と呼ばれる電子ビーム４の照射に弱い材料が用いられているが、３０ｋＶの電子ビーム４は薄膜試料５５を透過するため、薄膜試料５５内部でのエネルギー損失が少なく、薄膜試料５５の損傷や変形を極小に抑えることが可能である。
【００９７】
その後、微細試料５３を薄膜キャリア１８ごと、すなわち試料ステージ１７を水平面内で１８０度回転し（ステップＳ1700）、その裏面（この場合は、薄膜キャリア１８とは離間している側）も、上記と同様の手法で加工し（ステップＳ1300〜Ｓ1600）、最終的にキャパシタ５４中心を切り出した膜厚６０nmの薄膜試料５５を作製する（図１２（３）参照）。
【００９８】
このように、セクションビューを利用した薄膜加工後に、高加速電子線を用いた走査電子顕像による断面確認を行いつつ、最終的な薄膜仕上げ加工を実施することで、電子線照射により損傷や変形を受けやすい材料に対しても、損傷や変形が極小で且つ、高い加工位置精度を有する薄膜加工が可能となる。加工した薄膜試料５５は、薄膜キャリア１８ごと、高加速走査透過電子顕微鏡や透過電子顕微鏡のホルダーに移設し、高分解能での像観察を実施する。
【００９９】
このように、本実施例によれば、微細試料の加工時に、この微細試料を高加速電子ビームにより観察することで試料損傷を抑えた観察が可能となり、この電子ビームによる観察像（試料像）を併用することによって、微細試料を、さらに薄く、精度の高い薄膜試料に集束イオンビーム加工することが可能となり、電子顕微鏡による高分解能観察が可能となる。
【０１００】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態は、薄膜・マイクロピラー仕上げ加工時の断面モニタを、走査透過電子顕微鏡像により実施する事例である。
【０１０１】
図１４は、本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【０１０２】
なお、その説明にあたっては、前述した第２の実施の形態で説明したＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’の構成と同様若しくは対応する構成については、同一符合を付し、その説明は省略する。
【０１０３】
本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１”は、図７に示したＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’に対し、サイドエントリーステージ１７０と、ＳＴＥＭ検出器１９とが新たに追加されて装着された構成になっている。
【０１０４】
サイドエントリーステージ１７０は、試料室１１内を横方向に移動可能に延び、自身の軸線周りに回転可能なホルダー１７１と、ホルダー１７１に自身の軸線を直交させるように搭載されて設けられ、回転機構１７２によって回転可能なニードル形キャリア１７３を有する構成になっている。
【０１０５】
次に、このＦＩＢ−ＳＥＭ装置１”を用いての、試料５０における観察部位（注目部位）５１を含んだ微細試料５３の摘出（マイクロサンプリング）方法について説明する。
【０１０６】
図１５は、本実施の形態による薄膜加工手順の説明図である。
【０１０７】
まず、前述したイメージモニタウインドウ上で、試料５０の注目部位５１上に（図１５（１）参照）、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２を形成する（図１５（２）参照）。
【０１０８】
次に、注目部位５１の周りの試料５０の穴加工を行うため、まず、イメージモニタウインドウ上で、デポジション膜５２部分及びこのデポジション膜５２部分と加工領域の周りの試料５０部分とを連結する連結部分を非加工領域９０，９０に指定し、デポジション膜（堆積膜）５２部分を含む、注目部位５１を中心とした非加工領域９０，９０部分よりも大きな加工領域８０に指定し、両領域８０，９０，９０の組み合わせからなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、非加工領域９０，９０周囲の溝膜加工を行う。この溝膜加工の後、試料５０を傾斜させて、同様にイメージモニタウインドウ上で、試料５０の深さ方向に延びる両領域８０，９０の境界面について、溝開口側に非加工領域（図示せず）と溝底部側に加工領域（図示せず）とを指定し、両領域の組み合わせからなる任意形状加工領域（図示せず）に集束イオンビーム２を走査照射して、境界面の溝底部側にスリットを入れる加工を実施する。このスリット加工によって、デポジション膜５２で保護された注目部位５１を含む、片持ち支持形状の微細試料５３を作製する（図１５（３）参照）。
【０１０９】
そして、傾斜させた試料５０を元の状態に戻し、マイクロプローブ１６先端をこの片持ち梁形状の微細試料５３に位置させて、デポジション膜５２によって、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３とを接着する（図１５（４）参照）。
【０１１０】
次に、微細試料５３の、試料５０との連結部分に、集束イオンビーム２を走査照射して、微細試料５３を試料５０から切り離す（図１５（５）参照）。それから、マイクロプローブ１６を上昇させ、注目部位５１を内包する微細試料５３を摘出する。
【０１１１】
次に、試料ステージ１７を移動し、ＦＩＢ光軸にサイドエントリーステージ１７０のニードル形キャリア１７３が来るようにする。そして、マイクロプローブ１６を下降させて、ニードル形キャリア１７３に微細試料５３を接触させる（図１５（６）参照）。
【０１１２】
その上で、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２によって、ニードル形キャリア１７３と微細試料５３とを接着する（図１５（７）参照）。
【０１１３】
その後、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３との接着部分に集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射してデポジション膜５２を除去し、微細試料５３とマイクロプローブ１６とを分離する（図１５（８）参照）。
【０１１４】
その後、図１２で説明した、サンプリングした微細試料５３から薄膜試料５５を加工する加工手順を行う場合は、微細試料５３の回転が必要となるが、本実施の形態では、ニードル形キャリア８を用いて回転させ、必要に応じてホルダー１７１を試料室１１内で移動又は回転させながら、薄膜試料５５の加工を行う。なお、本実施の形態の場合は、その仕上げ加工時の電子ビームによる断面構造観察に、ＳＴＥＭ検出器１９を用いる点が異なる。
【０１１５】
本実施の形態によれば、加工した薄膜試料５５を形成した微細試料５３は、サイドエントリーステージ１７０のホルダー１７１に装着されており、このホルダー１７１を抜き、ホルダー１７１ごと透過電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡専用機に移動することで、さらに高い分解能の画像観察をすることが可能となる。さらに、本実施の形態では、微細試料５３の実装状態での薄膜キャリア１８への着脱が不要なため、作業中に試料を破損したり、紛失したりするリスクが低く、複数の試料が確保しにくい不良解析に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本実施の形態で用いる集束イオンビーム装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】画像制御手段における画像メモリ周辺の回路構成についての一実施例を示したものである。
【図３】本実施例の集束イオンビーム装置を用いた微細試料の加工手順を示したフローチャートである。
【図４】任意形状加工領域の加工パターンを指定するときの加工編集画面の一実施例を示したものである。
【図５】選択された対象領域について加工領域又は非加工領域の指定を行うための加工条件設定画面の一実施例を示したものである。
【図６】任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図７】マイクロピラーを作製する場合の任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図８】第２の実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【図９】イメージモニタウインドウ上で薄膜を作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図１０】イメージモニタウインドウ上でマイクロピラーを作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図１１】微細試料の摘出について加工手順を示したものである。
【図１２】サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工手順の説明図である。
【図１３】サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工フローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【図１５】本実施の形態による薄膜加工手順の説明図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 集束イオンビーム装置、 １’ ＦＩＢ−ＳＥＭ装置、 ２ 集束イオンビーム、
３ 二次電子、 ４ 電子ビーム、 １０ 装置本体、 １１ 試料室、
１２ ＦＩＢカラム、 １３ 検出器、 １４ 電子ビームカラム、
１５ デポジション銃、 １６ マイクロプローブ、 １７ 試料ステージ、
１７０ サイドエントリーステージ、 １７１ ホルダー、 １７２ 回転機構、
１７３ ニードル形キャリア、 １８ 薄膜キャリア、 １９ ＳＴＥＭ検出器、
２０ 制御装置、 ２１ 偏向信号発生手段、
２２ ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段、 ２３ 検出信号処理手段、
２４ 画像表示制御手段、 ２５ 画像メモリ、 ２５’ デュアルポートメモリ、
２６ 表示制御回路、 ２７ シフトレジスタ、 ２８ 加算回路、
２９ バレルシフト回路、 ３０ 入力装置、 ４０ 表示装置、 ５０ 試料、
５１ 注目部位、 ５２ デポジション膜、 ５３ 微細試料、 ５４ キャパシタ、
５５ 薄膜試料、 ６０ 走査イオン顕微鏡像、 ６２ 不良箇所、
６４ 走査ビーム、 ７０，７１ 対象領域、 ８０ 加工領域、
９０ 非加工領域、 １００ 任意形状加工領域、 ４００ 加工編集画面、
４１０ 加工対象表示部、 ４２０ 操作ボタン、
４２１，４２２，４２３ 操作ボタン、
４４０ 不良箇所、 ４５１ 対象領域（非加工領域）、
４５２ 対象領域（加工領域）、 ５００ 加工条件設定画面、
５１０ 加工条件設定欄、 ５１１ 走査間隔設定欄、
５１２ ビーム滞在時間設定欄、 ５１３ 加工種別設定欄、
５１４ マスクモード設定欄、 ５１５ 走査モード設定欄、
６００ イメージモニタウインドウ、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細試料の顕微鏡像を得て、集束イオンビームで加工する試料上の任意形状加工領域をこの顕微鏡像に基づいて指定することができる微細試料の加工方法，観察方法，及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体構造の微細化の進行に伴い、その微細構造の観察や解析に対するニーズが急増している。これを受け、分解能が高く、微細試料の観察が可能な走査透過電子顕微鏡（Scanning Transmission Electron Microscope:ＳＴＥＭ），透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope:ＴＥＭ）を、半導体の微細構造の観察や解析に活用する頻度が増している。ところで、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope:ＳＥＭ），走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ），透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）といった電子顕微鏡を用いた半導体の微細構造の観察や解析では、予め観察箇所を基板から摘出しておき、観察試料として電子線が透過する程度に薄く前処理加工しておく必要がある。
【０００３】
一方、集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）装置は、集束イオンビームの照射によって試料から発生する二次粒子（例えば二次電子）を画像化し、その画像を基に試料における加工領域を設定することが可能なことから、微細試料の所望箇所に観察用断面やマイクロピラーを作製することができる。
【０００４】
そのため、集束イオンビーム装置は、特に電子顕微鏡を用いた半導体の微細構造の観察や解析にも多用され、電子顕微鏡による観察試料の前処理加工装置としても活用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−５２７２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体構造の微細化により、観察・解析対象としての試料の特徴部位の寸法は非常に小さくなってきている。そのため、集束イオンビーム装置による観察試料の前処理加工では、試料上における加工位置についての正確な位置決めが必要である。この試料上における加工位置の位置決めは、試料の走査イオン顕微鏡（Scanning Ion Microscope:ＳＩＭ）像を用いて行われ、試料の走査イオン顕微鏡像上で、試料の加工領域を指定（設定）している。
【０００７】
従来、走査イオン顕微鏡像を用いた試料の加工領域の指定は、走査イオン顕微鏡像上の任意形状からなる対象領域について、その対象領域内に含まれる試料上の各点をビーム照射位置座標として指定することによって行われている。この対象領域内に含まれる試料上の各点の指定は、例えばその加工領域が矩形形状である場合には、その矩形形状の加工領域に対応した対象領域の上・下，左・右の４種類の境界を、走査イオン顕微鏡像上で指定することによって行われていた。
【０００８】
また、加工領域内における集束イオンビームの走査方法、すなわち加工領域内におけるビーム照射位置の移動方法をさらに規定する場合は、このようにして指定した試料上のビーム照射位置座標について、さらにその照射順の指定が必要であった。
【０００９】
このようなことから、試料の微細化に伴い、集束イオンビーム加工を行う任意形状加工領域の指定を如何にして簡単・迅速にできるようにするか、その任意形状加工領域を観察部位（注目部位）が如何にして薄膜の中心部に残るように正確に精度よく設定するかが、重要な技術的な課題となってきた。
【００１０】
そこで、本発明は、試料の微細化に伴い、薄膜加工位置やマイクロピラー形成位置の指定を高い位置精度で簡単・迅速に行えるとともに、試料の薄膜加工及びマイクロピラー加工を的確に実施して試料の微細構造の観察を可能とする、微細試料の加工方法等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】
【００１１】
上記した課題を解決するために、本発明は、集束イオンビーム加工を用いて薄膜やマイクロピラーを作成するための任意形状加工領域の指定に、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域（マスク領域）の指定を用いるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
そのために、本発明では、この任意形状加工領域の指定を、集束イオンビームによる加工領域の指定とこの非加工領域の指定との組み合わせによって、走査イオン顕微鏡像上で指定できるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明では、この集束イオンビームによる加工領域の指定と非加工領域の指定とにより、指定された加工領域における、指定された非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する走査イオン顕微鏡像上での座標を、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、集束イオンビームによって加工する任意形状加工領域を、この加工領域と非加工領域との組み合わせによって指定することができるので、任意形状加工領域の領域形状パターンが複雑化する、例えばマイクロピラーのような加工対象であっても、その任意形状加工領域の加工データの設定を容易にかつ迅速に行うことができる。
【００１５】
この結果、本発明によれば、集束イオンビームを用いた微細試料の加工において、加工位置の指定の効率と加工スループットとが大幅に向上するメリットがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の微細試料の加工方法，観察方法，及び観察・加工装置の実施の形態について、図面とともに説明する。
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本実施の形態で用いる集束イオンビーム装置の一実施例の概略構成図である。
【００１８】
集束イオンビーム装置１は、試料室１１，ＦＩＢカラム１２，及び検出器１３を含む装置本体１０と、偏向信号発生手段２１，ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２，検出信号処理手段２３，及び画像表示制御手段２４を含む制御装置２０と、キーボードやポインティングデバイス（例えばマウス）等を備えた入力装置３０と、ＬＣＤ等の表示素子を備えた表示装置４０とを有して構成されている。
【００１９】
ＦＩＢカラム１２は、試料５０に照射する集束イオンビーム２を生成し、生成した集束イオンビーム２を、偏向信号発生手段２１から供給される偏向信号に基づいて偏向器によって偏向し、試料室１１内の試料ステージ又は試料ホルダーに搭載された試料５０上に走査照射する。偏向信号発生手段２１は、集束イオンビーム２の走査位置（ビーム照射位置）を指定するための偏向アドレスを生成するビーム走査用カウンタ，その偏向アドレスに応じたアナログ走査信号を生成するＤ／Ａ変換器，ＦＩＢカラム１２内の偏向器にこのアナログ走査信号に応じた偏向信号を供給するプリアンプを含んでいる。
【００２０】
一方、集束イオンビーム２の走査照射によって試料５０から放出される二次電子３は、検出器１３によって検出され、その検出信号は検出信号処理手段２３に供給される。検出信号処理手段２３では、検出器１３からのアナログ検出信号を輝度電圧信号に変換し、この輝度電圧信号をさらにディジタル値の輝度データに変換して、画像表示制御手段２４に備えられている画像メモリ２５に随時格納していく。画像表示制御手段２４には、偏向信号発生手段２１から偏向アドレスが供給されている。画像表示制御手段２４において、検出信号処理手段２３からの輝度データの画像メモリ２５への格納は、この偏向アドレスと同期をとって行われる。また、画像表示制御手段２４は、画像メモリ２５に集束イオンビーム２の走査位置に応じて格納されている輝度データに基づいて、走査イオン顕微鏡像を生成し、表示装置４０に表示出力する。
【００２１】
ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２には、画像表示制御手段２４と同じく、偏向信号発生手段２１から偏向アドレスが供給されている。ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２は、入力装置３０の所定操作によって設定されたズーム率に基づいて、この偏向アドレスを変換し、ズーム表示のための表示アドレスを生成して、画像表示制御手段２４に供給する。画像表示制御手段２４は、画像メモリ２５に格納されている集束イオンビーム２の走査位置毎の輝度データから、この表示アドレスに対応した必要な輝度データを読み出して、走査イオン顕微鏡像からなる試料５０の試料画像（ズーム画像も含む）を生成し、表示装置４０に表示出力する。ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２は、Ｘ軸，Ｙ軸それぞれ独立に、表示装置４０の画面上における試料５０の走査イオン顕微鏡像の表示倍率を変更できるようになっている。
【００２２】
図２は、画像制御手段における画像メモリ周辺の回路構成についての一実施例を示したものである。
【００２３】
画像メモリ２５は、デュアルポートメモリ２５’によって構成され、検出信号処理手段２３から二次粒子輝度信号として供給される輝度データの格納と、画像表示制御手段２４内に設けられた表示制御回路２６への輝度データの出力とが、非同期で行える構成になっている。そのため、画像メモリ２５は、輝度データの入力ポートData-inと、輝度データの出力ポートData-outとを独立に備え、検出信号処理手段２３からの入力輝度データの格納アドレス（書き込みアドレス）を指定する入力アドレスポートAddress-inと、表示制御回路２６へ出力する輝度データの格納アドレス（読み出しアドレス）を指定する出力アドレスポートAddress-outとを独立に備えている。
【００２４】
シフトレジスタ２７ｘは、表示装置４０の表示画面上にＯＳＤ（On Screen Display）表示される試料の加工編集画面等において、走査イオン顕微鏡像の表示対象部分を横移動させる場合に用いる横スライドバーの移動量に対応した値ｓｘを出力する。加算回路２８ｘは、このシフトレジスタ２７ｘの値ｓｘと、偏向信号発生手段２１からのＸ軸偏向アドレスｄｘとが入力され、両者を加算出力する。
【００２５】
シフトレジスタ２７ｙは、表示装置４０の表示画面上にＯＳＤ表示される試料の加工編集画面等において、走査イオン顕微鏡像の表示対象部分を上下移動させる場合に用いる縦スライドバーの移動量に対応した値ｓｙを出力する。加算回路２８ｙは、このシフトレジスタ２７ｙの値ｓｙと、偏向信号発生手段２１からのＹ軸偏向アドレスｄｙとが入力され、両者を加算出力する。
【００２６】
これにより、試料５０上における観察視野，すなわち走査イオン顕微鏡像の表示対象部分の横移動や上下移動に合わせて、画像メモリ２５上で、試料ホルダーに搭載された試料５０上のビーム照射位置をメモリアドレスに対応させることができるようになっている。
【００２７】
その上で、加算回路２８ｘ，２８ｙのそれぞれ出力ｓｘ＋ｄｘ，ｓｙ＋ｄｙは、バレルシフト回路２９ｘ，２９ｙにそれぞれ入力される。バレルシフト回路２９ｘには、Ｘ軸方向のズーム率Zoom-xがシフトビット信号として入力され、バレルシフト回路２９ｙには、Ｙ軸方向のズーム率Zoom-yがシフトビット信号として入力される。これにより、バレルシフト回路２９ｘ，２９ｙからは、加算回路２８ｘ，２８ｙのそれぞれ出力ｓｘ＋ｄｘ，ｓｙ＋ｄｙがズーム率Zoom-x，Zoom-yに応じてシフトされ、画像メモリ２５の入力アドレスポートAddress-inに格納アドレス（書き込みアドレス）として供給される。これにより、ズーム率Zoomと画像メモリ２５のアドレスとの変換が行われ、ズーム観察を行った場合でも、画像メモリ２５上で、試料５０上のビーム照射位置をメモリアドレスに対応させ格納することができるようになっている。
【００２８】
一方、表示制御回路２６は、ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２や、画像表示制御手段２４内に含まれる図示せぬＯＳＤ制御回路等に接続されている。表示制御回路２６は、ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段２２から供給される表示アドレスに基づいて、その対応部分の輝度データが格納されている画像メモリ２５の格納アドレス（読み出しアドレス）に変換し、画像メモリ２５の入力アドレスポートAddress-out に供給する。また、表示制御回路２６は、この格納アドレス（読み出しアドレス）の入力アドレスポートAddress-outへの供給に対応して画像メモリ２５の出力ポートData-outから出力される輝度データや、図示せぬＯＳＤ制御回路から供給されるＧＵＩを含むＯＳＤ表示データを取り込んで、例えば、加工編集画面等における表示データを生成する。この生成された表示データは、表示制御回路２６から表示装置４０に供給され、その画面上に表示される。
【００２９】
図３は、本実施例の集束イオンビーム装置を用いた微細試料の加工手順を示したフローチャートである。
【００３０】
まず、試料５０における不良個所近傍に対象領域を作成し、さらにこの作成した対象領域の加工パターンをマスクモード（非加工領域モード）に指定して、この対象領域を非加工領域にする（ステップＳ100）。
【００３１】
次に、マスクモードを指定した対象領域部分（非加工領域部分）を薄膜化・マイクロピラーによってサンプリングできるように、その周囲を含む対象領域の作成を行い、さらにこの作成した対象領域の加工パターンを非マスクモード（加工領域モード）指定して、この対象領域を加工領域にする（ステップＳ200）。
【００３２】
次に、この指定した加工領域を加工する際に照射する集束イオンビームの走査モード（走査方法）を指定する（ステップＳ300）。なお、この加工領域を加工する際の集束イオンビームの走査方法の指定にあっては、マスクモード（非加工領域）に指定した非加工領域とその周囲を含む加工領域との重畳部分の境界面部分が、集束イオンビームの走査において最後にビームが照射されて加工されるような走査モードを指定することによって、それ以前のビーム照射による加工部分で起きた境界面部分に対する影響を抑制し、その境界面の加工仕上げを向上させることができる。
【００３３】
次に、これら指定した非加工領域及び加工領域と、指定した集束イオンビームの走査方法とに基づいて、集束イオンビーム２の実際の照射により加工する任意形状加工領域の加工データを作成する（ステップＳ400）。
その上で、この作成した任意形状加工領域の加工データに基づき、任意形状加工領域に含まれる試料５０上の各照射位置について、予め定めた順番で予め定めた所定時間だけ集束イオンビームを照射することによって、試料５０の加工を開始する（ステップＳ500）。この任意形状加工領域の加工データに基づく試料５０の加工が終了したならば、その一連の加工を終了する（ステップＳ600）。
【００３４】
このように、本実施の形態による微細試料の加工方法では、集束イオンビーム２の実際の照射により加工する任意形状加工領域の指定を、試料上に薄膜やマイクロピラーを形成するためのために非加工領域とこの非加工領域の周辺部をも含んだ加工領域とのそれぞれ指定に分けて、両者を組み合わせて（合成して）行えることを特徴する。
【００３５】
次に、上述した集束イオンビーム装置１を用いた微細試料５０の加工手順における、ステップＳ100に示した非加工領域の指定、ステップＳ200に示した加工領域の指定、並びにステップＳ300に示した加工する際の集束イオンビーム２の走査モードの指定について、その具体例を説明する。
【００３６】
図４は、任意形状加工領域の加工パターンを作成するときの加工編集画面の一実施例を示したものである。
【００３７】
図４において、図４（ａ）は、非加工領域及び加工領域の指定前の当初の加工編集画面を、図４（ｂ）は、非加工領域又は加工領域としての対象領域を指定した際の加工編集画面を、図４（ｃ）は、任意形状加工領域の加工パターンを作成した際の加工編集画面をそれぞれ示す。
【００３８】
加工編集画面４００は、表示装置４０の表示画面に、ユーザが加工領域を指定するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）としてＯＳＤ表示される。
【００３９】
加工編集画面４００は、対象領域７０を指定するために、試料５０の所望部分の走査イオン顕微鏡像６０を表示するための加工対象表示部４１０と、この加工対象表示部４１０に表示された試料５０の所望部分の走査イオン顕微鏡像６０上において、対象領域７０の指定を行うための各種操作ボタン４２０とを備えている。
【００４０】
この各種操作ボタン４２０の中には、加工対象表示部４１０の画面上から操作対象のオブジェクトを選択したり、加工対象表示部４１０の画面上に表示される走査イオン顕微鏡像６０をズーム操作したりするとき等に用いる操作ボタン４２１や、選択した対象領域について凹部形状や凸部形状等といった形状状態を指定するときに用いる操作ボタン４２２や、加工編集画面４００上に矩形，扇形，円，直線，曲線等といった所定の対象領域７０を作成するときに用いる作成ボタン４２３等が含まれている。
【００４１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上の所定部分に顕われている不良箇所等の注目部位（観察部位）６２に対し、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて上述した各種操作ボタン４２０を適宜操作し、矩形状の対象領域７０を重畳させて指定した場合を示している。
【００４２】
次に、ポインティングデバイスを用いてこの対象領域７０を選択した状態で、図５に示す加工条件設定画面５００により、この対象領域７０についての加工領域８０又は非加工領域９０の指定を行う構成になっている。
【００４３】
図５は、選択された対象領域について加工領域又は非加工領域の指定を行うための加工条件設定画面の一実施例を示したものである。
【００４４】
なお、この加工条件設定画面５００と加工編集画面４００との表示方法は、例えば、加工編集画面４００，加工条件設定画面５００がそれぞれ個別ウィンドウとして表示装置４０の表示画面上に一緒に表示されている形式であってもよいし、加工編集画面４００上での特定の対象領域７０を指定した所定操作に基づき、加工編集画面４００に対して加工条件設定画面５００がポップアップされる形式であっても、その具体的な両画面の表示方法は限定されるものではない。
【００４５】
この加工条件設定画面５００には、種々の加工条件設定欄５１０が備えられている。この種々の加工条件設定欄５１０の中には、個別の走査と個別の走査との間の時間間隔（Interval）を設定する走査間隔設定欄５１１，照射位置座標の一点当たりの集束イオンビームの照射時間（Dwell Time）を設定できるビーム滞在時間設定欄５１２，対象領域７０について領域内を面加工（fill）するのか、境界線に沿った線加工するのかを選択するための加工種別設定欄５１３，対象領域７０が集束イオンビームで加工する加工領域８０であるか、加工しない非加工領域（Mask mode）９０であるかを選択するためのマスクモード設定欄５１４，加工領域８０を加工する場合のビーム走査モード（Scan）を選択する走査モード設定欄５１５，等を含んでいる。
【００４６】
図示の例では、この対象領域７０に関して、加工種別設定欄５１３のチェックボックスをチェックして対象領域７０の面加工を指定するとともに、マスクモード設定欄５１４のチェックボックスをチェックしてマスクモードをオンにし、集束イオンビームで加工しない非加工領域９０にした（図２、ステップＳ100）。
【００４７】
図４（ｃ）は、その後、再び加工編集画面４００により、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて各種操作ボタン４２０を適宜操作し、この対象領域７０を跨ぐように重畳させて対象領域７１を指定した場合を示している。
【００４８】
そして、本実施例の場合では、次にポインティングデバイスを用いてこの対象領域７１を選択した状態で、図５に示す加工条件設定画面５００により、この対象領域７１に関して、加工種別設定欄５１３のチェックボックスをチェックして対象領域７１の面加工を指定するとともに、マスクモード設定欄５１４のチェックボックスのチェックを外してマスクモードをオフにし、集束イオンビームで加工する加工領域８０に指定した（図２、ステップＳ200）。
【００４９】
これにより、制御装置２０は、画像表示制御手段２４内のＯＳＤ制御回路等を介して、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示された試料５０の走査イオン顕微鏡像６０の所定部分について、加工領域８０として指定した対象領域７１の中の、非加工領域９０として指定した対象領域７０と重畳していない２つの領域部分８０ａ，８０ｂを、集束イオンビーム２によって実際に加工する任意形状加工領域１００としてグループ化された２つの実加工領域１００ａ，１００ｂとして指定するようになっている。制御装置２０は、この２つの実加工領域１００ａ，１００ｂに対応する試料５０上の位置座標を、試料５０上のビーム照射位置座標として取得するようになっている。
【００５０】
さらに、非加工対象領域９０，加工対象領域８０のいずれの指定も、不良箇所等の注目部位６２を各領域９０，８０の共通の中心にした所望の図形によって指定することができ、２つの実加工領域１００ａ，１００ｂを、観察する部分すなわち注目部位６２を中心に互い対称に位置させて設定することが容易にできる。
【００５１】
このように、本実施例では、試料５０上における任意形状加工領域１００の指定を、走査イオン顕微鏡像６０上で、まず、非加工領域又は加工領域の形状に対応した形状の対象領域７０，７１として指定し、このようにして指定した各対象領域７０，７１について非加工領域９０又は加工領域８０に指定することにより、容易かつ迅速に行うことができる。また、この任意形状加工領域１００の加工データの作成も、この加工領域８０の指定と非加工領域９０の指定とにより、指定された加工領域７１における、指定された非加工領域７０とは重畳しない領域部分１００に対応する走査イオン顕微鏡像６０上での座標を、試料５０上でのビーム照射位置座標に変換することにより、容易かつ迅速に行うことができる。
【００５２】
その上で、本実施例では、さらに加工条件設定画面５００のビームスキャン方法設定欄５１５によってビームスキャン方法（スキャンデータの作成方法）を選択する。
【００５３】
ビームスキャン方法設定欄５１５には、図５に示すように、領域の左・右・上・下の各走査方向を指定するボタン５１５−１〜５１５−４，領域の上下両側から中央に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−５，領域の左右両側から中央に向かって走査方向を指定するボタン５１５−６，矩形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−７，円形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−８，円形領域の内方から境界面側に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−９，矩形領域の内方から境界面側に向かっての走査方向を指定するボタン５１５−１０が設けられている。
【００５４】
そして、本実施例の場合では、加工領域として指定した対象領域７１について、ボタン５１５−５を操作して、ビームスキャン方法として、領域の上下両側から中央に向かっての走査方向モードを設定した（図２、ステップＳ300）。
【００５５】
この結果、制御装置２０は、画像表示制御手段２４内のＯＳＤ制御回路等を介してこれらの操作指示を受け、図６に概念的に示すような、対象領域７１の上下境界面に沿った方向の走査ビーム６４が、対象領域７１の上下両側から非加工領域９０としての対象領域７０の対応する上下境界側に向かって、その走査位置が矢印Ｐ方向に順次変位していく照射位置座標のスキャンデータを含む、任意形状加工領域１００（１００ａ，１００ｂ）についての任意形状加工データを作成する。
【００５６】
図６は、制御装置が作成した任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
この場合、非加工領域９０として指定した対象領域７０よりも上方に位置する実加工領域１００ａについては、その左右境界面の一方側から他方側に向かう上方又は下方の境界面に沿った走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の上方の境界面側から非加工領域９０側の下方の境界面側に向かって順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。
【００５７】
同様に、非加工領域９０として指定した対象領域７０よりも下方に位置する実加工領域１００ｂについては、その左右境界面の一方側から他方側に向かう上方又は下方の境界面に沿った走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の下方の境界面側から非加工領域９０側の上方の境界面側に向かって順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。
【００５８】
図示の例では、任意形状加工領域１００の領域１００ａの対象領域７０側とは反対側の境界面に沿った走査ビーム６４−１の照射を行い、次に、領域１００ｂの対象領域７０側とは反対側の境界面に沿った走査ビーム６４−２の照射を行い、次に、領域１００ａの前に照射した走査ビーム６４−１の内側部分の走査ビーム６４−３の照射を行い、次に、領域１００ｂの前に照射した走査ビーム６４−２の内側部分の走査ビーム６４−４の照射を行うといった具合に、領域１００ａと領域１００ｂとで交互に各領域内の内側にシフトしながら、走査ビーム６４の照射を行う構成になっている。
【００５９】
次に、同様にして、試料５０の試料面にマイクロピラーを作製する場合について説明する。
【００６０】
図７は、制御装置が作成したマイクロピラーを作製する場合の任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【００６１】
この場合も、まず、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上のマイクロピラーを作製する部位６２に対し、入力装置３０のポインティングデバイスを用いて上述した各種操作ボタン４２０を適宜操作し、ピラー断面積に合わせた矩形状の対象領域７０を指定し、この対象領域７０に関して、加工条件設定画面５００を使用して面加工を指定するとともに、マスクモードをオンにし、集束イオンビームで加工しない非加工領域９０にする（図２、ステップＳ100）。
【００６２】
次に、加工編集画面４００上の加工対象表示部４１０に表示されている試料５０の走査イオン顕微鏡像６０上で、対象領域７０に同心で、この対象領域７０よりも領域面積が大きな対象領域７１を指定し、この対象領域７１に関しては、加工条件設定画面５００を使用して面加工を指定するとともに、マスクモードをオフにし、集束イオンビームで加工する加工領域８０にする（図２、ステップＳ200）。
【００６３】
これにより、制御装置２０は、加工領域８０として指定した対象領域７１の中の、非加工領域９０として指定した対象領域７０と重畳していない矩形枠状の領域部分８０を、集束イオンビーム２によって実際に加工するグループ化された任意形状加工領域１００として指定するようになっている。制御装置２０は、この２つの実加工領域１００に対応する試料５０上の位置座標を、試料５０上のビーム照射位置座標として取得するようになっている。
【００６４】
その上で、さらに加工条件設定画面５００のビームスキャン方法設定欄５１５によって、加工領域として指定した対象領域７１について、ボタン５１５−７を操作して、ビームスキャン方法として、矩形領域の境界面側から内方に向かっての走査方向モードを設定する（図２、ステップＳ300）。
【００６５】
この場合は、図７に示すように、非加工領域９０として指定した対象領域７０を囲む矩形枠状の任意形状加工領域１００について、その境界線に沿った矩形状の走査ビーム６４を、非加工領域９０側とは反対側の境界面側から非加工領域９０側の上方の境界面側に向かって、その大きさを相似縮小させながら順次シフトさせていく、試料上における照射位置及びそのスキャンデータを含んだ任形状加工データを作成する。
【００６６】
これにより、集束イオンビームを用いたマイクロピラーの加工にあっては、そのマイクロピラーを取り囲む矩形枠状の任意形状加工領域の設定は、従来は、切り出し位置の周りに複数（例えば、４つ）の矩形形状の加工領域を指定して並べて、これら矩形形状の加工領域毎に集束イオンビーム加工をしなくてはならなかったが、１つの加工領域の指定と１つの非加工領域の指定とによって、マイクロピラーの加工のためのマイクロピラーを取り囲む矩形枠状の任意形状加工領域の設定を、この１つの加工領域と１つの非加工領域との組み合わせ（合成）によって、図７に示すように、容易にかつ迅速に設定することができる。さらに、そのスキャンデータも、マイクロピラーの側面が矩形状の走査ビーム６４によって最後に形成されるので、マイクロピラーの側面の加工仕上りを向上させることができる。
【００６７】
このように、本実施例では、ある対象領域７１について加工領域８０に指定するときに、その加工領域７１における集束イオンビームのビーム走査をも含めた加工条件を、任意に併せて設定できる。また、その際における任意形状加工領域の加工データにおける集束イオンビームのビーム走査の設定も、任意形状加工領域の境界面に沿った集束イオンビームのビーム走査が、任意形状加工領域の一方の境界面側から他方の境界面側へ向かって順次移動する走査方法，任意形状加工領域の形状と相似形の集束イオンビームのビーム走査が、任意形状加工領域の内方又は境界側から境界側又は内方へ向かって順次拡大又は縮小移動していく走査方法，等といったように、薄膜やマイクロピラー等の加工対象の形状に合わせて、その加工領域の指定時に、容易にかつ迅速に行うことができる。
【００６８】
なお、上記説明では、非加工領域９０及び加工領域８０を矩形状の対象領域７０，７１で指定したが、加工する任意形状加工領域に応じて、対象領域７０，７１を、円形，扇形，台形等、矩形状以外の予め準備された対象領域指定するようにしてもよく、また、指定する対象領域７０，７１のそれぞれ形状も異なっていても構わない。このような非加工領域９０と加工領域８０との形状が異なるような場合には、そのビームスキャン方法の設定では、最後にビームが照射される境界面がその加工仕上りが向上することから、例えば、操作した走査ビーム６４を操作したボタン５１５−１〜５１５−１０に基づく走査方向行先側の境界面に沿った走査ビーム６４を自動的に指定する。
【００６９】
さらに、上記説明では、非加工領域９０としての対象領域７０，加工領域８０としての対象領域７１をそれぞれ１つ指定する例で説明したが、非加工領域９０又は加工領域８０を、複数の対象領域７０の組み合わせ又は複数の対象領域７１の組み合わせで指定することを妨げるものではなく、このような場合においても、加工領域と非加工領域との組み合わせによって行うことができるから、任意形状加工領域の設定を容易にかつ迅速に行うことができる。
【００７０】
すなわち、本実施例によれば、任意形状加工領域の加工においても、非加工領域の指定に基づくマスク加工パターンと集束イオンビームの各種走査方法とを駆使して任意形状加工領域の加工が行えることから、特に電子線照射に弱い材料に対しても高い位置精度で加工することができ、精度の高い微細試料の作製が可能となり、電子顕微鏡によるこの微細試料に基づく高分解能観察を可能にする。
【００７１】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態では、装置本体１０の同一の試料室１１に対して、ＦＩＢカラム１２と、走査電子顕微鏡カラム１４とを実装した複合装置としてのＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’を用いて、微細試料の加工を行う場合について説明する。
【００７２】
なお、その説明にあたっては、前述した第１の実施の形態で説明した集束イオンビーム装置１の構成と同様若しくは対応する構成については、同一符合を付し、その説明は省略する。
【００７３】
図８は、本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【００７４】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’は、試料室１１，ＦＩＢカラム１２，電子ビームカラム１４，検出器１３，デポジション銃１５，及びマイクロプローブ１６を備えた装置本体１０と、制御装置２０と、キーボードやポインティングデバイス（例えばマウス）等を備えた入力装置３０と、ＬＣＤ等の表示素子を備えた表示装置４０とを有して構成されている。
【００７５】
制御装置２０は、集束イオンビーム加工に関連して、図示省略した偏向信号発生手段，ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段，検出信号処理手段，及び画像表示制御手段を有する
電子ビームカラム１４は、通常の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に用いられているものと同様なもので、試料５０上に焦点を結んだ状態で試料５０上を電子ビーム４によって走査する。検出器１３は、集束イオンビーム２や電子ビーム４の走査照射によって試料５０から放出される二次電子を検出する。デポジション銃１５は、試料５０に保護膜を形成する際や集束イオンビーム加工により作製した薄膜試料やマイクロピラーを他の物に固定する際に加工ガスを放出する。マイクロプローブ１６は、集束イオンビームにより作製した薄膜試料やマイクロピラーの運搬を行うためのものである。また、試料室１１内には、試料５０を保持し、移動させるための試料ステージ１７が実装されている。この試料ステージ１７には、試料５０に加えて、サンプリングした薄膜試料やマイクロピラーといった微細試料を搭載する薄膜キャリア１８も搭載されている。
【００７６】
このように構成されたＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’は、集束イオンビーム２がＦＩＢカラム１２から試料５０上に照射されている場合は、集束イオンビーム２による二次電子を検出器１３で捕らえ、制御装置２０の画像制御手段により、表示装置４０の画面上に走査イオン顕微鏡像を表示し、電子ビーム４が電子ビームカラム１４から試料５０上に照射されている場合は、電子ビーム４による二次電子を検出器１３で捕らえ、制御装置２０の画像制御手段により、表示装置４０の画面上に走査電子顕微鏡像を表示する構成になっている。集束イオンビーム２と電子ビーム４の切替は、制御装置２０からのタイミング指令により、スキャン制御，ブランキング制御を所望に切替えて行われる。
【００７７】
このように構成からなるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’においても、表示装置４０に表示され、走査イオン顕微鏡像及び走査電子顕微鏡像が切り替え表示可能なイメージモニタウインドウ６００上で、図９及び図１０に示すように、走査イオン顕微鏡像又は走査電子顕微鏡像において、第１の実施の形態の集束イオンビーム装置の場合と同様にして、任意形状加工領域１００を、容易にかつ迅速に設定することができる。
【００７８】
図９は、イメージモニタウインドウ上で薄膜を作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【００７９】
図１０は、イメージモニタウインドウ上でマイクロピラーを作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【００８０】
次に、このＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’を用いての、試料５０における観察部位（注目部位）５１を含んだ微細試料５３の摘出（マイクロサンプリング）方法について説明する。
【００８１】
図１１は、微細試料の摘出について加工手順を示したものである。
【００８２】
まず、前述したイメージモニタウインドウ上で、試料５０の注目部位５１上に（図１１（１）参照）、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃１５から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、この集束イオンビーム２の照射によってガスを構成していた金属を分解して加工領域８１に堆積させて、デポジション膜（堆積膜）５２を形成する（図１１（２）参照）。
【００８３】
次に、注目部位５１の周りの試料５０の穴加工を行うため、まず、イメージモニタウインドウ上で、デポジション膜５２部分を非加工領域９０に指定し、デポジション膜（堆積膜）５２部分を含む、注目部位５１を中心としたデポジション膜（堆積膜）５２部分よりも大きな加工領域８０に指定し、両領域８０，９０の組み合わせからなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、デポジション膜５２周囲の溝膜加工を行う。この溝膜加工の後、試料５０を傾斜させて、同様にイメージモニタウインドウ上で、試料５０の深さ方向に延びる両領域８０，９０の境界面について、溝開口側に非加工領域（図示せず）と溝底部側に加工領域（図示せず）とを指定し、両領域の組み合わせからなる任意形状加工領域（図示せず）に集束イオンビーム２を走査照射して、境界面の溝底部側にスリットを入れる加工を実施する。このスリット加工によって、デポジション膜５２で保護された注目部位５１を含む、片持ち梁形状の微細試料５３を作製する（図１１（３）参照）。
【００８４】
そして、傾斜させた試料５０を元の状態に戻し、マイクロプローブ１６先端をこの片持ち梁形状の微細試料５３に位置させて、イメージモニタウインドウ上で、このマイクロプローブ１６先端と微細試料５３を接着するためのデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃５８から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、デポジション膜５２によって、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３とを接着する（図１１（４）参照）。
【００８５】
次に、片持ち梁形状の微細試料５３の、試料５０との接続箇所部分に、イメージモニタウインドウ６００上で加工領域８０を指定し、この加工領域８０からなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、微細試料５３を試料５０から切り離す（図１１（５）参照）。それから、マイクロプローブ１６を上昇させ、注目部位５１を内包する微細試料５３を摘出する。
【００８６】
次に、試料ステージ１７を移動し、ＦＩＢ光軸に薄膜キャリア１８が来るようにする（図１１（６）参照）。そして、マイクロプローブ１６を下降させて、薄膜キャリア１８に微細試料５３を接触させ、イメージモニタウインドウ上で、この微細試料５３と薄膜キャリア１８とを接着するためのデポジション膜５２を形成するための照射領域８１を指定する。その上で、デポジション銃５８から照射領域８１に向けタングステンヘキサカルボニルガスを放出しながら、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射し、デポジション膜５２によって、薄膜キャリア１８と微細試料５３とを接着する（図１１（７）参照）。
【００８７】
その後、イメージモニタウインドウ上で、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３との接着部分に照射領域８１を指定し、集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射してデポジション膜５２を除去し、微細試料５３とマイクロプローブ１６とを分離する（図１１（８）参照）。
【００８８】
以上の工程により、試料５０から注目部位５１を内包する微細試料５３をサンプリングし、薄膜キャリア１８上に移設した。
【００８９】
次に、この微細試料５３に対して、任意形状のマスク加工とセクションビューを用いて、微細試料５３の注目部位５１の両面断面出しを行う場合について、図１２及び図１３により説明する。なお、図１２において、図１２（５）は、図１２（１）に示した微細試料５３の平面を斜視方向から、図１２（６）は、図１２（３）に示したに示した微細試料５３の平面を斜視方向から眺めたものである。
【００９０】
図１２は、サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工手順の説明図である。
【００９１】
図１３は、サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工フローチャートである。
【００９２】
まず、微細試料５３に対して任意加工形状のマスク加工（ステップＳ1100）と、セクションビューを用いて両面の断面出し（ステップＳ1200）を行う（図１２（２），（３）参照）。
【００９３】
注目部位５１は、例えば半導体試料のキャパシタ５４であるものとし、相対向するキャパシタ列（図示せず）が消滅した断面を、イメージモニタウインドウのセクションビューで判定すると、加工終了する。
【００９４】
微細試料５３の裏面側（薄膜キャリア１８に近接した側）の面は、キャパシタ５４を内包する部分の厚みの０．３μｍを目安に、矩形状の加工領域８０及び矩形状の非加工領域９０を設定し、これら指定した両領域８０，９０の組み合わせに基づく任意加工形状領域１００について加工し、微細試料５３を薄膜化する。
【００９５】
次に、注目キャパシタ５４の中心断面を形成する目的で、ＦＩＢ断面加工を薄膜の膜厚を徐々に薄くする方向に、集束イオンビーム加工を実施する（図１２（２）参照）。その際には、電子ビームカラム１４を備えた走査電子顕微鏡を加速電圧３０ｋＶの条件で用い、その断面情報をセクションビューに表示される走査電子顕像で確認しながら、加工の終点を判定する（ステップＳ1300〜Ｓ1600）。
【００９６】
なお、微細試料５３のキャパシタ５４部分には、例えば有機ポリマー又は有機シリカガラス等のような低誘電率材料、いわゆるＬｏｗ−Ｋ材料と呼ばれる電子ビーム４の照射に弱い材料が用いられているが、３０ｋＶの電子ビーム４は薄膜試料５５を透過するため、薄膜試料５５内部でのエネルギー損失が少なく、薄膜試料５５の損傷や変形を極小に抑えることが可能である。
【００９７】
その後、微細試料５３を薄膜キャリア１８ごと、すなわち試料ステージ１７を水平面内で１８０度回転し（ステップＳ1700）、その裏面（この場合は、薄膜キャリア１８とは離間している側）も、上記と同様の手法で加工し（ステップＳ1300〜Ｓ1600）、最終的にキャパシタ５４中心を切り出した膜厚６０nmの薄膜試料５５を作製する（図１２（３）参照）。
【００９８】
このように、セクションビューを利用した薄膜加工後に、高加速電子線を用いた走査電子顕像による断面確認を行いつつ、最終的な薄膜仕上げ加工を実施することで、電子線照射により損傷や変形を受けやすい材料に対しても、損傷や変形が極小で且つ、高い加工位置精度を有する薄膜加工が可能となる。加工した薄膜試料５５は、薄膜キャリア１８ごと、高加速走査透過電子顕微鏡や透過電子顕微鏡のホルダーに移設し、高分解能での像観察を実施する。
【００９９】
このように、本実施例によれば、微細試料の加工時に、この微細試料を高加速電子ビームにより観察することで試料損傷を抑えた観察が可能となり、この電子ビームによる観察像（試料像）を併用することによって、微細試料を、さらに薄く、精度の高い薄膜試料に集束イオンビーム加工することが可能となり、電子顕微鏡による高分解能観察が可能となる。
【０１００】
＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態は、薄膜・マイクロピラー仕上げ加工時の断面モニタを、走査透過電子顕微鏡像により実施する事例である。
【０１０１】
図１４は、本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【０１０２】
なお、その説明にあたっては、前述した第２の実施の形態で説明したＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’の構成と同様若しくは対応する構成については、同一符合を付し、その説明は省略する。
【０１０３】
本実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置１”は、図７に示したＦＩＢ−ＳＥＭ装置１’に対し、サイドエントリーステージ１７０と、ＳＴＥＭ検出器１９とが新たに追加されて装着された構成になっている。
【０１０４】
サイドエントリーステージ１７０は、試料室１１内を横方向に移動可能に延び、自身の軸線周りに回転可能なホルダー１７１と、ホルダー１７１に自身の軸線を直交させるように搭載されて設けられ、回転機構１７２によって回転可能なニードル形キャリア１７３を有する構成になっている。
【０１０５】
次に、このＦＩＢ−ＳＥＭ装置１”を用いての、試料５０における観察部位（注目部位）５１を含んだ微細試料５３の摘出（マイクロサンプリング）方法について説明する。
【０１０６】
図１５は、本実施の形態による薄膜加工手順の説明図である。
【０１０７】
まず、前述したイメージモニタウインドウ上で、試料５０の注目部位５１上に（図１５（１）参照）、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２を形成する（図１５（２）参照）。
【０１０８】
次に、注目部位５１の周りの試料５０の穴加工を行うため、まず、イメージモニタウインドウ上で、デポジション膜５２部分及びこのデポジション膜５２部分と加工領域の周りの試料５０部分とを連結する連結部分を非加工領域９０，９０に指定し、デポジション膜（堆積膜）５２部分を含む、注目部位５１を中心とした非加工領域９０，９０部分よりも大きな加工領域８０に指定し、両領域８０，９０，９０の組み合わせからなる任意形状加工領域１００に集束イオンビーム２を走査照射して、非加工領域９０，９０周囲の溝膜加工を行う。この溝膜加工の後、試料５０を傾斜させて、同様にイメージモニタウインドウ上で、試料５０の深さ方向に延びる両領域８０，９０の境界面について、溝開口側に非加工領域（図示せず）と溝底部側に加工領域（図示せず）とを指定し、両領域の組み合わせからなる任意形状加工領域（図示せず）に集束イオンビーム２を走査照射して、境界面の溝底部側にスリットを入れる加工を実施する。このスリット加工によって、デポジション膜５２で保護された注目部位５１を含む、片持ち支持形状の微細試料５３を作製する（図１５（３）参照）。
【０１０９】
そして、傾斜させた試料５０を元の状態に戻し、マイクロプローブ１６先端をこの片持ち梁形状の微細試料５３に位置させて、デポジション膜５２によって、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３とを接着する（図１５（４）参照）。
【０１１０】
次に、微細試料５３の、試料５０との連結部分に、集束イオンビーム２を走査照射して、微細試料５３を試料５０から切り離す（図１５（５）参照）。それから、マイクロプローブ１６を上昇させ、注目部位５１を内包する微細試料５３を摘出する。
【０１１１】
次に、試料ステージ１７を移動し、ＦＩＢ光軸にサイドエントリーステージ１７０のニードル形キャリア１７３が来るようにする。そして、マイクロプローブ１６を下降させて、ニードル形キャリア１７３に微細試料５３を接触させる（図１５（６）参照）。
【０１１２】
その上で、ＦＩＢ誘起デポジション（ガスアシストデポジション）によるデポジション膜５２によって、ニードル形キャリア１７３と微細試料５３とを接着する（図１５（７）参照）。
【０１１３】
その後、マイクロプローブ１６先端と微細試料５３との接着部分に集束イオンビーム２を照射領域８１に局所照射してデポジション膜５２を除去し、微細試料５３とマイクロプローブ１６とを分離する（図１５（８）参照）。
【０１１４】
その後、図１２で説明した、サンプリングした微細試料５３から薄膜試料５５を加工する加工手順を行う場合は、微細試料５３の回転が必要となるが、本実施の形態では、ニードル形キャリア８を用いて回転させ、必要に応じてホルダー１７１を試料室１１内で移動又は回転させながら、薄膜試料５５の加工を行う。なお、本実施の形態の場合は、その仕上げ加工時の電子ビームによる断面構造観察に、ＳＴＥＭ検出器１９を用いる点が異なる。
【０１１５】
本実施の形態によれば、加工した薄膜試料５５を形成した微細試料５３は、サイドエントリーステージ１７０のホルダー１７１に装着されており、このホルダー１７１を抜き、ホルダー１７１ごと透過電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡専用機に移動することで、さらに高い分解能の画像観察をすることが可能となる。さらに、本実施の形態では、微細試料５３の実装状態での薄膜キャリア１８への着脱が不要なため、作業中に試料を破損したり、紛失したりするリスクが低く、複数の試料が確保しにくい不良解析に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本実施の形態で用いる集束イオンビーム装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】画像制御手段における画像メモリ周辺の回路構成についての一実施例を示したものである。
【図３】本実施例の集束イオンビーム装置を用いた微細試料の加工手順を示したフローチャートである。
【図４】任意形状加工領域の加工パターンを指定するときの加工編集画面の一実施例を示したものである。
【図５】選択された対象領域について加工領域又は非加工領域の指定を行うための加工条件設定画面の一実施例を示したものである。
【図６】任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図７】マイクロピラーを作製する場合の任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図８】第２の実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【図９】イメージモニタウインドウ上で薄膜を作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図１０】イメージモニタウインドウ上でマイクロピラーを作製する場合における任意形状加工データに関しての概念的な説明図である。
【図１１】微細試料の摘出について加工手順を示したものである。
【図１２】サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工手順の説明図である。
【図１３】サンプリングした微細試料から薄膜を加工する加工フローチャートである。
【図１４】第３の実施の形態で用いるＦＩＢ−ＳＥＭ装置の一実施例の概略構成図である。
【図１５】本実施の形態による薄膜加工手順の説明図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１ 集束イオンビーム装置、 １’ ＦＩＢ−ＳＥＭ装置、 ２ 集束イオンビーム、
３ 二次電子、 ４ 電子ビーム、 １０ 装置本体、 １１ 試料室、
１２ ＦＩＢカラム、 １３ 検出器、 １４ 電子ビームカラム、
１５ デポジション銃、 １６ マイクロプローブ、 １７ 試料ステージ、
１７０ サイドエントリーステージ、 １７１ ホルダー、 １７２ 回転機構、
１７３ ニードル形キャリア、 １８ 薄膜キャリア、 １９ ＳＴＥＭ検出器、
２０ 制御装置、 ２１ 偏向信号発生手段、
２２ ＸＹ独立ズーム率アドレス変換手段、 ２３ 検出信号処理手段、
２４ 画像表示制御手段、 ２５ 画像メモリ、 ２５’ デュアルポートメモリ、
２６ 表示制御回路、 ２７ シフトレジスタ、 ２８ 加算回路、
２９ バレルシフト回路、 ３０ 入力装置、 ４０ 表示装置、 ５０ 試料、
５１ 注目部位、 ５２ デポジション膜、 ５３ 微細試料、 ５４ キャパシタ、
５５ 薄膜試料、 ６０ 走査イオン顕微鏡像、 ６２ 不良箇所、
６４ 走査ビーム、 ７０，７１ 対象領域、 ８０ 加工領域、
９０ 非加工領域、 １００ 任意形状加工領域、 ４００ 加工編集画面、
４１０ 加工対象表示部、 ４２０ 操作ボタン、
４２１，４２２，４２３ 操作ボタン、
４４０ 不良箇所、 ４５１ 対象領域（非加工領域）、
４５２ 対象領域（加工領域）、 ５００ 加工条件設定画面、
５１０ 加工条件設定欄、 ５１１ 走査間隔設定欄、
５１２ ビーム滞在時間設定欄、 ５１３ 加工種別設定欄、
５１４ マスクモード設定欄、 ５１５ 走査モード設定欄、
６００ イメージモニタウインドウ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束イオンビームを試料に照射して微細試料を作製する微細試料の加工方法であって、
集束イオンビームを実際に照射する試料上の任意形状加工領域の指定を、試料について取得した顕微鏡像上で、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域の指定と、集束イオンビームによる加工を行う加工領域の指定とを用いて行い、
前記加工領域における、前記非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する顕微鏡像上での座標を、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成する
微細試料の加工方法。
【請求項２】
集束イオンビームを試料に照射して微細試料を作製する微細試料の加工方法であって、
集束イオンビームを実際に照射する試料上の任意形状加工領域の指定を、試料について取得した顕微鏡像上で、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域の指定と、集束イオンビームによる加工を行う加工領域の指定とを用いて行い、
さらに加工領域の指定に際しては、当該領域の境界との関係での集束イオンビームの走査方法を併せて設定し、
前記加工領域における、前記非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する顕微鏡像上での座標を、前記設定された集束イオンビームの走査方法に基づいて、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成する
微細試料の加工方法。
【請求項３】
前記加工領域の境界との関係での集束イオンビームの走査方法には、加工領域の境界から領域内の内側へのビーム走査の移動、及び加工領域内の内側から領域の境界へのビーム走査の移動を含む
ことを特徴とする請求項２記載の微細試料の加工方法。
【請求項４】
微細試料の加工時に、微細試料を高加速電子ビームにより観察した観察像を併用する
ことを特徴とする請求項１記載の微細試料の加工方法。
【請求項５】
集束イオンビームを試料に照射して試料を加工する集束イオンビーム加工装置であって、
走査イオン顕微鏡像上で、注目部位に対応させた集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域と集束イオンビームによる加工を行う加工領域とを重畳させて指定する指定手段と、
前記指定手段によって指定された非加工領域と加工領域とを合成し、当該合成結果に基づいて、任意形状加工領域のビーム照射位置座標に変換した加工データを作成する加工データ作成手段と
を備えていることを特徴とする集束イオンビーム加工装置。
【請求項６】
前記指定手段には、指定した加工領域内における集束イオンビームの走査方法を指定する走査方法指定手段
を含むことを請求項５記載の集束イオンビーム加工装置。
【請求項７】
集束イオンビームを試料に照射して試料を加工する集束イオンビーム加工装置であって、
走査イオン顕微鏡像上で、注目部位に対応させた集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域と集束イオンビームによる加工を行う加工領域とを重畳させて指定する指定手段と、
前記指定手段によって指定された非加工領域と加工領域とを合成し、当該合成結果に基づいて、任意形状加工領域のビーム照射位置座標に変換した加工データを作成する加工データ作成手段と
を備え、
加工試料が収容される試料室には、集束イオンビームカラムに加えて、電子ビームカラムが設けられている
ことを特徴とする集束イオンビーム加工装置。
【請求項１】
集束イオンビームを試料に照射して微細試料を作製する微細試料の加工方法であって、
集束イオンビームを実際に照射する試料上の任意形状加工領域の指定を、試料について取得した顕微鏡像上で、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域の指定と、集束イオンビームによる加工を行う加工領域の指定とを用いて行い、
前記加工領域における、前記非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する顕微鏡像上での座標を、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成する
微細試料の加工方法。
【請求項２】
集束イオンビームを試料に照射して微細試料を作製する微細試料の加工方法であって、
集束イオンビームを実際に照射する試料上の任意形状加工領域の指定を、試料について取得した顕微鏡像上で、集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域の指定と、集束イオンビームによる加工を行う加工領域の指定とを用いて行い、
さらに加工領域の指定に際しては、当該領域の境界との関係での集束イオンビームの走査方法を併せて設定し、
前記加工領域における、前記非加工領域とは重畳しない領域部分に対応する顕微鏡像上での座標を、前記設定された集束イオンビームの走査方法に基づいて、試料上でのビーム照射位置座標に変換することにより、任意形状加工領域の加工データを作成する
微細試料の加工方法。
【請求項３】
前記加工領域の境界との関係での集束イオンビームの走査方法には、加工領域の境界から領域内の内側へのビーム走査の移動、及び加工領域内の内側から領域の境界へのビーム走査の移動を含む
ことを特徴とする請求項２記載の微細試料の加工方法。
【請求項４】
微細試料の加工時に、微細試料を高加速電子ビームにより観察した観察像を併用する
ことを特徴とする請求項１記載の微細試料の加工方法。
【請求項５】
集束イオンビームを試料に照射して試料を加工する集束イオンビーム加工装置であって、
走査イオン顕微鏡像上で、注目部位に対応させた集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域と集束イオンビームによる加工を行う加工領域とを重畳させて指定する指定手段と、
前記指定手段によって指定された非加工領域と加工領域とを合成し、当該合成結果に基づいて、任意形状加工領域のビーム照射位置座標に変換した加工データを作成する加工データ作成手段と
を備えていることを特徴とする集束イオンビーム加工装置。
【請求項６】
前記指定手段には、指定した加工領域内における集束イオンビームの走査方法を指定する走査方法指定手段
を含むことを請求項５記載の集束イオンビーム加工装置。
【請求項７】
集束イオンビームを試料に照射して試料を加工する集束イオンビーム加工装置であって、
走査イオン顕微鏡像上で、注目部位に対応させた集束イオンビームによる加工を行わない非加工領域と集束イオンビームによる加工を行う加工領域とを重畳させて指定する指定手段と、
前記指定手段によって指定された非加工領域と加工領域とを合成し、当該合成結果に基づいて、任意形状加工領域のビーム照射位置座標に変換した加工データを作成する加工データ作成手段と
を備え、
加工試料が収容される試料室には、集束イオンビームカラムに加えて、電子ビームカラムが設けられている
ことを特徴とする集束イオンビーム加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−２５６８２（Ｐ２０１０−２５６８２Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８５９２３（Ｐ２００８−１８５９２３）
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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