荷電粒子線装置及び試料作製方法
【課題】試料依存性があるＦＩＢ加工において、作業者の個人差の影響を受けることなく、希望の形状に効率良く加工できるようにする。
【解決手段】イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置とその制御装置と、試料の構成元素を検出する元素検出器とその制御装置と、元素検出器で特定された元素に基づいて試料の加工条件を自動設定する中央処理装置とを荷電粒子線装置に実装する。
【解決手段】イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置とその制御装置と、試料の構成元素を検出する元素検出器とその制御装置と、元素検出器で特定された元素に基づいて試料の加工条件を自動設定する中央処理装置とを荷電粒子線装置に実装する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームを照射して試料を加工する装置を有する荷電粒子線装置及び当該装置による試料作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料を正確に微細加工するための装置として、集束イオンビーム(FIB: Focused Ion Beam。以下「ＦＩＢ」という。)加工装置がある。ＦＩＢ加工装置は、サブミクロンオーダーに集束されたイオンビームを静電偏向走査して試料に照射することにより、目標位置を所望の形状に加工する。
【０００３】
イオンビームによる加工には、加工対象とする試料の構成元素等を十分に知っておく必要がある。イオンビームのスパッタリング効率［μｍ３/ｎＡ・s］は、構成元素に依存するためである。
【０００４】
試料の材料や構造が既知の場合、熟練作業者は、最初にスパッタリング効率を把握し、次に、ＦＩＢ加工装置のビーム電流、単位面積当たりのビーム滞在時間（以下「Dwell Time」という。）、加工深さの関係等を決定し、試料を加工する。
【０００５】
一方、試料の材料や構造が不明確な場合、熟練作業者は、事前に構成元素を分析したり、設計図を確認することにより加工領域を決定し、その後、決定された加工領域を実際に加工する。この作業を繰り返すことにより、熟練作業者は、所望の形状に至るまでの加工手順を組み立てる。
【０００６】
しかも、試料の材料や構造が不明確な場合、ＦＩＢ加工には、エネルギーレベルの低いＦＩＢビームが使用される。このため、その加工速度は低いものになる。また、ＦＩＢ加工では、加工過程で試料表面に現れる材料と試料形状の変化に応じ、加工条件を逐次変更する必要がある。このため、試料の出来栄えは作業者によることが多い。
【０００７】
なお、ＦＩＢによる試料の加工の最中にも、エネルギー分散形Ｘ線分析装置を用いて試料の構成元素を分析できるようにしたＦＩＢ装置がある（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０８４９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に示すＦＩＢ装置の場合にも、分析結果の観察及びＦＩＢ加工に伴う加工条件の変更は、作業者自身が行う必要がある。すなわち、作業者は、加工過程で試料表面に現れる材料と試料形状の変化に応じ、加工条件を逐次変更する必要がある。
【００１０】
このように、構成元素に起因した試料依存性を有するＦＩＢ加工では、ＦＩＢ加工中に作業者が分析結果を観察できたとしても、試料表面の状況に応じた最適な加工条件を選択するための知識を作業者が有していなければ、試料を希望する形状に効率良く加工することができない。
【００１１】
本発明者は、以上の課題を鋭意検討した結果、試料を希望する形状に効率良く加工するための条件を自動的に設定する機能を有する荷電粒子ビーム装置、及び当該機能による試料作製方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明においては、イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置とその制御装置と、試料の構成元素を検出する元素検出器とその制御装置と、元素検出器で特定された元素に基づいてイオンビーム光学システム装置の加工条件を自動設定する中央処理装置とを有する荷電粒子線装置を提案する。また、本発明は、当該制御装置による加工条件の自動設定を通じ、試料を作製する方法を提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、材料及び構造の両方が未知又は材料だけが未知の複合的な試料を加工する場合にも、特定の材料だけを選択的に加工若しくは残すように加工、又は、試料表面を材料の違いによらず平坦に加工するための加工条件を自動的に設定することができる。これにより、作業者の熟練度等によらず、構成元素等が未知の試料を所望の形状に効率良くＦＩＢ加工することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一形態例に係る荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【図２】形態例１に係る加工原理を説明する図。
【図３】形態例１に係る試料作製方法を示すフローチャート。
【図４】加工モード及び加工材料選択条件設定用のＧＵＩ画面を示す図。
【図５】加工条件の設定及び確認用のＧＵＩ画面を示す図。
【図６】加工材料が複数の場合に好適な加工条件の設定及び確認用のＧＵＩ画面を示す図。
【図７】ＦＩＢ加工中に使用する加工パターン確認用のＧＵＩ画面を示す図。
【図８】ＦＩＢ加工中に使用する加工パターン調整用のＧＵＩ画面を示す図。
【図９】ＦＩＢ加工中に時間順次に生成された複数の加工パターンを３次元的に合成した図。
【図１０】形態例２に係る加工原理を説明する図。
【図１１】形態例２に係る試料作製方法を示すフローチャート。
【図１２】形態例３に係る試料作製方法を示すフローチャート。
【図１３】形態例４に係る荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。
【００１６】
[実施例１]
[装置構成]
図１に、形態例１に係る荷電粒子線装置の構成例を示す。なお、本形態例に係る荷電粒子線装置は、ＦＩＢ加工装置である。
【００１７】
ＦＩＢ加工装置は、試料ステージ１０２と、試料位置制御装置１０３と、イオン源１０４と、イオンビーム光学システム装置１０６と、イオンビーム光学システム制御装置１０７と、二次電子検出器１０８と、二次電子検出器制御装置１０９と、元素検出器１１０と、元素検出器制御装置１１１と、中央処理装置１１２と、表示装置１１３と、真空容器１１４とを有する。
【００１８】
試料ステージ１０２、イオンビーム光学システム装置１０６、二次電子検出器１０８、元素検出器１１０は、真空容器１１４内に配置される。真空容器１１４の内部は、真空雰囲気に保持されている。
【００１９】
試料ステージ１０２には、加工対象である試料１０１が載置される。試料ステージ１０２の位置や向きは、不図示の駆動機構により可変することができる。当該駆動機構は、試料位置制御装置１０３により制御される。当該制御を通じ、試料１０１のイオンビームに対する位置や向きが可変される。
【００２０】
イオン源１０４は、試料１０１の加工に使用するイオンを発生する。イオンビーム光学システム装置１０６は、所定のビーム径に収束されたイオンビーム１０５を試料１０１に照射し、試料１０１を所望の形状に加工する装置である。イオンビーム光学システム制御装置１０７は、所定のビーム径に集束されたイオンビーム１０５の偏向走査等を制御する。
【００２１】
二次電子検出器１０８は、イオンビーム１０５の照射により試料１０１から発生する二次電子を検出するデバイスである。当該二次電子の検出強度をイオンビーム１０５の照射位置に対応付けた画像が二次電子像（ＳＥＭ像）である。二次電子検出器１０８における二次電子の検出は、二次電子検出器制御装置１０９により制御される。なお、二次イオンその他の二次信号の検出により試料表面の像を取得しても良い。
【００２２】
元素検出器１１０は、ＦＩＢの照射により発生する信号に基づいて照射位置に存在する元素を特定するデバイスである。当該元素検出器１１０による元素の検出処理は元素検出器制御装置１１１により制御される。
【００２３】
中央処理装置１１２は、試料位置制御装置１０３、イオンビーム光学システム制御装置１０７、二次電子検出器制御装置１０９及び元素検出器制御装置１１１の制御を通じ、前述した各機器を制御する。中央処理装置１１２は、試料位置制御装置１０３、イオンビーム光学システム制御装置１０７、二次電子検出器制御装置１０９、元素検出器制御装置１１１に対する制御データを演算し、演算結果を対応する各装置に送信する。中央処理装置１１２には、例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション等を使用する。中央処理装置１１２には表示装置１１３が接続されており、表示装置１１３にＧＵＩが表示される。操作者は、ＧＵＩを通じ、加工条件の入力や確認を。
【００２４】
図１に示すＦＩＢ加工装置は、材料や構造が未知の試料１０１を加工対象とする場合でも、元素検出器１１０で特定された元素に基づいて最適な加工条件を自動的に設定する機能を有し、当該機能に基づいて所望の形状を有する試料１０１を効率的にＦＩＢ加工する。後述するように、加工条件の自動設定機能は、中央処理装置１１２の処理機能を通じて実現される。
【００２５】
[元素検出器]
前述した元素検出器１１０は、元素の特定が可能な検出器であれば、どのようなデバイスでも基本的に構わない。この形態例の場合、元素検出器１１０には、イオンビーム１０５の照射により試料１０１から弾き出された元素の二次イオンを検出するイオン検出器を使用する。
【００２６】
ここで、イオン検出器とは、二次イオン質量分析装置における質量分析部と、イオン検出部とを含めた装置部分を指す。質量分析部の構成の違いにより、イオン検出器は、例えば磁場型、四重極型、飛行時間型、及びこれらの幾つかを組み合わせた複合型等に分類することができる。本明細書におけるイオン検出器は、これら分類のうちのいずれかを意味する。
【００２７】
イオン検出器は、試料１０１の最表面における元素の分布を高分解能で検出することができる。また、中央処理装置１１２は、イオンビーム照射位置と、その位置で検出された元素分布から元素マッピング像を生成する。
【００２８】
[加工条件]
加工条件は、ＦＩＢ加工の際に用いる条件をいう。加工条件には、例えば加工対象の有無、材料、スパッタリング効率、加工領域、ビーム電流、加工深さ、加工時間、ＦＩＢ加工パターン、Dwell Time、ＦＩＢ加工パターンや元素マッピングを表示する際の材料の表示色、試料ステージの座標等が含まれる。
【００２９】
ＦＩＢ加工パターンとは、イオンビーム１０５によって加工する領域を示す図である。当該パターンは、ＧＵＩ上に表示される。ＦＩＢ加工パターンと加工条件は互いに紐付けられている。従って、例えば加工領域が変更されると、ＦＩＢ加工パターンも連動して変更される。
【００３０】
[加工動作]
次に、図１に示すＦＩＢ加工装置によるＦＩＢ加工動作について説明する。以下の説明では、試料１０１が材料や構造が特定されていない複合的な試料であり、当該試料１０１を材料選択的にＦＩＢ加工する場合を想定する。
【００３１】
図２に、試料１０１を材料選択的にＦＩＢ加工する場合の動作原理を示す。ここで、材料選択的とは、複数の材料のうち一部の材料だけを加工することをいう。なお、加工開始時における試料１０１の形状は、直方体形状であるものとする。この試料１０１は、材料や構造が特定されていない第一材料２０１で表面が覆われており、その内部に材料や構造が特定されていない第二材料２０２が含まれているものとする。図では、外部から隠れている第二材料２０２の存在を点線により示している。勿論、この構造は、ＦＩＢ加工の開始段階では未知である。
【００３２】
なお、試料１０１の１つの面は、イオンビーム１０５の照射軸と垂直になるように試料位置制御装置１０３により位置決めされているものとする。すなわち、イオンビーム１０５で照射される試料表面と、イオンビーム１０５の偏向走査面とは互いに平行に配置されている。
【００３３】
この状態において、ＦＩＢ加工が開始される。まず、ＦＩＢ加工装置（具体的には、中央処理装置１１２。以下同じ。）は、イオンビーム１０５を照射する試料表面の全体をＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。試料表面を構成する元素の分布が不明であるためである。従って、ＦＩＢ加工の開始時、イオンビーム１０５は照射面の全体を偏向走査する。なお、事前に取得した二次電子像により試料表面の一部の領域が加工領域に設定されている場合には、当該加工領域の全体がＦＩＢ加工パターン２０３に設定され、当該領域の全体がイオンビーム１０５によって偏向走査される。
【００３４】
ＦＩＢ加工装置は、このとき弾き出された二次イオンを元素検出器１１０で検出し、中央処理装置１１２において元素を分析し、元素マッピング像を作成する。すなわち、中央処理装置１１２は、試料１０１の表面を構成する材料の元素を同定し、偏向走査回毎（フレーム毎）の元素マッピング像を作成する。
【００３５】
図２の場合、加工開始時点では、第一材料２０１だけが試料表面に露出している。従って、試料１０５の表面にある第一材料２０１が一様に加工される。この第一材料２０１の加工は、異種材料が試料表面に現われるまで継続される。なお、元素マッピング像が作成されると、ＦＩＢ加工装置は、当該元素マッピング像に基づいて次回のＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。この場合、試料表面に第一材料２０１が一様に分布しているので、試料表面の全体がＦＩＢ加工パターン２０３に設定される。
【００３６】
次に、異種材料が試料表面に現れた場合の動作を説明する。この場合、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢの偏向走査回毎に作成される元素マッピング像により、第一材料２０１とは異なる第二材料２０２の出現とその出現位置を検出する。このとき、ＦＩＢ加工装置は、第二材料２０２を加工領域から外すようにＦＩＢ加工パターン２０３を作成する。すなわち、第一材料２０１だけを選択的に加工するようにＦＩＢ加工パターン２０３を作成する。図２のＦＩＢ加工パターン２０３の場合、白抜きの領域が第二材料２０２に対応し、その外側の網掛け領域が第一材料２０１に対応する。
【００３７】
このように、ＦＩＢ加工パターン２０３は、元素マッピング像の更新に連動し、自動的に更新される。従って、第二材料２０２の形状や位置が深さによって異なる場合にも、ＦＩＢ加工装置は、その変化に自動的に対応できる。すなわち、第二材料２０２だけを加工領域から除外するようにＦＩＢ加工パターン２０３を自動的に作成することができる。この加工領域の自動設定動作は、ＦＩＢ加工が終了するまで継続的に実行される。図２の場合、円錐台形状の第二材料２０２が削り残された状態で加工が終了する。このように、形態例に係るＦＩＢ加工装置は、試料１０１の材料や構造が未知の場合にも、自動的に第一材料２０１だけを選択的に加工することができる。
【００３８】
なお、前述の説明では、試料１０１が第一材料２０１と第二材料２０２だけで構成される場合を示したが、第三の材料やそれ以上の種類の材料が試料１０１に含まれていても良い。この場合も、第一材料２０１だけを加工対象に選択することができる。
【００３９】
また、前述の説明では、第二材料２０２が一塊として存在しているが、第二材料２０２が試料表面に複数点在していても良い。また、図２の場合には、第一材料２０１が試料１０１の外側を構成し、第二試料２０２が試料１０１の内側に存在しているが、その位置関係は反対でも良い。なお、材料の位置関係が反対の場合、ＦＩＢ加工装置は、外側に位置する第二材料２０２だけを選択的に加工する。
【００４０】
[処理動作の内容]
図３に、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１を材料選択的にＦＩＢ加工する場合における中央処理装置１１２の処理動作例を示す。なお、以下の説明では、元素検出器１１０が四重極型のイオン検出器であるものとする。
【００４１】
まず、作業者は、材料選択的に試料１０１をＦＩＢ加工したいことを、ＦＩＢ加工装置（具体的には中央処理装置１１２）に入力する（ステップ３０１）。例えば操作者は、加工モードの選択画面において、材料選択加工モードを選択する。
【００４２】
この後、作業者は、試料ステージ１０２を制御し、試料１０１をイオンビーム１０５の照射範囲まで移動させる（ステップ３０２）。この際、作業者は、不図示の周辺装置を通じ、中央処理装置１１２に試料ステージ１０２の位置と向きの調整を指示する。一方、中央処理装置１１２は、指示内容に応じて制御データを生成して試料位置制御装置１０３に送信し、試料ステージ１０２を位置決めする。
【００４３】
次に、作業者は、イオンビーム１０５を試料１０１に照射させ、その照射位置から放出される二次電子を画像化した二次電子像をＧＵＩ上で観察する（ステップ３０３）。このとき、中央処理装置１１２は二次電子検出器１０８で検出された二次電子の信号強度を照射座標にマッピングすることにより二次電子像を作成し、作成された二次電子像を画面表示する。
【００４４】
次に、作業者は、試料１０１の二次電子像を観察して目標位置を定め、加工領域を示すＦＩＢ加工パターン２０３を作成して目標位置に重ね合わせる（ステップ３０４）。ここでのＦＩＢ加工パターン２０３は、図２で説明したように、加工領域の最大範囲を与える。
【００４５】
続いて、作業者は、試料１０１の加工を停止する条件を設定する（ステップ３０５）。ここで、試料の加工を停止する条件とは、例えば加工時間や加工の深さのことであり、加工条件の設定項目の一つである。この形態例の場合、作業者は、加工深さを選択する。
【００４６】
この後、作業者は、ＦＩＢ加工の開始をＦＩＢ加工装置に指示する（ステップ３０６）。この操作の後、ＦＩＢ加工装置は、不図示の記憶領域に格納されている加工条件（加工モード、停止条件等）に基づいてイオンビーム１０５による試料１０１の加工を開始する。
【００４７】
加工を開始したＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工しながら試料表面の元素を検出し、元素分析を実行する（ステップ３０７）。イオンビーム１０５が照射された座標点の元素分析結果である元素分布図は、イオンビーム１０５の照射位置の移動に伴い変更される。
【００４８】
次に、ＦＩＢ加工装置は、加工領域を１フレーム分加工すると（すなわち、１つのＦＩＢ加工パターン２０３で設定された領域を加工すると）、元素分布図を各座標点に対応付けて元素マッピング像を作成し、表示装置１１３に表示する（ステップ３０８）。なお、作成された元素マッピング像は、次のステップ３０９の処理でも使用される。
【００４９】
ＦＩＢ加工装置は、元素マッピング像より元素（この形態例の場合、第一材料２０１）の試料面における分布を特定し、当該元素の分布に基づいてＦＩＢ加工パターン２０３を自動更新する（ステップ３０９）。このように、元素マッピング像から作成された第一材料２０１に対するＦＩＢ加工パターン２０３を、この明細書では、第一のＦＩＢ加工パターンという。また、第一のＦＩＢ加工パターンに紐付けられた加工条件を、第一の加工条件という。
【００５０】
このように加工対象とする元素が定まると、その加工領域とスパッタリング効率が自動的に確定する。この後、ＦＩＢ加工装置は、「Dwell Time」と、ステップ３０５で指定された「加工深さ」とに基づいて、第一材料２０１をＦＩＢ加工するのに必要な時間（加工時間）を算出する。
【００５１】
次に、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工パターンが複数ある場合に対応するため、総加工時間を更新する（ステップ３１０）。もっとも、この形態例の場合は、加工する材料が第一材料２０１だけのため、第一材料２０１の加工時間と総加工時間は一致する。
【００５２】
次に、ＦＩＢ加工装置は、第一の加工条件に基づいて第一材料２０１のＦＩＢ加工を開始し（ステップ３１１）、元素分析を実行し（ステップ３１２）、元素マッピング像を作成して表示する（ステップ３１３）。
【００５３】
次に、ＦＩＢ加工装置は、元素マッピング像に第一材料２０１のみが含まれているか否か判定する（ステップ３１４）。
【００５４】
ここで、否定結果が得られた場合（この形態例の場合、第二材料２０２が含まれる場合）、ＦＩＢ加工装置は、二次電子像のうち第二材料２０２が存在する領域部分を示す第二のＦＩＢ加工パターンを新たに作成する（ステップ３１５）。この際、第二のＦＩＢ加工パターンに紐付けされた第二の加工条件が、第一の加工条件の場合と同様に自動的に設定される。ただし、この形態例の場合、第二材料２０２は加工対象とはならないため、作成された第二の加工条件は使用されない。
【００５５】
この後、ＦＩＢ加工装置はステップ３０９に戻り、第一のＦＩＢ加工パターンを更新する。具体的には、ＦＩＢ加工装置は、第一のＦＩＢ加工パターン２０３から第二材料２０２の領域分を除外することで、第一のＦＩＢ加工パターン２０３を更新する（ステップ３０９）。この後、ＦＩＢ加工装置は、改めて総加工時間を算出する。
【００５６】
ステップ３１４で肯定結果が得られた場合、ＦＩＢ加工装置は、ステップ３１０で求めた総加工時間が経過したか否かを判定する（ステップ３１６）。否定結果が得られている間、ＦＩＢ加工装置は、ステップ３１１に戻りＦＩＢ加工を継続する。そして、ステップ３１６で肯定結果が得られると、ＦＩＢ加工装置はＦＩＢ加工を停止する。
【００５７】
[処理動作の変形例]
図３の場合、加工対象としての第一材料２０１の決定はステップ３０９で行っているが、ステップ３０３で試料１０１の目標位置を探している段階で実行しても良い。すなわち、二次電子検出器１０８による二次電子像の作成と並行して、元素検出器１１０による元素分析と元素マッピング像の作成処理を実行し、その分析結果に基づいて、加工対象としての第一材料２０１を決定しても良い。このように、１回のイオンビーム１０５の照射によって二次電子像と元素マッピング像を同時に作成すれば、作業効率を向上することができる。
【００５８】
図３のステップ３０４の場合、二次電子像を用いてＦＩＢ加工パターン２０３を作成しているが、二次電子像に限定されるものではなく、元素マッピング像等を使用しても良い。ただし、イオンビーム１０５の走査で得られた試料１０１の像であることが重要である。このように取得された像は、ＦＩＢ加工で使用するイオンビーム１０５と同一の偏向走査情報を有している。従って、この種の像を用いれば、ＦＩＢ加工パターン２０３に指定する領域と実際の加工位置の間に誤差が生じずに済む。
【００５９】
また、ステップ３０８では、１フレームの加工中に検出された各座標点に対応する元素分布図に基づいて元素マッピング像を作成したが、２フレーム以上の加工中に作成された複数枚の元素マッピング像を平均化した平均元素マッピング画像を使用しても良い。平均元素マッピング画像を用いれば、元素マッピング像の信頼性を高めることができる。
【００６０】
また、ステップ３０８において作成された元素マッピング像に、２つ以上の材料が存在する場合が考えられる。この場合、ＦＩＢ加工装置は、加工対象とする材料の選択入力を作業者に促し、作業者は、ＧＵＩを通じて加工対象を選択する。もっとも、材料の選択は、必ずしも作業者の選択操作によらなくても実行できる。例えば加工材料選択条件を予め設定しておけば、ＦＩＢ加工装置は、加工対象を自動的に認識することができる。加工材料選択条件とは、例えば選択範囲内で面積が大きい材料やある材料の原子数より大きい材料等である。
【００６１】
なお、先の説明の場合、ステップ３１５で作成された第二のＦＩＢ加工パターン２０３は加工対象から除外されていたが、第二材料２０２が加工材料選択条件の範囲内であれば、自動的に加工対象となる。
【００６２】
また、図３の場合には、第一のＦＩＢ加工パターン２０３によるＦＩＢ加工の終了後に第二のＦＩＢ加工パターン２０３を作成する例を説明した。しかし、第一のＦＩＢ加工パターン２０３によるＦＩＢ加工の最中にリアルタイムに更新される元素マッピング像を観察している作業者が、作成途中の第二のＦＩＢ加工パターン２０３を加工対象に設定できるようにしても良い。また、イオンビーム１０５の走査中に、第二のＦＩＢ加工パターン２０３の作成の中止又は廃棄を指示できるようにしても良い。
【００６３】
また、前述の説明では言及しなかったが、ステップ３０９〜ステップ３１６のＦＩＢ加工中に試料ステージ１０２の位置や向きを制御可能としても良い。例えば加工条件として傾斜角度が設定されている場合、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工中に試料１０１をイオンビーム１０５の照射軸に対して傾斜させることができる。この場合、傾斜角がゼロの場合にはイオンビーム１０５を照射できない領域にある加工対象材料に対してもイオンビーム１０５を照射してＦＩＢ加工することができる。
【００６４】
[ＧＵＩ]
以下、本形態例に係るＦＩＢ加工装置で使用するＧＵＩの画面例を説明する。
【００６５】
[加工条件設定用のＧＵＩ]
図４に、ステップ３０１とステップ３１０に関連するＧＵＩの画面例を示す。図４の表示項目は、加工モード選択プルダウン４０１、加工材料選択条件設定プルダウン４０２、総加工時間４０３の３つである。
【００６６】
加工モード選択プルダウン４０１には、選択可能な加工モードがプルダウン形式で表示される。加工モードには、材料を選択的に加工する材料選択加工モードの他、異種材料があっても均一な深さに加工する平坦加工モード等がある。
【００６７】
加工材料選択条件設定プルダウン４０２は、加工モードの詳細条件を個別に設定したい場合に用いられる。詳細条件は、各材料をＦＩＢ加工する際に使用する各種の条件に対応する。後述するように、詳細条件の設定画面には、作業者に判断を仰ぐような指定項目が表示される。また、これらの指定項目は、指示入力だけでなく、現在の設定状態を確認するのにも使用できる。この指定項目の表示により、作業者は、設定範囲の間違いや設定忘れ等を減らすことができ、その分、加工の失敗を防ぐことができる。
【００６８】
総加工時間４０３には、１つ又は複数のＦＩＢ加工パターン２０３に対応付けられている個々の加工時間を総合的に計算した結果が表示される。
【００６９】
図５に、ステップ３０４、ステップ３０９及びステップ３１５に関連するＧＵＩの画面例を示す。図５に示す加工条件設定画面５０１は、例えば加工材料選択条件設定プルダウン４０２の操作時に表示されるようにしても良い。
【００７０】
加工条件設定画面５０１は、ＦＩＢ加工パターン２０３に紐付けされた加工条件を設定するための画面である。加工条件設定画面５０１は、各材料について１つ用意される。
【００７１】
加工条件設定画面５０１の表示項目は、管理ナンバー表示部５０２と、加工対象切替え表示部５０３と、加工領域表示部５０４と、材料設定表示部５０５と、停止条件設定表示部５０６と、Dwell Time設定表示部５０７と、ビーム条件設定表示部５０８と、加工時間表示部５０９である。
【００７２】
加工対象切替え表示部５０３のチェックの有無は、対応する材料をＦＩＢ加工の対象とするか否かを表している。図５に示すようにチェックが入っている場合、対応する材料はＦＩＢ加工の対象である。
【００７３】
加工領域表示部５０４は、各材料の加工領域を指定する場合に使用される。
材料設定表示部５０５は、加工条件を適用する材料の指定や確認、元素マッピング像等の表示時に材料別に表示色を設定する場合等に用いられる。なお、対応する材料のスパッタリング効率も表示される。
【００７４】
停止条件設定表示部５０６は、ＦＩＢ加工の停止条件の選択と具体的な数値の入力に使用される。
【００７５】
Dwell Time設定表示部５０７とビーム条件設定表示部５０８は、作業者による数値の指定入力又は現在値の確認に使用される。加工時間表示部５０９は、設定された加工条件で材料を加工するのに要する時間が中央処理装置１１２で計算されて表示される。
【００７６】
図５には表していないが、この他に、ステージ傾斜角度、後述する元素分布図の閾値等が表示項目に含まれていても良い。これらの表示項目により、作業者は、ＦＩＢ加工パターン２０３毎の加工条件を管理することができる。なお、仮に材料の欄が未入力であったとしても、最初のフレームから材料（元素）が分析された後は、分析された材料名が自動的に入力される。このため、作業者は、試料１０１に対する知識を有していない場合にも、どのような材料が含まれていたかを確認することができる。
【００７７】
なお、材料が複数になった場合に備え、図６に示す一覧表示形式の画面（加工条件設定一覧表示画面６０１）を用意することが望ましい。一覧表示形式の画面を用意することにより、材料間での各項目の比較が容易になり、試料の全体像を容易に確認することができる。
【００７８】
[加工動作中のＧＵＩ]
図７に、ＦＩＢ加工中に表示されるＧＵＩの画面例を示す。図７に示すＧＵＩには、二次電子像表示部７０１と、元素マッピング像表示部７０２と、元素分布表示部７０３とが表示されている。なお、二次電子像表示部７０１には、二次電子像と同じ縮尺で作成されたＦＩＢ加工パターン２０３が重畳的に表示される。
【００７９】
これらの表示部により、作業者は、ＦＩＢ加工の進行に伴って変化する試料表面の材料とＦＩＢ加工パターン２０３の変化をリアルタイムで確認することができる。また、元素マッピング像表示部７０２には、主元素しか表示しないものとする。この形態例の場合、主元素とは、元素分布表示部７０３で所定の閾値より大きい強度が得られた元素をいう。前述のように、元素マッピング像表示部７０２には、主元素しか表示されないが、元素分布表示部７０３の表示内容により詳細な元素分布を把握することができる。
【００８０】
図８に、ＦＩＢ加工パターン２０３を作業者が調整する場合に使用して好適なＧＵＩの画面例を示す。イオンビーム１０５は、そのスポット径が数十ｎｍ程度ある。このため、異種材料の境界部をＦＩＢ加工する際に二種類以上の材料に起因した元素が検出されてしまう。すなわち、加工領域の境界があいまいになり、削りすぎる可能性がある。そこで、加工領域の境界を調整できる仕組みの搭載が望ましい。ここでの調整方法には、ＦＩＢ加工パターン２０３を調整する方法と、元素マッピング像の作成に使用する閾値を調整する方法がある。
【００８１】
前者の方法には、例えば加工材料選択条件設定４０２に、ＦＩＢ加工パターンのうち非加工部分との境界として検出されたエッジ位置を加工領域に対して何μｍ広げるか（可工領域を狭めるか）を設定可能にする方法がある。この他、ＦＩＢ加工パターン２０３の境界部８０１をマウスカーソル８０２でドラックし、作業者自身が境界位置を直接調整する方法もある。
【００８２】
後者の方法には、元素分析表示部７０３の閾値８０３の高さ（大きさ）を調整する方法がある。閾値８０３を下回った元素は加工対象から外され、閾値８０３を上回った元素が加工対象に設定される。作業者が閾値８０３の高さ（大きさ）を調整することにより、元素マッピング図表示部７０２の境界を与えるエッジの形状が変化し、その結果がＦＩＢ加工パターン２０３の形状にも反映される。
【００８３】
いずれの方法を用いる場合にも当該調整機能を搭載することにより、ＦＩＢ加工パターン２０３に作業者の意思をより反映させた加工が可能となる。
【００８４】
図９は、ＦＩＢ加工パターン２０３の時間変化を三次元的に表した３次元表示図９０１である。３次元表示図９０１は、ＦＩＢ加工パターン２０３の時系列合成図に相当する。
【００８５】
なお、図９では、ＦＩＢ加工中に作成されたＦＩＢ加工パターン２０３を全て合成した結果のみを表しているが、各フレームに対応するＦＩＢ加工パターン２０３を順番に重ねることにより、輪切り状の３次元表示としても良い。このような表示とすることで、視覚的にも認識のし易い表示を実現することができる。因みに、各フレームの非加工領域だけを合成した３次元画像を表示しても良い。
【００８６】
なお、前述の説明においては、ＦＩＢ加工パターン２０３の作成に元素マッピング像を用いているが、必ずしもその必要はない。例えば二次電子像と元素分析結果よりＦＩＢ加工パターン２０３を作成しても良い。このように、元素マッピング像の作成を省略すれば、ＦＩＢ加工パターン２０３の作成に要する時間を短縮することができる。また、中央処理装置１１２の処理負荷も低減することができる。
【００８７】
[まとめ]
以上説明したように、本形態例に係るＦＩＢ加工装置を用いれば、材料や構造が未知の試料１０１をＦＩＢ加工する場合にも、イオンビーム１０５の走査回毎のＦＩＢ加工パターン２０３を自動的に作成することができる。これにより、作業者の熟練度や個人差が影響しない材料選択的なＦＩＢ加工を実現できる。
【００８８】
また、ＦＩＢ加工中にも、元素分布図、元素マッピング図、ＦＩＢ加工パターン２０３等をリアルタイムで表示できるようにしたことにより、全自動化されたＦＩＢ加工パターン２０３の生成動作を監視することができる。
【００８９】
また、ＦＩＢ加工中又は加工終了後に、時系列に生成されたＦＩＢ加工パターン２０３を３次元的に合成できる機能を設けたことにより、ＦＩＢ加工の手順等を容易に確認することができる。
【００９０】
また、ＦＩＢ加工パターン２０３に対応する材料が不明な場合にも、ＦＩＢ加工装置が自動的に元素を検出して設定できるため、作業者の負担を軽減することができる。
【００９１】
[形態例２]
本形態例は、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１を平坦にＦＩＢ加工する場合を説明する。なお、本形態例に係るＦＩＢ加工装置の構成は、形態例１と同じである。このため、装置構成の説明は省略する。具体的な機能の違いは、加工モードの選択により生じる。
【００９２】
[ＦＩＢ加工動作]
図１０に、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１を平坦にＦＩＢ加工する場合の動作原理を示す。この形態例の場合も、試料１０１の外観形状は形態例１と同じものを想定する。すなわち、試料１０１は直方体形状であり、その外表面は材料や構造が特定されていない第一材料２０１で覆われており、その内部に材料や構造が特定されていない第二材料２０２が含まれているものとする。図では、外部から隠れている第二材料２０２の存在を点線により示している。勿論、この構造は、ＦＩＢ加工の開始段階では未知である。
【００９３】
また、試料１０１の１つの面は、イオンビーム１０５の照射軸と垂直になるように試料位置制御装置１０３により位置決めされている。すなわち、イオンビーム１０５で照射される試料表面と、イオンビーム１０５の偏向走査面とは互いに平行に配置されている。
【００９４】
この状態において、ＦＩＢ加工が開始される。まず、ＦＩＢ加工装置（具体的には、中央処理装置１１２。以下同じ。）は、イオンビーム１０５を照射する試料表面の全体をＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。
【００９５】
ＦＩＢ加工装置は、このとき弾き出された二次イオンを元素検出器１１０で検出し、中央処理装置１１２において元素を分析し、元素マッピング像を作成する。すなわち、中央処理装置１１２は、試料１０１の表面を構成する材料の元素を同定し、偏向走査回毎（加工深さ毎）の元素マッピング像を作成する。
【００９６】
図１０の場合、加工開始時点では、第一材料２０１だけが試料表面に露出している。従って、試料１０５の表面にある第一材料２０１が一様に加工される。この第一材料２０１の加工は、異種材料が試料表面に現われるまで継続される。なお、元素マッピング像が作成されると、ＦＩＢ加工装置は、当該元素マッピング像に基づいて次回のＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。この場合、試料表面に第一材料２０１が一様に分布しているので、試料表面の全体がＦＩＢ加工パターン２０３に設定される。
【００９７】
次に、異種材料が試料表面に現れた場合の動作を説明する。この場合、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢの偏向走査回（フレーム）毎に作成される元素マッピング像により、第一材料２０１とは異なる第二材料２０２の出現と出現位置を検出する。このとき、ＦＩＢ加工装置は、第一材料２０１のＦＩＢ加工パターン２０３とは別に、第二材料２０２のＦＩＢ加工パターン１００１を新たに作成する。
【００９８】
ここで、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工パターン２０３とＦＩＢ加工パターン１００１の各Dwell Timeを、第一材料２０１と第二材料のスパッタリング効率比を相殺するように決定する。例えば第二材料２０２のスパッタリング効率が第一材料２０１のそれより低い場合、２つの加工パターンを同じDwell TimeでＦＩＢ加工すると、第二材料２０２のＦＩＢ加工が第一材料２０１のそれよりも遅くなる。そこで、この形態例に係るＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工が遅れる分だけ第二材料２０２に対するDwell Timeを長くし、イオンビーム１０５を１回走査する際の加工量が、２つのパターン間で均等になるように調整する。
【００９９】
以後、ＦＩＢ加工装置は、Dwell Timeが異なる値に設定された２つのＦＩＢ加工パターン２０３及び１００１を用い、試料１０１をＦＩＢ加工する。形態例１で説明したように、ＦＩＢ加工パターン２０３及び１００１の形状は、元素マッピング像の更新に伴って更新される。このため、試料１０１の深さ位置により元素の分布が変化する場合にも、ＦＩＢ加工装置は、その変化に応じてＦＩＢ加工パターン２０３及び１００１を適応的に変更できる。
【０１００】
以上説明したよう、本形態例に係るＦＩＢ加工装置の場合には、その加工終了時点において、第一材料２０１と第二材料２０２が混在的に出現する試料表面を平坦にＦＩＢ加工することができる。
【０１０１】
なお、図１０の場合も、試料１０１が第一材料２０１と第二材料２０２だけで構成される場合を示したが、第三の材料やそれ以上の種類の材料が試料１０１に含まれていても良い。
【０１０２】
また、前述の説明では、第二材料２０２が一塊として存在しているが、第二材料２０２が試料表面に複数点存在していても良い。また、図１０の場合には、第一材料２０１が試料１０１の外側を構成し、第二試料２０２が試料１０１の内側に存在しているが、その位置関係は反対でも良い。
【０１０３】
[処理動作の内容]
図１１に、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１の表面が平坦になるようにＦＩＢ加工する場合における中央処理装置１１２の処理動作例を示す。この形態例の場合も、元素検出器１１０は四重極型のイオン検出器であるものとする。
【０１０４】
まず、作業者は、材料選択的に試料１０１をＦＩＢ加工したいことを、ＦＩＢ加工装置（具体的には中央処理装置１１２）に入力する（ステップ１１０１）。例えば操作者は、加工モードの選択画面において、平坦加工モードを選択する。
【０１０５】
以後、ステップ３０２〜ステップ３１４までは、形態例１の場合と同様の処理が実行される。このため、当該ステップに対応する処理動作の説明は省略する。
【０１０６】
この形態例に特有の動作は、ステップ３１４で否定結果が得られた場合、すなわち試料表面に第一材料２０１以外の材料（図１０の場合、第二材料２０２）が含まれていた場合に実行される。この場合、ＦＩＢ加工装置は、二次電子像のうち第二材料２０２が存在する領域部分を示す第二のＦＩＢ加工パターンを新たに作成する（ステップ１１０２）。本形態例は試料表面の平坦加工を目的とするため、第二材料２０２は自動的に加工対象に設定される。
【０１０７】
また、第二のＦＩＢ加工パターン１００１に紐付けされた第二の加工条件が、第一のＦＩＢ加工パターン２０３に紐付けされた第一の加工条件の加工深さを引き継ぐ場合、ＦＩＢ加工装置は、元素分析により同定された第二材料２０２のスパッタリング効率と第一材料２０１のスパッタリング効率の比を考慮し、第二の加工条件のDwell Timeに反映させる（ステップ１１０２）。
【０１０８】
この後、ＦＩＢ加工装置はステップ３０９に戻り、第一のＦＩＢ加工パターン２０３を更新する。具体的には、ＦＩＢ加工装置は、第一のＦＩＢ加工パターン２０３から第二材料２０２の領域分を除外することで、第一のＦＩＢ加工パターン２０３を更新する（ステップ３０９）。この後、ＦＩＢ加工装置は、改めて総加工時間を算出する。
【０１０９】
ＦＩＢ加工装置は、ステップ３１０で求めた総加工時間の経過を確認すると（ステップ３１６で肯定結果が得られると）、ＦＩＢ加工を停止する。
【０１１０】
[処理動作の変形例]
形態例１と共通するステップに対する変形例は、図１１に示す処理動作にも適用することができる。なお、前述した第二のＦＩＢ加工パターン１００１に基づく第二材料２０２のＦＩＢ加工の開始は、第一のＦＩＢ加工パターン２０３に基づく第一材料２０２のＦＩＢ加工中でも良い。すなわち、イオンビーム１０５の１フレーム分の偏向走査中に、２つのパターンを切り替え、第一材料２０１と第二材料２０２を同時並行的にＦＩＢ加工しても良い。
【０１１１】
また、第一材料２０１だけを対象とする１フレーム分のＦＩＢ加工が終了した後に、当該第一材料２０１に対する次のＦＩＢ加工が開始されるまでの間に、第二材料２０２だけを対象とする１フレーム分のＦＩＢ加工を実行しても良い。すなわち、１フレーム毎に第一材料２０１に対するＦＩＢ加工と第二材料２０２に対するＦＩＢ加工を交互に実行しても良い。
【０１１２】
また、第一材料２０１に対するＦＩＢ加工が所定の深さまで終了した後に、第二材料２０２に対するＦＩＢ加工だけを所定の深さまで実行しても良い。このようなＦＩＢ加工は、試料１０１の深さ方向に対する第一材料２０１の分布と第二材料２０２の分布が同じ場合に使用できる。
【０１１３】
[ＧＵＩ]
この形態例の場合にも、前述した図４〜図９に示すＧＵＩの表示画面を用いることができる。
【０１１４】
[まとめ]
以上説明したように、本形態例に係るＦＩＢ加工装置を用いれば、材料や構造が未知の試料１０１をＦＩＢ加工する場合にも、イオンビーム１０５の走査回毎のＦＩＢ加工パターン２０３を自動的に作成することができ、作業者の熟練度や個人差が影響しない平坦加工を実現できる。
【０１１５】
[形態例３]
本形態例では、作業者の操作負担が形態例１及び２に比して少ないＦＩＢ加工装置について説明する。ここでは、材料だけが特定されていない複合的な試料１０１を、少ない作業量で、選択的加工又は平坦加工できるＦＩＢ加工装置について説明する。なお、本形態例に係るＦＩＢ加工装置の構成は、形態例１と同じである。このため、装置構成の説明は省略する。
【０１１６】
[処理動作の内容]
図１２に、材料が特定されていない複合的な試料１０１をＦＩＢ加工する場合における中央処理装置１１２の処理動作例を示す。この形態例の場合も、元素検出器１１０は四重極型のイオン検出器であるものとする。
【０１１７】
この形態例に係るＦＩＢ加工装置が形態例１及び２に係る装置と異なる点は、作業者が、ＦＩＢ加工装置に与える加工条件が加工深さだけである点である。
【０１１８】
まず、作業者は、試料ステージ１０２の位置と向きを調整し、試料１０１をイオンビーム１０５の照射範囲まで移動させる（ステップ１２０１）。
【０１１９】
次に、作業者は、イオンビーム１０５を試料１０１に照射させ、その照射位置から放出される二次電子を画像化した二次電子像をＧＵＩ上で観察する（ステップ１２０２）。
【０１２０】
次に、作業者は、試料１０１の二次電子像を観察して目標位置を定め、その加工領域を示すＦＩＢ加工パターン２０３を作成して目標位置に重ね合わせる（ステップ１２０３）。ここでのＦＩＢ加工パターン２０３は、前述したように、加工領域の最大範囲を与える。
【０１２１】
次に、作業者は、不図示の入力装置を通じ、加工停止条件としての「加工深さ」をＦＩＢ加工装置に指示する（ステップ１２０４）。この設定後、作業者は、ＦＩＢ加工装置に対し、ＦＩＢ加工の開始を指示する（ステップ１２０５）。
【０１２２】
加工を開始したＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工しながら試料表面の元素を検出し、元素分析を実行し、分析結果を表示装置１１３に表示する（ステップ１２０６）。
【０１２３】
次に、ＦＩＢ加工装置は、ビーム電流、Dwell Time、加工深さ、不図示の記憶領域に事前に登録された分析された材料に対応するスパッタリング効率に基づいて、ＦＩＢ加工時間を算出する（ステップ１２０７）。このとき、ＦＩＢ加工装置は、算出されたＦＩＢ加工時間をＧＵＩ上に表示し、作業者にフィードバックする。
【０１２４】
最後に、ＦＩＢ加工装置は、算出した加工時間になるまでＦＩＢ加工を継続し（ステップ１２０８）、設定された加工時間が経過によりＦＩＢ加工を終了する。
【０１２５】
［まとめ］
本形態例に係るＦＩＢ加工装置の場合、作業者は、形態例１及び２のように細かい設定を行う必要がない。このため、プログラムの簡素化を実現できる。また、本形態例の場合、元素マッピング像を作成する必要が無い。従って、前述した２つの形態例に比して、全体の加工時間が短くなるメリットがある。
【０１２６】
［形態例４］
図１３に、形態例に係る荷電粒子線装置の他の構成例を示す。図１３には、図１との対応部分に同一符号を付して示している。図１３に示す荷電粒子線装置は、図１に示すＦＩＢ加工装置の構成に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）装置を追加した複合型の装置構成を有している。
【０１２７】
ＳＥＭ装置には、電子を発生する電子源１３０１と、試料１０１に電子線１３０２を照射する電子線光学システム装置１３０３と、当該装置を制御する電子線光学システム制御装置１３０４が対応する。なお、電子線光学システム制御装置１３０４に対する制御データは、中央処理装置１１２の演算により生成される。
【０１２８】
この形態例が前述した形態例と異なる点は、元素の分析にＳＥＭ装置を使用する点と、電子線１３０２の照射時に試料１０１が発生するＸ線を検出するエネルギー分散形Ｘ線分析装置を元素検出器１１０として使用する点である。
【０１２９】
このようにＳＥＭ装置を用いて元素を分析することにより、元素分析の最中に試料１０１の加工が進まないという利点がある。また、電子線１３０２は、イオンビーム１０５に比してビーム径を小さくできるため、異なる材料の境界部分を正確に検出できるという利点がある。
【０１３０】
なお、本形態例に係る複合型の荷電粒子線装置を用いて、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１の材料を選択的に加工する手順又は平坦に加工する処理手順は、図３や図１１に示す処理手順とほとんど同様で良い。
【０１３１】
違いは、ステップ３０７とステップ３１２の前に、イオンビーム１０５で得られる二次電子像と電子線１３０２で得られる二次電子像を一致させるように荷電粒子線装置を制御する工程と、ステップ３０８とステップ３１３の後に、試料ステージ１０２の位置を元に戻すように制御する工程が必要になる点である。
【０１３２】
例えば前者の工程は、イオンビーム１０５が試料１０１に垂直に照射可能な試料ステージ１０２の位置から電子線１３０２が試料１０１に垂直に照射可能な試料ステージ１０２の位置に切り替える制御工程をいう。
【０１３３】
また、材料が特定されていない単一元素の試料１０１を、深さ指定してＦＩＢ加工する場合の処理手順は、図１２に示す処理手順と同様の手法を適用できる。
【０１３４】
［他の形態例］
なお、本発明は上述した形態例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある形態例の一部を他の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある形態例の構成に他の形態例の構成を加えることも可能である。また、各形態例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。
【０１３５】
また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。
【０１３６】
また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【０１３７】
１０１…試料
１０２…試料ステージ
１０３…試料位置制御装置
１０４…イオン源
１０５…イオンビーム
１０６…イオンビーム光学システム装置
１０７…イオンビーム光学システム制御装置
１０８…二次電子検出器
１０９…二次電子検出器制御装置
１１０…元素検出器
１１１…元素検出器制御装置
１１２…中央処理装置
１１３…表示装置
１１４…真空容器
２０１…第一材料
２０２…第二材料
２０３…ＦＩＢ加工パターン
４０１…加工モード選択プルダウン
４０２…加工材料選択条件設定プルダウン
４０３…総加工時間
５０１…加工条件設定画面
５０２…管理ナンバー表示部
５０３…加工対象切替え表示部
５０４…加工領域表示部
５０５…材料設定表示部
５０６…停止条件設定表示部
５０７…Dwell Time設定表示部
５０８…ビーム条件設定表示部
５０９…加工時間表示部
６０１…加工条件設定一覧表示画面
７０１…二次電子像表示部
７０２…元素マッピング像表示部
７０３…元素分布表示部
８０１…境界部
８０２…マウスカーソル
８０３…閾値
９０１…３次元表示図
１００１…第二ＦＩＢ加工パターン図
１３０１…電子源
１３０２…電子線
１３０３…電子線光学システム装置
１３０４…電子線光学システム制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビームを照射して試料を加工する装置を有する荷電粒子線装置及び当該装置による試料作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料を正確に微細加工するための装置として、集束イオンビーム(FIB: Focused Ion Beam。以下「ＦＩＢ」という。)加工装置がある。ＦＩＢ加工装置は、サブミクロンオーダーに集束されたイオンビームを静電偏向走査して試料に照射することにより、目標位置を所望の形状に加工する。
【０００３】
イオンビームによる加工には、加工対象とする試料の構成元素等を十分に知っておく必要がある。イオンビームのスパッタリング効率［μｍ３/ｎＡ・s］は、構成元素に依存するためである。
【０００４】
試料の材料や構造が既知の場合、熟練作業者は、最初にスパッタリング効率を把握し、次に、ＦＩＢ加工装置のビーム電流、単位面積当たりのビーム滞在時間（以下「Dwell Time」という。）、加工深さの関係等を決定し、試料を加工する。
【０００５】
一方、試料の材料や構造が不明確な場合、熟練作業者は、事前に構成元素を分析したり、設計図を確認することにより加工領域を決定し、その後、決定された加工領域を実際に加工する。この作業を繰り返すことにより、熟練作業者は、所望の形状に至るまでの加工手順を組み立てる。
【０００６】
しかも、試料の材料や構造が不明確な場合、ＦＩＢ加工には、エネルギーレベルの低いＦＩＢビームが使用される。このため、その加工速度は低いものになる。また、ＦＩＢ加工では、加工過程で試料表面に現れる材料と試料形状の変化に応じ、加工条件を逐次変更する必要がある。このため、試料の出来栄えは作業者によることが多い。
【０００７】
なお、ＦＩＢによる試料の加工の最中にも、エネルギー分散形Ｘ線分析装置を用いて試料の構成元素を分析できるようにしたＦＩＢ装置がある（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０８４９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に示すＦＩＢ装置の場合にも、分析結果の観察及びＦＩＢ加工に伴う加工条件の変更は、作業者自身が行う必要がある。すなわち、作業者は、加工過程で試料表面に現れる材料と試料形状の変化に応じ、加工条件を逐次変更する必要がある。
【００１０】
このように、構成元素に起因した試料依存性を有するＦＩＢ加工では、ＦＩＢ加工中に作業者が分析結果を観察できたとしても、試料表面の状況に応じた最適な加工条件を選択するための知識を作業者が有していなければ、試料を希望する形状に効率良く加工することができない。
【００１１】
本発明者は、以上の課題を鋭意検討した結果、試料を希望する形状に効率良く加工するための条件を自動的に設定する機能を有する荷電粒子ビーム装置、及び当該機能による試料作製方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明においては、イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置とその制御装置と、試料の構成元素を検出する元素検出器とその制御装置と、元素検出器で特定された元素に基づいてイオンビーム光学システム装置の加工条件を自動設定する中央処理装置とを有する荷電粒子線装置を提案する。また、本発明は、当該制御装置による加工条件の自動設定を通じ、試料を作製する方法を提案する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、材料及び構造の両方が未知又は材料だけが未知の複合的な試料を加工する場合にも、特定の材料だけを選択的に加工若しくは残すように加工、又は、試料表面を材料の違いによらず平坦に加工するための加工条件を自動的に設定することができる。これにより、作業者の熟練度等によらず、構成元素等が未知の試料を所望の形状に効率良くＦＩＢ加工することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一形態例に係る荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【図２】形態例１に係る加工原理を説明する図。
【図３】形態例１に係る試料作製方法を示すフローチャート。
【図４】加工モード及び加工材料選択条件設定用のＧＵＩ画面を示す図。
【図５】加工条件の設定及び確認用のＧＵＩ画面を示す図。
【図６】加工材料が複数の場合に好適な加工条件の設定及び確認用のＧＵＩ画面を示す図。
【図７】ＦＩＢ加工中に使用する加工パターン確認用のＧＵＩ画面を示す図。
【図８】ＦＩＢ加工中に使用する加工パターン調整用のＧＵＩ画面を示す図。
【図９】ＦＩＢ加工中に時間順次に生成された複数の加工パターンを３次元的に合成した図。
【図１０】形態例２に係る加工原理を説明する図。
【図１１】形態例２に係る試料作製方法を示すフローチャート。
【図１２】形態例３に係る試料作製方法を示すフローチャート。
【図１３】形態例４に係る荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明の実施態様は、後述する形態例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲において、種々の変形が可能である。
【００１６】
[実施例１]
[装置構成]
図１に、形態例１に係る荷電粒子線装置の構成例を示す。なお、本形態例に係る荷電粒子線装置は、ＦＩＢ加工装置である。
【００１７】
ＦＩＢ加工装置は、試料ステージ１０２と、試料位置制御装置１０３と、イオン源１０４と、イオンビーム光学システム装置１０６と、イオンビーム光学システム制御装置１０７と、二次電子検出器１０８と、二次電子検出器制御装置１０９と、元素検出器１１０と、元素検出器制御装置１１１と、中央処理装置１１２と、表示装置１１３と、真空容器１１４とを有する。
【００１８】
試料ステージ１０２、イオンビーム光学システム装置１０６、二次電子検出器１０８、元素検出器１１０は、真空容器１１４内に配置される。真空容器１１４の内部は、真空雰囲気に保持されている。
【００１９】
試料ステージ１０２には、加工対象である試料１０１が載置される。試料ステージ１０２の位置や向きは、不図示の駆動機構により可変することができる。当該駆動機構は、試料位置制御装置１０３により制御される。当該制御を通じ、試料１０１のイオンビームに対する位置や向きが可変される。
【００２０】
イオン源１０４は、試料１０１の加工に使用するイオンを発生する。イオンビーム光学システム装置１０６は、所定のビーム径に収束されたイオンビーム１０５を試料１０１に照射し、試料１０１を所望の形状に加工する装置である。イオンビーム光学システム制御装置１０７は、所定のビーム径に集束されたイオンビーム１０５の偏向走査等を制御する。
【００２１】
二次電子検出器１０８は、イオンビーム１０５の照射により試料１０１から発生する二次電子を検出するデバイスである。当該二次電子の検出強度をイオンビーム１０５の照射位置に対応付けた画像が二次電子像（ＳＥＭ像）である。二次電子検出器１０８における二次電子の検出は、二次電子検出器制御装置１０９により制御される。なお、二次イオンその他の二次信号の検出により試料表面の像を取得しても良い。
【００２２】
元素検出器１１０は、ＦＩＢの照射により発生する信号に基づいて照射位置に存在する元素を特定するデバイスである。当該元素検出器１１０による元素の検出処理は元素検出器制御装置１１１により制御される。
【００２３】
中央処理装置１１２は、試料位置制御装置１０３、イオンビーム光学システム制御装置１０７、二次電子検出器制御装置１０９及び元素検出器制御装置１１１の制御を通じ、前述した各機器を制御する。中央処理装置１１２は、試料位置制御装置１０３、イオンビーム光学システム制御装置１０７、二次電子検出器制御装置１０９、元素検出器制御装置１１１に対する制御データを演算し、演算結果を対応する各装置に送信する。中央処理装置１１２には、例えばパーソナルコンピュータ、ワークステーション等を使用する。中央処理装置１１２には表示装置１１３が接続されており、表示装置１１３にＧＵＩが表示される。操作者は、ＧＵＩを通じ、加工条件の入力や確認を。
【００２４】
図１に示すＦＩＢ加工装置は、材料や構造が未知の試料１０１を加工対象とする場合でも、元素検出器１１０で特定された元素に基づいて最適な加工条件を自動的に設定する機能を有し、当該機能に基づいて所望の形状を有する試料１０１を効率的にＦＩＢ加工する。後述するように、加工条件の自動設定機能は、中央処理装置１１２の処理機能を通じて実現される。
【００２５】
[元素検出器]
前述した元素検出器１１０は、元素の特定が可能な検出器であれば、どのようなデバイスでも基本的に構わない。この形態例の場合、元素検出器１１０には、イオンビーム１０５の照射により試料１０１から弾き出された元素の二次イオンを検出するイオン検出器を使用する。
【００２６】
ここで、イオン検出器とは、二次イオン質量分析装置における質量分析部と、イオン検出部とを含めた装置部分を指す。質量分析部の構成の違いにより、イオン検出器は、例えば磁場型、四重極型、飛行時間型、及びこれらの幾つかを組み合わせた複合型等に分類することができる。本明細書におけるイオン検出器は、これら分類のうちのいずれかを意味する。
【００２７】
イオン検出器は、試料１０１の最表面における元素の分布を高分解能で検出することができる。また、中央処理装置１１２は、イオンビーム照射位置と、その位置で検出された元素分布から元素マッピング像を生成する。
【００２８】
[加工条件]
加工条件は、ＦＩＢ加工の際に用いる条件をいう。加工条件には、例えば加工対象の有無、材料、スパッタリング効率、加工領域、ビーム電流、加工深さ、加工時間、ＦＩＢ加工パターン、Dwell Time、ＦＩＢ加工パターンや元素マッピングを表示する際の材料の表示色、試料ステージの座標等が含まれる。
【００２９】
ＦＩＢ加工パターンとは、イオンビーム１０５によって加工する領域を示す図である。当該パターンは、ＧＵＩ上に表示される。ＦＩＢ加工パターンと加工条件は互いに紐付けられている。従って、例えば加工領域が変更されると、ＦＩＢ加工パターンも連動して変更される。
【００３０】
[加工動作]
次に、図１に示すＦＩＢ加工装置によるＦＩＢ加工動作について説明する。以下の説明では、試料１０１が材料や構造が特定されていない複合的な試料であり、当該試料１０１を材料選択的にＦＩＢ加工する場合を想定する。
【００３１】
図２に、試料１０１を材料選択的にＦＩＢ加工する場合の動作原理を示す。ここで、材料選択的とは、複数の材料のうち一部の材料だけを加工することをいう。なお、加工開始時における試料１０１の形状は、直方体形状であるものとする。この試料１０１は、材料や構造が特定されていない第一材料２０１で表面が覆われており、その内部に材料や構造が特定されていない第二材料２０２が含まれているものとする。図では、外部から隠れている第二材料２０２の存在を点線により示している。勿論、この構造は、ＦＩＢ加工の開始段階では未知である。
【００３２】
なお、試料１０１の１つの面は、イオンビーム１０５の照射軸と垂直になるように試料位置制御装置１０３により位置決めされているものとする。すなわち、イオンビーム１０５で照射される試料表面と、イオンビーム１０５の偏向走査面とは互いに平行に配置されている。
【００３３】
この状態において、ＦＩＢ加工が開始される。まず、ＦＩＢ加工装置（具体的には、中央処理装置１１２。以下同じ。）は、イオンビーム１０５を照射する試料表面の全体をＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。試料表面を構成する元素の分布が不明であるためである。従って、ＦＩＢ加工の開始時、イオンビーム１０５は照射面の全体を偏向走査する。なお、事前に取得した二次電子像により試料表面の一部の領域が加工領域に設定されている場合には、当該加工領域の全体がＦＩＢ加工パターン２０３に設定され、当該領域の全体がイオンビーム１０５によって偏向走査される。
【００３４】
ＦＩＢ加工装置は、このとき弾き出された二次イオンを元素検出器１１０で検出し、中央処理装置１１２において元素を分析し、元素マッピング像を作成する。すなわち、中央処理装置１１２は、試料１０１の表面を構成する材料の元素を同定し、偏向走査回毎（フレーム毎）の元素マッピング像を作成する。
【００３５】
図２の場合、加工開始時点では、第一材料２０１だけが試料表面に露出している。従って、試料１０５の表面にある第一材料２０１が一様に加工される。この第一材料２０１の加工は、異種材料が試料表面に現われるまで継続される。なお、元素マッピング像が作成されると、ＦＩＢ加工装置は、当該元素マッピング像に基づいて次回のＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。この場合、試料表面に第一材料２０１が一様に分布しているので、試料表面の全体がＦＩＢ加工パターン２０３に設定される。
【００３６】
次に、異種材料が試料表面に現れた場合の動作を説明する。この場合、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢの偏向走査回毎に作成される元素マッピング像により、第一材料２０１とは異なる第二材料２０２の出現とその出現位置を検出する。このとき、ＦＩＢ加工装置は、第二材料２０２を加工領域から外すようにＦＩＢ加工パターン２０３を作成する。すなわち、第一材料２０１だけを選択的に加工するようにＦＩＢ加工パターン２０３を作成する。図２のＦＩＢ加工パターン２０３の場合、白抜きの領域が第二材料２０２に対応し、その外側の網掛け領域が第一材料２０１に対応する。
【００３７】
このように、ＦＩＢ加工パターン２０３は、元素マッピング像の更新に連動し、自動的に更新される。従って、第二材料２０２の形状や位置が深さによって異なる場合にも、ＦＩＢ加工装置は、その変化に自動的に対応できる。すなわち、第二材料２０２だけを加工領域から除外するようにＦＩＢ加工パターン２０３を自動的に作成することができる。この加工領域の自動設定動作は、ＦＩＢ加工が終了するまで継続的に実行される。図２の場合、円錐台形状の第二材料２０２が削り残された状態で加工が終了する。このように、形態例に係るＦＩＢ加工装置は、試料１０１の材料や構造が未知の場合にも、自動的に第一材料２０１だけを選択的に加工することができる。
【００３８】
なお、前述の説明では、試料１０１が第一材料２０１と第二材料２０２だけで構成される場合を示したが、第三の材料やそれ以上の種類の材料が試料１０１に含まれていても良い。この場合も、第一材料２０１だけを加工対象に選択することができる。
【００３９】
また、前述の説明では、第二材料２０２が一塊として存在しているが、第二材料２０２が試料表面に複数点在していても良い。また、図２の場合には、第一材料２０１が試料１０１の外側を構成し、第二試料２０２が試料１０１の内側に存在しているが、その位置関係は反対でも良い。なお、材料の位置関係が反対の場合、ＦＩＢ加工装置は、外側に位置する第二材料２０２だけを選択的に加工する。
【００４０】
[処理動作の内容]
図３に、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１を材料選択的にＦＩＢ加工する場合における中央処理装置１１２の処理動作例を示す。なお、以下の説明では、元素検出器１１０が四重極型のイオン検出器であるものとする。
【００４１】
まず、作業者は、材料選択的に試料１０１をＦＩＢ加工したいことを、ＦＩＢ加工装置（具体的には中央処理装置１１２）に入力する（ステップ３０１）。例えば操作者は、加工モードの選択画面において、材料選択加工モードを選択する。
【００４２】
この後、作業者は、試料ステージ１０２を制御し、試料１０１をイオンビーム１０５の照射範囲まで移動させる（ステップ３０２）。この際、作業者は、不図示の周辺装置を通じ、中央処理装置１１２に試料ステージ１０２の位置と向きの調整を指示する。一方、中央処理装置１１２は、指示内容に応じて制御データを生成して試料位置制御装置１０３に送信し、試料ステージ１０２を位置決めする。
【００４３】
次に、作業者は、イオンビーム１０５を試料１０１に照射させ、その照射位置から放出される二次電子を画像化した二次電子像をＧＵＩ上で観察する（ステップ３０３）。このとき、中央処理装置１１２は二次電子検出器１０８で検出された二次電子の信号強度を照射座標にマッピングすることにより二次電子像を作成し、作成された二次電子像を画面表示する。
【００４４】
次に、作業者は、試料１０１の二次電子像を観察して目標位置を定め、加工領域を示すＦＩＢ加工パターン２０３を作成して目標位置に重ね合わせる（ステップ３０４）。ここでのＦＩＢ加工パターン２０３は、図２で説明したように、加工領域の最大範囲を与える。
【００４５】
続いて、作業者は、試料１０１の加工を停止する条件を設定する（ステップ３０５）。ここで、試料の加工を停止する条件とは、例えば加工時間や加工の深さのことであり、加工条件の設定項目の一つである。この形態例の場合、作業者は、加工深さを選択する。
【００４６】
この後、作業者は、ＦＩＢ加工の開始をＦＩＢ加工装置に指示する（ステップ３０６）。この操作の後、ＦＩＢ加工装置は、不図示の記憶領域に格納されている加工条件（加工モード、停止条件等）に基づいてイオンビーム１０５による試料１０１の加工を開始する。
【００４７】
加工を開始したＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工しながら試料表面の元素を検出し、元素分析を実行する（ステップ３０７）。イオンビーム１０５が照射された座標点の元素分析結果である元素分布図は、イオンビーム１０５の照射位置の移動に伴い変更される。
【００４８】
次に、ＦＩＢ加工装置は、加工領域を１フレーム分加工すると（すなわち、１つのＦＩＢ加工パターン２０３で設定された領域を加工すると）、元素分布図を各座標点に対応付けて元素マッピング像を作成し、表示装置１１３に表示する（ステップ３０８）。なお、作成された元素マッピング像は、次のステップ３０９の処理でも使用される。
【００４９】
ＦＩＢ加工装置は、元素マッピング像より元素（この形態例の場合、第一材料２０１）の試料面における分布を特定し、当該元素の分布に基づいてＦＩＢ加工パターン２０３を自動更新する（ステップ３０９）。このように、元素マッピング像から作成された第一材料２０１に対するＦＩＢ加工パターン２０３を、この明細書では、第一のＦＩＢ加工パターンという。また、第一のＦＩＢ加工パターンに紐付けられた加工条件を、第一の加工条件という。
【００５０】
このように加工対象とする元素が定まると、その加工領域とスパッタリング効率が自動的に確定する。この後、ＦＩＢ加工装置は、「Dwell Time」と、ステップ３０５で指定された「加工深さ」とに基づいて、第一材料２０１をＦＩＢ加工するのに必要な時間（加工時間）を算出する。
【００５１】
次に、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工パターンが複数ある場合に対応するため、総加工時間を更新する（ステップ３１０）。もっとも、この形態例の場合は、加工する材料が第一材料２０１だけのため、第一材料２０１の加工時間と総加工時間は一致する。
【００５２】
次に、ＦＩＢ加工装置は、第一の加工条件に基づいて第一材料２０１のＦＩＢ加工を開始し（ステップ３１１）、元素分析を実行し（ステップ３１２）、元素マッピング像を作成して表示する（ステップ３１３）。
【００５３】
次に、ＦＩＢ加工装置は、元素マッピング像に第一材料２０１のみが含まれているか否か判定する（ステップ３１４）。
【００５４】
ここで、否定結果が得られた場合（この形態例の場合、第二材料２０２が含まれる場合）、ＦＩＢ加工装置は、二次電子像のうち第二材料２０２が存在する領域部分を示す第二のＦＩＢ加工パターンを新たに作成する（ステップ３１５）。この際、第二のＦＩＢ加工パターンに紐付けされた第二の加工条件が、第一の加工条件の場合と同様に自動的に設定される。ただし、この形態例の場合、第二材料２０２は加工対象とはならないため、作成された第二の加工条件は使用されない。
【００５５】
この後、ＦＩＢ加工装置はステップ３０９に戻り、第一のＦＩＢ加工パターンを更新する。具体的には、ＦＩＢ加工装置は、第一のＦＩＢ加工パターン２０３から第二材料２０２の領域分を除外することで、第一のＦＩＢ加工パターン２０３を更新する（ステップ３０９）。この後、ＦＩＢ加工装置は、改めて総加工時間を算出する。
【００５６】
ステップ３１４で肯定結果が得られた場合、ＦＩＢ加工装置は、ステップ３１０で求めた総加工時間が経過したか否かを判定する（ステップ３１６）。否定結果が得られている間、ＦＩＢ加工装置は、ステップ３１１に戻りＦＩＢ加工を継続する。そして、ステップ３１６で肯定結果が得られると、ＦＩＢ加工装置はＦＩＢ加工を停止する。
【００５７】
[処理動作の変形例]
図３の場合、加工対象としての第一材料２０１の決定はステップ３０９で行っているが、ステップ３０３で試料１０１の目標位置を探している段階で実行しても良い。すなわち、二次電子検出器１０８による二次電子像の作成と並行して、元素検出器１１０による元素分析と元素マッピング像の作成処理を実行し、その分析結果に基づいて、加工対象としての第一材料２０１を決定しても良い。このように、１回のイオンビーム１０５の照射によって二次電子像と元素マッピング像を同時に作成すれば、作業効率を向上することができる。
【００５８】
図３のステップ３０４の場合、二次電子像を用いてＦＩＢ加工パターン２０３を作成しているが、二次電子像に限定されるものではなく、元素マッピング像等を使用しても良い。ただし、イオンビーム１０５の走査で得られた試料１０１の像であることが重要である。このように取得された像は、ＦＩＢ加工で使用するイオンビーム１０５と同一の偏向走査情報を有している。従って、この種の像を用いれば、ＦＩＢ加工パターン２０３に指定する領域と実際の加工位置の間に誤差が生じずに済む。
【００５９】
また、ステップ３０８では、１フレームの加工中に検出された各座標点に対応する元素分布図に基づいて元素マッピング像を作成したが、２フレーム以上の加工中に作成された複数枚の元素マッピング像を平均化した平均元素マッピング画像を使用しても良い。平均元素マッピング画像を用いれば、元素マッピング像の信頼性を高めることができる。
【００６０】
また、ステップ３０８において作成された元素マッピング像に、２つ以上の材料が存在する場合が考えられる。この場合、ＦＩＢ加工装置は、加工対象とする材料の選択入力を作業者に促し、作業者は、ＧＵＩを通じて加工対象を選択する。もっとも、材料の選択は、必ずしも作業者の選択操作によらなくても実行できる。例えば加工材料選択条件を予め設定しておけば、ＦＩＢ加工装置は、加工対象を自動的に認識することができる。加工材料選択条件とは、例えば選択範囲内で面積が大きい材料やある材料の原子数より大きい材料等である。
【００６１】
なお、先の説明の場合、ステップ３１５で作成された第二のＦＩＢ加工パターン２０３は加工対象から除外されていたが、第二材料２０２が加工材料選択条件の範囲内であれば、自動的に加工対象となる。
【００６２】
また、図３の場合には、第一のＦＩＢ加工パターン２０３によるＦＩＢ加工の終了後に第二のＦＩＢ加工パターン２０３を作成する例を説明した。しかし、第一のＦＩＢ加工パターン２０３によるＦＩＢ加工の最中にリアルタイムに更新される元素マッピング像を観察している作業者が、作成途中の第二のＦＩＢ加工パターン２０３を加工対象に設定できるようにしても良い。また、イオンビーム１０５の走査中に、第二のＦＩＢ加工パターン２０３の作成の中止又は廃棄を指示できるようにしても良い。
【００６３】
また、前述の説明では言及しなかったが、ステップ３０９〜ステップ３１６のＦＩＢ加工中に試料ステージ１０２の位置や向きを制御可能としても良い。例えば加工条件として傾斜角度が設定されている場合、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工中に試料１０１をイオンビーム１０５の照射軸に対して傾斜させることができる。この場合、傾斜角がゼロの場合にはイオンビーム１０５を照射できない領域にある加工対象材料に対してもイオンビーム１０５を照射してＦＩＢ加工することができる。
【００６４】
[ＧＵＩ]
以下、本形態例に係るＦＩＢ加工装置で使用するＧＵＩの画面例を説明する。
【００６５】
[加工条件設定用のＧＵＩ]
図４に、ステップ３０１とステップ３１０に関連するＧＵＩの画面例を示す。図４の表示項目は、加工モード選択プルダウン４０１、加工材料選択条件設定プルダウン４０２、総加工時間４０３の３つである。
【００６６】
加工モード選択プルダウン４０１には、選択可能な加工モードがプルダウン形式で表示される。加工モードには、材料を選択的に加工する材料選択加工モードの他、異種材料があっても均一な深さに加工する平坦加工モード等がある。
【００６７】
加工材料選択条件設定プルダウン４０２は、加工モードの詳細条件を個別に設定したい場合に用いられる。詳細条件は、各材料をＦＩＢ加工する際に使用する各種の条件に対応する。後述するように、詳細条件の設定画面には、作業者に判断を仰ぐような指定項目が表示される。また、これらの指定項目は、指示入力だけでなく、現在の設定状態を確認するのにも使用できる。この指定項目の表示により、作業者は、設定範囲の間違いや設定忘れ等を減らすことができ、その分、加工の失敗を防ぐことができる。
【００６８】
総加工時間４０３には、１つ又は複数のＦＩＢ加工パターン２０３に対応付けられている個々の加工時間を総合的に計算した結果が表示される。
【００６９】
図５に、ステップ３０４、ステップ３０９及びステップ３１５に関連するＧＵＩの画面例を示す。図５に示す加工条件設定画面５０１は、例えば加工材料選択条件設定プルダウン４０２の操作時に表示されるようにしても良い。
【００７０】
加工条件設定画面５０１は、ＦＩＢ加工パターン２０３に紐付けされた加工条件を設定するための画面である。加工条件設定画面５０１は、各材料について１つ用意される。
【００７１】
加工条件設定画面５０１の表示項目は、管理ナンバー表示部５０２と、加工対象切替え表示部５０３と、加工領域表示部５０４と、材料設定表示部５０５と、停止条件設定表示部５０６と、Dwell Time設定表示部５０７と、ビーム条件設定表示部５０８と、加工時間表示部５０９である。
【００７２】
加工対象切替え表示部５０３のチェックの有無は、対応する材料をＦＩＢ加工の対象とするか否かを表している。図５に示すようにチェックが入っている場合、対応する材料はＦＩＢ加工の対象である。
【００７３】
加工領域表示部５０４は、各材料の加工領域を指定する場合に使用される。
材料設定表示部５０５は、加工条件を適用する材料の指定や確認、元素マッピング像等の表示時に材料別に表示色を設定する場合等に用いられる。なお、対応する材料のスパッタリング効率も表示される。
【００７４】
停止条件設定表示部５０６は、ＦＩＢ加工の停止条件の選択と具体的な数値の入力に使用される。
【００７５】
Dwell Time設定表示部５０７とビーム条件設定表示部５０８は、作業者による数値の指定入力又は現在値の確認に使用される。加工時間表示部５０９は、設定された加工条件で材料を加工するのに要する時間が中央処理装置１１２で計算されて表示される。
【００７６】
図５には表していないが、この他に、ステージ傾斜角度、後述する元素分布図の閾値等が表示項目に含まれていても良い。これらの表示項目により、作業者は、ＦＩＢ加工パターン２０３毎の加工条件を管理することができる。なお、仮に材料の欄が未入力であったとしても、最初のフレームから材料（元素）が分析された後は、分析された材料名が自動的に入力される。このため、作業者は、試料１０１に対する知識を有していない場合にも、どのような材料が含まれていたかを確認することができる。
【００７７】
なお、材料が複数になった場合に備え、図６に示す一覧表示形式の画面（加工条件設定一覧表示画面６０１）を用意することが望ましい。一覧表示形式の画面を用意することにより、材料間での各項目の比較が容易になり、試料の全体像を容易に確認することができる。
【００７８】
[加工動作中のＧＵＩ]
図７に、ＦＩＢ加工中に表示されるＧＵＩの画面例を示す。図７に示すＧＵＩには、二次電子像表示部７０１と、元素マッピング像表示部７０２と、元素分布表示部７０３とが表示されている。なお、二次電子像表示部７０１には、二次電子像と同じ縮尺で作成されたＦＩＢ加工パターン２０３が重畳的に表示される。
【００７９】
これらの表示部により、作業者は、ＦＩＢ加工の進行に伴って変化する試料表面の材料とＦＩＢ加工パターン２０３の変化をリアルタイムで確認することができる。また、元素マッピング像表示部７０２には、主元素しか表示しないものとする。この形態例の場合、主元素とは、元素分布表示部７０３で所定の閾値より大きい強度が得られた元素をいう。前述のように、元素マッピング像表示部７０２には、主元素しか表示されないが、元素分布表示部７０３の表示内容により詳細な元素分布を把握することができる。
【００８０】
図８に、ＦＩＢ加工パターン２０３を作業者が調整する場合に使用して好適なＧＵＩの画面例を示す。イオンビーム１０５は、そのスポット径が数十ｎｍ程度ある。このため、異種材料の境界部をＦＩＢ加工する際に二種類以上の材料に起因した元素が検出されてしまう。すなわち、加工領域の境界があいまいになり、削りすぎる可能性がある。そこで、加工領域の境界を調整できる仕組みの搭載が望ましい。ここでの調整方法には、ＦＩＢ加工パターン２０３を調整する方法と、元素マッピング像の作成に使用する閾値を調整する方法がある。
【００８１】
前者の方法には、例えば加工材料選択条件設定４０２に、ＦＩＢ加工パターンのうち非加工部分との境界として検出されたエッジ位置を加工領域に対して何μｍ広げるか（可工領域を狭めるか）を設定可能にする方法がある。この他、ＦＩＢ加工パターン２０３の境界部８０１をマウスカーソル８０２でドラックし、作業者自身が境界位置を直接調整する方法もある。
【００８２】
後者の方法には、元素分析表示部７０３の閾値８０３の高さ（大きさ）を調整する方法がある。閾値８０３を下回った元素は加工対象から外され、閾値８０３を上回った元素が加工対象に設定される。作業者が閾値８０３の高さ（大きさ）を調整することにより、元素マッピング図表示部７０２の境界を与えるエッジの形状が変化し、その結果がＦＩＢ加工パターン２０３の形状にも反映される。
【００８３】
いずれの方法を用いる場合にも当該調整機能を搭載することにより、ＦＩＢ加工パターン２０３に作業者の意思をより反映させた加工が可能となる。
【００８４】
図９は、ＦＩＢ加工パターン２０３の時間変化を三次元的に表した３次元表示図９０１である。３次元表示図９０１は、ＦＩＢ加工パターン２０３の時系列合成図に相当する。
【００８５】
なお、図９では、ＦＩＢ加工中に作成されたＦＩＢ加工パターン２０３を全て合成した結果のみを表しているが、各フレームに対応するＦＩＢ加工パターン２０３を順番に重ねることにより、輪切り状の３次元表示としても良い。このような表示とすることで、視覚的にも認識のし易い表示を実現することができる。因みに、各フレームの非加工領域だけを合成した３次元画像を表示しても良い。
【００８６】
なお、前述の説明においては、ＦＩＢ加工パターン２０３の作成に元素マッピング像を用いているが、必ずしもその必要はない。例えば二次電子像と元素分析結果よりＦＩＢ加工パターン２０３を作成しても良い。このように、元素マッピング像の作成を省略すれば、ＦＩＢ加工パターン２０３の作成に要する時間を短縮することができる。また、中央処理装置１１２の処理負荷も低減することができる。
【００８７】
[まとめ]
以上説明したように、本形態例に係るＦＩＢ加工装置を用いれば、材料や構造が未知の試料１０１をＦＩＢ加工する場合にも、イオンビーム１０５の走査回毎のＦＩＢ加工パターン２０３を自動的に作成することができる。これにより、作業者の熟練度や個人差が影響しない材料選択的なＦＩＢ加工を実現できる。
【００８８】
また、ＦＩＢ加工中にも、元素分布図、元素マッピング図、ＦＩＢ加工パターン２０３等をリアルタイムで表示できるようにしたことにより、全自動化されたＦＩＢ加工パターン２０３の生成動作を監視することができる。
【００８９】
また、ＦＩＢ加工中又は加工終了後に、時系列に生成されたＦＩＢ加工パターン２０３を３次元的に合成できる機能を設けたことにより、ＦＩＢ加工の手順等を容易に確認することができる。
【００９０】
また、ＦＩＢ加工パターン２０３に対応する材料が不明な場合にも、ＦＩＢ加工装置が自動的に元素を検出して設定できるため、作業者の負担を軽減することができる。
【００９１】
[形態例２]
本形態例は、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１を平坦にＦＩＢ加工する場合を説明する。なお、本形態例に係るＦＩＢ加工装置の構成は、形態例１と同じである。このため、装置構成の説明は省略する。具体的な機能の違いは、加工モードの選択により生じる。
【００９２】
[ＦＩＢ加工動作]
図１０に、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１を平坦にＦＩＢ加工する場合の動作原理を示す。この形態例の場合も、試料１０１の外観形状は形態例１と同じものを想定する。すなわち、試料１０１は直方体形状であり、その外表面は材料や構造が特定されていない第一材料２０１で覆われており、その内部に材料や構造が特定されていない第二材料２０２が含まれているものとする。図では、外部から隠れている第二材料２０２の存在を点線により示している。勿論、この構造は、ＦＩＢ加工の開始段階では未知である。
【００９３】
また、試料１０１の１つの面は、イオンビーム１０５の照射軸と垂直になるように試料位置制御装置１０３により位置決めされている。すなわち、イオンビーム１０５で照射される試料表面と、イオンビーム１０５の偏向走査面とは互いに平行に配置されている。
【００９４】
この状態において、ＦＩＢ加工が開始される。まず、ＦＩＢ加工装置（具体的には、中央処理装置１１２。以下同じ。）は、イオンビーム１０５を照射する試料表面の全体をＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。
【００９５】
ＦＩＢ加工装置は、このとき弾き出された二次イオンを元素検出器１１０で検出し、中央処理装置１１２において元素を分析し、元素マッピング像を作成する。すなわち、中央処理装置１１２は、試料１０１の表面を構成する材料の元素を同定し、偏向走査回毎（加工深さ毎）の元素マッピング像を作成する。
【００９６】
図１０の場合、加工開始時点では、第一材料２０１だけが試料表面に露出している。従って、試料１０５の表面にある第一材料２０１が一様に加工される。この第一材料２０１の加工は、異種材料が試料表面に現われるまで継続される。なお、元素マッピング像が作成されると、ＦＩＢ加工装置は、当該元素マッピング像に基づいて次回のＦＩＢ加工パターン２０３に設定する。この場合、試料表面に第一材料２０１が一様に分布しているので、試料表面の全体がＦＩＢ加工パターン２０３に設定される。
【００９７】
次に、異種材料が試料表面に現れた場合の動作を説明する。この場合、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢの偏向走査回（フレーム）毎に作成される元素マッピング像により、第一材料２０１とは異なる第二材料２０２の出現と出現位置を検出する。このとき、ＦＩＢ加工装置は、第一材料２０１のＦＩＢ加工パターン２０３とは別に、第二材料２０２のＦＩＢ加工パターン１００１を新たに作成する。
【００９８】
ここで、ＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工パターン２０３とＦＩＢ加工パターン１００１の各Dwell Timeを、第一材料２０１と第二材料のスパッタリング効率比を相殺するように決定する。例えば第二材料２０２のスパッタリング効率が第一材料２０１のそれより低い場合、２つの加工パターンを同じDwell TimeでＦＩＢ加工すると、第二材料２０２のＦＩＢ加工が第一材料２０１のそれよりも遅くなる。そこで、この形態例に係るＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工が遅れる分だけ第二材料２０２に対するDwell Timeを長くし、イオンビーム１０５を１回走査する際の加工量が、２つのパターン間で均等になるように調整する。
【００９９】
以後、ＦＩＢ加工装置は、Dwell Timeが異なる値に設定された２つのＦＩＢ加工パターン２０３及び１００１を用い、試料１０１をＦＩＢ加工する。形態例１で説明したように、ＦＩＢ加工パターン２０３及び１００１の形状は、元素マッピング像の更新に伴って更新される。このため、試料１０１の深さ位置により元素の分布が変化する場合にも、ＦＩＢ加工装置は、その変化に応じてＦＩＢ加工パターン２０３及び１００１を適応的に変更できる。
【０１００】
以上説明したよう、本形態例に係るＦＩＢ加工装置の場合には、その加工終了時点において、第一材料２０１と第二材料２０２が混在的に出現する試料表面を平坦にＦＩＢ加工することができる。
【０１０１】
なお、図１０の場合も、試料１０１が第一材料２０１と第二材料２０２だけで構成される場合を示したが、第三の材料やそれ以上の種類の材料が試料１０１に含まれていても良い。
【０１０２】
また、前述の説明では、第二材料２０２が一塊として存在しているが、第二材料２０２が試料表面に複数点存在していても良い。また、図１０の場合には、第一材料２０１が試料１０１の外側を構成し、第二試料２０２が試料１０１の内側に存在しているが、その位置関係は反対でも良い。
【０１０３】
[処理動作の内容]
図１１に、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１の表面が平坦になるようにＦＩＢ加工する場合における中央処理装置１１２の処理動作例を示す。この形態例の場合も、元素検出器１１０は四重極型のイオン検出器であるものとする。
【０１０４】
まず、作業者は、材料選択的に試料１０１をＦＩＢ加工したいことを、ＦＩＢ加工装置（具体的には中央処理装置１１２）に入力する（ステップ１１０１）。例えば操作者は、加工モードの選択画面において、平坦加工モードを選択する。
【０１０５】
以後、ステップ３０２〜ステップ３１４までは、形態例１の場合と同様の処理が実行される。このため、当該ステップに対応する処理動作の説明は省略する。
【０１０６】
この形態例に特有の動作は、ステップ３１４で否定結果が得られた場合、すなわち試料表面に第一材料２０１以外の材料（図１０の場合、第二材料２０２）が含まれていた場合に実行される。この場合、ＦＩＢ加工装置は、二次電子像のうち第二材料２０２が存在する領域部分を示す第二のＦＩＢ加工パターンを新たに作成する（ステップ１１０２）。本形態例は試料表面の平坦加工を目的とするため、第二材料２０２は自動的に加工対象に設定される。
【０１０７】
また、第二のＦＩＢ加工パターン１００１に紐付けされた第二の加工条件が、第一のＦＩＢ加工パターン２０３に紐付けされた第一の加工条件の加工深さを引き継ぐ場合、ＦＩＢ加工装置は、元素分析により同定された第二材料２０２のスパッタリング効率と第一材料２０１のスパッタリング効率の比を考慮し、第二の加工条件のDwell Timeに反映させる（ステップ１１０２）。
【０１０８】
この後、ＦＩＢ加工装置はステップ３０９に戻り、第一のＦＩＢ加工パターン２０３を更新する。具体的には、ＦＩＢ加工装置は、第一のＦＩＢ加工パターン２０３から第二材料２０２の領域分を除外することで、第一のＦＩＢ加工パターン２０３を更新する（ステップ３０９）。この後、ＦＩＢ加工装置は、改めて総加工時間を算出する。
【０１０９】
ＦＩＢ加工装置は、ステップ３１０で求めた総加工時間の経過を確認すると（ステップ３１６で肯定結果が得られると）、ＦＩＢ加工を停止する。
【０１１０】
[処理動作の変形例]
形態例１と共通するステップに対する変形例は、図１１に示す処理動作にも適用することができる。なお、前述した第二のＦＩＢ加工パターン１００１に基づく第二材料２０２のＦＩＢ加工の開始は、第一のＦＩＢ加工パターン２０３に基づく第一材料２０２のＦＩＢ加工中でも良い。すなわち、イオンビーム１０５の１フレーム分の偏向走査中に、２つのパターンを切り替え、第一材料２０１と第二材料２０２を同時並行的にＦＩＢ加工しても良い。
【０１１１】
また、第一材料２０１だけを対象とする１フレーム分のＦＩＢ加工が終了した後に、当該第一材料２０１に対する次のＦＩＢ加工が開始されるまでの間に、第二材料２０２だけを対象とする１フレーム分のＦＩＢ加工を実行しても良い。すなわち、１フレーム毎に第一材料２０１に対するＦＩＢ加工と第二材料２０２に対するＦＩＢ加工を交互に実行しても良い。
【０１１２】
また、第一材料２０１に対するＦＩＢ加工が所定の深さまで終了した後に、第二材料２０２に対するＦＩＢ加工だけを所定の深さまで実行しても良い。このようなＦＩＢ加工は、試料１０１の深さ方向に対する第一材料２０１の分布と第二材料２０２の分布が同じ場合に使用できる。
【０１１３】
[ＧＵＩ]
この形態例の場合にも、前述した図４〜図９に示すＧＵＩの表示画面を用いることができる。
【０１１４】
[まとめ]
以上説明したように、本形態例に係るＦＩＢ加工装置を用いれば、材料や構造が未知の試料１０１をＦＩＢ加工する場合にも、イオンビーム１０５の走査回毎のＦＩＢ加工パターン２０３を自動的に作成することができ、作業者の熟練度や個人差が影響しない平坦加工を実現できる。
【０１１５】
[形態例３]
本形態例では、作業者の操作負担が形態例１及び２に比して少ないＦＩＢ加工装置について説明する。ここでは、材料だけが特定されていない複合的な試料１０１を、少ない作業量で、選択的加工又は平坦加工できるＦＩＢ加工装置について説明する。なお、本形態例に係るＦＩＢ加工装置の構成は、形態例１と同じである。このため、装置構成の説明は省略する。
【０１１６】
[処理動作の内容]
図１２に、材料が特定されていない複合的な試料１０１をＦＩＢ加工する場合における中央処理装置１１２の処理動作例を示す。この形態例の場合も、元素検出器１１０は四重極型のイオン検出器であるものとする。
【０１１７】
この形態例に係るＦＩＢ加工装置が形態例１及び２に係る装置と異なる点は、作業者が、ＦＩＢ加工装置に与える加工条件が加工深さだけである点である。
【０１１８】
まず、作業者は、試料ステージ１０２の位置と向きを調整し、試料１０１をイオンビーム１０５の照射範囲まで移動させる（ステップ１２０１）。
【０１１９】
次に、作業者は、イオンビーム１０５を試料１０１に照射させ、その照射位置から放出される二次電子を画像化した二次電子像をＧＵＩ上で観察する（ステップ１２０２）。
【０１２０】
次に、作業者は、試料１０１の二次電子像を観察して目標位置を定め、その加工領域を示すＦＩＢ加工パターン２０３を作成して目標位置に重ね合わせる（ステップ１２０３）。ここでのＦＩＢ加工パターン２０３は、前述したように、加工領域の最大範囲を与える。
【０１２１】
次に、作業者は、不図示の入力装置を通じ、加工停止条件としての「加工深さ」をＦＩＢ加工装置に指示する（ステップ１２０４）。この設定後、作業者は、ＦＩＢ加工装置に対し、ＦＩＢ加工の開始を指示する（ステップ１２０５）。
【０１２２】
加工を開始したＦＩＢ加工装置は、ＦＩＢ加工しながら試料表面の元素を検出し、元素分析を実行し、分析結果を表示装置１１３に表示する（ステップ１２０６）。
【０１２３】
次に、ＦＩＢ加工装置は、ビーム電流、Dwell Time、加工深さ、不図示の記憶領域に事前に登録された分析された材料に対応するスパッタリング効率に基づいて、ＦＩＢ加工時間を算出する（ステップ１２０７）。このとき、ＦＩＢ加工装置は、算出されたＦＩＢ加工時間をＧＵＩ上に表示し、作業者にフィードバックする。
【０１２４】
最後に、ＦＩＢ加工装置は、算出した加工時間になるまでＦＩＢ加工を継続し（ステップ１２０８）、設定された加工時間が経過によりＦＩＢ加工を終了する。
【０１２５】
［まとめ］
本形態例に係るＦＩＢ加工装置の場合、作業者は、形態例１及び２のように細かい設定を行う必要がない。このため、プログラムの簡素化を実現できる。また、本形態例の場合、元素マッピング像を作成する必要が無い。従って、前述した２つの形態例に比して、全体の加工時間が短くなるメリットがある。
【０１２６】
［形態例４］
図１３に、形態例に係る荷電粒子線装置の他の構成例を示す。図１３には、図１との対応部分に同一符号を付して示している。図１３に示す荷電粒子線装置は、図１に示すＦＩＢ加工装置の構成に、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）装置を追加した複合型の装置構成を有している。
【０１２７】
ＳＥＭ装置には、電子を発生する電子源１３０１と、試料１０１に電子線１３０２を照射する電子線光学システム装置１３０３と、当該装置を制御する電子線光学システム制御装置１３０４が対応する。なお、電子線光学システム制御装置１３０４に対する制御データは、中央処理装置１１２の演算により生成される。
【０１２８】
この形態例が前述した形態例と異なる点は、元素の分析にＳＥＭ装置を使用する点と、電子線１３０２の照射時に試料１０１が発生するＸ線を検出するエネルギー分散形Ｘ線分析装置を元素検出器１１０として使用する点である。
【０１２９】
このようにＳＥＭ装置を用いて元素を分析することにより、元素分析の最中に試料１０１の加工が進まないという利点がある。また、電子線１３０２は、イオンビーム１０５に比してビーム径を小さくできるため、異なる材料の境界部分を正確に検出できるという利点がある。
【０１３０】
なお、本形態例に係る複合型の荷電粒子線装置を用いて、材料や構造が特定されていない複合的な試料１０１の材料を選択的に加工する手順又は平坦に加工する処理手順は、図３や図１１に示す処理手順とほとんど同様で良い。
【０１３１】
違いは、ステップ３０７とステップ３１２の前に、イオンビーム１０５で得られる二次電子像と電子線１３０２で得られる二次電子像を一致させるように荷電粒子線装置を制御する工程と、ステップ３０８とステップ３１３の後に、試料ステージ１０２の位置を元に戻すように制御する工程が必要になる点である。
【０１３２】
例えば前者の工程は、イオンビーム１０５が試料１０１に垂直に照射可能な試料ステージ１０２の位置から電子線１３０２が試料１０１に垂直に照射可能な試料ステージ１０２の位置に切り替える制御工程をいう。
【０１３３】
また、材料が特定されていない単一元素の試料１０１を、深さ指定してＦＩＢ加工する場合の処理手順は、図１２に示す処理手順と同様の手法を適用できる。
【０１３４】
［他の形態例］
なお、本発明は上述した形態例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある形態例の一部を他の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある形態例の構成に他の形態例の構成を加えることも可能である。また、各形態例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。
【０１３５】
また、上述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路その他のハードウェアとして実現しても良い。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより実現しても良い。すなわち、ソフトウェアとして実現しても良い。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、SSD（Solid State Drive）等の記憶装置、ICカード、SDカード、DVD等の記憶媒体に格納することができる。
【０１３６】
また、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示すものであり、製品上必要な全ての制御線や情報線を表すものでない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【符号の説明】
【０１３７】
１０１…試料
１０２…試料ステージ
１０３…試料位置制御装置
１０４…イオン源
１０５…イオンビーム
１０６…イオンビーム光学システム装置
１０７…イオンビーム光学システム制御装置
１０８…二次電子検出器
１０９…二次電子検出器制御装置
１１０…元素検出器
１１１…元素検出器制御装置
１１２…中央処理装置
１１３…表示装置
１１４…真空容器
２０１…第一材料
２０２…第二材料
２０３…ＦＩＢ加工パターン
４０１…加工モード選択プルダウン
４０２…加工材料選択条件設定プルダウン
４０３…総加工時間
５０１…加工条件設定画面
５０２…管理ナンバー表示部
５０３…加工対象切替え表示部
５０４…加工領域表示部
５０５…材料設定表示部
５０６…停止条件設定表示部
５０７…Dwell Time設定表示部
５０８…ビーム条件設定表示部
５０９…加工時間表示部
６０１…加工条件設定一覧表示画面
７０１…二次電子像表示部
７０２…元素マッピング像表示部
７０３…元素分布表示部
８０１…境界部
８０２…マウスカーソル
８０３…閾値
９０１…３次元表示図
１００１…第二ＦＩＢ加工パターン図
１３０１…電子源
１３０２…電子線
１３０３…電子線光学システム装置
１３０４…電子線光学システム制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
前記イオンビームの照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて、前記試料の加工条件を自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
前記イオンビームの照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて、前記試料の加工パターンを自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
電子源で発生された電子線を前記試料に照射する電子線光学システム装置と、
前記電子線光学システム装置を制御する第２の制御装置と、
前記電子線の照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第３の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で特定された元素に基づいて、前記試料の加工条件を自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
電子源で発生された電子線を前記試料に照射する電子線光学システム装置と、
前記電子線光学システム装置を制御する第２の制御装置と、
前記電子線の照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第３の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて、前記試料の加工パターンを自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
加工モードの選択が可能である
ことを特徴とする荷電粒子線装置
【請求項６】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
加工材料選択条件を設定でき、加工モードに応じた詳細な加工条件の設定が可能である
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
前記加工条件は、Dwell Timeである
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
前記加工条件のうち材料の項目が未入力の場合、当該項目に元素検出の結果を自動的に反映する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
前記加工条件は、加工時間である
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
複数の材料に対応する加工条件を、同一画面上に、一覧形式で表示する機能を有する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項２又は４に記載の荷電粒子線装置において、
各照射位置の元素分布を表す図の閾値の調整に伴い、前記加工パターンが変更される
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項２又は４に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の加工パターンのうち異種材料同士のエッジに対応する部分の形状を、事前に設定されたパラメータに応じ変更する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、元素検出器と、前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、前記試料を保持する試料保持機構と、真空容器と、中央処理装置とを有する荷電粒子線装置による試料作成方法において、
前記中央処理装置は、前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて前記試料の加工条件を自動設定し、自動設定された加工条件に基づいて前記試料を加工する
ことを特徴とする試料作製方法。
【請求項１４】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、元素検出器と、前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、前記試料を保持する試料保持機構と、真空容器と、中央処理装置とを有する荷電粒子線装置による試料作成方法において、
前記中央処理装置は、前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて前記試料の加工パターンを自動設定し、自動設定された加工パターンに基づいて前記試料を加工する
ことを特徴とする試料作製方法。
【請求項１】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
前記イオンビームの照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて、前記試料の加工条件を自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
前記イオンビームの照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて、前記試料の加工パターンを自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
電子源で発生された電子線を前記試料に照射する電子線光学システム装置と、
前記電子線光学システム装置を制御する第２の制御装置と、
前記電子線の照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第３の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で特定された元素に基づいて、前記試料の加工条件を自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、
前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、
電子源で発生された電子線を前記試料に照射する電子線光学システム装置と、
前記電子線光学システム装置を制御する第２の制御装置と、
前記電子線の照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
元素検出器と、
前記元素検出器を制御する第３の制御装置と、
前記試料を保持する試料保持機構と、
真空容器と、
前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて、前記試料の加工パターンを自動設定する中央処理装置と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
加工モードの選択が可能である
ことを特徴とする荷電粒子線装置
【請求項６】
請求項５に記載の荷電粒子線装置において、
加工材料選択条件を設定でき、加工モードに応じた詳細な加工条件の設定が可能である
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
前記加工条件は、Dwell Timeである
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
前記加工条件のうち材料の項目が未入力の場合、当該項目に元素検出の結果を自動的に反映する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
前記加工条件は、加工時間である
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１又は３に記載の荷電粒子線装置において、
複数の材料に対応する加工条件を、同一画面上に、一覧形式で表示する機能を有する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項２又は４に記載の荷電粒子線装置において、
各照射位置の元素分布を表す図の閾値の調整に伴い、前記加工パターンが変更される
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項２又は４に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の加工パターンのうち異種材料同士のエッジに対応する部分の形状を、事前に設定されたパラメータに応じ変更する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、元素検出器と、前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、前記試料を保持する試料保持機構と、真空容器と、中央処理装置とを有する荷電粒子線装置による試料作成方法において、
前記中央処理装置は、前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて前記試料の加工条件を自動設定し、自動設定された加工条件に基づいて前記試料を加工する
ことを特徴とする試料作製方法。
【請求項１４】
イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム光学システム装置と、前記イオンビーム光学システム装置を制御する第１の制御装置と、元素検出器と、前記元素検出器を制御する第２の制御装置と、前記試料を保持する試料保持機構と、真空容器と、中央処理装置とを有する荷電粒子線装置による試料作成方法において、
前記中央処理装置は、前記元素検出器で検出された元素の情報に基づいて前記試料の加工パターンを自動設定し、自動設定された加工パターンに基づいて前記試料を加工する
ことを特徴とする試料作製方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５２９４１（Ｐ２０１２−２５２９４１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６２３５（Ｐ２０１１−１２６２３５）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【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２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【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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