試料加工方法および装置
【課題】試料加工方法および装置において、集束イオンビームを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができるようにする。
【解決手段】試料１に位置参照マークを形成し、集束イオンビームによって位置参照マークを走査して、試料１における位置参照マークの位置情報を取得し、この位置情報に基づいて集束イオンビームの試料１に対する照射位置を補正して、試料１の加工を行う試料加工方法であって、試料１上に、マーク部３、４を形成し、集束イオンビームによって、マーク部３、４のいずれかを走査して、マーク部３、４のいずれかの位置情報を取得し、マーク部３、４のいずれかの位置情報に基づいて、集束イオンビームの試料１に対する照射位置を補正して、試料１の加工を行う。
【解決手段】試料１に位置参照マークを形成し、集束イオンビームによって位置参照マークを走査して、試料１における位置参照マークの位置情報を取得し、この位置情報に基づいて集束イオンビームの試料１に対する照射位置を補正して、試料１の加工を行う試料加工方法であって、試料１上に、マーク部３、４を形成し、集束イオンビームによって、マーク部３、４のいずれかを走査して、マーク部３、４のいずれかの位置情報を取得し、マーク部３、４のいずれかの位置情報に基づいて、集束イオンビームの試料１に対する照射位置を補正して、試料１の加工を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料加工方法および装置に関する。例えば、透過型電子顕微鏡による観察に用いるＴＥＭ試料の加工など、試料を複数の方向から加工する場合に好適となる試料加工方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope, TEM）で観察するためのＴＥＭ試料を作成する場合に、試料に集束イオンビームを照射して、試料を加工することが行われている。
集束イオンビームによる試料加工では、加工を続けていくと、試料の加工領域が集束イオンビームの電荷によってチャージされていくため、後から加工領域に照射される集束イオンビームが曲げられて正確な加工ができなくなることが知られている。
このため、試料の一部に、位置参照マークを形成しておき、加工用の集束イオンビームを位置参照マークに照射して、試料に対する集束イオンビームの位置ずれを補正する試料加工方法が行われている。
このような試料加工方法および装置として、例えば、特許文献１には、パターン膜加工装置において、基板上に形成されているパターン膜に、集束イオンビームを点状に照射してパターン膜をイオンエッチングして参照パターンを形成し、参照パターンを、集束イオンビームを走査しながら、二次荷電粒子検出器により二次荷電粒子を検出し、画像表示装置に表示するとともに参照パターン位置の画像位置を記憶し、パターン膜を加工するために集束イオンビームの走査範囲を限定して、試料表面の所定位置に、所定回数走査した後、集束イオンビームを参照パターンを含む範囲を走査させて照射して参照パターンを検出し、記憶してある参照位置と比較し、参照位置の移動量を算出し、移動量に基づいて、所定位置を補正するパターン膜修正方法が記載されている。
また、特許文献２には、集束イオンビームを用いて試料を加工する集束イオンビーム加工方法において、所定の時間毎に試料の走査イオン顕微鏡像を取得する工程と、この工程で取得した第（ｎ−１）番目の走査イオン顕微鏡像内の特定領域の画像データＤ[ｎ−１]と第ｎ番目の走査イオン顕微鏡像内の特定領域の画像データＤ[ｎ]（ただし、ｎ＝１，２，３，…）に基づいて像の変位量を求める工程と、求められた変位量だけ集束イオンビームの照射位置をずらして加工位置を補正する工程とを含む方法、およびこの方法を行うための集束イオンビーム加工装置が記載されている。
特許文献２の特定領域には、試料上の位置を参照するために十字溝状のマークが形成されている。
【特許文献１】特公平５−４６６０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の試料加工方法および装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、加工用の集束イオンビームを参照パターン上に照射することによって、試料上の参照パターンの画像を取得するので、参照するたびに参照パターンが加工されていくため、参照パターンが劣化していく。その結果、参照パターンの画像から算出される位置補正量の精度が経時的に悪化していくという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、特許文献１に記載の技術と同様に、特定領域に集束イオンビームを繰り返し照射するので、特定領域が加工され、特定領域に形成されたマークの画像が変化していくものの、直前の特定領域の画像に対する最新の特定領域の画像の移動量を比較して、集束イオンビームの位置補正量を求めるので、加工による経時的なマーク形状の劣化の影響を低減することができるようになっている。
しかしながら、集束イオンビームの照射方向を切り替えて加工を行う場合、マークに対して、斜め方向に照射される集束イオンビームは、マークの形状を非対称的に変化させるため、位置補正量の誤差が大きくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、集束イオンビームを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができる試料加工方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の試料加工方法は、試料に位置参照マークを形成し、集束イオンビームによって前記位置参照マークを走査して、前記試料における前記位置参照マークの位置情報を取得し、該位置情報に基づいて前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行う試料加工方法であって、前記試料上に、前記位置参照マークを複数形成し、前記集束イオンビームによって、前記複数の位置参照マークのいずれかを走査して、前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報を取得し、前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報に基づいて、前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行う方法とする。
この発明によれば、試料上に、位置参照マークを複数形成し、集束イオンビームによって、それら複数の位置参照マークのいずれかを走査して、複数の位置参照マークのいずれかの位置情報を取得する。そして、取得した複数の位置参照マークのいずれかの位置情報に基づいて、集束イオンビームの試料に対する照射位置を補正して、試料の加工を行う。このため、試料の加工において、照射位置を補正するために、位置参照マーク１個当たりの集束イオンビームの照射量が低減されるので、位置参照マークの形状劣化を低減することができる。
【０００６】
また、本発明の試料加工方法では、前記複数の位置参照マークは、それぞれ、前記集束イオンビームの複数の照射方向のいずれかに略沿う方向に凹凸形状が形成されてなり、前記集束イオンビームを走査させる前記位置参照マークは、前記集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択することが好ましい。
この場合、位置参照マークを走査する場合に、集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択するため、集束イオンビームが、位置参照マークの凹凸形状の形成方向に照射されるため、位置参照マークの形状劣化が低減される。
【０００７】
また、本発明の、集束イオンビームを走査させる位置参照マークは集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択する試料加工方法では、前記複数の位置参照マークは、前記試料の加工を行う前に、該加工に用いる集束イオンビームによって形成されることが好ましい。
この場合、試料の加工を行う集束イオンビームによって、試料の加工を行う前に、位置参照マークを形成するので、集束イオンビームの照射方向に沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを容易に形成することができる。
【０００８】
本発明の試料加工装置は、試料上に形成される複数の位置参照マークの形成位置情報をそれぞれ記憶するマーク位置情報記憶部と、前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射部と、該集束イオンビーム照射部から照射される前記集束イオンビームの照射中心軸に対して、前記試料の位置および姿勢を可変に保持する試料保持部と、前記集束イオンビームが前記試料に照射されることで放射される二次荷電粒子の強度を検出する二次荷電粒子検出器と、前記試料保持部および前記集束イオンビーム照射部を制御して、前記集束イオンビームを前記試料上で走査させるビーム走査制御部と、該ビーム走査制御部によって前記集束イオンビームを走査させる走査領域を、前記位置参照マークを含む領域に設定するマーク読取走査領域設定部と、該マーク読取走査領域設定部によって設定された前記走査領域における前記集束イオンビームの走査に同期して、前記二次荷電粒子検出器で検出された前記二次荷電粒子の強度を取得することで、前記位置参照マークを含む領域の画像を取得する画像取得部と、該画像取得部によって取得された画像を画像処理することで、前記画像内の前記位置参照マークの位置を算出する位置情報算出部と、該位置情報算出部によって算出された前記位置参照マークの情報を、予め記憶された前記位置参照マークの形成位置情報と比較して、集束イオンビームの照射位置補正量を算出し、該照射位置補正量によって、前記ビーム走査制御部における走査基準位置を変更する位置補正制御部とを備え、前記マーク読取走査領域設定部は、前記位置参照マークを含む領域を、前記マーク位置情報記憶部に形成位置情報が記憶された複数の位置参照マークに対応する複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにした構成とする。
この発明によれば、試料保持部に試料を保持し、集束イオンビーム照射部から照射される集束イオンビームの照射中心軸に対して、加工面が直交するように試料を位置決めする。次に、マーク読取走査領域設定部によって、記憶部に形成位置情報が記憶された複数の位置参照マークのうち１つを選択して、この位置参照マークを含む領域を走査領域に設定し、ビーム走査制御部によって、この走査領域に、集束イオンビーム照射部からの集束イオンビームを走査させる。
そして、画像取得部によって、集束イオンビームの走査に同期して二次荷電粒子検出器で検出された二次荷電粒子の強度を取得することで、位置参照マークを含む領域の画像を取得する。
次に位置情報算出部によって、この画像を画像処理し、位置参照マークの位置を算出する。
位置補正制御部では、位置情報算出部によって算出された位置参照マークの位置を、記憶部に記憶された位置参照マークの形成位置情報と比較して、集束イオンビームの照射位置補正量を算出し、この照射位置補正量によって、ビーム走査制御部における走査基準位置を変更する。
これにより、試料に集束イオンビームの照射を繰り返すことで、集束イオンビームの試料に対する照射位置がずれても、位置参照マークの画像に基づいて照射位置を補正することができる。
そして、走査領域に設定する位置参照マークを含む領域は、複数の位置参照マークに対応する複数の領域の間で選択的に切り替えられるようになっているため、位置参照マーク１個当たりの集束イオンビームの照射量が低減されるので、位置参照マークの形状劣化を低減することができる。
なお、本発明の試料加工装置は、本発明の試料加工方法を行うために用いることができる装置となっている。
【０００９】
また、本発明の試料加工装置では、前記マーク読取走査領域設定部は、前記試料の加工を行うための前記集束イオンビームの照射方向に応じて、前記位置参照マークを含む領域を、複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにすることが好ましい。
この場合、集束イオンビームの照射方向に応じて、位置参照マークを含む領域を選択的に切り替えることができるので、照射方向による劣化が少なくなる位置参照マークを選択することで、位置参照マークの劣化を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の試料加工方法および装置によれば、位置参照マークの形状劣化を低減することができるので、集束イオンビームを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。図４（ａ）は、図３のＡ視（Ｂ視）の部分拡大図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
なお、図中に記載のＸＹＺ座標系、ｘｙｚ座標系は、方向参照の便宜のために各図共通に設けたものである。ＸＹＺ座標系は、装置設置面に固定された座標系であり、Ｚ軸正方向が鉛直方向の上側を示し、ＸＹ平面が水平面を示す。ｘｙｚ座標系は、試料に固定された座標系であり、後述する加工面１ａがｘｙ平面に平行で、ｚ軸正方向からｚ軸負方向に向かう方向が、加工面１ａに直交する加工を行う場合の集束イオンビーム照射方向になっている。
【００１３】
本実施形態の試料加工装置１００は、図１、２に示すように、真空室１３と、イオンビーム照射系２０（集束イオンビーム照射部）と、試料１を保持する試料台１４と、試料台１４を可動保持する試料ステージ１６と、二次荷電粒子検出器１８と、ガス銃１１と、制御ユニット３０と、表示部３８とを備えている。
真空室１３は、内部を所定の真空度まで減圧可能になっており、上記の制御ユニット３０および表示部３８を除く各構成品はそれらの一部または全部が真空室１３内に配置されている。
【００１４】
このような構成を有する試料加工装置１００は、例えば、半導体ウェハや半導体チップなどからなる試料１を、イオンビーム照射系２０から出射されるイオンビーム２０Ａ（集束イオンビーム）によって加工するものである。加工種類は特に限定されないが、特に試料１を複数方向から加工する場合に適しており、例えば、試料１に走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）などで断面観察するために断面を形成する加工や、試料１から透過型電子顕微鏡で観察するためのＴＥＭ試料を切り出す加工に好適に用いることができるものである。
【００１５】
まず、本実施形態の試料加工における試料１の加工形状の一例について説明する。
本実施形態の試料１から、図３に示すように、図示上側（ｚ軸正方向側）の加工面１ａをｚ軸負方向側（図示矢印Ａ参照）にエッチングすることで、穴部１Ａ、１Ｂ、および穴部１Ａ、１Ｂで挟まれたｚｘ平面に平行な壁部１ｄを形成し、観察断面を含むＴＥＭ試料２を壁部１ｄの中間部から切り出す。
本実施形態では、イオンビーム２０Ａのｘｙ平面上での照射位置の位置補正を行うための位置参照マークであるマーク部３を形成するようにしている。
また、ＴＥＭ試料２を壁部１ｄから切り出す場合、イオンビーム２０Ａの照射方向を図示矢印Ｂの方向に変更してエッチングを行う。この加工を行う前に、イオンビーム２０Ａの照射方向に直交する方向の照射位置の補正を行う位置参照マークであるマーク部４を、ＴＥＭ試料２の切り出し位置の側方のマーキング面１ｃ上に形成するようにしている。
【００１６】
マーク部３（４）の形状は、イオンビーム２０Ａをマーク部３（４）上に走査することで発生する二次荷電粒子２３の強度からそれぞれの画像を取得できる形状であって、その画像からマーク部３（４）のそれぞれの一定位置を特定できる形状であれば、どのような形状でもよく、本実施形態では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、直径Ｄ１（Ｄ２）、深さｈ１（ｈ２）の円筒穴を採用している。ここで、マーク部３（４）の位置は、円筒穴の上端または下端の円の中心Ｏ１（Ｏ２）の位置として取得される。
【００１７】
以下、試料加工装置１００の各構成について説明する。
イオンビーム照射系２０は、本実施形態では、光軸が鉛直方向に沿って配置された集束イオンビーム鏡筒を備えており、真空室１３内の試料台１４の上方に配置されている。そのため、試料台１４上に載置された試料１に対して鉛直上方（図示Ｚ軸正方向）からイオンビーム２０Ａを照射することで、試料１を鉛直下方（図示Ｚ軸負方向）に向かってエッチングすることができるようになっている。
また、イオンビーム照射系２０は、制御ユニット３０と電気的に接続され、制御ユニット３０の制御信号によってイオンビーム２０Ａの照射位置や照射条件の制御が行われる。
【００１８】
イオンビーム照射系２０は、集束イオンビーム鏡筒内に、イオンを発生させるとともに流出させるガスフィールドイオン源２１と、ガスフィールドイオン源２１から引き出されたイオンを集束イオンビームであるイオンビーム２０Ａに成形するイオン光学系２５とを備えている。
【００１９】
ガスフィールドイオン源２１は、特に図示しないが、例えば、高真空状態に保持されたイオン発生室、先端が原子レベルで尖鋭化されたピラミッド状をなし、タングステンやモリブデンからなる針状の基材に、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、金等の貴金属を被覆してなるエミッタ、イオン室に微量の希ガス（例えばＡｒガス）を供給するガス供給源、引出電極、および冷却装置などの構成を備える。
このような構成により、ガスフィールドイオン源２１は、エミッタと引出電極の間に電圧を印加することで、希ガスイオンが発生させ（電界イオン化）、この希ガスイオンによるイオンビームをイオン光学系２５に向けて射出できるようになっている。
【００２０】
イオン光学系２５は、例えば、ガスフィールドイオン源２１側から真空室１３側に向けてガスフィールドイオン源２１からのイオンビームを集束するコンデンサーレンズと、イオンビームを絞り込む絞りと、イオンビームの光軸を調整するアライナと、イオンビームを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビームを走査する偏向器とが、この順に配置されて構成される。
【００２１】
試料ステージ１６は、図２に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸まわりのチルト移動を行うチルト機構１６ａと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う平行移動を行うＸＹＺ移動機構１６ｂと、Ｚ軸回りの回転移動を行うローテーション機構１６ｃとからなり、チルト機構１６ａ上に、試料台１４が保持されている。
また、チルト機構１６ａ、ＸＹＺ移動機構１６ｂ、ローテーション機構１６ｃは、それぞれ、制御ユニット３０と通信可能に接続され、制御ユニット３０からの制御信号によって移動量が制御される。
このため、試料台１４と試料ステージ１６とは、イオンビーム照射系２０から照射されるイオンビーム２０Ａの照射中心軸に対して、試料１の位置および姿勢を可変に保持する試料保持部を構成している。
【００２２】
二次荷電粒子検出器１８は、試料１にイオンビーム２０Ａが走査される際に、試料１から放射される二次荷電粒子２３の強度を検出し、制御ユニット３０に二次荷電粒子２３の強度の情報を送出するものである。二次荷電粒子検出器１８の配置位置は、二次荷電粒子２３の強度を検出できれば、特に限定されない。本実施形態では、図１、２に示すように、試料１の斜め上方に配置されている。
【００２３】
ガス銃１１は、試料１の近傍に、イオンビーム２０Ａによるエッチングのエッチングレートを高めるためのエッチングレート増大用のガスや、後述するマーク部をデポジションによって形成する場合のデポジション用ガス等のガスを供給するものである。
ガス銃１１からデポジション用ガスを供給しながら、試料１にイオンビーム２０Ａを照射すれば、ガスアシストデポジションを行うことができ、試料１上に金属や絶縁体の堆積物あるいは成膜物を形成することができる。
【００２４】
制御ユニット３０は、試料加工装置１００の制御全般を行うもので、例えば、イオンビーム照射系２０、試料ステージ１６、二次荷電粒子検出器１８など、試料加工装置１００を構成する各部と電気的に接続されている。
また、制御ユニット３０には、二次荷電粒子検出器１８から送られた二次荷電粒子の強度情報に基づいて、イオンビーム２０Ａの走査範囲の画像を表示したり、その画像に、例えば破断面の位置情報などの文字や記号を重ね合わせて表示したりするためのモニタからなる表示部３８が接続されている。
【００２５】
制御ユニット３０の機能構成は、図５に示すように、画像取込部３１（画像取得部）、記憶部３２、位置情報算出部３３、位置補正制御部３４、マーク読取走査領域設定部３６、およびビーム走査制御部３５からなる。
画像取込部３１は、二次荷電粒子検出器１８からの二次荷電粒子２３の強度の検出出力をイオンビーム２０Ａの走査位置（照射位置）ごとの輝度データとして取り込み、２次元の画像データを生成して、記憶部３２に送出するものである。イオンビーム２０Ａの走査位置情報は、ビーム走査制御部３５から取得される。
【００２６】
記憶部３２は、画像取込部３１が取り込んだ画像データを記憶するとともに、位置情報算出部３３、位置補正制御部３４、ビーム走査制御部３５、マーク読取走査領域設定部３６での演算、制御に必要な情報や演算結果などを記憶するものである。
例えば、試料１上でのＴＥＭ試料２の切り出し範囲の位置情報や、ＴＥＭ試料２を切り出すためにイオンビーム２０Ａを走査させる加工手順の情報や、位置参照マークの形成位置情報であるマーク部３、４の中心位置の情報や、マーク部３、４の画像を取得するためにマーク部３、４を含む領域として設定されたイオンビーム２０Ａの走査領域の情報などが記憶される。
【００２７】
位置情報算出部３３は、記憶部３２に記憶された画像データを画像処理して、画像データ内に予め試料１上に形成されたマーク部３、４を検出し、イオンビーム２０Ａで走査した画像データに基づくマーク部３、４の位置を算出するものである。本実施形態では、例えば、マーク部３、４の円画像を抽出して２値化してから円画像の重心を求めることで、中心Ｏ１、Ｏ２の位置を求めることができる。
位置補正制御部３４は、位置情報算出部３３によって算出されたマーク部３、４の位置を、予め記憶部３２に記憶されたマーク部３、４の形成位置情報と比較して、イオンビーム２０Ａの照射位置補正量を算出し、ビーム走査制御部３５に送出するものである。
【００２８】
マーク読取走査領域設定部３６は、イオンビーム２０Ａの走査領域が、マーク部３、４を含むいずれかの領域となるように、走査領域の位置情報を設定し、ビーム走査制御部３５に送出するものである。
この走査領域は、試料１のイオンビーム２０Ａを用いた加工によって発生するチャージなどによって、イオンビーム２０Ａの照射位置がずれた場合でも、マーク部３、４の位置情報を特定できる範囲を走査できるように設定される。
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、マーク部３（４）の中心Ｏ１（Ｏ２）を中心として、マーク部３（４）を、余裕を持って覆うようなＷ１×Ｗ１（Ｗ２×Ｗ２）（ただし、Ｗ１＞Ｄ１、Ｗ２＞Ｄ２）の正方形領域である走査領域３Ａ（４Ａ）に設定している。この場合、Δ１＝（Ｗ１―Ｄ１）／２、Δ２＝（Ｗ２―Ｄ２）／２が、それぞれ、イオンビーム２０Ａの照射位置ずれに対する余裕となる。
【００２９】
ビーム走査制御部３５は、試料ステージ１６およびイオンビーム照射系２０を制御して、イオンビーム２０Ａを試料１上で走査させるものである。
すなわち、記憶部３２に記憶された加工手順の情報に基づいて、試料ステージ１６を制御し、試料台１４に保持された試料１の位置、姿勢が、イオンビーム照射系２０の照射軸に対して所定の位置、姿勢となるように、試料１を移動させ、イオンビーム照射系２０から照射されるイオンビーム２０Ａを一定の走査領域内でラスタ走査させる。これにより、ラスタ走査の範囲がエッチングされる。
また、同様に、マーク読取走査領域設定部３６からの走査領域の位置情報に基づいて、走査領域３Ａ、３Ｂのいずれかでラスタ走査させる。これにより、ラスタ走査の範囲で発生する二次荷電粒子２３による、マーク部３、４のいずれかの画像を取得することが可能となる。
【００３０】
制御ユニット３０の装置構成は、専用のハードウェアを用いてもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、入出力インターフェースなどを備えたコンピュータによって、演算用、制御用のプログラムを実行させることで実現している。
【００３１】
次に、試料加工装置１００の動作について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法における位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。図７は、図６に示す工程に続いて試料を加工する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。図８（ａ）は、本発明の第１の実施形態の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図９（ａ）は、集束イオンビームの照射方向が斜め方向になる場合の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。図１０は、図７に示す工程に続いて他の位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。図１１は、図１０に示す工程に続いてＴＥＭ試料を切り出す工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【００３２】
試料加工装置１００を用いた本実施形態の試料加工方法は、試料１上にイオンビーム２０Ａの照射方向に応じてマーク部３、４を形成するマーク形成工程と、マーク部３、４等の位置参照マークの位置情報を取得するマーク位置情報取得工程と、マーク位置情報取得工程で取得された位置参照マークの位置情報に基づいてイオンビーム２０Ａの試料１に対する照射位置を補正して試料１の加工を行う試料加工工程とを備える。
【００３３】
はじめに試料台１４上の基準位置に試料１を保持させる。そして、記憶部３２に記憶された加工手順の情報にしたがって、以下のように試料１を加工していく。
まず、ビーム走査制御部３５によって、試料ステージ１６を駆動し、イオンビーム照射系２０の照射軸を加工面１ａの法線方向に一致させる。このとき、図６におけるｚ軸は、図１、２におけるＺ軸に一致されている。また、ｘｙ平面に平行な加工面１ａ上の任意の位置は、ＸＹＺ座標系における座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ０）によって記述される（ただし、Ｚ０は定数）。
【００３４】
次に、加工面１ａをｚ軸負方向に加工する場合のマーク部３を形成するマーク形成工程を行う。
ビーム走査制御部３５は、記憶部３２からマーク部３の形状および形成位置の情報を取得し、それらの情報に基づいて、イオンビーム２０Ａが、点Ｏ１を中心とする直径Ｄ１の円の範囲を走査し、加工面１ａから深さｈ１の範囲をエッチングする。これにより、図４に示すようなマーク部３が形成される。
深さｈ１は、マーク部３を読み取るためにイオンビーム２０Ａを走査したときに二次荷電粒子２３によって、識別可能な画像が取得できる程度の深さであればよい。このため、マーク部３の加工量は少ないので、加工中に試料１のチャージの影響はほとんど無視できる。
【００３５】
次に、ビーム走査制御部３５は、穴部１Ａ、１Ｂを形成するための情報を記憶部３２から取得し、図６における走査領域５Ａ、５Ｂの範囲にイオンビーム２０Ａを走査してエッチングを行う。すなわち、図３における傾斜面１ｂ、マーキング面１ｃ、壁部１ｄなどの形状を形成していく。
このとき、加工が進行すると試料１がチャージされることでイオンビーム２０Ａが曲げられて、イオンビーム２０Ａの照射位置が目標位置からずれていく。このため、本方法では、マーク位置情報取得工程を行ってから、試料加工工程を行い、必要に応じて、これらを繰り返しながら、穴部１Ａ、１Ｂを加工していく。マーク位置情報取得工程を行うタイミングは、適宜設定することができるが、位置精度が粗くてよい場合には低頻度で行い、位置精度を要する部分の加工、例えば、壁部１ｄの側面を形成する加工などでは、高頻度で行うことが好ましい。
【００３６】
マーク位置情報取得工程では、マーク読取走査領域設定部３６によって、走査領域３Ａの位置情報がビーム走査制御部３５に送出される。ビーム走査制御部３５では、走査領域３Ａをラスタ走査する。また、その際に放出される二次荷電粒子２３の強度を二次荷電粒子検出器１８によって検出し、走査位置の情報とともに、画像取込部３１に送出する。
画像取込部３１では、二次荷電粒子検出器１８の検出出力を走査位置ごとの輝度データとして取り込み、走査領域３Ａの２次元の画像データを生成して、記憶部３２に記憶させる。走査領域３Ａは、マーク部３を含む領域のため、この画像データには、マーク部３のエッジ部またはマーク部３の底面の円画像が含まれる。
次に、位置情報算出部３３によって、この画像データから、マーク部３の中心Ｏ１の位置を算出する。例えば、本実施形態では、画像処理によって走査領域３Ａ内の円画像を抽出し２値化してから円画像の重心を求め、走査領域３Ａに対する相対的な位置情報を位置補正制御部３４に送出する。
以上で、マーク部３に対するマーク位置情報取得工程が終了する。
【００３７】
次に、ビーム走査制御部３５は、走査領域を加工面１ａ上で加工を行う領域に移動して、イオンビーム２０Ａの照射し、試料加工工程を行う。
その際、まず、位置補正制御部３４によって、位置情報算出部３３で取得された中心Ｏ１の走査領域３Ａに対する相対的な位置情報を予め記憶部３２に記憶されたマーク部３の形成位置情報と比較し、位置情報算出部３３で算出された中心Ｏ１の位置が、マーク部３の形成位置情報からずれていた場合に、このずれ量からイオンビーム２０Ａの照射位置補正量を算出し、ビーム走査制御部３５に送出する。
本実施形態では、イオンビーム２０Ａに曲がりが発生せず、照射位置に狂いが生じない場合、走査領域３Ａはマーク部３の中心Ｏ１と走査領域３Ａの対角線の交点とは一致する。イオンビーム２０Ａの照射位置がずれていると、試料１上での走査領域３Ａの位置が移動するため、マーク部３の中心Ｏ１が、走査領域３Ａの中心に対して位置ずれを起こす。
ビーム走査制御部３５では、位置補正制御部３４から送出された照射位置補正量によって、記憶部３２に記憶された加工位置の情報を補正した位置に、イオンビーム照射系２０を走査していく。
【００３８】
このように、マーク位置情報取得工程と試料加工工程とを繰り返して、加工面１ａをｚ軸方向に加工していく。そして、図７に示すように、ＴＥＭ試料２の切り出しを行うための壁部１ｄ、加工面１ａの外縁部から壁部１ｄに向かって深さが漸増する２つの傾斜面１ｂ、ＴＥＭ試料２を切り出す位置の側方（ｘ軸負方向）に位置する壁部１ｄのｙ軸方向負方向側の側面においてマーク部４を形成するためのマーキング面１ｃ、ＴＥＭ試料２のｘ軸方向の側面を形成する２箇所の切断溝１ｅを形成する。
本実施形態では、ＴＥＭ試料２を切り出すため壁部１ｄの基端部を切断する際、ｙｚ平面内において、壁部１ｄの傾斜に略沿った方向から、イオンビーム２０Ａを照射するため、マーキング面１ｃは、壁部１ｄの側面に対して、加工面１ａ側から基端部側に向かうにつれて、ｙ軸負方向側に突出するような傾斜を有する平面となっている。
【００３９】
マーク位置情報取得工程と試料加工工程とを繰り返すと、イオンビーム２０Ａによって、走査領域３Ａもエッチングされていく。例えば、深さｈだけエッチングされると、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、走査領域３Ａは加工面１ａから深さｈの角穴部６Ａに加工され、マーク部３は、その穴底面から深さｈ１（加工面１ａから深さ（ｈ１＋ｈ））の穴部６Ｂに加工される。
この場合、マーク部３は、イオンビーム２０Ａの照射方向にエッチングして形成されているため、エッチング深さｈが変化しても、ｘｙ平面上の位置は変化しない。このため、加工面１ａに平行な位置を補正するための参照位置マークとしては、経時的に安定しているものである。
【００４０】
ここで、マーク部３の画像を取得するイオンビーム２０Ａの照射方向が、ｚ軸に対して傾斜された場合について説明する。
この場合、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、マーク部３は、照射方向の傾斜に沿って斜めにエッチングされ、走査領域３Ａ、マーク部３が、それぞれ斜め穴部７Ａ、７Ｂに変化する。このように、中心Ｏ１に対して非対称に加工が進行するため、図９（ａ）に示すように、斜め穴部７Ａのエッジは長円状となり、斜め穴部７Ｂの底面の隅エッジは円状となり、それぞれから中心を求めると、点Ｑ、Ｒの位置が得られ、いずれを用いても、マーク部３の中心Ｏ１から、ｘ軸方向にずれてしまう。
したがって、この場合には、照射位置補正量は、経時的にずれてしまうことになる。
そこで、本実施形態では、イオンビーム２０Ａの照射方向を変更して試料加工する場合には、照射方向にエッチングされた他のマーク部を用いてイオンビーム２０Ａの照射位置補正を行う。
【００４１】
次に、上記工程で形成された壁部１ｄの基端部を切断して、ＴＥＭ試料２を切り出す試料加工を行う。本実施形態では、ｘ軸方向に直交し、ｙｚ平面内で、傾斜面１ｂの傾斜に略沿う斜め方向を、照射方向とする。
まず、ビーム走査制御部３５によって、試料ステージ１６のチルト機構１６ａを駆動し、イオンビーム照射系２０の照射軸を加工面１ａに対して傾斜させ、図１０の照射方向が、図１、２のＺ軸負方向に一致するように設定する。
【００４２】
この状態からマーク部４を形成するマーク形成工程を行う。
ビーム走査制御部３５は、記憶部３２からマーク部４の形状および形成位置の情報を取得し、それらの情報に基づいて、試料ステージ１６を駆動し、図１０に示すように、イオンビーム２０Ａが、点Ｏ２を中心とする直径Ｄ２の円の範囲を走査し、マーキング面１ｃから深さｈ２の範囲をエッチングする。これにより、図４に示すようなマーク部４が形成される。
【００４３】
次に、マーク部４に対するマーク位置情報取得工程を行う。すなわち、ビーム走査制御部３５は、上記と略同様にして、マーク読取走査領域設定部３６から走査領域４Ａの位置情報を取得し、走査領域４Ａをラスタ走査し、二次荷電粒子検出器１８、画像取込部３１によって、マーク部４の画像データを取得する。そして、位置情報算出部３３によって、この画像データから、マーキング面１ｃ上におけるマーク部４の中心Ｏ２の位置を算出し、位置補正制御部３４に送出する。
以上で、マーク部４に対するマーク位置情報取得工程が終了する。
【００４４】
次に、図１１に示すように、２箇所の切断溝１ｅに挟まれた壁部１ｄの基端部の切断領域８を切断する試料加工工程を行う。
まず、位置補正制御部３４によって、位置情報算出部３３で取得された中心Ｏ２の位置情報を予め記憶部３２に記憶されたマーク部４の形成位置情報と比較し、位置情報算出部３３で算出された中心Ｏ２の位置が、マーク部４の形成位置情報からずれていた場合に、このずれ量からイオンビーム２０Ａの照射位置補正量を算出し、ビーム走査制御部３５に送出する。
ビーム走査制御部３５では、位置補正制御部３４から送出された照射位置補正量によって、記憶部３２に記憶された切断領域８の位置情報を補正した位置に、イオンビーム照射系２０を走査していく。
そして、必要に応じてこのようなマーク位置情報取得工程と試料加工工程とを繰り返して、切断領域８を照射方向にエッチングし、図３に示すように、ＴＥＭ試料２を切り出す。
この試料加工工程において、走査領域４Ａが繰り返し走査される場合、上記走査領域３Ａの場合で説明したのと同様に、走査領域４Ａおよびマーク部４が照射方向にエッチングされていくが、上記と同様に、マーク部４の中心Ｏ２のマーキング面１ｃに平行な平面での位置は、経時的に安定しているため、正確な照射位置補正を行うことができる。
以上で、試料１から、ＴＥＭ試料２を切り出す試料加工が終了する。
【００４５】
本実施形態の試料加工装置１００を用いた試料加工方法によれば、試料１に対してイオンビーム２０Ａの照射方向を変更して試料加工を行う場合に、照射方向に応じて、イオンビーム２０Ａの照射位置を補正するための位置参照マークとしてマーク部３、４を設けるので、それらに対してマーク位置情報取得工程を繰り返しても、マーク部３、４が取得すべき位置情報に係る形状劣化を低減することができるので、イオンビーム２０Ａを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができる。
【００４６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る試料加工方法について説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。
【００４７】
本実施形態の試料加工方法は、上記第１の実施形態に係る試料加工装置１００を用いて行うことができるものであり、図１２に示すように、イオンビーム２０Ａの１つの照射方向に対応して、複数の位置参照マークであるマーク部５１、５２を設けて試料加工を行う方法である。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４８】
本実施形態の試料加工方法について、図１２に示す試料５０に穴部５０Ａを加工する場合の例で説明する。
試料５０は、試料１と同様の直方体状の部材であり、加工面５０ａが、試料５０に固定されたｘｙｚ座標系のｘｙ平面に平行に設けられている。
穴部５０Ａは、加工面５０ａから、長辺がｘ軸方向、短辺がｙ軸方向に延びる矩形状の範囲をｚ軸負方向に向かって、一定深さまでエッチングされた角穴であり、内側面５０Ｂ（ｙ軸正方向側）、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、底面５０ｅとから形成される。
ここで、内側面５０Ｂは、試料５０内を断面観察するための断面である。このため、内側面５０Ｂの形成位置および加工面精度は、内側面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに比べて高精度であることが求められる。
【００４９】
本実施形態では、まず、加工面５０ａに、位置参照マークであるマーク部５１、５２を形成するマーク形成工程を行う。
マーク部５１、５２は、穴部５０Ａを形成する近傍位置に、それぞれに対する走査領域５１Ａ、５１Ｂが重ならない位置に並列して設けられている。
マーク部５１、５２の形状は、本実施形態では、図４に示すように、上記第１の実施形態のマーク部３、４と同様の形状と同様な円穴であり、それぞれ中心Ｏ３、Ｏ４、直径Ｄ３、Ｄ４、深さｈ３、ｈ４である。また、走査領域５１Ａ、５１Ｂの大きさは、上記第１の実施形態と同様に余裕を持った大きさの正方形領域からなり、各直径に応じてそれぞれＷ３×Ｗ３、Ｗ４×Ｗ４に設定される。
マーク部５１、５２を形成するイオンビーム２０Ａの条件は、照射方向が、後述する粗加工工程および仕上げ加工工程の照射方向に一致しており、マーク部５１、５２を良好な形状精度で形成することができれば、それぞれ異なっていてもよいし、共通の条件としてもよい。また、マーク部５１，５２は、それぞれを順次形成してもよいし、同時に形成してもよい。
【００５０】
次に、内側面５０Ｂの位置のｙ方向負方向側に位置する内側面５０Ｃ（図示二点鎖線参照）と、内側面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、底面５０ｅとからなる角穴を形成する粗加工工程と、内側面５０Ｃを内側面５０Ｂの位置までエッチングして、内側面５０Ｂを観察可能な断面に仕上げる仕上げ加工工程とをこの順に行う。すなわち、本実施形態では、照射方向が同一の２種類の加工工程を備える場合の例になっている。
これらの加工工程において、照射方向は一定で、加工面５０ａの法線方向である（図１２の矢印ａ参照）。また、これらの粗加工工程および仕上げ加工工程では、それぞれ上記第１の実施形態と同様に、マーク位置情報取得工程、試料加工工程を順次繰り返して加工を進める。
【００５１】
粗加工工程では、加工効率を向上するため、イオンビーム２０Ａのビーム径や出力などの条件を仕上げ加工工程に比べて大きくしたり、あるいはガス銃１１からエッチングレート増大用のガスを供給することで、エッチングレートの高いエッチングを行ったりして、加工速度を優先した条件で加工を行う。
本実施形態では、この粗加工工程では、マーク読取走査領域設定部３６によって走査領域５１Ａを選択することにより、マーク部５１を参照して、マーク位置情報取得工程を行い、それにより、照射位置補正量を算出して、試料加工工程を行う。
【００５２】
次に、仕上げ加工工程では、加工精度を向上するため、イオンビーム２０Ａのビーム径や出力などの条件を粗加工工程に比べて小さくするなどして、加工速度よりも照射位置精度を優先した条件で加工を行う。
本実施形態では、この仕上げ加工工程では、マーク読取走査領域設定部３６によって走査領域５２Ａを選択することにより、マーク部５２を参照して、マーク位置情報取得工程を行い、それにより、照射位置補正量を算出して、試料加工工程を行う。
【００５３】
本実施形態の試料加工方法によれば、粗加工工程では、加工速度が優先されたイオンビーム２０Ａによって、走査領域５１Ａが走査されるため、イオンビーム２０Ａの実質的なビーム径が大きくなっている。このため、マーク部５１のエッジ部が、経時的に劣化しやすくなっている。まが、イオンビーム２０Ａの曲がりなどによって、照射方向がわずかにずれた場合には、マーク部５１の中心位置がずれやすくなっている。
このようなマーク部５１の劣化による照射位置補正量の変化ずれは、マーク部５１の深さ方向がイオンビーム２０Ａの照射方向に一致しているため、粗加工工程では許容できる程度の微小なものである。一方、粗加工工程後に行う、仕上げ加工工程では、許容できない劣化になっている可能性がある。
本実施形態では、仕上げ加工工程では、粗加工工程では参照されないマーク部５２を参照するので、粗加工工程におけるイオンビーム２０Ａの照射位置補正を良好に行うことができ、仮に、マーク部５１が粗加工工程で劣化していたとしても、内側面５０Ｂを位置精度が良好な状態で加工することができる。
【００５４】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
本変形例は、試料５０の加工が、粗加工工程であるか、仕上げ加工工程であるか、あるいは複数の加工工程を備えるか否かを問わず、マーク読取走査領域設定部３６によって、複数の位置参照マークであるマーク部５１、５２を経時的に選択的に切り替えて参照するようにしたものである。
例えば、マーク部５１、５２を、交替して参照しながら、加工を進める。あるいは、マーク部５１の参照回数が一定回数を超えたら、マーク部５２を参照する。
本変形例によれば、マーク部５１、５２が、仮に、劣化するとしても、劣化の進行が少ない状態で、参照することが可能となるので、位置精度が良好な加工を行うことができる。
【００５５】
なお、上記の説明では、試料の加工時において位置参照マークを走査する集束イオンビームの照射方向に一致する方向に、位置参照マークがエッチングされている場合の例で説明したが、位置参照マークの劣化が許容範囲であれば、位置参照マークのエッチング方向と、位置参照マークを走査する集束イオンビームの照射方向とは異なっていてもよい。すなわち、位置参照マークのエッチング方向と、位置参照マークを走査する集束イオンビームの照射方向とは、略一致していればよい。
例えば、図１２に示すように、試料５０の加工において、照射方向が矢印ａと矢印ｂとの２方向を切り替えて加工を行う場合に、矢印ｂの加工によって、マーク部５１、５２の劣化が許容範囲であれば、マーク部５１、５２を矢印ｂの加工時の位置参照マークとして用いてもよい。
【００５６】
また、上記の説明では、位置参照マークが集束イオンビームによるエッチングによって形成された穴部の場合の例で説明したが、線状の溝部等の凹部によって形成されていてもよい。例えば、円を描く溝部からなっていてもよい
また、上記の説明では、位置参照マークは走査領域における平面視形状が円状の例で説明したが、位置参照マークの平面視形状はこれに限定されない。例えば、平面視Ｘ字状、十字状、Ｖ字状、多角形状など、平面状での一定の位置が特定可能な適宜形状を採用することができる。
【００５７】
また、上記の説明では、位置参照マークが集束イオンビームによるエッチングによって凹部として形成された場合の例で説明したが、デポジションによって、凸部からなる位置参照マークを形成してもよい。すなわち、位置参照マークは、エッチングおよびデポジションの少なくてもいずれかによって形成される適宜の凹凸形状を採用することができる。
【００５８】
また、上記の第１の実施形態の説明では、マーク部４を、照射方向に略直交するマーキング面１ｃを形成してから形成する場合の例で説明したが、マーク部４をエッチングする深さが確保することができれば、マーキング面１ｃの傾斜は、照射方向に交差していてもよい。例えば、壁部１ｄの側面、あるいは壁部１ｄの側面をｙ軸方向負方向突出させて面に形成してもよい。
【００５９】
また、上記の第１の実施形態の説明では、マーク部４を、穴部１Ａを形成してから設ける場合の例で説明したが、加工可能であれば、穴部１Ａを形成する前に穴部１Ａに相当する試料１を貫通させて形成し、その後に、穴部１Ａを形成してもよい。
この場合、穴部１Ａを形成する際のチャージを除去する必要がないため、チャージ除去を行う場合に比べて、加工工程が簡素化される。
【００６０】
また、上記の説明では、位置参照マークの個数が、２個の場合の例で説明したが、必要に応じて、２個以上の適宜数の位置参照マークを設けてもよい。例えば、加工時の集束イオンビームの照射方向に応じた複数個、加工時の工程数に応じた複数個、位置参照マークの寿命に応じた複数個などを必要に応じて設けることができる。
【００６１】
また、上記に説明した各実施形態、変形例に記載されたすべての構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲で、置換したり、組み合わせたりして実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４】図３のＡ視（Ｂ視）の部分拡大図、およびこの部分拡大図のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法における位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図７】図６に示す工程に続いて試料を加工する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図、およびそのＤ−Ｄ断面図である。
【図９】集束イオンビームの照射方向が斜め方向になる場合の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図、およびそのＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】図７に示す工程に続いて他の位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図１１】図１０に示す工程に続いてＴＥＭ試料を切り出す工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、５０ 試料
１ａ 加工面
１ｃ マーキング面
２ ＴＥＭ試料
３、４、５１、５２ マーク部（位置参照マーク）
３Ａ、４Ａ、５１Ａ、５２Ａ 走査領域
１１ ガス銃
１４ 試料台（試料保持部）
１６ 試料ステージ（試料保持部）
１８ 二次荷電粒子検出器
２０ イオンビーム照射系（集束イオンビーム照射部）
２０Ａ イオンビーム２０Ａ（集束イオンビーム）
３０ 制御ユニット
３１ 画像取込部（画像取得部）
３２ 記憶部
３３ 位置情報算出部
３４ 位置補正制御部
３５ ビーム走査制御部
３６ マーク読取走査領域設定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料加工方法および装置に関する。例えば、透過型電子顕微鏡による観察に用いるＴＥＭ試料の加工など、試料を複数の方向から加工する場合に好適となる試料加工方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope, TEM）で観察するためのＴＥＭ試料を作成する場合に、試料に集束イオンビームを照射して、試料を加工することが行われている。
集束イオンビームによる試料加工では、加工を続けていくと、試料の加工領域が集束イオンビームの電荷によってチャージされていくため、後から加工領域に照射される集束イオンビームが曲げられて正確な加工ができなくなることが知られている。
このため、試料の一部に、位置参照マークを形成しておき、加工用の集束イオンビームを位置参照マークに照射して、試料に対する集束イオンビームの位置ずれを補正する試料加工方法が行われている。
このような試料加工方法および装置として、例えば、特許文献１には、パターン膜加工装置において、基板上に形成されているパターン膜に、集束イオンビームを点状に照射してパターン膜をイオンエッチングして参照パターンを形成し、参照パターンを、集束イオンビームを走査しながら、二次荷電粒子検出器により二次荷電粒子を検出し、画像表示装置に表示するとともに参照パターン位置の画像位置を記憶し、パターン膜を加工するために集束イオンビームの走査範囲を限定して、試料表面の所定位置に、所定回数走査した後、集束イオンビームを参照パターンを含む範囲を走査させて照射して参照パターンを検出し、記憶してある参照位置と比較し、参照位置の移動量を算出し、移動量に基づいて、所定位置を補正するパターン膜修正方法が記載されている。
また、特許文献２には、集束イオンビームを用いて試料を加工する集束イオンビーム加工方法において、所定の時間毎に試料の走査イオン顕微鏡像を取得する工程と、この工程で取得した第（ｎ−１）番目の走査イオン顕微鏡像内の特定領域の画像データＤ[ｎ−１]と第ｎ番目の走査イオン顕微鏡像内の特定領域の画像データＤ[ｎ]（ただし、ｎ＝１，２，３，…）に基づいて像の変位量を求める工程と、求められた変位量だけ集束イオンビームの照射位置をずらして加工位置を補正する工程とを含む方法、およびこの方法を行うための集束イオンビーム加工装置が記載されている。
特許文献２の特定領域には、試料上の位置を参照するために十字溝状のマークが形成されている。
【特許文献１】特公平５−４６６０号公報
【特許文献２】特開２０００−２１３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の試料加工方法および装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、加工用の集束イオンビームを参照パターン上に照射することによって、試料上の参照パターンの画像を取得するので、参照するたびに参照パターンが加工されていくため、参照パターンが劣化していく。その結果、参照パターンの画像から算出される位置補正量の精度が経時的に悪化していくという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、特許文献１に記載の技術と同様に、特定領域に集束イオンビームを繰り返し照射するので、特定領域が加工され、特定領域に形成されたマークの画像が変化していくものの、直前の特定領域の画像に対する最新の特定領域の画像の移動量を比較して、集束イオンビームの位置補正量を求めるので、加工による経時的なマーク形状の劣化の影響を低減することができるようになっている。
しかしながら、集束イオンビームの照射方向を切り替えて加工を行う場合、マークに対して、斜め方向に照射される集束イオンビームは、マークの形状を非対称的に変化させるため、位置補正量の誤差が大きくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、集束イオンビームを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができる試料加工方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の試料加工方法は、試料に位置参照マークを形成し、集束イオンビームによって前記位置参照マークを走査して、前記試料における前記位置参照マークの位置情報を取得し、該位置情報に基づいて前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行う試料加工方法であって、前記試料上に、前記位置参照マークを複数形成し、前記集束イオンビームによって、前記複数の位置参照マークのいずれかを走査して、前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報を取得し、前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報に基づいて、前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行う方法とする。
この発明によれば、試料上に、位置参照マークを複数形成し、集束イオンビームによって、それら複数の位置参照マークのいずれかを走査して、複数の位置参照マークのいずれかの位置情報を取得する。そして、取得した複数の位置参照マークのいずれかの位置情報に基づいて、集束イオンビームの試料に対する照射位置を補正して、試料の加工を行う。このため、試料の加工において、照射位置を補正するために、位置参照マーク１個当たりの集束イオンビームの照射量が低減されるので、位置参照マークの形状劣化を低減することができる。
【０００６】
また、本発明の試料加工方法では、前記複数の位置参照マークは、それぞれ、前記集束イオンビームの複数の照射方向のいずれかに略沿う方向に凹凸形状が形成されてなり、前記集束イオンビームを走査させる前記位置参照マークは、前記集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択することが好ましい。
この場合、位置参照マークを走査する場合に、集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択するため、集束イオンビームが、位置参照マークの凹凸形状の形成方向に照射されるため、位置参照マークの形状劣化が低減される。
【０００７】
また、本発明の、集束イオンビームを走査させる位置参照マークは集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択する試料加工方法では、前記複数の位置参照マークは、前記試料の加工を行う前に、該加工に用いる集束イオンビームによって形成されることが好ましい。
この場合、試料の加工を行う集束イオンビームによって、試料の加工を行う前に、位置参照マークを形成するので、集束イオンビームの照射方向に沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを容易に形成することができる。
【０００８】
本発明の試料加工装置は、試料上に形成される複数の位置参照マークの形成位置情報をそれぞれ記憶するマーク位置情報記憶部と、前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射部と、該集束イオンビーム照射部から照射される前記集束イオンビームの照射中心軸に対して、前記試料の位置および姿勢を可変に保持する試料保持部と、前記集束イオンビームが前記試料に照射されることで放射される二次荷電粒子の強度を検出する二次荷電粒子検出器と、前記試料保持部および前記集束イオンビーム照射部を制御して、前記集束イオンビームを前記試料上で走査させるビーム走査制御部と、該ビーム走査制御部によって前記集束イオンビームを走査させる走査領域を、前記位置参照マークを含む領域に設定するマーク読取走査領域設定部と、該マーク読取走査領域設定部によって設定された前記走査領域における前記集束イオンビームの走査に同期して、前記二次荷電粒子検出器で検出された前記二次荷電粒子の強度を取得することで、前記位置参照マークを含む領域の画像を取得する画像取得部と、該画像取得部によって取得された画像を画像処理することで、前記画像内の前記位置参照マークの位置を算出する位置情報算出部と、該位置情報算出部によって算出された前記位置参照マークの情報を、予め記憶された前記位置参照マークの形成位置情報と比較して、集束イオンビームの照射位置補正量を算出し、該照射位置補正量によって、前記ビーム走査制御部における走査基準位置を変更する位置補正制御部とを備え、前記マーク読取走査領域設定部は、前記位置参照マークを含む領域を、前記マーク位置情報記憶部に形成位置情報が記憶された複数の位置参照マークに対応する複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにした構成とする。
この発明によれば、試料保持部に試料を保持し、集束イオンビーム照射部から照射される集束イオンビームの照射中心軸に対して、加工面が直交するように試料を位置決めする。次に、マーク読取走査領域設定部によって、記憶部に形成位置情報が記憶された複数の位置参照マークのうち１つを選択して、この位置参照マークを含む領域を走査領域に設定し、ビーム走査制御部によって、この走査領域に、集束イオンビーム照射部からの集束イオンビームを走査させる。
そして、画像取得部によって、集束イオンビームの走査に同期して二次荷電粒子検出器で検出された二次荷電粒子の強度を取得することで、位置参照マークを含む領域の画像を取得する。
次に位置情報算出部によって、この画像を画像処理し、位置参照マークの位置を算出する。
位置補正制御部では、位置情報算出部によって算出された位置参照マークの位置を、記憶部に記憶された位置参照マークの形成位置情報と比較して、集束イオンビームの照射位置補正量を算出し、この照射位置補正量によって、ビーム走査制御部における走査基準位置を変更する。
これにより、試料に集束イオンビームの照射を繰り返すことで、集束イオンビームの試料に対する照射位置がずれても、位置参照マークの画像に基づいて照射位置を補正することができる。
そして、走査領域に設定する位置参照マークを含む領域は、複数の位置参照マークに対応する複数の領域の間で選択的に切り替えられるようになっているため、位置参照マーク１個当たりの集束イオンビームの照射量が低減されるので、位置参照マークの形状劣化を低減することができる。
なお、本発明の試料加工装置は、本発明の試料加工方法を行うために用いることができる装置となっている。
【０００９】
また、本発明の試料加工装置では、前記マーク読取走査領域設定部は、前記試料の加工を行うための前記集束イオンビームの照射方向に応じて、前記位置参照マークを含む領域を、複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにすることが好ましい。
この場合、集束イオンビームの照射方向に応じて、位置参照マークを含む領域を選択的に切り替えることができるので、照射方向による劣化が少なくなる位置参照マークを選択することで、位置参照マークの劣化を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の試料加工方法および装置によれば、位置参照マークの形状劣化を低減することができるので、集束イオンビームを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１２】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。図４（ａ）は、図３のＡ視（Ｂ視）の部分拡大図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
なお、図中に記載のＸＹＺ座標系、ｘｙｚ座標系は、方向参照の便宜のために各図共通に設けたものである。ＸＹＺ座標系は、装置設置面に固定された座標系であり、Ｚ軸正方向が鉛直方向の上側を示し、ＸＹ平面が水平面を示す。ｘｙｚ座標系は、試料に固定された座標系であり、後述する加工面１ａがｘｙ平面に平行で、ｚ軸正方向からｚ軸負方向に向かう方向が、加工面１ａに直交する加工を行う場合の集束イオンビーム照射方向になっている。
【００１３】
本実施形態の試料加工装置１００は、図１、２に示すように、真空室１３と、イオンビーム照射系２０（集束イオンビーム照射部）と、試料１を保持する試料台１４と、試料台１４を可動保持する試料ステージ１６と、二次荷電粒子検出器１８と、ガス銃１１と、制御ユニット３０と、表示部３８とを備えている。
真空室１３は、内部を所定の真空度まで減圧可能になっており、上記の制御ユニット３０および表示部３８を除く各構成品はそれらの一部または全部が真空室１３内に配置されている。
【００１４】
このような構成を有する試料加工装置１００は、例えば、半導体ウェハや半導体チップなどからなる試料１を、イオンビーム照射系２０から出射されるイオンビーム２０Ａ（集束イオンビーム）によって加工するものである。加工種類は特に限定されないが、特に試料１を複数方向から加工する場合に適しており、例えば、試料１に走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）などで断面観察するために断面を形成する加工や、試料１から透過型電子顕微鏡で観察するためのＴＥＭ試料を切り出す加工に好適に用いることができるものである。
【００１５】
まず、本実施形態の試料加工における試料１の加工形状の一例について説明する。
本実施形態の試料１から、図３に示すように、図示上側（ｚ軸正方向側）の加工面１ａをｚ軸負方向側（図示矢印Ａ参照）にエッチングすることで、穴部１Ａ、１Ｂ、および穴部１Ａ、１Ｂで挟まれたｚｘ平面に平行な壁部１ｄを形成し、観察断面を含むＴＥＭ試料２を壁部１ｄの中間部から切り出す。
本実施形態では、イオンビーム２０Ａのｘｙ平面上での照射位置の位置補正を行うための位置参照マークであるマーク部３を形成するようにしている。
また、ＴＥＭ試料２を壁部１ｄから切り出す場合、イオンビーム２０Ａの照射方向を図示矢印Ｂの方向に変更してエッチングを行う。この加工を行う前に、イオンビーム２０Ａの照射方向に直交する方向の照射位置の補正を行う位置参照マークであるマーク部４を、ＴＥＭ試料２の切り出し位置の側方のマーキング面１ｃ上に形成するようにしている。
【００１６】
マーク部３（４）の形状は、イオンビーム２０Ａをマーク部３（４）上に走査することで発生する二次荷電粒子２３の強度からそれぞれの画像を取得できる形状であって、その画像からマーク部３（４）のそれぞれの一定位置を特定できる形状であれば、どのような形状でもよく、本実施形態では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、直径Ｄ１（Ｄ２）、深さｈ１（ｈ２）の円筒穴を採用している。ここで、マーク部３（４）の位置は、円筒穴の上端または下端の円の中心Ｏ１（Ｏ２）の位置として取得される。
【００１７】
以下、試料加工装置１００の各構成について説明する。
イオンビーム照射系２０は、本実施形態では、光軸が鉛直方向に沿って配置された集束イオンビーム鏡筒を備えており、真空室１３内の試料台１４の上方に配置されている。そのため、試料台１４上に載置された試料１に対して鉛直上方（図示Ｚ軸正方向）からイオンビーム２０Ａを照射することで、試料１を鉛直下方（図示Ｚ軸負方向）に向かってエッチングすることができるようになっている。
また、イオンビーム照射系２０は、制御ユニット３０と電気的に接続され、制御ユニット３０の制御信号によってイオンビーム２０Ａの照射位置や照射条件の制御が行われる。
【００１８】
イオンビーム照射系２０は、集束イオンビーム鏡筒内に、イオンを発生させるとともに流出させるガスフィールドイオン源２１と、ガスフィールドイオン源２１から引き出されたイオンを集束イオンビームであるイオンビーム２０Ａに成形するイオン光学系２５とを備えている。
【００１９】
ガスフィールドイオン源２１は、特に図示しないが、例えば、高真空状態に保持されたイオン発生室、先端が原子レベルで尖鋭化されたピラミッド状をなし、タングステンやモリブデンからなる針状の基材に、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、金等の貴金属を被覆してなるエミッタ、イオン室に微量の希ガス（例えばＡｒガス）を供給するガス供給源、引出電極、および冷却装置などの構成を備える。
このような構成により、ガスフィールドイオン源２１は、エミッタと引出電極の間に電圧を印加することで、希ガスイオンが発生させ（電界イオン化）、この希ガスイオンによるイオンビームをイオン光学系２５に向けて射出できるようになっている。
【００２０】
イオン光学系２５は、例えば、ガスフィールドイオン源２１側から真空室１３側に向けてガスフィールドイオン源２１からのイオンビームを集束するコンデンサーレンズと、イオンビームを絞り込む絞りと、イオンビームの光軸を調整するアライナと、イオンビームを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビームを走査する偏向器とが、この順に配置されて構成される。
【００２１】
試料ステージ１６は、図２に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸まわりのチルト移動を行うチルト機構１６ａと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿う平行移動を行うＸＹＺ移動機構１６ｂと、Ｚ軸回りの回転移動を行うローテーション機構１６ｃとからなり、チルト機構１６ａ上に、試料台１４が保持されている。
また、チルト機構１６ａ、ＸＹＺ移動機構１６ｂ、ローテーション機構１６ｃは、それぞれ、制御ユニット３０と通信可能に接続され、制御ユニット３０からの制御信号によって移動量が制御される。
このため、試料台１４と試料ステージ１６とは、イオンビーム照射系２０から照射されるイオンビーム２０Ａの照射中心軸に対して、試料１の位置および姿勢を可変に保持する試料保持部を構成している。
【００２２】
二次荷電粒子検出器１８は、試料１にイオンビーム２０Ａが走査される際に、試料１から放射される二次荷電粒子２３の強度を検出し、制御ユニット３０に二次荷電粒子２３の強度の情報を送出するものである。二次荷電粒子検出器１８の配置位置は、二次荷電粒子２３の強度を検出できれば、特に限定されない。本実施形態では、図１、２に示すように、試料１の斜め上方に配置されている。
【００２３】
ガス銃１１は、試料１の近傍に、イオンビーム２０Ａによるエッチングのエッチングレートを高めるためのエッチングレート増大用のガスや、後述するマーク部をデポジションによって形成する場合のデポジション用ガス等のガスを供給するものである。
ガス銃１１からデポジション用ガスを供給しながら、試料１にイオンビーム２０Ａを照射すれば、ガスアシストデポジションを行うことができ、試料１上に金属や絶縁体の堆積物あるいは成膜物を形成することができる。
【００２４】
制御ユニット３０は、試料加工装置１００の制御全般を行うもので、例えば、イオンビーム照射系２０、試料ステージ１６、二次荷電粒子検出器１８など、試料加工装置１００を構成する各部と電気的に接続されている。
また、制御ユニット３０には、二次荷電粒子検出器１８から送られた二次荷電粒子の強度情報に基づいて、イオンビーム２０Ａの走査範囲の画像を表示したり、その画像に、例えば破断面の位置情報などの文字や記号を重ね合わせて表示したりするためのモニタからなる表示部３８が接続されている。
【００２５】
制御ユニット３０の機能構成は、図５に示すように、画像取込部３１（画像取得部）、記憶部３２、位置情報算出部３３、位置補正制御部３４、マーク読取走査領域設定部３６、およびビーム走査制御部３５からなる。
画像取込部３１は、二次荷電粒子検出器１８からの二次荷電粒子２３の強度の検出出力をイオンビーム２０Ａの走査位置（照射位置）ごとの輝度データとして取り込み、２次元の画像データを生成して、記憶部３２に送出するものである。イオンビーム２０Ａの走査位置情報は、ビーム走査制御部３５から取得される。
【００２６】
記憶部３２は、画像取込部３１が取り込んだ画像データを記憶するとともに、位置情報算出部３３、位置補正制御部３４、ビーム走査制御部３５、マーク読取走査領域設定部３６での演算、制御に必要な情報や演算結果などを記憶するものである。
例えば、試料１上でのＴＥＭ試料２の切り出し範囲の位置情報や、ＴＥＭ試料２を切り出すためにイオンビーム２０Ａを走査させる加工手順の情報や、位置参照マークの形成位置情報であるマーク部３、４の中心位置の情報や、マーク部３、４の画像を取得するためにマーク部３、４を含む領域として設定されたイオンビーム２０Ａの走査領域の情報などが記憶される。
【００２７】
位置情報算出部３３は、記憶部３２に記憶された画像データを画像処理して、画像データ内に予め試料１上に形成されたマーク部３、４を検出し、イオンビーム２０Ａで走査した画像データに基づくマーク部３、４の位置を算出するものである。本実施形態では、例えば、マーク部３、４の円画像を抽出して２値化してから円画像の重心を求めることで、中心Ｏ１、Ｏ２の位置を求めることができる。
位置補正制御部３４は、位置情報算出部３３によって算出されたマーク部３、４の位置を、予め記憶部３２に記憶されたマーク部３、４の形成位置情報と比較して、イオンビーム２０Ａの照射位置補正量を算出し、ビーム走査制御部３５に送出するものである。
【００２８】
マーク読取走査領域設定部３６は、イオンビーム２０Ａの走査領域が、マーク部３、４を含むいずれかの領域となるように、走査領域の位置情報を設定し、ビーム走査制御部３５に送出するものである。
この走査領域は、試料１のイオンビーム２０Ａを用いた加工によって発生するチャージなどによって、イオンビーム２０Ａの照射位置がずれた場合でも、マーク部３、４の位置情報を特定できる範囲を走査できるように設定される。
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、マーク部３（４）の中心Ｏ１（Ｏ２）を中心として、マーク部３（４）を、余裕を持って覆うようなＷ１×Ｗ１（Ｗ２×Ｗ２）（ただし、Ｗ１＞Ｄ１、Ｗ２＞Ｄ２）の正方形領域である走査領域３Ａ（４Ａ）に設定している。この場合、Δ１＝（Ｗ１―Ｄ１）／２、Δ２＝（Ｗ２―Ｄ２）／２が、それぞれ、イオンビーム２０Ａの照射位置ずれに対する余裕となる。
【００２９】
ビーム走査制御部３５は、試料ステージ１６およびイオンビーム照射系２０を制御して、イオンビーム２０Ａを試料１上で走査させるものである。
すなわち、記憶部３２に記憶された加工手順の情報に基づいて、試料ステージ１６を制御し、試料台１４に保持された試料１の位置、姿勢が、イオンビーム照射系２０の照射軸に対して所定の位置、姿勢となるように、試料１を移動させ、イオンビーム照射系２０から照射されるイオンビーム２０Ａを一定の走査領域内でラスタ走査させる。これにより、ラスタ走査の範囲がエッチングされる。
また、同様に、マーク読取走査領域設定部３６からの走査領域の位置情報に基づいて、走査領域３Ａ、３Ｂのいずれかでラスタ走査させる。これにより、ラスタ走査の範囲で発生する二次荷電粒子２３による、マーク部３、４のいずれかの画像を取得することが可能となる。
【００３０】
制御ユニット３０の装置構成は、専用のハードウェアを用いてもよいが、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、外部記憶装置、入出力インターフェースなどを備えたコンピュータによって、演算用、制御用のプログラムを実行させることで実現している。
【００３１】
次に、試料加工装置１００の動作について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法における位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。図７は、図６に示す工程に続いて試料を加工する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。図８（ａ）は、本発明の第１の実施形態の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。図９（ａ）は、集束イオンビームの照射方向が斜め方向になる場合の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。図１０は、図７に示す工程に続いて他の位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。図１１は、図１０に示す工程に続いてＴＥＭ試料を切り出す工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【００３２】
試料加工装置１００を用いた本実施形態の試料加工方法は、試料１上にイオンビーム２０Ａの照射方向に応じてマーク部３、４を形成するマーク形成工程と、マーク部３、４等の位置参照マークの位置情報を取得するマーク位置情報取得工程と、マーク位置情報取得工程で取得された位置参照マークの位置情報に基づいてイオンビーム２０Ａの試料１に対する照射位置を補正して試料１の加工を行う試料加工工程とを備える。
【００３３】
はじめに試料台１４上の基準位置に試料１を保持させる。そして、記憶部３２に記憶された加工手順の情報にしたがって、以下のように試料１を加工していく。
まず、ビーム走査制御部３５によって、試料ステージ１６を駆動し、イオンビーム照射系２０の照射軸を加工面１ａの法線方向に一致させる。このとき、図６におけるｚ軸は、図１、２におけるＺ軸に一致されている。また、ｘｙ平面に平行な加工面１ａ上の任意の位置は、ＸＹＺ座標系における座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ０）によって記述される（ただし、Ｚ０は定数）。
【００３４】
次に、加工面１ａをｚ軸負方向に加工する場合のマーク部３を形成するマーク形成工程を行う。
ビーム走査制御部３５は、記憶部３２からマーク部３の形状および形成位置の情報を取得し、それらの情報に基づいて、イオンビーム２０Ａが、点Ｏ１を中心とする直径Ｄ１の円の範囲を走査し、加工面１ａから深さｈ１の範囲をエッチングする。これにより、図４に示すようなマーク部３が形成される。
深さｈ１は、マーク部３を読み取るためにイオンビーム２０Ａを走査したときに二次荷電粒子２３によって、識別可能な画像が取得できる程度の深さであればよい。このため、マーク部３の加工量は少ないので、加工中に試料１のチャージの影響はほとんど無視できる。
【００３５】
次に、ビーム走査制御部３５は、穴部１Ａ、１Ｂを形成するための情報を記憶部３２から取得し、図６における走査領域５Ａ、５Ｂの範囲にイオンビーム２０Ａを走査してエッチングを行う。すなわち、図３における傾斜面１ｂ、マーキング面１ｃ、壁部１ｄなどの形状を形成していく。
このとき、加工が進行すると試料１がチャージされることでイオンビーム２０Ａが曲げられて、イオンビーム２０Ａの照射位置が目標位置からずれていく。このため、本方法では、マーク位置情報取得工程を行ってから、試料加工工程を行い、必要に応じて、これらを繰り返しながら、穴部１Ａ、１Ｂを加工していく。マーク位置情報取得工程を行うタイミングは、適宜設定することができるが、位置精度が粗くてよい場合には低頻度で行い、位置精度を要する部分の加工、例えば、壁部１ｄの側面を形成する加工などでは、高頻度で行うことが好ましい。
【００３６】
マーク位置情報取得工程では、マーク読取走査領域設定部３６によって、走査領域３Ａの位置情報がビーム走査制御部３５に送出される。ビーム走査制御部３５では、走査領域３Ａをラスタ走査する。また、その際に放出される二次荷電粒子２３の強度を二次荷電粒子検出器１８によって検出し、走査位置の情報とともに、画像取込部３１に送出する。
画像取込部３１では、二次荷電粒子検出器１８の検出出力を走査位置ごとの輝度データとして取り込み、走査領域３Ａの２次元の画像データを生成して、記憶部３２に記憶させる。走査領域３Ａは、マーク部３を含む領域のため、この画像データには、マーク部３のエッジ部またはマーク部３の底面の円画像が含まれる。
次に、位置情報算出部３３によって、この画像データから、マーク部３の中心Ｏ１の位置を算出する。例えば、本実施形態では、画像処理によって走査領域３Ａ内の円画像を抽出し２値化してから円画像の重心を求め、走査領域３Ａに対する相対的な位置情報を位置補正制御部３４に送出する。
以上で、マーク部３に対するマーク位置情報取得工程が終了する。
【００３７】
次に、ビーム走査制御部３５は、走査領域を加工面１ａ上で加工を行う領域に移動して、イオンビーム２０Ａの照射し、試料加工工程を行う。
その際、まず、位置補正制御部３４によって、位置情報算出部３３で取得された中心Ｏ１の走査領域３Ａに対する相対的な位置情報を予め記憶部３２に記憶されたマーク部３の形成位置情報と比較し、位置情報算出部３３で算出された中心Ｏ１の位置が、マーク部３の形成位置情報からずれていた場合に、このずれ量からイオンビーム２０Ａの照射位置補正量を算出し、ビーム走査制御部３５に送出する。
本実施形態では、イオンビーム２０Ａに曲がりが発生せず、照射位置に狂いが生じない場合、走査領域３Ａはマーク部３の中心Ｏ１と走査領域３Ａの対角線の交点とは一致する。イオンビーム２０Ａの照射位置がずれていると、試料１上での走査領域３Ａの位置が移動するため、マーク部３の中心Ｏ１が、走査領域３Ａの中心に対して位置ずれを起こす。
ビーム走査制御部３５では、位置補正制御部３４から送出された照射位置補正量によって、記憶部３２に記憶された加工位置の情報を補正した位置に、イオンビーム照射系２０を走査していく。
【００３８】
このように、マーク位置情報取得工程と試料加工工程とを繰り返して、加工面１ａをｚ軸方向に加工していく。そして、図７に示すように、ＴＥＭ試料２の切り出しを行うための壁部１ｄ、加工面１ａの外縁部から壁部１ｄに向かって深さが漸増する２つの傾斜面１ｂ、ＴＥＭ試料２を切り出す位置の側方（ｘ軸負方向）に位置する壁部１ｄのｙ軸方向負方向側の側面においてマーク部４を形成するためのマーキング面１ｃ、ＴＥＭ試料２のｘ軸方向の側面を形成する２箇所の切断溝１ｅを形成する。
本実施形態では、ＴＥＭ試料２を切り出すため壁部１ｄの基端部を切断する際、ｙｚ平面内において、壁部１ｄの傾斜に略沿った方向から、イオンビーム２０Ａを照射するため、マーキング面１ｃは、壁部１ｄの側面に対して、加工面１ａ側から基端部側に向かうにつれて、ｙ軸負方向側に突出するような傾斜を有する平面となっている。
【００３９】
マーク位置情報取得工程と試料加工工程とを繰り返すと、イオンビーム２０Ａによって、走査領域３Ａもエッチングされていく。例えば、深さｈだけエッチングされると、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、走査領域３Ａは加工面１ａから深さｈの角穴部６Ａに加工され、マーク部３は、その穴底面から深さｈ１（加工面１ａから深さ（ｈ１＋ｈ））の穴部６Ｂに加工される。
この場合、マーク部３は、イオンビーム２０Ａの照射方向にエッチングして形成されているため、エッチング深さｈが変化しても、ｘｙ平面上の位置は変化しない。このため、加工面１ａに平行な位置を補正するための参照位置マークとしては、経時的に安定しているものである。
【００４０】
ここで、マーク部３の画像を取得するイオンビーム２０Ａの照射方向が、ｚ軸に対して傾斜された場合について説明する。
この場合、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、マーク部３は、照射方向の傾斜に沿って斜めにエッチングされ、走査領域３Ａ、マーク部３が、それぞれ斜め穴部７Ａ、７Ｂに変化する。このように、中心Ｏ１に対して非対称に加工が進行するため、図９（ａ）に示すように、斜め穴部７Ａのエッジは長円状となり、斜め穴部７Ｂの底面の隅エッジは円状となり、それぞれから中心を求めると、点Ｑ、Ｒの位置が得られ、いずれを用いても、マーク部３の中心Ｏ１から、ｘ軸方向にずれてしまう。
したがって、この場合には、照射位置補正量は、経時的にずれてしまうことになる。
そこで、本実施形態では、イオンビーム２０Ａの照射方向を変更して試料加工する場合には、照射方向にエッチングされた他のマーク部を用いてイオンビーム２０Ａの照射位置補正を行う。
【００４１】
次に、上記工程で形成された壁部１ｄの基端部を切断して、ＴＥＭ試料２を切り出す試料加工を行う。本実施形態では、ｘ軸方向に直交し、ｙｚ平面内で、傾斜面１ｂの傾斜に略沿う斜め方向を、照射方向とする。
まず、ビーム走査制御部３５によって、試料ステージ１６のチルト機構１６ａを駆動し、イオンビーム照射系２０の照射軸を加工面１ａに対して傾斜させ、図１０の照射方向が、図１、２のＺ軸負方向に一致するように設定する。
【００４２】
この状態からマーク部４を形成するマーク形成工程を行う。
ビーム走査制御部３５は、記憶部３２からマーク部４の形状および形成位置の情報を取得し、それらの情報に基づいて、試料ステージ１６を駆動し、図１０に示すように、イオンビーム２０Ａが、点Ｏ２を中心とする直径Ｄ２の円の範囲を走査し、マーキング面１ｃから深さｈ２の範囲をエッチングする。これにより、図４に示すようなマーク部４が形成される。
【００４３】
次に、マーク部４に対するマーク位置情報取得工程を行う。すなわち、ビーム走査制御部３５は、上記と略同様にして、マーク読取走査領域設定部３６から走査領域４Ａの位置情報を取得し、走査領域４Ａをラスタ走査し、二次荷電粒子検出器１８、画像取込部３１によって、マーク部４の画像データを取得する。そして、位置情報算出部３３によって、この画像データから、マーキング面１ｃ上におけるマーク部４の中心Ｏ２の位置を算出し、位置補正制御部３４に送出する。
以上で、マーク部４に対するマーク位置情報取得工程が終了する。
【００４４】
次に、図１１に示すように、２箇所の切断溝１ｅに挟まれた壁部１ｄの基端部の切断領域８を切断する試料加工工程を行う。
まず、位置補正制御部３４によって、位置情報算出部３３で取得された中心Ｏ２の位置情報を予め記憶部３２に記憶されたマーク部４の形成位置情報と比較し、位置情報算出部３３で算出された中心Ｏ２の位置が、マーク部４の形成位置情報からずれていた場合に、このずれ量からイオンビーム２０Ａの照射位置補正量を算出し、ビーム走査制御部３５に送出する。
ビーム走査制御部３５では、位置補正制御部３４から送出された照射位置補正量によって、記憶部３２に記憶された切断領域８の位置情報を補正した位置に、イオンビーム照射系２０を走査していく。
そして、必要に応じてこのようなマーク位置情報取得工程と試料加工工程とを繰り返して、切断領域８を照射方向にエッチングし、図３に示すように、ＴＥＭ試料２を切り出す。
この試料加工工程において、走査領域４Ａが繰り返し走査される場合、上記走査領域３Ａの場合で説明したのと同様に、走査領域４Ａおよびマーク部４が照射方向にエッチングされていくが、上記と同様に、マーク部４の中心Ｏ２のマーキング面１ｃに平行な平面での位置は、経時的に安定しているため、正確な照射位置補正を行うことができる。
以上で、試料１から、ＴＥＭ試料２を切り出す試料加工が終了する。
【００４５】
本実施形態の試料加工装置１００を用いた試料加工方法によれば、試料１に対してイオンビーム２０Ａの照射方向を変更して試料加工を行う場合に、照射方向に応じて、イオンビーム２０Ａの照射位置を補正するための位置参照マークとしてマーク部３、４を設けるので、それらに対してマーク位置情報取得工程を繰り返しても、マーク部３、４が取得すべき位置情報に係る形状劣化を低減することができるので、イオンビーム２０Ａを用いて試料の加工を行う場合に、試料の加工精度を向上することができる。
【００４６】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る試料加工方法について説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。
【００４７】
本実施形態の試料加工方法は、上記第１の実施形態に係る試料加工装置１００を用いて行うことができるものであり、図１２に示すように、イオンビーム２０Ａの１つの照射方向に対応して、複数の位置参照マークであるマーク部５１、５２を設けて試料加工を行う方法である。以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４８】
本実施形態の試料加工方法について、図１２に示す試料５０に穴部５０Ａを加工する場合の例で説明する。
試料５０は、試料１と同様の直方体状の部材であり、加工面５０ａが、試料５０に固定されたｘｙｚ座標系のｘｙ平面に平行に設けられている。
穴部５０Ａは、加工面５０ａから、長辺がｘ軸方向、短辺がｙ軸方向に延びる矩形状の範囲をｚ軸負方向に向かって、一定深さまでエッチングされた角穴であり、内側面５０Ｂ（ｙ軸正方向側）、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、底面５０ｅとから形成される。
ここで、内側面５０Ｂは、試料５０内を断面観察するための断面である。このため、内側面５０Ｂの形成位置および加工面精度は、内側面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに比べて高精度であることが求められる。
【００４９】
本実施形態では、まず、加工面５０ａに、位置参照マークであるマーク部５１、５２を形成するマーク形成工程を行う。
マーク部５１、５２は、穴部５０Ａを形成する近傍位置に、それぞれに対する走査領域５１Ａ、５１Ｂが重ならない位置に並列して設けられている。
マーク部５１、５２の形状は、本実施形態では、図４に示すように、上記第１の実施形態のマーク部３、４と同様の形状と同様な円穴であり、それぞれ中心Ｏ３、Ｏ４、直径Ｄ３、Ｄ４、深さｈ３、ｈ４である。また、走査領域５１Ａ、５１Ｂの大きさは、上記第１の実施形態と同様に余裕を持った大きさの正方形領域からなり、各直径に応じてそれぞれＷ３×Ｗ３、Ｗ４×Ｗ４に設定される。
マーク部５１、５２を形成するイオンビーム２０Ａの条件は、照射方向が、後述する粗加工工程および仕上げ加工工程の照射方向に一致しており、マーク部５１、５２を良好な形状精度で形成することができれば、それぞれ異なっていてもよいし、共通の条件としてもよい。また、マーク部５１，５２は、それぞれを順次形成してもよいし、同時に形成してもよい。
【００５０】
次に、内側面５０Ｂの位置のｙ方向負方向側に位置する内側面５０Ｃ（図示二点鎖線参照）と、内側面５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、底面５０ｅとからなる角穴を形成する粗加工工程と、内側面５０Ｃを内側面５０Ｂの位置までエッチングして、内側面５０Ｂを観察可能な断面に仕上げる仕上げ加工工程とをこの順に行う。すなわち、本実施形態では、照射方向が同一の２種類の加工工程を備える場合の例になっている。
これらの加工工程において、照射方向は一定で、加工面５０ａの法線方向である（図１２の矢印ａ参照）。また、これらの粗加工工程および仕上げ加工工程では、それぞれ上記第１の実施形態と同様に、マーク位置情報取得工程、試料加工工程を順次繰り返して加工を進める。
【００５１】
粗加工工程では、加工効率を向上するため、イオンビーム２０Ａのビーム径や出力などの条件を仕上げ加工工程に比べて大きくしたり、あるいはガス銃１１からエッチングレート増大用のガスを供給することで、エッチングレートの高いエッチングを行ったりして、加工速度を優先した条件で加工を行う。
本実施形態では、この粗加工工程では、マーク読取走査領域設定部３６によって走査領域５１Ａを選択することにより、マーク部５１を参照して、マーク位置情報取得工程を行い、それにより、照射位置補正量を算出して、試料加工工程を行う。
【００５２】
次に、仕上げ加工工程では、加工精度を向上するため、イオンビーム２０Ａのビーム径や出力などの条件を粗加工工程に比べて小さくするなどして、加工速度よりも照射位置精度を優先した条件で加工を行う。
本実施形態では、この仕上げ加工工程では、マーク読取走査領域設定部３６によって走査領域５２Ａを選択することにより、マーク部５２を参照して、マーク位置情報取得工程を行い、それにより、照射位置補正量を算出して、試料加工工程を行う。
【００５３】
本実施形態の試料加工方法によれば、粗加工工程では、加工速度が優先されたイオンビーム２０Ａによって、走査領域５１Ａが走査されるため、イオンビーム２０Ａの実質的なビーム径が大きくなっている。このため、マーク部５１のエッジ部が、経時的に劣化しやすくなっている。まが、イオンビーム２０Ａの曲がりなどによって、照射方向がわずかにずれた場合には、マーク部５１の中心位置がずれやすくなっている。
このようなマーク部５１の劣化による照射位置補正量の変化ずれは、マーク部５１の深さ方向がイオンビーム２０Ａの照射方向に一致しているため、粗加工工程では許容できる程度の微小なものである。一方、粗加工工程後に行う、仕上げ加工工程では、許容できない劣化になっている可能性がある。
本実施形態では、仕上げ加工工程では、粗加工工程では参照されないマーク部５２を参照するので、粗加工工程におけるイオンビーム２０Ａの照射位置補正を良好に行うことができ、仮に、マーク部５１が粗加工工程で劣化していたとしても、内側面５０Ｂを位置精度が良好な状態で加工することができる。
【００５４】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
本変形例は、試料５０の加工が、粗加工工程であるか、仕上げ加工工程であるか、あるいは複数の加工工程を備えるか否かを問わず、マーク読取走査領域設定部３６によって、複数の位置参照マークであるマーク部５１、５２を経時的に選択的に切り替えて参照するようにしたものである。
例えば、マーク部５１、５２を、交替して参照しながら、加工を進める。あるいは、マーク部５１の参照回数が一定回数を超えたら、マーク部５２を参照する。
本変形例によれば、マーク部５１、５２が、仮に、劣化するとしても、劣化の進行が少ない状態で、参照することが可能となるので、位置精度が良好な加工を行うことができる。
【００５５】
なお、上記の説明では、試料の加工時において位置参照マークを走査する集束イオンビームの照射方向に一致する方向に、位置参照マークがエッチングされている場合の例で説明したが、位置参照マークの劣化が許容範囲であれば、位置参照マークのエッチング方向と、位置参照マークを走査する集束イオンビームの照射方向とは異なっていてもよい。すなわち、位置参照マークのエッチング方向と、位置参照マークを走査する集束イオンビームの照射方向とは、略一致していればよい。
例えば、図１２に示すように、試料５０の加工において、照射方向が矢印ａと矢印ｂとの２方向を切り替えて加工を行う場合に、矢印ｂの加工によって、マーク部５１、５２の劣化が許容範囲であれば、マーク部５１、５２を矢印ｂの加工時の位置参照マークとして用いてもよい。
【００５６】
また、上記の説明では、位置参照マークが集束イオンビームによるエッチングによって形成された穴部の場合の例で説明したが、線状の溝部等の凹部によって形成されていてもよい。例えば、円を描く溝部からなっていてもよい
また、上記の説明では、位置参照マークは走査領域における平面視形状が円状の例で説明したが、位置参照マークの平面視形状はこれに限定されない。例えば、平面視Ｘ字状、十字状、Ｖ字状、多角形状など、平面状での一定の位置が特定可能な適宜形状を採用することができる。
【００５７】
また、上記の説明では、位置参照マークが集束イオンビームによるエッチングによって凹部として形成された場合の例で説明したが、デポジションによって、凸部からなる位置参照マークを形成してもよい。すなわち、位置参照マークは、エッチングおよびデポジションの少なくてもいずれかによって形成される適宜の凹凸形状を採用することができる。
【００５８】
また、上記の第１の実施形態の説明では、マーク部４を、照射方向に略直交するマーキング面１ｃを形成してから形成する場合の例で説明したが、マーク部４をエッチングする深さが確保することができれば、マーキング面１ｃの傾斜は、照射方向に交差していてもよい。例えば、壁部１ｄの側面、あるいは壁部１ｄの側面をｙ軸方向負方向突出させて面に形成してもよい。
【００５９】
また、上記の第１の実施形態の説明では、マーク部４を、穴部１Ａを形成してから設ける場合の例で説明したが、加工可能であれば、穴部１Ａを形成する前に穴部１Ａに相当する試料１を貫通させて形成し、その後に、穴部１Ａを形成してもよい。
この場合、穴部１Ａを形成する際のチャージを除去する必要がないため、チャージ除去を行う場合に比べて、加工工程が簡素化される。
【００６０】
また、上記の説明では、位置参照マークの個数が、２個の場合の例で説明したが、必要に応じて、２個以上の適宜数の位置参照マークを設けてもよい。例えば、加工時の集束イオンビームの照射方向に応じた複数個、加工時の工程数に応じた複数個、位置参照マークの寿命に応じた複数個などを必要に応じて設けることができる。
【００６１】
また、上記に説明した各実施形態、変形例に記載されたすべての構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲で、置換したり、組み合わせたりして実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の概略構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。
【図４】図３のＡ視（Ｂ視）の部分拡大図、およびこの部分拡大図のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る試料加工装置の制御ユニットの機能ブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る試料加工方法における位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図７】図６に示す工程に続いて試料を加工する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図、およびそのＤ−Ｄ断面図である。
【図９】集束イオンビームの照射方向が斜め方向になる場合の位置参照マークの経時変化の一例を示す模式的な平面図、およびそのＥ−Ｅ断面図である。
【図１０】図７に示す工程に続いて他の位置参照マークを形成する工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図１１】図１０に示す工程に続いてＴＥＭ試料を切り出す工程を説明する模式的な斜視工程説明図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る試料加工方法によって加工された試料の一例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１、５０ 試料
１ａ 加工面
１ｃ マーキング面
２ ＴＥＭ試料
３、４、５１、５２ マーク部（位置参照マーク）
３Ａ、４Ａ、５１Ａ、５２Ａ 走査領域
１１ ガス銃
１４ 試料台（試料保持部）
１６ 試料ステージ（試料保持部）
１８ 二次荷電粒子検出器
２０ イオンビーム照射系（集束イオンビーム照射部）
２０Ａ イオンビーム２０Ａ（集束イオンビーム）
３０ 制御ユニット
３１ 画像取込部（画像取得部）
３２ 記憶部
３３ 位置情報算出部
３４ 位置補正制御部
３５ ビーム走査制御部
３６ マーク読取走査領域設定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に位置参照マークを形成し、集束イオンビームによって前記位置参照マークを走査して、前記試料における前記位置参照マークの位置情報を取得し、該位置情報に基づいて前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行う試料加工方法であって、
前記試料上に、前記位置参照マークを複数形成し、
前記集束イオンビームによって、前記複数の位置参照マークのいずれかを走査して、前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報を取得し、
前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報に基づいて、前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行うことを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
前記複数の位置参照マークは、
それぞれ、前記集束イオンビームの複数の照射方向のいずれかに略沿う方向に凹凸形状が形成されてなり、
前記集束イオンビームを走査させる前記位置参照マークは、
前記集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択することを特徴とする請求項１に記載の試料加工方法。
【請求項３】
前記複数の位置参照マークは、
前記試料の加工を行う前に、該加工に用いる集束イオンビームによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項４】
試料上に形成される複数の位置参照マークの形成位置情報をそれぞれ記憶するマーク位置情報記憶部と、
前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射部と、
該集束イオンビーム照射部から照射される前記集束イオンビームの照射中心軸に対して、前記試料の位置および姿勢を可変に保持する試料保持部と、
前記集束イオンビームが前記試料に照射されることで放射される二次荷電粒子の強度を検出する二次荷電粒子検出器と、
前記試料保持部および前記集束イオンビーム照射部を制御して、前記集束イオンビームを前記試料上で走査させるビーム走査制御部と、
該ビーム走査制御部によって前記集束イオンビームを走査させる走査領域を、前記位置参照マークを含む領域に設定するマーク読取走査領域設定部と、
該マーク読取走査領域設定部によって設定された前記走査領域における前記集束イオンビームの走査に同期して、前記二次荷電粒子検出器で検出された前記二次荷電粒子の強度を取得することで、前記位置参照マークを含む領域の画像を取得する画像取得部と、
該画像取得部によって取得された画像を画像処理することで、前記画像内の前記位置参照マークの位置を算出する位置情報算出部と、
該位置情報算出部によって算出された前記位置参照マークの情報を、予め記憶された前記位置参照マークの形成位置情報と比較して、集束イオンビームの照射位置補正量を算出し、該照射位置補正量によって、前記ビーム走査制御部における走査基準位置を変更する位置補正制御部とを備え、
前記マーク読取走査領域設定部は、
前記位置参照マークを含む領域を、前記マーク位置情報記憶部に形成位置情報が記憶された複数の位置参照マークに対応する複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにしたことを特徴とする試料加工装置。
【請求項５】
前記マーク読取走査領域設定部は、
前記試料の加工を行うための前記集束イオンビームの照射方向に応じて、前記位置参照マークを含む領域を、複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の試料加工装置。
【請求項１】
試料に位置参照マークを形成し、集束イオンビームによって前記位置参照マークを走査して、前記試料における前記位置参照マークの位置情報を取得し、該位置情報に基づいて前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行う試料加工方法であって、
前記試料上に、前記位置参照マークを複数形成し、
前記集束イオンビームによって、前記複数の位置参照マークのいずれかを走査して、前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報を取得し、
前記複数の位置参照マークのいずれかの位置情報に基づいて、前記集束イオンビームの前記試料に対する照射位置を補正して、前記試料の加工を行うことを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
前記複数の位置参照マークは、
それぞれ、前記集束イオンビームの複数の照射方向のいずれかに略沿う方向に凹凸形状が形成されてなり、
前記集束イオンビームを走査させる前記位置参照マークは、
前記集束イオンビームの照射方向に略沿う方向に凹凸形状が形成された位置参照マークを選択することを特徴とする請求項１に記載の試料加工方法。
【請求項３】
前記複数の位置参照マークは、
前記試料の加工を行う前に、該加工に用いる集束イオンビームによって形成されることを特徴とする請求項２に記載の試料加工方法。
【請求項４】
試料上に形成される複数の位置参照マークの形成位置情報をそれぞれ記憶するマーク位置情報記憶部と、
前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射部と、
該集束イオンビーム照射部から照射される前記集束イオンビームの照射中心軸に対して、前記試料の位置および姿勢を可変に保持する試料保持部と、
前記集束イオンビームが前記試料に照射されることで放射される二次荷電粒子の強度を検出する二次荷電粒子検出器と、
前記試料保持部および前記集束イオンビーム照射部を制御して、前記集束イオンビームを前記試料上で走査させるビーム走査制御部と、
該ビーム走査制御部によって前記集束イオンビームを走査させる走査領域を、前記位置参照マークを含む領域に設定するマーク読取走査領域設定部と、
該マーク読取走査領域設定部によって設定された前記走査領域における前記集束イオンビームの走査に同期して、前記二次荷電粒子検出器で検出された前記二次荷電粒子の強度を取得することで、前記位置参照マークを含む領域の画像を取得する画像取得部と、
該画像取得部によって取得された画像を画像処理することで、前記画像内の前記位置参照マークの位置を算出する位置情報算出部と、
該位置情報算出部によって算出された前記位置参照マークの情報を、予め記憶された前記位置参照マークの形成位置情報と比較して、集束イオンビームの照射位置補正量を算出し、該照射位置補正量によって、前記ビーム走査制御部における走査基準位置を変更する位置補正制御部とを備え、
前記マーク読取走査領域設定部は、
前記位置参照マークを含む領域を、前記マーク位置情報記憶部に形成位置情報が記憶された複数の位置参照マークに対応する複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにしたことを特徴とする試料加工装置。
【請求項５】
前記マーク読取走査領域設定部は、
前記試料の加工を行うための前記集束イオンビームの照射方向に応じて、前記位置参照マークを含む領域を、複数の領域の間で選択的に切り替えることができるようにしたことを特徴とする請求項４に記載の試料加工装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１３９１３２（Ｐ２００９−１３９１３２Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３４６４（Ｐ２００７−３１３４６４）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（５０３４６０３２３）エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 (330)
【Ｆターム（参考）】
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