特許 6207081 集束イオンビーム装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6207081

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】集束イオンビーム装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/30 20060101AFI20170925BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20170925BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/30 Z

   H01J37/317 D

   G01N1/28 F

   G01N1/28 G

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-60001(P2014-60001)

(22)【出願日】2014年3月24日

(65)【公開番号】特開2015-185327(P2015-185327A)

(43)【公開日】2015年10月22日

【審査請求日】2016年10月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】503460323

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクサイエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】麻畑 達也

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 秀和

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 誠

【審査官】 右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭60-205955（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平9-259810（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-33070（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2002-150990（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開2009-26621（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第2002/075806（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／３０

Ｇ０１Ｎ １／２８

Ｈ０１Ｊ ３７／３１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム鏡筒と、
前記集束イオンビームを照射することにより前記試料から発生する二次粒子を検出する検出器と、
前記検出器の検出情報から前記試料の観察像を形成する像形成部と、
第一の試料の観察像上に設定した第一の加工領域と前記第一の試料の断面との位置関係を記憶する記憶部と、
前記記憶部から読み出した前記位置関係と第二の試料の観察像上の前記第二の試料の断面の位置に基づき前記第二の試料の観察像上に第二の加工領域を自動設定する加工領域設定部と、
を備える集束イオンビーム装置。

【請求項2】

前記第二の試料の断面の観察像にエッジ強調処理またはデコンボリューション処理を施す画像処理部
を備える請求項１に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項3】

前記像形成部は前記第一の試料の観察像の観察条件で前記第二の試料の観察像を形成する
請求項１または２に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項4】

前記断面は薄片試料の一方の断面である
請求項１から３のいずれか一つに記載の集束イオンビーム装置。

【請求項5】

前記第二の試料の観察像を形成するために照射する前記集束イオンビームのビーム径は前記薄片試料の膜厚よりも大きい
請求項４に記載の集束イオンビーム装置。

【請求項6】

前記記憶部は、前記薄片試料の一方の断面とそれに対向する断面のそれぞれに対応する前記位置関係を記憶する
請求項４または５に記載の集束イオンビーム装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集束イオンビーム装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体デバイスにおけるプロセス条件出しやプロセス管理において、特定箇所でのＴＥＭ観察が広く利用されている。これらのＴＥＭ観察用試料片の作製にはＦＩＢ−ＳＥＭ装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。また、近年、デバイス構造の微細化が進展しており、作製するＴＥＭ試料の膜厚の薄片化が進んできた。例えば、最新のＮＡＮＤフラッシュメモリにおいては２０ｎｍ以下の薄片化が要求される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−２３０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、膜厚の薄膜化が進んだＴＥＭ試料を作製するには、高い技術レベルが必要である。また、このような試料を技術レベルの異なる複数の作業者によって多数作製することが求められており、作業者への技術要求レベルの低減、作製されたＴＥＭ試料の品質の均一性、作業時間の短縮が大きな課題となっている。

【0005】

そこで、本発明の幾つかの態様は、より容易な操作で品質の均一性を保った試料を作製することができる集束イオンビーム装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の幾つかの態様は、試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム鏡筒と、前記集束イオンビームを照射することにより前記試料から発生する二次粒子を検出する検出器と、前記検出器の検出情報から前記試料の観察像を形成する像形成部と、第一の試料の観察像上に設定した第一の加工領域と前記第一の試料の断面との位置関係を記憶する記憶部と、前記記憶部から読み出した前記位置関係と第二の試料の観察像上の前記第二の試料の断面の位置に基づき前記第二の試料の観察像上に第二の加工領域を自動設定する加工領域設定部と、を備える集束イオンビーム装置である。

【0007】

また、本発明の他の態様は、前記第二の試料の断面の観察像にエッジ強調処理またはデコンボリューション処理を施す画像処理部を備える集束イオンビーム装置である。

【0008】

また、本発明の他の態様の集束イオンビーム装置において、前記像形成部は前記第一の試料の観察像の観察条件で前記第二の試料の観察像を形成する。

【0009】

また、本発明の他の態様の集束イオンビーム装置において、前記断面は薄片試料の一方の断面である。

【0010】

また、本発明の他の態様の集束イオンビーム装置において、前記第二の試料の観察像を形成するために照射する前記集束イオンビームのビーム径は前記薄片試料の膜厚よりも大きい。

【0011】

また、本発明の他の態様の集束イオンビーム装置において、前記記憶部は、前記薄片試料の一方の断面とそれに対向する断面のそれぞれに対応する前記位置関係を記憶する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、より容易な操作で品質の均一性を保った試料を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態における薄片試料作製方法を説明するための概要図である。

【図2】本実施形態における集束イオンビーム装置の構成を示した構成図である。

【図3】本実施形態における集束イオンビーム装置の構成品の１つであって、試料を固定するホルダの上面図である。

【図4】図３に示すホルダの断面矢視Ａ−Ａ図である。

【図5】図３に示すホルダの一部を拡大した図であって、試料ホルダが固定されている周辺を拡大した図である。

【図6】本実施形態における設定情報登録処理を示したフローチャートである。

【図7】本実施形態における試料作製処理を示したフローチャートである。

【図8】本実施形態における各加工ステップでの処理の一例を示したフローチャートである。

【図9】本実施形態において、薄片試料１の表面１ａに垂直方向からＦＩＢを走査照射し形成した観察像と、薄片試料１の断面２にＥＢを走査照射し形成した観察像とを示した図である。

【図10】本実施形態におけるレシピ読み出しモードでの加工枠の設定処理の一例を示したフローチャートである。

【図11】本実施形態における加工枠の配置位置を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態について図を参照しながら説明する。本実施形態の薄片試料作製方法は、図１に示すように、ウエーハ状の半導体デバイス等の試料Ｓから薄片試料１を取り出した後、該薄片試料１を試料ホルダ３の側壁にデポジション膜を利用して固定し、薄片試料１の薄片加工を実施する方法である。側壁に薄片試料１を固定することで薄片加工時に照射するビームが他の構成に衝突し、スパッタリングされた物質が薄片試料１に付着することを防ぐことができる。なお、本実施形態では、図２に示すように、集束イオンビーム（ＦＩＢ）と電子ビーム（ＥＢ）という２つのビームを照射できるダブルビーム式の集束イオンビーム装置１０を利用して、ＴＥＭ観察用の薄片試料１を作製する場合を例にして説明する。また、同一ステージ１１上に、試料Ｓ及び試料ホルダ３が配置されている場合を例に挙げて説明する。図示する例では、薄片試料１において１ａが表面、１ｂが断面である。

【0015】

まず、この集束イオンビーム装置１０について説明する。
集束イオンビーム装置１０は、試料Ｓ及び試料ホルダ３が載置されるステージ１１と、ＦＩＢ及びＥＢを照射する照射機構１２と、ＦＩＢ或いはＥＢの照射によって発生した二次荷電粒子Ｅを検出する検出器１３と、デポジション膜を形成するための原料ガスＧを供給するガス銃１４と、検出された二次荷電粒子Ｅに基づいて画像データを生成すると共に、該画像データを表示部１５に表示させ、また、集束イオンビーム装置１０が備える各部の制御を行う制御部１６（像形成部、加工領域設定部、画像処理部）と、薄片試料１を挟持して保持することが可能なマニピュレータ１７と、記憶部１８とを備えている。

【0016】

上記試料Ｓは、ホルダ２０に固定された状態でステージ１１上に載置されている。このホルダ２０は、図３及び図４に示すように、中央に開口部２１ａを有する円形枠状に形成され、上面に試料Ｓを載置するホルダ本体２１と、ホルダ本体２１に載置された試料Ｓの外周に当接し、試料Ｓをホルダ本体２１上で位置決めするガイド部２２とを備えている。ガイド部２２は、ホルダ本体２１の外周において、例えば等間隔に隙間を空けた状態で４箇所に設けられている。また、これらガイド部２２の間には、ホルダ本体２１に装着自在とされた試料カセット２３がそれぞれ配置されている。そして、これら各試料カセット２３には、試料ホルダ３を挟持することができる固定台２４が複数装着されている。

【0017】

固定台２４は、図５に示すように、基部２４ａと、図示しない固定ねじの締め込みによって基部２４ａに固定される固定部２４ｂとで構成されており、基部２４ａと固定部２４ｂと間で試料ホルダ３を挟持することができるようになっている。つまり、試料ホルダ３は、試料Ｓを載置しているホルダ２０を介して、試料Ｓと同じステージ１１上に配置された状態となっている。

【0018】

このステージ１１は、図２に示すように制御部１６の指示にしたがって作動するようになっており、５軸に変位することができるようになっている。即ち、ステージ１１は、ホルダ２０を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、これらＸ軸及びＹ軸に対して直交するＺ軸とに沿って移動させる水平移動機構３０ａと、ホルダ２０をＸ軸（又はＹ軸）回りに回転させて傾斜させるチルト機構３０ｂと、ホルダ２０をＺ軸回りに回転させるローテーション機構３０ｃとから構成される変位機構３０によって支持されている。よって、変位機構３０によりステージ１１を５軸に変位させることで、ＦＩＢ或いはＥＢを所望する位置に向けて照射することができるようになっている。ところで、ステージ１１及び変位機構３０は、真空チャンバ３１内に収納されている。そのため、真空チャンバ３１内でＦＩＢ或いはＥＢの照射や原料ガスＧの供給等が行われるようになっている。

【0019】

上記照射機構１２は、ステージ１１の上方に配置されており、Ｚ軸に平行な鉛直にＦＩＢを照射するＦＩＢ鏡筒３２（集束イオンビーム鏡筒）と、Ｚ軸に対して斜めにＥＢを照射するＳＥＭ鏡筒３３とから構成されている。ＦＩＢ鏡筒３２は、イオン発生源３２ａ及びイオン光学系３２ｂを有しており、イオン発生源３２ａで発生させたイオンをイオン光学系３２ｂで細く絞ってＦＩＢにした後、試料Ｓや試料ホルダ３に向けて照射するようになっている。また、ＳＥＭ鏡筒３３は、電子発生源３３ａ及び電子光学系３３ｂを有しており、電子発生源３３ａで発生させた電子を電子光学系３３ｂで細く絞ってＥＢにした後、試料Ｓや試料ホルダ３に向けて照射するようになっている。ここで、ＦＩＢ鏡筒３２とＳＥＭ鏡筒３３を入れ替えて、Ｚ軸に平行な鉛直にＥＢを照射し、Ｚ軸に対して斜めにＦＩＢを照射しても良い。この場合、チルト機構３０ｂによりステージ１１を傾斜させ、試料Ｓや試料ホルダ３の表面がＦＩＢに対し垂直になるように配置することが可能である。

【0020】

検出器１３は、ＦＩＢ或いはＥＢが照射されたときに、試料Ｓや試料ホルダ３から発せられる二次電子や二次イオン等の二次荷電粒子Ｅを検出して、制御部１６に出力している。ガス銃１４は、デポジション膜の原料となる物質（例えば、フェナントレン、プラチナ、カーボンやタングステン等）を含有した化合物ガスを原料ガスＧとして供給するようになっている。この原料ガスＧは、ＦＩＢの照射によって発生した二次荷電粒子Ｅによって分解され、気体成分と固体成分とに分離するようになっている。そして、分離した２つの成分のうち、固体成分が堆積することで、デポジション膜となる。

【0021】

マニピュレータ１７は、基端側がチルト機構３０ｂに装着された駆動部１７ａと、該駆動部１７ａに支持されたプローブ１７ｂとを有している。なお、図２では、見易くするために駆動部１７ａをチルト機構３０ｂから離した状態で図示している。そして、駆動部１７ａは、プローブ１７ｂを水平移動、上下移動及び回転移動させることが可能とされている。これにより、試料Ｓから作製した薄片試料２とプローブ１７ｂとをデポジションにより固定し、プローブ１７ｂに固定した薄片試料２を、固定したまま自在に移動させることが可能とされている。

【0022】

制御部１６は、上述した各構成品を総合的に制御していると共に、ＦＩＢ鏡筒３２及びＳＥＭ鏡筒３３の加速電圧やビーム電流を変化させることができる。特に、制御部１６は、ＦＩＢ鏡筒３２の加速電圧やビーム電流量を変化させることで、ＦＩＢのビーム径を自在に調整できるようになっている。これにより、観察画像を取得するだけでなく、試料Ｓを局所的にエッチング加工することができるようになっている。しかも、エッチング加工する際に、ビーム径を調整することで粗加工から仕上げ加工まで加工精度を自由に変えることが可能とされている。

【0023】

また、制御部１６は、ＦＩＢ或いはＥＢの照射により検出器１３で検出された二次荷電粒子Ｅを、輝度信号に変換して観察画像データを生成した後、該観察画像データに基づいて表示部１５に観察画像を出力させている。これにより、表示部１５は、観察画像を表示できるようになっている。また、制御部１６には、オペレータが入力可能な入力部１６ａが接続されており、該入力部１６ａによって入力された信号に基づいて各構成品を制御している。つまり、オペレータは、入力部１６ａを介して、所望する領域にＦＩＢやＥＢを照射して観察したり、所望する領域にＦＩＢを照射してエッチング加工を行ったり、所望する領域に原料ガスＧを供給しながらＦＩＢを照射してデポジション膜を堆積させたりすることができるようになっている。記憶部１８は、例えば、ハードディスクやＳＳＤ（ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ ｄｒｉｖｅ）等であり、集束イオンビーム装置１０が備える各部が用いるデータを記憶する。

【0024】

次に、本実施形態における薄片試料１の作製方法について説明する。本実施形態では、制御部１６は、上級技術者が薄片試料１（第１の試料）を作製する際に用いた各設定情報を、加工ステップ毎に記憶部１８に記憶する。そして、他の技術者が薄片試料１（第２の試料）を作製する際には、制御部１６は、上級技術者が薄片試料１を作製した際に用いた設定情報を記憶部１８から読み出し、読み出した設定情報に基づいて集束イオンビーム装置１０の各部を制御して薄片試料１を作製する。これにより、集束イオンビーム装置１０は、より容易な操作で品質の均一性を保った薄片試料１を作製することができる。なお、第１の試料と第２の試料がそれぞれ別の試料の場合について説明するが、同一の試料であって、異なる場所を加工する場合にも適用できる。また、上級技術者の設定情報を他の技術者が使用する場合について説明するが、同一の技術者が事前に記憶させた設定情報を用いて試料を作製する場合にも適用できる。

【0025】

設定情報は、例えば、加工前後の薄片試料１の画像や、ＦＩＢで加工する予定の加工領域を表示する加工枠の設定位置を示す値や、加工条件を示す値や、観察条件を示す値である。加工枠の設定位置を示す値としては、薄片試料１の断面のエッジから加工枠の断面側の辺までの相対的な距離を示す値である。加工条件を示す値としては、例えば、ＦＩＢのビーム条件（加速電圧、ビーム電流）や、加工設定（走査方向、方式、ビーム照射間隔、深さ設定（ドーズ量））や、試料ステージチルト角や、加工時の視野サイズ）である。また、観察条件を示す値としては、例えば、加工終点を判断するためのＳＥＭ観察条件（加速電圧、電流、走査速度、走査方式、積算方法（フレーム積算、ドット積算）や、検出器１３またはＳＥＭ鏡筒３３内部の検出器の選択や、コントラスト／ブライトネス設定である。なお、設定情報は上記の値に限らず、薄片試料１の作製に用いる情報であればどのような情報でも良い。

【0026】

次に、制御部１６が、上級技術者が薄片試料１を作製する際に入力した各設定情報を、加工ステップ毎に記憶部１８に記憶する設定情報登録処理について説明する。図６は、本実施形態において、上級技術者が薄片試料１を作製する際に入力した各設定情報を、加工ステップ毎に記憶部１８に記憶する設定情報登録処理を示したフローチャートである。以下、加工ステップ１〜４の４つのステップを実行することで、薄片試料１を作製する例を用いて説明する。なお、本実施形態では加工ステップ１〜４の４つのステップを実行することで、薄片試料１を作製する例を用いて説明するが、これに限らず、どのような加工ステップ数でも良い。例えば、３つ以下の加工ステップを実行することで、薄片試料１を作製するようにしても良く、５つ以上の加工ステップを実行することで、薄片試料１を作製するようにしても良い。

【0027】

（ステップＳ１０１）制御部１６は、「レシピ登録モード」と「レシピ読み出しモード」との入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、設定情報を記憶させる場合は、入力部１６ａを操作して「レシピ登録モード」を選択する。制御部１６は、入力部１６ａが「レシピ登録モード」を選択する入力を受け付けたと判定した場合にはステップＳ１０２の処理に進む。なお、制御部１６は、入力部１６ａが「レシピ読み出しモード」を選択する入力を受け付けたと判定した場合には、後述する試料作製処理を実行する。

【0028】

（ステップＳ１０２）制御部１６は、登録するレシピの名称の入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、入力部１６ａを操作して、登録するレシピの名称を入力する。制御部１６は、入力部１６ａが入力を受け付けたレシピの名称を、登録レシピ名として記憶部１８に記憶する。その後、ステップＳ１０３の処理に進む。

【0029】

（ステップＳ１０３）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工前の薄片試料１の画像を取得する。また、制御部１６は、加工ステップ１の加工処理で用いる設定情報の入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、入力部１６ａを操作して、加工ステップ１の加工処理で用いる設定情報を入力する。制御部１６は、入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報と、加工前の薄片試料１の画像とを「加工ステップ１」の設定情報として、ステップＳ１０２の処理で記憶した登録レシピ名に関連付けて記憶部１８に記憶する。その後、ステップＳ１０４の処理に進む。

【0030】

（ステップＳ１０４）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ１０３の処理で入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ１）を行う。その後、ステップＳ１０５の処理に進む。

【0031】

（ステップＳ１０５）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ１の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。また、制御部１６は、加工ステップ２の加工処理で用いる設定情報の入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、入力部１６ａを操作して、加工ステップ２の加工処理で用いる設定情報を入力する。制御部１６は、入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報と、加工ステップ１の加工を行った後の薄片試料１の画像とを「加工ステップ２」の設定情報として、ステップＳ１０２の処理で記憶した登録レシピ名に関連付けて記憶部１８に記憶する。その後、ステップＳ１０６の処理に進む。

【0032】

（ステップＳ１０６）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ１０５の処理で入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ２）を行う。その後、ステップＳ１０５の処理に進む。

【0033】

（ステップＳ１０７）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ２の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。また、制御部１６は、加工ステップ３の加工処理で用いる設定情報の入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、入力部１６ａを操作して、加工ステップ３の加工処理で用いる設定情報を入力する。制御部１６は、入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報と、加工ステップ２の加工を行った後の試料１の画像とを「加工ステップ３」の設定情報として、ステップＳ１０２の処理で記憶した登録レシピ名に関連付けて記憶部１８に記憶する。その後、ステップＳ１０８の処理に進む。

【0034】

（ステップＳ１０８）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ１０７の処理で入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ３）を行う。その後、ステップＳ１０９の処理に進む。

【0035】

（ステップＳ１０９）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ３の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。また、制御部１６は、加工ステップ４の加工処理で用いる設定情報の入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、入力部１６ａを操作して、加工ステップ４の加工処理で用いる設定情報を入力する。制御部１６は、入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報と、加工ステップ３の加工を行った後の薄片試料１の画像とを「加工ステップ４」の設定情報として、ステップＳ１０２の処理で記憶した登録レシピ名に関連付けて記憶部１８に記憶する。その後、ステップＳ１１０の処理に進む。

【0036】

（ステップＳ１１０）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ１０９の処理で入力部１６ａが入力を受け付けた設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ４）を行う。その後、ステップＳ１１１の処理に進む。
（ステップＳ１１１）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ４の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。また、制御部１６は、加工ステップ４の加工を行った後の薄片試料１の画像を「加工後の薄片試料画像」として、ステップＳ１０２の処理で記憶した登録レシピ名に関連付けて記憶部１８に記憶する。その後、処理を終了する。

【0037】

上述した処理により、上級技術者が薄片試料１を作製する際に入力した各設定情報を、加工ステップ毎に記憶部１８に記憶することができる。例えば、加工ステップ１は加速電圧３０ｋＶ、ビーム電流１２０ｐＡのＦＩＢで薄片試料の膜厚が１５０ｎｍになるまで粗加工するステップである。加工ステップ２は加速電圧３０ｋＶ、ビーム電流８０ｐＡのＦＩＢで薄片試料の膜厚が８０ｎｍになるまで中間加工するステップである。加工ステップ３は加速電圧５ｋＶ、ビーム電流４０ｐＡのＦＩＢで薄片試料の膜厚が３０ｎｍになるまで中間加工するステップである。加工ステップ４は加速電圧２ｋＶ、ビーム電流２０ｐＡのＦＩＢで薄片試料の膜厚が２０ｎｍになるまで仕上加工するステップである。

【0038】

次に、集束イオンビーム装置１０が、上級技術者が薄片試料１を作製する際に用いた各設定情報に基づいて薄片試料１を作製する試料作製処理について説明する。図７は、本実施形態において、集束イオンビーム装置１０が、上級技術者が薄片試料１を作製する際に用いた各設定情報に基づいて薄片試料１を作製する試料作製処理を示したフローチャートである。

【0039】

（ステップＳ２０１）制御部１６は、「レシピ登録モード」と「レシピ読み出しモード」との入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、設定情報に基づいて薄片試料１を作製する場合は、入力部１６ａを操作して「レシピ読み出しモード」を選択する。制御部１６は、入力部１６ａが「レシピ読み出しモード」を選択する入力を受け付けたと判定した場合にはステップＳ２０２の処理に進む。なお、制御部１６は、入力部１６ａが「レシピ登録モード」の入力を受け付けたと判定した場合には、上述した設定情報登録処理を実行する。

【0040】

（ステップＳ２０２）制御部１６は、記憶部１８が記憶している「登録レシピ名」の選択入力を受け付ける画面を表示部１５に表示させる。操作者は、入力部１６ａを操作して、薄片試料１の作製に用いる「登録レシピ名」を選択入力する。制御部１６は、入力部１６ａが選択入力を受け付けた「登録レシピ名」に関連付けられた設定情報を記憶部１８から読み出す。その後、ステップＳ２０３の処理に進む。

【0041】

（ステップＳ２０３）制御部１６は、ステップＳ２０２の処理で読み出した設定情報のうち、「加工ステップ１」の設定情報を集束イオンビーム装置１０の各部に設定する。なお、操作者が設定情報を変更できるようにしてもよい。その後、ステップＳ２０４の処理に進む。

【0042】

（ステップＳ２０４）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ２０３の処理で設定した「加工ステップ１」の設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ１）を行う。なお、ステップＳ２０３の処理で、操作者が設定情報を変更した場合、操作者が変更した設定情報に基づいて薄片試料１の加工を行う。続いて、制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ１の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。その後、ステップＳ２０５の処理に進む。

【0043】

（ステップＳ２０５）制御部１６は、ステップＳ２０２の処理で読み出した設定情報のうち、「加工ステップ２」の設定情報を集束イオンビーム装置１０の各部に設定する。なお、操作者が設定情報を変更できるようにしてもよい。その後、ステップＳ２０６の処理に進む。

【0044】

（ステップＳ２０６）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ２０５の処理で設定した「加工ステップ２」の設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ２）を行う。なお、ステップＳ２０５の処理で、操作者が設定情報を変更した場合、操作者が変更した設定情報に基づいて薄片試料１の加工を行う。続いて、制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ２の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。その後、ステップＳ２０６の処理に進む。

【0045】

（ステップＳ２０７）制御部１６は、ステップＳ２０２の処理で読み出した設定情報のうち、「加工ステップ３」の設定情報を集束イオンビーム装置１０の各部に設定する。なお、操作者が設定情報を変更できるようにしてもよい。その後、ステップＳ２０８の処理に進む。

【0046】

（ステップＳ２０８）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ２０７の処理で設定した「加工ステップ３」の設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ３）を行う。なお、ステップＳ２０７の処理で、操作者が設定情報を変更した場合、操作者が変更した設定情報に基づいて薄片試料１の加工を行う。続いて、制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ３の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。その後、ステップＳ２０９の処理に進む。

【0047】

（ステップＳ２０９）制御部１６は、ステップＳ２０２の処理で読み出した設定情報のうち、「加工ステップ４」の設定情報を集束イオンビーム装置１０の各部に設定する。なお、操作者が設定情報を変更できるようにしてもよい。その後、ステップＳ２１０の処理に進む。

【0048】

（ステップＳ２１０）制御部１６は、集束イオンビーム装置１０が備える各部を制御し、ステップＳ２０９の処理で設定した「加工ステップ４」の設定情報に基づいて、薄片試料１の加工（加工ステップ４）を行う。なお、ステップＳ２０９の処理で、操作者が設定情報を変更した場合、操作者が変更した設定情報に基づいて薄片試料１の加工を行う。続いて、制御部１６は、集束イオンビーム装置１０の各部を制御し、加工ステップ４の加工を行った後の薄片試料１の画像を取得する。その後、処理を終了する。

【0049】

上述した処理により、制御部１６は、上級技術者が薄片試料１を作製した際に用いた設定情報を記憶部１８から読み出し、読み出した設定情報に基づいて集束イオンビーム装置１０の各部を制御して薄片試料１を作製することができる。

【0050】

次に、各加工ステップでの処理の一例について説明する。図８は、本実施形態における各加工ステップでの処理手順の一例を示したフローチャートである。なお、加工ステップ１〜４は、設定情報が異なるのみで、処理内容は同様である。一般的に、薄片試料１の加工領域の厚さに応じて、加工に用いるビーム電流や電圧を変更するが、処理内容は同様である。

【0051】

また、各ステップでの設定については、「レシピ登録モード」では、制御部１６は、上級技術者が設定した値を記憶部１８に記憶させる。また、「レシピ読み出しモード」では、制御部１６は、記憶部１８から読み出して設定する。

【0052】

（ステップＳ３０１）ＦＩＢのビーム条件の選択を行う。その後、ステップＳ３０２の処理に進む。
（ステップＳ３０２）薄片試料１の位置合わせ（Ｆｒｏｎｔ）を行う。ここで、Ｆｒｏｎｔとは、ＳＥＭ鏡筒３３側の断面であり、対向する断面をＢａｃｋとする。例えば、ステージの移動によりＦｒｏｎｔ位置を視野中心への移動を行い、ステージの回転により断面の回転方向のずれの補正、つまりＳｌａｎｔ合わせを行う。なお、微調整を実施した場合はＦｒｏｎｔ位置として自動更新する。その後、ステップＳ３０３の処理に進む。

【0053】

（ステップＳ３０３）ＳＥＭのビーム条件の選択を行う。例えば、視野合わせ、Ｆｏｃｕｓ、Ｓｔｉｇｍａ調整を行う。その後、ステップＳ３０４の処理に進む。
（ステップＳ３０４）加工枠の設定を行う。その後、ステップＳ３０５の処理に進む。

【0054】

（ステップＳ３０５）加工しながら、ＳＥＭ観察し断面パターンの変化により、ステージの回転によりＳｌａｎｔ補正を実施する。その後、ステップＳ３０６の処理に進む。
（ステップＳ３０６）適当な厚みまで加工を実施する。例えば、厚みは薄片試料の表面のＳＩＭ像と断面のＳＥＭ像で判断する。つまり、図９（ａ）に示すように薄片試料１の表面１ａに垂直方向からＦＩＢを走査照射し形成した観察像と図９（ｂ）に示すように薄片試料１の断面２にＥＢを走査照射し形成した観察像から判断する。なお、図９（ａ）、図９（ｂ）に示したＸＹ方向は、各観察像の座標系のＸＹ方向を示す。また、加工後のＳＥＭ像を保存する。その後、ステップＳ３０６の処理に進む。

【0055】

（ステップＳ３０７）ステージを１８０度回転させ、ＢａｃｋをＳＥＭ鏡筒３３側に向け、さらに視野中心に移動させる。その後、ステップＳ３０８の処理に進む。
（ステップＳ３０８）ＳＥＭの視野合わせ、Ｆｏｃｕｓ、Ｓｔｉｇｍａ調整を行う。その後、ステップＳ３０９の処理に進む。

【0056】

（ステップＳ３０９）加工枠の設定を行う。その後、ステップＳ３１０の処理に進む。
（ステップＳ３１０）適当な厚みまで加工を実施する。また、加工後のＳＥＭ像を保存する。その後、処理を終了する。

【0057】

上述した各ステップでの処理を繰り返すことで、薄片試料１を作製することができる。なお、「レシピ読み出しモード」におけるステップＳ３０４およびステップＳ３０９の処理での加工枠の設定は、例えば、以下の手順で行う。図１０は、本実施形態における「レシピ読み出しモード」での加工枠の設定処理手順の一例を示したフローチャートである。

【0058】

（ステップＳ４０１）レシピ登録モードで登録した上級技術者が加工枠を設定した際の観察条件で試料の観察像を取得する。ここで観察条件は、加工枠の設定位置精度や画像処理に影響を及ぼす視野サイズ、画像の明るさについて登録した条件を用いることが重要である。その後、ステップＳ４０２の処理に進む。

【0059】

（ステップＳ４０２）エッジ認識の容易化のため、取得されるＳＩＭ像に対してデコンボリューション処理やエッジ強調の画像処理を実施する。その後、ステップＳ４０３の処理に進む。特に、加速電圧が低い場合やビーム電流量が大きい場合ではビーム径が大きいため、加工枠の位置設定の基準となる断面のエッジ位置の画像認識が困難になる。例えば、仕上加工においては薄片試料の膜厚よりもビーム径が大きくなる。この場合、画像処理により観察像における断面位置が正確に認識できるので正確な位置に加工枠を設定することができる。
（ステップＳ４０３）上記処理をした画像の断面を加工する位置に操作者が加工枠を配置する。そして、レシピに保存されている断面のエッジと加工枠の位置関係を、当該画像の断面のエッジ位置を基準として反映させ、操作者が配置した加工枠の位置を修正する。ここで、断面のエッジと加工枠の位置関係とは、断面のエッジと加工枠の相対的な位置であり、断面のエッジと加工枠との画像上での距離である。つまり、図１１（ａ）に示すように、まず操作者が、薄片試料１の表面１ａの加工を行う位置に加工枠１１０１を配置する。次にレシピの情報と観察画像に基づき、制御部１６は加工枠１１０１の位置を図１１（ｂ）に示すように修正する。特に、加速電圧が低い場合やビーム電流量が大きい場合においては、ビーム径が大きくなるため、加工枠よりも広い範囲にビームが照射される。図１１（ａ）に示すように観察画像における薄片試料１の表面１ａにかかるように加工枠１１０１を設定し加工を実施すると実際には加工枠よりも広い範囲にビームが照射され、薄片試料の広い範囲がエッチング加工されてしまう。そこで、制御部１６によって図１１（ｂ）に示すように薄片試料１から遠ざかるように加工枠１１０１の位置を修正する。これにより正確に断面を加工することができる。ここで、加工枠の位置の修正は、Ｙ方向のみでも良い。特に断面１ｂと加工枠の断面側の境界線の位置関係が重要であるからである。境界線が断面に近すぎると薄片試料が削れ過ぎてしまい、遠すぎると所望の膜厚に仕上げることができない。その後、処理を終了する。

【0060】

なお、加工を実施中に加工条件等をその場で変更した場合には加工枠設定Ｓｃａｎ指示を入力部１６ａに入力（例えば、加工枠設定Ｓｃａｎボタンをクリック）すると、現在表示されている加工枠を自動認識されたエッジ位置に対して、レシピ登録された位置へ自動で設定する。また、微調整を実施する場合は入力部１６ａ（例えば、Ｗｉｚｒｄ内の矢印ボタン）を操作してピクセル単位で実施する。

【0061】

上述したとおり、本実施形態によれば、制御部１６は、上級技術者が薄片試料１を作製する際に用いた各設定情報を、加工ステップ毎に記憶部１８に記憶する。また、他の技術者が薄片試料１を作製する際には、制御部１６は、上級技術者が薄片試料１を作製した際に用いた設定情報を記憶部１８から読み出し、読み出した設定情報に基づいて集束イオンビーム装置１０の各部を制御して薄片試料１を作製する。これにより、集束イオンビーム装置１０は、より容易な操作で品質の均一性を保った薄片試料１を作製することができる。

【0062】

なお、上述した実施形態における集束イオンビーム装置１０が備える各部の機能全体あるいはその一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0063】

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

【0064】

以上、この発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0065】

１・・・薄片試料、３・・・試料ホルダ、１０・・・集束イオンビーム装置、１１・・・ステージ、１２・・・照射機構、１３・・・検出器、１４・・・ガス銃、１５・・・表示部、１６・・・制御部、１６ａ・・・入力部、１７・・・ナノピンセット、１７ａ・・・ピンセットホルダ、１７ｂ・・・ピンセット部、１８・・・記憶部、２０・・・ホルダ、２１・・・ホルダ本体、２１ａ・・・開口部、２２・・・ガイド部、２３・・・試料カセット、２４・・・固定台、２４ａ・・・基部、２４ｂ・・・固定部、３０・・・変位機構、３０ａ・・・水平移動機構、３０ｂ・・・チルト機構、３０ｃ・・・ローテーション機構、３１・・・真空チャンバ、３２，３３・・・鏡筒、３２ａ・・・イオン発生源、３２ｂ・・・イオン光学系、３３ａ・・・電子発生源、３３ｂ・・・電子光学系

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】