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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-17
(45)【発行日】2025-01-27
(54)【発明の名称】荷電粒子ビーム装置
(51)【国際特許分類】
H01J 37/317 20060101AFI20250120BHJP
H01J 37/20 20060101ALI20250120BHJP
【ＦＩ】
H01J37/317 D
H01J37/20 D
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2023544873
(86)(22)【出願日】2021-09-01
(86)【国際出願番号】 JP2021032137
(87)【国際公開番号】W WO2023032080
(87)【国際公開日】2023-03-09
【審査請求日】2023-12-11
(73)【特許権者】
【識別番号】503460323
【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクサイエンス
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(72)【発明者】
【氏名】富松 聡
(72)【発明者】
【氏名】麻畑 達也
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 誠
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 将人
【審査官】中尾 太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－１７７０６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１５７６７１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／３１７
Ｈ０１Ｊ ３７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料から試料片を自動的に作製する荷電粒子ビーム装置であって、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、
前記試料を載置して移動する試料ステージと、
前記試料から分離及び摘出する前記試料片を保持して搬送する試料片移設手段と、
前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、
前記荷電粒子ビームの照射によってデポジション膜を形成するガスを供給するガス供給部と、
前記試料片を保持していない状態の前記試料片移設手段に前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像において前記試料片移設手段の先端が所定位置に対する所定許容誤差範囲に含まれる場合の前記試料片移設手段の実空間での位置を示す座標データを記憶し、適宜の期間での前記座標データの変化量が所定閾値以上である場合に前記試料片移設手段の先端に付着している前記デポジション膜の少なくとも一部を前記荷電粒子ビームの照射によって除去する加工を実行するように前記試料片移設手段と前記荷電粒子ビーム照射光学系とを制御するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータは、
前記試料片を保持する前記試料片移設手段から前記試料片を分離する際に、前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像において前記座標データの変化量に応じた加工領域を設定し、前記加工領域に前記荷電粒子ビームを照射することによって前記試料片移設手段の先端に付着している前記デポジション膜の少なくとも一部を除去する、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項3】
前記コンピュータは、少なくとも前記試料片移設手段の先端から前記試料片移設手段の中心軸に平行な軸方向の外方に向かう方向での前記座標データの変化量を前記所定閾値未満にするように前記加工を実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項4】
前記コンピュータは、前記座標データの変化量が前記所定閾値未満の場合に先端部加工フラグをオフに設定する一方で、前記座標データの変化量が前記所定閾値以上の場合に前記先端部加工フラグをオンに設定し、
前記コンピュータは、
前記試料片移設手段から前記試料片を分離する際に、
前記試料片が移設される前記試料片ホルダの柱状部の側面から前記試料片までの距離と前記試料片の大きさとの和をＬとし、前記試料片移設手段から前記試料片までの距離をＬ１としたとき、
前記先端部加工フラグがオフの場合に、前記柱状部の側面からＬ＋Ｌ１以下だけ離れた位置を、前記試料片移設手段と前記試料片とを接続するデポジション膜を切断するための切断加工位置に設定し、
前記先端部加工フラグがオンの場合に、前記柱状部の側面からＬ＋Ｌ１を超える第１距離だけ離れた位置に前記加工領域の前記試料片移設手段側の端部が配置されるように、前記加工領域を設定し、
前記第１距離は、前記座標データの変化量が前記所定閾値未満になる距離である、
ことを特徴とする請求項３に記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、試料に電子又はイオンの荷電粒子ビームを照射することによって作製した試料片を試料から摘出して、試料片を試料片ホルダに移設するサンプリングを自動的に行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－５０８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来技術に係る装置では、複数の試料片のサンプリングを繰り返し実行する場合の適宜のタイミング等にて、試料片の移設に用いるニードルの先端形状を所定形状に加工するトリミングを実行する。トリミングは、例えば試料片とニードルの先端部とを接続するデポジション膜等の付着物を除去するクリーニング及びニードルの整形等のために、ニードルのテンプレートによる輪郭情報に基づいて設定する加工枠に応じてデポジション膜に荷電粒子ビームを照射する。
しかしながら、ニードルの先端形状を有限の大きさの形状とする輪郭線をテンプレートに設定する場合、ニードルの先端から外方に向かって成長するデポジション膜等の付着物を適切に除去することができないおそれがある。例えばニードルの先端から軸方向外方に向かって成長する付着物が残る場合、ニードルと試料片とを接続する際にニードルを試料片に適正に接近させることができず、ニードル本体が不適正な他の部位に接触するという問題が生じる。
しかしながら、ニードルの先端形状を有限の大きさの形状とする輪郭線をテンプレートに設定する場合、ニードルの先端から外方に向かって成長するデポジション膜等の付着物を適切に除去することができないおそれがある。例えばニードルの先端から軸方向外方に向かって成長する付着物が残る場合、ニードルと試料片とを接続する際にニードルを試料片に適正に接近させることができず、ニードル本体が不適正な他の部位に接触するという問題が生じる。
【0005】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、試料片の移設に用いるニードルの先端形状を適正な所定形状に維持することが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、試料から試料片を自動的に作製する荷電粒子ビーム装置であって、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、前記試料を載置して移動する試料ステージと、前記試料から分離及び摘出する前記試料片を保持して搬送する試料片移設手段と、前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、前記荷電粒子ビームの照射によってデポジション膜を形成するガスを供給するガス供給部と、前記試料片を保持していない状態の前記試料片移設手段に前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像において前記試料片移設手段の先端が所定位置に対する所定許容誤差範囲に含まれる場合の前記試料片移設手段の実空間での位置を示す座標データを記憶し、適宜の期間での前記座標データの変化量が所定閾値以上である場合に前記試料片移設手段の先端に付着している前記デポジション膜の少なくとも一部を前記荷電粒子ビームの照射によって除去する加工を実行するように前記試料片移設手段と前記荷電粒子ビーム照射光学系とを制御するコンピュータと、を備える。
【0007】
上記構成では、前記試料片を保持する前記試料片移設手段から前記試料片を分離する際に、前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像において前記座標データの変化量に応じた加工領域を設定し、前記加工領域に前記荷電粒子ビームを照射することによって前記試料片移設手段の先端に付着している前記デポジション膜の少なくとも一部を除去してもよい。
【0008】
上記構成では、前記コンピュータは、少なくとも前記試料片移設手段の先端から前記試料片移設手段の中心軸に平行な軸方向の外方に向かう方向での前記座標データの変化量を前記所定閾値未満にするように前記加工を実行してもよい。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、試料片移設手段の見かけ上の先端が所定位置に一致する際に記憶する試料片移設手段の座標データの変化量が所定閾値以上である場合に、試料片移設手段の先端のデポジション膜に荷電粒子ビームを照射するコンピュータを備えることによって、試料片移設手段の先端形状を適正な所定形状に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成図。
【図2】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の試料に形成された試料片を示す平面図。
【図3】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の試料片ホルダを示す平面図。
【図4】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の試料片ホルダを示す側面図。
【図5】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートのうち、特に、初期設定工程のフローチャート。
【図6】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置において、繰返し使ったニードルの真の先端を説明するための模式図であり、特に（Ａ）は実際のニードル先端を説明する模式図、（Ｂ）は吸収電流信号で得られた第１画像を説明する模式図。
【図7】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置のニードル先端における電子ビーム照射による二次電子画像の模式図であり、特に（Ａ）は背景より明るい領域を抽出した第２画像を示す模式図、（Ｂ）は背景より暗い領域を抽出した第３画像を示す模式図。
【図9】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートのうち、特に、試料片ピックアップ工程のフローチャート。
【図10】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置において、ニードルを試料片に接続させる際におけるニードルの停止位置を説明するための模式図。
【図11】本発明の実施形態に係るニードル先端部に付着するカーボンデポジション膜の大小に応じたニードルと試料片との位置関係の例を模式的に説明するための図。
【図12】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像における柱状部の試料片の取り付け位置を示す図。
【図13】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像における柱状部の試料片の取り付け位置を示す図。
【図14】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートのうち、特に、試料片マウント工程のフローチャート。
【図15】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像における試料台の試料片の取り付け位置周辺で移動停止したニードルを示す図。
【図16】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像における試料台の試料片の取り付け位置周辺で移動停止したニードルを示す図。
【図17】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像におけるニードルに接続された試料片を試料台に接続するための加工枠を示す図。
【図18】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像におけるニードルと試料片とを接続するデポジション膜を切断するための切断加工位置を示す図。
【図19】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像におけるニードルに接続された試料片を試料台に接続するための加工枠を示す図。
【図20】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームによる所定の先端部加工の実行前後でニードルの先端部を示す図。
【図21】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードルを退避させた状態を示す図。
【図22】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像におけるニードルを退避させた状態を示す図。
【図23】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートのうち、特に、ニードルミリング工程のフローチャート。
【図24】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードルの先端形状を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態に係る自動で試料片を作製可能な荷電粒子ビーム装置について添付図面を参照しながら説明する。
【0012】
図１は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成図である。本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、図１に示すように、内部を真空状態に維持可能な試料室１１と、試料室１１の内部において試料Ｓおよび試料片ホルダＰを固定可能なステージ１２と、ステージ１２を駆動するステージ駆動機構１３と、を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１の内部における所定の照射領域（つまり走査範囲）内の照射対象に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射する集束イオンビーム照射光学系１４を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に電子ビーム（ＥＢ）を照射する電子ビーム照射光学系１５を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、集束イオンビームまたは電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（二次電子、二次イオン）Ｒを検出する検出器１６を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面にガスＧを供給するガス供給部１７を備えている。ガス供給部１７は具体的にはノズル１７ａなどである。荷電粒子ビーム装置１０は、ステージ１２に固定された試料Ｓから微小な試料片Ｑを取り出し、試料片Ｑを保持して試料片ホルダＰに移設するニードル１８と、ニードル１８を駆動して試料片Ｑを搬送するニードル駆動機構１９と、ニードル１８に流入する荷電粒子ビームの流入電流（吸収電流とも言う）を検出し、流入電流信号はコンピュータに送り画像化する吸収電流検出器２０と、を備えている。
このニードル１８とニードル駆動機構１９を合わせて試料片移設手段と呼ぶこともある。荷電粒子ビーム装置１０は、検出器１６によって検出された二次荷電粒子Ｒに基づく画像データなどを表示する表示装置２１と、コンピュータ２２と、入力デバイス２３と、を備えている。
なお、集束イオンビーム照射光学系１４および電子ビーム照射光学系１５の照射対象は、ステージ１２に固定された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８や試料片ホルダＰなどである。
このニードル１８とニードル駆動機構１９を合わせて試料片移設手段と呼ぶこともある。荷電粒子ビーム装置１０は、検出器１６によって検出された二次荷電粒子Ｒに基づく画像データなどを表示する表示装置２１と、コンピュータ２２と、入力デバイス２３と、を備えている。
なお、集束イオンビーム照射光学系１４および電子ビーム照射光学系１５の照射対象は、ステージ１２に固定された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８や試料片ホルダＰなどである。
【0013】
この実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面に集束イオンビームを走査しながら照射することによって、被照射部の画像化やスパッタリングによる各種の加工（掘削、トリミング加工など）と、デポジション膜の形成などが実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓから透過電子顕微鏡による透過観察用の試料片Ｑ（例えば、薄片試料、針状試料など）や電子ビーム利用の分析試料片を形成する加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料片ホルダＰに移設された試料片Ｑを、透過電子顕微鏡による透過観察に適した所望の厚さの薄膜とする加工が実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料片Ｑおよびニードル１８などの照射対象の表面に集束イオンビームまたは電子ビームを走査しながら照射することによって、照射対象の表面の観察を実行可能である。
吸収電流検出器２０は、プリアンプを備え、ニードルの流入電流を増幅し、コンピュータ２２に送る。吸収電流検出器２０により検出されるニードル流入電流と荷電粒子ビームの走査と同期した信号により、表示装置２１にニードル形状の吸収電流画像を表示でき、ニードル形状や先端位置特定が行える。
吸収電流検出器２０は、プリアンプを備え、ニードルの流入電流を増幅し、コンピュータ２２に送る。吸収電流検出器２０により検出されるニードル流入電流と荷電粒子ビームの走査と同期した信号により、表示装置２１にニードル形状の吸収電流画像を表示でき、ニードル形状や先端位置特定が行える。
【0014】
図２は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０において、集束イオンビームを試料Ｓ表面（斜線部）に照射して形成された、試料Ｓから摘出される前の試料片Ｑを示す平面図である。符号Ｆは集束イオンビームによる加工枠、つまり、集束イオンビームの走査範囲を示し、その内側（白色部）が集束イオンビーム照射によってスパッタ加工されて掘削された加工領域Ｈを示している。符号Ｒｅｆは、試料片Ｑを形成する（掘削しないで残す）位置を示すレファレンスマーク（基準点）であり、例えば、後述するデポジション膜に集束イオンビームによって微細穴を設けた形状などである。試料片Ｑの概略の位置に知るにはデポジション膜を利用し、精密な位置合わせには微細穴を利用する。試料Ｓにおいて試料片Ｑは、試料Ｓに接続される支持部Ｑａを残して側部側および底部側の周辺部が削り込まれて除去されるようにエッチング加工されており、支持部Ｑａによって試料Ｓに片持ち支持されている。
【0015】
試料室１１は、排気装置（図示略）によって内部を所望の真空状態になるまで排気可能であるとともに、所望の真空状態を維持可能に構成されている。
ステージ１２は、試料Ｓを保持する。ステージ１２は、試料片ホルダＰを保持するホルダ固定台１２ａを備えている。このホルダ固定台１２ａは複数の試料片ホルダＰを搭載できる構造であってもよい。
図３は試料片ホルダＰの平面図であり、図４は側面図である。試料片ホルダＰは、切欠き部３１を有する略半円形板状の基部３２と、切欠き部３１に固定される試料台３３とを備えている。基部３２は、例えば金属によって円形板状から形成されている。試料台３３は、例えばシリコンウェハから半導体製造プロセスによって形成され、導電性の接着剤によって切欠き部３１に貼着されている。試料台３３は櫛歯形状であり、離間配置されて突出する複数で、試料片Ｑが移設される柱状部（以下、ピラーとも言う）３４を備えている。
なお、基部３２の形状は、後続する透過電子顕微鏡に導入するステージ１２に搭載できる形状であるとともに、試料台３３に搭載した試料片Ｑの全てがステージ１２の可動範囲内に位置するような形状であればよい。
ステージ１２は、試料Ｓを保持する。ステージ１２は、試料片ホルダＰを保持するホルダ固定台１２ａを備えている。このホルダ固定台１２ａは複数の試料片ホルダＰを搭載できる構造であってもよい。
図３は試料片ホルダＰの平面図であり、図４は側面図である。試料片ホルダＰは、切欠き部３１を有する略半円形板状の基部３２と、切欠き部３１に固定される試料台３３とを備えている。基部３２は、例えば金属によって円形板状から形成されている。試料台３３は、例えばシリコンウェハから半導体製造プロセスによって形成され、導電性の接着剤によって切欠き部３１に貼着されている。試料台３３は櫛歯形状であり、離間配置されて突出する複数で、試料片Ｑが移設される柱状部（以下、ピラーとも言う）３４を備えている。
なお、基部３２の形状は、後続する透過電子顕微鏡に導入するステージ１２に搭載できる形状であるとともに、試料台３３に搭載した試料片Ｑの全てがステージ１２の可動範囲内に位置するような形状であればよい。
【0016】
ステージ駆動機構１３は、ステージ１２に接続された状態で試料室１１の内部に収容されており、コンピュータ２２から出力される制御信号に応じてステージ１２を所定軸に対して変位させる。ステージ駆動機構１３は、少なくとも水平面に平行かつ互いに直交するＸ軸およびＹ軸と、Ｘ軸およびＹ軸に直交する鉛直方向のＺ軸とに沿って平行にステージ１２を移動させる移動機構１３ａを備えている。ステージ駆動機構１３は、ステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに傾斜させる傾斜機構１３ｂと、ステージ１２をＺ軸周りに回転させる回転機構１３ｃと、を備えている。
【0017】
集束イオンビーム照射光学系１４は、試料室１１の内部においてビーム出射部（図示略）を、照射領域内のステージ１２の鉛直方向上方の位置でステージ１２に臨ませるとともに、光軸を鉛直方向に平行にして、試料室１１に固定されている。これによって、ステージ１２に載置された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８などの照射対象に鉛直方向上方から下方に向かい集束イオンビームを照射可能である。また、荷電粒子ビーム装置１０は、上記のような集束イオンビーム照射光学系１４の代わりに他のイオンビーム照射光学系を備えてもよい。イオンビーム照射光学系は、上記のような集束ビームを形成する光学系に限定されない。イオンビーム照射光学系は、例えば、光学系内に定型の開口を有するステンシルマスクを設置して、ステンシルマスクの開口形状の成形ビームを形成するプロジェクション型のイオンビーム照射光学系であってもよい。集束イオンビーム照射光学系１４は、イオンを発生させるイオン源１４ａと、イオン源１４ａから引き出されたイオンを集束および偏向させるイオン光学系１４ｂと、を備えている。イオン源１４ａおよびイオン光学系１４ｂは、コンピュータ２２から出力される制御信号に応じて制御され、集束イオンビームの照射位置および照射条件などがコンピュータ２２によって制御される。イオン源１４ａは、例えば、液体ガリウムなどを用いた液体金属イオン源やプラズマ型イオン源、ガス電界電離型イオン源などである。イオン光学系１４ｂは、例えば、コンデンサレンズなどの第１静電レンズと、静電偏向器と、対物レンズなどの第２静電レンズと、などを備えている。
【0018】
電子ビーム照射光学系１５は、試料室１１の内部においてビーム出射部（図示略）を、照射領域内のステージ１２の鉛直方向に対して所定角度（例えば６０°）傾斜した傾斜方向でステージ１２に臨ませるとともに、光軸を傾斜方向に平行にして、試料室１１に固定されている。これによって、ステージ１２に固定された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８などの照射対象に傾斜方向の上方から下方に向かい電子ビームを照射可能である。
電子ビーム照射光学系１５は、電子を発生させる電子源１５ａと、電子源１５ａから射出された電子を集束および偏向させる電子光学系１５ｂと、を備えている。電子源１５ａおよび電子光学系１５ｂは、コンピュータ２２から出力される制御信号に応じて制御され、電子ビームの照射位置および照射条件などがコンピュータ２２によって制御される。電子光学系１５ｂは、例えば、電磁レンズや偏向器などを備えている。
電子ビーム照射光学系１５は、電子を発生させる電子源１５ａと、電子源１５ａから射出された電子を集束および偏向させる電子光学系１５ｂと、を備えている。電子源１５ａおよび電子光学系１５ｂは、コンピュータ２２から出力される制御信号に応じて制御され、電子ビームの照射位置および照射条件などがコンピュータ２２によって制御される。電子光学系１５ｂは、例えば、電磁レンズや偏向器などを備えている。
【0019】
なお、電子ビーム照射光学系１５と集束イオンビーム照射光学系１４の配置を入れ替えて、電子ビーム照射光学系１５を鉛直方向に、集束イオンビーム照射光学系１４を鉛直方向に所定角度傾斜した傾斜方向に配置してもよい。
【0020】
検出器１６は、試料Ｓおよびニードル１８などの照射対象に集束イオンビームや電子ビームが照射された時に照射対象から放射される二次荷電粒子（二次電子および二次イオン）Ｒの強度（つまり、二次荷電粒子の量）を検出し、二次荷電粒子Ｒの検出量の情報を出力する。検出器１６は、試料室１１の内部において二次荷電粒子Ｒの量を検出可能な位置、例えば照射領域内の試料Ｓなどの照射対象に対して斜め上方の位置などに配置され、試料室１１に固定されている。
【0021】
ガス供給部１７は試料室１１に固定されており、試料室１１の内部においてガス噴射部（ノズルとも言う）を有し、ステージ１２に臨ませて配置されている。ガス供給部１７は、集束イオンビームによる試料Ｓのエッチングを試料Ｓの材質に応じて選択的に促進するためのエッチング用ガスと、試料Ｓの表面に金属または絶縁体などの堆積物によるデポジション膜を形成するためのデポジション用ガスなどを試料Ｓに供給可能である。また、供給ガスによっては、電子ビームを照射することでも、エッチングやデポジションを行なうことができる。
【0022】
ニードル駆動機構１９は、ニードル１８が接続された状態で試料室１１の内部に収容されており、コンピュータ２２から出力される制御信号に応じてニードル１８を変位させる。ニードル駆動機構１９は、ステージ１２と一体に設けられており、例えばステージ１２が傾斜機構１３ｂによって傾斜軸（つまり、Ｘ軸またはＹ軸）周りに回転すると、ステージ１２と一体に移動する。ニードル駆動機構１９は、３次元座標軸の各々に沿って平行にニードル１８を移動させる移動機構（図示略）と、ニードル１８の中心軸周りにニードル１８を回転させる回転機構（図示略）と、を備えている。なお、この３次元座標軸は、試料ステージの直交３軸座標系とは独立しており、ステージ１２の表面に平行な２次元座標軸とする直交３軸座標系で、ステージ１２の表面が傾斜状態、回転状態にある場合、この座標系は傾斜し、回転する。
【0023】
コンピュータ２２は、少なくともステージ駆動機構１３と、集束イオンビーム照射光学系１４と、電子ビーム照射光学系１５と、ガス供給部１７と、ニードル駆動機構１９を制御する。
コンピュータ２２は、試料室１１の外部に配置され、表示装置２１と、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウスやキーボードなどの入力デバイス２３とが接続されている。
コンピュータ２２は、入力デバイス２３から出力される信号または予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
コンピュータ２２は、試料室１１の外部に配置され、表示装置２１と、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウスやキーボードなどの入力デバイス２３とが接続されている。
コンピュータ２２は、入力デバイス２３から出力される信号または予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
【0024】
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの照射位置を走査しながら検出器１６によって検出される二次荷電粒子Ｒの検出量を、照射位置に対応付けた輝度信号に変換して、二次荷電粒子Ｒの検出量の２次元位置分布によって照射対象の形状を示す画像データを生成する。吸収電流画像モードでは、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの照射位置を走査しながらニードル１８に流れる吸収電流を検出することによって、吸収電流の２次元位置分布（吸収電流画像）によってニードル１８の形状を示す吸収電流画像データを生成する。コンピュータ２２は、生成した各画像データとともに、各画像データの拡大、縮小、移動、および回転などの操作を実行するための画面を、表示装置２１に表示させる。コンピュータ２２は、自動的なシーケンス制御におけるモード選択および加工設定などの各種の設定を行なうための画面を、表示装置２１に表示させる。
【0025】
本発明の実施形態による荷電粒子ビーム装置１０は上記構成を備えており、次に、この荷電粒子ビーム装置１０の動作について説明する。
【0026】
以下、コンピュータ２２が実行する自動サンプリングの動作、つまり荷電粒子ビーム（集束イオンビーム）による試料Ｓの加工によって形成された試料片Ｑを自動的に試料片ホルダＰに移設させる動作について、初期設定工程、試料片ピックアップ工程、試料片マウント工程に大別して、順次説明する。
【0027】
＜初期設定工程＞
図５は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動サンプリングの動作のうち初期設定工程の流れを示すフローチャートである。先ず、コンピュータ２２は、自動シーケンスの開始時に操作者の入力に応じて後述する姿勢制御モードの有無等のモード選択、テンプレートマッチング用の観察条件、および加工条件設定（加工位置、寸法、個数等の設定）、ニードル先端形状の確認などを行なう（ステップＳ０１０）。
図５は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動サンプリングの動作のうち初期設定工程の流れを示すフローチャートである。先ず、コンピュータ２２は、自動シーケンスの開始時に操作者の入力に応じて後述する姿勢制御モードの有無等のモード選択、テンプレートマッチング用の観察条件、および加工条件設定（加工位置、寸法、個数等の設定）、ニードル先端形状の確認などを行なう（ステップＳ０１０）。
【0028】
次に、コンピュータ２２は、柱状部３４のテンプレートを作成する（ステップＳ０２０からステップＳ０２７）。このテンプレート作成において、先ず、コンピュータ２２は、操作者によってステージ１２のホルダ固定台１２ａに設置される試料片ホルダＰの位置登録処理を行なう（ステップＳ０２０）。コンピュータ２２は、各柱状部３４のステージ座標取得とテンプレート作成を行ない、これらをセットで記憶し、後にテンプレートマッチング（テンプレートと画像の重ね合わせ）で柱状部３４の形状を判定する際に用いる。
【0029】
コンピュータ２２は、荷電粒子ビーム（集束イオンビームおよび電子ビームの各々）の照射により生成する各画像データから、事前に試料台３３の設計形状（ＣＡＤ情報）から作成したテンプレートを用いて試料台３３を構成する複数の柱状部３４の位置を抽出する。そして、コンピュータ２２は、抽出した各柱状部３４の位置座標と画像を、試料片Ｑの取り付け位置として登録処理（記憶）する（ステップＳ０２３）。この時、各柱状部３４の画像が、予め準備しておいた柱状部の設計図、ＣＡＤ図、または柱状部３４の標準品の画像と比較して、不良であればその柱状部の座標位置と画像と共に不良品であることもコンピュータ２２は記憶する。
次に、現在登録処理の実行中の試料片ホルダＰに登録すべき柱状部３４が無いか否かを判定する（ステップＳ０２５）。この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり登録すべき柱状部３４の残数ｍが１以上の場合には、処理を上述したステップＳ０２３に戻し、柱状部３４の残数ｍが無くなるまでステップＳ０２３とＳ０２５を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり登録すべき柱状部３４の残数ｍがゼロの場合には、処理をステップＳ０２７に進める。
次に、現在登録処理の実行中の試料片ホルダＰに登録すべき柱状部３４が無いか否かを判定する（ステップＳ０２５）。この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり登録すべき柱状部３４の残数ｍが１以上の場合には、処理を上述したステップＳ０２３に戻し、柱状部３４の残数ｍが無くなるまでステップＳ０２３とＳ０２５を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり登録すべき柱状部３４の残数ｍがゼロの場合には、処理をステップＳ０２７に進める。
【0030】
ホルダ固定台１２ａに複数個の試料片ホルダＰが設置されている場合、各試料片ホルダＰの位置座標、該当試料片ホルダＰの画像データを各試料片ホルダＰに対するコード番号などと共に記録し、さらに、各試料片ホルダＰの各柱状部３４の位置座標と対応するコード番号と画像データを記憶（登録処理）する。コンピュータ２２は、この位置登録処理を、自動サンプリングを実施する試料片Ｑの数の分だけ、順次、実施してもよい。
そして、コンピュータ２２は、登録すべき試料片ホルダＰが無いか否かを判定する（ステップＳ０２７）。この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり登録すべき試料片ホルダＰの残数ｎが１以上の場合には、処理を上述したステップＳ０２０に戻し、試料片ホルダＰの残数ｎが無くなるまでステップＳ０２０からＳ０２７を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり登録すべき試料片ホルダＰの残数ｎがゼロの場合には、処理をステップＳ０３０に進める。
なお、この位置登録処理（ステップＳ０２０、Ｓ０２３）において、万一、試料片ホルダＰ自体、もしくは、柱状部３４が変形や破損していて、試料片Ｑが取り付けられる状態に無い場合は、上記の位置座標、画像データ、コード番号と共に、対応させて『使用不可』（試料片Ｑが取り付けられないことを示す表記）などとも登録しておく。これによって、コンピュータ２２は、後述する試料片Ｑの移設の際に、『使用不可』の試料片ホルダＰ、もしくは柱状部３４はスキップされ、次の正常な試料片ホルダＰ、もしくは柱状部３４を観察視野内に移動させることができる。
そして、コンピュータ２２は、登録すべき試料片ホルダＰが無いか否かを判定する（ステップＳ０２７）。この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり登録すべき試料片ホルダＰの残数ｎが１以上の場合には、処理を上述したステップＳ０２０に戻し、試料片ホルダＰの残数ｎが無くなるまでステップＳ０２０からＳ０２７を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり登録すべき試料片ホルダＰの残数ｎがゼロの場合には、処理をステップＳ０３０に進める。
なお、この位置登録処理（ステップＳ０２０、Ｓ０２３）において、万一、試料片ホルダＰ自体、もしくは、柱状部３４が変形や破損していて、試料片Ｑが取り付けられる状態に無い場合は、上記の位置座標、画像データ、コード番号と共に、対応させて『使用不可』（試料片Ｑが取り付けられないことを示す表記）などとも登録しておく。これによって、コンピュータ２２は、後述する試料片Ｑの移設の際に、『使用不可』の試料片ホルダＰ、もしくは柱状部３４はスキップされ、次の正常な試料片ホルダＰ、もしくは柱状部３４を観察視野内に移動させることができる。
【0031】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８のテンプレートを作成する（ステップＳ０３０からＳ０５０）。テンプレートは、後述するニードル１８を試料片Ｑに正確に接近させる際の画像マッチングに用いる。
このテンプレート作成工程において、先ず、コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を一旦移動させる。続いて、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を初期設定位置に移動させる（ステップＳ０３０）。初期設定位置は、集束イオンビームと電子ビームがほぼ同一点に照射でき、両ビームの焦点が合う点（コインシデンスポイント）であって、直前に行ったステージ移動によって、ニードル１８の背景には試料Ｓなどニードル１８と誤認するような複雑な構造が無い、予め定めた位置である。このコインシデンスポイントは、集束イオンビーム照射と電子ビーム照射によって同じ対象物を異なった角度から観察することができる位置である。
このテンプレート作成工程において、先ず、コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を一旦移動させる。続いて、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を初期設定位置に移動させる（ステップＳ０３０）。初期設定位置は、集束イオンビームと電子ビームがほぼ同一点に照射でき、両ビームの焦点が合う点（コインシデンスポイント）であって、直前に行ったステージ移動によって、ニードル１８の背景には試料Ｓなどニードル１８と誤認するような複雑な構造が無い、予め定めた位置である。このコインシデンスポイントは、集束イオンビーム照射と電子ビーム照射によって同じ対象物を異なった角度から観察することができる位置である。
【0032】
コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を初期設定位置に移動させる際に、ＳＩＭ画像及びＳＥＭ画像の各画像データにおいてニードル１８の先端（つまり、見かけ上の先端）が所定位置（例えば、コインシデンスポイントなどの初期設定位置）である場合、例えばニードル１８の先端が所定位置に対する所定許容誤差範囲に含まれる場合等でのニードル駆動機構１９の座標データを取得する（ステップＳ０３２）。ＳＩＭ画像は集束イオンビームの照射により生成する画像であり、ＳＥＭ画像は電子ビームの照射により生成する画像である。座標データは、ニードル駆動機構１９がニードル１８の実空間での位置に対応付けて把握している３次元座標のデータである。例えば、コンピュータ２２は、ＳＩＭ画像及びＳＥＭ画像の各々の画像内にあるニードル１８の先端を適宜の画像処理によって認識し、各画像内でニードル１８の先端とコインシデンスポイントとが一致する事象の発生を把握する。コンピュータ２２は、各画像内でニードル１８の先端とコインシデンスポイントとが一致した場合に取得した座標データを記憶する。
【0033】
次に、コンピュータ２２は、ステップＳ０３２にて取得した座標データの履歴から座標データの変化を判定する（ステップＳ０３４）。例えば、コンピュータ２２は、座標データの前回値と今回値との差分の累積値、つまり適宜の期間に亘る座標データの総変化量が、所定閾値以上であるか否かを判定する。適宜の期間は、例えば、後述する先端部加工フラグのオンに応じた所定の先端部加工が実行されるたびごとにリセットされる期間であって、直近の所定の先端部加工が実行されてから現時点までの期間である。所定閾値は、例えば、少なくともニードル１８の先端からニードル１８の中心軸に平行な軸方向の外方に向かう方向での座標データの変化量に対する閾値である。所定閾値は、例えば、０．５μｍ程度である。
コンピュータ２２は、座標データの総変化量が所定閾値未満の場合（ステップＳ０３４；ＯＫ）には、処理をステップＳ０３４からステップＳ０３６に進める。そして、コンピュータ２２は、先端部加工フラグをオフ（ＯＦＦ）に設定する（ステップＳ０３６）。
一方、コンピュータ２２は、座標データの総変化量が所定閾値よりも大きい場合（ステップＳ０３４；ＮＧ）には、処理をステップＳ０３４からステップＳ０３８に進める。そして、コンピュータ２２は、先端部加工フラグをオン（ＯＮ）に設定する（ステップＳ０３８）。
先端部加工フラグは、ニードル１８の先端部に付着するデポジション膜などの付着物を集束イオンビームの照射によって除去することによって、座標データの総変化量を所定閾値未満とするための所定の先端部加工の実行要否を指示するフラグである。
コンピュータ２２は、座標データの総変化量が所定閾値未満の場合（ステップＳ０３４；ＯＫ）には、処理をステップＳ０３４からステップＳ０３６に進める。そして、コンピュータ２２は、先端部加工フラグをオフ（ＯＦＦ）に設定する（ステップＳ０３６）。
一方、コンピュータ２２は、座標データの総変化量が所定閾値よりも大きい場合（ステップＳ０３４；ＮＧ）には、処理をステップＳ０３４からステップＳ０３８に進める。そして、コンピュータ２２は、先端部加工フラグをオン（ＯＮ）に設定する（ステップＳ０３８）。
先端部加工フラグは、ニードル１８の先端部に付着するデポジション膜などの付着物を集束イオンビームの照射によって除去することによって、座標データの総変化量を所定閾値未満とするための所定の先端部加工の実行要否を指示するフラグである。
【0034】
次に、コンピュータ２２は、電子ビーム照射による吸収画像モードによって、ニードル１８の位置を認識する（ステップＳ０４０）。
コンピュータ２２は、電子ビームを走査しながらニードル１８に照射することによってニードル１８に流入する吸収電流を検出し、吸収電流画像データを生成する。この時、吸収電流画像には、ニードル１８と誤認する背景が無いため、背景画像に影響されずにニードル１８を認識できる。コンピュータ２２は、電子ビームの照射によって吸収電流画像データを取得する。
コンピュータ２２は、電子ビームを走査しながらニードル１８に照射することによってニードル１８に流入する吸収電流を検出し、吸収電流画像データを生成する。この時、吸収電流画像には、ニードル１８と誤認する背景が無いため、背景画像に影響されずにニードル１８を認識できる。コンピュータ２２は、電子ビームの照射によって吸収電流画像データを取得する。
【0035】
ここで、コンピュータ２２は、ニードル１８の形状を判定する（ステップＳ０４２）。
万一、ニードル１８の先端形状が変形や破損等により、試料片Ｑを取り付けられる状態に無い場合（ステップＳ０４２；ＮＧ）には、ステップＳ０４３から、図３６のステップＳ２９８のＮＯ側に飛び、ステップＳ０５０以降の全ステップは実行せずに自動サンプリングの動作を終了させる。ステップＳ０４２において、ニードル形状が不良と判断した場合、表示装置２１に『ニードル不良』等と表示して（ステップＳ０４３）、装置の操作者に警告する。不良品と判断したニードル１８は新たなニードル１８に交換するか、軽微な不良であればニードル先端を集束イオンビーム照射によって成形してもよい。
ステップＳ０４２において、ニードル１８が予め定めた正常な形状であれば次のステップＳ０４４に進む。
万一、ニードル１８の先端形状が変形や破損等により、試料片Ｑを取り付けられる状態に無い場合（ステップＳ０４２；ＮＧ）には、ステップＳ０４３から、図３６のステップＳ２９８のＮＯ側に飛び、ステップＳ０５０以降の全ステップは実行せずに自動サンプリングの動作を終了させる。ステップＳ０４２において、ニードル形状が不良と判断した場合、表示装置２１に『ニードル不良』等と表示して（ステップＳ０４３）、装置の操作者に警告する。不良品と判断したニードル１８は新たなニードル１８に交換するか、軽微な不良であればニードル先端を集束イオンビーム照射によって成形してもよい。
ステップＳ０４２において、ニードル１８が予め定めた正常な形状であれば次のステップＳ０４４に進む。
【0036】
ここで、ニードル先端の状態を説明しておく。
図６（Ａ）は、ニードル１８（タングステンニードル）の先端にカーボンデポジション膜ＤＭの残渣が付着している状態を説明するためにニードル先端部を拡大した模式図である。ニードル１８は、その先端が集束イオンビーム照射によって切除されて変形しないようにしてサンプリング操作を複数回繰返して用いるため、ニードル１８先端には試料片Ｑを保持していたカーボンデポジション膜ＤＭの残渣が付着する。繰返してサンプリングすることで、このカーボンデポジション膜ＤＭの残渣は徐々に大きくなり、タングステンニードルの先端位置より少し突き出した形状になる。従って、ニードル１８の真の先端座標は、もともとのニードル１８を構成するタングステンの先端Ｗではなく、カーボンデポジション膜ＤＭの残渣の先端Ｃとなる。上述したように、吸収電流画像ではニードル先端のカーボンデポジション膜ＤＭを認識できないので、真のニードル先端を知ることはできないが、テンプレートとのパターンマッチングの観点からテンプレート画像には吸収電流像が適している。
図６（Ａ）は、ニードル１８（タングステンニードル）の先端にカーボンデポジション膜ＤＭの残渣が付着している状態を説明するためにニードル先端部を拡大した模式図である。ニードル１８は、その先端が集束イオンビーム照射によって切除されて変形しないようにしてサンプリング操作を複数回繰返して用いるため、ニードル１８先端には試料片Ｑを保持していたカーボンデポジション膜ＤＭの残渣が付着する。繰返してサンプリングすることで、このカーボンデポジション膜ＤＭの残渣は徐々に大きくなり、タングステンニードルの先端位置より少し突き出した形状になる。従って、ニードル１８の真の先端座標は、もともとのニードル１８を構成するタングステンの先端Ｗではなく、カーボンデポジション膜ＤＭの残渣の先端Ｃとなる。上述したように、吸収電流画像ではニードル先端のカーボンデポジション膜ＤＭを認識できないので、真のニードル先端を知ることはできないが、テンプレートとのパターンマッチングの観点からテンプレート画像には吸収電流像が適している。
【0037】
図６（Ｂ）は、カーボンデポジション膜ＤＭが付着したニードル先端部の吸収電流像の模式図である。背景に複雑なパターンがあっても背景形状に影響されずに、ニードル１８は明確に認識できる。背景に照射される電子ビーム信号は画像に反映されないため、背景はノイズレベルの一様なグレートーンで示される。一方、カーボンデポジション膜ＤＭは背景のグレートーンより若干暗く見え、吸収電流像ではカーボンデポジション膜ＤＭの先端が明確に確認できないことが分かった。このため、以下のようにして、カーボンデポジション膜ＤＭの先端座標（残渣の先端）Ｃからニードル１８の真の先端座標を求める。なお、ここで、図６（Ｂ）の画像を第１画像と呼ぶことにする。
ニードル１８の吸収電流像（第１画像）を取得する工程がステップＳ０４４である。
次に、図６（Ｂ）の第１画像を画像処理して、背景より明るい領域を抽出する（ステップＳ０４５）。
ニードル１８の吸収電流像（第１画像）を取得する工程がステップＳ０４４である。
次に、図６（Ｂ）の第１画像を画像処理して、背景より明るい領域を抽出する（ステップＳ０４５）。
【0038】
図７（Ａ）は、図６（Ｂ）の第１画像を画像処理して、背景より明るい領域を抽出した模式図である。背景より明るい領域（ニードル１８の一部）を強調した画像が得られ、この画像をここでは第２画像と言う。この第２画像をコンピュータに記憶する。
次に、図６（Ｂ）の第１画像において、背景の明度より暗い領域を抽出する（ステップＳ０４６）。
次に、図６（Ｂ）の第１画像において、背景の明度より暗い領域を抽出する（ステップＳ０４６）。
【0039】
図７（Ｂ）は、図６（Ｂ）の第１画像を画像処理して、背景より暗い領域を抽出した模式図である。ニードル先端のカーボンデポジション膜ＤＭのみが抽出されて表示される。背景より暗い領域を顕在化させた画像を第３画像と言い、第３画像をコンピュータ２２に記憶する。
次に、コンピュータ２２に記憶した第２画像と第３画像を合成する（ステップＳ０４７）。
次に、コンピュータ２２に記憶した第２画像と第３画像を合成する（ステップＳ０４７）。
【0040】
図８は合成後の表示画像の模式図である。但し、画像上、見やすくするために、第２画像でのニードル１８の領域、第３画像におけるカーボンデポジション膜ＤＭの部分の輪郭のみを線表示して、背景やニードル１８、カーボンデポジション膜ＤＭの外周以外は透明表示にしてもよいし、背景のみを透明にして、ニードル１８とカーボンデポジション膜ＤＭを同じ色や同じトーンで表示してもよい。ここで、合成した画像を第４画像と呼び、この第４画像をコンピュータに記憶する。第４画像は、第１画像を基に、コントラストを調整し、輪郭を強調する処理を施しているため、第１画像と第４画像におけるニードル形状は全く同じで、輪郭が明確になっており、第１画像に比べてカーボンデポジション膜ＤＭの先端が明確になる。
次に、第４画像から、カーボンデポジション膜ＤＭの先端、つまり、カーボンデポジション膜ＤＭが堆積したニードル１８の真の先端座標を求める（ステップＳ０４８）。
コンピュータ２２から第４画像を取り出し表示し、ニードル１８の真の先端座標を求める。ニードル１８の軸方向で最も突き出た箇所（残渣の先端）Ｃが真のニードル先端であり、画像認識により自動的に判断させ、先端座標をコンピュータ２２に記憶する。
次に、テンプレートマッチングの精度を更に高めるために、ステップＳ０４４時と同じ観察視野でのニードル先端の吸収電流画像をレファレンス画像として、テンプレート画像はレファレンス画像データのうち、ステップＳ０４８で得たニードル先端座標を基準として、ニードル先端を含む一部のみを抽出したものとし、このテンプレート画像をステップＳ０４８で得たニードル先端の基準座標（ニードル先端座標）とを対応付けてコンピュータ２２に登録する（ステップＳ０５０）。
次に、第４画像から、カーボンデポジション膜ＤＭの先端、つまり、カーボンデポジション膜ＤＭが堆積したニードル１８の真の先端座標を求める（ステップＳ０４８）。
コンピュータ２２から第４画像を取り出し表示し、ニードル１８の真の先端座標を求める。ニードル１８の軸方向で最も突き出た箇所（残渣の先端）Ｃが真のニードル先端であり、画像認識により自動的に判断させ、先端座標をコンピュータ２２に記憶する。
次に、テンプレートマッチングの精度を更に高めるために、ステップＳ０４４時と同じ観察視野でのニードル先端の吸収電流画像をレファレンス画像として、テンプレート画像はレファレンス画像データのうち、ステップＳ０４８で得たニードル先端座標を基準として、ニードル先端を含む一部のみを抽出したものとし、このテンプレート画像をステップＳ０４８で得たニードル先端の基準座標（ニードル先端座標）とを対応付けてコンピュータ２２に登録する（ステップＳ０５０）。
【0041】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８を試料片Ｑに接近させる処理として、以下の処理を行なう。
なお、上記の柱状部３４のテンプレートを作成する工程（Ｓ０２０からＳ０２７）と、ニードル１８のテンプレートを作成する工程（Ｓ０３０からＳ０５０）が逆であってもよい。但し、ニードル１８のテンプレートを作成する工程（Ｓ０３０からＳ０５０）が先行する場合、後述のステップＳ２９８から戻るフロー（Ｃ）も連動する。
なお、上記の柱状部３４のテンプレートを作成する工程（Ｓ０２０からＳ０２７）と、ニードル１８のテンプレートを作成する工程（Ｓ０３０からＳ０５０）が逆であってもよい。但し、ニードル１８のテンプレートを作成する工程（Ｓ０３０からＳ０５０）が先行する場合、後述のステップＳ２９８から戻るフロー（Ｃ）も連動する。
【0042】
＜試料片ピックアップ工程＞
図９は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動サンプリングの動作のうち、試料片Ｑを試料Ｓからピックアップする工程の流れを示すフローチャートである。ここで、ピックアップとは、集束イオンビームによる加工やニードルによって、試料片Ｑを試料Ｓから分離、摘出することを言う。
まず、コンピュータ２２は、対象とする試料片Ｑを荷電粒子ビームの視野に入れるためにステージ駆動機構１３によってステージ１２を移動させる。目的とするレファレンスマークＲｅｆの位置座標を用いてステージ駆動機構１３を動作させてもよい。コンピュータ２２は、認識したレファレンスマークＲｅｆを用いて、既知であるレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係から試料片Ｑの位置を認識して、試料片Ｑの位置を観察視野に入るようにステージ移動する（ステップＳ０６０）。
次に、コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動し、試料片Ｑの姿勢が所定姿勢（例えば、ニードル１８による取出しに適した姿勢など）になるように、姿勢制御モードに対応した角度分だけステージ１２をＺ軸周りに回転させる（ステップＳ０７０）。
次に、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの画像データを用いてレファレンスマークＲｅｆを認識し、既知であるレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係から試料片Ｑの位置を認識して、試料片Ｑの位置合わせを行なう（ステップＳ０８０）。次に、コンピュータ２２は、ニードル１８を試料片Ｑに接近させる処理として、以下の処理を行う。
図９は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動サンプリングの動作のうち、試料片Ｑを試料Ｓからピックアップする工程の流れを示すフローチャートである。ここで、ピックアップとは、集束イオンビームによる加工やニードルによって、試料片Ｑを試料Ｓから分離、摘出することを言う。
まず、コンピュータ２２は、対象とする試料片Ｑを荷電粒子ビームの視野に入れるためにステージ駆動機構１３によってステージ１２を移動させる。目的とするレファレンスマークＲｅｆの位置座標を用いてステージ駆動機構１３を動作させてもよい。コンピュータ２２は、認識したレファレンスマークＲｅｆを用いて、既知であるレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係から試料片Ｑの位置を認識して、試料片Ｑの位置を観察視野に入るようにステージ移動する（ステップＳ０６０）。
次に、コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動し、試料片Ｑの姿勢が所定姿勢（例えば、ニードル１８による取出しに適した姿勢など）になるように、姿勢制御モードに対応した角度分だけステージ１２をＺ軸周りに回転させる（ステップＳ０７０）。
次に、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの画像データを用いてレファレンスマークＲｅｆを認識し、既知であるレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係から試料片Ｑの位置を認識して、試料片Ｑの位置合わせを行なう（ステップＳ０８０）。次に、コンピュータ２２は、ニードル１８を試料片Ｑに接近させる処理として、以下の処理を行う。
【0043】
コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を移動させるニードル移動（粗調整）を実行する（ステップＳ０９０）。コンピュータ２２は、試料Ｓに対する集束イオンビームおよび電子ビームによる各画像データを用いて、レファレンスマークＲｅｆ（上述した図２参照）を認識する。コンピュータ２２は、認識したレファレンスマークＲｅｆを用いてニードル１８の移動目標位置ＡＰを設定する。移動目標位置ＡＰは、例えば、試料片Ｑの支持部Ｑａの反対側の側部に近接した位置とする。コンピュータ２２は、移動目標位置ＡＰを、試料片Ｑの形成時の加工枠Ｆに対して所定の位置関係を対応付けている。コンピュータ２２は、集束イオンビームの照射によって試料Ｓに試料片Ｑを形成する際の加工枠ＦとレファレンスマークＲｅｆとの相対的な位置関係の情報を記憶している。コンピュータ２２は、認識したレファレンスマークＲｅｆを用いて、レファレンスマークＲｅｆと加工枠Ｆと移動目標位置ＡＰ（図２参照）との相対的な位置関係を用いて、ニードル１８の先端位置を移動目標位置ＡＰに向かい３次元空間内で移動させる。
【0044】
なお、上述の処理では、コンピュータ２２は、加工枠Ｆを用いること無しに、レファレンスマークＲｅｆと移動目標位置ＡＰとの相対的な位置関係を用いて、ニードル１８の先端位置を移動目標位置ＡＰに向かい３次元空間内で移動させてもよい。
【0045】
次に、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を移動させるニードル移動（微調整）を実行する（ステップＳ１００）。コンピュータ２２は、ステップＳ０５０で作成したテンプレートを用いたパターンマッチングを繰り返して、また、ＳＥＭ画像内のニードル１８の先端位置としてはステップＳ０４７で得たニードル先端座標を用いて、移動目標位置ＡＰを含む照射領域に荷電粒子ビームを照射した状態でニードル１８を移動目標位置ＡＰから接続加工位置に３次元空間内で移動させる。
【0046】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８の移動を停止させる処理を行なう（ステップＳ１１０）。
図１０は、ニードル１８を試料片Ｑに接続させる際の位置関係を説明するための図で、試料片Ｑの端部を拡大した図である。図１０において、ニードル１８を接続すべき試料片Ｑの端部（断面）をＳＩＭ画像中心３５に配置し、ＳＩＭ画像中心３５から所定距離Ｌ１を隔て、例えば、試料片Ｑの幅の中央の位置を接続加工位置３６とする。接続加工位置は、試料片Ｑの端面の延長上（図１０の符号３６ａ）の位置であってもよい。コンピュータ２２は、所定距離Ｌ１の上限を１μｍとする。この接続加工位置３６の３次元座標をコンピュータ２２に記憶しておく。
コンピュータ２２は、同じＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像内にあるニードル１８先端と接続加工位置３６の三次元座標を基に、ニードル駆動機構１９を動作させ、ニードル１８を所定の接続加工位置３６に移動する。コンピュータ２２は、ニードル先端が接続加工位置３６と一致した時に、ニードル駆動機構１９を停止させる。
図１０は、ニードル１８を試料片Ｑに接続させる際の位置関係を説明するための図で、試料片Ｑの端部を拡大した図である。図１０において、ニードル１８を接続すべき試料片Ｑの端部（断面）をＳＩＭ画像中心３５に配置し、ＳＩＭ画像中心３５から所定距離Ｌ１を隔て、例えば、試料片Ｑの幅の中央の位置を接続加工位置３６とする。接続加工位置は、試料片Ｑの端面の延長上（図１０の符号３６ａ）の位置であってもよい。コンピュータ２２は、所定距離Ｌ１の上限を１μｍとする。この接続加工位置３６の３次元座標をコンピュータ２２に記憶しておく。
コンピュータ２２は、同じＳＩＭ画像またはＳＥＭ画像内にあるニードル１８先端と接続加工位置３６の三次元座標を基に、ニードル駆動機構１９を動作させ、ニードル１８を所定の接続加工位置３６に移動する。コンピュータ２２は、ニードル先端が接続加工位置３６と一致した時に、ニードル駆動機構１９を停止させる。
【0047】
図１１は、ニードル先端部に付着するカーボンデポジション膜ＤＭの大小に応じたニードル１８と試料片Ｑとの位置関係の例を模式的に説明するための図である。図１１に示すように、カーボンデポジション膜ＤＭの大小にかかわらずに、カーボンデポジション膜ＤＭの先端Ｃと試料片Ｑとの間の距離は所定距離Ｌ１に設定される。ニードル１８の先端部に付着するカーボンデポジション膜ＤＭが増大することに伴い、ニードル１８の先端Ｃ（つまりニードル１８の先端部に付着するカーボンデポジション膜ＤＭの残渣の先端Ｃ）はニードル１８の本体の外方に向かって離れ、ニードル１８本体の先端は試料片Ｑから離れる。
【0048】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８を試料片Ｑに接続する処理を行なう（ステップＳ１２０）。コンピュータ２２は、所定のデポジション時間に亘って、試料片Ｑおよびニードル１８の先端表面にガス供給部１７によってデポジション用ガスであるカーボン系ガスを供給しつつ、接続加工位置３６に設定した加工枠を含む照射領域に集束イオンビームを照射する。これによりコンピュータ２２は、試料片Ｑおよびニードル１８をデポジション膜により接続する。
このステップＳ１２０では、コンピュータ２２は、ニードル１８を試料片Ｑに直接接触させずに間隔を開けた位置でデポジション膜により接続する。ニードル１８は試料片Ｑから所定距離Ｌ１の間隔を有した位置を接続加工位置として接近し、停止する。ニードル１８と試料片Ｑ、デポジション膜形成領域（例えば、加工枠）は、ニードル１８と試料片Ｑを跨ぐように設定する。デポジション膜は所定距離Ｌ１の間隔にも形成され、ニードル１８と試料片Ｑはデポジション膜で接続される。
このステップＳ１２０では、コンピュータ２２は、ニードル１８を試料片Ｑに直接接触させずに間隔を開けた位置でデポジション膜により接続する。ニードル１８は試料片Ｑから所定距離Ｌ１の間隔を有した位置を接続加工位置として接近し、停止する。ニードル１８と試料片Ｑ、デポジション膜形成領域（例えば、加工枠）は、ニードル１８と試料片Ｑを跨ぐように設定する。デポジション膜は所定距離Ｌ１の間隔にも形成され、ニードル１８と試料片Ｑはデポジション膜で接続される。
【0049】
なお、コンピュータ２２は、ニードル１８の吸収電流の変化を検出することによって、デポジション膜による接続状態を判定してもよい。コンピュータ２２は、ニードル１８の吸収電流が予め定めた電流値に達した時に試料片Ｑおよびニードル１８がデポジション膜により接続されたと判定し、所定のデポジション時間の経過有無にかかわらずに、デポジション膜の形成を停止してもよい。
【0050】
次に、コンピュータ２２は、試料片Ｑと試料Ｓとの間の支持部Ｑａを切断する処理を行なう（ステップＳ１３０）。コンピュータ２２は、試料Ｓに形成されているレファレンスマークＲｅｆを用いて、予め設定されている支持部Ｑａの切断加工位置を指定する。
コンピュータ２２は、所定の切断加工時間に亘って、切断加工位置に集束イオンビームを照射することによって、試料片Ｑを試料Ｓから分離する。
コンピュータ２２は、試料Ｓとニードル１８との導通を検知することによって、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されたか否かを判定する（ステップＳ１３３）。
コンピュータ２２は、試料Ｓとニードル１８との導通を検知しない場合には、試料片Ｑが試料Ｓから切り離された（ＯＫ）と判定し、これ以降の処理（つまり、ステップＳ１４０以降の処理）の実行を継続する。一方、コンピュータ２２は、切断加工の終了後、つまり切断加工位置での試料片Ｑと試料Ｓとの間の支持部Ｑａの切断が完了した後に、試料Ｓとニードル１８との導通を検知した場合には、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されていない（ＮＧ）と判定する。コンピュータ２２は、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されていない（ＮＧ）と判定した場合には、この試料片Ｑと試料Ｓとの分離が完了していないことを表示装置２１への表示または警告音などにより報知する（ステップＳ１３６）。そして、これ以降の処理の実行を停止する。この場合、コンピュータ２２は、試料片Ｑとニードル１８を繋ぐデポジション膜（後述するデポジション膜ＤＭ２）を集束イオンビーム照射によって切断し、試料片Ｑとニードル１８を分離して、ニードル１８を初期位置（ステップＳ０３０）に戻るようにしてもよい。また、後述するニードルトリミングを実行して、ニードル１８を初期位置（ステップＳ０３０）に戻るようにしてもよい。初期位置に戻ったニードル１８は、次の試料片Ｑのサンプリングを実施する。
コンピュータ２２は、所定の切断加工時間に亘って、切断加工位置に集束イオンビームを照射することによって、試料片Ｑを試料Ｓから分離する。
コンピュータ２２は、試料Ｓとニードル１８との導通を検知することによって、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されたか否かを判定する（ステップＳ１３３）。
コンピュータ２２は、試料Ｓとニードル１８との導通を検知しない場合には、試料片Ｑが試料Ｓから切り離された（ＯＫ）と判定し、これ以降の処理（つまり、ステップＳ１４０以降の処理）の実行を継続する。一方、コンピュータ２２は、切断加工の終了後、つまり切断加工位置での試料片Ｑと試料Ｓとの間の支持部Ｑａの切断が完了した後に、試料Ｓとニードル１８との導通を検知した場合には、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されていない（ＮＧ）と判定する。コンピュータ２２は、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されていない（ＮＧ）と判定した場合には、この試料片Ｑと試料Ｓとの分離が完了していないことを表示装置２１への表示または警告音などにより報知する（ステップＳ１３６）。そして、これ以降の処理の実行を停止する。この場合、コンピュータ２２は、試料片Ｑとニードル１８を繋ぐデポジション膜（後述するデポジション膜ＤＭ２）を集束イオンビーム照射によって切断し、試料片Ｑとニードル１８を分離して、ニードル１８を初期位置（ステップＳ０３０）に戻るようにしてもよい。また、後述するニードルトリミングを実行して、ニードル１８を初期位置（ステップＳ０３０）に戻るようにしてもよい。初期位置に戻ったニードル１８は、次の試料片Ｑのサンプリングを実施する。
【0051】
次に、コンピュータ２２は、ニードル退避の処理を行なう（ステップＳ１４０）。コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を所定距離（例えば、５μｍなど）だけ鉛直方向上方（つまりＺ方向の正方向）に上昇させる。
次に、コンピュータ２２は、ステージ退避の処理を行なう（ステップＳ１５０）。コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を、所定距離を移動させる。
次に、コンピュータ２２は、ステージ退避の処理を行なう（ステップＳ１５０）。コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を、所定距離を移動させる。
【0052】
コンピュータ２２は、相互に接続されたニードル１８および試料片Ｑの背景に構造物がない状態になるように、ステージ駆動機構１３を動作させる。コンピュータ２２は、ステージ１２を所定距離だけ移動させる。試料片Ｑの背景を判断（ステップＳ１６０）し、背景が問題にならなければ、次のステップＳ１７０に進み、背景に問題があればステージ１２を所定量だけ再移動させて（ステップＳ１６５）、背景の判断（ステップＳ１６０）に戻り、背景に問題が無くなるまで繰り返す。
【0053】
コンピュータ２２は、ニードル１８および試料片Ｑのテンプレート作成を実行する（ステップＳ１７０）。コンピュータ２２は、試料片Ｑが固定されたニードル１８を必要に応じて回転させた姿勢状態（つまり、試料台３３の柱状部３４に試料片Ｑを接続する姿勢）のニードル１８および試料片Ｑのテンプレートを作成する。これによりコンピュータ２２は、ニードル１８の回転に応じて、集束イオンビームおよび電子ビームの各々により得られる画像データから３次元的にニードル１８および試料片Ｑのエッジ（輪郭）を認識する。
【0054】
このテンプレート作成（ステップＳ１７０）において、先ず、コンピュータ２２は、試料片Ｑおよび試料片Ｑが接続されたニードル１８の先端形状に対するテンプレートマッチング用のテンプレート（レファレンス画像データ）を取得する。コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射と、電子ビーム照射によって、２つの異なる方向から取得した各画像データをテンプレート（レファレンス画像データ）として記憶する。
【0055】
次に、コンピュータ２２は、ニードル退避の処理を行なう（ステップＳ１８０）。コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を所定距離だけ移動させる。
【0056】
次に、コンピュータ２２は、上述のステップＳ０２０において登録した特定の試料片ホルダＰが、荷電粒子ビームによる観察視野領域内に入るようにステージ駆動機構１３によってステージ１２を移動させる（ステップＳ１９０）。図１２および図１３はこの様子を示しており、特に図１２は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームにより得られる画像の模式図であって、柱状部３４の試料片Ｑの取り付け位置Ｕを示す図であり、図１３は、電子ビームにより得られる画像の模式図であって、柱状部３４の試料片Ｑの取り付け位置Ｕを示す図である。
ここで、所望の試料片ホルダＰの柱状部３４が観察視野領域内に入るか否かを判定し（ステップＳ１９５）、所望の柱状部３４が観察視野領域内に入れば、次のステップＳ２００に進む。もし、所望の柱状部３４が観察視野領域内に入らなければ、つまり、指定座標に対してステージ駆動が正しく動作しない場合は、直前に指定したステージ座標を初期化して、ステージ１２が有する原点位置に戻る（ステップＳ１９７）。そして、再度、事前登録した所望の柱状部３４の座標を指定して、ステージ１２を駆動させ（ステップＳ１９０）て、柱状部３４が観察視野領域内に入るまで繰り返す。
ここで、所望の試料片ホルダＰの柱状部３４が観察視野領域内に入るか否かを判定し（ステップＳ１９５）、所望の柱状部３４が観察視野領域内に入れば、次のステップＳ２００に進む。もし、所望の柱状部３４が観察視野領域内に入らなければ、つまり、指定座標に対してステージ駆動が正しく動作しない場合は、直前に指定したステージ座標を初期化して、ステージ１２が有する原点位置に戻る（ステップＳ１９７）。そして、再度、事前登録した所望の柱状部３４の座標を指定して、ステージ１２を駆動させ（ステップＳ１９０）て、柱状部３４が観察視野領域内に入るまで繰り返す。
【0057】
次に、コンピュータ２２は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を移動させて試料片ホルダＰの水平位置を調整するとともに、試料片ホルダＰの姿勢が所定姿勢になるように、姿勢制御モードに対応した角度分だけステージ１２を回転と傾斜させる（ステップＳ２００）。
ここで、試料片ホルダＰのうち柱状部３４の形状の良否を判定する（ステップＳ２０５）。ステップＳ０２３で柱状部３４の画像を登録したものの、その後の工程で、予期せぬ接触等によって指定した柱状部３４が変形、破損、欠落などしていないかを、柱状部３４の形状の良否を判定する。このステップＳ２０５で、該当柱状部３４の形状に問題無く良好と判断できれば次のステップＳ２１０に進み、不良と判断すれば、次の柱状部３４を観察視野領域内に入るようにステージ移動させるステップＳ１９０に戻る。
なお、コンピュータ２２は、指定した柱状部３４を観察視野領域内に入れるためにステージ１２の移動をステージ駆動機構１３に指示した際に、実際には指定された柱状部３４が観察視野領域内に入らない場合には、ステージ１２の位置座標を初期化して、ステージ１２を初期位置に移動させる。そしてコンピュータ２２は、ガス供給部１７のノズル１７ａを、集束イオンビーム照射位置近くに移動させる。
ここで、試料片ホルダＰのうち柱状部３４の形状の良否を判定する（ステップＳ２０５）。ステップＳ０２３で柱状部３４の画像を登録したものの、その後の工程で、予期せぬ接触等によって指定した柱状部３４が変形、破損、欠落などしていないかを、柱状部３４の形状の良否を判定する。このステップＳ２０５で、該当柱状部３４の形状に問題無く良好と判断できれば次のステップＳ２１０に進み、不良と判断すれば、次の柱状部３４を観察視野領域内に入るようにステージ移動させるステップＳ１９０に戻る。
なお、コンピュータ２２は、指定した柱状部３４を観察視野領域内に入れるためにステージ１２の移動をステージ駆動機構１３に指示した際に、実際には指定された柱状部３４が観察視野領域内に入らない場合には、ステージ１２の位置座標を初期化して、ステージ１２を初期位置に移動させる。そしてコンピュータ２２は、ガス供給部１７のノズル１７ａを、集束イオンビーム照射位置近くに移動させる。
【0058】
＜試料片マウント工程＞
ここで言う「試料片マウント工程」とは、摘出した試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設する工程のことである。
図１４は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動サンプリングの動作のうち、試料片Ｑを所定の試料片ホルダＰのうちの所定の柱状部３４にマウント（移設）する工程の流れを示すフローチャートである。
コンピュータ２２は、集束イオンビームおよび電子ビーム照射により得られる各画像データを用いて、上述したステップＳ０２０において記憶した試料片Ｑの移設位置を認識する（ステップＳ２１０）。コンピュータ２２は、櫛歯形状の試料台３３の複数の柱状部３４のうち、観察視野領域内に現れた柱状部３４が予め指定した柱状部３４であることを確認するために、テンプレートマッチングを実施する。コンピュータ２２は、予め柱状部３４のテンプレートを作成する工程（ステップＳ０２０）において作成した柱状部３４毎のテンプレートを用いて、集束イオンビームおよび電子ビームの各々の照射により得られる各画像データとテンプレートマッチングを実施する。
ここで言う「試料片マウント工程」とは、摘出した試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設する工程のことである。
図１４は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動サンプリングの動作のうち、試料片Ｑを所定の試料片ホルダＰのうちの所定の柱状部３４にマウント（移設）する工程の流れを示すフローチャートである。
コンピュータ２２は、集束イオンビームおよび電子ビーム照射により得られる各画像データを用いて、上述したステップＳ０２０において記憶した試料片Ｑの移設位置を認識する（ステップＳ２１０）。コンピュータ２２は、櫛歯形状の試料台３３の複数の柱状部３４のうち、観察視野領域内に現れた柱状部３４が予め指定した柱状部３４であることを確認するために、テンプレートマッチングを実施する。コンピュータ２２は、予め柱状部３４のテンプレートを作成する工程（ステップＳ０２０）において作成した柱状部３４毎のテンプレートを用いて、集束イオンビームおよび電子ビームの各々の照射により得られる各画像データとテンプレートマッチングを実施する。
【0059】
また、コンピュータ２２は、ステージ１２を移動した後に実施する柱状部３４毎のテンプレートマッチングにおいて、柱状部３４に欠落など問題が認められるか否かを判定する（ステップＳ２１５）。柱状部３４の形状に問題が認められた場合（ＮＧ）には、試料片Ｑを移設する柱状部３４を、問題が認められた柱状部３４の隣の柱状部３４に変更し、その柱状部３４についてもテンプレートマッチングを行ない移設する柱状部３４を決定する。柱状部３４の形状に問題が無ければ次のステップＳ２２０に移る。
【0060】
コンピュータ２２は、電子ビームの照射により認識した取り付け位置と集束イオンビームの照射により認識した取り付け位置とが一致するように、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動する。コンピュータ２２は、試料片Ｑの取り付け位置Ｕが視野領域の視野中心（加工位置）に一致するように、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動する。
【0061】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８に接続された試料片Ｑを試料片ホルダＰに接触させる処理として、以下のステップＳ２２０～ステップＳ２５０の処理を行なう。
先ず、コンピュータ２２は、ニードル１８の位置を認識する（ステップＳ２２０）。コンピュータ２２は、ニードル１８に荷電粒子ビームを照射することによってニードル１８に流入する吸収電流を検出し、吸収電流画像データを生成する。コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射と、電子ビーム照射によって、２つの異なる方向からの各吸収電流画像データを用いて３次元空間でのニードル１８の先端位置を検出する。なお、コンピュータ２２は、検出したニードル１８の先端位置を用いて、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動して、ニードル１８の先端位置を予め設定されている視野領域の中心位置（視野中心）に設定してもよい。
先ず、コンピュータ２２は、ニードル１８の位置を認識する（ステップＳ２２０）。コンピュータ２２は、ニードル１８に荷電粒子ビームを照射することによってニードル１８に流入する吸収電流を検出し、吸収電流画像データを生成する。コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射と、電子ビーム照射によって、２つの異なる方向からの各吸収電流画像データを用いて３次元空間でのニードル１８の先端位置を検出する。なお、コンピュータ２２は、検出したニードル１８の先端位置を用いて、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動して、ニードル１８の先端位置を予め設定されている視野領域の中心位置（視野中心）に設定してもよい。
【0062】
次に、コンピュータ２２は、試料片マウント工程を実行する。先ず、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を移動させるニードル移動を実行する（ステップＳ２３０）。コンピュータ２２は、集束イオンビームおよび電子ビームの各々の照射により得られる各画像データにおいて、ニードル１８および試料片Ｑのテンプレートと、柱状部３４のテンプレートとを用いたテンプレートマッチングに基づき、試料片Ｑと柱状部３４との距離を計測する。コンピュータ２２は、計測した距離に応じてニードル１８を試料片Ｑの取付け位置に向かうように３次元空間内で移動させる。
【0063】
次に、コンピュータ２２は、柱状部３４と試料片Ｑとの間に予め定めた空隙Ｌ２を空けてニードル１８を停止させる（ステップＳ２４０）。コンピュータ２２は、この空隙Ｌ２を１μｍ以下とする。
なお、コンピュータ２２は、この空隙Ｌ２を設ける際に、柱状部３４およびニードル１８の吸収電流画像を検知することによって両者の空隙を設けてもよい。
コンピュータ２２は、柱状部３４とニードル１８との間の導通、または柱状部３４およびニードル１８の吸収電流画像を検知することによって、柱状部３４に試料片Ｑを移設した後において、試料片Ｑとニードル１８との切り離しの有無を検知する。
なお、コンピュータ２２は、柱状部３４とニードル１８との間の導通を検知することができない場合には、柱状部３４およびニードル１８の吸収電流画像を検知するように処理を切り替える。
また、コンピュータ２２は、柱状部３４とニードル１８との間の導通を検知することができない場合には、この試料片Ｑの移設を停止し、この試料片Ｑをニードル１８から切り離し、後述するニードルトリミング工程を実行してもよい。
なお、コンピュータ２２は、この空隙Ｌ２を設ける際に、柱状部３４およびニードル１８の吸収電流画像を検知することによって両者の空隙を設けてもよい。
コンピュータ２２は、柱状部３４とニードル１８との間の導通、または柱状部３４およびニードル１８の吸収電流画像を検知することによって、柱状部３４に試料片Ｑを移設した後において、試料片Ｑとニードル１８との切り離しの有無を検知する。
なお、コンピュータ２２は、柱状部３４とニードル１８との間の導通を検知することができない場合には、柱状部３４およびニードル１８の吸収電流画像を検知するように処理を切り替える。
また、コンピュータ２２は、柱状部３４とニードル１８との間の導通を検知することができない場合には、この試料片Ｑの移設を停止し、この試料片Ｑをニードル１８から切り離し、後述するニードルトリミング工程を実行してもよい。
【0064】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８に接続された試料片Ｑを柱状部３４に接続する処理を行なう（ステップＳ２５０）。図１５、図１６は、それぞれ図１２、図１３での観察倍率を高めた画像の模式図である。コンピュータ２２は、図１５のように試料片Ｑの一辺と柱状部３４の一辺が一直線になるように、かつ、図１６のように試料片Ｑの上端面と柱状部３４の上端面が同一面になるように接近させ、空隙Ｌ２が所定の値になった時にニードル駆動機構１９を停止させる。コンピュータ２２は、空隙Ｌ２を有して試料片Ｑの取り付け位置に停止した状況で、図１５の集束イオンビームによる画像において、柱状部３４の端部を含むようにデポジション用の加工枠Ｒ２を設定する。コンピュータ２２は、試料片Ｑおよび柱状部３４の表面にガス供給部１７によってガスを供給しつつ、所定時間に亘って、加工枠Ｒ２を含む照射領域に集束イオンビームを照射する。この操作によっては集束イオンビーム照射部にデポジション膜が形成され、空隙Ｌ２が埋まり試料片Ｑは柱状部３４に接続される。コンピュータ２２は、柱状部３４に試料片Ｑをデポジションにより固定する工程において、柱状部３４とニードル１８と間の導通を検知した場合にデポジションを終了する。
【0065】
コンピュータ２２は、試料片Ｑと柱状部３４との接続が完了したことの判定を行なう（ステップＳ２５５）。例えばニードル１８とステージ１２の間の電気抵抗値は予め定めた抵抗値以下になったことを確認して電気的に接続されたと判断する。また、事前の検討から、両者間の抵抗値が予め定めた抵抗値に達した時にはデポジション膜は力学的に十分な強度を有し、試料片Ｑは柱状部３４に十分に接続されたと判定できる。
なお、検知するのは上述の電気抵抗に限らず、電流や電圧など柱状部と試料片Ｑの間の電気特性が計測できればよい。また、コンピュータ２２は、予め定めた時間内に予め定めた電気特性（電気抵抗値、電流値、電位など）を満足しなければ、デポジション膜の形成時間を延長する。 コンピュータ２２は、試料片Ｑと柱状部３４との接続が確認された時点で、ガス供給と集束イオンビーム照射を停止させる。図１７は、この様子を示しており、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームによる画像データで、ニードル１８に接続された試料片Ｑを柱状部３４に接続するデポジション膜ＤＭ１を示す図である。
なお、検知するのは上述の電気抵抗に限らず、電流や電圧など柱状部と試料片Ｑの間の電気特性が計測できればよい。また、コンピュータ２２は、予め定めた時間内に予め定めた電気特性（電気抵抗値、電流値、電位など）を満足しなければ、デポジション膜の形成時間を延長する。 コンピュータ２２は、試料片Ｑと柱状部３４との接続が確認された時点で、ガス供給と集束イオンビーム照射を停止させる。図１７は、この様子を示しており、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームによる画像データで、ニードル１８に接続された試料片Ｑを柱状部３４に接続するデポジション膜ＤＭ１を示す図である。
【0066】
なお、ステップＳ２５５においては、コンピュータ２２は、ニードル１８の吸収電流の変化を検出することによって、デポジション膜ＤＭ１による接続状態を判定してもよい。
コンピュータ２２は、ニードル１８の吸収電流の変化に応じて試料片Ｑおよび柱状部３４がデポジション膜ＤＭ１により接続されたと判定した場合に、所定時間の経過有無にかかわらずに、デポジション膜ＤＭ１の形成を停止してもよい。接続完了が確認できれば次のステップＳ２６０に移り、もし、接続完了しなければ、予め定めた時間で集束イオンビーム照射とガス供給を停止して、集束イオンビームによって試料片Ｑとニードル１８を繋ぐデポジション膜ＤＭ２を切断し、ニードル先端の試料片Ｑは破棄する。ニードルを退避させる動作に移る（ステップＳ２７０）。
コンピュータ２２は、ニードル１８の吸収電流の変化に応じて試料片Ｑおよび柱状部３４がデポジション膜ＤＭ１により接続されたと判定した場合に、所定時間の経過有無にかかわらずに、デポジション膜ＤＭ１の形成を停止してもよい。接続完了が確認できれば次のステップＳ２６０に移り、もし、接続完了しなければ、予め定めた時間で集束イオンビーム照射とガス供給を停止して、集束イオンビームによって試料片Ｑとニードル１８を繋ぐデポジション膜ＤＭ２を切断し、ニードル先端の試料片Ｑは破棄する。ニードルを退避させる動作に移る（ステップＳ２７０）。
【0067】
次に、コンピュータ２２は、ニードル１８と試料片Ｑとを接続するデポジション膜ＤＭ２を切断して、試料片Ｑとニードル１８を分離する処理を行なう（ステップＳ２６０）。コンピュータ２２は、上述した図５に示すステップＳ０３２の判定結果に応じた先端部加工フラグのオン及びオフに応じて試料片Ｑとニードル１８を分離する。
上記図１７は、先端部加工フラグのオフ（ＯＦＦ）での様子を示しており、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードル１８と試料片Ｑとを接続するデポジション膜ＤＭ２を切断するための切断加工位置Ｔ２を示す図である。コンピュータ２２は、柱状部３４の側面から所定距離（つまり、柱状部３４の側面から試料片Ｑまでの空隙Ｌ２と、試料片Ｑの大きさＬ３との和）Ｌと、ニードル１８と試料片Ｑの空隙の所定距離Ｌ１（図１７参照）の半分との和（Ｌ＋Ｌ１／２）だけ離れた位置を切断加工位置Ｔ２に設定する。また、切断加工位置Ｔ２を、所定距離Ｌと、ニードル１８と試料片Ｑの空隙の所定距離Ｌ１との和（Ｌ＋Ｌ１）だけ離れた位置としてもよい。
上記図１７は、先端部加工フラグのオフ（ＯＦＦ）での様子を示しており、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードル１８と試料片Ｑとを接続するデポジション膜ＤＭ２を切断するための切断加工位置Ｔ２を示す図である。コンピュータ２２は、柱状部３４の側面から所定距離（つまり、柱状部３４の側面から試料片Ｑまでの空隙Ｌ２と、試料片Ｑの大きさＬ３との和）Ｌと、ニードル１８と試料片Ｑの空隙の所定距離Ｌ１（図１７参照）の半分との和（Ｌ＋Ｌ１／２）だけ離れた位置を切断加工位置Ｔ２に設定する。また、切断加工位置Ｔ２を、所定距離Ｌと、ニードル１８と試料片Ｑの空隙の所定距離Ｌ１との和（Ｌ＋Ｌ１）だけ離れた位置としてもよい。
【0068】
コンピュータ２２は、所定時間に亘って、切断加工位置Ｔ２に集束イオンビームを照射することによって、デポジション膜ＤＭ２のみを切断して、ニードル１８を切断することなくニードル１８を試料片Ｑから分離する。図１８は、この様子を示しており、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０における集束イオンビームの画像データによるニードル１８が試料片Ｑから切り離された状態を示す図である。ニードル先端にはデポジション膜ＤＭ２の残渣が付いている。
【0069】
コンピュータ２２は、試料片ホルダＰとニードル１８との導通を検出することによって、ニードル１８が試料片Ｑから切り離されたか否かを判定する（ステップＳ２６５）。コンピュータ２２は、切断加工の終了後、つまり切断加工位置Ｔ２でのニードル１８と試料片Ｑとの間のデポジション膜ＤＭ２を切断するために、集束イオンビーム照射を所定時間行なった後であっても、試料片ホルダＰとニードル１８との導通を検出した場合には、ニードル１８が試料台３３から切り離されていないと判定する。コンピュータ２２は、ニードル１８が試料片ホルダＰから切り離されていないと判定した場合には、このニードル１８と試料片Ｑとの分離が完了していないことを表示装置２１に表示するか、または警報音により操作者に報知する。そして、これ以降の処理の実行を停止する。一方、コンピュータ２２は、試料片ホルダＰとニードル１８との導通を検出しない場合には、ニードル１８が試料片Ｑから切り離されたと判定し、これ以降の処理の実行を継続する。
【0070】
図１９は、先端部加工フラグのオン（ＯＮ）での様子を示しており、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードル１８と試料片Ｑとを接続するデポジション膜ＤＭ２を切断するための切断加工領域Ｔ３を示す図である。コンピュータ２２は、上記図５のステップＳ０３４にて取得された座標データの総変化量に応じて、例えばニードル１８の本体の先端部に蓄積されたデポジション膜ＤＭ２等の付着物の少なくとも一部を除去して座標データの総変化量が所定閾値未満になるように、切断加工領域Ｔ３を設定する。例えば、柱状部３４の側面から第１距離だけ離れた位置に、切断加工領域Ｔ３のニードル１８側の端部が配置されるように、切断加工領域Ｔ３を設定する。第１距離は、所定距離Ｌ＋Ｌ１（図１１および図１７参照）に、座標データの総変化量を加えた距離である。
図２０は、荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームによる所定の先端部加工の前後でのニードル１８の先端部を示す図である。図１９に示す切断加工領域Ｔ３に集束イオンビームが照射されることによって切断加工領域Ｔ３でのニードル１８の先端部の付着物が除去され、図２０に示すように、ニードル１８の新たな先端Ｃが形成される。例えば図２０に示すニードル１８では、所定の先端部加工の実行前での先端Ｃから軸方向ＡＸの所定の長さＬａに対応する領域が集束イオンビームによって除去されて新たな先端Ｃが形成される。所定の長さＬａは、先端部加工の前後でのニードル１８の先端Ｃが所定位置である場合のニードル駆動機構１９の座標データでの軸方向ＡＸの座標の差分に相当する。
コンピュータ２２は、ニードル１８の先端部に対する所定の先端部加工の実行後には、先端部加工フラグをオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）に切り替える。
図２０は、荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームによる所定の先端部加工の前後でのニードル１８の先端部を示す図である。図１９に示す切断加工領域Ｔ３に集束イオンビームが照射されることによって切断加工領域Ｔ３でのニードル１８の先端部の付着物が除去され、図２０に示すように、ニードル１８の新たな先端Ｃが形成される。例えば図２０に示すニードル１８では、所定の先端部加工の実行前での先端Ｃから軸方向ＡＸの所定の長さＬａに対応する領域が集束イオンビームによって除去されて新たな先端Ｃが形成される。所定の長さＬａは、先端部加工の前後でのニードル１８の先端Ｃが所定位置である場合のニードル駆動機構１９の座標データでの軸方向ＡＸの座標の差分に相当する。
コンピュータ２２は、ニードル１８の先端部に対する所定の先端部加工の実行後には、先端部加工フラグをオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）に切り替える。
【0071】
次に、コンピュータ２２は、ニードル退避の処理を行なう（ステップＳ２７０）。コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を試料片Ｑから所定距離だけ遠ざける。図２１および図２２は、この様子を示しており、それぞれ、ニードル１８を試料片Ｑから上方に退避させた状態を、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームによる画像の模式図（図２１）であり、電子ビームによる画像の模式図（図２２）である。
【0072】
次に、コンピュータ２２は、ステージ退避の処理を行なう（ステップＳ２８０）。このステップＳ２８０は、後続するニードル先鋭化に先立ち、ニードル先鋭化加工時に、集束イオンビームがニードル１８を照射した際に発生するスパッタ粒子が試料Ｓに付着したり、ニードル１８周辺を通り過ぎた集束イオンビームが試料Ｓを照射したりして、貴重な試料Ｓを無駄に損傷させないようにステージ１２をニードル先鋭化位置から退避させる動作である。また、ニードル画像とテンプレートのマッチングを確実に行なうためでもある。
【0073】
＜ニードルトリミング工程＞
図２３は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動試料片作製動作のうちニードル１８をトリミングする工程の流れを示すフローチャートである。
ニードルトリミングは、試料片Ｑから分離したニードル１８をサンプリング前のニードル形状に整形することで、先のステップＳ２６０でニードル先端に付着しているデポジション膜ＤＭ２やそれ以外の付着物の除去、変形したニードル１８の整形や先鋭化も含む。
まず、ニードル形状を判定する（ステップＳ２８５）。もし、後続する先鋭化加工で再生できないほど大きな変形や破損と判断されると、ニードル１８を初期設定位置に戻して（ステップＳ３００）、装置の操作者によってニードル１８を新たなニードル１８に交換する。
図２３は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０による自動試料片作製動作のうちニードル１８をトリミングする工程の流れを示すフローチャートである。
ニードルトリミングは、試料片Ｑから分離したニードル１８をサンプリング前のニードル形状に整形することで、先のステップＳ２６０でニードル先端に付着しているデポジション膜ＤＭ２やそれ以外の付着物の除去、変形したニードル１８の整形や先鋭化も含む。
まず、ニードル形状を判定する（ステップＳ２８５）。もし、後続する先鋭化加工で再生できないほど大きな変形や破損と判断されると、ニードル１８を初期設定位置に戻して（ステップＳ３００）、装置の操作者によってニードル１８を新たなニードル１８に交換する。
【0074】
コンピュータ２２は、集束イオンビームおよび電子ビームの各々の照射によって生成する各画像データを用いて、ニードル駆動機構１９と集束イオンビーム照射光学系１４を動作させてニードル１８の先鋭化を実施する（ステップＳ２９０）。
ニードル１８の先鋭化（ステップＳ２９０）に先立ち、コンピュータ２２は、ステップＳ０５０で取得したニードルの画像データ（レファレンス画像）や、レファレンス画像から抽出したニードル１８の輪郭線をテンプレートとする。
ニードル１８の先鋭化（ステップＳ２９０）に先立ち、コンピュータ２２は、ステップＳ０５０で取得したニードルの画像データ（レファレンス画像）や、レファレンス画像から抽出したニードル１８の輪郭線をテンプレートとする。
【0075】
コンピュータ２２は、作成したテンプレートを基に、ニードル１８の先端形状が予め設定した理想的な所定の形状になる加工枠４０を定めて、この加工枠４０に応じてトリミング加工を行なう。図２４は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の集束イオンビームによる画像データの模式図であり、ニードル１８の先端形状と先端に付着しているデポジション膜ＤＭ２を示している。図２５は、図２４にテンプレートであるステップＳ０８０で得たニードル１８の画像データを基に、そのニードル１８の輪郭から求めたテンプレートに加工枠４０を重ねて表示した状態を示している。加工枠４０は、例えばニードル１８の先端から基端側の部位などを直線的に近似することによって理想的な先端Ｃとする。
ステップＳ２９０では、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９の回転機構によってニードル１８を中心軸周りに予め定めた角度だけ回転させて、複数の異なる特定の回転位置でトリミング加工を行なう。コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９の回転機構（図示略）によってニードル１８を中心軸周りに回転させたときの少なくとも３点以上の異なる角度でのニードル１８の位置を用いて、ニードル１８の偏芯軌跡を楕円近似する。コンピュータ２２は、ニードル１８の偏芯軌跡を用いて、所定角度ごとにニードル１８の位置ずれを補正できる。
上述のトリミング加工においても偏心補正を行なうため、回転角度ごとにニードル１８の位置ずれを補正され、常に視野内の同じ位置でトリミング加工ができる。
ステップＳ２９０では、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９の回転機構によってニードル１８を中心軸周りに予め定めた角度だけ回転させて、複数の異なる特定の回転位置でトリミング加工を行なう。コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９の回転機構（図示略）によってニードル１８を中心軸周りに回転させたときの少なくとも３点以上の異なる角度でのニードル１８の位置を用いて、ニードル１８の偏芯軌跡を楕円近似する。コンピュータ２２は、ニードル１８の偏芯軌跡を用いて、所定角度ごとにニードル１８の位置ずれを補正できる。
上述のトリミング加工においても偏心補正を行なうため、回転角度ごとにニードル１８の位置ずれを補正され、常に視野内の同じ位置でトリミング加工ができる。
【0076】
次に、コンピュータ２２は、加工された先端部が、前記デポジション膜ＤＭ２が除去され、テンプレートの先端位置Ｃと一致して所定の形状になっていることを判断する（ステップＳ２９２）。先端部のデポジション膜ＤＭ２が除去され、テンプレートの先端位置Ｃと一致すればトリミング加工は終了と判断し（ＯＫ）、次のステップＳＳ２９８に移る。もし、加工したニードル先端形状が不良であれば（ＮＧ）、加工枠４０をニードル１８の根元方向に予め定めた寸法、例えば、ニードル直径の整数倍、だけ平行移動させ（ステップＳ２９３）、再度、ステップＳ２９０及びステップＳ２９２を実行する。この作業を、加工した先端部が先端位置Ｃに到達するまで繰り返し、所定の形状になった時にトリミング加工を終了させ、次のステップＳ２９８に移る。
【0077】
次に、引き続いて同じ試料Ｓの異なる場所からサンプリングを継続するか否かの判断を下す（ステップＳ２９８）。サンプリングすべき個数の設定は、ステップＳ０１０で事前に登録しているため、コンピュータ２２はこのデータを確認して次のステップを判断する。継続してサンプリングする場合は、ステップＳ０３０に戻り、上述のように後続するステップを続けサンプリング作業を実行し、サンプリングを継続しない場合は、次のステップＳ３００に進む。
【0078】
次に、コンピュータ２２は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を初期設定位置に移動する（ステップＳ３００）。
【0079】
なお、ステップＳ０５０のニードルのテンプレート作成は、ステップＳ２９８の直後に行ってもよい。これにより、次のサンプリングに備えてのステップで、次のサンプリングの際にステップＳ０５０で行う必要がなくなり、工程が簡略化できる。
【0080】
以上により、一連の自動サンプリング動作が終了する。
なお、上述したスタートからエンドまでのフローは一例にすぎず、全体の流れに支障が出なければ、ステップの入れ替えやスキップを行なってもよい。
コンピュータ２２は、上述したスタートからエンドまでを連続動作させることで、無人でサンプリング動作を実行させることができる。
なお、上述したスタートからエンドまでのフローは一例にすぎず、全体の流れに支障が出なければ、ステップの入れ替えやスキップを行なってもよい。
コンピュータ２２は、上述したスタートからエンドまでを連続動作させることで、無人でサンプリング動作を実行させることができる。
【0081】
上述したように、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置１０によれば、ニードル１８の見かけ上の先端が所定位置に一致する際に取得するニードル駆動機構１９の座標データの総変化量が所定閾値以上である場合に所定の先端部加工を実行するコンピュータ２２を備えることによって、ニードル１８の先端形状を適正な所定形状に維持することができる。これにより、集束イオンビームによる試料Ｓの加工によって形成された試料片Ｑを摘出して試料片ホルダＰに移設させるサンプリング動作を自動で連続して実行することができる。
さらに、コンピュータ２２は、所定の先端部加工として、試料片Ｑとニードル１８とを分離する際に座標データの総変化量に応じた切断加工領域Ｔ３を設定し、切断加工領域Ｔ３に集束イオンビームを照射するので、例えばニードル１８の先端部を加工するためだけの特別な工程を設ける場合等に比べて、効率の良いサンプリング動作を実行することができる。
さらに、コンピュータ２２は、所定の先端部加工によって、少なくともニードル１８の先端から軸方向外方での座標データの総変化量を所定閾値未満にするので、ニードル１８と試料片Ｑとを接続する際等において、ニードル１８を３次元空間内で適切に（つまり、他の部材又は機器等に接触することなしに）駆動することができる。
さらに、コンピュータ２２は、所定の先端部加工として、試料片Ｑとニードル１８とを分離する際に座標データの総変化量に応じた切断加工領域Ｔ３を設定し、切断加工領域Ｔ３に集束イオンビームを照射するので、例えばニードル１８の先端部を加工するためだけの特別な工程を設ける場合等に比べて、効率の良いサンプリング動作を実行することができる。
さらに、コンピュータ２２は、所定の先端部加工によって、少なくともニードル１８の先端から軸方向外方での座標データの総変化量を所定閾値未満にするので、ニードル１８と試料片Ｑとを接続する際等において、ニードル１８を３次元空間内で適切に（つまり、他の部材又は機器等に接触することなしに）駆動することができる。
【0082】
（変形例）
以下、上述した実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、コンピュータ２２は、ニードル１８を初期設定位置に移動させる際（ステップＳ０３０）に、ニードル１８の先端が所定位置に一致する場合のニードル駆動機構１９の座標データを取得する（ステップＳ０３２）としたが、これに限定されない。コンピュータ２２は、他のタイミング、例えばニードル駆動機構１９によってニードル１８を移動させる際にニードル１８の先端が所定位置に一致する適宜のタイミングでニードル駆動機構１９の座標データを取得してもよい。
以下、上述した実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、コンピュータ２２は、ニードル１８を初期設定位置に移動させる際（ステップＳ０３０）に、ニードル１８の先端が所定位置に一致する場合のニードル駆動機構１９の座標データを取得する（ステップＳ０３２）としたが、これに限定されない。コンピュータ２２は、他のタイミング、例えばニードル駆動機構１９によってニードル１８を移動させる際にニードル１８の先端が所定位置に一致する適宜のタイミングでニードル駆動機構１９の座標データを取得してもよい。
【0083】
上述した実施形態において、コンピュータ２２は、先端部加工フラグがオン（ＯＮ）である場合に座標データの総変化量に応じて設定する切断加工領域Ｔ３によってニードル１８と試料片Ｑとを接続するデポジション膜ＤＭ２を切断するとしたが、これに限定されない。コンピュータ２２は、先端部加工フラグがオン（ＯＮ）又はオフ（ＯＦＦ）に限らず、座標データの総変化量に応じて切断加工領域Ｔ３の位置を設定することもできる。また、コンピュータ２２は、他のタイミング、例えばニードルトリミング工程のニードル先鋭化（ステップＳ２９０）等の適宜のタイミングで座標データの総変化量が所定閾値未満になるように所定の先端部加工を実行してもよい。
例えば、コンピュータ２２は、ニードル１８と試料片Ｑとを分離するタイミング以外の他のタイミングとして、ニードル１８の先端部の加工のみを単独で行うタイミングを設けてもよい。この場合、コンピュータ２２は、例えば、座標データの総変化量と同じ量だけニードル１８の先端部をトリミング加工してもよい。
例えば、コンピュータ２２は、ニードル１８と試料片Ｑとを分離するタイミング以外の他のタイミングとして、ニードル１８の先端部の加工のみを単独で行うタイミングを設けてもよい。この場合、コンピュータ２２は、例えば、座標データの総変化量と同じ量だけニードル１８の先端部をトリミング加工してもよい。
【0084】
上述した実施形態において、ニードル駆動機構１９はステージ１２と一体に設けられるとしたが、これに限定されない。ニードル駆動機構１９は、ステージ１２と独立に設けられてもよい。ニードル駆動機構１９は、例えば試料室１１などに固定されることによって、ステージ１２の傾斜駆動などから独立して設けられてもよい。
【0085】
上述した実施形態において、集束イオンビーム照射光学系１４は光軸を鉛直方向とし、電子ビーム照射光学系１５は光軸を鉛直に対して傾斜した方向としたが、これに限定されない。例えば、集束イオンビーム照射光学系１４は光軸を鉛直に対して傾斜した方向とし、電子ビーム照射光学系１５は光軸を鉛直方向としてもよい。
【0086】
上述した実施形態において、荷電粒子ビーム照射光学系として集束イオンビーム照射光学系１４と電子ビーム照射光学系１５の２種のビームが照射できる構成としたが、これに限定されない。例えば、電子ビーム照射光学系１５が無く、鉛直方向に設置した集束イオンビーム照射光学系１４のみの構成としてもよい。
【0087】
上述した実施形態では、上述のいくつかのステップにおいて、試料片ホルダＰ、ニードル１８、試料片Ｑ等に対して電子ビームと集束イオンビームを異なる方向から照射して、電子ビームによる画像と集束イオンビームによる画像を取得し、試料片ホルダＰ、ニードル１８、試料片Ｑ等の位置や位置関係を把握していたが、集束イオンビーム照射光学系１４のみを搭載し、集束イオンビームの画像のみで試料片Ｑを異なる２方向から観察することによって行なってもよい。
【0088】
上述した実施形態において、コンピュータ２２は、自動サンプリングの動作として、ステップＳ０１０からステップＳ３００の一連の処理を自動的に実行するとしたが、これに限定されない。コンピュータ２２は、ステップＳ０１０からステップＳ３００のうちの少なくとも何れか１つの処理を、操作者の手動操作によって実行するように切り替えてもよい。
上述した実施形態において、ＳＩＭ画像及びＳＥＭ画像の各々の画像内にあるニードル１８の先端を認識する際に、テンプレートによるマッチングを用いてもよいし、テンプレートを用いずにＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）による認識を用いてもよい。
上述した実施形態において、ＳＩＭ画像及びＳＥＭ画像の各々の画像内にあるニードル１８の先端を認識する際に、テンプレートによるマッチングを用いてもよいし、テンプレートを用いずにＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）による認識を用いてもよい。
【0089】
なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0090】
１０…荷電粒子ビーム装置、１１…試料室、１２…ステージ（試料ステージ）、１２ａ…ホルダ固定台、１３…ステージ駆動機構、１４…集束イオンビーム照射光学系（荷電粒子ビーム照射光学系）、１５…電子ビーム照射光学系（荷電粒子ビーム照射光学系）、１６…検出器、１７…ガス供給部、１８…ニードル（試料片移設手段）、１９…ニードル駆動機構（試料片移設手段）、２０…吸収電流検出器、２１…表示装置、２２…コンピュータ、２３…入力デバイス、３３…試料台、３４…柱状部、ＡＸ…軸方向、Ｐ…試料片ホルダ、Ｑ…試料片、Ｒ…二次荷電粒子、Ｓ…試料、Ｔ３…加工領域。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】