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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、及び荷電粒子ビーム装置の制御方法
(51)【国際特許分類】
H01J 37/305 20060101AFI20250120BHJP
【ＦＩ】
H01J37/305 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023559378
(86)(22)【出願日】2021-11-15
(86)【国際出願番号】 JP2021041907
(87)【国際公開番号】W WO2023084772
(87)【国際公開日】2023-05-19
【審査請求日】2024-02-26
(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】酉川 翔太
(72)【発明者】
【氏名】山本 洋
【審査官】中尾 太郎
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－２５９８１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１７７３２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６４７８０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ３７／３０５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料を加工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、
試料を保持する試料ステージと、
前記試料ステージを駆動する駆動機構と、
前記試料の加工領域に前記試料の断面を設定し、設定した前記加工領域をスライス加工する際に前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するコンピュータと
を備え、
前記コンピュータは、
前記試料の前記加工領域をスライス加工する際に前記加工領域の第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定し、
前記第１方向に直交する第２方向に照射する一又は複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定し、
前記第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する、荷電粒子ビーム装置。
【請求項2】
前記コンピュータは、前記第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項3】
前記コンピュータは、前記第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々の加工深さの設定を、所望の加工深さと、ビーム半径とに基づいて設定する、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項4】
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、試料を保持する試料ステージと、前記試料ステージを駆動する駆動機構と、前記試料の加工領域に前記試料の断面を設定し、設定した前記加工領域をスライス加工する際に前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するコンピュータとを備える荷電粒子ビーム装置の制御方法であって、前記コンピュータが、前記試料の前記加工領域をスライス加工する際に前記加工領域の第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定するステップと、
前記コンピュータが、前記第１方向に直交する第２方向に照射する一又は複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定するステップと、
前記コンピュータが、前記第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定するステップと、
前記コンピュータが、設定した前記照射位置に前記荷電粒子ビームを照射して前記試料をスライス加工するように前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するステップと
を有する、荷電粒子ビーム装置の制御方法。
【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、及び荷電粒子ビーム装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
荷電粒子ビーム装置を使用して、試料の断面作製後に断面の奥行方向に向かって一定の間隔で実施する加工はスライス加工と呼ばれる。スライス加工は、主に試料の断面に荷電粒子ビームを照射することによって実施され、各間隔における加工の荷電粒子ビームの照射量は常に一定である。
スライス加工に関して、広い領域で高精細な加工ピッチを実現できる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、偏向量の緻密な高精細スキャンと偏向量の大きなイメージシフトという２種類以上のＦＩＢ偏向制御を同期させ、従来よりも広い領域を高密度でスキャンする。また、ＦＩＢのイメージシフトを用いて加工された位置にＳＥＭのイメージシフトを追従させる。作製した一つの断面に対し複数枚のＳＥＭ像を取得し、それをつなぎ合わせることによって高精細な画像を作成する。
スライス加工に関して、広い領域で高精細な加工ピッチを実現できる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、偏向量の緻密な高精細スキャンと偏向量の大きなイメージシフトという２種類以上のＦＩＢ偏向制御を同期させ、従来よりも広い領域を高密度でスキャンする。また、ＦＩＢのイメージシフトを用いて加工された位置にＳＥＭのイメージシフトを追従させる。作製した一つの断面に対し複数枚のＳＥＭ像を取得し、それをつなぎ合わせることによって高精細な画像を作成する。
【0003】
また、スライス加工の間隔を数値で設定する方法と、スライス加工に使用する荷電粒子ビームの直径サイズを設定する方法とが知られている。加工の間隔が数値で設定された場合には、設定された間隔でスライス加工が実施される。荷電粒子ビームの直径サイズが設定された場合には、設定された直径サイズを元に加工の間隔が決定され、決定された加工の間隔でスライス加工が実施される。
また、試料の断面への荷電粒子ビームの照射は、エッジ効果により試料の表面への荷電粒子ビームの照射よりスパッタリング収率が向上することが知られている。試料の断面に対して適切な位置に荷電粒子ビームを照射してエッジ効果を最大限に活用することによって、加工時間を大きく短縮することができる。エッジ効果を最大限に得られる荷電粒子ビームの照射位置は、スライス加工に用いるビームの電流密度分布やビーム径、および照射角度に依存する。
尚、試料表面に対するビーム照射角度が８０°前後となるときにスパッタリング収率が極大となり、３０°以上、８９．８°以下で十分なスパッタリング収率の増加が期待できる。
また、試料表面に対するビーム照射角度が９０°の際、電流密度分布に起因する加工深さと生じる断面の角度（θ）の関係は、θ＝Ａｒｃｔａｎ（深さ／ビーム半径）で表される。
また、試料の断面への荷電粒子ビームの照射は、エッジ効果により試料の表面への荷電粒子ビームの照射よりスパッタリング収率が向上することが知られている。試料の断面に対して適切な位置に荷電粒子ビームを照射してエッジ効果を最大限に活用することによって、加工時間を大きく短縮することができる。エッジ効果を最大限に得られる荷電粒子ビームの照射位置は、スライス加工に用いるビームの電流密度分布やビーム径、および照射角度に依存する。
尚、試料表面に対するビーム照射角度が８０°前後となるときにスパッタリング収率が極大となり、３０°以上、８９．８°以下で十分なスパッタリング収率の増加が期待できる。
また、試料表面に対するビーム照射角度が９０°の際、電流密度分布に起因する加工深さと生じる断面の角度（θ）の関係は、θ＝Ａｒｃｔａｎ（深さ／ビーム半径）で表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－０８９４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
試料の断面に対して適切な位置に荷電粒子ビームが照射されなかった場合には、エッジ効果が得られない。エッジ効果が得られない場合には、徐々にスライス加工される深さが浅くなってしまう。スライス加工される深さを深くするには、徐々に荷電粒子ビームの照射量を増加させることになる。荷電粒子ビームの照射量を増加させる場合には、スライス加工に要する時間が長くなる。
【0006】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、スライス加工に要する時間を短縮できる荷電粒子ビーム装置、及び荷電粒子ビーム装置の制御方法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】
【0007】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る荷電粒子ビーム装置は、試料を加工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、試料を保持する試料ステージと、前記試料ステージを駆動する駆動機構と、前記試料の加工領域に前記試料の断面を設定し、設定した前記加工領域をスライス加工する際に前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するコンピュータとを備え、前記コンピュータは、前記試料の前記加工領域をスライス加工する際に前記加工領域の第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定し、前記第１方向に直交する第２方向に照射する一又は複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定し、前記第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する。
（１）本発明の一態様に係る荷電粒子ビーム装置は、試料を加工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、試料を保持する試料ステージと、前記試料ステージを駆動する駆動機構と、前記試料の加工領域に前記試料の断面を設定し、設定した前記加工領域をスライス加工する際に前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するコンピュータとを備え、前記コンピュータは、前記試料の前記加工領域をスライス加工する際に前記加工領域の第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定し、前記第１方向に直交する第２方向に照射する一又は複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定し、前記第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する。
【0008】
（２）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置において、前記コンピュータは、前記第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビーム径の５０％以上かつ９０％以下に設定する。
（３）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置において、前記コンピュータは、前記第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々の加工深さの設定を、所望の加工深さと、ビーム半径とに基づいて設定する。
（３）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置において、前記コンピュータは、前記第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々の加工深さの設定を、所望の加工深さと、ビーム半径とに基づいて設定する。
【0009】
（４）本発明の一態様に係る荷電粒子ビーム装置の制御方法は、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、試料を保持する試料ステージと、前記試料ステージを駆動する駆動機構と、前記試料の加工領域に前記試料の断面を設定し、設定した前記加工領域をスライス加工する際に前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するコンピュータとを備える荷電粒子ビーム装置の制御方法であって、前記コンピュータが、前記試料の前記加工領域をスライス加工する際に前記加工領域の第１方向に照射する複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定するステップと、前記コンピュータが、前記第１方向に直交する第２方向に照射する一又は複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定するステップと、前記コンピュータが、前記第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、前記荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定するステップと、前記コンピュータが、設定した前記照射位置に前記荷電粒子ビームを照射して前記試料をスライス加工するように前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記駆動機構を制御するステップとを有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、スライス加工に要する時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。
【図2】本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置が荷電粒子ビームを照射する位置の例１を示す図である。
【図3】本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の加工処理手順の例１を示したフローチャートである。
【図4】本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置が荷電粒子ビームを照射する位置の例２を示す図である。
【図5】本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の加工処理手順の例２を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
次に、本実施形態の荷電粒子ビーム装置、及び荷電粒子ビーム装置の制御方法を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【0013】
図１は、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。
本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、試料をスライス加工する。荷電粒子ビーム装置１０は、荷電粒子ビームを照射する。荷電粒子ビーム装置１０は、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、試料を保持する試料ステージと、試料ステージを駆動する駆動機構と、試料の加工領域に試料の断面を設定し、設定した加工領域をスライス加工する際に荷電粒子ビーム照射光学系および駆動機構を制御するコンピュータとを備える。コンピュータは、試料の加工領域をスライス加工する際に加工領域のＸ軸方向などの第１方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定する。具体的には、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、バルクの試料Ｖや、試料片Ｓを保持するための試料片ホルダ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。
本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、試料をスライス加工する。荷電粒子ビーム装置１０は、荷電粒子ビームを照射する。荷電粒子ビーム装置１０は、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、試料を保持する試料ステージと、試料ステージを駆動する駆動機構と、試料の加工領域に試料の断面を設定し、設定した加工領域をスライス加工する際に荷電粒子ビーム照射光学系および駆動機構を制御するコンピュータとを備える。コンピュータは、試料の加工領域をスライス加工する際に加工領域のＸ軸方向などの第１方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定する。具体的には、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、バルクの試料Ｖや、試料片Ｓを保持するための試料片ホルダ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。
【0014】
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（スキャン）範囲）内の照射対象に荷電粒子ビーム、例えば集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）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：ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ）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、荷電粒子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、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気体イオンビーム（ＧＢ：ｇａｓｅｏｕｓ ｉｏｎ ｂｅａｍ）を照射する気体イオンビーム照射光学系１８を備えている。
【0015】
集束イオンビーム照射光学系１４、電子ビーム照射光学系１５、および気体イオンビーム照射光学系１８は、それぞれのビーム照射軸がステージ１２上の実質的な１点で交差可能なように配置されている。即ち、試料室１１を側面から平面視した時に、集束イオンビーム照射光学系１４は鉛直方向に沿って配置され、電子ビーム照射光学系１５と気体イオンビーム照射光学系１８は、それぞれ鉛直方向に対して例えば４５°傾斜した方向に沿って配置されている。こうした配置レイアウトにより、試料室１１を側面から平面視した時に、電子ビーム照射光学系１５から照射される電子ビーム（ＥＢ）のビーム照射軸に対して、気体イオンビーム（ＧＢ）のビーム照射軸は、例えば直角に交わる方向になる。
【0016】
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の一例は、具体的には外径２００μｍ程度のノズル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Ｖから試料片Ｓを取り出し、この試料片Ｓを保持して試料片ホルダＰに移設するニードル１９ａおよびニードル１９ａを駆動して試料片Ｓを搬送するニードル駆動機構１９ｂからなる試料片移設手段１９と、ニードル１９ａ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。
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。
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Ｖ、試料片Ｓ、および照射領域内に存在するニードル１９ａや試料片ホルダＰ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Ｖから試料片Ｓを取り出し、この試料片Ｓを保持して試料片ホルダＰに移設するニードル１９ａおよびニードル１９ａを駆動して試料片Ｓを搬送するニードル駆動機構１９ｂからなる試料片移設手段１９と、ニードル１９ａ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。
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。
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Ｖ、試料片Ｓ、および照射領域内に存在するニードル１９ａや試料片ホルダＰなどである。
【0017】
荷電粒子ビーム装置１０は、試料などの照射対象の表面に荷電粒子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）、エッチング加工、スライス加工、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Ｖから試料片Ｓの切り出し、切り出した試料片Ｓから透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）による観察に用いる微小試料片Ｑ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。微小試料片Ｑの一例は、薄片試料、針状試料などである。
【0018】
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Ｓの例えば先端部分を、透過型電子顕微鏡による透過観察に適した所望の厚さ（例えば、５ｎｍ～１００ｎｍなど）まで薄膜化して、観察用の微小試料片Ｑを得ることが可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料片Ｓおよびニードル１９ａなどの照射対象の表面に荷電粒子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。
【0019】
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の特定が行える。
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。
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。
【0020】
ステージ１２は、試料Ｖ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。
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。
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。
【0021】
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Ｖ、試料片Ｓ、照射領域内に存在するニードル１９ａなどの照射対象に鉛直方向上方から下方に向かい荷電粒子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、上記のような荷電粒子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。このようなプロジェクション型のイオンビーム照射光学系によれば、試料片Ｓの周辺の加工領域に相当する形状の成形ビームを精度良く形成でき、加工時間が短縮される。
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、上記のような荷電粒子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。このようなプロジェクション型のイオンビーム照射光学系によれば、試料片Ｓの周辺の加工領域に相当する形状の成形ビームを精度良く形成でき、加工時間が短縮される。
【0022】
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、荷電粒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。
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。イオン源１４ａとして、プラズマ型イオン源を用いた場合、大電流ビームによる高速な加工が実現でき、サイズの大きな試料片Ｓの摘出に好適である。例えば、ガス電界電離型イオン源としてアルゴンイオンを用いることで、集束イオンビーム照射光学系１４からアルゴンイオンビームを照射することもできる。
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。イオン源１４ａとして、プラズマ型イオン源を用いた場合、大電流ビームによる高速な加工が実現でき、サイズの大きな試料片Ｓの摘出に好適である。例えば、ガス電界電離型イオン源としてアルゴンイオンを用いることで、集束イオンビーム照射光学系１４からアルゴンイオンビームを照射することもできる。
【0023】
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Ｖ、試料片Ｓ、および照射領域内に存在するニードル１９ａ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。
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。
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。
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。
【0024】
気体イオンビーム照射光学系１８は、例えばアルゴンイオンビームなどの気体イオンビーム（ＧＢ）を照射する。気体イオンビーム照射光学系１８は、アルゴンガスをイオン化して１ｋＶ程度の低加速電圧で照射することができる。こうした気体イオンビーム（ＧＢ）は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）に比べて集束性が低いため、試料片Ｓや微小試料片Ｑに対するエッチングレートが低くなる。よって、試料片Ｓや微小試料片Ｑの精密な仕上げ加工に好適である。
【0025】
検出器１６は、試料Ｖ、試料片Ｓおよびニードル１９ａなどの照射対象に荷電粒子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、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Ｖ、試料片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。
【0026】
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、荷電粒子ビーム（集束イオンビーム）による試料Ｖ、試料片Ｓのエッチングを、これら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Ｖ、試料片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Ｖ、試料片Ｓに供給可能である。
【0027】
試料片移設手段１９を構成するニードル駆動機構１９ｂは、ニードル１９ａ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１９ａを変位させる。ニードル駆動機構１９ｂ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１９ｂは、３次元座標軸の各々に沿って平行にニードル１９ａを移動させる移動機構（図示略）と、ニードル１９ａの中心軸周りにニードル１９ａ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。
ニードル駆動機構１９ｂは、３次元座標軸の各々に沿って平行にニードル１９ａを移動させる移動機構（図示略）と、ニードル１９ａの中心軸周りにニードル１９ａ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。
【0028】
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１９ｂとを制御する。
また、コンピュータ２２は、試料室１１の外部に配置されている。コンピュータ２２は、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。
また、コンピュータ２２は、試料室１１の外部に配置されている。コンピュータ２２は、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。
【0029】
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームのビーム径を導出する。ビーム径の一例は、式（１）で表される。
Ｄ＝［（２Ｍ×Ｒｓ）２＋｛（１／２）×Ｃｓｉ×ａｉ３｝２＋（Ｃｃｉ×ａｉ×ΔＶ／Ｖ）２）０．５ （１）
式（１）において、Ｄはビーム径であり、Ｍは光学系倍率であり、Ｒｓはソース半径であり、Ｃｓｉは球面収差係数であり、αｉは像面開き半角であり、Ｃｃｉは色収差係数であり、ΔＶはエネルギー広がりであり、Ｖは加速エネルギーである。
コンピュータ２２は、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する。荷電粒子ビームの複数の照射位置の一例は、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔である。
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。加工深さの一例は、式（２）で表される。
加工深さ＝所望の加工深さ×ビーム半径のＴａｎ３０°以上かつＴａｎ８９．８°以下 （２）
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
Ｄ＝［（２Ｍ×Ｒｓ）２＋｛（１／２）×Ｃｓｉ×ａｉ３｝２＋（Ｃｃｉ×ａｉ×ΔＶ／Ｖ）２）０．５ （１）
式（１）において、Ｄはビーム径であり、Ｍは光学系倍率であり、Ｒｓはソース半径であり、Ｃｓｉは球面収差係数であり、αｉは像面開き半角であり、Ｃｃｉは色収差係数であり、ΔＶはエネルギー広がりであり、Ｖは加速エネルギーである。
コンピュータ２２は、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する。荷電粒子ビームの複数の照射位置の一例は、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔である。
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。加工深さの一例は、式（２）で表される。
加工深さ＝所望の加工深さ×ビーム半径のＴａｎ３０°以上かつＴａｎ８９．８°以下 （２）
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
【0030】
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置を特定する情報と複数の照射位置の各々のビーム照射量を特定する情報とに基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに、複数の照射位置の各々に荷電粒子ビームを照射させる制御信号を作成する。
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに制御信号を出力する。集束イオンビーム照射光学系１４は、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４のレンズ電極、走査電極への入力を制御することにより、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの照射位置と、ビーム径と、ビーム照射量とを制御する。ステージ駆動機構１３は、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、ステージ１２を所定軸に対して変位させることにより、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの照射位置を制御する。
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに制御信号を出力する。集束イオンビーム照射光学系１４は、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４のレンズ電極、走査電極への入力を制御することにより、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの照射位置と、ビーム径と、ビーム照射量とを制御する。ステージ駆動機構１３は、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、ステージ１２を所定軸に対して変位させることにより、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの照射位置を制御する。
【0031】
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１９ａ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１９ａ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。
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。
【0032】
以上のような構成の荷電粒子ビーム装置１０を用いた試料の加工方法を説明する。
図２は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置が荷電粒子ビームを照射する位置の例１を示す図である。「Ｐ０１」から「Ｐ０５」は、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を示す。「Ｂ０１」から「Ｂ０５」は、試料上の荷電粒子ビームの照射領域を示す。
集束イオンビーム照射光学系１４は、試料に短形穴を荷電粒子ビームで作製し、断面を露出させた状態にする。この短形穴は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ： ＳＥＭ）観察用電子ビーム通過路として利用される。コンピュータ２２は、その露出した断面を加工領域に設定する。
図２は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置が荷電粒子ビームを照射する位置の例１を示す図である。「Ｐ０１」から「Ｐ０５」は、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を示す。「Ｂ０１」から「Ｂ０５」は、試料上の荷電粒子ビームの照射領域を示す。
集束イオンビーム照射光学系１４は、試料に短形穴を荷電粒子ビームで作製し、断面を露出させた状態にする。この短形穴は走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ： ＳＥＭ）観察用電子ビーム通過路として利用される。コンピュータ２２は、その露出した断面を加工領域に設定する。
【0033】
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出し、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する。荷電粒子ビームの複数の照射位置の一例は、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔である。ここでは、荷電粒子ビームの複数の照射位置として、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔を特定する情報を適用した場合について説明を続ける。
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の照射領域が重なるように照射位置を設定する。具体的には、コンピュータ２２は、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々の間隔を、荷電粒子ビームのビーム径Ｄの５０％以上でかつ９０％以下、より好ましくは７０％以上でかつ９０％以下に設定する。図２には、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームのビーム径の５０％に設定した場合を示す。
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に（１）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ０１、照射位置Ｐ０２、照射位置Ｐ０３、照射位置Ｐ０４、照射位置Ｐ０５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。スライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の照射領域が重なるように照射位置を設定する。具体的には、コンピュータ２２は、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々の間隔を、荷電粒子ビームのビーム径Ｄの５０％以上でかつ９０％以下、より好ましくは７０％以上でかつ９０％以下に設定する。図２には、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームのビーム径の５０％に設定した場合を示す。
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に（１）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ０１、照射位置Ｐ０２、照射位置Ｐ０３、照射位置Ｐ０４、照射位置Ｐ０５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。スライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
【0034】
以下詳細に説明する。集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ０１に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０１にスライス加工を行う。
集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ０２に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０１との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２が以前に照射した荷電粒子の照射領域Ｂ０１とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ０２に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ０１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ０２に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ０２に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０１との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２が以前に照射した荷電粒子の照射領域Ｂ０１とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ０２に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ０１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ０２に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0035】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ０３に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０３にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０２との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０３が以前に照射した荷電粒子の照射領域Ｂ０２とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ０３に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ０２に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ０３に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0036】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ０４に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０４にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０３との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０４が以前に照射した荷電粒子の照射領域Ｂ０３とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ０４に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ０３に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ０４に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0037】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ０５に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０５にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０５と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０４との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ０４が以前に照射した荷電粒子の照射領域Ｂ０３とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ０４に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ０４に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ０５に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
図２に示される例では、集束イオンビーム照射光学系１４に対して、荷電粒子ビームの五箇所の照射位置が設定される場合について説明したが、この例に限られない。例えば、集束イオンビーム照射光学系１４に対して、二箇所から四箇所の照射位置が設定されてもよいし、六箇所以上の照射位置が設定されてもよい。
以上から、集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子ビームを照射するため、常にエッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
図２に示される例では、集束イオンビーム照射光学系１４に対して、荷電粒子ビームの五箇所の照射位置が設定される場合について説明したが、この例に限られない。例えば、集束イオンビーム照射光学系１４に対して、二箇所から四箇所の照射位置が設定されてもよいし、六箇所以上の照射位置が設定されてもよい。
以上から、集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子ビームを照射するため、常にエッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0038】
次に、荷電粒子ビーム装置１０の加工処理手順について説明する。
図３は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の加工処理手順の例１を示したフローチャートである。図３を参照して、集束イオンビーム照射光学系１４が、試料に荷電粒子ビームを照射して短形穴を作製することによって断面を露出させた状態にし、コンピュータ２２がその露出した断面を加工領域に設定した後の動作について説明する。
（ステップＳ１－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出する。
（ステップＳ２－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、Ｘ軸方向において、荷電粒子ビームの照射位置を複数導出し、導出した複数の照射位置を設定する。
（ステップＳ３－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
（ステップＳ４－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置を特定する情報と複数の照射位置の各々のビーム照射量を特定する情報とに基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに、複数の照射位置の各々に荷電粒子ビームを照射させる制御信号を作成する。
（ステップＳ５－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに制御信号を出力する。集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とは、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、スライス加工を実行する。
図３は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の加工処理手順の例１を示したフローチャートである。図３を参照して、集束イオンビーム照射光学系１４が、試料に荷電粒子ビームを照射して短形穴を作製することによって断面を露出させた状態にし、コンピュータ２２がその露出した断面を加工領域に設定した後の動作について説明する。
（ステップＳ１－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出する。
（ステップＳ２－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、Ｘ軸方向において、荷電粒子ビームの照射位置を複数導出し、導出した複数の照射位置を設定する。
（ステップＳ３－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
（ステップＳ４－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置を特定する情報と複数の照射位置の各々のビーム照射量を特定する情報とに基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに、複数の照射位置の各々に荷電粒子ビームを照射させる制御信号を作成する。
（ステップＳ５－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに制御信号を出力する。集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とは、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、スライス加工を実行する。
【0039】
前述した実施形態では、荷電粒子ビーム装置１０が、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、荷電粒子ビームＤの複数の照射位置を導出する場合について説明したがこの例に限られない。例えば、コンピュータ２２は、加速電圧に基づいて、荷電粒子ビームＤの複数の照射位置を導出してもよい。加速電圧を変化させることで荷電粒子ビームのプロファイルが変化する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのプロファイル（形状）に基づいて、照射位置同士の間隔を導出してもよい。
前述した実施形態では、荷電粒子ビーム装置１０が、試料のＸ軸方向などの一方向に荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、荷電粒子ビーム装置１０は、試料のＸ軸方向とＹ軸方向などの二方向に荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定してもよい。一例として、荷電粒子ビーム装置１０が、Ｘ軸方向とＹ軸方向との二方向で荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する場合について説明する。
前述した実施形態では、荷電粒子ビーム装置１０が、試料のＸ軸方向などの一方向に荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、荷電粒子ビーム装置１０は、試料のＸ軸方向とＹ軸方向などの二方向に荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定してもよい。一例として、荷電粒子ビーム装置１０が、Ｘ軸方向とＹ軸方向との二方向で荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する場合について説明する。
【0040】
図４は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置が荷電粒子ビームを照射する位置の例２を示す図である。「Ｐ１１」から「Ｐ４５」は、試料上の荷電粒子ビームの照射位置を示す。「Ｂ１１」から「Ｂ４５」は、試料上の荷電粒子ビームの照射領域を示す。
集束イオンビーム照射光学系１４は、試料に短形穴を荷電粒子ビームで作製し、断面を露出させた状態にする。この短形穴はＳＥＭ観察用電子ビーム通過路として利用される。コンピュータ２２は、その露出した断面を加工領域に設定する。
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出し、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する。荷電粒子ビームの複数の照射位置の一例は、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔である。ここでは、荷電粒子ビームの複数の照射位置として、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔を特定する情報を適用した場合について説明を続ける。
集束イオンビーム照射光学系１４は、試料に短形穴を荷電粒子ビームで作製し、断面を露出させた状態にする。この短形穴はＳＥＭ観察用電子ビーム通過路として利用される。コンピュータ２２は、その露出した断面を加工領域に設定する。
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出し、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、荷電粒子ビームの複数の照射位置を設定する。荷電粒子ビームの複数の照射位置の一例は、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔である。ここでは、荷電粒子ビームの複数の照射位置として、荷電粒子ビームの隣り合う照射位置同士の間隔を特定する情報を適用した場合について説明を続ける。
【0041】
コンピュータ２２は、荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の照射領域が重なるように照射位置を設定する。具体的には、コンピュータ２２は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにおいて、照射する複数の荷電粒子ビームの各々の間隔を、荷電粒子ビームのビーム径Ｄの５０％以上でかつ９０％以下、より好ましくは７０％以上でかつ９０％以下に設定する。図４には、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームの径の５０％に設定し、Ｙ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームの径の５０％に設定した場合を示す。
ここでは一例として、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームの径の５０％に設定し、Ｙ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームの径の５０％に設定した場合について説明するがこの例に限られない。例えば、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔と、Ｙ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔とを異なるようにしてもよい。
ここでは一例として、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームの径の５０％に設定し、Ｙ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち、隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔を荷電粒子ビームの径の５０％に設定した場合について説明するがこの例に限られない。例えば、Ｘ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔と、Ｙ軸方向に照射する複数の荷電粒子ビームのうち隣り合う荷電粒子ビーム同士の間隔とを異なるようにしてもよい。
【0042】
コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。加工深さの一例は、式（２）で表される。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第１スライス目（１）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ１１、照射位置Ｐ１２、照射位置Ｐ１３、照射位置Ｐ１４、照射位置Ｐ１５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第１スライス目（１）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第２スライス目（２）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ２１、照射位置Ｐ２２、照射位置Ｐ２３、照射位置Ｐ２４、照射位置Ｐ２５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第２スライス目（２）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第１スライス目（１）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ１１、照射位置Ｐ１２、照射位置Ｐ１３、照射位置Ｐ１４、照射位置Ｐ１５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第１スライス目（１）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第２スライス目（２）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ２１、照射位置Ｐ２２、照射位置Ｐ２３、照射位置Ｐ２４、照射位置Ｐ２５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第２スライス目（２）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
【0043】
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第３スライス目（３）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ３１、照射位置Ｐ３２、照射位置Ｐ３３、照射位置Ｐ３４、照射位置Ｐ３５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第３スライス目（３）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第４スライス目（４）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ４１、照射位置Ｐ４２、照射位置Ｐ４３、照射位置Ｐ４４、照射位置Ｐ４５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第４スライス目（４）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
集束イオンビーム照射光学系１４は、設定した加工領域に第４スライス目（４）で示されるスキャン方向に基づいて照射位置Ｐ４１、照射位置Ｐ４２、照射位置Ｐ４３、照射位置Ｐ４４、照射位置Ｐ４５へ荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で順次照射することによって、スライス処理を行う。第４スライス目（４）のスライス加工の完了後、そのスライス加工により作製された新たな断面いわゆる観察面をＳＥＭにて撮影する。
【0044】
以下詳細に説明する。第１スライス目（１）について説明する。集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ１１に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１にスライス加工を行う。
集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ１２に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ１２に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ１１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１２に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ１２に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ１２に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ１１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１２に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0045】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ１３に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ１３に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ１２に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１３に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0046】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ１４に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ１４に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ１３に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１４に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0047】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ１５に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１５にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１５と、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ１４に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ１４に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１５に照射される荷電粒子ビームとの両方でスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0048】
第２スライス目（２）について説明する。集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ２１に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２１にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２１と、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２１が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ２１に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ２１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１２に照射される荷電粒子ビームとでスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0049】
集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ２２に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２２にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２１との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２２が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１１と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２１とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ２２に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ２２に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１１に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１２に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１３に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ２１に照射される荷電粒子ビームとでスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0050】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ２３に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２３にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２２との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２３が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１２と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２２とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ２３に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ２３に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１２に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１３に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１４に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ２２に照射される荷電粒子ビームとでスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0051】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ２４に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２４にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１５と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２３との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２４が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１３と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１５と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２３とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ２４に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ２４に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１３に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１４に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１５に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ２３に照射される荷電粒子ビームとでスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0052】
次に、集束イオンビーム照射光学系１４は、照射位置Ｐ２５に荷電粒子ビームを設定したビーム照射量で照射することによって、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２５にスライス加工を行う。荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２５と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１５と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２４との間には、オーバーラップ（重複）する領域が存在する。集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２５が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１４と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ１５と荷電粒子ビームの照射領域Ｂ２４とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置Ｐ２５に荷電粒子ビームを照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このオーバーラップする照射領域は、照射位置Ｐ２５に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１４に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ１５に照射される荷電粒子ビームと照射位置Ｐ２４に照射される荷電粒子ビームとでスライス加工が行われる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
第３スライス目（３）と第４スライス目（４）については、第２スライス目（２）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
以上から、集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子ビームを照射するため、常にエッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
第３スライス目（３）と第４スライス目（４）については、第２スライス目（２）と同様であるため、ここでの説明は省略する。
以上から、集束イオンビーム照射光学系１４は、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子ビームの照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子ビームを照射するため、常にエッジ効果を適切に得られる照射位置に荷電粒子ビーム照射できる。このため、所望のスライス加工深さを維持できる。
【0053】
次に、荷電粒子ビーム装置１０の加工処理手順について説明する。
図５は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の加工処理手順の例２を示したフローチャートである。図５を参照して、集束イオンビーム照射光学系１４が、試料に電粒子ビームを照射して短形穴を作製することによって断面を露出させた状態にし、コンピュータ２２がその露出した断面を加工領域に設定した後の動作について説明する。
（ステップＳ１－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出する。
（ステップＳ２－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにおいて、荷電粒子ビームの照射位置を複数導出し、導出した複数の照射位置を設定する。
（ステップＳ３－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
（ステップＳ４－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置を特定する情報と複数の照射位置の各々のビーム照射量を特定する情報とに基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに、複数の照射位置の各々に荷電粒子ビームを照射させる制御信号を作成する。
図５は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の加工処理手順の例２を示したフローチャートである。図５を参照して、集束イオンビーム照射光学系１４が、試料に電粒子ビームを照射して短形穴を作製することによって断面を露出させた状態にし、コンピュータ２２がその露出した断面を加工領域に設定した後の動作について説明する。
（ステップＳ１－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームのビーム径Ｄを導出する。
（ステップＳ２－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、導出した荷電粒子ビームのビーム径Ｄに基づいて、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにおいて、荷電粒子ビームの照射位置を複数導出し、導出した複数の照射位置を設定する。
（ステップＳ３－１）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４が照射する荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さを導出する。コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置の各々の加工深さの導出結果に基づいて、ビーム照射量を設定する。
（ステップＳ４－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、荷電粒子ビームの複数の照射位置を特定する情報と複数の照射位置の各々のビーム照射量を特定する情報とに基づいて、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに、複数の照射位置の各々に荷電粒子ビームを照射させる制御信号を作成する。
【0054】
（ステップＳ５－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに制御信号を出力する。集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とは、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、Ｘ軸方向にスライス加工を実行する。
（ステップＳ６－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、全てのスライス処理が完了したか否かを判定する。全てのスライス処理が完了した場合には終了する。
（ステップＳ７－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２が、スライス処理が完了していないと判定した場合に、ステージ駆動機構１３は、Ｙ軸方向に加工位置をシフトさせる。その後、ステップＳ４－２へ移行する。
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とに制御信号を出力する。集束イオンビーム照射光学系１４とステージ駆動機構１３とは、コンピュータ２２が出力した制御信号を取得し、取得した制御信号に基づいて、Ｘ軸方向にスライス加工を実行する。
（ステップＳ６－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２は、全てのスライス処理が完了したか否かを判定する。全てのスライス処理が完了した場合には終了する。
（ステップＳ７－２）
荷電粒子ビーム装置１０において、コンピュータ２２が、スライス処理が完了していないと判定した場合に、ステージ駆動機構１３は、Ｙ軸方向に加工位置をシフトさせる。その後、ステップＳ４－２へ移行する。
【0055】
本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０によれば、試料を加工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集束イオンビーム照射光学系１４としての荷電粒子ビーム照射光学系と、試料を保持する試料ステージと、試料ステージを駆動するステージ駆動機構１３としての駆動機構と、試料の加工領域に試料の断面を設定し、設定した加工領域をスライス加工する際に荷電粒子ビーム照射光学系および駆動機構を制御するコンピュータ２２とを備える。コンピュータ２２は、試料の加工領域をスライス加工する際に加工領域のＸ軸方向などの第１方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第１方向において、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できるため、エッジ効果を最大限に活用することによって、加工時間を大きく短縮することができる。
【0056】
また、コンピュータ２２は、第１方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々の間隔を、荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第１方向において、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。荷電粒子ビームのビーム径の５０％以上でかつ９０％以下の間隔でスライス加工する場合、間隔毎のスライス加工中は荷電粒子ビームの照射領域を５０％以上でかつ９０％以下オーバーラップ（重複）させてラスタースキャンする。荷電粒子ビームの照射領域が加工領域の内側に照射されるよう制御されている場合は、荷電粒子ビームの照射領域が所定の領域オーバーラップ（重なる）ように荷電粒子ビームを照射する。
また、コンピュータ２２は、試料の加工領域をスライス加工する際にＸ軸方向などの第１方向に直交するＹ軸方向などの第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第１方向と第２方向とにおいて、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。
また、コンピュータ２２は、第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第２方向において、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）照射位置に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。荷電粒子ビームのビーム径の５０％以上でかつ９０％以下の間隔でスライス加工する場合、間隔毎のスライス加工中は荷電粒子ビームの照射領域を５０％以上でかつ９０％以下オーバーラップ（重複）させてラスタースキャンする。荷電粒子ビームの照射領域が加工領域の内側に照射されるよう制御されている場合は、荷電粒子ビームの照射領域が所定の領域オーバーラップ（重なる）ように荷電粒子ビームを照射する。
また、コンピュータ２２は、第１方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々の加工深さの設定を、所望の加工深さ×ビーム半径のＴａｎ３０°以上かつＴａｎ８９．８°以下に設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第１方向において、スパッタリング収率を増加できる。
また、コンピュータ２２は、試料の加工領域をスライス加工する際にＸ軸方向などの第１方向に直交するＹ軸方向などの第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々が重なる位置に照射位置を設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第１方向と第２方向とにおいて、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）領域が存在する照射位置に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。
また、コンピュータ２２は、第２方向に照射する一又は複数の前記荷電粒子ビームの各々の間隔を、荷電粒子ビームの径の５０％以上かつ９０％以下に設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第２方向において、荷電粒子ビームの照射領域が以前に照射した荷電粒子の照射領域とオーバーラップする（重なる）照射位置に荷電粒子を照射するため、エッジ効果を適切に得られる照射位置にビーム照射できる。荷電粒子ビームのビーム径の５０％以上でかつ９０％以下の間隔でスライス加工する場合、間隔毎のスライス加工中は荷電粒子ビームの照射領域を５０％以上でかつ９０％以下オーバーラップ（重複）させてラスタースキャンする。荷電粒子ビームの照射領域が加工領域の内側に照射されるよう制御されている場合は、荷電粒子ビームの照射領域が所定の領域オーバーラップ（重なる）ように荷電粒子ビームを照射する。
また、コンピュータ２２は、第１方向に照射する複数の荷電粒子ビームの各々の加工深さの設定を、所望の加工深さ×ビーム半径のＴａｎ３０°以上かつＴａｎ８９．８°以下に設定する。このように構成することによって、集束イオンビーム照射光学系１４は、第１方向において、スパッタリング収率を増加できる。
【0057】
前述した実施形態における荷電粒子ビーム装置１０のコンピュータ２２の制御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よい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、荷電粒子ビーム装置Ｄ１、複合荷電粒子ビーム装置Ｄに内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。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装置のことをいう。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、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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よく、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よい。
【0058】
また、上述した実施形態におけるコンピュータ２２の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。コンピュータ２２の各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【0059】
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）、１３…ステージ駆動機構、１４…集束イオンビーム照射光学系、１５…電子ビーム照射光学系、１６…検出器、１７…ガス供給部、１８…気体イオンビーム照射光学系、１９ａ…ニードル、１９ｂ…ニードル駆動機構、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、Ｃ…傾斜部、Ｐ…試料片ホルダ、Ｑ…微小試料片、Ｒ…二次荷電粒子、Ｓ…試料片、Ｖ…試料
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】