CN110335800B - 带电粒子束装置 - Google Patents

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Abstract

提供带电粒子束装置。自动反复进行摘出试样片而将其移设于试样片保持器的动作，其中，该试样片是通过离子束对试样的加工而形成的。带电粒子束装置具有计算机，该计算机实施如下控制：在不使将试样片固定在试样保持器上的针旋转的情况下，从带电粒子束照射光学系统对附着于针的沉积膜照射带电粒子束。

Description

带电粒子束装置
技术领域
本发明涉及自动进行取样的带电粒子束装置。
背景技术
在透射电子显微镜观察用的试样片制作中，使用基于聚焦离子束的加工技术。公知有如下的自动试样片制作装置：能够自动实施摘出通过对试样照射聚焦离子束而制作的试样片并将其移设于试样保持器的取样(参照专利文献1)。
此外，公知有如下的带电粒子束装置：通过使保持着试样片的针旋转来转换试样片的姿态，将试样片固定在试样保持器上，由此抑制精加工时产生的窗帘效果(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-050853号公报
专利文献2：日本特开2009-110745号公报
发明内容
发明要解决的课题
在本说明书中，“取样”是指摘出通过对试样照射带电粒子束而制作的试样片，将该试样片加工成适合于观察、分析和计测等各种工序的形状，更具体而言，是指将通过基于聚焦离子束的加工而由试样形成的试样片移设于试样片保持器。
在基于现有的自动试样片制作装置的多个试样片制作中，当试样片的连接中使用的沉积膜大量残留在针上时，有时在下一次的取样中无法确保试样片与针的连接强度，因此，例如以每10次自动取样进行一次的程度的频度进行从多个方向照射聚焦离子束而去除加工附着于针的沉积膜的针清洁。
但是，在转换试样片的姿态的自动取样中，需要更加频繁地进行针修整，以确保连接强度，从而在针的旋转中不会使试样片从针飞出，存在自动取样整体的需要时间增大的问题。
本发明的目的在于，提供如下的带电粒子束装置：与使用现有的针清洁的情况相比，能够在短时间内实施自动取样。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并实现相关目的，本发明采用以下方式。
(1)带电粒子束装置自动实施从试样摘出试样片、转换所述试样片的姿态并将其固定在试样片保持器上的工序，其中，所述带电粒子束装置具有：带电粒子束照射光学系统，其照射带电粒子束；试样载台，其载置所述试样而进行移动；针，其具有用于保持和搬运所述试样片的包含旋转轴的移动机构；保持器固定台，其保持试样片保持器，所述试样片被移设于所述试样片保持器；气体供给部，其供给通过照射所述聚焦离子束而形成沉积膜的气体；以及计算机，其实施如下控制：在不使将所述试样片固定在所述试样保持器上的所述针旋转的情况下，从所述带电粒子束照射光学系统对附着于所述针的所述沉积膜照射所述带电粒子束。
(2)在上述(1)所记载的带电粒子束装置中，所述计算机使所述带电粒子束照射光学系统对所述沉积膜和所述针照射所述带电粒子束。
(3)在上述(2)所记载的带电粒子束装置中，所述计算机使所述带电粒子束照射光学系统照射所述带电粒子束，针对对所述试样片和所述针进行分离时形成的针的端面进行去除加工。
(4)在上述(2)或上述(3)所记载的带电粒子束装置中，所述计算机使所述带电粒子束照射光学系统对所述针的附着有所述沉积膜的一侧照射所述带电粒子束。
(5)在上述(2)～(4)中的任意一项所记载的带电粒子束装置中，所述计算机在所述针的前端的厚度尺寸超过规定的值的情况下，使所述带电粒子束照射光学系统对所述针的附着有所述沉积膜的一侧照射所述带电粒子束，进行加工以使得所述厚度尺寸成为规定的值以内。
(6)在上述(1)～(5)中的任意一项所记载的带电粒子束装置中，所述计算机根据照射所述带电粒子束而取得的所述沉积膜和所述针的图像数据中的各像素的亮度变化，结束从所述带电粒子束照射光学系统照射所述带电粒子束。
(7)在上述(1)～(6)中的任意一项所记载的带电粒子束装置中，所述计算机在对所述针和所述试样片进行分离时，使所述带电粒子束照射光学系统对附着于所述针的沉积膜照射所述带电粒子束。
发明效果
不使将试样片固定在试样保持器上的针旋转地对附着于针的沉积膜照射带电粒子束，因此，与从多个方向照射聚焦离子束进行去除加工的针清洁相比，能够在短时间内进行多个自动试样片取样。
附图说明
图1是本发明的实施方式的带电粒子束装置的结构图。
图2是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的试样中形成的试样片的平面图。
图3是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的试样片保持器的平面图。
图4是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的试样片保持器的侧视图。
图5是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的动作的流程图中的、特别是初始设定工序的流程图。
图6是用于说明本发明的实施方式的带电粒子束装置中反复使用的针的真正的前端的示意图，特别地，(A)是说明实际的针前端的示意图，(B)是说明通过吸收电流信号得到的第1图像的示意图。
图7是本发明的实施方式的带电粒子束装置的针前端的通过照射电子束而得到的二次电子图像的示意图，特别地，(A)是示出提取出比背景亮的区域的第2图像的示意图，(B)是示出提取出比背景暗的区域的第3图像的示意图。
图8是说明对图7的第2图像和第3图像进行合成而得到的第4图像的示意图。
图9是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的动作的流程图中的、特别是试样片拾取工序的流程图。
图10是用于说明本发明的实施方式的带电粒子束装置中使针与试样片连接时的针的停止位置的示意图。
图11是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的针的前端和试样片的图。
图12是通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的针的前端和试样片的图。
图13是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的包含针和试样片的连接加工位置的加工框的图。
图14是用于说明本发明的实施方式的带电粒子束装置中的、将针与试样片连接时的针与试样片的位置关系、沉积膜形成区域的示意图。
图15是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的试样和试样片的支承部的切断加工位置T1的图。
图16是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的使连接有试样片的针退避的状态的图。
图17是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的相对于连接有试样片的针使载台退避的状态的图。
图18是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像数据中的连接有试样片的针的旋转角度为0°的接近模式的状态的图。
图19是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的连接有试样片的针的旋转角度为0°的接近模式的状态的图。
图20是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的连接有试样片的针的旋转角度为90°的接近模式的状态的图。
图21是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的连接有试样片的针的旋转角度为90°的接近模式的状态的图。
图22是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的连接有试样片的针的旋转角度为180°的接近模式的状态的图。
图23是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的连接有试样片的针的旋转角度为180°的接近模式的状态的图。
图24是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的柱状部的试样片的安装位置的图。
图25是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的柱状部的试样片的安装位置的图。
图26是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的动作的流程图中的、特别是试样片安装工序的流程图。
图27是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的在试样台的试样片的安装位置周边停止移动的针的图。
图28是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的在试样台的试样片的安装位置周边停止移动的针的图。
图29是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的在试样台的试样片的安装位置周边停止移动的针的图。
图30是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像中的用于对连接针和试样片的沉积膜进行切断的切断加工位置的图。
图31是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、使试样片姿态旋转180°的安装工序中的试样片针对试样片保持器的安装完成、划定了为了进行针与试样片的分离而照射聚焦离子束的范围的状态的图。
图32是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、使试样片姿态旋转180°的安装工序中的对沉积膜照射聚焦离子束且针与试样片的分离完成的状态的图。
图33是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、使试样片姿态旋转180°的拾取工序中的附着有沉积膜的针与试样片和试样表面的位置关系的图。
图34是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的从照射聚焦离子束而得到的图像中提取针轮廓信息并捕捉沉积膜的位置的过程的示意图。
图35是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的从照射聚焦离子束而得到的图像中划定了选择性地对所附着的沉积膜照射聚焦离子束的范围的状态的示意图。
图36是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的通过选择性地对沉积膜照射聚焦离子束而仅去除了沉积膜的状态的图。
图37是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、使试样片姿态旋转180°的拾取工序中的前端面的厚度增加的状态的针与试样片和试样表面的位置关系的图。
图38是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的针前端的厚度尺寸超过规定的值的情况下、从照射聚焦离子束而得到的图像中提取针轮廓信息、划定应该修整的沉积膜和针的加工区域的过程的示意图。
图39是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的针前端的厚度尺寸超过规定的值的情况下、划定了仅对包含附着于针前端的沉积膜的针前端的上表面照射聚焦离子束的范围的状态的图。
图40是示出发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的将针与试样片的分离用的加工范围扩大到附着于针的沉积膜的状态的图。
图41是示出发明的实施方式的带电粒子束装置中、针旋转角度为180°的安装工序中的在针与试样片的分离的同时划定用于去除附着于针的沉积膜的加工范围的过程的图。
图42是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的聚焦离子束得到的图像数据中的使针退避的状态的图。
图43是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置的电子束得到的图像中的使针退避的状态的图。
标号说明
10：带电粒子束装置；11：试样室；12：载台(试样载台)；13：载台驱动机构；14：聚焦离子束照射光学系统(带电粒子束照射光学系统)；15：电子束照射光学系统(带电粒子束照射光学系统)；16：检测器；17：气体供给部；18：针；19：针驱动机构；20：吸收电流检测器；21：显示装置；22：计算机；23：输入设备；33：试样台；34：柱状部；P：试样片保持器；Q：试样片；R：二次带电粒子；S：试样
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的能够自动制作试样片的带电粒子束装置进行说明。
【实施例】
图1是本发明的实施方式的带电粒子束装置10的结构图。如图1所示，本发明的实施方式的带电粒子束装置10具有能够使内部维持真空状态的试样室11、能够在试样室11的内部固定试样S和试样片保持器P的载台12、以及对载台12进行驱动的载台驱动机构13。带电粒子束装置10具有对试样室11的内部的规定的照射区域(即扫描范围)内的照射对象照射聚焦离子束(FIB)的聚焦离子束照射光学系统14。带电粒子束装置10具有对试样室11的内部的规定的照射区域内的照射对象照射电子束(EB)的电子束照射光学系统15。带电粒子束装置10具有检测通过照射聚焦离子束或电子束而从照射对象产生的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R的检测器16。带电粒子束装置10具有向照射对象的表面供给气体G的气体供给部17。具体而言，气体供给部17是外径为200μm左右的喷嘴17a等。带电粒子束装置10具有：针18，其从固定在载台12上的试样S取出微小的试样片Q，保持试样片Q并将其移设于试样片保持器P；针驱动机构19，其对针18进行驱动来搬运试样片Q；以及吸收电流检测器20，其检测流入到针18的带电粒子束的流入电流(也称为吸收电流)，将流入电流信号送到计算机并进行图像化。
有时将该针18和针驱动机构19一起称为试样片移设单元。带电粒子束装置10具有显示装置21、计算机22、输入设备23，该显示装置21显示基于由检测器16检测到的二次带电粒子R的图像数据等。
另外，聚焦离子束照射光学系统14和电子束照射光学系统15的照射对象是固定在载台12上的试样S、试样片Q和存在于照射区域内的针18、试样片保持器P等。
该实施方式的带电粒子束装置10通过对照射对象的表面扫描并照射聚焦离子束，能够执行被照射部的图像化、基于溅射的各种加工(钻削、修整加工等)以及沉积膜的形成等。带电粒子束装置10能够执行从试样S形成透射电子显微镜的透射观察用的试样片Q(例如薄片试样、针状试样等)或电子束利用的分析试样片的加工。带电粒子束装置10能够执行使移设于试样片保持器P的试样片Q成为适合于透射电子显微镜的透射观察的期望厚度(例如5～100nm等)的薄膜的加工。带电粒子束装置10通过对试样片Q和针18等照射对象的表面扫描并照射聚焦离子束或电子束，能够执行照射对象的表面的观察。
吸收电流检测器20具有前置放大器，对针的流入电流进行放大，将其送到计算机22。通过与由吸收电流检测器20检测到的针流入电流和带电粒子束的扫描同步的信号，能够在显示装置21中显示针形状的吸收电流图像，进行针形状和前端位置确定。
图2是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置10中、对试样S表面(斜线部)照射聚焦离子束而形成的、从试样S摘出之前的试样片Q的平面图。标号F表示基于聚焦离子束的加工框即聚焦离子束的扫描范围，其内侧(白色部)表示通过照射聚焦离子束进行溅射加工而被钻削的加工区域H。标号Ref是表示形成试样片Q(未钻削而保留)的位置的参考标记(基准点)，例如是通过聚焦离子束在后述沉积膜(例如一边为1μm的正方形)上设置例如直径为30nm的微细孔的形状等，在基于聚焦离子束或电子束的图像中能够对比度良好地进行识别。为了得知试样片Q的概略位置而利用沉积膜，为了精密的位置对齐而利用微细孔。在试样S中，以保留与试样S连接的支承部Qa而刮掉并去除侧部侧和底部侧的周边部的方式对试样片Q进行蚀刻加工，试样片Q通过支承部Qa悬臂支承在试样S上。试样片Q是长度方向的尺寸例如为10μm、15μm、20μm左右、宽度(厚度)例如为500nm、1μm、2μm、3μm左右的微小的试样片。
试样室11构成为能够通过排气装置(图示省略)进行排气直到内部成为期望的真空状态为止，并且能够维持期望的真空状态。
载台12保持试样S。载台12具有保持试样片保持器P的保持器固定台12a。该保持器固定台12a也可以是能够搭载多个试样片保持器P的结构。
图3是试样片保持器P的平面图，图4是侧视图。试样片保持器P具备具有切口部31的大致半圆形板状的基部32以及固定在切口部31中的试样台33。基部32例如通过金属形成为直径3mm和厚度50μm等圆形板状。试样台33例如通过半导体制造工艺而由硅晶片形成，通过导电性的粘接剂粘贴在切口部31上。试样台33为梳齿形状，具有分开配置且突出的多个(例如5根、10根、15根、20根等)被移设有试样片Q的柱状部(以下也称为支柱)34。
通过使各柱状部34的宽度不同，将移设于各柱状部34的试样片Q和柱状部34的图像对应起来，进而与对应的试样片保持器P对应起来存储在计算机22中，由此，即使在从1个试样S制作了多个试样片Q的情况下，也能够无误地进行识别，在相应的试样片Q与试样S上的摘出部位的对应中，也能够无误地进行后续的透射电子显微镜等的分析。各柱状部34例如将前端部的厚度形成为10μm以下、5μm以下等，对安装在前端部上的试样片Q进行保持。
另外，基部32不限于上述这种直径3mm和厚度50μm等的圆形板状，例如也可以是长度5mm、高度2mm、厚度50μm等的矩形板状。总之，基部32的形状只要是能够搭载在导入后续的透射电子显微镜中的载台12上的形状、并且是搭载在试样台33上的全部试样片Q位于载台12的可动范围内的形状即可。根据这种形状的基部32，能够利用透射电子显微镜观察搭载在试样台33上的全部试样片Q。
载台驱动机构13以与载台12连接的状态收容在试样室11的内部，根据从计算机22输出的控制信号使载台12相对于规定轴进行变位。载台驱动机构13具有移动机构13a，该移动机构13a至少沿着与水平面平行且相互正交的X轴和Y轴、以及与X轴和Y轴正交的铅直方向的Z轴使载台12平行移动。载台驱动机构13具有使载台12绕X轴或Y轴倾斜的倾斜机构13b、以及使载台12绕Z轴旋转的旋转机构13c。
聚焦离子束照射光学系统14在试样室11的内部使波束出射部(图示省略)在照射区域内的载台12的铅直方向上方的位置面向载台12，并且使光轴与铅直方向平行，固定在试样室11中。由此，能够从铅直方向上方朝向下方对载置在载台12上的试样S、试样片Q和存在于照射区域内的针18等照射对象照射聚焦离子束。此外，带电粒子束装置10也可以代替上述这种聚焦离子束照射光学系统14而具有其他离子束照射光学系统。离子束照射光学系统不限于上述这种形成聚焦束的光学系统。离子束照射光学系统例如也可以是投影型的离子束照射光学系统，该投影型的离子束照射光学系统在光学系统内设置具有定型的开口的镂空掩模，形成镂空掩模的开口形状的成型波束。根据这种投影型的离子束照射光学系统，能够高精度地形成与试样片Q的周边的加工区域相当的形状的成型波束，加工时间缩短。
聚焦离子束照射光学系统14具有产生离子的离子源14a、以及使从离子源14a引出的离子聚焦和偏转的离子光学系统14b。根据从计算机22输出的控制信号对离子源14a和离子光学系统14b进行控制，通过计算机22对聚焦离子束的照射位置和照射条件等进行控制。离子源14a例如是使用液态镓等的液体金属离子源或等离子体型离子源、气体电场电离型离子源等。离子光学系统14b例如具有聚光透镜等第1静电透镜、静电偏转器、物镜等第2静电透镜等。在使用等离子体型离子源作为离子源14a的情况下，能够实现基于大电流束的高速加工，适合于摘出较大的试样S。
电子束照射光学系统15在试样室11的内部使波束出射部(图示省略)在相对于照射区域内的载台12的铅直方向倾斜规定角度(例如60°)的倾斜方向上面向载台12，并且使光轴与倾斜方向平行，固定在试样室11中。由此，能够从倾斜方向的上方朝向下方对固定在载台12上的试样S、试样片Q和存在于照射区域内的针18等照射对象照射电子束。
电子束照射光学系统15具有产生电子的电子源15a、以及使从电子源15a射出的电子聚焦和偏转的电子光学系统15b。根据从计算机22输出的控制信号对电子源15a和电子光学系统15b进行控制，通过计算机22对电子束的照射位置和照射条件等进行控制。电子光学系统15b如具有电磁透镜和偏转器等。
另外，也可以颠倒电子束照射光学系统15和聚焦离子束照射光学系统14的配置，在铅直方向上配置电子束照射光学系统15，在相对于铅直方向倾斜规定角度的倾斜方向上配置聚焦离子束照射光学系统14。
检测器16检测对试样S和针18等照射对象照射聚焦离子束或电子束时从照射对象放射的二次带电粒子(二次电子和二次离子)R的强度(即二次带电粒子的量)，输出二次带电粒子R的检测量的信息。检测器16在试样室11的内部配置在能够检测二次带电粒子R的量的位置、例如相对于照射区域内的试样S等照射对象的斜上方的位置等，固定在试样室11中。
气体供给部17固定在试样室11中，在试样室11的内部具有气体喷射部(也称为喷嘴)，配置成面向载台12。气体供给部17能够向试样S供给用于根据试样S的材质而选择性地促进聚焦离子束对试样S的蚀刻的蚀刻用气体、以及用于在试样S的表面形成基于金属或绝缘体等堆积物的沉积膜的沉积用气体等。例如，与聚焦离子束的照射一起，向试样S供给针对硅系的试样S的氟化氙、针对有机系的试样S的水等蚀刻用气体，由此，根据材料选择性地促进蚀刻。此外，例如，与聚焦离子束的照射一起，向试样S供给含有铂、碳或钨等的沉积用气体，由此，能够在试样S的表面堆积(沉积)从沉积用气体分解的固体成分。作为沉积用气体的具体例，作为含碳的气体，存在菲、萘、芘等，作为含铂的气体，存在三甲基乙基环戊二烯铂等，此外，作为含钨的气体，存在六羰基钨等。此外，根据供给气体，即使照射电子束，也能够进行蚀刻、沉积。但是，关于本发明的带电粒子束装置10中的沉积用气体，根据沉积速度、试样片Q与针18之间的沉积膜的可靠附着的观点，含碳的沉积用气体例如菲、萘、芘等最佳，使用它们中的任意一方。
针驱动机构19以连接有针18的状态收容在试样室11的内部，根据从计算机22输出的控制信号使针18进行变位。针驱动机构19与载台12一体设置，例如，当载台12通过倾斜机构13b绕倾斜轴(即X轴或Y轴)旋转时，与载台12一体地移动。针驱动机构19具有使针18分别沿着三维坐标轴平行移动的移动机构(图示省略)、以及使针18绕针18的中心轴旋转的旋转机构(图示省略)。另外，该三维坐标轴独立于试样载台的正交3轴坐标系，在设为与载台12的表面平行的二维坐标轴的正交3轴坐标系中，在载台12的表面处于倾斜状态、旋转状态的情况下，该坐标系倾斜、旋转。
计算机22至少对载台驱动机构13、聚焦离子束照射光学系统14、电子束照射光学系统15、气体供给部17、针驱动机构19进行控制。
计算机22配置在试样室11的外部，连接有显示装置21、以及输出与操作者的输入操作对应的信号的鼠标和键盘等输入设备23。
计算机22根据从输入设备23输出的信号或通过预先设定的自动运转控制处理而生成的信号等，对带电粒子束装置10的动作进行统合控制。
计算机22将扫描带电粒子束的照射位置并由检测器16检测到的二次带电粒子R的检测量转换为与照射位置对应的亮度信号，根据二次带电粒子R的检测量的二维位置分布生成表示照射对象的形状的图像数据。在吸收电流图像模式中，计算机22扫描带电粒子束的照射位置并检测流过针18的吸收电流，由此，根据吸收电流的二维位置分布(吸收电流图像)生成表示针18的形状的吸收电流图像数据。计算机22使显示装置21显示所生成的各图像数据以及用于执行各图像数据的放大、缩小、移动和旋转等操作的画面。计算机22使显示装置21显示用于进行自动顺序控制中的模式选择和加工设定等各种设定的画面。
本发明的实施方式的带电粒子束装置10具有上述结构，接着，对该带电粒子束装置10的动作进行说明。
下面，关于计算机22执行的自动取样的动作、即自动将通过带电粒子束(聚焦离子束)对试样S的加工而形成的试样片Q移设于试样片保持器P的动作，大致分成初始设定工序、试样片拾取工序、试样片安装工序依次进行说明。
＜初始设定工序＞
图5是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置10的自动取样的动作中的初始设定工序的流程的流程图。首先，计算机22在自动顺序的开始时，根据操作者的输入进行后述姿态控制模式的有无等的模式选择、模板匹配用的观察条件和加工条件设定(加工位置、尺寸、个数等的设定)、针前端形状的确认等(步骤S010)。
接着，计算机22生成柱状部34的模板(步骤S020～步骤S027)。在该模板生成中，首先，计算机22进行由操作者设置在载台12的保持器固定台12a上的试样片保持器P的位置登记处理(步骤S020)。计算机22在取样工艺的最初生成柱状部34的模板。计算机22按照每个柱状部34生成模板。计算机22进行各柱状部34的载台坐标取得和模板生成，以组的方式存储它们，然后，在通过模板匹配(模板与图像的重合)来判定柱状部34的形状时进行使用。作为模板匹配中使用的柱状部34的模板，计算机22例如预先存储图像本身的从图像中提取出的边缘信息等。计算机22在后面的工艺中，在载台12的移动后进行模板匹配，根据模板匹配的得分来判定柱状部34的形状，由此，能够识别柱状部34的准确位置。另外，作为模板匹配用的观察条件，当使用与模板生成用相同的对比度、倍率等观察条件时，能够实施准确的模板匹配，因此是优选的。
在保持器固定台12a上设置有多个试样片保持器P、且在各试样片保持器P上设置有多个柱状部34的情况下，也可以预先决定各试样片保持器P所固有的识别码和该试样片保持器P的各柱状部34所固有的识别码，计算机22将这些识别码与各柱状部34的坐标和模板信息对应起来进行存储。
此外，计算机22也可以与上述识别码、各柱状部34的坐标和模板信息一起，以组的方式存储试样S中的摘出试样片Q的部位(摘出部)的坐标和周边的试样面的图像信息。
此外，例如在岩石、矿物和活体试样等不规则形状的试样的情况下，计算机22也可以将低倍率的宽视野图像、摘出部的位置坐标和图像等设为组，存储这些信息作为识别信息。也可以将该识别信息与薄片化的试样S关联起来，或者将透射电子显微镜像与试样S的摘出位置关联起来进行记录。
计算机22在后述试样片Q的移动之前先进行试样片保持器P的位置登记处理，由此，能够预先确认实际上存在适当形状的试样台33。
在该位置登记处理中，首先，作为粗调整的动作，计算机22通过载台驱动机构13移动载台12，使照射区域与试样片保持器P中安装有试样台33的位置对齐。接着，作为微调整的动作，计算机22使用事前根据试样台33的设计形状(CAD信息)生成的模板，从通过照射带电粒子束(各个聚焦离子束和电子束)而生成的各图像数据中提取构成试样台33的多个柱状部34的位置。然后，计算机22将提取出的各柱状部34的位置坐标和图像作为试样片Q的安装位置进行登记处理(存储)(步骤S023)。此时，将各柱状部34的图像与预先准备的柱状部的设计图、CAD图或柱状部34的标准品的图像进行比较，确认各柱状部34有无变形、缺失、脱落等，如果存在不良，则计算机22与该柱状部的坐标位置和图像一起存储是不良品的情况。
接着，判定在当前登记处理的执行中的试样片保持器P中是否不存在应该登记的柱状部34(步骤S025)。该判定结果为“否”的情况下，即应该登记的柱状部34的剩余数量m为1以上的情况下，使处理返回上述步骤S023，反复进行步骤S023和S025，直到不存在柱状部34的剩余数量m为止。另一方面，该判定结果为“是”的情况下，即应该登记的柱状部34的剩余数量m为零的情况下，使处理进入步骤S027。
在保持器固定台12a上设置有多个试样片保持器P的情况下，与针对各试样片保持器P的码编号等一起记录各试样片保持器P的位置坐标、该试样片保持器P的图像数据，并且，对各试样片保持器P的各柱状部34的位置坐标、对应的码编号和图像数据进行存储(登记处理)。计算机22可以按照实施自动取样的试样片Q的数量依次实施该位置登记处理。
然后，计算机22判定是否不存在应该登记的试样片保持器P(步骤S027)。该判定结果为“否”的情况下，即应该登记的试样片保持器P的剩余数量n为1以上的情况下，使处理返回上述步骤S020，反复进行步骤S020～S027，直到不存在试样片保持器P的剩余数量n为止。另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，即应该登记的试样片保持器P的剩余数量n为零的情况下，使处理进入步骤S030。
由此，在从1个试样S自动制作数十个试样片Q的情况下，在保持器固定台12a中对多个试样片保持器P进行位置登记，对其各个柱状部34的位置进行图像登记，因此，能够立即在带电粒子束的视野内调出应该安装数十个试样片Q的特定试样片保持器P以及特定柱状部34。
另外，在该位置登记处理(步骤S020、S023)中，在万一试样片保持器P自身或柱状部34变形、破损而未处于安装有试样片Q的状态的情况下，与上述位置坐标、图像数据、码编号一起，还对应地登记“不可使用”(表示未安装试样片Q的表记)等。由此，计算机22在后述试样片Q的移设时，跳过“不可使用”的试样片保持器P或柱状部34，能够使下一个正常的试样片保持器P或柱状部34移动到观察视野内。
接着，计算机22生成针18的模板(步骤S030～S050)。模板用于后述使针准确地接近试样片时的图像匹配。
在该模板生成工序中，首先，计算机22通过载台驱动机构13使载台12暂时移动。然后，计算机22通过针驱动机构19使针18移动到初始设定位置(步骤S030)。初始设定位置是如下的预定位置：聚焦离子束和电子束能够照射到大致同一点，两个束的焦点是重合的点(重合点)，通过紧前进行的载台移动，在针18的背景中不存在试样S等误识别为针18这样的复杂构造。该重合点是能够通过聚焦离子束照射和电子束照射而从不同角度观察相同对象物的位置。
接着，计算机22通过基于照射电子束的吸收图像模式来识别针18的位置(步骤S040)。
计算机22扫描电子束并对针18进行照射，由此检测流入针18的吸收电流，生成吸收电流图像数据。此时，在吸收电流图像中，不存在误识别为针18的背景，因此，能够识别针18而不受背景图像影响。计算机22通过照射电子束而取得吸收电流图像数据。在使用吸收电流像生成模板时，当针接近试样片时，多数情况下在试样片的加工形状和试样表面的图案等针的背景中存在误识别为针的形状，因此，在二次电子像中，误识别的可能性较高，为了防止误识别，使用不受背景影响的吸收电流像。二次电子像容易受到背景像影响，误识别的可能性较高，因此不适合作为模板图像。这样，在吸收电流图像中，无法识别针前端的碳沉积膜，因此，无法得知真正的针前端，但是，从与模板之间的图案匹配的观点来看，吸收电流像是适当的。
这里，计算机22判定针18的形状(步骤S042)。
在万一由于针18的前端形状变形或破损等而未处于安装有试样片Q的状态的情况下(步骤S042：NG)，从步骤S043跳至图35的步骤S280的“否”侧，不执行步骤S050以后的全部步骤，结束自动取样的动作。即，在针前端形状不良的情况下，无法执行进一步的作业，进入装置操作者进行的针更换的作业。关于步骤S042中的针形状的判断，例如在1边为200μm的观察视野中，在针前端位置从规定的位置偏移100μm以上的情况下，判断为不良品。另外，在步骤S042中判断为针形状不良的情况下，在显示装置21中显示“针不良”等(步骤S043)，对装置的操作者进行警告。可以将判断为不良品的针18更换为新的针18，或者，如果是轻微的不良，则通过照射聚焦离子束对针前端进行成形。
在步骤S042中，如果针18是预定的正常形状，则进入接下来的步骤S044。
这里，对针前端的状态进行说明。
图6中的(A)是为了说明在针18(钨针)的前端附着有碳沉积膜DM的残渣的状态而放大了针前端部的示意图。在使用吸收电流像生成模板时，当针18接近试样片Q时，多数情况下在试样片Q的加工形状和试样表面的图案等针18的背景中存在误识别为针18的形状，因此，在二次电子像中，误识别的可能性较高，为了防止误识别，使用不受背景影响的吸收电流像。二次电子像容易受到背景像影响，误识别的可能性较高，因此不适合作为模板图像。这样，在吸收电流图像中，无法识别针前端的碳沉积膜DM，因此，无法得知真正的针前端，但是，从与模板之间的图案匹配的观点来看，吸收电流像是适当的。
图6中的(B)是附着有碳沉积膜DM的针前端部的吸收电流像的示意图。即使在背景中存在复杂的图案，也不受背景形状的影响，能够明确识别针18。由于对背景照射的电子束信号未反映到图像中，因此，背景由噪声带电平相同的灰色调来表示。另一方面，碳沉积膜DM看起来比背景的灰色调稍暗，可知在吸收电流像中无法明确确认碳沉积膜DM的前端。在吸收电流像中无法识别包含碳沉积膜DM的真正的针位置，因此，当仅依赖吸收电流像使针18移动时，针前端与试样片Q碰撞的可能性较高。
因此，如下所述，根据碳沉积膜DM的前端坐标C求出针18的真正的前端坐标。另外，这里，将图6中的(B)的图像称为第1图像。
取得针18的吸收电流像(第1图像)的工序是步骤S044。
接着，对图6中的(B)的第1图像进行图像处理，提取比背景亮的区域(步骤S045)。
图7中的(A)是对图6中的(B)的第1图像进行图像处理而提取出比背景亮的区域的示意图。在背景与针18的明亮度之差较小时，也可以提高图像对比度，增大背景与针的明亮度之差。这样，得到强调了比背景亮的区域(针18的一部分)的图像，这里，将该图像称为第2图像。将该第2图像存储在计算机中。
接着，在图6中的(B)的第1图像中，提取比背景的明亮度暗的区域(步骤S046)。
图7中的(B)是对图6中的(B)的第1图像进行图像处理而提取出比背景暗的区域的示意图。仅提取针前端的碳沉积膜DM进行显示。在背景与碳沉积膜DM的明亮度之差较小时，也可以提高图像对比度，在图像数据上增大背景与碳沉积膜DM的明亮度之差。这样，得到使比背景暗的区域明显的图像。这里，将该图像称为第3图像，将第3图像存储在计算机22中。
接着，对计算机22中存储的第2图像和第3图像进行合成(步骤S047)。
图8是合成后的显示图像的示意图。但是，在图像上，为了容易观察，可以仅对第2图像中的针18的区域、第3图像中的碳沉积膜DM的部分的轮廓进行线显示，对背景、针18、碳沉积膜DM的外周以外进行透明显示，也可以仅背景透明，以相同颜色或相同色调显示针18和碳沉积膜DM。这样，第2图像和第3图像原本基于第1图像，因此，只要不是仅对第2图像或第3图像中的一方进行放大缩小或旋转等变形，则合成而得到的图像是反映了第1图像的形状。这里，将合成后的图像称为第4图像，将该第4图像存储在计算机中。第4图像基于第1图像，实施了调整对比度并强调轮廓的处理，因此，第1图像和第4图像中的针形状完全相同，轮廓明确，与第1图像相比，碳沉积膜DM的前端明确。
接着，根据第4图像求出碳沉积膜DM的前端即碳沉积膜DM堆积的针18的真正的前端坐标(步骤S048)。
从计算机22取出第4图像进行显示，求出针18的真正的前端坐标。针18的轴向上最突出的部位C是真正的针前端，通过图像识别自动进行判断，将前端坐标存储在计算机22中。
接着，为了进一步提高模板匹配的精度，将与步骤S044时相同的观察视野中的针前端的吸收电流图像作为参考图像，将参考图像数据中的步骤S048中得到的针前端坐标作为基准，仅提取包含针前端的一部分而设为模板图像，将该模板图像与步骤S048中得到的针前端的基准坐标(针前端坐标)对应起来登记在计算机22中(步骤S050)。
接着，作为使针18接近试样片Q的处理，计算机22进行以下的处理。
另外，在步骤S050中，限定为与步骤S044时相同的观察视野，但是不限于此，只要波束扫描的基准能够进行管理即可，不限于同一视野。此外，在上述步骤S050的说明中，设模板包含针前端部，但是，只要坐标与基准坐标对应即可，也可以将不包含前端的区域作为模板。
计算机22设使针18移动之前实际取得的图像数据为参考图像数据，因此，与各个针18的形状的差异无关，能够进行高精度的图案匹配。进而，计算机22在背景中不存在复杂构造物的状态下取得各图像数据，因此，能够求出准确的真正的针前端坐标。此外，能够取得排除了背景的影响的能够明确掌握针18的形状的模板。
另外，计算机22在取得各图像数据时，使用为了增大对象物的识别精度而预先存储的优选的倍率、亮度、对比度等图像取得条件。
此外，上述生成柱状部34的模板的工序(S020～S027)和生成针18的模板的工序(S030～S050)也可以相反。但是，在先进行生成针18的模板的工序(S030～S050)的情况下，从后述步骤S280返回的流程(E)也联动。
＜试样片拾取工序＞
图9是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置10进行的自动取样的动作中的从试样S拾取试样片Q的工序的流程的流程图。这里，拾取是指通过基于聚焦离子束的加工和针从试样S分离并摘出试样片Q。
首先，计算机22通过载台驱动机构13使载台12移动，以使作为对象的试样片Q进入带电粒子束的视野中。也可以使用作为目标的参考标记Ref的位置坐标使载台驱动机构13进行动作。
接着，计算机22使用带电粒子束的图像数据识别预先形成在试样S上的参考标记Ref。计算机22使用识别出的参考标记Ref，根据已知的参考标记Ref与试样片Q的相对位置关系识别试样片Q的位置，进行载台移动以使试样片Q的位置进入观察视野中(步骤S060)。
接着，计算机22通过载台驱动机构13驱动载台12，使载台12绕Z轴旋转与姿态控制模式对应的角度，以使得试样片Q的姿态成为规定姿态(例如适合于针18进行取出的姿态等)(步骤S070)。
接着，计算机22使用带电粒子束的图像数据识别参考标记Ref，根据已知的参考标记Ref与试样片Q的相对位置关系识别试样片Q的位置，进行试样片Q的位置对齐(步骤S080)。接着，计算机22进行以下的处理，作为使针18接近试样片Q的处理。
计算机22执行通过针驱动机构19使针18移动的针移动(粗调整)(步骤S090)。计算机22使用针对试样S的基于聚焦离子束和电子束得到的各图像数据识别参考标记Ref(参照上述图2)。计算机22使用识别出的参考标记Ref设定针18的移动目标位置AP。
这里，移动目标位置AP设为与试样片Q接近的位置。移动目标位置AP例如设为与试样片Q的支承部Qa的相反侧的侧部接近的位置。计算机22将移动目标位置AP与试样片Q的形成时的加工框F对应为规定的位置关系。计算机22存储通过照射聚焦离子束而在试样S上形成试样片Q时的加工框F与参考标记Ref的相对位置关系的信息。计算机22使用识别出的参考标记Ref，使用参考标记Ref、加工框F和移动目标位置AP(参照图2)的相对位置关系，使针18的前端位置朝向移动目标位置AP在三维空间内移动。计算机22在使针18三维移动时，例如，首先，使其在X方向和Y方向上移动，接着在Z方向上移动。
计算机22在使针18移动时，使用在形成试样片Q的自动加工的执行时形成在试样S上的参考标记Ref，通过基于电子束和聚焦离子束的从不同方向的观察，能够高精度地掌握针18与试样片Q的三维位置关系，能够使针18适当移动。
另外，在上述处理中，计算机22使用参考标记Ref，使用参考标记Ref、加工框F和移动目标位置AP的相对位置关系，使针18的前端位置朝向移动目标位置AP在三维空间内移动，但是不限于此。计算机22也可以不使用加工框F，而使用参考标记Ref与移动目标位置AP的相对位置关系，使针18的前端位置朝向移动目标位置AP在三维空间内移动。
接着，计算机22执行通过针驱动机构19使针18移动的针移动(微调整)(步骤S100)。计算机22使用步骤S050中生成的模板反复进行图案匹配，此外，使用步骤S047中得到的针前端坐标作为SEM图像内的针18的前端位置，在对包含移动目标位置AP的照射区域照射带电粒子束的状态下，使针18在三维空间内从移动目标位置AP移动到连接加工位置。
接着，计算机22进行使针18的移动停止的处理(步骤S110)。
图10是用于说明使针与试样片连接时的位置关系的图，是放大了试样片Q的端部的图。在图10中，将应该连接针18的试样片Q的端部(截面)配置在SIM图像中心35，从SIM图像中心35隔开规定距离L1，例如设试样片Q的宽度的中央位置为连接加工位置36。连接加工位置也可以是试样片Q的端面的延长线上(图10的标号36a)的位置。该情况下，成为沉积膜容易附着的位置是理想的。计算机22设规定距离L1的上限为1μm，优选设规定距离L1为100nm以上且400nm以下。当规定距离L1小于100nm时，在后面的工序中，在对针18和试样片Q进行分离时，无法仅切断连接的沉积膜，切除到针18的风险较高。针18的切除使针18短小化，针前端较粗地变形，反复进行该处理时，不得不更换针18，违反了本发明的目的即反复自动进行取样。此外，相反，当规定距离L1超过400nm时，基于沉积膜的连接不充分，试样片Q的摘出失败的风险较高，妨碍反复取样。
此外，从图10中看不到深度方向的位置，但是，例如预定为试样片Q的宽度的1/2的位置。但是，该深度方向也不限于该位置。将该连接加工位置36的三维坐标存储在计算机22中。
计算机22指定预先设定的连接加工位置36。计算机22根据位于相同的SIM图像或SEM图像内的针18前端和连接加工位置36的三维坐标，使针驱动机构19进行动作，将针18移动到规定的连接加工位置36。计算机22在针前端与连接加工位置36一致时，使针驱动机构19停止。
图11和图12示出针18接近试样片Q的状况，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像的图(图11)和示出通过电子束得到的图像的图(图12)。图12示出针的微调整前后的状况，图12中的针18示出位于移动目标位置的针18，针18b示出在针18的微调整后移动到连接加工位置36的针18，是同一针18。另外，在图11和图12中，除了在聚焦离子束和电子束中观察方向不同以外，观察倍率也不同，但是，观察对象和针18是相同的。
通过这种针18的移动方法，能够使针18高精度且迅速地接近试样片Q附近的连接加工位置36并在此停止。
接着，计算机22进行将针18与试样片Q连接的处理(步骤S120)。计算机22在规定的沉积时间范围内，通过气体供给部17向试样片Q和针18的前端表面供给作为沉积用气体的碳系气体，并且对包含设定在连接加工位置36处的加工框R1的照射区域照射聚焦离子束。由此，计算机22通过沉积膜连接试样片Q和针18。
在该步骤S120中，计算机22不使针18与试样片Q直接接触，而是在隔开间隔的位置处通过沉积膜进行连接，因此，在后面的工序中，在通过基于照射聚焦离子束的切断对针18和试样片Q进行分离时，针18不会被切断。此外，具有如下优点：能够防止产生由于针18与试样片Q直接接触而引起的损伤等不良情况。进而，即使针18振动，也能够抑制该振动传递到试样片Q。进而，即使在产生由于试样S的蠕变现象而引起的试样片Q的移动的情况下，也能够抑制在针18与试样片Q之间产生过度翘曲。图13示出该状况，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的、包含针18和试样片Q的连接加工位置的加工框R1(沉积膜形成区域)的图，图14是图13的放大说明图，容易理解针18、试样片Q和沉积膜形成区域(例如加工框R1)的位置关系。针18接近从试样片Q起具有规定距离L1的间隔的位置作为连接加工位置并在此停止。针18、试样片Q和沉积膜形成区域(例如加工框R1)设定成跨越针18和试样片Q。沉积膜也以规定距离L1的间隔形成，针18和试样片Q通过沉积膜连接。
计算机22在将针18与试样片Q连接时，采取在之后将与针18连接的试样片Q移设于试样片保持器P时与事前在步骤S010中选择出的各接近模式对应的连接姿态。计算机22与后述多个(例如3个)不同的接近模式分别对应地采取针18与试样片Q的相对连接姿态。
另外，计算机22也可以检测针18的吸收电流的变化，由此判定基于沉积膜的连接状态。计算机22也可以在针18的吸收电流达到预定的电流值时判定为通过沉积膜连接了试样片Q和针18，与有无经过规定的沉积时间无关地停止沉积膜的形成。
接着，计算机22进行切断试样片Q与试样S之间的支承部Qa的处理(步骤S130)。计算机22使用形成在试样S上的参考标记Ref，指定预先设定的支承部Qa的切断加工位置T1。
计算机22在规定的切断加工时间范围内对切断加工位置T1照射聚焦离子束，由此从试样S分离试样片Q。图15示出该状况，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的试样S和试样片Q的支承部Qa的切断加工位置T1的图。
计算机22检测试样S与针18的导通，由此判定试样片Q是否从试样S切离(步骤S133)。
计算机22在未检测到试样S与针18的导通的情况下，判定为试样片Q从试样S切离(OK)，继续执行以后的处理(即步骤S140以后的处理)。另一方面，计算机22在切断加工结束后、即切断加工位置T1处的试样片Q与试样S之间的支承部Qa的切断完成后检测到试样S与针18的导通的情况下，判定为试样片Q未从试样S切离(NG)。计算机22在判定为试样片Q未从试样S切离(NG)的情况下，通过针对显示装置21的显示或警告音等报知该试样片Q与试样S的分离未完成(步骤S136)。然后，停止执行以后的处理。该情况下，计算机22也可以通过照射聚焦离子束来切断连接试样片Q和针18的沉积膜(后述沉积膜DM2)，对试样片Q和针18进行分离，使针18返回初始位置(步骤S060)。返回到初始位置的针18实施下一个试样片Q的取样。
接着，计算机22进行针退避的处理(步骤S140)。计算机22通过针驱动机构19使针18向铅直方向上方(即Z方向的正方向)上升规定距离(例如5μm等)。图16示出该状况，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的电子束得到的图像数据中的使连接有试样片Q的针18退避的状态的图。
接着，计算机22进行载台退避的处理(步骤S150)。如图17所示，计算机22通过载台驱动机构13使载台12移动规定距离。例如，向铅直方向下方(即Z方向的负方向)下降1mm、3mm、5mm。计算机22在使载台12下降规定距离后，使气体供给部17的喷嘴17a远离载台12。例如，使其上升到铅直方向上方的待机位置。图17示出该状况，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的电子束得到的图像数据中的相对于连接有试样片Q的针18而使载台12退避的状态的图。
接着，计算机22进行试样片Q的姿态控制的处理(步骤S153)。计算机22能够通过针驱动机构19使针18进行轴旋转，因此，能够根据需要对试样片Q的姿态进行控制。计算机22使与针18连接的试样片Q绕针18的轴旋转，相对于试样片保持器P对试样片Q的上下或左右进行变更。例如，计算机22设定试样片Q的姿态，以使得试样片Q中的原来的试样S的表面与柱状部34的端面成为垂直关系或平行关系。由此，计算机22例如能够确保适合于之后执行的整形加工和精加工的试样片Q的姿态，并且能够降低试样片Q的薄片化精加工时产生的窗帘效果的影响等。窗帘效果是在聚焦离子束照射方向上产生的加工条纹图案，在利用电子显微镜观察完成后的试样片Q的情况下，给出错误的解释，因此，通过确保试样片Q的适当的姿态，能够提高观察的可靠性。另外，计算机22在使针18进行轴旋转时进行偏心校正，由此对旋转进行校正以使得试样片Q不会偏离实际视野。
在该姿态控制中，首先，计算机22通过针驱动机构19对针18进行驱动，使针18以与接近模式对应的姿态控制模式的旋转角度进行轴旋转，以使得试样片Q的姿态成为与接近模式对应的规定姿态。这里，与接近模式对应的姿态控制模式是相对于试样片保持器P将试样片Q的姿态控制成与接近模式对应的规定姿态的模式。在该姿态控制模式中，计算机22使在上述试样片拾取工序中以规定的角度接近试样片Q且连接有试样片Q的针18以规定的旋转角度进行轴旋转，由此对试样片Q的姿态进行控制。接近模式是使通过姿态控制模式控制成规定姿态的试样片Q接近试样片保持器P的模式。计算机22在使针18进行轴旋转时进行偏心校正。图18～图23示出该状况，是示出分别在多个(例如3个)不同的接近模式中连接有试样片Q的针18的状态的图。
图18和图19是示出在针18的旋转角度为0°的接近模式中、通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的连接有试样片Q的针18的状态(图18)、以及通过电子束得到的图像数据中的连接有试样片Q的针18的状态(图19)的图。计算机22在针18的旋转角度为0°的接近模式中，设定适合于不使针18旋转而将试样片Q移设于试样片保持器P的姿态状态。
图20和图21是示出在针18的旋转角度为90°的接近模式中、通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的使连接有试样片Q的针18旋转90°的状态(图20)、以及通过电子束得到的图像数据中的使连接有试样片Q的针18旋转90°的状态(图21)的图。计算机22在针18的旋转角度为90°的接近模式中，设定适合于在使针18旋转90°的状态下将试样片Q移设于试样片保持器P的姿态状态。
图22和图23是示出在针18的旋转角度为180°的接近模式中、通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的使连接有试样片Q的针18旋转180°的状态(图22)、以及通过电子束得到的图像数据中的使连接有试样片Q的针18旋转180°的状态(图23)的图。计算机22在针18的旋转角度为180°的接近模式中，设定适合于在使针18旋转180°的状态下将试样片Q移设于试样片保持器P的姿态状态。
另外，关于针18与试样片Q的相对连接姿态，预先在上述试样片拾取工序中，在使针18以规定的角度接近试样片Q且将针18与试样片Q连接时，设定为适合于各姿态控制模式的连接姿态。
计算机22使载台驱动机构13进行动作，以使得成为在相互连接的针18和试样片Q的背景中不存在构造物的状态。这是为了在后续的处理(步骤170)中生成针18和试样片Q的模板时，根据通过聚焦离子束和电子束分别得到的试样片Q的图像数据可靠地识别针18和试样片Q的边缘(轮廓)。计算机22使载台12移动规定距离。判断试样片Q的背景(步骤S160)，如果背景没有问题，则进入接下来的步骤S170，如果背景有问题，则使载台12再次移动规定量(步骤S165)，返回背景的判断(步骤S160)，反复进行该处理直到背景没有问题为止。
计算机22执行针18和试样片Q的模板生成(步骤S170)。计算机22生成根据需要使固定有试样片Q的针18旋转后的姿态状态(即在试样台33的柱状部34上连接试样片Q的姿态)的针18和试样片Q的模板。由此，计算机22根据针18的旋转，根据通过聚焦离子束和电子束分别得到的图像数据三维地识别针18和试样片Q的边缘(轮廓)。另外，计算机22也可以在针18的旋转角度为0°的接近模式中，不需要电子束，根据通过聚焦离子束得到的图像数据识别针18和试样片Q的边缘(轮廓)。
计算机22在向载台驱动机构13或针驱动机构19指示了使载台12移动到针18和试样片Q的背景中不存在构造物的位置时，在针18未到达实际指示的场所的情况下，使观察倍率成为低倍率来寻找针18，在没有发现针18的情况下，对针18的位置坐标进行初始化，使针18移动到初始位置。
在该模板生成(步骤S170)中，首先，计算机22取得针对试样片Q和连接有试样片Q的针18的前端形状的模板匹配用的模板(参考图像数据)。计算机22扫描照射位置并对针18照射带电粒子束(各个聚焦离子束和电子束)。计算机22从通过照射带电粒子束而从针18放出的二次带电粒子R(二次电子等)的多个不同方向取得各图像数据。计算机22通过聚焦离子束照射和电子束照射而取得各图像数据。计算机22存储从2个不同方向取得的各图像数据作为模板(参考图像数据)。
计算机22将针对通过聚焦离子束实际加工后的试样片Q和连接有试样片Q的针18实际取得的图像数据作为参考图像数据，因此，与试样片Q和针18的形状无关，能够进行高精度的图案匹配。
另外，计算机22在取得各图像数据时，使用为了增大试样片Q和连接有试样片Q的针18的形状的识别精度而预先存储的优选的倍率、亮度、对比度等图像取得条件。
接着，计算机22进行针退避的处理(步骤S180)。这是为了在后续的载台移动时防止与载台12非意图地接触。计算机22通过针驱动机构19使针18移动规定距离。例如向铅直方向上方(即Z方向的正方向)上升。相反，使针18在该场所停止，使载台12移动规定距离。例如，可以向铅直方向下方(即Z方向的负方向)下降。针退避方向不限于上述铅直方向，可以是针轴方向，也可以是其他的规定退避位置，只要是位于针前端的试样片Q不会与试样室内的构造物接触且不会被照射聚焦离子束的预定的位置即可。
接着，计算机22通过载台驱动机构13使载台12移动，以使得在上述步骤S020中登记的特定试样片保持器P进入基于带电粒子束的观察视野区域内(步骤S190)。图24和图25示出该状况，特别地，图24是通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像的示意图，是示出柱状部34的试样片Q的安装位置U的图，图25是通过电子束得到的图像的示意图，是示出柱状部34的试样片Q的安装位置U的图。
这里，判定期望的试样片保持器P的柱状部34是否进入观察视野区域内(步骤S195)，如果期望的柱状部34进入观察视野区域内，则进入接下来的步骤S200。如果期望的柱状部34未进入观察视野区域内，即，在载台驱动相对于指定坐标未正确进行动作的情况下，对紧前指定的载台坐标进行初始化，返回载台12所具有的原点位置(步骤S197)。然后，再次指定事前登记的期望的柱状部34的坐标，对载台12进行驱动(步骤S190)，反复进行该处理直到柱状部34进入观察视野区域内为止。
接着，计算机22通过载台驱动机构13使载台12移动来调整试样片保持器P的水平位置，并且，使载台12以与姿态控制模式对应的角度进行旋转和倾斜，以使得试样片保持器P的姿态成为规定姿态。(步骤S200)。
通过该步骤S200，能够进行试样片Q和试样片保持器P的姿态调整，以使得原来的试样S表面端面相对于柱状部34的端面成为平行或垂直的关系。特别地，假定利用聚焦离子束对固定在柱状部34上的试样片Q进行薄片化加工，优选进行试样片Q和试样片保持器P的姿态调整，以使得原来的试样S的表面端面和聚焦离子束照射轴成为垂直关系。此外，关于固定在柱状部34上的试样片Q，优选进行试样片Q和试样片保持器P的姿态调整，以使得原来的试样S的表面端面与柱状部34垂直，在聚焦离子束的入射方向上位于下游侧。
这里，判定试样片保持器P中的柱状部34的形状是否良好(步骤S205)。虽然在步骤S023中登记了柱状部34的图像，但是，在之后的工序中，所指定的柱状部34是否由于不能预期的接触等而变形、破损、脱落等，在该步骤S205中判定柱状部34的形状是否良好。在该步骤S205中，如果该柱状部34的形状没有问题而判断为良好，则进入接下来的步骤S210，如果判断为不良，则返回进行载台移动以使得下一个柱状部34进入观察视野区域内的步骤S190。
另外，计算机22在对载台驱动机构13指示了载台12的移动以使得所指定的柱状部34进入观察视野区域内时，在实际上所指定的柱状部34未进入观察视野区域内的情况下，对载台12的位置坐标进行初始化，使载台12移动到初始位置。
然后，计算机22使气体供给部17的喷嘴17a移动到聚焦离子束照射位置附近。例如，从载台12的铅直方向上方的待机位置朝向加工位置下降。
＜试样片安装工序＞
这里所说的“试样片安装工序”是将摘出的试样片Q移设于试样片保持器P的工序。
图26是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置10进行的自动取样的动作中的将试样片Q安装(移设)于规定的试样片保持器P中的规定的柱状部34的工序的流程的流程图。
计算机22使用通过照射聚焦离子束和电子束而得到的各图像数据，识别上述步骤S020中存储的试样片Q的移设位置(步骤S210)。计算机22执行柱状部34的模板匹配。计算机22实施模板匹配，以确认梳齿形状的试样台33的多个柱状部34中的出现在观察视野区域内的柱状部34是预先指定的柱状部34。计算机22使用在预先生成柱状部34的模板的工序(步骤S020)中生成的每个柱状部34的模板，与通过分别照射聚焦离子束和电子束而得到的各图像数据实施模板匹配。
此外，计算机22在移动了载台12后实施的每个柱状部34的模板匹配中，判定是否断定柱状部34中存在脱落等问题(步骤S215)。在断定了柱状部34的形状存在问题的情况下(NG)，将移设试样片Q的柱状部34变更为断定存在问题的柱状部34的相邻的柱状部34，针对该柱状部34也进行模板匹配，决定要移设的柱状部34。如果柱状部34的形状没有问题，以转移到接下来的步骤S220。
此外，计算机22也可以从规定区域(至少包含柱状部34的区域)的图像数据中提取边缘(轮廓)，将该边缘图案作为模板。此外，计算机22在无法从规定区域(至少包含柱状部34的区域)的图像数据中提取边缘(轮廓)的情况下，再次取得图像数据。也可以在显示装置21中显示提取出的边缘，与观察视野区域内的基于聚焦离子束的图像或基于电子束的图像进行模板匹配。
计算机22通过载台驱动机构13驱动载台12，以使得通过照射电子束而识别出的安装位置和通过照射聚焦离子束而识别出的安装位置一致。计算机22通过载台驱动机构13驱动载台12，以使得试样片Q的安装位置U与视野区域的视野中心(加工位置)一致。
接着，计算机22进行以下的步骤S220～步骤S250的处理，作为使与针18连接的试样片Q与试样片保持器P接触的处理。
首先，计算机22识别针18的位置(步骤S220)。计算机22检测对针18照射带电粒子束而流入针18的吸收电流，生成吸收电流图像数据。计算机22通过聚焦离子束照射和电子束照射而取得各吸收电流图像数据。计算机22使用来自2个不同方向的各吸收电流图像数据，检测三维空间中的针18的前端位置。
另外，计算机22也可以使用检测到的针18的前端位置，通过载台驱动机构13驱动载台12，将针18的前端位置设定在预先设定的视野区域的中心位置(视野中心)。
接着，计算机22执行试样片安装工序。首先，计算机22实施模板匹配，以准确识别与针18连接的试样片Q的位置。计算机22使用预先在针18和试样片Q的模板生成工序(步骤S170)中生成的相互连接的针18和试样片Q的模板，在通过分别照射聚焦离子束和电子束而得到的各图像数据中实施模板匹配。
另外，计算机22在该模板匹配中从图像数据的规定的区域(至少包含针18和试样片Q的区域)中提取边缘(轮廓)时，在显示装置21中显示提取出的边缘。此外，计算机22在模板匹配中无法从图像数据的规定的区域(至少包含针18和试样片Q的区域)中提取边缘(轮廓)的情况下，再次取得图像数据。
然后，计算机22在通过分别照射聚焦离子束和电子束而得到的各图像数据中，根据使用相互连接的针18和试样片Q的模板以及作为试样片Q的安装对象的柱状部34的模板的模板匹配，计测试样片Q与柱状部34之间的距离。
然后，计算机22最终仅通过与载台12平行的平面内的移动，将试样片Q移设于作为试样片Q的安装对象的柱状部34。
在该试样片安装工序中，首先，计算机22执行通过针驱动机构19使针18移动的针移动(步骤S230)。计算机22在通过分别照射聚焦离子束和电子束而得到的各图像数据中，根据使用针18和试样片Q的模板以及柱状部34的模板的模板匹配，计测试样片Q与柱状部34之间的距离。计算机22根据计测出的距离，使针18以朝向试样片Q的安装位置的方式在三维空间内移动。
接着，计算机22在柱状部34与试样片Q之间空出预定的空隙L2而使针18停止(步骤S240)。计算机22设该空隙L2为1μm以下，优选设空隙L2为100nm以上且500nm以下。
在该空隙L2为500nm以上的情况下也能够进行连接，但是，基于沉积膜实现的柱状部34与试样片Q的连接所需要的时间加长到规定值以上，1μm是不优选的。该空隙L2越小，则基于沉积膜实现的柱状部34与试样片Q的连接所需要的时间越短，但是，重要的是不接触。
另外，计算机22在设置该空隙L2时，也可以通过检测柱状部34和针18的吸收电流图像来设置两者的空隙。
计算机22通过检测柱状部34与针18之间的导通、或者柱状部34和针18的吸收电流图像，来检测在将试样片Q移设于柱状部34后试样片Q与针18是否切离。
另外，计算机22在无法检测柱状部34与针18之间的导通的情况下，将处理切换为检测柱状部34和针18的吸收电流图像。
接着，计算机22进行将与针18连接的试样片Q连接于柱状部34的处理(步骤S250)。图27、图28分别是提高了图24、图25中的观察倍率的图像的示意图。计算机22使试样片Q与柱状部34接近，以使得如图27那样使试样片Q的一边和柱状部34的一边成为一条直线，并且如图28那样使试样片Q的上端面和柱状部34的上端面成为同一面，当空隙L2成为规定的值时使针驱动机构19停止。计算机22在具有空隙L2且停止在试样片Q的安装位置的状况下，在图27的基于聚焦离子束的图像中，以包含柱状部34的端部的方式设定沉积用的加工框R2。计算机22通过气体供给部17向试样片Q和柱状部34的表面供给气体，并且在规定时间范围内对包含加工框R2的照射区域照射聚焦离子束。通过该操作，在聚焦离子束照射部形成沉积膜，空隙L2被填充，试样片Q与柱状部34连接。计算机22在通过沉积将试样片Q固定在柱状部34上的工序中，在检测到柱状部34与针18之间的导通的情况下结束沉积。
计算机22进行试样片Q与柱状部34的连接已经完成的判定(步骤S255)。步骤S255例如如下进行。预先在针18与载台12之间设置电阻计，检测两者的导通。当两者分开(存在空隙L2)时，电阻无限大，但是，两者被导电性的沉积膜覆盖，随着空隙L2被填充，两者间的电阻值逐渐降低，确认成为预定的电阻值以下而判断为电连接。此外，根据事前的研究，在两者间的电阻值达到预定的电阻值时，沉积膜在力学上具有充分的强度，能够判定为试样片Q与柱状部34充分连接。
另外，要检测的不限于上述电阻，只要能够计测电流、电压等柱状部与试样片Q之间的电气特性即可。此外，如果在预定的时间内未满足预定的电气特性(电阻值、电流值、电位等)，则计算机22延长沉积膜的形成时间。此外，计算机22能够针对柱状部34与试样片Q之间的空隙L2、照射波束条件、沉积膜用的气体种类，预先求出能够形成最佳的沉积膜的时间，存储该沉积形成时间，能够在规定的时间内停止沉积膜的形成。
计算机22在确认到试样片Q与柱状部34的连接的时点，停止气体供给和聚焦离子束照射。图29示出该状况，是示出在本发明的实施方式的带电粒子束装置10的基于聚焦离子束的图像数据中，将与针18连接的试样片Q与柱状部34连接的沉积膜DM1的图。
另外，在步骤S255中，计算机22也可以通过检测针18的吸收电流的变化来判定基于沉积膜DM1的连接状态。
计算机22也可以在根据针18的吸收电流的变化而判定为通过沉积膜DM1连接了试样片Q和柱状部34的情况下，与有无经过规定时间无关地停止沉积膜DM1的形成。如果能够确认连接完成，则转移到接下来的步骤S260，如果连接未完成，则在预定的时间停止聚焦离子束照射和气体供给，通过聚焦离子束对连接试样片Q和针18的沉积膜DM2进行切断，丢弃针前端的试样片Q。转移到使针退避的动作(步骤S270)。
接着，计算机22进行如下处理：切断对针18和试样片Q进行连接的沉积膜DM2，对试样片Q和针18进行分离(步骤S260)。
上述图29示出该状况，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的用于对连接针18和试样片Q的沉积膜DM2进行切断的切断加工位置T2的图。计算机22将从柱状部34的侧面分开规定距离(即从柱状部34的侧面到试样片Q的空隙L2与试样片Q的大小L3之和)L与针18和试样片Q的空隙的规定距离L1(参照图29)的一半之和(L+L1/2)的位置设定为切断加工位置T2。此外，也可以设切断加工位置T2为分开规定距离L与针18和试样片Q的空隙的规定距离L1之和(L+L1)的位置。该情况下，残留在针前端的沉积膜DM2(碳沉积膜)较小，针18的清洁(后述)作业的机会变少，对于连续自动取样来讲是优选的。
计算机22通过在规定时间范围内对切断加工位置T2照射聚焦离子束，能够从试样片Q分离针18。计算机22通过在规定时间范围内对切断加工位置T2照射聚焦离子束，仅切断沉积膜DM2，从试样片Q分离针18，而不会切断针18。在步骤S260中，仅切断沉积膜DM2是重要的。由此，进行1次设置后的针18能够在长时间内反复使用而不进行更换，因此，能够无人地连续地反复进行自动取样。图30示出该状况，是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置10中的基于聚焦离子束的图像数据的针18从试样片Q切离的状态的图。在针前端附有沉积膜DM2的残渣。
计算机22通过检测试样片保持器P与针18的导通，判定针18是否从试样片Q切离(步骤S265)。计算机22在切断加工结束后、即为了切断切断加工位置T2处的针18与试样片Q之间的沉积膜DM2而以规定时间照射了聚焦离子束后还检测到试样片保持器P与针18的导通的情况下，判定为针18未从试样台33切离。计算机22在判定为针18未从试样片保持器P切离的情况下，在显示装置21中显示该针18与试样片Q的分离未完成，或者通过警报音对操作者进行报知。然后，停止执行此后的处理。另一方面，计算机22在未检测到试样片保持器P与针18的导通的情况下，判定为针18从试样片Q切离，继续执行此后的处理。
计算机22在使针18旋转规定角度的姿态控制模式中，在判定为控制了姿态的试样片Q与针18的分离完成后，根据照射聚焦离子束而取得的图像数据，取得旋转状态的针18的边缘(轮廓)和沉积膜DM2的残渣的位置坐标(步骤S270)。例如，图31示出使试样片姿态旋转180°时的状态，是示出通过本发明的实施方式的带电粒子束装置10的聚焦离子束得到的图像数据中的用于切断对针18和试样片Q进行连接的沉积膜DM2的切断加工位置T2的示意图。进而，图32是示出对图32的切断加工位置T2进行基于聚焦离子束的切断加工且试样片Q与针18之间的分离完成后的状态的示意图。在图33中示出在图32中的在针18附着有沉积膜DM2的残渣DM2a的状态下转移到下一次自动取样的试样片拾取工序的状态。例如，在图35中，在将针18与试样片Q接近时，当进行针18的端面上表面边缘18a与试样表面Sb之间的高度的位置对齐时，产生残渣DM2a的Z方向的高度分段差，增加接近后的沉积膜DM2的成膜加工所需要的时间，粘接强度降低，因此，优选每次在针18的前端部不存在残渣DM2a的状态下进行接近。
对用于去除残渣DM2a的实施例进行说明。例如，图34是示出如下过程的示意图：在通过沉积膜DM2的切断加工而与试样片Q分离后，通过计算机22，从通过照射带电粒子束而取得的图像数据中，在画面内上表面按照探索方向USD探索存在于背景BG与针18的边界位置且相对于背景BG具有规定的亮度差的像素18P，在下表面按照探索方向LSD探索存在于背景BG与针18的边界位置且相对于背景BG具有规定的亮度差的像素18P，提取针18的边缘。进而，计算机22选出像素18P中的多个代表像素18USP，根据代表像素18USP的位置坐标，通过最小二乘法等近似而求出针18的上表面边缘点列18UES。如果从前端部分选出代表像素18USP，则由于残渣DM2a的影响，作为近似结果的上表面边缘点列18UES的可靠性会降低，因此，从除了可能附着有残渣DM2a的前端部分区域以外的安装部分侧和避开中间部分等避开前端部分的规定的部位选出代表像素18USP。接着，计算机22识别位于比针18的上表面边缘点列18UES更靠图像面内上侧且相对于背景BG具有规定的亮度差的像素组，作为附着于针18的沉积膜DM2的残渣DM2a。图35是示出根据识别出的残渣DM2a的位置信息决定了用于去除残渣DM2a的修整加工区域T3的状态的示意图。
此外，在针18的边缘和残渣DM2a的位置捕捉中，也可以进行与事前通过照射带电粒子束而取得的模板图像重合来提取差分等处理。
计算机22针对图35中的加工区域T3内的各像素矢量扫描聚焦离子束，由此执行附着于针18的残渣DM2a的修整加工(步骤S280)。示出残渣DM2a的去除已完成的状态的示意图是图36，优选每次在这种状态下转移到下一次的自动取样。此外，计算机22也可以存储照射带电粒子束之前的沉积膜DM2的残渣或针18的像素内亮度和背景BG的亮度，随时监视基于照射聚焦离子束的溅射中产生的亮度变化，进行剂量的调整，例如，在像素内的亮度与背景的亮度相同的定时停止照射聚焦离子束。在自动取样的试样片安装工序的针18旋转的状态下进行该修整加工，因此，不需要针对用于额外进行针清洁加工的位置的载台移动、以及扫描和针前端位置识别，因此，能够缩短需要的时间。
接着，对上述实施方式的第1变形例进行说明。
图37示出在上表面针18的前端面的厚度增加的情况下、对针18进行控制而使针18的端面上表面边缘18a与试样表面Sb的高度位置对齐时的位置关系的例子。为了避免针18的下表面侧与试样S的意外接触，优选从上表面侧对针18进行尖锐化加工。在上述实施方式中，说明了针18的残渣DM2a的基于修整加工的去除的步骤，但是，在第1变形例中，对利用针18的边缘识别的针18的尖锐化加工进行说明。
计算机22在针对作为沉积膜DM2的残渣DM2a或针18提取出的像素的每个位置坐标划定用于进行整形加工的聚焦离子束的加工区域时，通过下述判定而分支到加工区域不同的各处理。计算机22测定针18的图像数据面内的上表面边缘点列18UES的前端侧终点像素18UEP与下表面边缘点列18LES的前端侧终点像素18LEP之间的距离作为针18的前端的厚度NT。在厚度NT为所设定的规定的初始值NTa(例如1μm)以下的情况下，如上所述限定为残渣DM2a的像素组而矢量扫描聚焦离子束。此外，在厚度NT超过初始值NTa的情况下，对加工范围进行变更。接着，对变更后的情况下的实施方式进行说明。图38示出这种步骤中的加工时的针18的边缘识别时的过程。具有亮度差的像素18P的探索过程与图43相同。计算机22根据厚度NT的判定结果进行加工区域的划定，以使得加工结果为针18的厚度NT收敛于所设定的规定的初始值NTa。计算机22设定加工区域T4，该加工区域T4被使提取出的针18的图像面内上表面边缘点列18UES在图像内-Y方向上以从NT减去规定的厚度而得到的距离平行移动得到的点列以及针18的上表面的边缘点列18UES包围，并且包含规定的X方向的长度(例如100μm)的区域和作为残渣DM2a而提取出的区域。针对存在于该加工区域T4内的像素矢量扫描聚焦离子束，实施尖锐化加工。图39是示出所示加工区域T4与针18的位置关系的示意图。
接着，对上述实施方式的第2变形例进行说明。在上述中，说明了通过本发明中的带电粒子束装置10在试样片与针的分离(步骤S260)后进行针18的残渣DM2a和针18的尖锐化加工的步骤，但是，在第2变形例中，对在同时的定时进行针18的残渣DM2a和针18的尖锐化加工的实施方式进行说明。
计算机22也可以在针18与试样片Q的分离的定时对沉积膜DM2的残渣或针18照射聚焦离子束。通过使分离和修整加工的定时为同时，能够缩短图像数据取得所需要的扫描时间。例如，图40示出在针18与试样片Q的分离之前通过该带电粒子束装置10照射聚焦离子束而取得的图像数据的示意图。进而，图41是在图40的状态下在针18与试样片Q的连接部附近提取边缘点列的过程的示意图。计算机22根据上述相同步骤提取针18的上表面边缘点列18UES和下表面边缘点列18LES后，根据事前设定的试样片Q的X方向的长度L的信息求出侧面边缘的位置坐标，将加工区域T2a扩张到试样片Q的针18侧的侧面边缘进行划定(图41)。进而，也可以应用上述针前端形状识别后的分支，设为在加工区域T3和加工区域T4中包含加工区域T2的加工区域T2a。此外，也可以在进行针18的边缘提取后，在图像面内水平方向上进行探索，由此提取试样片Q的侧面边缘点列，确定加工区域T2a的范围。针对扩张后的加工区域T2a，与所述实施方式同样地矢量扫描聚焦离子束来执行加工。
接着，计算机22进行针退避的处理(步骤S290)。计算机22通过针驱动机构19使针18从试样片Q远离规定距离。例如，向铅直方向上方即Z方向的正方向上升2mm、3mm等。图42和图43示出该状况，是使针18从试样片Q向上方退避后的状态下的本发明的实施方式的带电粒子束装置10的基于聚焦离子束的图像的示意图(图42)，是基于电子束的图像的示意图(图43)。
接着，判断是否接着从相同的试样S的不同场所继续取样(步骤S300)。应该取样的个数的设定在步骤S010中事前进行了登记，因此，计算机22确认该数据而判断接下来的步骤。在继续取样的情况下，返回步骤S030，如上所述，继续进行后续处理，执行取样作业，在不继续取样的情况下，结束一连串的流程。
另外，也可以在步骤S280的紧后进行步骤S050的针的模板生成。由此，是下一次取样所具有的步骤，在下一次取样时不需要在步骤S050中进行，能够简化工序。
以上，一连串的自动取样动作结束。
另外，上述从开始到结束的流程只不过是一例，只要不对整体的流程造成障碍，则也可以进行步骤的调换和跳过。
计算机22通过使上述从开始到结束的流程进行连续动作，从而能够无人地执行取样动作。通过上述方法，能够反复进行试样取样而不用更换针18，因此，能够使用同一针18而对大量的试样片Q进行连续取样。
由此，带电粒子束装置10在从试样S分离并摘出试样片Q时不需要进行相同的针18的成型、且不用更换针18本身而能够反复使用，能够从一个试样S自动地制作大量的试样片Q。能够执行取样而不需要以往那样实施操作者的手动操作。
另外，在上述实施方式中，计算机22还包含软件功能部或LSI等硬件功能部。
此外，在上述实施方式中，将尖锐化的针状部件作为一例而对针18进行了说明，但是，前端也可以为扁凿状等形状。
此外，在本发明中，至少还能够应用于要摘出的试样片Q由碳构成的情况。能够使用本发明的模板和前端位置坐标移动至期望的位置。即，在将摘出的试样片Q固定在针18的前端的状态下向试样片保持器P移设时，能够使用真正的前端坐标(试样片的前端坐标)、以及根据带试样片Q的针18的吸收电流图像形成的针18的模板进行控制，使试样片Q以具有规定的空隙的方式与试样片保持器P接近并在此停止，其中，该真正的前端坐标是根据对带试样片Q的针18照射带电粒子束得到的二次电子图像而取得的。
此外，本发明还能够应用于其他装置。例如，在使探针接触而计测微小部的电气特性的带电粒子束装置、特别是在基于带电粒子束中的电子束的扫描电子显微镜的试样室内装备有金属探针的装置中，在使用为了与微细区域的导电部接触而在钨探针的前端具有碳纳米管的探针进行计测的带电粒子束装置中，如果是通常的二次电子像，则由于布线图案等的背景而无法识别钨探针前端。因此，虽然能够通过吸收电流图像容易地识别钨探针，但是无法识别碳纳米管的前端，无法使碳纳米管与关键的测定点接触。因此，在本发明中，使用通过二次电子图像确定针18的真正的前端坐标并通过吸收电流图像生成模板的方法，由此，能够使带碳纳米管的探针向特定的测定位置移动并与其接触。
另外，通过上述本发明的带电粒子束装置10制作的试样片Q也可以导入其他聚焦离子束装置，由装置操作者谨慎地进行操作并进行加工，直到适合透射电子显微镜解析的薄度。这样，通过使本发明的带电粒子束装置10和聚焦离子束装置协作，能够在夜间无人地将大量的试样片Q固定在试样片保持器P上，在白天由装置操作者谨慎地精加工成超薄的透射电子显微镜用试样。因此，与以往利用一台装置依靠装置操作者的操作进行从试样摘出到薄片加工为止的一连串作业的情况相比，能够大幅削减对装置操作者的心身的负担，能够提高作业效率。
另外，上述实施方式作为例子而进行了提示，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够通过其他各种方式进行实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和主旨，包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围。
例如，在本发明的带电粒子束装置10中，作为摘出试样片Q的单元而对针18进行了说明，但是不限于此，也可以是微细地进行动作的镊子。通过使用镊子，能够摘出试样片Q而不进行沉积，不担心前端的损耗等。即使在使用针18的情况下，与试样片Q之间的连接也不限于沉积，也可以在对针18附加静电力的状态下使其与试样片Q接触，进行静电吸附而进行试样片Q与针18的连接。

Claims (5)

1.一种带电粒子束装置，其自动实施从试样摘出试样片、转换所述试样片的姿态并将其固定在试样片保持器上的工序，其中，所述带电粒子束装置具有：
带电粒子束照射光学系统，其照射带电粒子束；
试样载台，其载置所述试样而进行移动；
针，其具有用于保持和搬运所述试样片的包含旋转轴的移动机构；
保持器固定台，其保持试样片保持器，所述试样片被移设于所述试样片保持器；
气体供给部，其供给通过照射聚焦离子束而形成沉积膜的气体；以及
计算机，其实施如下控制：在对所述针和所述试样片进行分离时或对附着于所述针的残渣进行修整加工时，在不使将所述试样片固定在所述试样片保持器上后的所述针旋转的情况下，从所述带电粒子束照射光学系统对附着于所述针的所述沉积膜照射所述带电粒子束而进行针清洁，
所述计算机在对所述针和所述试样片进行分离时或对附着于所述针的残渣进行修整加工时，使所述带电粒子束照射光学系统对所述沉积膜和所述针照射所述带电粒子束，
所述计算机使所述带电粒子束照射光学系统照射所述带电粒子束，针对对所述试样片和所述针进行分离时形成的所述针的端面进行去除加工。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
所述计算机使所述带电粒子束照射光学系统对所述针的附着有所述沉积膜的一侧照射所述带电粒子束。
3.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，
所述计算机在所述针的前端的厚度尺寸超过规定的值的情况下，使所述带电粒子束照射光学系统对所述针的附着有所述沉积膜的一侧照射所述带电粒子束，进行加工以使得所述厚度尺寸成为规定的值以内。
4.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，
所述计算机根据照射所述带电粒子束而取得的所述沉积膜和所述针的图像数据中的各像素的亮度变化，结束从所述带电粒子束照射光学系统照射所述带电粒子束。
5.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，
所述计算机在对所述针和所述试样片进行分离时，使所述带电粒子束照射光学系统对附着于所述针的沉积膜照射所述带电粒子束。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116453924A (zh) * 2019-08-16 2023-07-18 普罗托芯片有限公司 对在电子显微镜下研究的样品的漂移校正的自动化应用
US11902665B2 (en) 2019-08-16 2024-02-13 Protochips, Inc. Automated application of drift correction to sample studied under electron microscope
JP7391735B2 (ja) * 2019-09-25 2023-12-05 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
KR102618392B1 (ko) * 2020-07-31 2023-12-28 주식회사 용산 원단의 연결부위에 재봉되는 이음밴드
US20240055220A1 (en) * 2020-12-23 2024-02-15 Hitachi High-Tech Corporation Charged Particle Beam Device
EP4320637A1 (en) * 2021-04-07 2024-02-14 Protochips, Inc. Systems and methods of metadata and image management for reviewing data from transmission electron microscope (tem) sessions

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104937369A (zh) * 2013-01-23 2015-09-23 株式会社日立高新技术 图案测定方法、带电粒子束装置的装置条件设定方法以及带电粒子束装置
JP2016050853A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社日立ハイテクサイエンス 自動試料片作製装置
CN105588742A (zh) * 2014-11-07 2016-05-18 Fei公司 自动化tem样本制备
CN105910855A (zh) * 2015-02-19 2016-08-31 日本株式会社日立高新技术科学 带电粒子束装置
JP2016157671A (ja) * 2014-08-29 2016-09-01 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
CN106461516A (zh) * 2014-06-30 2017-02-22 日本株式会社日立高新技术科学 样品自动制作装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001079810A1 (fr) * 2000-04-13 2001-10-25 Seiko Instruments Inc. Appareil a faisceaux d'ions focalises et procede de detachement d'un morceau d'echantillon
JP4664041B2 (ja) * 2004-10-27 2011-04-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子ビーム装置及び試料作製方法
JP5017059B2 (ja) 2007-10-29 2012-09-05 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 試料作成装置および試料姿勢転換方法
JP5537058B2 (ja) * 2009-03-30 2014-07-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料作製装置、及び試料作製装置における制御方法
JP6382495B2 (ja) * 2013-09-02 2018-08-29 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
US9620333B2 (en) * 2014-08-29 2017-04-11 Hitachi High-Tech Science Corporation Charged particle beam apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104937369A (zh) * 2013-01-23 2015-09-23 株式会社日立高新技术 图案测定方法、带电粒子束装置的装置条件设定方法以及带电粒子束装置
CN106461516A (zh) * 2014-06-30 2017-02-22 日本株式会社日立高新技术科学 样品自动制作装置
JP2016050853A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 株式会社日立ハイテクサイエンス 自動試料片作製装置
JP2016157671A (ja) * 2014-08-29 2016-09-01 株式会社日立ハイテクサイエンス 荷電粒子ビーム装置
CN105588742A (zh) * 2014-11-07 2016-05-18 Fei公司 自动化tem样本制备
CN105910855A (zh) * 2015-02-19 2016-08-31 日本株式会社日立高新技术科学 带电粒子束装置

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