DE102019108116A1 - Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl - Google Patents

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Masato Suzuki
Satoshi Tomimatsu
Makoto Sato
Tatsuya Asahata
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Hitachi High Tech Science Corp
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Abstract

Um einen Betrieb des Isolierens eines Probenstücks, welches durch Bearbeiten einer Probe mit einem Ionenstrahl gebildet wird, und des Überführens des Probenstücks zu einem Probenstückhalter automatisch zu wiederholen, umfasst eine Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl einen Computer, welcher dafür ausgelegt ist, eine Steuerung durchzuführen, so dass ohne Drehen einer Nadel, mit welcher das Probenstück an dem Probenstückhalter befestigt ist eine auf der Nadel abgelagerte Ablagerungsschicht mit einem geladenen Partikelstrahl aus einem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl bestrahlt wird.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl, welche dafür ausgelegt ist, automatisch Probenentnahme durchzuführen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Bei der Vorbereitung eines Probenstücks zur Beobachtung mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop wird eine Technologie zur Bearbeitung mit einem fokussiertem Ionenstrahl verwendet. Es ist eine automatische Vorrichtung zur Herstellung eines Probenstücks bekannt, welche in der Lage ist, eine Probenentnahme automatisch durchzuführen, bei welcher ein Probenstück, welches durch Bestrahlung einer Probe mit dem fokussierten Ionenstrahl hergestellt ist, isoliert und zu einem Probenhalter überführt wird (siehe japanische Offenlegungsschrift der Patentanmeldung Nr. 2016-050853 ).
  • Es ist auch eine Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl bekannt, welche dafür ausgelegt ist, eine Stellung eines Probenstücks durch Drehen einer das Probenstück haltenden Nadel zu verändern und das Probenstück an einem Probenhalter zu befestigen, um dadurch den Duschvorhang-Effekt zu unterdrücken, welcher zum Zeitpunkt der Endbearbeitung auftritt (siehe japanische Offenlegungsschrift der Patentanmeldung Nr. 2009-110745).
  • In dieser Spezifikation bezieht sich der Begriff „Probenentnahme“ auf das Isolieren eines Probenstücks, welches durch Bestrahlen einer Probe mit einem geladenen Partikelstrahl vorbereitet wird, und Bearbeiten des Probenstücks in eine für verschiedene Verarbeitungen geeignete Form, wie beispielsweise Beobachtung, Analyse und Messung, und insbesondere auf das Überführen des Probenstücks, welches von der Probe durch Bearbeitung mit dem fokussierten Ionenstrahl gebildet wird, zu einem Probenstückhalter.
  • Bei der Herstellung einer Vielzahl von Probestücken durch eine automatische Vorrichtung zur Herstellung eines Probenstücks des Standes der Technik, wenn eine große Menge an Ablagerungsschicht, die für die Verbindung eines Probestücks verwendet wird, auf der Nadel verbleibt, kann die Verbindungsstärke zwischen einem Probenstück und der Nadel bei der nächsten Probenentnahme nicht beibehalten werden. Daher ist Nadelreinigung, bei welcher die auf der Nadel abgeschiedene Ablagerungsschicht mit dem fokussierten Ionenstrahl aus einer Vielzahl von Richtungen zur Entfernungsbearbeitung bestrahlt wird, mit einer Häufigkeit von ungefähr ein Mal alle zehn Folgen von automatischer Probenentnahme zum Beispiel durchgeführt worden.
  • Bei der automatischen Probenentnahme, bei welcher die Stellung der Probe verändert wird, ist es jedoch erforderlich, Nadelabgraten häufiger durchzuführen, um die Verbindungsstärke beizubehalten, so dass das Probenstück durch die Drehung der Nadel nicht von der Nadel weggeblasen wird, und es bestand ein Problem darin, dass die für die gesamte automatische Probenentnahme benötigte Zeit angestiegen ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl bereitzustellen, welche in der Lage ist, automatische Probenentnahme in einer kürzeren Zeit durchzuführen als in einem Fall unter Verwendung von Nadelreinigung im Stand der Technik.
  • Um das oben genannte Problem zu lösen und die oben genannte Aufgabe zu erzielen, wendet die vorliegende Erfindung die folgenden Aspekte an.
    1. (1) Bereitgestellt ist eine Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl, welche dafür ausgelegt ist, automatisch Schritte des Isolierens eines Probenstücks aus einer Probe, Veränderns einer Stellung des Probenstücks und Befestigens des Probenstücks an einem Probenstückhalter durchzuführen, wobei die Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl umfasst: ein optisches Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl, welches dafür ausgelegt, einen geladenen Partikelstrahl aufzubringen; eine Probenplattform, auf welcher die Probe zu platzieren ist, und welche dafür ausgelegt ist, sich zu bewegen; eine Nadel, welche einen Bewegungsmechanismus umfasst, wobei der Bewegungsmechanismus eine Drehachse umfasst und dafür ausgelegt ist, das Probenstück zu halten und zu tragen; einen Halterbefestigungstisch, welcher dafür ausgelegt ist, den Probenstückhalter, zu dem das Probenstück überführt wird, zu halten; einen Gasversorgungsabschnitt, welcher dafür ausgelegt ist, ein Gas zuzuführen, aus welchem eine Ablagerungsschicht durch Aufbringung eines fokussierten Ionenstrahls zu bilden ist; und einen Computer, welcher dafür ausgelegt ist, eine Steuerung durchzuführen, so dass ohne Drehen der Nadel, mit welcher das Probenstück an dem Probenstückhalter befestigt ist, die auf der Nadel abgeschiedene Ablagerungsschicht mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl bestrahlt wird.
    2. (2) Bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß dem oben genannten Punkt (1) ist der Computer dafür ausgelegt, die Ablagerungsschicht und die Nadel mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen.
    3. (3) Bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß dem oben genannten Punkt (2) ist der Computer dafür ausgelegt sind, die Entfernungsbearbeitung einer Endfläche der Nadel durch Bestrahlen einer Endfläche mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl durchzuführen, wobei die Endfläche gebildet wird, wenn das Probenstück und die Nadel voneinander getrennt werden.
    4. (4) Bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß dem oben genannten Punkt (2) oder (3), ist der Computer dafür ausgelegt, eine Seite der Nadel, auf welcher die Ablagerungsschicht abgelagert ist, mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen.
    5. (5) Bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einem der oben genannten Punkte (2) bis (4) ist der Computer dafür ausgelegt, eine Seite der Nadel, auf welcher die Ablagerungsschicht abgelagert ist, mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen, wenn eine Dickenabmessung eines Spitzenendes der Nadel einen vorgegebenen Wert überschreitet, um Bearbeitung durchzuführen, so dass die Dickenabmessung unter den vorgegebenen Wert fällt.
    6. (6) Bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einem der oben genannten Punkte (1) bis (5) ist der Computer dafür ausgelegt, das Aufbringen des geladenen Partikelstrahls aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu beenden, in Abhängigkeit von einer Änderung in der Helligkeit jedes Pixels in Bilddaten der Ablagerungsschicht und der Nadel, wobei die Bilddaten durch Bestrahlen der Ablagerungsschicht und der Nadel mit dem geladenen Partikelstrahl erfasst werden.
    7. (7) Bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einem der oben genannten Punkte (1) bis (6) ist der Computer dafür ausgelegt, die auf der Nadel abgelagerte Ablagerungsschicht mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen, wenn die Nadel und das Probenstück von einander getrennt sind.
  • Indem die auf der Nadel abgeschiedene Ablagerungsschicht mit dem geladenen Partikelstrahl bestrahlt wird, ohne dass die Nadel, mit welcher das Probenstück an dem Probenstückhalter befestigt ist, gedreht wird, kann eine Vielzahl von Folgen von automatischer Probenentnahme eines Probenstücks in kürzerer Zeit durchgeführt werden als in dem Fall unter Verwendung von Nadelreinigung, bei welchem der fokussierte Ionenstrahl aus einer Vielzahl von Richtungen zur Entfernungsbearbeitung aufgebracht wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine Draufsicht zur Darstellung eines Probenstücks, welches in einer Probe bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet wird.
    • 3 ist eine Draufsicht zur Darstellung eines Probenstückhalters der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 4 ist eine Seitenansicht zur Darstellung eines Probenstückhalters der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 5A und 5B sind ein Ablaufdiagramm eines anfänglichen Einstellungsschritts, insbesondere ein Ablaufdiagramm zur Darstellung des Betriebs der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 6A und 6B sind schematische Diagramme zur Darstellung eines wirklichen Spitzenendes einer Nadel, welche in der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiederholt verwendet wurde, bei welchen 6A ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines aktuellen Nadelspitzenendes ist und 6B ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines ersten Bildes ist, welches insbesondere auf der Grundlage eines Absorptionsstromsignals erzielt wurde.
    • 7A und 7B sind schematische Diagramme von sekundären Elektronenbildern, welche durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl des Nadelspitzenendes der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden, bei welchen 7A ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines zweiten Bildes ist, welches durch Extrahieren eines Bereichs, welcher heller als der Hintergrund ist, erzielt wird, und 7B ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines dritten Bildes ist, welches durch Extrahieren eines Bereichs, welcher insbesondere dunkler als der Hintergrund ist, erzielt wird.
    • 8 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines vierten Bildes durch Kombination des zweiten Bildes und des dritten Bildes von 7A und 7B.
    • 9A und 9B sind ein Ablaufdiagramm eines Probenstück-Aufnahmeschritts insbesondere das Ablaufdiagramm zur Darstellung des Betriebs der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 10 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Stopp-Position der Nadel zu einem Zeitpunkt, zu dem die Nadel mit dem Probenstück bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verbinden ist.
    • 11 ist ein Diagramm zur Darstellung des Spitzenendes der Nadel und des Probenstücks in einem Bild, welches mit einem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 12 ist ein Diagramm zur Darstellung des Spitzenendes der Nadel und des Probenstücks in einem Bild, welches mit einem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde .
    • 13 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Bearbeitungsrahmens, umfassend eine Verbindungsbearbeitungsposition der Nadel und des Probenstücks in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 14 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Positionsbeziehung zwischen der Nadel und dem Probenstück und einem Ablagerungsschicht-Bildungsbereich zu einem Zeitpunkt, zu dem die Nadel mit dem Probenstück bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verbinden ist.
    • 15 ist ein Diagramm zur Darstellung der Probe und einer Schnittbearbeitungsposition T1 eines Halteabschnitts des Probenstücks in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 16 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, in welchem die Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück zurückgezogen ist, in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 17 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, in welchem eine Plattform von der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück zurückgezogen ist, in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 18 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes eines Annäherungsmodus mit einem Drehwinkel der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück von 0° in Bilddaten, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden.
    • 19 ist ein Diagramm zur Darstellung des Zustandes des Annäherungsmodus mit dem Drehwinkel der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück von 0° in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 20 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes eines Annäherungsmodus mit einem Drehwinkel der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück von 90° in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 21 ist ein Diagramm zur Darstellung des Zustandes des Annäherungsmodus mit dem Drehwinkel der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück von 90° in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 22 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes eines Annäherungsmodus mit einem Drehwinkel der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück von 180° in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 23 ist ein Diagramm zur Darstellung des Zustandes des Annäherungsmodus mit dem Drehwinkel der Nadel mit dem mit ihr verbundenen Probenstück von 180° in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 24 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Befestigungsposition des Probenstücks an einem Säulenabschnitt in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 25 ist ein Diagramm zur Darstellung der Befestigungsposition des Probenstücks an dem Säulenabschnitt in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 26A und 26B sind ein Ablaufdiagramm eines Probenstück-Montageschritts, insbesondere das Ablaufdiagramm zur Darstellung des Betriebs der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 27 ist ein Diagramm zur Darstellung der Nadel, welche in der Nähe einer Befestigungsposition des Probenstücks auf einem Probentisch gestoppt hat, sich zu bewegen, in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 28 ist ein Diagramm zur Darstellung der Nadel, welche in der Nähe der Befestigungsposition des Probenstücks auf dem Probentisch gestoppt hat, sich zu bewegen, in einem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 29 ist ein Diagramm zur Darstellung der Nadel, welche in der Nähe der Befestigungsposition des Probenstücks auf dem Probentisch gestoppt hat, sich zu bewegen, in dem Bild, welches mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 30 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Schneidbearbeitungsposition zum Schneiden einer Ablagerungsschicht, welche die Nadel und das Probenstück verbindet, in einem Bild, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 31 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, in welchem bei einem Montageschritt mit einer um 180° gedrehten Probenstückstellung die Anbringung des Probenstücks an dem Probenstückhalter vollendet ist, und ein Bereich, in welchem die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl durchgeführt wird, um die Nadel und die Probe voneinander zu trennen, bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert ist.
    • 32 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, in welchem bei dem Montageschritt mit der um 180° gedrehten Probenstückstellung die Ablagerungsschicht mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt worden ist und die Trennung zwischen der Nadel und der Probe vollendet ist bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vollständigen.
    • 33 ist ein Diagramm zur Darstellung bei einem Aufnahmeschritt, bei welchem die Probenstückstellung um 180° gedreht ist, einer Lagebeziehung der Nadel mit der Ablagerungsschicht darauf mit dem Probenstück und einer Probenfläche bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 34 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung bei einem Montageschritt mit einem Nadeldrehwinkel von 180° eines Vorgangs zum Extrahieren von Nadelkonturinformation aus einem Bild, welches durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl erzielt wurde, um eine Position der Ablagerungsschicht bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erfassen.
    • 35 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung bei einem Montageschritt mit einem Nadeldrehwinkel von 180° eines Zustands, in welchem ein Bereich, welcher wahlweise mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt wird, von dem Bild definiert wird, welches durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
    • 36 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, in welchem bei dem Montageschritt mit der um 180° gedrehten Probenstückstellung die Ablagerungsschicht wahlweise mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt worden ist, um nur die Ablagerungsschicht bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
    • 37 ist ein Diagramm zur Darstellung bei einem Aufnahmeschritt, bei welchem die Probenstückstellung um 180° gedreht ist, einer Lagebeziehung der Nadel in einem Zustand, in welchem eine Dicke einer Spitzenendfläche vergrößert ist, mit dem Probenstück und der Probenfläche bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 38 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung bei dem Montage schritt mit dem Nadeldrehwinkel von 180° eines Vorgangs, bei welchem, wenn eine Dickenabmessung des Nadelspitzenendes einen vorgegebenen Wert übersteigt, die Nadelkonturinformation von dem Bild, welches durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl erzielt wurde, extrahiert wird und ein abzugratender Bearbeitungsbereich der Ablagerungsschicht bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert wird.
    • 39 ist ein Diagramm zur Darstellung bei dem Montageschritt mit dem Nadeldrehwinkel von 180° eines Zustandes, in welchem, wenn eine Dickenabmessung des Nadelspitzenendes einen vorgegebenen Wert übersteigt, ein Bereich, in welchem die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl durchgeführt wird, nur auf einer oberen Fläche des die auf dem Nadelspitzenende abgeschiedene Ablagerungsschicht umfassenden Nadelspitzenendes bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert wird.
    • 40 ist ein Diagramm zur Darstellung bei dem Montageschritt mit dem Nadeldrehwinkel von 180°, dass ein Bearbeitungsbereich zum Trennen der Nadel und des Probenstücks voneinander bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu der abgelagerten Ablagerungsschicht erweitert ist.
    • 41 ist ein Diagramm zur Darstellung bei dem Montageschritt mit Nadeldrehwinkel von 180°, eines Vorgangs, bei welchem ein Bearbeitungsbereich zum Entfernen der auf der Nadel abgeschiedenen Ablagerungsschicht gleichzeitig mit der Trennung zwischen der Nadel und des Probenstücks bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert wird.
    • 42 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, bei welchem die Nadel in Bilddaten zurückgezogen ist, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden.
    • 43 ist ein Diagramm zur Darstellung des Zustandes, bei welchem die Nadel in einem Bild zurückgezogen ist, welche mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nunmehr wird eine Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche in der Lage ist, ein Probenstück automatisch vorzubereiten, mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
  • [Ausführungsformen]
  • 1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie es in 1 dargestellt ist, umfasst die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Probenkammer 11, welche ein Inneres davon in einem Vakuumzustand zu halten vermag, eine Plattform 12, welche eine Probe S und einen Probenstückhalter P innerhalb der Probenkammer 11 zu befestigen vermag, und einen Plattformantriebsmechanismus 13, welcher dafür ausgelegt ist, die Plattform 12 anzutreiben. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl umfasst ein optisches 14 Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl, welches dafür ausgelegt ist, ein Bestrahlungsziel innerhalb eines vorgegebenen Bestrahlungsbereichs (das heißt Abtastbereich) innerhalb der Probenkammer 11 mit einem fokussierten Ionenstrahl (FIB) zu bestrahlen. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl umfasst ein optische Bestrahlungssystem 15 für Elektronenstrahl, welches dafür ausgelegt ist, ein Bestrahlungsziel innerhalb des vorgegebenen Bestrahlungsbereichs innerhalb der Probenkammer 11 mit einem Elektronenstrahl (EB) zu bestrahlen. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl umfasst einen Detektor 16, welcher dafür ausgelegt ist, sekundäre geladene Partikel (sekundäre Elektronen und sekundäre Ionen) R zu erfassen, welche durch die Bestrahlung des Bestrahlungsziels mit dem fokussierten Ionenstrahl oder dem Elektronenstrahl erzeugt werden. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl umfasst einen Gasversorgungsabschnitt 17, welcher dafür ausgelegt ist, um ein Gas G einer Fläche des Bestrahlungsziels zuzuführen. Der Gasversorgungsabschnitt 17 ist insbesondere eine Düse 17a mit einem äußeren Durchmesser von zum Beispiel ungefähr 200 µm. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl umfasst eine Nadel 18, welche dafür ausgelegt ist, ein winziges Probenstück Q aus der auf der Plattform 12 befestigten Probe S zu entnehmen, das Probenstück Q zu halten und das Probenstück Q zu dem Probenhalter P zu überführen, einen Nadelantriebsmechanismus 19, welcher dafür ausgelegt ist, die Nadel 18 anzutreiben, um das Probenstück Q zu tragen, und ein Absorptionsstromdetektor 20, welcher dafür ausgelegt ist, einen einströmenden Strom (welcher auch als „Absorptionsstrom“ bezeichnet wird) eines in die Nadel 18 strömenden geladenen Partikelstrahls zu erfassen und ein Einströmstromsignal zu einem Computer zu senden, um das Einströmstromsignal abzubilden.
  • Die Nadel 18 und der Nadelantriebsmechanismus 19 können gemeinsam als „Probenstück-Überführungseinheit“ bezeichnet werden. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl umfasst eine Anzeigevorrichtung 21, welche dafür ausgelegt ist, zum Beispiel Bilddaten auf der Grundlage der von dem Detektor 16 erfassten sekundären geladenen Partikeln R abzubilden, einen Computer 22 und eine Eingabevorrichtung 23.
  • Das Bestrahlungsziel des optischen Bestrahlungssystems 14 für fokussierten Ionenstrahl und das optische Bestrahlungssystem 15 für Elektronenstrahl ist die auf der Plattform 12 befestigte Probe S, das Probenstück Q und die Nadel 18 und der Probenstückhalter P, welche zum Beispiel in einem Bestrahlungsbereich vorhanden sind.
  • Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform ist in der Lage, verschiedene Arten von Bearbeitung auszuführen (wie beispielsweise Bohr- und Abgratbearbeitung) durch Bildverarbeitung und Sputtern eines zu bestrahlenden Abschnitts und Bildung einer Ablagerungsschicht zum Beispiel durch Bestrahlen der Fläche des Bestrahlungsziels mit dem fokussierten Ionenstrahl während Abtastens des fokussierten Ionenstrahl. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl ist in der Lage, Bearbeitung zum Bilden des Probenstücks Q (zum Beispiel dünne Probe oder nadelartige Probe) für Transmissionsbeobachtung mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop oder eines Analyse-Probenstücks unter Verwendung des Elektronenstrahls aus der Probe S auszuführen. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl ist in der Lage, Bearbeitung zum Bilden des Probenstücks Q, welches zu dem Probenhalter P überführt worden ist, in einer dünnen Schicht mit einer gewünschten Dicke (zum Beispiel von 5 nm bis 100 nm) auszuführen, welche für die Transmissionsbeobachtung mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop geeignet ist. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl ist in der Lage, Beobachtung der Fläche des Bestrahlungsziels, zum Beispiel des Probenstücks Q und der Nadel 18, auszuführen, indem die Fläche des Bestrahlungsziels mit dem fokussierten Ionenstrahl oder dem Elektronenstrahl während Abtastens des fokussierten Ionenstrahls oder des Elektronenstrahls bestrahlt wird.
  • Der Absorptionsstromdetektor 20 umfasst einen Vorverstärker, um den einströmenden Strom der Nadel zu verstärken und sendet den verstärkten einströmenden Strom an den Computer 22. Auf der Grundlage des von dem Absorptionsstromdetektor 20 erfassten einströmenden Stroms der Nadel und eines Signals, welches synchron mit Abtasten des geladenen Partikelstrahls ist, kann ein Absorptionsstrombild einer Nadelform auf der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt werden, so dass die Nadelform und eine Spitzenendposition identifiziert werden können.
  • 2 ist eine Draufsicht zur Darstellung des Probenstücks Q, welches durch Bestrahlen der Fläche (schraffierter Abschnitt) der Probe S mit dem fokussierten Ionenstrahl gebildet wird, bevor es von der Probe S isoliert wird, bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Referenzzeichen F gibt einen Bearbeitungsrahmen mit dem fokussierten Ionenstrahl an, welcher den Abtastbereich des fokussierten Ionenstrahls darstellt, und dessen Inneres (weißer Abschnitt) einen Bearbeitungsbereich H angibt, welcher Sputter-Bearbeitung ausgesetzt und gebohrt worden ist, indem er mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt wurde. Das Referenzzeichen Ref ist eine Referenzmarkierung (Referenzpunkt), welche eine Position angibt, an der das Probenstück Q gebildet wird (übrig, ohne gebohrt zu werden). Die Referenzmarkierung Ref weist eine Form auf, bei welcher zum Beispiel ein feines Loch mit einem Durchmesser von 30 nm zum Beispiel in einer Ablagerungsschicht (zum Beispiel quadratisch mit einer Seite von 1 µm), welche später zu beschreiben ist, mit dem fokussierten Ionenstrahl gebildet wird, und bei gutem Kontrast in dem Bild mit dem fokussierten Ionenstrahl oder dem Elektronenstrahl erkannt werden kann. Die Ablagerungsschicht wird verwendet, um eine grobe Position des Probenstücks Q zu finden, und das feine Loch wird für die Feinregistrierung verwendet. Bei der Probe S wird das Probenstück Q einer Ätzbearbeitung unterzogen, so dass die umliegenden Abschnitte an einer seitlichen Abschnittsseite und einer unteren Abschnittsseite abgeschliffen und entfernt werden, um einen mit der Probe S verbundenen Halteabschnitt Qa zurückzulassen, und ist das Probenstück von der Probe S über den Halteabschnitt Qa auskragend. Das Probenstück Q ist eine winziges Probenstück mit einem Längenmaß von ungefähr 10 µm, 15 µm oder 20 µm zum Beispiel und einer Breite (Dicke) von ungefähr 500 nm, 1 µm, 2 µm, oder 3 µm zum Beispiel.
  • Die Probenkammer 11 ist in der Lage, Luft aus dem Inneren durch eine (nicht gezeigte) Absaugvorrichtung abzusaugen, bis ein gewünschter Vakuumzustand erreicht ist, und ist dafür ausgelegt, um in der Lage zu sein, den gewünschten Vakuumzustand zu halten.
  • Die Plattform 12 ist dafür ausgelegt, die Probe S halten. Die Plattform 12 umfasst einen Halterbefestigungstisch 12a, welcher dafür ausgelegt ist, den Probenstückhalter P zu halten. Der Halterbefestigungstisch 12a kann die Struktur aufweisen, welche zum Montieren einer Vielzahl von Probenstückhaltern P in der Lage ist.
  • 3 ist eine Draufsicht des Probenstückhalters P, und 4 ist eine Seitenansicht des Probenstückhalters P. Der Probenstückhalter P umfasst einen im Wesentlichen halbrunden, plattenförmigen Basisabschnitt 32 mit einem Einkerbabschnitt 31 und einen an dem Einkerbabschnitt 31 befestigten Probentisch 33. Der Basisabschnitt 32 ist aus Metall mit einer kreisförmigen Plattenform mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Dicke von 50 µm zum Beispiel gebildet. Der Probentisch 33 wird zum Beispiel durch einen Halbleiterherstellungsvorgang aus einem Silizium-Wafer gebildet und wird mit einem leitfähigen Klebstoff an den Einkerbabschnitt 31 geklebt. Der Probentisch 33 weist eine Kammzahnform auf und umfasst eine Vielzahl von (zum Beispiel fünf, zehn, fünfzehn oder zwanzig) Säulenabschnitten (nachstehend auch als „Säulen“ bezeichnet) 34, welche eingerichtet sind, voneinander beabstandet zu sein und vorzustehen, und zu welchen Probestücke Q überführt werden.
  • Da die Säulenabschnitte 34 unterschiedliche Breiten aufweisen und durch Speichern eines Bildes des zu jedem Säulenabschnitt 34 übertragenen Probenstücks Q und des Säulenabschnitts 34 in Verbindung mit dem Säulenabschnitt 34 in dem Computer 22, und ferner durch einen entsprechenden Probenstückhalter P, kann eine große Anzahl von Probenstücken Q ohne Fehler erkannt werden, selbst wenn die Probenstücke Q von einer Probe S vorbereitet werden, und kann die anschließende Analyse mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop zum Beispiel ohne falsche Zuordnung zwischen dem betreffenden Probenstück Q und einem Isolierpunkt auf der Probe S durchgeführt werden. Jeder Säulenabschnitt 34 ist ausgebildet, um einen Spitzenendabschnitt mit einer Dicke von zum Beispiel 10 µm oder weniger oder 5 µm oder weniger aufzuweisen, und ist dafür ausgelegt, das Probenstück Q an dem Spitzenendabschnitt angebracht zu halten.
  • Der Basisabschnitt 32 ist nicht auf die oben genannte kreisförmige Plattenform mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Dicke von 50 µm zum Beispiel beschränkt und kann eine rechteckige Plattenform mit einer Länge von 5 mm, einer Höhe von 2 mm und einer Dicke von 50 µm zum Beispiel aufweisen. Kurz gesagt, kann der Basisabschnitt 32 eine beliebige Form aufweisen, mit welcher der Basisabschnitt 32 auf der Plattform 12 montiert werden kann, welche in das nachfolgende Transmissions-Elektronenmikroskop einzuführen ist, und mit welcher sich alle auf dem Probentisch 33 montierten Probenstücke Q innerhalb eines beweglichen Bereiches der Plattform 12 befinden. Da der Basisabschnitt 32 eine derartige Form aufweist, können alle auf dem Probentisch 33 montierten Probenstücke Q mit dem Transmissions-Elektronenmikroskop beobachtet werden.
  • Der Plattformantriebsmechanismus 13 ist innerhalb der Probenkammer 11 in einem Zustand der Verbindung mit der Plattform 12 enthalten und ist dafür ausgelegt, die Plattform 12 in Bezug auf eine vorgegebene Achse gemäß einem von dem Computer 22 ausgegebenen Steuersignal zu verschieben. Der Plattformantriebsmechanismus 13 umfasst einen Bewegungsmechanismus 13a, welcher dafür ausgelegt ist, die Plattform 12 zumindest entlang und parallel zu einer X-Achse und einer Y-Achse, welche parallel zu einer horizontalen Ebene und senkrecht zueinander sind, und einer Z-Achse in vertikaler Richtung, welche senkrecht zu der X-Achse und der Y-Achse ist, zu bewegen. Der Plattformantriebsmechanismus 13 umfasst einen Kippmechanismus 13b, welcher dafür ausgelegt ist, die Plattform 12 um die X-Achse oder die Y-Achse zu kippen, und einen Drehmechanismus 13c, welcher dafür ausgelegt ist, die Plattform 12 um die Z-Achse zu drehen.
  • Das optische Bestrahlungssystem 14 für fokussierten Ionenstrahl ist an der Probenkammer 11 befestigt, so dass ein (nicht gezeigter) Strahlemissionsabschnitt der Plattform 12 an einer Position über der Plattform 12 in vertikaler Richtung innerhalb des Bestrahlungsbereichs innerhalb der Probenkammer 11 der Plattform 12 zugewandt ist, und mit einer optischen Achse, welche parallel zu der senkrechten Richtung verläuft. Mit dieser Konfiguration können das Bestrahlungsziel, zum Beispiel die auf der Plattform 12 platzierte Probe S, das Probenstück Q und die Nadel 18, welche innerhalb des Bestrahlungsbereichs vorhanden ist, mit dem fokussierten Ionenstrahl von oben nach unten in der vertikalen Richtung bestrahlt werden. Alternativ kann die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl ein anderes optisches Bestrahlungssystem für Ionenstrahl anstelle eines solchen optischen Bestrahlungssystems 14 für fokussierten Ionenstrahl, wie es oben beschrieben wurde, umfassen. Das optische Bestrahlungssystem für Ionenstrahl ist nicht auf ein solches optisches System beschränkt, welches dafür ausgelegt ist, den fokussierten Strahl zu bilden, wie es oben beschrieben wurde. Das optische Bestrahlungssystem für Ionenstrahl kann ein optisches Bestrahlungssystem für Projektionsionenstrahl sein, bei welchem eine Schablonenmaske mit einer regelmäßigen Blende in dem optischen System montiert ist, um einen geformten Strahl mit einer Form der Blende der Schablonenmaske zum Beispiel zu bilden. Mit dem optischen Bestrahlungssystem für Projektionsionenstrahl kann ein geformter Strahl mit einer Form, welche dem Bearbeitungsbereich in der Nähe des Probenstücks Q entspricht, genau gebildet werden und wird Bearbeitungszeit reduziert.
  • Das optische Bestrahlungssystem 14 für fokussierten Ionenstrahl umfasst eine Ionenquelle 14a, welche dafür ausgelegt ist, Ionen zu erzeugen, und ein optisches System 14b für Ionen, welches dafür ausgelegt ist, die aus der Ionenquelle 14a extrahierten Ionen zu fokussieren und zu beugen. Die Ionenquelle 14a und das optische System 14b für Ionen werden gemäß einem von dem Computer 22 ausgegebenen Steuersignal gesteuert, so dass eine Bestrahlungsposition, Bestrahlungsbedingungen und dergleichen des fokussierten Ionenstrahls durch den Computer 22 gesteuert werden. Die Ionenquelle 14a ist eine Flüssigmetall-Ionenquelle unter Verwendung von flüssigem Gallium zum Beispiel, eine Plasma-Ionenquelle oder eine Gasfeldionisationsionenquelle zum Beispiel. Das optische System 14b für Ionen umfasst zum Beispiel eine erste elektrostatische Linse, eine Kondensorlinse und einen elektrostatischen Deflektor und eine zweite elektrostatische Linse zum Beispiel, eine Objektivlinse zum Beispiel. Die Verwendung einer Plasma-Ionenquelle als Ionenquelle 14a ermöglicht eine schnelle Bearbeitung mit einem Großstromstrahl und ist daher zur Isolierung einer großen Probe S geeignet.
  • Das optische Bestrahlungssystem 15 für Elektronenstrahl ist an der Probenkammer 11 befestigt, so dass ein (nicht gezeigter) Strahlemissionsabschnitt der Plattform 12 in einer Kipprichtung mit einer Neigung eines vorgegebenen Winkels (zum Beispiel 60°) in Bezug auf die senkrechte Richtung der Plattform 12 innerhalb des Bestrahlungsbereichs innerhalb der Probenkammer 11 zugewandt ist, und so dass die optische Achse parallel zu der Kipprichtung verläuft. Mit dieser Konfiguration können die an der Plattform 12 befestigte Probe S, das Bestrahlungsziel zum Beispiel, das Probenstück Q und die Nadel 18, welche innerhalb des Bestrahlungsbereichs vorhanden ist, mit dem Elektronenstrahl von oben nach unten in der Kipprichtung bestrahlt werden.
  • Das optische Bestrahlungssystem 15 für Elektronenstrahl umfasst eine Elektronenquelle 15a, welche dafür ausgelegt ist, Elektronen zu erzeugen, und ein optisches System 15b für Elektronen, welches dafür ausgelegt ist, die aus der Elektronenquelle 15a abgestrahlten Elektronen zu fokussieren und zu beugen. Die Elektronenquelle 15a und das optische System 15b für Elektronen werden gemäß einem von dem Computer 22 ausgegebenen Steuersignal gesteuert, so dass eine Bestrahlungsposition, Bestrahlungsbedingungen und dergleichen des Elektronenstrahl durch den Computer 22 gesteuert werden. Das optische System 15b für Elektronen umfasst zum Beispiel eine elektromagnetische Linse und einen Deflektor.
  • Die Anordnung des optischen Bestrahlungssystems 15 für Elektronenstrahl und des optischen Bestrahlungssystems 14 für fokussierten Ionenstrahl kann umgeschaltet werden, um das optische Bestrahlungssystem 15 für Elektronenstrahl in senkrechter Richtung anzuordnen und das optische Bestrahlungssystem 14 für fokussierten Ionenstrahl in der Kipprichtung mit der Neigung des vorgegebenen Winkels in der vertikalen Richtung anzuordnen.
  • Der Detektor 16 ist dafür ausgelegt, eine Stärke R der sekundären geladenen Partikel (sekundäre Elektronen und sekundäre Ionen) (das heißt eine Menge der sekundären geladenen Partikel) zu erfassen, welche von dem Bestrahlungsziel abgestrahlt werden, wenn das Bestrahlungsziel, zum Beispiel die Probe S und die Nadel 18, mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt oder dem Elektronenstrahl bestrahlt werden, und Information über die erfasste Menge der sekundären geladenen Partikel R auszugeben. Der Detektor 16 ist an einer Position angeordnet, an welcher die Menge der sekundären geladenen Partikel R innerhalb der Probenkammer 11 erfasst werden kann, zum Beispiel eine Position schräg nach oben in Bezug auf das Bestrahlungsziel, zum Beispiel die Stichprobe S innerhalb des Bestrahlungsbereichs, und ist mit der Probenkammer 11 verbunden.
  • Der Gasversorgungsabschnitt 17 ist an der Probenkammer 11 befestigt, umfasst einen Gaseinblasabschnitt (welcher auch als „Düse“ bezeichnet wird) innerhalb der Probenkammer 11 und ist der Plattform 12 zugewandt angeordnet. Der Gasversorgungsabschnitt 17 ist in der Lage, der Probe S ein ätzendes Gas, um selektiv Ätzen der Probe S mit dem fokussierten Ionenstrahl abhängig von einem Material der Probe S zu erleichtern, ein Ablagerungsgas zum Bilden der Ablagerungsschicht einer Metallabscheidung oder eines Isolators auf der Fläche der Probe S und dergleichen zuzuführen. Zum Beispiel durch Zuführen der Probe S eines Xenonfluorids für eine auf Silizium basierende Probe S, von Wasser für eine organische Probe S und anderem ätzenden Gas zusammen mit der Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl wird das Ätzen in einer materialselektiven Weise erleichtert. Darüber hinaus kann zum Beispiel durch Zufuhr des Platin, Kohlenstoff oder Wolfram enthaltenden Ablagerungsgases der Probe S zusammen mit der Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl eine aus dem Ablagerungsgas gespaltene feste Komponente auf der Fläche der Probe S abgeschieden werden. Besondere Beispiele für das Ablagerungsgas umfassen Phenanthren, Naphthalin, Pyren oder dergleichen wie ein Kohlenstoff, Trimethyl (ethylcyclopentadienyl) platin enthaltendes Gas oder dergleichen wie ein Platin und Wolframhexacarbonyl enthaltendes Gas oder dergleichen wie ein Wolfram enthaltendes Gas. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit des zugeführten Gases Ätzen und Ablagerung auch durchgeführt werden, indem mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass unter den Gesichtspunkten einer Abscheidungsgeschwindigkeit und zuverlässigen Abscheidung der Ablagerungsschicht zwischen dem Probestück Q und der Nadel 18, das Kohlenstoff enthaltende Ablagerungsgas, zum Beispiel Phenanthren, Naphthalin, Pyren oder dergleichen optimal ist, wenn das Ablagerungsgas bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung und einem dieser Beispiele verwendet wird.
  • Der Nadelantriebsmechanismus 19 ist innerhalb der Probenkammer 11 in einem Zustand der Verbindung mit der Nadel 18 enthalten und ist dafür ausgelegt, die Nadel 18 gemäß einem von dem Computer 22 ausgegebenen Steuersignal zu verschieben. Der Nadelantriebsmechanismus 19 ist integral mit der Plattform 12 vorgesehen, und wenn die Plattform 12 um eine Kippachse (das heißt die X-Achse oder die Y-Achse) zum Beispiel durch den Kippmechanismus 13b gedreht wird, wird der Nadelantriebsmechanismus 19 integral mit der Plattform 12 bewegt. Der Nadelantriebsmechanismus 19 umfasst einen (nicht gezeigten) Bewegungsmechanismus, welcher dafür ausgelegt ist, die Nadel 18 entlang und parallel zu jeder der dreidimensionalen Koordinatenachsen zu bewegen, und einen (nicht gezeigten) Drehmechanismus, welcher dafür ausgelegt ist, die Nadel 18 um eine zentrale Achse der Nadel 18 zu drehen. Die dreidimensionalen Koordinatenachsen sind unabhängig von dem orthogonalen dreiachsigen Koordinatensystem einer Probenplattform und sind in einem orthogonalen dreiachsigen Koordinatensystem mit zweidimensionalen Koordinatenachsen, welche parallel zur Fläche der Plattform 12 sind, enthalten. Wenn die Fläche der Plattform 12 sich in einem Kippzustand und einem Drehzustand befindet, wird das Koordinatensystem gekippt und gedreht.
  • Der Computer 22 ist dafür ausgelegt, zumindest den Plattformantriebsmechanismus 13, das optische Bestrahlungssystem 14 für fokussierten Ionenstrahl, das optisches Bestrahlungssystem 15 für Elektronenstrahl, den Gasversorgungsabschnitt 17 und den Nadelantriebsmechanismus 19 zu steuern.
  • Der Computer 22 ist außerhalb der Probenkammer 11 angeordnet und mit der Anzeigevorrichtung 21 und der Eingabevorrichtung 23 verbunden, zum Beispiel eine Maus oder eine Tastatur, welche dafür ausgelegt ist, ein einer Eingabebedienung einer Bedienperson entsprechendes Signal auszugeben.
  • Der Computer 22 ist dafür ausgelegt, den Betrieb der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl mit dem von der Eingabevorrichtung 23 ausgegebenen Signal oder einem zum Beispiel durch voreingestellte automatische Antriebssteuerungsverarbeitung erzeugten Signal zentral zu steuern.
  • Der Computer 22 ist dafür ausgelegt, die erfasste Menge der sekundären geladenen Partikel R, welche von dem Detektor 16 erfasst wird, in ein Helligkeitssignal zu konvertieren, welches mit der Bestrahlungsposition beim Abtasten einer Bestrahlungsposition des geladenen Partikelstrahls verknüpft ist, und Bilddaten zu erzeugen, welche eine Form des Bestrahlungsziels durch eine zweidimensionale Positionsverteilung der erfassten Menge der sekundären geladenen Partikel R angeben. In einem Absorptionsstrom-Bildmodus erfasst der Computer 22 den Absorptionsstrom, welcher während des Abtastens der Bestrahlungsposition des geladenen Partikelstrahls durch die Nadel 18 strömt, um dadurch Absorptionsstrombilddaten zu erzeugen, welche die Form der Nadel 18 durch die zweidimensionale Positionsverteilung (Absorptionsstrombild) des Absorptionsstroms angibt. Der Computer 22 ist dafür ausgelegt, auf der Anzeigevorrichtung 21 zusammen mit Sätzen der erzeugten Bilddaten, einen Schirm zum Ausführen von Vergrößerung, Verkleinerung, Bewegung, Drehen und anderer Operationen der Sätze von Bilddaten anzuzeigen. Der Computer 22 ist dafür ausgelegt, um auf der Anzeigevorrichtung 21 einen Schirm zum Vornehmen verschiedener Einstellungen anzuzeigen, wie beispielsweise Modusauswahl und Bearbeitungseinstellung bei automatischer Ablaufsteuerung.
  • Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die oben genannte Konfiguration auf und der Betrieb der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl wird nachstehend beschrieben.
  • Nun wird der von dem Computer 22 auszuführende automatische Probenentnahmebetrieb, das heißt der Betrieb der automatischen Überführung des Probenstücks Q, welches durch Bearbeitung der Probe S mit dem geladenen Partikelstrahl (fokussierter Ionenstrahl) gebildet wird, zu dem Probenstückhalter P, allgemein in einen anfänglichen Einstellschritt, einen Probenstück- Aufnahmeschritt und einen Probestück-Montageschritt unterteilt, und diese Schritte werden wiederum beschrieben.
  • <Anfänglicher Einstellschritt>
  • 5A und 5B sind ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs des anfänglichen Einstellschritts der automatischen Probenentnahme des Betriebs der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zunächst führt der Computer 22 die Auswahl eines Modus, zum Beispiel, ob oder ob nicht ein Stellungssteuerungsmodus durchgeführt wird, welcher später zu beschreiben ist, Einstellen von Beobachtungsbedingungen für Vorlagenabgleich und Bearbeitungsbedingung (Einstellen von Bearbeitungsposition, -abmessungen, -zahl, und dergleichen), eine Kontrolle der Nadelspitzenform und dergleichen gemäß der Eingabe von der Bedienperson beim Start eines automatischen Ablaufs durch (Schritt S010) .
  • Als nächstes erzeugt der Computer 22 eine Vorlage eines Säulenabschnitts 34 (Schritt S020 bis Schritt S027). Bei dieser Vorlagenerzeugung führt der Computer 22 zuerst Ablaufsteuerung zur Registrierung der Position des von der Bedienperson auf dem Halterbefestigungstisch 12a der Plattform 12 zu montierenden Probenstückhalters P durch (Schritt S020) . Der Computer 22 erzeugt die Vorlage des Säulenabschnitts 34 zuerst bei dem Probenentnahmevorgang. Der Computer 22 erzeugt die Vorlage für jeden Säulenabschnitt 34. Der Computer 22 führt Erfassung von Plattformkoordinaten jedes Säulenabschnitts 34 und die Vorlagenerzeugung durch und speichert die Plattformkoordinaten und die Vorlage als einen Satz, welcher später beim Vorlagenabgleich (Überlagerung der Vorlage und des Bildes übereinander) verwendet wird, um eine Form des Säulenabschnitts 34 zu bestimmen. Der Computer 22 speichert im Voraus als die bei dem Vorlagenabgleich verwendete Vorlage des Säulenabschnitts 34 das Bild selbst oder zum Beispiel aus dem Bild extrahierte Randinformation. Bei einem späteren Vorgang kann der Computer 22 den Vorlagenabgleich nach der Bewegung der Plattform 12 durchführen, um die Form des Säulenabschnitts 34 auf der Grundlage einer Bewertung des Vorlagenabgleichs zu bestimmen, um dadurch eine genaue Position des Säulenabschnitts 34 zu erkennen. Wenn die gleichen Beobachtungsbedingungen, wie beispielsweise gleicher Kontrast und Vergrößerung, wie jene zum Erzeugen der Vorlage als die Beobachtungsbedingungen zum Vorlagenabgleich verwendet werden, kann vorteilhafterweise genauer Vorlagenabgleich durchgeführt werden.
  • Wenn eine Vielzahl von Probenstückhaltern P auf dem Halterbefestigungstisch 12a befestigt sind und eine Vielzahl von Säulenabschnitten 34 in jedem der Probenstückhalter P vorgesehen sind, kann im Voraus ein eindeutiger Erkennungscode für jeden Probenstückhalter P und ein eindeutiger Erkennungscode für jeden Säulenabschnitt 34 des Probenstückhalters P festgelegt werden, und diese Erkennungscodes können mit den Koordinaten und der Vorlageninformation jedes Säulenabschnitts 34, welche in dem Computer 22 zu speichern sind, verknüpft werden.
  • Darüber hinaus kann der Computer 22 zusammen mit den oben beschriebenen Erkennungscodes und den Koordinaten und der Vorlageninformation jedes Säulenabschnitts 34 Koordinaten eines Orts (Isolationsabschnitt) in der Stichprobe S, von welcher das Probenstück Q isoliert wird und Bildinformation einer umgebenden Probenfläche als einen Satz speichern.
  • Darüber hinaus kann zum Beispiel in einem Fall einer Probe einer unbestimmten Form, zum Beispiel eines Steins, eines Minerals, und einer biologischen Probe, der Computer 22 ein Weitwinkelbild mit geringer Vergrößerung, Positionskoordinaten und ein Bild des Isolationsabschnitts und dergleichen als ein Satz zusammen gruppieren, um den Satz von Informationen als Erkennungsinformation zu speichern. Die Erkennungsinformation kann mit einer verdünnten Probe S oder mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop-Bild und der zu speichernden Isolationsposition der Probe S verknüpft werden.
  • Der Computer 22 kann im Voraus kontrollieren, dass der Probentisch 33 mit einer geeigneten Form tatsächlich vorhanden ist, indem die Ablaufsteuerung zur Registrierung der Position des Probenstückhalters P durchgeführt wird, bevor das Probenstück Q bewegt wird, was später zu beschreiben ist.
  • Bei dieser Ablauf steuerung zur Positionsregistrierung bewegt der Computer 22 zuerst die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13 als einen groben Einstellvorgang, um den Bestrahlungsbereich an einer Position zu registrieren, an welcher der Probentisch 33 an dem Probenstückhalter P angebracht ist. Als nächstes extrahiert der Computer 22 aus den Sätzen von durch die Bestrahlung mit dem geladenen Partikelstrahl (der fokussierte Ionenstrahl und der Elektronenstrahl) erzeugten Bilddaten Positionen der Vielzahl von Säulenabschnitten 34, welche den Probentisch 33 bilden, unter Verwendung einer Vorlage, welche im Voraus auf der Grundlage eine Entwurfsform (CAD-Information) des Probentischs 33 erstellt wurde, als einen feinen Einstellvorgang. Dann führt der Computer 22 die Ablaufsteuerung zur Registrierung (Speicherung) der extrahierten Positionskoordinaten jedes Säulenabschnitts 34 und der Bilder als eine Anbringungsposition des Probenstücks Q durch (Schritt S023) . Zu diesem Zeitpunkt werden die Bilder jedes Säulenabschnitts 34 mit einer Entwurfszeichnung oder CAD-Zeichnung des Säulenabschnitts oder einem Bild einer Standardware des Säulenabschnitts 34, welche im Voraus vorbereitet worden ist, verglichen, um dadurch zu kontrollieren, ob es Verformung, Abplatzen, Fehlen oder dergleichen an jedem Säulenabschnitt 34 gibt, und wenn es einen Fehler gibt, wird die Tatsache, dass der Säulenabschnitt eine fehlerhafte Ware ist, auch in dem Computer 22 zusammen mit der Koordinatenposition und den Bildern des Säulenabschnitts gespeichert.
  • Als Nächstes wird ermittelt, ob es keinen zu registrierenden Säulenabschnitt 34 in dem Probenstückhalter P mehr gibt, an dem die Ablaufsteuerung zur Registrierung aktuell ausgeführt wird (Schritt S025). Wenn ein Ergebnis der Ermittlung „Ja“ ist, das heißt, wenn eine verbleibende Anzahl m von zu registrierenden Säulenabschnitten 34 1 oder mehr ist, kehrt die Ablaufsteuerung zu oben beschriebenem Schritt S023 zurück, um Schritt S023 und Schritt S025 zu wiederholen, bis die verbleibende Anzahl m von Säulenabschnitten 34 zu Null wird. Im Gegensatz dazu, wenn das Ergebnis der Ermittlung „NEIN“ ist, das heißt, wenn die verbleibende Anzahl m von zu registrierenden Säulenabschnitten 34 Null ist, fährt die Ablaufsteuerung mit Schritt S027 fort.
  • Wenn die Vielzahl von Probenstückhaltern P auf dem Halterbefestigungstisch 12a montiert sind, werden Positionskoordinaten jedes Probenstückhalters P und Bilddaten des Probenstückhalters P zusammen mit einer Codenummer für jeden Probenstückhalter P und dergleichen aufgezeichnet, und werden ferner die Positionskoordinaten jedes Säulenabschnitts 34 jedes Probenstückhalters P und die entsprechende Codezahl und Bilddaten gespeichert (welche der Ablaufsteuerung zur Registrierung unterzogen wurden). Der Computer 22 kann die Ablaufsteuerung zur Positionsregistrierung nacheinander für die Anzahl von Probenstücken Q durchführen, für welche die automatische Probenentnahme durchzuführen ist.
  • Als Nächstes kann der Computer 22 ermitteln, ob es keine zu registrierenden Probestückhalter P mehr gibt (Schritt S027). Wenn ein Ergebnis der Ermittlung „Ja“ ist, das heißt, wenn eine verbleibende Anzahl n von zu registrierenden Probestückhaltern P 1 oder mehr ist, kehrt die Ablaufsteuerung zu oben beschriebenem Schritt S020 zurück, um Schritt S020 und Schritt S027 zu wiederholen, bis die verbleibende Anzahl n von Probestückhaltern P zu Null wird. Im Gegensatz dazu, wenn das Ergebnis der Ermittlung „NEIN“ ist, das heißt, wenn die verbleibende Anzahl n von zu registrierenden Probestückhaltern P Null ist, fährt die Verarbeitung mit Schritt S030 fort.
  • Mit dieser Konfiguration, wenn zehn Probenstücke Q automatisch aus einer Probe S vorbereitet werden, werden Positionen der Vielzahl von Probenstückhaltern P in dem Halterbefestigungstisch 12a registriert und werden die Positionen der Säulenabschnitte 34 jedes Probestückhalters P als die Bilder registriert. Daher kann ein bestimmter Probestückhalter P, an welchem zehn Probenstücke Q anzubringen sind, und ferner ein bestimmter Säulenabschnitt 34 unmittelbar in ein Sichtfeld des geladenen Partikelstrahls gebracht werden.
  • Bei dieser Ablaufsteuerung zur Positionsregistrierung (Schritt S020 und Schritt S023), falls der Probenstückhalter P selbst oder ein Säulenabschnitt 34 verformt oder beschädigt ist und sich nicht in einem Zustand befindet, in welchem das Probenstück Q zum Beispiel angebracht werden kann, wird „unbrauchbar“ (Bezeichnung, dass das Probenstück Q nicht angebracht werden kann) ebenfalls zusammen und in Verknüpfung mit den oben beschriebenen Positionskoordinaten, Bilddaten und der Codenummer registriert. Daraus ergibt sich, dass beim Überführen des Probenstücks Q, was später zu beschreiben ist, der Computer 22 den „unbrauchbaren“ Probestückhalter P oder Säulenabschnitt 34 überspringen und den nächsten normalen Probenstückhalter P oder Säulenabschnitt 34 in ein Beobachtungsfeld bewegen kann.
  • Als Nächstes erzeugt der Computer 22 eine Vorlage der Nadel 18 (Schritt S030 bis Schritt S050). Die Vorlage wird zum Bildabgleich verwendet, wenn die Nadel exakt dichter an das Probenstück gebracht wird, was später zu beschreiben ist.
  • Bei diesem Vorlagenerzeugungsschritt bewegt der Computer 22 zuerst die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13 ein Mal. Anschließend bewegt der Computer 22 die Nadel 18 zu einer anfänglich eingestellten Position durch den Nadelantriebsmechanismus 19 (Schritt S030). Die anfänglich eingestellte Position ist eine voreingestellte Position, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl im Wesentlichen an dem gleichen Punkt bestrahlt werden kann, welcher ein Punkt (Koinzidenzpunkt) ist, auf welchen beide Strahlen fokussiert sind, und an welchem durch Plattformbewegung, welche unmittelbar vorher durchgeführt wurde, es keine komplizierte Struktur gibt, welche irrtümlich als die Nadel 18 erkannt werden kann, zum Beispiel die Probe S im Hintergrund der Nadel 18. Dieser Koinzidenzpunkt ist eine Position, an welcher das gleiche Ziel unter verschiedenen Winkeln durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl beobachtet werden kann.
  • Als Nächstes erkennt der Computer 22 die Position der Nadel 18 in einem Absorptionsbildmodus durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl (Schritt S040).
  • Der Computer 22 erfasst den während des Abtastens des Elektronenstrahls durch Bestrahlung der Nadel 18 mit dem Elektronenstrahl in die Nadel 18 strömenden Absorptionsstrom, um dadurch die Absorptionsstrom-Bilddaten zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt gibt es keinen Hintergrund, welcher in dem Absorptionstrombild irrtümlich als die Nadel 18 erkannt werden kann, und somit kann die Nadel 18 erkannt werden, ohne durch das Hintergrundbild beeinträchtigt zu werden. Der Computer 22 erfasst die Absorptionsstrom-Bilddaten durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl. Der Grund, warum die Vorlage mit der Verwendung des Absorptionsstrombilds erzeugt wird, ist wie folgt. Wenn die Nadel dem Probenstück näher kommt, existiert im Hintergrund der Nadel häufig eine Form, welche irrtümlich als die Nadel erkannt werden kann, zum Beispiel eine bearbeitete Form des Probenstücks und ein Muster einer Probenfläche, und es gibt eine hohe Wahrscheinlichkeit des irrtümlichen Erkennens der Form in einem sekundären Elektronenbild. Um derartige irrtümliche Erkennung zu verhindern, wird das Absorptionsbild, welches nicht von dem Hintergrund beeinträchtigt ist, verwendet. Das sekundäre Elektronenbild wird leicht durch das Hintergrundbild beeinträchtigt und ist als ein Vorlagenbild wegen seiner hohen Wahrscheinlichkeit an irrtümlicher Erkennung nicht geeignet. Auf diese Weise kann eine Kohlenstoffablagerungsschicht an dem Nadelspitzenende in dem Absorptionsstrombild nicht erkannt werden, und somit ist es unmöglich, eine wirkliche Nadelspitze zu finden. In Hinblick auf den Musterabgleich mit der Vorlage jedoch, ist das Absorptionsstrombild geeignet.
  • Zu diesem Zeitpunkt ermittelt der Computer 22 die Form der Nadel 18 (Schritt S042).
  • Falls die Spitzenform der Nadel 18 zum Beispiel verformt oder beschädigt ist und sich nicht in einem Zustand befindet, in welchem das Probenstück Q daran angebracht werden kann (Schritt S042; NG), springt die Verarbeitung von Schritt S043 zu der „Nein“-Seite von Schritt S300 in 26B und beendet den automatischen Probenentnahmebetrieb, ohne Schritt S050 und nachfolgende Schritte ganz auszuführen. Mit anderen Worten, wenn die Nadelspitzenform einen Fehler aufweist, kann weitere Arbeit nicht durchgeführt werden und die Ablaufsteuerung beginnt mit dem Austausch der Nadel durch die Vorrichtungsbedienperson. Bei der Ermittlung der Nadelform in Schritt S042, wenn eine Nadelposition aus einer vorgegebenen Position um 100 µm oder mehr in ein Beobachtungsfeld mit einer Seite von 200 µm zum Beispiel verschoben wird, wird die Nadel als fehlerhafte Ware ermittelt. Wenn in Schritt S042 ermittelt wird, dass die Nadelform fehlerhaft ist, wird „Nadelfehler“ oder eine andere derartige Meldung auf der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt (Schritt S043) , um die Bedienperson der Vorrichtung zu alarmieren. Die Nadel 18, welche als fehlerhafte Ware erfasst worden ist, kann durch eine neue Nadel 18 ersetzt werden, oder ihr Nadelspitzenende kann durch Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl geformt werden, wenn der Fehler geringfügig ist.
  • In Schritt S042 fährt die Ablaufsteuerung mit dem nächsten Schritt S044 fort, wenn die Nadel 18 die vorgegebene normale Form aufweist.
  • Nun wird ein Zustand des Nadelspitzenendes beschrieben.
  • 6A ist ein vergrößertes schematisches Diagramm eines Nadelspitzenendabschnitts zur Darstellung eines Zustands, in welchem ein Rückstand einer Kohlenstoffablagerungsschicht DM auf dem Spitzenende der Nadel 18 (Wolframnadel) abgeschieden ist. Der Grund, warum die Vorlage unter Verwendung des Absorptionsstrombilds erzeugt wird, ist wie folgt. Wenn die Nadel 18 dem Probenstück Q näher kommt, existiert im Hintergrund der Nadel 18 häufig eine Form, welche irrtümlich als die Nadel 18 erkannt werden kann, zum Beispiel eine bearbeitete Form des Probenstücks Q und das Muster der Probenfläche, und es gibt somit eine hohe Wahrscheinlichkeit des irrtümlichen Erkennens der Form in dem sekundären Elektronenbild. Um derartige irrtümliche Erkennung zu verhindern, wird das Absorptionsbild, welches nicht von dem Hintergrund beeinträchtigt ist, verwendet. Das sekundäre Elektronenbild wird leicht durch das Hintergrundbild beeinträchtigt und ist als ein Vorlagenbild wegen seiner hohen Wahrscheinlichkeit an irrtümlicher Erkennung nicht geeignet. Auf diese Weise kann die Kohlenstoffablagerungsschicht DM an dem Nadelspitzenende in dem Absorptionsstrombild nicht erkannt werden, und somit ist es unmöglich, eine wirkliche Nadelspitze zu finden. In Hinblick auf den Musterabgleich mit der Vorlage jedoch, ist das Absorptionsstrombild geeignet.
  • 6B ist ein schematisches Diagramm des Absorptionsstrombilds des Nadelspitzenendabschnitts, auf welchem die Kohlenstoffablagerungsschicht DM abgeschieden ist. Selbst wenn es ein kompliziertes Muster im Hintergrund gibt, kann die Nadel 18 deutlich erkannt werden, ohne durch die Hintergrundform beeinträchtigt zu werden. Ein Elektronenstrahl-Signal, mit welchem der Hintergrund bestrahlt wird, wird nicht in dem Bild reflektiert, und somit wird der Hintergrund in Grauton mit einem einheitlichen Rauschpegel gezeigt. Im Gegensatz dazu hat es sich herausgestellt, dass die Kohlenstoffablagerungsschicht DM etwas dunkler erscheint als der Grauton im Hintergrund und dass ein Spitzenende der Kohlenstoffablagerungsschicht DM in dem Absorptionsstrombild nicht deutlich gesehen werden kann. In dem Absorptionsstrombild kann eine wirkliche Nadelposition, welche die Kohlenstoffablagerungsschicht DM umfasst, nicht anerkannt werden. Wenn daher die Nadel 18 nur auf der Grundlage des Absorptionsstrombilds bewegt wird, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Nadelspitzenende gegen das Probenstück Q stößt.
  • Daher werden wirkliche Spitzenendkoordinaten der Nadel 18 auf der Grundlage von Spitzenendkoordinaten C der Kohlenstoffablagerungsschicht DM ermittelt, wie unten beschrieben ist. In dieser Spezifikation wird das Bild von 6B als „erstes Bild“ bezeichnet.
  • Ein Schritt des Erfassens des Absorptionsstrombilds (erstes Bild) der Nadel 18 ist Schritt S044.
  • Als Nächstes wird das erste Bild von 6B Bildverarbeitung unterworfen, um einen Bereich, welcher heller als der Hintergrund ist, zu extrahieren (Schritt S045).
  • 7A ist eine schematische Darstellung eines Bildes, welches erzielt wird, indem das erste Bild von 6B der Bildverarbeitung unterworfen wird, um den Bereich, welcher heller als der Hintergrund ist, zu extrahieren. Wenn ein Helligkeitsunterschied zwischen Hintergrund und der Nadel 18 klein ist, kann der Bildkontrast erhöht werden, um dadurch den Helligkeitsunterschied zwischen dem Hintergrund und der Nadel zu erhöhen. Auf diese Weise wird eine Bild erzielt, welches den Bereich (ein Teil der Nadel 18) hervorhebt, welcher heller als der Hintergrund ist, und das Bild wird in dieser Spezifikation als ein „Zweites Bild“ bezeichnet.
  • Das zweite Bild wird in dem Computer gespeichert.
  • Als Nächstes wird in dem ersten Bild von 6B ein Bereich, welcher dunkler als die Helligkeit des Hintergrunds ist, extrahiert (Schritt S046).
  • 7B ist eine schematische Darstellung eines Bildes, welches erzielt wird, indem das erste Bild von 6B der Bildverarbeitung unterworfen wird, um den Bereich, welcher dunkler als der Hintergrund ist, zu extrahieren. Nur die Kohlenstoffablagerungsschicht DM an dem Nadelspitzenende wird extrahiert und angezeigt. Wenn ein Helligkeitsunterschied zwischen dem Hintergrund und der Kohlenstoffablagerungsschicht DM klein ist, kann der Bildkontrast erhöht werden, um dadurch den Helligkeitsunterschied zwischen dem Hintergrund und der Kohlenstoffablagerungsschicht DM in den Bilddaten zu erhöhen. Auf diese Weise wird eine Bild erzielt, welches den Bereich, welcher dunkler als der Hintergrund ist, aufweist. Das Bild wird in dieser Spezifikation als ein „drittes Bild“ bezeichnet, und das dritte Bild wird in dem Computer 22 gespeichert.
  • Als Nächstes werden das zweite Bild und das dritte Bild, welche in dem Computer 22 gespeichert worden sind, miteinander kombiniert (Schritt S047).
  • 8 ist ein schematisches Diagramm eines nach dem Kombinieren angezeigten Bildes. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass für die Sichtbarkeit in dem Bild nur der Bereich der Nadel 18 in dem zweiten Bild und eine Kontur des Abschnitts der Kohlenstoffablagerungsschicht DM in dem dritten Bild als Linien gezeigt werden können, und der Hintergrund und andere Bereiche als Umfänge der Nadel 18 und der Kohlenstoffablagerungsschicht DM als transparent gezeigt werden können. Alternativ kann nur der Hintergrund als transparent gezeigt und die Nadel 18 und die Kohlenstoffablagerungsschicht DM können in der gleichen Farbe oder Ton gezeigt werden. Auf diese Weise basieren das zweite Bild und das dritte Bild ursprünglich auf dem ersten Bild, und somit, wenn nicht nur eines von dem zweiten Bild und dem dritten Bild verändert wird, zum Beispiel vergrößert, verkleinert oder gedreht, weist das durch Kombination erzielte Bild eine Form auf, welche das erste Bild widerspiegelt. Das durch Kombinieren erzielte Bild wird in dieser Spezifikation als ein „viertes Bild“ bezeichnet, und das vierte Bild wird in dem Computer gespeichert. Das vierte Bild wird der Verarbeitung unterworfen, um den Kontrast einzustellen, um die Kontur auf der Grundlage des ersten Bildes hervorzuheben, und somit wird die Kontur klargestellt, während die Nadelform genau die gleiche wie in dem ersten Bild und dem vierten Bild ist, woraus sich ergibt, dass das Spitzenende der Kohlenstoffablagerungsschicht DM deutlicher als in dem ersten Bild wird.
  • Als Nächstes werden die wirklichen Spitzenendkoordinaten des Spitzenendes der Kohlenstoffablagerungsschicht DM, das heißt die Nadel 18, auf welcher die Kohlenstoffablagerungsschicht DM abgeschieden ist, auf der Grundlage des vierten Bildes ermittelt (Schritt S048).
  • Das vierte Bild wird aus dem Computer 22 zur Anzeige abgerufen und die wirklichen Spitzenendkoordinaten der Nadel 18 werden ermittelt. Ein Punkt C, welcher am weitesten in einer Achsrichtung der Nadel 18 vorragt, ist die wirkliche Nadelspitze, welche automatisch durch die Bilderkennung ermittelt wird, und die Spitzenendkoordinaten werden in dem Computer 22 gespeichert.
  • Als Nächstes wird, um die Genauigkeit des Vorlagenabgleichs weiter zu erhöhen, das Absorptionsstrombild des Nadelspitzenendes in dem gleichen Beobachtungsfeld wie in Schritt S044 als ein Referenzbild verwendet, und nur ein das Nadelspitzenende umfassender Abschnitt, welcher aus den Referenzbilddaten unter Verwendung der Nadelspitzenendkoordinaten aus Schritt S048 als eine Referenz extrahiert wird, wird als das Vorlagenbild verwendet. Das Vorlagenbild wird in dem Computer 22 registriert (Schritt S050) in Verbindung mit Bezugskoordinaten (Nadelspitzenendkoordinaten) des Nadelspitzenendabschnitts, welche in Schritt S048 erzielt wurden.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 die folgende Ablaufsteuerung als Ablaufsteuerung zum Näherbringen der Nadel 18 an das Probenstück Q durch.
  • In Schritt S050 ist das Referenzbild auf das gleiche Beobachtungsfeld wie in Schritt S044 begrenzt worden. Die vorliegende Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt, und das Referenzbild wird nicht auf das gleiche Sichtfeld beschränkt, solange die Referenz der Strahlenabtastung verwaltet wird. Darüber hinaus ist bei der obigen Beschreibung von Schritt S050 die Vorlage beschrieben worden, dass sie den Nadelspitzenabschnitt umfasst, jedoch kann ein Bereich, welcher das Spitzenende nicht umfasst, als die Vorlage verwendet werden, solange die Koordinaten mit den Referenzkoordinaten verknüpft werden.
  • Mit der Verwendung der Bilddaten, welche tatsächlich vor dem Bewegen der Nadel 18 als die Referenzbilddaten erfasst werden, kann der Computer 22 genauen Vorlagenabgleich ungeachtet von Formunterschieden einzelner Nadeln 18 durchführen. Ferner erfasst der Computer 22 die Sätze von Bilddaten in dem Zustand, in welchem es keine komplizierte Struktur im Hintergrund gibt, und kann somit präzise und wirkliche Nadelspitzenendkoordinaten ermitteln. Darüber hinaus ist es möglich, die Vorlage zu erfassen, mit welcher die Form der Nadel 18 unter Beseitigung des Einflusses des Hintergrunds eindeutig erfasst werden kann.
  • Bei Erfassen der Bilddatensätze verwendet der Computer 22 zuvor gespeicherte geeignete Bilderfassungsbedingungen, wie beispielsweise Vergrößerung, Helligkeit und Kontrast, um die Erkennungsgenauigkeit des Ziels zu erhöhen.
  • Darüber hinaus können die oben genannten Schritte (Schritt S020 bis Schritt S027) des Erzeugens der Vorlage des Säulenabschnitts 34 und die Schritte (Schritt S030 bis Schritt S050) des Erzeugens der Vorlage der Nadel 18 miteinander vertauscht werden. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass, wenn die Schritte (Schritt S030 bis Schritt S050) des Erzeugens der Vorlage der Nadel 18 vorausgehen, der Ablauf (E) des Zurückkehrens von Schritt S300, was später zu beschreiben ist, auch entsprechend vorausgeht.
  • <Probenstück-Aufnahmeschritt>
  • 9A und 9B sind ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs eines Schrittes des Aufnehmens des Probenstücks Q aus der Probe S des automatischen Probenentnahmebetriebs durch die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der hierin verwendete Begriff „Aufnehmen“ bezeichnet das Trennen und Isolieren des Probenstücks Q aus der Probe S durch Bearbeiten mit dem fokussierten Ionenstrahl oder durch die Nadel.
  • Zuerst bewegt der Computer 22 die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13, um das betreffende Probenstück Q in das Sichtfeld des geladenen Partikelstrahls zu bringen. Der Plattformantriebsmechanismus 13 kann unter Verwendung von Positionskoordinaten der Zielreferenzmarkierung Ref betrieben werden.
  • Als Nächstes verwendet der Computer 22 die Bilddaten des geladenen Partikelstrahls, um die zuvor in der Probe S gebildete Referenzmarkierung Ref zu erkennen. Der Computer 22 verwendet die erkannte Referenzmarkierung Ref, um die Position des Probenstücks Q auf der Grundlage einer relativen Lagebeziehung zwischen der bekannten Referenzmarkierung Ref und dem Probenstück Q zu erkennen, und bewegt die Plattform derartig, dass die Position des Probenstücks Q in das Beobachtungsfeld (Schritt S060) gebracht wird.
  • Als Nächstes treibt der Computer 22 die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13 an, um die Plattform 12 um die Z-Achse um einen Winkel entsprechend dem Stellungssteuerungsmodus derartig zu drehen, dass eine Stellung des Probenstücks Q eine vorgegebene Stellung einnimmt (zum Beispiel eine Stellung, welche zum Herausziehen der Nadel 18 geeignet ist) (Schritt S070) .
  • Als Nächstes verwendet der Computer 22 die Bilddaten des geladenen Partikelstrahls, um die Referenzmarkierung Ref zu erkennen, und erkennt die Position des Probenstücks Q auf der Grundlage der relativen Lagebeziehung zwischen der bekannten Referenzmarkierung Ref und dem Probenstück Q, um das Probenstück Q zu registrieren (Schritt S080). Als Nächstes führt der Computer 22 die folgende Ablaufsteuerung als Ablaufsteuerung des Näherbringens der Nadel 18 an das Probenstück Q durch.
  • Der Computer 22 führt eine Nadelbewegung aus (Grobeinstellung), bei welcher die Nadel 18 durch den Nadelantriebsmechanismus 19 bewegt wird (Schritt S090). Der Computer 22 verwendet die mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl auf der Probe S erzielten Bilddatensätze, um die Referenzmarkierung Ref zu erkennen (siehe oben beschriebene 2) . Der Computer 22 verwendet die erkannte Referenzmarkierung Ref, um eine Bewegungszielposition AP der Nadel 18 festzulegen.
  • Hier ist die Bewegungszielposition AP eine Position nahe des Probenstücks Q. Die Bewegungszielposition AP ist zum Beispiel eine Position in der Nähe eines seitlichen Abschnitts des Probenstücks Q auf einer dem Halteabschnitt Qa gegenüberliegenden Seite. Der Computer 22 verknüpft mit der Bewegungszielposition AP eine vorgegebene Lagebeziehung in Bezug auf einen Bearbeitungsrahmen F zum Zeitpunkt der Bildung des Probenstücks Q. Der Computer 22 speichert Information über die relative Lagebeziehung zwischen dem Bearbeitungsrahmen F zum Zeitpunkt der Bildung des Probenstücks Q in der Probe S durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und der Referenzmarkierung Ref. Der Computer 22 verwendet die erkannte Referenzmarkierung Ref und eine relative Lagebeziehung zwischen der Referenzmarkierung Ref, dem Bearbeitungsrahmen F und der Bewegungszielposition AP (siehe 2), um die Spitzenendposition der Nadel 18 in Richtung auf die Bewegungszielposition AP in einem dreidimensionalen Raum zu bewegen. Wenn die Nadel 18 dreidimensional bewegt wird, bewegt der Computer 22 die Nadel 18 zum Beispiel zuerst in der X-Richtung und der Y-Richtung und dann in der Z-Richtung.
  • Durch Bewegen der Nadel 18 kann der Computer 22 unter Verwendung der Referenzmarkierung Ref, welche in der Probe S gebildet wird, wenn automatische Bearbeitung zum Bilden des Probenstücks Q ausgeführt wird, die dreidimensionale Lagebeziehung zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q durch Beobachtung mit dem Elektronenstrahl und dem fokussierten Ionenstrahl aus verschiedenen Richtungen genau erfassen und kann die Nadel 18 entsprechend bewegen.
  • Bei der oben genannten Bearbeitung ist beschrieben worden, dass der Computer 22 die Spitzenendposition der Nadel 18 innerhalb des dreidimensionalen Raums in Richtung auf die Bewegungszielposition AP unter Verwendung der Referenzmarkierung Ref und der relativen Lagebeziehung zwischen der Referenzmarkierung Ref, dem Bearbeitungsrahmen F und der Bewegungszielposition AP bewegt, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Der Computer 22 kann die Spitzenendposition der Nadel 18 innerhalb des dreidimensionalen Raums in Richtung auf die Bewegungszielposition AP ohne Verwendung des Bearbeitungsrahmens F und unter Verwendung der relativen Lagebeziehung zwischen der Referenzmarkierung Ref und der Bewegungszielposition AP bewegen.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 eine Nadelbewegung aus (Feineinstellung), bei welcher die Nadel 18 durch den Nadelantriebsmechanismus 19 bewegt wird (Schritt S100). Der Computer 22 wiederholt den Musterabgleich unter Verwendung der in Schritt S050 erzeugten Vorlage, und verwendet die in Schritt S048 erzielten Nadelspitzenendkoordinaten als die Spitzenendposition der Nadel 18 in einem SEM-Bild, um die Nadel 18 aus der Bewegungszielposition AP in eine Verbindungsbearbeitungsposition innerhalb des dreidimensionalen Raums in einem Zustand zu bewegen, in welchem der die Bewegungszielposition AP umfassende Bestrahlungsbereich mit dem geladenen Partikelstrahl bestrahlt wird.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Ablaufsteuerung des Stoppens der Bewegung der Nadel 18 durch (Schritt S110).
  • 10 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Lagebeziehung zum Zeitpunkt des Verbindens der Nadel mit dem Probenstück, und ist ein vergrößertes Diagramm eines Endabschnitts des Probenstücks Q. In 10 ist der Endabschnitt (Teilstück) des Probenstücks Q, mit welchem die Nadel 18 zu verbinden ist, an einem Zentrum 35 eines SIM-Bildes angeordnet, und eine Position an dem Zentrum einer Breite des Probenstücks Q, welche durch einen vorgegebenen Abstand L1 von dem Zentrum 35 des SIM-Bildes getrennt ist, wird zum Beispiel als eine Verbindungsbearbeitungsposition 36 definiert. Die Verbindungsbearbeitungsposition kann eine Position auf einer Verlängerung einer Endfläche des Probenstücks Q sein (Bezugszeichen 36a in 10). In diesem Fall wird die Ablagerungsschicht einfach und bequem an der Position abgeschieden. Der Computer 22 legt eine Obergrenze des vorgegebenen Abstands L1 auf 1 µm fest, und legt vorzugsweise den vorgegebenen Abstand L1 auf 100 nm oder mehr und 400 nm oder weniger fest. Wenn der vorgegebene Abstand L1 kleiner als 100 nm ist, kann nur die Ablagerungsschicht, welche die Nadel 18 und das Probenstück Q verbindet, beim Trennen der Nadel 18 und dem Probenstück Q voneinander in einem nachfolgenden Schritt nicht durchgeschnitten werden, und es besteht ein hohes Risiko auch die Nadel 18 abzuschneiden. Das Abschneiden der Nadel 18 verkürzt die Nadel 18, und das Nadelspitzenende verändert sich und wird dicker. Wenn das Schneiden wiederholt wird, gibt es keine andere Wahl, als die Nadel 18 zu ersetzen im Gegensatz zum wiederholten Durchführen automatischer Probenentnahme, was die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist. Im Gegensatz dazu wird die Verbindung mit der Ablagerungsschicht unzureichend, wenn der vorgegebene Abstand L1 400 nm übersteigt, und es besteht ein erhöhtes Risiko einer gescheiterten Isolation des Probenstücks Q, mit dem Ergebnis, dass wiederholte Probenentnahme verhindert wird.
  • Obwohl darüber hinaus die Position in einer Tiefenrichtung in 10 nicht gesehen werden kann, wird jedoch eine Position im Voraus an einer Position festgelegt, welche zum Beispiel die halbe Breite des Probenstücks Q ist. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass die Tiefenrichtung nicht auf die Position beschränkt ist. Dreidimensionale Koordinaten der Verbindungsbearbeitungsposition 36 sind in dem Computer 22 gespeichert.
  • Der Computer 22 spezifiziert die Verbindungsbearbeitungsposition 36, welche im Voraus festgelegt wird. Der Computer 22 betreibt den Nadelantriebsmechanismus 19, um die Nadel 18 zu der vorgegebenen Verbindungsbearbeitungsposition 36 auf der Grundlage der dreidimensionalen Koordinaten des Spitzenendes der Nadel 18 und der Verbindungsbearbeitungsposition 36 innerhalb des gleichen SIM-Bildes oder SEM-Bildes zu bewegen. Der Computer 22 stoppt den Nadelantriebsmechanismus 19, wenn der Nadelspitzenendabschnitt mit der Verbindungsbearbeitungsposition 36 übereinstimmt.
  • In 11 und 12 wird die Art und Weise, wie die Nadel 18 näher an das Probenstück Q gebracht, als ein Diagramm zur Darstellung eines Bildes, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (11) erzielt wird, und als ein Diagramm zur Darstellung eines Bildes dargestellt, welches mit dem Elektronenstrahl erzielt wird (12) . In 12 sind Erscheinungsbilder der Nadel vor und nach der Feineinstellung gezeigt, bei welchen eine Nadel 18a in 12 die Nadel 18 an der Bewegungszielposition zeigt und eine Nadel 18b die Nadel 18 nach der Feineinstellung der Nadel 18 zeigt, welche zu der Verbindungsbearbeitungsposition 36 bewegt worden ist und die gleiche Nadel 18 ist. 11 und 12 unterscheiden sich bei der Beobachtungsrichtung zwischen dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl und bei der Beobachtungsvergrößerung, sind aber bei dem Beobachtungsziel und der Nadel 18 gleich.
  • Mit dem oben genannten Verfahren des Bewegens der Nadel 18 kann die Nadel 18 in der Nähe des gleichen Probenstücks Q exakt und schnell näher an die Verbindungsbearbeitungsposition 36 gebracht und an ihr gestoppt werden.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Ablaufsteuerung des Verbindens der Nadel 18 mit dem Probenstück durch (Schritt S120) . Der Computer 22 bestrahlt den Bestrahlungsbereich, welcher einen an der Verbindungsbearbeitungsposition 36 festgelegten Bearbeitungsrahmen R1 umfasst, mit dem fokussierten Ionenstrahl, während ein auf Kohlenstoff basiertes Gas, welches das Ablagerungsgas ist, dem Probenstück Q und der Spitzenendfläche der Nadel 18 durch den Gasversorgungsabschnitt 17 über eine vorgegebene Ablagerungszeit zugeführt wird. Auf diese Weise verbindet der Computer 22 mit der Ablagerungsschicht das Probenstück Q und die Nadel 18 miteinander.
  • In Schritt S120 führt der Computer 22 die Verbindung mit der Ablagerungsschicht an einer Position durch, an welcher die Nadel 18 nicht in direktem Kontakt mit dem Probenstück Q und von ihm beabstandet ist. Daher wird die Nadel 18 nicht abgeschnitten, wenn die Nadel 18 und das Probenstück Q durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl in einem nachfolgenden Schritt voneinander getrennt werden. Es besteht auch ein Vorteil darin, dass Auftreten eines Problems, zum Beispiel ein durch den direkten Kontakt der Nadel 18 mit dem Probestück Q verursachter Schaden, verhindert werden kann. Wenn die Nadel 18 vibriert, kann ferner die Übertragung der Vibration auf das Probenstück Q unterdrückt werden. Selbst wenn eine durch Kriechen der Probe S verursachte Bewegung des Probenstücks Q auftritt, ist es ferner möglich, Auftreten von übermäßiger Verzerrung zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q zu unterdrücken. Dies ist in 13 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung des Bearbeitungsrahmens R1 (Ablagerungsschicht-Bildungsbereich), welcher die Verbindungsbearbeitungsposition der Nadel 18 und des Probenstücks Q in Bilddaten umfasst, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden. 14 ist ein vergrößertes, erläuterndes Diagramm von 13 zur Erleichterung des Verständnisses einer Lagebeziehung zwischen der Nadel 18, dem Probenstück Q und dem Ablagerungsschicht-Bildungsbereich (zum Beispiel Bearbeitungsrahmen R1). Die Nadel 18 nähert sich und stoppt an einer durch den vorgegebenen Abstand L1 von dem Probenstück Q beabstandeten Position, welche die Verbindungsbearbeitungsposition ist. Der Ablagerungsschicht-Bildungsbereich (zum Beispiel Bearbeitungsrahmen R1) wird festgelegt, um die Nadel 18 und das Probenstück Q zu überspannen. Die Ablagerungsschicht wird auch in dem Raum des vorgegebenen Abstandes L1 gebildet, und die Nadel 18 und das Probenstück Q werden mit der Ablagerungsschicht miteinander verbunden.
  • Beim Verbinden der Nadel 18 mit dem Probenstück Q wählt der Computer 22 eine dem jeweiligen in Schritt S010 im Voraus ausgewählten Annäherungsmodus entsprechende Verbindungsstellung aus, wenn das mit der Nadel 18 verbundene Probenstück Q später zu dem Probenstückhalter P übertragen wird. Der Computer 22 wählt eine relative Verbindungsstellung zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q aus, um jedem Modus einer Vielzahl von (zum Beispiel drei) verschiedenen Annäherungsmodi zu entsprechen, welche später zu beschreiben sind.
  • Der Computer 22 kann den Verbindungszustand mit der Ablagerungsschicht bestimmen, indem eine Änderung des Absorptionsstroms der Nadel 18 erfasst wird. Der Computer 22 kann ermitteln, dass das Probenstück Q und die Nadel 18 mit der Ablagerungsschicht miteinander verbunden sind, wenn der Absorptionsstrom der Nadel 18 einen vorgegebenen Stromwert erreicht, und kann das Bilden der Ablagerungsschicht ungeachtet dessen, ob die vorgegebene Ablagerungszeit abgelaufen ist, beenden.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Ablaufsteuerung des Schneidens des Halteabschnitts zwischen dem Probenstück Q und der Probe S durch (Schritt S130) . Der Computer 22 verwendet die in der Probe S gebildete Referenzmarkierung Ref, um eine voreingestellte Schneidbearbeitungsposition T1 des Halteabschnitts Qa zu spezifizieren.
  • Der Computer 22 trennt das Probenstück Q aus der Probe S durch Bestrahlen der Schneidbearbeitungsposition T1 mit dem fokussierten Ionenstrahl für eine vorgegebene Schneidbearbeitungszeit. Dies ist in 15 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung der Probe S und der Schnittbearbeitungsposition T1 des Halteabschnitts Qa des Probenstücks Q in Bilddaten ist, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
  • Der Computer 22 erkennt Leitungsvermögen zwischen der Probe S und der Nadel 18, um zu ermitteln, ob das Probenstück Q von der Probe S abgeschnitten ist (Schritt S133).
  • Wenn zwischen der Probe S und der Nadel 18 kein Leitungsvermögen erkannt wird, ermittelt der Computer 22, dass das Probenstück Q von der Probe S abgeschnitten ist (OK), und setzt die Ausführung der nachfolgenden Ablaufsteuerung fort (das heißt Schritt S140 und nachfolgende Ablaufsteuerung) . Im Gegensatz dazu, wenn zwischen der Stichprobe S und der Nadel 18 nach Beendigung der Schneidbearbeitung, das heißt nach Vollenden des Abschneidens des Halteabschnitts Qa zwischen dem Probenstück Q und der Probe S an der Schneidbearbeitungsposition T1, Leitungsvermögen erkannt wird, ermittelt der Computer 22, dass das Probenstück Q von der Probe S nicht abgeschnitten ist (NG). Wenn ermittelt wird, dass das Probenstück Q von der Probe S nicht abgeschnitten ist (NG), stellt der Computer 22 eine Benachrichtigung, dass die Trennung zwischen dem Probenstück Q und der Probe S nicht vollendet ist, zum Beispiel durch Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 21, oder einen Alarmton bereit (Schritt S136). Dann wird die Ausführung der nachfolgenden Ablaufsteuerung gestoppt. In diesem Fall kann der Computer 22 die das Probenstück Q und die Nadel 18 verbindende Ablagerungsschicht (später zu beschreibende Ablagerungsschicht DM2) durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl abschneiden, um das Probenstück Q und die Nadel 18 zu trennen, und die Nadel 18 in ihre Ausgangsposition zurückbringen (Schritt S060) . Die Nadel 18, welche in die Ausgangsposition zurückgebracht worden ist, entnimmt das nächste Probestück Q.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Nadelrückzug-Ablaufsteuerung durch (Schritt S140). Der Computer 22 hebt die Nadel 18 nach oben in der vertikalen Richtung (das heißt die positive Richtung der Z-Richtung) um die vorgegebene Strecke (zum Beispiel 5 µm) durch den Nadelantriebsmechanismus 19 an. Dies ist in 16 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes ist, in welchem die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q zurückgezogen in Bilddaten ist, welche mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Plattformrückzug-Ablaufsteuerung durch (Schritt S150). Wie es in 17 dargestellt ist, bewegt der Computer 22 die Plattform 12 um die vorgegebene Strecke durch den Plattformantriebsmechanismus 13. Zum Beispiel senkt der Computer 22 die Plattform 12 nach unten in der vertikalen Richtung (das heißt die negative Richtung der Z-Richtung) um 1 mm, 3 mm oder 5 mm ab. Nach dem Absenken der Plattform 12 um die vorgegebene Strecke, bewegt der Computer 22 die Düse 17a des Gasversorgungsabschnitts 17 von der Plattform 12 weg. Zum Beispiel hebt der Computer 22 die Düse 17a in eine in der vertikalen Richtung oben angeordnete Bereitschaftsposition. Dies ist in 17 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes ist, in welchem die Plattform 12 in Bezug auf die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q zurückgezogen in Bilddaten ist, welche mit dem Elektronenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 die Ablaufsteuerung des Steuerns der Stellung des Probenstücks Q durch (Schritt S153) . Der Computer 22 kann die Nadel 18 durch den Nadelantriebsmechanismus 19 axial drehen, und kann somit die Stellung des Probenstücks Q nach Bedarf steuern. Der Computer 22 dreht das mit der Nadel 18 verbundene Probenstück Q um die Achse der Nadel 18, um die Stellung des Probenstücks Q in Bezug auf den Probenstückhalter P nach oben und unten oder rechts und links zu ändern. Der Computer 22 legt zum Beispiel die Stellung des Probenstücks Q fest, so dass eine ursprüngliche Fläche der Probe S auf dem Probenstück Q eine Beziehung herstellt, welche senkrecht oder parallel zu einer Endfläche des Säulenabschnitts 34 ist. Auf diese Weise kann der Computer 22 gewährleisten, dass die Stellung der Probe Q zum Beispiel für Formgebung und Endbearbeitung geeignet ist, welche später auszuführen sind, und zum Beispiel die Wirkung des Duschvorhang-Effekts reduzieren, welcher bei Ausdünnung-Endbearbeitung des Probenstücks Q erzeugt wird. Der Duschvorhang-Effekt ist ein in der Bestrahlungsrichtung des fokussierten Ionenstrahls erzeugtes Bearbeitungsfransenmuster und kann, wenn das beendete Probestück Q mit einem Elektronenmikroskop beobachtet wird, eine fehlerhafte Interpretation geben. Daher kann durch Gewährleistung einer geeigneten Stellung des Probenstücks Q Zuverlässigkeit der Beobachtung erhöht werden. Der Computer 22 korrigiert die Drehung, so dass das Probenstück Q nicht aus einem tatsächlichen Sichtfeld herausfällt, indem eine Dezentrierungskorrektur durchgeführt wird, wenn die Nadel 18 axial gedreht wird.
  • Bei dieser Stellungssteuerung treibt der Computer 22 zuerst die Nadel 18 durch den Nadelantriebsmechanismus 19 an, um die Nadel 18 um einen Drehwinkel in einem dem Annäherungsmodus entsprechenden Stellungssteuerungsmodus axial zu drehen, so dass die Stellung des Probenstücks Q eine dem Annäherungsmodus entsprechende vorgegebene Stellung annimmt. Der „dem Annäherungsmodus entsprechende Stellungssteuerungsmodus“ ist hier ein Modus, in welchem die Stellung des Probenstücks Q in die dem Annäherungsmodus entsprechende vorgegebene Stellung in Bezug auf den Probenstückhalter P gesteuert wird. Bei diesem Stellungssteuerungsmodus steuert der Computer 22 die Stellung des Probenstücks Q durch axiales Drehen der Nadel 18, welche sich dem Probenstück Q unter dem vorgegebenen Winkel genähert hat und mit welcher das Probenstück Q bei dem oben beschriebenen Probenstückaufnahmeschritt verbunden worden ist, zu einem vorgegebenen Drehwinkel. Der Annäherungsmodus ist ein Modus des Annäherns an den Probenstückhalter P des Probenstücks Q, welches in die vorgegebene Stellung in dem Stellungssteuerungsmodus gesteuert worden ist. Der Computer 22 führt Dezentrierungskorrektur durch, wenn die Nadel 18 axial gedreht wird. Dies ist in 18 bis 23 gezeigt, welche Diagramme zur Darstellung von Zuständen der Nadel 18 mit dem ihr verbundenen Probenstück Q bei der Vielzahl von (zum Beispiel drei) verschiedenen Annäherungsmodi sind.
  • 18 und 19 sind Diagramme zur Darstellung bei einem Annäherungsmodus, bei dem ein Drehwinkel der Nadel 18 0° beträgt, eines Zustandes der Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q in Bilddaten, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden ( 18), und des Zustandes der Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q in Bilddaten, welche mit dem Elektronenstrahl erzielt wurden (19). Bei dem Annäherungsmodus, bei dem der Drehwinkel der Nadel 18 0° beträgt, legt der Computer 22 einen Stellungszustand fest, welcher zum Übertragen des Probenstücks Q zu dem Probenstückhalter P ohne Drehen der Nadel 18 geeignet ist.
  • 20 und 21 sind Diagramme zur Darstellung bei einem Annäherungsmodus, bei dem ein Drehwinkel der Nadel 18 90° beträgt, eines Zustandes, in welchem die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q um 90° gedreht ist in Bilddaten, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden (20), und eines Zustandes, in welchem die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q um 90° gedreht ist in Bilddaten, welche mit dem Elektronenstrahl erzielt wurden (21). Bei dem Annäherungsmodus, bei dem der Drehwinkel der Nadel 18 90° beträgt, legt der Computer 22 einen Stellungszustand fest, welcher zum Übertragen des Probenstücks Q zu dem Probenstückhalter P in dem Zustand, in welchem die Nadel 18 um 90° gedreht ist, geeignet ist.
  • 22 und 23 sind Diagramme zur Darstellung bei einem Annäherungsmodus, bei dem ein Drehwinkel der Nadel 18 180° beträgt, eines Zustandes, in welchem die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q um 180° gedreht ist in Bilddaten, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden (22), und eines Zustandes, in welchem die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q um 180° gedreht ist in Bilddaten, welche mit dem Elektronenstrahl erzielt wurden (23). Bei dem Annäherungsmodus, bei dem der Drehwinkel der Nadel 18 180° beträgt, legt der Computer 22 einen Stellungszustand fest, welcher zum Übertragen des Probenstücks Q zu dem Probenstückhalter P in dem Zustand, in welchem die Nadel 18 um 180° gedreht ist, geeignet ist.
  • Die relative Verbindungsstellung zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q wird im Voraus, wenn die Nadel 18 veranlasst wird, sich der Probe Q unter dem vorgegebenen Winkel anzunähern, um die Nadel 18 mit dem Probenstück Q in dem oben beschriebenen Probenstückaufnahmeschritt zu verbinden, auf die für jeden Stellungssteuerungsmodus geeignete Verbindungsstellung festgelegt.
  • Der Computer 22 betreibt den Plattformantriebsmechanismus 13, um den Zustand herzustellen, in welchem es keine Struktur im Hintergrund der Nadel 18 und des Probenstücks Q gibt, welche miteinander verbunden sind. Dies dient dem zuverlässigen Erkennen, wenn die Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q erzeugt wird in der nachfolgenden Ablaufsteuerung (Schritt S170), von Rändern (Kontur) der Nadel 18 und des Probenstücks Q aus den Bilddaten des Probenstücks Q, welche jeweils mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl erzielt werden. Der Computer 22 bewegt die Plattform 12 um die vorgegebene Strecke. Der Hintergrund des Probenstücks Q wird ermittelt (Schritt S160). Wenn es kein Problem im Hintergrund gibt, fährt die Ablaufsteuerung mit dem nächsten Schritt S170 fort. Wenn es ein Problem im Hintergrund gibt, wird die Plattform 12 wieder um den vorgegebenen Betrag bewegt (Schritt S165), und die Ablaufsteuerung kehrt zu der Ermittlung (Schritt S160) des Hintergrunds zurück und wird wiederholt, bis es kein Problem im Hintergrund gibt.
  • Der Computer 22 führt die Erzeugung der Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q aus (Schritt S170) . Der Computer 22 erzeugt die Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q in einem Stellungszustand, in welchem die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q nach Bedarf gedreht ist (das heißt Stellung, in welcher das Probenstück Q mit dem Säulenabschnitt 34 des Probentisches 33 verbunden ist) . Auf diese Weise erkennt der Computer 22 dreidimensional die Ränder (Kontur) der Nadel 18 und des Probenstücks Q aus den Bilddaten, welche jeweils mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl in Abhängigkeit von der Drehung der Nadel 18 erzielt wurden. Der Computer 22 kann in dem Annäherungsmodus, bei dem der Drehwinkel der Nadel 18 0° beträgt, die Ränder (Kontur) der Nadel 18 und des Probenstücks Q aus den Bilddaten erkennen, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl erzielt werden, ohne den Elektronenstrahl zu benötigen.
  • Wenn der Plattformantriebsmechanismus 13 oder der Nadelantriebsmechanismus 19 angewiesen wird, die Plattform 12 an die Position zu bewegen, an welcher es keine Struktur im Hintergrund der Nadel 18 und des Probenstücks Q gibt, legt der Computer 22 die Beobachtungsvergrößerung auf eine niedrige Vergrößerung fest, um die Nadel 18 zu finden, wenn die Nadel 18 die tatsächlich spezifizierte Stelle nicht erreicht hat und initialisiert Positionskoordinaten der Nadel 18 und bewegt die Nadel 18 zu der Ausgangsposition, wenn die Nadel 18 nicht gefunden wird.
  • Bei der Vorlagenerzeugung (Schritt S170) erfasst der Computer 22 zuerst eine Vorlage (Referenzbilddaten) für Vorlagenabgleich an dem Probenstück Q und der Spitzenform der Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q. Der Computer 22 bestrahlt die Nadel 18 mit dem geladenen Partikelstrahl (jeweils dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl) während des Abtastens der Bestrahlungsposition. Der Computer 22 erfasst Sätze der Bilddaten aus der Vielzahl von unterschiedlichen Richtungen der sekundären geladenen Partikel R (wie beispielsweise sekundäre Elektronen), welche von der Nadel 18 abgestrahlt werden, indem sie mit dem geladenen Partikelstrahl bestrahlt wird. Der Computer 22 erfasst die Sätze von Bilddaten durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl. Der Computer 22 speichert die Sätze von Bilddaten, welche aus zwei verschiedenen Richtungen als eine Vorlage (Referenzbilddaten) erfasst werden.
  • Der Computer 22 verwendet als die Referenzbilddaten die tatsächlich erfassten Bilddaten für das Probenstück Q, welches tatsächlich mit dem fokussierten Ionenstrahl bearbeitet wurde, und die Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q und kann somit einen exakten Vorlagenabgleich ungeachtet der Form des Probenstücks Q und der Nadel 18 durchführen.
  • Bei Erfassen der Sätze von Bilddaten, verwendet der Computer 22 geeignete im Voraus gespeicherte Bilderfassungsbedingungen, wie beispielsweise eine Vergrößerung, Helligkeit und Kontrast, um die Erkennungsgenauigkeit der Form des Probenstücks Q und der Nadel 18 mit dem mit ihr verbundenen Probenstück Q zu erhöhen.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Nadelrückzug-Ablaufsteuerung durch (Schritt S180). Dies wird durchgeführt, um ungewollten Kontakt mit der Plattform 12 während der nachfolgenden Plattformbewegung zu verhindern. Der Computer 22 bewegt die Nadel 18 um die vorgegebene Strecke durch den Plattformantriebsmechanismus 19. Zum Beispiel hebt der Computer 22 die Nadel 18 nach oben in der vertikalen Richtung (das heißt die positive Richtung in der Z-Richtung) an. Im Gegensatz dazu wird die Nadel 18 an der Position gestoppt, und die Plattform 12 wird um die vorgegebene Strecke bewegt. Zum Beispiel kann der Computer 22 die Plattform 12 nach unten in der vertikalen Richtung (das heißt die negative Richtung der Z-Richtung) absenken. Die Nadelrückzugrichtung ist nicht auf die oben beschriebene vertikale Richtung beschränkt und kann die Nadelachsenrichtung oder andere vorgegebene Rückzugposition sein, solange das an dem Nadelspitzenende angebrachte Probenstück Q sich an der vorgegebenen Position befindet, an welcher das Probestück Q nicht mit einer Struktur innerhalb der Probenkammer in Kontakt gebracht oder nicht mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt wird.
  • Als Nächstes bewegt der Computer 22 die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13, so dass der in oben beschriebenen Schritt S020 registrierte bestimmte Probenstückhalter P in den Beobachtungsfeldbereich mit dem geladenen Partikelstrahl gebracht wird (Schritt S190). Dies ist in 24 und 25 gezeigt. Insbesondere 24 ist ein schematisches Diagramm eines Bildes, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde, und ist ein Diagramm zur Darstellung einer Anbringungsposition U des Probenstücks Q an dem Säulenabschnitt 34, und 25 ist ein schematisches Diagramm eines Bildes, welches mit dem Elektronenstrahl erzielt wurde, und ist ein Diagramm zur Darstellung der Anbringungsposition U des Probenstücks Q an dem Säulenabschnitt 34.
  • Nun wird ermittelt, ob ein gewünschter Säulenabschnitt 34 eines Probestückhalters P in den Beobachtungsfeldbereich gebracht ist (Schritt S195), und wenn der gewünschte Säulenabschnitt 34 in den Beobachtungsfeldbereich gebracht ist, fährt die Ablaufsteuerung mit dem nächsten Schritt S200 fort. Falls der gewünschte Säulenabschnitt 34 nicht in den Beobachtungsfeldbereich gebracht ist, das heißt wenn der Plattformantrieb nicht richtig funktioniert in Bezug auf die spezifizierten Koordinaten, werden unmittelbar vorher spezifizierte Plattformkoordinaten initialisiert, um in die Ursprungsposition der Plattform 12 zurückzukehren (Schritt S197). Dann werden Koordinaten des gewünschten Säulenabschnitts 34, welcher im Voraus registriert wird, wieder spezifiziert, um die Plattform 12 anzutreiben (Schritt S190), und die Ablaufsteuerung wird wiederholt, bis der Säulenabschnitt 34 in den Beobachtungsfeldbereich gebracht ist.
  • Als Nächstes bewegt der Computer 22 die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13, um eine horizontalen Position des Probenstückhalters P einzustellen, und dreht und kippt die Plattform 12 um einen dem Stellungssteuerungsmodus entsprechenden Winkel, so dass eine Stellung des Probenstückhalters P zu einer vorgegebene Stellung wird (Schritt S200) .
  • Durch Schritt S200 können die Stellungen des Probenstücks Q und des Probenhalters P eingestellt werden, so dass eine Endfläche der ursprünglichen Fläche der Probe S die Beziehung herstellt, welche parallel oder senkrecht zu der Endfläche der Säulenabschnitts 34 ist. Insbesondere unter der Annahme eines Falls, bei dem das an dem Säulenabschnitt 34 befestigte Probenstück Q Verdünnungsbearbeitung mit dem fokussierten Ionenstrahl ausgesetzt wird, ist es bevorzugt, die Stellungen des Probenstücks Q und des Probenstückhalters P einzustellen, so dass die Endfläche der ursprünglichen Fläche der Probe S und die Bestrahlungsachse des fokussierten Ionenstrahls die senkrechte Beziehung herstellt. Es ist auch bevorzugt, die Stellungen des Probenstücks Q und des Probenstückhalters P einzustellen, so dass das an dem Säulenabschnitt 34 zu befestigende Probenstück Q auf einer stromabwärtigen Seite einer Einfallsrichtung des fokussierten Ionenstrahls liegt, wobei die Endfläche der ursprünglichen Fläche der Probe S senkrecht zum Säulenabschnitt 34 ist.
  • Nun wird ermittelt, ob die Form des Säulenabschnitts 34 des Probenstückhalters P gut ist (Schritt S205). Es wird in Schritt S205 ermittelt, ob, obwohl die Bilder des Säulenabschnitts 34 in Schritt S023 registriert sind, der spezifizierte Säulenabschnitt 34 durch unbeabsichtigten Kontakt oder dergleichen in den nachfolgenden Schritten nicht verformt, beschädigt ist oder fehlt, und somit, ob die Form des Säulenabschnitts 34 gut ist. In Schritt S205 fährt die Ablaufsteuerung mit dem nächsten Schritt S210 fort, wenn ermittelt wurde, dass die Form des Säulenabschnitts 34 kein Problem aufweist und gut ist, und wenn ermittelt wird, dass die Form schlecht ist, kehrt die Ablaufsteuerung zu Schritt S190 zurück, in welchem die Plattform bewegt wird, so dass der nächste Säulenabschnitt 34 in den Beobachtungsfeldbereich gebracht wird.
  • Wenn der Computer 22 den Plattformantriebsmechanismus 13 anweist, die Plattform 12 zu bewegen, um den spezifizierten Säulenabschnitt 34 in den Beobachtungsfeldbereich zu bringen, und wenn der spezifizierte Säulenabschnitt 34 nicht tatsächlich in den Beobachtungsfeldbereich gebracht ist, initialisiert der Computer Positionskoordinaten der Plattform 12, um die Plattform 12 in die Ausgangsposition zu bewegen.
  • Dann bewegt der Computer 22 die Düse 17a des Gasversorgungsabschnitts 17 in die Nähe der Bestrahlungsposition des fokussierten Ionenstrahls. Der Computer 22 senkt zum Beispiel die Düse 17a aus einer sich in der vertikalen Richtung über der Plattform 12 befindenden Bereitschaftsposition in die Bearbeitungsposition.
  • <Probenstück-Montageschritt>
  • Der „Probenstück-Montageschritt“, wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf einen Schritt des Übertragens des isolierten Probenstücks Q zu dem Probenstückhalter P.
  • 26A und 26B sind ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ablaufs eines Schritts des Montierens (Übertragens) des Probenstücks Q an einem vorgegebenen Säulenabschnitt 34 eines vorgegebenen Probenstückhalters P des automatischen Probenentnahmebetriebs durch die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Der Computer 22 verwendet die Bilddatensätze, welche durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl erzielt wurden, um eine Übertragungsposition des Probenstücks Q zu erkennen, welche in oben beschriebenen Schritt S020 gespeichert wird (Schritt S210). Der Computer 22 führt den Vorlagenabgleich des Säulenabschnitts 34 aus. Der Computer 22 führt den Vorlagenabgleich aus, um zu bestätigen, dass der Säulenabschnitt 34, welcher von der Vielzahl von Säulenabschnitten 34 des Probentisches 33 mit der Kammzahnform in dem Beobachtungsfeldbereich erschienen ist, der im Voraus spezifizierte Säulenabschnitt 34 ist. Der Computer 22 verwendet die Vorlage für jeden Säulenabschnitt 34, welche im Schritt des Erzeugens der Vorlage des Säulenabschnitts 34 im Voraus erzeugt wurde (Schritt S020), um den Vorlagenabgleich mit den Sätzen von Bilddaten durchzuführen, welche durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl erzielt wurden.
  • Darüber hinaus ermittelt der Computer 22 beim Vorlagenabgleich für jeden Säulenabschnitt 34, welcher durchgeführt wird, nachdem die Plattform 12 bewegt wurde, ob ein Mangel oder anderes Problem an dem Säulenabschnitt 34 gefunden wurde (Schritt S215). Wenn bei der Form des Säulenabschnitts 34 ein Problem gefunden wird (NG), wird der Säulenabschnitt 34, zu welchem das Probenstück Q zu übertragen ist, zu einem Säulenabschnitt 34 neben dem Säulenabschnitt 34 gewechselt, an welchem das Problem gefunden wurde, und der Vorlagenabgleich wird auch für den Säulenabschnitt 34 durchgeführt, um den Säulenabschnitt 34 zu ermitteln, zu welchem das Probenstück Q zu übertragen ist. Wenn es bei der Form des Säulenabschnitts 34 kein Problem gibt, fährt die Ablaufsteuerung mit dem nächsten Schritt S220 fort.
  • Darüber hinaus kann der Computer 22 die Ränder (Kontur) aus Bilddaten in einem vorgegebenen Bereich (Bereich, welcher mindestens den Säulenabschnitt 34 umfasst) extrahieren und das Randmuster als eine Vorlage verwenden. Wenn darüber hinaus die Ränder (Kontur) nicht aus den Bilddaten des vorgegebenen Bereichs (Bereich, welcher mindestens den Säulenabschnitt 34 umfasst) extrahiert werden können, erfasst der Computer 22 die Bilddaten wieder. Die extrahierten Ränder können auf der Anzeigevorrichtung 21 angezeigt werden, und können Vorlagenabgleich mit dem in dem Beobachtungsfeldbereich mit dem fokussierten Ionenstrahl erzielten Bild oder dem mit dem Elektronenstrahl erzielten Bild unterzogen werden.
  • Der Computer 22 treibt die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13 an, so dass die durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erkannte Anbringungsposition und die durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl erkannte Anbringungsposition übereinstimmen. Der Computer 22 treibt die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13 an, so dass die Anbringungsposition U des Probenstücks Q mit dem Zentrum (Bearbeitungsposition) des Sichtfeldes in einem Sichtfeldbereich übereinstimmt.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 als Ablaufsteuerung, um das mit der Nadel 18 verbundene Probenstück Q mit dem Probenstückhalter P in Kontakt zu bringen, die folgende Ablaufsteuerung von Schritt S220 bis Schritt S250 durch.
  • Der Computer 22 erkennt zunächst die Position der Nadel 18 (Schritt S220). Der Computer 22 bestrahlt die Nadel 18 mit dem geladenen Partikelstrahl, um den Absorptionsstrom, welcher in die Nadel 18 fließt, zu erfassen, um dadurch die Absorptionsstrom-Bilddaten zu erzeugen. Der Computer 22 erfasst Bestrahlung mit Sätzen von Absorptionsstrom-Bilddaten mit dem fokussierten Ionenstrahl und die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl. Der Computer 22 verwendet die Sätze von Absorptionsstrom-Bilddaten aus zwei verschiedenen Richtungen, um die Spitzenendposition der Nadel 18 im dreidimensionalen Raum zu erfassen.
  • Der Computer 22 kann die Plattform 12 durch den Plattformantriebsmechanismus 13 unter Verwendung der erkannten Spitzenendposition der Nadel 18 antreiben, um die Spitzenendposition der Nadel 18 auf eine voreingestellte Mittenposition (Zentrum des Sichtfeldes) des Sichtfeldbereichs festzulegen.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 den Probenstück-Montageschritt aus. Der Computer 22 führt zunächst Vorlagenabgleich durch, um die Position des mit der Nadel 18 verbundenen Probenstücks Q genau zu erkennen. Der Computer 22 führt den Vorlagenabgleich in den Bilddatensätzen durch, welche durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl jeweils erzielt wurden, unter Verwendung der Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q, welche miteinander verbunden sind, welche im Voraus in dem Schritt (Schritt S170) des Erzeugens der Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q erzeugt wurde.
  • Beim Extrahieren der Ränder (Kontur) aus einem vorgegebenen Bereich (Bereich, welcher mindestens die Nadel 18 und das Probenstück Q umfasst) der Bilddaten beim Vorlagenabgleich zeigt der Computer 22 die extrahierten Ränder auf der Anzeigevorrichtung 21 an. Wenn darüber hinaus die Ränder (Kontur) aus dem vorgegebenen Bereich (Bereich, welcher mindestens die Nadel 18 und das Probenstück Q umfasst) der Bilddaten beim Vorlagenabgleich nicht extrahiert werden, erfasst der Computer 22 die Bilddaten wieder.
  • Dann misst der Computer 22 die Strecke zwischen dem Probenstück Q und dem Säulenabschnitt 34 in den Bilddatensätzen, welche durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl auf der Grundlage des Vorlagenabgleichs unter Verwendung der Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q, welche miteinander verbunden sind, und der Vorlage des Säulenabschnitts 34, an welchem das Probenstück Q zu befestigen ist, erzielt wurden.
  • Dann kann der Computer 22 schließlich das Probenstück Q zu dem Säulenabschnitt 34 nur durch Bewegung in einer Ebene parallel zu der Plattform 12 übertragen, an welchem das Probenstück Q anzubringen ist.
  • Bei dem gleichen Probenstück-Montageschritt führt der Computer 22 zunächst eine Nadelbewegung aus, bei welcher die Nadel 18 durch den Nadelantriebsmechanismus 19 bewegt wird (Schritt S230) . Der Computer 22 misst die Strecke zwischen dem Probenstück Q und dem Säulenabschnitt 34 in den Bilddatensätzen, welche durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und dem Elektronenstrahl auf der Grundlage des Vorlagenabgleichs unter Verwendung der Vorlage der Nadel 18 und des Probenstücks Q und der Vorlage des Säulenabschnitts 34 erzielt wurden. Der Computer 22 bewegt die Nadel 18 in Richtung auf die Anbringungsposition des Probenstücks Q innerhalb des dreidimensionalen Raums in Abhängigkeit des gemessenen Abstands.
  • Als Nächstes stoppt der Computer 22 die Nadel 18 unter Einfügung eines vorgegebenen Spalts L2 zwischen dem Säulenabschnitt 34 und dem Probenstück Q (Schritt S240) . Der Computer 22 legt den Spalt L2 auf 1 um oder weniger fest, und legt vorzugsweise den Spalt L2 auf 100 nm oder mehr und 500 nm oder weniger fest.
  • Die Verbindung kann hergestellt werden, selbst wenn der Spalt L2 500 Nm oder mehr beträgt. Allerdings steigt die Zeit, welche erforderlich ist, um den Säulenabschnitt 34 und das Probenstück Q mit der Ablagerungsschicht zu verbinden, auf einen vorgegebenen Wert oder mehr an, und daher wird 1 µm nicht bevorzugt. Je kleiner der Spalt L2 wird, umso kürzer wird die Zeit, welche benötigt ist, um den Säulenabschnitt 34 und das Probenstück Q mit der Ablagerungsschicht zu verbinden, aber es ist entscheidend, den Säulenabschnitt 34 und das Probenstück Q nicht miteinander in Kontakt zu bringen.
  • Wenn der Spalt L2 bereitgestellt wird, kann der Computer 22 den Spalt zwischen dem Säulenabschnitt 34 und der Nadel 18 durch Erkennen des Absorptionsstrombilds des Säulenabschnitts 34 und der Nadel 18 bereitstellen.
  • Der Computer 22 erkennt, ob das Probenstück Q und die Nadel 18 voneinander getrennt sind oder nicht, indem die Leitfähigkeit zwischen dem Säulenabschnitt 34 und der Nadel 18 oder das Absorptionsstrombild des Säulenabschnitts 34 und der Nadel 18 nach Übertragen des Probenstücks Q zum Säulenabschnitt 34 erkannt wird.
  • Wenn die Leitfähigkeit zwischen dem Säulenabschnitt 34 und der Nadel 18 nicht erkannt werden kann, wechselt der Computer 22 die Ablaufsteuerung, um das Absorptionsstrombild des Säulenabschnitts 34 und der Nadel 18 zu erkennen.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Ablaufsteuerung des Verbindens des mit der Nadel 18 verbundenen Probenstücks Q mit dem Säulenabschnitt 34 durch (Schritt S250) . 27 und 28 sind schematische Darstellungen von Bildern mit einer Beobachtungsvergrößerung, welche gegenüber der von 24 und 25 größer ist. Der Computer 22 bringt das Probenstück Q und den Säulenabschnitt 34 näher aneinander, so dass eine Seite des Probenstücks Q und eine Seite des Säulenabschnitts 34 wie in 27 ausgerichtet sind, und so dass eine obere Endfläche des Probenstücks Q und eine obere Endfläche des Säulenabschnitts 34 in der gleichen Ebene wie in 28 liegen. Wenn der Spalt L2 einen vorgegebenen Wert annimmt, stoppt der Computer 22 den Nadelantriebsmechanismus 19. In einem gestoppten Zustand in der Anbringungsposition des Probenstücks Q mit dem Spalt L2, legt der Computer 22 einen Bearbeitungsrahmen R2 für die Ablagerung fest, um einen Endabschnitt des Säulenabschnitts 34 in dem mit dem fokussierten Ionenstrahl erzielten Bild von 27 zu umfassen. Der Computer 22 bestrahlt den den Bearbeitungsrahmen R2 umfassenden Bestrahlungsbereich mit dem fokussierten Ionenstrahl für eine vorgegebene Zeit, während das Gas der Oberfläche des Probenstücks Q und dem Säulenabschnitt 34 durch den Gasversorgungsabschnitt 17 zugeführt wird. Mit diesem Vorgang wird die Ablagerungsschicht auf dem mit dem fokussierten Ionenstrahl bestrahlten Abschnitt gebildet, um den Spalt L2 zu füllen und das Probenstück Q mit dem Säulenstück 34 zu verbinden. In einem Schritt des Befestigens des Probenstücks Q an dem Säulenabschnitt 34 durch Abscheidung beendet der Computer 22 die Abscheidung, wenn die Leitfähigkeit zwischen dem Säulenabschnitt 34 und der Nadel 18 erkannt wird.
  • Der Computer 22 ermittelt die Vollendung der Verbindung zwischen dem Probenstück Q und dem Säulenabschnitt 34 (Schritt S255) . Schritt S255 wird zum Beispiel wie folgt durchgeführt. Ein Ohmmeter wird im Voraus zwischen der Nadel 18 und der Plattform 12 montiert, um Leitfähigkeit dazwischen zu erfassen. Wenn die Nadel 18 und die Plattform 12 voneinander beabstandet sind (über den Spalt L2), ist einen elektrischer Widerstand unendlich. Wenn jedoch die Nadel 18 und die Plattform 12 mit einer leitfähigen Ablagerungsschicht beschichtet sind, um den Spalt L2 zu füllen, wird ein elektrischer Widerstand dazwischen allmählich verringert, und wenn bestätigt wird, dass der elektrische Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert oder weniger annimmt, wird ermittelt, dass eine elektrische Verbindung hergestellt ist. Darüber hinaus, basierend auf vorheriger Überlegung, wenn der Widerstandswert zwischen der Nadel 18 und der Plattform 12 den vorgegebenen Widerstandswert erreicht, weist die Ablagerungsschicht ausreichende mechanische Festigkeit auf, und es kann ermittelt werden, dass das Probenstück Q ausreichend mit dem Säulenstück 34 verbunden ist.
  • Ohne Beschränkung auf den oben beschriebenen elektrischen Widerstand, kann ein elektrischer Strom, eine Spannung oder dergleichen erkannt werden, solange eine elektrische Eigenschaft zwischen dem Säulenabschnitt und dem Probenstück Q gemessen werden kann. Wenn darüber hinaus die vorgegebene elektrische Eigenschaft (elektrischer Widerstandswert, Stromwert, Potential oder dergleichen) innerhalb der vorgegebenen Zeit nicht erfüllt wird, verlängert der Computer 22 die Zeit zum Bilden der Ablagerungsschicht. Darüber hinaus kann der Computer 22 im Voraus die optimale Zeit, in welcher die Ablagerungsschicht für den Spalt L2 zwischen dem Säulenabschnitt 34 und dem Probenstück Q gebildet werden kann, Bestrahlungsstrahlbedingungen und Gasarten für die Ablagerungsschicht ermitteln, wird die Ablagerungsbildungszeit gespeichert und kann die Bildung der Ablagerungsschicht nach der vorgegebenen Zeit gestoppt werden.
  • Zu einem Zeitpunkt, zu welchem die Verbindung zwischen dem Probenstück Q und dem Säulenabschnitt 34 bestätigt wird, stoppt der Computer 22 die Gasversorgung und die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl. Dies ist in 29 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung eines Ablagerungsfilms DM1, welcher mit dem Säulenabschnitt 34 das mit der Nadel 18 verbundene Probenstück Q verbindet, in Bilddaten ist, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden.
  • In Schritt S255 kann der Computer 22 den Verbindungszustand mit der Ablagerungsschicht DM1 ermitteln, indem eine Änderung des Absorptionsstroms der Nadel 18 erfasst wird.
  • Wenn ermittelt wird, dass das Probenstück Q und der Säulenabschnitt 34 mit der Ablagerungsschicht DM1 auf der Grundlage einer Änderung des Absorptionsstroms der Nadel 18 verbunden sind, kann der Computer 22 die Bildung der Ablagerungsschicht DM1 ungeachtet dessen stoppen, ob die vorgegebene Zeit abgelaufen ist. Wenn die Vollendung der Verbindung bestätigt ist, fährt die Ablaufsteuerung mit dem nächsten Schritt S260 fort. Wenn die Verbindung nicht vollendet ist, werden die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl und die Gaszufuhr nach der vorgegebenen Zeit gestoppt, wird die Ablagerungsschicht DM1, welche das Probenstück Q und die Nadel 18 verbindet, mit dem fokussierten Ionenstrahl abgeschnitten und das Probenstück Q an dem Nadelspitzenende wird ausrangiert. Die Ablaufsteuerung fährt mit einem Vorgang des Zurückziehens der Nadel fort (Schritt S270).
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Ablaufsteuerung des Schneiden der Ablagerungsschicht DM1 durch, welche die Nadel 18 und das Probenstück Q verbindet, um das Probenstück Q und die Nadel 18 voneinander zu trennen (Schritt S260).
  • Dies ist in oben beschriebener 29 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung einer Schneidbearbeitungsposition T2 zum Schneiden der Ablagerungsschicht DM2, welche die Nadel 18 und das Probenstück Q verbindet, in den Bilddaten ist, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden. Der Computer 22 legt als die Schneidbearbeitungsposition T2 eine Position fest, welche von einer Seitenfläche des Säulenabschnitts 34 durch eine Summe (L+Ll/2) der vorgegebenen Strecke (das heißt eine Summe des Spalts L2 von der Seitenfläche des Säulenabschnitts 34 zu dem Probenstück Q und eine Größe L3 des Probenstücks Q) L und einer Hälfte der vorgegebenen Strecke L1 des Spalts zwischen der Nadel 18 und des Probenstücks Q getrennt ist (siehe 29). Darüber hinaus kann die Schneidbearbeitungsposition T2 auf eine Position festgelegt werden, welche von der Seitenfläche durch eine Summe (L+L1) der vorgegebenen Strecke L und der vorgegebenen Strecke L1 des Spalts zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q getrennt ist. In diesem Fall wird die auf dem Nadelspitzenende verbleibende Ablagerungsschicht DM2 (Kohlenstoffablagerungsschicht) reduziert, und Reinigungsarbeitsgelegenheiten (welche später beschrieben werden) der Nadel 18 werden reduziert. Daher wird dieser Fall für die kontinuierliche automatische Probenentnahme bevorzugt.
  • Der Computer 22 kann die Nadel 18 von dem Probenstück Q durch Bestrahlen der Schneidbearbeitungsposition T2 mit dem fokussierten Ionenstrahl für eine vorgegebene Zeit trennen. Der Computer 22 schneidet nur die Ablagerungsschicht DM2 durch Bestrahlen der Schneidbearbeitungsposition T2 mit dem fokussierten Ionenstrahl für die festgelegte Zeit, um dadurch die Nadel 18 von dem Probenstück Q, ohne die Nadel 18 abzuschneiden, zu trennen. In Schritt S260 ist es wichtig, nur die Ablagerungsschicht DM2 zu schneiden. Mit dieser Konfiguration kann die Nadel 18, welche einmal eingestellt wurde, wiederholt verwendet werden kann, ohne dass sie für eine lange Zeit ausgetauscht wird, und somit kann die automatische Probenentnahme fortlaufend ohne Eingriff der Bedienperson wiederholt werden. Dies ist in 30 gezeigt, welche ein Diagramm zur Darstellung eines Zustandes, in welchem die Nadel 18 von dem Probenstück Q getrennt ist, in Bilddaten ist, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden. Ein Rückstand der Ablagerungsschicht DM2 ist auf dem Nadelspitzenende abgelagert.
  • Der Computer 22 ermittelt, ob die Nadel 18 von dem Probenstück Q getrennt ist, indem die Leitfähigkeit zwischen dem Probenstückhalter P und der Nadel 18 erfasst wird (Schritt S265) . Selbst nachdem die Schneidbearbeitung beendet ist, das heißt, selbst nachdem der fokussierte Ionenstrahl über die vorgegebene Zeit aufgebracht wurde, um die Ablagerungsschicht DM2 zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q an der Schneidbearbeitungsposition T2 zu schneiden, wenn Leitfähigkeit zwischen dem Probenstückhalter P und der Nadel 18 erfasst wird, ermittelt der Computer 22, dass die Nadel 18 nicht von dem Probentisch 33 getrennt ist. Wenn ermittelt wird, dass die Nadel 18 nicht von dem Probenstückhalter P getrennt ist, stellt der Computer 22 der Bedienperson eine Benachrichtigung, dass die Trennung zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q nicht vollendet ist, durch Anzeige auf der Anzeigevorrichtung 21 oder einen Alarmton bereit. Dann wird die Ausführung der nachfolgenden Ablaufsteuerung gestoppt. Wenn im Gegensatz dazu die Leitfähigkeit zwischen dem Probenstückhalter P und der Nadel 18 nicht erfasst wird, ermittelt der Computer 22, dass die Nadel 18 von dem Probenstück Q getrennt ist und setzt die Ausführung der nachfolgenden Ablaufsteuerung fort.
  • Nach Ermitteln, dass die Trennung zwischen dem Probenstück Q und der Nadel 18, welche in der Stellung in dem Stellungssteuermodus gesteuert worden sind, in welchem die Nadel 18 um einen vorgegebenen Winkel gedreht wird, beendet ist, erfasst der Computer 22 die Ränder (Kontur) der Nadel 18 in einem Drehzustand und Positionskoordinaten des Rückstands der Ablagerungsschicht DM2 aus den Bilddaten, welche durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl erzielt wurden (Schritt S270). 31 ist zum Beispiel ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Zustands, in welchem eine Probenstückstellung um 180° gedreht ist, und Darstellung der Schneidbearbeitungsposition T2 zum Schneiden der Ablagerungsschicht DM2, welche die Nadel 18 und das Probenstück Q verbindet, in den Bilddaten ist, welche mit dem fokussierten Ionenstrahl bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurden. Ferner ist 32 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Zustands, nachdem die Schneidbearbeitung mit dem fokussierten Ionenstrahl an der Schneidbearbeitungsposition T2 von 31 durchgeführt worden ist, um die Trennung zwischen dem Probenstück Q und der Nadel 18 zu vollenden. Ein Zustand, in welchem ein Rückstand DM2a der Ablagerungsschicht DM2 auf der Nadel 18 von 32 abgelagert ist und in welchem die Ablaufsteuerung mit dem Probenstückaufnahmeschritt in der nächsten Folge der automatischen Probenentnahme fortgefahren ist, wird in 33 gezeigt. Wenn zum Beispiel in 32 die Nadel 18 sich dem Probenstück Q nähert und wenn die Höhe zwischen einer oberen Randendfläche 18a der Nadel 18 und einer Probenfläche Sb ausgerichtet ist, wird eine Stufe, welche einer Höhe des Rückstands DM2a in der Z-Richtung entspricht, erzeugt, um die für die Bildungsbearbeitung der Ablagerungsschicht DM2 erforderliche Zeit nach Annähern zu erhöhen und die Haftfestigkeit zu reduzieren. Daher ist es für die Nadel 18 erwünscht, sich dem Probenstück Q jedes Mal in einem Zustand zu nähern, in welchem es keinen Rückstand DM2a auf einem Spitzenendabschnitt der Nadel 18 gibt.
  • Ein Beispiel zum Beseitigen des Rückstands DM2a wird beschrieben. Zum Beispiel ist 34 ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Suchvorgangs, nach der Trennung von dem Probenstück Q durch die Schneidbearbeitung der Ablagerungsschicht DM2, nach Pixeln 18P, welche an Grenzpositionen zwischen dem Hintergrund BG und der Nadel 18 vorhanden sind und einen vorgegebenen Unterschied in der Helligkeit in Bezug auf den Hintergrund BG in einer Suchrichtung USD für eine obere Fläche in dem Sichtfeld und in einer Suchrichtung LSD für eine untere Fläche in dem Sichtfeld aufweisen, um die Ränder der Nadel 18 durch den Computer 22 aus Bilddaten zu extrahieren, welche durch die Bestrahlung mit dem geladenen Partikelstrahl erzielt wurden. Der Computer 22 wählt ferner eine Vielzahl von repräsentativen Pixeln 18USP aus den Pixeln 18P aus und ermittelt eine obere Randpunktfolge 18UES der Nadel 18 auf der Grundlage von Positionskoordinaten der repräsentativen Pixel 18USP durch Approximation, zum Beispiel ein Verfahren der kleinsten Quadrate. Wenn die repräsentativen Pixel 18USP von dem Spitzenendabschnitt ausgewählt werden, wird die Zuverlässigkeit der oberen Randpunktfolge 18 UES, welche ein Approximationsergebnis ist, durch den Einfluss des Rückstands DM2a verringert. Deshalb werden die repräsentativen Pixel 18USP aus vorgegebenen Punkten, welche den Spitzenendabschnitt vermeiden, ausgewählt, wie beispielsweise die Anbringungsabschnittsseite und ein Zwischenabschnitt, welcher den Bereich des Spitzenendabschnitts ausschließt, in welchem der Rückstand DM2a abgelagert sein kann. Als Nächstes erkennt der Computer 22 eine Gruppe von Pixeln, welche sich auf der oberen Seite in dem Bild in Bezug auf die obere Randpunktfolge 18UES der Nadel 18 befinden und einen vorgegebenen Unterschied in der Helligkeit in Bezug auf den Hintergrund BG aufweisen, als den Rückstand DM2a der auf der Nadel 18 abgelagerten Ablagerungsschicht DM2. 35 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Zustands, in welchem ein Abgratbearbeitungsbereich T3 zum Entfernen des Rückstands DM2a auf der Grundlage von Positionsinformation des erkannten Rückstands DM2a ermittelt wird.
  • Um darüber hinaus die Ränder der Nadel 18 und die Position des Rückstands DM2a zu erfassen, kann derartige Ablaufsteuerung als Überlagerung des Vorlagenbilds, welches im Voraus durch die Bestrahlung mit dem geladenen Partikelstrahl erfasst wurde, um Unterschiede zu extrahieren, verwendet werden.
  • Durch Vektorabtastung des fokussierten Ionenstrahls über Pixel in einem Bearbeitungsbereich T3 von 35 führt der Computer 22 Abgratbearbeitung an dem auf der Nadel 18 abgelagerten Rückstand DM2a aus (Schritt S280) . Ein schematisches Diagramm zur Darstellung eines Zustands, in welchem die Entfernung des Rückstands DM2a vollendet ist, stellt 36 dar, und es ist erwünscht, dass die Ablaufsteuerung jedes Mal in solchem Zustand mit der nächsten Folge der automatischen Probenentnahme fortfährt. Darüber hinaus kann der Computer 22 eine Helligkeit der Pixel des Rückstands der Ablagerungsschicht DM2 oder der Nadel 18 vor der Bestrahlung mit dem geladenen Partikelstrahl und eine Helligkeit des Hintergrunds BG speichern, um eine Änderung der Helligkeit, welche durch Sputtern durch die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl bei Bedarf verursacht wird, zu überwachen und eine Dosiermenge einzustellen, und kann die Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl zu einem Zeitpunkt stoppen, wenn zum Beispiel die Helligkeit der Pixel gleich der Helligkeit des Hintergrunds wird. Die Abgratbearbeitung wird in dem Zustand durchgeführt, in welchem die Nadel 18 in dem Probenstück-Montageschritt der automatischen Probenentnahme gedreht ist. Daher ist es nicht erforderlich, die Plattform separat in eine Position zum Durchführen der Nadelreinigungsbearbeitung, Abtasten oder Erkennen der Nadelspitzenposition zu bewegen, und somit kann die erforderliche Zeit verringert werden.
  • Als nächstes wird eine Beschreibung eines ersten Modifikationsbeispiels der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben.
  • In 37 ist ein Beispiel einer Lagebeziehung zum Zeitpunkt des Ausrichtens der Höhenpositionen der oberen Randendfläche 18a der Nadel 18 und der Probenfläche Sb durch Steuern der Nadel 18 dargestellt, wenn eine Dicke einer Spitzenendfläche der Nadel 18 vergrößert ist. Um unbeabsichtigten Kontakt zwischen der unteren Flächenseite der Nadel 18 und der Probe S zu vermeiden, ist es erwünscht, dass die Nadel 18 von der oberen Flächenseite einer Anspitzbearbeitung unterzogen wird. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist das Verfahren des Entfernens des Rückstands DM2a auf der Nadel 18 durch die Abgratbearbeitung beschrieben worden, jedoch wird in dem ersten Modifikationsbeispiel eine Beschreibung der Anspitzbearbeitung der Nadel 18 unter Verwendung der Randerkennung der Nadel 18 gegeben.
  • Durch Definieren des Bearbeitungsbereichs mit dem fokussierten Ionenstrahl zum Durchführen von Formgebung an jedem Satz von Positionskoordinaten der als der Rückstand DM2a der Ablagerungsschicht DM2 extrahierten Pixel oder der Nadel 18 verzweigt der Computer 22 zu Vorgängen mit verschiedenen Bearbeitungsbereichen basierend auf nachstehend zu beschreibender Ermittlung. Der Computer 22 misst einen Abstand zwischen einem Spitzenendseitenpunkt-Pixel 18UEP der oberen Randpunktfolge 18UES und einem Spitzenendseitenpunkt-Pixel 18LEP einer unteren Randpunktfolge 18LES innerhalb der Bilddatenebene der Nadel 18 als eine Dicke NT des Spitzenendes der Nadel 18. Wenn die Dicke NT ein festgelegter, vorgegebener Anfangswert NTa (zum Beispiel 1 µm) oder weniger ist, wird der fokussierte Ionenstrahl vektorabgetastet, während er auf die Pixelgruppe des Rückstands DM2a begrenzt wird, wie es oben beschrieben wurde. Wenn darüber hinaus die Dicke NT den Anfangswert NTa überschreitet, wird ein Bearbeitungsumfang geändert. Als Nächstes wird eine Beschreibung der Ausführungsform gegeben, bei welcher der Bearbeitungsumfang geändert wird. In 38 ist ein Vorgang zum Zeitpunkt der Randerkennung der Nadel 18 während der Ablaufsteuerung in solchem Schritt dargestellt. Der Vorgang des Suchens nach den Pixeln 18P mit unterschiedlicher Helligkeit ist der gleiche wie in 34. Der Computer 22 definiert den Bearbeitungsbereich auf der Grundlage des Ergebnisses der Ermittlung der Dicke NT, so dass die Dicke NT der Nadel 18 als Bearbeitungsergebnis innerhalb des eingestellten vorgegebenen Anfangswerts NTa liegt. Der Computer 22 legt einen Bearbeitungsbereich T4 fest, welcher von einer Punktfolge durch Verlagern der oberen Randpunktfolge 18UES innerhalb der Bildebene der extrahierten Nadel 18 um eine Strecke, welche durch Subtraktion einer vorgegebenen Dicke von der Dicke NT in einer -Y-Richtung in dem Bild erzielt wird, und der oberen Randpunktfolge 18UES der Nadel 18 umgeben wird, und welcher einen Bereich bis zu einer spezifizierten Länge (zum Beispiel 100 µm) in der X-Richtung und den als den Rückstand DM2a extrahierten Bereich enthält. Der fokussierte Ionenstrahl wird über Pixeln, welche sich innerhalb des Bearbeitungsbereichs T4 befinden, vektorabgetastet, um die Anspitzbearbeitung durchzuführen. 39 ist ein schematisches Diagramm zur Darstellung einer Lagebeziehung zwischen dem oben genannten Bearbeitungsbereich T4 und der Nadel 18.
  • Als Nächstes wird eine Beschreibung eines zweiten Modifikationsbeispiels der oben beschriebenen Ausführungsform gegeben. Bei der obigen Beschreibung ist ein Verfahren beschrieben worden, bei welchem die Abgratbearbeitung des Rückstands DM2a auf der Nadel 18 und die Anspitzbearbeitung der Nadel 18 nach der Trennung des Probenstücks und der Nadel (Schritt S260) durch die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, jedoch wird bei dem zweiten Modifikationsbeispiel eine Beschreibung einer Ausführungsform gegeben, bei welcher die Abgratbearbeitung des Rückstands DM2a auf der Nadel 18 und die Anspitzbearbeitung der Nadel 18 gleichzeitig mit der Trennung durchgeführt werden.
  • Der Computer 22 kann den Rückstand der Ablagerungsschicht DM2 oder die Nadel 18 mit dem fokussierten Ionenstrahl zu dem Zeitpunkt der Trennung zwischen der Nadel 18 und dem Probenstück Q bestrahlen. Indem die Trennung und die Abgratbearbeitung zum gleichen Zeitpunkt durchgeführt werden, ist es möglich, die zum Erfassen der Bilddaten erforderliche Abtastdauer zu verringern. 40 ist zum Beispiel ein schematisches Diagramm von Bilddaten, welche durch Bestrahlen der Nadel 18 und des Probenstücks Q mit dem fokussierten Ionenstrahl durch die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl erfasst wurden, bevor die Nadel 18 und das Probenstück Q voneinander getrennt werden. Ferner ist 41 ein schematisches Diagramm eines Vorgangs zum Extrahieren der Randpunktfolgen nahe des Verbindungsabschnitts zwischen der Nadel 18 und des Probenstücks Q in dem Zustand von 40. Der Computer 22 ermittelt nach Extrahieren der oberen Randpunktfolge 18UES und der unteren Randpunktfolge 18LES der Nadel 18 auf der Grundlage des gleichen Verfahrens, wie es oben beschrieben wurde, Positionskoordinaten von Seitenflächenrändern auf der Grundlage der Information der Länge L in der X-Richtung des Probenstücks Q, welche im Voraus festgelegt wird, und definiert einen Bearbeitungsbereich T2a durch Ausweitung zu dem Seitenflächenrand auf der Seite der Nadel 18 des Probenstücks Q (41) . Ferner kann durch Anwendung der oben genannten Verzweigung, nachdem die Nadelspitzenform erkannt wurde, der Bearbeitungsbereich T2a, welcher durch Einschließen des Bearbeitungsbereichs T2 in den Bearbeitungsbereich T3 und den Bearbeitungsbereich T4 erzielt wird, definiert werden. Darüber hinaus kann, nachdem die Ränder der Nadel 18 extrahiert sind, Suchen in der horizontalen Richtung innerhalb der Bildebene durchgeführt werden, um eine Seitenflächenrand-Punktfolge des Probenstücks Q zu extrahieren, um dadurch den Bereich des Bearbeitungsbereichs T2a zu definieren. Über den Bearbeitungsbereich T2a nach der Erweiterung wird wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform der fokussierte Ionenstrahl vektorabgetastet, um Bearbeitung auszuführen.
  • Als Nächstes führt der Computer 22 Nadelrückzug-Ablaufsteuerung durch (Schritt S290). Der Computer 22 bewegt die Nadel 18 um die vorgegebene Strecke durch den Plattformantriebsmechanismus 19 von dem Probenstück Q weg. Der Computer 22 hebt die Nadel 18 nach oben in der vertikalen Richtung, das heißt in der positiven Richtung der Z-Richtung, um zum Beispiel 2 mm oder 3 mm an. Dies ist in 42 und 43 gezeigt, welche eine schematische Darstellung (42) des Zustands, in welchem die Nadel 18 nach oben von dem Probenstück Q in einem Bild zurückgezogen ist, welches mit dem fokussierten Ionenstrahl in der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt wurde, und eine schematische Darstellung (43) des Zustands in einem Bild sind, welches mit dem Elektronenstrahl erzielt wurde.
  • Als Nächstes wird ermittelt, ob eine Probenentnahme von einer anderen Position in der gleichen Probe S fortlaufend durchzuführen ist (Schritt S300). Das Festlegen der zu entnehmenden Anzahl wird im Voraus in Schritt S010 registriert, und daher greift der Computer 22 auf die Daten zurück, um den nächsten Schritt zu ermitteln. Wenn die Probenentnahme fortlaufend durchzuführen ist, kehrt die Ablaufsteuerung zu Schritt S030 zurück, und die nachfolgende Ablaufsteuerung wird, wie oben beschrieben, fortgesetzt, um die Arbeit der Probenentnahme auszuführen. Wenn die Probenahme nicht fortlaufend durchzuführen ist, wird die Ablauffolge beendet.
  • Die Erzeugung der Vorlage der Nadel in Schritt S050 kann unmittelbar nach Schritt S280 durchgeführt werden. Daraus ergibt sich, dass in Schritten der Vorbereitung der nächsten Folge der Probenentnahme es nicht notwendig ist, Schritt S050 in der nächsten Folge der Probenahme durchzuführen und die Schritte können vereinfacht werden.
  • Wie oben beschrieben wurde, wird die Folge des automatischen Probenentnahmebetriebs beendet.
  • Der oben genannte Ablauf vom Anfang bis zum Ende ist lediglich ein Beispiel, und Schritte können miteinander vertauscht oder übersprungen werden, solange der Gesamtablauf nicht gestört ist.
  • Durch den oben genannten fortlaufenden Betrieb vom Anfang bis zum Ende kann der Computer 22 Probenentnahmebetrieb ohne Bedienereingriff ausführen. Mit dem oben genannten Verfahren kann an der Probe wiederholt ohne Austausch der Nadel 18 Probenentnahme durchgeführt werden, und somit kann eine große Anzahl von Probenstücken Q fortlaufend unter Verwendung der gleichen Nadel 18 entnommen werden.
  • Daraus ergibt sich, dass die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl eine große Anzahl von Probenstücken Q aus einer Probe S automatisch vorbereiten kann, ohne die gleiche Nadel 18 durch Trennen und Isolieren des Probenstücks Q aus der Probe S zu formen, und ferner ohne die Nadel 18 selbst bei wiederholter Nutzung auszutauschen. Die Probenentnahme kann ohne manuelle Bedienung durch die Bedienperson wie im Stand der Technik ausgeführt werden.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst der Computer 22 auch Software-Funktionseinheiten oder Hardware-Funktionseinheiten, wie beispielsweise ein LSI.
  • Darüber hinaus ist bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein zugespitztes, nadelartiges Element als ein Beispiel der Nadel 18 beschrieben, jedoch kann das Spitzenende als Form zum Beispiel eine flache Meißelform aufweisen.
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall anwendbar, bei welchem zumindest das zu isolierende Probenstück Q aus Kohlenstoff besteht. Das Probenstück Q kann zu einer gewünschten Position unter Verwendung der Vorlage und der Spitzenendpositionskoordinaten bei der vorliegenden Erfindung bewegt werden. Mit anderen Worten, wenn das isolierte Probestück Q zu dem Probenstückhalter P zu übertragen ist, während es an dem Spitzenende der Nadel 18 befestigt ist, kann das Probenstück Q gesteuert werden, um sich dem Probenstückhalter P auf einen vorgegebenen Spalt zu nähern und zu stoppen unter Verwendung der wirklichen Spitzenendkoordinaten (Spitzenendkoordinaten des Probenstücks), welche von sekundären Elektronenbildern erzielt werden, indem die Nadel 18 mit dem daran angebrachten Probenstück Q mit dem geladenen Partikelstrahl bestrahlt wird, und der Vorlage der Nadel 18, welche auf der Grundlage des Absorptionsstrombilds der Nadel 18 mit dem daran angebrachten Probenstück Q gebildet wird.
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch auf eine andere Vorrichtung anwendbar. Bei einer Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl zum Beispiel, welche dafür ausgelegt ist, elektrische Eigenschaften eines winzigen Abschnitts zu messen, indem eine Probe damit in Kontakt gebracht wird, insbesondere bei einer Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl, bei welcher ein Metallprüfkopf in einer Probenkammer eines Raster-Elektronen-Mikroskops mit dem Elektronenstrahl der geladenen Partikelstrahlen enthalten ist, und bei welcher ein Wolframprüfkopf mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen an dem Spitzenende davon zur Messung verwendet wird, um den Prüfkopf mit einem leitfähigen Abschnitt eines feinen Bereichs in Kontakt zu bringen, kann die Spitze des Wolframprüfkopfs aufgrund des Hintergrunds, zum Beispiel ein Verdrahtungsmuster in einem normalen sekundären Elektronenbild, nicht erkannt werden. Die Erkennung der Wolframprobe kann durch das Absorptionsstrombild erleichtert werden, aber das Spitzenende der Kohlenstoff-Nanoröhrchen kann nicht erkannt werden, woraus sich ergibt, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchen nicht mit dem Messpunkt in Kontakt gebracht werden können, was wichtig ist. Um dieses Problem zu beheben, kann durch Verwendung des Verfahrens des Identifizierens der wirklichen Spitzenendkoordinaten der Nadel 18 mit den sekundären Elektronenbildern und Erzeugens der Vorlage mit dem Absorptionsstrombild bei der vorliegenden Erfindung der Prüfkopf mit den Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu der bestimmten Messposition bewegt und mit ihr in Kontakt gebracht werden.
  • Das durch die oben beschriebene Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung vorbereitete Probenstück Q kann in eine andere Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl eingebracht werden, und die Vorrichtungsbedienperson kann das Probenstück Q vorsichtig auf eine Dicke betreiben und bearbeiten, welche dünn genug ist für die Analyse mit einem Transmissions-Elektronenmikroskop. Die Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusammen mit einer wie oben beschriebenen Vorrichtung mit fokussiertem Ionenstrahl verwendet werden, so dass eine große Anzahl von Probenstücken Q an dem Probenstückträger P ohne Bedienereingriff während der Nacht befestigt werden und die Vorrichtungsbedienperson tagsüber das Probenstück Q vorsichtig in eine ultradünne Probe für das Transmissions-Elektronenmikroskop bearbeiten kann. Daher wird im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem die Reihe von Arbeiten von der Isolierung der Probe zur Bearbeitung der Probe in ein dünnes Teil auf der Arbeit der Vorrichtungsbedienperson an der Vorrichtung beruht, psychische und physische Belastung der Vorrichtungsbedienperson deutlich verringert und die Arbeitseffizienz somit erhöht.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind als Beispiele dargestellt und sollen den Umfang der Erfindung nicht begrenzen. Diese neuen Ausführungsformen können in verschiedenen anderen Formen umgesetzt werden, und verschiedene Arten von Weglassungen, Ersetzungen und Änderungen können daran vorgenommen werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Diese Ausführungsformen und Modifikationen davon werden vom Umfang und Wesen der Erfindung eingeschlossen und werden von den Umfängen der in den beigefügten Ansprüchen und ihrer Äquivalente beschriebenen Erfindung eingeschlossen.
  • Zum Beispiel ist bei der Vorrichtung 10 mit geladenem Partikelstrahl gemäß der vorliegenden Erfindung die Nadel 18 als Mittel zum Isolieren des Probenstücks Q beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch darauf nicht beschränkt, und eine Pinzette, welche genau arbeitet, kann stattdessen verwendet werden. Unter Verwendung der Pinzette kann das Probenstück Q ohne die Ablagerung isoliert werden, und es gibt zum Beispiel keine Sorge beim Verschleißen des Spitzenendes. Selbst wenn die Nadel 18 verwendet wird, ist die Verbindung mit dem Probenstück Q nicht auf die Ablagerung beschränkt. Die Nadel 18 kann zum Beispiel mit dem Probenstück Q in Kontakt gebracht werden, während die Nadel 18 mit elektrostatischer Kraft beaufschlagt wird, und die Verbindung zwischen dem Probenstück Q und der Nadel 18 kann durch elektrostatische Adsorption hergestellt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016050853 [0002]

Claims (7)

  1. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl, welche dafür ausgelegt ist, automatisch Schritte des Isolierens eines Probenstücks aus einer Probe, Veränderns einer Stellung des Probenstücks und Befestigens des Probenstücks an einem Probenstückhalter durchzuführen, wobei die Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl umfasst: ein optisches Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl, welches dafür ausgelegt ist, einen geladenen Partikelstrahl aufzubringen; eine Probenplattform, auf welcher die Probe zu platzieren ist, und welche dafür ausgelegt ist, sich zu bewegen; eine Nadel, welche einen Bewegungsmechanismus umfasst, wobei der Bewegungsmechanismus eine Drehachse umfasst und dafür ausgelegt ist, das Probenstück zu halten und zu tragen; einen Halterbefestigungstisch, welcher dafür ausgelegt ist, den Probenstückhalter, zu dem das Probenstück überführt wird, zu halten; einen Gasversorgungsabschnitt, welcher dafür ausgelegt ist, ein Gas zuzuführen, aus welchem eine Ablagerungsschicht durch Aufbringung eines fokussierten Ionenstrahls zu bilden ist; und einen Computer, welcher dafür ausgelegt ist, eine Steuerung durchzuführen, so dass ohne Drehen der Nadel, mit welcher das Probenstück an dem Probenstückhalter befestigt ist, die auf der Nadel abgeschiedene Ablagerungsschicht mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem mit geladenem Partikelstrahl bestrahlt wird.
  2. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß Anspruch 1, wobei der Computer dafür ausgelegt, die Ablagerungsschicht und die Nadel mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen.
  3. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß Anspruch 2, wobei der Computer dafür ausgelegt ist, die Bearbeitung des Entfernens einer Endfläche der Nadel durch Bestrahlen der Endfläche mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl durchzuführen, wobei die Endfläche gebildet wird, wenn das Probenstück und die Nadel voneinander getrennt werden.
  4. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei der Computer dafür ausgelegt ist, eine Seite der Nadel, auf welcher die Ablagerungsschicht abgelagert ist, mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen.
  5. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Computer dafür ausgelegt, eine Seite der Nadel, auf welcher die Ablagerungsschicht abgelagert ist, mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen, wenn eine Dickenabmessung eines Spitzenendes der Nadel einen vorgegebenen Wert überschreitet, um Bearbeitung durchzuführen, so dass die Dickenabmessung unter den vorgegebenen Wert fällt.
  6. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Computer dafür ausgelegt, das Aufbringen des geladenen Partikelstrahls aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu beenden, in Abhängigkeit von einer Änderung in der Helligkeit jedes Pixels in Bilddaten der Ablagerungsschicht und der Nadel, wobei die Bilddaten durch Bestrahlen der Ablagerungsschicht und der Nadel mit dem geladenen Partikelstrahl erfasst werden.
  7. Vorrichtung mit geladenem Partikelstrahl gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Computer dafür ausgelegt, die auf der Nadel abgeschiedene Ablagerungsschicht mit dem geladenen Partikelstrahl aus dem optischen Bestrahlungssystem für geladenen Partikelstrahl zu bestrahlen, wenn die Nadel und das Probenstück voneinander getrennt sind.
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