JP2021051922A - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集束イオンビームの複数の照射位置のそれぞれに対し、ユーセントリック高さに自動で精度よく合わせることができる集束イオンビーム装置を提供する。【解決手段】電子ビーム鏡筒１０と、集束イオンビーム鏡筒２０と、チルト軸ＴＡを中心にチルト可能で、かつ高さ方向に移動可能な試料ステージ５０と、を有する集束イオンビーム装置１００において、試料２００に対し、集束イオンビームを照射する複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３を指定したとき、各照射位置の平面座標を取得する座標取得手段６Ａと、平面座標に基づき、各照射位置において電子ビームと集束イオンビームとが一致する交差位置に、ユーセントリック高さZsが一致するよう、試料ステージをユーセントリック高さZsに移動させる移動量を算出する移動量算出手段６Ｂと、各照射位置において、移動量に応じて試料ステージをユーセントリック高さZsに移動させる試料ステージ移動制御手段６Ｃと、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電子ビーム鏡筒と集束イオンビーム鏡筒とを備えた集束イオンビーム装置に関する。

従来から、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に対し、さらに試料に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射して断面を形成する集束イオンビーム鏡筒を実装したＦＩＢ-ＳＥＭ装置が用いられている。これにより、集束イオンビームで加工した断面にＳＥＭから電子ビームを照射し、一つの装置内で試料の断面加工と、断面の観察や測定をその場で行うことができる。
ところで、ＦＩＢ装置を用いてステージ駆動により試料を傾斜（チルト））させて試料の特定位置の加工や観察を行う場合、傾斜動作によって特定位置が視野から外れることがある。

そこで、傾斜動作によっても特定位置が視野から外れないよう、ユーセントリック高さに試料を配置するステージ機構を備えたＦＩＢ装置が開発されている（特許文献１）。
ここで、「ユーセントリック高さ」とは、試料ステージ上に試料を載置した状態で、観察中に試料を傾斜させても観察像上の特定位置が動かないときの試料ステージの高さである。ＦＩＢ-ＳＥＭ装置の場合、集束イオンビームと電子ビームの交差位置が、ユーセントリック高さにおけるステージ上の試料位置（ユーセントリック位置）に一致するように当該ステージの高さを調整する。つまり、ユーセントリック位置は、ユーセントリック高さに試料の厚み（試料ホルダを用いる場合はさらに試料ホルダの厚み）を加算した高さである。
これにより、傾斜動作をしながら試料の特定位置のＦＩＢ加工及びＳＥＭ観察を行っても、傾斜動作の前後でＦＩＢ及びＳＥＭの視野から特定位置が外れることがない。よって、効率よく加工観察を行うことができる。

特開２０１６−７２０８９号公報

しかしながら、集束イオンビームで試料を加工する際には、試料表面の複数の位置で加工を行いたいという要望があり、各位置に試料ステージを移動させる毎に、ユーセントリック高さに試料ステージのチルト軸を合わせるのは煩雑である。
又、最初の位置で合わせ込んだユーセントリック高さを、他の位置でも一定であるとみなして測定することもある。しかしながら、試料の凹凸等によりユーセントリック高さは変化するので、試料をチルトさせた際に視野から対象部位が外れるおそれがある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、試料における集束イオンビームの複数の照射位置のそれぞれに対し、ユーセントリック高さに自動で精度よく合わせることができる集束イオンビーム装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の集束イオンビーム装置は、試料に電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、前記試料に集束イオンビームを照射するための集束イオンビーム鏡筒と、前記試料が直接又は間接的に載置され、前記電子ビームと前記集束イオンビームとに直交するチルト軸を中心にチルト可能で、かつ高さ方向に移動可能な試料ステージと、を有する集束イオンビーム装置において、前記試料に対し、前記集束イオンビームを照射する複数の照射位置を指定したとき、各照射位置の平面座標を取得する座標取得手段と、前記平面座標に基づき、前記各照射位置において前記電子ビームと前記集束イオンビームとが一致する交差位置に、ユーセントリック高さZsが一致するよう、前記試料ステージを前記ユーセントリック高さZsに移動させる移動量を算出する移動量算出手段と、前記各照射位置において、前記移動量に応じて前記試料ステージをユーセントリック高さZsに移動させる試料ステージ移動制御手段と、をさらに有することを特徴とする。

この集束イオンビーム装置によれば、試料表面の照射位置をユーセントリック位置にした状態で、集束イオンビームを照射して各種加工やデポジション等を行った後、照射位置を所定角度チルトさせて観察等をすることができる。
そして、照射位置の加工、観察が終了すると、次の照射位置でそれぞれ自動的にユーセントリック高さに合わせられるので、作業効率が向上する。又、手動でユーセントリック高さを設定する場合に比べ、各照射位置がユーセントリック高さから外れることを抑制でき、試料をチルトさせた際に視野から各照射位置が外れることを抑制できる。

本発明の集束イオンビーム装置において、前記試料ステージ移動制御手段は、前記試料ステージの水平面に平行で前記チルト軸に直交するY軸方向への前記照射位置のズレ量Lを補償するよう、前記試料ステージを前記Y軸方向に移動させてもよい。
例えば個々の集束イオンビーム装置における試料ステージの取付け誤差（機差）による各照射位置に試料ステージの移動機構を移動させたときのズレや、移動機構を構成するピアゾ素子、ステッピングモータ等のアクチュエータの実際の移動量のズレの他、ユーセントリック高さを求める際の試料のＳＥＭ画像を生成する電子ビームのビーム軸からの曲がり等に起因して、Y軸方向へズレ量Lが発生することがある。
そこで、この集束イオンビーム装置によれば、ズレ量Lを補償するので、試料の観察位置等から外れることを抑制できる。

本発明の集束イオンビーム装置において、前記試料ステージ移動制御手段は、前記ズレ量Lに由来する前記ユーセントリック高さZsの変動を反映させて前記移動量を算出してもよい。
この集束イオンビーム装置によれば、ズレ量Lを補償するので、ユーセントリック高さZsの測定精度が向上する。

本発明の集束イオンビーム装置において、前記ズレ量Lは見積もられた所定の値であるか、又は前記移動量算出手段が前記ユーセントリック高さZsを算出する際に求めた計算値であってもよい。

本発明の集束イオンビーム装置は、前記試料ステージに配置された前記試料表面の所定の平面座標における前記ユーセントリック高さZseを記憶する記憶部をさらに備え、前記移動量算出手段は、前記記憶部に記憶された前記ユーセントリック高さZseを参照し、前記所定の平面座標と前記各照射位置との間の座標の差に基づき、前記各照射位置における前記ユーセントリック高さZsを推定してもよい。
この集束イオンビーム装置によれば、複数の照射位置について加工の都度ユーセントリック高さZsを算出する必要がなく、複数の照射位置についての連続的な加工及び観察を自動化することが可能となる。

本発明の集束イオンビーム装置において、前記記憶部は、前記所定の平面座標における前記ズレ量Leを前記ユーセントリック高さZseに関連付けて記憶し、前記移動量算出手段は、前記記憶部に記憶された前記ズレ量Leを参照し、前記所定の平面座標と前記各照射位置との間の座標の差に基づき、前記各照射位置における前記ズレ量Lをさらに推定してもよい。
この集束イオンビーム装置によれば、複数の照射位置について加工の都度ユーセントリック高さZsを算出しなくても、ズレ量Lを推定できる。

本発明の集束イオンビーム装置において、前記記憶部は、前記所定の平面座標における前記ユーセントリック高さZseの測定時の当該平面に直交する軸回りの回転角R値を、前記ズレ量Leを前記ユーセントリック高さZseに関連付けて記憶し、前記移動量算出手段は、前記記憶部に記憶された前記R値を参照し、前記所定の平面座標の前記R値と前記各照射位置の前記R値の間の類似度に基づき、前記各照射位置における前記ズレ量Lを推定してもよい。
この集束イオンビーム装置によれば、ズレ量Lに影響を与えるR値の類似度を考慮して、所定の平面座標を記憶部から抽出するので、ズレ量Lの推定精度が向上する。

本発明によれば、試料における集束イオンビームの複数の照射位置のそれぞれに対し、ユーセントリック高さに自動で精度よく合わせることができる。

本発明の実施形態に係る集束イオンビーム装置の全体構成を示す図である。 試料ステージの拡大斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る集束イオンビーム装置による処理フローを示す図である。 第１の実施形態におけるユーセントリック高さＺｓの算出方法の一例を示す図である。 チルト前後の照射位置を示す図である。 ユーセントリック高さＺｓ、及び高さ方向の移動量の算出順序の一例を示す図である。 Ｙ軸方向のズレＬが生じたときの、チルト前後の照射位置を示す図である。 第２の実施形態におけるユーセントリック高さＺｓの算出方法の一例を示す図である。 ２つのチルト角で試料表面をチルトさせてＺｓ及びＬを共に算出する方法を示す図である。 Ｌを見積もるためのテーブル（マッピング）を示す図である。 試料ステージに載置した試料のＸＹ平面図である。 記憶部に記憶された試料の所定の平面座標におけるユーセントリック高さ及びズレ量を示すテーブルのデータ構成を示す図である。 図１２のテーブルのＲ値を用いたユーセントリック高さの推定方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る集束イオンビーム装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１において、集束イオンビーム装置１００は、電子ビーム鏡筒（ＳＥＭ鏡筒）１０と、集束イオンビーム鏡筒（ＦＩＢ鏡筒）２０と、気体イオンビーム鏡筒３０と、二次電子検出器４と、ガス銃５と、制御手段６と、表示手段７と、入力手段８と、試料ステージ５０及びその上に配置された試料台（試料ホルダ）５１と、を備えている。
集束イオンビーム装置１００の各構成部分の一部又は全部は真空室４０内に配置され、真空室４０内は所定の真空度まで減圧されている。

試料ステージ５０は、試料台５１を移動可能に支持し、試料台５１上には試料２００が載置されている。そして、試料ステージ５０は、試料台５１を５軸で変位させることができる移動機構を有している。
具体的には、この移動機構は、試料台５１を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸とに沿ってそれぞれ移動させるＸＹ移動機構５０ｘｙと、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸（高さ方向）に沿って移動させるＺ移動機構５０ｚと、試料台５１をＺ軸回りに回転させるローテーション機構５０ｒと、試料台５１をＸ軸に平行なチルト軸ＴＡ周りに回転させるチルト機構５０ｔとを備えている。なお、チルト軸ＴＡは、電子ビーム１０Ａ及び集束イオンビーム２０Ａの照射方向に直交する
上記移動機構は、ピアゾ素子、ステッピングモータ等の各種アクチュエータにより実現することができる。
試料ステージ５０は、試料台５１を５軸に変位させることで、試料２００を電子ビーム１０Ａ、イオンビーム２０Ａ、及び気体イオンビーム３０Ａの複数の照射位置（図２に示す各照射ビーム１０Ａ〜３０Ａが交差する照射点Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３）に移動させる。
照射点Ｐ１〜Ｐ３にて試料２００の表面（断面）に、電子ビーム１０Ａ、集束イオンビーム２０Ａ、及び気体イオンビーム３０Ａ（図２では、電子ビーム１０Ａ、集束イオンビーム２０Ａのみ表示）が照射され、加工やＳＥＭ観察が行われる。

制御手段６は、中央演算処理装置としてのＣＰＵと、データやプログラムなどを格納する記憶部６Ｍ（ＲＡＭおよびＲＯＭ）と、外部機器との間で信号の入出力を行う入力ポートおよび出力ポートとを備えるコンピュータで構成することができる。制御手段６は、記憶部６Ｍに格納されたプログラムに基づいてＣＰＵが各種演算処理を実行し、集束イオンビーム装置１００の各構成部分を制御する。そして、制御手段６は、電子ビーム鏡筒１、集束イオンビーム鏡筒２、気体イオンビーム鏡筒３０、二次電子検出器４、及び試料ステージ５０の制御配線等と電気的に接続されている。
制御手段６は、後述する座標取得手段６Ａ、移動量算出手段６Ｂ、及び試料ステージ移動制御手段６Ｃを有する。
また制御手段６は、ソフトウェアの指令やオペレータの入力に基づいて試料ステージ５０を駆動し、試料２００の位置や姿勢を調整して試料２００表面への電子ビーム１０Ａ、イオンビーム２０Ａ、及び気体イオンビーム３０Ａの照射位置や照射角度を調整できるようになっている。
なお、制御手段６には、オペレータの入力指示を取得するキーボード等の入力手段８と、試料の画像等を表示する表示手段７とが接続されている。

ＳＥＭ鏡筒１０は、図示はしないが、電子を放出する電子源と、電子源から放出された電子をビーム状に成形するとともに走査する電子光学系とを備えている。電子ビーム鏡筒１０から射出される電子ビーム１０Ａを試料２００に照射することによって、試料２００からは二次電子が発生する。この発生した二次電子を、鏡筒内の二次電子検出器（図示せず）、又は鏡筒外の二次電子検出器４で検出して試料２００の像を取得することができる。又、鏡筒内の反射電子検出器１４で反射電子を検出して試料２００の像を取得することができる。
電子光学系は、例えば、電子ビーム１０Ａを集束するコンデンサーレンズと、電子ビーム１０Ａを絞り込む絞りと、電子ビーム１０Ａの光軸を調整するアライナと、電子ビーム１０Ａを試料２００に対して集束する対物レンズと、試料２００上で電子ビーム１０Ａを走査する偏向器とを備えて構成される。

ＦＩＢ鏡筒２０は、図示はしないが、イオンを発生させるイオン源と、イオン源から放出したイオンを集束イオンビームに成形するとともに走査させるイオン光学系とを備えている。ＦＩＢ鏡筒２０から荷電粒子ビームである集束イオンビーム２０Ａを、試料２００に照射すると、試料２００からは二次イオンや二次電子等の二次荷電粒子が発生する。この二次荷電粒子を二次電子検出器４で検出して試料２００の像が取得される。また、ＦＩＢ鏡筒２０は、集束イオンビーム２０Ａの照射量を増すことで、照射範囲の試料２００をエッチング加工（断面加工）する。
イオン光学系は公知の構成を有し、例えば、集束イオンビーム２０Ａを集束するコンデンサーレンズと、集束イオンビーム２０Ａを絞り込む絞りと、集束イオンビーム２０Ａの光軸を調整するアライナと、集束イオンビーム２０Ａを試料に対して集束する対物レンズと、試料上で集束イオンビーム２０Ａを走査する偏向器とを備えて構成される。

気体イオンビーム鏡筒３０は、図示はしないが、例えばアルゴンイオンであるイオンを発生させるイオン源と、イオン源からのイオンビームを集束するコンデンサーレンズと、ブランキングと、イオンビームを絞り込むアパーチャと、イオンビームを集束する対物レンズと、を備えている。

ガス銃５は、試料２００へエッチングガス等の所定のガスを放出する。ガス銃５からエッチングガスを供給しながら試料２００に電子ビーム１０Ａ、集束イオンビーム２０Ａまたは気体イオンビーム３０Ａを照射することで、ビーム照射による試料のエッチング速度を高めることができる。又、ガス銃５から化合物ガスを供給しながら試料２００に電子ビーム１０Ａ、集束イオンビーム２０Ａ又は気体イオンビーム３０Ａを照射することで、ビームの照射領域近傍に局所的なガス成分の析出（デポジション）を行うことができる。

＜第１の実施形態＞
次に、図３を参照し、本発明の第１の実施形態に係る集束イオンビーム装置１００による処理フローについて説明する。
まず、図２に示すように、ユーザは、試料２００に対し、集束イオンビーム２０Ａを照射する複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３を指定する。この指定は、例えば表示手段７上でユーザが試料２００のＳＥＭ像上で所定位置をクリックすると、制御手段６がこの位置を取得することができる。
制御手段６（座標取得手段６Ａ）は、指定された照射位置Ｐ１〜Ｐ３を取得すると、各照射位置Ｐ１〜Ｐ３の平面（ＸＹ）座標を取得する（ステップＳ２）。

次に、制御手段６（移動量算出手段６Ｂ）は、各照射位置Ｐ１〜Ｐ３におけるユーセントリック高さＺｓ、及び高さ方向の移動量を算出する（ステップＳ４）。
この移動量は、試料ステージ５０をユーセントリック高さＺｓになるよう高さ方向に移動させる量であり、これにより試料の各照射位置Ｐ１〜Ｐ３（図２）がユーセントリック位置になる。

ここで、図４を参照し、各照射位置Ｐ１〜Ｐ３での各ユーセントリック高さＺｓの算出方法の一例について説明する。なお、図４の方法は、ユーセントリック高さＺｓの算出の際にＹ軸方向のズレＬが生じない（又は無視できる）とみなした場合に適用される。
図４において、まず、チルト前の試料表面Ｓ０において、所定方向（図４では垂直方向）から電子ビーム１０Ａを照射して照射位置Ｐ１のＹ座標（Ｙ０）を取得する。Ｙ座標の取得は図３のステップＳ２に相当する。

次に、制御手段６はチルト軸ＴＡに沿って試料を角度Θ傾けさせ、試料表面がＳ０ｔに傾く。このとき、照射位置Ｐ１のＹ座標はＹΘ０にΔＹだけ移動する（図４では右側へ移動）。
このときの移動量は、
式２：ΔＹ＝Ｙ０−ＹΘ０≒Ｚｓ×ｓｉｎΘ
、で近似でき、Ｙ０、ＹΘ０、Θは既知である。従って、
式３：Ｚｓ＝（Ｙ０−ＹΘ０）/ｓｉｎΘ
、でＺｓを求めることができる。なお、式２は記憶部６Ｍに記録されているか、ユーセントリック高さＺｓの算出プログラムに記録されており、制御手段６はこの式を読み出す。
そして、制御手段６（試料ステージ移動制御手段６Ｃ）は、Ｚ移動機構５０ｚを制御して試料表面Ｓ０を高さ方向にユーセントリック高さ（＋Ｚｓ）だけ移動させ、試料表面Ｓ１（照射位置Ｐ１）をユーセントリック位置にする（図３のステップＳ６、Ｓ８）。

なお、ＹΘ０そのものはＳＥＭ像を見ても通常は判別できない。そこで、Ｐ１そのものに特徴形状（周囲と区別できる凹みなど）がある場合はその特徴形状のチルト前後のＹ軸方向の移動量を算出すればよい。
又、図５に示すように、Ｐ１そのものに特徴形状が無い場合は、Ｐ１付近の特徴形状ＰＦのチルト前後のＹ軸方向の変位を算出すればよい。

このようにして、試料表面の照射位置Ｐ１をユーセントリック位置にした状態で、集束イオンビーム２０Ａを照射して各種加工やデポジション等を行った後、照射位置Ｐ１を所定角度チルトさせて電子ビーム１０Ａを照射し、照射位置Ｐ１を観察することができる。
そして、照射位置Ｐ１の加工、観察が終了すると、次の照射位置Ｐ２、Ｐ３でそれぞれ自動的にユーセントリック高さＺｓに合わせられるので、作業効率が向上する。又、手動でユーセントリック高さを設定する場合に比べ、各照射位置Ｐ１〜Ｐ３がユーセントリック高さＺｓから外れることを抑制でき、試料をチルトさせた際に視野から各照射位置Ｐ１〜Ｐ３が外れることを抑制できる。

なお、図３のステップＳ４において、ユーセントリック高さＺｓ、及び高さ方向の移動量の算出は、図６（Ａ）に示すように、図３のステップＳ２で各照射位置Ｐ１〜Ｐ３のＸＹ座標を取得した後、Ｐ１でのＦＩＢ照射やＳＥＭ像測定の前に、一度に各Ｐ１〜Ｐ３のユーセントリック高さＺｓを算出してもよい。
又、図６（Ｂ）に示すように、図３のステップＳ２で各照射位置Ｐ１〜Ｐ３のＸＹ座標を取得した後、Ｐ１でのＦＩＢ照射やＳＥＭ像測定の前に、Ｐ１のユーセントリック高さＺｓを算出し、Ｐ１でのＦＩＢ照射やＳＥＭ像測定が終了した後、Ｐ２のユーセントリック高さＺｓを逐次算出してもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、図７、図８を参照し、本発明の第２の実施形態に係る集束イオンビーム装置１００におけるユーセントリック高さＺｓの算出方法（図３のステップＳ４）について説明する。なお、第２の実施形態は、上記ステップＳ４のユーセントリック高さＺｓの算出方法が異なること以外は、第１の実施形態と同一である。

第２の実施形態は、ユーセントリック高さＺｓの算出の際にＹ軸方向のズレＬが生じる場合に適用され、図４の方法よりもＺｓの算出精度が高まる。
ここで、ズレＬは、例えば個々の集束イオンビーム装置における試料ステージ５０の取付け誤差（機差）による各照射位置Ｐ１〜Ｐ３に試料ステージ５０の移動機構を移動させたときのズレや、移動機構を構成するピアゾ素子、ステッピングモータ等のアクチュエータの実際の移動量のズレの他、上述のＹ０やＹΘ０を求める際のＳＥＭ画像を生成する電子ビーム１０Ａのビーム軸からの曲がり等に起因する。
又、電子ビーム１０Ａのビーム軸からの曲がりは、加速電圧やアパーチャー等の測定条件に起因する。

図７は、Ｙ軸方向のズレＬが生じたときの、角度Θチルトさせた前後の照射位置Ｐ１の変化を示す模式図、図８はＹ軸方向のズレＬが生じたときのユーセントリック高さＺｓの算出方法を示す図である。
図７に示すように、Ｙ軸方向のズレＬが生じると、チルト前の試料表面Ｓ０において、ズレＬにより電子ビーム１０Ａの照射位置はＶ１にズレる。そして、チルト前の照射位置Ｐ１のＹ座標はＹ０（ズレＬが無い場合の理想位置、図４に相当）からＬだけ移動したＹ１となる。そして、チルト後の照射位置Ｐ１のＹ座標はＹΘ０（ズレＬが無い場合の理想位置、図４に相当）からＬ×ｃｏｓΘだけ移動したＹΘ１となる。

これらの位置関係の詳細について図８を参照して説明する。
まず、チルト前の試料表面Ｓ０において、ズレＬにより電子ビーム１０Ａの照射位置はＶ１にズレ、照射位置Ｐ１のＹ座標は、
式４：Ｙ１＝Ｙ０＋Ｌ、
となる。
次に、角度Θチルトさせた試料表面Ｓ０ｔにおける照射位置Ｐ１は、ズレＬも角度Θ傾くから、ズレＬのＹ軸成分はＬ×ｃｏｓΘとなる。従って、チルト後の照射位置Ｐ１のＹ座標は、
式５：ＹΘ１＝ＹΘ０＋Ｌ×ｃｏｓΘ
、となる。

ここで、式５に式２、式４を代入すると、
式１：ＹΘ１＝（Ｙ０−Ｚｓ×ｓｉｎΘ）＋Ｌ×ｃｏｓΘ
＝Ｙ１−Ｌ−Ｚｓ×ｓｉｎΘ＋Ｌ×ｃｏｓΘ
＝Ｙ１−Ｚｓ×ｓｉｎΘ＋（ｃｏｓΘ−１）×Ｌ
、となる。

式１において、Ｙ１、ｓｉｎΘ、ｃｏｓΘは既知であり、Ｚｓ及びＬが未知である。
そこで、図９に示すように、同一の照射位置Ｐ１について、異なる２つのチルト角Θ（Θ１、Θ２）でチルトさせた試料表面Ｓ０ｔ１、Ｓ０ｔ２におけるそれぞれのＹΘ１（ＹΘ１１、ＹΘ１２）を取得すれば、式１が２つ得られる。
従って、２つの連立方程式で未知数が２個（Ｚｓ及びＬ）であるから、Ｚｓ及びＬを共に算出することができる。

そして、このＺｓ及びＬにより、精度の高いユーセントリック高さＺｓが得られると共に、Ｙ軸方向のズレＬがわかるので、試料ステージ移動制御手段６Ｃは、ズレ量Ｌを補償するよう、試料ステージ５０をＹ軸方向にＬだけ移動させてからチルトすればよい。
これにより、Ｙ軸方向のズレＬが生じても、試料をチルトさせた際に視野から対象部位が外れることを抑制できる。

なお、ＬはＺｓに比べて十分小さいため、Ｌを既知の値として割り当てることで、式１にて１つのチルト角ΘのみでＺｓを簡便に求めることもできる。
ここで、上述のように、Ｌは、個々の集束イオンビーム装置における試料ステージ５０の取付け誤差（機差）や、電子ビーム鏡筒１０の測定条件（加速電圧等）に起因する。
従って、例えば図１０に示すように、個々の集束イオンビーム装置毎に、機差に応じたＬの見込み量や、加速電圧とＬとの関係等をテーブル、マッピングや関係式等で記憶部６Ｍに記憶しておき、図３のステップＳ４にて、制御手段６がこれらのテーブルや関係式を読み出してＬを見積もるようにしてもよい。
なお、例えば図１０（Ａ）のように、集束イオンビーム装置固有の機差に基づく見込みＬのみを採用してもよいし、図１０（Ｂ）のように、ＳＥＭの加速電圧に基づく見込みＬのみを採用してもよい。又、図１０（Ａ）、（Ｂ）の双方の見込みＬの値を単純に加算したり、所定の重みづけをして両者を加算してもよい。

これにより、式１が１つの連立方程式で未知数が１個（Ｚｓ）であるから、Ｚｓを算出することができる。
勿論、Ｌの代わりにＺｓを既知の値として割り当て、未知のＬを算出するようにしてもよい。

次に、図１１〜図１３を参照し、ユーセントリック高さZsを簡便に見積もる方法について説明する。
上述のように、例えば第１の実施形態における式３や、第２の実施形態における式１を用いて、各照射位置Ｐ１〜Ｐ３におけるユーセントリック高さZsを具体的に算出することはできるが、照射位置の数が多くなる場合等に計算に時間を要し、作業効率が低下することがある。
又、複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３でＦＩＢ加工及び観察等を行う場合、照射位置Ｐ１でユーセントリック高さに合わせて加工した後、試料ステージ５０を移動し、照射位置Ｐ２で改めてユーセントリック高さに合わせて加工する必要があり、複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３の連続的な加工及び観察を自動化することが困難である。

そこで、試料ステージ５０（の試料台５１）上に載置された試料２００の所定の平面座標について、予めユーセントリック高さZseを算出してマッピング（テーブル）等に記憶しておき、実際の各照射位置Ｐ１〜Ｐ３におけるユーセントリック高さZsを、ユーセントリック高さZs0から推定できれば、作業効率が向上する。又、複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３について加工の都度ユーセントリック高さZsを算出する必要がなく、複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３についての連続的な加工及び観察を自動化することが可能となる。

なお、ユーセントリック高さZsのみを推定してもよいが、ズレ量Lが生じる場合はズレ量Lも合わせて推定することが好ましいので、以下ではユーセントリック高さZs及びズレ量Lを共に推定した場合について説明する。

図１１は、試料ステージ５０（上の試料台５１）に載置した試料２００のＸＹ平面図、図１２は記憶部６Ｍに記憶されたテーブル６Ｔを示す。
図１１に示すように、試料ステージ５０上の試料２００の所定の平面座標Ｅｕ１，Ｅｕ２，Ｅｕ３，Ｅｕ４...におけるユーセントリック高さZseとズレ量Leを予め算出しておき、図１２に示すテーブル６Ｔとして平面座標（Ｘ，Ｙ）とともに記憶部６Ｍに記憶する。なお、図１２のRe値については後述する。

次に、移動量算出手段６Ｂは、記憶部６Ｍのユーセントリック高さZse、ズレ量Leを参照し、実際の照射位置Ｐ１におけるユーセントリック高さZs、ズレ量Lを推定する。
この推定は、例えば図１１に示すように、照射位置Ｐ１にＸＹ方向の距離が近い順に２つの平面座標Ｅｕ３、Ｅｕ４をテーブル６Ｔから抽出し、例えばＹ座標のＥｕ３、Ｅｕ４、Ｐ１の並び順に基づいて外挿法や内挿法により、Zse、LeからZs、Lを推定することができる。
他の照射位置Ｐ２、Ｐ３・・・も同様に推定できる。
これにより、図１１に示すように、複数の照射位置Ｐ１〜Ｐ３について連続的な加工及び観察を自動化できる。
なお、試料２００を交換する毎に、ユーセントリック高さZseの測定を再度行い、テーブル６Ｔの生成も試料毎に行うことになる。

ところで、照射位置Ｐ１・・・におけるＦＩＢ加工や観察において、見やすくするためや、ＸＹ平面上で試料２００を斜めにした状態でイオンビーム２０Ａを照射して加工したい場合がある。この場合には、試料台５１をＺ軸回りに回転させるローテーション機構５０ｒを用いて試料２００をＸＹ平面上で回転させる。
しかしながら、図１３に示すように、例えば回転角φで回転した場合、Ｙ方向のズレ量Lが回転しない場合と異なってしまうという問題がある。つまり、回転角＝０の場合、ズレ量L1はＹ方向に沿った値である。一方、回転角＝φの場合、ズレ量L1はＹ方向と角度φなす方向に沿った値となり、Ｙ軸方向の成分はL1×cosφとなってL1と異なる。
そして、このような場合にテーブル６Ｔにおける回転角＝０で測定したズレ量Leを参照すると、実際の照射位置Ｐ１におけるズレ量Lの推定精度が低下する。

そこで、図１２のテーブル６Ｔにおいて、異なるＲ値（回転角）で、平面座標Ｅｕ１，Ｅｕ２，Ｅｕ３，Ｅｕ４...におけるユーセントリック高さZseとズレ量Leを予め算出しておき、実際の照射位置Ｐ１におけるズレ量Lの推定の際、照射位置Ｐ１におけるＲ値を取得し、そのＲ値に近いＲを持つデータをテーブル６Ｔから抽出して推定に用いることで、推定精度が向上する。
例えば、Ｅｕ２とＥｕ７は同一のＸＹ座標につき、Ｒ値が異なる。従って、Ｅｕ２とＥｕ７のうち、実際の照射位置Ｐ１のＲ値に近い方のユーセントリック高さZseとズレ量Leを用いて推定を行えばよい。
又、照射位置Ｐ１にＸＹ方向の距離が近い順に２つの平面座標Ｅｕ３、Ｅｕ４をテーブル６Ｔから抽出する旨を既に説明したが、ＸＹ方向の距離と、Ｒ値の類似度を総合的に見積もって抽出するデータを決定してもよい。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
例えば、ユーセントリック高さの算出方法は上記に限定されない。

６ 制御手段
６Ａ 座標取得手段
６Ｂ 移動量算出手段
６Ｃ 試料ステージ移動制御手段
６Ｍ 記憶部
１０ 電子ビーム鏡筒
１０Ａ 電子ビーム
２０ 集束イオンビーム鏡筒
２０Ａ 集束イオンビーム
５０ 試料ステージ
１００ 集束イオンビーム装置
２００ 試料
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 照射位置
ＴＡ チルト軸

Claims (7)

1. 試料に電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、
   前記試料に集束イオンビームを照射するための集束イオンビーム鏡筒と、
   前記試料が直接又は間接的に載置され、前記電子ビームと前記集束イオンビームとに直交するチルト軸を中心にチルト可能で、かつ高さ方向に移動可能な試料ステージと、
   を有する集束イオンビーム装置において、
   前記試料に対し、前記集束イオンビームを照射する複数の照射位置を指定したとき、各照射位置の平面座標を取得する座標取得手段と、
   前記平面座標に基づき、前記各照射位置において前記電子ビームと前記集束イオンビームとが一致する交差位置に、ユーセントリック高さZsが一致するよう、前記試料ステージを前記ユーセントリック高さZsに移動させる移動量を算出する移動量算出手段と、
   前記各照射位置において、前記移動量に応じて前記試料ステージをユーセントリック高さZsに移動させる試料ステージ移動制御手段と、
   をさらに有することを特徴とする集束イオンビーム装置。
2. 前記試料ステージ移動制御手段は、前記試料ステージの水平面に平行で前記チルト軸に直交するY軸方向への前記照射位置のズレ量Lを補償するよう、前記試料ステージを前記Y軸方向に移動させる請求項１に記載の集束イオンビーム装置。
3. 前記試料ステージ移動制御手段は、前記ズレ量Lに由来する前記ユーセントリック高さZsの変動を反映させて前記移動量を算出する請求項２に記載の集束イオンビーム装置。
4. 前記ズレ量Lは見積もられた所定の値であるか、又は前記移動量算出手段が前記ユーセントリック高さZsを算出する際に求めた計算値である請求項３に記載の集束イオンビーム装置。
5. 前記試料ステージに配置された前記試料表面の所定の平面座標における前記ユーセントリック高さZseを記憶する記憶部をさらに備え、
   前記移動量算出手段は、前記記憶部に記憶された前記ユーセントリック高さZseを参照し、前記所定の平面座標と前記各照射位置との間の座標の差に基づき、前記各照射位置における前記ユーセントリック高さZsを推定する請求項３又は４に記載の集束イオンビーム装置。
6. 前記記憶部は、前記所定の平面座標における前記ズレ量Leを前記ユーセントリック高さZseに関連付けて記憶し、
   前記移動量算出手段は、前記記憶部に記憶された前記ズレ量Leを参照し、前記所定の平面座標と前記各照射位置との間の座標の差に基づき、前記各照射位置における前記ズレ量Lをさらに推定する請求項５に記載の集束イオンビーム装置。
7. 前記記憶部は、前記所定の平面座標における前記ユーセントリック高さZseの測定時の当該平面に直交する軸回りの回転角R値を、前記ズレ量Leを前記ユーセントリック高さZseに関連付けて記憶し、
   前記移動量算出手段は、前記記憶部に記憶された前記R値を参照し、前記所定の平面座標の前記R値と前記各照射位置の前記R値の間の類似度に基づき、前記各照射位置における前記ズレ量Lを推定する請求項６に記載の集束イオンビーム装置。

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