JP6112929B2 - 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム - Google Patents
集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP6112929B2 JP6112929B2 JP2013061671A JP2013061671A JP6112929B2 JP 6112929 B2 JP6112929 B2 JP 6112929B2 JP 2013061671 A JP2013061671 A JP 2013061671A JP 2013061671 A JP2013061671 A JP 2013061671A JP 6112929 B2 JP6112929 B2 JP 6112929B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion beam
- sample
- focused ion
- protective film
- observation surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 title claims description 137
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 58
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 5
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 112
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 29
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 18
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 16
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- -1 argon ion Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N phenanthrene Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3C=CC2=C1 YNPNZTXNASCQKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching
- H01J37/3053—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching
- H01J37/3056—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching for evaporating or etching for microworking, e.g. etching of gratings, trimming of electrical components
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/3002—Details
- H01J37/3005—Observing the objects or the point of impact on the object
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/304—Controlling tubes
- H01J2237/30466—Detecting endpoint of process
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/31749—Focused ion beam
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
本発明は、ＴＥＭ観察等に用いられる薄片部を有する試料を加工する集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラムに関する。
ＴＥＭ（透過電子顕微鏡）観察等に用いるため、従来から集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置により試料をエッチング加工して、薄片部を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。薄片部の形成は、試料の上方からからＦＩＢを照射して薄片部となる領域の両側を除去加工し、ＦＩＢの照射方向と平行な観察面を順次形成してゆくことで行われる。
ここで、リフトアウト法と呼ばれるエッチング加工は、ビーム電流を大きくしてＦＩＢを照射し、薄片部となる領域の両側を削って概形を作製する荒加工をした後、試料面を傾けて薄片部の底辺にＦＩＢを照射して切れ込みを入れる。次に、試料面をもとに戻し、ビーム電流を小さくしたＦＩＢを試料の上方から照射して観察面の仕上げ加工を行い、観察面の間隔が所定の値となったところで加工を終了し、所定厚みの薄片部が完成する。最後に薄片部の両側辺に上方からＦＩＢを照射して切れ込みを入れ、薄片部を試料から切り離し、適宜ＴＥＭ観察等に供する。
又、試料をＦＩＢ加工する際、ＦＩＢのビームに横断面方向（照射方向と垂直な方向）の強度分布があるため、試料表面に垂直にＦＩＢを照射しても試料の角部がエッチングされ、正確な断面形状が得られない。そこで、試料の表面に金属膜やカーボン膜からなる保護膜を形成し、ＦＩＢによる横方向へのエッチングを防止することも行われている。
ここで、リフトアウト法と呼ばれるエッチング加工は、ビーム電流を大きくしてＦＩＢを照射し、薄片部となる領域の両側を削って概形を作製する荒加工をした後、試料面を傾けて薄片部の底辺にＦＩＢを照射して切れ込みを入れる。次に、試料面をもとに戻し、ビーム電流を小さくしたＦＩＢを試料の上方から照射して観察面の仕上げ加工を行い、観察面の間隔が所定の値となったところで加工を終了し、所定厚みの薄片部が完成する。最後に薄片部の両側辺に上方からＦＩＢを照射して切れ込みを入れ、薄片部を試料から切り離し、適宜ＴＥＭ観察等に供する。
又、試料をＦＩＢ加工する際、ＦＩＢのビームに横断面方向（照射方向と垂直な方向）の強度分布があるため、試料表面に垂直にＦＩＢを照射しても試料の角部がエッチングされ、正確な断面形状が得られない。そこで、試料の表面に金属膜やカーボン膜からなる保護膜を形成し、ＦＩＢによる横方向へのエッチングを防止することも行われている。
ところで、近年、ＴＥＭで観察する対象物の微細化に伴い、薄片部の厚さもより薄くなってきており、例えば厚さを数１０ｎｍ以下（例えば５０ｎｍ以下）にすることが求められている。さらに、試料作製の作業の省力化、スキルレス化の要望もあり、ＴＥＭ試料をＦＩＢ装置で自動的に作製することが必要となっている。
しかしながら、薄片部の厚みが薄くなるほど仕上げ加工の時間が長くなり、保護膜がＦＩＢに曝される時間も長くなるため、加工中に保護膜が削られて消失することがある。保護膜が消失すると、試料の加工速度（試料が除去される速度）が急激に増加し、薄片部を削り過ぎて目標厚みに制御することが難しくなったり、上述のビーム横断面方向の強度分布によって断面形状が不正確になる。
又、加工中の薄片部に電子ビームを照射し、その後方散乱電子信号の強度変化（コントラストの減少率）から薄片部の厚みを直接測定することも行われている。しかし、この場合、その試料の種類毎の膜厚とコントラストとの関係を予め求めておく必要があり、前準備に手間がかかる。また、観察面の状態、電子ビームの照射条件や薄片部の厚み等によってコントラストが変化するので、薄片部の厚みを精度よく測定することが難しい。
このように、薄片部の厚みが薄くなるにつれ、除去加工の終点の見極めが難しくなってくる。
しかしながら、薄片部の厚みが薄くなるほど仕上げ加工の時間が長くなり、保護膜がＦＩＢに曝される時間も長くなるため、加工中に保護膜が削られて消失することがある。保護膜が消失すると、試料の加工速度（試料が除去される速度）が急激に増加し、薄片部を削り過ぎて目標厚みに制御することが難しくなったり、上述のビーム横断面方向の強度分布によって断面形状が不正確になる。
又、加工中の薄片部に電子ビームを照射し、その後方散乱電子信号の強度変化（コントラストの減少率）から薄片部の厚みを直接測定することも行われている。しかし、この場合、その試料の種類毎の膜厚とコントラストとの関係を予め求めておく必要があり、前準備に手間がかかる。また、観察面の状態、電子ビームの照射条件や薄片部の厚み等によってコントラストが変化するので、薄片部の厚みを精度よく測定することが難しい。
このように、薄片部の厚みが薄くなるにつれ、除去加工の終点の見極めが難しくなってくる。
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、薄片部を有する試料を加工する際、薄片部の厚みを精度よく、かつ自動で制御することができる集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム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、保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射機構と、前記集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御手段と、前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成手段と、を備え、前記加工制御手段は、前記観察面画像における前記保護膜の前記集束イオンビームの照射方向の高さが所定の閾値以下になったときに前記試料の除去加工を終了する。
この集束イオンビーム装置によれば、保護膜が集束イオンビームによって削られて消失する前（又は消失する時）に除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがなく、薄片部を目標厚みに精度よく制御することができる。
又、薄片部の厚みを観察面画像の保護膜の高さから簡便に推測するので、後方散乱電子信号の強度変化等によって薄片部の厚みを直接測定する場合に比べ、厚みの測定時間が大幅に減少する。
この集束イオンビーム装置によれば、保護膜が集束イオンビームによって削られて消失する前（又は消失する時）に除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがなく、薄片部を目標厚みに精度よく制御することができる。
又、薄片部の厚みを観察面画像の保護膜の高さから簡便に推測するので、後方散乱電子信号の強度変化等によって薄片部の厚みを直接測定する場合に比べ、厚みの測定時間が大幅に減少する。
本発明の集束イオンビーム装置は、表面に第１保護膜が形成され、該第１保護膜の上に第２保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記第１保護膜及び前記第２保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射機構と、前記集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御手段と、前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成手段と、を備え、前記加工制御手段は、前記観察面画像における第２保護膜が消失したときに前記試料の除去加工を終了する。
この集束イオンビーム装置によれば、第２保護膜が消失する時を除去加工の終点とすることで、終点の検出が容易となる。しかも、第２保護膜の下層には第１保護膜が存在するので、第２保護膜が消失する時を除去加工の終点としつつも、薄片部を第１保護膜が保護し、薄片部を削り過ぎることを確実に防止できる。
又、薄片部の厚みを観察面画像の保護膜の高さから簡便に推測するので、後方散乱電子信号の強度変化等によって薄片部の厚みを直接測定する場合に比べ、厚みの測定時間やコンピュータの処理時間が大幅に減少する。
この集束イオンビーム装置によれば、第２保護膜が消失する時を除去加工の終点とすることで、終点の検出が容易となる。しかも、第２保護膜の下層には第１保護膜が存在するので、第２保護膜が消失する時を除去加工の終点としつつも、薄片部を第１保護膜が保護し、薄片部を削り過ぎることを確実に防止できる。
又、薄片部の厚みを観察面画像の保護膜の高さから簡便に推測するので、後方散乱電子信号の強度変化等によって薄片部の厚みを直接測定する場合に比べ、厚みの測定時間やコンピュータの処理時間が大幅に減少する。
前記加工制御手段は、前記観察面画像における前記保護膜又は前記第２保護膜のコントラストを判定してもよい。
前記保護膜又は前記第２保護膜は、カーボンを含んでもよい。
前記保護膜又は前記第２保護膜は、カーボンを含んでもよい。
本発明の集束イオンビーム装置を用いた試料の加工方法は、保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射し、該集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御過程と、前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成過程と、を有し、前記加工制御過程において、前記観察面画像における前記保護膜の前記集束イオンビームの照射方向の高さが所定の閾値以下になったときに前記試料の除去加工を終了する。
本発明の集束イオンビーム装置を用いた試料の加工コンピュータプログラムは、保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射し、該集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御過程と、前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成過程と、を有し、前記加工制御過程において、前記観察面画像における前記保護膜の前記集束イオンビームの照射方向の高さが所定の閾値以下になったときに前記試料の除去加工を終了する。
本発明によれば、集束イオンビーム装置を用いて薄片部を有する試料を加工する際、薄片部の厚みを精度よく制御することができる。
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、真空室１０と、イオンビーム照射系（特許請求の範囲の「集束イオンビーム照射機構」）２０と、電子ビーム照射系（電子ビーム照射機」）３０と、アルゴンイオンビーム照射系４０と、試料ステージ６０と、二次荷電粒子検出器７０と、反射電子検出器７２と、ガス銃８０と、制御部９０とを備えている。真空室１０の内部は所定の真空度まで減圧され、集束イオンビーム装置１００の各構成部分の一部又は全部が真空室１０内に配置されている。
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、真空室１０と、イオンビーム照射系（特許請求の範囲の「集束イオンビーム照射機構」）２０と、電子ビーム照射系（電子ビーム照射機」）３０と、アルゴンイオンビーム照射系４０と、試料ステージ６０と、二次荷電粒子検出器７０と、反射電子検出器７２と、ガス銃８０と、制御部９０とを備えている。真空室１０の内部は所定の真空度まで減圧され、集束イオンビーム装置１００の各構成部分の一部又は全部が真空室１０内に配置されている。
又、試料ステージ６０は、試料台６１を移動可能に支持し、試料台６１上には試料２が載置されている。そして、試料ステージ６０は、試料台６１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。この移動機構は、試料台６１を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させるＸＹＺ移動機構６０ｂと、試料台６１をＺ軸回りに回転させるローテーション機構６０ｃと、試料台６１をＸ軸（又はＹ軸）回りに回転させるチルト機構６０ａとを備えている。試料ステージ６０は、試料台６１を５軸に変位させることで、試料２をイオンビーム２０Ａの照射位置に移動させる。
制御部９０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（ＲＡＭおよびＲＯＭ）９３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。制御部９０は、記憶部９３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、制御部９０は、イオンビーム（以下、適宜、集束イオンビームを「イオンビーム」と略記する）照射系２０、電子ビーム照射系３０、アルゴンイオンビーム照射系４０、ナノピンセット５０、二次荷電粒子検出器７０、反射電子検出器７２、及び試料ステージ６０の制御配線等と電気的に接続されている。
制御部９０は、加工制御手段９０Ａ、観察面画像生成手段９０Ｂを有する。
また制御部９０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６０を駆動し、試料２の位置や姿勢を調整して試料２表面へのイオンビーム２０Ａ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、制御部９０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９２が接続されている。
制御部９０は、加工制御手段９０Ａ、観察面画像生成手段９０Ｂを有する。
また制御部９０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６０を駆動し、試料２の位置や姿勢を調整して試料２表面へのイオンビーム２０Ａ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、制御部９０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９２が接続されている。
加工制御手段９０Ａは、試料ステージ６０、イオン源２１及びイオンビーム照射系光学系１２を制御してイオンビーム２０Ａの照射を制御する。具体的には、加工制御手段９０Ａは、イオン源１１から出射されるイオンビーム２０Ａの出力を制御すると共に、偏向器２２ｂを制御して、イオンビーム２０Ａの照射条件を制御する。又、加工制御手段９０Ａは、偏向器２２ｂでイオンビーム２０Ａを移動させながらイオンビーム２０Ａを照射して試料２の所定部分を除去加工し、薄片部を形成する。
この除去加工は、例えば図２のように行う。まず、試料２の表面に保護膜３を形成する。保護膜３は薄片部２ａとなる領域の上面（図２のハッチング）にのみ形成してもよく、試料２の全面に形成してもよい。そして、試料２（保護膜３）の表面に垂直な方向からイオンビーム２０Ａを照射し、薄片部２ａとなる領域の試料２の両側を深さ方向にトレンチ状（溝状）に除去し、表面から傾斜する斜面４ｂ、４ｃを形成して薄片部２ａの概形を作製する（荒加工）。次に、試料２の表面を傾けて薄片部２ａの底辺にイオンビーム２０Ａを照射して切れ込みを入れる。次に、試料２の表面をもとに戻し、ビーム電流を小さくしたイオンビーム２０Ａを試料の上方から照射し、イオンビーム２０Ａの照射方向と平行な観察面２ｂ、２ｃを順次形成する仕上げ加工を行い、観察面２ｂ、２ｃの間隔が所定の値ｔとなったところで加工を終了し、厚みｔの薄片部２ａが完成する。最後に薄片部２ａの両側辺に上方からイオンビーム２０Ａを照射して切れ込みを入れ、薄片部２ａを試料から切り離し、適宜ＴＥＭ観察等に供する。
なお、仕上げ加工では、例えばまず左側の観察面２ｂを形成した後、観察面２ｂと平行に、かつ試料２に対して相対的に図２の右から左にＬｃ方向へイオンビーム２０Ａを順次ライン走査して移動させ、観察面２ｃを観察面２ｂ側へ近づけるように順次新たに形成してゆき、観察面２ｂ、２ｃの間隔が所定の値ｔとなったところを加工の終点とする。
なお、仕上げ加工では、例えばまず左側の観察面２ｂを形成した後、観察面２ｂと平行に、かつ試料２に対して相対的に図２の右から左にＬｃ方向へイオンビーム２０Ａを順次ライン走査して移動させ、観察面２ｃを観察面２ｂ側へ近づけるように順次新たに形成してゆき、観察面２ｂ、２ｃの間隔が所定の値ｔとなったところを加工の終点とする。
観察面画像生成手段９０Ｂは、順次形成される各観察面２ｃの画像を生成する。ここで、本実施形態では、電子ビーム照射機構３０から観察面２ｃに電子ビーム３０Ａを照射して生じる反射電子を反射電子検出器７２で検出する。そして、観察面画像生成手段９０Ｂは、反射電子検出器７２の検出したデータに基づき、観察面２ｃの反射電子像（観察面画像）を生成する。
ここで、反射電子像においては、原子番号が大きいほど、反射電子が多く放出されたことになり、（原子番号×密度）積が大きいほど（重い元素ほど）コントラストが明るくなる。従って、観察面画像におけるコントラストの差から試料２と保護膜３とを区別することができる。なお、反射電子像のコントラストは、像の明るさを段階的に分けて数値化したものである。反射電子像は白黒画像であるから、例えば、白色のグレイスケール値を２５６、黒色のグレイスケール値を１とするグレイスケール値で規定することができ、各画素が所定のグレイスケール値に対応する。従って、保護膜３に対応するコントラスト（グレイスケール値）の範囲を予め設定しておき、観察面画像において上記範囲のコントラストを有する領域（画素）を取得することで、保護膜３の高さ（試料２の表面に垂直な方向の保護膜３の厚み）を自動的に測定することができる。
ここで、反射電子像においては、原子番号が大きいほど、反射電子が多く放出されたことになり、（原子番号×密度）積が大きいほど（重い元素ほど）コントラストが明るくなる。従って、観察面画像におけるコントラストの差から試料２と保護膜３とを区別することができる。なお、反射電子像のコントラストは、像の明るさを段階的に分けて数値化したものである。反射電子像は白黒画像であるから、例えば、白色のグレイスケール値を２５６、黒色のグレイスケール値を１とするグレイスケール値で規定することができ、各画素が所定のグレイスケール値に対応する。従って、保護膜３に対応するコントラスト（グレイスケール値）の範囲を予め設定しておき、観察面画像において上記範囲のコントラストを有する領域（画素）を取得することで、保護膜３の高さ（試料２の表面に垂直な方向の保護膜３の厚み）を自動的に測定することができる。
又、コントラストの設定は、最初の観察面２ｃの反射電子像上で、操作者が入力手段９２を操作して保護膜３の領域を指定して設定することができる。指定領域が複数の画素を含む場合、その領域のコントラストの決め方は特に限定されず、例えばそれら画素のグレイスケール値の平均値としてもよく、各画素のグレイスケール値のうち最大値を採用してもよい。又、操作者が領域内の一点（一画素）を選択すると、その周囲の所定領域の複数画素を自動的に取得し、コントラストを設定してもよい。
一方、観察面２ｃの反射電子像を観察せずに、保護膜３のコントラストを初期値として設定してもよい。例えば操作者が入力手段９２を操作してグレイスケール値を入力して設定することができる。この場合は、例えば保護膜３の種類（組成）が予めわかっていて、その不純物の反射電子像上のコントラストも既知である場合が相当する。かかる場合は、操作者がグレイスケール値を入力する代わりに、所定の画面上で保護膜３の種類を指定すると、その保護膜３に対応したグレイスケール値が自動的に指定されるようにすることもできる。
一方、観察面２ｃの反射電子像を観察せずに、保護膜３のコントラストを初期値として設定してもよい。例えば操作者が入力手段９２を操作してグレイスケール値を入力して設定することができる。この場合は、例えば保護膜３の種類（組成）が予めわかっていて、その不純物の反射電子像上のコントラストも既知である場合が相当する。かかる場合は、操作者がグレイスケール値を入力する代わりに、所定の画面上で保護膜３の種類を指定すると、その保護膜３に対応したグレイスケール値が自動的に指定されるようにすることもできる。
反射電子像の代わりにＳＥＭ像を用いても、試料２と保護膜３のコントラストが明瞭に区別できる場合には、観察面画像生成手段９０Ｂは反射電子検出器７２の代わりに二次荷電粒子検出器７０を用いてＳＥＭ像を観察面画像として生成すればよい。
又、反射電子像の代わりにＳＩＭ像を用いても、試料２と保護膜３のコントラストが明瞭に区別できる場合には、観察面画像生成手段９０Ｂは二次荷電粒子検出器７０を用いてＳＩＭ像を観察面画像として生成すればよい。二次荷電粒子検出器７０は、試料２へイオンビーム２０Ａが照射された際に、試料２から発生する二次電子を検出する。但し、この場合、ＳＩＭ像を生成する際には、集束イオンビーム照射機構２０を試料２の直上の位置から、観察面２ｃに対して傾ける必要がある。又、集束イオンビーム照射機構２０を傾ける代わりに、第２の集束イオンビーム照射機構をさらに設置し、この第２の集束イオンビーム照射機構を用いてＳＩＭ像を生成してもよい。
第２の集束イオンビーム照射機構はガス電界電離イオン源を備えたイオンビーム照射機構であって、例えば、水素、ヘリウム、酸素、窒素、アルゴン、キセノンなどをイオン種として用いると、ビーム径の小さいイオンビームを照射することができるので、分解能の高い観察像を得ることができる。
又、反射電子像の代わりにＳＩＭ像を用いても、試料２と保護膜３のコントラストが明瞭に区別できる場合には、観察面画像生成手段９０Ｂは二次荷電粒子検出器７０を用いてＳＩＭ像を観察面画像として生成すればよい。二次荷電粒子検出器７０は、試料２へイオンビーム２０Ａが照射された際に、試料２から発生する二次電子を検出する。但し、この場合、ＳＩＭ像を生成する際には、集束イオンビーム照射機構２０を試料２の直上の位置から、観察面２ｃに対して傾ける必要がある。又、集束イオンビーム照射機構２０を傾ける代わりに、第２の集束イオンビーム照射機構をさらに設置し、この第２の集束イオンビーム照射機構を用いてＳＩＭ像を生成してもよい。
第２の集束イオンビーム照射機構はガス電界電離イオン源を備えたイオンビーム照射機構であって、例えば、水素、ヘリウム、酸素、窒素、アルゴン、キセノンなどをイオン種として用いると、ビーム径の小さいイオンビームを照射することができるので、分解能の高い観察像を得ることができる。
なお、観察面画像は、制御部９０に接続された表示装置（ディスプレイ、特許請求の範囲の「表示手段」）９１に出力されると共に、画像データ（ビットマップデータ）として記憶部９３に記憶される。
イオンビーム照射系２０は、イオンを発生させるイオン源２１と、イオン源２１から流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２２とを備えている。イオンビーム鏡筒２３を備えたイオンビーム照射系２０から、真空室１０内の試料ステージ６０上の試料２に荷電粒子ビームであるイオンビーム２０Ａが照射される。このとき、試料２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、二次荷電粒子検出器７０で検出して試料２の像が取得される。また、イオンビーム照射系２０は、イオンビーム２０Ａの照射量を増すことで、照射範囲の試料２をエッチング加工（除去加工）する。
イオン光学系２２は、例えば、イオンビーム２０Ａを集束するコンデンサーレンズと、イオンビーム２０Ａを絞り込む絞りと、イオンビーム２０Ａの光軸を調整するアライナと、イオンビーム２０Ａを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビーム２０Ａを走査する偏向器２２ｂとを備えて構成される。
イオン光学系２２は、例えば、イオンビーム２０Ａを集束するコンデンサーレンズと、イオンビーム２０Ａを絞り込む絞りと、イオンビーム２０Ａの光軸を調整するアライナと、イオンビーム２０Ａを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビーム２０Ａを走査する偏向器２２ｂとを備えて構成される。
電子ビーム照射系３０は、電子を放出する電子源３１と、電子源３１から放出された電子を集束させて走査する電子光学系３２とを備えている。電子ビーム照射系３０から射出される電子ビーム３０Ａを試料２に照射することによって、試料２から発生した反射電子を反射電子検出器７２で検出し、上述のように試料２の反射電子像を取得することができる。
アルゴンイオンビーム照射系４０は、アルゴンイオン源４１と、アルゴンイオン光学系４２と、アルゴンイオンビーム鏡筒４３とを備え、さらに、アルゴンイオンビームの照射位置を制御するビーム位置制御手段４４を備えている。アルゴンイオンビーム照射系４０からは、試料２をクリーニングするためのアルゴンイオンビームが照射される。よって、仕上げ加工のイオンビームとして用いることができる。
ガス銃８０は、試料２へエッチングガス等の所定のガスを放出する。ガス銃８０からエッチングガスを供給しながら試料２にイオンビーム２０Ａを照射することで、イオンビーム２０Ａ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８０から化合物ガスを供給しながら試料２にイオンビーム２０Ａを照射することで、イオンビーム２０Ａ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。
次に、図３〜図５を参照し、本発明の実施形態に係る集束イオンビーム装置１００による、除去加工の終点の検出について説明する。まず、図２に示すようにして試料２の観察面２ｃを形成する。
図３は、仕上げ加工中の薄片部２ａを、イオンビーム２０Ａの照射方向と平行でかつ観察面２ｃに垂直な面で切断した断面形状を示す。イオンビーム２０Ａの照射により、初期の観察面２ｃ０から観察面２ｂ側へ横方向（図３の左右方向）にΔｄの削り代だけ順次削り、新たな観察面２ｃ（図３の破線）を形成する場合を考える。
上述のように、イオンビーム２０Ａの横断面方向（図３の左右方向）の強度分布によって、薄片部２ａ上部の保護膜３が上面及び側面から削られ、保護膜３も高さ方向（図３の上下方向、イオンビーム２０Ａの照射方向）にΔｈだけ減少し、高さｈとなる。このことは逆に、Δｈ（ｈ）とΔｄに相関があることを示す。
図３は、仕上げ加工中の薄片部２ａを、イオンビーム２０Ａの照射方向と平行でかつ観察面２ｃに垂直な面で切断した断面形状を示す。イオンビーム２０Ａの照射により、初期の観察面２ｃ０から観察面２ｂ側へ横方向（図３の左右方向）にΔｄの削り代だけ順次削り、新たな観察面２ｃ（図３の破線）を形成する場合を考える。
上述のように、イオンビーム２０Ａの横断面方向（図３の左右方向）の強度分布によって、薄片部２ａ上部の保護膜３が上面及び側面から削られ、保護膜３も高さ方向（図３の上下方向、イオンビーム２０Ａの照射方向）にΔｈだけ減少し、高さｈとなる。このことは逆に、Δｈ（ｈ）とΔｄに相関があることを示す。
従って、図４に示すように、ｈ（又はΔｈ）とΔｄとの相関を予め測定しておき、観察面画像から保護膜３の高さｈを取得することで、削り代Δｄ、ひいては薄片部２ａの厚みｔを推測することができ、除去加工の終点を検出することができる。つまり、仕上げ加工の初期の観察面２ｃ０と観察面２ｂとの初期の間隔ｔ０を測定しておき、観察面２ｂ側へ近づくように順次新たな観察面２ｃを形成しながら観察面画像の保護膜３の高さｈを取得する。そして、高さｈが所定の閾値ｈｘになったときに加工を終了すれば、厚みｔ＝ｔ０−Δｄｘ（但し、Δｄｘは、ｈｘのときの削り代）により、厚みｔの薄片部２ａが完成する。例えば、図４の関係の一例として、薄片部２ａの厚み50nmのときの保護膜３の高さｈ＝0.2umに対し、薄片部２ａの厚み10nmのときの保護膜３の高さｈ＝0umとなることが挙げられる。
これにより、保護膜が集束イオンビームによって削られて消失する前（又は消失する時）に除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがなく、薄片部を目標厚みに精度よく制御することができる。
又、薄片部の厚みを観察面画像の保護膜の高さから簡便かつ自動的に推測することもできる。そしてこの場合は、後方散乱電子信号の強度変化等によって薄片部の厚みを直接測定する場合に比べ、厚みの測定時間が大幅に減少すると共に、人手を介さずに自動的に薄片部の厚みを制御することができる。
又、薄片部の厚みを観察面画像の保護膜の高さから簡便かつ自動的に推測することもできる。そしてこの場合は、後方散乱電子信号の強度変化等によって薄片部の厚みを直接測定する場合に比べ、厚みの測定時間が大幅に減少すると共に、人手を介さずに自動的に薄片部の厚みを制御することができる。
なお、上記した例では、高さｈとΔｄとの関係に基づいて閾値ｈｘを判定したが、高さｈとｔとの関係に基づいて閾値ｈｘを判定してもよい。この場合、ｔ０−ｔ＝Δｄの関係式を用いる。（ｔ０は、薄片部２ａの初期厚み）。以下の例も同様である。
次に、図５を参照し、試料２の除去加工の制御のフローについて説明する。まず、上述のように試料２の荒加工を行い、斜面４ｂ及び対向面２ｂを形成しておく（図２参照）。次に、仕上げ加工として、加工制御手段９０Ａは予め観察面２ｃを形成しておく。
次に、仕上げ加工として、加工制御手段９０Ａは、試料２をイオンビーム２０Ａで除去加工して観察面２ｃを形成する（ステップＳ２）。ステップＳ２の動作は、例えば表示装置９１上の作業設定画面で、操作者が本装置の処理を行うソフトウェアを起動させることで行うことができる。
観察面画像生成手段９０Ｂは、観察面２ｂの観察面画像を生成し、記憶部９３に登録する（ステップＳ４）。
次に、仕上げ加工として、加工制御手段９０Ａは、試料２をイオンビーム２０Ａで除去加工して観察面２ｃを形成する（ステップＳ２）。ステップＳ２の動作は、例えば表示装置９１上の作業設定画面で、操作者が本装置の処理を行うソフトウェアを起動させることで行うことができる。
観察面画像生成手段９０Ｂは、観察面２ｂの観察面画像を生成し、記憶部９３に登録する（ステップＳ４）。
次に、加工制御手段９０Ａは、記憶部９３から観察面２ｃの観察面画像を取得し、保護膜３のコントラストを観察面画像から抽出し、保護膜３の高さを算出する（ステップＳ６）。保護膜３のコントラスト値（コントラストの範囲でもよい）は例えば記憶部９３に予め登録されており、加工制御手段９０Ａは、観察面画像からこのコントラスト値を持つ画素を抽出し、イオンビームの照射方向にこれら画素が並ぶ高さを算出して保護膜３の厚みとすることができる。
そして、加工制御手段９０Ａは、ステップＳ６で算出した保護膜３の高さが、記憶部９３に予め登録された保護膜３の高さの閾値ｈｘ以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８で「Ｎｏ」であればステップＳ２へ戻り、次の観察面２ｃを形成する。具体的には、加工制御手段９０Ａは上述したように、試料２に対して相対的に図２の右から左にＬｃ方向へイオンビーム２０Ａを走査し、観察面２ｂ側へ近づけるように新たな観察面２ｃを形成する。
一方、ステップＳ８で「Ｙｅｓ」であれば、加工制御手段９０Ａは、イオンビーム２０Ａでよる除去加工を終了する（ステップＳ１０）。
そして、加工制御手段９０Ａは、ステップＳ６で算出した保護膜３の高さが、記憶部９３に予め登録された保護膜３の高さの閾値ｈｘ以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。ステップＳ８で「Ｎｏ」であればステップＳ２へ戻り、次の観察面２ｃを形成する。具体的には、加工制御手段９０Ａは上述したように、試料２に対して相対的に図２の右から左にＬｃ方向へイオンビーム２０Ａを走査し、観察面２ｂ側へ近づけるように新たな観察面２ｃを形成する。
一方、ステップＳ８で「Ｙｅｓ」であれば、加工制御手段９０Ａは、イオンビーム２０Ａでよる除去加工を終了する（ステップＳ１０）。
なお、閾値ｈｘは、例えば上記したように、目標とする薄片部の厚みｔ＝ｔ０−Δｄｘ（但し、ｔ０は、初期の観察面２ｃ０と観察面２ｂとの間隔）の関係式から、操作者がΔｄｘを求め、予め図４に示す保護膜３の高さｈとΔｄとの相関から高さｈ、ひいては閾値ｈｘを求める。そして、例えば操作者が入力手段９２を操作して閾値ｈｘを入力して設定することができる。なお、ｈｘ＝ｈ０−ｈで求められる（ｈ０は、初期の観察面２ｃ０における）。
又、閾値ｈｘは０以上であればよい。閾値ｈｘ＞０であれば、保護膜がＦＩＢによって削られて消失する前に除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがない。又、閾値ｈｘ＝０であれば、保護膜がＦＩＢによって削られて消失する時に丁度除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがない。但し、薄片部を削り過ぎるのを確実に防止するためには、閾値ｈｘ＞０であるのが好ましい。
又、閾値ｈｘは０以上であればよい。閾値ｈｘ＞０であれば、保護膜がＦＩＢによって削られて消失する前に除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがない。又、閾値ｈｘ＝０であれば、保護膜がＦＩＢによって削られて消失する時に丁度除去加工を終了するので、薄片部を削り過ぎることがない。但し、薄片部を削り過ぎるのを確実に防止するためには、閾値ｈｘ＞０であるのが好ましい。
次に、図６を参照し、試料２の表面に、第１保護膜３ｘ及び第２保護膜３ｙをこの順に形成した場合の、集束イオンビーム装置１００による除去加工の終点の検出について説明する。図６は、図３に対応する図であり、仕上げ加工中の薄片部２ａの断面形状を示す。イオンビーム２０Ａの照射により、初期の観察面２ｃ０から観察面２ｂ側へ横方向（図６の左右方向）にΔｄの削り代だけ順次削り、新たな観察面２ｃ（図６の破線）を形成する場合を考える。
上述のように、イオンビーム２０Ａの横断面方向（図６の左右方向）の強度分布によって、薄片部２ａ上部の第２保護膜３ｙが上面及び側面から削られ、第１保護膜３ｘが側面から削られる。このため、第２保護膜３ｙが高さ方向（図６の上下方向、イオンビーム２０Ａの照射方向）にΔｈだけ減少する。このとき、Δｈ（ｈ）とΔｄに相関があることは図３の場合と同様である。従って、図４に示すように、ｈ（又はΔｈ）とΔｄとの相関を予め測定しておき、観察面画像から第２保護膜３ｙの高さｈを取得することで、削り代Δｄ、ひいては薄片部２ａの厚みｔを推測することができ、除去加工の終点を検出することができる。
そして、第２保護膜３ｙが消失する（高さｈ＝０となる）時を除去加工の終点とすることで、例えば第２保護膜３ｙのコントラストが終点で０になるので終点の検出が容易となる。しかも、第２保護膜３ｙの下層には第１保護膜３ｘが存在するので、第２保護膜３ｙが消失する時を除去加工の終点としつつも、薄片部２ａを第１保護膜３ｘが保護するので、薄片部を削り過ぎることを確実に防止できる。
上述のように、イオンビーム２０Ａの横断面方向（図６の左右方向）の強度分布によって、薄片部２ａ上部の第２保護膜３ｙが上面及び側面から削られ、第１保護膜３ｘが側面から削られる。このため、第２保護膜３ｙが高さ方向（図６の上下方向、イオンビーム２０Ａの照射方向）にΔｈだけ減少する。このとき、Δｈ（ｈ）とΔｄに相関があることは図３の場合と同様である。従って、図４に示すように、ｈ（又はΔｈ）とΔｄとの相関を予め測定しておき、観察面画像から第２保護膜３ｙの高さｈを取得することで、削り代Δｄ、ひいては薄片部２ａの厚みｔを推測することができ、除去加工の終点を検出することができる。
そして、第２保護膜３ｙが消失する（高さｈ＝０となる）時を除去加工の終点とすることで、例えば第２保護膜３ｙのコントラストが終点で０になるので終点の検出が容易となる。しかも、第２保護膜３ｙの下層には第１保護膜３ｘが存在するので、第２保護膜３ｙが消失する時を除去加工の終点としつつも、薄片部２ａを第１保護膜３ｘが保護するので、薄片部を削り過ぎることを確実に防止できる。
なお、試料２としては特に制限されないが、例えばシリコン等の半導体、金属や合金が挙げられる。
そして、保護膜がカーボンを含むものであると、反射電子像、ＳＩＭ像またはＳＥＭ像上で、例えばシリコンを主材料とする試料２とのコントラストとの差が大きくなるので好ましい。コントラストが大きいと保護膜の高さを観察像で明確に検出することができる。カーボンを含む保護膜の原料としては、フェナントレンやナフタレンが挙げられる。又、これら保護膜は、例えばイオンビームによる気相成長法(FIB-CVD)、電子ビームによる気相成長法(EB-CVD)を用いて形成することができる。これらの方法によれば、マスクを用いずに、試料２表面の必要な部分のみに保護膜を形成することができる。EB-CVDは、成膜過程で試料にダメージを与えることがないため好ましい。また、FIB-CVDは、EB-CVDよりも成膜速度が速いので好ましい。
又、保護膜として第１保護膜３ｘ及び第２保護膜３ｙを用いる場合の組み合わせの例としては、第１保護膜３ｘとしてカーボンとタングステンの混合物の層を用い、第２保護膜３ｙとして有機化合物を原料とするカーボンの層を用いることが挙げられる。他の組み合わせとしては、第１保護膜３ｘとしてEB-CVD法によるカーボン単体の層を用い、第２保護膜３ｙとしてFIB-CVD法によるカーボン単体を用いることが挙げられる。これらの組み合わせは、反射電子像やＳＩＭ像上で第１保護膜３ｘと第２保護膜３ｙのコントラストとの差が大きくなり、第１保護膜３ｘと第２保護膜３ｙとの境界を明確に測定することができるので好ましい。また、試料へのダメージがないEB-CVD膜上にFIB-CVDを成膜すると、FIB-CVDの成膜時の試料へのダメージをEB-CVD膜が緩和し、かつ、FIB-CVDは成膜速度が速いので、効率よく保護膜を形成することができる。また、成膜に用いるビームの加速電圧や電流量を変えることによっても観察像における保護膜のコントラストを大きくすることができる。
そして、保護膜がカーボンを含むものであると、反射電子像、ＳＩＭ像またはＳＥＭ像上で、例えばシリコンを主材料とする試料２とのコントラストとの差が大きくなるので好ましい。コントラストが大きいと保護膜の高さを観察像で明確に検出することができる。カーボンを含む保護膜の原料としては、フェナントレンやナフタレンが挙げられる。又、これら保護膜は、例えばイオンビームによる気相成長法(FIB-CVD)、電子ビームによる気相成長法(EB-CVD)を用いて形成することができる。これらの方法によれば、マスクを用いずに、試料２表面の必要な部分のみに保護膜を形成することができる。EB-CVDは、成膜過程で試料にダメージを与えることがないため好ましい。また、FIB-CVDは、EB-CVDよりも成膜速度が速いので好ましい。
又、保護膜として第１保護膜３ｘ及び第２保護膜３ｙを用いる場合の組み合わせの例としては、第１保護膜３ｘとしてカーボンとタングステンの混合物の層を用い、第２保護膜３ｙとして有機化合物を原料とするカーボンの層を用いることが挙げられる。他の組み合わせとしては、第１保護膜３ｘとしてEB-CVD法によるカーボン単体の層を用い、第２保護膜３ｙとしてFIB-CVD法によるカーボン単体を用いることが挙げられる。これらの組み合わせは、反射電子像やＳＩＭ像上で第１保護膜３ｘと第２保護膜３ｙのコントラストとの差が大きくなり、第１保護膜３ｘと第２保護膜３ｙとの境界を明確に測定することができるので好ましい。また、試料へのダメージがないEB-CVD膜上にFIB-CVDを成膜すると、FIB-CVDの成膜時の試料へのダメージをEB-CVD膜が緩和し、かつ、FIB-CVDは成膜速度が速いので、効率よく保護膜を形成することができる。また、成膜に用いるビームの加速電圧や電流量を変えることによっても観察像における保護膜のコントラストを大きくすることができる。
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。
２ 試料
２ａ 薄片部
２ｂ、２ｃ 観察面
３ 保護膜
３ａ 第１保護膜
３ｂ 第２保護膜
２０ 集束イオンビーム照射機構
２０Ａ 集束イオンビーム
９０ 制御部
９０Ａ 加工制御手段
９０Ｂ 観察面画像生成手段
１００ 集束イオンビーム装置
ｈ 保護膜の集束イオンビームの照射方向の高さ
ｈｘ 保護膜の高さの閾値
２ａ 薄片部
２ｂ、２ｃ 観察面
３ 保護膜
３ａ 第１保護膜
３ｂ 第２保護膜
２０ 集束イオンビーム照射機構
２０Ａ 集束イオンビーム
９０ 制御部
９０Ａ 加工制御手段
９０Ｂ 観察面画像生成手段
１００ 集束イオンビーム装置
ｈ 保護膜の集束イオンビームの照射方向の高さ
ｈｘ 保護膜の高さの閾値
Claims (6)
- 保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射機構と、
前記集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御手段と、
前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成手段と、
を備えた集束イオンビーム装置であって、
前記加工制御手段は、前記観察面画像における前記保護膜の前記集束イオンビームの照射方向の高さが所定の閾値以下になったときに前記試料の除去加工を終了する、集束イオンビーム装置。 - 表面に第１保護膜が形成され、該第１保護膜の上に第２保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記第１保護膜及び前記第２保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射機構と、
前記集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御手段と、
前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成手段と、
を備えた集束イオンビーム装置であって、
前記加工制御手段は、前記観察面画像における第２保護膜が消失したときに前記試料の除去加工を終了する、集束イオンビーム装置。 - 前記加工制御手段は、前記観察面画像における前記保護膜又は前記第２保護膜のコントラストを判定する請求項１又は２記載の集束イオンビーム装置。
- 前記保護膜又は前記第２保護膜は、カーボンを含む請求項１〜３のいずれかに記載の集束イオンビーム装置。
- 保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射し、該集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御過程と、
前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成過程と、
を有し、
前記加工制御過程において、前記観察面画像における前記保護膜の前記集束イオンビームの照射方向の高さが所定の閾値以下になったときに前記試料の除去加工を終了する、集束イオンビーム装置を用いた試料の加工方法。 - 保護膜が形成された試料であって、該試料に対して集束イオンビームの上流側に前記保護膜が形成された試料の前記上流側から、前記集束イオンビームを照射し、該集束イオンビームにより前記試料の薄片部となる領域の両側を除去加工し、該集束イオンビームの照射方向と平行な観察面を順次形成して前記薄片部を完成させる加工制御過程と、
前記観察面の画像をなす観察面画像を取得する観察面画像生成過程と、
を有し、
前記加工制御過程において、前記観察面画像における前記保護膜の前記集束イオンビームの照射方向の高さが所定の閾値以下になったときに前記試料の除去加工を終了する、集束イオンビーム装置を用いた試料の加工コンピュータプログラム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013061671A JP6112929B2 (ja) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム |
| US14/221,548 US9218939B2 (en) | 2013-03-25 | 2014-03-21 | Focused ion beam system, sample processing method using the same, and sample processing program using focused ion beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013061671A JP6112929B2 (ja) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014186896A JP2014186896A (ja) | 2014-10-02 |
| JP6112929B2 true JP6112929B2 (ja) | 2017-04-12 |
Family
ID=51568360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013061671A Active JP6112929B2 (ja) | 2013-03-25 | 2013-03-25 | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9218939B2 (ja) |
| JP (1) | JP6112929B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9779914B2 (en) * | 2014-07-25 | 2017-10-03 | E.A. Fischione Instruments, Inc. | Apparatus for preparing a sample for microscopy |
| US9978586B2 (en) * | 2015-11-06 | 2018-05-22 | Fei Company | Method of material deposition |
| JP7214262B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2023-01-30 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 荷電粒子ビーム装置、試料加工方法 |
| JP6867015B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2021-04-28 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 自動加工装置 |
| JP7183690B2 (ja) * | 2017-10-27 | 2022-12-06 | 住友金属鉱山株式会社 | 試料の作製方法、清浄化方法、分析方法および電子顕微鏡用試料 |
| CN110874600B (zh) * | 2019-11-18 | 2020-09-25 | 北京邮电大学 | 基于机器学习的离子束溅射沉积薄膜凹坑与颗粒判别方法 |
| US11355313B2 (en) * | 2020-06-30 | 2022-06-07 | Fei Company | Line-based endpoint detection |
| CN112041671B (zh) * | 2020-07-24 | 2023-10-20 | 长江存储科技有限责任公司 | 制备和分析薄膜的方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3041565B2 (ja) * | 1993-11-30 | 2000-05-15 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 試料加工方法 |
| JP3221797B2 (ja) * | 1994-06-14 | 2001-10-22 | 株式会社日立製作所 | 試料作成方法及びその装置 |
| JP3741897B2 (ja) * | 1999-04-16 | 2006-02-01 | 株式会社ルネサステクノロジ | 荷電ビーム処理装置およびその方法、半導体の不良解析方法 |
| JP2003194681A (ja) | 2001-12-26 | 2003-07-09 | Toshiba Microelectronics Corp | Ｔｅｍ試料作製方法 |
| JP3811089B2 (ja) * | 2002-04-15 | 2006-08-16 | 株式会社東芝 | 摩耗量測定方法 |
| JP4555714B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2010-10-06 | 富士通株式会社 | ナノレベル構造組成観察用試料の作製方法 |
| JP2008157673A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Sii Nanotechnology Inc | 試料把持体の把持面作製方法 |
| JP2009004306A (ja) * | 2007-06-25 | 2009-01-08 | Elpida Memory Inc | Ｆｉｂ加工装置及び方法 |
-
2013
- 2013-03-25 JP JP2013061671A patent/JP6112929B2/ja active Active
-
2014
- 2014-03-21 US US14/221,548 patent/US9218939B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9218939B2 (en) | 2015-12-22 |
| US20140284307A1 (en) | 2014-09-25 |
| JP2014186896A (ja) | 2014-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6112929B2 (ja) | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビームを用いた試料の加工コンピュータプログラム | |
| US10529538B2 (en) | Endpointing for focused ion beam processing | |
| US9881766B2 (en) | Differential imaging with pattern recognition for process automation of cross sectioning applications | |
| JP6427571B2 (ja) | パターン測定方法、及びパターン測定装置 | |
| JP6226781B2 (ja) | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビーム加工用コンピュータプログラム | |
| JP6250294B2 (ja) | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の断面観察方法、及び集束イオンビームを用いた試料の断面観察用コンピュータプログラム | |
| JP5364049B2 (ja) | 荷電粒子ビーム装置、および試料作成方法 | |
| TW201432242A (zh) | 準備成像用之樣本的方法 | |
| US20200292308A1 (en) | Pattern Measurement Device and Pattern Measurement Method | |
| KR101709433B1 (ko) | 시료 관찰 장치 | |
| JP2016008971A (ja) | 対称なｆｉｂ堆積物を作り出す方法およびシステム | |
| KR102318216B1 (ko) | 집속 이온 빔 장치 | |
| CN108573844B (zh) | 聚焦离子束装置的控制方法以及记录介质 | |
| TWI731467B (zh) | 影像形成方法、影像形成系統及離子研磨裝置 | |
| JP6207893B2 (ja) | 試料観察装置用のテンプレート作成装置 | |
| JP2011179819A (ja) | パターン測定方法及びコンピュータプログラム | |
| JP2010182423A (ja) | 荷電粒子ビームの焦点評価方法及び荷電粒子線装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151105 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160810 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160822 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161011 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170220 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170314 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6112929 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |