JP6218656B2 - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷電粒子ビーム装置に関する。

半導体デバイス等の試料表面の加工や観察を行うための装置として、荷電粒子ビーム装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。荷電粒子ビーム装置は、試料を保持するステージと、ステージに保持された試料の表面に対して荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、荷電粒子ビームの照射により試料表面から放出される二次電子を検出する検出器と、検出された二次電子に基づいて試料表面の画像を形成する像形成部とを備えている。

このような荷電粒子ビーム装置は、例えば、試料表面に形成される繰り返しパターンをカウントする際にも用いることができる。この場合、繰り返しパターンに沿って荷電粒子ビームを照射し、得られる画像に表示されるパターンをカウントするようにする。パターンをカウントすることにより、繰り返しパターンのうち例えば指定されたパターンを特定することができる。現状では、試料表面の異なる位置を画像表示する際には、主としてステージを移動させるようにしている。

特開２００７−２９４３９１号公報

しかしながら、ステージを移動させながらカウントを行う場合、ステージに振動やドリフトなどが発生し、画像が劣化する場合があるため、誤カウントの要因となりうる。また、近年の半導体デバイスにおいては、例えば２０ｎｍ以下のピッチで繰り返しパターンが形成される場合がある。この場合、極めて微小なステージの移動精度（１０ｎｍ程度）が必要となるため、誤カウントの要因となる。このように、ステージを移動させながら試料の表面を観察する場合、ステージの振動などの影響により、観察精度が低下する場合がある。

以上のような事情に鑑み、本発明は、観察精度に優れた荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。

本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、試料を保持し、移動可能に設けられたステージと、前記試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射部と、前記荷電粒子ビームの照射によって前記試料から生じる二次電子を検出し前記試料の画像を取得する画像取得部と、前記試料の第一位置に前記荷電粒子ビームを照射させると共に前記荷電粒子ビームの走査範囲が前記第一位置から移動するように前記荷電粒子ビームの走査範囲を徐々に変化させる動作と、前記荷電粒子ビームが移動する部分の前記試料の画像を前記画像取得部に取得させる動作と、前記荷電粒子ビームの前記走査範囲が所定の第二位置に到達したときに荷電粒子ビームによって指標を前記第二位置に形成させる動作と、前記指標が形成された状態の前記第二位置の画像を取得させる動作と、前記指標が含まれる前記画像を用いて前記ステージの位置を調整する動作と、を行う制御部とを備える。

本発明によれば、荷電粒子ビームの走査範囲を試料上で移動させることにより、試料の画像を取得することができるので、画像を取得する際にステージを移動させる必要が無い。このため、ステージの振動やドリフトなどに起因する検出不良を回避することができる。これにより、観察精度に優れた荷電粒子ビーム装置が得られる。

上記の荷電粒子ビーム装置は、前記画像取得部によって取得された前記画像を表示する表示部を更に備える。
本発明によれば、荷電粒子ビーム装置に表示部が設けられることにより、別途表示部を用意する手間を省くことができる。

上記の荷電粒子ビーム装置において、前記試料には、所定の繰り返しパターンが形成されており、前記制御部は、前記画像取得部によって取得される前記画像に、前記繰り返しパターンのカウント値を表示させる動作を行う。

本発明によれば、試料に所定の繰り返しパターンが形成されている場合、繰り返しパターンを高精度にカウントすることができる。

上記の荷電粒子ビーム装置において、前記第二位置は、前記荷電粒子ビームの走査範囲の可変範囲に応じて設定される。
本発明によれば、荷電粒子ビームの走査範囲の可変範囲に応じて第二位置が設定されるため、荷電粒子ビームの走査範囲の可変範囲を有効的に利用することができる。

上記の荷電粒子ビーム装置において、前記試料には、所定の繰り返しパターンが形成されており、前記第二位置は、前記繰り返しパターンの配列数に応じて設定される。
本発明によれば、表面に所定の繰り返しパターンが形成される場合に、繰り返しパターンの配列数に応じて第二位置が設定されるため、荷電粒子ビーム照射部の負担を低減することができ、安定した検出精度を得ることができる。

上記の荷電粒子ビーム装置において、前記指標は荷電粒子ビームによるデポジションで形成され、前記指標の形成の際にデポジションガスを前記試料に供給するガス供給部を更に備える。
本発明によれば、指標が荷電粒子ビームによるデポジションで形成されるため、指標を高精度に形成することができる。

上記の荷電粒子ビーム装置において、前記制御部は、前記ステージの位置調整後、前記荷電粒子ビームの走査範囲を前記第一位置に戻す動作を行わせる。
本発明によれば、ステージの位置調整後、荷電粒子ビームの走査範囲が第一位置に戻されるため、この後に再度荷電粒子ビームの走査範囲を移動させることができる。

上記の荷電粒子ビーム装置において、前記制御部は、前記指標が含まれる前記画像のうち中央部に前記指標が配置されるように荷電粒子ビームによって前記指標を形成させる。
本発明によれば、指標が含まれる画像の中央部に指標が配置されるため、当該画像を用いてステージを移動させる際に指標が判別しやすくなる。

本発明によれば、検出精度の高い荷電粒子ビーム装置が得られる。

荷電粒子ビーム装置１００の構成を示す模式図。 電子ビーム照射部１０の鏡筒１１の内部構成を示す図。 試料Ｍの表面Ｍａの構成を示す電子顕微鏡写真。 荷電粒子ビーム装置１００の動作を示すフローチャート。 荷電粒子ビーム装置１００によって得られる観察画像を示す図。 荷電粒子ビーム装置１００によって得られる観察画像を示す図。 荷電粒子ビーム装置１００によって得られる観察画像を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
（荷電粒子ビーム装置）
図１は、荷電粒子ビーム装置１００の構成を示す模式図である。
図１に示すように、荷電粒子ビーム装置１００は、電子ビームＥＢを照射する電子ビーム照射部１０と、集束イオンビームＦＩＢを照射する集束イオンビーム照射部２０と、二次電子検出部３０と、ガス供給部４０と、試料Ｍを保持するステージＳＧと、真空チャンバーＣＢと、制御部ＣＯＮＴと、表示部ＤＰとを有している。

電子ビーム照射部１０は、鏡筒１１と、電子ビーム発生源１２と、電子ビーム光学系１３とを備えている。鏡筒１１は、円筒状に形成されており、所定方向に延びる中心軸を有している。電子ビーム発生源１２及び電子ビーム光学系１３は、鏡筒１１の内部に配置されている。電子ビーム照射部１０は、電子ビーム発生源１２で発生させた電子ビームを電子ビーム光学系１３で細く絞って電子ビームＥＢとし、当該電子ビームＥＢを鏡筒１１の射出口１１ａから射出する構成である。

図２は、電子ビーム照射部１０の鏡筒１１の内部構成を示す図である。図２では、電子ビーム光学系１３、試料Ｍ及びステージＳＧの位置関係を示している。
電子ビーム光学系１３は、電子ビームＥＢを集束させるコンデンサレンズ電極１４と、電子ビームＥＢを試料Ｍの表面Ｍａ上で走査する走査電極１５と、電子ビームＥＢを表面Ｍａ上にフォーカスさせる対物レンズ電極１６とを備えている。走査電極１５により、電子ビームＥＢが所定範囲で走査されるとともに、電子ビームＥＢの走査範囲が所定角度αの範囲で可変となっている。電子ビームＥＢの走査範囲が変化することにより、電子ビームＥＢの走査範囲の位置Ｉｒを試料Ｍの表面Ｍａ上で変更可能となる。走査電極１５は、走査範囲の位置Ｉｒが表面Ｍａ上を二次元的に移動するように、電子ビームＥＢの走査範囲を調整可能である。走査電極１５の動作は、制御部ＣＯＮＴのイメージシフト部３０ｄによって制御されるようになっている。

図１に戻って、集束イオンビーム照射部２０は、鏡筒２１と、イオンビーム発生源２２と、イオンビーム光学系２３とを備えている。鏡筒２１は、円筒状に形成されており、鏡筒２１の中心軸が鏡筒１１の中心軸に対して傾くように配置されている。イオンビーム発生源２２及びイオンビーム光学系２３は、鏡筒２１の内部に配置されている。集束イオンビーム照射部２０は、イオンビーム発生源２２で発生させたイオンビームをイオンビーム光学系２３で細く絞って集束イオンビームＦＩＢとし、当該集束イオンビームＦＩＢを鏡筒２１の射出口２１ａから射出する構成である。

電子ビーム照射部１０及び集束イオンビーム照射部２０は、照射した集束イオンビームＦＩＢ及び電子ビームＥＢが交差するように配置されている。ステージＳＧは、集束イオンビームＦＩＢ及び電子ビームＥＢの交差する位置またはその近傍に試料Ｍの表面Ｍａが配置されるように試料Ｍを保持している。

ステージＳＧは、試料Ｍを保持した状態で、水平方向、垂直方向及び回転方向のそれぞれに移動可能である。ステージＳＧは、試料Ｍの表面Ｍａが電子ビーム照射部１０の射出口１１ａを向くように試料Ｍを保持している。また、電子ビームＥＢは、集束イオンビームＦＩＢに交差する方向に照射されるため、集束イオンビームＦＩＢが照射される表面Ｍａに対して電子ビームＥＢを照射できる。このため、集束イオンビームＦＩＢによる加工中の表面Ｍａを観察することが可能となる。

試料Ｍの表面Ｍａに電子ビームＥＢが照射されると、表面Ｍａからは二次電子Ｅｓや二次イオンなどの荷電粒子が発生する。二次電子検出部３０は、試料Ｍの表面Ｍａで発生した二次電子Ｅｓを検出する。二次電子検出部３０による検出結果を用いることにより、表面Ｍａの二次電子像を取得することができる。

ガス供給部４０は、試料Ｍの表面にガスＧを供給する。ガス供給部４０は、ガス噴射部４０ａが真空チャンバーＣＢの内部に配置されている。ガス供給部４０は、ガス噴射部４０ａがステージＳＧに向くように真空チャンバーＣＢに固定されている。ガス供給部４０は、エッチング用ガスやデポジション用ガスなどを試料Ｍの表面Ｍａに供給可能である。

エッチング用ガスは、集束イオンビームＦＩＢによって試料Ｍをエッチングする際に、エッチングを選択的に促進するためのものである。エッチング用ガスは、試料Ｍの材質に応じて適宜選択することができる。例えば、Ｓｉ系の試料Ｍに対するフッ化キセノンと、有機系の試料Ｍに対する水と、などのエッチング用ガスを、集束イオンビームＦＩＢの照射と共に試料Ｍに供給することによって、エッチングを選択的に促進させることができる。

デポジション用ガスは、試料Ｍの表面に金属または絶縁体などの堆積物によるデポジション膜を形成するためのものである。例えば、フェナントレン、プラチナ、カーボン、またはタングステンなどを含有した化合物ガスのデポジション用ガスを、集束イオンビームＦＩＢの照射と共に試料Ｍに供給することによって、デポジション用ガスから分解された固体成分を試料Ｍの表面Ｍａに堆積させる。

本実施形態では、試料Ｍとしては、表面Ｍａに繰り返しパターンが形成された半導体デバイスが用いられている。図３は、試料Ｍの表面Ｍａの構成を示すＳＥＭ像である。図３に示すように、表面Ｍａには、第一方向（図中縦方向）Ｄ１に延びた帯状のパターンＰ（Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐｎ）が、第二方向（図中横方向）Ｄ２に複数並んで配置されている。各パターンＰは、それぞれ等しいピッチｔで配置されている。ピッチｔは、数十ｎｍ（例、２５ｎｍ）程度に設定されている。

制御部ＣＯＮＴは、上述した各構成部を総合的に制御していると共に、電子ビーム照射部１０の鏡筒１１及び集束イオンビーム照射部２０の鏡筒２１の加速電圧やビーム電流を変化させることができるようになっている。制御部ＣＯＮＴは、イオンビーム照射部２０の加速電圧やビーム電流を変化させることで、集束イオンビームＦＩＢのビーム径を自在に調整できるようになっている。これにより、試料Ｍを局所的にデポジション加工およびエッチング加工することができるようになっている。しかも、エッチング加工する際に、ビーム径を調整することで粗加工から仕上げ加工まで加工精度を自由に変えることが可能とされている。

また、制御部ＣＯＮＴは、二次電子検出部３０で検出された検出結果を信号に変換し、観察画像データを生成する像形成部（画像取得部）３０ａを有している。制御部ＣＯＮＴは、観察画像データを生成した後、この観察画像データに基づいて表示部ＤＰに観察画像を表示させることができるようになっている。制御部ＣＯＮＴは、生成された観察画像を記憶させる記憶部３０ｂを有している。また、制御部ＣＯＮＴは、観察画像中のパターンをカウントするセルカウント部３０ｃを有している。また、制御部ＣＯＮＴは、走査電極１５により電子ビームＥＢの走査範囲の位置を移動させるイメージシフト部３０ｄを有している。また、制御部ＣＯＮＴは、走査範囲を所定位置に移動させた場合にステージＳＧを移動させるステージ制御部３０ｅを有している。

また、制御部ＣＯＮＴには、オペレータが入力可能な入力部ＩＰが接続されている。制御部ＣＯＮＴは、入力部ＩＰによって入力された信号に基づいて各構成品を制御可能である。例えば、オペレータは、入力部ＩＰを介して、集束イオンビームＦＩＢ及び電子ビームＥＢの照射位置やビーム径を調整可能である。この場合、オペレータは、表面Ｍａのうち所望の領域に電子ビームＥＢを照射して観察を行ったり、所望の領域に集束イオンビームＦＩＢを照射して観察やデポジション膜の形成を行ったりすることができるようになっている。

（荷電粒子ビーム装置の使用方法）
次に、このように構成された荷電粒子ビーム装置１００を用いて、図３に示す試料Ｍの表面Ｍａに形成されたパターンＰをカウントし、所定パターンに加工を行う方法について説明する。なお、本実施形態では、表面Ｍａに形成されたパターンＰのうち加工対象となるパターンの位置情報（基点から順に数えたときの終点カウント値。以下では、例えば１００とする）が判別している場合を例に挙げて説明する。

このような場合、表面Ｍａの複数のパターンＰのうち基点に配置されたパターンから、上記カウント値に一致するまで、パターンの配列に沿ってカウントを行う。その後、カウント値が加工対象のパターンの位置情報に一致したパターンに対して、集束イオンビームＦＩＢを照射するなどして加工処理を行う。図４は、荷電粒子ビーム装置１００の動作を示すフローチャートである。図５〜図７は、荷電粒子ビーム装置１００によって得られる観察画像を示す図である。

まず、試料ＭをステージＳＧにセットする初期設定を行う。この初期設定が終了した後、制御部ＣＯＮＴは、例えば鏡筒１１の中心軸に平行な方向に電子ビームＥＢを照射させる。

電子ビームＥＢが所定範囲で走査されることにより、二次電子検出部３０で二次電子が検出され、像形成部３０ａで観察画像データに変換された後、表示部ＤＰに観察画像が表示される。オペレータは、複数のパターンＰのうちカウントの基準となるパターン（基点）Ｐを入力部ＩＰから入力すると共に、加工対象となるパターンのカウント値を入力部ＩＰに入力する。制御部ＣＯＮＴは、入力部ＩＰからの入力結果に基づいて、基点及びカウント値を指定する（ＳＴ０１）。制御部ＣＯＮＴのイメージシフト部３０ｄは、指定された基点のパターンＰがイオンビーム照射部１０の視野に含まれるように、表面Ｍａ上における電子ビームＥＢの走査範囲の位置Ｉｒを移動させる（イメージシフト）。基点のパターンＰとしては、例えば表面ＭａのうちパターンＰが配列された第二方向Ｄ２の端部に配置されるパターンＰとしてもよいし、電子ビームＥＢが鏡筒１１の中心軸と平行に照射されたときの照射位置に配置されるパターンＰとしてもよい。

図５（ａ）は、このときに表示部ＤＰに示された観察画像２０１を示している。
図５（ａ）に示すように、観察画像２０１には、複数のパターンＰのうち基点となるパターンＰ１と、当該パターンＰ１に対して１つ隣のパターンＰ２と、２つ隣のパターンＰ３と、の３つのパターンが視野に含まれている。

その後、制御部ＣＯＮＴは、電子ビームＥＢの走査範囲をパターンＰ１からパターンＰ２、Ｐ３へ向けた方向に１ピッチ分ずつ移動させると共に、像形成部３０ａによって表面Ｍａの観察画像を形成する（ＳＴ０２）。制御部ＣＯＮＴは、形成した観察画像を表示部ＤＰに表示させると共に、記憶部３０ｂに記憶させる。なお、制御部ＣＯＮＴは、必要な場合には、表示部ＤＰに出力された観察画像と、記憶部３０ｂに記憶された観察画像とを比較して、パターンマッチング処理を行うことにより、観察位置（電子ビームＥＢの走査範囲電）の位置ズレ補正を行う（ＳＴ０３）。

制御部ＣＯＮＴのセルカウント部３０ｃは、観察画像２０１に基づいてパターンＰをカウントする（ＳＴ０４）。セルカウント部３０ｃは、カウント結果に基づいて、図５（ｂ）に示すように、対応するパターンＰ１〜Ｐ３にカウント値（数字：１〜３）を表示させる。カウント値が観察画像２０１に表示されることにより、オペレータはパターンＰのカウント値を直感的に判別可能となる。

セルカウント部３０ｃは、カウントの結果、予め指定したカウント（指定カウント）に到達したか否かを判別する（ＳＴ０５）。ここでは、図５（ｂ）においてカウント値は３であり、指定カウントは１００であるため、セルカウント部３０ｃは、カウント結果が指定カウントに到達していないと判断する（ＳＴ０５のＮＯ）。

ここで、電子ビームＥＢの走査範囲が可変範囲の上限値に対応する位置（第二位置）に達した場合、これ以上、その方向に電子ビームＥＢの走査範囲を移動させることができなくなる。このため、制御部ＣＯＮＴは、カウントを行う毎に、電子ビームＥＢの走査範囲が第二位置に到達したか否かを判別する（ＳＴ０６）。

電子ビームＥＢの走査範囲が第二位置に到達していないと判断された場合（ＳＴ０６のＮＯ）、電子ビームＥＢの走査範囲はまだその方向に移動可能である。このため、制御部ＣＯＮＴは、電子ビームＥＢの走査範囲をパターンＰの１ピッチ分だけずらすように移動させ、ＳＴ０２からＳＴ０３の動作を行わせると共に、ＳＴ０４のカウント動作を行わせる。この結果、例えば図５（ｃ）に示すように、パターンＰ２〜Ｐ４の３つのパターンが含まれる観察画像２０２が新たに得られる。観察画像２０２は、観察画像２０１に比べて、パターンＰが１ピッチ分だけずれた状態となる。また、カウント動作を行うことにより、図５（ｄ）に示すように、新たなカウント値４がパターンＰ４に重なるように表示される。

このとき、例えば、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、３つのパターンＰ１〜Ｐ３のうち２つ（パターンＰ２、Ｐ３）が視野に含まれるように電子ビームＥＢの走査範囲電子ビームＥＢを移動させる。このように、直近の観察画像に含まれるパターンが新たな観察画像に残るように電子ビームＥＢの走査範囲を移動させることにより、パターンマッチングの精度が高められるため、位置ズレ補正の精度が向上する。

このように電子ビームＥＢの走査範囲を徐々に移動させると、カウント値が徐々に大きくなっていく。制御部ＣＯＮＴは、電子ビームＥＢの走査範囲の移動量を記憶部３０ｂに記憶させておく。例えば図６（ａ）では、カウント値が４９〜５１のパターンＰ４９〜Ｐ５１が観察画像２４９として示されている。カウント値が大きくなり、電子ビームＥＢの走査範囲が第二位置に到達した場合（ＳＴ０６のＹＥＳ）、電子ビームＥＢの走査範囲をこれ以上、同じ方向に移動させることができなくなる。そこで、制御部ＣＯＮＴは、電子ビームＥＢの走査範囲を一旦戻すとともに、ステージＳＧを移動させることにより、観察画像２４９と同等の画像を得るようにする。以下、詳細に説明する。まず、制御部ＣＯＮＴは、試料Ｍの表面Ｍａにおける所定の位置に、観察画像２４９において識別可能な指標を形成させる（ＳＴ０７）。この指標は、観察画像２４９の中央部に相当する試料Ｍの位置に形成することが好ましい。したがって、制御部ＣＯＮＴは、３つのパターンＰ４９〜Ｐ５１のうち観察画像２４９の中央に配置されたパターンＰ５０上に指標を形成する。

この指標を形成する場合、制御部ＣＯＮＴは、例えばガス供給部４０からカーボンガスなどのデポジションガスＧを供給させつつ、集束イオンビームＦＩＢをパターンＰ５０上に照射させる。これにより、図６（ｂ）に示すように、パターンＰ５０上にデポジション膜からなる第一指標ＭＫ１が堆積形成される。なお、集束イオンビームＦＩＢによってデポジション膜を形成することにより、試料Ｍに対するダメージを極めて少なくすることができる。また、集束イオンビーム照射部２０と電子ビーム照射部１０とを切り替える際に、第一指標ＭＫ１を見失うことなく簡易に加工位置特定が可能となる。

その後、制御部ＣＯＮＴは、第二位置で電子ビームＥＢを走査させることにより、第一指標ＭＫ１を観察画像２４９Ａとして取得する（ＳＴ０８）。制御部ＣＯＮＴは、取得した第一指標ＭＫ１を含む観察画像２４９Ａを表示部ＤＰに表示させると共に、記憶部３０ｂに記憶させる。

次に、制御部ＣＯＮＴのイメージシフト部３０ｄは、電子ビームＥＢの走査範囲を、基点となるパターンＰ１が配置される位置まで戻す（ＳＴ０９）。これにより、図６（ｃ）に示すように、表示部ＤＰに出力される観察画像２０１Ａは、電子ビームＥＢが第一位置で走査されたときの観察画像２０１（図５（ａ）参照）と同様の画像となる。

次に、制御部ＣＯＮＴは、電子ビームＥＢの走査範囲を第一位置に固定させたまま、ステージ制御部３０ｅによりステージＳＧを移動させる。このとき制御部ＣＯＮＴは、倍率を１／２倍〜１／１．５倍程度にして広範囲の画像を表示部ＤＰに表示させる。その後、ステージ制御部３０ｅは、記憶部３０ｂに記憶された電子ビームＥＢの走査範囲の移動量に基づいて、当該移動量に対応する距離だけステージＳＧを移動させる。これにより、図６（ｄ）に示すように、第一指標ＭＫ１を有するパターンＰ５０が含まれた観察画像２４９Ｂが得られる（ＳＴ１０）。

なお、ステージＳＧの移動精度は電子ビームＥＢの走査範囲の移動精度よりも低いため、ステージＳＧを移動させた場合において、第一指標ＭＫ１が観察画像の中央部に配置されるとは限らない。このような例として、第一指標ＭＫ１が観察画像の中央部からずれた位置に配置される場合がある。この場合には、電子ビームＥＢの走査範囲を調整することにより、観察画像の位置調整を行う。また別の例として、第一指標ＭＫ１が観察画像に含まれない場合がある。この場合、第一指標ＭＫ１が確認できるまで倍率を縮小し、より広範囲の画像を表示させる。第一指標ＭＫ１が確認できた場合、電子ビームＥＢの走査範囲を変更し、倍率を戻す（拡大する）ことにより、観察画像の位置調整を行う。このように、制御部ＣＯＮＴは、第一位置から第二位置までの電子ビームＥＢの走査範囲の移動量に基づいてステージＳＧを移動させた後には、ステージＳＧではなく、電子ビームＥＢの走査範囲や倍率を調整することにより、電子ビーム照射部１０の視野ズレ補正を行わせる（ＳＴ１１）。この結果、図７（ａ）に示すように、カウント値が４９〜５１のパターンＰ４９〜Ｐ５１が視野内に含まれる観察画像２４９Ｃが得られる。この観察画像２４９Ｃは、図６（ｂ）に示す観察画像２４９Ａと同様の画像である。また、電子ビームＥＢの走査範囲は、鏡筒１１の中心軸にほぼ平行になっているため、電子ビームＥＢの走査範囲の可変範囲の上限値までは十分余裕を持った状態となる。

その後、制御部ＣＯＮＴは、指定カウントに到達するまで、電子ビームＥＢの走査範囲を徐々に移動させて観察画像を取得しつつ、位置ズレ補正及びカウントを行わせる（ＳＴ０２〜ＳＴ０４）。また、電子ビームＥＢの走査範囲が可変範囲の上限値に達した場合、第一指標ＭＫ１をパターンＰに形成し、電子ビームＥＢの走査範囲を戻すと共に、ステージＳＧを移動させて観察画像を取得させ、視野ズレの補正を行わせる（ＳＴ０６からＳＴ１１）。この動作により、図７（ｃ）に示すように、指定カウントに対応するパターンＰ１００が視野に含まれた観察画像２９９が得られる。

このように指定カウント（カウント値１００）に到達した後（ＳＴ０５のＹＥＳ）、制御部ＣＯＮＴは、図７（ｄ）に示すように、パターンＰ１００上に第二指標ＭＫ２を形成する（ＳＴ１２）。第二指標ＭＫ２は、第一指標ＭＫ１とは異なる形状に形成する。このように加工対象のパターンＰ１００に到達した後、制御部ＣＯＮＴは、第二指標ＭＫ２が形成されたパターンＰ１００に対して、集束イオンビームＦＩＢを照射するなどして加工を行う。

以上のように、本実施形態によれば、電子ビームＥＢの走査範囲を試料Ｍの表面Ｍａ上で移動させることにより、表面Ｍａの観察画像を取得することができるので、観察画像を取得する際にステージＳＧを移動させる必要が無い。このため、ステージＳＧの振動やドリフトなどに起因する検出不良を回避することができる。これにより、観察精度に優れた荷電粒子ビーム装置１００が得られる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態では電子ビームＥＢを用いて観察画像を取得し、パターンＰのカウントを行ったが、集束イオンビームＦＩＢを用いて観察画像を取得し、パターンＰのカウントを行ってもよい。

また、上記実施形態では、第二位置に対応するパターンＰ（Ｐ５０）上に形成する第一指標ＭＫ１、また、指定カウントのパターンＰ（Ｐ１００）上に形成する第二指標ＭＫ２として、集束イオンビームＦＩＢによるデポジション膜を例に挙げて説明したが、これに限られず、観察画像に表示可能な態様であれば、エッチング加工など他の手法によって形成してもよい。例えば、電子ビームＥＢによるデポジション膜であってもよいし、マイクロプロービングシステムを用いて機械的に加工することで第一指標ＭＫ１又は第二指標ＭＫ２を形成してもよい。なお、集束イオンビームＦＩＢによるデポジション膜を形成する場合、イオン源として電界電離型ガスイオン源（ＧＦＩＳ）を用いることにより、試料Ｍに対するダメージを軽減することが可能となる。

また、上記実施形態では、第一指標ＭＫ１を形成するための第二位置として、電子ビームＥＢの走査範囲の可変範囲の上限値に応じて設定される態様を例に挙げて説明したが、これに限られることはなく、試料Ｍの表面Ｍａに形成される繰り返しパターンＰの配列数（カウント数）に応じて設定されるようにしてもよい。例えば、パターンＰをｎ個（ｎは２以上の整数）カウントする毎に第一指標ＭＫ１を形成するようにしてもよい。この構成により、試料Ｍの抜き取り検査を行うことができる。

また、この場合において、パターンＰは繰り返して形成されるものであるため、本来あるべき位置にパターンＰが設けられていない場合は欠陥であるといえる。上記荷電粒子ビーム装置１００によれば、パターンＰをカウントしつつ観察画像を取得するため、指定カウント値までの間に欠陥がある場合、このような欠陥の位置を特定することもできる。また、欠陥の位置を特定することに特化した使用形態であってもよい。

また、上記実施形態では、試料Ｍの表面Ｍａに形成される繰り返しパターンＰとして、一方向に並んだ縞状のパターンを例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、縦横に配置された繰り返しパターンであっても、同様の説明が可能である。この場合、指定カウント値は、例えば二次元上のアドレス（Ｘ座標、Ｙ座標など）で示されることになる。

ＦＩＢ…集束イオンビーム
ＥＢ…電子ビーム
Ｍ…試料
ＳＧ…ステージ
ＣＯＮＴ…制御部
ＤＰ…表示部
Ｍａ…表面
Ｉｒ…照射位置
Ｐ…パターン
ＩＰ…入力部
ＭＫ…第一指標
１０…電子ビーム照射部（荷電粒子ビーム照射部）
１５…走査電極
２０…集束イオンビーム照射部（荷電粒子ビーム照射部）
３０…二次電子検出部
３０ａ…像形成部（画像取得部）
３０ｂ…記憶部
３０ｃ…セルカウント部
３０ｄ…イメージシフト部
３０ｅ…ステージ制御部
４０…ガス供給部
１００…荷電粒子ビーム装置

Claims (8)

1. 試料を保持し、移動可能に設けられたステージと、
   前記試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射部と、
   前記荷電粒子ビームの照射によって前記試料から生じる二次電子を検出し前記試料の画像を取得する画像取得部と、
   前記試料の第一位置に前記荷電粒子ビームを照射させると共に前記荷電粒子ビームの走査範囲が前記第一位置から移動するように前記荷電粒子ビームの走査範囲を徐々に変化させる動作と、前記荷電粒子ビームが移動する部分の前記試料の画像を前記画像取得部に取得させる動作と、前記荷電粒子ビームの前記走査範囲が所定の第二位置に到達したときに荷電粒子ビームによって指標を前記第二位置に形成させる動作と、前記指標が形成された状態の前記第二位置の画像を取得させる動作と、前記指標が含まれる前記画像を用いて前記荷電粒子ビームの走査範囲と前記ステージとの相対位置を調整する動作と、を行う制御部と
   を備える荷電粒子ビーム装置。
2. 前記画像取得部によって取得された前記画像を表示する表示部
   を更に備える請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
3. 前記試料には、所定の繰り返しパターンが形成されており、
   前記制御部は、前記画像取得部によって取得される前記画像に、前記繰り返しパターンのカウント値を表示させる動作を行う
   請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
4. 前記第二位置は、前記荷電粒子ビームの走査範囲の可変範囲に応じて設定される
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
5. 前記試料には、所定の繰り返しパターンが形成されており、
   前記第二位置は、前記繰り返しパターンの配列数に応じて設定される
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
6. 前記指標は荷電粒子ビームによるデポジションで形成され、前記指標の形成の際にデポジションガスを前記試料に供給するガス供給部
   を更に備える請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
7. 前記制御部は、前記ステージの位置調整後、前記荷電粒子ビームの走査範囲を前記第一位置に戻す動作を行わせる
   請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。
8. 前記制御部は、前記指標が含まれる前記画像のうち中央部に前記指標が配置されるように荷電粒子ビームによって前記指標を形成させる
   請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム装置。