JP6901572B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る荷電粒子線装置10の構成図である。FIB−SEM装置の構成を示す図である。荷電粒子線装置10は、FIB−SEM装置として構成されている。荷電粒子線装置10は、SEM鏡筒100、FIB鏡筒101、試料室102、FIB−SEM架台103、制御器105、モニタ106、記憶装置107を備える。FIB鏡筒101は、試料104を加工または観察するため、試料104に対してFIBを照射する。SEM鏡筒100は、試料104を高分解能で観察・分析するため、試料104に対して電子ビームを照射する。試料室102は、試料104を設置する空間であり、上記各鏡筒を備えている。FIB−SEM架台103は、試料室102を搭載する。制御器105は、荷電粒子線装置10を制御することにより、試料104のSEM観察像を取得し、FIBにより試料104を加工し、試料104のFIB観察像を取得する。モニタ106は、試料104に対する処理結果(例えば観察像)を画面表示する。
制御器105は、与えられた指令にしたがって、第1モードと第2モードのいずれを実施するかを判定する。第1モードを実施する場合はステップS502へ進み、第2モードを実施する場合はステップS504へ進む。指令は例えば後述するGUI(Graphical User Interface)を介してオペレータが与えることもできるし、試料104のタイプや実施すべき加工・観察の内容に応じてあらかじめ動作モードを規定するとともに、その規定を指令として記憶装置107に格納しておき、制御器105がこれを読み出すこともできる。その他適当な方法によって指令を与えてもよい。いずれの場合であっても、荷電粒子線装置10は与えられた指令をいったん記憶装置107に格納しておき、制御器105がこれを読み出す。
制御器105は、SEM鏡筒100の対物レンズ(浸漬型磁界レンズ120または非浸漬型磁界レンズ122)をオフにする。具体的には、磁界レンズを形成しているコイル(第1コイル112または第2コイル113)の電流をオフにする。
制御器105は、第2コイル113または第3コイル114に直流電流を流すことにより、残留磁場130をオフセットさせる磁場を発生させる。直流電流の向きは、残留磁場130の作用を打ち消す磁場を発生させる向きである。直流電流の大きさは、磁場検出器115が残留磁場130の大きさを測定することにより定めることもできるし、残留磁場130によってFIB観察像の位置がシフトする量に基づき定めることもできる。その他適当な手法により定めてもよい。
第1モードは、残留磁場130の影響を打ち消す磁場を発生させるのみであるので、後述する第2モードと比較して、素早く効果を発揮することができる。ただし残留磁場130を完全に除去するわけではないので、例えば残留磁場130が小さい非浸漬型磁界レンズ122の使用後や、FIBによる加工精度の要求があまり高くない用途(例:粗加工)において、第1モードを用いるのが適しているといえる。
第1コイル112を用いて非浸漬型磁界レンズ122を形成した後は、第2コイル113と第3コイル114のいずれか一方または双方を用いて、第1モードを実施することができる。第2コイル113を用いて浸漬型磁界レンズ120を形成した後は、第3コイル114を用いて第1モードを実施することができる。
第1モードは、残留磁場130を完全に消滅させるわけではなく、オフセット磁場を発生させている間は残留磁場130の作用を抑制できるに過ぎない。したがってFIBを用いる場合、制御器105は第1モードを実施しながらFIBによる加工・観察を実施することになる。
本ステップはステップS502と同様である。
制御器105は、第2コイル113または第3コイル114に交流電流を流すことにより、残留磁場130をできる限り消滅させる。交流電流の振幅を時間経過にともなって小さくすることにより、磁極片に残留している残留磁場130を経時的に減少させ、ゼロに近づけることができる。交流電流の振幅は、あらかじめ適当な値を定めておけばよい。
第2モードは、交流電流の振幅を経時減少させながら次第に残留磁場130を消滅させるので、残留磁場130がFIBに対して与える作用が許容範囲内に収まるまで、概ね数秒程度を要する。他方で第2モードは、第1モードよりも消磁効果が高い。したがって第2モードは、FIBによる加工精度の要求が高い用途や3次元構造解析などを実施する前に、第2モードを用いるのが適しているといえる。
第1モードと第2モードを組み合わせて使用することもできる。この場合はステップS501において、その旨の指令を受け取り、制御器105は各モードをその指令にしたがって組み合わせて用いる。例えば第2モードによって残留磁場130をある程度まで減少させた後、第1モードにより残留磁場130をオフセットさせることができる。この場合、第2モードで残る僅かな残留磁場130を補正する目的で、第1モードを利用する。これにより、第2モードと同等以上の精度を、より素早く実現することができる。
本実施形態1に係る荷電粒子線装置10は、直流電流により残留磁場130の作用を減少させる第1モードと、交流電流により残留磁場130の作用を減少させる第2モードとを実施することができる。これにより、FIB鏡筒101の用途に応じて第1モードと第2モードを使い分けることができるので、FIBによる加工・観察の精度と動作効率を両立させることができる。
図7は、本発明の実施形態2に係る荷電粒子線装置10が備えるSEM鏡筒100の対物レンズの構成図である。本実施形態2に係る荷電粒子線装置10は、実施形態1とは異なり第3コイル114を備えていない。その他構成は実施形態1と同様である。本実施形態2においては、第1モードと第2モードいずれも第2コイル113を用いて実施する。第3コイル114を用いないので、各モードにおいて第2コイル113に流す電流値は実施形態1と異なる場合があるが、動作手順は実施形態1と同様である。
図8は、本発明の実施形態3に係る荷電粒子線装置10が備えるSEM鏡筒100の対物レンズの構成図である。第1コイル112と第2コイル113のいずれか一方または両方は、複数のコイルに分割して構成することができる。図8においては、第1コイル112と第2コイル113ともに2つのコイルに分割した例を示した。
本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
100:SEM鏡筒
101:FIB鏡筒
102:試料室
103:FIB−SEM架台
104:試料
105:制御器
106:モニタ
110:第1磁極片
111:第2磁極片
112:第1コイル
113:第2コイル
114:第3コイル
115:磁場検出器
116:第3磁極片
Claims (9)
- 試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
前記試料に対して電子ビームを出射する電子ビーム照射部、
前記電子ビームを前記試料に対して収束させる対物レンズ、
を備え、
前記対物レンズは、
第1磁極片、
前記第1磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第2磁極片、
前記第1磁極片と前記第2磁極片との間に配置された第1コイル、
前記第2磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第2コイル、
を備え、
前記荷電粒子線装置はさらに、
前記第1コイルに流す電流と前記第2コイルに流す電流を制御する制御部、
前記制御部に対する指令を記憶する記憶部、
を備え、
前記制御部は、前記記憶部が記憶している前記指令にしたがって、
前記第1コイルに流れる電流をオフにした後に前記第2コイルに直流電流を流すことにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場の作用を減少させる、第1モード、
前記第1コイルに流れる電流をオフにした後に前記第2コイルに交流電流を流すことにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場の作用を減少させる、第2モード、
の少なくともいずれかを実施し、
前記荷電粒子線装置はさらに、前記試料に対して集束イオンビームを出射するイオンビーム照射部を備え、
前記制御部は、前記第1モードを実施している間に、前記イオンビーム照射部を制御することにより、前記試料に対して前記集束イオンビームを照射して前記試料を加工する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
前記試料に対して電子ビームを出射する電子ビーム照射部、
前記電子ビームを前記試料に対して収束させる対物レンズ、
を備え、
前記対物レンズは、
第1磁極片、
前記第1磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第2磁極片、
前記第1磁極片と前記第2磁極片との間に配置された第1コイル、
前記第2磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第2コイル、
を備え、
前記荷電粒子線装置はさらに、
前記第1コイルに流す電流と前記第2コイルに流す電流を制御する制御部、
前記制御部に対する指令を記憶する記憶部、
を備え、
前記制御部は、前記記憶部が記憶している前記指令にしたがって、
前記第1コイルに流れる電流をオフにした後に前記第2コイルに直流電流を流すことにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場の作用を減少させる、第1モード、
前記第1コイルに流れる電流をオフにした後に前記第2コイルに交流電流を流すことにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場の作用を減少させる、第2モード、
の少なくともいずれかを実施し、
前記荷電粒子線装置はさらに、
前記試料に対して集束イオンビームを出射するイオンビーム照射部、
前記制御部に対する指示を入力するユーザインターフェース、
を備え、
前記ユーザインターフェースは、前記集束イオンビームを用いて前記試料を加工する際に前記第1モードと前記第2モードのいずれを実施するかを指定する指定欄を有し、
前記制御部は、前記指定欄に対して入力された指定にしたがって、前記集束イオンビームを用いて前記試料を加工する際に前記第1モードと前記第2モードの少なくともいずれかを実施する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 前記制御部は、前記第2モードを実施している間に、前記交流電流の振幅を経時減少させることにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場を経時減少させる
ことを特徴とする請求項1または2記載の荷電粒子線装置。 - 前記制御部は、前記第1コイルに電流を流すことにより磁界レンズを形成する第1磁界レンズモードと、前記第2コイルに電流を流すことにより磁界レンズを形成する第2磁界レンズモードとを切り替えることができるように構成されており、
前記制御部は、動作モードを前記第1磁界レンズモードと前記第2磁界レンズモードとの間で切り替えたとき、前記第1モードと前記第2モードの少なくともいずれかを実施する
ことを特徴とする請求項1または2記載の荷電粒子線装置。 - 前記荷電粒子線装置はさらに、前記第2磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第3コイルを備え、
前記制御部は、前記記憶部が記憶している前記指令にしたがって、
前記第1コイルに流れる電流と前記第2コイルに流れる電流をオフにした後に前記第3コイルに直流電流を流すことにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場の作用を減少させる、第3モード、
前記第1コイルに流れる電流と前記第2コイルに流れる電流をオフにした後に前記第3コイルに交流電流を流すことにより、前記第2磁極片に残留している残留磁場の作用を減少させる、第4モード、
の少なくともいずれかを実施する
ことを特徴とする請求項1または2記載の荷電粒子線装置。 - 前記荷電粒子線装置はさらに、前記第2コイルに対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第3磁極片を備え、
前記第2磁極片と前記第3磁極片は、前記第2コイルを取り囲む磁路を形成している
ことを特徴とする請求項5記載の荷電粒子線装置。 - 前記第1コイルと前記第2コイルの少なくともいずれかは、複数のコイルによって形成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載の荷電粒子線装置。 - 前記第2コイルの巻数は前記第1コイルの巻数以上であり、
前記第1コイルの巻数は前記第3コイルの巻数以上である
ことを特徴とする請求項5記載の荷電粒子線装置。 - 前記第2コイルの巻数は前記第1コイルの巻数以上である
ことを特徴とする請求項1または2記載の荷電粒子線装置。
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