JP7586866B2 - 集束イオンビーム装置 - Google Patents

Description

本発明は、集束イオンビーム装置に関する。

集束イオンビーム装置は、集束させたイオンビームで試料表面を走査することによって、試料を加工する装置である。

集束イオンビーム装置において、試料の断面を作製する場合、最初にイオンビームの照射電流を大きくして粗加工し、その後、イオンビームの照射電流を小さくして仕上げ加工する。これにより、短時間で、きれいな断面を得ることができる。このように、集束イオンビーム装置では、照射電流などの加工条件を変更しながら、加工を進める。

例えば、特許文献１には、ユーザーが加工領域の大きさや加工仕上げ具合などのデータを入力すると、ビーム径などの加工条件を自動で算出する集束イオンビーム装置が開示されている。

特開２００６－３１３７０４号公報

特許文献１に開示された集束イオンビーム装置では、ユーザーが設定した１つの加工領域に対して１つの加工条件しか設定できない。そのため、照射電流などの加工条件を変更しながら加工を進める場合には、ユーザーは加工領域を何度も設定しなければならない。

本発明に係る集束イオンビーム装置の一態様は、
試料をイオンビームで走査することによって、前記試料の断面を加工する集束イオンビーム装置であって、
前記試料を前記イオンビームで走査する光学系と、
前記試料の加工領域の設定、および１つの前記加工領域に対する複数の加工条件の設定を受け付ける受付部と、
前記光学系を制御する制御部と、
を含み、
前記制御部は、１つの前記加工領域内に対して設定された複数の加工条件に基づいて、前記光学系に前記加工領域を前記イオンビームで走査させ、
前記受付部は、前記加工領域を前記イオンビームで走査するときの走査線ごとに加工条件の設定を受け付け、
前記制御部は、走査線ごとに設定された加工条件に基づいて、前記光学系に前記加工領域を前記イオンビームで走査させる。
本発明に係る集束イオンビーム装置の一態様は、
試料をイオンビームで走査することによって、前記試料の断面を加工する集束イオンビーム装置であって、
前記試料を前記イオンビームで走査する光学系と、
前記試料の加工領域の設定、および１つの前記加工領域に対する複数の加工条件の設定を受け付ける受付部と、
前記光学系を制御する制御部と、
前記加工条件を設定する設定部と、
を含み、
前記制御部は、１つの前記加工領域内に対して設定された複数の加工条件に基づいて、前記光学系に前記加工領域を前記イオンビームで走査させ、
前記加工条件は、前記イオンビームの照射電流を含み、
前記設定部は、設定された前記加工領域に基づいて、前記イオンビームの最大照射電流である第１照射電流を設定する。

このような集束イオンビーム装置では、１つの加工領域に複数の加工条件を設定できる。そのため、このような集束イオンビーム装置では、ユーザーは加工条件を変更するごとに加工領域を設定しなくてもよく、容易に複数の加工条件を設定できる。

第１実施形態に係る集束イオンビーム装置の構成を示す図。 第１実施形態に係る集束イオンビーム装置を用いた断面加工方法の一例を示すフローチャート。 ＧＵＩ画面を模式的に示す図。 ＧＵＩ画面を模式的に示す図。 第１実施形態に係る集束イオンビーム装置を用いた断面加工方法を説明するための図。 断面加工処理の一例を示すフローチャート。 １つの加工領域に対して１つの加工条件を設定する場合を説明するための図。 第２実施形態に係る集束イオンビーム装置の構成を示す図。 第２実施形態に係る集束イオンビーム装置の処理部の断面加工処理の一例を示すフローチャート。 照射電流を設定する処理の一例を示すフローチャート。 照射電流の設定方法を説明するための図。 照射電流の設定方法を説明するための図。 照射電流の設定方法を説明するための図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 集束イオンビーム装置
まず、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００の構成を示す図である。

集束イオンビーム装置１００は、図１に示すように、光学系１０と、試料ステージ２０と、二次電子検出器３０と、ガス銃４０と、処理部５０と、操作部６０と、表示部６２と、記憶部６４と、を含む。

集束イオンビーム装置１００では、集束したイオンビームＩＢで試料Ｓを走査することによって、試料Ｓを加工（エッチング）できる。また、集束イオンビーム装置１００では、試料Ｓ表面付近にガス銃４０によってガスを供給しながら、イオンビームＩＢを照射することで、試料Ｓ上にデポジション膜を形成できる。また、集束イオンビーム装置１００では、集束したイオンビームＩＢで試料Ｓを走査し、試料Ｓから放出された電子を二次電子検出器３０で検出することによって、ＳＩＭ像（scanning ion microscope image）を取得できる。

光学系１０は、イオンビームＩＢで試料Ｓを走査する。光学系１０は、イオン源１１と、引出電極１２と、加速電極１３と、集束レンズ１４と、ビームブランキング電極１５と、可変マルチアパーチャー１６と、ビーム偏向電極１７と、対物レンズ１８と、を含む。

イオン源１１は、イオンを発生させる。引出電極１２は、イオン源１１からイオンを引き出す。加速電極１３は、イオン源１１から引き出されたイオンを加速させる。これにより、所定の加速電圧でイオンを加速させることができる。集束レンズ１４は、イオンビームＩＢを集束させる。

ビームブランキング電極１５は、イオンビームＩＢの試料Ｓへの照射のオン・オフを制御する。可変マルチアパーチャー１６は、イオンビームＩＢの照射電流を選択的に制限する。可変マルチアパーチャー１６は径の異なる複数の絞り孔を有している。集束イオンビーム装置１００では、イオンビームＩＢの経路上に配置される絞り孔を切り替えることによって、イオンビームＩＢの照射電流を制御できる。

ビーム偏向電極１７は、イオンビームＩＢを偏向する。ビーム偏向電極１７によってイオンビームＩＢを偏向させることで、イオンビームＩＢで試料Ｓ上を二次元的に走査できる。対物レンズ１８は、イオンビームＩＢを集束させる。

試料ステージ２０は、試料Ｓを支持する。試料ステージ２０は、試料Ｓを水平方向に移動させることができる。試料ステージ２０は、さらに、試料Ｓを回転させたり、傾斜させたりすることができる。

二次電子検出器３０は、イオンビームＩＢが試料Ｓに照射されることにより、試料Ｓで発生した二次電子を検出する。二次電子検出器３０で検出された二次電子の検出信号（強度信号）は、イオンビームＩＢの走査と同期した画像データとして、処理部５０に送られる。処理部５０は、画像データに基づいてＳＩＭ像を生成し、表示部６２に表示させる。

ガス銃４０は、化合物ガスを試料Ｓの表面に供給する。化合物ガスを試料Ｓの表面に充満させたところにイオンビームＩＢを照射すると、イオンビームＩＢが試料Ｓに照射されることによって発生する二次電子によって、化合物ガスが分解される。分解された化合物ガスは、試料表面に吸着し堆積する。これにより、デポジション膜が成膜される。例えば、化合物ガスとして、Ｗ（ＣＯ）_６を用いた場合、タングステン膜が成膜される。

操作部６０は、ユーザーによる操作に応じた操作信号を取得し、処理部５０に送る。操作部６０は、例えば、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどの入力機器である。ユーザーは、操作部６０を介して、加工領域および加工条件を設定できる。

表示部６２は、処理部５０で生成された画像を表示させる。表示部６２は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）などのディスプレイにより実現できる。表示部６２には、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）画面やＳＩＭ像が表示される。

記憶部６４は、処理部５０が各種計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータを記憶している。また、記憶部６４は、処理部５０のワーク領域としても用いられる。記憶部６４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。

処理部５０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ（Central Processing Unit）など）でプログラムを実行することにより実現できる。なお、処理部５０の機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。処理部５０は、受付部５２と、制御部５４と、を含む。

受付部５２は、加工領域の設定および１つの加工領域に対する複数の加工条件の設定を受け付ける。制御部５４は、光学系１０、試料ステージ２０、二次電子検出器３０、およびガス銃４０を制御する。受付部５２および制御部５４の処理の詳細については後述する。

１．２． 動作
集束イオンビーム装置１００では、１つの加工領域内に設定された複数の加工条件に基づいて、加工領域を加工できる。以下では、集束イオンビーム装置１００を用いた断面加工方法について説明する。

図２は、集束イオンビーム装置１００を用いた断面加工方法の一例を示すフローチャートである。

（１）加工領域および仕上げ面を設定する処理Ｓ１００
まず、ユーザーが加工領域および仕上げ面を設定する。図３は、ＧＵＩ画面２を模式的に示す図である。

受付部５２は、表示部６２にＧＵＩ画面２を表示させる。ＧＵＩ画面２には、加工領域を設定するための領域２Ａが表示されている。

領域２Ａには、試料Ｓの表面のＳＩＭ像４が表示されている。ユーザーは、ＳＩＭ像４上で加工枠６を描くことによって加工領域を設定できる。加工枠６で囲まれたＳＩＭ像４上の領域に対応する試料Ｓの領域が加工領域として設定される。加工枠６は、例えば、四角形であり、大きさおよび縦横比を変更できる。

また、ユーザーは、ＳＩＭ像４上で加工枠６の一辺を指定することによって、仕上げ面の位置を設定できる。仕上げ面は、イオンビームＩＢで最後に加工される面であり、加工目標となる試料Ｓの断面となる。仕上げ面の位置を設定することで、イオンビームＩＢで走査する方向が決まる。図３に示す例では、加工枠６の辺７が仕上げ面として指定されており、辺７とは反対側の辺８からイオンビームＩＢの走査が開始される。

加工領域の設定および仕上げ面の設定は、ユーザーが操作部６０を介して行う。

（２）加工条件を設定する処理Ｓ１０２
次に、ユーザーが加工条件を設定する。図４は、ＧＵＩ画面２を模式的に示す図である。

ＧＵＩ画面２には、加工条件を設定するための入力欄２Ｂが表示されている。加工条件は、１つの加工領域に対して複数設定できる。加工条件は、走査線ごとに設定できる。ここでは、イオンビームＩＢの照射電流Ｉｐを設定する場合について説明する。

照射電流Ｉｐは、走査線ごとに設定できる。ここで、加工領域をイオンビームＩＢで走査するときには、一次元的に走査線を引き、走査線を引いた方向とは垂直な方向にイオンビームＩＢを移動させて次の走査線を引くことを繰り返す。

図４に示す例では、第１走査線Ｌ１を引いた後、第１走査線Ｌ１に垂直な方向にイオンビームＩＢを移動させ、第１走査線Ｌ１に平行に第２走査線Ｌ２を引く。第３走査線Ｌ３から第Ｎ走査線ＬＮまでの走査線についても同様に走査線を引くことで、加工領域をエッチングできる。

走査線の数Ｎは、加工条件（照射電流（ビーム径）など）によって決まる。なお、第１走査線Ｌ１を同じ位置で複数回引いた後に、第１走査線Ｌ１に垂直な方向にイオンビームＩＢを移動させて第２走査線Ｌ２を複数回引いてもよい。すなわち、同じ位置で走査線を複数回引いてもよい。これにより、試料Ｓをより深くエッチングできる。

ユーザーが、操作部６０を介して、入力欄２Ｂに、走査線ごとに電流量を入力することによって走査線ごとに照射電流Ｉｐを設定できる。図４に示す例では、第１走査線Ｌ１を引くときの照射電流Ｉｐが９０ｎＡに設定されている。また、第２走査線Ｌ２から第５走査線Ｌ５までの走査線を引くときの照射電流Ｉｐが９０ｎＡに設定されている。また、第６走査線Ｌ６から第９走査線Ｌ９までの走査線を引くときの照射電流Ｉｐが５０ｎＡに設定されている。また、第Ｎ－３走査線ＬＮ－３、第Ｎ－２走査線ＬＮ－２、および第Ｎ－１走査線ＬＮ－１を引くときの照射電流Ｉｐが１０ｎＡに設定されている。また、第Ｎ走
査線ＬＮを引くときの照射電流Ｉｐが１ｎＡに設定されている。

なお、第１走査線Ｌ１から第５走査線Ｌ５までの区間に対して、照射電流Ｉｐとして９０ｎＡを入力することで、第１走査線Ｌ１から第５走査線Ｌ５までの区間に対して照射電流Ｉｐを設定してもよい。このように、複数の走査線Ｌに対してまとめて１つの照射電流Ｉｐを設定してもよい。

上記では、加工条件として、照射電流Ｉｐを設定する場合について説明したが、加工条件の項目は、照射電流Ｉｐに限定されない。加工条件の項目は、照射電流Ｉｐの他に、加工ピッチ、滞在時間（Dwell time）、加工時間、加速電圧、加工位置オフセットなどを含む。

加工ピッチは、走査線を引くときの隣り合うイオンビームＩＢの照射点間の距離である。滞在時間は、１つの照射点あたりのイオンビームＩＢの滞在時間である。加工時間は、１つの走査線で走査する時間であり、加工時間として１つの走査線を引く時間の２倍の時間が設定された場合、同じ場所で走査線が２回引かれる。すなわち、第１走査線Ｌ１に対して加工時間として、第１走査線Ｌ１を引く時間の２倍の時間が設定された場合、第１走査線Ｌ１が２回引かれる。加速電圧は、イオンビームＩＢを加速させる電圧である。加工位置オフセットは、イオンビームＩＢのエッジの位置を決めるものであり、イオンビームＩＢの中心とイオンビームＩＢのエッジとの間の距離で表される。ビーム径が小さくなれば、加工位置オフセットも小さくなる。

上述した加工条件の各項目についても、照射電流Ｉｐと同様に走査線Ｌごとに設定できる。図示はしないが、加工条件の各項目の設定は、照射電流Ｉｐを設定する場合と同様に、操作部６０を介して、入力欄に、走査線ごとに各項目の値を入力することによって行われる。

（３）繰り返し回数を設定する処理Ｓ１０４
次に、加工を繰り返す回数を設定する。ＧＵＩ画面２には、加工を繰り返す回数を設定するための入力欄２Ｃが表示されている。加工領域において、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮを引くまでを加工の単位として、加工を繰り返す回数を設定する。すなわち、１回の加工は、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまでの走査線を引くことで行われる。ユーザーが、操作部６０を介して、入力欄２Ｃに繰り返し回数を入力することによって繰り返し回数を設定できる。加工を繰り返すことによって、加工領域Ａをより深く加工できる。

（４）加工処理Ｓ１０６
図５は、集束イオンビーム装置１００を用いた断面加工方法を説明するための図である。

まず、ガス銃４０を用いて、加工領域Ａの全体を覆うように、デポジション膜を成膜する。これにより、試料Ｓ上にデポジション膜を形成することによって試料Ｓを保護できる。

次に、加工領域Ａを加工する。集束イオンビーム装置１００は、加工領域Ａを設定する処理Ｓ１００において設定された試料Ｓの加工領域Ａを、加工条件を設定する処理Ｓ１０２において設定された加工条件および繰り返し回数を設定する処理Ｓ１０４において設定された繰り返し回数に基づいて加工する。

具体的には、光学系１０が加工領域Ａ内に第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまでの走
査線を引くことによって、加工領域Ａをエッチングする。光学系１０は、第１走査線Ｌ１を引くときは、第１走査線Ｌ１に対して設定された加工条件に基づいて動作する。すなわち、光学系１０は、第１走査線Ｌ１を引くときは、第１走査線Ｌ１に対して設定された、照射電流Ｉｐ、加工ピッチ、滞在時間、加工時間、加速電圧、および加工位置オフセットに従って動作する。図４に示す例では、第１走査線Ｌ１を引くときの照射電流Ｉｐとして９０ｎＡが設定されているため、光学系１０は、照射電流Ｉｐ＝９０ｎＡで第１走査線Ｌ１を引く。光学系１０は、その他の走査線Ｌを引くときについても同様に、走査線ごとに設定された加工条件に従って動作する。

光学系１０は、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまでの走査線を引く加工を処理Ｓ１０４で設定された回数繰り返す。

この結果、加工領域Ａをエッチングすることができ、目的の断面を得ることができる。

１．３． 処理
図６は、集束イオンビーム装置１００の処理部５０の断面加工処理の一例を示すフローチャートである。

ユーザーが操作部６０を介して、加工領域Ａ、仕上げ面Ｆ、加工条件、および繰り返し回数を設定すると、受付部５２は、ユーザーが設定した、加工領域Ａ、仕上げ面Ｆ、加工条件、および繰り返し回数の設定を受け付ける（Ｓ２００）。

受付部５２は、ユーザーが設定した、加工領域Ａの情報、仕上げ面Ｆの情報、および加工条件の情報を記憶部６４に記憶させる。加工条件の情報は、走査線ごとに設定され、走査線ごとに記憶部６４に記憶される。

次に、制御部５４は、受付部５２が受け付けた加工領域Ａの情報、仕上げ面Ｆの情報、および加工条件の情報に基づいて、光学系１０に加工領域Ａを加工させる（Ｓ２０２）。

制御部５４は、記憶部６４から第１走査線Ｌ１を引くときの光学条件を読み出し、当該光学条件に基づいて光学系１０を制御する。これにより、試料Ｓ上に第１走査線Ｌ１が引かれる。同様に、制御部５４は、記憶部６４から第２走査線Ｌ２を引くときの光学条件を読み出し、当該光学条件に基づいて光学系１０を制御する。これにより、試料Ｓ上に第２走査線Ｌ２が引かれる。制御部５４は、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまで同様に走査線を引く。

例えば、図４に示すように、第５走査線Ｌ５に対して設定された照射電流Ｉｐと第６走査線Ｌ６に対して設定された照射電流Ｉｐが異なる場合、制御部５４は、第５走査線Ｌ５を引いた後に、第６走査線Ｌ６を引く前に、光学系１０に、イオンビームＩＢの走査を停止させて、照射電流Ｉｐを切り替えさせる。さらに、制御部５４は、照射電流Ｉｐが切り替わったことによる、コントラストおよびブライトネスの変化を補正するためにコントラストおよびブライトネスの調整を行う。さらに、制御部５４は、照射電流Ｉｐが切り替わったことによるフォーカスのずれを補正するために、フォーカスの調整を行う。さらに、制御部５４は、照射電流Ｉｐが切り替わったことによる加工位置のずれを補正する。

制御部５４は、光学系１０に、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまでの走査線を引かせた後、設定された回数だけ加工領域Ａを加工したか否かを判定する（Ｓ２０４）。

制御部５４は、設定された回数だけ加工領域Ａを加工していないと判定した場合（Ｓ２０４のＮｏ）、処理Ｓ２０２に戻って、光学系１０に加工領域Ａを加工させる（Ｓ２０２
）。制御部５４は、設定された回数だけ加工領域Ａを加工したと判定されるまで、処理Ｓ２０２を繰り返す。

制御部５４は、設定された回数だけ加工領域Ａを加工したと判定した場合（Ｓ２０４のＹｅｓ）、断面加工処理を終了する。

１．４． 効果
集束イオンビーム装置１００では、受付部５２が試料Ｓの加工領域Ａの設定、および１つの加工領域Ａに対する複数の加工条件の設定を受け付け、制御部５４が１つの加工領域Ａ内に対して設定された複数の加工条件に基づいて、光学系１０に加工領域ＡをイオンビームＩＢで走査させる。そのため、集束イオンビーム装置１００では、１つの加工領域Ａに複数の加工条件を設定できる。したがって、ユーザーは加工条件を変更するごとに加工領域Ａを設定しなくてもよく、容易に複数の加工条件を設定できる。

図７は、１つの加工領域に対して１つの加工条件を設定する場合を説明するための図である。

１つの加工領域に対して１つの加工条件しか設定できない場合、図７に示すように、ユーザーは加工条件を変更するごとに加工領域を設定しなければならない。これに対して、集束イオンビーム装置１００では、１つの加工領域Ａに対して複数の加工条件を設定できるため、１つの加工領域に対して１つの加工条件しか設定できない場合と比べて、容易に複数の加工条件を設定できる。

また、図７に示すように、１つの加工領域に対して１つの加工条件しか設定できない場合、前の加工が終わらなければ、次の加工領域および次の加工条件を設定できない。これに対して、集束イオンビーム装置１００では、１つの加工領域に対して複数の加工条件を設定できるため、このような問題が生じない。例えば、集束イオンビーム装置１００では、最初に加工領域および複数の加工条件を設定すれば、加工が終了するまで新たに加工領域および加工条件を設定しなくてもよい。

集束イオンビーム装置１００では、受付部５２は走査線Ｌごとに加工条件の設定を受け付け、制御部５４は走査線ごとに設定された加工条件に基づいて、光学系１０に加工領域ＡをイオンビームＩＢで走査させる。そのため、集束イオンビーム装置１００では、試料Ｓを加工する際に、１ラインごとに加工条件を変更できる。したがって、集束イオンビーム装置１００では、加工条件を連続的に変化させることができる。

２． 第２実施形態
２．１． 集束イオンビーム装置
次に、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置について、図面を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置２００の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置２００において、第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態に係る集束イオンビーム装置１００では、ユーザーがイオンビームＩＢの照射電流Ｉｐを設定した。これに対して、第２実施形態に係る集束イオンビーム装置２００では、処理部５０は、イオンビームＩＢの照射電流Ｉｐを設定する設定部５３を含む。

２．２． 処理
図９は、集束イオンビーム装置２００の処理部５０の断面加工処理の一例を示すフローチャートである。以下、上述した図６に示す処理部５０の処理と異なる点について説明し、同様の点についてはその説明を省略する。

ユーザーが操作部６０を介して、加工領域Ａ、仕上げ面Ｆ、照射電流Ｉｐを除く加工条件、および繰り返し回数を設定すると、受付部５２が、ユーザーが設定した、加工領域Ａ、仕上げ面Ｆ、照射電流を除く加工条件、および繰り返し回数の設定を受け付ける（Ｓ３００）。受付部５２は、受け付けた加工領域Ａの情報、仕上げ面Ｆの情報、照射電流を除く加工条件の情報、および繰り返し回数の情報を記憶部６４に記憶させる。

次に、設定部５３は、走査線ごとに照射電流Ｉｐを設定する（Ｓ３０２）。照射電流Ｉｐを設定する処理については後述する。受付部５２は、設定部５３による照射電流Ｉｐの設定を受け付ける（Ｓ３０３）。

次に、制御部５４は、受付部５２が受け付けた加工領域Ａの情報、仕上げ面Ｆの情報、および照射電流Ｉｐを含む加工条件の情報に基づいて、光学系１０に加工領域Ａを加工させる（Ｓ３０４）。

制御部５４は、記憶部６４から第１走査線Ｌ１を引くときの光学条件を読み出し、当該光学条件に基づいて光学系１０を制御する。これにより、試料Ｓ上に第１走査線Ｌ１が引かれる。同様に、制御部５４は、記憶部６４から第２走査線Ｌ２を引くときの光学条件を読み出し、当該光学条件に基づいて光学系１０を制御する。これにより、試料Ｓ上に第２走査線Ｌ２が引かれる。制御部５４は、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまで同様の処理を繰り返す。

制御部５４は、光学系１０に、第１走査線Ｌ１から第Ｎ走査線ＬＮまでの走査線を引かせた後、設定された回数だけ加工領域Ａを加工したか否かを判定する（Ｓ３０６）。

制御部５４は、設定された回数だけ加工領域Ａを加工していないと判定した場合（Ｓ３０６のＮｏ）、処理Ｓ３０４に戻って、加工領域Ａの情報、仕上げ面Ｆの情報、および加工条件の情報に基づいて、光学系１０に加工領域Ａを加工させる（Ｓ３０４）。制御部５４は、設定された回数だけ加工領域Ａを加工したと判定されるまで、処理Ｓ３０４を繰り返す。

制御部５４は、設定された回数だけ加工領域Ａを加工したと判定した場合（Ｓ３０６のＹｅｓ）、断面加工処理を終了する。

図１０は、照射電流Ｉｐを設定する処理Ｓ３０２の一例を示すフローチャートである。図１１～図１３は、照射電流Ｉｐの設定方法を説明するための図である。

設定部５３は、まず、図１１に示すように、設定された加工領域Ａに基づいて、第１照射電流Ｉｐ－１を設定する（Ｓ４００）。

第１照射電流Ｉｐ－１は、加工領域Ａを加工する際に用いるイオンビームＩＢの照射電流Ｉｐのうちの最大の照射電流である。

設定部５３は、例えば、加工領域Ａの加工幅Ｗに基づいて、第１照射電流Ｉｐ－１を設定する。加工幅Ｗは、加工領域Ａの走査線Ｌを引く方向の大きさである。設定部５３は、加工幅Ｗが大きいほど、第１照射電流Ｉｐ－１を大きく設定する。加工幅Ｗに基づいて第１照射電流Ｉｐ－１を設定することによって、加工幅Ｗが大きいほど大きな照射電流で加
工することができ、短時間に効率よく加工領域Ａを加工できる。

例えば、下記の条件式（１）を満たす照射電流のうちの最大の照射電流を第１照射電流Ｉｐ－１として設定する。

（Ｗ／Ｄ）＞１００ ・・・（１）
ここで、Ｗは加工幅であり、ＤはイオンビームＩＢのビーム径（直径）である。イオンビームＩＢのビーム径Ｄは、照射電流Ｉｐに対応している。照射電流Ｉｐが大きいほど、ビーム径Ｄが大きくなる。

記憶部６４には、ビーム径と照射電流Ｉｐを関連づけるテーブルが記憶されている。設定部５３は、当該テーブルを用いて、上記条件式（１）を満たすビーム径から照射電流Ｉｐを求めてもよい。なお、記憶部６４には、ビーム径と照射電流Ｉｐを関連づける関係式が記憶されており、設定部５３は当該関係式を用いて上記条件式（１）を満たすビーム径から照射電流Ｉｐを求めてもよい。

なお、第１照射電流Ｉｐ－１を求める方法は、上記の例に限定されず、例えば、設定された加工領域Ａの面積に基づいて第１照射電流Ｉｐ－１を設定してもよい。すなわち、加工領域Ａの面積が大きいほど、第１照射電流Ｉｐ－１を大きく設定してもよい。設定部５３は、記憶部６４に記憶された加工領域Ａの面積と第１照射電流Ｉｐ－１を関連付けるテーブルまたは関係式を用いて、加工領域Ａの面積から第１照射電流Ｉｐ－１を求めてもよい。加工領域Ａの面積に基づいて第１照射電流Ｉｐ－１を設定することによって、加工領域Ａの面積が大きいほど大きな照射電流で加工することができ、短時間に効率よく加工領域Ａを加工できる。また、例えば、設定された加工領域Ａの走査線Ｌを引く方向と垂直な方向の大きさに基づいて最大照射電流を設定してもよい。

次に、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１で加工する第１領域Ａ１を設定する（Ｓ４０２）。

設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１に基づいて、第１照射電流Ｉｐ－１で加工する第１領域Ａ１を設定する。設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１が大きいほど仕上げ面Ｆとの間の距離Ｄ１が大きくなるように第１領域Ａ１を設定する。距離Ｄ１は、走査線Ｌを引く方向と垂直な方向における、仕上げ面Ｆと第１領域Ａ１との間の最短距離である。

例えば、記憶部６４には、照射電流Ｉｐと、当該照射電流Ｉｐで加工したときに仕上げ面Ｆにダメージを与えない距離と、が関連づけられたテーブルが記憶されている。設定部５３は、当該テーブルを参照して、第１照射電流Ｉｐ－１から距離Ｄ１の情報を取得する。設定部５３は、取得した距離Ｄ１の情報に基づいて第１領域Ａ１を設定する。すなわち、設定部５３は、加工領域Ａのうちの仕上げ面Ｆから距離Ｄ１以上離れた領域を第１領域Ａ１として設定する。

第１照射電流Ｉｐ－１に基づいて第１領域Ａ１を設定することによって、仕上げ面Ｆに対するイオンビームＩＢによるダメージを低減しつつ、加工時間を短くできる。

設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１（ビーム径）および第１領域Ａ１の走査線Ｌを引く方向とは垂直な方向の大きさに基づいて、第１領域Ａ１における走査線Ｌの数を設定する。

図１１に示す例では、第１領域Ａ１における走査線Ｌの数は５本であり、第１領域Ａ１において第１走査線Ｌ１から第５走査線Ｌ５までの走査線が引かれる。第１走査線Ｌ１か
ら第５走査線Ｌ５までの各走査線に対して、第１照射電流Ｉｐ－１として８０ｎＡが設定されている。

なお、ここでは、第１領域Ａ１を設定するためのパラメーターとして、照射電流を用いたが、第１領域Ａ１を設定するためのパラメーターは、ビーム径に基づく値であればよい。

次に、設定部５３は、図１２に示すように、第１領域Ａ１の次に加工する第２領域Ａ２における第２照射電流Ｉｐ－２を設定する（Ｓ４０４）。

設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１に基づいて、第２照射電流Ｉｐ－２を設定する。設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２を、第１照射電流Ｉｐ－１よりも少ない電流量に設定する。例えば、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１で得られるビーム径の１／２のビーム径が得られる照射電流を、第２照射電流Ｉｐ－２と設定する。なお、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１で得られるビーム径の１／４のビーム径が得られる照射電流を第２照射電流Ｉｐ－２として設定してもよい。

次に、設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２で加工する第２領域Ａ２を設定する（Ｓ４０６）。

設定部５３は、第１領域Ａ１を設定する方法と同様の方法で第２領域Ａ２を設定する。すなわち、設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２に基づいて、第２領域Ａ２を設定する。設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２が大きいほど仕上げ面Ｆとの間の距離Ｄ２が大きくなるように第２領域Ａ２を設定する。

設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２（ビーム径）および第２領域Ａ２の走査線Ｌを引く方向とは垂直な方向の大きさに基づいて、第２領域Ａ２における走査線Ｌの数を設定する。

設定部５３は、照射電流Ｉｐと、当該照射電流Ｉｐで加工したときに仕上げ面Ｆにダメージを与えない距離と、が関連付けられたテーブルを参照して、第２照射電流Ｉｐ－２から距離Ｄ２の情報を取得する。設定部５３は、取得した距離Ｄ２の情報に基づいて第２領域Ａ２を設定する。すなわち、設定部５３は、加工領域Ａのうちの仕上げ面Ｆから距離Ｄ２以上離れた領域であって、第１領域Ａ１を除いた領域を第２領域Ａ２として設定する。

図１２に示す例では、第２領域Ａ２における走査線Ｌの数は４本であり、第２領域Ａ２において第６走査線Ｌ６から第９走査線Ｌ９までの走査線が引かれる。第６走査線Ｌ６から第９走査線Ｌ９までの各走査線に対して、第２照射電流Ｉｐ－２として４０ｎＡが設定されている。

設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２が仕上げ面Ｆを加工するときの加工条件を満たすか否かを判定する（Ｓ４０８）。

設定部５３は、例えば、以下の条件式（２）を満たした場合に、第２照射電流Ｉｐ－２を、仕上げ面Ｆの加工条件を満たすと判定する。

（Ｗ／Ｄ）＞２０００ ・・・（２）
設定部５３は、加工幅Ｗに対してビーム径Ｄが十分に小さくなった場合に、仕上げ面Ｆを加工できる照射電流Ｉｐとなったと判定する。上記の条件式（２）では、ビーム径Ｄが加工幅Ｗの１／２０００未満となった場合に、仕上げ面Ｆの加工条件を満たすと判定され
る。

設定部５３は、第２照射電流Ｉｐ－２が仕上げ面Ｆを加工するときの加工条件を満たさないと判定した場合（Ｓ４１０のＮｏ）、処理Ｓ４０４に戻って、第２照射電流Ｉｐ－２に基づいて第３照射電流Ｉｐ－３を設定する（Ｓ４０４）。第３照射電流Ｉｐ－３は、第２照射電流Ｉｐ－２を設定する場合と同様に、第２照射電流Ｉｐ－２で得られるビーム径の１／２のビーム径が得られる照射電流に設定される。

次に、設定部５３は、第３照射電流Ｉｐ－３に基づいて、第３照射電流Ｉｐ－３で加工する第３領域Ａ３を設定する（Ｓ４０６）。第３領域Ａ３は、第２領域Ａ２を設定する場合と同様に、第３照射電流Ｉｐ－３（第３照射電流Ｉｐ－３で得られるビーム径）に基づいて設定される。

次に、設定部５３は、第３照射電流Ｉｐ－３が仕上げ面Ｆを加工するときの加工条件を満たすか否かを判定する（Ｓ４０８）。このように、設定部５３は、照射電流Ｉｐが仕上げ面Ｆを加工するときの加工条件を満たすまで、処理Ｓ４０４、処理Ｓ４０６、処理Ｓ４０８、および処理Ｓ４１０を繰り返す。

すなわち、設定部５３は、図１３に示すように、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍ（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）を第Ｍ－１照射電流Ｉｐ－（Ｍ－１）で得られるビーム径の１／２のビーム径が得られる照射電流に設定し（Ｓ４０４）、第Ｍ領域ＡＭを第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍ（第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍで得られるビーム径）に基づいて設定する（Ｓ４０６）。

設定部５３は、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍが仕上げ面Ｆを加工するときの加工条件を満たすと判定した場合（Ｓ４１０のＹｅｓ）、照射電流を設定する処理を終了する。

以上の処理により、走査線Ｌごとに照射電流Ｉｐを設定できる。

なお、上記の条件式（２）では、ビーム径Ｄの上限を設定しているが、ビーム径Ｄの上限および下限を設定してもよい。例えば、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍを設定した後、仕上げ面Ｆの加工条件を満たすか否かを判定する処理Ｓ４０８において、下記の条件式（３）を満たした場合に仕上げ面Ｆの加工条件を満たすと判定してもよい。

２０００＜（Ｗ／Ｄ）＜１００００ ・・・（３）
なお、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍで得られるビーム径が加工幅Ｗの１／１００００以下になった場合には、設定部５３は、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍを、関係式（３）を満たすビーム径Ｄが得られる電流量に設定し、照射電流Ｉｐを設定する処理を終了する。

２．３． 効果
集束イオンビーム装置２００は、イオンビームＩＢの照射電流Ｉｐを設定する設定部５３を含み、設定部５３は、設定された加工領域Ａに基づいて、イオンビームＩＢの最大照射電流である第１照射電流Ｉｐ－１を設定する。そのため、集束イオンビーム装置２００では、ユーザーが最大照射電流を設定する手間を省くことができる。

集束イオンビーム装置２００では、加工領域Ａの加工幅Ｗに基づいて、第１照射電流Ｉｐ－１を設定する。そのため、集束イオンビーム装置２００では、ユーザーが最大照射電流を設定する手間を省くことができる。

また、集束イオンビーム装置２００では、加工領域Ａの面積に基づいて、第１照射電流Ｉｐ－１を設定してもよい。そのため、集束イオンビーム装置２００では、ユーザーが最
大照射電流を設定する手間を省くことができる。

集束イオンビーム装置２００では、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１に基づいて、加工領域Ａのうちの第１照射電流Ｉｐ－１で加工する第１領域Ａ１を設定する。そのため、集束イオンビーム装置２００では、ユーザーが最大照射電流で加工する第１領域Ａ１を設定する手間を省くことができる。

集束イオンビーム装置２００では、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１に基づいて、第１領域Ａ１の次に加工する第２領域Ａ２における第２照射電流Ｉｐ－２を設定し、第２照射電流Ｉｐ－２に基づいて第２領域Ａ２を設定する。また、集束イオンビーム装置２００では、受付部５２は、加工目標となる試料Ｓの断面の位置である仕上げ面Ｆの設定を受け付ける。設定部５３は、加工目標となる試料Ｓの断面と第２領域Ａ２との間の距離Ｄ２が、仕上げ面Ｆと第１領域Ａ１との間の距離Ｄ１よりも小さくなるように、第２領域Ａ２を設定する。そのため、集束イオンビーム装置２００では、ユーザーが第２照射電流Ｉｐ－２で加工する第２領域Ａ２を設定する手間を省くことができる。

このように集束イオンビーム装置２００では、照射電流Ｉｐが自動で設定されるため、集束イオンビーム装置２００の能力についての知識がなくても、作製したい断面に適した加工条件を設定できる。

２．４． 変形例
上述した図１０に示す照射電流Ｉｐを設定する処理Ｓ３０２では、設定部５３が加工領域Ａの加工幅Ｗに基づいて第１照射電流Ｉｐ－１を設定した（Ｓ４００）。これに対して、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１の複数の候補を提示し、ユーザーによる候補の選択を受け付けることによって、第１照射電流Ｉｐ－１を設定する。

設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１の候補として、上述した条件式（１）を満たす照射電流から複数の候補を提示する。

設定部５３は、例えば、条件式（１）を満たすビーム径Ｄのうちの最大のビーム径Ｄが得られる照射電流を第１照射電流Ｉｐ－１の第１候補とし、第１候補からあらかじめ設定された割合だけ照射電流を減少させた照射電流を第２候補とし、第２候補からあらかじめ設定された割合だけ照射電流を減少させた照射電流を第３候補とする。第１候補、第２候補、および第３候補は、表示部６２に表示される。

なお、候補を列挙する方法は特に限定されず、条件式（１）を満たすビーム径Ｄのうちの最大のビーム径Ｄが得られる照射電流を第１照射電流Ｉｐ－１の第１候補とし、第１候補からあらかじめ設定された割合だけ電流量を上昇させた照射電流を第２候補とし、第１候補からあらかじめ設定された割合だけ電流量を減少させた照射電流を第３候補としてもよい。また、候補を列挙する数も特に限定されず、候補の数は３以上であってもよい。

ユーザーは、提示された複数の候補のなかから１つの候補を選択する。ユーザーは、操作部６０を介して、複数の候補のなかから１つを選択できる。設定部５３は、操作部６０を介して、ユーザーによる候補の選択を受け付ける。これにより、第１照射電流Ｉｐ－１が設定される。

このように、設定部５３が提示した第１照射電流Ｉｐ－１の複数の候補からユーザーが１つを選択することによって、第１照射電流Ｉｐ－１を設定できる。

なお、設定部５３は、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍ（ただしＭは２以上Ｎ以下の整数）を設定
する処理Ｓ４０４についても同様に、複数の候補を提示し、ユーザーによる候補の選択を受け付けることによって第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍを設定してもよい。

例えば、設定部５３は、第Ｍ照射電流Ｉｐ－Ｍの候補として、第Ｍ－１照射電流Ｉｐ－（Ｍ－１）で得られるビーム径の１／２のビーム径が得られる照射電流を第１候補とし、第Ｍ－１照射電流Ｉｐ－（Ｍ－１）で得られるビーム径の１／４のビーム径が得られる照射電流を第２候補とし、第Ｍ－１照射電流Ｉｐ－（Ｍ－１）で得られるビーム径の１／８のビーム径が得られる照射電流を第３候補としてもよい。

３． 変形例
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した第２実施形態では、設定部５３が照射電流Ｉｐを設定する場合について説明したが、設定部５３は加速電圧を設定してもよい。

加速電圧も照射電流Ｉｐと同様にビーム径Ｄに対応するため、設定部５３は、第１照射電流Ｉｐ－１を設定する場合と同様に、加工領域Ａに基づいて最大加速電圧である第１加速電圧を設定してもよい。また、設定部５３は、設定された第１加速電圧に基づいて第２領域Ａ２を加工するときの第２加速電圧を設定してもよい。

このように、設定部５３は、照射電流Ｉｐを設定する場合と同様に、加速電圧を設定してもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…ＧＵＩ画面、２Ａ…領域、２Ｂ…入力欄、２Ｃ…入力欄、４…ＳＩＭ像、６…加工枠、７…辺、８…辺、１０…光学系、１１…イオン源、１２…引出電極、１３…加速電極、１４…集束レンズ、１５…ビームブランキング電極、１６…可変マルチアパーチャー、１７…ビーム偏向電極、１８…対物レンズ、２０…試料ステージ、３０…二次電子検出器、４０…ガス銃、５０…処理部、５２…受付部、５３…設定部、５４…制御部、６０…操作部、６２…表示部、６４…記憶部、１００…集束イオンビーム装置、２００…集束イオンビーム装置

Claims (8)

1. 試料をイオンビームで走査することによって、前記試料の断面を加工する集束イオンビーム装置であって、
   前記試料を前記イオンビームで走査する光学系と、
   前記試料の加工領域の設定、および１つの前記加工領域に対する複数の加工条件の設定を受け付ける受付部と、
   前記光学系を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、１つの前記加工領域内に対して設定された複数の加工条件に基づいて、前記光学系に前記加工領域を前記イオンビームで走査させ、
   前記受付部は、前記加工領域を前記イオンビームで走査するときの走査線ごとに加工条件の設定を受け付け、
   前記制御部は、走査線ごとに設定された加工条件に基づいて、前記光学系に前記加工領域を前記イオンビームで走査させる、集束イオンビーム装置。
2. 試料をイオンビームで走査することによって、前記試料の断面を加工する集束イオンビーム装置であって、
   前記試料を前記イオンビームで走査する光学系と、
   前記試料の加工領域の設定、および１つの前記加工領域に対する複数の加工条件の設定を受け付ける受付部と、
   前記光学系を制御する制御部と、
   前記加工条件を設定する設定部と、
   を含み、
   前記制御部は、１つの前記加工領域内に対して設定された複数の加工条件に基づいて、前記光学系に前記加工領域を前記イオンビームで走査させ、
   前記加工条件は、前記イオンビームの照射電流を含み、
   前記設定部は、設定された前記加工領域に基づいて、前記イオンビームの最大照射電流である第１照射電流を設定する、集束イオンビーム装置。
3. 請求項１において、
   前記加工条件は、前記イオンビームの照射電流を含む、集束イオンビーム装置。
4. 請求項２において、
   前記設定部は、前記加工領域の走査線を引く方向の大きさに基づいて、前記第１照射電流を設定する、集束イオンビーム装置。
5. 請求項２において、
   前記設定部は、前記加工領域の面積に基づいて、前記第１照射電流を設定する、集束イオンビーム装置。
6. 請求項２において、
   前記設定部は、前記第１照射電流に基づいて、前記加工領域のうちの前記第１照射電流で加工する第１領域を設定する、集束イオンビーム装置。
7. 請求項６において、
   前記設定部は、
   前記第１照射電流に基づいて、前記第１領域の次に加工する第２領域における第２照射電流を設定し、
   前記第２照射電流に基づいて、前記第２領域を設定する、集束イオンビーム装置。
8. 請求項７において、
   前記受付部は、加工目標となる前記試料の断面の位置の設定を受け付け、
   前記設定部は、加工目標となる前記試料の断面と前記第２領域との間の距離が、加工目標となる前記試料の断面と前記第１領域との間の距離よりも小さくなるように、前記第２領域を設定する、集束イオンビーム装置。

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