KR20150088202A - 하전 입자빔 장치, 하전 입자빔 장치의 제어 방법 및 단면 가공 관찰 장치 - Google Patents

하전 입자빔 장치, 하전 입자빔 장치의 제어 방법 및 단면 가공 관찰 장치 Download PDF

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Abstract

적은 비트수의 DAC(디지털/아날로그 변환기)를 이용하여 가공 정밀도를 높일 수 있는 단면 가공 관찰 장치를 제공한다.
본 발명의 단면 가공 관찰 장치(100)는, 하전 입자빔 발생 집속부 및 편향기를 제어하는 것이며, 입력한 디지털 신호를 편향기에 대해 입력하는 아날로그 신호로 변환하는 DAC를 가지는 이온빔 제어부(11)와, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 시야의 값을 설정하는 FOV(시야) 설정부(14-1)를 구비하고 있다.

Description

하전 입자빔 장치, 하전 입자빔 장치의 제어 방법 및 단면 가공 관찰 장치{CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE, METHOD FOR CONTROLLING CHARGED PARTICLE BEAM DEVICE AND OBSERVATION APPARATUS OF SECTION FOR PROCESSING}
본 발명은, 하전 입자빔 장치, 하전 입자빔 장치의 제어 방법 및 단면 가공 관찰 장치에 관한 것이다.
하전 입자빔 장치(집속 이온빔 장치 등이라고도 불린다)는, 가늘게 집속한 이온빔을 시료 표면에서 주사함으로써, 발생한 2차 전자 등을 검출하여 현미경 이미지를 관찰하거나, 시료 표면을 에칭 가공하는 장치이다. 또, 하전 입자빔 장치는, 주사형 전자 현미경 등과의 조합으로, 매우 얇은 단면 가공과 현미경 관찰을 반복해서 행함으로써, 3차원 재구축 화상 데이터를 취득하는 시스템을 구축할 수 있다(예를 들면 특허 문헌 1).
하전 입자빔 장치에서는, 시료 표면에 합초되는 집속 이온빔이 편향기에 의해 시료 표면을 2차원 방향으로 주사된다. 이 집속 이온빔의 주사 범위는, FOV(Field of View； 화면 시야 혹은 시야)로 불리며, 단면 가공이나 현미경 관찰에 있어서의 시료 표면 상의 주사 범위의 크기로 표시된다. 또, FOV는 복수의 화소를 포함하는 2차원 평면을 형성한다. 이 경우의 1화소의 사이즈는 편향기에 의한 집속 이온빔의 단위 주사량에 대응한 값이 된다(예를 들면 특허 문헌 2, 특허 문헌 3).
일본국 특허공개 2009-204480호 공보 일본국 특허공개 평6-295694호 공보 일본국 특허공개 평7-201300호 공보
그런데, 집속 이온빔을 주사하는 편향기의 제어는 일반적으로 컴퓨터를 이용하여 행해진다. 그 때, 컴퓨터는 편향기를 제어하기 위해, 소정의 디지털 신호를 생성한다. 그리고, 이 디지털 신호를 소정의 아날로그 신호로 변환한 것을 이용하여 편향기가 제어된다. 이 경우, 집속 이온빔의 편향기에 의한 주사의 분해능이나 주사 가능 범위는, 컴퓨터로부터 출력된 디지털 신호를, 편향기를 제어하는 아날로그 신호로 변환하는 DAC(디지털/아날로그 변환기)의 변환 비트수에 의존한다. 예를 들면 16비트의 DAC의 경우, 변환 가능한 값의 범위는 0~65535(혹은 -32798~32767)이다. 이 16비트 DAC의 변환 범위 0~65535 중 0~51200을 1변이 120μm인 FOV에 대응시킨 경우, DAC의 입력치 「1」에 대응하는 최소의 아날로그 출력치(즉 분해능)는 계산상 주사 길이로서 약 2.34nm(=120μm/51200)가 된다.
한편, 상기 서술한 얇은 단면 가공과 현미경 관찰을 반복해서 행함으로써 3차원 재구축 화상 데이터를 취득하는 수법은, 커트·앤드·시(Cut＆See)로 불리며, 종래, 그 대상물은 주로 금속 재료나 반도체였다. 금속 재료나 반도체를 관측 대상물(즉 시료)로 하는 경우, 관찰 1회당 단면 가공의 두께(즉 슬라이스량)는 통상, nm정도의 오더이며, FOV는 한 변의 길이로 10μm정도로 들어가는 것이 대부분이었다. 이에 반해, 최근, 생체 시료의 3D(3차원) 관찰이 주목받고 있다. 생체 시료의 경우도 관찰 1회당 슬라이스량은 nm정도의 오더의 세밀함이 필요하다. 단, 세포의 사이즈가 금속 등과 달리 크기 때문에, 100~150μ정도의 길이의 FOV가 요구되고 있다. 이 때문에, 가공틀의 사이즈(즉 FOV의 사이즈)가 한 변에서 100~150μm이며, 가공 피치(즉 슬라이스량)가 예를 들면 2nm와 같은 종래에서는 생각할 수 없었던 스케일비가 큰 가공 사이즈가 요구되고 있다. 또한, 커트·앤드·시에서는, 슬라이스 1회마다 1회의 관찰을 행하는 경우 외에, 예를 들면 5슬라이스에 1회 관찰하는 등, 슬라이스를 해도 관찰을 행하지 않는 경우도 있다.
상기 서술한 생체 시료의 예와 같이 FOV를 비교적 큰 사이즈로 하고, 슬라이스량을 매우 작은 값으로 하는 경우, 다음의 점이 하나의 과제가 된다. 즉, 예를 들면 상기의 16비트 DAC를 이용하는 예에서는, FOV의 한 변을 120μm로 설정했을 때에 분해능은 약 2.34nm가 된다. 이 경우에 슬라이스량을 예를 들면 2nm로 하는 것은 불가능하다. 필요한 양자화 정밀도를 생각한 경우, 현실적인 슬라이스량의 최소치는, 분해능의 50배 정도, 즉 117nm(=2.34nm×50) 정도로 제한된다. 바꾸어 말하면, FOV를 120μm로 하고 슬라이스량을 2nm로 하려면, 16비트 DAC의 분해능에 대해 50분의 1정도 혹은 100분의 1정도의 분해능을 가지는 DAC가 요구되게 된다. 이 예에서는, 적어도 22~23비트 정도의 비트수를 가지는 DAC가 요구되게 된다. 그러나, 이 DAC의 변경은 하드웨어의 변경이며, 개발비 등이 커진다는 과제가 있다.
본 발명은, 상기의 사정을 고려해서 이루어진 것이며, 적은 비트수의 DAC를 이용해도 가공 정밀도를 높일 수 있는 하전 입자빔 장치, 하전 입자빔 장치의 제어 방법 및 단면 가공 관찰 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하전 입자빔 장치는, 하전 입자빔을 발생시켜 집속시키는 하전 입자빔 발생 집속부와, 2차원 방향으로 상기 하전 입자빔을 주사하는 편향기를 가지는 하전 입자빔 경통과, 상기 하전 입자빔 발생 집속부 및 상기 편향기를 제어하는 것이며, 입력한 디지털 신호를 상기 편향기에 대해 입력하는 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기를 가지는 하전 입자빔 제어부와, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 상기 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 시야의 값을 설정하는 시야 설정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 하전 입자빔 장치는, 상기 시야 설정부에서 설정한 시야의 하전 입자 이미지를 표시하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 하전 입자빔 장치는, 상기 시야 설정부가, 상기 슬라이스량의 제1 자연수 분의 1의 값을 상기 디지털/아날로그 변환기의 입력 디지털값 「1」로 설정함과 함께, 그 입력 디지털값 「1」로 설정한 값의 제2 자연수배의 값을 상기 시야의 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 하전 입자빔 장치는, 상기 시야 설정부가, 상기 슬라이스량의 상기 제1 자연수 분의 1의 값을 상기 디지털/아날로그 변환기의 입력 디지털값 「1」로 설정함과 함께, 그 입력 디지털값 「1」로 설정한 값의 상기 제2 자연수배의 값을 상기 시야의 값으로 설정하는 경우와, 상기 시야의 값을 설정하고, 그 설정한 시야의 값으로부터 산출한 상기 슬라이스량을 상기 디지털/아날로그 변환기의 입력 디지털값 「1」로 설정하는 경우를 전환하여, 상기 편향기의 주사에 의한 상기 하전 입자빔의 시야의 값과 슬라이스량을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 하전 입자빔 장치의 제어 방법은, 하전 입자빔을 발생시켜 집속시키는 하전 입자빔 발생 집속부와, 2차원 방향으로 상기 하전 입자빔을 주사하는 편향기를 가지는 하전 입자빔 경통과, 상기 하전 입자빔 발생 집속부 및 상기 편향기를 제어하는 것이며, 입력한 디지털 신호를 상기 편향기에 대해 입력하는 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기를 가지는 하전 입자빔 제어부를 이용하여, 시야 설정부에 의해, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 상기 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 시야의 값을 설정하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 단면 가공 관찰 장치는, 상기의 하전 입자빔 장치와, 상기 하전 입자빔 장치가 가공하는 시료를 관찰하는 관찰 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 시야의 값이 설정된다. 따라서, 슬라이스량을 예를 들면 자연수 등의 어림수로 설정하면, 하전 입자빔 제어부가 가지는 디지털/아날로그 변환기에 입력하는 디지털 신호를, 항상 오차없이 슬라이스량의 자연수배의 값에 대응시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 매우 용이하게 디지털/아날로그 변환기의 비트수를 늘리지 않고, 가공 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 관련된 단면 가공 관찰 장치(100)의 일실시 형태의 구성예를 모식적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 FOV 설정부(14-1)의 동작예를 설명하기 위한 플로차트이다.
도 3은 도 1에 나타낸 단면 가공 관찰 장치(100)의 설정예를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태로서의 단면 가공 관찰 장치의 구성예를 모식적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 이온빔 경통(1)(하전 입자빔 경통)과, 전자빔 경통(2)과, 시료실(10)을 구비하고 있다. 이온빔 경통(1)과, 전자빔 경통(2)은, 시료실(10) 내에 수용되어 시료대(5)에 올려 놓아진 시료(6)의 측면 및 상면에 이온빔(3)(하전 입자빔)과 전자빔(4)을 조사할 수 있도록 배치되어 있다.
이온빔 경통(1)은, 이온빔 발생 집속부(1-1)(하전 입자빔 발생 집속부)와, 편향기(1-2)를 구비하고 있다. 이온빔 발생 집속부(1-1)는, 이온을 발생시키는 이온원과, 이온원으로부터 인출된 이온을 집속 이온빔인 이온빔(3)으로 성형한다. 편향기(1-2)는, 이온빔(3)을 2축방향으로 편향시켜, 시료(6)의 측면 상에서 이온빔(3)의 조사 위치를 2차원 방향으로 주사한다. 한편, 전자빔 경통(2)은, 전자총, 집속 렌즈, 주사 코일, 대물 렌즈 등의 구성을 구비하고 있으며, 시료(6)의 상면에 전자빔(4)을 조사하여, 2차원 방향으로 주사한다.
시료대(5)는 XYZ 방향의 이동 및 경사와 회전이 가능하고, 각각의 빔에 대한 시료(6)의 배치를 조정할 수 있다. 이온빔 경통(1)과 전자빔 경통(2)은 각각의 조사축이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 이온빔(3)으로 가공하여 노출시킨 단면에 대해 전자빔(4)을 수직으로 입사시킬 수 있다. 단면 가공 관찰 장치(100)는, 이러한 구성에 의해, 미리 정해진 관찰 목표 단면, 또는 이 관찰 목표 단면을 포함하는 관찰 영역에서, 시료(6)의 단면 관찰을 행하기 위해, 시료(6)에 순차 슬라이스 가공(즉 박편의 제거 가공)을 실시함으로써 파단 위치를 이동시켜 관찰용의 단면을 형성한다. 또한, 이온빔 경통(1)과 전자빔 경통(2)은 각각의 조사축이 직교가 아니라, 교차하고 있어도 된다.
또, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 이온빔(IB) 제어부(11)(하전 입자빔 제어부)와, 전자빔(EB) 제어부(12)를 구비하고 있다. 이온빔 제어부(11)는, 이온빔 발생 집속부(1-1) 및 편향기(1-2)를 제어하는 것이며, 제어부(14)로부터 입력한 디지털 신호를 편향기(1-2)에 대해 입력하는 아날로그 신호로 변환하는 DAC(11-1 및 11-2)(디지털/아날로그 변환기)를 가지고 있다. 이온빔 제어부(11)는, 이온빔 경통(1)에 조사 신호를 송신하고, 이온빔 경통(1)으로부터 이온빔(3)을 조사시킨다. 이 조사 신호는 이온빔 발생 집속부(1-1) 및 편향기(1-2)를 제어하기 위한 신호이며, 편향기(1-2)에 의한 이온빔의 편향량을 제어하는 아날로그 신호를 포함하고 있다. 이 아날로그 신호는 DAC(11-1 및 11-2)의 출력 신호(또는 그 증폭 신호 등)이며, 이온빔 경통(1) 내의 편향기(1-2)는, 이 아날로그 신호에 따라 이온빔의 편향량 즉 주사량을 제어한다. 한편, 전자빔 제어부(12)는, 전자빔 경통(2)에 조사 신호를 송신하고, 전자빔 경통(2)으로부터 전자빔(4)을 조사시킨다. 이와 같이, 단면 가공 관찰 장치(100)를 구성하는 하전 입자빔 장치는, 이온빔 경통(1)과, 이온빔 제어부(11)와, 제어부(14)를 포함하고 있다.
또한, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 2차 전자 검출기(7)를 구비한다. 2차 전자 검출기(7)는, 이온빔(3) 또는 전자빔(4)을 시료(6)에 조사했을 때에 시료(6)로부터 발생한 2차 전자를 검출한다.
또, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 관찰 이미지를 형성하는 이미지 형성부(13)와 관찰 이미지를 표시하는 표시부(16)를 구비한다. 이미지 형성부(13)는, 이온빔(3)을 주사시키는 신호와, 2차 전자 검출기(7)로 검출한 2차 전자의 신호로부터 SIM 이미지(Scanning Ion Microscope image)를 형성한다. 표시부(16)는 SIM 이미지를 표시할 수 있다. 즉, 표시부(16)는, 후술하는 FOV 설정부(14-1)(시야 설정부)에서 설정한 FOV(시야)의 하전 입자 이미지를 표시한다. 또, 이미지 형성부(13)는, 전자빔(4)을 주사시키는 신호와, 2차 전자 검출기(7)로 검출한 2차 전자의 신호로부터 SEM 이미지(Scanning Electron Microscope image)를 형성한다. 표시부(16)는 SEM 이미지를 표시할 수 있다. 이와 같이, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 하전 입자빔 장치가 가공하는 시료를 관찰하는 2차 전자 검출기(7)와 이미지 형성부(13)와 표시부(16)로 구성되는 관찰 장치를 구비하고 있다.
또한, 단면 가공 관찰 장치(100)는, 제어부(14)와, 입력부(15)를 구비한다. 오퍼레이터는 장치 제어에 관한 조건을 입력부(15)에 입력한다. 입력부(15)는, 입력된 정보를 제어부(14)에 송신한다. 제어부(14)는, 이온빔 제어부(11), 전자빔 제어부(12), 이미지 형성부(13)에 제어 신호를 송신하고, 단면 가공 관찰 장치(100)를 제어한다. 또, 제어부(14)는, 시료대(5)의 이동, 회전 등의 제어나 시료실(10) 상태의 제어 등을 행하는 기능을 가지고 있다.
본 실시 형태에서는, 제어부(14)가 특히 FOV 설정부(14-1)(시야 설정부)를 구비하고 있다. FOV 설정부(14-1)는, 제어부(14)가 가지는 CPU(중앙 처리 장치)가 실행하는 프로그램으로서 소정의 기억 장치에 기억되어 있다. 여기서 도 2 및 도 3을 참조하여 FOV 설정부(14-1)의 동작에 대해서 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타낸 FOV 설정부(14-1)의 동작예를 설명하기 위한 플로차트이다. 도 3은, FOV 설정부(14-1)에 의한 FOV의 설정예에 대해서 설명하기 위한 모식도이다.
FOV 설정부(14-1)는, 편향기(1-2)의 주사에 의한 이온빔(3)의 시야의 값과 슬라이스량을 설정한다. 도 3(a)에 나타낸 예에서는, 시료(6)는 직육면체이며, 시료(6)는 이온빔(3)을 X방향으로 주사함으로써 시료(6)가 X방향 전체에 걸쳐 슬라이스량 SL로 단면 가공된다. 또, 이온빔(3)이 조사되는 시료(6)의 면의 크기는 가로 Lx, 세로 Ly이다. 단면 가공과 관찰을 반복해서 행하는 경우, 시료(6)는, 전자빔(4)의 조사 방향을 향해 반복해서, 얇게 깎여 가게 된다. 도 3(b)는, 도 3(a)의 시료(6)를 1회분 슬라이스 가공한 후 상태를 나타내고 있다. 도 3에 나타낸 예에 있어서 이온빔(3)의 주사축의 방향을 X방향 및 Y방향으로 하면, 가로 길이가 Fx이며 세로의 길이가 Fy인 파선으로 나타낸 직사각형의 평면 영역이 FOV(20)가 된다.
다음에 도 2를 참조하여 FOV 설정부(14-1)의 동작예에 대해서 설명한다. 이 예에서는 DAC(11-1 및 11-2)의 비트수가 16비트이며, FOV(20)가 정사각형인 것으로서 설명을 행한다. 지금 오퍼레이터가 입력부(15)를 조작하여, 시료(6)에 대한 슬라이스 가공의 설정 조건으로서 FOV 사이즈를 1변 100μm로 설정하고(단계 S1), 1회당 슬라이스량을 2nm로 설정한 것으로 한다(단계 S2). 다음에, FOV 설정부(14-1)는, 단계 S1에서 설정된 FOV 사이즈의 변경이 필요한지 아닌지를 판정한다(단계 S3). 단계 S3에서는 FOV 설정부(14-1)는, 단계 S1에서 설정된 FOV 사이즈로, 단계 S2에서 설정된 슬라이스량에 의한 슬라이스 가공을 행한 경우에 충분한 가공 정밀도가 얻어지는지 아닌지와 같은 관점에서 FOV 사이즈의 변경이 필요한지 아닌지를 판정한다.
단계 S3에서는, FOV 설정부(14-1)는, 예를 들면, FOV 사이즈의 100μm를 16비트 DAC의 변환 범위 0~65535 중 51200에 대응 지었을 때, DAC의 입력치 「1」에 대응하는 값이, 설정된 슬라이스량의 64분의 1 이하인 경우에 정밀도가 충분하다고 판정한다. 여기서 64분의 1와 같은 역치는 일례이며 이것에 한정되지 않는다. 이 경우, DAC의 입력치 「1」에 대응하는 값은 약 1.95nm(=100μm/51200)이다. 이 경우, 1.95nm는 슬라이스량 2nm의 64분의 1보다 크기 때문에 정밀도가 불충분하다고 판정된다. 이와 관련해서, 일례로서 FOV 사이즈가 10μm이며 슬라이스량이 15nm인 경우에는 DAC의 입력치 「1」에 대응하는 값은 약 0.195nm(=10μm/51200)이다. 이 경우, 0.195nm는, 슬라이스량 15nm의 64분의 1 이하이다. 따라서 이 경우에는 정밀도가 충분하다고 판정된다.
단계 S3에서 FOV 설정부(14-1)가 FOV 사이즈의 변경이 필요하지 않다고 판정한 경우(단계 S3에서 「NO」인 경우), FOV 설정부(14-1)는 FOV 사이즈와 슬라이스량을 오퍼레이터가 설정한 값 그대로로 하고 변경하지 않는다.
한편, 단계 S3에서 FOV 설정부(14-1)가 FOV 사이즈의 변경이 필요하다고 판정한 경우(단계 S3에서 「YES」인 경우), FOV 설정부(14-1)는, 슬라이스량과 DAC 입력치 단위의 대응짓기를 변경하고, 또한 그 대응짓기의 변경에 대응시켜 FOV 사이즈를 변경한다(단계 S4). 즉, 단계 S4에서는, FOV 설정부(14-1)가, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 FOV 사이즈(시야의 값)를 설정한다. 구체적으로는, FOV 설정부(14-1)가 슬라이스량의 1분의 1, 2분의 1, 3분의 1 등(제1 자연수 분의 1)의 값을, DAC의 입력 디지털값 「1」로 설정한다. 이 경우, DAC의 입력 디지털값 「1」, 「2」, 「3」 등이 슬라이스량(이 예에서는 2nm) 그 자체에 대응하게 된다. 다음에, 그 입력 디지털값 「1」로 설정한 값의 소정의 자연수배(제2 자연수배)의 값을 FOV의 사이즈 Fx 및 Fy로 설정한다.
슬라이스량과 DAC의 입력 디지털값의 대응짓기는, 슬라이스량과 FOV 사이즈의 스케일비에 따라 결정할 수 있다. DAC의 입력 디지털값 「1」에 대응 짓는 슬라이스량의 사이즈는 가능한 한 작은 것이(즉 슬라이스량(이 예에서는 2nm)과 대응 지어지는 DAC의 입력치는 「1」보다 「2」, 「2」보다 「3」과 같이 가능한 한 큰 것이) DAC의 오프셋 오차를 작게 한다는 관점에서는 유리하다. 단, FOV에 대응하는 입력 디지털값은 예를 들면 51200까지의 값으로 해야 한다는 제약이 있다. 또 FOV의 사이즈는 가능한 한 단계 S1에서 오퍼레이터가 설정한 값에 가까운 값인 것이 바람직하다. FOV 설정부(14-1)는 이러한 점에 적합하도록 슬라이스량의 설정과 FOV의 설정을 행한다.
이 예에서는 단계 S1에서 FOV의 사이즈가 100μm, 단계 S2이며 슬라이스량이 2nm로 설정되어 있다. 따라서, 단계 S4에서는, 예를 들면 슬라이스량의 1분의 1즉 2nm가 DAC의 입력 디지털값 「1」로 설정된다. 그리고, 2nm의 51200배의 값인 102.4μm가 FOV의 사이즈로 설정된다. 이 후, 제어부(14)는, FOV 설정부(14-1)의 설정 결과에 의거하여, DAC의 입력 디지털값 「51200」이 FOV의 사이즈 102.4μm인 것을 나타내는 신호를 이온빔 제어부(11)에 대해 출력함과 함께, 슬라이스량(2nm)을 디지털 입력치의 「1」로 하고, 「1」씩 변화시킴으로써 슬라이스 개소를 이동시키기 위한 신호를 생성하여, 디지털 입력치로서 이온빔 제어부(11)에 대해 출력한다.
또한, 단계 S3에서 FOV 사이즈의 변경이 불필요하다고 판정된 경우(단계 S3에서 「NO」인 경우), 예를 들면 상기의 예의 FOV 사이즈가 10μm이며 슬라이스량이 15nm일 때, 제어부(14)는, FOV 설정부(14-1)의 설정 결과에 의거하여, DAC의 입력 디지털값 「51200」이 FOV의 사이즈 10μm인 것을 나타내는 신호를 이온빔 제어부(11)에 대해 출력한다. 또, 제어부(14)는, 슬라이스 개소를 이동시키기 위해, 즉 슬라이스량을 설정하기 위해, 「77」(=(10μm/51200)×77=약 15.04nm) 또는 「76」(=(10μm/51200)×76==약 14.84nm)을 산출한다. 즉, 제어부(14)는, FOV의 사이즈 10μm인 것을 나타내는 신호를 이온빔 제어부(11)에 대해 출력함과 함께, 「77」 또는 「76」 중 어느 하나씩 변화시킴으로써 슬라이스 개소를 이동시키기 위한 신호를 생성하여, 디지털 입력치로서 이온빔 제어부(11)에 대해 출력한다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 슬라이스량(즉 가공 피치 혹은 이송량)이 목표 단위와 일치하도록 FOV를 변화시킴으로써, DAC의 입력치에 기인하는 양자화 오차를 없앨 수 있으므로, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 의하면, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 FOV 사이즈(시야의 값)가 설정된다. 따라서, 슬라이스량을 예를 들면 자연수 등의 어림수로 설정하면, 이온빔 제어부(11)가 가지는 DAC로 입력하는 디지털 신호를, 항상 오차없이 슬라이스량의 자연수배의 값에 대응시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 매우 용이하게 디지털/아날로그 변환기의 비트수를 늘리지 않고, 가공 정밀도를 높일 수 있다. 또, 본 실시 형태에 의하면, 슬라이스량의 제1 자연수 분의 1의 값(예를 들면 슬라이스량을 2nm로 하는 경우에 그 1분의 1의 값(=2nm), 혹은 슬라이스량을 4nm로 하는 경우에 그 2분의 1의 값(=2nm))이 DAC의 입력 디지털값 「1」로 설정된다. 또, 그것과 함께, 그 입력 디지털값 「1」로 설정한 값의 제2 자연수배의 값(예를 들면 2nm의 51200배의 값=102.4μm)가 FOV 사이즈(시야의 값)로 설정된다. 이러한 설정 결과에 의거하여 이온빔 제어부(11)에 입력하는 디지털 신호를 반복해서 생성 및 출력하는 경우, 입력 디지털값을 항상 오차없이 슬라이스량의 자연수배의 값에 대응시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 디지털/아날로그 변환기의 비트수를 늘리지 않고, 가공 정밀도를 높일 수 있다.
또, 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, FOV 사이즈를 변경하는 경우와 변경하지 않는 경우를 전환하여 FOV 사이즈를 설정하고 있다. 이것에 의하면, 오퍼레이터의 지시(통상은 알기 쉬운 어림수가 입력된다)와는 상이한 값(어림수가 아닌 값)으로 FOV 사이즈가 설정되는 경우를 한정할 수 있다.
또한, 본 발명은 특히 광범위하게 관찰이 요구되는 시료에서 큰 효과를 나타내지만, 상기 서술한 생체 시료에 한정되지 않고, 예를 들면 전지 재료 등의 다른 시료에서도 유효하다.
또, 본 발명의 실시의 형태는 상기의 것에 한정되지 않고, 예를 들면 전자빔 경통(2)을 다른 이온빔 경통으로 변경하거나, 전자빔 경통(2)을 생략하고, 시료대(5)를 회전시킴으로써 이온빔 경통(1) 만으로 가공과 3차원 관찰을 행하도록 할 수도 있다. 또, 도 1에 나타낸 단면 가공 관찰 장치(100)의 구성으로부터 전자빔 경통(2)에 관한 구성을 제외함으로써, 단면 가공 관찰 장치(100)를 단체의 이온빔 장치로서 구성하거나, 혹은 이온빔 장치에 의한 가공 장치로서 구성할 수도 있다. 또, DAC의 비트수는 16비트에 한정되지 않고 임의의 비트 수로 할 수 있다. 또, 도 1에서 블록으로 나누어 나타낸 각 부의 구성은, 예를 들면 복수의 블록을 통합하거나, 혹은 블록을 더 분할하는 변경을 적절히 행할 수 있다.
1 이온빔 경통 1-1 이온빔(IB) 발생 집속부
1-2 편향기 2 전자빔 경통
3 이온빔 4 전자빔
5 시료대 6 시료
7 2차 전자 검출기 10 시료실
11 이온빔(IB) 제어부 11-1, 11-2 DAC(D/A변환기)
12 전자빔(EB) 제어부 13 이미지 형성부
14 제어부 14-1 FOV(시야) 설정부
15 입력부 16 표시부

Claims (6)

  1. 하전 입자빔을 발생시켜 집속시키는 하전 입자빔 발생 집속부와, 2차원 방향으로 상기 하전 입자빔을 주사하는 편향기를 가지는 하전 입자빔 경통과,
    상기 하전 입자빔 발생 집속부 및 상기 편향기를 제어하는 것이며, 입력한 디지털 신호를 상기 편향기에 대해 입력하는 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기를 가지는 하전 입자빔 제어부와,
    슬라이스량의 설정치에 의거하여 상기 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 시야의 값을 설정하는 시야 설정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 시야 설정부에서 설정한 시야의 하전 입자 이미지를 표시하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시야 설정부가, 상기 슬라이스량의 제1 자연수 분의 1의 값을 상기 디지털/아날로그 변환기의 입력 디지털값 「1」로 설정함과 함께, 그 입력 디지털값 「1」로 설정한 값의 제2 자연수배의 값을 상기 시야의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 시야 설정부가,
    상기 슬라이스량의 상기 제1 자연수 분의 1의 값을 상기 디지털/아날로그 변환기의 입력 디지털값 「1」로 설정함과 함께, 그 입력 디지털값 「1」로 설정한 값의 상기 제2 자연수배의 값을 상기 시야의 값으로 설정하는 경우와,
    상기 시야의 값을 설정하고, 그 설정한 시야의 값으로부터 산출한 상기 슬라이스량을 상기 디지털/아날로그 변환기의 입력 디지털값 「1」로 설정하는 경우를 전환하여,
    상기 편향기의 주사에 의한 상기 하전 입자빔의 시야의 값과 슬라이스량을 설정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 장치.
  5. 하전 입자빔을 발생시켜 집속시키는 하전 입자빔 발생 집속부와,
    2차원 방향으로 상기 하전 입자빔을 주사하는 편향기를 가지는 하전 입자빔 경통과,
    상기 하전 입자빔 발생 집속부 및 상기 편향기를 제어하는 것이며, 입력한 디지털 신호를 상기 편향기에 대해 입력하는 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기를 가지는 하전 입자빔 제어부를 이용하고,
    시야 설정부에 의해, 슬라이스량의 설정치에 의거하여 상기 편향기의 주사에 의한 하전 입자빔의 시야의 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 하전 입자빔 장치의 제어 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 하전 입자빔 장치와,
    상기 하전 입자빔 장치가 가공하는 시료를 관찰하는 관찰 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 단면 가공 관찰 장치.
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