KR20160102113A

KR20160102113A - 하전 입자 빔 장치

Info

Publication number: KR20160102113A
Application number: KR1020160010562A
Authority: KR
Inventors: 사토시 도미마츠; 마코토 사토; 아츠시 우에모토; 다츠야 아사하타
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2016-08-29
Also published as: KR102489385B1

Abstract

[과제] 이온 빔에 의한 시료의 가공에 의해 형성된 시료편을 적출하고 시료편 홀더에 이설시키는 동작을 자동적으로 반복한다.
[해결 수단] 하전 입자 빔 장치는, 하전 입자 빔을 니들에 조사하여 얻어진 흡수 전류 화상에 의해 형성한 템플릿과, 하전 입자 빔을 니들에 조사하여 얻어진 이차 전자 화상으로부터 취득한 니들의 선단 좌표를 이용해, 니들을 시료편에 접근시키도록 니들 구동 기구를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

Description

하전 입자 빔 장치{CHARGED PARTICLE BEAM APPARATUS}

이 발명은, 자동적으로 샘플링하는 하전 입자 빔 장치에 관한 것이다.

종래, 시료에 전자 또는 이온으로 이루어지는 하전 입자 빔을 조사함으로써 제작한 시료편을 적출하고, 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경 등에 의한 관찰, 분석, 및 계측 등의 각종 공정에 적절한 형상으로 시료편을 가공하는 장치가 알려져있다(예를 들어, 특허 문헌 1, 2 참조).

종래, 시료에 집속 이온 빔을 조사함으로써 제작한 시료편을, 장치 내에 설치한 니들을 이용하여 적출하고, 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경 등에 의한 관찰, 분석, 및 계측 등의 각종 공정에 적절한 형상으로 시료편을 가공할 때, 니들 선단 위치를 명료하게 하기 위해 니들에 유입하는 이온 빔 전류로부터 화상(흡수 전류 화상 또는 유입 전류 화상이라고도 말한다)을 이용하는 장치가 알려져있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조). 이 장치에 있어서는, 시료 표면이 반도체 디바이스 패턴과 같이 복잡한 형상인 경우, 이차 전자 화상에서는 시료 표면의 형상에 영향을 받아 니들 선단 위치를 인식할 수 없는 것이 많으므로, 흡수 전류 화상을 유효하게 이용할 수 있다.

일본국 특허 공개 평 5-052721호 공보 일본국 특허 공개 2008-153239호 공보 일본국 특허 공개 2000-171364호 공보

본 명세서에서는, 「샘플링」이란, 시료에 하전 입자 빔을 조사함으로써 제작한 시료편을 적출하고, 그 시료편을 관찰, 분석, 및 계측 등의 각종 공정에 적절한 형상으로 가공하는 것을 가리키고, 더 구체적으로는, 시료로부터 집속 이온 빔에 의한 가공에 의해 형성된 시료편을 시료편 홀더에 이설하는 것을 말한다.

종래, 시료편의 샘플링 동작을 자동적으로 할 수 있는 기술은 충분히 실현되어 있다고는 말할 수 없다.

샘플링을 자동적으로 할 수 없는 원인으로서, 시료편의 적출 및 반송에 이용하는 니들을 자동적으로 화상 인식하지 못하는 것, 니들 선단이 변형되어 니들 선단의 성형 가공 또는 니들 자체의 교환이 필요해지는 것, 등이 있다.

니들을 자동적으로 화상 인식할 수 없는 원인은, 니들 선단 위치를 전자 빔에 의해 확인하는 경우, 이차 전자 화상(또는 반사 전자상)에서는 니들 선단 부재가 배경상과 구별이 가지 않아, 니들 선단을 화상 인식하지 못해, 잘못된 화상을 추출하거나, 화상 인식 처리를 정지해 버리는 것이다.

또, 니들 선단 위치를 하전 입자 빔(예를 들어, 전자 또는 음이온)의 흡수 전류 화상으로 확인하는 경우, 니들 선단 재료의 이차 전자 일드(수율)가 1에 가까우면, 배경상과의 구별이 가지 않아, 니들 선단을 확인할 수 없다. 예를 들어, 텅스텐 니들은 흡수 전류 화상으로 확인할 수 있으나, 그 선단에 카본 디포지션막이 잔존하고 있으면, 흡수 전류 화상에서는 카본 디포지션막을 화상 인식하기 어렵다. 본래, 잔존한 카본 디포지션막의 선단이 니들의 선단이라고 판단해야만 하는데, 카본 디포지션막을 화상 인식할 수 할 수 없기 때문에, 텅스텐 니들의 선단을 진짜 선단으로 오인식하는 경우가 있다. 이러한 상태로, 니들을 섬세한 시료편에 접근시키면, 시료편에 접촉했을 때에 니들을 정지시키고 싶은데, 니들 선단에 잔존하는 카본 디포지션막의 잔사로 섬세한 시료편에 충돌해 버린다.

또한, 본 발명에 의한 플로에서 이용하는 흡수 전류 화상은, 전자 빔이나 음이온의 집속 이온 빔의 하전 입자 빔에 의해 얻어지는데, 본 명세서에서는 대표적으로 전자 빔에 의해 얻어지는 화상을 기재하고 있다.

이와 같이, 카본 디포지션막을 포함한 니들의 진짜 선단을, 화상을 이용하여 목적 위치에 이동시킬 수 없다. 최악의 경우, 니들이 시료편에 충돌하여 시료편을 파괴해, 귀중한 시료가 손실되어 버리는 문제를 일으킨다. 또, 니들이 시료편에 대한 충돌로, 니들이 변형되어, 니들을 교환해야만 하는 상태가 된다. 이러한 사태는, 본래 목적으로 하는 자동적으로 샘플링하는 것이 실현될 수 없게 된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 이온 빔에 의한 시료의 가공에 의해 형성된 시료편을 적출하고 시료편 홀더에 이설시키는 동작을 자동적으로 실행하는 것이 가능한 하전 입자 빔 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 양태를 채용했다.

(1) 본 발명의 일 양태에 따른 하전 입자 빔 장치는, 시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 하전 입자 빔 장치로서, 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사 광학계와, 상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와, 상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편을 유지하고 반송하는 시료편 이설 수단과, 상기 시료편이 이설되는 시료편 홀더를 유지하는 홀더 고정대와, 상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득한 대상물의 화상을 기초로 하여 작성한 템플릿과, 상기 대상물의 화상으로부터 얻어지는 위치 정보에 의거하여, 상기 대상물에 관한 위치 제어를 행하는 컴퓨터를 구비한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는, 상기 시료편 이설 수단은, 상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편을 유지하고 반송하는 니들과, 상기 니들을 구동하는 니들 구동 기구로 이루어지고, 상기 컴퓨터는, 상기 대상물인 상기 니들의 위치를 상기 시료편에 대해 제어하도록 상기 니들 구동 기구를 제어한다.

(3) 상기 (2)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는, 상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 조사하는 가스 공급부를 구비하고, 상기 컴퓨터는, 상기 니들을 상기 시료편과의 사이에 공극을 형성하여 접근시킨 후, 상기 니들과 상기 시료편을 상기 디포지션막으로 접속하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 니들 구동 기구와 상기 가스 공급부를 제어한다.

(4) 상기 (2)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 니들을, 상기 하전 입자 빔을 상기 니들에 조사하여 얻어진 흡수 전류 화상에 의해 형성한 템플릿과, 상기 하전 입자 빔을 상기 니들에 조사하여 얻어진 이차 전자 화상으로부터 취득한 상기 니들의 선단 좌표를 이용하여, 상기 시료편에 접근시키도록 상기 니들 구동 기구를 제어한다.

(5) 상기 (3)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는, 상기 디포지션막이 형성되는 상기 니들과 상기 시료편 사이의 공극은 1μm 이하이다.

(6) 상기 (5)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는, 상기 디포지션막이 형성되는 상기 니들과 상기 시료편 사이의 공극은 100nm 이상 또한 400nm 이하이다.

(7) 상기 (1)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는, 상기 시료편 이설 수단은, 상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편을 유지하고 반송하는 니들과, 상기 니들을 구동하는 니들 구동 기구로 이루어지고, 상기 시료편 홀더는, 상기 시료편이 이설되는 기둥 형상부를 가지며, 상기 컴퓨터는, 상기 대상물인 상기 기둥 형상부에 대해 상기 시료편의 위치를 제어하도록 상기 니들 구동 기구를 제어한다.

본 발명의 하전 입자 빔 장치에 의하면, 니들 선단을 정확하게 화상 인식할 수 있기 때문에, 니들의 정확한 위치 제어가 가능해지며, 이온 빔에 의한 시료의 가공에 의해 형성된 시료편을 적출하고 시료편 홀더에 이설시키는 샘플링 동작을 자동적으로 연속하여 실행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 시료에 형성된 시료편을 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 시료편 홀더를 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 시료편 홀더를 도시하는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 동작을 나타내는 플로차트 중, 특히, 초기 설정 공정의 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서, 반복 사용한 니들의 진짜 선단을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 니들 선단에 있어서의 전자 빔 조사에 의한 이차 전자 화상의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 니들 선단에 있어서의 전자 빔 조사에 의한 흡수 전류 화상의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 동작을 나타내는 플로차트 중, 특히, 시료편 픽업 공정의 플로차트이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서, 니들을 시료편에 접속시킬 때에 있어서의 니들의 정지 위치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 니들의 선단 및 시료편을 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 니들의 선단 및 시료편을 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 니들 및 시료편의 접속 가공 위치를 포함하는 가공 범위를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서의, 니들을 시료편에 접속할 때의, 니들과 시료편의 위치 관계, 디포지션막 형성 영역을 설명하기 위한 모식도이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료 및 시료편의 지지부의 절단 가공 위치(T1)를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들을 퇴피시키고 있는 상태를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들에 대해 스테이지를 퇴피시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 기둥 형상부의 시료편의 부착 위치를 도시하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 기둥 형상부의 시료편의 부착 위치를 도시하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 동작을 나타내는 플로차트 중, 특히, 시료편 마운트 공정의 플로차트이다.
도 21은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료대의 시료편의 부착 위치 주변에서 이동 정지한 니들을 도시하는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료대의 시료편의 부착 위치 주변에서 이동 정지한 니들을 도시하는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 니들에 접속된 시료편을 시료대에 접속하기 위한 가공 범위를 도시하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 니들과 시료편을 접속하는 디포지션막을 절단하기 위한 절단 가공 위치를 도시하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들을 퇴피시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 니들을 퇴피시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서, 집속 이온 빔 조사에 의해 얻어지는 화상을 기초로 한 기둥 형상부와 시료편의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 28은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서, 전자 빔 조사에 의해 얻어지는 화상을 기초로 한 기둥 형상부와 시료편의 위치 관계를 도시하는 설명도이다.
도 29는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서, 전자 빔 조사에 의해 얻어지는 화상을 기초로 한 기둥 형상부와 시료편의 에지를 이용한 템플릿을 도시하는 설명도이다.
도 30은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치에 있어서, 기둥 형상부와 시료편을 접속할 때의 위치 관계를 나타내는 템플릿을 설명하는 설명도이다.
도 31은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 0^о에서의 어프로치 모드 상태를 도시하는 도면이다.
도 32는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 0^о에서의 어프로치 모드 상태를 도시하는 도면이다.
도 33은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 90^о에서의 어프로치 모드 상태를 도시하는 도면이다.
도 34는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 90^о에서의 어프로치 모드 상태를 도시하는 도면이다.
도 35는 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 180^о에서의 어프로치 모드 상태를 도시하는 도면이다.
도 36은 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 180^о에서의 어프로치 모드 상태를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 자동적으로 시료편을 제작 가능한 하전 입자 빔 장치에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 구성도이다. 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 내부를 진공 상태로 유지 가능한 시료실(11)과, 시료실(11)의 내부에 있어서 시료(S) 및 시료편 홀더(P)를 고정 가능한 스테이지(12)와, 스테이지(12)를 구동시키는 스테이지 구동 기구(13)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료실(11)의 내부에 있어서의 소정의 조사 영역(즉 주사 범위) 내의 조사 대상에 집속 이온 빔(FIB)을 조사하는 집속 이온 빔 조사 광학계(14)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료실(11)의 내부에 있어서의 소정의 조사 영역 내의 조사 대상에 전자 빔(EB)을 조사하는 전자 빔 조사 광학계(15)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 집속 이온 빔 또는 전자 빔의 조사에 의해 조사 대상으로부터 발생하는 이차 하전 입자(이차 전자, 이차 이온)(R)를 검출하는 검출기(16)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 조사 대상의 표면에 가스(G)를 공급하는 가스 공급부(17)를 구비하고 있다. 가스 공급부(17)는 구체적으로는 외경 200μm 정도의 노즐(17a) 등이다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 스테이지(12)에 고정된 시료(S)로부터 미소한 시료편(Q)을 취출하여, 시료편(Q)을 유지하고 시료편 홀더(P)에 이설하는 니들(18)과, 니들(18)을 구동시켜 시료편(Q)을 반송하는 니들 구동 기구(19)와, 니들(18)에 유입하는 하전 입자 빔의 유입 전류(흡수 전류라고도 말한다)를 검출하고, 유입 전류 신호를 컴퓨터에 보내 화상화하는 흡수 전류 검출기(20)를 구비하고 있다.

이 니들(18)과 니들 구동 기구(19)를 합쳐 시료편 이설 수단으로 부르기도 한다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 검출기(16)에 의해 검출된 이차 하전 입자(R)에 의거하는 화상 데이터 등을 표시하는 표시 장치(21)와, 컴퓨터(22)와, 입력 디바이스(23)를 구비하고 있다.

또한, 집속 이온 빔 조사 광학계(14) 및 전자 빔 조사 광학계(15)의 조사 대상은, 스테이지(12)에 고정된 시료(S), 시료편(Q), 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18)이나 시료편 홀더(P) 등이다.

이 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)는, 조사 대상의 표면에 집속 이온 빔을 주사하면서 조사함으로써, 피조사부의 화상화나 스퍼터링에 의한 각종의 가공(굴착, 트리밍 가공 등)과, 디포지션막의 형성 등이 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료(S)로부터 투과 전자 현미경에 의한 투과 관찰용의 시료편(Q)(예를 들어, 박편 시료, 침형상 시료 등)이나 전자 빔 이용의 분석 시료편을 형성하는 가공을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료편 홀더(P)에 이설된 시료편(Q)을, 투과 전자 현미경에 의한 투과 관찰에 적절한 원하는 두께(예를 들어, 5~100nm 등)의 박막으로 하는 가공이 실행 가능하다.

하전 입자 빔 장치(10)는, 시료(S)로부터 투과 관찰용 또는 분석 시료용의 시료편(Q)을 형성하는 가공을 할 수 있을 뿐만 아니라, 시료편(Q)의 삼차원 구조를 얻기 위한 가공을 실시하는 것도 가능하다. 시료편(Q)의 삼차원 구조를 얻기 위한 가공에서는, 취출한 시료편(Q)의 측면을 집속 이온 빔으로 얇게 절삭하고, 그 절삭면에 집속 이온 빔 또는 전자 빔을 조사하여 취득할 수 있는 이차 전자상을 기억한다. 또한, 시료편(Q)을 집속 이온 빔으로 얇게 절삭하고, 그 절삭면의 이차 전자상을 기억한다. 이러한 절삭 가공과 이차 전자상의 기억을 반복함으로써, 시료편(Q)의 삼차원 구조를 얻는 것이 가능하다.

또 하전 입자 빔 장치(10)는, 절삭 가공과 절삭면의 원소 분포상을 기억하는 것을 반복하여, 시료편(Q)의 삼차원 원소 구조를 얻기 위한 가공을 실시하는 것도 가능하다.

하전 입자 빔 장치(10)는, 시료편(Q) 및 니들(18) 등의 조사 대상의 표면에 집속 이온 빔 또는 전자 빔을 주사하면서 조사함으로써, 조사 대상의 표면의 관찰을 실행 가능하다.

흡수 전류 검출기(20)는, 프리 앰프를 구비하고, 니들의 유입 전류를 증폭하여, 컴퓨터(22)에 보낸다. 흡수 전류 검출기(20)에 의해 검출되는 니들 유입 전류와 하전 입자 빔의 주사와 동기한 신호에 의해, 표시 장치(21)에 니들 형상의 흡수 전류 화상을 표시할 수 있어, 니들 형상이나 선단 위치 특정이 행해진다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)에 있어서, 집속 이온 빔을 시료(S) 표면(사선부)에 조사하여 형성된, 시료(S)로부터 적출되기 전의 시료편(Q)을 도시하는 평면도이다. 부호(F)는 집속 이온 빔에 의한 가공 범위, 즉, 집속 이온 빔의 주사 범위를 나타내고, 그 내측(백색부)이 집속 이온 빔 조사에 의해 스퍼터 가공되어 굴착된 가공 영역(H)을 나타내고 있다. 부호(Ref)는, 시료편(Q)을 형성하는(굴착하지 않고 남기는) 위치를 나타내는 레퍼런스 마크(기준점)이며, 예를 들어, 후술하는 디포지션막(예를 들어, 한 변 1μm의 정방형)에 집속 이온 빔에 의해 예를 들어 직경 30nm의 미세 구멍을 형성한 형상 등이고, 집속 이온 빔이나 전자 빔에 의한 화상에서는 콘트라스트 좋게 인식할 수 있다. 시료편(Q)의 개략의 위치를 알려면, 디포지션막을 이용하고, 정밀한 위치 맞춤에는 미세 구멍을 이용한다. 시료(S)에 있어서 시료편(Q)은, 시료(S)에 접속되는 지지부(Qa)를 남겨 측부측 및 바닥부측의 주변부가 깎여서 제거되도록 에칭 가공되어 있고, 지지부(Qa)에 의해 시료(S)에 캔틸레버 지지되어 있다. 시료편(Q)의 길이 방향의 치수는, 예를 들어, 10μm, 15μm, 20μm 정도이고, 폭(두께)은, 예를 들어, 500nm, 1μm, 2μm, 3μm 정도의 미소한 시료편이다.

시료실(11)은, 배기 장치(도시 생략)에 의해 내부를 원하는 진공 상태가 될 때까지 배기 가능함과 더불어, 원하는 진공 상태를 유지 가능하도록 구성되어 있다.

스테이지(12)는, 시료(S)를 유지한다. 스테이지(12)는, 시료편 홀더(P)를 유지하는 홀더 고정대(12a)를 구비하고 있다. 이 홀더 고정대(12a)는 복수의 시료편 홀더(P)를 탑재할 수 있는 구조여도 된다.

도 3은 시료편 홀더(P)의 평면도이며, 도 4는 측면도이다. 시료편 홀더(P)는, 절결부(31)를 가지는 대략 반원형 판형상의 베이스부(32)와, 절결부(31)에 고정되는 시료대(33)를 구비하고 있다. 베이스부(32)는, 예를 들어 금속에 의해 직경 3mm 및 두께 50μm 등의 원형 판형상으로 형성되어 있다. 시료대(33)는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼로부터 반도체 제조 프로세스에 의해 형성되고, 도전성의 접착제에 의해 절결부(31)에 접착되어 있다. 시료대(33)는 빗살형상이며, 이격 배치되어 돌출하는 복수(예를 들어, 5개, 10개, 15개, 20개 등)이고, 시료편(Q)이 이설되는 기둥 형상부(이하, 필러라고도 말한다)(34)를 구비하고 있다. 각 기둥 형상부(34)의 폭을 다르게 해 둠으로써, 각 기둥 형상부(34)에 이설한 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)의 화상을 대응시키고, 또한 대응하는 시료편 홀더(P)와 대응시켜 컴퓨터(22)에 기억시켜 둠으로써, 1개의 시료(S)로부터 다수 개의 시료편(Q)을 제작한 경우에도 틀림없이 인식할 수 있고, 후속하는 투과 전자 현미경 등의 분석을 해당하는 시료편(Q)과 시료(S) 상의 적출 개소의 대응도 틀림없이 행할 수 있다. 각 기둥 형상부(34)는, 예를 들어 선단부의 두께는 10μm 이하, 5μm 이하 등으로 형성되고, 선단부에 부착되는 시료편(Q)을 유지한다.

또한, 베이스부(32)는, 상기와 같은 직경 3mm 및 두께 50μm 등의 원형 판형상에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 길이 5mm, 높이 2mm, 두께 50μm 등의 직사각형 판형상이어도 된다. 요컨데, 베이스부(32)의 형상은, 후속하는 투과 전자 현미경에 도입하는 스테이지(12)에 탑재할 수 있는 형상임과 더불어, 시료대(33)에 탑재한 시료편(Q)의 전체가 스테이지(12)의 가동 범위 내에 위치하는 형상이면 된다. 이러한 형상의 베이스부(32)에 의하면, 시료대(33)에 탑재한 모든 시료편(Q)을 투과 전자 현미경으로 관찰할 수 있다.

스테이지 구동 기구(13)는, 스테이지(12)에 접속된 상태로 시료실(11)의 내부에 수용되어 있고, 컴퓨터(22)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 스테이지(12)를 소정축에 대해 변위시킨다. 스테이지 구동 기구(13)는, 적어도 수평면에 평행 또한 상호 직교하는 X축 및 Y축과, X축 및 Y축에 직교하는 연직 방향의 Z축을 따라 평행하게 스테이지(12)를 이동시키는 이동 기구(13a)를 구비하고 있다. 스테이지 구동 기구(13)는, 스테이지(12)를 X축 또는 Y축 둘레로 경사시키는 경사 기구(13b)와, 스테이지(12)를 Z축 둘레로 회전시키는 회전 기구(13c)를 구비하고 있다.

집속 이온 빔 조사 광학계(14)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 빔 출사부(도시 생략)를, 조사 영역 내의 스테이지(12)의 연직 방향 상방의 위치에서 스테이지(12)에 향하게 함과 더불어, 광축을 연직 방향에 평행하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 스테이지(12)에 올려좋여진 시료(S), 시료편(Q), 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18) 등의 조사 대상에 연직 방향 상방으로부터 하방을 향해 집속 이온 빔을 조사 가능하다. 또, 하전 입자 빔 장치(10)는, 상기와 같은 집속 이온 빔 조사 광학계(14)를 대신하여 다른 이온 빔 조사 광학계를 구비해도 된다. 이온 빔 조사 광학계는, 상기와 같은 집속 빔을 형성하는 광학계에 한정되지 않는다. 이온 빔 조사 광학계는, 예를 들어, 광학계 내에 정형의 개구를 가지는 스텐실 마스크를 설치하고, 스텐실 마스크의 개구 형상의 성형 빔을 형성하는 프로젝션형의 이온 빔 조사 광학계여도 된다. 이러한 프로젝션형의 이온 빔 조사 광학계에 의하면, 시료편(Q)의 주변의 가공 영역에 상당하는 형상의 성형 빔을 정밀도 좋게 형성할 수 있어, 가공 시간이 단축된다.

집속 이온 빔 조사 광학계(14)는, 이온을 발생시키는 이온원(14a)과, 이온원(14a)으로부터 인출된 이온을 집속 및 편향시키는 이온 광학계(14b)를 구비하고 있다. 이온원(14a) 및 이온 광학계(14b)는, 컴퓨터(22)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 제어되고, 집속 이온 빔의 조사 위치 및 조사 조건 등이 컴퓨터(22)에 의해 제어된다. 이온원(14a)은, 예를 들어, 액체 갈륨 등을 이용한 액체 금속 이온원이나 플라스마형 이온원, 가스 전계 전리형 이온원 등이다. 이온 광학계(14b)는, 예를 들어, 콘덴서 렌즈 등의 제1 정전 렌즈와, 정전 편향기와, 대물 렌즈 등의 제2 정전 렌즈 등을 구비하고 있다. 이온원(14a)으로서, 플라스마형 이온원을 이용한 경우, 대전류 빔에 의한 고속의 가공을 실현할 수 있어, 큰 시료(S)의 적출에 적절하다.

전자 빔 조사 광학계(15)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 빔 출사부(도시 생략)를, 조사 영역 내의 스테이지(12)의 연직 방향에 대해 소정 각도(예를 들어 60^о) 경사진 경사 방향으로 스테이지(12)에 향하게 함과 더불어, 광축을 경사 방향에 평행하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 스테이지(12)에 고정된 시료(S), 시료편(Q), 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18) 등의 조사 대상에 경사 방향의 상방으로부터 하방을 향해 전자 빔을 조사 가능하다.

전자 빔 조사 광학계(15)는, 전자를 발생시키는 전자원(15a)과, 전자원(15a)으로부터 사출된 전자를 집속 및 편향시키는 전자 광학계(15b)를 구비하고 있다. 전자원(15a) 및 전자 광학계(15b)는, 컴퓨터(22)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 제어되고, 전자 빔의 조사 위치 및 조사 조건 등이 컴퓨터(22)에 의해 제어된다. 전자 광학계(15b)는, 예를 들어, 전자 렌즈나 편향기 등을 구비하고 있다.

또한, 전자 빔 조사 광학계(15)와 집속 이온 빔 조사 광학계(14)의 배치를 바꾸고, 전자 빔 조사 광학계(15)를 연직 방향에, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)를 연직 방향에 소정 각도 경사진 경사 방향으로 배치해도 된다.

검출기(16)는, 시료(S) 및 니들(18) 등의 조사 대상에 집속 이온 빔이나 전자 빔이 조사되었을 때에 조사 대상으로부터 방사되는 이차 하전 입자(이차 전자 및 이차 이온)(R)의 강도(즉, 이차 하전 입자의 양)를 검출하고, 이차 하전 입자(R)의 검출량의 정보를 출력한다. 검출기(16)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 이차 하전 입자(R)의 양을 검출 가능한 위치, 예를 들어 조사 영역 내의 시료(S) 등의 조사 대상에 대해 대각선 상방의 위치 등에 배치되어, 시료실(11)에 고정되어 있다.

가스 공급부(17)는 시료실(11)에 고정되어 있고, 시료실(11)의 내부에 있어서 가스 분사부(노즐이라고도 말한다)를 가지며, 스테이지(12)에 향해 배치되어 있다. 가스 공급부(17)는, 집속 이온 빔에 의한 시료(S)의 에칭을 시료(S)의 재질에 따라 선택적으로 촉진하기 위한 에칭용 가스와, 시료(S)의 표면에 금속 또는 절연체 등의 퇴적물에 의한 디포지션막을 형성하기 위한 디포지션용 가스 등을 시료(S)에 공급 가능하다. 예를 들어, 실리콘계의 시료(S)에 대한 불화크세논과, 유기계의 시료(S)에 대한 물 등의 에칭용 가스를, 집속 이온 빔의 조사와 더불어 시료(S)에 공급함으로써, 에칭을 재료 선택적으로 촉진시킨다. 또, 예를 들어, 플라티나, 카본, 또는 텅스텐 등을 함유한 디포지션용 가스를, 집속 이온 빔의 조사와 더불어 시료(S)에 공급함으로써, 디포지션용 가스로부터 분해된 고체 성분을 시료(S)의 표면에 퇴적(디포지션)할 수 있다. 디포지션용 가스의 구체예로서, 카본을 포함하는 가스로서 페난트렌이나 나프탈렌이나 피렌 등, 플라티나를 포함하는 가스로서 트리메틸·에틸시클로펜타디에닐·플라티나 등, 또, 텅스텐을 포함하는 가스로서 텅스텐헥사카르보닐 등이 있다. 또, 공급 가스에 따라서는, 전자 빔을 조사하는 경우에도, 에칭이나 디포지션을 행할 수 있다. 단, 본 발명의 하전 입자 빔 장치(10)에 있어서의 디포지션용 가스는, 디포지션 속도, 시료편(Q)과 니들(18) 사이의 디포지션막의 확실한 부착의 관점으로부터 카본을 포함하는 디포지션용 가스, 예를 들어 페난트렌이나 나프탈렌, 피렌 등이 최적이고, 이들 중 어느 하나를 이용한다.

니들 구동 기구(19)는, 니들(18)이 접속된 상태로 시료실(11)의 내부에 수용되어 있고, 컴퓨터(22)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 니들(18)을 변위시킨다. 니들 구동 기구(19)는, 스테이지(12)와 일체로 설치되어 있고, 예를 들어 스테이지(12)가 경사 기구(13b)에 의해 경사축(즉, X축 또는 Y축) 둘레로 회전하면, 스테이지(12)와 일체로 이동한다. 니들 구동 기구(19)는, 3차원 좌표축의 각각을 따라 평행하게 니들(18)을 이동시키는 이동 기구(도시 생략)와, 니들(18)의 중심축 둘레로 니들(18)을 회전시키는 회전 기구(도시 생략)를 구비하고 있다. 또한, 이 3차원 좌표축은, 시료 스테이지의 직교 3축 좌표계와는 독립되어 있으며, 스테이지(12)의 표면에 평행한 2차원 좌표축으로 하는 직교 3축 좌표계에서, 스테이지(12)의 표면이 경사 상태, 회전 상태에 있는 경우, 이 좌표계는 경사져서, 회전한다.

컴퓨터(22)는, 적어도 스테이지 구동 기구(13)와, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)와, 전자 빔 조사 광학계(15)와, 가스 공급부(17)와, 니들 구동 기구(19)를 제어한다.

컴퓨터(22)는, 시료실(11)의 외부에 배치되고, 표시 장치(21)와, 조작자의 입력 조작에 따른 신호를 출력하는 마우스나 키보드 등의 입력 디바이스(23)가 접속되어 있다.

컴퓨터(22)는, 입력 디바이스(23)로부터 출력되는 신호 또는 미리 설정된 자동 운전 제어 처리에 의해 생성되는 신호 등에 의해, 하전 입자 빔 장치(10)의 동작을 통합적으로 제어한다.

컴퓨터(22)는, 하전 입자 빔의 조사 위치를 주사하면서 검출기(16)에 의해 검출되는 이차 하전 입자(R)의 검출량을, 조사 위치에 대응시킨 휘도 신호로 변환하고, 이차 하전 입자(R)의 검출량의 2차원 위치 분포에 의해 조사 대상의 형상을 나타내는 화상 데이터를 생성한다. 흡수 전류 화상 모드에서는, 컴퓨터(22)는, 하전 입자 빔의 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 흐르는 흡수 전류를 검출함으로써, 흡수 전류의 2차원 위치 분포(흡수 전류 화상)에 의해 니들(18)의 형상을 나타내는 흡수 전류 화상 데이터를 생성한다. 컴퓨터(22)는, 생성한 각 화상 데이터와 더불어, 각 화상 데이터의 확대, 축소, 이동, 및 회전 등의 조작을 실행하기 위한 화면을, 표시 장치(21)에 표시시킨다. 컴퓨터(22)는, 자동적인 시퀀스 제어에 있어서의 모드 선택 및 가공 설정 등의 각종의 설정을 행하기 위한 화면을, 표시 장치(21)에 표시시킨다.

본 발명의 실시 형태에 의한 하전 입자 빔 장치(10)는 상기 구성을 구비하고 있으며, 다음에, 이 하전 입자 빔 장치(10)의 동작에 대해 설명한다.

이하, 컴퓨터(22)가 실행하는 자동 샘플링의 동작, 즉 하전 입자 빔(집속 이온 빔)에 의한 시료(S)의 가공에 의해 형성된 시료편(Q)을 자동적으로 시료편 홀더(P)에 이설시키는 동작에 대해, 초기 설정 공정, 시료편 픽업 공정, 시료편 마운트 공정으로 크게 나누어, 순차적으로 설명한다.

＜초기 설정 공정＞

도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)에 의한 자동 샘플링의 동작 중 초기 설정 공정의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 먼저, 컴퓨터(22)는, 자동 시퀀스의 개시시에 조작자의 입력에 따라 후술하는 자세 제어 모드의 유무 등의 모드 선택, 템플릿 매칭용의 관찰 조건, 및 가공 조건 설정(가공 위치, 치수, 개수 등의 설정), 니들 선단 형상의 확인 등을 행한다(단계 S010).

다음에, 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)의 템플릿을 작성한다(단계 S020부터 단계 S027). 이 템플릿 작성에 있어서, 먼저, 컴퓨터(22)는, 조작자에 의해 스테이지(12)의 홀더 고정대(12a)에 설치되는 시료편 홀더(P)의 위치 등록 처리를 행한다(단계 S020). 컴퓨터(22)는, 샘플링 프로세스의 처음에 기둥 형상부(34)의 템플릿을 작성한다. 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)마다 템플릿을 작성한다. 컴퓨터(22)는, 각 기둥 형상부(34)의 스테이지 좌표 취득과 템플릿 작성을 행하고, 이들을 세트로 기억하여, 후에 템플릿 매칭(템플릿과 화상의 겹침)으로 기둥 형상부(34)의 형상을 판정할 때에 이용한다. 컴퓨터(22)는, 템플릿 매칭에 이용하는 기둥 형상부(34)의 템플릿으로서, 예를 들어, 화상 그 자체, 화상으로부터 추출한 에지 정보 등을 미리 기억한다. 컴퓨터(22)는, 후의 프로세스에서, 스테이지(12)의 이동 후에 템플릿 매칭을 행하고, 템플릿 매칭의 스코어에 의해 기둥 형상부(34)의 형상을 판정함으로써, 기둥 형상부(34)의 정확한 위치를 인식할 수 있다. 또한, 템플릿 매칭용의 관찰 조건으로서, 템플릿 작성용과 같은 콘트라스트, 배율 등의 관찰 조건을 이용하면, 정확한 템플릿 매칭을 실시할 수 있으므로 바람직하다.

홀더 고정대(12a)에 복수의 시료편 홀더(P)가 설치되고, 각 시료편 홀더(P)에 복수의 기둥 형상부(34)가 설치되어 있는 경우, 각 시료편 홀더(P)에 고유의 인식 코드와, 해당 시료편 홀더(P)의 각 기둥 형상부(34)에 고유의 인식 코드를 미리 결정해 두고, 이들 인식 코드와 각 기둥 형상부(34)의 좌표 및 템플릿 정보를 대응시켜 컴퓨터(22)가 기억해도 된다.

또, 컴퓨터(22)는, 상기 인식 코드, 각 기둥 형상부(34)의 좌표, 및 템플릿 정보와 더불어, 시료(S)에 있어서의 시료편(Q)이 적출되는 부위(적출부)의 좌표, 및 주변의 시료면의 화상 정보를 세트로 기억해도 된다.

또, 예를 들어 암석, 광물, 및 생체 시료 등의 부정형인 시료의 경우, 컴퓨터(22)는, 저배율의 광시야 화상, 적출부의 위치 좌표, 및 화상 등을 세트로 하여, 이들 정보를 인식 정보로서 기억해도 된다. 이 인식 정보를, 박편화한 시료(S)와 관련짓거나, 또는, 투과 전자 현미경상과 시료(S)의 적출 위치와 관련지어 기록해도 된다.

컴퓨터(22)는, 시료편 홀더(P)의 위치 등록 처리를, 후술하는 시료편(Q)의 이동에 앞서 행해 둠으로써, 실제로 적정한 형상의 시료대(33)가 존재하는 것을 미리 확인해 둘 수 있다.

이 위치 등록 처리에 있어서, 먼저, 컴퓨터(22)는, 대략 조정의 동작으로서, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 이동시키고, 시료편 홀더(P)에 있어서 시료대(33)가 부착된 위치에 조사 영역을 위치 맞춤한다. 다음에, 컴퓨터(22)는, 미세 조정의 동작으로서, 하전 입자 빔(집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각)의 조사에 의해 생성하는 각 화상 데이터로부터, 사전에 시료대(33)의 설계 형상(CAD 정보)으로부터 작성한 템플릿을 이용해 시료대(33)를 구성하는 복수의 기둥 형상부(34)의 위치를 추출한다. 그리고, 컴퓨터(22)는, 추출한 각 기둥 형상부(34)의 위치 좌표와 화상을, 시료편(Q)의 부착 위치로서 등록 처리(기억)한다(단계 S023). 이때, 각 기둥 형상부(34)의 화상이, 미리 준비해 둔 기둥 형상부의 설계도, CAD도, 또는 기둥 형상부(34)의 표준품의 화상과 비교하여, 각 기둥 형상부(34)의 변형이나 결함, 결락 등의 유무를 확인하고, 만약, 불량이면 그 기둥 형상부의 좌표 위치와 화상과 더불어 불량품인 것도 컴퓨터(22)는 기억한다.

다음에, 현재 등록 처리의 실행 중의 시료편 홀더(P)에 등록해야 할 기둥 형상부(34)가 없는지의 여부를 판정한다(단계 S025). 이 판정 결과가 「NO」인 경우, 즉 등록해야 할 기둥 형상부(34)의 잔량(m)이 1 이상의 경우에는, 처리를 상술한 단계 S023으로 되돌리고, 기둥 형상부(34)의 잔량(m)이 없어질 때까지 단계 S023와 S025를 반복한다. 한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우, 즉 등록해야 할 기둥 형상부(34)의 잔량(m)이 제로인 경우에는, 처리를 단계 S027로 진행한다.

홀더 고정대(12a)에 복수 개의 시료편 홀더(P)가 설치되어 있는 경우, 각 시료편 홀더(P)의 위치 좌표, 해당 시료편 홀더(P)의 화상 데이터를 각 시료편 홀더(P)에 대한 코드 번호 등과 더불어 기록하고, 또한, 각 시료편 홀더(P)의 각 기둥 형상부(34)의 위치 좌표와 대응하는 코드 번호와 화상 데이터를 기억(등록 처리)한다. 컴퓨터(22)는, 이 위치 등록 처리를, 자동 샘플링을 실시하는 시료편(Q)의 수만큼, 순차적으로, 실시해도 된다.

그리고, 컴퓨터(22)는, 등록해야 할 시료편 홀더(P)가 없는지의 여부를 판정한다(단계 S027). 이 판정 결과가 「NO」인 경우, 즉 등록해야 할 시료편 홀더(P)의 잔량(n)이 1 이상인 경우에는, 처리를 상술한 단계 S020으로 되돌리고, 시료편 홀더(P)의 잔량(n)이 없어질 때까지 단계 S020부터 S027를 반복한다. 한편, 이 판정 결과가 「YES」인 경우, 즉 등록해야 할 시료편 홀더(P)의 잔량(n)이 제로인 경우에는, 처리를 단계 S030으로 진행한다.

이것에 의해, 1개의 시료(S)로부터 수십개의 시료편(Q)을 자동 제작하는 경우, 홀더 고정대(12a)에 복수의 시료편 홀더(P)가 위치 등록되고, 그 각각의 기둥 형상부(34)의 위치가 화상 등록되어 있기 때문에, 수십개의 시료편(Q)을 부착해야 할 특정의 시료편 홀더(P)와, 또한, 특정의 기둥 형상부(34)를 즉석에서 하전 입자 빔의 시야 내로 불러낼 수 있다.

또한, 이 위치 등록 처리(단계 S020, S023)에 있어서, 만일, 시료편 홀더(P) 자체, 혹은, 기둥 형상부(34)가 변형이나 파손되어 있고, 시료편(Q)이 부착되는 상태가 아닌 경우는, 상기의 위치 좌표, 화상 데이터, 코드 번호와 더불어, 대응시켜 『사용 불가』(시료편(Q)이 부착되지 않은 것을 나타내는 표기) 등이라고 등록해 둔다. 이것에 의해, 컴퓨터(22)는, 후술하는 시료편(Q)의 이설시에, 『사용 불가』의 시료편 홀더(P), 혹은 기둥 형상부(34)는 스킵되고, 다음의 정상적인 시료편 홀더(P), 혹은 기둥 형상부(34)를 관찰 시야 내로 이동시킬 수 있다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 템플릿을 작성한다(단계 S030부터 S050). 템플릿은, 후술하는 니들을 시료편에 정확하게 접근시킬 때의 화상 매칭에 이용한다.

이 템플릿 작성 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(22)는, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 일단 이동시킨다. 계속해서, 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 초기 설정 위치로 이동시킨다(단계 S030). 초기 설정 위치는, 집속 이온 빔과 전자 빔이 거의 동일점에 조사할 수 있고, 양 빔의 초점이 맞는 점(일치 포인트)이며, 직전에 행한 스테이지 이동에 의해, 니들(18)의 배경에는 시료(S) 등 니들(18)로 오인하는 복잡한 구조가 없는, 미리 결정한 위치이다. 이 일치 포인트는, 집속 이온 빔 조사와 전자 빔 조사에 의해 같은 대상물을 상이한 각도로부터 관찰할 수 있는 위치이다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 전자 빔 조사에 의한 이차 전자 화상 모드에 의해, 니들(18)의 위치를 인식한다(단계 S040).

컴퓨터(22)는, 전자 빔을 주사하면서 니들(18)에 조사함으로써 니들(18)로부터 발생하는 이차 전자를 검출하고, 이차 전자(SEM) 화상 데이터를 생성한다. 이때, 이차 전자 화상에는, 니들(18)로 오인하는 배경이 없기 때문에, 확실히 니들(18)만을 인식할 수 있다. 컴퓨터(22)는, 전자 빔의 조사에 의해 이차 전자 화상 데이터를 취득한다.

여기서, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 형상을 판정한다(단계 S045).

만일, 니들(18)의 선단 형상이 변형이나 파손 등에 의해, 시료편(Q)이 부착되는 상태가 아닌 경우는, 도 20의 단계 S280으로 건너뛰어, 단계 S050 이후의 전체 단계는 실행하지 않고 자동 샘플링의 동작을 종료시킨다. 즉, 니들 선단 형상이 불량인 경우, 더 이상의 작업을 실행하지 못하고, 장치 조작자에 의한 니들 교환의 작업에 들어간다. 단계 S045에 있어서의 니들 형상의 판단은, 예를 들어, 1변 200μm의 관찰 시야에서, 니들 선단 위치가 소정의 위치로부터 100μm 이상 어긋나 있는 경우는 불량품으로 판단한다. 또한, 단계 S045에 있어서, 니들 형상이 불량이라고 판단한 경우, 표시 장치(21)에 『니들 불량』 등으로 표시하고(단계 S046), 장치의 조작자에게 경고한다. 불량품으로 판단한 니들(18)은 새로운 니들(18)로 교환하거나, 경미한 불량이면 니들 선단을 집속 이온 빔 조사에 의해 성형해도 된다.

단계 S045에 있어서, 니들(18)이 미리 결정한 정상적인 형상이면 다음의 단계 S047로 진행된다.

단계 S047에서는, 취득한 이차 전자 화상에 대해 니들(18)의 에지(단부)의 형상을 추출하는 처리를 실시하여, SEM 화상 내에서의 니들(18)의 선단(니들 선단)의 좌표를 취득한다. 이차 전자 화상은 니들 선단에 부착한 디포지션막까지 명료하게 파악할 수 있고, 디포지션막의 선단이 추구하는 좌표이다.

여기서, 니들 선단 상태를 설명해 둔다.

도 6은, 반복 샘플링을 실시한 프로브 선단의 상태를 설명하기 위한 텅스텐 니들(18)의 선단을 확대한 모식도이다. 니들(18)은, 그 선단을 절제하여 변형되지 않도록 하여 샘플링 조작을 복수 회 반복하여 이용하면, 니들 선단에는 시료편(Q)을 유지하고 있던 카본 디포지션막(DM)의 일부가 잔사로서 부착한다. 즉, 텅스텐 니들(18)의 선단 위치보다 조금 돌출한 형상으로 되어 있다. 따라서, 니들(18)의 진짜 선단 좌표는, 원래의 니들(18)을 구성하는 텅스텐의 선단(W)이 아닌, 카본 디포지션막의 잔사의 선단(C)이 된다.

도 7은, 카본 디포지션막(DM)의 잔사가 부착된 텅스텐 니들(18)의 전자 빔 조사에 의한 이차 전자 화상의 모식도이다. 이차 전자 화상에서는, 카본 디포지션막(DM)이 명확하게 확인될 수 있기 때문에, 이차 전자 화상으로부터 카본 디포지션막(DM)의 선단(C)의 좌표가 니들의 진짜 선단 좌표로서 결정된다.

도 8은, 카본 디포지션막(DM)의 잔사가 부착된 텅스텐 니들(18)의 전자 빔 조사에 의한 흡수 전류 화상의 모식도이다. 니들(18)의 선단을 확대하고 있기 때문에, 선단부는 둥글게 강조하여 도시하고 있다. 니들(18)의 흡수 전류 화상은 배경에 영향을 받지 않아, 니들(18)만을 화상화할 수 있다. 그러나, 전자 빔의 조사 조건에 따라서는, 조사로 유입하는 전하와 이차 전자로 방출되는 전하가 상호 부정함으로써 흡수 전류 화상으로 카본 디포지션막(DM)이 명확하게 확인될 수 없다. 즉, 흡수 전류 화상에서는 카본 디포지션막(DM)을 포함한 진짜 니들 위치를 인식할 수 없기 때문에, 흡수 전류 화상만을 의지하여 니들(18)을 이동시키면, 니들 선단이 시료편(Q)에 충돌할 위험성이 높다.

단계 S047에 계속해서, 니들 선단의 템플릿을 작성한다(단계 S050).

단계 S047시와 같은 관찰 시야에서, 전자 빔의 흡수 전류 모드로 전환하고, 니들 선단의 흡수 전류 화상을 레퍼런스 화상으로서 취득한 후, 레퍼런스 화상 데이터 중, 단계 S047에서 얻은 니들 선단 좌표를 기준으로 하여 니들 선단부를 포함하는 영역의 일부를 추출한 것을 템플릿으로 한다. 이 템플릿과 단계 S047에서 얻은 니들 선단의 기준 좌표를 대응시켜 컴퓨터(22)에 등록한다.

흡수 전류 화상을 이용하여 템플릿을 작성하는 것은, 니들(18)이 시료편(Q)에 가까워지면, 시료편(Q)의 가공 형상이나 시료 표면의 패턴 등, 니들(18)의 배경에는 니들(18)로 오인하는 형상이 존재하는 것이 많기 때문에, 오인을 방지하기 위해 배경에 영향을 받지 않는 흡수 전류 화상을 이용한다. 이차 전자 화상은 상술한 바와 같이 배경에 영향을 받기 쉬워, 오인의 위험성이 높으므로 템플릿 화상으로서는 적합하지 않다. 이와 같이, 흡수 전류 화상에서는 니들 선단의 디포지션막을 인식할 수 없으므로, 진짜 니들 선단을 알 수 없으나, 템플릿과의 패턴 매칭의 관점으로부터 흡수 전류 화상이 적절하다.

또한, 단계 S050에 있어서는 같은 관찰 시야라고 한정했으나, 이것에 한정되는 것은 아니고, 빔 주사의 기준이 관리되어 있으면 동일 시야에 한정되는 것은 아니다. 또, 상기 단계 S050의 설명에서는 템플릿은 니들 선단부를 포함한다고 했으나, 기준 좌표마저 좌표가 대응되어 있으면 선단을 포함하지 않는 영역을 템플릿으로 해도 상관없다. 또, 도 7에서는 이차 전자상을 예로 들었는데, 반사 전자상도 카본 디포지션막(DM)의 선단(C)의 좌표의 식별에 사용 가능하다.

컴퓨터(22)는, 니들(18)을 이동시키는 사전에 실제로 취득하는 화상 데이터를 레퍼런스 화상 데이터로 하므로, 개개의 니들(18)의 형상의 상이에 상관없이, 정밀도가 높은 패턴 매칭을 행할 수 있다. 또한, 컴퓨터(22)는, 배경에 복잡한 구조물이 없는 상태로 각 화상 데이터를 취득하므로, 정확한 진짜 니들 선단 좌표를 구할 수 있다. 또, 배경의 영향을 배제한 니들(18)의 형상을 명확하게 파악할 수 있는 템플릿을 취득할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 각 화상 데이터를 취득할 때에, 대상물의 인식 정밀도를 증대시키기 위해 미리 기억한 적절한 배율, 휘도, 콘트라스트 등의 화상 취득 조건을 이용한다.

또, 상기의 기둥 형상부(34)의 템플릿을 작성하는 공정(S020부터 S027)과, 니들(18)의 템플릿을 작성하는 공정(S030부터 S050)이 반대여도 된다. 단, 니들(18)의 템플릿을 작성하는 공정(S030부터 S050)이 선행하는 경우, 후술의 단계 S280부터 돌아오는 플로(E)도 연동한다.

＜시료편 픽업 공정＞

도 9는, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)에 의한 자동 샘플링의 동작 중, 시료편(Q)을 시료(S)로부터 픽업하는 공정의 흐름을 나타내는 플로차트이다. 여기서, 픽업이란, 집속 이온 빔에 의한 가공이나 니들에 의해, 시료편(Q)을 시료(S)로부터 분리, 적출하는 것을 말한다.

우선, 컴퓨터(22)는, 대상으로 하는 시료편(Q)을 하전 입자 빔의 시야에 넣기 위해 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 이동시킨다. 목적으로 하는 레퍼런스 마크(Ref)의 위치 좌표를 이용하여 스테이지 구동 기구(13)를 동작시켜도 된다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 하전 입자 빔의 화상 데이터를 이용하여, 미리 시료(S)에 형성된 레퍼런스 마크(Ref)를 인식한다. 컴퓨터(22)는, 인식한 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 기존의 레퍼런스 마크(Ref)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계로부터 시료편(Q)의 위치를 인식하고, 시료편(Q)의 위치를 관찰 시야에 들어가도록 스테이지 이동한다(단계 S060).

다음에, 컴퓨터(22)는, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동시키고, 시료편(Q)의 자세가 소정 자세(예를 들어, 니들(18)에 의한 취출에 적절한 자세 등)가 되도록, 자세 제어 모드에 대응한 각도만큼 스테이지(12)를 Z축 둘레로 회전시킨다(단계 S070).

다음에, 컴퓨터(22)는, 하전 입자 빔의 화상 데이터를 이용하여 레퍼런스 마크(Ref)를 인식하고, 기존의 레퍼런스 마크(Ref)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계로부터 시료편(Q)의 위치를 인식하며, 시료편(Q)의 위치 맞춤을 행한다(단계 S080). 다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접근시키는 처리로서, 이하의 처리를 행한다.

컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 이동시키는 니들 이동(대략 조정)을 실행한다(단계 S090). 컴퓨터(22)는, 시료(S)에 대한 집속 이온 빔 및 전자 빔에 의한 각 화상 데이터를 이용하여, 레퍼런스 마크(Ref)(상술한 도 2 참조)를 인식한다. 컴퓨터(22)는, 인식한 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여 니들(18)의 이동 목표 위치(AP)를 설정한다.

여기서, 이동 목표 위치(AP)는, 시료편(Q)에 가까운 위치로 한다. 이동 목표 위치(AP)는, 예를 들어, 시료편(Q)의 지지부(Qa)의 반대측의 측부에 근접한 위치로 한다. 컴퓨터(22)는, 이동 목표 위치(AP)를, 시료편(Q)의 형성시의 가공 범위(F)에 대해 소정의 위치 관계를 대응시키고 있다. 컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 시료(S)에 시료편(Q)을 형성할 때의 가공 범위(F)와 레퍼런스 마크(Ref)의 상대적인 위치 관계의 정보를 기억하고 있다. 컴퓨터(22)는, 인식한 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 레퍼런스 마크(Ref)와 가공 범위(F)와 이동 목표 위치(AP)(도 2 참조)의 상대적인 위치 관계를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 이동 목표 위치(AP)를 향해 3차원 공간 내에서 이동시킨다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 3차원적으로 이동시킬 때에, 예를 들어, 먼저 X방향 및 Y방향으로 이동시키고, 다음에 Z방향으로 이동시킨다.

컴퓨터(22)는, 니들(18)을 이동시킬 때에, 시료편(Q)을 형성하는 자동 가공의 실행시에 시료(S)에 형성된 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 전자 빔과 집속 이온 빔에 의한 상이한 방향으로부터의 관찰에 의해, 니들(18)과 시료편(Q)의 3차원적인 위치 관계가 정밀도 좋게 파악할 수 있어, 적정하게 이동시킬 수 있다.

또한, 상술의 처리에서는, 컴퓨터(22)는, 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 레퍼런스 마크(Ref)와 가공 범위(F)와 이동 목표 위치(AP)의 상대적인 위치 관계를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 이동 목표 위치(AP)를 향해 3차원 공간 내에서 이동시킨다고 했는데, 이것에 한정되지 않는다. 컴퓨터(22)는, 가공 범위(F)를 이용하는 일 없이, 레퍼런스 마크(Ref)와 이동 목표 위치(AP)의 상대적인 위치 관계를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 이동 목표 위치(AP)를 향해 3차원 공간 내에서 이동시켜도 된다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 이동시키는 니들 이동(미세 조정)을 실행한다(단계 S100). 컴퓨터(22)는, 단계 S050에서 작성한 템플릿을 이용한 패턴 매칭을 반복하고, 또, SEM 화상 내의 니들(18)의 선단 위치로서는 단계 S047에서 얻은 니들 선단 좌표를 이용하여, 이동 목표 위치(AP)를 포함하는 조사 영역에 하전 입자 빔을 조사한 상태로 니들(18)을 이동 목표 위치(AP)로부터 접속 가공 위치로 3차원 공간 내에서 이동시킨다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 이동을 정지시키는 처리를 행한다(단계 S110).

도 10은, 니들을 시료편에 접속시킬 때의 위치 관계를 설명하기 위한 도이고, 시료편(Q)의 단부를 확대한 도면이다. 도 10에 있어서, 니들(18)을 접속해야 할 시료편(Q)의 단부(단면)를 SIM 화상 중심(35)에 배치하고, SIM 화상 중심(35)으로부터 소정 거리(L1)를 두며, 예를 들어, 시료편(Q)의 폭의 중앙의 위치를 접속 가공 위치(36)로 한다. 접속 가공 위치는, 시료편(Q)의 단면의 연장 상(도 10의 부호 36a)의 위치여도 된다. 이 경우, 디포지션막이 붙기 쉬운 위치가 되어 알맞다. 컴퓨터(22)는, 소정 간격(L1)의 상한을 1μm로 하고, 바람직하게는, 소정 간격을 100nm 이상 또한 400nm 이하로 한다. 소정 간격이 100nm 미만이면, 후의 공정에서, 니들(18)과 시료편(Q)을 분리할 때에 접속한 디포지션막만을 절단하지 못하고, 니들(18)까지 절제할 리스크가 높다. 니들(18)의 절제는 니들(18)을 단소화시켜, 니들 선단이 굵게 변형해 버리고, 이것을 반복하면, 니들(18)을 교환하지 않을 수 없으며, 본 발명의 목적인 반복하여 자동적으로 샘플링을 행하는 것에 반한다. 또, 반대로, 소정 간격이 400nm를 초과하면 디포지션막에 의한 접속이 불충분해져, 시료편(Q)의 적출에 실패할 리스크가 높아지고, 반복하여 샘플링하는 것을 방해한다.

또, 도 10에서는 깊이 방향의 위치가 안 보이지만, 예를 들어, 시료편(Q)의 폭의 1/2의 위치라고 미리 결정한다. 단, 이 깊이 방향도 이 위치에 한정되는 것은 아니다. 이 접속 가공 위치(36)의 3차원 좌표를 컴퓨터(22)에 기억시켜 둔다.

컴퓨터(22)는, 미리 설정되어 있는 접속 가공 위치(36)를 지정한다. 컴퓨터(22)는, 같은 SIM 화상 또는 SEM 화상 내에 있는 니들(18) 선단과 접속 가공 위치(36)의 삼차원 좌표를 기초로, 니들 구동 기구(19)를 동작시켜, 니들(18)을 소정의 접속 가공 위치(36)로 이동시킨다. 컴퓨터(22)는, 니들 선단이 접속 가공 위치(36)와 일치했을 때에, 니들 구동 기구(19)를 정지시킨다.

도 11 및 도 12는, 니들(18)이 시료편(Q)에 접근하는 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상을 도시하는 도면(도 11), 및, 전자 빔에 의해 얻어지는 화상을 도시하는 도면(도 12)이다. 도 12는 니들의 미세 조정 전후의 모습을 도시하고 있고, 도 12에 있어서의 니들(18a)은, 이동 목표 위치에 있는 니들(18)을 나타내고, 니들(18b)은 니들(18)의 미세 조정 후, 접속 가공 위치(36)로 이동한 니들(18)을 나타내고 있으며, 동일한 니들(18)이다. 또한, 도 11 및 도 12는, 집속 이온 빔과 전자 빔에서 관찰 방향이 상이한 것에 더해, 관찰 배율이 상이하나, 관찰 대상과 니들(18)은 동일하다.

이러한 니들(18)의 이동 방법에 의해, 니들(18)을 시료편(Q) 근방의 접속 가공 위치에 정밀도 좋게, 신속하게 접속 가공 위치(36)에 접근, 정지시킬 수 있다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접속하는 처리를 행한다(단계 S120). 컴퓨터(22)는, 소정 시간에 걸쳐, 시료편(Q) 및 니들(18)의 선단 표면에 가스 공급부(17)에 의해 디포지션용 가스인 카본계 가스를 공급하면서, 접속 가공 위치(36)에 설정한 가공 범위(R1)를 포함하는 조사 영역에 집속 이온 빔을 조사한다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 시료편(Q) 및 니들(18)을 디포지션막에 의해 접속한다.

이 단계 S120에서는, 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 직접 접촉시키지 않고 간격을 둔 위치에서 디포지션막에 의해 접속하므로, 후의 공정에서 니들(18)과 시료편(Q)이 집속 이온 빔 조사에 의한 절단에 의해 분리될 때에 니들(18)이 절단되지 않는다. 또, 니들(18)의 시료편(Q)에 대한 직접 접촉에 기인하는 손상 등의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점을 가지고 있다. 또한, 비록 니들(18)이 진동해도, 이 진동이 시료편(Q)에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 시료(S)의 크리프 현상에 의한 시료편(Q)의 이동이 발생하는 경우여도, 니들(18)과 시료편(Q) 사이에 과잉 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다. 도 13은, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의, 니들(18) 및 시료편(Q)의 접속 가공 위치를 포함하는 가공 범위(R1)(디포지션막 형성 영역)를 도시하는 도면이고, 도 14는 도 13의 확대 설명도이며, 니들(18)과 시료편(Q), 디포지션막 형성 영역(예를 들어, 가공 범위(R1))의 위치 관계를 알기 쉽게 하고 있다. 니들(18)은 시료편(Q)으로부터 소정 거리(L1)의 간격을 가진 위치를 접속 가공 위치로서 접근하고, 정지한다. 니들(18)과 시료편(Q), 디포지션막 형성 영역(예를 들어, 가공 범위(R1))은, 니들(18)과 시료편(Q)을 걸치도록 설정한다. 디포지션막은 소정 거리(L1)의 간격에도 형성되고, 니들(18)과 시료편(Q)은 디포지션막으로 접속된다.

컴퓨터(22)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접속할 때에는, 후에 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설할 때에 사전에 단계 S010에서 선택된 각 어프로치 모드에 따른 접속 자세를 취한다. 컴퓨터(22)는, 후술하는 복수(예를 들어, 3개)의 상이한 어프로치 모드의 각각에 대응하여, 니들(18)과 시료편(Q)의 상대적인 접속 자세를 취한다.

또한, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화를 검출함으로써, 디포지션막에 의한 접속 상태를 판정해도 된다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 흡수 전류가 미리 결정한 전류값에 이르렀을 때에 시료편(Q) 및 니들(18)이 디포지션막에 의해 접속되었다고 판정하고, 소정의 디포지션 시간의 경과 유무에 상관없이, 디포지션막의 형성을 정지해도 된다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)과 시료(S) 사이의 지지부(Qa)를 절단하는 처리를 행한다(단계 S130). 컴퓨터(22)는, 시료(S)에 형성되어 있는 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 미리 설정되어 있는 지지부(Qa)의 절단 가공 위치(T1)를 지정한다. 컴퓨터(22)는, 소정 시간에 걸쳐, 절단 가공 위치(T1)에 집속 이온 빔을 조사함으로써, 시료편(Q)을 시료(S)로부터 분리한다. 도 15는, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료(S) 및 시료편(Q)의 지지부(Qa)의 절단 가공 위치(T1)를 도시하는 도면이다.

컴퓨터(22)는, 시료(S)와 니들(18)의 도통을 검지함으로써, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 잘라내졌는지의 여부를 판정한다(단계 S133).

컴퓨터(22)는, 시료(S)와 니들(18)의 도통을 검지하지 않는 경우에는, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 잘라내졌다(OK)고 판정하고, 이 이후의 처리의 실행을 계속한다. 한편, 컴퓨터(22)는, 절단 가공의 종료 후, 즉 절단 가공 위치(T1)에서의 시료편(Q)과 시료(S) 사이의 지지부(Qa)의 절단이 완료한 후에, 시료(S)와 니들(18)의 도통을 검지한 경우에는, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 잘라내지지 않았다(NG)고 판정한다. 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 잘라내지지 않았다(NG)고 판정한 경우에는, 이 시료편(Q)과 시료(S)의 분리가 완료되어 있지 않은 것을 표시 장치(21)로의 표시 또는 경고음 등에 의해 알린다(단계 S136). 그리고, 이 이후의 처리의 실행을 정지한다. 이 경우, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)과 니들(18)을 연결하는 디포지션막(DM1)을 집속 이온 빔 조사에 의해 절단하고, 시료편(Q)과 니들(18)을 분리하며, 니들(18)이 초기 위치(단계 S060)로 되돌아오도록 해도 된다. 초기 위치로 되돌아온 니들(18)은, 다음의 시료편(Q)의 샘플링을 실시한다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들 퇴피의 처리를 행한다(단계 S140). 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 소정 거리(예를 들어, 5μm 등)만큼 연직 방향 상방(즉 Z방향의 양방향)으로 상승시킨다. 도 16은, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 퇴피시킨 상태를 도시하는 도면이다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 스테이지 퇴피의 처리를 행한다(단계 S150). 컴퓨터(22)는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 소정 거리 이동시킨다. 예를 들어, 1mm, 3mm, 5mm만큼 연직 방향 하방(즉 Z방향의 음방향)으로 하강시킨다. 컴퓨터(22)는, 스테이지(12)를 소정 거리만큼 하강시킨 후에, 가스 공급부(17)의 노즐(17a)을 스테이지(12)로부터 멀리한다. 예를 들어, 연직 방향 상방의 대기 위치로 상승시킨다. 도 17은, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 전자 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)에 대해 스테이지(12)를 퇴피시킨 상태를 도시하는 도면이다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 상호 접속된 니들(18) 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 상태가 되도록, 스테이지 구동 기구(13)를 동작시킨다. 이것은 후속하는 처리(단계)에서 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿을 작성할 때, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각에 의해 얻어지는 시료편(Q)의 화상 데이터로부터 니들(18) 및 시료편(Q)의 에지(윤곽)를 확실히 인식하기 위함이다. 컴퓨터(22)는, 스테이지(12)를 소정 거리만큼 이동시킨다. 시료편(Q)의 배경을 판단(단계 S160)하여, 배경이 문제가 되지 않으면, 다음의 단계 S170으로 진행되고, 배경에 문제가 있으면 스테이지(12)를 소정량만큼 재이동시켜(단계 S165), 배경의 판단(단계 S160)으로 되돌아와, 배경에 문제가 없어질 때까지 반복한다.

컴퓨터(22)는, 니들 및 시료편의 템플릿 작성을 실행한다(단계 S170). 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)이 고정된 니들(18)을 필요에 따라 회전시킨 자세 상태(즉, 시료대(33)의 기둥 형상부(34)에 시료편(Q)을 접속하는 자세)의 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿을 작성한다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 회전에 따라, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각에 의해 얻어지는 화상 데이터로부터 3차원적으로 니들(18) 및 시료편(Q)의 에지(윤곽)를 인식한다. 또한, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 회전 각도 0^о에서의 어프로치 모드에 있어서는, 전자 빔을 필요로 하지 않고, 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터로부터 니들(18) 및 시료편(Q)의 에지(윤곽)를 인식해도 된다.

컴퓨터(22)는, 니들(18) 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 위치에 스테이지(12)를 이동시키는 것을 스테이지 구동 기구(13) 또는 니들 구동 기구(19)에 지시했을 때에, 실제로 지시한 장소에 니들(18)이 도달하고 있지 않은 경우에는, 관찰 배율을 저배율로 하여 니들(18)을 찾고, 발견되지 않은 경우에는 니들(18)의 위치 좌표를 초기화하여, 니들(18)을 초기 위치로 이동시킨다.

이 템플릿 작성(단계 S170)에 있어서, 먼저, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q) 및 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 선단 형상에 대한 템플릿 매칭용의 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)을 취득한다. 컴퓨터(22)는, 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 하전 입자 빔(집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각)을 조사한다. 컴퓨터(22)는, 하전 입자 빔의 조사에 의해 니들(18)로부터 방출되는 이차 하전 입자(R)(이차 전자 등)의 복수의 상이한 방향으로부터의 각 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔 조사와, 전자 빔 조사에 의해 각 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(22)는, 2개의 상이한 방향으로부터 취득한 각 화상 데이터를 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)으로서 기억한다.

컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔에 의해 실제로 가공된 시료편(Q) 및 시료편(Q)이 접속된 니들(18)에 대해 실제로 취득하는 화상 데이터를 레퍼런스 화상 데이터로 하므로, 시료편(Q) 및 니들(18)의 형상에 상관없이, 정밀도가 높은 패턴 매칭을 행할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 각 화상 데이터를 취득할 때에, 시료편(Q) 및 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 형상의 인식 정밀도를 증대시키기 위해 미리 기억한 적절한 배율, 휘도, 콘트라스트 등의 화상 취득 조건을 이용한다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들 퇴피의 처리를 행한다(단계 S180). 이것은 후속하는 스테이지 이동시에, 스테이지와 의도하지 않은 접촉을 방지하기 위함이다. 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 소정 거리만큼 이동시킨다. 예를 들어, 연직 방향 상방(즉 Z방향의 양방향)으로 상승시킨다. 반대로, 니들(18)은 그 자리에 정지시켜 두고, 스테이지(12)를 소정 거리만큼 이동시킨다. 예를 들어, 연직 방향 하방(즉 Z방향의 음방향)으로 강하시켜도 된다. 니들 퇴피 방향은, 상술의 연직 방향에 한정되지 않고, 니들축 방향이어도, 그 외의 소정 퇴피 위치여도 되고, 니들 선단에 붙어있는 시료편(Q)이, 시료실 내의 구조물로의 접촉이나, 집속 이온 빔에 의한 조사를 받지 않는, 미리 정해진 위치에 있으면 된다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 상술의 단계 S020에 있어서 등록한 특정의 시료편 홀더(P)가, 하전 입자 빔에 의한 관찰 시야 영역 내에 들어가도록 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 이동시킨다(단계 S190). 도 18 및 도 19는 이 모습을 도시하고 있고, 특히 도 18은, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상의 모식도이며, 기둥 형상부(34)의 시료편(Q)의 부착 위치(U)를 도시하는 도면이고, 도 19는, 전자 빔에 의해 얻어지는 화상의 모식도이며, 기둥 형상부(34)의 시료편(Q)의 부착 위치(U)를 도시하는 도면이다.

여기서, 원하는 시료편 홀더(P)의 기둥 형상부(34)가 관찰 시야 영역 내에 들어가는지의 여부를 판정하여(단계 S195), 원하는 기둥 형상부(34)가 관찰 시야 영역 내에 들어가면, 다음의 단계 S200으로 진행된다. 만약, 원하는 기둥 형상부(34)가 관찰 시야 영역 내에 들어가지 않으면, 즉, 지정 좌표에 대해 스테이지 구동이 올바르게 동작하지 않는 경우는, 직전에 지정한 스테이지 좌표를 초기화하여, 스테이지(12)가 가지는 원점 위치로 되돌아온다(단계 S197). 그리고, 재차, 사전 등록한 원하는 기둥 형상부(34)의 좌표를 지정하여, 스테이지(12)를 구동시키고(단계 S190), 기둥 형상부(34)가 관찰 시야 영역 내에 들어갈 때까지 반복한다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 이동시켜 시료편 홀더(P)의 수평 위치를 조정함과 더불어, 시료편 홀더(P)의 자세가 소정 자세가 되도록, 자세 제어 모드에 대응한 각도만큼 스테이지(12)를 회전과 경사시킨다(단계 S200).

이 단계 S200에 의해, 원래의 시료(S) 표면 단면을 기둥 형상부(34)의 단면에 대해 평행 또는 수직의 관계로, 시료편(Q)과 시료편 홀더(P)의 자세를 조정할 수 있다. 특히, 기둥 형상부(34)에 고정한 시료편(Q)을 집속 이온 빔으로 박편화 가공을 행하는 것을 상정하고, 원래의 시료(S)의 표면 단면과 집속 이온 빔 조사축이 수직 관계가 되도록 시료편(Q)과 시료편 홀더(P)의 자세를 조정하는 것이 바람직하다. 또, 기둥 형상부(34)에 고정하는 시료편(Q)이, 원래의 시료(S)의 표면 단면이 기둥 형상부(34)에 수직으로, 집속 이온 빔의 입사 방향에 하류측이 되도록 시료편(Q)과 시료편 홀더(P)의 자세를 조정하는 것도 바람직하다.

여기서, 시료편 홀더(P) 중 기둥 형상부(34)의 형상의 양음을 판정한다(단계 S205). 단계 S023에서 기둥 형상부(34)의 화상을 등록했지만, 그 후의 공정에서, 예기치 못한 접촉 등에 의해 지정된 기둥 형상부(34)가 변형, 파손, 결락 등 되어 있지 않은지를, 기둥 형상부(34)의 형상의 양음을 판정하는 것이 이 단계 S205이다. 이 단계 S205에서, 해당 기둥 형상부(34)의 형상에 문제가 없어 양호라고 판단할 수 있으면 다음의 단계 S210으로 진행되고, 불량이라고 판단하면, 다음의 기둥 형상부(34)를 관찰 시야 영역 내에 들어가도록 스테이지 이동시키는 단계 S190으로 되돌아온다.

또한, 컴퓨터(22)는, 지정된 기둥 형상부(34)를 관찰 시야 영역 내에 들어가게 하기 위해 스테이지(12)의 이동을 스테이지 구동 기구(13)에 지시했을 때에, 실제로는 지정된 기둥 형상부(34)가 관찰 시야 영역 내에 들어가지 않는 경우에는, 스테이지(12)의 위치 좌표를 초기화하여, 스테이지(12)를 초기 위치에 이동시킨다.

그리고 컴퓨터(22)는, 가스 공급부(17)의 노즐(17a)을, 집속 이온 빔 조사 위치 근처로 이동시킨다. 예를 들어, 스테이지(12)의 연직 방향 상방의 대기 위치로부터 가공 위치를 향해 하강시킨다.

＜시료편 마운트 공정＞

여기서 말하는 「시료편 마운트 공정」이란, 적출한 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하는 공정이다.

도 20은, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)에 의한 자동 샘플링의 동작 중, 시료편(Q)을 소정의 시료편 홀더(P) 중 소정의 기둥 형상부(34)에 마운트(이설)하는 공정의 흐름을 나타내는 플로차트이다.

컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔 및 전자 빔 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터를 이용하여, 상술한 단계 S020에 있어서 기억한 시료편(Q)의 이설 위치를 인식한다(단계 S210). 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)의 템플릿 매칭을 실행한다. 컴퓨터(22)는, 빗살형상의 시료대(33)의 복수의 기둥 형상부(34) 중, 관찰 시야 영역 내에 나타난 기둥 형상부(34)가 미리 지정한 기둥 형상부(34)인 것을 확인하기 위해, 템플릿 매칭을 실시한다. 컴퓨터(22)는, 미리 기둥 형상부(34)의 템플릿을 작성하는 공정(단계 S020)에 있어서 작성한 기둥 형상부(34)마다의 템플릿을 이용하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터와 템플릿 매칭을 실시한다.

또, 컴퓨터(22)는, 스테이지(12)를 이동한 후에 실시하는 기둥 형상부(34)마다의 템플릿 매칭에 있어서, 기둥 형상부(34)에 결락 등 문제가 인정되는지의 여부를 판정한다(단계 S215). 기둥 형상부(34)의 형상에 문제가 인정된 경우(NG)에는, 시료편(Q)을 이설하는 기둥 형상부(34)를, 문제가 인정된 기둥 형상부(34) 근처의 기둥 형상부(34)로 변경하고, 그 기둥 형상부(34)에 대해서도 템플릿 매칭을 행하여 이설하는 기둥 형상부(34)를 결정한다. 기둥 형상부(34)의 형상에 문제가 없으면 다음의 단계 S220으로 옮긴다.

또, 컴퓨터(22)는, 소정 영역(적어도 기둥 형상부(34)를 포함하는 영역)의 화상 데이터로부터 에지(윤곽)를 추출하여, 이 에지 패턴을 템플릿으로 해도 된다. 또, 컴퓨터(22)는, 소정 영역(적어도 기둥 형상부(34)를 포함하는 영역)의 화상 데이터로부터 에지(윤곽)를 추출할 수 없는 경우에는, 화상 데이터를 재차 취득한다. 추출한 에지를 표시 장치(21)에 표시하고, 관찰 시야 영역 내의 집속 이온 빔에 의한 화상 또는 전자 빔에 의한 화상과 템플릿 매칭해도 된다.

컴퓨터(22)는, 전자 빔의 조사에 의해 인식한 부착 위치와 집속 이온 빔의 조사에 의해 인식한 부착 위치가 일치하도록, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동시킨다. 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)의 부착 위치(U)가 시야 영역의 시야 중심(가공 위치)에 일치하도록, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동시킨다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 접촉시키는 처리로서, 이하의 단계 S220~단계 S250의 처리를 행한다.

먼저, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 위치를 인식한다(단계 S220). 컴퓨터(22)는, 니들(18)에 하전 입자 빔을 조사함으로써 니들(18)에 유입하는 흡수 전류를 검출하고, 흡수 전류 화상 데이터를 생성한다. 컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔 조사와, 전자 빔 조사에 의해 각 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(22)는, 2개의 상이한 방향으로부터의 각 흡수 전류 화상 데이터를 이용하여 3차원 공간에서의 니들(18)의 선단 위치를 검출한다.

또한, 컴퓨터(22)는, 검출한 니들(18)의 선단 위치를 이용하여, 스테이지 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동시키고, 니들(18)의 선단 위치를 미리 설정되어 있는 시야 영역의 중심 위치(시야 중심)에 설정해도 된다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 시료편 마운트 공정을 실행한다. 먼저, 컴퓨터(22)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)의 위치를 정확하게 인식하기 위해, 템플릿 매칭을 실시한다. 컴퓨터(22)는, 미리 니들 및 시료편의 템플릿 작성 공정에 있어서 작성된 상호 접속된 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿을 이용하여, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서 템플릿 매칭을 실시한다.

또한, 컴퓨터(22)는, 이 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정의 영역(적어도 니들(18) 및 시료편(Q)을 포함하는 영역)으로부터 에지(윤곽)를 추출할 때에는, 추출한 에지를 표시 장치(21)에 표시한다. 또, 컴퓨터(22)는, 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정의 영역(적어도 니들(18) 및 시료편(Q)을 포함하는 영역)으로부터 에지(윤곽)를 추출할 수 없는 경우에는, 화상 데이터를 재차 취득한다.

그리고, 컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서, 상호 접속된 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿과, 시료편(Q)의 부착 대상인 기둥 형상부(34)의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의거하여, 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)의 거리를 계측한다.

그리고, 컴퓨터(22)는, 최종적으로 스테이지(12)에 평행한 평면 내에서의 이동에만 의해 시료편(Q)을, 시료편(Q)의 부착 대상인 기둥 형상부(34)에 이설한다.

이 시료편 마운트 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 이동시키는 니들 이동을 실행한다(단계 S230). 컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔 및 전자 빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서, 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿과, 기둥 형상부(34)의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의거하여, 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)의 거리를 계측한다. 컴퓨터(22)는, 계측한 거리에 따라 니들(18)을 시료편(Q)의 부착 위치를 향하도록 3차원 공간 내에서 이동시킨다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q) 사이에 미리 결정한 공극(L2)을 두고 니들(18)을 정지시킨다(단계 S240). 컴퓨터(22)는, 이 공극(L2)을 1μm 이하로 하고, 바람직하게는, 공극(L2)을 100nm 이상 또한 500nm 이하로 한다. 이 공극(L2)이 500nm 이상의 경우여도 접속할 수 있으나, 디포지션막에 의한 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 접속에 필요로 하는 시간이 소정값 이상으로 길어져, 1μm는 바람직하지 않다. 이 공극(L2)이 작아질수록, 디포지션막에 의한 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 접속에 필요로 하는 시간이 짧아지는데, 접촉시키지 않는 것이 중요하다.

또한, 컴퓨터(22)는, 이 공극(L2)을 형성할 때에, 기둥 형상부(34) 및 니들(18)의 흡수 전류 화상을 검지함으로써 양자의 공극을 형성해도 된다.

컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)와 니들(18) 사이의 도통, 또는 기둥 형상부(34) 및 니들(18)의 흡수 전류 화상을 검지함으로써, 기둥 형상부(34)에 시료편(Q)을 이설한 후에 있어서, 시료편(Q)과 니들(18)의 잘라내짐의 유무를 검지한다.

또한, 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지할 수 없는 경우에는, 기둥 형상부(34) 및 니들(18)의 흡수 전류 화상을 검지하도록 처리를 바꾼다.

또, 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지할 수 없는 경우에는, 이 시료편(Q)의 이설을 정지하고, 이 시료편(Q)을 니들(18)로부터 잘라내어, 후술하는 니들 트리밍 공정을 실행해도 된다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 기둥 형상부(34)에 접속하는 처리를 행한다(단계 S250). 도 21, 도 22는, 각각 도 18, 도 19에서의 관찰 배율을 높인 화상의 모식도이다. 컴퓨터(22)는, 도 21과 같이 시료편(Q)의 한 변과 기둥 형상부(34)의 한 변이 일직선이 되도록, 또한, 도 22와 같이 시료편(Q)의 상단면과 기둥 형상부(34)의 상단면이 동일면이 되도록 접근시켜, 공극(L2)이 소정의 값이 되었을 때에 니들 구동 기구(19)를 정지시킨다. 컴퓨터(22)는, 공극(L2)을 가지고 시료편(Q)의 부착 위치에 정지한 상황에서, 도 21의 집속 이온 빔에 의한 화상에 있어서, 기둥 형상부(34)의 단부를 포함하도록 디포지션용의 가공 범위(R2)를 설정한다. 컴퓨터(22)는, 시료편(Q) 및 기둥 형상부(34)의 표면에 가스 공급부(17)에 의해 가스를 공급하면서, 소정 시간에 걸쳐, 가공 범위(R2)를 포함하는 조사 영역에 집속 이온 빔을 조사한다. 이 조작에 따라서는 집속 이온 빔 조사부에 디포지션막이 형성되고, 공극(L2)이 메워져 시료편(Q)은 기둥 형상부(34)에 접속된다. 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)에 시료편(Q)을 디포지션에 의해 고정하는 공정에 있어서, 기둥 형상부(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지한 경우에 디포지션을 종료한다.

컴퓨터(22)는, 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)의 접속이 완료한 것의 판정을 행한다(단계 S255). 단계 S255는, 예를 들어 이하와 같이 행한다. 미리 니들(18)과 스테이지(12) 사이에 저항계를 설치해 두고, 양자의 도통을 검출한다. 양자가 이격하고 있을(공극(L2)이 있을) 때에는 전기 저항은 무한대이지만, 양자가 도전성의 디포지션막으로 덮이고, 공극(L2)이 메워져 감에 따라 양자 간의 전기 저항값은 서서히 저하하여, 미리 결정한 저항값 이하가 된 것을 확인하고 전기적으로 접속되었다고 판단한다. 또, 사전의 검토로부터, 양자 간의 저항값이 미리 결정한 저항값에 이르렀을 때에는 디포지션막은 역학적으로 충분한 강도를 가지고, 시료편(Q)은 기둥 형상부(34)에 충분히 접속되었다고 판정할 수 있다.

또한, 검지하는 것은 상술의 전기 저항에 한정되지 않고, 전류나 전압 등 기둥 형상부와 시료편(Q) 사이의 전기 특성을 계측할 수 있으면 된다. 또, 컴퓨터(22)는, 미리 결정한 시간 내에 미리 결정한 전기 특성(전기 저항값, 전류값, 전위 등)을 만족하지 않으면, 디포지션막의 형성 시간을 연장한다. 또, 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 공극(L2), 조사 빔 조건, 디포지션막용의 가스종에 대해 최적인 디포지션막을 형성할 수 있는 시간을 미리 구해두고, 이 디포지션 형성 시간을 기억해 두며, 소정의 시간으로 디포지션막의 형성을 정지할 수 있다.

컴퓨터(22)는, 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)의 접속이 확인된 시점에서, 가스 공급과 집속 이온 빔 조사를 정지시킨다. 도 23은, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의한 화상 데이터로, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 기둥 형상부(34)에 접속하는 디포지션막(DM1)을 도시하는 도면이다.

또한, 단계 S255에 있어서는, 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화를 검출함으로써, 디포지션막(DM1)에 의한 접속 상태를 판정해도 된다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화에 따라 시료편(Q) 및 기둥 형상부(34)가 디포지션막(DM1)에 의해 접속되었다고 판정한 경우에, 소정 시간의 경과 유무에 관계없이, 디포지션막(DM1)의 형성을 정지해도 된다. 접속 완료를 확인할 수 있으면 다음의 단계 S260으로 옮기고, 만약, 접속 완료하지 않으면, 미리 결정한 시간에서 집속 이온 빔 조사와 가스 공급을 정지하여, 집속 이온 빔에 의해 시료편(Q)과 니들(18)을 연결하는 디포지션막(DM2)을 절단하고, 니들 선단의 시료편(Q)은 파기한다. 니들을 퇴피시키는 동작으로 옮긴다(단계 S270).

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들(18)과 시료편(Q)을 접속하는 디포지션막(DM2)을 절단하고, 시료편(Q)과 니들(18)을 분리하는 처리를 행한다(단계 S260). 상기 도 23은, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)과 시료편(Q)을 접속하는 디포지션막(DM2)을 절단하기 위한 절단 가공 위치(T2)를 도시하는 도면이다. 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)의 측면으로부터 소정 거리(즉, 기둥 형상부(34)의 측면으로부터 시료편(Q)까지의 공극(L2)과, 시료편(Q)의 크기(L3)의 합)(L)와, 니들(18)과 시료편(Q)의 공극의 소정 거리(L1)(도 23 참조)의 절반의 합(L＋L1/2)만큼 떨어진 위치를 절단 가공 위치(T2)로 설정한다. 또, 절단 가공 위치(T2)를, 소정 거리(L)와 니들(18)과 시료편(Q)의 공극의 소정 거리(L1)의 합(L+L1)만큼 떨어진 위치로 해도 된다. 이 경우, 니들 선단에 잔존하는 카본 디포지션막(DM2)이 작아지고, 니들(18)의 클리닝(후술) 작업의 기회가 적어져, 연속 자동 샘플링에 있어서 바람직하다.

컴퓨터(22)는, 소정 시간에 걸쳐, 절단 가공 위치(T2)에 집속 이온 빔을 조사함으로써, 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 분리할 수 있다. 컴퓨터(22)는, 소정 시간에 걸쳐, 절단 가공 위치(T2)에 집속 이온 빔을 조사함으로써, 디포지션막(DM2)만을 절단하고, 니들(18)을 절단하는 일 없이 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 분리한다. 단계 S260에 있어서는, 디포지션막(DM2)만을 절단하는 것이 중요하다. 이것에 의해, 한번 세트한 니들(18)은 장기간, 교환하지 않고 반복 사용할 수 있기 때문에, 무인으로 연속하여 자동 샘플링을 반복할 수 있다. 도 24는, 이 모습을 도시하고 있고, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)에 있어서의 집속 이온 빔의 화상 데이터에 의한 니들(18)이 시료편(Q)으로부터 잘라내진 상태를 도시하는 도면이다. 니들 선단에는 디포지션막(DM2)의 잔사가 붙어 있다.

컴퓨터(22)는, 시료편 홀더(P)와 니들(18)의 도통을 검출함으로써, 니들(18)이 시료편(Q)으로부터 잘라내졌는지의 여부를 판정한다(단계 S265). 컴퓨터(22)는, 절단 가공의 종료 후, 즉 절단 가공 위치(T2)에서의 니들(18)과 시료편(Q) 사이의 디포지션막(DM2)을 절단하기 위해, 집속 이온 빔 조사를 소정 시간 행한 후에도, 시료편 홀더(P)와 니들(18)의 도통을 검출한 경우에는, 니들(18)이 시료대(33)로부터 잘라내져 있지 않다고 판정한다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)이 시료편 홀더(P)로부터 잘라내져 있지 않다고 판정한 경우에는, 이 니들(18)과 시료편(Q)의 분리가 완료되어 있지 않은 것을 표시 장치(21)에 표시하거나, 또는 경보음에 의해 조작자에게 알린다. 그리고, 이 이후의 처리의 실행을 정지한다. 한편, 컴퓨터(22)는, 시료편 홀더(P)와 니들(18)의 도통을 검출하지 않는 경우에는, 니들(18)이 시료편(Q)으로부터 잘라내졌다고 판정하고, 이 이후의 처리의 실행을 계속한다.

다음에, 컴퓨터(22)는, 니들 퇴피의 처리를 행한다(단계 S270). 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 소정 거리만큼 멀리한다. 예를 들어, 2mm, 3mm 등 연직 방향 상방, 즉 Z방향의 양방향으로 상승시킨다. 도 25 및 도 26은, 이 모습을 도시하고 있고, 각각, 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 상방으로 퇴피시킨 상태를, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의한 화상의 모식도(도 25)이며, 전자 빔에 의한 화상의 모식도(도 26)이다.

다음에, 계속해서 같은 시료(S)의 상이한 장소로부터 샘플링을 계속하는지의 여부의 판단을 내린다(단계 S280). 샘플링해야 할 개수의 설정은, 단계 S010에서 사전에 등록되어 있기 때문에, 컴퓨터(22)는 이 데이터를 확인하고 다음의 단계를 판단한다. 계속해서 샘플링하는 경우는, 단계 S030으로 되돌아와, 상술한 바와 같이 후속하는 단계를 계속해 샘플링 작업을 실행하고, 샘플링을 계속하지 않은 경우는, 일련의 플로를 종료한다.

또한, 단계 S050의 니들의 템플릿 작성은, 단계 S280의 직후에 행해도 된다. 이것에 의해, 다음의 샘플링에 대비한 단계로, 다음의 샘플링시에 단계 S050에서 행할 필요가 없어져, 공정을 간략화할 수 있다. 또, 니들(18)의 배경에 시료(S)가 없기 때문에, 무의미하게 하전 입자 빔을 시료(S)에 조사할 일도 없다.

이상에 의해, 일련의 자동 샘플링 동작이 종료한다.

또한, 상술한 시작부터 끝까지의 플로는 일 예에 지나지 않아, 전체의 흐름에 지장이 생기지 않으면, 단계의 교체나 스킵을 행해도 된다.

컴퓨터(22)는, 상술한 시작부터 끝까지를 연속 동작시킴으로써 무인으로 샘플링 동작을 실행시킬 수 있다. 상술의 방법에 의해, 니들(18)을 교환하는 일 없이 반복하여 시료 샘플링할 수 있기 때문에, 동일한 니들(18)을 이용하여 다수 개의 시료편(Q)을 연속하여 샘플링할 수 있다.

이것에 의해 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료(S)로부터 시료편(Q)을 분리 및 적출할 때에 같은 니들(18)의 성형하는 일 없이, 또한 니들(18) 자체를 교환하는 일 없이 반복하여 사용할 수 있고, 한 개의 시료(S)로부터 다수 개의 시료편(Q)을 자동적으로 제작할 수 있다. 종래와 같은 조작자의 수동 조작을 실시하는 일 없이 샘플링을 실행할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 의한 하전 입자 빔 장치(10)에 의하면, 컴퓨터(22)는, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)으로부터 직접 취득한 템플릿을 기초로 하여, 집속 이온 빔 조사 광학계(14), 전자 빔 조사 광학계(15), 스테이지 구동 기구(13), 니들 구동 기구(19), 및 가스 공급부(17)를 제어하므로, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하는 동작을 적정하게 자동화할 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 상태에서 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득한 이차 전자 화상, 또는 흡수 전류 화상으로부터 템플릿을 작성하므로, 템플릿의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 템플릿을 이용한 템플릿 매칭의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여 시료편(Q)을 정밀도 좋게 시료편 홀더(P)에 이설할 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 상태가 되도록 지시했을 때에, 실제로는 지시대로 되어 있지 않은 경우에는, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 위치를 초기화하므로, 각 구동 기구(13, 19)를 정상 상태로 복귀시킬 수 있다.

또한, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설할 때의 자세에 따른 템플릿을 작성하므로, 이설시의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의거하여 상호 간의 거리를 계측하므로, 이설시의 위치 정밀도를, 보다 한층, 향상시킬 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 각각의 화상 데이터에 있어서의 소정 영역에 대해 에지를 추출할 수 없는 경우에, 화상 데이터를 재차 취득하므로, 템플릿을 적확하게 작성할 수 있다.

또한, 최종적으로 스테이지(12)에 평행한 평면 내에서의 이동에만 의해 시료편(Q)을 미리 결정한 시료편 홀더(P)의 위치에 이설하므로, 시료편(Q)의 이설을 적정하게 실시할 수 있다.

또한, 템플릿의 작성 전에 니들(18)에 유지한 시료편(Q)을 정형 가공하므로, 템플릿 작성시의 에지 추출의 정밀도를 향상시킬 수 있음과 더불어, 후에 실행하는 마무리 가공에 적절한 시료편(Q)의 형상을 확보할 수 있다. 또한, 정형 가공의 위치를 니들(18)로부터의 거리에 따라 설정하므로, 정밀도 좋게 정형 가공을 실시할 수 있다.

또한, 시료편(Q)을 유지하는 니들(18)이 소정 자세가 되도록 회전시킬 때에, 편심 보정에 의해 니들(18)의 위치 편차를 보정할 수 있다.

또, 본 발명의 실시 형태에 의한 하전 입자 빔 장치(10)에 의하면, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)이 형성될 때의 레퍼런스 마크(Ref)에 대한 니들(18)의 상대 위치를 검출함으로써, 시료편(Q)에 대한 니들(18)의 상대 위치 관계를 파악할 수 있다. 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)의 위치에 대한 니들(18)의 상대 위치를 순차적으로 검출함으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 적절히(즉, 다른 부재나 기기 등에 접촉하는 일 없이) 구동시킬 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 적어도 2개의 상이한 방향으로부터 취득한 화상 데이터를 이용함으로써, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 좋게 파악할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 3차원적으로 적절히 구동시킬 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 미리 니들(18)을 이동시키기 직전에 실제로 생성되는 화상 데이터를 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)으로 하므로, 니들(18)의 형상에 상관없이 매칭 정밀도가 높은 템플릿 매칭을 행할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 좋게 파악할 수 있고, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 적절히 구동시킬 수 있다. 또한, 컴퓨터(22)는, 스테이지(12)를 퇴피시켜, 니들(18)의 배경에 복잡한 구조물이 없는 상태로 각 화상 데이터, 또는 흡수 전류 화상 데이터를 취득하므로, 백그라운드(배경)의 영향을 배제하고 니들(18)의 형상이 명확하게 파악될 수 있는 템플릿을 취득할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 니들(18)과 시료편(Q)을 접촉시키지 않고 디포지션막에 의해 접속하므로, 후의 공정에서 니들(18)과 시료편(Q)이 분리될 때에 니들(18)이 절단되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 니들(18)의 진동이 발생하는 경우여도, 이 진동이 시료편(Q)에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 시료(S)의 크리프 현상에 의한 시료편(Q)의 이동이 발생하는 경우여도, 니들(18)과 시료편(Q) 사이에 과잉 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 집속 이온 빔 조사에 의한 스퍼터 가공에 의해 시료(S)와 시료편(Q)의 접속을 절단한 경우에, 실제로 절단이 완료하고 있는지의 여부를, 시료(S)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출함으로써 확인할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료(S)와 시료편(Q)의 실제의 분리가 완료되어 있지 않은 것을 알리므로, 이 공정에 계속해서 자동적으로 실행되는 일련의 공정의 실행이 중단되는 경우여도, 이 중단의 원인을 장치의 조작자에게 용이하게 인식시킬 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료(S)와 니들(18) 사이의 도통이 검출된 경우에는, 시료(S)와 시료편(Q)의 접속 절단이 실제로는 완료되어 있지 않다고 판단하고, 이 공정에 계속되는 니들(18)의 퇴피 등의 구동에 대비하여, 시료편(Q)과 니들(18)의 접속을 절단한다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 구동에 수반하는 시료(S)의 위치 편차 또는 니들(18)의 파손 등의 문제점의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)과 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출하고, 시료(S)와 시료편(Q)의 접속 절단이 실제로 완료되어 있는 것을 확인하고 나서 니들(18)을 구동시킬 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 구동에 수반하는 시료편(Q)의 위치 편차 또는 니들(18)이나 시료편(Q)의 파손 등의 문제점의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)에 대해, 실제의 화상 데이터를 템플릿으로 하므로, 시료편(Q)과 접속된 니들(18)의 형상에 상관없이 매칭 정밀도가 높은 템플릿 매칭을 행할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)과 접속된 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 좋게 파악할 수 있고, 니들(18) 및 시료편(Q)을 3차원 공간 내에서 적절히 구동시킬 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 기존인 시료대(33)의 템플릿을 이용하여 시료대(33)를 구성하는 복수의 기둥 형상부(34)의 위치를 추출하므로, 적정한 상태의 시료대(33)가 존재하는지의 여부를, 니들(18)의 구동에 앞서 확인할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)이 조사 영역 내에 도달하기 전후에 있어서의 흡수 전류의 변화에 따라, 니들(18) 및 시료편(Q)이 이동 목표 위치의 근방에 도달한 것을 간접적으로 정밀도 좋게 파악할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 니들(18) 및 시료편(Q)을 이동 목표 위치에 존재하는 시료대(33) 등의 다른 부재에 접촉시키는 일 없이 정지시킬 수 있어, 접촉에 기인하는 손상 등의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료편(Q) 및 시료대(33)를 디포지션막에 의해 접속하는 경우에 시료대(33)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출하므로, 실제로 시료편(Q) 및 시료대(33)의 접속이 완료했는지의 여부를 정밀도 좋게 확인할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 시료대(33)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출하고, 시료대(33)와 시료편(Q)의 접속이 실제로 완료되어 있는 것을 확인하고 나서 시료편(Q)과 니들(18)의 접속을 절단할 수 있다.

또한, 컴퓨터(22)는, 실제의 니들(18)의 형상을 이상적인 레퍼런스 형상에 일치시킴으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 구동시킬 때 등에 있어서, 패턴 매칭에 의해 니들(18)을 용이하게 인식할 수 있고, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제1 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 니들(18)은 집속 이온 빔 조사를 받지 않아 축소화나 변형되지 않으므로, 니들 선단의 성형이나 니들(18)의 교환은 하지 않는다고 했으나, 컴퓨터(22)는, 자동 샘플링의 동작이 반복 실행되는 경우의 적당한 타이밍, 예를 들어 반복 실행의 횟수가 미리 결정한 횟수마다, 등에 있어서, 니들 선단의 카본 디포지션막의 제거 가공(본 명세서에서는 니들(18)의 클리닝이라고 부른다)을 실행해도 된다. 예를 들어, 자동 샘플링 10회에 1번 클리닝을 행한다. 이하, 이 니들(18)의 클리닝을 실시하는 판단 방법에 대해 설명한다.

제1 방법으로서, 우선, 자동 샘플링을 실시하기 직전, 혹은, 정기적으로, 배경에 복잡한 구조가 없는 위치에서, 전자 빔 조사에 의한 니들 선단의 이차 전자 화상을 취득한다. 이차 전자 화상은 니들 선단에 부착한 카본 디포지션막까지 명료하게 확인할 수 있다. 이 이차 전자 화상을 컴퓨터(22)에 기억시킨다.

다음에, 니들(18)을 움직이지 않고, 같은 시야, 같은 관찰 배율로, 니들(18)의 흡수 전류 화상을 취득한다. 흡수 전류 화상에서는 카본 디포지션막은 확인할 수 없고, 니들(18)의 형상만을 인식할 수 있다. 이 흡수 전류 화상도 컴퓨터(22)에 기억시킨다.

여기서, 이차 전자 화상으로부터 흡수 전류 화상을 감산 처리함으로써, 니들(18)이 소거되고, 니들 선단으로부터 돌출한 카본 디포지션막의 형상이 표면화한다. 이 표면화한 카본 디포지션막의 면적이, 미리 결정한 면적을 초과했을 때, 니들(18)을 절삭하지 않도록, 카본 디포지션막을 집속 이온 빔 조사에 의해 클리닝한다. 이때, 카본 디포지션막은, 상기의 미리 결정한 면적 이하이면 남아 있어도 된다.

다음에, 제2 방법으로서, 상기 표면화한 카본 디포지션막의 면적이 아닌, 니들(18)의 축방향(길이 방향)에 있어서의 카본 디포지션막의 길이가, 미리 결정한 길이를 초과했을 때를 니들(18)의 클리닝 시기라고 판단해도 된다.

또한, 제3 방법으로서, 상기의 컴퓨터에 기억된 이차 전자 화상에 있어서의 카본 디포지션막 선단의, 화상 상의 좌표를 기록한다. 또, 상기의 컴퓨터(22)에 기억된 흡수 전류 화상에 있어서의 니들 선단의 화상 상의 좌표를 기록한다. 여기서, 카본 디포지션막의 선단 좌표와, 니들(18)의 선단 좌표로부터 카본 디포지션막의 길이를 산출할 수 있다. 이 길이가 미리 결정한 값을 초과했을 때를, 니들(18)의 클리닝 시기라고 판단해도 된다.

또한, 제4 방법으로서, 미리 최적이라고 생각되는 카본 디포지션막을 포함한 니들 선단 형상의 템플릿을 작성해 두고, 샘플링을 복수 회 반복하여 행한 후의 니들 선단의 이차 전자 화상에 겹쳐서, 이 템플릿으로부터 돌출한 부분을 집속 이온 빔으로 삭제하도록 해도 된다.

또한, 제5 방법으로서, 상기 표면화한 카본 디포지션막의 면적이 아닌, 니들(18)의 선단의 카본 디포지션막의 두께가, 미리 결정한 두께를 초과했을 때를 니들(18)의 클리닝 시기라고 판단해도 된다.

이들 클리닝 방법은, 예를 들어, 도 20에 있어서의 단계 S280의 직후에 행하면 된다.

또한, 클리닝은 상술한 방법 등에 의해 실시하는데, 클리닝에 의해서도 미리 결정한 형상이 되지 않는 경우, 미리 결정한 시간 내에 클리닝을 할 수 없는 경우, 또는, 미리 결정한 기간마다에 있어서, 니들(18)을 교환해도 된다. 니들(18)을 교환한 후에도, 상술의 처리 플로는 변경되지 않고, 상술한 바와 마찬가지로, 니들 선단 형상을 보존하는 등의 단계를 실행한다.

이하, 상술한 실시 형태의 제2 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 니들 구동 기구(19)는 스테이지(12)와 일체로 설치된다고 했으나, 이것에 한정되지 않는다. 니들 구동 기구(19)는, 스테이지(12)와 독립하여 설치되어도 된다. 니들 구동 기구(19)는, 예를 들어 시료실(11) 등에 고정됨으로써, 스테이지(12)의 경사 구동 등으로부터 독립하여 설치되어도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제3 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)는 광축을 연직 방향으로 하고, 전자 빔 조사 광학계(15)는 광축을 연직에 대해 경사진 방향으로 했는데, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)는 광축을 연직에 대해 경사진 방향으로 하고, 전자 빔 조사 광학계(15)는 광축을 연직 방향이라고 해도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제4 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 하전 입자 빔 조사 광학계로서 집속 이온 빔 조사 광학계(14)와 전자 빔 조사 광학계(15)의 2종의 빔을 조사할 수 있는 구성으로 했는데, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전자 빔 조사 광학계(15)가 없이, 연직 방향에 설치한 집속 이온 빔 조사 광학계(14)만의 구성으로 해도 된다. 이 경우에 이용하는 이온은, 음전하의 이온으로 한다.

상술한 실시 형태에서는, 상술의 몇 개의 단계에 있어서, 시료편 홀더(P), 니들(18), 시료편(Q) 등에 대해 전자 빔과 집속 이온 빔을 상이한 방향으로부터 조사하여, 전자 빔에 의한 화상과 집속 이온 빔에 의한 화상을 취득하고, 시료편 홀더(P), 니들(18), 시료편(Q) 등의 위치나 위치 관계를 파악하고 있었는데, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)만을 탑재하고, 집속 이온 빔의 화상만으로 행해도 된다. 이하, 이 실시예에 대해 설명한다.

예를 들어, 단계 S220에 있어서, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 위치 관계를 파악하는 경우에는, 스테이지(12)의 경사가 수평인 경우와, 혹은 특정의 경사각에서 수평으로 경사진 경우에 있어서, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 양자가 동일 시야에 들어가도록 집속 이온 빔에 의한 화상을 취득하고, 그들 양 화상으로부터, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 삼차원적인 위치 관계를 파악할 수 있다. 상술한 바와 같이, 니들 구동 기구(19)는 스테이지(12)와 일체로 수평 수직 이동, 경사질 수 있기 때문에, 스테이지(12)가 수평, 경사에 상관없이, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계는 유지된다. 그로 인해, 하전 입자 빔 조사 광학계가 집속 이온 빔 조사 광학계(14) 1개뿐이어도, 시료편(Q)을 상이한 2방향으로부터 관찰, 가공할 수 있다.

마찬가지로, 단계 S020에 있어서의 시료편 홀더(P)의 화상 데이터의 등록, 단계 S040에 있어서의 니들 위치의 인식, 단계 S050에 있어서의 니들의 템플릿(레퍼런스 화상)의 취득, 단계 S170에 있어서의 시료편(Q)이 접속한 니들(18)의 레퍼런스 화상의 취득, 단계 S210에 있어서의 시료편(Q)의 부착 위치의 인식, 단계 S250에 있어서의 니들 이동 정지에 있어서도 마찬가지로 행하면 된다.

또, 단계 S250에 있어서의 시료편(Q)과 시료편 홀더(P)의 접속에 있어서도, 스테이지(12)가 수평 상태에 있어서 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 상단면으로부터 디포지션막을 형성하여 접속하고, 또한, 스테이지(12)를 경사시켜 상이한 방향으로부터 디포지션막을 형성할 수 있어, 확실한 접속을 할 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제5 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(22)는, 자동 샘플링의 동작으로서, 단계 S010부터 단계 S280의 일련의 처리를 자동적으로 실행한다고 했는데, 이것에 한정되지 않는다. 컴퓨터(22)는, 단계 S010부터 단계 S280 중 적어도 어느 하나의 처리를, 조작자의 수동 조작에 의해 실행하도록 바꾸어도 된다.

또, 컴퓨터(22)는, 복수의 시료편(Q)을 자동 샘플링의 동작을 실행하는 경우에, 시료(S)에 복수의 적출 직전의 시료편(Q) 중 어느 한 개가 형성될 때마다, 이 1개의 적출 직전의 시료편(Q)에 대해 자동 샘플링의 동작을 실행해도 된다. 또, 컴퓨터(22)는, 시료(S)에 복수의 적출 직전의 시료편(Q) 전체가 형성된 후에, 복수의 적출 직전의 시료편(Q)의 각각에 대해 연속하여 자동 샘플링의 동작을 실행해도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제6 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(22)는, 기존인 기둥 형상부(34)의 템플릿을 이용하여 기둥 형상부(34)의 위치를 추출한다고 했으나, 이 템플릿으로서, 미리 실제의 기둥 형상부(34)의 화상 데이터로부터 작성하는 레퍼런스 패턴을 이용해도 된다. 또, 컴퓨터(22)는, 시료대(33)를 형성하는 자동 가공의 실행시에 작성한 패턴을, 템플릿으로 해도 된다.

또, 상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(22)는, 기둥 형상부(34)의 작성시에 하전 입자 빔의 조사에 의해 형성되는 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 시료대(33)의 위치에 대한 니들(18)의 위치의 상대 관계를 파악해도 된다. 컴퓨터(22)는, 시료대(33)의 위치에 대한 니들(18)의 상대 위치를 순차적으로 검출함으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 적절히(즉, 다른 부재나 기기 등에 접촉하는 일 없이) 구동시킬 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제7 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 접속시키는 단계 S220부터 단계 S250까지의 처리를 다음과 같이 행해도 된다. 즉, 시료편 홀더(P) 의 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 화상으로부터, 그들의 위치 관계(상호의 거리)를 구하고, 그들의 거리가 목적의 값이 되도록 니들 구동 기구(19)를 동작시키는 처리이다.

단계 S220에 있어서, 컴퓨터(22)는, 전자 빔 및 집속 이온 빔에 의한 니들(18), 시료편(Q), 기둥 형상부(34)의 이차 입자 화상 데이터 또는 흡수 전류 화상 데이터로부터 그들의 위치 관계를 인식한다. 도 27 및 도 28은, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 위치 관계를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 27은 집속 이온 빔 조사에 의해, 도 28은 전자 빔 조사에 의해 얻은 화상을 기초로 하고 있다. 이들 도면으로부터 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계를 계측한다. 도 27과 같이 기둥 형상부(34)의 일각을 원점(34a)으로서 직교 3축 좌표(스테이지(12)의 3축 좌표와는 상이한 좌표)를 정하고, 기둥 형상부(34)의 원점(34a)과 시료편(Q)의 기준점(Qc)의 거리로서, 도 27로부터 거리(DX, DY)가 측정된다.

한편, 도 28로부터는 거리(DZ)가 구해진다. 단, 전자 빔 광학축과 집속 이온 빔축(연직)에 대해 각도θ(단, 0^о＜θ≤90^о)만큼 경사져 있다고 하면, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 Z축 방향의 실제의 거리는 DZ/sinθ가 된다.

다음에, 기둥 형상부(34)에 대한 시료편(Q)의 이동 정지 위치 관계를 도 27, 도 28에서 설명한다.

기둥 형상부(34)의 상단면(34b)과 시료편(Q)의 상단면(Qb)을 동일면으로 하고, 또한, 기둥 형상부(34)의 측면과 시료편(Q)의 단면이 동일면이 되며, 게다가, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q) 사이에는 약 0.5μm의 공극이 있는 위치 관계로 한다. 즉, DX=0, DY=0.5μm, DZ=0이 되도록, 니들 구동 기구(19)를 동작시킴으로써, 목표로 하는 정지 위치에 시료편(Q)을 도달시킬 수 있다.

또한, 전자 빔 광학축과 집속 이온 빔 광학축이 수직(θ=90^о) 관계에 있는 구성에서는, 전자 빔에 의해 계측된 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 거리(DZ)는, 측정값이 실제의 양자의 거리가 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제8 변형예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서의 단계 S230에서는, 니들(18)을 화상으로부터 계측한 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 간격이 목표의 값이 되도록 니들 구동 기구(19)를 동작시켰다.

상술한 실시 형태에 있어서, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 접속시키는 단계 S220부터 단계 S250까지의 처리를 다음과 같이 행해도 된다. 즉, 시료편 홀더(P) 의 기둥 형상부(34)로의 시료편(Q)의 부착 위치를 템플릿으로 하여 미리 결정해 두고, 그 위치에 시료편(Q)의 화상을 패턴 매칭시켜, 니들 구동 기구(19)를 동작시키는 처리이다.

기둥 형상부(34)에 대한 시료편(Q)의 이동 정지 위치 관계를 도시하는 템플릿을 설명한다. 기둥 형상부(34)의 상단면(34b)과 시료편(Q)의 상단면(Qb)을 동일면으로 하고, 또한, 기둥 형상부(34)의 측면과 시료편(Q)의 단면이 동일면이 되며, 게다가, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q) 사이에는 약 0.5μm의 공극이 있는 위치 관계이다. 이들 템플릿은, 실제의 시료편 홀더(P)나 시료편(Q)을 고착한 니들(18)의 이차 입자 화상이나 흡수 전류 화상 데이터로부터 윤곽(에지)부를 추출하여 선화를 작성해도 되고, 설계 도면, CAD 도면으로부터 선화로서 작성해도 된다.

작성한 템플릿 중 기둥 형상부(34)를 실시간으로의 전자 빔 및 집속 이온 빔에 의한 기둥 형상부(34)의 화상에 겹쳐서 표시하고, 니들 구동 기구(19)에 동작의 지시를 내림으로써, 시료편(Q)은 템플릿 상의 시료편(Q)의 정지 위치를 향해 이동한다(단계 S230, S240). 실시간으로의 전자 빔 및 집속 이온 빔에 의한 화상이, 미리 결정한 템플릿 상의 시료편(Q)의 정지 위치와 겹쳐진 것을 확인하고, 니들 구동 기구(19)의 정지 처리를 행한다(단계 S250). 이와 같이 하여, 시료편(Q)을 미리 결정한 기둥 형상부(34)에 대한 정지 위치 관계에 정확하게 이동시킬 수 있다.

또, 상술의 단계 S230부터 단계 S250의 처리의 다른 형태로서, 다음과 같이 해도 된다. 이차 입자 화상이나 흡수 전류 화상 데이터로부터 추출하는 에지부의 선화는, 양자의 위치 맞춤에 최저한 필요한 부분에만 한정한다. 도 29는, 그 일 예를 도시하고 있고, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)과 윤곽선(점선 표시)과, 추출한 에지(두꺼운 실선 표시)가 도시되어 있다. 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 주목하는 에지는, 각각이 마주보는 에지(34s, Qs), 및, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 각 상단면(34b, Qb)의 에지(34t, Qt)의 일부이다. 기둥 형상부(34)에 대해서는 선분(35a와 35b)으로, 시료편(Q)에 대해서는 선분(36a와 36b)으로, 각 선분은 각 에지의 일부로 충분하다. 이러한 각 선분부터, 예를 들어 T자형상의 템플릿으로 한다. 스테이지 구동 기구(13)나 니들 구동 기구(19)를 동작시킴으로써 대응하는 템플릿이 이동한다. 이러한 템플릿(35a, 35b 및 36a, 36b)은, 상호의 위치 관계로부터, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 간격, 평행도, 양자의 높이를 파악할 수 있어, 양자를 용이하게 맞출 수 있다. 도 30은 미리 결정한 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 위치 관계에 대응하는 템플릿의 위치 관계이며, 선분(35a와 36a)은 미리 결정한 간격과 평행하게, 또한, 선분(35b와 36b)이 일직선 상에 있는 위치 관계에 있다. 적어도 스테이지 구동 기구(13), 니들 구동 기구(19) 중 어느 하나를 동작시키고, 템플릿이 도 30의 위치 관계가 되었을 때에 동작시키고 있는 구동 기구가 정지한다.

이와 같이, 시료편(Q)이 소정의 기둥 형상부(34)에 접근하고 있는 것을 확인한 후에, 정밀한 위치 맞춤에 이용할 수 있다.

다음에, 상술한 실시 형태의 제9 변형예로서, 상술의 단계 S220부터 S250에 있어서의, 다른 형태예에 대해 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서의 단계 S230에서는 니들(18)을 이동시켰다. 만약, 단계 S230을 끝낸 시료편(Q)이, 목적 위치로부터 크게 흐트러진 위치 관계에 있는 경우, 다음의 동작을 행해도 된다.

단계 S220에 있어서, 이동 전의 시료편(Q)의 위치는, 각 기둥 형상부(34)의 원점으로 한 직교 3축 좌표계에 있어서, Y＞0, Z＞0의 영역에 있는 것이 바람직하다. 이것은, 니들(18)의 이동 중에 시료편(Q)이 기둥 형상부(34)로의 충돌의 위험성이 매우 적기 때문이고, 니들 구동 기구(19)의 X, Y, Z 구동부를 동시에 동작시켜, 안전하고 신속하게 목적 위치에 도달시킬 수 있다. 한편, 이동 전의 시료편(Q)의 위치가 Y＜0의 영역에 있는 경우, 시료편(Q)을 정지 위치를 향해 니들 구동 기구(19)의 X, Y, Z 구동부를 동시에 동작시키면, 기둥 형상부(34)에 충돌할 위험성이 크다. 이로 인해, 단계 S220에서 시료편(Q)이 Y＜0의 영역에 있는 경우, 니들(18)은 기둥 형상부(34)를 피한 경로로 목표 위치에 도달시킨다. 구체적으로는, 우선, 시료편(Q)을 니들 구동 기구(19)의 Y축만을 구동시켜, Y＞0의 영역까지 이동시키고, 소정의 위치(예를 들어 주목하고 있는 기둥 형상부(34)의 폭의 2배, 3배, 5배, 10배 등의 위치)까지 이동시키며, 다음에, X, Y, Z 구동부의 동시 동작에 의해 최종적인 정지 위치를 향해 이동한다. 이러한 단계에 의해, 시료편(Q)을 기둥 형상부(34)에 충돌하는 일 없이, 안전하고 신속하게 이동시킬 수 있다. 또, 만일, 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)의 X좌표가 같고, Z좌표가 기둥 형상부 상단보다 낮은 위치에 있는(Z＜0) 것이, 전자 빔 화상, 또는/및, 집속 이온 빔 화상으로부터 확인된 경우, 우선, 시료편(Q)을 Z＞0 영역(예를 들어, Z=2μm, 3μm, 5μm, 10μm의 위치)에 이동시키고, 다음에, Y＞0의 영역의 소정의 위치까지 이동시키며, 다음에, X, Y, Z 구동부의 동시 동작에 의해 최종적인 정지 위치를 향해 이동한다. 이와 같이 이동함으로써, 시료편(Q)과 기둥 형상부(34)는 충돌하는 일 없이, 시료편(Q)을 목적 위치에 도달시킬 수 있다.

다음에, 상술한 실시 형태의 제10 변형예를 설명한다.

본 발명에 의한 하전 입자 빔 장치(10)에 있어서, 니들(18)은 니들 구동 기구(19)에 의해, 축회전할 수 있다. 상술의 실시 형태에 있어서는, 니들 트리밍을 제외하고, 니들(18)의 축회전을 이용하지 않는 가장 기본적인 샘플링 순서를 설명했는데, 제12 변형예에서는 니들(18)의 축회전을 이용한 실시 형태를 설명한다.

컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)를 동작시켜 니들(18)을 축회전시킬 수 있기 때문에, 필요에 따라 시료편(Q)의 자세 제어를 실행할 수 있다. 컴퓨터(22)는, 시료(S)로부터 취출한 시료편(Q)을 회전시켜, 시료편 홀더(P)에 시료편(Q)의 상하 또는 좌우를 변경한 상태의 시료편(Q)을 고정한다. 컴퓨터(22)는, 시료편(Q)에 있어서의 원래의 시료(S)의 표면이 기둥 형상부(34)의 단면에 수직 관계에 있거나 평행 관계가 되도록 시료편(Q)을 고정한다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 예를 들어 후에 실행하는 마무리 가공에 적절한 시료편(Q)의 자세를 확보함과 더불어, 시료편(Q)의 박편화 마무리 가공시에 발생하는 커튼 효과(집속 이온 빔 조사 방향으로 발생하는 가공 줄무늬이며, 완성 후의 시료편을 전자 현미경으로 관찰한 경우, 잘못된 해석을 부여해버린다)의 영향 등을 저감시킬 수 있다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 회전시킬 때에는 편심 보정을 행함으로써, 시료편(Q)이 실 시야로부터 어긋나지 않도록 회전을 보정한다.

또한, 컴퓨터(22)는, 필요에 따라 집속 이온 빔 조사에 의해 시료편(Q)의 정형 가공을 행한다. 특히, 정형 후의 시료편(Q)은, 기둥 형상부(34)에 접하는 단면이, 기둥 형상부(34)의 단면과 거의 평행이 되도록 정형되는 것이 바람직하다. 컴퓨터(22)는, 후술하는 템플릿 작성 전에 시료편(Q)의 일부를 절단하는 등의 정형 가공을 행한다. 컴퓨터(22)는, 이 정형 가공의 가공 위치를 니들(18)로부터의 거리를 기준으로서 설정한다. 이것에 의해 컴퓨터(22)는, 후술하는 템플릿으로부터의 에지 추출을 용이하게 함과 더불어, 후에 실행하는 마무리 가공에 적절한 시료편(Q)의 형상을 확보한다.

상술의 단계 S150에 계속해서, 이 자세 제어에 있어서, 먼저, 컴퓨터(22)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 구동시키고, 시료편(Q)의 자세가 소정 자세가 되도록, 자세 제어 모드에 대응한 각도만큼 니들(18)을 회전시킨다. 여기서 자세 제어 모드란, 시료편(Q)을 소정의 자세로 제어하는 모드이며, 시료편(Q)에 대해 소정의 각도로 니들(18)을 어프로치 하며, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 소정의 각도로 회전시킴으로써 시료편(Q)의 자세를 제어한다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)을 회전시킬 때에는 편심 보정을 행한다. 도 31~도 36은, 이 모습을 도시하고 있고, 복수(예를 들어, 3개)의 상이한 어프로치 모드의 각각에 있어서, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 도시하는 도면이다.

도 31 및 도 32는, 니들(18)의 회전 각도 0^о에서의 어프로치 모드에 있어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태(도 31)와, 전자 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18) 상태(도 32)를 도시하는 도면이다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 회전 각도 0^о에서의 어프로치 모드에 있어서는, 니들(18)을 회전시키지 않고 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하기 위해 적절한 자세 상태를 설정하고 있다.

도 33 및 도 34는, 니들(18)의 회전 각도 90^о에서의 어프로치 모드에 있어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 90^о 회전시킨 상태(도 33)와, 전자 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 90^о 회전시킨 상태(도 34)를 도시하는 도면이다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 회전 각도 90^о에서의 어프로치 모드에 있어서는, 니들(18)을 90^о만큼 회전시킨 상태로 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하기 위해 적절한 자세 상태를 설정하고 있다.

도 35 및 도 36은, 니들(18)의 회전 각도 180^о에서의 어프로치 모드에 있어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 하전 입자 빔 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 180^о 회전시킨 상태(도 35)와, 전자 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 180^о 회전시킨 상태(도 36)를 도시하는 도면이다. 컴퓨터(22)는, 니들(18)의 회전 각도 180^о에서의 어프로치 모드에 있어서는, 니들(18)을 180^о만큼 회전시킨 상태로 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하기 위해 적절한 자세 상태를 설정하고 있다.

또한, 니들(18)과 시료편(Q)의 상대적인 접속 자세는, 미리 상술한 시료편 픽업 공정에 있어서 니들(18)을 시료편(Q)에 접속할 때에, 각 어프로치 모드에 적절한 접속 자세로 설정되어 있다.

이하, 다른 실시 형태에 대해 설명한다.

(a1) 하전 입자 빔 장치는,

시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 하전 입자 빔 장치로서,

적어도,

하전 입자 빔을 조사하는 복수의 하전 입자 빔 조사 광학계(빔 조사 광학계)와,

상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,

상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편에 접속하는 니들을 가지고, 상기 시료편을 반송하는 시료편 이설 수단과,

상기 시료편이 이설되는 기둥 형상부를 가지는 시료편 홀더를 유지하는 홀더 고정대와,

상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 공급하는 가스 공급부와,

상기 시료편과 상기 기둥 형상부 사이의 전기 특성을 계측하여, 상기 기둥 형상부에 공극을 형성하고 정지시킨 상기 시료편과 상기 기둥 형상부를 걸쳐 상기 디포지션막을 미리 결정한 전기 특성값에 이를 때까지 형성하도록, 적어도 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단, 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(a2) 하전 입자 빔 장치는,

적어도,

상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,

상기 시료편과 상기 기둥 형상부 사이의 전기 특성을 계측하여, 미리 결정한 시간, 상기 기둥 형상부에 공극을 형성하고 정지시킨 상기 시료편과 상기 기둥 형상부를 걸쳐 상기 디포지션막을 형성하도록, 적어도 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단, 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(a3) 하전 입자 빔 장치는,

적어도,

집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 조사 광학계(빔 조사 광학계)와,

상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,

상기 집속 이온 빔의 조사에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 공급하는 가스 공급부와,

상기 시료편과 상기 기둥 형상부 사이의 전기 특성을 계측하여, 상기 기둥 형상부에 공극을 형성하고 정지시킨 상기 시료편과 상기 기둥 형상부를 걸쳐 상기 디포지션막을 미리 결정한 전기 특성값에 이를 때까지 형성하도록, 적어도 상기 집속 이온 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단, 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(a4) 하전 입자 빔 장치는,

적어도,

상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,

상기 시료편과 상기 기둥 형상부 사이의 전기 특성을 계측하여, 미리 결정한 시간, 상기 기둥 형상부에 공극을 형성하고 정지시킨 상기 시료편과 상기 기둥 형상부를 걸쳐 상기 디포지션막을 형성하도록, 적어도 상기 집속 이온 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단, 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(a5) 상기 (a1) 또는 (a2)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 하전 입자 빔은,

적어도 집속 이온 빔 및 전자 빔을 포함한다.

(a6) 상기 (a1) 내지 (a4) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 전기 특성은, 전기 저항, 전류, 전위 중 적어도 어느 하나이다.

(a7) 상기 (a1) 내지 (a6) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편과 상기 기둥 형상부 사이의 전기 특성이, 미리 결정한 상기 디포지션막의 형성 시간 내에, 미리 결정한 전기 특성값을 만족하지 못한 경우, 상기 기둥 형상부와 상기 시료편의 상기 공극이 더 작아지도록 상기 시료편을 이동시키고, 정지시킨 상기 시료편과 상기 기둥 형상부를 걸쳐 상기 디포지션막을 형성하도록, 적어도 상기 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단, 상기 가스 공급부를 제어한다.

(a8) 상기 (a1) 내지 (a6) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편과 상기 기둥 형상부 사이의 전기 특성이, 미리 결정한 상기 디포지션막의 형성 시간 내에, 미리 결정한 전기 특성값을 만족한 경우, 상기 디포지션막의 형성을 정지시키도록, 적어도 상기 빔 조사 광학계와 상기 가스 공급부를 제어한다.

(a9) 상기 (a1) 또는 (a3)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 공극은 1μm 이하이다.

(a10) 상기 (a9)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 공극은 100nm 이상, 200nm 이하이다.

(b1) 하전 입자 빔 장치는,

하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사 광학계와,

상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,

상기 시료로부터 분리 및 적출한 상기 시료편을 유지하고 반송하는 시료편 이설 수단과,

상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득한 상기 기둥 형상부의 화상을 기초로 하여, 상기 기둥 형상부의 템플릿을 작성하고, 상기 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 기둥 형상부에 이설하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단을 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(b2) 상기 (b1)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 시료편 홀더는, 이격 배치되는 복수의 상기 기둥 형상부를 구비하고, 상기 컴퓨터는, 상기 복수의 상기 기둥 형상부의 각각의 화상을 기초로 하여, 상기 복수의 상기 기둥 형상부의 각각의 템플릿을 작성한다.

(b3) 상기 (b2)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 복수의 상기 기둥 형상부의 각각의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해, 상기 복수의 상기 기둥 형상부 중 대상으로 하는 상기 기둥 형상부의 형상이 미리 등록된 소정 형상에 일치하는지의 여부를 판정하는 판정 처리를 행하고, 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부의 형상이 상기 소정 형상에 일치하지 않은 경우, 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부를 새롭게 다른 상기 기둥 형상부로 바꾸어 상기 판정 처리를 행하며, 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부의 형상이 상기 소정 형상에 일치하는 경우, 상기 기둥 형상부에 상기 시료편을 이설하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어한다.

(b4) 상기 (b2) 또는 (b3) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 복수의 상기 기둥 형상부 중 대상으로 하는 상기 기둥 형상부를 소정 위치에 배치하도록 상기 시료 스테이지의 이동을 제어할 때에, 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부가 상기 소정 위치에 배치되지 않은 경우, 상기 시료 스테이지의 위치를 초기화한다.

(b5) 상기 (b4)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 복수의 상기 기둥 형상부 중 대상으로 하는 상기 기둥 형상부를 소정 위치에 배치하도록 상기 시료 스테이지의 이동을 제어할 때에, 상기 시료 스테이지의 이동 후에 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부의 형상에 문제가 있는지의 여부를 판정하는 형상 판정 처리를 행하고, 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부의 형상에 문제가 있는 경우, 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부를 새롭게 다른 상기 기둥 형상부로 바꾸어, 상기 기둥 형상부를 상기 소정 위치에 배치하도록 상기 시료 스테이지의 이동을 제어함과 더불어 상기 형상 판정 처리를 행한다.

(b6) 상기 (b1) 내지 (b5) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료로부터 상기 시료편을 분리 및 적출하는 것에 앞서 상기 기둥 형상부의 템플릿을 작성한다.

(b7) 상기 (b3)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 복수의 상기 기둥 형상부의 각각의 화상, 상기 화상으로부터 추출하는 에지 정보, 또는 상기 복수의 상기 기둥 형상부의 각각의 설계 정보를 상기 템플릿으로서 기억하고, 상기 템플릿을 이용한 템플릿 매칭의 스코어에 의해 상기 대상으로 하는 상기 기둥 형상부의 형상이 상기 소정 형상에 일치하는지의 여부를 판정한다.

(b8) 상기 (b1) 내지 (b7) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편이 이설된 상기 기둥 형상부에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득하는 화상과, 상기 시료편이 이설된 상기 기둥 형상부의 위치 정보를 기억한다.

(c1) 하전 입자 빔 장치는,

하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사 광학계와,

상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,

상기 시료편 이설 수단을 상기 시료편으로부터 분리한 후에, 상기 시료편 이설 수단에 부착되어 있는 상기 디포지션막에 상기 하전 입자 빔을 조사하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단을 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(c2) 상기 (c1)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 시료편 이설 수단은, 복수 회에 걸쳐 반복하여 상기 시료로부터 분리 및 적출한 상기 시료편을 유지하고 반송한다.

(c3) 상기 (c1) 또는 (c2)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는,

상기 시료편 이설 수단을 상기 시료편으로부터 분리할 때마다의 타이밍을 적어도 포함하는 소정 타이밍으로 반복하여, 상기 시료편 이설 수단에 부착되어 있는 상기 디포지션막에 상기 하전 입자 빔을 조사하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단을 제어한다.

(c4) 상기 (c1) 내지 (c3) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편으로부터 분리된 상기 시료편 이설 수단을 소정 위치에 배치하도록 상기 시료편 이설 수단의 이동을 제어할 때에, 상기 시료편 이설 수단이 상기 소정 위치에 배치되지 않은 경우, 상기 시료편 이설 수단의 위치를 초기화한다.

(c5) 상기 (c4)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편 이설 수단의 위치를 초기화한 후에 상기 시료편 이설 수단의 이동을 제어했다고 해도 상기 시료편 이설 수단이 상기 소정 위치에 배치되지 않은 경우, 상기 시료편 이설 수단에 대한 제어를 정지한다.

(c6) 상기 (c1) 내지 (c5) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편에 접속하기 전의 상기 시료편 이설 수단에 대한 상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득한 화상을 기초로 하여, 상기 시료편 이설 수단의 템플릿을 작성하고, 상기 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 윤곽 정보를 기초로 하여, 상기 시료편 이설 수단에 부착되어 있는 상기 디포지션막에 상기 하전 입자 빔을 조사하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단을 제어한다.

(c7) 상기 (c6)에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 윤곽 정보를 표시하는 표시 장치를 구비한다.

(c8) 상기 (c1) 내지 (c7) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 컴퓨터는, 상기 시료편 이설 수단이 소정 자세가 되도록 상기 시료편 이설 수단을 중심축 둘레로 회전시킬 때에, 편심 보정을 행한다.

(c9) 상기 (c1) 내지 (c8)의 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에서는,

상기 시료편 이설 수단은, 상기 시료편에 접속하는 니들 또는 핀셋을 구비한다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 컴퓨터(22)는, 소프트웨어 기능부, 또는 LS I 등의 하드웨어 기능부도 포함한다.

또, 상술한 실시 형태에서는, 니들(18)은 첨예화된 침형상 부재를 일 예로서 설명했는데, 선단이 평평한 치즐 등의 형상이어도 된다.

또, 본 발명에서는, 적어도 적출하는 시료편(Q)이 카본으로 구성되어 있는 경우에도 적용할 수 있다. 본 발명에 의한 템플릿과 선단 위치 좌표를 이용하여 원하는 위치에 이동시킬 수 있다. 즉, 적출한 시료편(Q)을 니들(18)의 선단에 고정된 상태로, 시료편 홀더(P)에 이설할 때에, 시료편(Q) 부착 니들(18)을 하전 입자 빔 조사에 의한 이차 전자 화상으로부터 취득한 진짜 선단 좌표(시료편의 선단 좌표)와, 시료편(Q) 부착 니들(18)의 흡수 전류 화상으로부터 형성한 니들(18)의 템플릿을 이용하여, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 소정의 공극을 가지고 접근하며, 정지하도록 제어할 수 있다.

또, 본 발명은, 다른 장치에서도 적용할 수 있다. 예를 들어, 미소부의 전기 특성을, 탐침을 접촉시켜 계측하는 하전 입자 빔 장치, 특히, 하전 입자 빔 중 전자 빔에 의한 주사 전자 현미경의 시료실 내에 금속 탐침을 장비한 장치로, 미세 영역의 도전부에 접촉시키기 위해, 텅스텐 탐침의 선단에 카본 나노 튜브를 구비한 탐침을 이용하여 계측하는 하전 입자 빔 장치에 있어서, 통상의 이차 전자 상에서는, 배선 패턴 등의 배경 때문에 텅스텐 탐침 선단을 인식할 수 없다. 그래서, 흡수 전류 화상에 의해 텅스텐 탐침을 인식하기 쉽게 할 수 있지만, 카본 나노 튜브의 선단을 인식할 수 없고, 중요한 측정점에 카본 나노 튜브를 접촉시킬 수 없다. 그래서, 본 발명 중, 이차 전자 화상에 의해 니들(18)의 진짜 선단 좌표를 특정하고, 흡수 전류 화상에 의해 템플릿을 작성하는 방법을 이용함으로써, 카본 나노 튜브 부착 탐침을 특정의 측정 위치에 이동시키고, 접촉시킬 수 있다.

또한, 상술의 본 발명에 의한 하전 입자 빔 장치(10)에 의해 제작된 시료편(Q)은, 다른 집속 이온 빔 장치에 도입하고, 투과 전자 현미경 해석에 걸맞는 얇기까지, 장치 조작자가 신중하게 조작하여, 가공해도 된다. 이와 같이 본 발명에 의한 하전 입자 빔 장치(10)와 집속 이온 빔 장치를 제휴함으로써, 밤에 무인으로 다수 개의 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 고정해 두고, 낮에 장치 조작자가 신중하게 매우 얇은 투과 전자 현미경용 시료로 마무리할 수 있다. 이로 인해, 종래, 시료 적출부터 박편 가공까지의 일련 작업을, 1대의 장치로 장치 조작자의 조작에 의지하고 있었던 것에 비해, 장치 조작자로의 심신의 부담은 큰 폭으로 경감되어, 작업 효율이 향상한다.

또한, 상기의 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 외의 여러가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 더불어, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

예를 들어, 본 발명에 의한 하전 입자 빔 장치(10)에서는, 시료편(Q)을 적출하는 수단으로서 니들(18)에 대해 설명을 했으나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 미세하게 동작하는 핀셋이어도 된다. 핀셋을 이용함으로써, 디포지션을 행하는 일 없이 시료편(Q)을 적출할 수 있어, 선단의 손모 등의 걱정도 없다. 니들(18)을 사용한 경우여도, 시료편(Q)과의 접속은 디포지션에 한정되는 것은 아니며, 니들(18)에 정전기력을 부가한 상태로 시료편(Q)에 접촉시켜, 정전 흡착하여 시료편(Q)과 니들(18)의 접속을 행해도 된다.

10…하전 입자 빔 장치, 11…시료실, 12…스테이지(시료 스테이지), 13… 스테이지 구동 기구, 14…집속 이온 빔 조사 광학계(하전 입자 빔 조사 광학계), 15…전자 빔 조사 광학계(하전 입자 빔 조사 광학계), 16…검출기, 17…가스 공급부, 18…니들, 19…니들 구동 기구, 20…흡수 전류 검출기, 21…표시 장치, 22…컴퓨터, 23…입력 디바이스, 33…시료대, 34…기둥 형상부, P…시료편 홀더, Q…시료편, R…이차 하전 입자, S…시료

Claims

시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 하전 입자 빔 장치로서,
하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사 광학계와,
상기 시료를 올려놓고 이동하는 시료 스테이지와,
상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편을 유지하고 반송하는 시료편 이설 수단과,
상기 시료편이 이설되는 시료편 홀더를 유지하는 홀더 고정대와,
상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득한 대상물의 화상을 기초로 하여 작성한 템플릿과, 상기 대상물의 화상으로부터 얻어지는 위치 정보에 의거하여, 상기 대상물에 관한 위치 제어를 행하는 컴퓨터를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시료편 이설 수단은, 상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편을 유지하고 반송하는 니들과, 상기 니들을 구동하는 니들 구동 기구로 이루어지고,
상기 컴퓨터는, 상기 대상물인 상기 니들의 위치를 상기 시료편에 대해 제어하도록 상기 니들 구동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 하전 입자 빔의 조사에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 조사하는 가스 공급부를 구비하고,
상기 컴퓨터는, 상기 니들을 상기 시료편 사이에 공극을 형성하여 접근시킨 후, 상기 니들과 상기 시료편을 상기 디포지션막으로 접속하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 니들 구동 기구와 상기 가스 공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 컴퓨터는, 상기 니들을, 상기 하전 입자 빔을 상기 니들에 조사하여 얻어진 흡수 전류 화상에 의해 형성한 템플릿과,
상기 하전 입자 빔을 상기 니들에 조사하여 얻어진 이차 전자 화상으로부터 취득한 상기 니들의 선단 좌표를 이용하여, 상기 시료편에 접근시키도록 상기 니들 구동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 디포지션막이 형성되는 상기 니들과 상기 시료편 사이의 공극은 1μm 이하인 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 디포지션막이 형성되는 상기 니들과 상기 시료편 사이의 공극은 100nm 이상 또한 400nm 이하인 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 시료편 이설 수단은, 상기 시료로부터 분리 및 적출하는 상기 시료편을 유지하고 반송하는 니들과, 상기 니들을 구동하는 니들 구동 기구로 이루어지고,
상기 시료편 홀더는, 상기 시료편이 이설되는 기둥 형상부를 가지며,
상기 컴퓨터는, 상기 대상물인 상기 기둥 형상부에 대해 상기 시료편의 위치를 제어하도록 상기 니들 구동 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.