TW201824331A

TW201824331A - 複合光束裝置

Info

Publication number: TW201824331A
Application number: TW106125457A
Authority: TW
Inventors: 麻畑達也
Original assignee: 日商日立高新技術科學股份有限公司
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2018-07-01
Also published as: JP2018045811A; TWI758306B; JP6967340B2; CN107818904A; EP3293752A1; US20180076001A1; KR20180029851A; US20190189388A1; US10636615B2; US10204759B2; KR102417787B1; CN107818904B

Abstract

本發明提供一種複合光束裝置，其在利用集束離子束對試樣進行截面加工之後利用其他光束對截面進行精加工時，能夠抑制來自電子束鏡筒的電場或磁場的洩漏所造成的影響或充電所造成的影響。本發明之複合光束裝置（100）具有：電子束鏡筒（10），其用於對試樣（200）照射電子束（10A）；集束離子束鏡筒（20），其用於對試樣照射集束離子束（20A）而形成截面；以及中性粒子束鏡筒（30），其加速電壓被設定得比集束離子束鏡筒低，用於對試樣照射中性粒子束（30A）而對截面進行精加工，電子束鏡筒、集束離子束鏡筒以及中性粒子束鏡筒被配置成各自的各照射光束在照射點P上交叉。

Description

複合光束裝置

[0001] 本發明是關於一種具有電子束鏡筒和集束離子束鏡筒，並且能夠形成試樣的截面來進行觀察的複合光束裝置。

[0002] 以往，在掃描型電子顯微鏡（SEM）中，使用安裝有對試樣照射集束離子束（FIB）而形成截面的集束離子束鏡筒的FIB-SEM裝置。由此，可從SEM向利用集束離子束進行加工後的截面照射電子束，並且在一個裝置內進行試樣的截面加工，以及當場進行截面的觀察和測定。　　並且，開發出如下的精加工技術：在FIB-SEM裝置上設置用來照射能量比集束離子束鏡筒低的氬氣等氣體離子束的第三光束鏡筒，從而對由於FIB加工而在表面上產生的加工損傷層照射氣體離子束來加以去除（專利文獻1）。　　尤其是，近年來，大多要求將試樣的截面加工的終點設為特定圖案露出的狀態，並且要求一邊利用SEM觀察藉由氣體離子束被加工中的加工表面（截面）一邊確定加工終點。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0003] 　　專利文獻1：日本特開2007-164992號公報

[發明所欲解決之課題] 　　[0004] 可是，近年來，要求FIB-SEM裝置中的SEM的高解析度化，因而採用增強電子透鏡的磁場或者將試樣配置在透鏡磁場內或其附近而縮短焦距的半透鏡方式。　　然而，使SEM高解析度化時，從SEM鏡筒（電子束鏡筒）的前端到試樣表面的電場、磁場的洩漏量變大，從而具有進行截面的精加工的低能量的氣體離子束因為該電場、磁場而偏轉的問題。尤其是，在SEM為解析度比外透鏡(out-lens)方式還高的半透鏡(semi-in-lens)方式的情況下，來自SEM的電場、磁場的洩漏量變得顯著。　　而且，當氣體離子束偏轉時，難以同時使用SEM鏡筒和第三光束鏡筒，因此難以一邊利用SEM進行觀察一邊辨別截面加工的終點。因此，必須在利用SEM的截面觀察結束並待機到SEM鏡筒的電場和磁場衰減之後才進行利用氣體離子束的加工，從而作業效率會降低。　　另一方面，為了減少低能量的氣體離子束的偏轉，若想要使第三光束鏡筒更加接近試樣，有可能與SEM鏡筒或FIB鏡筒發生干擾或者對SEM鏡筒的電子透鏡的磁場和電場造成影響。　　[0005] 並且，在利用FIB對試樣進行截面加工時，由於離子束的照射而在試樣發生充電(charge up)，之後的低能量的氣體離子束偏轉，從而難以適當地維持照射位置。另外，SEM像也因充電而發生漂移(drift)，不再產生二次電子，因而也有信號減少，難以利用SEM像來確認加工終點的問題。　　尤其是，在電子元件等中使用的材料的多樣化、各種材料分析、活體試樣等絕緣物試樣中的加工需求也增加了，從而需要解決因隨著離子束照射而發生的充電所導致的上述問題。　　[0006] 本發明是為了解決上述課題而完成的，其目的在於提供一種複合光束裝置，該複合光束裝置在利用集束離子束對試樣進行截面加工之後利用其他光束對截面進行精加工時，能夠抑制來自電子束鏡筒的電場或磁場的洩漏所造成的影響或充電所造成的影響。 [用以解決課題之手段] 　　[0007] 為了達成上述目的，本發明的複合光束裝置具有：電子束鏡筒，其用於對試樣照射電子束；集束離子束鏡筒，其用於對前述試樣照射集束離子束而形成截面；以及中性粒子束鏡筒，其加速電壓被設定得比前述集束離子束鏡筒低，用於對前述試樣照射中性粒子束而對前述截面進行精加工，前述電子束鏡筒、前述集束離子束鏡筒以及前述中性粒子束鏡筒被配置成各自的各照射光束在照射點P上交叉。　　[0008] 根據該複合光束裝置，透過使用中性粒子束作為進行試樣的截面的精加工的光束，與進行截面的粗加工的離子束相比，即使中性粒子束的加速電壓更低且為低能量，也不會受到從電子束鏡筒洩漏的電場和磁場的影響，因此能夠利用SEM同時地對截面的精加工過程中的狀態進行觀察。另外，由於能夠同時進行截面的精加工和SEM觀察，因此提高了作業效率，而不需要待機直到電子束鏡筒的電場和磁場衰減為止才進行截面加工。　　尤其是，在解析度比外透鏡方式還高的半透鏡方式下進行SEM觀察的情況下，電場和磁場的洩漏量變得顯著，因此本發明更為有效。而且，如果在半透鏡方式下進行SEM觀察，則能夠在更高解析度下觀察截面的精加工過程中的狀態。　　並且，在利用離子束對試樣進行截面加工時，即使由於離子束的照射而在試樣發生充電，透過使用中性粒子束，也能夠進行截面的精加工而不受充電的影響。　　[0009] 在將前述電子束鏡筒的前端與前述照射點P之間的距離設為L1，將前述集束離子束鏡筒的前端與前述照射點P之間的距離設為L2，將前述中性粒子束鏡筒的前端與前述照射點P之間的距離設為L3時，最好滿足L1＜L2＜L3的關係。　　根據該複合光束裝置，透過使L1為最小，能夠避免鏡筒彼此的干擾並且縮短電子束鏡筒的焦距，從而進行高解析度的SEM觀察。另一方面，由於中性粒子束沒有因充電(charge)而引起的粒子之間的排斥，因此即使是使L3比L2大，並且以比集束離子束低的加速電壓加速後的中性粒子束，也能夠形成精加工所需的光束直徑的光束。　　另外，透過使L3為最大，能夠使中性粒子束鏡筒遠離電子束鏡筒，從而能夠降低因從電子束鏡筒洩漏出的電場和磁場的旋轉對稱性的破壞等所導致的電子束和檢測器的性能劣化。　　[0010] 前述複合光束裝置還具有光束照射設定單元，前述電子束鏡筒具有使前述電子束會聚在前述試樣上的物鏡，該物鏡能夠選擇性地設定為外透鏡模式和半透鏡模式，前述中性粒子束鏡筒能夠選擇性地照射前述中性粒子束和離子束，在前述物鏡被設定為前述外透鏡模式時，從前述中性粒子束鏡筒照射前述離子束。　　[0011] 如上所述，由於中性粒子束不具有電荷，因此難以縮窄(focus)光束或者使其偏轉。因此，透過從中性粒子束鏡筒將離子束向試樣照射並進行照射位置對準，能夠根據與該離子束的各種偏轉器和聚焦透鏡等的設定值的關係準確地對準中性粒子束照射在試樣上的位置。　　並且，此時，由於電子束鏡筒的物鏡被設定為外透鏡模式，因此與半透鏡模式相比，從電子束鏡筒洩漏的電場和磁場的量更少，從而能夠降低對來自中性粒子束鏡筒的離子束的照射位置的調整所帶來的影響。 [發明效果] 　　[0012] 根據本發明，在利用集束離子束對試樣進行截面加工之後利用其他光束對截面進行精加工時，能夠抑制來自電子束鏡筒的電場或磁場的洩漏所造成的影響或充電所造成的影響。

[0014] 下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。　　第1圖是本發明的實施方式的複合光束裝置100的整體結構的方塊圖。在第1圖中，複合光束裝置100具有電子束鏡筒（SEM鏡筒）10、集束離子束鏡筒（FIB鏡筒）20、中性粒子束鏡筒30、二次電子檢測器4、空氣槍5、控制單元6、顯示單元7、輸入單元8、工作臺50以及配置在該工作臺50上的試樣台51。　　複合光束裝置100的各結構部分的一部分或全部配置在真空室40內，在真空室40內被減壓到規定的真空度。　　[0015] 工作臺50將試樣台51支承成能夠移動，在試樣台51上載置有試樣200。而且，工作臺50具有能夠使試樣台51在5軸上位移的移動機構。該移動機構具有使試樣台51沿著與水平面平行且相互垂直的X軸和Y軸、以及與X軸和Y軸垂直的Z軸分別移動的XYZ移動機構、使試樣台51繞Z軸旋轉的旋轉機構、使試樣台51繞X軸（或Y軸）旋轉的傾斜機構。工作臺50透過使試樣台51在5軸上位移，使試樣200移動到電子束10A、離子束20A、以及中性粒子束30A的照射位置（第2圖所示的各照射光束10A～30A所交叉的照射點P）。　　在照射點P上，向試樣200的表面（截面）照射各照射光束10A～30A，進行加工和SEM觀察。　　[0016] 控制單元6可以由具有作為中央運算處理裝置的CPU、儲存資料和程式等的存儲部（RAM和ROM）、與外部設備之間進行信號的輸入輸出的輸入埠以及輸出埠的電腦構成。在控制單元6中，CPU根據儲存在存儲部中的程式而執行各種運算處理，對複合光束裝置100的各結構部分進行控制。而且，控制單元6與電子束鏡筒1、集束離子束鏡筒2、中性粒子束鏡筒3、二次電子檢測器4、以及工作臺50的控制佈線等電性連接。　　控制單元6具有後述的光束照射設定單元6A和模式切換控制部6B。　　另外，控制單元6根據軟體的指令或操作者的輸入而驅動工作臺50，對試樣200的位置和姿勢進行調整從而能夠調整向試樣200表面照射電子束10A、離子束20A、以及中性粒子束30A的位置和角度。　　另外，在控制單元6上連接有獲取操作者的輸入指示的鍵盤等輸入單元8和顯示試樣的圖像等的顯示單元7。　　[0017] 如第3圖所示，SEM鏡筒10具有釋放電子的電子源11；以及使從電子源11釋放的電子成形為光束狀並且進行掃描的電子光學系統12。透過將從電子束鏡筒10射出的電子束10A向試樣200照射，從試樣200產生二次電子。利用鏡筒內的二次電子檢測器15或鏡筒外的二次電子檢測器4對該產生的二次電子進行檢測能夠獲取試樣200的像。另外，利用鏡筒內的反射電子檢測器14對反射電子進行檢測能夠獲取試樣200的像。另外，將二次電子檢測器15配置在比反射電子檢測器14更靠近電子源11側的位置，但也可以將反射電子檢測器14配置在比二次電子檢測器15更靠近電子源11側的位置。　　電子光學系統12構成為例如具有對電子束10A進行集束的聚焦透鏡(condenser lens)、收縮電子束10A的光圈、對電子束10A的光軸進行調整的對準器(aligner)、相對於試樣200將電子束10A集束的物鏡12a以及在試樣200上對電子束10A進行掃描的偏轉器。　　[0018] 物鏡12a同軸地具有位於SEM鏡筒10的軸向內側的環狀的第一線圈12a1和包圍第一線圈12a1的外周的環狀的第二線圈12a2。而且，若有電流在第一線圈12a1中流動則會產生磁場而形成第一透鏡（外透鏡）13a1，若有電流在第二線圈12a2中流動則會產生磁場而形成第二透鏡（半透鏡）13a2。因此，第二透鏡13a2比第一透鏡13a1更接近試樣200，從而焦距較短並為高解析度。　　另外，模式切換控制部6B選擇性地切換第一線圈12a1和第二線圈12a2的電流，選擇性地切換外透鏡模式和半透鏡模式。　　[0019] 如第4圖所示，FIB鏡筒20具有產生離子的離子源21；以及使從離子源21釋放的離子成形為集束離子束並且進行掃描的離子光學系統22。從FIB鏡筒20將作為帶電粒子束的離子束20A向試樣200照射時，從試樣200產生二次離子或二次電子等二次帶電粒子。利用二次電子檢測器4對該二次帶電粒子進行檢測而獲取試樣200的像。另外，FIB鏡筒20透過增加離子束20A的照射量而對照射範圍內的試樣200進行蝕刻加工（截面加工）。　　離子光學系統22具有眾所周知的結構，構成為例如具有對離子束20A進行集束的聚焦透鏡、收縮離子束20A的光圈、對離子束20A的光軸進行調整的對準器、相對於試樣將離子束20A集束的物鏡、以及在試樣上對離子束20A進行掃描的偏轉器。　　這裡，FIB鏡筒20之配置在真空室40內的透鏡等結構構件最好由非磁性材料構成，以減少對從SEM鏡筒10洩漏出的磁場的影響。　　[0020] 中性粒子束鏡筒30具有產生離子的離子源31、對來自離子源31的離子束進行集束的聚焦透鏡32、消隱(blanking)部33、收縮離子束30x的光圈36、對離子束30x進行集束的物鏡34、以及使藉由物鏡34所集束的離子束30x中性化的中性化機構35。離子束30x被中性化機構35中性化，作為中性粒子束30A而照射到試樣200。　　聚光透鏡32～物鏡34構成中性粒子束鏡筒30的光學系統。　　這裡，中性粒子束鏡筒30之配置在真空室40內的透鏡等結構構件最好由非磁性材料構成，以減少對從SEM鏡筒10洩漏出的磁場的影響。　　[0021] 離子源31例如產生氬離子。另外，中性化機構35例如在脈衝放電方式下產生電子，使該電子與氬離子碰撞而中性化。　　中性粒子束30A可以是單個粒子，也可以是由兩個以上的粒子構成的粒子群(cluster)。　　該粒子群可代替離子源31而使用粒子群離子源，在使氬氣等原料氣體從細的噴嘴噴出並隔熱膨脹之後，使其離子化而形成。而且，透過光學系統使該粒子群離子一定程度地集束，並利用中性化機構35使其中性化而生成作為中性粒子束30A的一種的中性粒子群光束。　　[0022] 而且，如果光束照射設定單元6A使中性化機構35的動作進行（on），則能夠從中性粒子束鏡筒30照射中性粒子束30A。另一方面，如果光束照射設定單元6A使中性化機構35的動作停止（off），則能夠從中性粒子束鏡筒30照射離子束30x。　　另外，如果光束照射設定單元6A使中性化機構35的動作進行，則能夠從中性粒子束鏡筒30照射中性粒子群光束。另一方面，如果光束照射設定單元6A使中性化機構35的動作停止，則能夠從中性粒子束鏡筒30照射粒子群離子束。　　在模式切換控制部6B將物鏡12a設定為外透鏡模式時，該光束照射設定單元6A根據來自模式切換控制部6B的指示，停止中性化機構35的動作而從中性粒子束鏡筒30照射離子束30x（或粒子群離子束）。　　[0023] 空氣槍5向試樣200釋放蝕刻氣體等規定的氣體。透過一邊從空氣槍5提供蝕刻氣體一邊向試樣200照射電子束10A、離子束20A或中性粒子束30A，能夠提高藉由光束照射對試樣的蝕刻速度。另外，透過一邊從空氣槍5提供化合物氣體一邊向試樣200照射電子束10A、離子束20A或中性粒子束30A，能夠在光束的照射區域附近進行局部的氣體成分的析出（沉積(deposition)）。　　[0024] 接下來，對本發明的實施方式的複合光束裝置100的測定例進行說明。　　首先，從FIB鏡筒20向試樣200照射FIB（離子束）20A，對試樣200進行截面加工。　　而且，在利用FIB鏡筒20的截面加工過程中，在外透鏡模式下從SEM鏡筒10掃描並照射電子束10A，利用SEM鏡筒10內的反射電子檢測器14對從試樣200的截面反射的反射電子進行檢測，並觀察所獲得的反射電子像。另外，也可以利用二次電子檢測器15或二次電子檢測器4對從試樣200的截面產生的二次電子進行檢測，並觀察所獲得的二次電子像。　　這樣，能夠利用SEM同時地觀察利用FIB（離子束）20A對試樣200的截面的粗加工過程中的狀態。　　[0025] 接下來，從中性粒子束鏡筒30向試樣200照射中性粒子束30A，對截面進行精加工。中性粒子束鏡筒30的加速電壓被設定得比FIB鏡筒20低，從而可以減輕對試樣200的照射損傷並且進行細緻的精加工。　　而且，在中性粒子束鏡筒30對截面的精加工過程中，在半透鏡模式下從SEM鏡筒10掃描並照射電子束10A，並觀察所獲得的反射電子像或二次電子像。　　這樣，利用SEM同時地觀察中性粒子束30A對試樣200的截面的精加工過程中的狀態，在獲得所期望的截面形狀的時刻結束中性粒子束30A的照射。　　[0026] 如上所述，透過使用中性粒子束30A作為進行試樣200的截面的精加工的光束，與進行截面的粗加工的離子束20A相比，即使中性粒子束30A的加速電壓更低且為低能量，也不會受到從SEM鏡筒10洩漏的電場或磁場的影響，因此能夠利用SEM同時地對截面的精加工過程中的狀態進行觀察。另外，由於能夠同時進行截面的精加工和SEM觀察，因此提高了作業效率，而不需要待機到SEM鏡筒10的電場或磁場衰減為止才進行截面加工。　　尤其是，在解析度比外透鏡方式還高的半透鏡方式下進行SEM觀察的情況下，由於電場或磁場的洩漏量變得顯著，因此本發明更為有效。而且，如果在半透鏡方式下進行SEM觀察，則能夠以更高解析度觀察截面的精加工過程中的狀態，因此能夠準確地觀察細緻的截面形狀，從而結束加工。　　並且，在利用離子束20A對試樣200進行截面加工時，即使因為離子束20A的照射而在試樣發生充電，透過使用中性粒子束30A，也能夠進行截面的精加工，而不受充電的影響。　　[0027] 另外，在截面的精加工過程中，當中性粒子束30A照射到試樣200時，產生二次電子，利用二次電子檢測器4對該二次電子進行檢測時，由於中性粒子束照射所產生的低能量的二次電子會形成背景雜訊(background noise)，因此有可能SEM像變得不鮮明。因此，如果不使用二次電子檢測器4而使用SEM鏡筒10內的反射電子檢測器14（BSE檢測器）來獲取SEM像，則能夠排除中性粒子束30A所產生的二次電子的影響。　　另外，如果使用消隱部33使從離子源31產生的離子在中性粒子束鏡筒30內間歇地偏轉而避免照射到鏡筒的外部，則可在未照射中性粒子束30A的期間進行SEM觀察，並且透過在照射中性粒子束30A時進行截面加工，能夠實現模擬即時觀察、切割和檢查(Cut and See)的功能。　　[0028] 這裡，如第2圖所示，在將SEM鏡筒10的前端10e與照射點P之間的距離設為L1，將FIB鏡筒20的前端20e與照射點P之間的距離設為L2，將中性粒子束鏡筒30的前端30e與照射點P之間的距離設為L3時，最好滿足L1＜L2＜L3的關係。　　這裡，各鏡筒的前端10e～30e是各鏡筒的物理上的前端部位。另外，L1～L3與工作距離（WD）對應。　　[0029] 透過使L1為最小能夠縮短SEM鏡筒10的焦距，從而能夠進行高解析度的SEM觀察。另外，在L1之後縮小L2，能夠縮短集束離子束鏡筒20的焦距而使集束離子束20A集束在試樣200上，從而在試樣200上形成陡峭的截面。另一方面，由於中性粒子束30A沒有因充電而引起的粒子之間的排斥，因此即使是使L3比L2大，並且以比集束離子束20A低的加速電壓加速後的中性粒子束30A，也能夠形成精加工所需的光束直徑的光束。在這裡，所謂精加工所需的光束直徑是使照射到試樣支架等試樣以外的結構構件而被濺射出的物質不會再次附著在試樣上的範圍內的直徑，在TEM試樣片的精加工中，為100μm至200μm左右。另外，即使在中性粒子束鏡筒30中不具有掃描單元的情況下，只要在上述光束直徑的範圍內，均能夠透過點照射進行平坦的精加工。　　另外，透過使L3為最大，能夠使中性粒子束鏡筒30遠離SEM鏡筒10，從而能夠降低因從SEM鏡筒10洩漏出的電場或磁場的旋轉對稱性的破壞等而導致電子束10A和二次電子檢測器15的性能劣化。　　[0030] 另外，在利用光束照射設定單元6A將SEM鏡筒10的物鏡12a設定為外透鏡模式時，模式切換控制部6B最好以從中性粒子束鏡筒30將離子束30x照射到試樣200的方式進行控制。　　如上所述，由於中性粒子束30A不具有電荷，因此難以縮窄光束或者使其偏轉。因此，透過使中性粒子束鏡筒30的中性化機構35停止，使從離子源31產生的離子束30x直接朝向試樣200照射，但是，此時，能夠利用各種偏轉器和集束透鏡等來準確地對準離子束向試樣200照射的位置。　　並且，此時由於SEM鏡筒10的物鏡12a被設定為外透鏡模式，因此與半透鏡模式相比，從SEM鏡筒10洩漏的電場和磁場的量更少，從而能夠降低對來自中性粒子束鏡筒30的離子束的照射位置的調整所帶來的影響。並且，在SEM鏡筒10的光學系統中，以使外透鏡模式下的電子束10A的觀察位置與半透鏡模式下的電子束10A的觀察位置一致的方式校正模式之間的偏差量。由此，能夠根據外透鏡模式下的來自中性粒子束鏡筒30的離子束30x的照射位置而更加準確地對準半透鏡模式下的中性粒子束30A的照射位置。　　[0031] 而且，在離子束的照射位置的調整結束之後，只要由模式切換控制部6B使中性粒子束鏡筒30的中性化機構35動作，向試樣200照射使離子束中性化後的中性粒子束30A來進行截面的精加工即可。另外，此時，只要利用光束照射設定單元6A將SEM鏡筒10的物鏡12a切換為半透鏡模式即可。　　[0032] 在上述的實施方式中，對半透鏡方式的SEM鏡筒10進行了說明，但對於透過對試樣台51施加電壓而在SEM鏡筒10的前端與試樣台51之間形成使電子束10A減速的電場的減速（retarding）方式的SEM鏡筒10，本發明也能發揮效果。　　本發明不限定於上述實施方式，當然也可以是包含在本發明的思想和範圍內的各種變形及其均等物。

[0033]

6A‧‧‧射束照射設定單元

6B‧‧‧模式切換控制部

10‧‧‧電子束鏡筒

10A‧‧‧電子束

10e‧‧‧電子束鏡筒的前端

12a‧‧‧物鏡

20‧‧‧集束離子束鏡筒

20A‧‧‧集束離子束

20e‧‧‧集束離子束鏡筒的前端

30‧‧‧中性粒子束鏡筒

30A‧‧‧中性粒子束

30e‧‧‧中性粒子束鏡筒的前端

30x‧‧‧離子束

100‧‧‧複合光束裝置

200‧‧‧試樣

P‧‧‧照射點

L1‧‧‧電子束鏡筒的前端與照射點P之間的距離

L2‧‧‧集束離子束鏡筒的前端與照射點P之間的距離

L3‧‧‧中性粒子束鏡筒的前端與照射點P之間的距離

[0013] 　　第1圖是本發明的實施方式的複合光束裝置的整體結構的示意圖。　　第2圖是各照射光束交叉的照射點的示意圖。　　第3圖是SEM鏡筒的結構的示意圖。　　第4圖是FIB鏡筒的結構的示意圖。　　第5圖是中性粒子束鏡筒的結構的示意圖。

Claims

一種複合光束裝置，其特徵為具有：　　電子束鏡筒，其用於對試樣照射電子束；　　集束離子束鏡筒，其用於對前述試樣照射集束離子束而形成截面；以及　　中性粒子束鏡筒，其加速電壓被設定得比前述集束離子束鏡筒低，用於對前述試樣照射中性粒子束而對前述截面進行精加工，　　前述電子束鏡筒、前述集束離子束鏡筒以及前述中性粒子束鏡筒被配置成各自的各照射束在照射點P上交叉。
如申請專利範圍第1項的複合光束裝置，其中，　　在將前述電子束鏡筒的前端與前述照射點P之間的距離設為L1，將前述集束離子束鏡筒的前端與前述照射點P之間的距離設為L2，將前述中性粒子束鏡筒的前端與前述照射點P之間的距離設為L3時，滿足L1＜L2＜L3的關係。
如申請專利範圍第1或2項的複合光束裝置，其中，　　還具有光束照射設定單元，　　前述電子束鏡筒具有使前述電子束會聚在前述試樣上的物鏡，該物鏡能夠選擇性地設定為外透鏡模式和半透鏡模式，　　前述中性粒子束鏡筒能夠選擇性地照射前述中性粒子束和該中性粒子束被離子化後的離子束，　　在前述物鏡被設定為前述外透鏡模式時，從前述中性粒子束鏡筒照射前述離子束。