TW202141556A - 帶電粒子束裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題] 提供一種帶電粒子束裝置，係透過適當地補正因試料的旋轉而引起的位置偏移而能夠抑制帶電粒子束的照射位置的變動。 帶電粒子束裝置(10)具有聚焦離子束鏡筒(17)、試料保持器(12)、支撐試料保持器(12)的載臺(31)、固定部旋轉機構、載臺驅動機構(33)和控制裝置(25)。試料保持器(12)具有固定試料(P)的固定部。固定部旋轉機構使固定部繞第1旋轉軸和第2旋轉軸的各軸旋轉。載臺驅動機構(33)使載臺(31)三維地平移且繞第3旋轉軸旋轉。控制裝置(25)取得補正值，該補正值對針對繞第1旋轉軸、第2旋轉軸和第3旋轉軸中的至少任意一個軸的旋轉的旋轉中心的位置變動進行補正。控制裝置(25)根據補正值使載臺(31)平移。

Description

帶電粒子束裝置
本發明有關帶電粒子束裝置。
以往，公知有如下的帶電粒子束裝置：為了透過照射聚焦離子束或電子束等帶電粒子束而立體地加工或觀察試料，使試料繞多個旋轉軸旋轉，由此變更帶電粒子束的入射角度(例如參閱專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2016-72089號專利公報
[發明欲解決之課題]
另外，在上述這種帶電粒子束裝置中，例如由於各旋轉軸的旋轉機構的機械精度和交叉等，繞各旋轉軸的旋轉的旋轉中心有時會發生變動。旋轉中心的變動導致產生帶電粒子束的照射位置的變動，因此，試料中的期望的加工位置或觀察位置可能變動。
本發明的目的在於，提供能夠透過適當地補正由於試料的旋轉而引起的位置偏移來抑制帶電粒子束的照射位置的變動的帶電粒子束裝置。 [解決課題之手段]
為了解決上述課題，本發明的帶電粒子束裝置，具備：帶電粒子束鏡筒，其係對試料照射帶電粒子束；試料保持器，其係具有固定前述試料的固定部；載臺，其係支撐前述試料保持器；固定部旋轉機構，其係使前述固定部以相對於前述載臺而獨立的方式繞第1旋轉軸和第2旋轉軸的各軸旋轉，該第2旋轉軸與和前述第1旋轉軸正交的方向平行；載臺驅動機構，其係使前述載臺與前述試料保持器一體地三維平移且繞第3旋轉軸旋轉；以及處理裝置，其係取得補正值，並根據前述補正值使前述載臺平移，藉此，對前述帶電粒子束在前述試料上的照射位置進行補正，該補正值係用於對繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸的旋轉的旋轉中心的位置變動進行補正。
在上述結構中，也可以是，將在繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸旋轉前和旋轉後的前述旋轉中心的位置設為旋轉前位置和旋轉後位置，對前述旋轉前位置相對於前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸各自的旋轉基準位置的向量、和前述旋轉後位置相對於前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸各自的旋轉基準位置的向量進行合成，從而得到前述補正值。
在上述結構中，也可以是，使前述旋轉中心在規定的閉合曲線上進行位置變動而得到前述補正值。
在上述結構中，也可以是，前述閉合曲線是橢圓。
在上述結構中，也可以是，前述帶電粒子束裝置還具備記憶部，該記憶部記憶列表資料，該列表資料係表示繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸的各軸的旋轉角度與前述補正值之間的對應關係；前述處理裝置從前述列表資料取得前述補正值。
在上述結構中，也可以是，前述處理裝置除了針對繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸的旋轉而對前述照射位置進行補正之外，還對前述試料相對於以下的照射基準位置的幾何學的位置偏移進行補正，該照射基準位置是針對前述固定部相對設定的。
在上述結構中，也可以是，在對前述試料照射前述帶電粒子束的過程中執行繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸的前述旋轉的情況下，前述處理裝置在旋轉執行後對前述照射位置進行補正。
在上述結構中，也可以是，除了前述平移和繞前述第3旋轉軸的前述旋轉之外，前述載臺驅動機構還使前述載臺與前述試料保持器一體地繞傾斜軸傾斜，前述傾斜軸處於旋轉中心的位置沒有變化的共心上。 [發明效果]
根據本發明，具有對與試料的旋轉有關的旋轉軸的旋轉中心的位置變動進行補正的處理裝置，由此，能夠抑制帶電粒子束的照射位置的變動。
以下，參閱附圖對本發明的實施方式的帶電粒子束裝置進行說明。
(帶電粒子束裝置) 圖1是示出實施方式中的帶電粒子束裝置10的結構的圖。圖2是示出帶電粒子束裝置10的控制裝置25的結構的圖。 如圖1所示，帶電粒子束裝置10具備：試料室11、試料保持器12、試料臺13、固定於試料室11的電子束鏡筒15、聚焦離子束鏡筒17和氣體離子束鏡筒19。 帶電粒子束裝置10例如具有二次帶電粒子檢測器21來作為固定於試料室11的檢測器。帶電粒子束裝置10具有向試料P的表面供給氣體的氣體供給部23。帶電粒子束裝置10具備：在試料室11的外部對帶電粒子束裝置10的動作進行綜合控制的控制裝置25、以及與控制裝置25連接的輸入裝置27和顯示裝置29。
另外，下面，三維空間中彼此正交的X軸、Y軸和Z軸的各軸方向是與各軸平行的方向。例如，Z軸方向與帶電粒子束裝置10的上下方向(例如垂直方向等)平行。X軸方向和Y軸方向跟與帶電粒子束裝置10的上下方向正交的基準面(例如水平面等)平行。
試料室11由能夠維持所需的減壓狀態的氣密構造的耐壓框體形成。試料室11能夠透過排氣裝置(圖示省略)進行排氣直至內部成為所需的減壓狀態。 試料保持器12固定試料P。試料保持器12使試料P以適當的角度繞規定的第1旋轉軸(F軸)和第2旋轉軸(S軸)的各軸旋轉。 實施方式中的試料保持器12在後面敘述。
試料臺13配置於試料室11的內部。試料臺13具備：支撐試料保持器12的載臺31、以及使載臺31與試料保持器12一體地三維平移且旋轉的載臺驅動機構33。 載臺驅動機構33例如具有使載臺31沿著X軸、Y軸和Z軸的各軸方向平移的3個平移機構(圖示省略)。如圖2所示，載臺驅動機構33例如具有使載臺31以適當的角度繞規定的第3旋轉軸(R軸)和傾斜軸(T軸)的各軸旋轉的2個旋轉機構(圖示省略)。第3旋轉軸(R軸)例如是針對載臺31相對設定的，在載臺31處於繞傾斜軸(T軸)的規定基準位置的情況下，第3旋轉軸(R軸)與帶電粒子束裝置10的上下方向平行。傾斜軸(T軸)例如與和帶電粒子束裝置10的上下方向正交的方向平行。載臺驅動機構33透過根據帶電粒子束裝置10的動作模式等從控制裝置25輸出的控制信號而被進行控制。
電子束鏡筒15對試料室11的內部的規定的照射區域內的照射物件照射電子束(EB)。電子束鏡筒15例如使電子束的出射端部15a(參閱圖1)在相對於帶電粒子束裝置10的上下方向傾斜了規定角度的第1傾斜方向上面向載臺31。電子束鏡筒15以使電子束的光軸15b與第1傾斜方向平行的方式被固定於試料室11。 電子束鏡筒15具備：產生電子的電子源、以及使從電子源射出的電子聚焦和偏轉的電子光學系統。電子光學系統例如具有電磁透鏡和偏轉器等。電子源和電子光學系統透過根據電子束的照射位置和照射條件等從控制裝置25輸出的控制信號被進行控制。
聚焦離子束鏡筒17對試料室11的內部的規定的照射區域內的照射物件照射聚焦離子束(FIB)。聚焦離子束鏡筒17例如使聚焦離子束的出射端部17a(參閱圖1)在帶電粒子束裝置10的上下方向上面向載臺31。聚焦離子束鏡筒17以使聚焦離子束的光軸17b與上下方向平行的方式被固定於試料室11。 聚焦離子束鏡筒17具有產生離子的離子源、以及使從離子源引出的離子聚焦和偏轉的離子光學系統。離子光學系統例如具備：聚束透鏡等第1靜電透鏡、靜電偏轉器、物鏡等第2靜電透鏡等。離子源和離子光學系統透過根據聚焦離子束的照射位置和照射條件等從控制裝置25輸出的控制信號而被進行控制。離子源例如是使用液體鎵等的液體金屬離子源、等離子體型離子源和氣體電場電離型離子源等。
氣體離子束鏡筒19對試料室11的內部的規定的照射區域內的照射物件照射氣體離子束(GB)。氣體離子束鏡筒19例如使氣體離子束的出射端部19a(參閱圖1)在與電子束鏡筒15不同的傾斜方向上面向載臺31，該傾斜方向是相對於帶電粒子束裝置10的上下方向傾斜了規定角度的第2傾斜方向。氣體離子束鏡筒19以使氣體離子束的光軸19b與第2傾斜方向平行的方式被固定於試料室11。 氣體離子束鏡筒19具有產生氣體離子的離子源、以及使從離子源引出的氣體離子聚焦和偏轉的離子光學系統。離子光學系統例如具備：聚束透鏡等第1靜電透鏡、靜電偏轉器、物鏡等第2靜電透鏡等。離子源和離子光學系統透過根據氣體離子束的照射位置和照射條件等從控制裝置25輸出的控制信號而被進行控制。離子源例如是PIG (Penning Ionization Gauge：潘寧電離)型離子源等，產生氬(Ar)氣等稀有氣體或氧氣等其他氣體的離子。
電子束鏡筒15的光軸15b、聚焦離子束鏡筒17的光軸17b和氣體離子束鏡筒19的光軸19b例如在試料臺13的上方的規定位置處交叉。 另外，電子束鏡筒15、聚焦離子束鏡筒17和氣體離子束鏡筒19的彼此的配置可以適當地調換。例如，電子束鏡筒15或氣體離子束鏡筒19也可以沿上下方向配置，聚焦離子束鏡筒17可以沿相對於上下方向傾斜的傾斜方向配置。
帶電粒子束裝置10使聚焦離子束或氣體離子束照射在照射物件的表面的同時進行掃描，由此，能夠執行被照射部的圖像化、基於濺射的各種加工(挖掘和修整加工等)、沉積膜的形成等。帶電粒子束裝置10能夠執行加工以將試料P形成為被透過電子顯微鏡用來進行透過觀察的試料片(例如薄片試料和針狀試料等)，並能夠執行加工以將試料P形成為用於透過電子束進行分析的分析試料片等。帶電粒子束裝置10能夠執行加工以將移設於試料片保持器的試料片形成為適合於用透過電子顯微鏡的進行透過觀察的所需厚度的薄膜。帶電粒子束裝置10能夠透過使聚焦離子束、氣體離子束或電子束照射在試料P、試料片和探針等照射物件的表面並同時進行掃描，來執行照射物件的表面的觀察。
如圖1所示，二次帶電粒子檢測器21檢測因照射聚焦離子束、氣體離子束或電子束而從照射物件產生的二次帶電粒子(二次電子和二次離子)。二次帶電粒子檢測器21與控制裝置25連接，從二次帶電粒子檢測器21輸出的檢測信號被發送到控制裝置25。 帶電粒子束裝置10所具有的檢測器不限於二次帶電粒子檢測器21，也可以具有其他檢測器。其他檢測器例如是EDS(Energy Dispersive X-ray Spectrometer：能量擴散X射線譜儀)檢測器、反射電子檢測器和EBSD(Electron Back-Scattering Diffraction：電子背散射衍射)檢測器等。EDS檢測器檢測因照射電子束而從照射物件產生的X線。反射電子檢測器檢測因照射電子束而從照射物件反射的反射電子。EBSD檢測器檢測因照射電子束而從照射物件產生的電子線後方散射衍射圖案。另外，二次帶電粒子檢測器21中的檢測二次電子的二次電子檢測器和反射電子檢測器也可以收納於電子束鏡筒15的框體內。
氣體供給部23固定於試料室11。氣體供給部23具有以面向載臺31的方式配置的氣體噴射部(噴嘴)。氣體供給部23將蝕刻用氣體和沉積用氣體等供給到照射對象。蝕刻用氣體根據照射物件的材質選擇性地促進聚焦離子束或氣體離子束對照射對象的蝕刻。沉積用氣體透過金屬或絕緣體等堆積物在照射物件的表面形成沉積膜。 氣體供給部23透過根據帶電粒子束裝置10的動作模式等從控制裝置25輸出的控制信號而被進行控制。
控制裝置25例如根據從輸入裝置27輸出的信號或透過預先設定的自動運轉控制處理而生成的信號等，對帶電粒子束裝置10的動作進行綜合控制。如圖2所示，控制裝置25例如具有對試料臺13的載臺驅動機構33進行控制的試料臺控制部41、對後述固定部旋轉機構67進行控制的試料保持器控制部43、對試料臺控制部41和固定部旋轉機構67進行綜合控制的控制部45、以及記憶部47。 控制裝置25例如是透過CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)等處理器執行規定的程式而發揮功能的軟體功能部。軟體功能部是具有CPU等處理器、記憶程式的ROM(Read Only Memory：唯讀記憶體)、暫時記憶資料的RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)和計時器等電子電路的ECU(Electronic Control Unit：電子控制單元)。控制裝置25的至少一部分也可以是LSI(Large Scale Integration：大型積體電路)等積體電路。
如圖1所示，輸入裝置27例如是輸出與操作者的輸入操作對應的信號的滑鼠和鍵盤等。 顯示裝置29顯示帶電粒子束裝置10的各種資訊、透過從二次帶電粒子檢測器21輸出的信號而生成的圖像資料、以及用於執行圖像資料的放大、縮小、移動和旋轉等操作的畫面等。
(試料保持器) 圖3是示意地示出實施方式中的試料保持器12的結構的圖。圖4是詳細地示出試料保持器12的結構的圖，是圖3所示的區域B的放大圖。例如如圖3所示，試料保持器12具備：基臺61、一對第1支撐部62、轉動臺63、一對第2支撐部64(參閱圖4)、傾斜臺65、固定部66和固定部旋轉機構67。 基臺61透過試料臺13的載臺31被支撐。基臺61例如透過設置於載臺31的定位機構(圖示省略)等被定位和固定於載臺31上。
一對第1支撐部62固定於基臺61。一對第1支撐部62配置成在針對基臺61相對設定的規定的第1方向D1上隔開規定間隔而彼此面對。第1方向D1例如是與基臺61的厚度方向正交的長度方向等。 一對第1支撐部62具有將轉動臺63支撐為能夠旋轉的支軸62a。支軸62a的中心軸線與和第1方向D1平行的第1旋轉軸(F軸)的中心軸線是同一條線。一對第1支撐部62的彼此的支軸62a向在第1方向D1上彼此面對面的方向突出並延伸。
轉動臺63例如配置於凹部61a，該凹部61a形成於基臺61的表面61A。轉動臺63具有一對軸承部63a，該一對軸承部63a與一對第1支撐部62的支軸62a連結以使該支軸62a能夠旋轉。轉動臺63經由一對軸承部63a而被支撐於一對第1支撐部62，由此，可以繞第1旋轉軸(F軸)旋轉適當的角度。
如圖4所示，一對第2支撐部64固定於轉動臺63。一對第2支撐部64配置成在針對基臺61相對設定的規定的第2方向D2上隔開規定間隔而彼此面對。第2方向D2例如是與第1方向D1的正交方向平行、且與基臺61的厚度方向正交的短邊方向等。 一對第2支撐部64具有將傾斜臺65支撐為能夠旋轉的輥64a和輥軸64b。輥64a和輥軸64b的中心軸線與和第2方向D2平行的軸線G是同一條線。 輥64a例如經由軸承等以能夠旋轉的方式與輥軸64b的末端部連結。一對第2支撐部64的彼此的輥軸64b向在第2方向D2上彼此面對的方向突出並延伸。
傾斜臺65例如配置於凹部63b，該凹部63b形成於轉動臺63的表面63A。傾斜臺65的外形例如是將圓柱體的一部分沿著與中心軸平行的剖面切掉而得到的、具有半圓狀的兩端面的柱狀等。傾斜臺65的軸線與第2方向D2平行。 傾斜臺65在與第2方向D2平行的軸線方向的兩端部具有引導部65a，該引導部65a供一對第2支撐部64的輥64a配置。引導部65a的外形例如是具有以一定的曲率半徑彎曲的壁面的凹槽狀等。引導部65a具有引導面65A，該引導面65A以一定的曲率半徑繞第2旋轉軸(S軸)彎曲，並且與輥64a的外周面接觸。透過引導面65A以不會打滑的方式對輥64a的旋轉進行引導，由此，傾斜臺65以適當的角度繞第2旋轉軸(S軸)旋轉。
傾斜臺65例如在軸線方向的兩端部之間且繞第2旋轉軸(S軸)彎曲的外周部具有蝸輪部65b。蝸輪部65b的節距圓的中心與引導面65A的曲率中心一起位於第2旋轉軸(S軸)的軸線上。傾斜臺65例如經由與蝸輪部65b嚙合的蝸杆(圖示省略)被施加繞第2旋轉軸(S軸)的旋轉驅動力。 傾斜臺65在軸線方向的兩端部之間具有與外周部連接的平面部65c。
固定部66固定試料P。固定部66固定於傾斜臺65的平面部65c。固定部66例如具有安裝有試料P的格柵66a。 如圖3所示，固定部旋轉機構67例如具有使固定部66以適當的角度繞規定的第1旋轉軸(F軸)和第2旋轉軸(S軸)的各軸旋轉的2個旋轉機構(圖示省略)。固定部旋轉機構67透過根據帶電粒子束裝置10的動作模式等從控制裝置25輸出的控制信號而被進行控制。
下面，對帶電粒子束裝置10的動作進行說明。 圖5是示意地示出帶電粒子束裝置10的試料臺13的載臺31和試料保持器12的固定部66的旋轉的圖。 載臺驅動機構33和固定部旋轉機構67分別例如在能夠忽略機械精度和交叉等的情況等理想的位置對準狀態下，使載臺31繞第3旋轉軸(R軸)和傾斜軸(T軸)的各軸，在旋轉中心的位置沒有變化的共心(eucentric)上旋轉，並且，使固定部66繞第1旋轉軸(F軸)和第2旋轉軸(S軸)的各軸，在旋轉中心的位置沒有變化的共心上旋轉。載臺驅動機構33例如沿著X軸、Y軸和Z軸的各軸方向使載臺31平移。
控制裝置25針對載臺驅動機構33和固定部旋轉機構67各自的旋轉動作，執行對試料P的幾何學的位置偏移進行補正的處理、以及對旋轉中心的位置變動進行補正的處理。 試料P的幾何學的位置偏移例如是由於試料P相對於固定部66的安裝位置和試料P的形狀等而引起的針對試料P的期望的照射位置與共心位置的幾何學的位置偏移。 旋轉中心的位置變動例如是由於機械精度和交叉等而引起的各旋轉軸和傾斜軸的旋轉中心的位置變動。
控制裝置25例如將用於對旋轉中心的位置變動進行補正的列表資料預先記憶在記憶部47中。列表資料例如是表示繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各軸的旋轉角度與補正值的對應關係的資料。補正值例如是與各旋轉軸的旋轉中心從如下的旋轉基準位置的偏移有關的空間向量，該旋轉基準位置是針對各旋轉軸的旋轉中心設定的規定的基準。旋轉基準位置例如是繞各旋轉軸的旋轉角度為規定值(例如零等)的情況下的旋轉中心的位置。繞各軸旋轉的旋轉中心的偏移不受繞其他軸的旋轉的影響。控制裝置25例如在繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的至少任意一個軸的旋轉被執行的情況下，根據繞各旋轉軸旋轉的旋轉角度的資訊參閱列表資料，由此取得補正值。在執行繞多個軸的旋轉的情況下，對各旋轉軸的補正值進行相加，取得最終的補正值。控制裝置25例如通超載臺驅動機構33使載臺31三維地平移，基於取得的補正值將旋轉中心的位置變動抵消掉，由此，對帶電粒子束在試料P上的照射位置進行補正。
圖6是在X-Y平面上示出針對試料保持器12的固定部66的繞S軸的旋轉的、旋轉中心的變動例的圖。圖7是在Y-Z平面上示出針對試料保持器12的固定部66的繞S軸的旋轉的、旋轉中心的變動例的圖。圖8是在X-Y平面上示出針對試料保持器12的固定部66的繞F軸的旋轉的、旋轉中心的變動例的圖。圖9是在Y-Z平面上示出針對試料保持器12的固定部66的繞F軸的旋轉的、旋轉中心的變動例的圖。 例如，使各旋轉軸的旋轉中心在三維空間內的規定的閉合曲線上進行位置變動，從而得到列表資料的補正值。規定的閉合曲線例如是橢圓。例如，根據透過預先對帶電粒子束裝置10實施的旋轉中心的位置變動的測定而取得的多個測定點(例如至少3個測定點等)，生成規定的閉合曲線。
控制裝置25例如針對繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的至少任意一個軸的旋轉，將在旋轉前和旋轉後的各旋轉軸的旋轉中心的位置設為旋轉前位置和旋轉後位置。控制裝置25根據旋轉前和旋轉後的各旋轉軸的旋轉角度，從列表資料取得補正值。控制裝置25從與各旋轉軸的旋轉前的旋轉角度對應的補正值取得旋轉前位置相對於旋轉基準位置的向量(移動前偏移量)，從與各旋轉軸的旋轉後的旋轉角度對應的補正值取得旋轉後位置相對於旋轉基準位置的向量(移動後偏移量)。控制裝置25使用對旋轉前位置的向量和旋轉後位置的向量進行合成而得到的合成向量作為新的補正值，使載臺驅動機構33進行動作，由此對旋轉中心的位置變動進行補正。
例如，在旋轉前的旋轉中心與旋轉基準位置不一致的情況下、即旋轉前的繞各旋轉軸的旋轉角度不是規定值(例如零等)的情況下，可以說，透過與旋轉前的旋轉角度對應的補正值進行的補正好比是復位，在該復位之後透過與旋轉後的旋轉角度對應的補正值進行的補正好比是新進行的補正。 例如，旋轉前的旋轉中心與旋轉基準位置一致的情況、即旋轉前的繞各旋轉軸的旋轉角度為規定值(例如零等)的情況相當於在上述合成向量中旋轉前位置的向量為零的情況。該情況下，不需要透過與旋轉前的旋轉角度對應的補正值進行補正、即不需要重定，而僅僅是透過與旋轉後的旋轉角度對應的補正值進行補正。
圖10是示出繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各軸的旋轉前後的例子的圖。 例如，在從第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各旋轉角度為0°、-30°和90°的第1狀態轉移到各旋轉角度為0°、30°和180°的第2狀態的情況下，伴隨著第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各旋轉角度的變化，旋轉中心被進行補正的方向(補正方向)發生變化。例如在針對第2旋轉軸(S軸)的旋轉中心進行補正的情況下，第1狀態下的補正方向為Z軸方向和X軸方向，與此相對，第2狀態下的補正方向為Z軸方向和Y軸方向。像這樣在補正方向在旋轉的前後發生變化的情況下，透過將使第1狀態變化為旋轉基準位置的第1補正量和使旋轉基準位置變化為第2狀態的第2補正量合成，得到移動後的補正量。例如，首先，取得用於使第2旋轉軸(S軸)的旋轉角度從第1狀態起成為零的第1補正量。接著，在反映了繞第3旋轉軸(R軸)的旋轉後，取得用於使第2旋轉軸(S軸)的旋轉角度從零變成第2狀態的第2補正量。透過將第1補正量和第2補正量合成而得到的補正量是從第1狀態到第2狀態的移動後的補正量。
例如，在從第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各旋轉角度為0°、-30°和90°的第1狀態向各旋轉角度為-90°、30°和90°的第3狀態轉移的情況下，伴隨著第1旋轉軸(F軸)和第2旋轉軸(S軸)的各旋轉角度的變化，旋轉中心被進行補正的方向(補正方向)發生變化。例如在針對第2旋轉軸(S軸)的旋轉中心進行補正的情況下，第1狀態下的補正方向為Z軸方向和X軸方向，與此相對，第3狀態下的補正方向為X軸方向和Y軸方向。像這樣在補正方向在旋轉的前後發生變化的情況下，透過將使第1狀態變化為旋轉基準位置的第1補正量和使旋轉基準位置變化為第3狀態的第3補正量合成，得到移動後的補正量。例如，首先，取得用於使第2旋轉軸(S軸)的旋轉角度從第1狀態起成為零的第1補正量。接著，在反映了繞第1旋轉軸(F軸)的旋轉後，取得用於使第2旋轉軸(S軸)的旋轉角度從零變成第3狀態的第3補正量。透過將第1補正量和第3補正量合成而得到的補正量是從第1狀態到第3狀態的移動後的補正量。
在圖11中，作為帶電粒子束裝置10的動作例的流程圖，示出對繞第1旋轉軸(F軸)和第2旋轉軸(S軸)中的至少任意一個軸的旋轉的旋轉中心的位置變動進行補正的處理。另外，對繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的至少任意一個軸的旋轉的旋轉中心的位置變動進行補正的處理也同樣。 首先，控制裝置25將總補正量初始化為零(步驟S01)。總補正量是對試料P的幾何學的位置偏移進行補正的補正量和對旋轉中心的位置變動進行補正的補正量(上述合成向量)的合計量。 接著，控制裝置25判定是否存在繞第1旋轉軸(F軸)或第2旋轉軸(S軸)的各軸的旋轉(擺動)(步驟S02)。 在該判定結果為“否”的情況下(步驟S02：否)，控制裝置25使處理結束。 另一方面，在該判定結果為“是”的情況下(步驟S02：是)，控制裝置25使處理進入步驟S03。
接著，作為步驟S03~步驟S05的一連串的迴圈處理，控制裝置25針對第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各軸取得移動前偏移量。 例如，首先，控制裝置25將對初始值為零的軸數參數NAx的當前時間點的值加上1而得到的值新設定為軸數參數NAx(步驟S03)。 接著，控制裝置25針對第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的與軸數參數NAx對應的任意一方，取得移動前偏移量(步驟S04)。 接著，控制裝置25判定軸數參數NAx是否小於規定的軸數(例如4)(步驟S05)。 在該判定結果為“是”的情況下(步驟S05：是)，控制裝置25使處理返回步驟S03。 另一方面，在該判定結果為“否”的情況下(步驟S05：否)，控制裝置25對軸數參數NAx進行初始化，使處理進入步驟S06。
接著，作為步驟S06~步驟S10的一連串的迴圈處理，控制裝置25針對第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各軸取得總補正量。 例如，首先，控制裝置25將對初始值為零的軸數參數NAx的當前時間點的值加上1而得到的值新設定為軸數參數NAx(步驟S06)。 接著，控制裝置25針對第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的與軸數參數NAx對應的任意一方，取得移動後偏移量(步驟S07)。 接著，控制裝置25針對第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的與軸數參數NAx對應的任意一方，取得對試料P的幾何學的位置偏移進行補正的補正量(幾何學的補正量)(步驟S08)。
接著，控制裝置25針對第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的與軸數參數NAx對應的任意一方，對透過移動前偏移量和移動後偏移量的向量合成而得到的合成向量與幾何學的補正量進行合計，取得總補正量(步驟S09)。 接著，控制裝置25判定軸數參數NAx是否小於規定的軸數(例如4)(步驟S10)。 在該判定結果為“是”的情況下(步驟S10：是)，控制裝置25使處理返回步驟S06。 另一方面，在該判定結果為“否”的情況下(步驟S10：否)，控制裝置25使處理進入步驟S11。
接著，控制裝置25使用各旋轉軸的總補正量使載臺驅動機構33進行動作，由此，對試料P的幾何學的位置偏移進行補正，並且對旋轉中心的位置變動進行補正(步驟S11)。然後，控制裝置25使處理結束。
如上所述，實施方式的帶電粒子束裝置10具有取得補正值的控制裝置25，該補正值對繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)中的至少任意一個軸的旋轉的旋轉中心的位置變動進行補正。由此，能夠適當地補正由於試料P的旋轉而引起的位置偏移，抑制帶電粒子束的照射位置的變動。例如，在試料P的精加工時等使試料P繞各旋轉軸旋轉的情況下，也能夠維持共心的狀態，高精度地進行所需的加工。 控制裝置25使用對旋轉前後的旋轉前位置的向量和旋轉後位置的向量進行合成而得到的合成向量使載臺驅動機構33進行動作，由此對旋轉中心的位置變動進行補正。由此，例如在旋轉前的旋轉中心與旋轉基準位置不一致的狀態下僅使用與旋轉角度對應的補正值的情況下、即不考慮移動前偏移量而僅使用移動後偏移量的情況下，無法適當地補正旋轉中心的位置變動，與此相對，本發明能夠進行恰當且高精度的補正。
控制裝置25取得透過使旋轉中心在規定的閉合曲線(例如橢圓等)上進行位置變動而得到的補正值，由此，能夠高精度地補正由於各旋轉軸的旋轉機構的機械精度和交叉等而引起的旋轉中心的位置變動。 控制裝置25從預先生成的列表資料取得補正值，由此，能夠迅速且容易地補正旋轉中心的位置變動。 控制裝置25在對旋轉中心的位置變動進行補正的基礎上，還對試料P的幾何學的位置偏移進行補正，由此，能夠高精度地補正帶電粒子束在試料P上的照射位置。
(變形例) 以下，對實施方式的變形例進行說明。 在上述實施方式中，控制裝置25在旋轉前的旋轉中心與旋轉基準位置不一致的情況下，使用根據旋轉前後的各旋轉軸的旋轉角度從列表資料取得的補正值生成合成向量，但是不限於此。 例如，控制裝置25也可以參閱預先生成的合成向量的列表資料，取得合成向量的資料作為針對旋轉中心的位置變動的補正值。
另外，在上述實施方式中，在對試料P照射帶電粒子束的過程中執行繞各旋轉軸的旋轉的情況下，控制裝置25可以在旋轉執行後對照射位置進行補正，或者也可以在旋轉執行的過程中對照射位置進行補正。
在上述實施方式中，帶電粒子束裝置10具有電子束鏡筒15、聚焦離子束鏡筒17和氣體離子束鏡筒19，但是不限於此。 例如，帶電粒子束裝置10也可以具有電子束鏡筒15、聚焦離子束鏡筒17和氣體離子束鏡筒19中的至少任意一方。
本發明的實施方式是作為例子而提示的，並不意圖限定發明的範圍。這些實施方式，係可以以其他各式各樣的形態來實施，在不逸脫發明的要旨的範圍內，可以進行種種的省略、置換、變更。這些實施方式或其變形，是與被包含在發明的範圍或要旨同樣，為被包含在申請專利範圍所記載的發明以及其均等的範圍者。
10:帶電粒子束裝置 11:試料室 12:試料保持器 13:試料臺 15:電子束鏡筒(帶電粒子束鏡筒) 17:聚焦離子束鏡筒(帶電粒子束鏡筒) 19:氣體離子束鏡筒(帶電粒子束鏡筒) 25:控制裝置(處理裝置) 31:載臺 33:載臺驅動機構 47:記憶部 61:基臺 62:第1支撐部 63:轉動臺 64:第2支撐部 65:傾斜臺 66:固定部 67:固定部旋轉機構
[圖1]是示出本發明的實施方式中的帶電粒子束裝置的結構的圖。 [圖2]是示出本發明的實施方式中的帶電粒子束裝置的控制裝置的結構的圖。 [圖3]是示意地示出本發明的實施方式中的帶電粒子束裝置的試料保持器的結構的圖。 [圖4]是詳細地示出圖3所示的試料保持器的結構的圖。 [圖5]是示意地示出本發明的實施方式中的帶電粒子束裝置的載臺和固定部的旋轉的圖。 [圖6]是在X-Y平面上示出本發明的實施方式中的試料保持器的固定部繞S軸的旋轉的旋轉中心的變動例的圖。 [圖7]是在Y-Z平面上示出本發明的實施方式中的試料保持器的固定部繞S軸的旋轉的旋轉中心的變動例的圖。 [圖8]是在X-Y平面上示出本發明的實施方式中的試料保持器的固定部繞F軸的旋轉的旋轉中心的變動例的圖。 [圖9]是在Y-Z平面上示出本發明的實施方式中的針對試料保持器的固定部的繞F軸的旋轉的旋轉中心的變動例的圖。 [圖10]是示出本發明的實施方式中的繞第1旋轉軸(F軸)、第2旋轉軸(S軸)和第3旋轉軸(R軸)的各軸的旋轉前後的例子的圖。 [圖11]是示出本發明的實施方式中的帶電粒子束裝置的動作例的流程圖。
10:帶電粒子束裝置
11:試料室
12:試料保持器
13:試料臺
15:電子束鏡筒(帶電粒子束鏡筒)
15a:出射端部
17:聚焦離子束鏡筒(帶電粒子束鏡筒)
17a:出射端部
19:氣體離子束鏡筒(帶電粒子束鏡筒)
19a:出射端部
21:二次帶電粒子檢測器
23:氣體供給部
25:控制裝置(處理裝置)
27:輸入裝置
29:顯示裝置
31:載臺
33:載臺驅動機構
EB:照射物件照射電子束
FIB:照射物件照射聚焦離子束
GB:照射物件照射氣體離子束
P:試料

Claims (8)

  1. 一種帶電粒子束裝置，具備： 帶電粒子束鏡筒，其係對試料照射帶電粒子束； 試料保持器，其係具有固定前述試料的固定部； 載臺，其係支撐前述試料保持器； 固定部旋轉機構，其係使前述固定部以相對於前述載臺而獨立的方式繞第1旋轉軸和第2旋轉軸的各軸旋轉，該第2旋轉軸與和前述第1旋轉軸正交的方向平行； 載臺驅動機構，其係使前述載臺與前述試料保持器一體地三維平移且繞第3旋轉軸旋轉；以及 處理裝置，其係取得補正值，並根據前述補正值使前述載臺平移，藉此，對前述帶電粒子束在前述試料上的照射位置進行補正，該補正值係用於對繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸的旋轉的旋轉中心的位置變動進行補正。
  2. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其中， 將在繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸旋轉前和旋轉後的前述旋轉中心的位置設為旋轉前位置和旋轉後位置，對前述旋轉前位置相對於前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸各自的旋轉基準位置的向量、和前述旋轉後位置相對於前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸各自的旋轉基準位置的向量進行合成，從而得到前述補正值。
  3. 如請求項2的帶電粒子束裝置，其中， 前述補正值乃是使前述旋轉中心在規定的閉合曲線上進行位置變動而得到的。
  4. 如請求項3的帶電粒子束裝置，其中， 前述閉合曲線是橢圓。
  5. 如請求項1~4中任一項的帶電粒子束裝置，其中， 前述帶電粒子束裝置還具備記憶部，該記憶部記憶列表資料，該列表資料係表示繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸的各軸的旋轉角度與前述補正值之間的對應關係； 前述處理裝置從前述列表資料取得前述補正值。
  6. 如請求項1~5中任一項的帶電粒子束裝置，其中， 前述處理裝置除了針對繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸的旋轉而對前述照射位置進行補正之外，還對前述試料相對於以下的照射基準位置的幾何學的位置偏移進行補正，該照射基準位置是針對前述固定部相對設定的。
  7. 如請求項1~6中任一項的帶電粒子束裝置，其中， 在對前述試料照射前述帶電粒子束的過程中執行繞前述第1旋轉軸、前述第2旋轉軸和前述第3旋轉軸中的至少任意一個軸的前述旋轉的情況下，前述處理裝置在旋轉執行後對前述照射位置進行補正。
  8. 如請求項1~7中任一項的帶電粒子束裝置，其中， 除了前述平移和繞前述第3旋轉軸的前述旋轉之外，前述載臺驅動機構還使前述載臺與前述試料保持器一體地繞傾斜軸傾斜，前述傾斜軸是旋轉中心的位置不變化的共心的軸。
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