WO2014030433A1 - 複合荷電粒子線装置 - Google Patents

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恒典 野間口
寿英 揚村
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Definitions

  • the present invention relates to a composite charged particle beam apparatus including a plurality of charged particle beam apparatuses.
  • a composite charged particle beam system equipped with both a scanning electron microscope (SEM) and a focused ion beam (FIB) has a high resolution on-site for processing (or processing) an area processed using a focused ion beam.
  • SEM observation is a feature. Therefore, it has become an indispensable tool in various industrial fields such as semiconductor field, material field, and medical field that require nanometer-order microfabrication, such as preparation of transmission electron microscope observation samples.
  • Cited Document 1 discloses an objective lens for an electron microscope system in which a magnetic field outside the objective lens is minimal.
  • the present inventors have obtained the following knowledge.
  • the sample may be positioned on the optical axis of the SEM. Therefore, the distance between the sample and the charged particle beam column is appropriately changed depending on the application. For example, when observing with high resolution, the sample is observed closer to the charged particle beam column.
  • the positions where SEM observation and FIB processing can be performed without moving the sample are the SEM optical axis and the FIB optical axis.
  • the point where crosses (cross point) is limited to one point. Therefore, the FIB-SEM apparatus is generally used at a cross point, and the distance between the sample and each charged particle beam column end is fixed.
  • the present invention provides a composite charged particle beam apparatus including two or more charged particle beam columns, which enables high-resolution observation while a sample is placed at a cross-point position. To do.
  • the present invention has the following configuration.
  • a composite charged particle beam apparatus including a plurality of charged particle beam columns, a plurality of parts are arranged at a position of an intersection where the optical axes of the plurality of columns intersect to form a tip of an objective lens in the charged particle beam column.
  • a composite charged particle beam apparatus characterized in that it is detachable and the component can change the distance between the intersection and the charged particle beam column tip.
  • Schematic diagram in the first embodiment Enlarged view near the crosspoint Example of fixing the tip of the objective lens Example with different parts attached to the tip of the objective lens Example of a GUI screen that clearly shows the type of part at the tip of the objective lens Example of a GUI screen that clearly shows the movable range of each unit Example of warning or error screen Example when the tip of the objective lens is a unit
  • Schematic diagram in the second embodiment Schematic diagram in the third embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a composite charged particle beam apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view near the cross point.
  • a composite charged particle beam apparatus includes an ion beam column 101a, an ion beam column controller 131 for controlling the ion beam column 101a, an electron beam column 102a, and an electron for controlling the electron beam column 102a. Occurs when the sample 103 is irradiated with the beam column controller 132, the sample stage 104 on which the sample 103 can be placed, the sample stage controller 134, the sample chamber 105, and the electron beam 102b or the ion beam 101b.
  • a GUI screen 153 for control, one or more displays 152 for displaying the status of the apparatus, acquired information (including images), and the like are provided. Note that the state of the apparatus, acquired information, and the like may be included in the GUI screen 153.
  • the ion beam column 101a is a system that includes all the components necessary for FIB, such as an ion source for generating an ion beam, a lens for focusing the ion beam, and a deflection system for scanning and shifting the ion beam. It is.
  • the electron beam column 102a includes all components necessary for SEM, such as an electron source for generating an electron beam, a lens for focusing the electron beam, and a deflection system for scanning and shifting the electron beam. It is a system that includes.
  • the tip of the objective lens of the electron beam column 102a is composed of a detachable component 108.
  • the ion beam column 101a and the electron beam column 102a are mounted in the sample chamber 105, and the ion beam 101b that has passed through the ion beam column 101a and the electron beam 102b that has passed through the electron beam column 102a are mainly light beams of the ion beam column. Focus is made on the intersection (cross point 171) of the axis 101c and the optical axis 102c of the electron beam column. In addition, gallium ions are generally used for the ion beam 101b, but any ion species may be used for processing purposes.
  • the ion beam is not limited to a focused ion beam, and may be a broad ion beam.
  • the ion beam column 101a is vertically arranged and the electron beam column 102a is inclined.
  • the present invention is not limited to this, and the ion beam column 101a is inclined and the electron beam column 102a is vertically arranged. May be. Further, both the ion beam column 101a and the electron beam column 102a may be inclined.
  • a triple column configuration including a Ga focused ion beam column, an Ar focused ion beam column, and an electron beam column may be employed.
  • the sample stage 104 can be moved in a plane or rotated. In addition, it is possible to move a position necessary for ion beam processing and observation to an ion beam irradiation position or to an electron beam observation position.
  • the part 108 that forms the tip of the objective lens preferably has a total length of 35 mm or less.
  • Detectors 106 and 107 are mounted on electron beam column 102a and sample chamber 105, respectively.
  • Each of the detector controllers 136 and 137 includes a circuit or an arithmetic processing unit that performs arithmetic processing on the detection signal to form an image.
  • the detectors 106 and 107 may be composite charged particle detectors that can detect not only electrons but also ions.
  • the sample chamber 105 includes a third electron detector, a STEM detector, a backscattered electron detector, a low energy loss electron detector as the second, third, fourth and fifth detectors.
  • a detector such as a detector may be mounted.
  • a mass analyzer or the like may be mounted.
  • the sample chamber 105 is equipped with a gas deposition unit, a micro sampling unit, and the like.
  • Each drive mechanism such as a deposition unit and a micro sampling unit also has a controller.
  • a gas deposition unit used for production of a protective film and marking can store a deposit gas that forms a deposited film by irradiation with a charged particle beam, and can supply the deposited gas from the tip of a nozzle as necessary.
  • the microsampling unit that picks up a specific portion of the sample by using the processing and cutting of the sample by FIB includes a probe that can be moved in the sample chamber 105 by the probe driving unit.
  • the probe is used for extracting a small sample piece formed on a sample or for supplying a potential to the sample by bringing it into contact with the sample surface. Furthermore, a cold trap or an optical microscope may be mounted in the sample chamber 105. As the sample 103, in addition to a semiconductor sample, steel, light metal, polymer polymer, and the like are assumed.
  • the integrated computer 130 and each controller can communicate with each other.
  • Fig. 3 (a) shows an example of fixing with screws. Fixing is possible with one screw, but it is better to use two or more screws in consideration of stability. Furthermore, considering the position adjustment of the parts at the time of assembly, it is preferable to fix using three or four screws. This is because the use of three or four screws has the advantage that the position of the component 308a can be adjusted by the degree of tightening of the screws.
  • Fig. 3 (b) shows an example of cutting a screw on the part 308b itself. There is an advantage that the number of parts by fixing does not increase.
  • Fig. 3 (c) shows an example of fixing by aligning the grooves and protrusions.
  • the component 308c is provided with a protrusion and the objective lens body is provided with a groove. Thereby, desorption can be performed more easily.
  • the sample stage 104 is adjusted so that the sample 103 is positioned at the cross point 171. Therefore, the position of the sample stage 104 in the optical axis direction is basically fixed. That is, the WD is basically determined by the mounting position of the ion beam column and the electron beam column. However, the WD can be changed by configuring the tip of the objective lens of the electron beam column 102a with the detachable component 108. That is, the WD is changed by changing the lower surface of the objective lens without moving the position of the sample stage 104. For example, as shown in FIG.
  • the part 408a at the tip of the objective lens is lengthened, and the detection range of the sample stage drive range, detector 107, and X-ray detector 109 exceeds the resolution. If priority is given to efficiency, the part 408b at the tip of the objective lens may be shortened. Further, when the component 408b at the tip of the objective lens is shortened, the driving range of the deposition unit and the microsampling unit can be expanded. In addition, a cold trap can be brought closer to the sample. That is, the versatility of the composite charged particle beam apparatus can be expanded. Furthermore, it is convenient if the display of the GUI screen 153 changes for each position of the objective lens tip. For example, clearly indicate the type of objective lens installed (Fig.
  • the clarification method may be a display using characters or numerical values, or may be a graphic or color illustration. Both of them may be displayed.
  • Gas emitted from the sample, sputtered particles by an ion beam, or the like adheres to a component in the vicinity of the sample.
  • the attached particles may deteriorate the performance of the charged particle beam apparatus.
  • the primary beam may be bent or electrons emitted from the sample may be bent by an insulator attached to the tip of the objective lens. In such a case, it is necessary to clean the objective lens and further exchange the objective lens set. Also, there is a risk that the cleaning operation may damage the objective lens during the operation.
  • the tip of the objective lens of the electron beam column 102a with the detachable component 108, it is possible to take measures such as replacement for contamination and damage of the tip of the objective lens. This makes it possible to repair the contamination and damage of the objective lens tip with ease and at a lower risk than before.
  • the material of the parts existing in the vicinity of the sample has a great influence on the composition analysis of the sample. For example, when X-ray analysis is performed, if the same substance as the element to be detected is used for the component 108 at the tip of the objective lens, it cannot be distinguished whether the signal is from the sample or the tip from the objective lens.
  • the clarification method may be a display using characters or numerical values, or may be illustrated. Both of them may be displayed.
  • “Obj Type SEM ” means information about the electron beam column 102a
  • “Long Type” means a long part
  • “, Carbon coating” means a part coated with carbon. is doing.
  • “WD SEM ” displays the working distance from the sample to the tip of the column.
  • FIG. 6 shows an example of a GUI screen that clearly indicates the movable range of each unit. In this GUI, the movable range of the stage and the movable range of UnitA (for example, a deposition unit, a microsampling probe, etc.) are indicated by numerical values.
  • the objective lens on the SEM side is described, but the same can be said on the FIB side.
  • the component forming the tip of the objective lens may be a unit (FIG. 8) composed of a plurality of components, or may be divided into a plurality of components (or units).
  • the description has been made on the composite charged particle beam apparatus including the ion beam column and the electron beam column, but the combination of the charged particle beam columns is not limited.
  • the present invention may be applied to an apparatus including two or more electron beam columns or an apparatus including two or more ion beam columns.
  • FIG. 9 shows a configuration of a composite charged particle beam apparatus according to the second embodiment.
  • the configuration of the composite charged particle beam apparatus according to the second embodiment is that the tip of the objective lens of the electron beam column 902a is not detachable, but includes a drive mechanism that drives the entire electron beam column. It differs from the device configuration in The other points are almost the same as the apparatus configuration in the first embodiment.
  • the drive mechanism can drive the entire electron beam column while maintaining the vacuum in the sample chamber. According to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as the “effect related to the ability to change the WD” described in the first embodiment. Further, in the case of this embodiment, there is an advantage that the WD can be changed during SEM observation or FIB processing.
  • the display of the GUI screen changes for each position of the tip of the objective lens.
  • the entire electron beam column is driven.
  • the objective lens may be driven, or a part of the objective lens or the objective lens is included. A part of the column may be driven.
  • the combination of charged particle beam columns is not limited.
  • FIG. 10 shows a configuration of a composite charged particle beam apparatus according to the third embodiment.
  • the configuration of the composite charged particle beam apparatus in the third embodiment is a mechanism in which flanges 010 having different sizes are provided between the objective lens and the sample chamber, instead of the tip of the objective lens of the electron beam column 002a being detachable. Is different from the apparatus configuration in the first embodiment. The other points are almost the same as the apparatus configuration in the first embodiment. According to the present embodiment, it is possible to obtain the same effect as the “effect related to the ability to change the WD” described in the first embodiment. Also in this example, as in the first embodiment, it is convenient if the display of the GUI screen changes for each position of the tip of the objective lens.
  • the combination of charged particle beam columns is not limited.
  • the shape of the objective lens tip can be changed according to the application. As a result, the width of the sample that can be handled in one composite charged particle beam apparatus is expanded. That is, the convenience of the apparatus is dramatically improved.
  • Ion beam column 101b Ion beam 101c: Optical axis of ion beam column 102a, 902a, 002a: Electron beam column 102b: Electron beam 102c: Optical axis of electron beam column 103: Sample 104: Sample stage 105: Sample room 106, 107: Detector 108, 308a, 308b, 308c, 308d, 308e, 408a, 408b, 808: Detachable parts 109: X-ray detector 130: Integrated computer 131: Ion beam column controller 132: Electron beam column controller 134: Sample stage controller 136, 137: Detector controller 139: X-ray detector controller 151: Controller (keyboard, mouse, etc.) 152: Display 153: GUI screen 171: Cross point 010: Flange

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Abstract

　本発明は、２つ以上の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、試料をクロスポイントの位置に置いたまま高分解能観察を可能にする複合荷電粒子線装置を提供する。　本発明は、以下の構成を有する。複数の荷電粒子線カラム（１０１ａ，１０２ａ）を備える複合荷電粒子線装置において、前記複数のカラムの光軸が交わる交点（１７１）の位置に試料（１０３）を配置し、前記荷電粒子線カラム（１０２ａ）における対物レンズの先端を形成する部品（４０８ａ，４０８ｂ）が着脱可能であり、前記部品（４０８ａ，４０８ｂ）を交換することにより、前記交点（１７１）と前記荷電粒子線カラム先端との距離を変更できることを特徴とする複合荷電粒子線装置。

Description

複合荷電粒子線装置
　本発明は、複数の荷電粒子線装置を備えた複合荷電粒子線装置に関する。
　走査型電子顕微鏡（SEM）と集束イオンビーム（FIB）の両方を備えた複合荷電粒子線装置は、集束イオンビームを用いて加工した（または、加工している）領域を、その場で高分解能SEM観察できるという特徴を有する。そのため、透過型電子顕微鏡観察用試料の作製を初め、ナノメートルオーダーの微細加工が要求される半導体分野や材料分野、医用分野といった様々な産業分野において必須のツールとなっている。
　引用文献１では、対物レンズの外部の磁界が最小限である電子顕微鏡システムのための対物レンズが開示されている。
特開2011-222525号公報
　本発明者が、複合荷電粒子線装置について鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
荷電粒子線カラムを1つのみ備える装置、例えばSEMの場合、SEMの光軸上に試料が位置すればよい。そのため、試料と荷電粒子線カラムの距離は、用途に応じて適宜変更される。例えば、高分解能で観察したい場合には、試料をより荷電粒子線カラムに近づけて観察する。
　一方、荷電粒子線カラムを2つ以上備える装置、例えばSEMとFIBを備える装置の場合には、試料を動かすことなくSEM観察とFIB加工を実施できる位置は、SEMの光軸とFIBの光軸が交差するポイント（クロスポイント）ただ一点に限られる。そのため、FIB-SEM装置ではクロスポイントでの使用が一般的であり、試料と各荷電粒子線カラム端の距離は固定である。
　荷電粒子線カラムを2つ以上備える装置においても、試料をクロスポイント以外の位置に配置することは可能であるが、その場合にはどちらか一方の荷電粒子線カラムのみを使用することになる。例えば、FIB-SEM装置において、試料をSEMカラムに近づけると、SEMのみの使用に限られる。FIBによる加工を行うためには、再度、試料をクロスポイントに移動する必要がある。
　本発明は、上記課題に鑑み、2つ以上の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、試料をクロスポイントの位置に置いたまま高分解能観察を可能にする複合荷電粒子線装置を提供する。
　本発明は、以下の構成を有する。複数の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、前記複数のカラムの光軸が交わる交点の位置に試料を配置し、前記荷電粒子線カラムにおける対物レンズの先端を形成する複数の部品が着脱可能であり、前記部品は、前記交点と前記荷電粒子線カラム先端との距離を変更できることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
　他の実施例については、発明を実施するための形態の欄で述べる。
　本発明によれば、2つ以上の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、各荷電粒子線カラムの光軸が交差するポイントと各荷電粒子線カラム端との距離を変更することで、試料をクロスポイントの位置に置いたまま高分解能観察が可能になる。
第１の実施形態における概略図 クロスポイント付近の拡大図 対物レンズ先端の部品の固定例 対物レンズ先端に異なる部品を取り付けた例 対物レンズ先端の部品のタイプを明示するGUI画面の例 各ユニットの可動範囲を明示するGUI画面の例 警告またはエラー画面の一例 対物レンズの先端の部品がユニットであるときの例 第２の実施形態における概略図 第３の実施形態における概略図
　本発明の新規な特徴と効果について図面を参酌して説明する。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
〔複合荷電粒子線装置の構成〕
　まず、本実施例における装置構成について述べる。図1は、本実施例における複合荷電粒子線装置の概略図である。図２は、クロスポイント付近の拡大図である。
図1において、複合荷電粒子線装置は、イオンビームカラム101aと、イオンビームカラム101aを制御するためのイオンビームカラム制御器131と、電子ビームカラム102aと、電子ビームカラム102aを制御するための電子ビームカラム制御器132と、試料103を載置することが可能な試料ステージ104と、試料ステージ制御器134、試料室105と、電子ビーム102bまたはイオンビーム101bを試料103に照射した際に発生する電子を検出するための検出器106、107と、各々の検出器を制御する検出器制御器136、137と、X線検出器109と、X線検出器を制御するX線検出器制御器139と、複合荷電粒子線装置全体の動作を制御する統合コンピュータ130と、オペレータが照射条件や試料ステージの位置といった各種指示等を入力するコントローラ（キーボード、マウスなど）151と、装置をコントロールするためのGUI画面153や装置の状態、取得した情報（画像を含む）等を表示する1つまたは複数のディスプレイ152とを備えている。尚、装置の状態や取得した情報等は、GUI画面153に含まれてもよい。
　イオンビームカラム101aは、イオンビームを発生するためのイオン源や、イオンビームを集束するためのレンズ、イオンビームを走査、シフトするための偏向系など、FIBに必要な構成要素を全て含んだ系である。同様に、電子ビームカラム102ａは、電子ビームを発生するための電子源や、電子ビームを集束するためのレンズ、電子ビームを走査、シフトするための偏向系など、SEMに必要な構成要素を全て含んだ系である。また、電子ビームカラム102ａの対物レンズ先端は、着脱可能な部品108で構成される。
　そして、イオンビームカラム101aと電子ビームカラム102aは、試料室105に搭載され、イオンビームカラム101aを通過したイオンビーム101bと電子ビームカラム102aを通過した電子ビーム102bは、主にイオンビームカラムの光軸101cと電子ビームカラムの光軸102cとの交点（クロスポイント171）にフォーカスされる。また、イオンビーム101bは、一般にガリウムイオンが使用されるが、加工する目的においてイオン種は問わない。また、イオンビームは、集束イオンビームに限られず、ブロードなイオンビームでもよい。
　尚、本実施例では、イオンビームカラム101aを垂直配置し、電子ビームカラム102aを傾斜配置しているが、これに限られず、イオンビームカラム101aを傾斜配置し、電子ビームカラム102aを垂直配置してもよい。また、イオンビームカラム101aと電子ビームカラム102aの双方を傾斜配置してもよい。また、Ga集束イオンビームカラム、Ar集束イオンビームカラム、及び電子ビームカラムを備えた、トリプルカラム構成としてもよい。
　試料ステージ104は、平面移動や回転移動が可能である。また、イオンビームの加工や観察に必要な箇所をイオンビーム照射位置に移動させたり、電子ビームによる観察位置に移動させたりもできる。
対物レンズの先端を形成する部品108は、電子ビームカラム102 a、イオンビームカラム101a、試料ステージ104を考慮し、全長が35mm以下であることが望ましい。
　検出器106、107は、それぞれ電子ビームカラム102a、試料室105に搭載されている。また、各検出器制御器136、137は、検出信号を演算処理し、画像化する回路または演算処理部を備える。尚、検出器106、107には、電子だけでなくイオンの検出も可能な複合荷電粒子検出器を用いてもよい。また、試料室105には、検出器107以外に、第2、第3、第4、第5の検出器として、三次電子検出器やSTEM検出器、後方散乱電子検出器、低エネルギー損失電子検出器などの検出器を搭載してもよい。さらに、X線検出器109の他に質量分析器などを搭載してもよい。
　試料室105には、上記以外にも、ガスデポジションユニット、マイクロサンプリングユニットなどが搭載されている。そして、デポジションユニット、及びマイクロサンプリングユニットといった各駆動機構も制御器を各々に持つ。保護膜作製やマーキングに使用されるガスデポジッションユニットは、荷電粒子ビームの照射により堆積膜を形成するデポガスを貯蔵し、必要に応じてノズル先端から供給することができる。FIBによる試料の加工や切断との併用により、試料の特定箇所をピックアップするマイクロサンプリングユニットは、プローブ駆動部によって試料室105内を移動できるプローブを含む。プローブは、試料に形成された微小な試料片を摘出したり、試料表面に接触させて試料へ電位を供給したりすることに利用される。さらに、試料室105には、コールドトラップや光学顕微鏡などを搭載してもよい。尚、試料103としては、半導体試料の他、鉄鋼、軽金属、及びポリマー系高分子等も想定される。また、統合コンピュータ130および各制御器は、互いに通信可能である。
〔対物レンズ先端の固定方法〕
　対物レンズ先端の部品108の固定方法は、ネジによる固定方法や、部品そのものにネジを切る方法、圧着による固定方法など様々考えられる。ここでは、その一例について記載する。
　図3（a）には、ネジによる固定例を示す。1本のネジを用いれば固定は可能であるが、安定性を考慮すると2本以上のネジを用いる方がよい。さらに、組み立て時の部品の位置調整を考慮すると3本ないしは4本のネジを用いて固定する方が望ましい。何故なら、3本ないし4本のネジを用いた場合には、互いのネジの締め込み具合によって部品308aの位置を調整できるという利点を持つためである。
　図3（b）には、部品308b自体にネジを切る例を示す。固定による部品点数が増えないという利点がある。
　図3（c）には、溝と突起を合わせることで固定する例を示す。図3（c）では、部品308cに突起、対物レンズ本体に溝を設けているが、その逆でも構わない。これにより、より簡便に脱着が可能となる。
　上記以外にも、部品308dを引っかけて固定する方法（図3（d））や、部品308eを引っ張り上げる方法（図3（e））、着脱可能な接着材を用いた固定方法など様々な方法が考えられる。また、部品108を固定する目的において複数の方法を組み合わせても構わない。
電子ビームカラム102ａの対物レンズ先端を着脱可能な部品108で構成する効果について述べる。
対物レンズの先端を着脱可能な部品で構成することで、用途に応じて異なる構造の対物レンズ先端を装着することができる。その結果、例えば、（１）試料と対物レンズ下面までの距離（Working Distance : WD）を変更することができる（２）対物レンズ先端が損傷した場合や汚染された場合の修復が容易となる（３）異なる材質の対物レンズ先端を複数用意することでシステムピークに対応できる、という効果が得られる。下記、各効果について詳細に説明する。
〔（１）WDを変更することができることに関する効果〕
一般にWDを短くするとSEMの分解能は向上する。一方で、WDを短くすると試料室に搭載された検出器107やX線検出器109の検出効率が低下する。そのため、用途に応じてWDを変更することが望まれる。1つの荷電粒子線カラムが搭載されている汎用SEM装置の場合には、試料ステージを動かすことで対応でき、日常的に行われている。しかし、2つ以上の荷電粒子線カラムが搭載されているFIB-SEM装置の場合には、クロスポイント171に試料103が位置するように試料ステージ104は調整される。そのため、光軸方向の試料ステージ104の位置は基本的に固定である。即ち、WDは、イオンビームカラムと電子ビームカラムの搭載位置によって基本的に決まってしまう。しかし、電子ビームカラム102ａの対物レンズ先端を着脱可能な部品108で構成することで、WDを変更することができる。即ち、試料ステージ104の位置を動かすことなく、対物レンズ下面を変えることでWDを変更する。例えば、図4に示すように、高分解能観察が重要になる場合には、対物レンズ先端の部品408aを長くし、分解能よりも試料ステージの駆動範囲や検出器107やX線検出器109の検出効率を優先したい場合には、対物レンズ先端の部品408bを短くすればよい。
また、対物レンズ先端の部品408b を短くした場合、デポジションユニットやマイクロサンプリングユニットの駆動範囲も広げることができる。その他、コールドトラップなどもより試料に近づけることができる。即ち、複合荷電粒子線装置の汎用性を広げることができる。
さらに、対物レンズ先端の位置ごとにGUI画面153の表示が変わると便利である。例えば、取り付けられている対物レンズの種類を明示したり（図4）、クロスポイントと各荷電粒子線カラム端との距離を明示したり（図4）、対物レンズの種類ごとに各ユニットの駆動範囲を明示したり（図5）する機能があると便利である。尚、明示方法は、文字や数値による表示であってもよいし、図形や色といった図示であってもよい。また、その両方が表示されていてもよい。
〔（２）対物レンズ先端が損傷した場合や汚染された場合に対する修復容易さについて〕　試料近傍にある部品には、試料から放出されるガスやイオンビームによるスパッタ粒子などが付着する。その付着物により、荷電粒子線装置の性能が劣化する場合がある。例えば、対物レンズ先端に付着した絶縁物によって、一次ビームが曲げられたり、試料からの放出電子が曲げられたり、といったことが起こりうる。そのような場合、対物レンズのクリーニング、さらには対物レンズ一式を交換といった作業が必要となる。また、クリーニング作業には、作業時に対物レンズを傷をつけてしまうといったリスクもある。
　しかし、電子ビームカラム102ａの対物レンズ先端を着脱可能な部品108で構成することで、対物レンズ先端の汚染および損傷に対して、交換という対応をとることができる。これにより、これまでよりも容易かつ低リスクで対物レンズ先端の汚染および損傷に対する修復が可能となる。
〔（３）異なる材質の対物レンズ先端を複数用意することでシステムピークに対応できる効果について〕
試料近傍に存在する部品の材質は、試料の組成分析に大きな影響を与える。例えば、X線分析を行う際、検出したい元素と同じ物質が、対物レンズ先端の部品108に用いられていると、試料からの信号なのか対物レンズ先端からの信号なのかの区別がつかない。その対応策として、対物レンズ先端に分析したい元素を含まない材質のメッキを施すなどの方法がある。しかし、分析する試料が多岐にわたるとメッキによる対応も困難となる。
しかし、電子ビームカラム102ａの対物レンズ先端を着脱可能な部品108で構成することで、異なるメッキを施した対物レンズ先端の部品を用意することができる。即ち、分析対象に合わせて、対物レンズ先端の部品を交換することが可能となる。これにより、元素分析の幅を飛躍的に改善することができる。
　また、取り付けられている対物レンズ先端の部品ごとにGUI画面153の表示が変わると便利である（図５）。尚、明示方法は、文字や数値による表示であってもよいし、図示であってもよい。また、その両方が表示されていてもよい。例えば、図５では、「Obj　TypeSEM」で電子ビームカラム102ａについての情報を意味し、「Long Type」で長い部品を意味し「、Carbon　coating」でカーボンがコートされた部品であることを意味している。「WDSEM」は試料からカラム先端までのワーキングディスタンスが表示されている。「Obj　TypeFIB」のイオンビームカラム101aについての情報も同様である。
図６では、各ユニットの可動範囲を明示するGUI画面の例を示したものである。本GUIでは、ステージの可動範囲とUnitA（例えば、デポジションユニット、マイクロサンプリングのプローブ等）の可動範囲が数値で示されている。
　尚、本実施例では、SEM側の対物レンズにおいて記載したが、FIB側においても同様のことが言える。また、対物レンズ先端を形成する部品は、複数の部品から構成されるユニット（図8）であってもよいし、複数の部品（またはユニット）に分かれていてもよい。
また、本実施例では、イオンビームカラムと電子ビームカラムを備えた複合荷電粒子線装置において記載したが、荷電粒子線カラムの組み合わせは問わない。例えば、2つ以上の電子ビームカラムを備える装置や2つ以上のイオンビームカラムを備える装置に適応しても構わない。また、荷電粒子線カラムとレーザー等光学装置との組み合わせに適応しても構わない。
図9に、第2の実施形態における複合荷電粒子線装置の構成を示す。第2の実施形態における複合荷電粒子線装置の構成は、電子ビームカラム902ａの対物レンズ先端が着脱可能でない代わりに、電子ビームカラム全体を駆動する駆動機構が備わっている点において第1の実施形態における装置構成と異なる。それ以外の点は、第1の実施形態における装置構成とほぼ同じである。当該駆動機構は、試料室の真空を維持したまま電子ビームカラム全体を駆動することができる。
本実施形態により、第1の実施形態に記載した「WDを変更することができることに関する効果」と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施例の場合には、SEM観察中またはFIB加工中にWDを変更できるという利点も持つ。さらに、本実施例においても第１の実施形態と同様、対物レンズ先端の位置ごとにGUI画面の表示が変わると便利である。
尚、本実施例では電子ビームカラム全体を駆動する機構としたが、対物レンズ先端の位置を変更する目的において、対物レンズのみを駆動しても構わないし、対物レンズの一部または対物レンズを含むカラムの一部を駆動しても構わない。
また、本実施例においても第１の実施形態と同様、荷電粒子線カラムの組み合わせは問わない。
図10に、第3の実施形態における複合荷電粒子線装置の構成を示す。第3の実施形態における複合荷電粒子線装置の構成は、電子ビームカラム002ａの対物レンズ先端が着脱可能でない代わりに、対物レンズと試料室との間にサイズの異なるフランジ010を設ける機構となっている点において第1の実施形態における装置構成と異なる。それ以外の点は、第1の実施形態における装置構成とほぼ同じである。
本実施形態により、第1の実施形態に記載した「WDを変更することができることに関する効果」と同様の効果を得ることができる。また、本実施例においても第１の実施形態と同様、対物レンズ先端の位置ごとにGUI画面の表示が変わると便利である。
また、本実施例においても第１の実施形態と同様、荷電粒子線カラムの組み合わせは問わない。
本発明によれば、FIB-SEM装置に代表される2つ以上の荷電粒子線カラムを有する複合荷電粒子線装置において、用途に応じて対物レンズ先端の形状を変更することができる。その結果、1つの複合荷電粒子線装置において対応可能な試料の幅が拡張される。即ち、装置の利便性が飛躍的に改善される。
101a：イオンビームカラム
101b：イオンビーム
101c：イオンビームカラムの光軸
102a, 902a, 002a：電子ビームカラム
102b：電子ビーム
102c：電子ビームカラムの光軸
103：試料
104：試料ステージ
105：試料室
106、107：検出器
108, 308a, 308b, 308c, 308d, 308e, 408a, 408b, 808：着脱可能な部品
109：X線検出器
130：統合コンピュータ
131：イオンビームカラム制御器
132：電子ビームカラム制御器
134：試料ステージ制御器
136、137：検出器制御器
139：X線検出器制御器
151：コントローラ（キーボード、マウスなど）
152：ディスプレイ
153：GUI画面
171：クロスポイント
010：フランジ

Claims (14)

  1. 複数の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、
    前記複数のカラムの光軸が交わる交点の位置に試料を配置し、
    前記荷電粒子線カラムにおける対物レンズの先端を形成する複数の部品が着脱可能であり、前記部品は、前記交点と前記荷電粒子線カラム先端との距離を変更できることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  2. 請求項１の複合荷電粒子線装置において、
    前記部品は、前記荷電粒子線カラムの光軸が交わる交点の位置を変化することなく、前記交点と1つ以上の荷電粒子線カラム先端との距離を変更できる機構を備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  3. 請求項１の複合荷電粒子線装置において、
    前記複数の荷電粒子線カラムは、電子ビームを照射するカラムと、イオンビームを照射するカラムであることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  4. 請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    前記対物レンズの先端を形成する部品の全長が、35mm以下であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  5. 　請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    　前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、対物レンズの先端を形成する複数の部品の種類を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  6. 　請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    　前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、前記部品の種類が不適切であることを警告する表示が可能であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  7. 　　請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    　前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、2つ以上の荷電粒子線カラムの光軸が交わる点と各荷電粒子線カラムとの距離を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  8. 　請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    　試料を載置する試料ステージと、前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、前記試料ステージの可動範囲を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  9. 　請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    　試料近傍にガスを供給するデポジションユニットと、前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、前記デポジションユニットの可動範囲を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  10. 　請求項1の複合荷電粒子線装置において、
    　試料から微小試料を取り出すサンプリングのプローブと、前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、前記プローブの可動範囲を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  11. 複数の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、
    前記複数のカラムの光軸が交わる交点の位置に試料を配置し、
    前記複数の荷電粒子線カラムの光軸が交わる交点の位置を変えずに前記交点と前記荷電粒子線カラム先端との距離を変更できるように前記荷電粒子カラムを移動する移動機構を備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  12. 　　請求項1１の複合荷電粒子線装置において、
    　前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、2つ以上の荷電粒子線カラムの光軸が交わる点と各荷電粒子線カラムとの距離を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  13. 複数の荷電粒子線カラムを備える複合荷電粒子線装置において、
    前記複数のカラムの光軸が交わる交点の位置に試料を配置し、
    前記複数の荷電粒子線カラムの光軸が交わる交点の位置を変えずに前記交点と前記荷電粒子線カラム先端との距離を変更できるように前記荷電粒子線カラムと前記荷電粒子線カラムが配置される試料室の間に、異なる大きさのフランジが着脱可能であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
  14. 　　請求項1３の複合荷電粒子線装置において、
    　前記複合荷電粒子線装置を操作するためのGUIを表示するための表示装置を備え、
    　前記表示装置に、2つ以上の荷電粒子線カラムの光軸が交わる点と各荷電粒子線カラムとの距離を表示することができることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
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