WO2023032083A1 - 荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の調整方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の調整方法 Download PDF

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WO2023032083A1
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particle beam
sample
axis
aperture member
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靖孝 大塚
弘 大庭
幸児 永原
安彦 杉山
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株式会社日立ハイテクサイエンス
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/09—Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields
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    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/305—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for casting, melting, evaporating or etching

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device and a method of adjusting a charged particle beam device.
  • an optical system is equipped with a mask (aperture) with an aperture of a desired shape, and a beam cut into the shape of the mask is imaged onto the sample, and the sample is projected in a projection mode that makes the processed shape similar to the mask.
  • a charged particle beam device that emits a beam is known (see, for example, Patent Document 1).
  • This charged particle beam apparatus has a rotating mechanism that rotates the mask, and rotates the mask so as to correspond to a desired processing shape (a processing shape determined mainly by the mask at a desired angle) during sample processing. In the case of only processing, the processing shape can be adjusted to a desired angle by the rotation mechanism of the stage on which the sample is placed.
  • a focused ion beam (FIB) column and a scanning electron microscope (SEM) are attached to a vacuum container forming a sample chamber.
  • FIB focused ion beam
  • SEM scanning electron microscope
  • a decrease in accuracy can be suppressed.
  • a cross-section is formed by projecting the shape of the straight edges of the aperture parallel onto the sample. It is sufficient that the linear edge of is set parallel to the scanning direction of the electron beam.
  • An object of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus and an adjustment method for the charged particle beam apparatus that can accurately set the position and orientation of a diaphragm member that serves as a mask used in a projection mode.
  • a charged particle beam device comprises: a charged particle source for generating a charged particle beam; an aperture member having at least one through hole formed therein, a driving mechanism for driving the aperture member, and the charged particle beam generated from the charged particle source for scanning the sample or the aperture member with the An optical system, and a control device for controlling the drive mechanism and the optical system, the control device is an image obtained by irradiating the charged particle beam onto a mark sample positioned with respect to a predetermined axis.
  • Posture information of the observation axis which is the predetermined axis corresponding to the mark sample to be recognized, is stored, and a part of the through hole is formed to be recognized by an image obtained by irradiating the diaphragm member with the charged particle beam.
  • the diaphragm member is driven by the drive mechanism so as to position the site with respect to the observation axis.
  • the charged particle beam is used as the first charged particle beam
  • the second charged particle beam is focused and scanned on the sample or the aperture member, and the sample is arranged and driven.
  • a stage where the control device recognizes the mark sample by an image obtained by irradiating the second charged particle beam to the mark sample placed on the surface of the sample on the stage.
  • the stage may be driven so as to take an attitude with respect to the predetermined axis.
  • the mark sample has a linear portion positioned so as to coincide with the predetermined axis, and the external shape of the predetermined portion is a linear edge shape positioned so as to coincide with the observation axis.
  • the predetermined axis may be an axis parallel to the scanning direction of the second charged particle beam.
  • the optical system may include a deflector that deflects the charged particle beam between the charged particle source and the aperture member.
  • the drive mechanism includes a first drive mechanism that translates the aperture member in a plane orthogonal to the axis of the charged particle beam, and a rotation of the aperture member about a predetermined rotation center in the plane. and a second drive mechanism for moving.
  • a method for adjusting a charged particle beam apparatus includes: a charged particle source that generates a charged particle beam; and a part of the charged particle beam generated from the charged particle source that passes through a drive mechanism for driving the diaphragm member; and a charged particle beam generated from the charged particle source focused on the sample or on the diaphragm member. and a control device for controlling the driving mechanism and the optical system, wherein the control device controls a mark sample positioned with respect to a predetermined axis.
  • the charged particle beam is used as the first charged particle beam
  • the second charged particle beam is focused and scanned on the sample or the aperture member, and the sample is arranged and driven. and a stage where the control device irradiates the second charged particle beam onto the mark sample placed on the surface of the sample on the stage. and driving the stage so as to position the mark sample to be recognized in the image obtained by the step with respect to the predetermined axis.
  • the present invention by providing a control device for positioning a predetermined portion forming a part of the through hole of the diaphragm member with respect to the observation axis recognized from the image of the mark sample positioned with respect to the predetermined axis, It is possible to accurately set the position of the diaphragm member used in the projection mode.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a charged particle beam system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an ion beam column in an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a movable diaphragm of the ion beam column in the embodiment of the present invention
  • 4 is a flow chart showing the adjustment operation of the charged particle beam system according to the embodiment of the present invention
  • a charged particle beam device 10 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a charged particle beam device 10 according to an embodiment.
  • a charged particle beam apparatus 10 includes a sample chamber 11 , a sample holder 12 , a sample stage 13 , and an electron beam column 15 and an ion beam column 17 fixed to the sample chamber 11 .
  • the charged particle beam apparatus 10 includes, for example, a secondary charged particle detector 21 as a detector fixed in the sample chamber 11 .
  • the charged particle beam apparatus 10 includes a gas supply unit 23 that supplies gas to the surface of the sample S.
  • the charged particle beam apparatus 10 includes a control device 25 that integrally controls the operation of the charged particle beam device 10 outside the sample chamber 11 , an input device 27 and a display device 29 that are connected to the control device 25 .
  • the directions of the X-axis, Y-axis, and Z-axis which are orthogonal to each other in the three-dimensional space, are parallel to the axes of the device components.
  • the Z-axis direction is parallel to the vertical direction (for example, vertical direction) of the charged particle beam device 10 .
  • the X-axis direction and the Y-axis direction are parallel to a reference plane (for example, a horizontal plane) perpendicular to the vertical direction of the charged particle beam device 10 .
  • the sample chamber 11 is formed of an airtight pressure-resistant housing capable of maintaining a desired decompressed state.
  • the inside of the sample chamber 11 can be evacuated to a desired decompressed state by an exhaust device (not shown).
  • the sample holder 12 fixes the sample S.
  • the sample table 13 is arranged inside the sample chamber 11 .
  • the sample table 13 includes a stage 31 that supports the sample holder 12 and a stage drive mechanism 33 that three-dimensionally translates and rotates the stage 31 together with the sample holder 12 .
  • the stage drive mechanism 33 translates the stage 31 along, for example, the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
  • the stage driving mechanism 33 for example, rotates the stage 31 at an appropriate angle around each of a predetermined rotation axis and tilt axis.
  • the rotation axis is set relative to the stage 31, for example, and is parallel to the vertical direction of the charged particle beam apparatus 10 when the stage 31 is at a predetermined reference position around the tilt axis.
  • the tilt axis is, for example, parallel to a direction perpendicular to the vertical direction of the charged particle beam device 10 .
  • the stage driving mechanism 33 for example, eucentrically rotates the stage 31 around the rotation axis and the tilt axis.
  • the stage driving mechanism 33 is controlled by a control signal output from the control device 25 according to the operation mode of the charged particle beam device 10 and the like.
  • the electron beam lens barrel 15 irradiates an irradiation target within a predetermined irradiation area inside the sample chamber 11 with an electron beam (EB).
  • the electron beam lens barrel 15 faces the stage 31 with an electron beam emitting end 15a inclined at a predetermined angle with respect to the vertical direction of the charged particle beam device 10.
  • the electron beam lens barrel 15 is fixed to the sample chamber 11 with the optical axis of the electron beam parallel to the tilt direction.
  • the electron beam column 15 includes an electron source that generates electrons and an electron optical system that focuses and deflects the electrons emitted from the electron source.
  • the electron optical system includes, for example, an electromagnetic lens and a deflector.
  • the electron source and the electron optical system are controlled by control signals output from the controller 25 according to the irradiation position and irradiation conditions of the electron beam.
  • the ion beam column 17 irradiates an ion beam (IB) such as a focused ion beam onto an irradiation target within a predetermined irradiation area inside the sample chamber 11 .
  • the ion beam column 17 is fixed to the sample chamber 11 with the optical axis of the ion beam (beam axis) parallel to the vertical direction. Details of the ion beam column 17 in the embodiment will be described later.
  • the mutual optical axes of the electron beam column 15 and the ion beam column 17 intersect at a predetermined position P above the sample stage 13, for example.
  • the positions of the electron beam column 15 and the ion beam column 17 may be exchanged as appropriate.
  • the electron beam column 15 may be arranged in the vertical direction
  • the ion beam column 17 may be arranged in a tilted direction or a direction orthogonal to the vertical direction.
  • the charged particle beam device 10 scans and irradiates the surface of the object to be irradiated with an ion beam, thereby imaging the irradiated portion, performing various processes (excavation, trimming, etc.) by sputtering, and forming a deposition film. and so on.
  • the charged particle beam apparatus 10 is capable of processing the sample S to form a sample piece for transmission observation by a transmission electron microscope (for example, a thin piece sample and a needle-like sample) and an analysis sample piece for analysis by an electron beam. be.
  • the charged particle beam apparatus 10 can process the specimen transferred to the specimen holder into a thin film having a desired thickness suitable for transmission observation with a transmission electron microscope.
  • the charged particle beam apparatus 10 can observe the surface of an irradiation target such as a sample S, a sample piece, or a needle by irradiating the surface of the irradiation target such as an ion beam or an electron beam while scanning.
  • an irradiation target such as a sample S, a sample piece, or a needle
  • the secondary charged particle detector 21 detects secondary charged particles (secondary electrons and secondary ions) generated from an irradiation target by irradiation with an ion beam or an electron beam.
  • the secondary charged particle detector 21 is connected to the controller 25 , and detection signals output from the secondary charged particle detector 21 are sent to the controller 25 .
  • the charged particle beam device 10 is not limited to the secondary charged particle detector 21, and may include other detectors.
  • Other detectors include, for example, an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer) detector, a backscattered electron detector and an EBSD (Electron Back-Scattering Diffraction) detector.
  • the EDS detector detects X-rays generated from an irradiation target by electron beam irradiation.
  • the backscattered electron detector detects backscattered electrons reflected from an irradiation target by electron beam irradiation.
  • An EBSD detector detects an electron beam backscatter diffraction pattern generated from an irradiated object by irradiation with an electron beam.
  • a secondary electron detector for detecting secondary electrons and a reflected electron detector of the secondary charged particle detector 21 may be accommodated in the housing of the electron beam barrel 15 .
  • a gas supply unit 23 is fixed to the sample chamber 11 .
  • the gas supply unit 23 includes a gas injection unit (nozzle) arranged to face the stage 31 .
  • the gas supply unit 23 supplies an etching gas, a deposition gas, and the like to an irradiation target.
  • the etching gas selectively accelerates the etching of the irradiation target by the ion beam according to the material of the irradiation target.
  • the deposition gas forms a deposition film of deposits such as metals or insulators on the irradiation target surface.
  • the gas supply unit 23 is controlled by a control signal output from the control device 25 according to the operation mode of the charged particle beam device 10 and the like.
  • the control device 25 comprehensively controls the operation of the charged particle beam system 10 by, for example, signals output from the input device 27 or signals generated by preset automatic operation control processing.
  • the control device 25 is, for example, a software functional unit that functions when a predetermined program is executed by a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the software function unit is an ECU (Electronic Control Unit) comprising a processor such as a CPU, a ROM (Read Only Memory) for storing programs, a RAM (Random Access Memory) for temporarily storing data, and an electronic circuit such as a timer.
  • At least part of the control device 25 may be an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration).
  • the input device 27 is, for example, a mouse, a keyboard, or the like that outputs a signal according to an operator's input operation.
  • the display device 29 executes various information of the charged particle beam device 10, image data generated by the signal output from the secondary charged particle detector 21, and operations such as enlargement, reduction, movement and rotation of the image data. display a screen, etc., for
  • FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the ion beam column 17 in the embodiment.
  • the ion beam column 17 has an ion source 41 and an ion optical system 42 .
  • the ion source 41 and the ion optical system 42 are controlled by control signals output from the controller 25 according to the irradiation position and irradiation conditions of the ion beam (IB).
  • the ion source 41 generates ions.
  • the ion source 41 is, for example, a plasma type ion source by inductive coupling or electron cyclotron resonance (ECR).
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the ion source 41 may be, for example, a liquid metal ion source using liquid gallium or the like, or a gas electric field ion source.
  • the ion optical system 42 focuses and deflects a beam of ions (ion beam) extracted from the ion source 41 .
  • the ion optical system 42 can switch the optical conditions between a plurality of modes such as a focusing mode and a projection mode, which will be described later.
  • the ion optical system 42 includes, for example, an extraction electrode 51, a condenser lens 52, and a blanker 53, which are sequentially arranged from the ion source 41 side toward the emission end portion 17a side of the ion beam barrel 17 (that is, toward the sample S side). , a first alignment 54 , a movable diaphragm 55 , a second alignment 56 , a stigmator 57 , a scanning electrode 58 and an objective lens 59 .
  • the extraction electrode 51 extracts ions from the ion source 41 by an electric field generated between the extraction electrode 51 and the ion source 41 .
  • the voltage applied to the extraction electrode 51 is controlled, for example, according to the ion beam emission current.
  • the condenser lens 52 includes, for example, a first condenser lens 52a and a second condenser lens 52b arranged along the optical axis. Each of the first condenser lens 52a and the second condenser lens 52b is, for example, an electrostatic lens with three electrodes arranged along the optical axis.
  • the condenser lens 52 focuses the ion beam extracted from the ion source 41 by the extraction electrode 51 .
  • the voltage applied to the condenser lens 52 is adjusted according to the optical conditions of the ion beam barrel 17, thereby changing the lens strength related to the degree of convergence of the ion beam.
  • the blanker 53, the first alignment 54, the second alignment 56, and the scanning electrode 58 constitute an electrostatic deflector 60 that deflects the ion beam, and the stigmator 57 corrects the beam shape.
  • the blanker 53 includes, for example, a pair of electrodes (blanking electrodes) arranged to face each other so as to sandwich the optical axis from both sides in a direction intersecting the traveling direction of the ion beam.
  • the blanker 53 switches whether or not to block the ion beam. For example, the blanker 53 deflects the ion beam to collide with a blanking aperture (not shown) to block it, and undeflects the ion beam to release the blockage.
  • the first alignment 54 includes, for example, a plurality of electrodes arranged in a cylindrical shape so as to surround the optical axis of the ion beam.
  • the first alignment 54 directs the ion beam, which is set to be focused on the surface of the aperture member 62 by the condenser lens 52, to the aperture member 62. is scanned on the surface of the When the ion beam that has passed through the aperture member 62 reaches the sample S, secondary electrons are generated.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the movable diaphragm 55 of the ion beam column 17 in the embodiment.
  • the movable diaphragm 55 includes a drive mechanism 61 and a diaphragm member 62.
  • the drive mechanism 61 includes, for example, a shaft member 61a, a first flange 61b and a second flange 61c, an expansion joint 61d, a stage unit 61e, a support block 61f, and a rotation actuator 61g.
  • the shaft member 61a is connected to the aperture member 62 inside the ion beam barrel 17 and supported outside the ion beam barrel 17 by a support block 61f arranged on a stage unit 61e.
  • the outer shape of the first flange 61b and the second flange 61c is, for example, an annular plate shape having a through hole into which the shaft member 61a is inserted.
  • the first flange 61 b is fixed to the surface (outer surface) of the ion beam column 17 .
  • An outer surface 61B of the first flange 61b (surface on the second flange 61c side) has a portion of a spherical surface centered at a predetermined point on the beam axis or a portion of a cylindrical surface centered on the beam axis.
  • the drive mechanism 61 includes a sealing material that seals between the first flange 61b and the second flange 61c.
  • a concave groove g1 for mounting a sealing material is formed on the outer surface 61B of the first flange 61b or on the surface 61C of the second flange 61c facing the outer surface 61B.
  • the second flange 61c is movable on the outer surface of the first flange 61b around the beam axis.
  • the shape of the inner surface (the surface on the side of the first flange 61b) 61C of the second flange 61c is substantially the same as the shape of the outer surface 61B of the first flange 61b.
  • a shaft member 61a is inserted into a through hole passing through the center of the second flange 61c, and the shaft member 61a translates in a predetermined direction within the through hole of the second flange 61c.
  • the size of the through hole of the second flange 61c is larger than the movable range of the shaft member 61a.
  • the respective flanges 61b and 61c are arranged by a guide member such as a pin so that their respective cylindrical axes coincide with the beam axis. It is attached to the outer periphery of the ion beam lens barrel 17 with high accuracy.
  • a guide member such as a rail is used to move the second flange 61c on a plane parallel to the plane perpendicular to the beam axis. is provided.
  • a positioning pin is erected from the first flange 61b, and a notch for inserting the pin is formed in the second flange 61c so that the second flange 61c can move along the notch.
  • a groove may be formed in the inner surface 61C of the second flange 61c so that the second flange 61c can move on the cylindrical surface.
  • the expansion joint 61d surrounds the shaft member 61a between the second flange 61c and the support block 61f arranged in the stage unit 61e, and integrates the second flange 61c and the support block 61f so as to seal the inside. connected to each other.
  • the expansion joint 61d is, for example, a cylindrical bellows that is elastically expandable and deformable.
  • the expansion joint 61d may be arranged, for example, so as to integrally connect the first flange 61b and the support block 61f. In this case, the expansion joint 61d elastically expands, contracts and deforms according to the movement of the outer surface 61B of the first flange 61b in addition to the movement of the stage unit 61e in the two axial directions.
  • the stage unit 61e is controlled by a control signal output from the control device 25 according to the operation mode of the charged particle beam device 10 and the like.
  • the stage unit 61e is a piezoelectric actuator whose drive directions are biaxial.
  • the driving direction of the stage unit 61e is arbitrary two axial directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the optical axis of the ion beam column 17, such as the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the stage unit 61e advances and retreats the shaft member 61a by translational movement in each of the two axial directions, which are driving directions.
  • the stage unit 61e can move the through-holes 62 registered in the operation mode from the plurality of through-holes 62a provided in the aperture member 62 onto the beam axis.
  • the stage unit 61e is integrally connected to the second flange 61c by a connecting member 61h provided on the outer peripheral side of the expansion joint 61d.
  • the outer shape of the connection member 61h is, for example, cylindrical.
  • the connection member 61h is made of a highly rigid material such as metal.
  • the stage unit 61e rotates together with the second flange 61c via the connecting member 61h.
  • the support block 61f is fixed to the stage unit 61e.
  • the support block 61f supports the shaft member 61a.
  • a concave groove g2 is formed on the inner peripheral surface 61D of the support block 61f to which a sealing material for sealing between the support block 61f and the shaft member 61a is mounted.
  • the rotary actuator 61g is controlled by a control signal output from the control device 25 according to the operation mode of the charged particle beam device 10 and the like.
  • the rotary actuator 61g is a piezoelectric actuator whose driving direction is uniaxial.
  • the driving direction of the rotary actuator 61g is a direction intersecting the shaft member 61a within a plane orthogonal to the optical axis of the ion beam column 17, such as the Y-axis direction.
  • the rotary actuator 61g for example, advances and retreats the second flange 61c along the outer surface of the first flange 61b around the beam axis.
  • the second flange 61c is integrated with the stage unit 61e through the connection member 61h, and the support block 61f fixed to the stage unit 61e supports the shaft member 61a, so that the rotary actuator 61g is connected to the shaft member 61a.
  • the aperture member 62 is rotationally moved with the beam center C as the center of rotation.
  • the rotary actuator 61g is electric and can be controlled by an electric signal, it is not limited to this. good too.
  • the diaphragm member 62 has, for example, a rectangular plate shape with a plurality of through holes 62a arranged along a predetermined direction.
  • the predetermined direction is a direction parallel to the driving direction of the stage unit 61e.
  • the diaphragm member 62 is arranged parallel to the direction perpendicular to the beam axis. Any one of the plurality of through holes 62 a allows at least part of the ion beam to pass therethrough according to the driving of the aperture member 62 by the drive mechanism 61 .
  • the plurality of through holes 62a are, for example, at least one circular hole for observation and at least one rectangular hole and one circular hole for processing.
  • each of the second alignment 56, the stigmator 57, and the scanning electrode 58 includes, for example, a plurality of cylindrically arranged electrodes surrounding the optical axis of the ion beam.
  • the second alignment 56 adjusts the trajectory of the ion beam so that the ion beam passes through the central axis of the objective lens 59 .
  • a stigmator 57 corrects the astigmatism of the ion beam.
  • the scanning electrode 58 scans the sample S with the ion beam that has passed through the objective lens 59 .
  • the scanning electrode 58 raster-scans a rectangular area on the surface of the sample S, for example, by applying a deflection voltage for two-dimensional scanning.
  • the shape of the scanning electrode 58 is not limited to the shape surrounding the ion beam as shown in FIG. 2, and may be, for example, a pair of parallel plate shapes.
  • the objective lens 59 is, for example, an electrostatic lens with three electrodes arranged along the optical axis.
  • the objective lens 59 focuses the ion beam onto the sample S.
  • the voltage applied to the objective lens 59 is adjusted according to the optical conditions of the ion beam column 17, thereby changing the lens strength related to the degree of convergence of the ion beam, the size of the beam shape, and the like.
  • the ion optical system 42 can switch the optical conditions between, for example, a plurality of modes such as a focusing mode and a projection mode.
  • a focusing mode the trajectory of the ion beam between the condenser lens 52 and the objective lens 59 is made substantially parallel without intersecting, and the angular spread of the ion beam is adjusted by the movable aperture 55 .
  • the focus mode scans the sample S with an ion beam focused on the sample S by the objective lens 59 and deflected by the electrostatic deflector 60 .
  • an ion beam shaped by a movable diaphragm 55 corresponding to a field diaphragm is projected onto the sample S without scanning, based on the Kohler illumination method, which is so-called uniform illumination.
  • the objective lens 59 uses the movable diaphragm 55 as a light source, and the ion beam cut by the movable diaphragm 55 is imaged on the sample S. Note that in the projection mode, scanning may be performed to expand the irradiation range.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the adjustment operation of the charged particle beam device 10 in the embodiment.
  • a series of processes from step S01 to step S07 shown in FIG. 4 are executed at predetermined timings such as when the charged particle beam device 10 is assembled and when the diaphragm member 62 of the movable diaphragm 55 is replaced.
  • the controller 25 places a mark sample R (see FIG. 2) on the surface of the sample S (step S01).
  • the mark sample R is a sample provided with at least a linear portion as a mark for axis alignment, and is, for example, a grid-like mesh orthogonal to each other.
  • the controller 25 scans and irradiates the mark sample R with an electron beam through the electron beam lens barrel 15, thereby acquiring an image for observing the mark sample R (step S02).
  • the control device 25 adjusts the position and attitude of the stage 31 by the stage drive mechanism 33 so that the predetermined linear portion of the mark sample R is aligned with the predetermined axis (step S03).
  • the predetermined axis is, for example, a scanning axis parallel to the scanning direction of the electron beam by the electron beam lens barrel 15 (for example, a scanning X axis along the X-axis direction), and a scanning parallel to the scanning direction of the ion beam by the ion beam lens barrel 17.
  • An axis eg, the scanning X-axis in the X-axis direction
  • a translational axis eg, the X-axis
  • the controller 25 obtains an image for observing the mark sample R by irradiating the mark sample R with an ion beam while scanning it with the ion beam lens barrel 17 (step S04).
  • the controller 25 for example, sets the optical conditions of the ion optical system 42 of the ion beam column 17 to the focusing mode, and sets the center of the observation circular hole in the diaphragm member 62 of the movable diaphragm 55 to the beam center.
  • C (see FIG. 3) forms an ion beam having a circular cross-sectional shape with respect to the optical axis.
  • the control device 25 causes the ion beam to scan over the mark sample R according to the first alignment 54 .
  • control device 25 controls the axis (observation axis), and stores the position and orientation information of the grasped observation axis (step S05).
  • controller 25 scans and irradiates the diaphragm member 62 of the movable diaphragm 55 with the ion beam from the ion beam lens barrel 17, thereby producing an image for observing the through hole 62a for processing of the diaphragm member 62. acquire (step S06).
  • the controller 25 for example, sets the optical condition of the ion optical system 42 of the ion beam column 17 to the diaphragm observation mode, and inputs the scanning signal of the scanning electrode 58 to the first alignment 54, so that the ion beam is scanned on the diaphragm member 62 .
  • the control device 25, for example, causes the condenser lens 52 to focus the ion beam on the surface of the aperture member 62, and sets the voltage applied to the objective lens 59 to zero.
  • the control device 25 moves the movable diaphragm 55 so that the through hole 62a for processing coincides with the beam center C. As shown in FIG.
  • the control device 25 selects the desired straight edge forming a part of the rectangular hole for processing by the diaphragm member 62 of the movable diaphragm 55 as described above.
  • the position of the aperture member 62 is adjusted by the drive mechanism 61 of the movable aperture 55 so that it coincides with the observation axis stored in step S05 (step S07).
  • the desired straight edge of the rectangular hole for processing includes the beam center C
  • the position of the diaphragm member 62 around the beam axis is adjusted by driving the rotary actuator 61g. Then, the control device 25 advances the process to the end.
  • the charged particle beam apparatus 10 of the embodiment is configured such that the through hole 62a for processing the diaphragm member 62 is positioned relative to the observation axis recognized from the image of the mark sample R positioned and oriented relative to the predetermined axis.
  • the control device 25 for determining the position and attitude of the aperture member 62 used for processing in the projection mode the position and attitude of the through hole 62a of the diaphragm member 62 can be set with high accuracy.
  • the control device 25 aligns the predetermined linear portion of the mark sample R recognized from the image obtained by the electron beam irradiation with the predetermined axis, and then moves the mark sample R recognized from the image obtained by the ion beam irradiation.
  • the observation axis grasped according to is aligned with the linear edge of the through hole 62 a of the diaphragm member 62 .
  • the position and posture of the through hole 62a of the diaphragm member 62 used for processing in the projection mode can be set with high accuracy with respect to a predetermined axis related to observation with the electron beam, and the accuracy and reproducibility of the processing position can be improved.
  • processing efficiency can be improved.
  • there is no need to adjust the machining position by driving the stage 31 and driving the diaphragm member 62 for each machining so that machining positioning can be performed with high precision, and an increase in the time required for machining can be suppressed.
  • the driving mechanism 61 of the movable aperture 55 includes a stage unit 61e that translates the aperture member 62 in two axial directions, and a rotary actuator 61g that rotates the aperture member 62 around the beam center C.
  • the through hole 62a for processing can be easily positioned.
  • the stage unit 61e and the rotary actuator 61g are arranged outside the ion beam column 17, that is, outside the housing whose interior is maintained in a decompressed state, thereby suppressing complication of the apparatus configuration. can.
  • the linear predetermined portion of the mark sample R recognized from the image obtained by the irradiation of the electron beam is driven to the predetermined axis by driving the stage 31.
  • the electron beam can be irradiated without driving the stage 31 at the time of observation after processing by the ion beam.
  • the observation axis grasped according to the mark sample R recognized from the image obtained by the irradiation of the ion beam is aligned with the linear shape of the through hole 62a of the diaphragm member 62.
  • the position of the through-hole 62a of the diaphragm member 62 used for machining in the projection mode can be set with high accuracy with respect to the predetermined axis, improving the accuracy, reproducibility and machining efficiency of the machining position.
  • the stage 31 is driven based on the observation of the mark sample R by electron beam irradiation to align the position and orientation of the mark sample R with a predetermined axis.
  • the position and orientation of the mark sample R may be aligned with the predetermined axis based on other techniques instead of electron beam irradiation.
  • the controller 25 controls the axis (observation axis ) is grasped, and the grasped position and orientation information of the observation axis is stored (step S05).
  • the predetermined axis is a scanning axis parallel to the scanning direction of the electron beam (for example, scanning in the X-axis direction).
  • X-axis is preferably substantially the same as or related to the axis.
  • FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the movable diaphragm 55A of the ion beam column 17 in the first modified example of the embodiment.
  • a movable diaphragm 55A of the first modification includes a driving mechanism 71 and a diaphragm member 72. As shown in FIG.
  • the drive mechanism 71 includes, for example, a shaft member 61a, a stage unit 61e, a support block 61f, a flange 61j, and a rotation stage 61k.
  • the shaft member 61a is connected to the rotating stage 61k inside the ion beam barrel 17 and supported outside the ion beam barrel 17 by a support block 61f arranged in a stage unit 61e.
  • the outer shape of the flange 61j is, for example, an annular plate shape with a through hole formed therein for inserting the shaft member 61a.
  • the flange 61 j is fixed to the surface (outer surface) of the ion beam column 17 .
  • the rotating stage 61k is controlled by a control signal output from the control device 25 according to the operation mode of the charged particle beam device 10 and the like.
  • the rotation stage 61k includes an ultrasonic motor or an electromagnetic motor using a piezoelectric actuator.
  • the rotating stage 61k rotates the diaphragm member 72 around a rotating shaft parallel to the beam axis.
  • the rotary stage 61k is electrically controlled by an electric signal, the rotary stage 61k is not limited to this. good too.
  • the diaphragm member 72 has, for example, a circular plate shape with a plurality of through holes 72a arranged along the circumferential direction on at least one circumference.
  • the diaphragm member 72 is arranged parallel to the direction orthogonal to the beam axis.
  • the rotation center D of the diaphragm member 72 is arranged to be shifted from the beam center C toward the stage unit 61e in the X-axis direction within a plane perpendicular to the beam axis.
  • Any one of the plurality of through holes 72 a allows at least part of the ion beam to pass therethrough according to the driving of the aperture member 72 by the driving mechanism 71 .
  • the plurality of through holes 72a are, for example, at least one circular hole for observation and at least one rectangular hole and one circular hole for processing.
  • the control device 25 positions any one of the plurality of through holes 72a arranged on the same circumference of the diaphragm member 72 with respect to the beam center C, thereby adjusting the plurality of through holes 72a.
  • the rotation angle of each through-hole 72a with respect to an appropriate rotation center can be arbitrarily set.
  • the ion optical system 42 is provided with the first alignment 54 for scanning the surface of the aperture member 62 with the ion beam, but it is not limited to this.
  • a blanker that scans the ion beam over the surface of the aperture member 62 may be provided.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of an ion beam column 17A in a second modified example of the embodiment. As shown in FIG. 6, the ion beam column 17A of the second modification includes an ion source 41 and an ion optical system 42A.
  • the ion optical system 42A of the second modification includes, for example, an extraction electrode 51 and a condenser lens 52, which are sequentially arranged from the ion source 41 side toward the emission end side of the ion beam barrel 17A (that is, toward the sample S side). , a blanker 53A, a movable diaphragm 55, an alignment 56A, a stigmator 57, a scanning electrode 58, and an objective lens 59.
  • the blanker 53A, the alignment 56A, the stigmator 57 and the scanning electrode 58 constitute an electrostatic deflector 60A that deflects the ion beam.
  • the blanker 53A of the second modification includes, for example, two pairs of electrodes (blanking electrodes) arranged facing each other from both sides of at least two directions intersecting with the traveling direction of the ion beam so as to sandwich the optical axis.
  • the blanker 53A is set to switch between blocking and non-blocking of the ion beam, and to focus on the surface of the diaphragm member 62 by the condenser lens 52 when observing the diaphragm member 62 of the movable diaphragm 55 by irradiating the ion beam.
  • the ion beam is scanned over the surface of the diaphragm member 62 .
  • the alignment 56A of the second modified example includes, for example, a plurality of electrodes arranged in a cylindrical shape so as to surround the optical axis of the ion beam.
  • the alignment 56A adjusts the trajectory of the ion beam so that the ion beam passes through the central axis of the objective lens 59.
  • ions can be deflected without the need to provide an alignment on the upstream side of the diaphragm member 62. It is possible to prevent the configuration of the optical system 42A from becoming complicated.
  • the ion optical system 42, 42A includes the aperture member 62 in which the through hole 62a for processing is formed, on the upstream side of the second alignment 56 or the alignment 56A. It is not limited to this.
  • the diaphragm member 62 may be arranged between the objective lens 59 and the sample S.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of an ion beam column 17B in a third modified example of the embodiment. As shown in FIG. 7, the ion beam column 17B of the third modification includes an ion source 41 and an ion optical system 42B.
  • the ion optical system 42B of the third modification includes, for example, an extraction electrode 51 and a condenser lens 52, which are sequentially arranged from the ion source 41 side toward the emission end side of the ion beam barrel 17B (that is, toward the sample S side). , a blanker 53 , an aperture 81 , an alignment 56 A, a stigmator 57 , a scanning electrode 58 , an objective lens 59 and a movable aperture 55 .
  • the blanker 53, alignment 56A, stigmator 57 and scanning electrode 58 constitute an electrostatic deflector 60B that deflects the ion beam.
  • the aperture 81 includes a drive mechanism 81a and an aperture member 81b.
  • the drive mechanism 81a is controlled by a control signal output from the control device 25 according to the operation mode of the charged particle beam device 10 and the like.
  • the drive mechanism 81a includes a piezoelectric actuator that drives in at least one axial direction.
  • the piezoelectric actuator drives at least in any one axial direction within a plane that intersects the optical axis of the ion beam column 17B.
  • the piezoelectric actuator advances and retreats the diaphragm member 81b in the X-axis direction by driving it in the X-axis direction perpendicular to the optical axis of the ion beam barrel 17 .
  • the diaphragm member 81b has, for example, a plate shape with a plurality of through holes 81c arranged along a predetermined direction.
  • the predetermined direction is the driving direction of the driving mechanism 81a, for example, the X-axis direction.
  • the plurality of through-holes 81c are switched to one of them in order to pass a part of the ion beam according to driving of the aperture member 81b by the driving mechanism 81a.
  • the plurality of through holes 81c are circular holes for observation, for example.
  • the control device 25 when acquiring an image for observing the through hole 62a for processing of the aperture member 62 by irradiating the ion beam, sets the optical condition of the ion optical system 42B to the focusing mode. Then, the ion beam is scanned on the diaphragm member 62 by the scanning electrode 58 . The control device 25 focuses the ion beam onto the surface of the diaphragm member 62 by, for example, the objective lens 59 . According to the third modification, the ion beam can be scanned by the scanning electrode 58, which is the same deflector, when acquiring images of the mark sample R and the aperture member 62 by irradiating the ion beam.
  • the control device 25 sets the optical condition of the ion optical system 42 to the focusing mode when observing the mark sample R by irradiating it with an ion beam, but it is not limited to this.
  • the controller 25 may cause the condenser lens 52 to form an ion beam crossover immediately after the condenser lens 52 and zero the voltage applied to the objective lens 59 .
  • the control device 25 sets the optical condition of the ion optical system 42 to the focusing mode when observing the aperture member 62 of the movable aperture 55 by irradiating the ion beam, but it is not limited to this.
  • the controller 25 may set the optical conditions of the ion optical system 42 to the projection mode. In the projection mode, the center of the through hole 62a of the aperture member 62 and the beam center C do not have to match.
  • the rotary actuator 61g of the movable diaphragm 55 integrally moves the shaft member 61a, the expansion joint 61d, the stage unit 61e, the support block 61f, and the connection member 61h through the second flange 61c.
  • the beam axis is advanced and retracted along the outer surface of the first flange 61b
  • the present invention is not limited to this.
  • the rotary actuator 61g can move the shaft member 61a, the support block 61f, and the expansion joint 61d without moving the stage unit 61e.
  • control device 25 may adjust the position of the diaphragm member 62 with respect to the beam center C by driving the shaft member 61a with the stage unit 61e.
  • the rotary actuator 61g and the rotary stage 61k are controlled by the control signal output from the control device 25 in the above-described embodiment or the first modified example, the present invention is not limited to this.
  • the diaphragm members 62 and 72 may be rotated by manually driving a drive mechanism including gears, belts, and the like.
  • the stage unit 61e is driven in two axial directions, but the present invention is not limited to this.
  • the driving direction of the stage unit 61e may be one axial direction parallel to the axial direction of the shaft member 61a.
  • the plurality of through-holes 62a formed in the diaphragm member 62 of the embodiment may be arranged along one axis direction, and the plurality of through-holes 72a formed in the diaphragm member 72 of the first modified example are arranged in one direction. It suffices if they are arranged along the circumferential direction on one circle.
  • the stage unit 61e may be omitted. In this case, one of the plurality of through holes 72a on the same circumference formed in the diaphragm member 72 is selected by driving the rotary stage 61k.

Abstract

荷電粒子ビーム装置のイオンビーム鏡筒（１７）は、イオン源（４１）と、イオン光学系（４２）とを備える。イオン光学系（４２）は、イオン源（４１）から発生するイオンのビーム（イオンビームＩＢ）の一部を通過させるために選択される複数の貫通孔（６２ａ）が形成された絞り部材（６２）を備える。荷電粒子ビーム装置の制御装置は、所定軸に対して位置決めされた目印試料（Ｒ）にイオンビームを照射して得られる画像で認識する目印試料（Ｒ）に応じた所定軸である観察軸の位置情報を記憶する。制御装置は、イオンビームを絞り部材（６２）に照射して得られる画像で認識する貫通孔（６２ａ）の一部を形成する所定部位を、観察軸に対して位置決めするように駆動機構によって絞り部材（６２）を駆動する。

Description

荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の調整方法
　本発明は、荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の調整方法に関する。
　従来、所望の形状の開口が形成されたマスク（アパーチャ）を光学系に備え、マスク形状に切り取られたビームを試料上に結像し、加工形状をマスクと相似形にする投射モードによって試料にビームを照射する荷電粒子ビーム装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この荷電粒子ビーム装置は、マスクを回転させる回転機構を備え、試料の加工時に所望の加工形状（主にマスクによって決まる加工形状を所望の角度）に対応させてマスクを回転させる。加工だけであれば、加工形状を所望の角度になるよう試料を載せるステージの回転機構により調整できる。
　従来、イオンビームの照射により試料を観察及び加工して断面を形成する工程と、電子ビームの照射により断面像を取得する工程とを繰り返し実行するビーム装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０１３－２１４５２１号公報 特開２０１３－１９７０４４号公報
　ところで、上記した荷電粒子ビーム装置には集束イオンビーム（ＦＩＢ）鏡筒と走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とが試料室を構成する真空容器に取り付けられている。ＦＩＢ鏡筒により生成されるイオンビームによって試料に断面を形成した後に、電子ビームを試料の断面で走査することによって断面像を生成する場合、試料の断面を電子ビームの走査方向に平行に形成することによって、電子ビームの走査時のステージ移動は省略される。ステージ移動（例えば、電子ビームの走査方向を試料の断面に平行にするための回転補正等）の省略によって、工程に要する時間が嵩むことを抑制することができるとともに、ステージの位置ずれ等による位置精度の低下を抑制することができる。
　例えば、直線状のエッジを有する縁形状の開口が形成されたマスクを用いる投射モードでは、開口の直線状のエッジの形状が試料上に平行に投影されることによって断面が形成されるので、開口の直線状のエッジは電子ビームの走査方向に平行に設定されればよい。
　しかしながら、例えば、荷電粒子ビーム装置の組み立て時にマスクとＳＥＭの走査方向との相対的な回転姿勢を調整する場合、煩雑な手間がかかるとともに高精度の微調整が困難であり、必要となる部品精度が過大になるおそれがある。
　また、上記した荷電粒子ビーム装置のように、単に、マスクを回転させる回転機構を備える場合、断面形成の加工に先立ってどのようにしてマスクとＳＥＭの走査方向との相対的な回転姿勢を調整するのか不明であり、簡便な方法で調整精度を向上させることが困難であるという問題が生じる。
　本発明は、投射モードに用いられるマスクとなる絞り部材の位置及び姿勢を精度良く設定することができる荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の調整方法を提供することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子源と、前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームの一部を通過させるために選択される少なくとも１つの貫通孔が形成された絞り部材と、前記絞り部材を駆動する駆動機構と、前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームを試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査する光学系と、前記駆動機構及び前記光学系を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、所定軸に対して姿勢決めされた目印試料に前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料に応じた前記所定軸である観察軸の姿勢情報を記憶し、前記荷電粒子ビームを前記絞り部材に照射して得られる画像で認識する前記貫通孔の一部を形成する所定部位を、前記観察軸に対して姿勢決めするように前記駆動機構によって前記絞り部材を駆動する。
　上記構成では、前記荷電粒子ビームを第１の荷電粒子ビームとして、第２の荷電粒子ビームを前記試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査するビーム鏡筒と、前記試料が配置されて駆動されるステージと、を備え、前記制御装置は、前記ステージ上の前記試料の表面に配置される前記目印試料に前記第２の荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料を前記所定軸に対して姿勢決めするように前記ステージを駆動してもよい。
　上記構成では、前記目印試料は前記所定軸に一致するように姿勢決めされる直線的な部位を備え、前記所定部位の外形は前記観察軸に一致するように姿勢決めされる直線的なエッジ状であってもよい。
　上記構成では、前記所定軸は、前記第２の荷電粒子ビームの走査方向に平行な軸であってもよい。
　上記構成では、前記光学系は、前記荷電粒子源と前記絞り部材との間で前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向器を備えてもよい。
　上記構成では、前記駆動機構は、前記絞り部材を前記荷電粒子ビームの軸に直交する平面内で並進移動させる第１駆動機構と、前記絞り部材を前記平面内の所定の回転中心に対して回転移動させる第２駆動機構と、を備えてもよい。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る荷電粒子ビーム装置の調整方法は、荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子源と、前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームの一部を通過させるために選択される少なくとも１つの貫通孔が形成された絞り部材と、前記絞り部材を駆動する駆動機構と、前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームを試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査する光学系と、前記駆動機構及び前記光学系を制御する制御装置と、を備える荷電粒子ビーム装置の調整方法であって、前記制御装置が、所定軸に対して姿勢決めされた目印試料に前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料に応じた前記所定軸である観察軸の姿勢情報を記憶するステップと、前記制御装置が、前記荷電粒子ビームを前記絞り部材に照射して得られる画像で認識する前記貫通孔の一部を形成する所定部位を、前記観察軸に対して姿勢決めするように前記駆動機構によって前記絞り部材を駆動するステップと、を含む。
　上記方法では、前記荷電粒子ビームを第１の荷電粒子ビームとして、第２の荷電粒子ビームを前記試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査するビーム鏡筒と、前記試料が配置されて駆動されるステージと、を備える前記荷電粒子ビーム装置の調整方法であって、前記制御装置が、前記ステージ上の前記試料の表面に配置される前記目印試料に前記第２の荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料を前記所定軸に対して姿勢決めするように前記ステージを駆動するステップを含んでもよい。
　本発明によれば、所定軸に対して位置決めされた目印試料の画像から認識される観察軸に対して絞り部材の貫通孔の一部を形成する所定部位を位置決めする制御装置を備えることによって、投射モードに用いられる絞り部材の位置を精度良く設定することができる。
本発明の実施形態での荷電粒子ビーム装置の構成を示す図。 本発明の実施形態でのイオンビーム鏡筒の構成を示す図。 本発明の実施形態でのイオンビーム鏡筒の可動絞りの構成を示す図。 本発明の実施形態での荷電粒子ビーム装置の調整動作を示すフローチャート。 本発明の実施形態の第１変形例でのイオンビーム鏡筒の可動絞りの構成を示す図。 本発明の実施形態の第２変形例でのイオンビーム鏡筒の構成を示す図。 本発明の実施形態の第３変形例でのイオンビーム鏡筒の構成を示す図。
　以下、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０について、添付図面を参照しながら説明する。
（荷電粒子ビーム装置）
　図１は、実施形態での荷電粒子ビーム装置１０の構成を示す図である。
　荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１と、試料ホルダ１２と、試料台１３と、試料室１１に固定される電子ビーム鏡筒１５及びイオンビーム鏡筒１７とを備える。
　荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１に固定される検出器として、例えば、二次荷電粒子検出器２１を備える。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓの表面にガスを供給するガス供給部２３を備える。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１の外部で荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する制御装置２５と、制御装置２５に接続される入力装置２７及び表示装置２９を備える。
　なお、以下において、３次元空間で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向は装置構成要素の各軸に平行な方向である。例えば、Ｚ軸方向は荷電粒子ビーム装置１０の上下方向（例えば、鉛直方向など）に平行である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向は、荷電粒子ビーム装置１０の上下方向に直交する基準面（例えば、水平面など）に平行である。
　試料室１１は、所望の減圧状態を維持可能な気密構造の耐圧筐体によって形成されている。試料室１１は、排気装置（図示略）によって内部を所望の減圧状態になるまで排気可能である。
　試料ホルダ１２は、試料Ｓを固定する。
　試料台１３は、試料室１１の内部に配置されている。試料台１３は、試料ホルダ１２を支持するステージ３１と、試料ホルダ１２と一体にステージ３１を３次元的に並進及び回転させるステージ駆動機構３３とを備える。
　ステージ駆動機構３３は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸方向に沿ってステージ３１を並進させる。ステージ駆動機構３３は、例えば、所定の回転軸及び傾斜軸の各軸周りに適宜の角度でステージ３１を回転させる。回転軸は、例えば、ステージ３１に対して相対的に設定され、ステージ３１が傾斜軸の軸周りの所定基準位置である場合に、荷電粒子ビーム装置１０の上下方向に平行である。傾斜軸は、例えば、荷電粒子ビーム装置１０の上下方向に直交する方向に平行である。ステージ駆動機構３３は、例えば、ステージ３１を回転軸及び傾斜軸の各軸周りにユーセントリック（ｅｕｃｅｎｔｒｉｃ）に回転させる。ステージ駆動機構３３は、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。
　電子ビーム鏡筒１５は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に電子ビーム（ＥＢ）を照射する。電子ビーム鏡筒１５は、例えば、電子ビームの出射端部１５ａを荷電粒子ビーム装置１０の上下方向に対して所定角度傾斜した傾斜方向でステージ３１に臨ませる。電子ビーム鏡筒１５は、電子ビームの光軸を傾斜方向に平行にして、試料室１１に固定されている。
　電子ビーム鏡筒１５は、電子を発生させる電子源と、電子源から射出された電子を集束及び偏向させる電子光学系とを備える。電子光学系は、例えば、電磁レンズ及び偏向器などを備える。電子源及び電子光学系は、電子ビームの照射位置及び照射条件などに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。
　イオンビーム鏡筒１７は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に集束イオンビーム等のイオンビーム（ＩＢ）を照射する。イオンビーム鏡筒１７は、例えば、イオンビームの出射端部１７ａを荷電粒子ビーム装置１０の上下方向でステージ３１に臨ませる。イオンビーム鏡筒１７は、イオンビームの光軸（ビーム軸）を上下方向に平行にして、試料室１１に固定されている。
　実施形態でのイオンビーム鏡筒１７の詳細については後述する。
　電子ビーム鏡筒１５及びイオンビーム鏡筒１７の互いの光軸は、例えば、試料台１３の上方の所定位置Ｐで交差している。
　なお、電子ビーム鏡筒１５及びイオンビーム鏡筒１７の互いの配置は適宜に入れ替えられてもよい。例えば、電子ビーム鏡筒１５は上下方向に配置され、イオンビーム鏡筒１７は上下方向に対して傾斜する傾斜方向又は直交方向に配置されてもよい。
　荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面にイオンビームを走査しながら照射することによって、被照射部の画像化と、スパッタリングによる各種の加工（掘削及びトリミング加工など）と、デポジション膜の形成となどを実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓから透過電子顕微鏡による透過観察用の試料片（例えば、薄片試料及び針状試料など）及び電子ビームによる分析用の分析試料片などを形成する加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料片ホルダに移設された試料片を、透過電子顕微鏡による透過観察に適した所望の厚さの薄膜とする加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓ、試料片及びニードルなどの照射対象の表面にイオンビーム又は電子ビームを走査しながら照射することによって、照射対象の表面の観察を実行可能である。
　二次荷電粒子検出器２１は、イオンビーム又は電子ビームなどの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（二次電子及び二次イオン）を検出する。二次荷電粒子検出器２１は制御装置２５に接続されており、二次荷電粒子検出器２１から出力される検出信号は制御装置２５に送信される。
　荷電粒子ビーム装置１０は、二次荷電粒子検出器２１に限らず、他の検出器を備えてもよい。他の検出器は、例えば、ＥＤＳ（ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）検出器、反射電子検出器及びＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｂａｃｋ－Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）検出器などである。ＥＤＳ検出器は、電子ビームの照射によって照射対象から発生するＸ線を検出する。反射電子検出器は、電子ビームの照射によって照射対象から反射される反射電子を検出する。ＥＢＳＤ検出器は、電子ビームの照射によって照射対象から発生する電子線後方散乱回折パターンを検出する。なお、二次荷電粒子検出器２１のうち二次電子を検出する二次電子検出器及び反射電子検出器は、電子ビーム鏡筒１５の筐体内に収容されてもよい。
　ガス供給部２３は、試料室１１に固定されている。ガス供給部２３は、ステージ３１に臨ませて配置されるガス噴射部（ノズル）を備える。ガス供給部２３は、エッチング用ガス及びデポジション用ガスなどを照射対象に供給する。エッチング用ガスは、イオンビームによる照射対象のエッチングを照射対象の材質に応じて選択的に促進する。デポジション用ガスは、照射対象の表面に金属又は絶縁体などの堆積物によるデポジション膜を形成する。
　ガス供給部２３は、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。
　制御装置２５は、例えば、入力装置２７から出力される信号又は予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号等によって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
　制御装置２５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。制御装置２５の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
　入力装置２７は、例えば、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウス及びキーボード等である。
　表示装置２９は、荷電粒子ビーム装置１０の各種情報と、二次荷電粒子検出器２１から出力される信号によって生成された画像データと、画像データの拡大、縮小、移動及び回転等の操作を実行するための画面等を表示する。
（イオンビーム鏡筒）
　図２は、実施形態でのイオンビーム鏡筒１７の構成を示す図である。
　イオンビーム鏡筒１７は、イオン源４１と、イオン光学系４２とを備える。イオン源４１及びイオン光学系４２は、イオンビーム（ＩＢ）の照射位置及び照射条件などに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。
　イオン源４１はイオンを発生させる。イオン源４１は、例えば、誘導結合又は電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）などによるプラズマ型イオン源である。なお、イオン源４１は、例えば、液体ガリウムなどを用いた液体金属イオン源又はガス電界電離型イオン源などであってもよい。
　イオン光学系４２は、イオン源４１から引き出されたイオンのビーム（イオンビーム）を集束及び偏向させる。イオン光学系４２は、光学条件を後述する集束モード及び投射モードなどの複数のモードのいずれかに切り替え可能である。イオン光学系４２は、例えば、イオン源４１側からイオンビーム鏡筒１７の出射端部１７ａ側（つまり試料Ｓ側）に向かって順次に配置される引出電極５１と、コンデンサレンズ５２と、ブランカー５３と、第１アライメント５４と、可動絞り５５と、第２アライメント５６と、スティグメータ５７と、走査電極５８と、対物レンズ５９とを備える。
　引出電極５１は、イオン源４１との間に発生させる電界によってイオン源４１からイオンを引き出す。引出電極５１に印加される電圧は、例えば、イオンビームの放射（エミッション）電流に応じて制御される。
　コンデンサレンズ５２は、例えば、光軸に沿って配置される第１コンデンサレンズ５２ａ及び第２コンデンサレンズ５２ｂを備える。第１コンデンサレンズ５２ａ及び第２コンデンサレンズ５２ｂの各々は、例えば、光軸に沿って配置される３つの電極を備える静電レンズである。
　コンデンサレンズ５２は、引出電極５１によってイオン源４１から引き出されたイオンビームを集束させる。コンデンサレンズ５２では、イオンビーム鏡筒１７の光学条件に応じて印加される電圧が調整されることによって、イオンビームの集束度合いに関するレンズ強度が変更される。
　ブランカー５３、第１アライメント５４、第２アライメント５６及び走査電極５８は、イオンビームを偏向させる静電偏向器６０を構成し、スティグメータ５７はビーム形状を補正する。
　ブランカー５３は、例えば、イオンビームの進行方向に交差する方向の両側から光軸を挟み込むように対向して配置される一対の電極（ブランキング電極）等を備える。ブランカー５３は、イオンビームの遮断の有無を切り替える。例えば、ブランカー５３は、イオンビームを偏向させることによってブランキングアパーチャ（図示略）に衝突させて遮断し、イオンビームを偏向させないことによって遮断を解除する。
　第１アライメント５４は、例えば、イオンビームの光軸を取り囲むように筒状に配置される複数の電極等を備える。第１アライメント５４は、後述する可動絞り５５の絞り部材６２をイオンビームの照射によって観察する際に、コンデンサレンズ５２によって絞り部材６２の表面上に集束するように設定されたイオンビームを絞り部材６２の表面上で走査させる。絞り部材６２を通過したイオンビームが試料Ｓ上に到達すると、２次電子が発生する。走査によりイオンビームが絞り部材６２で遮られる走査領域では２次電子が発生しないため、絞り部材６２の形状を反映したＳＩＭ（走査イオン顕微鏡）像を得ることができる。さらに絞り部材６２上に集束したイオンビームとすることにより絞りの縁形状を鮮明にできる。
　図３は、実施形態でのイオンビーム鏡筒１７の可動絞り５５の構成を示す図である。
　図２及び図３に示すように、可動絞り５５は、駆動機構６１と、絞り部材６２とを備える。
　駆動機構６１は、例えば、軸部材６１ａと、第１フランジ６１ｂ及び第２フランジ６１ｃと、伸縮管継手６１ｄと、ステージユニット６１ｅと、支持ブロック６１ｆと、回転アクチュエータ６１ｇとを備える。
　軸部材６１ａは、イオンビーム鏡筒１７の内部で絞り部材６２に連結されるとともに、イオンビーム鏡筒１７の外部でステージユニット６１ｅに配置された支持ブロック６１ｆに支持されている。
　第１フランジ６１ｂ及び第２フランジ６１ｃの外形は、例えば軸部材６１ａが挿入される貫通孔が形成された円環板状である。
　第１フランジ６１ｂは、イオンビーム鏡筒１７の表面（外面）に固定されている。第１フランジ６１ｂの外面（第２フランジ６１ｃ側の表面）６１Ｂは、ビーム軸上の所定点を中心点とする球面の一部又はビーム軸を中心軸とする円筒面の一部を備える。駆動機構６１は、第１フランジ６１ｂと第２フランジ６１ｃの間をシールするシール材を備える。第１フランジ６１ｂの外面６１Ｂ上又は外面６１Ｂに対向する第２フランジ６１ｃの表面６１Ｃにシール材を装着する凹溝ｇ１が形成されている。
　第２フランジ６１ｃは、ビーム軸の軸周りに第１フランジ６１ｂの外面上を移動可能である。第２フランジ６１ｃの内面（第１フランジ６１ｂ側の表面）６１Ｃの形状は、第１フランジ６１ｂの外面６１Ｂの形状とほぼ同一である。第２フランジ６１ｃの中心部を貫通する貫通孔には軸部材６１ａが挿入されており、軸部材６１ａは第２フランジ６１ｃの貫通孔内で所定方向に並進運動する。第２フランジ６１ｃの貫通孔の大きさは軸部材６１ａの可動範囲よりも大きい。
　例えば、第１フランジ６１ｂの外面６１Ｂ及び第２フランジ６１ｃの内面６１Ｃが円筒面の場合、各フランジ６１ｂ，６１ｃは、互いの円筒軸がビーム軸と一致するように、例えばピン等のガイド部材によって精度良く、イオンビーム鏡筒１７の外周に取り付けられる。また、第１フランジ６１ｂの外面６１Ｂ及び第２フランジ６１ｃの内面６１Ｃが球面の場合、第２フランジ６１ｃをビーム軸に直交する平面に平行な面上を移動させるように、例えばレール等のガイド部材が設けられている。
　例えば、第１フランジ６１ｂから位置決め用のピンが立ち、第２フランジ６１ｃにピンを通す切り欠きが形成されることによって、第２フランジ６１ｃは切り欠きに沿って移動することができる。
　また、第２フランジ６１ｃの内面６１Ｃには第２フランジ６１ｃが円筒面上を移動できるように溝が形成されてもよい。
　伸縮管継手６１ｄは、第２フランジ６１ｃとステージユニット６１ｅに配置された支持ブロック６１ｆとの間で軸部材６１ａを取り囲むとともに、内部を封止するように第２フランジ６１ｃと支持ブロック６１ｆとを一体的に接続する。伸縮管継手６１ｄは、例えば弾性的に伸縮及び変形可能な円筒状のベローズ等である。
　なお、伸縮管継手６１ｄは、例えば、第１フランジ６１ｂと支持ブロック６１ｆとを一体的に接続するように配置されてもよい。この場合、伸縮管継手６１ｄは、ステージユニット６１ｅの２軸方向の動きに加えて、第１フランジ６１ｂの外面６１Ｂの動きに応じて弾性的に伸縮及び変形する。
　ステージユニット６１ｅは、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。例えば、ステージユニット６１ｅは、駆動方向が２軸方向の圧電アクチュエータである。ステージユニット６１ｅの駆動方向は、イオンビーム鏡筒１７の光軸に直交する平面内にて互いに直交する任意の２軸方向であり、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向である。ステージユニット６１ｅは、軸部材６１ａを駆動方向である２軸方向の各々での並進移動によって進退させる。ステージユニット６１ｅは、絞り部材６２に設けられた複数の貫通孔６２ａから動作モードに登録した貫通孔６２をビーム軸上に移動させることができる。
　ステージユニット６１ｅは、伸縮管継手６１ｄの外周側に設けられる接続部材６１ｈによって第２フランジ６１ｃに一体に接続されている。接続部材６１ｈの外形は、例えば円筒状である。接続部材６１ｈは、例えば金属等の高剛性の材料によって形成されている。ステージユニット６１ｅは、接続部材６１ｈを介して第２フランジ６１ｃと共に回転する。
　支持ブロック６１ｆはステージユニット６１ｅに固定されている。支持ブロック６１ｆは軸部材６１ａを支持する。支持ブロック６１ｆの内周面６１Ｄ上には、軸部材６１ａとの間をシールするシール材が装着される凹溝ｇ２が形成されている。
　回転アクチュエータ６１ｇは、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。例えば、回転アクチュエータ６１ｇは、駆動方向が１軸方向の圧電アクチュエータである。回転アクチュエータ６１ｇの駆動方向は、イオンビーム鏡筒１７の光軸に直交する平面内にて軸部材６１ａに交差する方向であり、例えばＹ軸方向である。回転アクチュエータ６１ｇは、例えば、第２フランジ６１ｃを第１フランジ６１ｂの外面に沿ってビーム軸の軸周りに進退させる。第２フランジ６１ｃは接続部材６１ｈを介してステージユニット６１ｅと一体であり、ステージユニット６１ｅに固定された支持ブロック６１ｆは軸部材６１ａを支持するので、回転アクチュエータ６１ｇは、軸部材６１ａに連結された絞り部材６２を、ビーム中心Ｃを回転中心として回転移動させる。
　なお、回転アクチュエータ６１ｇは、電気信号による制御が可能な電動であるとしたが、これに限定されず、例えば絞り部材６２による絞りの交換時にのみ回転調整されるような手動の移動機構であってもよい。
　絞り部材６２の外形は、例えば、所定方向に沿って配列される複数の貫通孔６２ａが形成された矩形板状である。所定方向は、ステージユニット６１ｅの駆動方向に平行な方向である。絞り部材６２は、ビーム軸に直交する方向に平行に配置されている。複数の貫通孔６２ａのいずれかは、駆動機構６１による絞り部材６２の駆動に応じて、イオンビームの少なくとも一部を通過させる。複数の貫通孔６２ａは、例えば、観察用の少なくとも１つの円形孔と、加工用の少なくとも各１つの矩形孔及び円形孔とである。
　図２に示すように、第２アライメント５６、スティグメータ５７及び走査電極５８の各々は、例えば、イオンビームの光軸を取り囲むように筒状に配置される複数の電極等を備える。
　第２アライメント５６は、イオンビームが対物レンズ５９の中心軸を通過するようにイオンビームの軌道を調整する。
　スティグメータ５７は、イオンビームの非点収差を補正する。
　走査電極５８は、対物レンズ５９を通過したイオンビームを試料Ｓ上で走査させる。走査電極５８は、例えば、２次元走査用の偏向電圧が印加されることによって、試料Ｓの表面上の矩形領域をラスター走査する。なお、走査電極５８の形状は、図２に示すようなイオンビームを囲む形状に限らず、例えば一対の平行平板状等でもよい。
　対物レンズ５９は、例えば、光軸に沿って配置された３つの電極を備える静電レンズである。対物レンズ５９は、イオンビームを試料Ｓに集束させる。対物レンズ５９では、イオンビーム鏡筒１７の光学条件に応じて印加される電圧が調整されることによって、イオンビームの集束度合い及びビーム形状の大きさ等に関するレンズ強度が変更される。
　イオン光学系４２は、例えば、光学条件を集束モード及び投射モードなどの複数のモードのいずれかに切り替え可能である。
　集束モードは、コンデンサレンズ５２と対物レンズ５９との間でイオンビームの軌道を交差させずにほぼ平行とし、可動絞り５５によってイオンビームの角度広がりを調整する。集束モードは、対物レンズ５９によって試料Ｓ上に集束させられて静電偏向器６０によって偏向されるイオンビームによって試料Ｓ上を走査する。
　投射モードは、いわゆる均一照明であるケーラー照明法に基づいて、視野絞りに相当する可動絞り５５で成形されるイオンビームを走査せずに試料Ｓ上に投射する。投射モードは、対物レンズ５９によって可動絞り５５を光源とし、可動絞り５５によって切り取られたイオンビームを試料Ｓ上に結像させる。なお、投射モードでは、照射範囲を拡大するなどのために走査が実行されてもよい。
（調整プロセス）
　図４は、実施形態での荷電粒子ビーム装置１０の調整動作を示すフローチャートである。
　図４に示すステップＳ０１からステップＳ０７の一連の処理は、例えば荷電粒子ビーム装置１０の組み立て時及び可動絞り５５の絞り部材６２の交換時等の所定のタイミングで実行される。
　先ず、制御装置２５は、試料Ｓの表面上に目印試料Ｒ（図２参照）を設置する（ステップＳ０１）。目印試料Ｒは、軸合わせ用の少なくとも直線的な部位を目印として備える試料であって、例えば直交する格子状のメッシュ等である。
　次に、制御装置２５は、電子ビーム鏡筒１５によって電子ビームを目印試料Ｒに走査しながら照射することによって、目印試料Ｒを観察するための画像を取得する（ステップＳ０２）。
　次に、制御装置２５は、目印試料Ｒの直線的な所定部位を所定軸に一致させるように、ステージ駆動機構３３によってステージ３１の位置及び姿勢を調整する（ステップＳ０３）。所定軸は、例えば、電子ビーム鏡筒１５による電子ビームの走査方向に平行な走査軸（例えば、Ｘ軸方向に沿う走査Ｘ軸）、イオンビーム鏡筒１７によるイオンビームの走査方向に平行な走査軸（例えば、Ｘ軸方向の走査Ｘ軸）及びステージ３１の並進軸（例えば、Ｘ軸）又は傾斜軸等のいずれかである。
　次に、制御装置２５は、イオンビーム鏡筒１７によってイオンビームを目印試料Ｒに走査しながら照射することによって、目印試料Ｒを観察するための画像を取得する（ステップＳ０４）。この場合、制御装置２５は、例えば、イオンビーム鏡筒１７のイオン光学系４２の光学条件を集束モードに設定して、可動絞り５５の絞り部材６２での観察用の円形孔の中心をビーム中心Ｃ（図３参照）に一致させることによって、光軸に対する断面形状が円形であるイオンビームを形成する。制御装置２５は、第１アライメント５４によってイオンビームを目印試料Ｒ上で走査させる。
　次に、制御装置２５は、上述のステップＳ０４にて取得した画像にて、電子ビームの照射によって観察した部位と同一の部位（つまり目印試料Ｒの直線的な所定部位）に一致する軸（観察軸）を把握し、把握した観察軸の位置及び姿勢情報を記憶する（ステップＳ０５）。
　次に、制御装置２５は、イオンビーム鏡筒１７によってイオンビームを可動絞り５５の絞り部材６２に走査しながら照射することによって、絞り部材６２の加工用の貫通孔６２ａを観察するための画像を取得する（ステップＳ０６）。この場合、制御装置２５は、例えば、イオンビーム鏡筒１７のイオン光学系４２の光学条件を絞り観察モードに設定して、第１アライメント５４に走査電極５８の走査信号を入力することによってイオンビームを絞り部材６２上で走査させる。制御装置２５は、例えば、コンデンサレンズ５２によってイオンビームを絞り部材６２の表面上に集束させるとともに、対物レンズ５９に印加する電圧をゼロにする。制御装置２５は、加工用の貫通孔６２ａがビーム中心Ｃと一致するように可動絞り５５を移動させる。
　次に、制御装置２５は、上述のステップＳ０６にて取得した画像に基づき、可動絞り５５の絞り部材６２での加工用の矩形孔の一部を形成する所望の直線状のエッジを、上述したステップＳ０５にて記憶した観察軸に一致させるように可動絞り５５の駆動機構６１によって絞り部材６２の位置を調整する（ステップＳ０７）。例えば、加工用の矩形孔での所望の直線状のエッジがビーム中心Ｃを含む場合、回転アクチュエータ６１ｇの駆動によって絞り部材６２のビーム軸周りの位置を調整する。そして、制御装置２５は、処理をエンドに進める。
　上述したように、実施形態の荷電粒子ビーム装置１０は、所定軸に対して位置及び姿勢決めされた目印試料Ｒの画像から認識される観察軸に対して絞り部材６２の加工用の貫通孔６２ａを位置及び姿勢決めする制御装置２５を備えることによって、投射モードによる加工に用いられる絞り部材６２の貫通孔６２ａの位置及び姿勢を精度良く設定することができる。
　制御装置２５は、電子ビームの照射により得られる画像から認識される目印試料Ｒの直線的な所定部位を所定軸に一致させた後に、イオンビームの照射により得られる画像から認識される目印試料Ｒに応じて把握される観察軸を絞り部材６２の貫通孔６２ａの直線状のエッジに一致させる。これにより、投射モードによる加工に用いられる絞り部材６２の貫通孔６２ａの位置及び姿勢を、電子ビームによる観察に関連する所定軸に対して精度良く設定することができ、加工位置の精度、再現性及び加工効率を向上させることができる。例えば加工時毎にステージ３１の駆動及び絞り部材６２の駆動によって加工位置の調整を行う必要無しに、精度良く加工位置決めを行うことができるとともに、加工に要する時間が嵩むことを抑制することができる。例えば貫通孔６２ａの直線状のエッジによる断面加工の場合、形成される断面形状のエッジの急峻性を容易に確保することができる。
　イオンビームを絞り部材６２の表面上で走査させる偏向器として、絞り部材６２よりも上流側に配置される第１アライメント５４を備えることによって、イオンビームの照射によって絞り部材６２の画像を適切に得ることができる。
　可動絞り５５の駆動機構６１は、絞り部材６２を２軸方向に並進移動させるステージユニット６１ｅ及びビーム中心Ｃを回転中心として絞り部材６２を回転移動させる回転アクチュエータ６１ｇを備えることによって、絞り部材６２の加工用の貫通孔６２ａの位置決めを容易に行うことができる。ステージユニット６１ｅ及び回転アクチュエータ６１ｇは、イオンビーム鏡筒１７の外部、つまり内部が減圧状態に維持される筐体の外部に配置されていることによって、装置構成が複雑になることを抑制することができる。
　上述したように、実施形態の荷電粒子ビーム装置１０の調整方法によれば、電子ビームの照射により得られる画像から認識される目印試料Ｒの直線的な所定部位をステージ３１の駆動によって所定軸に一致させることによって、イオンビームによる加工後の観察時にステージ３１の駆動無しに電子ビームを照射することができる。
　目印試料Ｒを所定軸に対して位置及び姿勢決めした後に、イオンビームの照射により得られる画像から認識される目印試料Ｒに応じて把握される観察軸を絞り部材６２の貫通孔６２ａの直線状のエッジに一致させることによって、投射モードによる加工に用いられる絞り部材６２の貫通孔６２ａの位置を所定軸に対して精度良く設定することができ、加工位置の精度、再現性及び加工効率を向上させることができる。
（変形例）
　以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
　上述の実施形態では、ステップＳ０２及びステップＳ０３に示すように、電子ビームの照射による目印試料Ｒの観察に基づくステージ３１の駆動によって目印試料Ｒを所定軸に位置及び姿勢合わせするとしたが、これに限定されない。例えば、ステップＳ０２及びステップＳ０３の代わりに、電子ビームの照射によらずに他の手法に基づいて目印試料Ｒを所定軸に位置及び姿勢合わせしてもよい。この場合、制御装置２５は、ステップＳ０５にて、適宜の手法によって所定軸に位置及び姿勢合わせされた部位と同一の部位（つまり目印試料Ｒの直線的な所定部位）に一致する軸（観察軸）を把握し、把握した観察軸の位置及び姿勢情報を記憶する（ステップＳ０５）。なお、例えば、イオンビームによる試料Ｓの加工後に電子ビームによる加工部位の観察を行うことが前提であれば、所定軸は、電子ビームの走査方向に平行な走査軸（例えば、Ｘ軸方向の走査Ｘ軸）と実質的に同一又は関連する軸であることが好ましい。
　上述の実施形態では、可動絞り５５の駆動機構６１は、イオンビーム鏡筒１７の外部に配置される回転アクチュエータ６１ｇを備えるとしたが、これに限定されない。例えば、イオンビーム鏡筒１７の内部に配置される回転アクチュエータを備えてもよい。
　図５は、実施形態の第１変形例でのイオンビーム鏡筒１７の可動絞り５５Ａの構成を示す図である。
　図５に示すように、第１変形例の可動絞り５５Ａは、駆動機構７１と、絞り部材７２とを備える。駆動機構７１は、例えば、軸部材６１ａと、ステージユニット６１ｅと、支持ブロック６１ｆと、フランジ６１ｊと、回転ステージ６１ｋとを備える。
　軸部材６１ａは、イオンビーム鏡筒１７の内部で回転ステージ６１ｋに接続されるとともに、イオンビーム鏡筒１７の外部でステージユニット６１ｅに配置された支持ブロック６１ｆに支持されている。
　フランジ６１ｊの外形は、例えば軸部材６１ａが挿入される貫通孔が形成された円環板状である。フランジ６１ｊは、イオンビーム鏡筒１７の表面（外面）に固定されている。
　回転ステージ６１ｋは、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。例えば、回転ステージ６１ｋは、圧電アクチュエータによる超音波モーター又は電磁モーター等を備える。回転ステージ６１ｋは、ビーム軸に平行な回転軸の軸周りに絞り部材７２を回転させる。なお、回転ステージ６１ｋは、電気信号による制御が可能な電動であるとしたが、これに限定されず、例えば絞り部材７２による絞りの交換時にのみ回転調整されるような手動の移動機構であってもよい。
　絞り部材７２の外形は、例えば、少なくとも１つの円周上の周方向に沿って配列される複数の貫通孔７２ａが形成された円形板状である。絞り部材７２は、ビーム軸に直交する方向に平行に配置されている。絞り部材７２の回転中心Ｄは、ビーム軸に直交する平面内にてビーム中心ＣからＸ軸方向にステージユニット６１ｅ側にずれて配置されている。複数の貫通孔７２ａのいずれかは、駆動機構７１による絞り部材７２の駆動に応じて、イオンビームの少なくとも一部を通過させる。複数の貫通孔７２ａは、例えば、観察用の少なくとも１つの円形孔と、加工用の少なくとも各１つの矩形孔及び円形孔とである。
　第１変形例によれば、制御装置２５は、絞り部材７２の同一円周上に配置される複数の貫通孔７２ａのいずれかをビーム中心Ｃに対して位置決めすることによって、複数の貫通孔７２ａをステージユニット６１ｅによる駆動無しに回転ステージ６１ｋの駆動によって切り替えることができる。
　また、駆動方向が２軸方向であるステージユニット６１ｅによる駆動と回転ステージ６１ｋによる駆動との組み合わせによって、各貫通孔７２ａの適宜の回転中心に対する回転角度を任意に設定することができる。
　上述の実施形態では、イオン光学系４２は、イオンビームを絞り部材６２の表面上で走査させる第１アライメント５４を備えるとしたが、これに限定されない。例えば、イオンビームを絞り部材６２の表面上で走査させるブランカーを備えてもよい。
　図６は、実施形態の第２変形例でのイオンビーム鏡筒１７Ａの構成を示す図である。
　図６に示すように、第２変形例のイオンビーム鏡筒１７Ａは、イオン源４１と、イオン光学系４２Ａとを備える。
　第２変形例のイオン光学系４２Ａは、例えば、イオン源４１側からイオンビーム鏡筒１７Ａの出射端部側（つまり試料Ｓ側）に向かって順次に配置される引出電極５１と、コンデンサレンズ５２と、ブランカー５３Ａと、可動絞り５５と、アライメント５６Ａと、スティグメータ５７と、走査電極５８と、対物レンズ５９とを備える。ブランカー５３Ａ、アライメント５６Ａ、スティグメータ５７及び走査電極５８は、イオンビームを偏向させる静電偏向器６０Ａを構成する。
　第２変形例のブランカー５３Ａは、例えば、イオンビームの進行方向に交差する少なくとも２方向の各々の両側から光軸を挟み込むように対向して配置される二対の電極（ブランキング電極）等を備える。ブランカー５３Ａは、イオンビームの遮断の有無を切り替えるとともに、可動絞り５５の絞り部材６２をイオンビームの照射によって観察する際に、コンデンサレンズ５２によって絞り部材６２の表面上に集束するように設定されたイオンビームを絞り部材６２の表面上で走査させる。
　第２変形例のアライメント５６Ａは、例えば、イオンビームの光軸を取り囲むように筒状に配置される複数の電極等を備える。アライメント５６Ａは、イオンビームが対物レンズ５９の中心軸を通過するようにイオンビームの軌道を調整する。
　第２変形例によれば、イオンビームを絞り部材６２の表面上で走査させる偏向器として、少なくとも４極のブランカー５３Ａを備えることによって、絞り部材６２の上流側にアライメントを備える必要無しに、イオン光学系４２Ａの構成が複雑になることを抑制することができる。
　上述の実施形態又は第２変形例では、イオン光学系４２，４２Ａは、加工用の貫通孔６２ａが形成された絞り部材６２を、第２アライメント５６又はアライメント５６Ａの上流側に備えるとしたが、これに限定されない。例えば、絞り部材６２は、対物レンズ５９と試料Ｓとの間に配置されてもよい。
　図７は、実施形態の第３変形例でのイオンビーム鏡筒１７Ｂの構成を示す図である。
　図７に示すように、第３変形例のイオンビーム鏡筒１７Ｂは、イオン源４１と、イオン光学系４２Ｂとを備える。
　第３変形例のイオン光学系４２Ｂは、例えば、イオン源４１側からイオンビーム鏡筒１７Ｂの出射端部側（つまり試料Ｓ側）に向かって順次に配置される引出電極５１と、コンデンサレンズ５２と、ブランカー５３と、絞り８１と、アライメント５６Ａと、スティグメータ５７と、走査電極５８と、対物レンズ５９と、可動絞り５５とを備える。ブランカー５３、アライメント５６Ａ、スティグメータ５７及び走査電極５８は、イオンビームを偏向させる静電偏向器６０Ｂを構成する。
　絞り８１は、駆動機構８１ａと、絞り部材８１ｂとを備える。
　駆動機構８１ａは、荷電粒子ビーム装置１０の動作モードなどに応じて制御装置２５から出力される制御信号によって制御される。例えば、駆動機構８１ａは、少なくとも１軸方向に駆動する圧電アクチュエータを備える。圧電アクチュエータは、少なくともイオンビーム鏡筒１７Ｂの光軸に交差する平面内の任意の１軸方向に駆動する。圧電アクチュエータは、イオンビーム鏡筒１７の光軸に直交するＸ軸方向に駆動することによって、絞り部材８１ｂをＸ軸方向に進退させる。
　絞り部材８１ｂの外形は、例えば、所定方向に沿って配列される複数の貫通孔８１ｃが形成された板状である。所定方向は、駆動機構８１ａの駆動方向であって、例えば、Ｘ軸方向である。複数の貫通孔８１ｃは、駆動機構８１ａによる絞り部材８１ｂの駆動に応じて、イオンビームの一部を通過させるために、いずれかに切り替えられる。複数の貫通孔８１ｃは、例えば、観察用の円形孔である。
　第３変形例にて、制御装置２５は、イオンビームの照射によって絞り部材６２の加工用の貫通孔６２ａを観察するための画像を取得する場合、イオン光学系４２Ｂの光学条件を集束モードに設定して、走査電極５８によってイオンビームを絞り部材６２上で走査させる。制御装置２５は、例えば、対物レンズ５９によってイオンビームを絞り部材６２の表面上に集束させる。
　第３変形例によれば、イオンビームの照射によって目印試料Ｒ及び絞り部材６２の各々の画像を取得する際に同一の偏向器である走査電極５８によってイオンビームを走査することができる。
　上述の実施形態では、制御装置２５は、目印試料Ｒをイオンビームの照射によって観察する際に、イオン光学系４２の光学条件を集束モードに設定するとしたが、これに限定されない。
　例えば、制御装置２５は、コンデンサレンズ５２によってコンデンサレンズ５２の直後にイオンビームのクロスオーバーを形成するとともに、対物レンズ５９に印加する電圧をゼロにしてもよい。
　上述の実施形態では、制御装置２５は、可動絞り５５の絞り部材６２をイオンビームの照射によって観察する際に、イオン光学系４２の光学条件を集束モードに設定するとしたが、これに限定されない。
　例えば、制御装置２５は、イオン光学系４２の光学条件を投射モードに設定してもよい。投射モードの場合、絞り部材６２の貫通孔６２ａの中心とビーム中心Ｃとが一致していなくてもよい。
　上述の実施形態では、可動絞り５５の回転アクチュエータ６１ｇは、第２フランジ６１ｃを介して、軸部材６１ａ、伸縮管継手６１ｄ、ステージユニット６１ｅ、支持ブロック６１ｆ及び接続部材６１ｈの全体を一体的に第１フランジ６１ｂの外面に沿ってビーム軸の軸周りに進退させるとしたが、これに限定されない。
　例えば、軸部材６１ａをステージユニット６１ｅ側の端部を中心として回転可能に構成することによって、回転アクチュエータ６１ｇは、ステージユニット６１ｅを移動させずに、軸部材６１ａ、支持ブロック６１ｆ及び伸縮管継手６１ｄを一体的に第１フランジ６１ｂの外面に沿ってビーム軸の軸周りに進退させてもよい。この場合、制御装置２５は、ステージユニット６１ｅによって軸部材６１ａを駆動することによって、ビーム中心Ｃに対する絞り部材６２の位置を調整してもよい。
　上述した実施形態又は第１変形例にて、回転アクチュエータ６１ｇ及び回転ステージ６１ｋは、制御装置２５から出力される制御信号によって制御されるとしたが、これに限定されない。例えば、絞り部材６２，７２は、ギヤ及びベルト等を備える駆動機構が操作者の手動により駆動されることによって回転してもよい。
　上述した実施形態又は第１変形例にて、ステージユニット６１ｅの駆動方向は２軸方向であるとしたが、これに限定されない。例えば、ステージユニット６１ｅの駆動方向は軸部材６１ａの軸方向に平行な１軸方向であってもよい。この場合、実施形態の絞り部材６２に形成される複数の貫通孔６２ａは１軸方向に沿って配列されればよく、第１変形例の絞り部材７２に形成される複数の貫通孔７２ａは１つの円周上の周方向に沿って配列されればよい。
　また、上述した第１変形例では、ステージユニット６１ｅは省略されてもよい。この場合、回転ステージ６１ｋの駆動によって絞り部材７２に形成された同一円周上の複数の貫通孔７２ａのいずれかが選択される。
　本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　１０…荷電粒子ビーム装置、１１…試料室、１２…試料ホルダ、１３…試料台、１５…電子ビーム鏡筒、１７，１７Ａ，１７Ｂ…イオンビーム鏡筒、２１…二次荷電粒子検出器、２３…ガス供給部、２５…制御装置、２７…入力装置、２９…表示装置、４１…イオン源（荷電粒子源）、４２，４２Ａ，４２Ｂ…イオン光学系、５２…コンデンサレンズ、５３，５３Ａ…ブランカー（偏向器）、５４…第１アライメント（偏向器）、５５，５５Ａ…可動絞り、５６…第２アライメント、５６Ａ…アライメント、５７…スティグメータ、５８…走査電極（偏向器）、５９…対物レンズ、６１…駆動機構、６１ｅ…ステージユニット（第１駆動機構）、６１ｆ…支持ブロック、６１ｇ…回転アクチュエータ（第２駆動機構）、６１ｈ…接続部材、６１ｋ…回転ステージ（第２駆動機構）、６２…絞り部材、６２ａ…貫通孔、７１…駆動機構、７２…絞り部材、７２ａ…貫通孔、ＥＢ…電子ビーム、ＩＢ…イオンビーム、Ｃ…ビーム中心、Ｒ…目印試料、Ｓ…試料。

Claims (8)

  1. 　荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームの一部を通過させるために選択される少なくとも１つの貫通孔が形成された絞り部材と、
    　前記絞り部材を駆動する駆動機構と、
    　前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームを試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査する光学系と、
    　前記駆動機構及び前記光学系を制御する制御装置と、
    を備え、
    　前記制御装置は、
    　所定軸に対して姿勢決めされた目印試料に前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料に応じた前記所定軸である観察軸の姿勢情報を記憶し、
    　前記荷電粒子ビームを前記絞り部材に照射して得られる画像で認識する前記貫通孔の一部を形成する所定部位を、前記観察軸に対して姿勢決めするように前記駆動機構によって前記絞り部材を駆動する、
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
  2. 　前記荷電粒子ビームを第１の荷電粒子ビームとして、第２の荷電粒子ビームを前記試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査するビーム鏡筒と、
    　前記試料が配置されて駆動されるステージと、
    を備え、
    　前記制御装置は、
    　前記ステージ上の前記試料の表面に配置される前記目印試料に前記第２の荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料を前記所定軸に対して姿勢決めするように前記ステージを駆動する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  3. 　前記目印試料は前記所定軸に一致するように姿勢決めされる直線的な部位を備え、
    　前記所定部位の外形は前記観察軸に一致するように姿勢決めされる直線的なエッジ状である、
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
  4. 　前記所定軸は、前記第２の荷電粒子ビームの走査方向に平行な軸である、
    ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
  5. 　前記光学系は、
    　前記荷電粒子源と前記絞り部材との間で前記荷電粒子ビームを偏向させる偏向器を備える、
    ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
  6. 　前記駆動機構は、
    　前記絞り部材を前記荷電粒子ビームの軸に直交する平面内で並進移動させる第１駆動機構と、
    　前記絞り部材を前記平面内の所定の回転中心に対して回転移動させる第２駆動機構と、
    を備える、
    ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
  7. 　荷電粒子ビームを発生させる荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームの一部を通過させるために選択される少なくとも１つの貫通孔が形成された絞り部材と、
    　前記絞り部材を駆動する駆動機構と、
    　前記荷電粒子源から発生する前記荷電粒子ビームを試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査する光学系と、
    　前記駆動機構及び前記光学系を制御する制御装置と、
    を備える荷電粒子ビーム装置の調整方法であって、
    　前記制御装置が、所定軸に対して姿勢決めされた目印試料に前記荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料に応じた前記所定軸である観察軸の姿勢情報を記憶するステップと、
    　前記制御装置が、前記荷電粒子ビームを前記絞り部材に照射して得られる画像で認識する前記貫通孔の一部を形成する所定部位を、前記観察軸に対して姿勢決めするように前記駆動機構によって前記絞り部材を駆動するステップと、
    を含む、
    ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置の調整方法。
  8. 　前記荷電粒子ビームを第１の荷電粒子ビームとして、第２の荷電粒子ビームを前記試料上又は前記絞り部材上に集束させて走査するビーム鏡筒と、
    　前記試料が配置されて駆動されるステージと、
    を備える前記荷電粒子ビーム装置の調整方法であって、
    　前記制御装置が、前記ステージ上の前記試料の表面に配置される前記目印試料に前記第２の荷電粒子ビームを照射して得られる画像で認識する前記目印試料を前記所定軸に対して姿勢決めするように前記ステージを駆動するステップを含む、
    ことを特徴とする請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置の調整方法。
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