(57)【要約】【課題】厚さの均一性が高く、かつ、観察部位から所望の距離に真空領域を有する観察試料を作製することができる観察試料作製方法及び観察試料作製装置を提供する。【解決手段】少なくともパターンが形成された構造部７１とパターンが形成されていない無構造部７２の２つの部分を有する加工対象試料７の無構造部７２側からＦＩＢを照射し、構造部７１と無構造部７２との界面を含む側面を加工して加対象試料７の構造を観察する観察対象面を形成し、観察対象面に沿う方向からＦＩＢを照射することにより加工対象試料７を加工する。【選択図】図７
2010133739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料を荷電粒子線により加工して観察試料を作製する観察試料作製方法であって、
前記加工対象試料の無構造部側から荷電粒子線を照射し、前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成する工程と、
前記観察対象面に沿う方向から該荷電粒子線を照射することにより前記加工対象試料を加工する工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項２】
少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料を荷電粒子銃からの荷電粒子線により加工して観察試料を作製する観察試料作製方法であって、
前記加工対象試料を前記荷電粒子線の光軸に対して垂直な第１の回転軸を中心に回転駆動し、前記加工対象試料の無構造部側を前記荷電粒子銃側に向け、前記荷電粒子線により前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成する工程と、
前記加工対象試料を前記第１の回転軸に対して垂直な第２の回転軸を中心に回転駆動し、前記観察対象面が前記荷電粒子線に沿う方向に向け、前記荷電粒子線により前記加工対象試料を加工する工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項３】
少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料を荷電粒子線により加工して観察試料を作製する観察試料作製方法であって、
前記加工対象試料の無構造部側から荷電粒子線を照射し、前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成する工程と、
前記観察対象面に沿う方向から荷電粒子線を照射することにより前記加工対象試料から生じる２次電子を検出し、その検出情報に基づいて前記加工対象試料の荷電粒子線像を取得する工程と、
前記観察対象面に沿う方向から該荷電粒子線を照射することにより前記加工対象試料を加工する工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項４】
少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料を荷電粒子銃からの荷電粒子線により加工して観察試料を作製する観察試料作製方法であって、
前記加工対象試料を前記荷電粒子線の光軸に対して垂直な第１の回転軸を中心に回転駆動し、前記加工対象試料の無構造部側を前記荷電粒子銃側に向け、前記荷電粒子線により前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成する工程と、
前記観察対象面に沿う方向から荷電粒子線を照射することにより前記加工対象試料から生じる２次電子を検出し、その検出情報に基づいて前記加工対象試料の荷電粒子線像を取得する工程と、
前記加工対象試料を前記第１の回転軸に対して垂直な第２の回転軸を中心に回転駆動し、前記荷電粒子線に沿う方向に前記観察対象面を向け、前記荷電粒子線により前記加工対象試料を加工する工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項５】
少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料を第１の荷電粒子銃からの荷電粒子線により加工して観察試料を作製する観察試料作製方法であって、
前記加工対象試料を前記荷電粒子線の光軸に対して垂直な第１の回転軸を中心に回転駆動し、前記加工対象試料の無構造部側を前記第１の荷電粒子銃側に向け、前記荷電粒子線により前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成する工程と、
前記加工対象試料に第２の荷電粒子銃からの荷電粒子線を照射することにより前記加工対象試料から生じる２次電子を検出し、その検出情報に基づいて前記加工対象試料の荷電粒子線像を取得する工程と、
前記荷電粒子線像から前記加工対象試料の方向を検出し、その方向に基づいて前記第１の荷電粒子線銃の偏向コイルを制御し、偏向角度を調整する工程と、
前記加工対象試料を前記第１の回転軸に対して垂直な第２の回転軸を中心に回転駆動し、前記荷電粒子線に沿う方向に前記観察対象面を向け、前記荷電粒子線により前記加工対象試料を加工する工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項６】
少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料を荷電粒子銃からの荷電粒子線により加工して観察試料を作製する観察試料作製方法であって、
前記加工対象試料の前記構造部と無構造部との界面を含む面を前記加工対象試料を載置するための試料台に固定する工程と、
前記加工対象試料を前記荷電粒子線の光軸に対して垂直な第１の回転軸を中心に回転駆動し、前記加工対象試料の無構造部側を前記荷電粒子銃側に向け、前記荷電粒子線により前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成する工程と、
前記加工対象試料を前記第１の回転軸に対して垂直な第２の回転軸を中心に回転駆動し、前記荷電粒子線に沿う方向に前記観察対象面を向け、前記荷電粒子線により前記加工対象試料を加工する工程と
を有することを特徴とする観察試料作製方法。
【請求項７】
加工対象試料を加工する荷電粒子線を照射する第１の荷電粒子線照射手段と、
前記加工対象試料を前記荷電粒子線の光軸に対して垂直な第１の回転軸を中心に回転駆動する第１の試料回転手段と、
前記加工対象試料を前記第１の回転軸に対して垂直な第２の回転軸を中心に回転駆動する第２の試料回転手段と、
前記加工対象試料の荷電粒子線像を取得するための第２の荷電粒子線照射手段と、
前記荷電粒子線像から検出された前記加工対象試料の方向に基づいて、前記第１の荷電粒子線照射手段の偏向コイルを制御し、偏向角度を調整する偏向角度調整手段と
を備えたことを特徴とする観察試料作製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線像で観察する観察試料の作成方法及び観察試料の作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電場や磁場の観察を得意とする電子線ホログラフィー法が注目されている。例えば、半導体分野においても、従来の電子顕微鏡などで可視化困難なトランジスタ中のソースやドレインの構造を可視化する方法としてこの電子線ホログラフィー法が期待されている。
【０００３】
電子線ホログラフィー法は、試料中を透過した電子線と真空中を通過した電子線の干渉像を観測し、その僅かな位相ずれなどから試料構造を可視化する方法である。したがって、電子線ホログラフィー法を適用する観察試料においては厚さの均一性が非常に重要であり、かつ、観察部位の近傍に物質の無い領域（真空領域）が必用である。
【０００４】
このような観察に用いる試料として集積回路チップや半導体ウェーハ内の任意の部分のみを取り出す方法としては、チップやウェーハの観察部位を含む分析部分をプローブで支持し、チップやウェーハの表面に対して角度の異なる２つの方向からイオンビームを照射して当該分析部分を分離する技術が知られている（特許文献１等参照）。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７７４８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子線ホログラフィー法により観察する観察試料においては、上記従来技術により分離した分析部分（一次試料）をさらに加工し、試料厚さの均一性や観察部位と真空領域の位置関係が適当な観察試料（二次試料）を作製する必要がある。
【０００７】
しかしながら、イオンビームにより観察試料を作製する場合、試料に照射したイオンビームにより発生する２次電子を画像として観察しながら試料作製すると、試料の観察部位がイオンビームにより破壊されてしまい試料の観察が困難となってしまう。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、厚さの均一性が高く、かつ、観察部位から所望の距離に真空領域を有する観察試料を作製することができる観察試料作製方法及び観察試料作製装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、少なくともパターンが形成された構造部とパターンが形成されていない無構造部の２つの部分を有する加工対象試料の無構造部側から荷電粒子線を照射し、前記構造部と前記無構造部との界面を含む側面を加工して前記加工対象試料の構造を観察する観察対象面を形成し、前記観察対象面に沿う方向から該荷電粒子線を照射することにより前記加工対象試料を加工するものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、厚さの均一性が高く、かつ、観察部位から所望の距離に真空領域を有する観察試料を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
まず、本実施の形態に係わる観察試料の観察方法の一例である電子線ホログラフィー法の原理について、その電子線ホログラフィー法を半導体素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の構造観察に適用した場合を例にとり説明する。
【００１３】
電子線ホログラフィー法は、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）による試料観察の一手法であり、真空中において電子線を観察試料の観察部位に照射し、試料を透過した電子線（以下、物体波と記載する）と試料の無い部分（真空中）を通過した電子線（以下、参照波と記載する）とをバイプリズムなどにより干渉させ、その位相の変化等から試料内部の僅かな電位差（電位の分布）を検出・計算することによって試料内部の構造を干渉縞画像（以下、位相像と記載する）として可視化する方法である。
【００１４】
したがって、電子線ホログラフィー法を適用する観察試料においては、観察部位の近傍に参照波が通過する範囲（真空領域）を設ける必要がある。また、観察試料の試料膜厚（参照波の進行方向の厚さ）の均一さが位相像の精度に関係し、試料膜厚が均一に近いほど、位相像の精度が高くなる。
【００１５】
図１は、電子線ホログラフィー法において、物体波及び参照波の両者が真空中を通過するようにした場合、つまり、観察試料を用いない場合の位相像を示す図である。
【００１６】
図１において、電子線ホログラフィー法による位相像（干渉縞画像）は、単調な縞状の画像が示されており、すなわち、物体波と参照波の間に位相差が生じていないことを視覚的に確認することができる。
【００１７】
図２は、上記電子線ホログラフィー法を適用する観察試料の一例としてのＭＯＳＦＥＴの断面を模式的に示す図である。
【００１８】
図２において、ＭＯＳＦＥＴ（以下、単にトランジスタと記載する）は、シリコン基板１１と、そのシリコン基板１１上に形成されたソース１２、ドレイン１３及びゲート１５と、ゲート１５とシリコン基板１１（ソース１２及びドレイン１３を含む）との間を電気的に絶縁する絶縁膜１４と、金属配線１７と、その金属配線１７とドレイン１３を電気的に接続するコンタクトプラグ１６とで概略構成されている。
【００１９】
ソース１２及びドレイン１３は、シリコン基板１１にイオン（例えば、砒素、又はボロン）を注入して形成されている。このシリコン基板１１のソース１２部分、或いは、ドレイン１２部分に注入されるイオン量は僅かであり、例えば、そのイオン量は１０＾２１（個／ｃｍ＾３）程度である。
【００２０】
図３は、図２に示したトランジスタに電子線ホログラフィー法を適用した場合の位相像（干渉縞画像）とトランジスタの構造との関係を模式的に示す図である。なお、図３中の干渉縞１８は、位相像（干渉縞画像）における干渉縞を模式的に示すものである。
【００２１】
図３においては、トランジスタにおける観察部位（例えば、ソース１２、ドレイン１３の形成部位）が位相像（干渉縞画像）の中央付近に位置する場合を示している。
【００２２】
トランジスタにおける干渉縞１８に対応する範囲、つまり、位相像に示される範囲（以下、観察範囲と記載する）は、幅Ｌ（例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ）の範囲である。この観察範囲における干渉縞１８（位相像）に、トランジスタの構造（電位差、電位の分布）により生じる位相差が現れることにより、トランジスタの構造が可視化される。
【００２３】
ここで、上記のように電子線ホログラフィー法においては、トランジスタの観察範囲を通過した電子線（物体波）と、その近傍に設けた真空領域を通過した電子線（参照波）をバイプリズム等を用いて干渉させ、これらの位相の差異から位相像（干渉縞画像）を得るので、観察範囲における観察部位の近傍に真空領域（参照波が通る領域）を設ける。
【００２４】
観察範囲に対する真空領域の位置としては、例えば、トランジスタの干渉縞１８に対応する範囲（観察範囲）の上側（ゲート１５側）に隣接する範囲、又は、観察範囲の下側（シリコン基板１１側）に隣接する範囲に真空領域を設ける。また、真空領域と観察部位の位置関係としては、幅Ｌ（例えば、１００ｎｍ）の観察範囲（干渉縞１８）、の中心付近に観察部位が位置するように調整するには、観察部位から約Ｌ／２（例えば、５０ｎｍ）の距離に真空領域を設ける。
【００２５】
図４は図２に示したような構造を有するトランジスタにおける電子線ホログラフィー法の位相像を示す図であり、図５はそのトランジスタを通常のＴＥＭ法により撮像した画像（透過像など）を示す図である。
【００２６】
図４においては、図２及び図３に示したトランジスタ構造における観察部位が撮像されており、これからトランジスタにおけるソース１２やドレイン１３などの構造（形成状態）が視覚的に確認できる。一方、図５においては、トランジスタにおけるソース１２やドレイン１３などの構造を視覚的に確認することが困難である。
【００２７】
次に、本実施の形態における試料作製装置について説明する。
【００２８】
図６は、本実施の形態における試料作製装置の全体構成を示す図である。
【００２９】
図６において、試料作製装置は、真空容器１と、真空容器１内に配置された荷電粒子線（イオンビーム）用カラム２及び荷電粒子線（電子線）用カラム３と、
加工対象試料（不図示、後の図７参照）を載置する試料ステージ４と、加工対象試料への電子線の照射により加工対象試料から放出される２次電子を検出する２次電子検出器５と、試料製作装置全体の動作を制御する制御装置（制御用ＰＣ）６とを備えている。
【００３０】
荷電粒子線用カラム２（以下、イオンビーム用カラム２と記載する）は、イオンビーム（例えば、Ｇａイオンビーム）を発生させるイオン銃２１と、イオンビームを集束するレンズ２２と、イオンビームを偏向する偏向コイル２３とを備えている。なお、図面の煩雑化を抑えるため、イオンビーム用カラム２におけるイオン銃２１及びレンズ２２と制御装置６との接続関係は図示を省略する。
【００３１】
荷電粒子線用カラム３（以下、電子線用カラム３と記載する）は、電子線を発生させる電子銃３１と、電子線を集束するレンズ３２と、電子線を偏向する偏向コイル３３とを備えている。
【００３２】
なお、図面の煩雑化を抑えるため、イオンビーム用カラム２におけるイオン銃２１及びレンズ２２と制御装置６との接続関係は図示を省略する。また、同様に電子線用カラム３における電子銃３１及びレンズ３２と制御装置６との接続関係も図示を省略する。
【００３３】
試料ステージ４は、加工対象試料（不図示、後の図７参照）をその載置面に固定する試料台４１と、試料台４１を試料固定位置を中心に回転駆動する、すなわち、試料台４１に固定された加工対象試料と試料台４１とを一体的に回転駆動する第１試料回転機構４２及び第２試料回転機構４３とを備えている。
【００３４】
第１試料回転機構４２は、試料作製装置の各構成要素（例えば、イオンビーム用カラム２１、或いは、電子線用カラム３１）に対して試料台４１を回転駆動するものである。第１試料回転機構４２は、試料台４１に載置された加工対象試料を通り、イオンビーム用カラム２１から加工対象試料に照射されるイオンビームの光軸に対して垂直であり、試料台４１の載置面に沿う方向の回転軸４４を中心に、加工対象試料を試料台４１及び第２試料回転機構４３と共に回転駆動する。
【００３５】
第２試料回転機構４３は、第１試料回転機構４２に対して試料台４１を回転駆動するものである。第２試料回転機構４３は、試料台４１に載置された加工対象試料を通り、第１試料回転機構４２の回転軸４４に垂直であり、試料台４１の差一面に垂直な回転軸４５を中心に、加工対象試料を試料台４１と共に回転駆動する。
【００３６】
第１試料回転機構４２及び第２試料回転機構４３によって試料台４１を回転駆動することにより、試料台４１の載置面に固定された加工対象試料の向きを試料作製装置の各構成要素に対して変更する。
【００３７】
制御装置（制御用ＰＣ）６は、試料作製装置の全体の動作を制御するものであり、例えば、図示しない入力装置から入力された情報を基に、イオンビーム用カラム２、電子線用カラム３、試料ステージ４の第１及び第２試料回転機構４２，４３などの動作を制御する。
【００３８】
制御装置６は、イオンビーム用カラム２から照射されたイオンビームにより試料台４１に載置された試料（例えば、加工対象試料）から発生した２次電子を２次電子検出器５により検出し、イオンビーム用カラム２の偏向コイル２３の制御情報と２次電子検出器５からの検出情報からＳＩＭ（Scanning Ion Microscope）像を演算し、表示装置６１に表示する。
【００３９】
また、制御装置６は、電子線用カラム３から照射された電子線により試料台４１に載置された試料（例えば、加工対象試料）から発生した２次電子を２次電子検出器５により検出し、電子線用カラム３の偏向コイル３３の制御情報と２次電子検出器５からの検出情報からＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像を演算し、表示装置６１に表示する。
【００４０】
さらに、制御装置６は、イオンビーム用カラム２のレンズ２２により集束させたイオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）を偏向コイル２３により偏向して試料台４１に載置された加工対象試料に照射することによりＦＩＢ加工を行う。
【００４１】
以上のように構成した本実施の形態における観察試料の作製手順を説明する。
【００４２】
図７は、本実施の形態の試料作製装置による観察試料作製の手順を示す図である。図７においては、一例として、試料台４１に加工対象試料７が載置された様子を示している。なお、図７中においては、上方向がイオンビーム用カラム２の方向に対応している。また、紙面垂直方向は第１試料回転機構４２の回転軸４４の方向に対応している。
【００４３】
図７において、加工対象試料７は、集積回路チップや半導体ウェーハ内の観察部位（例えば、図２のトランジスタにおけるソース１２、ドレイン１３の形成部位）を含む分析部分であり、加工対象試料７を基に電子線ホログラフィー法による観察に用いる観察試料を作製する。
【００４４】
加工対象試料７は、例えば、マイクロサンプリング法を用いて作製される。マイクロサンプリング法は、集積回路チップや半導体ウェーハ内の観察部位を含む分析部分をプローブ（図示せず）で支持し、チップやウェーハの表面に対して角度の異なる２つの方向からイオンビームを照射して当該分析部分を分離・摘出する技術である。
【００４５】
まず、図７（ａ）に示すように、加工対象試料７を試料台４１に載置（固定）する。マイクロサンプリング法により摘出された加工対象試料７はプローブに固定されており、回路パターンなどが形成された構造部７１が上側、回路パターンなどが形成されていないシリコン基板部分などの無構造部７２が下側に位置している。マイクロサンプリング法により摘出された加工対象試料７を試料台４１に載置（固定）する前に、第１試料回転機構４２により試料台４１を回転駆動し、その載置面を垂直の状態にする。そして、試料台４１の載置面に加工対象試料７を接触させ、適当な方法（例えば、タングステンデポジション法）により試料台４１に加工対象試料７を固定する。その後、集束イオンビーム（ＦＩＢ）などにより加工対象試料７とプローブの結合部（支持部分）を分離する。
【００４６】
次に、図７（ａ）に示した状態から、第２試料回転機構４３により試料台４１を１８０°回転駆動し、図７（ｂ）に示すように、構造部７１を下側、無構造部を７２上側に位置させる。この状態で、イオンビーム用カラム２から加工対象試料７に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射することにより加工対象試料７を加工する。このように、加工対象試料７の無構造部７２側からＦＩＢを照射して、構造部７１と無構造部７２との界面を含む側面を試料台４１の載置面にほぼ垂直な方向に加工して加工対象試料７の構造を観察する観察対象面（図７中紙面に沿う面）を形成する。加工対象試料７の２つの観察対象面間の距離（試料膜厚）は、イオンビーム用カラム２の偏向コイル２３を制御して加工対象試料７に対する加工位置を制御することにより任意に設定することができる。
【００４７】
次に、図７（ｂ）に示した状態から、第１試料回転機構４２により試料台４１を９０°回転駆動して試料台４１の載置面をイオンビームの光軸に垂直になるように配置し、図７（ｃ）に示すように、加工対象試料７の観察対象面、及び構造部７１と無構造部７２の界面がイオンビームの光軸に沿う方向に向ける。この状態で、イオンビームを照射してＴＥＭ像を取得し、構造部７１と無構造部７２の界面の位置を確認する。また、加工対象試料７の観察対象面側から電子線用カラム３の電子線を照射してＳＩＭ像を取得し、このＳＩＭ像から加工対象試料７の構造部７１と無構造部７２の界面の方向とイオンビームの光軸の方向のずれ（角度情報）を測定し、その角度情報に基づいてイオンビーム用カラム２の偏向コイル２３を制御して、構造部７１と無構造部７２の界面がイオンビームの光軸に沿う方向に向くように制御する（図７（ｄ）参照）。この状態で、イオンビーム用カラム２から加工対象試料７に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射することにより加工対象試料７を加工する。観察部位が図２に示したトランジスタにおけるソース１２及びドレイン１３の形成部分である場合は、構造部７１と無構造部７２の境界面付近が観察部位となる。加工対象試料７の観察面に沿う方向からＦＩＢを照射して、構造部７１と無構造部７２の界面（観察部位）にほぼ平行な方向に加工して、観察部位の近傍に真空領域を形成し、電子線ホログラフィー法による観察に用いる観察試料を作製する。観察部位（構造部７１と無構造部７２の界面）から真空領域までの距離は、イオンビーム用カラム２の偏向コイル２３を制御して加工対象試料７に対する加工位置を制御することにより任意に設定することができる。
【００４８】
以上のように構成した本実施の形態における効果を従来技術と比較しつつ説明する。
【００４９】
半導体分野において、例えば、トランジスタ中のソースやドレインの構造は、僅か１０＾２１／ｃｍ＾３以下の量のイオンがシリコンに注入されているだけであるため、通常の電子顕微鏡像や、電子顕微鏡を用いたＥＤＸ（Energy dispersive X-ray spectroscopy）やＥＥＳＬ（Electron energy loss spectroscopy）などの元素分析手法では、可視化困難である。これに対し、電子線ホログラフィー法は、試料中を透過した電子線と真空中を通過した電子線の干渉像を観測し、その僅かな位相ずれなどを演算することにより試料構造を可視化することができる。このような電子線ホログラフィー法を適用する観察試料においては厚さの均一性が非常に重要であり、かつ、観察部位の近傍に物質の無い領域（真空領域）が必用である。
【００５０】
図８は、従来技術における観察試料の作製の様子を示す図である。なお、図８中においては、図７と同様に上方向がイオンビーム用カラム２の方向に対応している。
【００５１】
図８においては、試料台４１０は、その試料載置面をイオンビームの光軸に対して垂直に配置され、加工対象試料７は、その無構造部７１側を試料台４１０の載置面に固定されている。この状態で、イオンビーム用カラム２から加工対象試料７に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射することにより構造部７１と無構造部７２との界面を含む側面を加工し、加工対象試料７の構造を観察する観察対象面を形成する。
【００５２】
このような上記従来技術においては、イオンビームに対する加工対象試料７の方向を変える機構を有しておらず、加工対象試料７の構造部７１側からのイオンビームの照射により観察対象面を形成するので、試料構造に起因した試料厚さ斑（試料厚さのばらつき）が発生する恐れがある。また、加工対象試料７の方向を変える機構を有していないので、構造部７１と無構造部７２との界面に沿う方向からイオンビームを照射することが困難であり、観察部位から所望の距離に真空領域を形成することが困難である。
【００５３】
これに対し、本実施の形態においては、試料回転機構４２，４３によりイオンビームに対する加工対象試料７の方向を変えることができるので、加工対象試料７の無構造部７２側からのイオンビームの照射により観察対象面を形成して、試料構造に起因した試料厚さ斑を抑制し、かつ、観察部位から所望の距離に真空領域を形成することができるので、厚さの均一性が高く、かつ、観察部位から所望の距離に真空領域を有する観察試料を作製することができる。
【００５４】
なお、図７（ａ）、及び図７（ｂ）に示した手順においては、第２試料回転機構４３により試料台４１を１８０°回転したが、これに限られず、（ａ）から第１試料回転機構４２により１８０°回転し、構造部７１を下側、無構造部を７２上側に位置させても良い。
【００５５】
また、図７（ｄ）に示した手順においては、偏向コイル２２を制御して加工対象試料７に対するＦＩＢの照射角度を調整したが、これに限られず、試料台４１を第１試料回転機構４２により回転駆動し、加工対象試料７に対するＦＩＢの照射角度を調整しても良い。
【００５６】
さらに、マイクロサンプリング法においては分析部分をプローブにより支持したが、これに限られず、マイクロフォーク又はマイクロピンセットにより分析部分を支持しても良い。
【００５７】
また、電子線により加工対象試料から発生した２次電子を２次電子検出器５により検出し、偏向コイル３３の制御情報と２次電子検出器５からの検出情報からＳＥＭ像を取得し、表示する構成としたが、これに限られず、加工対象試料７を挟んで電子線用カラム３と反対側に透過電子検出器を設け、ＴＥＭ（Transmission Electron Microscope）像、又はＳＴＥＭ（Scanning Transmission Electron Microscope）像を取得する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】電子線ホログラフィー法において、観察試料を用いない場合の位相像を示す図である。
【図２】電子線ホログラフィー法を適用する観察試料の断面を模式的に示す図である。
【図３】観察試料に電子線ホログラフィー法を適用した場合の位相像と観察試料の構造との関係を模式的に示す図である。
【図４】観察試料における電子線ホログラフィー法の位相像を示す図である。
【図５】観察試料における通常のＴＥＭ法により取得した画像を示す図である。
【図６】本実施の形態における試料作製装置の全体構成を示す図である。
【図７】本実施の形態の試料作製装置による観察試料作製の手順を示す図である。
【図８】従来技術における観察試料作製を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  真空容器
２  荷電粒子線用カラム
３  荷電粒子線用カラム
４  試料ステージ
５  ２次電子検出器
６  制御装置
１１  シリコン基板
１２  ソース
１３  ドレイン
１４  絶縁膜
１５  ゲート
１６  コンタクトプラグ
１７  シリコン配線
１８  干渉縞
２１  イオン銃
２２  レンズ
２３  偏向コイル
３１  電子銃
３２  レンズ
３３  偏向コイル
４１  試料台
４２  第１試料回転機構
４３  第２試料回転機構
６１  表示装置
【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１】
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【図４】
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【図５】
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