(57)【要約】  本発明は、ＳＥＭの対物レンズを形成する磁極片からの漏れ磁場を抑制することができる複合荷電粒子線装置を、簡易な構造により実現するものである。本発明に係る荷電粒子線装置は、対物レンズを構成する第１コイルに電流を流しながらイオンビーム観察像を取得し、第２コイルに電流を流すことによりその像ずれを減少させる動作を、複数の電流値で実施し、前記動作間の差分に基づき前記第２コイルに流す電流を決定する（図６参照）。
2019043945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
前記試料に対して集束イオンビームを出射するイオンビーム照射部、
前記試料に対して電子ビームを出射する電子ビーム照射部、
前記電子ビームを前記試料に対して収束させる対物レンズ、
前記対物レンズを制御する制御部、
を備え、
前記対物レンズは、
第１磁極片、
前記第１磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第２磁極片、
前記第１磁極片と前記第２磁極片との間に配置された第１コイル、
を備え、
前記荷電粒子線装置はさらに、前記第２磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第２コイルを備え、
前記制御部は、前記第１コイルに第１電流を流しながら前記集束イオンビームによって前記試料の観察像を取得する第１動作と、前記試料の位置を前記第１動作と同じ位置に配置した上で前記第１コイルに第２電流を流しながら前記集束イオンビームによって前記試料の観察像を取得する第２動作とを実施し、
前記制御部は、前記第１コイルに電流を流すことによって生じる前記観察像の位置ずれを減少させる磁界を発生させる補正電流を前記第２コイルに流し、
前記制御部は、前記第１動作と前記第２動作との間の差分に基づき前記補正電流を決定する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１コイルに前記第１電流を流したときにおける前記試料の第１観察像と、前記第１コイルに前記第２電流を流したときにおける前記試料の第２観察像との間の第１ずれ量を、前記差分として取得し、
前記制御部は、前記第１ずれ量に基づき前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１電流、前記第２電流、および前記第１ずれ量に基づき、前記第１コイルに流す電流と前記第１ずれ量との間の第１対応関係を推定し、
前記制御部は、推定した前記第１対応関係にしたがって、前記第１コイルに流す電流に対応する前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第２コイルに第３電流を流したときにおける前記試料の第３観察像と、前記第２コイルに第４電流を流したときにおける前記試料の第４観察像との間の第２ずれ量を取得し、
前記制御部は、前記第３電流、前記第４電流、および前記第２ずれ量に基づき、前記第２コイルに流す電流と前記第２ずれ量との間の第２対応関係を推定し、
前記制御部は、推定した前記第２対応関係にしたがって、前記第１ずれ量を減少させるように前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１コイルにそれぞれ異なる複数の電流を流すとともに、そのそれぞれの電流を流しながら前記集束イオンビームによって前記試料の観察像を取得し、
前記制御部は、前記第１コイルに流す電流と前記観察像のずれ量との間の対応関係を推定し、
前記制御部は、前記推定した対応関係にしたがって、前記第１コイルに流す電流に対応する前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１コイルに前記第１電流を流しながら前記集束イオンビームによって取得した前記試料の観察像の位置ずれを、前記第２コイルに第１補正電流を流すことにより減少させ、
前記制御部は、前記第１コイルに前記第２電流を流しながら前記集束イオンビームによって取得した前記試料の観察像の位置ずれを、前記第２コイルに第２補正電流を流すことにより減少させ、
前記制御部は、前記第１補正電流と前記第２補正電流との間の第３ずれ量を前記差分として取得し、
前記制御部は、前記第３ずれ量に基づき、前記第１コイルに流す電流に対応する前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１電流、前記第２電流、および前記第３ずれ量に基づき、前記第１コイルに流す電流と前記補正電流との間の第３対応関係を推定し、
前記制御部は、推定した前記第３対応関係にしたがって、前記第１コイルに流す電流に対応する前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項６記載の荷電粒子線装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記電子ビーム照射部が電子ビームを出射する際に用いる加速電圧を変更したとき、前記変更後の加速電圧の下で前記第１コイルに流す電流を決定し、
前記制御部は、前記変更後の加速電圧の下で前記第１コイルに流す電流に対応する前記補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項９】
前記荷電粒子線装置はさらに、前記第２磁極片に対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第３コイルを備え、
前記制御部は、前記第１コイルに電流を流すことによって生じる前記観察像の位置ずれを減少させる磁界を発生させる第３補正電流を前記第３コイルに流し、
前記制御部は、前記第１動作と前記第２動作との間の差分に基づき前記第３補正電流を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項１０】
前記荷電粒子線装置はさらに、前記第２コイルに対して前記電子ビームの経路から離れる側の位置に配置された第３磁極片を備え、
前記第２磁極片と前記第３磁極片は、前記第２コイルを取り囲む磁路を形成している
ことを特徴とする請求項９記載の荷電粒子線装置。
【請求項１１】
前記第１コイルと前記第２コイルの少なくともいずれかは、複数のコイルによって形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項１２】
前記第２コイルの巻数は前記第１コイルの巻数以上であり、
前記第１コイルの巻数は前記第３コイルの巻数以上である
ことを特徴とする請求項９記載の荷電粒子線装置。
【請求項１３】
前記第１コイルの巻数は前記第２コイルの巻数以上である
ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、同一の試料室内に集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）照射部と走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を配置した複合荷電粒子線装置である。ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、透過型電子顕微鏡を用いて観察する薄膜試料を作製したり、試料の３次元構造を解析したりするために用いられる。ＳＥＭはＦＩＢに比べてプローブのビーム径が小さいので、試料を高分解能で観察することができる。【０００３】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、ＦＩＢによる加工とＳＥＭによる観察を交互または同時に実施する。このとき、ＳＥＭの対物レンズからＦＩＢ−ＳＥＭの試料室内に対して磁場が漏れると、ＦＩＢのイオンビームが偏向され、あるいはイオン源の同位体が分離することにより、加工精度や分解能が劣化する。【０００４】
下記特許文献１は、複合荷電粒子線装置について記載している。同文献は、『残留磁場による集束イオンビームの質量分離の防止及び電子ビームのフォーカスの再現性、安定性の向上。』を課題として、『同一の試料室に集束イオンビーム鏡筒と電子ビーム鏡筒と磁場測定器を備え、試料室内の残留磁気を測定して、電磁気的手法により集束イオンビームの軌道上の磁場を制御する機能を備えたことを特徴とする複合荷電粒子ビーム装置。試料室内の磁場を測定して、その値があらかじめ記憶した値になるように電磁気的手法で制御する。』という技術を開示している（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置は、ＦＩＢ加工とＳＥＭ観察に加え、ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）やＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ  Ｓｃａｔｔｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）などの様々な分析を実施するための分析器を、試料室内に搭載する。したがって、特許文献１のような磁場検出器を搭載するためのスペースを試料室内に確保することが、困難である場合がある。【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、ＳＥＭの対物レンズを形成する磁極片からの漏れ磁場を抑制することができる複合荷電粒子線装置を、簡易な構造により実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る荷電粒子線装置は、対物レンズを構成する第１コイルに電流を流しながらイオンビーム観察像を取得する動作を、複数の電流値で実施し、前記動作間の差分に基づき、第２コイルに電流を流すことにより前記観察像の位置ずれを減少させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る荷電粒子線装置によれば、試料室内の磁場を測定することなく、集束イオンビームのずれを抑制することができる。したがって、試料室内に磁場測定器を配置する必要がないので、装置構成を簡易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る荷電粒子線装置１０の構成図である。
【図２】ＳＥＭ鏡筒１００が備える対物レンズの構成を示す側面図である。
【図３】図２に示す対物レンズにおいて発生する磁場の概念図である。
【図４】ＦＩＢ観察像の位置ずれの例である。
【図５】漏れ磁場を抑制するため第２コイル１１３に流す電流値を決定する手順を説明するフローチャートである。
【図６】第１コイル１１２に流す電流とＦＩＢ像シフト量との間の対応関係を例示するグラフである。
【図７】実施形態２に係る荷電粒子線装置１０が、第２コイル１１３に電流を流すことにより漏れ磁場を抑制する手順を説明するフローチャートである。
【図８】荷電粒子線装置１０がＳＥＭ鏡筒１００の加速電圧を変更するときの動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施形態４に係る荷電粒子線装置１０が備えるＳＥＭ鏡筒１００の対物レンズの構成図である。
【図１０】図９の変形例である。
【図１１】実施形態５に係る荷電粒子線装置１０が備えるＳＥＭ鏡筒１００の対物レンズの構成図である。
【図１２】ＣｕｔＡｎｄＳｅｅを実施しているときのＦＩＢ観察像の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施形態１に係る荷電粒子線装置１０の構成図である。荷電粒子線装置１０は、ＦＩＢ−ＳＥＭ装置として構成されている。荷電粒子線装置１０は、ＳＥＭ鏡筒１００、ＦＩＢ鏡筒１０１、試料室１０２、ＦＩＢ−ＳＥＭ架台１０３、制御器１０５、モニタ１０６を備える。ＦＩＢ鏡筒１０１は、試料１０４を加工または観察するため、試料１０４に対してＦＩＢを照射する。ＳＥＭ鏡筒１００は、試料１０４を高分解能で観察・分析するため、試料１０４に対して電子ビームを照射する。試料室１０２は、試料１０４を設置する空間であり、上記各鏡筒を備えている。ＦＩＢ−ＳＥＭ架台１０３は、試料室１０２を搭載する。制御器１０５は、荷電粒子線装置１０を制御することにより、試料１０４のＳＥＭ観察像を取得し、ＦＩＢにより試料１０４を加工し、試料１０４のＦＩＢ観察像を取得する。モニタ１０６は、試料１０４に対する処理結果（例えば観察像）を画面表示する。
【００１２】
ＦＩＢ鏡筒１０１は、イオン源、ブランカー、静電偏向器、静電対物レンズを備える。ブランカーは、ＦＩＢ鏡筒１０１を動作させたまま、イオンビームが試料１０４に対して照射されないようにするために用いられる。静電偏向器は、静電対物レンズのレンズ中心を基点にイオンビームを偏向し、試料１０４の表面を走査するためのものである。静電偏向器としては、１段の偏向器あるいは上下２段の偏向器などを用いることができる。
【００１３】
ＳＥＭ鏡筒１００は、電子銃、コンデンサレンズ、可動絞り、偏向器、対物レンズを備える。電子銃としては、フィラメント方式、ショットキー方式、フィールドエミッション方式などのものを用いることができる。偏向器としては、磁界偏向型あるいは静電偏向型のものが用いられる。１段の偏向器あるいは上下２段の偏向器などを用いることができる。対物レンズとしては、磁場による電子の集束作用を用いた磁界レンズや、磁場と電場を重畳させることにより色収差を低減させた電界重畳型磁界レンズなどを用いることができる。
【００１４】
試料１０４は、試料室１０２に備えられた傾斜可能な試料ステージに搭載されている。ＦＩＢによって試料１０４を加工するときは、試料１０４をＦＩＢ鏡筒１０１側に傾斜させ、ＳＥＭによって試料１０４を観察するときは、試料１０４をＳＥＭ鏡筒１００側に傾斜させる。ＳＥＭ観察時において試料１０４に対してバイアス電圧を印加する場合は、試料１０４とＳＥＭ鏡筒１００との間に形成される電界の歪みを考慮して、試料１０４をＳＥＭ鏡筒１００の中心軸に対して垂直になるように配置する。
【００１５】
制御器１０５は、電子銃より発生した１次電子線を偏向器により試料１０４上で走査し、試料１０４内部から発生する２次電子を２次電子検出器（ＳＥＭ鏡筒１００内や試料室１０２内に搭載されている）によって検出することにより、ＳＥＭ観察像を取得する。制御器１０５は、イオン源から試料１０４に対してイオンビームを照射することにより、試料１０４を加工し、試料１０４のＦＩＢ観察像を取得する。ＦＩＢ観察像は、ＳＥＭ観察像と同様の手法で取得することができる。
【００１６】
図２は、ＳＥＭ鏡筒１００が備える対物レンズの構成を示す側面図である。対物レンズは、第１磁極片１１０、第２磁極片１１１、第１コイル１１２を備える。第１磁極片１１０と第２磁極片１１１は、中空円筒形状の磁性材料によって形成することができる。電子ビームは中空部分を通過する。第１磁極片１１０と第２磁極片１１１は、電子ビームの経路を中心軸とする軸対称に形成されている。第２磁極片１１１は、電子ビームの経路から見て第１磁極片１１０の外側に配置されている。第２磁極片１１１の試料１０４側の端部は、第１磁極片１１０の試料１０４側の端部よりも、試料１０４に近い位置まで延伸している。
【００１７】
第１コイル１１２は、第１磁極片１１０と第２磁極片１１１との間に配置されている。制御器１０５は、第１コイル１１２に流す電流値を制御することにより、第１磁極片１１０と第２磁極片１１１から発生する磁束を調整する。これにより磁界レンズの特性を制御することができる。
【００１８】
第２コイル１１３は、電子ビームの経路（各磁極片の中心軸）から見て、第２磁極片１１１の外側に配置されている。ＳＥＭ鏡筒１００が第２コイル１１３を備えてもよいし、試料室１０２内に第２コイル１１３を配置してもよい。制御器１０５は、第２コイル１１３に流す電流値を制御することにより、後述する手法にしたがって漏れ磁場を抑制する。
【００１９】
図３は、図２に示す対物レンズにおいて発生する磁場の概念図である。図３においてはＳＥＭ鏡筒１００内に磁界強度のピークをもつ非浸漬型磁界レンズ１２０を例示したが、ＳＥＭ鏡筒１００と試料１０４との間に磁界強度のピークをもつ浸漬型磁界レンズや、これらの磁界レンズを複合したレンズを用いることもできる。非浸漬型磁界レンズとは、レンズがＳＥＭ鏡筒１００内部に形成されるタイプの磁界レンズである。浸漬型磁界レンズとは、レンズがＳＥＭ鏡筒１００の外部（試料１０４側）に形成されるタイプの磁界レンズである。
【００２０】
非浸漬型磁界レンズの対物レンズは、試料室１０２に対する漏れ磁場１２１が小さい。しかし対物レンズに起因して試料室１０２内部に発生する磁場は、完全にゼロではない。したがって、漏れ磁場によりイオンビームに対してローレンツ力が作用し、イオンビームの進行方向と磁場の磁束方向に直交する方向にイオンが偏向される。この結果、イオンビームが試料１０４表面で数ｎｍから数十ｎｍ程度シフトする。シングルポールレンズタイプの対物レンズはＳＥＭ鏡筒１００外の試料１０４近傍に磁場を発生させるので、イオンビームに対する磁場の影響が大きく、試料１０４上で数百μｍ程度のビームシフトが生じるとともに、イオン同位体の質量分離による分解能の劣化が生じる。さらにシングルポールレンズの場合、励磁をオフにしても試料室１０２内に磁場が残留するので、イオンビームの性能を悪化させる。
【００２１】
図４は、ＦＩＢ観察像の位置ずれの例である。図４（ａ）は、第１コイル１１２に第１電流を流しながら試料１０４をＦＩＢによって観察したときの観察像である。第１コイル１１２に電流を流しながらＦＩＢによって試料１０４を観察すると、第２磁極片１１１から生じる漏れ磁場により、観察像の位置がずれる。ここでは説明の便宜上、第１電流を流しているときの基準位置１３１を図面の中央に配置した。
【００２２】
図４（ｂ）は、第１コイル１１２に第２電流を流しながら試料１０４をＦＩＢによって観察したときの観察像である。試料１０４の位置は図４（ａ）と同じである。図４（ａ）（ｂ）を比較すると分かるように、第１コイル１１２に流す電流値によって、試料室１０２内に生じる漏れ磁場の大きさが異なるので、観察像の位置ずれもその電流値によって異なる。すなわち、第１コイル１１２に第１電流を流したときと第２電流を流したときとの間には、位置ずれ量の差分１３２が生じる。本実施形態１においては、この差分１３２を用いて、第２コイル１１３に流すべき電流値を決定することを図る。
【００２３】
図５は、漏れ磁場を抑制するため第２コイル１１３に流す電流値を決定する手順を説明するフローチャートである。本フローチャートは、制御器１０５が実施することもできるし、オペレータがマニュアル操作によって実施することもできる。以下の説明では制御器１０５が各ステップを実施するものとする。以下図５の各ステップについて説明する。
【００２４】
（図５：ステップＳ５０１）
制御器１０５は、ＳＥＭ鏡筒１００の対物レンズの磁場を消磁する。本ステップは、ＳＥＭ対物レンズの励磁をゼロにした際に残留する磁場を消すことにより、以下のステップにおいて実施するＦＩＢの像シフト補正の精度を高めるためのものである。例えば第１コイル１１２や第２コイル１１３に、観察時とは逆向きの直流電流や交流電流を流すことにより、ＳＥＭ磁界レンズから生じる磁場を打ち消すことができる。
【００２５】
（図５：ステップＳ５０２〜Ｓ５０３）
制御器１０５は、第１コイル１１２に第１電流を流しながら、ＦＩＢによって試料１０４の観察像を取得する（Ｓ５０２）。制御器１０５は、観察像上において、あらかじめ定めておいた基準位置がずれている量を特定し、その像シフト量と第１電流値を記憶装置上に記憶する（Ｓ５０３）。例えば本フローチャートを開始する前にあらかじめ試料１０４をＦＩＢによって観察し、その観察像上の適当な位置を基準位置として定めることができる。
【００２６】
（図５：ステップＳ５０４〜Ｓ５０６）
制御器１０５は、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３と同様の手順により、第１コイル１１２に第２電流を流したときのＦＩＢ像シフト量と第２電流値を記憶する。このとき試料１０４の位置はステップＳ５０１〜Ｓ５０３と同じである。
【００２７】
（図５：ステップＳ５０７）
制御器１０５は、第１コイル１１２に流す電流値とＦＩＢ像シフト量との間の対応関係を、図６で例示する手法によって推定する。制御器１０５は、その推定した対応関係にしたがって、ＦＩＢ像シフトを抑制するため第２コイル１１３に流す電流値を決定する。具体的手順は図６と併せて説明する。
【００２８】
図６は、第１コイル１１２に流す電流とＦＩＢ像シフト量との間の対応関係を例示するグラフである。ステップＳ５０３とＳ５０６において、それぞれ図６（ａ）の点１４０と１４１が観察されたものと仮定する。第１コイル１１２に流す電流値とＦＩＢ像シフト量との間の関係が線形である場合、制御器１０５は両者の対応関係を関数１４２として推定することができる。
【００２９】
制御器１０５は、ステップＳ５０１〜Ｓ５０６と同様の手順にしたがって、第２コイル１１３に電流を流しながらＦＩＢ観察像を取得することにより、第２コイル１１３に流す電流値とＦＩＢ像シフト量との間の対応関係を、図６（ａ）と同様に推定することができる。制御器１０５は、第１コイル１１２について推定した対応関係と、第２コイル１１３について推定した対応関係とを用いて、第２コイル１１３に流す電流値を決定することができる。すなわち、第１コイル１１２に電流を流すことによって生じるＦＩＢ像シフトを推定し、同じ量の反対向きのＦＩＢ像シフトを生じさせる電流を第２コイル１１３に流せばよい。
【００３０】
図６（ｂ）は、第１コイル１１２に流す電流とＦＩＢ像シフト量との間の対応関係が線形ではない場合の例である。この場合はステップＳ５０１〜Ｓ５０３と同様の手順を、第１コイル１１２に流す電流値を変えて３回以上実施する。例えば点１４３と点１４４をさらに取得し、各点をつなぐ関数１４５を求めることにより、第１コイル１１２に流す電流とＦＩＢ像シフト量との間の対応関係を推定することができる。第２コイル１１３についても同様である。
【００３１】
＜実施の形態１：まとめ＞
本実施形態１に係る荷電粒子線装置１０は、第１コイル１１２に第１電流を流しているときのＦＩＢ像シフト量と、第１コイルに第２電流を流しているときのＦＩＢ像シフト量との間の差分に基づき、第２コイル１１３に流す電流値を決定する。これにより、第１コイル１１２に電流を流しているときの漏れ磁場を測定することなく、第２コイル１１３を用いてＦＩＢ像シフトを抑制することができる。したがって試料室１０２内に磁場測定器を配置する必要がないので、試料室１０２（さらには荷電粒子線装置１０そのもの）の構造を簡易化することができる。
【００３２】
＜実施の形態２＞
図７は、本発明の実施形態２に係る荷電粒子線装置１０が、第２コイル１１３に電流を流すことにより漏れ磁場を抑制する手順を説明するフローチャートである。荷電粒子線装置１０の構成は実施形態１と同様である。以下図７の各ステップについて説明する。
【００３３】
（図７：ステップＳ７０１〜Ｓ７０２）
制御器１０５は、ステップＳ５０１〜Ｓ５０２と同様に、対物レンズの磁場を消磁した上で（Ｓ７０１）、第１コイル１１２に第１電流を流す（Ｓ７０２）。これにより試料１０４のＦＩＢ観察像が基準位置からシフトする。
【００３４】
（図７：ステップＳ７０３）
制御器１０５は、第２コイル１１３に電流を流すことにより、ステップＳ７０２におけるＦＩＢ像シフトを元に戻す。具体的には、第１コイル１１２による像シフトと反対向きの像シフトを生じさせる電流を第２コイル１１３に流し、電流値を次第に増加させることにより、像シフトを元に戻すことができる。必ずしも像シフトを完全にキャンセルする必要はなく、像シフトが許容範囲内に収まる程度まで像シフトを抑制すればよい。
【００３５】
（図７：ステップＳ７０４）
制御器１０５は、ステップＳ７０２における第１電流値と、ステップＳ７０３において第２コイル１１３に流した電流値を、対応付けて記憶する。
【００３６】
（図７：ステップＳ７０５〜Ｓ７０８）
制御器１０５は、ステップＳ７０１〜Ｓ７０４と同様の手順により、第１コイル１１２に第２電流を流したとき第２コイル１１３に流す電流を特定し、これら電流値を対応付けて記憶する。このとき試料１０４の位置はステップＳ７０１〜Ｓ７０４と同じである。
【００３７】
（図７：ステップＳ７０９）
制御器１０５は、ステップＳ７０４とＳ７０８において記憶した、第１コイル１１２に流す電流値と第２コイル１１３に流す電流値とに基づいて、両者の間の対応関係を推定する。推定手法としては、例えば図６で説明したものを用いることができる。この対応関係を用いることにより、第１コイル１１２に流す電流値が定まれば、そのときのＦＩＢ像シフトを抑制するため第２コイル１１３に流す電流値を定めることができる。
【００３８】
＜実施の形態２：まとめ＞
本実施形態２に係る荷電粒子線装置１０は、第１コイル１１２に第１電流を流しているときのＦＩＢ像シフトを抑制するため第２コイル１１３に流す電流を特定し、さらに第１コイル１１２に第２電流を流しているときのＦＩＢ像シフトを抑制するため第２コイル１１３に流す電流を特定する。荷電粒子線装置１０はさらに、各電流値にしたがって、第１コイル１１２に流す電流を第２コイル１１３に流す電流との間の対応関係を推定する。すなわち、ＦＩＢ像シフトを直接的に抑制するので、第２コイル１１３に流すべき電流値を正確に求めることができる。
【００３９】
＜実施の形態３＞
図８は、荷電粒子線装置１０がＳＥＭ鏡筒１００の加速電圧を変更するときの動作を説明するフローチャートである。荷電粒子線装置１０は、実施形態１〜２で説明した手順により、ＦＩＢ像シフトを抑制するため第２コイル１１３に流す電流を決定済であるものとする。以下図８の各ステップについて説明する。
【００４０】
（図８：ステップＳ８０１〜Ｓ８０３）
制御器１０５は、ステップＳ５０１と同様に対物レンズの磁場を消磁する（Ｓ８０１）。制御器１０５は、ＳＥＭ鏡筒１００の加速電圧を変更する（Ｓ８０２）。例えば測定条件を変更するとき、加速電圧を変更する場合がある。加速電圧が変わると、対物レンズの特性もこれに応じて変える必要がある。したがって制御器１０５は、変更後の加速電圧に応じて、第１コイル１１２に流す電流値を変更する（Ｓ８０３）。
【００４１】
（図８：ステップＳ８０４）
制御器１０５は、あらかじめ特定した対応関係にしたがって、第１コイル１１２に流す電流値に対応する、第２コイル１１３に流す電流値を決定する。制御器１０５は、その電流を第２コイル１１３に流すことにより、ＦＩＢ像シフトを抑制する。
【００４２】
＜実施の形態４＞
図９は、本発明の実施形態４に係る荷電粒子線装置１０が備えるＳＥＭ鏡筒１００の対物レンズの構成図である。本実施形態４に係る荷電粒子線装置１０は、実施形態１〜２で説明した構成に加えて、第３コイル１５０と第３磁極片１１４を備える。
【００４３】
第１コイル１１２は第１磁極片１１０と第２磁極片１１１の間に置かれ、ＳＥＭ鏡筒１００内に磁界強度のピークをもつ非浸漬型磁界レンズ１２０を形成する。第２コイル１１３は第２磁極片１１１の外側に置かれ、ＳＥＭ鏡筒１００と試料１０４との間に磁界強度のピークをもつ浸漬型磁界レンズ１５１を形成する。
【００４４】
第３磁極片１１４は、電子ビームの経路から見て第２磁極片１１１よりも外側に配置されている。第２磁極片１１１と第３磁極片１１４は、第２コイル１１３を取り囲む磁路を形成している。これにより第２コイル１１３は、実施形態１で説明した構成と比較して、磁場レンズを形成する機能をより強く有することになる。
【００４５】
第３コイル１５０は、第２磁極片１１１の外側に配置されており、ＦＩＢ像シフトを抑制するために用いられる。第３コイル１５０としては、第１コイル１１２および第２コイル１１３と比較して、コイル線の巻数が少なく小型なものを用いることができる。ＦＩＢ像シフトを抑制するため第３コイル１５０に流す電流は、実施形態１〜２と同様の手法により決定することができる。第３コイル１５０は、ＳＥＭ鏡筒１００の一部として構成することもできるし、試料室１０２に配置することもできる。
【００４６】
第２コイル１１３は、磁場レンズを形成するために用いることもできるし、実施形態１〜３と同様にＦＩＢ像シフトを抑制するために用いることもできる。例えば、第１コイル１１２により非浸漬型磁界レンズを形成する際に発生するＦＩＢ像シフトを、第２コイル１１３によって抑制することもできるし、第３コイル１５０によって抑制することもできる。
【００４７】
本実施形態４において、第２コイル１１３は磁界レンズを形成する役割と漏れ磁場を抑制する役割を兼ねるので、３つのコイルのなかで巻数が最も多い。すなわち、第２コイル巻数≧第１コイル巻数≧第３コイル巻数である。これに対して実施形態１においては、第２コイル１１３は漏れ磁場を抑制するために用いるので、第１コイル１１２よりも巻数が少ない。すなわち、第１コイル巻数≧第２コイル巻数である。
【００４８】
図１０は、図９の変形例である。第３コイル１５０は、図９に示すようにＳＥＭ鏡筒１００の一部として構成することもできるし、図１０に示すように試料室１０２内に配置することもできる。
【００４９】
＜実施の形態５＞
図１１は、本発明の実施形態５に係る荷電粒子線装置１０が備えるＳＥＭ鏡筒１００の対物レンズの構成図である。第１コイル１１２と第２コイル１１３のいずれか一方または両方は、複数のコイルに分割して構成することができる。図１１においては、第１コイル１１２と第２コイル１１３ともに２つのコイルに分割した例を示した。
【００５０】
磁極片から生じる磁場を安定させるためには、磁極片の温度変化を抑制することが重要である。磁極片の温度変化を抑制するためには、コイルの消費電力を一定に保てばよい。コイルの消費電力を一定に保ちつつ磁場を調整するためには、コイルに流れる電流の大きさを一定に保ちつつ各分割コイルの電流の向きを変化させればよい。例えば図１１において、コイル１１２Ａと１１２Ｂに互いに反対向きの電流を流すことにより、発生する磁場を打ち消すことができる。磁場を発生させるときは、コイル１１２Ａと１１２Ｂに同じ向きの電流あるいは、反対向きの大きさの異なる電流を流せばよい。いずれの場合においても電流値を一定に保つことにより、消費電力を一定に保つことができる。
【００５１】
各分割コイルの巻数は同じであってもよいしそれぞれ異なっていてもよい。巻数が同じであるほうが、電流制御を簡易化できる。コイルとしての性能は、分割コイルの場合も単一コイルの場合も同じである。
【００５２】
＜本発明の変形例について＞
本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００５３】
ＦＩＢ−ＳＥＭ装置のアプリケーションの１つとして、ＦＩＢ加工とＳＥＭ観察を素早く交互に繰り返すことにより、試料を３次元的に分析するモード（以下ＣｕｔＡｎｄＳｅｅと称する）がある。このＣｕｔＡｎｄＳｅｅにおいて本発明を用いて、より高精度な分析を実現できる。ＣｕｔＡｎｄＳｅｅにおいては、ＦＩＢ加工を繰り返すにつれてＳＥＭ観察時の試料高さが変化する。したがって、分析中にＳＥＭ鏡筒１００のフォーカスを調整する必要がある。このとき、試料室１０２内のＳＥＭ対物レンズ磁場が微小変化してＦＩＢがシフトするので、ＦＩＢによる加工精度を悪化させる。そこで、ＣｕｔＡｎｄＳｅｅ中にＳＥＭ対物レンズ磁場の影響を、第２コイル１１３または第３コイル１５０によって抑制する。これにより、ＦＩＢの加工精度を向上させることができる。
【００５４】
図１２は、ＣｕｔＡｎｄＳｅｅを実施しているときのＦＩＢ観察像の例である。領域１７０は、ＦＩＢによって加工する領域である。基準位置１３１のずれを、例えばＣｕｔＡｎｄＳｅｅ処理を数回実施する毎に補正することにより、加工精度を向上させることができる。
【００５５】
以上の実施形態において、制御器１０５は、その機能を実装した回路デバイスなどのハードウェアを用いて構成することもできるし、その機能を実装したソフトウェアを演算装置が実行することにより構成することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０：荷電粒子線装置
１００：ＳＥＭ鏡筒
１０１：ＦＩＢ鏡筒
１０２：試料室
１０３：ＦＩＢ−ＳＥＭ架台
１０４：試料
１０５：制御器
１０６：モニタ
１１０：第１磁極片
１１１：第２磁極片
１１２：第１コイル
１１３：第２コイル
１１４：第３磁極片
１５０：第３コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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