(57)【要約】【課題】  試料を加工するときの加工走査条件を自動的に設定することができる集束イオンビーム装置を提供する。【解決手段】  演算装置１６は、入力装置１７に入力されたデータに基づいて、集束レンズ８、可変マルチアパーチャ１０、ビーム偏向電極１１及び対物レンズ１２の光学条件を選択し、かつ選択された光学条件に応じた集束イオンビーム４の試料２上での加工走査条件を自動的に算出する。設定条件データ出力部２０は、演算部１６によって選択及び算出された光学条件及び加工走査条件に基づいたデータを出力する。ＦＩＢ駆動部１４は、設定条件データ出力部２０から出力された光学条件及び加工走査条件に基づいて、集束レンズ８、ビームブランキング電極９、可変マルチアパーチャ１０、ビーム偏向電極１１及び対物レンズ１２を駆動する。【選択図】  図２
2006313704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に集束イオンビームを照射して加工する集束イオンビーム装置において、
イオンビームを発生するイオンビーム源と、
前記イオンビーム源が発生したイオンビームを集束する集束レンズと、
前記集束レンズで集束されたイオンビームの電流を選択的に制限する可変マルチアパーチャと、
前記可変マルチアパーチャによって電流が選択的に制限された集束イオンビームを偏向する偏向部と、
前記偏向部によって偏向された集束イオンビームを前記試料上の所定の位置に合焦させる対物レンズと、
前記試料を２次元方向に移動するステージと、
オペレータによる入力データを受け付ける入力部と、
前記入力部に入力されたデータに基づいて、前記集束レンズ、可変マルチアパーチャ、偏向部及び対物レンズの光学条件を選択し、かつ前記選択された光学条件に応じた集束ビームの前記試料上での加工走査条件を自動的に算出する制御部と、
制御部によって選択及び算出された光学条件及び加工走査条件に基づいたデータを出力する設定条件データ出力部と、
設定条件データ出力部から出力された光学条件及び加工走査条件データに基づいて、前記集束レンズ、可変マルチアパーチャ、偏向部及び対物レンズを駆動する駆動部と
を備えることを特徴とする集束イオンビーム装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記入力部に入力された前記試料上の観察領域の大きさに応じて加工走査条件を自動的に算出することを特徴とする請求項１記載の集束イオンビーム装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記加工走査条件として前記試料に対するイオンビームの１点当たりの照射時間と、照射点間隔を自動設定することを特徴とする請求項１記載の集束イオンビーム装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記入力部に入力された前記試料上の加工領域の大きさに応じて加工に使用するイオンビームのビーム径を算出し、このビーム径に応じた光学条件ファイルを選択することを特徴とする請求項１、２又は３記載の集束イオンビーム装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光学条件ファイルとして前記集束レンズ、対物レンズのレンズ系、前記可変マルチアパーチャ、前記偏向部の前記駆動部による駆動を前記算出したビーム径に基づいて自動的に選択することを特徴とする請求項４記載の集束イオンビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に集束イオンビームを照射して加工する集束イオンビーム（focused ion beam：ＦＩＢ）装置に関し、特に、光学条件を選択したのち、試料を観察しながら、加工条件を算出する集束イオンビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集束イオンビーム装置は、イオン源からのイオンビームを細く集束し、加工試料に照射して試料をエッチング等により加工する装置である。このＦＩＢ装置の応用分野の中でも、特にＦＩＢによるエッチング技術は、汎用的なものとなってきている。
【０００３】
この技術を用いたＦＩＢ装置は、マイクロマシン加工はもとより、半導体デバイスの不良解析や透過電子顕微鏡試料の作成に広く利用されている。特に最も注目されている半導体デバイスの３次元解析としては、もはや不可欠の装置となりつつある。
【０００４】
図１は、ＦＩＢ装置の構成図である。ＦＩＢ装置は、本体１内部を真空とし、試料室１ａのステージ３に半導体デバイスなどの試料２を載置している。また、本体１内部には、イオンビーム４を発生するためのイオン源５と、イオン源５からイオンを引き出すための引き出し電極６、加速電極７、イオンビームを集束する集束レンズ８、ビームブランキング電極９、可変マルチアパーチャ１０、イオンビームを２次元的に走査するためのビーム偏向電極１１、対物レンズ１２が含まれている。さらに、試料室１ａには試料２から発生した２次荷電粒子を検出するための検出器１３が設けられている。集束レンズ８、対物レンズ１２は、静電レンズが使用される。
【０００５】
ＦＩＢ装置の本体部１の例えば集束レンズ８、可変マルチアパーチャ１０、ビーム偏向電極１１及び対物レンズ１２は、コンピュータ１５によってコントロールされるＦＩＢ駆動部１４により駆動される。コンピュータ１５は、ＲＡＭ，ＨＤＤを内蔵又は外付けしてなる演算部１６と入力装置１７と陰極線管（ＣＲＴ）や液晶表示装置（ＬＣＤ）などのモニタ１８を備える。
【０００６】
例えば、試料２に照射されるイオンビームの電流量を変化させる場合には、ＦＩＢ駆動部１４によって集束レンズ８、対物レンズ１２を制御し、各レンズの強度を制御してイオンビームの集束度合いを変化させ、イオンビーム４の光路中に設けられた可変マルチアパーチャ１０中の適切な絞り孔（アパーチャ）を選択し通過するイオンビームの量を制御する。また、イオンビーム４を試料２上で２次元的あるいはライン状に走査する場合は、ＦＩＢ駆動部１４からビーム偏向電極１１に走査信号が供給される。
【０００７】
試料２はステージ３上に載置されている。ステージ３はステージ制御部１９により、水平方向の２次元移動、回転、傾斜ができるように構成されている。ステージ制御部１９は、コンピュータ１５によってコントロールされる。
【０００８】
イオン源５から引き出し電極６によってイオンが引き出され、そのイオンは加速電極７によって加速される。加速されたイオンビーム４は集束レンズ８、対物レンズ１２によって試料２上に細く集束される。試料２におけるイオンビームの照射位置は、ビーム偏向電極１１に走査信号を供給することによって走査され、その結果、試料の所望部分がイオンビームによって切削加工される。
【０００９】
また、イオンビーム４を、試料２が加工されない程度の強度にＦＩＢ駆動部１４を介してコンピュータ１５により制御し、試料２上を２次元的に走査し、試料２から発生した２次電子を２次電子検出器１３で検出して、コンピュータ１５の演算装置１６にて画像処理を施したのち、モニタ１８に２次電子画像を表示する。
【００１０】
また、現在では、従来のインライン型走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）装置にＦＩＢ機能を付加したデュアルビーム（dual beam：ＤＢ）装置も普及している。このＤＢ装置については、下記特許文献１等に記載されている。
【００１１】
ＤＢ装置（ＦＩＢ−ＳＥＭ装置）は、半導体の不良解析装置として対応すべく、従来までのＦＩＢ装置としてエッチング加工した後、ＳＥＭ装置へ試料を移して観察するといった工程を一台で行える複合装置である。
【００１２】
これは、通常のＦＩＢ単能機と同様に、試料上面にイオンビームを照射して、任意の場所をエッチング加工し、加工終了後、試料の移動なしにすぐにそのエッチング加工された断面をＳＥＭ像で観察できるという利点を有している。その結果、不良解析に絶大な威力とその工程の時間の短縮、それに伴う歩留まり管理とその速度、また、複合装置ゆえの床面積の縮小、価格のダウン等が可能である。
【００１３】
上記したＦＩＢ−ＳＥＭ装置の構成は、大きく分けてＦＩＢ制御部、ＳＥＭ制御部、試料を載せたステージの制御部からなり、それぞれをコンピュータにより制御している。コンピュータの制御に基づいて、ＦＩＢ装置では、通常、試料の垂直方向の上からイオンビームを当ててエッチングし、ＳＥＭ装置では、その穴の断面に試料面から３０°の角度で電子ビームを当てて、その断面の構造を観察している。
【００１４】
ところで、従来、ＦＩＢ装置にてリミング加工を行う場合、（１）加工する領域の大きさ、（２）利用するイオンビーム強度、（３）加工の深さと試料種類、または、照射するイオンのドーズ量、（４）加工走査条件（１点あたりの照射時間（dwell time:ＤＴ）、照射点間隔（dwell point spacing:ＤＰＳ）等のパラメータを手動で設定するか、適切な設定ファイルを選択して利用する必要があった。
【特許文献１】特開平７−３７５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、前記（１）〜（４）等のパラメータの手動設定、あるいは適切な設定ファイルの選択は、ＦＩＢ装置のオペレータが個々の知識と経験により行わなければならない。
【００１６】
このため、パラメータ設定に手間と時間がかかる。また、同一材料の加工に対して、オペレータ毎にパラメータ設定が異なれば、加工結果も違ってくる。さらに、設定されたパラメータがハードウェアの限界と抵触する場合は、設定が無効になる。
【００１７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、試料を加工するときの加工走査条件を自動的に設定することができる集束イオンビーム装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る集束イオンビーム装置は、前記課題を解決するために、試料に集束イオンビームを照射して加工する集束イオンビーム装置において、イオンビームを発生するイオンビーム源と、前記イオンビーム源が発生したイオンビームを集束する集束レンズと、前記集束レンズで集束されたイオンビームの電流を選択的に制限する可変マルチアパーチャと、前記可変マルチアパーチャによって電流が選択的に制限された集束イオンビームを偏向する偏向部と、前記偏向部によって偏向された集束イオンビームを前記試料上の所定の位置に合焦させる対物レンズと、前記試料を２次元方向に移動するステージと、オペレータによる入力データを受け付ける入力部と、前記入力部に入力されたデータに基づいて、前記集束レンズ、可変マルチアパーチャ、偏向部及び対物レンズの光学条件を選択し、かつ前記選択された光学条件に応じた集束ビームの前記試料上での加工走査条件を自動的に算出する制御部と、制御部によって選択及び算出された光学条件及び加工走査条件に基づいたデータを出力する設定条件データ出力部と、設定条件データ出力部から出力された光学条件及び加工走査条件データに基づいて、前記集束レンズ、可変マルチアパーチャ、偏向部及び対物レンズを駆動する駆動部とを備える。
【００１９】
この集束イオンビーム装置にあって、前記制御部は、前記入力部に入力された前記試料上の観察領域の大きさに応じて加工走査条件を自動的に算出することが好ましい。また、前記制御部は、前記加工走査条件として前記試料に対するイオンビームの１点当たりの照射時間と、照射点間隔を自動設定することが好ましい。
【００２０】
また、この集束イオンビーム装置にあって、前記制御部は、前記入力部に入力された前記試料上の加工領域の大きさに応じて加工に使用するイオンビームのビーム径を算出し、このビーム径に応じた光学条件ファイルを選択するのが好ましい。また、前記制御部は、前記光学条件ファイルとして前記集束レンズ、対物レンズのレンズ系、前記可変マルチアパーチャ、前記偏向部の前記駆動部による駆動を前記算出したビーム径に基づいて自動的に選択するのが好ましい。
【００２１】
このように、本発明の集束イオンビーム装置は、オペレータの入力した「加工領域の大きさ」に応じて、加工に使用するイオンビーム径を自動的に算出して設定する。また、「加工の仕上げ具合」に応じて、加工に使用するイオンビーム径を自動的に算出して設定する。また、使用するイオンビーム径に応じてビーム加工走査条件（（１）１照射点辺りの照射時間ＤＴ、（２）照射点間隔ＤＰＳ）を自動的に算出して設定する。また、加工する領域の深さ、ドーズ量に応じてビーム加工走査条件（（１）１照射点辺りの照射時間ＤＴ、（２）照射点間隔ＤＰＳ）を自動的に算出して設定する。もちろん、これらの機能を適宜組み合わせてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る集束イオンビーム装置は、試料を加工するときの加工走査条件を自動的に設定することができる。つまり、加工領域の大きさと、オペレータの望む仕上がり具合に応じて加工に利用するビーム径、１照射点あたりの照射時間、照射点間隔が算出されて自動設定できる。また、利用するイオンビームに合せてイオンビームを走査する際の照射点間隔が自動的に算出して最適設定されるため、ビーム径に対し広すぎる照射点間隔を設定して不連続な加工面になる事を防ぐことができる。また、１照射点辺りの照射時間、照射点間隔を必要最小限の加工フレーム数になるように自動的に算出して最適設定するので、ブランキングテールによる試料損傷を最小限に防ぐことができる。また、１照射点辺りの照射時間、照射点間隔を自動的に算出して最適設定するので、仕上がり形状の悪化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態を説明する。この実施形態は、マイクロマシン加工はもとより、半導体デバイスの不良解析や透過電子顕微鏡試料の作成に広く利用される集束イオンビーム（focused ion beam：ＦＩＢ）装置である。
【００２４】
図２はＦＩＢ装置の構成を示す図である。前記図１に示した従来のＦＩＢ装置と異なるのは、オペレータによる加工領域の大きさや加工仕上げ具体などのデータ入力に応じてコンピュータ１５が後述の光学条件を選択し、かつオペレータによる観察領域サイズの指定入力に応じて、後述の加工走査条件を自動設定して、設定条件データ出力部２０に供給する構成である点である。
【００２５】
すなわち、ＦＩＢ装置は、本体１内にイオンビーム源５と、引き出し電極６と、加速電極７と、集束レンズ８と、ビームブランキング電極９と、可変マルチアパーチャ１０と、ビーム偏向電極１１と、対物レンズ１２を内蔵している。また、試料室１ａでは試料２をステージ３に載置している。
【００２６】
さらに、ＦＩＢ装置は、コンピュータ１５として、演算装置１６と、演算装置１６に接続される入力装置１７及びモニタ１８を備える。また、設定条件データ出力部２０からの設定条件データにしたがって本体１内部の所定の構成部を駆動するＦＩＢ駆動部１４を備える。設定条件データ出力部２０は、演算装置１６とＦＩＢ駆動部１４との間に設けられる。また、ＦＩＢ装置は、ステージ３を制御するステージ制御部１９を備える。
【００２７】
ＦＩＢ装置の本体１内部にあって、イオンビーム源５はイオンビームを発生し、引き出し電極６はイオン源５からイオンを引き出す。加速電極７は、引き出し電極６によってイオン源５から引き出されたイオンを加速する。集束レンズ８はイオンビーム源５が発生したイオンビームを集束する。
【００２８】
ビームブランキング電極９は、集束レンズ８によって集束されたイオンビームの試料２上へ照射をオン、オフ制御する。可変マルチアパーチャ１０は、ビームブランキング電極９で照射がオンとされたイオンビームの電流を選択的に制限する。ビーム偏向電極１１は、可変マルチアパーチャ１０によって電流が選択的に制限された集束イオンビーム４を偏向する。対物レンズ１２は、ビーム偏向電極１１によって偏向された集束イオンビーム４を試料２上の所定の位置に合焦させる。ステージ３は、試料２を水平方向に２次元移動したり、あるいは回転、傾斜する。
【００２９】
入力装置１７は、オペレータによる入力データを受け付ける。演算装置１６は、入力装置１７に入力されたデータに基づいて、集束レンズ８、可変マルチアパーチャ１０、ビーム偏向電極１１及び対物レンズ１２の光学条件を選択し、かつ前記選択された光学条件に応じた集束イオンビーム４の試料２上での加工走査条件を自動的に算出する。設定条件データ出力部２０は、演算部１６によって選択及び算出された光学条件及び加工走査条件に基づいたデータを出力する。ＦＩＢ駆動部１４は、設定条件データ出力部２０から出力された光学条件及び加工走査条件に基づいて、集束レンズ８、ビームブランキング電極９、可変マルチアパーチャ１０、ビーム偏向電極１１及び対物レンズ１２を駆動する。
【００３０】
図３は、コンピュータ１５と設定条件データ出力部２０とＦＩＢ駆動部１４におけるデータ処理及び制御を示す図である。コンピュータ１５の演算装置１６は、予め複数の光学条件ファイルを図示しない記憶部に登録している。図４は光学条件ファイルを示す図である。光学条件ファイルは、種々のイオンビーム径を得るために必要とされるレンズ系、偏向系、可動式のマルチアパーチャの制御データセットを、ファイル番号に対応して格納している。
【００３１】
ビーム１〜ビーム１０という各光学条件ファイル番号がビーム径の大きい順番、又は小さい順番に付されている。光学ファイル条件番号「ビーム１」では、ビーム径φ１を得るために、レンズ系、アパーチャ、偏向系が設定されている。以下、光学条件ファイル番号「ビーム２」〜「ビーム１０」まで、各ビーム径φ２〜φ１０を得るために、レンズ系等が設定されている。
【００３２】
図３において、オペレータにより、入力装置１７に入力データＤ−ＩＮとして、（１）加工領域サイズが入力されると、コンピュータ１５の演算装置１６は、その入力データから演算により、適用ビーム径を算出する。なお、「加工領域サイズ」とはオペレータが試料上にイオンビームで加工を望む領域のサイズである。演算装置１６は、オペレータにより指定された加工領域サイズからビーム径を求めるプログラムを実行する。ビーム径は、オペレータにより入力された加工領域サイズの矩形の辺（幅）に対する比率に基づいて、演算プログラムにより算出される。例えば、矩形の幅が１０μｍならば比率が１／１０として１μｍのビーム径が算出される。
【００３３】
そして、その算出されたビーム径に最も近いビーム径を持つ、「光学条件ファイル」が標準ファイルとして自動的に選択される。
【００３４】
さらに、オペレータにより、入力装置１７から入力データＤ−ＩＮとして、「仕上がり具合」のデータが入力されると、前記標準ファイルで想定しているビーム径に対して、ビーム径の大きさが前後する「光学条件ファイル」を選択する。「仕上げ具合」とはオペレータがイオンビーム加工に望む加工の綺麗さ、精度に関する設定であり、掘削加工の際のエッジのダレ等を含む定性的な設定項目である。
【００３５】
つまり、領域サイズからビーム径が決まり（標準）、仕上がり具合（オペレータの選択）に基づいて、標準に対してビーム径の大きさの前後（大きい、小さい）ものが更に選ばれる。集束するイオンビームを算出されたビーム径にするためには、静電レンズである、集束レンズ８及び対物レンズ１２のレンズ系に流す電流値をどれくらいにするか、また可変マルチアパーチャ１０の選択絞りをどれにするか、また偏向電極１１にはどれくらい電流を流すか等を設定するための光学条件が必要であるので、光学条件ファイルがコンピュータ１５により自動的に選択される。ビーム径に基づいた選択になるが、ビーム径が大きくなるとビーム強度も強くなる。ビーム径が大きいということは、ビーム強度も強いので、ビーム径が小さい集束イオンビームよりも、試料を時間的に早く加工することができる。
【００３６】
このように選択の対象となる光学条件ファイルセットは、加工領域の大きさと加工仕上具合を入力情報とする。演算装置１６は、「加工領域の大きさ」入力条件に基づき、適用ビーム径を演算する。この算出結果に最も近いビーム径をもつ「光学条件ファイル」を標準として選択する。さらに、「仕上具合」の設定に基づきビーム径の大きさが前後する「光学条件ファイル」を選択する。
【００３７】
加工走査条件は、集束イオンビームを試料２に照射するときの、１点当たりの照射時間であるドゥエルタイム（dwell time：ＤＴ）と、照射点間隔（dwell point spacing：ＤＰＳ）と、フレーム数とを規定する。
【００３８】
演算装置１６で算出される、加工走査条件は、加工領域の大きさ、加工深さ＋試料、またはドーズ量をオペレータによる入力情報とする。本実施の形態の加工走査条件の演算は次のように実行される。基本となる走査として、照射点間隔は加工領域を設定する領域設定用に取り込んだ観察画面がベースとなる。この観察画面の解像度が2560×1920であった場合の照射点間隔を加工のデフォルトに利用する。例えば１点あたりの照射時間は1μｓをデフォルトに利用する。以上からなるデフォルト加工走査条件に対し、後述の条件式により変更（補正）を加えて実際に適用する加工走査条件を算出する。従って、本方式では加工領域毎に基本的に加工走査条件は異なる。
【００３９】
演算装置１６は、加工走査条件を算出する。前記光学条件ファイルの選択後、図３においてオペレータが入力装置１７から、入力データＤ−ＩＮとして、前述した（１）加工領域の大きさ、（２）加工深さおよび試料種類、またはドーズ量を入力すると、演算装置１６は、演算プログラムＰ−ＣＰＵと、前記光学条件フィアルであるＩＯＳデータＤ−ＩＯＳを利用して演算を行う。ここで、「試料種類＋加工深さ、またはドーズ量」とはオペレータが望む加工の深さを決める入力項目であり、これより当該加工領域に打ち込む電荷量（ドーズ量×加工面積）が算出される。特に、ドーズ量は、所定の面積に打ち込むイオンビームの数をいう。  
加工領域の大きさは、イオンビームの２次元走査領域である。これは、観察画面に対する倍率に関係する。この実施の形態では、観察画面を２５６０×１９２０のピクセルで作りだし、オペレータによって加工領域サイズを指定してもらうようにしている。
【００４０】
図５は集束イオンビームを試料２上で２次元的に走査して、このとき試料２が発生する２次電子を検出して形成する観察画像を表示する際の表示幅Ｄとその表示幅Ｄに対応する試料２上の集束イオンビームの走査幅Ｌの比を示す。この比は走査倍率、あるいは単に倍率と呼ばれる。
【００４１】
オペレータが試料上でどれくらいの倍率で試料を見たかによって前記加工走査条件であるＤＴ、ＤＰＳをデフォルトとして決める。つまり、観察領域の大きさに応じてＤＴ、ＤＰＳを決める。
【００４２】
演算プログラムＰ−ＣＰＵは複数の計算式からなり、入力データＤ−ＩＮ（観察領域の指定）に応じた最適な加工条件の設定値を各加工領域毎に算出する。ここでは、前段階でドーズ量が分かっているので、単位面積にどれだけイオンを打つ込みたいのかを算出できる。そして、そこから加工走査条件を自動的に計算することができる。なお、後述するように、加工レートを設定されていない未知試料の場合は「深さ」と「試料」に変えて、直接「ドーズ量」を入力してもらう。
【００４３】
これまでの製品に見られる入力データに応じて適切と判断される設定値を有限なプリセットデータ群から選択する方式とは異なる。演算装置１６による演算結果の出力データは加工走査制御およびＩＯＳ制御に使用される。ＩＯＳデータは前述した例えば１０個の光学条件ファイルであり、予め装置の調整データとして演算装置１６に保存されている。
【００４４】
図３において、演算装置１６が演算プログラムＰ−ＣＰＵを用いた演算により算出した加工走査条件（出力データ１）Ｄ−ＯＵＴ１は、設定条件データ出力部２０によって、ＦＩＢ駆動部１４の加工走査制御部１４−１に供給される。加工走査制御部１４−１は、前記加工条件ファイル（出力データ１）Ｄ−ＯＵＴ１に規定された、１点当たりの照射時間であるドゥエルタイム（dwell time：ＤＴ）と、照射点間隔（dwell point spacing：ＤＰＳ）と、フレーム数とを得るように、ＦＩＢ装置の本体１内部の前記集束レンズ８、ビームブランキング電極９、可変マルチアパーチャ１０、ビーム偏向電極１１及び対物レンズ１２を駆動する。
【００４５】
また、演算装置１６が予め内蔵していた光学条件ファイルから選択された、前記標準フィアル等は出力データ２Ｄ−ＯＵＴ２として設定条件データ出力部２０に出力され、ＦＩＢ駆動部１４の光学制御部１４−２に供給される。光学制御部１４−２は、前記出力データ２Ｄ−ＯＵＴ２に基づいて所望のビーム径を得るために光学レンズ系、アパーチャ、偏向系を設定しておく。
【００４６】
図６は、コンピュータ１５が行う光学条件ファイルの選択とそれに続く加工走査条件の算出処理の手順を示すフローチャートである。
【００４７】
先ず、ステップＳ１にてオペレータにより入力装置１７から加工領域サイズを入力させる。さらに、オペレータによりステップＳ２にて仕上がり具合を入力させる。
【００４８】
すると、演算装置１６は、入力された加工領域サイズに応じてイオンビーム径を算出し、算出したイオンビーム径を想定した光学条件ファイルを、予め保存されていた１０種類の光学条件ファイルから標準ファイルとして選択する。ステップＳ２では、高速又は高精度（綺麗）という仕上がり具合が入力されているので、演算装置１６は、ステップＳ３にて、その仕上がり具合に応じて、前記標準ファイルの前後のファイルも選択する。
【００４９】
次に、ステップＳ４により、オペレータにより試料２の種類を入力させる。試料種類の入力が必要になるのは試料の種類によって加工するスピードが異なるからである。さらに、深さ指定と、試料の種類とで加工の時間は異なる。試料の種類に応じた、加工深さ等の加工レートは予めオペレータによって設定されている。よって、ステップＳ４にて入力された試料の種類がステップＳ５にて加工レートの登録されたものであるか否かを判定し、加工レート登録があれば、ステップＳ６に進んで加工深さを自動入力する。ステップＳ６にて加工深さが入力されると、ステップＳ７では深さに応じてドーズ量を自動的に算出する。ステップＳ７にてドーズ量が算出されると、ステップＳ８では自動的に前記加工走査条件として、ＤＴ、ＤＰＳが算出される。
【００５０】
ステップＳ４にて入力された試料が加工レートの登録が無いものであることをステップＳ５にて判断すると、ステップＳ９にてオペレータにドーズ量をマニュアル入力してもらう。
【００５１】
次に、表１及び図７を参照して加工走査条件算出後の補正処理手順とその目的について説明する。図７では、補正処理手順を補正優先順にステップＳ１１からステップＳ１４として示している。
【表１】
2006313704.tif 000003
【００５２】
先ず、加工走査条件のＤＰＳをビーム径の１／４以下に保つ（ステップＳ１１）。言い換えると、３／４以上はビーム径が重なるようにする。これは、加工形状の波打ち、蜂巣状を防ぐためである。
【００５３】
次に、加工走査のフレーム数ＦＮを２０以上に保つ（ステップＳ１２）。これは、加工形状の歪み、加工深さのスロープを防ぐためである。次に、リアルタイムモニターの画像更新を速く保つため、ＦＴを１秒以下に保つ（ステップＳ１３）。そして、フレームタイムＦＴを０．２５秒以上とし、必要以上のフレーム数を抑制する（ステップＳ１４）。これは、加工走査中のブランキングテールの影響を低く抑えるためである。
【００５４】
以上に説明したように、図２に構成を示した集束イオンビーム装置は、オペレータの入力した「加工領域の大きさ」に応じて、加工に使用するイオンビーム径を自動的に算出して設定する。また、「加工の仕上げ具合」に応じて、加工に使用するイオンビーム径を自動的に算出して設定する。また、使用するイオンビーム径に応じてビーム加工走査条件（（１）１照射点辺りの照射時間ＤＴ、（２）照射点間隔ＤＰＳ）を自動的に算出して設定する。また、加工する領域の深さ、ドーズ量に応じてビーム加工走査条件（（１）１照射点辺りの照射時間ＤＴ、（２）照射点間隔ＤＰＳ）を自動的に算出して設定する。もちろん、これらの機能を適宜組み合わせてもよい。
【００５５】
したがって、図２に構成を示した集束イオンビーム装置は、以下の効果を奏する。
【００５６】
（１）イオンビーム、加工走査方法の自動設定により操作性を向上できる。従来は、オペレータは個々の知識と経験から加工領域の大きさ、目的とする仕上がり具合に応じて、利用するビーム強度を選択しなければならなかった。しかし、本実施の形態の集束イオンビーム装置によれば、加工領域の大きさと、オペレータの望む仕上がり具合に応じて加工に利用するビーム径、１照射点あたりの照射時間、照射点間隔が算出されて自動設定される。
【００５７】
また、（２）不連続加工を抑制できる。イオンビームを収束させて照射する加工装置であるＦＩＢ装置においては各種強度のイオンビームはそれぞれ異なるビーム径を持っている。そこで、従来、オペレータはイオンビーム径を考慮、計算して照射点間隔を設定しなければならなかった。しかし、本実施の形態の集束イオンビーム装置によれば、利用するイオンビームに合せてイオンビームを走査する際の照射点間隔が自動的に算出して最適設定されるため、ビーム径に対し広すぎる照射点間隔を設定して不連続な加工面になる事を防ぐことができる。
【００５８】
また、（３）ブランキングテールによる試料損傷を抑制できる。ＦＩＢにおいてはイオンビームの照射により、試料面がダメージを受ける。また、イオンビームを走査する際、その走査中に１フレーム走査毎にビームを大きく偏向し、試料面への照射を停止する機能（以下、ブランキング）が必要である。しかし、ブランキングを実行する際、イオンビームは短時間であるが、加工領域外の試料面上を通過し、試料面上にブランキングテールと呼ばれる損傷を発生する。このブランキングテールによる損傷を最小限に抑えるためには、加工走査のフレーム数を必要最小限に減らす必要がある。そこで、従来、オペレータはフレーム数を考慮、計算して照射点間隔を設定しなければならなかった。しかし、本実施の形態の集束イオンビーム装置によれば、１照射点辺りの照射時間、照射点間隔を必要最小限の加工フレーム数になるように自動的に算出して最適設定するので、ブランキングテールによる試料損傷を最小限に防ぐことができる。
【００５９】
また、（４）仕上がり精度を向上できる。ＦＩＢの加工走査においては、イオンビームの走査速度がある閾値以上遅くなると急速に加工仕上がり形状が汚くなる。そこで、従来、オペレータはイオンビームの走査速度を考慮、計算して１照射点辺りの照射時間、照射点間隔を設定しなければならなかった。しかし、本実施の形態の集束イオンビーム装置によれば、１照射点辺りの照射時間、照射点間隔を自動的に算出して最適設定するので、仕上がり形状の悪化を防ぐことができる。
【００６０】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。この他の実施の形態は、ＦＩＢ装置と走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）とを併せたデュアルビーム（dual beam：ＤＢ）装置である。
【００６１】
図８はＤＢ装置の構成を示す図である。このＤＢ装置は、前記図２に示した集束イオンビーム装置と同じ構成のイオンビームカラム３０において発生したイオンビームを試料２の特定領域に照射して加工し、この加工した領域にＳＥＭからなる電子ビーム照射カラム４０において発生した電子ビームを走査し、電子ビームの走査に応じて発生した２次電子を２次電子検出器１３にて検出することにより、走査像を得ている。
【００６２】
電子ビーム照射カラム４０内には、電子源４１、電子源４１からイオンを引き出すための引き出し電極４２、アノード４３、集束レンズ４４、ビームブランキング電極４５、アパーチャ４６、ビーム偏向電極４７、対物レンズ４８が含まれている。
【００６３】
これらの電子源４１、集束レンズ４４、ビームブランキング電極４５、アパーチャ４６、ビーム偏向電極４７、対物レンズ４８は、ＳＥＭ制御部５０によって制御される。例えば、試料２上に照射される電子ビームの電流量を変化させる場合には、例えば、電子源４１からの電子ビーム発生量を制御する。又、電子ビームの試料２上でのビーム径を変化させるには、例えば、集束レンズ４４及び対物レンズ４８のレンズ強度を制御して電子ビームの集束度合いを制御する。又、イオンビームの試料２上への照射オン，オフはビームブランキング電極４５の制御により行う。又、試料２上の電子ビームによる走査はビーム偏向電極４７によって制御される。
【００６４】
尚、前記ＳＥＭ制御部５０は、ＦＩＢ駆動部１４と同様にコンピュータ１５によってコントロールされる。
【００６５】
この様なＤＢ装置において、例えば、ＦＩＢ装置からなるイオンビームカラム３０により試料２が加工される。この加工は、イオン源５からイオンビームを発生させ、該イオンビーム４を集束レンズ８，対物レンズ１２により試料２上に細く集束すると共に、ビーム偏向電極１１により試料上をライン状に走査させる。同時に、該ライン方向に直交する方向にステージ３を移動させる。この走査と移動の結果、試料２上の所定の範囲にイオンビーム加工に基づく穴が開けられる。次に、ＳＥＭからなる電子ビームカラム４０から電子ビームを該加工した穴の断面に照射して該断面部分を２次元的に走査する。該走査に基づいて発生した２次電子は２次電子検出器１３によって検出される。この検出信号は演算装置１６を介してモニタ１８に供給されることから、前記加工部の断面部分の走査電子顕微鏡像が得られる。
【００６６】
もちろん、このＤＢ装置にあってＦＩＢ装置からなるイオンビームカラム３０は、図３〜図５を参照して前述した原理によって動作する。すなわち、オペレータの入力した「加工領域の大きさ」に応じて、加工に使用するイオンビーム径を自動的に算出して設定する。また、「加工の仕上げ具合」に応じて、加工に使用するイオンビーム径を自動的に算出して設定する。また、使用するイオンビーム径に応じてビーム加工走査条件（（１）１照射点辺りの照射時間ＤＴ、（２）照射点間隔ＤＰＳ）を自動的に算出して設定する。また、加工する領域の深さ、ドーズ量に応じてビーム加工走査条件（（１）１照射点辺りの照射時間ＤＴ、（２）照射点間隔ＤＰＳ）を自動的に算出して設定する。もちろん、これらの機能を適宜組み合わせてもよい。よって、前述したのと同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来のＦＩＢ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態のＦＩＢ装置の構成図である。
【図３】コンピュータと設定条件データ出力部とＦＩＢ駆動部におけるデータ処理及び制御を示す図である。
【図４】光学条件ファイルを示す図である。
【図５】倍率を説明する図である。
【図６】コンピュータが行う光学条件ファイルの選択とそれに続く加工走査条件の算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】加工走査条件の補正処理を示すフローチャートである。
【図８】他の実施の形態となるＤＢ装置の構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  ＦＩＢ装置本体
２  試料
３  ステージ
４  イオンビーム
５  イオン源
８  集束レンズ
９  ビームブランキング電極
１０  可変マルチアパーチャ
１１  ビーム偏向電極
１２  対物レンズ
１３  ２次電子検出器
１４  ＦＩＢ駆動部
１５  コンピュータ
１６  演算装置
１７  入力装置
１８  モニタ
１９  ステージ制御部
２０  設定条件データ出力部
【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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