(57)【要約】【課題】荷電粒子ビーム装置において、試料の配置および交換を迅速に行うことができるようにする。【解決手段】荷電粒子ビーム装置は、試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、ベース部５ｄとベース部５ｄに対して回転軸線Ｒ１回りに回転する回転移動部とを有する回転ステージ５Ａを含み、試料を荷電粒子ビーム鏡筒に対して移動する試料ステージと、回転軸線Ｒ１と同軸に配置され、ベース部５ｄと回転移動部との間に介装された回転コネクタ５６と、試料ステージの上部に配置され、回転コネクタ５６と電気的に接続されたコンタクトピン５５ａと、を備える。【選択図】図４
2018166042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、
ベース部と、前記ベース部に対して回転軸線回りに回転する回転移動部とを有する回転ステージを含み、前記試料を前記荷電粒子ビーム鏡筒に対して移動する試料ステージと、
前記回転軸線と同軸に配置され、前記ベース部と前記回転移動部との間に介装された回転コネクタと、
前記試料ステージの上部に配置され、前記回転コネクタと電気的に接続された第１の接続電極と、
を備える、
荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記第１の接続電極と離接可能な第２の接続電極と、前記試料を保持する試料保持部と、前記試料保持部を移動するホルダ側移動ステージと、を有し、前記試料ステージの上部に着脱可能に配置される試料ホルダと、
前記試料ホルダの前記第２の接続電極が前記第１の接続電極と電気的に接続されるときに、前記回転コネクタを介して前記試料ホルダに制御信号を送出する試料ホルダ制御部と、
をさらに備える、
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記ホルダ側移動ステージは、
第１の軸線と、前記第１の軸線と直交する第２の軸線と、を中心として回動する２軸傾斜ステージを含む、
請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記試料ステージは、
前記試料ホルダの前記第２の接続電極を前記第１の接続電極に押圧した状態で、前記試料ホルダの位置を固定するホルダ固定部を備える、
請求項２または３に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
前記荷電粒子ビーム鏡筒は、複数設けられている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビームとは、イオンビームおよび電子ビームの総称である。集束させた荷電粒子ビームを利用して加工、観察、および分析の少なくともいずれか（以下、観察等と言う）を行うことができる装置は荷電粒子ビーム装置と呼ばれる。荷電粒子ビーム装置は、イオンビームを形成するイオンビーム鏡筒および電子ビームを形成する電子ビーム鏡筒のうちの少なくとも一方が搭載される。荷電粒子ビーム装置は、複数の荷電粒子ビーム鏡筒が搭載された複合装置も含む。
このような荷電粒子ビーム装置は、例えば、薄片試料を形成するために用いられる場合がある。半導体デバイスなどの構造物が薄片試料の観察面に露出している場合には、構造物の有無によって荷電粒子ビームの加工レートが異なる。このため、観察面に凹凸が形成されて筋状に見える現象、いわゆるカーテン効果が発生してしまう。
例えば、特許文献１には、カーテン効果を抑制するために、試料を配置する試料台を２軸方向に傾斜させることができる複合荷電粒子ビーム装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０６３７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の荷電粒子ビーム装置には、以下のような問題がある。
特許文献１に記載の複合荷電粒子ビーム装置では、観察用の荷電粒子ビームが照射可能な位置に試料が配置され、この状態で試料に対する少なくとも２回の仕上げ加工が施される。各仕上げ加工は、試料に対して２つの異なる方向から加工用の荷電粒子ビームが照射される。このような加工を行うために、試料は第１の傾斜手段によって観察および加工に適した角度に配置される。さらに試料は、加工方向を変えるため、第２の傾斜手段によって加工面内で回転するように移動される。
このような加工を円滑に行うには、第２に傾斜手段によって試料が移動される場合に、試料が観察用の荷電粒子ビームによる観察範囲から移動しないことが重要である。このため、試料台上において試料の位置合わせが厳密に行われる必要がある。したがって、加工開始前の試料の試料台への配置に時間がかかるという問題がある。このような配置作業は、真空チャンバーが大気開放された状態で行われるため、複合荷電粒子ビーム装置の加工が停止される時間が長くなり、複合荷電粒子ビーム装置の実稼働時間が低下するという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、試料の配置および交換を迅速に行うことができる荷電粒子ビーム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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様の荷電粒子ビーム装置は、試料に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、ベース部と、前記ベース部に対して回転軸線回りに回転する回転移動部とを有する回転ステージを含み、前記試料を前記荷電粒子ビーム鏡筒に対して移動する試料ステージと、前記回転軸線と同軸に配置され、前記ベース部と前記回転移動部との間に介装された回転コネクタと、前記試料ステージの上部に配置され、前記回転コネクタと電気的に接続された第１の接続電極と、を備える。
【０００７】
上記荷電粒子ビーム装置においては、前記第１の接続電極と離接可能な第２の接続電極と、前記試料を保持する試料保持部と、前記試料保持部を移動するホルダ側移動ステージと、を有し、前記試料ステージの上部に着脱可能に配置される試料ホルダと、前記試料ホルダの前記第２の接続電極が前記第１の接続電極と電気的に接続されるときに、前記回転コネクタを介して前記試料ホルダに制御信号を送出する試料ホルダ制御部と、をさらに備えてもよい。
【０００８】
上記荷電粒子ビーム装置においては、前記ホルダ側移動ステージは、第１の軸線と、前記第１の軸線と直交する第２の軸線と、を中心として回動する２軸傾斜ステージを含んでもよい。
【０００９】
上記荷電粒子ビーム装置においては、前記試料ステージは、前記試料ホルダの前記第２の接続電極を前記第１の接続電極に押圧した状態で、前記試料ホルダの位置を固定するホルダ固定部を備えてもよい。
【００１０】
上記荷電粒子ビーム装置においては、前記荷電粒子ビーム鏡筒は、複数設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、試料の配置および交換を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置の構成の一例を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置の制御系の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における主要部の模式的な平面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における試料ホルダの一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】図５におけるＢ部の拡大図である。
【図７】本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における試料およびその保持形態を示す模式的な正面図および側面図である。
【図８】本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における試料と加工方向との関係を示す模式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置の構成の一例を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置の制御系の構成の一例を示すブロック図である。図３は、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における主要部の模式的な平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。各図は模式図のため、形状や寸法は誇張されている（以下の図面も同じ）。
【００１４】
図１に示す本実施形態の荷電粒子ビーム装置１００は、試料の加工、観察、および分析の少なくともいずれかを行う。荷電粒子ビーム装置１００は、例えば、集束イオンビーム装置、走査電子顕微鏡でもよい。
荷電粒子ビーム装置１００が加工を行う装置の場合には、必要に応じて、図示略のエッチングガス供給部およびデポジションガス供給部の少なくとも一方を備えてもよい。
荷電粒子ビーム装置１００は、用途に応じて試料に適宜の荷電粒子ビームを照射することが可能である。荷電粒子ビーム装置１００が試料に照射する荷電粒子ビームは、イオンビームおよび電子ビームの少なくとも一方であってもよい。
【００１５】
本実施形態の荷電粒子ビーム装置１００は、試料室７、試料ステージ５、ＦＩＢ鏡筒１（荷電粒子ビーム鏡筒）、ＥＢ鏡筒２（荷電粒子ビーム鏡筒）、ロードロックチャンバー８、および試料ホルダ６を備えて構成される。
【００１６】
試料室７は、荷電粒子ビーム装置１００によって加工、観察、および分析の少なくともいずれかが行われる試料を内部に収容する。試料室７には、試料室７の内部の真空度を変更、維持する図示略の真空排気装置が接続されている。
試料室７には、試料ステージ５が内蔵される。試料室７において、試料ステージ５と対向する位置には、ＦＩＢ鏡筒１と、ＥＢ鏡筒２とが配置される。
【００１７】
図１に示すように、試料ステージ５は、回転ステージ５Ａ、Ｘ軸ステージ５Ｂ、Ｙ軸ステージ５Ｃ、Ｚ軸ステージ５Ｄ、および傾斜ステージ５Ｅを備える５軸ステージである。各ステージの積層順序は特に限定されないが、図１では、一例として、上側から順に、回転ステージ５Ａ、Ｘ軸ステージ５Ｂ、Ｙ軸ステージ５Ｃ、Ｚ軸ステージ５Ｄ、および傾斜ステージ５Ｅが積層配置されている。以下、簡単のため、回転ステージ５Ａ、Ｘ軸ステージ５Ｂ、Ｙ軸ステージ５Ｃ、Ｚ軸ステージ５Ｄ、および傾斜ステージ５Ｅを総称する場合に、「ステージ５Ａ−５Ｅ」と表記する場合がある。
【００１８】
図２に示すように、試料ステージ５は、ステージ５Ａ−５Ｅをそれぞれ駆動する回転ステージ駆動部５０Ａ、Ｘ軸ステージ駆動部５０Ｂ、Ｙ軸ステージ駆動部５０Ｃ、Ｚ軸ステージ駆動部５０Ｄ、および傾斜ステージ駆動部５０Ｅを備える。以下、簡単のため、回転ステージ駆動部５０Ａ、Ｘ軸ステージ駆動部５０Ｂ、Ｙ軸ステージ駆動部５０Ｃ、Ｚ軸ステージ駆動部５０Ｄ、および傾斜ステージ駆動部５０Ｅを総称する場合に、「ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅ」と表記する場合がある。
ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅは、それぞれ駆動源として適宜のモータを備える。ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅは、必要に応じて、ギヤなどの伝動機構を備えてもよい。
ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅは、それぞれ後述する試料ステージ制御部１５と第１配線５８ａを介して通信可能に接続されている。ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅは、試料ステージ制御部１５からの制御信号によって制御される。
本実施形態では、試料ステージ制御部１５は、試料室７の外部に配置される。このため、図１に示すように、ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅに接続された第１配線５８ａは、試料ステージ５の外部に延出している。第１配線５８ａは、試料室７に貫通して設けられたフィードスルー７ａを介して試料室７の外部まで延ばされている。
特に図示しないが、ステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅに接続された各配線は、試料室７の内部では、必要に応じて、例えば、ケーブルベア（登録商標）などの可動式のケーブルガイドによって案内されてもよい。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態では、回転ステージ５Ａは、試料ステージ５の最上部に配置されている。回転ステージ５Ａは、回転軸線Ｒ１回りに回転するように構成されている。回転軸線Ｒ１は、後述する傾斜ステージ５Ｅが傾斜移動の基準位置に移動された際に、鉛直軸と平行に配置される。
図３、４に示すように、回転ステージ５Ａは、試料台５ａ（回転移動部）、回転軸部５ｂ（回転移動部、図４参照）、およびベース部５ｄ（図４参照）を備える。
【００２０】
図３に示すように、試料台５ａは、回転ステージ５Ａの最上部に配置された円板状の部材である。試料台５ａの上面は、回転軸線Ｒ１に直交する平面である。以下では、回転ステージ５Ａに関して、回転軸線Ｒ１に沿う方向から見た平面内の位置関係を説明する場合に、図３に記載のｘｙ座標系が用いられる。ｘｙ座標系は、試料台５ａに固定された座標系である。ｘ軸は、図３において図示左側から右側に延びる軸線である。ｙ軸は、ｘ軸に直交し、図示下側から上側に延びる軸線である。ｘｙ座標系の原点は、ｘ軸およびｙ軸と回転軸線Ｒ１との交点である。
【００２１】
試料台５ａの上面には、後述する試料ホルダ６を位置決めする位置決め部材である位置決めピン５１、５２、５３が立設されている。ただし、試料ホルダ６を位置決めする位置決め部材は、このようなピン部材には限定されず、適宜形状の位置決め突起あるいは位置決め凹部が用いられてもよい。
位置決めピン５１、５２は、ｙ軸を間に挟んでｘ軸に平行な同一直線上に互いに離間して設けられている。位置決めピン５１、５２は、ｙ軸方向においては、ｘ軸からｙ軸正方向側にずれて配置されている。位置決めピン５１、５２は、後述する試料ホルダ６をｙ軸方向において位置決めする。
位置決めピン５３は、位置決めピン５１、５２によってｙ軸方向に位置決めされた試料ホルダ６をｘ軸方向において位置決めする。本実施形態では、位置決めピン５３は、位置決めピン５２よりもｘ軸正方向側であって、ｙ軸方向において位置決めピン５２とｘ軸との間となる位置に設けられている。
以下、位置決めピン５１、５２、５３によって位置決めされた試料ホルダ６を「位置決め状態の試料ホルダ６」を称する。
【００２２】
試料台５ａの上面において、位置決めピン５１とｙ軸方向に対向する位置には、ロック機構５４（ホルダ固定部）が配置されている。
ロック機構５４は、試料台５ａの上面において後述する試料ホルダ６を位置決めピン５１、５２、５３に押しつけることによって、試料ホルダ６を固定する装置部分である。
ロック機構５４の構成は、試料ホルダ６の形状に応じて適宜の構成が用いられる。図３に示す例では、ロック機構５４は、アーム５４ａ、押圧ローラ５４ｃ、および引っ張りバネ５４ｄを備える。
【００２３】
アーム５４ａの第１端部（図示右側の端部）は、試料台５ａに立設された回転支軸５４ｂによってｘｙ平面に平行な平面内で回動可能に支持されている。アーム５４ａの長手方向において第１端部と反対側の第２端部には、後述する試料ホルダ６の側面に当接可能な押圧ローラ５４ｃが回転可能に取り付けられている。押圧ローラ５４ｃの回転軸線は、回転軸線Ｒ１と平行な軸線である。
引っ張りバネ５４ｄの両端部は、試料台５ａ上に立設された係止軸５４ｅと、アーム５４ａに設けられた係止部５４ｆとに係止されている。係止軸５４ｅは、回転支軸５４ｂよりもｙ軸正方向側の試料台５ａ上に立設されている。係止部５４ｆは、アーム５４ａにおいて第１端部と第２端部との間に設けられている。
引っ張りバネ５４ｄが自然長さの状態では、押圧ローラ５４ｃは、二点鎖線で示す自然状態位置に位置する。自然状態位置では、押圧ローラ５４ｃと位置決めピン５１とのｙ軸方向における間隔は、位置決め状態の試料ホルダ６のｙ軸方向の側面間の幅よりもわずかに狭い。
アーム５４ａが図示反時計回りに回動されることによって、引っ張りバネ５４ｄが自然長さよりも伸ばされると、弾性復元力が発生する。弾性復元力が発生すると、アーム５４ａは、回転支軸５４ｂを中心として図示時計回りの力のモーメントを受ける。
【００２４】
試料台５ａの上面において、位置決めピン５３のｘ軸負方向側の端部よりもｘ軸正方向側であって、位置決め状態の試料ホルダ６のｘ軸正方向側の側面に対向する位置には、接続端子５５が配置されている。
接続端子５５は、位置決め状態の試料ホルダ６と電気的に接続するためのコンタクトピン５５ａ（第１の接続電極）を備える。接続端子５５には、コンタクトピン５５ａと電気的に導通する第３配線５９が結線されている。
コンタクトピン５５ａの構成は、位置決め状態の試料ホルダ６における電極と導通できれば、特に限定されない。例えば、試料ホルダ６における電極が固定電極の場合、コンタクトピン５５ａとしては、ピンがスプリングによってｘ軸負方向に付勢されたスプリングコネクタピンが用いられてもよい。あるいは、コンタクトピン５５ａとして、ピン自体が位置決め状態の試料ホルダ６の電極をｘ軸負方向に付勢可能な板バネ、コイルバネなどの弾性部材からなる構成が用いられてもよい。
例えば、試料ホルダ６における電極が弾性を備える電極の場合、コンタクトピン５５ａは、固定電極であってもよい。
コンタクトピン５５ａの本数は、試料ホルダ６が必要とする信号線または電源線の本数以上設けられる。
【００２５】
第３配線５９は、接続端子５５と後述する回転コネクタ５６とを電気的に接続するために設けられている。第３配線５９の構成としては、配線しやすい適宜の配線部材が用いられる。第３配線５９の種類は、試料ステージ５の動作の支障にならない配置が可能であれば、特に限定されない。例えば、第３配線５９は、電線、電線を束ねたケーブル、フラットケーブル、フレキシブル基板ケーブル、配線基板、金属板などが用いられてもよい。
図３、４に描かれた第３配線５９は、一例として、複数のバラ電線からなる。
第３配線５９は、試料ステージ５の動作の支障にならない適宜の経路に配置される。本実施形態では、一例として、第３配線５９は、試料台５ａの内部に設けられた配線ガイド５ｇに挿通され、試料台５ａの中心部の貫通孔５ｈの内部に延出されている。このため、第３配線５９は、試料台５ａの径方向外側にあまり突出することなく試料台５ａの内側に収容される。第３配線５９は、試料台５ａの回転とともに回転移動する。
【００２６】
図４に示すように、回転軸部５ｂは、試料台５ａの下面において、回転軸線Ｒ１と同軸に設けられた筒状部材である。回転軸部５ｂの中心部には、貫通孔５ｈと同軸な貫通孔５ｉが設けられている。
回転軸部５ｂの中心部に設けられた穴部５ｊの内周面には、ボールベアリングなどからなる軸受５ｅの外輪が固定されている。
回転軸部５ｂの外周部には、全周にわたってウォームホイール５ｃが設けられている。
ウォームホイール５ｃは、ｙ軸方向に延びるウォーム５７と係合している。ウォーム５７は、図示略の回転ステージ駆動部５０Ａと連結されている。
【００２７】
ベース部５ｄは、回転軸線Ｒ１と同軸の円筒状の筒状部５ｍと、筒状部５ｍの下端から径方向外側に張り出した板状部５ｎとを備える。
筒状部５ｍは、回転軸部５ｂの穴部５ｊの内側に下方から挿入されている。
筒状部５ｍの外周部には、軸受５ｅの内輪が固定されている。このため、ベース部５ｄと回転軸部５ｂとは、回転軸線Ｒ１回りに相対回転可能に連結されている。
筒状部５ｍの内周面５ｋの内径は、後述する回転コネクタ５６を非接触で挿入できる大きさを有する。
図３に示すように、板状部５ｎの平面視形状は矩形状である。
図４に示すように、板状部５ｎの外周部の下面には、Ｘ軸ステージ５Ｂの上部に配置された直動軸受５ｆと連結されている。このため、ベース部５ｄは、直動軸受５ｆに案内されて、図４における図示奥行き方向に直動することが可能である。
【００２８】
このような構成によれば、回転ステージ駆動部５０Ａのモータ（図示略）が回転すると、モータの回転方向に応じてウォーム５７が回転することによって、ウォームホイール５ｃに回転駆動力が伝達される。このため、回転軸部５ｂがベース部５ｄに対して回転軸線Ｒ１回りに回転する。回転軸部５ｂの回転方向は、ウォーム５７の回転方向およびウォーム５７に歯の傾斜方向に応じて決まる。
回転ステージ５Ａにおいて、試料台５ａおよび回転軸部５ｂは、ベース部５ｄに対して回転軸線Ｒ１回りに回転する回転移動部を構成する。
【００２９】
図４に示すように、回転ステージ５Ａには、回転コネクタ５６が取り付けられている。
回転コネクタ５６は、互いに相対回転する部材における配線同士を電気接続する部材である。回転コネクタ５６は、無限回転に対応した構成であることがより好ましい。ただし、回転ステージ５Ａの用途によって回転範囲が制限されている場合には、回転ステージ５Ａの回転範囲に応じた回転範囲の回転が可能であればよい。
回転コネクタ５６の例としては、スリップリング、液体金属が用いられたロータリーコネクタなどが挙げられる。
本実施形態では、一例として、無限回転可能なスリップリングが用いられている。
回転コネクタ５６は、フランジ状の第１端部５６ａと、筒状のケーシング５６ｂと、管状の第２端部５６ｃとを備える。
【００３０】
第１端部５６ａは、試料台５ａの貫通孔５ｈの内部に挿入され、回転軸部５ｂの上端に固定されている。第１端部５６ａには、第３配線５９を電気的に接続する接続端子５６ｄ（図３参照）が設けられている。
ケーシング５６ｂは、第１端部５６ａに固定されている。ケーシング５６ｂの外径は、貫通孔５ｉの内径以下、かつ内周面５ｋの内径未満である。このため、ケーシング５６ｂは、ベース部５ｄの筒状部５ｍの内部に非接触状態で挿入されている。
ケーシング５６ｂの内部には、図示略のスリップリング機構が配置されている。
第２端部５６ｃは、ケーシング５６ｂの中心部から図示下方に突出されている。第２端部５６ｃは、スリップリング機構における図示略の回転体と連結されている。第２端部５６ｃの先端部からは、スリップリング機構における回転電極を介して、接続端子５６ｄと導通された接続リード５６ｅが延出している。
接続リード５６ｅの先端には、後述する第２配線５８ｂと接続するコネクタ５６ｆが設けられている。コネクタ５６ｆは、ベース部５ｄの板状部５ｎに固定されている。
図２に示すように、第２配線５８ｂは、回転コネクタ５６と後述する試料ホルダ制御部４０とを電気的に接続する。試料ホルダ制御部４０は、試料室７の外部に配置される。このため、図１に示すように、第２配線５８ｂは、第１配線５８ａと同様に、フィードスルー７ａを介して試料室７の外部まで延ばされている。
第２配線５８ｂは、試料室７の内部においては、必要に応じて第１配線５８ａと並行して延ばされてもよい。あるいは、第２配線５８ｂは、第１配線５８ａとともにケーブルにまとめられてもよい。
【００３１】
図１に示すように、Ｘ軸ステージ５Ｂは、回転ステージ５Ａの下部に上述した直動軸受５ｆ（図４参照）を介して固定されている。Ｘ軸ステージ５Ｂは、図示略のＸ軸ステージ駆動部５０Ｂから駆動力を受けると、回転ステージ５Ａを回転軸線Ｒ１と直交する軸線に沿って並進移動する１軸ステージである。
Ｙ軸ステージ５Ｃは、Ｘ軸ステージ５Ｂの下部に図示略の直動軸受を介して固定されている。Ｙ軸ステージ５Ｃは、図示略のＹ軸ステージ駆動部５０Ｃから駆動力を受けると、Ｘ軸ステージ５Ｂを１軸方向に並進移動する１軸ステージである。Ｙ軸ステージ５Ｃは、回転軸線Ｒ１およびＸ軸ステージ５Ｂの移動方向と直交する軸線に沿って、Ｘ軸ステージ５Ｂを移動する。
Ｚ軸ステージ５Ｄは、Ｙ軸ステージ５Ｃの下部に固定されている。Ｚ軸ステージ５Ｄは、図示略のＺ軸ステージ駆動部５０Ｄから駆動力を受けると、Ｙ軸ステージ５Ｃを回転軸線Ｒ１に沿う方向に並進移動する１軸ステージである。
傾斜ステージ５Ｅは、Ｚ軸ステージ５Ｄの下部に固定されている。傾斜ステージ５Ｅは、図示略の傾斜ステージ駆動部５０Ｅから駆動力を受けると、Ｚ軸ステージ５Ｄを傾斜させる１軸ステージである。傾斜ステージ５Ｅは、Ｚ軸ステージ５Ｄの移動方向が鉛直軸を含む一平面内で傾斜するようにＺ軸ステージ５Ｄを傾斜させる。
傾斜ステージ５Ｅの傾斜移動の基準位置では、Ｚ軸ステージ５Ｄの移動方向は、鉛直方向に一致される。
【００３２】
図１に示すように、ＦＩＢ鏡筒１は、試料ステージ５の上方において試料ステージ５と対向して配置されている。本実施形態では、一例として、ＦＩＢ鏡筒１は鉛直軸に沿って配置される。
ＦＩＢ鏡筒１は、第１の荷電粒子ビームとしての集束イオンビーム（ＦＩＢ；Focused Ion Beam）を照射する。ＦＩＢ鏡筒１は、例えば、液体金属イオン源を備えている。
【００３３】
ＥＢ鏡筒２は、試料ステージ５の上方において鉛直軸に対して傾斜する軸線に沿って配置されている。ＥＢ鏡筒２は、第２の荷電粒子ビームとしての電子ビーム（ＥＢ；Electron Beam）を照射する。
図２に示すように、荷電粒子ビーム装置１００は、ＥＢまたはＦＩＢの照射により試料から発生する二次電子を検出する二次電子検出器４を備えている。さらに、荷電粒子ビーム装置１００は、ＥＢの照射により試料から発生する反射電子を検出する反射電子検出器を備えていてもよい。
【００３４】
荷電粒子ビーム装置１００では、ＦＩＢで加工中の試料３７をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察するために、図１に示すように、ＦＩＢ鏡筒１のＦＩＢ照射軸とＥＢ鏡筒２のＥＢ照射軸とは、互いに交差している。荷電粒子ビーム装置１００においては、試料ステージ５による位置合わせが行われることにより、試料がＦＩＢ照射軸とＥＢ照射軸とが交差する位置に配置される。
【００３５】
図１に示すように、ロードロックチャンバー８は、試料室７の真空状態を保持した状態において、試料室７の内部に試料を搬入したり、試料室７から試料を外部に搬出したりするために設けられている。
ロードロックチャンバー８は、第１気密ドア８ａと、第２気密ドア８ｂと、搬送機構８ｃと、図示略の真空ポンプと、図示略のパージガス供給部と、を備える。
【００３６】
第１気密ドア８ａは、荷電粒子ビーム装置１００の外部と連通可能な第１の開口部を開閉する。第２気密ドア８ｂは、ロードロックチャンバー８と試料室７との間に、連通可能な第２の開口部を開閉する。
第１の開口部および第２の開口部は、試料ステージ５の上方の空間と水平方向（図１の左右方向）において対向する位置関係に形成される。
搬送機構８ｃは、ロードロックチャンバー８の内部に搬送された試料を、遠隔操作によって試料ステージ５上に搬送する装置部分である。搬送機構８ｃの構成としては、例えば、水平移動ステージ、遠隔操作アーム、遠隔操作ロボットなどが用いられてもよい。
図示略の真空ポンプは、第１気密ドア８ａおよび第２気密ドア８ｂが閉じられた状態でロードロックチャンバー８の内部を真空引きする。図示略のパージガス供給部は、第１気密ドア８ａおよび第２気密ドア８ｂが閉じられた状態でロードロックチャンバー８の内部を大気圧にするために、ロードロックチャンバー８の内部にパージガスを供給する。
【００３７】
次に試料ホルダ６について説明する。
図５は、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における試料ホルダの一例を示す模式的な斜視図である。図６は、図５におけるＢ部の拡大図である。図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における試料およびその保持形態を示す模式的な正面図および側面図である。図８は、本発明の実施形態の荷電粒子ビーム装置における試料と加工方向との関係を示す模式的な斜視図である。
【００３８】
図５に示すように、試料ホルダ６は、基台６１、支持部６２、回動台６３（ホルダ側移動ステージ）、傾斜台６４（ホルダ側移動ステージ）、および駆動ユニット６６を備える。ただし、図５では、見易さのため、主要構成のみが模式的に描かれている。
以下では、試料ホルダ６の構成について説明する場合に、位置決め状態の試料ホルダ６の配置位置に合わせてｘｙ座標系を参照する場合がある。
【００３９】
基台６１は、試料ステージ５の上面に載置可能であるとともに、試料ステージ５の上面内の２軸方向に位置決め可能な外形を有する。具体的には、基台６１は、試料ステージ５の回転ステージ５Ａの試料台５ａにおける位置決めピン５１、５２、５３によって、試料台５ａの上面内の２軸方向に位置決め可能である。図５に示す例では、基台６１は、平面視において略矩形状の板部材からなる。基台６１は、側面６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄを有する。
側面６１ａは、ｘ軸方向に延びる平面からなり、基台６１においてｙ軸正方向側に位置する。側面６１ａは、ｙ軸方向において位置決めピン５１、５２と当接可能である。
側面６１ｂは、側面６１ａのｘ軸正方向側に隣接し、ｙ軸方向に延びる平面からなる。側面６１ｂは、ｘ軸方向において位置決めピン５３と当接可能である。
側面６１ｃは、ｙ軸方向において側面６１ａと対向する。側面６１ｃにおいてｘ軸負方向寄りの部位には、傾斜ブロック６１ｅがｙ軸負方向側に突出している。傾斜ブロック６１ｅは、第１斜面６１ｆと第２斜面６１ｇとを有する平面視山形の突起部である。第１斜面６１ｆは、ｘ軸負方向に進むにつれて側面６１ｃから離れていくように傾斜している。第２斜面６１ｇは、第１斜面６１ｆのｙ軸負方向における端部からｘ軸負方向に進むにつれて側面６１ｃに近づいていくように傾斜している。
図３に示すように、位置決め状態の試料ホルダ６においては、傾斜ブロック６１ｅの第２斜面６１ｇは、ロック機構５４の押圧ローラ５４ｃによってｙ軸正方向およびｘ軸正方向に押圧される位置関係にある。
【００４０】
側面６１ｄは、ｘ軸方向において側面６１ｂと対向する。本実施形態では、側面６１ｄには、後述する回動台６３および傾斜台６４を駆動するための駆動ユニット６６が取り付けられている。
図２に示すように、駆動ユニット６６は、回動台６３を駆動する第１駆動部６６Ａと、傾斜台６４を駆動する第２駆動部６６Ｂと、を備える。
第１駆動部６６Ａおよび第２駆動部６６Ｂの構成は、図示略の適宜の伝動機構との組み合わせによってそれぞれ後述する回動台６３および傾斜台６４を駆動できれば特に限定されない。例えば、第１駆動部６６Ａおよび第２駆動部６６Ｂとしては、回転型もしくは直動型の電動モータが用いられてもよい。
【００４１】
図５に示すように、側面６１ｂには、コネクタ６８が設けられている。コネクタ６８は、試料ホルダ６に設置される図示略の電気配線にそれぞれ電気的に接続された接続電極６８ａ（第２の接続電極）を備える。
接続電極６８ａは、試料ホルダ６が位置決め状態とされた場合に、接続端子５５のコンタクトピン５５ａと当接する位置に配置される。接続電極６８ａは、図示略の配線を介して試料ホルダ６内の図示略の電装部品に電気的に接続される。本実施形態では、接続電極６８ａは、第１駆動部６６Ａおよび第２駆動部６６Ｂと電気的に接続される。このため、接続電極６８ａは、少なくとも、第１駆動部６６Ａおよび第２駆動部６６Ｂの動作に必要な信号線および電源線に対応する数だけ設けられている。
【００４２】
基台６１の上面には、平面視略矩形状の凹所６１ｈが形成されている。
凹所６１ｈにおいてｘ軸方向の両端部には、それぞれ支持部６２が立設されている。各支持部６２には、ｘ軸に平行な軸線Ｆ（第１の軸線）と同軸に延びる支軸６２ａがそれぞれ設けられている。
凹所６１ｈにおいて各支持部６２の間には、平面視矩形状の回動台６３が配置されている。回動台６３のｘ軸方向における両端部には、回動台６３の上方において各支持部６２の支軸６２ａと回転可能に連結された軸受部６３ｂがそれぞれ設けられている。これにより、回動台６３は、軸線Ｆ回りに回動可能に支持されている。
回動台６３は、図示略の伝動機構を介して図示略の第１駆動部６６Ａと連結されている。回動台６３は、図示略の伝動機構を介して図示略の第１駆動部６６Ａからの駆動力を受けることで、軸線Ｆ回りに回動される。回動台６３が軸線Ｆ回りに回動されると、回動台６３はｙ軸方向に傾斜する。
【００４３】
回動台６３の平面視の中央部には上方に開口する穴部６３ａが形成されている。穴部６３ａの内部には傾斜台６４が収容されている。傾斜台６４のｙ軸方向の位置は、穴部６３ａの内周部における図示略の位置決め部によって位置決めされている。
図６に示すのは、傾斜台６４の詳細構成の一例である。図６に示すように、傾斜台６４は、ｙ軸方向から見て略半月状の外形を有する。傾斜台６４における円弧状の外周部には、ウォームホイール６４ａが設けられている。
傾斜台６４においてｙ軸方向の側面には、ウォームホイール６４ａのピッチ円と同心円状に湾曲されたガイド溝６４ｅが形成されている。
傾斜台６４においてウォームホイール６４ａに対向する平面部６４ｂには、ＴＥＭグリッド６７を介して試料３７を保持する試料保持部６４ｃが配置されている。
【００４４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ＴＥＭグリッド６７は薄板により作成されており、中央部分に試料保持台６７ａが形成されている。試料保持台６７ａの上には、５本の柱６７ｂ１、６７ｂ２、６７ｂ３、６７ｂ４、６７ｂ５が形成されている。
柱６７ｂ１〜６７ｂ５の上部に取り付けられる試料の一例としては、図８に示す薄片状の試料３７が挙げられる。
試料３７は、例えば、半導体デバイスの一部を切り出して形成される。試料３７は、デバイスの構造物３１、３２、３３を有している。観察面としての断面３７ａには構造物３１、３３が露出している。試料３７は、上面３７ｃの側から、ＦＩＢ、ＥＢが照射されるように、柱６７ｂ１〜６７ｂ５にそれぞれ取り付けられる。
本実施形態では、傾斜台６４が基準位置にある場合に、試料３７の断面３７ａの法線方向（試料３７の厚さ方向）が略ｙ軸方向になるように取り付けられる。
【００４５】
図６に示すように、回動台６３の内部には、傾斜台６４の下方にウォーム６４ｄが配置されている。ウォーム６４ｄは、ｘ軸に平行に延び、傾斜台６４のウォームホイール６４ａと下方から係合している。ウォーム６４ｄは、図示略の伝動機構を介して第２駆動部６６Ｂと連結されている。
ウォームホイール６４ａとウォーム６４ｄとの軸間距離は、ガイド溝６４ｅに転動可能に当接するローラ６５によって規制されている。ローラ６５は、回動台６３の上面における支持部６３ｃからｙ軸正方向に延びる支持軸６５ａによってｙ軸に平行な軸線Ｇ回りに回転可能に支持されている。
ウォーム６４ｄが第２駆動部６６Ｂによって駆動されると、ローラ６５によってウォーム６４ｄとウォームホイール６４ａとの軸間距離が保たれた状態で、傾斜台６４が回動する。この結果、傾斜台６４は、ウォームホイール６４ａのピッチ円中心を通りｙ軸に平行な軸線Ｓ（第２の軸線）回りに回動し、平面部６４ｂがｘ軸方向に傾斜する。ウォーム６４ｄの回転方向が切り替えられると、傾斜台６４は、反対方向に傾斜する。
【００４６】
このような構成により、試料ホルダ６は、軸線Ｆ回りの回動によって回動台６３および傾斜台６４の平面部６４ｂがｙ軸方向に傾斜するとともに、軸線Ｓ回りの回動によって傾斜台６４の平面部６４ｂがｘ軸方向に傾斜する２軸傾斜ステージになっている。
本実施形態では、軸線Ｆと軸線Ｓとの交点は、位置合わせ状態において、回転ステージ５Ａの回転軸線Ｒ１上に位置する。
【００４７】
次に、荷電粒子ビーム装置１００の制御系の構成について説明する。
図２に示すように、荷電粒子ビーム装置１００は、試料ステージ制御部１５、試料ホルダ制御部４０、ＦＩＢ制御部１１、ＥＢ制御部１２、像形成部１４、および制御部１７を備える。
【００４８】
試料ステージ制御部１５は、第１配線５８ａを介して、試料ステージ５のステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅと通信可能に接続されている。試料ステージ制御部１５は、後述する制御部１７からの制御信号に基づいてステージ駆動部５０Ａ−５０Ｅを制御することにより、試料ステージ５のステージ５Ａ−５Ｅをそれぞれ移動させる。
【００４９】
試料ホルダ制御部４０は、第２配線５８ｂおよび回転コネクタ５６を介して、接続端子５５と電気的に接続されている。後述するように試料ステージ５に試料ホルダ６が位置決め状態に配置されると接続端子５５にコネクタ６８が接続される。この場合、試料ホルダ制御部４０は、試料ホルダ６の第１駆動部６６Ａおよび第２駆動部６６Ｂと通信可能に接続される。
試料ホルダ制御部４０は、試料ホルダ６の接続時において、後述する制御部１７から制御信号に基づいて第１駆動部６６Ａおよび第２駆動部６６Ｂを制御することによって、傾斜台６４を２軸方向に傾斜させる。これにより、試料ホルダ制御部４０は、試料ホルダ６上に保持された試料３７の鉛直軸に対する傾斜を２軸方向に変えることができる。
【００５０】
ＦＩＢ制御部１１は、後述する制御部１７から制御信号に基づいてＦＩＢ鏡筒１からのＦＩＢ照射を制御する。
ＥＢ制御部１２は、後述する制御部１７から制御信号に基づいてＥＢ鏡筒２からのＥＢ照射を制御する。
像形成部１４は、例えば、ＥＢ制御部１２がＥＢを走査させる信号と、二次電子検出器４で検出された二次電子の信号と、からＳＥＭ像を形成する。さらに、像形成部１４は、ＦＩＢ制御部１１がＦＩＢを走査させる信号と、二次電子検出器４で検出された二次電子の信号と、からＳＩＭ（Scanning Ion Microscope）像を形成する。
像形成部１４が形成したＳＥＭ像、ＳＩＭ像は、後述する制御部１７に送出される。
【００５１】
制御部１７は、試料ステージ制御部１５、試料ホルダ制御部４０、ＦＩＢ制御部１１、ＥＢ制御部１２、像形成部１４、入力部１６、および表示部１８と通信可能に接続される。
入力部１６は、荷電粒子ビーム装置１００の操作者の操作入力が行うための装置部分である。入力部１６に入力された操作入力は、制御部１７に送出される。
表示部１８は、制御部１７から送出される情報を表示する装置部分である。
制御部１７は、入力部１６から送出された操作入力を解析して、荷電粒子ビーム装置１００を全体制御するための制御信号を生成する。制御部１７は、生成した制御信号を、必要に応じて、試料ステージ制御部１５、試料ホルダ制御部４０、ＦＩＢ制御部１１、ＥＢ制御部１２、および像形成部１４に送出する。
制御部１７は、像形成部１４から送出されたＳＥＭ像、ＳＩＭ像等の観察像の情報、および荷電粒子ビーム装置１００の各種制御条件等の情報を表示部１８に送出して、これらの情報を表示部１８に表示させる。
制御部１７によって行われる具体的な制御に関しては、荷電粒子ビーム装置１００の動作とともに後述される。
【００５２】
以上、説明した試料ステージ制御部１５、試料ホルダ制御部４０、ＦＩＢ制御部１１、ＥＢ制御部１２、像形成部１４、および制御部１７からなる制御系の装置構成は、適宜のハードウェアと、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータとから構成されてもよい。上記制御系の各制御機能の一部または全部は、各制御機能を実現する制御プログラムがコンピュータによって実行されることで実現されてもよい。
【００５３】
次に、荷電粒子ビーム装置１００の動作について、試料ホルダ６および試料ステージ５の作用を中心として説明する。
荷電粒子ビーム装置１００は、入力部１６からの操作入力に応じて、試料３７の加工、観察、および分析の少なくともいずれかを行うことができる。
試料３７は、予め適宜の大きさに整形された後、例えば、ＴＥＭグリッド６７に保持される。図６に示すように、ＴＥＭグリッド６７は、試料ホルダ６の傾斜台６４上の試料保持部６４ｃに保持される。このとき、ＴＥＭグリッド６７は、各試料３７の上面を結ぶ直線Ｔが軸線Ｆと略平行になり（図７（ａ）、（ｂ）参照）、かつ、直線Ｔが軸線Ｓと略同じ高さに位置するように、試料保持部６４ｃに保持される。このようなＴＥＭグリッド６７の配置作業は、試料ホルダ６が荷電粒子ビーム装置１００の外部に搬出された状態で行われる。このため、適宜の治具、測定装置などを用いることによって精密な位置合わせが可能である。さらにこのようなＴＥＭグリッド６７の配置作業は、荷電粒子ビーム装置１００の操作者とは異なる作業者が行うことができる。
これと並行して、荷電粒子ビーム装置１００の稼働準備が行われる。例えば、ロードロックチャンバー８の第１気密ドア８ａおよび第２気密ドア８ｂが閉じられた状態で試料室７の真空引きが行われる。試料ステージ５はステージ５Ａ−５Ｅの位置がそれぞれの移動の基準位置に初期化される。ロードロックチャンバー８の内部には、パージガスが導入され、ロードロックチャンバー８の内部が大気圧に調整される。
【００５４】
この後、試料ホルダ６が荷電粒子ビーム装置１００の試料ステージ５上に配置される。
具体的には、操作者は、ロードロックチャンバー８の第１気密ドア８ａを開放して、試料ホルダ６をロードロックチャンバー８の内部に搬入する。このとき、図１に示すように、試料ホルダ６のコネクタ６８は、試料室７内の試料ステージ５上の接続端子５５に対向する姿勢で搬入される。
操作者は、第１気密ドア８ａを閉じた後、真空ポンプを作動させてロードロックチャンバー８の真空引きを行う。ロードロックチャンバー８が試料室７と同様の真空度になったら、操作者は、第２気密ドア８ｂを開放する。
【００５５】
この後、操作者はロードロックチャンバー８における搬送機構８ｃを遠隔操作して、試料ホルダ６を試料ステージ５の試料台５ａの上面に移動する。
図３に示すように、試料台５ａの上面には、接続端子５５とｘ軸方向に対向する位置において、位置決めピン５１と押圧ローラ５４ｃとによって、試料ホルダ６のｙ軸方向の幅よりもわずかに狭い開口部が形成されている。搬送機構８ｃによって、試料ホルダ６は、試料ステージ５の上面を滑りながら、位置決めピン５１と押圧ローラ５４ｃとの間を通って、ｘ軸方向に挿入される。
挿入が進むと、試料ホルダ６の側面６ａには位置決めピン５１、５２に当接し、側面６１ｃには押圧ローラ５４ｃが押しつけられる。押圧ローラ５４ｃが傾斜ブロック６１ｅを乗り越える際、押圧ローラ５４ｃからは、より大きな押圧力が図３における白抜き矢印の方向に作用する。この押圧力によって、試料ホルダ６の側面６１ａは位置決めピン５１、５２に、側面６１ｂは位置決めピン５３に、それぞれ押しつけられる。この結果、試料ホルダ６は、試料台５ａの上面において、ｘ軸方向およびｙ軸方向に位置決めされる。
【００５６】
この位置決め状態では、押圧ローラ５４ｃは、傾斜ブロック６１ｅの第１斜面６１ｇに当接するため、ロック機構５４によって試料ホルダ６の位置がロックされる。
試料ホルダ６は、位置決め状態では、コネクタ６８の接続電極６８ａが対応する接続端子５５のコンタクトピン５５ａに押圧状態で接触する。このため、試料ホルダ６内の配線（図示略）と、第３配線５９とが導通する。
【００５７】
図４に示すように、第３配線５９は、回転コネクタ５６およびコネクタ５６ｆを介して、第２配線５８ｂと電気的に接続される。回転コネクタ５６の作用により、回転ステージ５Ａが回転しても、第３配線５９と第２配線５８ｂとの導通状態は維持される。
以上で、試料ホルダ６の試料３７への搬入が終了する。
【００５８】
この後、操作者や、入力部１６からの操作入力によって、荷電粒子ビーム装置１００による、試料３７の加工、観察、および分析の少なくともいずれかを行うことができる。
例えば、操作者は、試料３７のＳＥＭ像あるいはＳＩＭ像を表示部１８に表示させる。操作者は表示部１８に表示されたＳＥＭ像やＳＩＭ像などの観察像に基づいて、ＦＩＢの照射領域を設定する。操作者は表示部１８に表示された観察像上に照射領域を設定する加工枠を入力部１６により入力する。
例えば、操作者が加工開始の指示を入力部１６に入力すると、制御部１７からＦＩＢ制御部１１に照射領域と加工開始の信号が送信され、ＦＩＢ制御部１１からＦＩＢが試料３７の指定された照射領域に照射される。これにより操作者が入力した照射領域にＦＩＢが照射される。
【００５９】
荷電粒子ビーム装置１００では、ＦＩＢで加工中の試料３７をＳＥＭ観察するために、図１に示すように、ＦＩＢ鏡筒１のＦＩＢ照射軸とＥＢ鏡筒２のＥＢ照射軸とは、互いに交差している。操作者は、試料ステージ５を駆動して、ＦＩＢ照射軸とＥＢ照射軸とが交差する位置に、試料３７を位置合わせする。
この状態で、回転ステージ５Ａを回転させる操作入力が行われると、試料３７は、ＳＥＭ像観察可能な状態で、試料３７が回転軸線Ｒ１回りに回転される。
さらに、試料ホルダ６の傾斜台６４を軸線Ｆあるいは軸線Ｓ回りに回動させる操作入力が行われると、試料３７は、ＳＥＭ像観察可能な状態で、試料３７がｙ軸方向またはｘ軸方向に傾斜される。ここで、ｘ軸方向の傾斜とは、図７（ａ）における矢印ＳＲ１、ＳＲ２で表される方向の傾斜である。ｙ軸方向の傾斜とは、図７（ｂ）における矢印ＦＲ１、ＦＲ２で表される方向の傾斜である。
このため、荷電粒子ビーム装置１００では、試料３７の位置合わせが行われた後、ユーセントリックな状態で、試料３７を回転軸線Ｒ１回りに回転させることと、ｘ軸方向またはｙ軸方向への傾斜させることが容易かつ高精度に行われる。
【００６０】
このため、荷電粒子ビーム装置１００によれば、カーテン効果を抑制する加工が容易に行える。
例えば、図８に示すように、試料ステージ５および試料ホルダ６によって、試料３７の位置が移動されて、矢印Ｂ１の方向から、荷電粒子ビームが照射されて、断面３７ａが加工されるとする。この場合、断面３７ａには、構造物３１、３３が露出する部位と、それ以外の半導体が露出する部位とでは、エッチングレートが異なる。断面３７ａ上に凹凸が形成される。この現象は、いわゆるカーテン効果として知られる。
凹凸が形成された断面３７ａをＳＥＭ観察すると、観察像には凹凸に起因する筋が含まれてしまう。この筋はイオンビーム加工により形成されたものであるから、半導体デバイスの構造物や欠陥ではない。観察像に筋が現れてしまうと、半導体デバイスの構造物や欠陥と見分けがつかなくなってしまうことがある。
しかし、荷電粒子ビーム装置１００によれば、この状態から、傾斜台６４をｘ軸方向に傾斜させることによって、ユーセントリックな状態を保ったまま、荷電粒子ビームの照射方向を矢印Ｂ２のように容易に変更することができる。例えば、ＴＥＭグリッド６７の取り付け誤差などによって断面３７ａがｙ軸方向に傾斜して配置された場合にも、断面３７ａを観察しながらｙ軸方向の傾斜を微調整することによって、断面３７ａの面内での回転が行える。
このように、断面３７ａに沿って、複数の方向から荷電粒子ビームを照査する仕上げ加工を繰り返すことによって、カーテン効果によって発生する凹凸を低減することができる。
【００６１】
試料３７に対する必要な加工、観察、および分析がすべて終了したら、操作者は、試料ホルダ６の搬入時と逆の動作を行うことによって、試料ホルダ６を搬出する。具体的には、操作者は、第２気密ドア８ｂを開放した後、搬送機構８ｃを遠隔操作して、試料ホルダ６をｘ軸負方向に移動する。コネクタ６８と接続端子５５とは、対向方向に押圧されているだけであるため、試料ホルダ６がｘ軸負方向に移動されると、容易に離間する。
操作者は、第２気密ドア８ｂを閉じて、ロードロックチャンバー８にパージガスを導入する。ロードロックチャンバー８が大気圧になったら、操作者は第１気密ドア８ａを開放して、ロードロックチャンバー８から外部に試料ホルダ６を搬出する。
【００６２】
このような搬出作業の間、試料室７は真空状態に保たれる。このため、ただちに他の試料ホルダ６を試料室７に搬入することで、他の試料３７に対する加工、観察、および分析を続けて行える。
このように、荷電粒子ビーム装置１００によれば、操作者は、予め装置外部で位置調整済みの試料３７が保持された試料ホルダ６を、試料室７を大気開放することなく試料ステージ５上に配置することができる。さらに、操作者は、試料室７内の試料ホルダ６を、試料室７を大気開放することなく他の試料ホルダ６に交換することができる。
このため、試料３７の加工効率と、荷電粒子ビーム装置１００の稼働効率とを向上できる。
【００６３】
なお、上記実施形態の説明では、ＦＩＢ鏡筒１が鉛直方向に配置され、ＥＢ鏡筒２が鉛直軸と傾斜して配置された場合の例で説明した。しかし、ＦＩＢ鏡筒１とＥＢ鏡筒２との位置関係は入れ替えられてもよい。
【００６４】
上記実施形態の説明では、荷電粒子ビームが、ＦＩＢおよびＥＢの場合の例で説明した。しかし、荷電粒子ビームは、ＦＩＢとＥＢとには限定されない。例えば、第３の荷電粒子ビームとして、気体イオンビーム（ＧＩＢ；Gas Ion Beam）が用いられてもよい。
あるいは、荷電粒子ビーム装置における荷電粒子ビームは１種類でもよい。
【００６５】
上記実施形態の説明では、試料３７がＴＥＭグリッド６７に保持される場合の例で説明した。しかし、傾斜台６４における試料の取り付け方法はＴＥＭグリッド６７には限定されない。
【００６６】
上記実施形態の説明では、試料ホルダ６が、２軸傾斜ステージを備える場合の例で説明した。
しかし、試料ホルダは、試料を保持することができ、外部から電気信号および電力を供給する電装品を備えていれば、上記実施形態の構成には限定されない。例えば、試料ホルダは、並進ステージあるいは回転ステージをさらに備える構成でもよいし、並進ステージあるいは回転ステージのみを備える構成でもよい。
さらに、試料ホルダの電装品は、移動ステージには限定されない。例えば、イオンビーム装置、電子ビーム電流測定装置、ＥＢＩＣ（電子線誘起電圧）測定装置、ＲＣＩ（吸収電流像）測定装置、ナノプロービング装置、応力・引張り試験装置などであってもよい。
【００６７】
上記実施形態の説明では、第１の接続電極と、第２の接続電極とが互いに接触して電気的に接続する場合の例で説明した。しかし、試料ホルダに必要な信号あるいは電力を供給することができれば、第１の接続電極と、第２の接続電極とは、非接触で電気的に接続されてもよい。非接触の電気的接続の例としては、例えば、電磁誘導接続が挙げられる。
【００６８】
上記実施形態の説明では、コネクタ６８、接続端子５５、および回転コネクタ５６がいずれも電気コネクタの場合の例で説明した。しかし、コネクタ６８、接続端子５５、および回転コネクタ５６には、光コネクタおよび光回転コネクタが含まれてもよい。
【００６９】
上記実施形態の説明では、駆動ユニット６６が、基台６１の側面に設けられている場合の例で説明した。しかし、駆動ユニット６６は、基台６１の内部に配置されてもよい。
【００７０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００７１】
１  ＦＩＢ鏡筒（荷電粒子ビーム鏡筒）
２  ＥＢ鏡筒（荷電粒子ビーム鏡筒）
５  試料ステージ
５Ａ  回転ステージ
５ａ  試料台（回転移動部）
５ｂ  回転軸部（回転移動部）
５ｄ  ベース部
６  試料ホルダ
７  試料室
８  ロードロックチャンバー
１５  試料ステージ制御部
１７  制御部
３７  試料
３７ａ  断面
４０  試料ホルダ制御部
５４  ロック機構（ホルダ固定部）
５５  接続端子
５５ａ  コンタクトピン（第１の接続電極）
５６  回転コネクタ
５８ａ  第１配線
５８ｂ  第２配線
５９  第３配線
６３  回動台（ホルダ側移動ステージ）
６４  傾斜台（ホルダ側移動ステージ）
６４ｃ  試料保持部
６７  ＴＥＭグリッド
６８  コネクタ
６８ａ  接続電極（第２の接続電極）
１００  荷電粒子ビーム装置
Ｆ  軸線（第１の軸線）
Ｒ１  回転軸線
Ｓ  軸線（第２の軸線）
【図１】
2018166042.tif 000003
【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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