(57)【要約】【課題】集束イオンビームで試料を断面加工した後、別のビームで断面を仕上げ加工する際、電子ビーム鏡筒からの電場や磁場の漏れによる影響や、チャージアップによる影響を抑制できる複合ビーム装置を提供する。【解決手段】試料２００に電子ビーム１０Ａを照射するための電子ビーム鏡筒１０と、試料に集束イオンビーム２０Ａを照射し断面を形成するための集束イオンビーム鏡筒２０と、集束イオンビーム鏡筒よりも加速電圧が低く設定され、試料に中性粒子ビーム３０Ａを照射して断面を仕上げ加工するための中性粒子ビーム鏡筒３０と、を有し、電子ビーム鏡筒、集束イオンビーム鏡筒及び中性粒子ビーム鏡筒は、それぞれの各照射ビームが照射点Ｐで交差するよう配置されてなる複合ビーム装置１００である。【選択図】図２
2018045811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、
前記試料に集束イオンビームを照射し断面を形成するための集束イオンビーム鏡筒と、
前記集束イオンビーム鏡筒よりも加速電圧が低く設定され、前記試料に中性粒子ビームを照射して前記断面を仕上げ加工するための中性粒子ビーム鏡筒と、
を有し、
前記電子ビーム鏡筒、前記集束イオンビーム鏡筒及び前記中性粒子ビーム鏡筒は、それぞれの各照射ビームが照射点Ｐで交差するよう配置されてなる複合ビーム装置。
【請求項２】
前記電子ビーム鏡筒の先端と前記照射点Ｐとの距離をＬ１、前記集束イオンビーム鏡筒の先端と前記照射点Ｐとの距離をＬ２、前記中性粒子ビーム鏡筒の先端と前記照射点Ｐとの距離をＬ３としたとき、
Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係を満たす請求項１に記載の複合ビーム装置。
【請求項３】
前記電子ビーム鏡筒は、前記電子ビームを前記試料上に収束させる対物レンズを備え、該対物レンズは、アウトレンズモードとセミインレンズモードとに選択的に設定可能であり、
前記中性粒子ビーム鏡筒は、前記中性粒子ビームと、該中性粒子ビームがイオン化されたイオンビームとを選択的に照射可能であり、
前記対物レンズが前記アウトレンズモードに設定されたとき、前記中性粒子ビーム鏡筒から前記イオンビームを照射させるビーム照射設定手段をさらに備えてなる請求項１又は２に記載の複合ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム鏡筒と集束イオンビーム鏡筒とを備え、試料の断面を形成して観察することができる複合ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に、試料に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射して断面を形成する集束イオンビーム鏡筒を実装したＦＩＢ-ＳＥＭ装置が用いられている。これにより、集束イオンビームで加工した断面にＳＥＭから電子ビームを照射し、一つの装置内で試料の断面加工と、断面の観察や測定をその場で行うことができる。
さらに、集束イオンビーム鏡筒よりも低エネルギーのアルゴン等の気体イオンビームを照射する第３のビーム鏡筒をＦＩＢ-ＳＥＭ装置に設け、ＦＩＢ加工で表面に生じた加工損傷層に気体イオンビームを照射して除去する仕上げ加工技術が開発されている（特許文献１）。
特に、近年では、試料の断面加工の終点を特定パターンが露出した状態とすることが要求されるケースが多く、気体イオンビームで加工中の加工表面(断面)をＳＥＭで観察しながら加工終点を決定することが要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６４９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、ＦＩＢ-ＳＥＭ装置におけるＳＥＭの高分解能化が要求されており、電子レンズの磁場を強くしたり、試料をレンズ磁界内又はその近傍に配置して焦点距離を短くしたセミインレンズ方式が採用されている。
しかしながら、ＳＥＭを高分解能化すると、ＳＥＭ鏡筒（電子ビーム鏡筒）の先端から試料表面への電場、磁場の漏れ量が大きくなり、断面の仕上げ加工を行う低エネルギーの気体イオンビームがこの電場、磁場で偏向されるという問題がある。特に、ＳＥＭがアウトレンズ方式に比べてさらに高分解能のセミインレンズ方式の場合に、ＳＥＭからの電場、磁場の漏れ量が顕著になる。
そして、気体イオンビームが偏向されると、ＳＥＭ鏡筒と第３のビーム鏡筒とを同時に使用することが困難となるので、ＳＥＭで観察しながら断面加工の終点を見極めることが難しくなる。このため、ＳＥＭによる断面観察が終わってＳＥＭ鏡筒の電場や磁場が減衰するまで待機した後、気体イオンビームによる加工をしなければならず、作業効率が低下する。
一方、低エネルギーの気体イオンビームの偏向を低減するため、第３のビーム鏡筒を試料により近付けようとすると、ＳＥＭ鏡筒やＦＩＢ鏡筒と干渉したり、ＳＥＭ鏡筒の電子レンズの磁場や電場に影響を与えるおそれがある。
【０００５】
さらに、ＦＩＢで試料を断面加工した際、イオンビームの照射によって試料にチャージアップが生じ、その後の低エネルギーの気体イオンビームが偏向し、照射位置を適切に維持することが困難になる。又、チャージアップによりＳＥＭ像もドリフトし、二次電子が生じなくなって信号が減少し、加工終点がＳＥＭ像で確認し難いという問題もある。
特に、電子デバイス等で使用される材料の多様化や、各種材料解析、生体試料等の絶縁物試料での加工ニーズも増加しており、イオンビーム照射に伴って発生するチャージアップによる上記問題の解決が必要となる。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、集束イオンビームで試料を断面加工した後、別のビームで断面を仕上げ加工する際、電子ビーム鏡筒からの電場や磁場の漏れによる影響や、チャージアップによる影響を抑制できる複合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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の複合ビーム装置は、試料に電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、前記試料に集束イオンビームを照射し断面を形成するための集束イオンビーム鏡筒と、前記集束イオンビーム鏡筒よりも加速電圧が低く設定され、前記試料に中性粒子ビームを照射して前記断面を仕上げ加工するための中性粒子ビーム鏡筒と、を有し、前記電子ビーム鏡筒、前記集束イオンビーム鏡筒及び前記中性粒子ビーム鏡筒は、それぞれの各照射ビームが照射点Ｐで交差するよう配置されてなる。
【０００８】
この複合ビーム装置によれば、試料の断面の仕上げ加工を行うビームとして中性粒子ビームを用いることにより、断面の粗加工を行うイオンビームに比べて中性粒子ビームの加速電圧が低くて低エネルギーであっても、電子ビーム鏡筒から漏れる電場や磁場の影響を受けないので、断面の仕上げ加工中の状態を同時にＳＥＭにて観察できる。又、断面の仕上げ加工とＳＥＭ観察とを同時に行うことができるので、電子ビーム鏡筒の電場や磁場が減衰するまで断面加工を待機する必要がなく、作業効率が向上する。
特に、アウトレンズ方式に比べてさらに高分解能のセミインレンズ方式でＳＥＭ観察する場合に、電場や磁場の漏れ量が顕著になるので、本発明がさらに有効となる。そして、セミインレンズ方式でＳＥＭ観察すれば、断面の仕上げ加工中の状態をより高分解能で観察できることになる。
さらに、イオンビームで試料を断面加工した際、イオンビームの照射によって試料にチャージアップが生じても、中性粒子ビームを用いることにより、チャージアップの影響を受けずに断面の仕上げ加工を行うことができる。
【０００９】
前記電子ビーム鏡筒の先端と前記照射点Ｐとの距離をＬ１、前記集束イオンビーム鏡筒の先端と前記照射点Ｐとの距離をＬ２、前記中性粒子ビーム鏡筒の先端と前記照射点Ｐとの距離をＬ３としたとき、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係を満たすとよい。
この複合ビーム装置によれば、Ｌ１を最小とすることで、鏡筒同士の干渉を避けつつ、電子ビーム鏡筒の焦点距離を短くし、高分解能のＳＥＭ観察が行える。一方、中性粒子ビームはチャージによる粒子間の反発がないため、Ｌ３をＬ２よりも大きくし、集束イオンビームよりも低い加速電圧で加速した中性粒子ビームであっても、仕上げ加工に必要なビーム径のビームを形成することができる。
又、Ｌ３を最大とすることで、中性粒子ビーム鏡筒を、電子ビーム鏡筒から離すことができ、電子ビーム鏡筒から漏れ出る電場や磁場の回転対称性の崩れ等による電子ビーム及び検出器の性能劣化を低減できる。
【００１０】
前記電子ビーム鏡筒は、前記電子ビームを前記試料上に収束させる対物レンズを備え、該対物レンズは、アウトレンズモードとセミインレンズモードとに選択的に設定可能であり、前記中性粒子ビーム鏡筒は、前記中性粒子ビームと、イオンビームとを選択的に照射可能であり、前記対物レンズが前記アウトレンズモードに設定されたとき、前記中性粒子ビーム鏡筒から前記イオンビームを照射させるビーム照射設定手段をさらに備えてもよい。
【００１１】
上述のように、中性粒子ビームは電荷を持たないのでビームを絞ったり偏向することが困難である。そこで、中性粒子ビーム鏡筒からイオンビームを試料に照射し、照射位置合わせをすることで、該イオンビームの各種偏向器や集束レンズ等の設定値との関係から中性粒子ビームの試料への照射位置を正確に合わせることができる。
さらに、このとき電子ビーム鏡筒の対物レンズがアウトレンズモードに設定されているので、セミインレンズモードに比べて電子ビーム鏡筒から漏れる電場や磁場の量が少なく、中性粒子ビーム鏡筒からのイオンビームの照射位置の調整に与える影響を低減できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、集束イオンビームで試料を断面加工した後、別のビームで断面を仕上げ加工する際、電子ビーム鏡筒からの電場や磁場の漏れによる影響や、チャージアップによる影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る複合ビーム装置の全体構成を示す図である。
【図２】各照射ビームが交差する照射点を示す図である。
【図３】ＳＥＭ鏡筒の構成を示す図である。
【図４】ＦＩＢ鏡筒の構成を示す図である。
【図５】中性粒子ビーム鏡筒の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係る複合ビーム装置１００の全体構成を示すブロック図である。図１において、複合ビーム装置１００は、電子ビーム鏡筒（ＳＥＭ鏡筒）１０と、集束イオンビーム鏡筒（ＦＩＢ鏡筒）２０と、中性粒子ビーム鏡筒３０と、二次電子検出器４と、ガス銃５と、制御手段６と、表示手段７と、入力手段８と、ステージ５０及びその上に配置された試料台５１と、を備えている。
複合ビーム装置１００の各構成部分の一部又は全部は真空室４０内に配置され、真空室４０内は所定の真空度まで減圧されている。
【００１５】
ステージ５０は、試料台５１を移動可能に支持し、試料台５１上には試料２００が載置されている。そして、ステージ５０は、試料台５１を５軸で変位させることができる移動機構を有している。この移動機構は、試料台５１を水平面に平行で且つ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸とに沿ってそれぞれ移動させるＸＹＺ移動機構と、試料台５１をＺ軸回りに回転させるローテーション機構と、試料台５１をＸ軸（又はＹ軸）回りに回転させるチルト機構とを備えている。ステージ５０は、試料台５１を５軸に変位させることで、試料２００を電子ビーム１０Ａ、イオンビーム２０Ａ、及び中性粒子ビーム３０Ａの照射位置（図２に示す各照射ビーム１０Ａ〜３０Ａが交差する照射点Ｐ）に移動させる。
照射点Ｐにて試料２００の表面（断面）に各照射ビーム１０Ａ〜３０Ａが照射され、加工やＳＥＭ観察が行われる。
【００１６】
制御手段６は、中央演算処理装置としてのＣＰＵと、データやプログラムなどを格納する記憶部（ＲＡＭおよびＲＯＭ）と、外部機器との間で信号の入出力を行う入力ポートおよび出力ポートとを備えるコンピュータで構成することができる。制御手段６は、記憶部に格納されたプログラムに基づいてＣＰＵが各種演算処理を実行し、複合ビーム装置１００の各構成部分を制御する。そして、制御手段６は、電子ビーム鏡筒１、集束イオンビーム鏡筒２、中性粒子ビーム鏡筒３、二次電子検出器４、及びステージ５０の制御配線等と電気的に接続されている。
制御手段６は、後述するビーム照射設定手段６Ａ、及びモード切替制御部６Ｂを有する。
また制御手段６は、ソフトウェアの指令やオペレータの入力に基づいてステージ５０を駆動し、試料２００の位置や姿勢を調整して試料２００表面への電子ビーム１０Ａ、イオンビーム２０Ａ、及び中性粒子ビーム３０Ａの照射位置や照射角度を調整できるようになっている。
なお、制御手段６には、オペレータの入力指示を取得するキーボード等の入力手段８と、試料の画像等を表示する表示手段７とが接続されている。
【００１７】
図３に示すように、ＳＥＭ鏡筒１０は、電子を放出する電子源１１と、電子源１１から放出された電子をビーム状に成形するとともに走査する電子光学系１２とを備えている。電子ビーム鏡筒１０から射出される電子ビーム１０Ａを試料２００に照射することによって、試料２００からは二次電子が発生する。この発生した二次電子を、鏡筒内の二次電子検出器１５、又は鏡筒外の二次電子検出器４で検出して試料２００の像を取得することができる。又、鏡筒内の反射電子検出器１４で反射電子を検出して試料２００の像を取得することができる。なお、二次電子検出器１５を反射電子検出器１４よりも電子源１１側に配置しているが、反射電子検出器１４を二次電子検出器１５よりも電子源１１側に配置してもよい。
電子光学系１２は、例えば、電子ビーム１０Ａを集束するコンデンサーレンズと、電子ビーム１０Ａを絞り込む絞りと、電子ビーム１０Ａの光軸を調整するアライナと、電子ビーム１０Ａを試料２００に対して集束する対物レンズ１２ａと、試料２００上で電子ビーム１０Ａを走査する偏向器とを備えて構成される。
【００１８】
対物レンズ１２ａは、ＳＥＭ鏡筒１０の軸方向内側に位置するリング状の第１コイル１２ａ１と、第１コイル１２ａ１の外周を囲むリング状の第２コイル１２ａ２とを同軸に備えている。そして、第１コイル１２ａ１に電流を流すと磁界が生じて、第１レンズ（アウトレンズ）１３ａ１が形成され、第２コイル１２ａ２に電流を流すと磁界が生じて、第２レンズ（セミインレンズ）１３ａ２が形成されるようになっている。ここで、第２レンズ１３ａ２は第１レンズ１３ａ１よりも試料２００に近接しており、焦点距離が短く高分解能となる。
なお、モード切替制御部６Ｂは、第１コイル１２ａ１と第２コイル１２ａ２の電流を選択的に切り替え、アウトレンズモード及びセミインレンズモードを選択的に切替えている。
【００１９】
図４に示すように、ＦＩＢ鏡筒２０は、イオンを発生させるイオン源２１と、イオン源２１から放出したイオンを集束イオンビームに成形するとともに走査させるイオン光学系２２とを備えている。ＦＩＢ鏡筒２０から荷電粒子ビームであるイオンビーム２０Ａを、試料２００に照射すると、試料２００からは二次イオンや二次電子等の二次荷電粒子が発生する。この二次荷電粒子を二次電子検出器４で検出して試料２００の像が取得される。また、ＦＩＢ鏡筒２０は、イオンビーム２０Ａの照射量を増すことで、照射範囲の試料２００をエッチング加工（断面加工）する。
イオン光学系２２は公知の構成を有し、例えば、イオンビーム２０Ａを集束するコンデンサーレンズと、イオンビーム２０Ａを絞り込む絞りと、イオンビーム２０Ａの光軸を調整するアライナと、イオンビーム２０Ａを試料に対して集束する対物レンズと、試料上でイオンビーム２０Ａを走査する偏向器とを備えて構成される。
ここで、ＦＩＢ鏡筒２０の真空室４０内に配置されるレンズ等の構成部材は、ＳＥＭ鏡筒１０から漏れ出す磁場への影響を小さくするために、非磁性材料で構成されることが望ましい。
【００２０】
中性粒子ビーム鏡筒３０は、イオンを発生させるイオン源３１と、イオン源３１からのイオンビームを集束するコンデンサーレンズ３２と、ブランキング３３と、イオンビーム３０ｘを絞り込むアパーチャ３６と、イオンビーム３０ｘを集束する対物レンズ３４と、対物レンズ３４で集束したイオンビーム３０ｘを中性化する中性化機構３５とを備えている。イオンビーム３０ｘは中性化機構３５で中性化され、中性粒子ビーム３０Ａとして試料２００に照射される。
コンデンサーレンズ３２〜対物レンズ３４が、中性粒子ビーム鏡筒３０の光学系を構成する。
ここで、中性粒子ビーム鏡筒３０の真空室４０内に配置されるレンズ等の構成部材は、ＳＥＭ鏡筒１０から漏れ出す磁場への影響を小さくするために、非磁性材料で構成されることが望ましい。
【００２１】
イオン源３１は、例えばアルゴンイオンを発生する。又、中性化機構３５は、例えばパルス放電方式で電子を発生させ、この電子をアルゴンイオンに衝突させて中性化する。
中性粒子ビーム３０Ａは、単一の粒子であってもよく、２個以上の粒子からなるクラスターであってもよい。
このクラスターは、イオン源３１の代わりにクラスターイオン源を用いて、アルゴン等の原料ガスを細いノズルから噴出して断熱膨張させた後、イオン化して形成することができる。そして、このクラスターイオンを光学系によりある程度集束させ、中性化機構３５で中性化し、中性粒子ビーム３０Ａの一種である中性クラスタービームを生成する。
【００２２】
そして、ビーム照射設定手段６Ａが中性化機構３５の動作をオンすれば、中性粒子ビーム鏡筒３０から中性粒子ビーム３０Ａを照射させることができる。一方、ビーム照射設定手段６Ａが中性化機構３５の動作をオフすれば、中性粒子ビーム鏡筒３０からイオンビーム３０ｘを照射させることができる。
又、ビーム照射設定手段６Ａが中性化機構３５の動作をオンすれば、中性粒子ビーム鏡筒３０から中性クラスタービームを照射させることができる。一方、ビーム照射設定手段６Ａが中性化機構３５の動作をオフすれば、中性粒子ビーム鏡筒３０からクラスターイオンビームを照射させることができる。
このビーム照射設定手段６Ａは、モード切替制御部６Ｂが対物レンズ１２ａをアウトレンズモードに設定したとき、モード切替制御部６Ｂからの指示に基づき、中性化機構３５の動作をオフして中性粒子ビーム鏡筒３０からイオンビーム３０ｘ（またはクラスターイオンビーム）を照射させる。
【００２３】
ガス銃５は、試料２００へエッチングガス等の所定のガスを放出する。ガス銃５からエッチングガスを供給しながら試料２００に電子ビーム１０Ａ、イオンビーム２０Ａまたは中性粒子ビーム３０Ａを照射することで、ビーム照射による試料のエッチング速度を高めることができる。又、ガス銃５から化合物ガスを供給しながら試料２００に電子ビーム１０Ａ、イオンビーム２０Ａ又は中性粒子ビーム３０Ａを照射することで、ビームの照射領域近傍に局所的なガス成分の析出（デポジション）を行うことができる。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係る複合ビーム装置１００による測定例について説明する。
まず、ＦＩＢ鏡筒２０から試料２００にＦＩＢ（イオンビーム）２０Ａを照射し、試料２００に断面加工する。
そして、ＦＩＢ鏡筒２０による断面加工中に、アウトレンズモードにてＳＥＭ鏡筒１０から電子ビーム１０Ａを走査しつつ照射し、試料２００の断面から反射された反射電子をＳＥＭ鏡筒１０内の反射電子検出器１４で検出し、得られた反射電子像を観察する。また、試料２００の断面から発生した二次電子を二次電子検出器１５又は二次電子検出器４で検出し、得られた二次電子像を観察することもできる。
このようにして、ＦＩＢ（イオンビーム）２０Ａによる試料２００の断面の粗加工中の状態を同時にＳＥＭにて観察する。
【００２５】
次に、中性粒子ビーム鏡筒３０から試料２００に中性粒子ビーム３０Ａを照射し、断面を仕上げ加工する。中性粒子ビーム鏡筒３０の加速電圧はＦＩＢ鏡筒２０よりも低く設定されており、試料２００への照射ダメージを軽減し、かつ、微細な仕上げ加工が可能である。
そして、中性粒子ビーム鏡筒３０による断面の仕上げ加工中に、セミインレンズモードにてＳＥＭ鏡筒１０から電子ビーム１０Ａを走査しつつ照射し、得られた反射電子像又は二次電子像を観察する。
このようにして、中性粒子ビーム３０Ａによる試料２００の断面の仕上げ加工中の状態を同時にＳＥＭにて観察し、所望の断面形状が得られた時点で中性粒子ビーム３０Ａの照射を終了する。
【００２６】
以上のように、試料２００の断面の仕上げ加工を行うビームとして中性粒子ビーム３０Ａを用いることにより、断面の粗加工を行うイオンビーム２０Ａに比べて中性粒子ビーム３０Ａの加速電圧が低くて低エネルギーであっても、ＳＥＭ鏡筒１０から漏れる電場や磁場の影響を受けないので、断面の仕上げ加工中の状態を同時にＳＥＭにて観察できる。又、断面の仕上げ加工とＳＥＭ観察とを同時に行うことができるので、ＳＥＭ鏡筒１０の電場や磁場が減衰するまで断面加工を待機する必要がなく、作業効率が向上する。
特に、アウトレンズ方式に比べてさらに高分解能のセミインレンズ方式でＳＥＭ観察する場合に、電場や磁場の漏れ量が顕著になるので、本発明がさらに有効となる。そして、セミインレンズ方式でＳＥＭ観察すれば、断面の仕上げ加工中の状態をより高分解能で観察できるため、微細な断面形状を正確に観察し、加工を終了することができる。
さらに、イオンビーム２０Ａで試料２００を断面加工した際、イオンビーム２０Ａの照射によって試料にチャージアップが生じても、中性粒子ビーム３０Ａを用いることにより、チャージアップの影響を受けずに断面の仕上げ加工を行うことができる。
【００２７】
なお、断面の仕上げ加工中において、中性粒子ビーム３０Ａが試料２００に照射されると二次電子が生じ、この二次電子を二次電子検出器４で検出すると、中性粒子ビーム照射により発生する低エネルギーの二次電子がバックグラウンドノイズとなるため、ＳＥＭ像が不鮮明になるおそれがある。そこで、二次電子検出器４を用いずに、ＳＥＭ鏡筒１０内の反射電子検出器１４（ＢＳＥ検出器）を用いてＳＥＭ像を取得すれば、中性粒子ビーム３０Ａによって生じた二次電子の影響を排除できる。
又、ブランキング３３を用い、イオン源３１から発生したイオンを中性粒子ビーム鏡筒３０内で間欠的に偏向させて鏡筒の外部に照射しないようにすれば、中性粒子ビーム３０Ａが照射されない間にＳＥＭ観察を行い、中性粒子ビーム３０Ａが照射されたときに断面加工することで、疑似リアルタイム観察や、カットアンドシーの機能を実現できる。
【００２８】
ここで、図２に示すように、ＳＥＭ鏡筒１０の先端１０ｅと照射点Ｐとの距離をＬ１、ＦＩＢ鏡筒２０の先端２０ｅと照射点Ｐとの距離をＬ２、中性粒子ビーム鏡筒３０の先端３０ｅと照射点Ｐとの距離をＬ３としたとき、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係を満たすことが好ましい。
ここで、各鏡筒の先端１０ｅ〜３０ｅは、各鏡筒の物理的な先端部位である。又、Ｌ１〜Ｌ３は、ワーキングディスタンス（ＷＤ）に対応する。
【００２９】
Ｌ１を最小とすることで、ＳＥＭ鏡筒１０の焦点距離を短くし、高分解能のＳＥＭ観察が行える。また、Ｌ２をＬ１の次に小さくすることで、集束イオンビーム鏡筒２０の焦点距離を短くして試料２００に集束イオンビーム２０Ａを集束させ、試料２００に急峻な断面を形成できる。一方、中性粒子ビーム３０Ａはチャージによる粒子間の反発がないため、Ｌ３をＬ２よりも大きくし、集束イオンビーム２０Ａよりも低い加速電圧で加速した中性粒子ビーム３０Ａであっても、仕上げ加工に必要なビーム径のビームを形成することができる。ここで、仕上げ加工に必要なビーム径とは、試料ホルダ等の試料以外の構成部材に照射され、スパッタリングされた物質が試料に再付着しない範囲の径であり、ＴＥＭ試料片の仕上げ加工において１００μｍから２００μｍ程度である。また、中性粒子ビーム鏡筒３０に走査手段を備えない場合であっても上記ビーム径の範囲であれば、スポット照射により平坦な仕上げ加工をすることができる。
又、Ｌ３を最大とすることで、中性粒子ビーム鏡筒３０を、ＳＥＭ鏡筒１０から離すことができ、ＳＥＭ鏡筒１０から漏れ出る電場や磁場の回転対称性の崩れ等による電子ビーム１０Ａ及び二次電子検出器１５の性能劣化を低減できる。
【００３０】
又、ビーム照射設定手段６ＡによりＳＥＭ鏡筒１０の対物レンズ１２ａがアウトレンズモードに設定されたとき、モード切替制御部６Ｂが中性粒子ビーム鏡筒３０からイオンビーム３０ｘを試料２００に照射させるように制御すると好ましい。
上述のように、中性粒子ビーム３０Ａは電荷を持たないのでビームを絞ったり偏向することが困難である。そこで、中性粒子ビーム鏡筒３０の中性化機構３５をオフとすることで、イオン源３１から発生したイオンビーム３０ｘがそのまま試料２００に向かって照射されるが、このとき、各種偏向器や集束レンズ等でイオンビームの試料２００への照射位置を正確に合わせることができる。
さらに、このときＳＥＭ鏡筒１０の対物レンズ１２ａがアウトレンズモードに設定されているので、セミインレンズモードに比べてＳＥＭ鏡筒１０から漏れる電場や磁場の量が少なく、中性粒子ビーム鏡筒３０からのイオンビームの照射位置の調整に与える影響を低減できる。さらに、ＳＥＭ鏡筒１０の光学系において、アウトレンズモードでの電子ビーム１０Ａによる観察位置と、セミインレンズモードでの電子ビーム１０Ａによる観察位置とが一致するようにモード間のズレ量を補正する。これにより、アウトレンズモードでの中性粒子ビーム鏡筒３０からのイオンビーム３０ｘの照射位置に基づき、セミインレンズモードでの中性粒子ビーム３０Ａの照射位置をより正確に合わせることができる。
【００３１】
そして、イオンビームの照射位置の調整が終了した後、モード切替制御部６Ｂが中性粒子ビーム鏡筒３０の中性化機構３５をオンにし、イオンビームを中性化した中性粒子ビーム３０Ａを試料２００へ照射して断面の仕上げ加工を行えばよい。又、このとき、ビーム照射設定手段６Ａにより、ＳＥＭ鏡筒１０の対物レンズ１２ａをセミインレンズモードに切り替えればよい。
【００３２】
上記の実施形態では、セミインレンズ方式のＳＥＭ鏡筒１０について説明したが、試料台５１に電圧を印加し、ＳＥＭ鏡筒１０の先端と試料台５１との間に電子ビーム１０Ａを減速させる電界を形成するリターディング方式のＳＥＭ鏡筒１０についても本発明は効果を奏する。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３３】
６Ａ            ビーム照射設定手段
６Ｂ            モード切替制御部
１０            電子ビーム鏡筒
１０Ａ          電子ビーム
１０ｅ          電子ビーム鏡筒の先端
１２ａ          対物レンズ
２０            集束イオンビーム鏡筒
２０Ａ          集束イオンビーム
２０ｅ          集束イオンビーム鏡筒の先端
３０            中性粒子ビーム鏡筒
３０Ａ          中性粒子ビーム
３０ｅ          中性粒子ビーム鏡筒の先端
３０ｘ          イオンビーム
１００          複合ビーム装置
２００          試料
Ｐ              照射点
Ｌ１            電子ビーム鏡筒の先端と照射点Ｐとの距離
Ｌ２            集束イオンビーム鏡筒の先端と照射点Ｐとの距離
Ｌ３            中性粒子ビーム鏡筒の先端と照射点Ｐとの距離
【図１】
2018045811.tif 000003
【図２】
2018045811.tif 000004
【図３】
2018045811.tif 000005
【図４】
2018045811.tif 000006
【図５】
2018045811.tif 000007