(57)【要約】【課題】鏡体とは異なった角度の光学撮像装置を備えた荷電粒子線装置において、試料を光学撮像装置に対向させる際に、試料が他の部品と衝突する可能性がある。【解決手段】本荷電粒子線装置は、試料を載置し、試料室内部で試料を移動させるステージと、試料に荷電粒子線を照射して試料を観察する鏡体と、該鏡体とは異なる角度から試料の荷電粒子線が照射される面を観察する第一の撮像装置と、第一の撮像装置により試料を観察する際に、試料を鏡体から離間させた後に、試料を第一の撮像装置に対向するよう、ステージによる試料を傾斜させる制御部と、を備える。【選択図】図２
2019046818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置し、試料室内部で前記試料を移動させるステージと、
前記試料に荷電粒子線を照射する鏡体と、
前記鏡体とは異なる角度から前記試料の荷電粒子線が照射される面を観察する第一の撮像装置と、
前記第一の撮像装置により前記試料を観察する際に、前記試料を前記鏡体から離間させた後に、前記試料を前記第一の撮像装置に対向するよう、前記ステージによる前記試料を傾斜させる制御部と、を備える荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記試料の側面を観察する第二の撮像装置と、
表示部を備え、
制御部は、前記試料を前記第一の撮像装置に対向する際に、前記第二の撮像装置により得られた画像を前記表示部に表示する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記試料の側面を観察する第二の撮像装置と、
を備え、
前記制御部は、前記試料を前記第一の撮像装置に対向する際に、前記第二の撮像装置により得られた画像に基づいて、前記試料と他の部品との衝突可能性を判断する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記試料と他の部品との衝突可能性が高いと判断した場合、前記試料を前記第一の撮像装置からさらに離間させるよう、前記ステージによる前記試料の移動を制御する、請求項３記載の荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第一の撮像装置により前記試料を観察する際に、前記試料の位置に応じて、前記第一の撮像装置の倍率又は座標を補正する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記試料が前記第一の撮像装置の視野より大きい場合、前記ステージにより前記試料を回転させながら、前記第一の撮像装置によって前記試料を観察する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項７】
鏡体から荷電粒子線を試料に照射することで得られる像と、
前記試料に対して前記鏡体とは異なる方向に備えられた第一の撮像装置により得られる、
前記試料の荷電粒子線が照射される面の光学像と、
を用いる試料の観察方法であって、
前記第一の撮像装置により前記試料を観察する際に、前記試料を前記鏡体から離間させた後に、前記試料を前記第一の撮像装置に対向するよう、前記試料を傾斜させる、試料の観察方法。
【請求項８】
第二の撮像装置により前記試料の側面を観察し、
前記第一の撮像装置により前記試料を観察するため、前記試料を前記第一の撮像装置に対向する際に、前記第二の撮像装置により得られた画像を表示部に表示する、請求項７記載の試料の観察方法。
【請求項９】
第二の撮像装置により前記試料の側面を観察し、
前記試料を前記第一の撮像装置に対向する際に、前記第二の撮像装置により得られた画像より、前記試料と他の部品との衝突可能性を判断する、請求項７記載の試料の観察方法。
【請求項１０】
前記試料と他の部品との衝突可能性が高いと判断した場合、前記試料を前記第一の撮像装置からさらに離間させる、請求項９記載の試料の観察方法。
【請求項１１】
前記試料の位置に応じて、前記第一の撮像装置の倍率又は座標を補正する、請求項７記載の試料の観察方法。
【請求項１２】
前記試料が前記第一の撮像装置の視野より大きい場合、前記試料を回転させながら、前記第一の撮像装置によって前記試料を観察する、
請求項７記載の試料の観察方法。
【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】
荷電粒子線装置の一種である走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ）は、電子源から放出された電子線を試料に照射することで、試料の表面像を観察する装置である。
【０００３】
特許文献１には、ＳＥＭと光学顕微鏡（以下、ＯＭ）の観察角度を合致させるため、ＯＭによる観察の際は試料を傾斜させるＳＥＭが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、試料ではなく、ＳＥＭの鏡体とＯＭが備え付けられた試料室を回転させるＳＥＭが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１０６８５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のＳＥＭは、ＩＣ製造工程においての使用を前提とするものである。観察対象であるＩＣウエハはほぼ一様に平坦であり、大きさも常に均一であるため、試料が他の構成物に衝突しないような試料傾斜の条件を、予め決定することができる。しかし、大きさや高さが異なった試料を観察する汎用的なＳＥＭにおいては、試料傾斜の際に、試料が他の構成物に衝突する可能性がある。
【０００７】
特許文献２の手法では、ＳＥＭの鏡体及び光学顕微鏡が可動する。そのため、ＳＥＭの鏡体は軽量であることが求められ、高性能な鏡体を搭載することが困難である。
【０００８】
本発明の目的は、大きさや高さが異なった試料を観察する場合でも適切に試料を観察可能な荷電粒子線装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態の荷電粒子線装置は、試料を載置し、試料室内部で試料を移動させるステージと、試料に荷電粒子線を照射して試料を観察する鏡体と、該鏡体とは異なる角度から試料の荷電粒子線が照射される面を観察する第一の撮像装置と、第一の撮像装置により試料を観察する際に、試料を鏡体から離間させた後に、試料を第一の撮像装置に対向するよう、ステージによる試料を傾斜させる制御部と、を備える。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、大きさや高さが異なった試料を観察する場合でも適切に試料を観察可能な、荷電粒子線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】荷電粒子線装置を示す図
【図２】ＳＥＭの試料の動作を示す図
【図３】視野探しの手順を示すフローチャート
【図４】Ｓ３０３の詳細を示すフローチャート
【図５】チャンバースコープを備えたＳＥＭを示す図
【図６】凸部を有する試料を示す図
【図７】試料衝突可能性を判断する手順を示すフローチャート
【図８】試料衝突の可能性が高い場合の試料の動作を示す図
【図９】試料付近に検出器を備えたＳＥＭを示す図
【図１０】試料が撮像装置の視野よりも大きい場合の試料の動作を示す図
【図１１】従来の荷電粒子線装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
ＳＥＭは、通常のＯＭと比して分解能及び倍率を高くできることが特徴であり、数ｍｍ〜数ｎｍの微細な構造の観察に適している。ＳＥＭを用いて、高分解能で試料を観察する前には、ＳＥＭの倍率を低く設定した状態で試料を観察し、観察したい部位をある程度特定する必要がある。  
【００１３】
しかし、ＳＥＭの最低倍率はＯＭと比して大きい（ＳＥＭの方が、ＯＭより視野が狭い）。装置構成にもよるが、一例として、ＯＭの最低倍率は１倍〜３倍程度であり、ＳＥＭの最低倍率は１０〜５０倍程度である。その最低倍率のため、ユーザがＳＥＭで大きな試料を観察する場合、試料の全景を把握し、現在ＳＥＭで観察している視野が試料のどの位置であるかを認識することが困難となる。
【００１４】
そこで、ＳＥＭの試料室にＯＭを傾けて備え付け、ＯＭによって得られる像（以下、ＯＭ像）と、ＳＥＭによって得られる像（以下、ＳＥＭ像）を比較して、ＳＥＭの視野探しを行なう手法がある。この場合、ＳＥＭとＯＭでは観察角度が異なる。
【００１５】
尚、ＳＥＭにおける「倍率」とは、「観察中の視野のＳＥＭによる走査範囲を、何倍の大きさで表示するか」で定義される値である。理論的には、ＳＥＭ像の表示サイズを変化させることで、視野の広さによらずに任意の倍率を実現可能である。本明細書では、一般的なサイズのＰＣ用モニタに、一定の大きさでＳＥＭ像を表示したとして（即ち、倍率が低ければ視野が広いものとして）、倍率を記載する。
【００１６】
ここで、ＳＥＭの電子源には、熱電子型、ショットキー型、電界放出型等が存在する。何れの電子源においても、フィラメントの焼損や、電子源への気体の付着を防止する必要がある。また、低真空領域では、電子線が残留気体分子と衝突して散乱される。このため、ＳＥＭにより試料を観察する際には、ＳＥＭの鏡体や試料室は真空に保たれる。
【００１７】
電子源、鏡体及び試料室を真空排気するため、通常のＳＥＭは、鏡体が試料室に固定されている。そのため、試料室に対して、鏡体は移動できない構造となり、電子線の照射方向や照射位置は固定される。よって、例えば試料と鏡体間の距離を極端に長くして観察視野を広げることは現実的ではなく、ＳＥＭの視野には上限が存在する（倍率には下限が存在する）。
【００１８】
通常、ＳＥＭの鏡体先端の穴径は、数ｍｍ程度である。この穴径より広い領域で電子線を走査しても、電子線は鏡体に遮られて試料に照射されない。よって、ＳＥＭの視野の（実用的な）上限は、数ｍｍ角（倍率で表現すると、１０倍〜５０倍）程度となる。
【００１９】
数ｃｍ角以上の試料を観察する場合、最大でも数ｍｍ角の視野しか得られないＳＥＭでは、試料の全景を把握し、現在の視野が試料のどの位置であるかを認識することが困難である。このため、数ｍｍ角以上の試料を観察する場合に、観察したい場所をＳＥＭのみで特定するためには、膨大な時間を要する。更に、ＯＭと異なりＳＥＭ像はモノクロ像となることから、試料表面の色を観察することができない。これらの課題を解決するため、ＯＭ像とＳＥＭ像を比較して、ＳＥＭの視野探しを行なう手法がある。
【００２０】
図１１に従来の荷電粒子線装置の一例を示す。図１１のＳＥＭの試料室１０４には、鏡体１０３と同一の方向を向いた撮像装置１０７が設けられている。尚、撮像装置１０７は試料室１０４ではなく、例えば図示しない試料交換室等に設けてもよい。ステージ１０２が試料室１０４の一部をなしている場合等は、ステージ１０２に撮像装置１０７を設けてもよい。ユーザは、ステージ１０２により、試料１０１を規定の位置（撮像装置１０７の直下）に移動させ、試料１０１の光学像を撮像する。
【００２１】
この構成によれば、試料１０１や撮像装置１０７を取り外すことはないため、試料１０１をステージ１０２に載置する際の機械的な取付け誤差の問題は生じない。また、試料１０１は常に試料室の内部に存在するため、大気曝露や真空引き等の煩雑な作業も発生しない。  
【００２２】
一方この手法では、撮像装置１０７の視野を遮らないよう、鏡体１０３や検出器１０６等の配置や形状を検討する必要がある。また、試料１０１と撮像装置１０７の高さは固定されてしまうため、撮像装置１０７の視野は制限される。更に、撮像装置１０７の設置に伴い、ＳＥＭ全体が大型化する。
【００２３】
以下、実施例を説明する。尚、本実施例でいう「画像」とは静止画のみならず動画（映像）も含むものとする。
【実施例１】
【００２４】
図１は、ＳＥＭと撮像装置を備える荷電粒子線装置を示す図である。荷電粒子線装置１００は、試料１０１を載置するステージ１０２、試料１０１に電子線を照射する鏡体１０３、内部を真空に維持する試料室１０４、試料室１０４の真空引きを行う真空ポンプ１０５、電子やＸ線等を検出する検出器１０６、光学像を撮像する撮像装置１０７、ＳＥＭ像や光学像等を表示するモニタ（表示部）１１０、及び、これらの各構成要素を制御する制御部１０８を備える。  
【００２５】
ステージ１０２は、様々な形状の試料の任意の位置を観察するため、電子線に対して傾斜し、回転し、平面移動し、上下移動することが可能である。  
【００２６】
検出器１０６としては、二次電子検出器、Ｘ線検出器、カソードルミネセンス検出器、低真空二次電子検出器、反射電子検出器等がある。尚、これらの検出器を複数組み合わせて備えてもよい。
【００２７】
撮像装置１０７は、試料１０１の全景を撮像し、撮像により取得した光学像を制御部１０８が備えるメモリ１０９に保存する。該光学像は、制御部１０８により、モニタ１１０に表示される。光学像とステージ１０２の座標を予め対応付けておくことで、撮像装置１０７による等倍又は低倍率の画像を用いて、ＳＥＭでの観察位置を指定することができる。また、ＳＥＭでは得られない、試料１０１の色情報を得ることができる。尚、撮像装置１０７は、光学像が撮像できるものであればよく、例えば、ＯＭ、ＣＣＤカメラ、赤外線カメラ等がある。  
【００２８】
以上の構成によれば、試料１０１を鏡体１０３の直下に配置した状態で試料１０１の撮像が可能であり、ステージ１０２を大きく水平移動させる必要がないため、ＳＥＭを小型化できる。尚、ここでは、ステージ１０２を傾斜させて光学像を撮像する例を示しているが、ステージ１０２を水平に保ったまま光学像を撮像するものであってもよい。  
【００２９】
ここで、図１に示されるように、撮像装置１０７と鏡体１０３の距離が近いため、撮像装置１０７の視野が鏡体１０３等によって遮られるという課題がある。また、ステージ１０２を水平に保ったまま撮像装置１０７を撮像する場合は、鏡体１０３と撮像装置１０７とで観察角度が異なったものとなるため、撮像後に補正が必要となる。  
【００３０】
また、ステージ１０２を傾斜させて光学像を撮像する場合、試料の高さや大きさが定まっていれば、試料１０１が他の構成物に衝突しないような試料傾斜の条件を、予め決定することができる。しかし、大きさや高さが異なった試料を観察する汎用的なＳＥＭにおいては、試料傾斜の際に、試料が他の構成物に衝突する可能性がある。  
【００３１】
図２は、ＳＥＭの試料の動作を示す図である。図２（Ａ）は、試料１０１をＳＥＭで観察している場合を示す。試料１０１を高分解能で観察するためには、ワーキングディスタンス（対物レンズ先端と試料との距離）が短い方が好ましいため、試料１０１と鏡体１０３は近接するように配置される。一方、この例では、撮像装置１０７の視野１１１は、鏡体１０３により制限される。そのため、撮像装置１０７では、試料１０１の全景を観察することができない。  
【００３２】
また、ＳＥＭにおいては、傾斜効果により信号量を増加させることや、直上からでは電子線が照射されない凹凸部の側面に電子線を照射すること、試料１０１を立体的に観察すること等を目的として、試料１０１を検出器１０６側に傾斜させる場合がある。図２（Ａ）では、検出器１０６側に傾斜させた状態の試料１０１を点線で示している。このような場合、撮像装置１０７では、試料１０１の表面を観察することができない。  
【００３３】
試料１０１を撮像装置１０７で観察するため、試料１０１を撮像装置１０７の側に傾斜させることが考えられる。試料１０１を撮像装置１０７の側に傾斜させた場合の模式図を図１（Ｂ）に示す。この例では、試料１０１を傾斜させていくと、試料１０１の端部と検出器１０６が衝突するため、十分に試料１０１を傾斜させることができない。  
【００３４】
次に、本実施例における、試料１０１の動作の模式図を図２（Ｃ）に示す。試料１０１を撮像装置１０７で観察する場合、制御部１０８は、試料１０１が撮像装置１０７の視野１１１内に入るよう、試料１０１をステージ１０２により移動させる。まず、試料１０１の位置を下げる（鏡体１０３から離れる方向に移動する）ことにより、試料１０１は撮像装置１０７の視野１１１内に入る。尚、ここでは、試料１０１は真下に移動させるものとしたが、試料１０１の水平移動と組み合わせて試料１０１を撮像装置１０７の視野１１１内に位置させてもよい。  
【００３５】
さて、図２（Ｃ）での移動だけでは、ＳＥＭと撮像装置１０７とで観察角度が異なり、光学像が歪んでしまうため、撮像後に補正が必要となる。そこで、試料１０１の更なる動作の模式図を図２（Ｄ）に示す。試料１０１を撮像装置１０７で観察する場合、制御部１０８は、試料１０１が撮像装置１０７に対向するよう試料１０１を傾斜させる。この際、試料１０１がＳＥＭ内部の構成要素に衝突しないよう試料１０１の上下位置を調整するのが好ましい。  
【００３６】
次に、本実施例の視野探しの手順について、図３を用いて説明する。  
【００３７】
Ｓ３０１：ユーザは、試料１０１をステージ１０２に載置する。ステージ１０２が試料室１０４から脱着可能である場合は、ステージ１０２を試料室１０４へ固定する。  
【００３８】
Ｓ３０２：制御部１０８は、真空ポンプ１０５に指示を出し、試料室１０４の真空引きを行う。  
【００３９】
Ｓ３０３：制御部１０８は、例えば図１（Ｄ）に示したように、撮像装置１０７で試料１０１の撮像が可能な位置に、ステージ１０２を移動させる。  
【００４０】
Ｓ３０４：制御部１０８は、撮像装置１０７に、試料１０１の光学像を撮像するよう指示し、該光学像をメモリ１０９に記憶する。  
【００４１】
Ｓ３０５：制御部１０８は、光学像の輝度が不足していると判断した場合や、光学像の記憶に失敗していると判断した場合は、再びＳ３０４に戻り、撮像装置１０７による試料１０１の再撮像を行なう。尚、ここでは制御部１０８が光学像の情報を読み出して、再撮像の要否を判断するものとしたが、例えば光学像をモニタ１１０に表示し、ユーザに再撮像の要否を判断させてもよい。  
【００４２】
Ｓ３０６：制御部１０８は、光学像の再撮像は不要と判断した場合、ステージ１０２に指示を出し、試料１０１をＳＥＭ観察位置（例えば鏡体１０３の直下等）に移動する。即ち、試料１０１を鏡体１０３に対向するよう傾斜させ、鏡体１０３に近づける。  
【００４３】
Ｓ３０７：制御部１０８は、鏡体１０３その他ＳＥＭの構成要素に指示を出し、試料１０１の低倍率での観察を開始する。  
【００４４】
Ｓ３０８：制御部１０８は、メモリ１０９に記憶されている光学像と、検出器１０６等により得られたＳＥＭ像を、モニタ１１０に表示する。  
【００４５】
Ｓ３０９：ユーザは、モニタ１１０に表示されている光学像から、ＳＥＭで観察したい位置を指定する。  
【００４６】
Ｓ３１０：制御部１０８は、ＳＥＭの視野がＳ３０９で指定された位置となるよう、ステージ１０２を移動させる。  
【００４７】
Ｓ３１１：ユーザは、光学像上で指定した位置をＳＥＭで観察できているか否か判断する。例えば、光学像に座標ずれがあり、ＳＥＭ像と一致しない場合は、Ｓ３０３に戻り、光学像の撮像をやり直す。光学像で指定した位置をＳＥＭで観察できている場合は、視野探しは終了し、通常のＳＥＭ観察を開始する。  
【００４８】
次に、Ｓ３０３の詳細のフローを、図４を用いて説明する。  
【００４９】
制御部１０８は、ステージ１０２を移動させるか否か判断する（Ｓ４０１）。移動させる必要があると判断した場合はＳ４０２に進み、不要と判断した場合はＳ４０３へ進む。制御部１０８は、試料の大きさが予め分かっている場合（例えば後述の実施例２のような場合）は、試料の大きさに応じて判断してもよいし、ユーザの指示に応じて移動させてもよい。尚、荷電粒子線装置１００のレイアウト等により移動が必須の場合は、該ステップを省略してもよい。  
【００５０】
Ｓ４０２において、制御部１０８は、ステージ１０２を鏡体１０３から所定距離だけ離間させる。  
【００５１】
次に、制御部１０８は、ステージ１０２を撮像装置１０７に対向するよう、所定角度だけ傾斜させる（Ｓ４０３）。そして、制御部１０８は、Ｓ３０４へ移行する。  
【００５２】
尚、Ｓ４０２の所定距離、及び、Ｓ４０３の所定角度は、荷電粒子線装置１００のレイアウトに応じた特有の値でもよいし、試料１０１の大きさに応じて決められた値でもよいし、その他種々の条件に応じてその場で計算された値でもよい。また、これらのデータは、メモリ１０９に格納されていてもよいし、制御部１０８外の記憶装置に格納されていてもよい。  
【００５３】
以上がＳＥＭによる視野探しの手順である。尚、Ｓ３０８では光学像のみを表示し、ユーザに観察位置を指定させた後、ＳＥＭ観察を始めるものとしてもよい。その他、ステップの追加・削除・入替・変更等が可能である。  
【００５４】
本実施例によれば、撮像装置１０７による撮像とＳＥＭによる観察の間に試料を取り付けなおす必要がなく、また大気開放・真空引きを繰り返す必要がなく、光学像を取得することができるため、観察効率が向上する。大気開放のプロセスを踏まないため、試料１０１の大気による変質を防ぐことができる。また、撮像装置１０７は試料室１０４に傾斜した状態で設けられているため、試料室１０４を小型化できる。また、撮像装置１０７で試料１０１を撮像する際は、ステージ１０２により試料１０１を傾斜させて撮像装置１０７に対向させるため、光学像に歪みが生じない。更に、制御部１０８は試料１０１と鏡体１０３等を、所定距離だけ離間させてから試料１０１を傾斜させるため、大きさ等が不定の試料であっても、傾斜の際に試料が他の構成要素に衝突する可能性を低減できる。  
【実施例２】
【００５５】
実施例２では、複数の撮像装置を備えた荷電粒子線装置について説明する。  
【００５６】
前述の通り、ＳＥＭで高分解能を得るためには、試料１０１と鏡体１０３の距離は短い方が望ましい。しかし、ＳＥＭ像のみからでは、試料１０１と鏡体１０３との距離を正確に判断することはできない。そこで、試料室１０４の側面に撮像装置１０７とは別の撮像装置を設けることにより、試料１０１を真横から観察することで、試料の上下位置を判断する。  
【００５７】
図５（Ａ）は実施例２における荷電粒子線装置の概略図、図５（Ｂ）は実施例２における荷電粒子線装置の斜視図である。該荷電粒子線装置１００は、図１に示した構成に加え、鏡体１０３や撮像装置１０７とは異なった方向から試料室１０４内部を観察する第二の撮像装置を有する。ここでは、第二の撮像装置をチャンバースコープ５０１として説明する。チャンバースコープ５０１は、鏡体１０３の光軸に対してほぼ垂直となる方向から、試料１０１、ステージ１０２、検出器１０６等をその視野に収めている。尚、チャンバースコープ５０１を複数設け、種々の方向から観察してもよい。  
【００５８】
実施例１においては、試料１０１が平坦な例を示したが、実際の試料は凹凸を有する場合がある。凸部６０１を有する試料１０１を、実施例１の手法により撮像装置１０７で撮像する際の模式図を図６に示す。凸部６０１の突出量が大きい場合、図２（Ｄ）で説明したように試料１０１を下降させてから傾斜させたとしても、凸部６０１が他の構成要素と衝突する可能性がある。凸部６０１が存在しなくとも、例えば試料１０１の直径が大きい場合も同様である。  
【００５９】
鏡体１０３は、試料１０１を真上から見下ろしているものであるのに加え、ＳＥＭ像の視野は狭いため、ＳＥＭ像から試料１０１の突出量を判断することはもちろん、凸部６０１を発見することすら困難である。  
【００６０】
撮像装置１０７も、多少傾いて設置されているとはいえ、試料１０１を上方から観察するものであり、凸部６０１の突出量を判断することは困難である。また、実施例１では、撮像装置１０７の撮像の前に試料１０１が傾斜するため、試料を傾斜させる前に撮像装置１０７を用いて、凸部６０１の突出量を判断することは想定されていない。  
【００６１】
そこで実施例２におけるＳＥＭは、撮像装置１０７で光学像を撮像するために試料１０１を傾斜させる際に、チャンバースコープ５０１により試料１０１の側面を観察することで、試料１０１（の凸部６０１）と、鏡体１０３等の構成要素との衝突が起こらないことを確認することができる。実施例２では、チャンバースコープ５０１の視野６０２は試料１０１、鏡体１０３と検出器１０６を収めるものとしたが、必要に応じてその視野を広げてもよいし、狭めてもよい。  
【００６２】
本実施例における、チャンバースコープ５０１の使用方法を、図７に示したフローチャートを用いて説明する。  
【００６３】
Ｓ７０１〜Ｓ７０２：Ｓ３０１〜Ｓ３０２と同様である。  
【００６４】
Ｓ７０３：制御部１０８は、撮像されたチャンバースコープ５０１の視野６０２内の画像により、試料１０１と他の構成要素との衝突が起こりそうか否か判断する。ここでは、チャンバースコープ５０１の画像をモニタ１１０に表示して、ユーザが衝突可能性を判断してもよい。画像処理等を用いることで、制御部１０８が衝突可能性を判断してもよい。  
【００６５】
Ｓ７０４：試料１０１と他の構成要素との衝突が起こりそうでない場合（衝突可能性が低い場合）、試料１０１を撮像装置１０７の撮像位置まで移動する（Ｓ３０３と同様）。後のフローは図３と同様である。  
【００６６】
Ｓ７０５：試料１０１と他の構成要素との衝突が起こりそうである場合（衝突可能性が高い場合）、制御部１０８は、ステージ１０２の動作を停止する。そして、衝突が起こらない位置に、撮像装置１０７の撮像位置を変更する。この場合、一例としては、制御部１０８は試料１０１と鏡体１０３の距離を更に離間する、及び／又は、試料１０１の撮像装置１０７への傾斜角度を小さくする、等が考えられる。そして、Ｓ７０４に移行する。  
【００６７】
以上が本実施例におけるチャンバースコープ５０１の使用方法である。尚、実施例２では、試料衝突が起こりそうと判断された場合にはステージ１０２の動作を停止するものとしたが、衝突が起こらないように制御した上で、ステージ１０２を動かし続けてもよい。また、チャンバースコープ５０１により、試料１０１の最高地点とその高さを計測しておき、予め撮像装置１０７の撮像位置を調整してもよい。更に、衝突可能性の高さの判断が不十分な場合、該判断に応じた距離、角度の算出に誤りがあった場合は、その都度、微調整をしてもよい。  
【００６８】
上記のように、撮像装置１０７の撮像位置を調整すると、撮像装置１０７と試料１０１との位置関係は不定となる。図８に、撮像位置を調整した場合の概略図を示す。  
【００６９】
試料１０１の凸部６０１を、他の構成要素と衝突させないためには、試料１０１を撮像装置１０７から離れるように移動させる方法（１０１（ａ））や、試料１０１を水平移動する方法（１０１（ｂ））、試料１０１を真下に下降させる方法（１０１（ｃ））等が考えられる。１０１（ａ）の場合は、撮像装置１０７と試料１０１との距離が変わるため、光学像は通常より小さくなってしまい、光学像とＳＥＭ像とで倍率のずれが生じてしまう。１０１（ｂ）の場合は、光学像とＳＥＭ像とで、座標のずれが発生してしまう。１０１（ｃ）の場合は、光学像は通常より小さくなってしまい光学像とＳＥＭ像とで倍率のずれが生じると共に、光学像とＳＥＭ像とで座標のずれが発生してしまう。そこで本実施例においては、制御部１０８により、撮像位置の調整による光学像とＳＥＭ像のずれを補正することが望ましい。  
【００７０】
以上の構成によれば、凹凸の激しい試料や、直径が大きい試料においても、試料と他の構成要素とが衝突することなく、光学像によるＳＥＭ像の視野探しが可能となる。  
【実施例３】
【００７１】
実施例３では、実施例１または実施例２で説明したＳＥＭにおいて、挿脱が可能な検出器を設けたＳＥＭについて、図９を用いて説明する。  
【００７２】
通常のＳＥＭ、特にアウトレンズ形のＳＥＭにおいては、反射電子検出器９０１や、透過電子検出器９０２は、試料の直上または直下に配置される。特に反射電子検出器９０１は、鏡体１０３と試料１０１との間に配置される。  
【００７３】
図９（Ａ）の場合、撮像装置１０７の視野１１１は反射電子検出器９０１で遮られることとなり、試料１０１を視野に収めることができない。また、反射電子検出器９０１は、鏡体１０３等よりも試料１０１に近い距離に配置されるため、試料１０１を傾斜させた際の衝突の可能性が高くなる。  
【００７４】
透過電子検出器９０２は、撮像装置１０７の視野１１１を遮ることはない。しかし、試料１０１を上下移動させる際や、傾斜させる際には、試料１０１または試料１０１を支えるステージ１０２の下面と、透過電子検出器９０２が衝突する可能性がある。  
【００７５】
そこで実施例３では、反射電子検出器９０１と透過電子検出器９０２を鏡体１０３の光軸から退避可能とする。制御部１０８は、図９（Ｂ）に示すように、撮像装置１０７を用いる際に各検出器を退避させる。実施例２と組み合わせ、チャンバースコープを用いることで、試料や各検出器の高さを判断しながら各検出器を退避させてもよい。  
【００７６】
以上の構成によれば、鏡体１０３の光軸に検出器が配置されるＳＥＭにおいても、試料１０１及びステージ１０２と各検出器等の衝突を引き起こすことなく、撮像装置１０７での撮像が可能になる。
【実施例４】
【００７７】
実施例４では、直径が大きな試料においても、光学像を撮像可能なＳＥＭについて説明する。
【００７８】
撮像装置１０７は、ＳＥＭよりは低倍率での撮像が可能であるが、撮像装置の視野１１１にも上限が存在する。撮像装置１０７の視野１１１より直径が大きな試料は、一度でその全景を撮像することができない。
【００７９】
そこで実施例４では、直径が大きな試料を用いる場合は、試料１０１を傾斜させた後、回転させながら撮像することで、試料１０１の全景について光学像を取得する。図１０に、実施例４の光学像の取得方法を示す。
【００８０】
制御部１０８は、試料１０１の直径が撮像装置１０７の視野１１１よりも大きい場合は、試料１０１を撮像装置１０７に対向させた状態で、試料１０１を回転させながら光学像を取得する。尚、ここでの「回転させながら」とは、試料１０１を連続的に回転させながら光学像を取得する場合と、試料１０１を所定の角度回転させた後停止し、光学像を取得し、再び試料１０１を所定の角度回転させた後停止し、のステップを繰り返す場合とを含む。
【００８１】
図１０（Ａ）では、凸部６０１付近の光学像を取得している。その後、反時計周りに試料１０１を回転させることで、図１０（Ｂ）のように凸部６０１付近以外の光学像を取得することができる。以下、試料１０１が１週するまで試料１０１の回転を継続することで、試料１０１の全景について光学像を取得することができる。
【００８２】
尚、実施例４では直径が大きな試料を用いることを前提としており、試料を傾斜させた際の衝突が起こる可能性が高い。そこで、実施例１、２または３の手法と組み合わせることで、試料の衝突を回避することができる。
【００８３】
以上、各実施例ではＳＥＭと撮像装置を備える荷電粒子線装置を例として説明したが、これに限られない。例えば、ＳＥＭの部分は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に置き換えてもよく、また、ミクロトームやイオンミリング装置、ＦＩＢ等、試料１０１を加工するための機器を更に備えてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１０１…試料、１０２…ステージ、１０３…鏡体、１０４…試料室、１０５…真空ポンプ、１０６…二次電子検出器、１０７…撮像装置、１０８…制御部、１０９…メモリ、１１０…モニタ、１１１…撮像装置の視野、５０１…チャンバースコープ、６０１…凸部、６０２…チャンバースコープの視野、９０１…反射電子検出器、９０２…透過電子検出器
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月26日(2018.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を載置し、試料室内部で前記試料を移動させるステージと、
前記試料に荷電粒子線を照射する鏡体と、
前記試料の荷電粒子線が照射される面を観察する撮像装置と、
前記撮像装置の視野よりも前記試料が大きい場合に、前記試料を回転させて前記試料上の少なくとも２つの視野領域で光学像を取得する制御部と、を備える荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記試料を連続的に回転させて前記少なくとも２つの視野領域の光学像を取得する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記試料上の第１の視野領域で前記光学像を取得し、前記試料を所定角度回転させた後に、前記試料上の第２の視野領域で前記光学像を取得する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記回転により、前記試料の全景についての光学像を取得する、請求項１記載の荷電粒子線装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
試料１０１を撮像装置１０７で観察するため、試料１０１を撮像装置１０７の側に傾斜させることが考えられる。試料１０１を撮像装置１０７の側に傾斜させた場合の模式図を図２（Ｂ）に示す。この例では、試料１０１を傾斜させていくと、試料１０１の端部と検出器１０６が衝突するため、十分に試料１０１を傾斜させることができない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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