(57)【要約】【課題】微小な観察対象の複数の断面像を高分解能に、かつ短時間で得ることが可能な断面加工観察方法、断面加工観察装置を提供する。【解決手段】予め設定した特定観察対象物を検出すると、断面露出工程の条件および断面像取得工程の条件を、それぞれ更新する。例えば、スライス加工のスライス間隔を狭める。また、特定観察対象物を含む微小領域を設定して、断面全体とこの微小領域だけ高倍率で観察をそれぞれ行う。これによって、特定観察対象物を含む高精度な三次元像を短時間に構築することが可能になる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、
前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、
を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記試料の複数の断面像を得る断面加工観察方法であって、
前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件設定で断面像を取得することを特徴とする断面加工観察方法。
【請求項２】
前記断面像取得工程の条件は、前記電子ビームの加速電圧、前記電子ビームの電流値、対物レンズの絞り値、非点補正量、ブライトネス、コントラスト、倍率、前記断面像の撮像時間、１つの断面に対する断面像の撮像回数、ピクセルサイズ、断面像の撮像に使用する検出器のうち、少なくとも１つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の断面加工観察方法。
【請求項３】
前記設定間隔は、前記複数の領域のうちいずれか１つの領域のピクセルサイズと同等、または整数倍であること、もしくは、前記ピクセルサイズが前記設定間隔の整数倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の断面加工観察方法。
【請求項４】
予め定めた特定観察対象物を検出する特定観察対象物検出工程を更に備え、
前記特定観察対象物検出工程において、予め定めた特定観察対象物を検出した場合、それ以降に行う断面露出工程の条件設定、および断面像取得工程の条件設定を、それぞれ更新することを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項５】
前記断面露出工程の条件の更新は、前記設定間隔を、前記特定観察対象物を検出する前よりも小さくすることを特徴とする請求項４記載の断面加工観察方法。
【請求項６】
前記特定観察対象物は複数種類設定され、それぞれの特定観察対象物が検出された個々の領域ごとに、互いに異なる前記断面露出工程の条件設定、および前記断面像取得工程の条件設定が行われることを特徴とする請求項４または５記載の断面加工観察方法。
【請求項７】
前記断面露出工程の条件設定、および前記断面像取得工程の条件設定を行う際に、前記設定間隔を、前記断面像のピクセルサイズと同等、または整数倍にすることを特徴とする請求項４ないし６いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項８】
特定観察対象物検出工程は、前記断面のＥＤＳ測定またはＥＢＳＤ測定を行う工程であることを特徴とする請求項４ないし７いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項９】
特定観察対象物検出工程は、前記断面像取得工程で得られた断面像のコントラストの変化を観察する工程であることを特徴とする請求項４ないし８いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項１０】
前記断面露出工程の条件は、前記集束イオンビームの加速電圧、前記集束イオンビームの電流値、前記集束イオンビームの前記試料内における照射範囲、前記集束イオンビームの視野範囲のうち、少なくとも１つ以上であることを特徴とする請求項４ないし９いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項１１】
前記特定観察対象物検出工程は、前記断面像取得工程を複数回行うごとに１回行われることを特徴とする請求項４ないし１０いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項１２】
前記特定観察対象物が検出された後に行われる前記特定観察対象物検出工程において、前記特定観察対象物が検出されなくなった場合、前記試料のそれ以降の部分の断面加工観察を停止させることを特徴とする請求項４ないし１１いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項１３】
前記集束イオンビームを照射して、補正用マークを形成する工程を更に備え、
前記断面像露出工程において、前記断面露出工程の条件のうち前記集束イオンビームの視野範囲よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を取得することを特徴とする請求項４ないし１２いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項１４】
前記集束イオンビームを照射して、補正用マークを形成する工程を更に備え、
前記断面像取得工程において、前記断面像を取得する際に、前記断面像取得工程の条件のうち前記電子ビームによる断面観察領域の倍率よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を同時に取得することを特徴とする請求項１ないし１３いずれか一項記載の断面加工観察方法。
【請求項１５】
試料を載置する試料台と、
前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム鏡筒と、
前記試料に電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、
前記試料から発生する二次電子を検出する二次電子検出器又は反射電子を検出する反射電子検出器と、
前記試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件で断面像を取得する制御部と、
を備えたことを特徴とする断面加工観察装置。
【請求項１６】
前記制御部は、設定間隔を前記複数の領域のうちいずれか１つの領域のピクセルサイズと同等または整数倍にすること、もしくは、前記ピクセルサイズが前記設定間隔の整数倍にすることを特徴とする請求項１５に記載の断面加工観察装置。
【請求項１７】
前記制御部は、予め定めた特定観察対象物を検出する特定観察対象物検出工程において、前記特定観察対象物を検出した場合、それ以降に行う断面露出工程の条件、および断面像取得工程の条件を、それぞれ更新することを特徴とする請求項１５または１６に記載の断面加工観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集束イオンビームによって形成した試料の断面に向けて電子ビームを照射し、試料の断面像を得る断面加工観察方法、および断面加工観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイス等の試料の内部構造を解析したり、立体的な観察を行ったりする手法の１つとして、集束イオンビーム（Focused Ion Beam;ＦＩＢ）を利用した断面形成加工（エッチング加工）を繰り返しながら、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope；ＳＥＭ）により電子ビーム（Electron Beam；ＥＢ）を走査して、試料の断面像を複数枚取得した後、これら複数の断面像を重ね合わせて試料の三次元画像を構築する断面加工観察方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この断面加工観察方法は、複合荷電粒子ビーム装置を利用したＣｕｔ＆Ｓｅｅと呼ばれる手法で、試料の断面像を見ることができることに加え、試料内部の立体的な観察を様々な方向から行うことができるという、他の方法にはない利点を有している。
【０００４】
具体的な一例として、試料に対してＦＩＢを照射してエッチング加工を行い、試料の断面を露出させる。続いて、露出させた断面をＳＥＭ観察して断面像を取得する。続いて、再度エッチング加工を行って、次の断面を露出させた後、ＳＥＭ観察により２枚目の断面像を取得する。このように、試料の任意の方向に沿ってエッチング加工とＳＥＭ観察とを繰り返して、複数枚の断面像を取得する。そして、最後に、取得した複数枚の断面像を重ね合わせることによって、試料の内部を透過させた三次元画像を構築する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２７００７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、半導体デバイスの高密度化や寸法の縮小によりデバイスパターンが微細になりつつある。このため、断面加工観察においても、より微小な観察対象を高分解能に観察可能にすることが求められている。微小な観察対象を含む試料を断面加工観察するためには、断面像の分解能を高くするために高密度の断面像を取得する必要がある。
【０００７】
しかしながら、断面加工観察において、断面像の分解能を高くしようとすると、断面像を得る時間が増大し、１つの試料の三次元画像を構築するまでにかかる時間が大幅に長くなってしまうという課題があった。このため、微小な観察対象を含む試料の高分解能な三次元画像を、短時間で構築可能な断面加工観察方法、断面加工観察装置が求められている。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、微小な観察対象の複数の断面像を高分解能に、かつ短時間で得ることが可能な断面加工観察方法、断面加工観察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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は、次のような断面加工観察方法、断面加工観察装置を提供した。
すなわち、本発明の断面加工観察方法は、試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記試料の複数の断面像を得る断面加工観察方法であって、前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件設定で断面像を取得することを特徴とする。これにより、例えば、断面の複数の領域として断面全体を含む領域と断面内の一部のみを含む領域について観察する場合において、異なる条件設定でそれぞれの領域の断面像を観察することができる。このように、所望の領域のみを観察するので効率的であり、また、断面の情報をより詳細に取得することができる。
【００１０】
前記断面像取得工程の条件は、前記電子ビームの加速電圧、前記電子ビームの電流値、対物レンズの絞り値、非点補正量、ブライトネス、コントラスト、倍率、前記断面像の撮像時間、１つの断面に対する断面像の撮像回数、ピクセルサイズ、断面像の撮像に使用する検出器のうち、少なくとも１つ以上であることを特徴とする。ここで、ピクセルとは断面像の単位画素をいう。
【００１１】
前記設定間隔は、前記複数の領域のうちいずれか１つの領域のピクセルサイズと同等、または整数倍であること、もしくは、前記ピクセルサイズが前記設定間隔の整数倍であることを特徴とする。これにより、三次元画像の構築において、断面のピクセルとスライス間隔との関係、つまり、三次元画像の画素であるヴォクセルのサイズが明確になるので、三次元画像を感覚的に認識しやすくなる。
【００１２】
予め定めた特定観察対象物を検出する特定観察対象物検出工程を更に備え、前記特定観察対象物検出工程において、予め定めた特定観察対象物を検出した場合、それ以降に行う断面露出工程の条件設定、および断面像取得工程の条件設定を、それぞれ更新することを特徴とする
【００１３】
前記断面露出工程の条件の更新は、前記設定間隔を、前記特定観察対象物を検出する前よりも小さくすることを特徴とする。
【００１４】
前記特定観察対象物は複数種類設定され、それぞれの特定観察対象物が検出された個々の領域ごとに、互いに異なる前記断面露出工程の条件設定、および前記断面像取得工程の条件設定が行われることを特徴とする。
【００１５】
前記断面露出工程の条件設定、および前記断面像取得工程の条件設定を行う際に、前記設定間隔を、前記断面像のピクセルサイズと同等、または整数倍にする。
【００１６】
特定観察対象物検出工程は、前記断面のＥＤＳ測定またはＥＢＳＤ測定を行う工程であることを特徴とする。
【００１７】
特定観察対象物検出工程は、前記断面像取得工程で得られた断面像のコントラストの変化を観察する工程であることを特徴とする。
【００１８】
前記断面露出工程の条件は、前記集束イオンビームの加速電圧、前記集束イオンビームの電流値、前記集束イオンビームの前記試料内における照射範囲、前記集束イオンビームの視野範囲のうち、少なくとも１つ以上であることを特徴とする。
【００１９】
前記特定観察対象物検出工程は、前記断面像取得工程を複数回行うごとに１回行われることを特徴とする。
【００２０】
前記特定観察対象物が検出された後に行われる前記特定観察対象物検出工程において、前記特定観察対象物が検出されなくなった場合、前記試料のそれ以降の部分の断面加工観察を停止させることを特徴とする。
【００２１】
前記集束イオンビームを照射して、補正用マークを形成する工程を更に備え、前記断面像露出工程において、前記断面露出工程の条件のうち前記集束イオンビームの視野範囲よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を取得することを特徴とする。
【００２２】
前記集束イオンビームを照射して、補正用マークを形成する工程を更に備え、
前記断面像取得工程において、前記断面像を取得する際に、前記断面像取得工程の条件のうち前記電子ビームによる断面観察領域の倍率よりも高倍率となるように前記補正用マークの像を同時に取得することを特徴とする
。
【００２３】
本発明の断面加工観察装置は、試料を載置する試料台と、前記試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム鏡筒と、前記試料に電子ビームを照射する電子ビーム鏡筒と、前記試料から発生する二次電子を検出する二次電子検出器又は反射電子を検出する反射電子検出器と、前記試料に向けて集束イオンビームを照射し、該試料の断面を露出させる断面露出工程と、前記断面に電子ビームを照射し、前記断面の断面像を取得する断面像取得工程と、を前記試料の所定方向に沿って、設定間隔ごとに繰り返し行い、前記断面像取得工程において、前記断面の複数の領域についてそれぞれ異なる条件で断面像を取得する制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
前記制御部は、設定間隔を前記複数の領域のうちいずれか１つの領域のピクセルサイズと同等または整数倍にすること、もしくは、前記ピクセルサイズが前記設定間隔の整数倍にすることを特徴とする。
【００２５】
前記制御部は、予め定めた特定観察対象物を検出する特定観察対象物検出工程において、前記特定観察対象物を検出した場合、それ以降に行う断面露出工程の条件、および断面像取得工程の条件を、それぞれ更新することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、所望の微小領域だけを高分解能で観察するので、短時間に断面像を取得することができる。これによって、所望の観察対象物を含む高分解能度な三次元像を短時間に構築することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の断面加工観察装置を示す概略構成図である。
【図２】断面加工観察装置の制御部の構成を示す概略構成図である。
【図３】半導体ウエハを断面加工観察する様子を示す説明図である。
【図４】第一実施形態に係る断面加工観察方法を示す説明図である。
【図５】断面の観察像の模式図である。
【図６】補正用パターンの観察像を示す説明図である。
【図７】第一実施形態に係る断面加工観察方法を示す説明図である。
【図８】第一実施形態に係る断面加工観察方法を示す説明図である。
【図９】第一実施形態に係る断面加工観察方法を示す説明図である。
【図１０】本発明の断面加工観察方法によって構築した三次元像の一例を示す模式図である。
【図１１】第二実施形態に係る断面加工観察方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明の断面加工観察方法、断面加工観察装置について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２９】
（断面加工観察装置）
図１は、断面加工観察装置を示す概略構成図である。
本発明の断面加工観察装置１０は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）鏡筒１１と、電子ビーム（ＥＢ）鏡筒１２と、試料室１３とを備えている。集束イオンビーム鏡筒１１と、電子ビーム鏡筒１２は、試料室１３内に収容されており、ステージ（試料台）１４に載置された試料Ｓに向けて集束イオンビーム（ＦＩＢ）と、電子ビーム（ＥＢ）とを照射可能に配置されている。ステージ１４はＸＹＺの各方向の移動、傾斜、傾斜が可能であり、これによって、試料Ｓを任意の向きに調整することができる。
なお、集束イオンビーム（ＦＩＢ）鏡筒１１と、電子ビーム（ＥＢ）鏡筒１２とを、それぞれの鏡筒から照射するビームが試料Ｓ上でそれぞれ直交するように配置すると、加工された断面に対し垂直に電子ビームを照射でき、高い分解能の断面像が取得できるので、より好ましい。
【００３０】
断面加工観察装置１０は、更に集束イオンビーム（ＦＩＢ）制御部１５と、電子ビーム（ＥＢ）制御部１６とを備えている。集束イオンビーム制御部１５は、集束イオンビーム鏡筒１１を制御し、、集束イオンビームを任意のタイミングで照射させる。電子ビーム制御部１６は、電子ビーム鏡筒１２を制御し、電子ビームを任意のタイミングで照射させる。
【００３１】
断面加工観察装置１０は、更に二次電子検出器１７と、ＥＤＳ検出器１８とを備えている。二次電子検出器１７は、集束イオンビーム２１または電子ビーム２２を試料Ｓに照射し、試料Ｓから発生した二次電子を検出する。また、ＥＤＳ検出器１８は、電子ビーム２２を試料Ｓに照射し、試料Ｓから発生したＸ線を検出する。試料Ｓから発生するＸ線は、試料Ｓを構成する物質ごとに特有の特性Ｘ線を含み、こうした特性Ｘ線によって、試料Ｓを構成する物質を特定することができる。
【００３２】
なお、二次電子検出器１７に代えて、反射電子検出器を設ける構成も好ましい。反射電子検出器は、電子ビームが試料Ｓで反射した反射電子を検出する。こうした反射電子によって、断面像を取得することができる。
【００３３】
また、ＥＤＳ検出器１８に代えて、ＥＢＳＤ検出器を設ける構成も好ましい。ＥＢＳＤ検出器では、結晶性材料に電子ビームを照射すると、試料Ｓの表面で生じる電子線後方散乱回折により回折図形すなわちＥＢＳＤパターンが観測され、試料Ｓの結晶系や結晶方位に関する情報が得られる。こうしたＥＢＳＤパターンを測定，解析することで、試料Ｓの微小領域の結晶系や結晶方位の分布に関する情報が得られ、試料Ｓを構成する物質を特定することができる。
【００３４】
更に、ＥＤＳ検出器１８に代えて、後述する像形成部２３で得られた観察像と、例えば予め記録しておいた基準像とのコントラストを比較することによって、特定観察対象物を検出する構成としてもよい。
【００３５】
断面加工観察装置１０は、試料Ｓの断面の観察像を形成する像形成部２３と、観察像を表示する表示部２４とを備えている。像形成部２３は、集束イオンビーム２１を走査させる信号と、二次電子検出器１７で検出した二次電子の信号に基づいてＳＩＭ像を形成する。表示部２４は、像形成部２３で得られたＳＩＭ像を表示する。表示部２４は、例えばディスプレイ装置から構成されていればよい。
【００３６】
また、像形成部２３は、電子ビーム２２を走査させる信号と、二次電子検出器１７で検出された二次電子の信号とからＳＥＭ像を形成する。表示部２４は像形成部２３で得られたＳＥＭ像を表示する。また、像形成部２３は、電子ビーム２２の走査信号と、ＥＤＳ検出器１８で検出した特性Ｘ線の信号とから、ＥＤＳマップを形成する。表示部２４は像形成部２３で得られたＥＤＳマップを表示する。なお、ＥＤＳマップとは、検出した特性Ｘ線のエネルギーから各電子ビーム照射点における試料Ｓの物質を特定し、電子ビーム２２の照射領域の物質の分布を示したものである。
【００３７】
断面加工観察装置１０は、更に制御部２５と、入力部２６とを備える。オペレータは断面加工観察装置１０の各種制御条件を入力部２６を介して入力する。入力部２６は、入力された情報を制御部２５に送信する。制御部２５は、イオンビーム制御部１５、電子ビーム制御部１６、像形成部２３に制御信号を出力し、断面加工観察装置１０全体の動作を制御する。
【００３８】
なお、断面加工観察装置１０には、更に、試料Ｓの表面を保護するデポジション膜を形成するための原料ガス供給機構が形成されていることが好ましい。こうした原料ガス供給機構を介して試料Ｓの表面を保護するデポジション膜が形成される。デポジション膜には、例えば、後述する試料Ｓの三次元像を形成する工程で、複数の断面像を重ね合わせる際の位置決めの指標となる補正用マークを形成することができる。補正用マークは、デポジション膜に対して集束イオンビーム２１を照射して、試料Ｓを順次削り取っていく方向（以下、所定方向と称することがある）に沿って延びるライン状の指標である。
【００３９】
図２は、断面加工観察装置の制御部の構成を示す概略構成図である。
制御部２５は、加工条件記憶部３１と、観察条件記憶部３２と、断面加工観察制御部３３と、特定物質記憶部３４と、観察像記憶部３５と、特定物質判定部３６と、三次元像構築部３７と、を備えている。
【００４０】
加工条件記憶部３１は、試料Ｓのスライス加工の間隔と、集束イオンビーム２１の試料Ｓにおける加工領域の位置やサイズの設定値を記憶する。加工条件記憶部３１は、試料Ｓ中に、予め一種ないし複数種設定された特定観察対象物を発見しない場合のスライス加工間隔（以下、高速加工用間隔と称することがある）や、試料Ｓ中に特定観察対象物が発見された場合の、高速加工用間隔よりも狭いスライス加工間隔（以下、精密加工用間隔と称することがある）を記憶する。精密加工用間隔は、特定観察対象物のサイズや種類に応じて、複数の設定値が記憶されていることが好ましい。
【００４１】
また、加工条件記憶部３１は、高速加工用間隔でスライスする場合における、試料Ｓの加工領域のサイズの設定値や、精密加工用間隔でスライスする場合における、試料Ｓの加工領域のサイズの設定値を記憶する。
【００４２】
また、加工条件記憶部３１は、集束イオンビーム２１の加速電圧と、電流量の設定値を記憶する。低い加速電圧で加速した集束イオンビーム２１を用いると、試料Ｓに形成されるダメージ層を小さくすることができる。また、電流量の小さい集束イオンビーム２１を用いると、広がりが小さいビーム形状になるので、急峻な断面を形成でき、特に微小な観察対象を加工する場合に好ましい。よって、加工条件記憶部３１は、高速加工用間隔でスライス加工するための大きい電流量の設定値と、精密加工用間隔でスライス加工するための、小さい電流量の設定値と、を記憶する。なお、この小さい電流量の設定値は、精密加工用間隔の種類の数だけ設定されていることが好ましい。
【００４３】
観察条件記憶部３２は、試料Ｓの観察領域の位置およびサイズと、電子ビーム２２の加速電圧と、電流量の設定値を記憶する。低い加速電圧で加速した電子ビーム２２を用いると、電子ビーム２２の試料Ｓに対する侵入長が小さいため、断面付近のみの情報を反映した観察像を取得することができる。また、電流量の小さい集束イオンビーム２１を用いると、拡がりが小さいビーム形状になるので、分解能の高い観察像を取得することできる。このため、電流量の小さい集束イオンビーム２１を用いるほうが、微小な観察対象を観察する場合に好ましい。
【００４４】
一方、電子ビーム２２の加速電圧が高いと、試料Ｓに対する電子ビーム２２の侵入長が大きくなるため、試料Ｓ内部の情報を反映した観察像を取得することができ、微小な観察対象を見つけやすい。よって、観察条件記憶部３２は、大きな観察対象や微小な観察対象を見つけるための断面観察用の高い加速電圧と大きい電流量の設定値と、微小な観察対象の観察用の低い加速電圧と小さい電流量の設定値と、を記憶する。なお、微小な観察対象の観察用の低い加速電圧と小さい電流量の設定値は、予め設定した特定観察対象物のサイズや種類に応じて、複数の設定値が設定されればよい。
【００４５】
観察条件記憶部３２は、更に、電子ビーム鏡筒１２の対物レンズの絞り値、非点補正量、ブライトネス、コントラスト、倍率、試料Ｓの観察像（断面像）の撮像時間や撮像回数、ピクセルサイズなどを記憶する。
【００４６】
また、観察条件記憶部３２は、観察像の種類を記憶する。観察像の種類には、ＳＥＭ像、反射電子像、ＳＩＭ像、およびＥＤＳ像がある。ＳＥＭ像、ＳＩＭ像を取得する場合は、二次電子検出器１７で二次電子を検出し、像形成部２３でＳＥＭ像、ＳＩＭ像を形成する。ＥＤＳ像を取得する場合は、ＥＤＳ検出器１８で特性Ｘ線を検出し、像形成部２３でＥＤＳマップを形成する。また、反射電子像を取得する場合は、電子ビーム鏡筒１２内の反射電子検出器で反射電子を検出し、像形成部２３で反射電子像を形成する。
【００４７】
特定物質記憶部３４は、特定観察対象物を構成する物質の元素を記憶する。微小な観察対象を見つけるための断面加工観察でＥＤＳ測定により当該元素が検出された場合、断面加工観察の条件、即ち、断面露出工程の条件や、断面像取得工程の条件を更新する。なお、これら断面露出工程や断面像取得工程は後述する。
【００４８】
オペレータが入力部２６から上述した各設定値、および特定観察対象物を構成する物質の元素を入力すると、断面加工観察装置１０は、それぞれの記憶部に設定値及び元素を記憶させる。記憶した加工条件と観察条件の設定値は、断面加工観察制御部３３で読み出される。また、特定観察対象物の元素は、特定物質判定部３６から出力される。
【００４９】
断面加工観察制御部３３は、集束イオンビーム２１の照射条件、つまり試料Ｓの加工条件を集束イオンビーム鏡筒１１に出力する。これにより、集束イオンビーム鏡簡１１は、試料Ｓに向け集束イオンビーム２１を照射させ、試料Ｓを所定の形状にエッチング加工し、任意の位置の断面を露呈させる。
【００５０】
断面加工観察制御部３３は、電子ビーム２２の照射条件、つまり試料Ｓの観察条件を、電子ビーム鏡筒１２に出力する。電子ビーム鏡筒１２は、電子ビーム２２を試料Ｓに向けて照射し、例えば、集束イオンビーム２１によって形成した試料Ｓの断面から発生した二次電子やＸ線から試料Ｓの観察像を取得する。
【００５１】
断面加工観察制御部３３は、取得する観察像の種類によって、二次電子検出器１７、反射電子検出器またはＥＤＳ検出器１８を制御し、試料Ｓから発生した二次電子、反射電子または特性Ｘ線を検出させる。検出された二次電子、反射電子または特性Ｘ線に基づいて、像形成部２３で観察像が形成される。
【００５２】
観察像記憶部３５は、像形成部２３で形成された観察像を記憶する。表示部２４は観察像記憶部３５に記憶された観察像を表示する。更に、得られた複数の観察像から後述する三次元像を構築する場合は、三次元像構築部３７が観察像記憶部３５に記憶された複数の観察像を順次読み出し、三次元像を構築する。こうした三次元像は、表示部２４によって表示される。
【００５３】
特定物質判定部３６は、断面加工観察の実行中に、予め記憶された特定観察対象物を構成する物質の元素を特定物質記憶部３４から、当該断面加工観察で取得したＥＤＳマップを観察像記憶部３５からそれぞれ読み出し、ＥＤＳマップに当該元素が現れた場合、即ち、特定観察対象物が検出された場合、断面加工観察制御部３３に信号を送信する。
断面加工観察制御部３３は当該信号を受信すると、それ以降、断面露出工程の条件設定や、断面像取得工程の条件設定を更新する。
【００５４】
（断面加工観察方法の概要）
以上のような構成の断面加工観察装置を用いた断面加工観察方法の概要を説明する。ここでは、例えば、半導体ウエハを観察対象の試料として用いる場合を例示する。図３は、半導体ウエハを断面加工観察する様子を示す説明図である。図３（ａ）は、半導体ウエハにおける加工溝を示す。図３（ｂ）は加工溝の周辺を示す拡大図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
試料（半導体ウエハ）Ｓは、内部に微小なデバイス構造を有している。断面加工観察では、試料Ｓの内部のデバイス構造や欠陥などの所望の観察対象の断面観察像を取得し、分析する。観察対象が微小である場合、ステージの位置決め精度やデバイス作製の精度との関係から試料Ｓ内のどの位置に存在するか正確に把握することは困難である。
【００５５】
そこで、観察対象が存在すると想定される位置の近傍に集束イオンビーム２１を照射し、エッチング加工によって加工溝４１を形成し、観察対象が存在すると想定される位置に向けて加工溝４１を広げていくように断面加工の加工領域を設定する。なお、以下の説明では、観察対象が存在すると想定される位置に向けて加工溝４１を広げていく方向を、所定方向（加工進行方向）ＰＤと称する。
【００５６】
試料（半導体ウエハ）Ｓに形成される加工溝４１として、形成された断面（観察面）４１ｓに電子ビーム２２を照射できるように、試料Ｓの表面からの深さが所定方向ＰＤに進むほど漸増するスロープ形状を予め形成しておく。そして、断面４１ｓから所定方向ＰＤに沿って、スライス加工の加工領域４２、４３、４４…の順に加工溝４１を広げていく。そして、それぞれの加工領域４２、４３、４４…の加工が完了する都度、加工によって露呈された試料Ｓの厚み方向に沿った矩形の断面（観察面）に向けて電子ビーム２２を照射し、観察像を取得する。また、ＥＤＳマップも全ての断面、あるいは数回から十数回の加工の都度、取得する。
【００５７】
それぞれの加工領域４２、４３、４４…のスライス加工のスライス間隔（設定間隔）Ｄは、予め設定した特定観察対象物が検出される前後で更新される。例えば、特定観察対象物が検出されると、検出前よりもスライス間隔Ｄが狭くなるように更新される。こうしたスライス間隔Ｄの更新は、断面露出工程の条件を更新することによって行われる。
また、それぞれの加工領域４２、４３、４４…のスライス加工完了後に行う各断面の観察像の取得条件も、予め設定した特定観察対象物が検出される前後で更新される。こうした各断面の観察像の取得条件の更新は、断面像取得工程の条件設定を更新することによって行われる。こうした断面露出工程の条件、断面像取得工程の条件は後述する。
【００５８】
以上のように、加工領域４２を集束イオンビーム２１でエッチング加工し、露出した断面４２ｓに電子ビーム２２を照射し、断面４２ｓの観察像やＥＤＳマップを取得する。次に、加工領域４３を集束イオンビーム２１でエッチング加工し、露出した断面４３ｓの観察像を取得する。次に、加工領域４４を集束イオンビーム２１でエッチング加工し、露出した断面４４ｓに電子ビーム２２を照射し、断面４４ｓの観察像を取得する。こうした断面加工と断面観察（Ｃｕｔ＆Ｓｅｅ）を繰り返し、所定方向ＰＤに沿った複数の断面の観察像を取得する。そして、これら複数の観察像を順次重ね合わせるような画像処理を行うことによって、試料Ｓの所定領域の三次元像を得ることができる。
【００５９】
（断面加工観察方法の第一実施形態）
次に、上述した断面加工観察方法の概要に基づき、更に断面露出工程の条件設定、断面像取得工程の条件設定を更新しつつ断面加工観察を施し、観察対象の三次元像を構築する方法について図１、図２、図４〜図９を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、特定観察対象物を２種類設定し、これら２種類の特定観察対象物が内部に近接して存在している試料の断面加工観察を行う場合を想定する。
【００６０】
図４は、特定観察対象物である特定物質Ｍ１と、特定物質Ｍ２とを内包した試料Ｓを示している。なお、試料Ｓには予めデポジション膜（図示せず）が形成され、このデポジション膜に対して、所定方向（加工進行方向）ＰＤに沿って直線状に延びる補正用パターンＴが形成されているものとする。補正用パターンＴは、例えば、集束イオンビーム２１の照射によって形成されればよい。
【００６１】
まず、特定物質Ｍ１と、特定物質Ｍ２が存在すると思われる位置の周辺に、スロープ状の加工溝５１を集束イオンビーム２１のエッチング加工によって形成する。次に、断面加工観察を行う条件設定を行う。断面露出工程の条件設定では、特定物質Ｍ１、Ｍ２を見つけるために、スライス加工のスライス間隔Ｄ１を例えば５０ｎｍとして加工領域５２の位置とサイズを設定する。また、断面像取得工程の条件設定として、電子ビーム２２の加速電圧を例えば５ｋＶに設定する。また、特定物質の構成元素として、炭素と鉄とを設定する。本実施形態では、特定物質Ｍ１が炭素、特定物質Ｍ２が鉄であるものと想定する。
【００６２】
加速電圧５ｋＶで加速した電子ビーム２２で断面観察を行うと、試料Ｓへの電子ビーム２２の侵入長が５０ｎｍ程度となる。そこで、スライス間隔Ｄ１を５０ｎｍとし、断面に電子ビーム２１を照射すると、次にスライス加工される範囲、つまり、スライス間隔Ｄ１の範囲で電子ビーム２２が入射されるので、この範囲に特定物質Ｍ１や特定物質Ｍ２が存在する場合、これを検出することができる。これにより特定物質Ｍ１や特定物質Ｍ２の大きさがスライス間隔Ｄ１以下であっても、スライス間隔Ｄ１の断面加工観察で特定物質Ｍ１や特定物質Ｍ２を見つけることができる。
【００６３】
次に、スライス加工で形成された断面５２ｓに電子ビーム２２を照射し、ＳＥＭによる断面５２ｓの観察像を取得する。また、電子ビーム２２の照射によって発生するＸ線をＥＤＳ検出器１８で検出する。このとき、半導体ウエハである試料Ｓからデバイスを構成する物質であるシリコン、酸素、アルミニウム、銅などの特定Ｘ線が検出される。像形成部２３は、電子ビーム２１の照射位置と検出された特定Ｘ線に基づき、電子ビーム２１の照射領域の物質の分布であるＥＤＳマップを形成する。こうしたスライス加工とＥＤＳマップ形成を繰り返し実行する。そして、ＥＤＳマップに特定物質Ｍ１の炭素や特定物質Ｍ２の鉄が現れた場合、断面露出工程の条件、断面像取得工程の条件を更新する。
【００６４】
例えば、加工領域５３をスライス加工すると、その断面５３ｓには特定物質Ｍ１の炭素が検出される。ここで、断面像取得工程の条件を更新する。例えば、この特定物質Ｍ１を更に詳細に観察し、詳細な三次元像を得るために、断面ｓ内に特定物質Ｍ１を含む微小領域を設定する。そして、この特定物質Ｍ１を含む微小領域だけ、断面ｓ全体の観察倍率よりも高倍率となるように条件設定を行い、断面ｓ全体の観察像と特定物質Ｍ１を含む微小領域だけ高倍率の観察像を得る。
【００６５】
こうした断面像取得工程の条件設定として、電子ビーム２１の加速電圧、電子ビーム２１の電流値、電子ビーム鏡筒１２の対物レンズの絞り値、非点補正量、観察像のブライトネス、コントラスト、倍率、観察像の撮像時間、１つの断面に対する観察像の撮像回数、ピクセルサイズ、断面像の撮像に使用する検出器が挙げられる。予め設定した特定物質が検出された断面から、これらの断面像取得工程の条件を更新することによって、断面ｓ全体の観察像と特定物質を含む微小範囲だけを高倍率で高分解能に観察した観察像をそれぞれ得ることができる。
【００６６】
この後、断面像取得工程の条件が更新された状態で、所定方向ＰＤに沿って、加工領域５４〜５６スライス加工と、各加工領域における断面の観察像の取得を行っていく。この間、特定物質Ｍ１が検出される間は、断面ｓ全体の観察像と断面ｓ全体の観察倍率よりも高倍率となるように特定物質Ｍ１を含む微小領域だけ高分解能の観察像をそれぞれ取得する。
【００６７】
更に所定方向ＰＤに沿ってスライス加工を行うと、例えば、加工領域５７において、その断面５８ｓには特定物質Ｍ２の鉄が検出される。ここで、断面像取得工程の条件を更新するとともに、以降の断面露出工程の条件を更新する。
例えば、この特定物質Ｍ２を更に詳細に観察し、詳細な三次元像を得るために、断面ｓ内に特定物質Ｍ２を含む微小領域を設定する。そして、この特定物質Ｍ２を含む微小領域だけ、断面ｓ全体の観察倍率よりも、更に高倍率となるように条件設定を行い、断面ｓ全体の観察像と、特定物質Ｍ１を含む微小領域だけ高倍率の観察像と、特定物質Ｍ２を含む微小領域だけ特に高倍率の観察像をそれぞれ得る。
【００６８】
断面像取得工程の条件設定としては、電子ビーム２１の加速電圧、電子ビーム２１の電流値、電子ビーム鏡筒１２の対物レンズの絞り値、非点補正量、観察像のブライトネス、コントラスト、倍率、観察像の撮像時間、１つの断面に対する観察像の撮像回数、ピクセルサイズが挙げられる。予め設定した特定物質が検出された断面から、これらの断面像取得工程の条件を更新することによって、断面ｓ全体の観察像と各特定物質を含む微小範囲だけを高倍率で高分解能に観察した観察像をそれぞれ得ることができる。
【００６９】
こうした断面の観察像の模式図を図５に示す。この図５に示す断面の観察像の例では、特定観察対象物を含む２か所の微小領域Ｅ１、Ｅ２に対して、断面全体の観察像の取得条件とは異なる取得条件で観察像を取得している。例えば、微小領域Ｅ１に対しては、断面全体の観察像が低倍率とすると、中倍率でＳＥＭ像を取得している。また、ＢＳＥ像を取得することによって、微小領域Ｅ１内の組成分布を得ている。一方、微小領域Ｅ２に対しては、断面全体の観察像が低倍率とすると、高倍率でＳＥＭ像を取得している。
【００７０】
このように、スライス加工によって露呈させた断面に対して、複数の特定物質をそれぞれ含む複数の微小領域を設定し、それぞれの微小領域ごとに独立して断面像取得工程の条件設定を行うことによって、予め設定した任意の特定物質のそれぞれについて、その形状や組成の高精度な観察像を得ることができる。また、スライス加工によって露呈させた断面全体は、例えば低倍率で観察像を取得し、複数の特定物質をそれぞれ含む微小領域だけを選択的に高倍率で観察像を取得することによって、断面全体を高解像度で観察像を取得する場合と比較して、短時間で効率的に特定物質の高精度な形状や組成を得ることができる。
【００７１】
こうした断面像取得工程の条件設定にあたって、断面の観察像を、後述する断面露出工程の条件設定のうち、スライス間隔の設定値に反映させることが好ましい。即ち、例えば観察像としてＳＥＭ像を用いる場合、スライス間隔の設定値は、ＳＥＭ像の解像度設定値の整数倍となるように設定される。これによって、試料Ｓのスライス間隔とＳＥＭ像の解像度との間の誤差を無くすことができる。つまり、三次元画像にした場合に、三次元画像の画素であるヴォクセルのサイズが明確にすることができ、三次元情報をより正確に表示することができる。
【００７２】
なお、１つの断面に対する微小領域の設定は、上述した例では２か所設定されているが、３か所以上の微小領域を設定して、それぞれ独立して断面像取得工程の条件設定を行うことができる。
【００７３】
連続断面をＦＩＢで加工する際に、予めデポジション膜に形成された補正用パターンＴの像を取得する。例えば、図６に示すように、集束イオンビーム２１によって試料Ｓの断面を形成する際に、近傍に形成された補正用パターンＴにもＦＩＢを照射し、この補正用パターンＴの像を同時に取得する。この時、試料Ｓの断面を加工する際のＳＩＭ像倍率よりも高倍率となるように、補正用パターンＴの断面像露出工程の条件を更新する。
【００７４】
例えば、試料Ｓの断面を加工する際のＳＩＭ像の倍率に対して、補正用パターンＴの観察像の倍率が４倍の倍率となるように条件設定がなされる。これにより補正用パターン認識の精度を４分の１にすることができ、加工の精度を向上させることができる。
このように、補正用パターンＴの像を取得する際に、試料Ｓの断面を加工する際のＳＩＭ像倍率よりも高倍率となるように設定することで、こうした補正用パターンＴを基準にして各断面をＦＩＢで形成する時に、ドリフト補正をより高精度で行うことができる。
【００７５】
また、後工程で三次元像を構築する場合には、それぞれの加工領域において形成した断面の観察像を取得する際に、断面で観察領域外に形成された電子ビームの補正用パターンの像を取得する。例えば、集束イオンビーム２１によって形成した試料Ｓの断面の観察像を電子ビーム２２の照射によって取得する際に、観察領域の近傍に形成された電子ビームの補正用パターンにも電子ビーム２２を照射し、この補正用パターンの像を同時に取得する。この時、試料Ｓの断面の観察像よりも高倍率となるように、補正用パターンの断面像取得工程の条件を更新する。
【００７６】
例えば、試料Ｓの断面の観察像の倍率に対して、補正用パターンの断面の観察像の倍率が４倍の倍率となるように条件設定がなされる。具体的な一例として、試料Ｓの断面の観察像の視野範囲が１０μｍ、ピクセルサイズが１０ｎｍである時に、補正用パターンの観察像の倍率が４倍であると、視野範囲が２５μｍ、ピクセルサイズが２．５ｎｍとなる。
【００７７】
このように、補正用パターンの像を取得する際に、試料Ｓの断面の観察像よりも高倍率となるように設定することで、後工程でこうした補正用パターンを基準にして各断面の観察像を重ね合わせる際に、観察像重ね合わせの補正をより正確に行うことができる。特に、断面全体の観察像の取得条件とは異なる取得条件で、特定物質を含む微小領域だけ高倍率な観察像を取得している場合、こうした微小領域の高倍率に合わせて、補正用パターンも高倍率で観察像を取得することによって、特定物質を含む微小領域の高分解能な三次元像を構築することができる。
【００７８】
ＥＤＳマップに特定物質Ｍ２の鉄が検出された場合、それ以降の断面露出工程の条件を更新する。図７に示すように、特定物質Ｍ２が検出された加工領域５７以降は、試料Ｓの加工領域５２〜５７のそれぞれのスライス間隔Ｄ１よりも狭いスライス間隔Ｄ２でスライス加工を行う。スライス間隔Ｄ２は、例えば５ｎｍに設定される。
【００７９】
なお、こうしたスライス間隔の設定は、断面像取得工程の条件設定、例えばＳＥＭ像の解像度設定値の整数倍となるように設定される。これによって、試料Ｓのスライス間隔とＳＥＭ像の解像度との間の誤差を無くすことができる。
【００８０】
断面露出工程の条件の更新は、集束イオンビーム２１の加速電圧、集束イオンビーム２１の電流値、集束イオンビーム２１の試料Ｓ内における照射範囲、集束イオンビーム２１の視野範囲のうち、少なくとも１つ以上を更新することによって行われる。
【００８１】
こうした断面露出工程の条件を更新して、特定物質Ｍ２が検出された断面以降は、スライス間隔Ｄ１よりも狭い５ｎｍ程度のスライス間隔Ｄ２でスライス加工を行うことによって、特定物質Ｍ２のサイズが例えば６０ｎｍ程度であったとしても、特定物質Ｍ２を含む微小領域から１０枚以上の断面Ｍｓが形成され、これら断面Ｍｓの観察像を得ることができる。こうした特定物質Ｍ２を含む微小領域は、断面像取得工程の条件の更新によって、断面全体の観察像よりも高倍率で観察像を取得するように設定されている。このため、断面露出工程の条件と断面像取得工程の条件とを共に更新し、更に前述した補正用パターンＴの観察像も断面全体の観察像よりも高倍率で取得することによって、特定物質Ｍ２の高分解能な三次元像の構築を行うことが可能になる。
【００８２】
なお、上述した実施形態では、特定物質Ｍ２が検出された断面以降、スライス間隔は小さくしつつ、スライス加工の範囲は変更せずに行っている。しかし、例えば、特定物質Ｍ１は、その存在が確認できれば良く、特定物質Ｍ２だけ、その全体形状の三次元像を得たい場合などは、特定物質Ｍ２を含む微小領域に限ってスライス加工を行っていくこともできる。
【００８３】
図８に示す実施形態では、特定物質Ｍ２が検出された加工領域５７以降は、断面露出工程の条件を更新して、集束イオンビーム２１の試料Ｓ内における照射範囲を特定物質Ｍ２を含む微小領域に限定し、スライス間隔Ｄ１よりも狭いスライス間隔Ｄ２でスライス加工を行っている。
【００８４】
このように、試料Ｓの加工領域を、特定物質Ｍ２を含む微小領域に限定することによって、加工領域５２〜５７の加工幅Ｗ１よりも、それ以降の加工幅Ｗ２は小さくなるため、加工面積が狭められ、加工に要する時間が短くなる。また、各断面における観察像の取得範囲も狭められ、観察像の取得に要する時間が短くなる。これによって、効率的に短時間で断面加工観察を行うことができる。
【００８５】
なお、特定物質Ｍ１を含む微小領域と、特定物質Ｍ２を含む微小領域の２か所それぞれに集束イオンビーム２１の照射範囲を限定し、複数の微小領域だけをスライス加工して、それぞれの断面の観察像を得ることもできる。
【００８６】
このようにして、特定観察対象物（特定物質）が検出された場合に、断面露出工程の条件設定および断面像取得工程の条件を更新して、断面加工観察を行っていく。そして、断面加工観察を行う範囲は、予め設定した範囲全体が完了するまで行ってもよいが、例えば、特定物質Ｍ１が検出されなくなった位置や、特定物質Ｍ２が検出されなくなった位置で、断面加工観察を終了させるように断面露出工程の条件設定を行ってもよい。
【００８７】
こうした断面露出工程の終了条件の設定の例を図９に示す。例えば、図９（ａ）に示す例では、断面露出工程の終了条件として、予め設定した特定観察対象物（特定物質）Ｍ１１〜Ｍ１４が全て検出されなくなった位置としている。こうした設定例では、ＥＤＳマップ、ＥＢＳＤマップ、ＳＥＭ像のコントラストなどに基づいて、特定物質Ｍ１１〜Ｍ１４を検出し、断面にこれら特定物質Ｍ１１〜Ｍ１４が全て検出されなくなったスライス加工位置で断面露出工程を終了させている。
【００８８】
また、例えば、図９（ｂ）に示す例では、断面露出工程の終了条件として、特定観察対象物（特定物質）の種類を多数設定するとともに、この特定物質の検出数を４つに設定し、特定物質の検出数が４つ以上になったスライス加工位置以降、この特定物質の検出数が４つ未満になった位置としている。こうした設定例では、ＥＤＳマップ、ＥＢＳＤマップ、ＳＥＭ像のコントラストなどに基づいて、特定物質の検出数が４つ未満になったスライス加工位置で断面露出工程を終了させている。
【００８９】
このように、予め設定した範囲全てのスライス加工を行わずに、ＥＤＳマップ、ＥＢＳＤマップ、ＳＥＭ像のコントラストなどに基づいて、特定物質の検出状況に応じて断面露出工程を終了させることによって、短時間で効率的に目的の特定観察対象物（特定物質）の観察を行うことができる。
【００９０】
以上のようにして取得した複数の断面の観察像から、三次元像構築部３７により三次元像を構築する。三次元像構築部３７は、観察像記憶部３５に蓄積した複数の観察像を取得し、スライス間隔に対応した間隔で互いに略平行に配列させる。この時、個々の観察像の取得時に同時に取得した補正用パターンＴに基づいて、ドリフト補正を行う。そして、配列した観察像どうしの間を補完して三次元像を構築する。
【００９１】
このようにして得られた三次元像は、特定物質に応じて断面露出工程の条件および断面像取得工程の条件を更新して得られた断面の観察像に基づいて構築されており、また断面加工時および構築時に高倍率で取得した補正用パターンを参照してドリフト補正を行っているので、高精度な実際の形状に近似した三次元像となる。従って、試料Ｓに含まれる微小な欠陥や構成物などの三次元像を、正確に、かつ短時間で得ることが可能になる。
【００９２】
図１０に、本発明の断面加工観察方法によって構築した三次元像の一例を示す。図１０に示す三次元像の構築例によれば、試料中に２つの特定観察対象物（特定物質）Ｍ２１，Ｍ２２が含まれている。そして、特定物質Ｍ２１の検出までは比較的大きなスライス間隔で断面の観察像が蓄積されている。そして、特定物質Ｍ２１の検出以降は、小さなスライス間隔で断面の観察像が蓄積されている。また、特定物質Ｍ２１を含む微小領域Ｍ２１Ｅは、他の領域よりも高倍率で観察像の取得が行われている。更に、途中からは特定物質Ｍ２２を含む微小領域Ｍ２２Ｅも設定されて、この領域も高倍率で観察像の取得が行われている。そして、特定物質Ｍ２２が検出されなくなった位置で断面加工を終了させている。
このように、特定物質Ｍ２１，Ｍ２２の高精度な三次元像Ｉｍを構築しつつ、特定物質が含まれない領域のスライス加工の間隔を大きくしたり、スライス加工を終了させることによって、短時間で特定物質Ｍ２１，Ｍ２２を含む高精度な三次元像Ｉｍを得ることができる。
【００９３】
（断面加工観察方法の第二実施形態）
次に、上述した第一実施形態の断面加工観察方法を自動で実施する断面加工観察方法の第二実施形態について説明する。図１１は断面加工観察方法のフローチャートである。
断面加工観察の条件設定を行う（Ｓ１）。ここでは、断面露出工程の条件設定として、集束イオンビーム２１の加速電圧、集束イオンビーム２１の電流値、集束イオンビーム２１の試料Ｓ内における照射範囲、集束イオンビーム２１の視野範囲などの初期設定値を入力する。また、断面像取得工程の条件設定として、電子ビーム２１の加速電圧、電子ビーム２１の電流値、電子ビーム鏡筒１２の対物レンズの絞り値、非点補正量、観察像のブライトネス、コントラスト、倍率、観察像の撮像時間、１つの断面に対する観察像の撮像回数、ピクセルサイズなどの初期設定値を入力する。更に、特定観察対象物（特定物質）を構成する元素の種類、特定物質の形状を入力する。また、断面露出工程の終了条件、例えば、特定物質の検出数などを入力する。なお、断面露出工程の条件や断面像取得工程の条件は、加工開始後の特定物質の検出によって更新される。
【００９４】
次に、断面加工観察を行う（Ｓ２）。予め定めた加工領域に集束イオンビームを照射し、予め定めた所定方向に沿ってスライス加工を行う。そしてスライス加工で形成された断面に電子ビームを照射し、断面の観察像を取得する。また、断面から発生したＸ線をＥＤＳ検出器で検出する。
【００９５】
そして、断面加工観察ごとに加工終了条件を満たしているか判定する（Ｓ３）。加工終了条件は、予め入力しておく。例えば、図９に示すように、特定物質が全て検出されなくなったスライス加工位置や、特定物質があらかじめ設定した検出数を下回ったスライス加工位置などである。
【００９６】
スライス加工を終了せずに断面加工観察を続ける場合、予め設定した特定物質の存在を検出する（Ｓ４）。例えばＥＤＳマップに基づいて特定物質が検出された場合、断面像取得工程の条件を更新する（Ｓ５）。例えば、１つの断面に対して特定物質を含む微小領域を１つないし複数設定する。そして、これら個々の微小領域に対して、独立して観察倍率や観察範囲、組成の分析設定などを設定する。
【００９７】
次に、断面露出工程の条件を更新する（Ｓ６）。例えば、断面像取得工程の条件の更新に対応して、個々の微小領域に対応した縮小したスライス加工範囲に限定する設定や、特定物質のサイズに応じてスライス間隔を小さくする設定などを行う。
【００９８】
このようにして、断面像取得工程の条件の更新と、断面露出工程の条件の更新とを反映させて、繰り返し断面加工観察を行う（Ｓ２）。そして、加工終了条件を満たしていると判定された場合、その時点で断面加工観察を終了する。
【００９９】
以上のように、第一実施形態の断面加工観察方法を、予め入力した設定値に基づいて自動で行うことによって、効率よく正確に所望の断面の観察像や、これに基づく三次元像を取得することができる。なお、こうした制御は、例えば図１に示す制御部２５で行えばよい。
【０１００】
以上、本発明の断面加工観察装置、断面加工観察方法を詳細に説明したが、本発明は、特にことわりのない限り、これら実施形態に限定されるものではない。
例えば、断面露出工程の条件は、試料のスライス間隔やスライス範囲を任意に更新するために必要な、断面加工観察装置の設定条件を全て含む。また、断面像取得工程の条件は、断面の観察像の範囲、微小領域の設定数、観察像の倍率などを任意に更新するために必要な、断面加工観察装置の設定条件を全て含む。
また、特定観察対象物（特定物質）の検出方法として、主にＥＤＳを挙げているが、これ以外にも、ＥＢＳＤ、ＳＥＭ像によるコントラスト、基準画像との比較による差異の検出など、各種検出方法を採用することが可能であり、限定されるものでは無い。
また、特定観察対象物（特定物質）の検出は、元素の検出に限定されるものでは無く、分子構造、結晶構造、外形形状などを特定観察対象物として検出、観察対象とすることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  断面加工観察装置
１１  集束イオンビーム（ＦＩＢ）鏡筒
１２  電子ビーム（ＥＢ）鏡筒
１５  集束イオンビーム制御部
１６  電子ビーム制御部
２５  制御部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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