(57)【要約】【課題】試料ホルダ上での試料の姿勢を、元々試料が試料基板上で置かれていたときと同じ状態になるように制御する。【解決手段】荷電粒子ビーム装置のチャンバ内において、試料基板上の試料を把持して試料ホルダまで運搬し、該試料を試料ホルダ上で固定する際の試料の姿勢を制御する。チャンバ内で試料基板上にある試料Ｗｂの表面にビームによってマーキングを施すマーキング工程と、試料把持手段７によって試料を把持し、試料基板から試料ホルダまで運搬する運搬工程と、試料を試料ホルダに固定するに際し、試料の表面に施されたマーキングＭａ，Ｍｂを観察しながら、試料の姿勢を制御する姿勢制御工程と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にビームによってマーキングを施すマーキング工程と、
試料把持手段によって前記試料を把持し、試料移設場所まで運搬する運搬工程と、
前記試料に施された前記マーキングを観察しながら、前記試料の姿勢を制御する姿勢制御工程と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置における試料移設方法。
【請求項２】
前記マーキング工程において、前記試料の少なくとも側面にマーキングを施すことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法。
【請求項３】
前記マーキング工程において、マーキングはエッチングまたはデポジションによって施されることを特徴とする請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法。
【請求項４】
前記姿勢制御工程において、前記試料の下面を前記試料移設場所に当接させた状態で、前記試料把持手段によって前記試料の上部を前記試料移設場所に対し相対移動させて前記試料の姿勢を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法。
【請求項５】
前記運搬工程は、前記試料把持手段によって前記試料を把持し、試料基板から前記試料移設場所である試料ホルダまで運搬することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法。
【請求項６】
前記姿勢制御工程において、前記試料に施された前記マーキングの観察は、前記マーキング工程でマーキングする際に用いたビーム鏡筒と、同じビーム鏡筒から照射したビームを用いて行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法。
【請求項７】
試料にビームによってマーキングを施すマーキング手段と、
前記試料を把持して試料移設場所まで運搬する試料把持手段と、
前記試料に施された前記マーキングを観察する観察手段と、
前記観察手段による観察結果に基づき前記試料把持手段を前記試料移設場所に対して相対移動させて前記試料の姿勢を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
荷電粒子ビーム装置のチャンバ内において、試料基板上の試料を把持して試料ホルダまで運搬し、該試料を試料ホルダ上で固定する際の試料の姿勢を制御する、荷電粒子ビーム装置であって、
前記チャンバ内で前記試料基板上にある前記試料の表面にビームによってマーキングを施すマーキング手段と、
試料を把持して前記試料基板から試料ホルダまで運搬する試料把持手段と、
前記試料ホルダ上で前記試料の表面に施された前記マーキングを観察する観察手段と、  前記観察手段による観察結果に基づき前記試料把持手段を前記試料ホルダに対して相対移動させて前記試料の姿勢を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記観察手段による観察結果に基づき前記試料の姿勢ずれ量を求め、該姿勢ずれ量から前記試料把持手段の必要移動量を求め、該必要操作量に基づき前記試料把持手段を前記試料ホルダに対して相対移動させて前記試料の姿勢を制御することを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１０】
前記マーキング手段でマーキングの際に用いるビーム鏡筒と、前記観察手段で前記試料の表面に施された前記マーキングを観察する際に用いるビーム鏡筒とは、同じビーム鏡筒であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】
側面に、荷電粒子ビーム装置のビームによって姿勢制御用のマーキングが施されていることを特徴とする透過電子顕微鏡用試料。
【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おける試料移設方法及びこの方法を自動的に実施する荷電粒子ビーム装置、並びに、透過電子顕微鏡用試料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスのパターン微細化に伴い、半導体デバイスの特定微小部を透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭともいう）によって観察してそれを評価したり、あるいはその後追加工を行ったりすることが検討され、また一部で実施されている。
半導体デバイスの特定微小部をＴＥＭで観察するには、試料基板の表面に、荷電粒子ビームを照射して特定微小部を分離することにより試料を作製し、この試料をマニプレータを用いて試料基板から取り外して移動させ、観察用の試料ホルダ上に固定する試料作製作業が必要になる。
【０００３】
従来、試料基板の表面に作製された試料を試料ホルダまで運ぶ場合、主にプローブが用いられていた。プローブによる試料運搬は、デポジション等によってプローブに試料を接着させることが必要になり、この接着作業のため、作業効率が低下する、また作業時間が長くなるという問題があった。
これらの問題を解消するものとして、最近、一対の左右のアームからなる、いわゆるナノピンセットと呼ばれる極小試料把持手段を用いて試料を把持運搬することが開発されている（例えば、特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開平８―２５７９２６号公報
【特許文献２】特開平８−１９２３８２号公報
【特許文献３】特許第３１０９２２０号公報
【特許文献４】特開２００３−６５９０５号公報
【特許文献５】特許第３４９５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献に記載された極小試料把持手段の技術は、静電アクチュエータ、電磁駆動あるいは油圧などの駆動手段によって、左右のアームを同時に駆動させるものの（特許文献１，２，３，５）と、同駆動手段によって、左右のアームを同時に駆動させることなく、そのうち一方のアームのみを駆動させるもの（特許文献４）とに大別される。
前者の左右アームを同時駆動するものの場合、操作が容易であるが、把持した試料の姿勢が試料の被把持面や試料の形状に依存する。
また、後者の左右アームを同時駆動しないもの場合、試料の姿勢をコントロールすることは可能であるが、把持姿勢が不安定なため、操作が安定しない不具合がある。
【０００５】
ところで、試料を試料ホルダ上に固定する場合、試料は、試料基板上に元々あった状態と同じ状態、つまり、例えば、試料基板上において試料の上面が荷電粒子ビームの対して垂直であったならば、試料ホルダ上に固定されるときも、試料の上面が荷電粒子ビームの対して垂直に保たれたまま固定されることが必要である。
しかしながら、前述した単なる極小試料把持手段を用いた試料の把持運搬方法では、試料の姿勢が、被把持面や試料の形状に依存したり、操作が安定しない等の理由から、試料ホルダ上での試料の姿勢が、もともと試料基板上に置かれた状態からずれることがあり、また、このように試料ホルダ上で試料の姿勢がずれた場合に、それをもとの状態に戻す適当な修正手段を有していないのが実情である。
【０００６】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、試料移設場所での試料の姿勢を、移設前の試料の姿勢と同じ状態に保持できる、荷電粒子ビーム装置における試料移設方法及び荷電粒子ビーム装置並びに透過電子顕微鏡用試料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法は、試料にビームによってマーキングを施すマーキング工程と、試料把持手段によって前記試料を把持し、試料移設場所まで運搬する運搬工程と、前記試料に施された前記マーキングを観察しながら、前記試料の姿勢を制御する姿勢制御工程と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法によれば、試料移設場所での試料の姿勢制御が、移設前に施された試料へのマーキングを基に行われるので、結果的に、同試料の姿勢は、移設前の試料の姿勢が再現できる。
つまり、例えば、移設前において試料の上面がイオンビームに対して垂直であったならば、移設後においても、試料の上面がイオンビームに対して垂直に保たれるように試料は姿勢制御される。
このため、例えば、荷電粒子ビーム装置によって試料基板として加工されたときと同じ状態で、試料を試料移設場所に取り付け、この取り付けた試料を、例えば、ＴＥＭによって観察することができ、また、その後、荷電粒子ビーム装置によって追加工することができる。
【０００９】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法は、前記マーキング工程において、前記試料の少なくとも側面にマーキングを施すことが好ましい。
これにより、試料の真上から鉛直方向へ向けて荷電粒子ビームを照射する場合、鉛直方向へ沿った試料の姿勢制御が可能となる。
【００１０】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法は、前記マーキング工程において、マーキングがエッチングまたはデポジションによって施されることが好ましい。
この場合、荷電粒子ビームを用いたエッチングまたはデポジションは通常行われる技術であり、この通常行われる技術を基にマーキングを施すので、安定した試料の姿勢制御が可能である。
【００１１】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法は、前記姿勢制御工程において、前記試料の下面を前記試料移設場所に当接させた状態で、前記試料把持手段によって前記試料の上部を前記試料移設場所に対し相対移動させて前記試料の姿勢を制御することが好ましい。
この場合、試料把持手段自体の角度をなんら変える必要がなく、試料把持手段を試料移設場所の設置面に沿って平行に移動させるだけで、試料の姿勢を変えることができる。このため、姿勢制御がきわめて容易になる。
【００１２】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法は、前記運搬工程が、前記試料把持手段によって前記試料を把持し、試料基板から前記試料移設場所である試料ホルダまで運搬することが好ましい。
この場合、試料を試料基板から試料ホルダまで運搬することができ、したがって、試料基板に作り込まれた、あるいは途中まで作り込まれた半導体デバイスの特定微小部を、試料として取り扱い試料ホルダに固定することで、該試料に対して観察や追加工を施すことができる。
【００１３】
本発明の荷電粒子ビーム装置における試料移設方法は、前記姿勢制御工程において、前記試料に施された前記マーキングの観察は、前記マーキング工程でマーキングする際に用いたビーム鏡筒と、同じビーム鏡筒から照射したビームを用いて行うことが好ましい。
この場合、マーキングする際に用いたビーム鏡筒と観察の際に用いるビーム鏡筒とを同じものを用いるから、試料移設場所での試料の姿勢を、移設前の試料の姿勢に合致するよう、高精度で制御することができる。
【００１４】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、試料にビームによってマーキングを施すマーキング手段と、前記試料を把持して試料移設場所まで運搬する試料把持手段と、前記試料に施された前記マーキングを観察する観察手段と、前記観察手段による観察結果に基づき前記試料把持手段を前記試料移設場所に対して相対移動させて前記試料の姿勢を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
この荷電粒子ビーム装置によれば、前述の請求項１の方法発明を、オペレータの力量に依存することなく、容易に実施できる。
【００１５】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム装置のチャンバ内において、試料基板上の試料を把持して試料ホルダまで運搬し、該試料を試料ホルダ上で固定する際の試料の姿勢を制御する、荷電粒子ビーム装置であって、前記チャンバ内で前記試料基板上にある前記試料の表面にビームによってマーキングを施すマーキング手段と、試料を把持して前記試料基板から試料ホルダまで運搬する試料把持手段と、前記試料ホルダ上で前記試料の表面に施された前記マーキングを観察する観察手段と、前記観察手段による観察結果に基づき前記試料把持手段を前記試料ホルダに対して相対移動させて前記試料の姿勢を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
この荷電粒子ビーム装置によれば、チャンバ内において、試料基板上にある試料を、試料ホルダまで運搬して、そこに試料基板上にあった姿勢と同一の姿勢を保持しながら、オペレータの力量に依存することなく、容易に取り付けることができる。
自動的に取り付けることができる。
【００１６】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、前記制御手段が、前記観察手段による観察結果に基づき前記試料の姿勢ずれ量を求め、該姿勢ずれ量から前記試料把持手段の必要移動量を求め、該必要操作量に基づき前記試料把持手段を前記試料ホルダに対して相対移動させて前記試料の姿勢を制御することを特徴とする。
この荷電粒子ビーム装置によれば、マーキング観察による試料の姿勢ずれ量を求め、そのずれ量を基に試料の姿勢制御を行っており、結局、姿勢ずれ量をなくすことで、試料を移設前の姿勢に合致するよう、オペレータの力量に依存することなく、容易に制御するこ
とができる。
【００１７】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、前記マーキング手段でマーキングの際に用いるビーム鏡筒と、前記観察手段で前記試料の表面に施された前記マーキングを観察する際に用いるビーム鏡筒とは、同じビーム鏡筒であることを特徴とする。
この荷電粒子ビーム装置によれば、マーキングする際に用いたビーム鏡筒と観察の際に用いるビーム鏡筒とを同じものを用いるから、試料移設場所での試料の姿勢を、移設前の試料の姿勢に合致するよう、高精度で自動的に制御することができる。
【００１８】
本発明の透過電子顕微鏡用試料は、側面に、荷電粒子ビーム装置のビームによって姿勢制御用のマーキングが施されていることを特徴とする。
この透過電子顕微鏡用試料を用いることによって、前述の請求項１〜６の方法発明を好適に実施できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、試料移設場所での試料の姿勢は、移設前に置かれた状態の姿勢が再現できる。このため、例えば、荷電粒子ビーム装置によって加工されたときと同じ状態で、試料を試料移設場所に取り付けることができ、そして、同試料を例えばＴＥＭによって観察することができ、また、荷電粒子ビーム装置によって追加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る荷電粒子ビーム装置における試料移設方法及び荷電粒子ビーム装置並びに透過電子顕微鏡用試料の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は荷電粒子ビーム装置の一例である集束イオンビーム装置の全体の概略構成を示す斜視図、図２は試料の斜視図、図３は試料にマーキングを施した状態を表す斜視図である。
図１において、符号１は集束イオンビーム鏡筒である。ここから集束イオンビームが真空チャンバ３内に放出される。真空チャンバ３内であって集束イオンビーム鏡筒１の下方位置には、加工対象物あるいは観察対象物である例えば半導体ウエハ等の試料基板Ｗａを載せるための試料台４、および試料基板Ｗａから作製される試料Ｗｂを保持するための試料ホルダ５が、互いに直交するＸＹＺの３軸方向へそれぞれ独立して作動するとともに、Ｚ軸回りへ回転作動する試料ステージ６によって移動可能に支持されている。
【００２１】
また、真空チャンバ３内には、試料基板Ｗａから作製される試料Ｗｂを把持して試料ホルダまで運搬するマニピュレータ７が設けられている。マニピュレータ７は、一対のアーム７ａ、７ｂからなっていて、それらアーム７ａ、７ｂは、例えばステッピングモータまたはピエソ素子のような駆動手段によって、互いに接近する方向または離間する方向へ、制御されるようになっている（図４参照）。なお、これらマニピュレータ７には、背景技術でも説明したように、２つのアーム７ａ、７ｂが同時駆動されるものと、片側のアームのみ駆動されるものとがある。
【００２２】
また、符号８は二次電子検出器であり、集束イオンビーム鏡筒１から例えば試料基板Ｗａや試料Ｗｂへ集束イオンビームが照射された際に、試料基板Ｗａ等から発せられる二次電子を検出するものである。また、前記集束イオンビーム鏡筒１の近傍には、電子ビーム鏡筒９及び気体イオンビーム鏡筒１０が方位角の差が９０度となるように配置されている。なお、１１は試料基板等へデポジションガス等所定のガスを放出するためのガス銃である。
【００２３】
また、符号１２は、二次電子検出器８による観察結果に基づき、試料ホルダ５上の試料Ｗｂの姿勢を制御するための制御手段である。このときの試料Ｗｂの姿勢制御は、試料Ｗｂの下面を試料ホルダ５に当接させた状態で、試料ホルダ５を固定しつつ、図１中（イ）で示すように、試料Ｗｂの上部を把持した、移動可能なマニピュレータ７に移動情報を送って該マニピュレータレータ７を移動させるか、あるいは、逆に、試料Ｗｂの上部を把持したマニピュレータ７を固定しつつ、図１中（ロ）で示すように、移動ステージ６に移動情報を送って、試料ホルダ５側を移動させるかが考えられる。つまり、試料Ｗｂの下面を当接させた試料ホルダ５と、試料Ｗｂの上部を把持するマニピュレータとを相対的に移動させればよい。
具体的には、この制御手段１２は、試料Ｗｂの下面を試料ホルダ５に当接させた状態で、試料Ｗｂの上部を把持したマニピュレータ７を、試料ホルダに対し試料ホルダ５の接置面に沿って平行に相対移動させることにより、試料Ｗｂの姿勢を制御する際に、二次電子検出器８による試料マーキングの観察結果に基づき、試料の姿勢ずれ量を求め、この姿勢ずれ量からマニピュレータ７の必要移動量を求め、この必要操作量に基づきマニピュレータ７を試料ホルダ５に対して相対移動させて試料Ｗｂの姿勢を制御する。
【００２４】
次に、上記荷電粒子ビーム装置を用いて、試料基板Ｗａ上の試料Ｗｂを把持して試料ホルダ５まで運搬し、該試料を試料ホルダ５上で固定する際の試料の姿勢を制御する、荷電粒子ビーム装置における試料移設方法について説明する。
まず、試料基板Ｗａから試料Ｗｂを作製する。すなわち、試料基板Ｗａの表面に集束イオンビームを照射し、ＴＥＭ用電子線が透過可能な厚さを有する微細な試料Ｗｂを作製する。このとき試料Ｗｂを試料基板Ｗａから完全に切り離し、その後、その一部を、接着剤やデポジションによって試料基板Ｗａに接着してもよく、あるいは一部を残した状態で作製してもよい。
試料Ｗｂは、図２に示すように、例えば幅Ｓが１４μｍ、厚さＴが２μｍ〜３μｍ、高さＨが７μｍ程度のごく微細なものである。
【００２５】
次に、前記チャンバ３内で前記試料基板Ｗａに接着したままの状態の試料Ｗｂ表面の所定箇所に、集束イオンビーム鏡筒１から出射される集束イオンビームを照射し、図３に示すように、マーキングを施す（マーキング工程）。図３では試料の上面Ｗｂａの両端中央部、並びに厚さ方向の一側面Ｗｂｂの２面に、それぞれ例えばエッチングによりマーキングＭａ、Ｍｂを施す。
なお、マーキングは、試料Ｗｂの表面いずれでもよいが、少なくとも試料Ｗｂの側面、特に厚さ方向の側面には必要である。
【００２６】
次に、マニピュレータ７によって、マーキングを施した試料Ｗｂを把持し、この状態で試料Ｗｂを試料基板Ｗａから、例えば所要箇所にビームを照射する等の手段によって切り離す。そして、試料ステージ６を駆動し、マニピュレータを試料台４に対して相対移動させて、結果的に、把持した試料Ｗｂを試料基板Ｗａから試料ホルダ５まで運搬する。
【００２７】
次に、試料Ｗｂを試料ホルダ５に固定するに際し、試料Ｗｂの表面に施された前記マーキングＭａ，Ｍｂを観察しながら、試料Ｗｂの姿勢を制御する（姿勢制御工程）。なお、必要に応じて、試料ホルダ５には予め試料保持用の溝６ａを形成しておく。この溝６ａは、集束イオンビームを照射することで形成しても良い。
【００２８】
上記試料Ｗｂの姿勢制御は、具体的には次のようにして行われる。すなわち、試料Ｗｂの下面を試料ホルダ５の溝６ａに当接させ、マニピュレータ７によって試料Ｗｂを持ち替えてその上部を把持する。なお、予め、マニピュレータ７によって試料Ｗｂの上部を把持し運搬した場合には、持ち替えることなく、運搬動作に続いて姿勢制御動作に移る。
姿勢制御は、図３に示すように、Ｘ軸回りの姿勢制御、Ｚ軸回りの姿勢制御、Ｙ軸回りの姿勢制御の３つがある。
【００２９】
Ｘ軸回りの姿勢制御について説明すると、まず、試料の一側面Ｗｂｂに施されたマーキングＭｂを、例えば二次電子検出器８で観察する。このとき、マーキングを施したときと同じ鏡筒である、集束イオンビーム鏡筒１から出射される集束イオンビームが試料Ｗｂｂに照射された際に、この試料Ｗｂから発せられる二次電子を、二次電子検出器８で観察するものとする。そのときの観察データは、制御手段１２に送られる。制御手段１２では、このマーキングＭｂが縦方向にずれていたら、その姿勢ずれ量Ｇを画像処理等の手法により求める。そして、その姿勢ずれ量に基づき、予め求めた演算式あるいはマップから、姿勢のずれを矯正すべく、マニピュレータ７による試料上部の試料ホルダ５に対する相対的な必要移動量を求める。この求めたデータは制御信号として試料ステージ６に送られる。試料ステージ６は送られた制御信号に基づき試料ホルダ５を移動させる。このため、図５（ｂ）に示すように、試料上部は試料ホルダ５に対して相対的に矢印方向に移動されることとなり、結果的に試料ＷｂのＸ軸回りの姿勢が制御される。
以下、マーキングの観察と試料ステージ６による試料ホルダ５の移動とが繰り返される。そして、このマーキングＭｂが図５（ｂ）のように縦方向に揃った時点で、試料のＸ軸回りの姿勢制御が終了する。
【００３０】
上記説明は、マーキングを施される試料側面が、荷電粒子ビームに平行に形成された例であるが、図６に示すように、マーキングＭｂを施される試料一側面Ｗｂｂが、荷電粒子ビームに対して斜めに傾斜している場合には、試料一側面に施されたマーキングＭｂが、試料上面に施された左右のマーキングＭａの延長線上に重なるか否かで、試料ＷｂのＸ軸回りの姿勢制御を行う。
【００３１】
次に、Ｚ軸回りの制御について説明すると、まず、試料の上面Ｗａに施されたマーキングＭａを、例えば二次電子検出器８で観察する。そのときの観察データは、制御手段１２に送られる。制御手段１２では、この試料上面に施された２箇所のマーキングＭａを結ぶ線が、この試料ステージ６が置かれた座標系のＸ軸に平行になっている否かを判断し、平行になっていない場合には、そのずれ量（姿勢ずれ量）を画像処理等の手法により求める。そして、そのずれ量に基づき、予め求めた演算式あるいはマップから、姿勢のずれを矯正すべく、マニピュレータ７による試料Ｗｂの必要回転角度を求める。この求めたデータは制御信号として試料ステージ６に送られる。試料ステージ６は送られた制御信号に基づき試料ホルダ５を回転させる。このため、図６（ｂ）に示すように、試料は試料ホルダ５に対して相対的に回転されることとなり、結果的に試料ＷｂのＺ軸回りの姿勢が制御される。
以下、マーキングの観察と試料ステージ６による試料ホルダ５の回転とが繰り返される。そして、試料上面に施された２箇所のマーキングＭａを結ぶ線が、試料ステージ６が置かれた座標系のＸ軸に平行になった時点で、試料のＺ軸回りの姿勢制御が終了する。
【００３２】
Ｙ軸回りの姿勢制御については、基本的にＸ軸回りの姿勢制御と同様であるのでここではその説明を省略する。なお、Ｙ軸回りの姿勢制御を行う場合には、図５、図６においては記載されていないが、試料の幅方向の一側面に施されるマーキングを基に行う。
なお、この試料の場合、幅方向の長さが比較的長いので、Ｙ軸回りのずれ量は極めて小さく、実際に問題になることは少ない。
【００３３】
また、上記Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りの姿勢制御の順番は問わず、いずれを先に行ってもよい。また、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸回りの姿勢制御をすべて行う必要はなく、例えば、Ｘ軸回りの姿勢制御のみ、あるいはＸ軸周り及びＺ軸回りの姿勢制御のみ行うことに止めてもよい。また、前記試料の姿勢制御は制御手段１２を用いて自動的に行う例について説明したが、これに限られることなく、手動で行っても良い。
上記のように試料Ｗｂに対する姿勢制御が終了した時点で、接着剤あるいはデポジション等適宜接着手段によって、試料Ｗｂを試料ホルダ５に固定する。
【００３４】
前述の試料移設方法によれば、試料基板Ｗａ上に置かれた状態で施されたマーキングＭａ，Ｍｂを基に、試料ホルダ５上での試料Ｗｂの姿勢を制御するので、試料ホルダ５上での試料Ｗｂの姿勢は、基本的に、試料基板Ｗａ上に置かれた状態の姿勢が再現できる。
つまり、例えば、試料基板Ｗａ上で試料の上面Ｗｂａが荷電粒子ビームの対して垂直であったならば、試料ホルダ５上においても、試料の上面Ｗｂａが荷電粒子ビームの対して垂直に保たれるように試料Ｗｂを姿勢制御することができる。
このため、荷電粒子ビーム装置によって試料基板Ｗａとして加工されたときと同じ姿勢で、試料Ｗｂを例えばＴＥＭによって観察することができる。例えば、試料が電子デバイスである場合には、加工したときと同じ位置出しができるので、例えばビアホール等の位置出しが可能となる。また、必要に応じ、荷電粒子ビーム装置によって、初期の試料基板Ｗａに取り付けた姿勢を保った状態で、試料ホルダ５上にある試料Ｗｂを追加工することが可能となる。
【００３５】
荷電粒子ビーム装置による追加工する場合には、次のようにして行う。
すなわち、ここでは、集束イオンビーム鏡筒１と電子ビーム鏡筒９と気体イオンビーム鏡筒１０とは、それらの軸が１点で交わるように設定され、実際のビームの交点も１点になるように予め調整される。
この状態で、図７に示すように、集束イオンビーム鏡筒１から出射されるイオンビームを試料Ｗｂに照射して該試料Ｗｂを薄膜化する。このとき、集束イオンビーム鏡筒１から出射されるイオンビームは、もともと、当該試料が試料基板上に置かれた状態と同じ角度で試料に当たることとなり、理想的な薄膜化が実現できる。
なお、試料Ｗｂの表面が電子ビーム鏡筒３の正面になるように設定すると、電子ビーム鏡筒３からの電子ビームが試料Ｗｂに対して深い角度で当たるため、試料の薄膜化の進行状況を詳細に観察することができる。
イオンビームを用いた薄膜化が終了すると、気体イオンビーム鏡筒１０からの気体イオンビームを照射して仕上げ加工を行うため、試料を回転させる。
【００３６】
一般に気体イオンビームによる仕上げ加工は、浅い角度で試料表面に入射させた方が状態良く仕上げることができる。一方、入射角度が浅いほど試料表面の仕上げ加工は時間を要する。このため、試料作製にかけられる時間と求める質の関係で入射角度を決定する。多くの場合１０度ないし２０度の角度が用いられる。集束イオンビーム鏡筒１による薄膜化加工が終了した状態では、気体イオンビーム鏡筒１０からの気体イオンビームの入射角度は０度であるため、図８に示すように、試料ステージ６を介して試料ホルダに固定してある試料Ｗｂを回転させることで、所望の入射角を得られるようにする。気体イオンビームの試料Ｗｂへの入射角は前述のように小さな角度であるため、電子ビームの試料Ｗｂへの入射角度は図７の状態に比べて大きく減ることはなく、試料ステージ６の移動を伴うことなく、気体イオンビーム１０による試料Ｗｂの仕上げ加工の進行状況を観察することができる。
半導体デバイスなどの特定微小部を観察する必要のある試料などの場合、進行状況を見ながら徐々に仕上げ加工を進めることが多いため、電子ビーム鏡筒９による観察は非常に重要である。
これらの操作によって、試料Ｗｂへ追加工が可能となる。
【００３７】
なお、本発明の技術範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、試料にビームによるマーキングを施すのに、集束イオンビーム鏡筒１から出射されるイオンビームによるエッチングを利用しているが、これに限られることなく、デポジションによってマーキングを施してもよい。また、集束イオンビーム鏡筒１から出射されるイオンビームに代えて、電子ビーム鏡筒９から出射される電子ビームを利用してもよく、あるいは、気体イオンビーム鏡筒１０から出射されるイオンビームを利用してもよい。この場合、施されたマーキングを観察する際には、マーキングする際に用いたビーム鏡筒と、同じビーム鏡筒から照射したビームを用いて行うのが好ましい。
【００３８】
また、前記実施形態では、試料ステージ６を、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸に沿った移動機能と回転機能を有する構造とし、これを利用して、試料Ｗｂの試料基板Ｗａから試料ホルダ５への運搬、並びに、試料Ｗｂの姿勢制御を行っているが、これに限られることなく、マニピュレータ７自体に、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸に沿った移動を行う駆動手段を設け、このマニピュレータで、把持した試料Ｗｂを試料基板から試料ホルダまで運搬するようにしてもよく、また、この駆動手段を有するマニピュレータによって、試料ホルダ５上で試料Ｗｂの姿勢制御を行ってもよい。また、マニピュレータ７に回転駆動系を設け、これによって試料Ｗｂを回転させて姿勢制御を行うようにしても良い。
また、前記実施形態では、は半導体ウエハ等の試料基板Ｗａから分離した試料を試料ホルダに固定する場合を例にあげて説明しているが、これに限られることなく、半導体ウエハの一部のデバイスを切り出し、これを別の箇所に移設する場合にも本発明は適用可能である。
また、ある場所から微細構造物を切り離して移動させ、これを別の微細構造物と接着させて新たな微細構造物を製作する場合にも本発明は適用可能である。
さらに、例えば、集積イオンビーム装置で加工した電子源（チップ）を電子源のカートリッジ（電極などの電子源を動作させるために必要な部材）に移設して設置する場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る集束イオンビーム装置における試料姿勢制御機構の構成を示す概略図である。
【図２】姿勢制御対象となる試料の斜視図である。
【図３】姿勢制御対象となる試料にマーキングを施した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る集束イオンビーム装置における試料を試料ホルダに載置する状態を示す斜視図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）とも本発明に係る集束イオンビーム装置における試料移設方法を説明する平面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）とも本発明に係る集束イオンビーム装置における試料移設方法を説明する平面図である。
【図７】荷電粒子ビーム装置によって試料に追加工を行う状況を示す斜視図である。
【図８】荷電粒子ビーム装置によって試料に追加工を行う状況を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  集束イオンビーム鏡筒  
３  真空チャンバ（チャンバ）
４  試料台
５  試料ホルダ
６  試料ステージ
７  マニピュレータ（試料把持手段）
８  二次電子検出器（観察手段）
９  電子ビーム鏡筒
１０  気体イオンビーム鏡筒
１１  ガス銃
１２  制御手段
Ｗａ  試料基板
Ｗｂ  試料  
【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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