(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージと、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより前記加工ステージ上の加工対象物を加工する照射部とを備える荷電粒子ビーム装置を制御する制御装置であって、
いずれの前記回転軸にも平行でない法線を有する加工面が前記照射部によって前記加工対象物に生成される第１加工の方向と、前記第１加工によって生成される前記加工面に対して、前記第１加工の方向とは異なる方向から前記照射部によって加工される第２加工の方向とに基づいて、前記第１加工の方向から前記第２加工の方向に前記加工ステージの方向を変化させる前記回転軸まわりの回転角を算出する角度算出部
を備える制御装置。
【請求項２】
前記回転軸には、前記加工ステージの前記荷電粒子ビームが照射される照射位置において互いに直交する２軸が含まれ、
前記角度算出部は、
前記２軸それぞれの軸まわりの回転角を、前記回転角として算出する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記回転軸には、前記加工ステージの前記荷電粒子ビームが照射される照射位置を通り前記荷電粒子ビームが照射される方向に対し直交するチルト軸と、前記照射位置を通り前記チルト軸に対し直交するローテーション軸とが含まれ、
前記角度算出部は、
前記チルト軸まわりの回転角と前記ローテーション軸まわりの回転角とを、前記回転角として算出する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記角度算出部は、
前記第１加工において前記荷電粒子ビームの照射軸と前記ローテーション軸とがなす第１角度と、前記第１加工の方向と前記第２加工の方向との差を示す第２角度とに基づいて、前記チルト軸まわりの回転角である第３角度を、前記回転角として算出する
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記角度算出部は、
前記第１角度と、前記第３角度とに基づいて、前記ローテーション軸まわりの回転角である第４角度を、前記回転角として算出する
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御装置
を備える荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージと、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより前記加工ステージ上の加工対象物を加工する照射部とを備える荷電粒子ビーム装置を制御するコンピュータに、
第１方向から加工することにより、いずれの前記回転軸にも平行でない法線を有する加工面を前記加工対象物に生成する第１加工ステップと、
前記回転軸まわりに前記加工ステージを回転させることにより、前記第１加工ステップにおいて生成された前記加工面を前記第１方向とは方向が異なる第２方向から加工する第２加工ステップと、
を実行させるためのプログラム。
【請求項８】
互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージと、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより前記加工ステージ上の加工対象物を加工する照射部とを備える荷電粒子ビーム装置により、
第１方向から加工することにより、いずれの前記回転軸にも平行でない法線を有する加工面を前記加工対象物に生成する第１加工ステップと、
前記回転軸まわりに前記加工ステージを回転させることにより、前記第１加工ステップにおいて生成された前記加工面を前記第１方向とは方向が異なる第２方向から加工する第２加工ステップと、
を行うことによって加工品を生産する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、荷電粒子ビーム装置、プログラム及び加工品を生産する方法に関する。
【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）が知られている。このような断面形成加工において、半導体デバイスなどの構造物が薄片試料の加工面に露出している場合には、構造物によってイオンビームのエッチングレートが異なるため、加工面に凹凸が形成され筋となって現れる現象、いわゆるカーテン効果が発生することがある。このカーテン効果が発生すると、加工面の観察像に、本来のデバイス構造以外にイオンビーム加工によって形成された筋も現れてしまう。従来、カーテン効果を抑制し、イオンビーム加工で形成された筋の少ない観察像を取得することができる複合荷電粒子ビーム装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６３７２６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、特許文献１によると、ステージの傾斜軸の方向によって加工面の形成方向が制約されるという課題があった。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、イオンビーム加工の加工面の形成方向の制約を緩和しつつ、カーテニングを抑制することができる制御装置、荷電粒子ビーム装置、プログラム及び加工品を生産する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージと、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより前記加工ステージ上の加工対象物を加工する照射部とを備える荷電粒子ビーム装置を制御する制御装置であって、いずれの前記回転軸にも平行でない法線を有する加工面が前記照射部によって前記加工対象物に生成される第１加工の方向と、前記第１加工によって生成される前記加工面に対して、前記第１加工の方向とは異なる方向から前記照射部によって加工される第２加工の方向とに基づいて、前記第１加工の方向から前記第２加工の方向に前記加工ステージの方向を変化させる前記回転軸まわりの回転角を算出する角度算出部を備える制御装置である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、前記回転軸には、前記加工ステージの前記荷電粒子ビームが照射される照射位置において互いに直交する２軸が含まれ、前記角度算出部は、前記２軸それぞれの軸まわりの回転角を、前記回転角として算出する。
【０００８】
また、本発明の一態様は、前記回転軸には、前記加工ステージの前記荷電粒子ビームが照射される照射位置を通り前記荷電粒子ビームが照射される方向に対し直交するチルト軸と、前記照射位置を通り前記チルト軸に対し直交するローテーション軸とが含まれ、前記角度算出部は、前記チルト軸まわりの回転角と前記ローテーション軸まわりの回転角とを、前記回転角として算出する。
【０００９】
また、本発明の一態様の制御装置において、前記角度算出部は、前記第１加工において前記荷電粒子ビームの照射軸と前記ローテーション軸とがなす第１角度と、前記第１加工の方向と前記第２加工の方向との差を示す第２角度とに基づいて、前記チルト軸まわりの回転角である第３角度を、前記回転角として算出する。
【００１０】
また、本発明の一態様の制御装置において、前記角度算出部は、前記第１角度と、前記第３角度とに基づいて、前記ローテーション軸まわりの回転角である第４角度を、前記回転角として算出する。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上述のいずれかの制御装置を備える荷電粒子ビーム装置である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージと、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより前記加工ステージ上の加工対象物を加工する照射部とを備える荷電粒子ビーム装置を制御するコンピュータに、第１方向から加工することにより、いずれの前記回転軸にも平行でない法線を有する加工面を前記加工対象物に生成する第１加工ステップと、前記回転軸まわりに前記加工ステージを回転させることにより、前記第１加工ステップにおいて生成された前記加工面を前記第１方向とは方向が異なる第２方向から加工する第２加工ステップとを実行させるためのプログラムである。
【００１３】
また、本発明の一態様は、互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージと、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより前記加工ステージ上の加工対象物を加工する照射部とを備える荷電粒子ビーム装置により、第１方向から加工することにより、いずれの前記回転軸にも平行でない法線を有する加工面を前記加工対象物に生成する第１加工ステップと、前記回転軸まわりに前記加工ステージを回転させることにより、前記第１加工ステップにおいて生成された前記加工面を前記第１方向とは方向が異なる第２方向から加工する第２加工ステップとを行うことによって加工品を生産する方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、イオンビーム加工の加工面の形成方向の制約を緩和しつつ、カーテニングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】荷電粒子ビーム装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態のスキャン座標系の一例を示す図である。
【図３】本実施形態のステージ座標系の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の加工前の加工対象物の断面の一例を示す図である。
【図５】本実施形態の加工後の加工対象物の断面の一例を示す図である。
【図６】本実施形態の角度算出部による回転角の算出手順の一例を示す図である。
【図７】本実施形態の１回目のＦＩＢ加工結果の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の１回目のＦＩＢ加工による加工対象物の断面の一例を示す図である。
【図９】本実施形態のスキャン角度の一例を示す図である。
【図１０】本実施形態の２回目のＦＩＢ加工における加工対象物の方向を示す図である。
【図１１】本実施形態の荷電粒子ビーム装置による加工例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図中に示すベクトルの矢印について、以下の説明においては省略する場合がある。
【００１７】
［荷電粒子ビーム装置１０の構成］
図１は、荷電粒子ビーム装置１０の構成の一例を示す図である。本発明の荷電粒子ビーム装置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に装着されており、加工ステージ（試料台）１４に載置された加工対象物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。集束イオンビーム鏡筒１１は、照射部とも称する。この集束イオンビーム鏡筒１１は、スキャン回転角度の変更が可能である。
【００１８】
加工ステージ１４は各方向の移動、回転、傾斜が可能であり、これによって、加工対象物Ｓを任意の向きに調整することができる。
【００１９】
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、電子ビームが加工対象物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。
【００２０】
荷電粒子ビーム装置１０は、制御装置１００を備えている。この制御装置１００は、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、像形成部２３と、制御部２５と、ステージ制御部２８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。
【００２１】
像形成部２３は、二次電子検出器１７やＥＤＳ検出器１８の検出結果に基づいて、加工対象物Ｓの断面の観察像を形成する。具体的には、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。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。
【００２２】
ステージ制御部２８は、加工ステージ１４の角度を変化させるモータなどのアクチュエータを制御する。この加工ステージ１４の角度は、集束イオンビーム２１による加工対象物Ｓの加工や、加工後の加工対象物Ｓの観察などに応じて設定される。
【００２３】
荷電粒子ビーム装置１０は、更に、表示部２４と、入力部２６とを備えている。
表示部２４は、ディスプレイ装置を備えており、観察像を表示する。表示部２４は、像形成部２３で得られたＳＥＭ像やＳＩＭ像を表示する。
オペレータは荷電粒子ビーム装置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。
【００２４】
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、及びステージ制御部２８に制御信号を出力し、荷電粒子ビーム装置１０全体の動作を制御する。また、制御部２５は、角度算出部２７をその機能部として備えている。
角度算出部２７は、入力部２６を介して入力された情報に基づいて、加工ステージ１４の角度を算出する。制御部２５は、角度算出部２７が算出した角度を示す制御信号を、ステージ制御部２８に出力することにより、加工ステージ１４の角度を制御する。
次に、この角度算出部２７が算出する加工ステージ１４の角度について説明する。まず、加工ステージ１４の角度を説明するための座標系について説明する。この座標系には、ステージ座標系と、スキャン座標系との２種類の座標系がある。以下、図２を参照してスキャン座標系について、図３を参照してステージ座標系について、それぞれ説明する。
【００２５】
[スキャン座標系及びステージ座標系について]
図２は、本実施形態のスキャン座標系の一例を示す図である。スキャン座標系は、加工ステージ１４に載置された加工対象物Ｓの方向をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸直交座標によって示す座標系である。Ｘ軸とは、加工ステージ１４の回転軸のうち、チルト軸に一致する軸である。以下、Ｘ軸まわりの角度を、チルト角度とも記載する。Ｙ軸とは、チルト角度が０度である状態において、加工ステージ１４に載置された加工対象物Ｓの表面ＳＦに平行な軸である。Ｘ軸とＹ軸とがなす平面ＰＬＸＹは、チルト角度が０度である状態において、加工対象物Ｓの表面ＳＦに平行である。
Ｚ軸とは、集束イオンビーム２１の方向、つまり集束イオンビーム鏡筒１１の光軸と一致し、加工対象物Ｓから集束イオンビーム鏡筒１１に向かう方向を正にする軸である。チルト角度が０度である状態において、加工ステージ１４に載置された加工対象物Ｓの表面ＳＦの法線の方向は、Ｚ軸に一致する。Ｚ軸は、加工対象物Ｓの表面ＳＦの点Ｐｏにおいて、Ｘ軸及びＹ軸と交わる。
【００２６】
この表面ＳＦの法線の方向は、加工ステージ１４のチルト角度が変化することに応じて、平面ＰＬＹＺ内において変化する。この平面ＰＬＹＺとは、Ｙ軸とＺ軸とがなす平面である。たとえば、チルト角度が角度Ψである場合、表面ＳＦの法線の方向は、同図に示す方向ｚ１である。また、チルト角度が角度Ψである場合、表面ＳＦは、同図に示す方向ｙ１に平行である。このチルト角度が角度Ψである場合の、加工ステージ１４の方向、すなわち加工対象物Ｓの表面ＳＦの方向を示すためには、ステージ座標系が用いられる。
【００２７】
図３は、本実施形態のステージ座標系の一例を示す図である。ステージ座標系は、加工ステージ１４に載置された加工対象物Ｓの方向をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸直交座標によって示す座標系である。ｚ軸は、加工対象物Ｓの表面ＳＦの法線方向を示す。つまり、ｚ軸は、平面ＰＬｙｚ内において、Ｚ軸に対してチルト角度（図３の例では、角度Ψ）だけ傾いた方向を示す。また、ｚ軸は、加工ステージ１４の回転軸のうち、ローテーション軸に一致する軸である。以下、ｚ軸まわりの角度を、ローテーション角度とも記載する。ｘ軸は、チルト軸、すなわちＸ軸に一致する軸である。ｙ軸は、加工ステージ１４に載置された加工対象物Ｓの表面ＳＦに平行な軸である。ｙ軸は、ｚ軸の右ねじまわりに右手系を作る。ｘ軸とｙ軸とがなす平面ＰＬｘｙは、チルト角度によらず加工対象物Ｓの表面ＳＦに平行である。なお、ｘ軸のうち、チルト角度０［度］の場合をｘ０軸と、チルト角度Ψの場合をｘ１軸とも記載する。また、ｙ軸のうち、チルト角度０［度］の場合をｙ０軸と、チルト角度Ψの場合をｙ１軸とも記載する。ｚ軸のうち、チルト角度０［度］の場合をｚ０軸と、チルト角度Ψの場合をｚ１軸とも記載する。
【００２８】
［加工対象物Ｓ及びカーテニングの抑制について］
次に、図４及び図５を参照して、本実施形態の加工対象物Ｓの一例について説明する。
図４は、本実施形態の加工前の加工対象物Ｓの断面の一例を示す図である。
図５は、本実施形態の加工後の加工対象物Ｓの断面の一例を示す図である。
【００２９】
本実施形態の加工対象物Ｓとは、一例として、半導体のウエハである。この半導体のウエハには、回路パターンＳ１〜Ｓ３が形成されている。この回路パターンＳ１〜Ｓ３のうち、たとえば、回路パターンＳ２の厚さｄを測定する場合について説明する。この厚さｄは、回路パターンＳ２の斜断面を垂直方向から見た長さｌ２を測定することにより、測定した長さｌ２と斜断面の角度（例えば、角度Ψ）とに基づいて求めることができる。ここで、荷電粒子ビーム装置１０は、回路パターンＳ２の一部を切削し、断面ＣＳを形成する。この一例の場合、荷電粒子ビーム装置１０は、加工ステージ１４のチルト角度を角度Ψにした状態で、集束イオンビーム鏡筒１１から集束イオンビーム２１を加工対象物Ｓに照射することにより、斜断面の角度を角度Ψにすることができる。
なお、以下の説明において、集束イオンビーム鏡筒１１から集束イオンビーム２１を加工対象物Ｓに照射することにより、加工対象物Ｓの形状を変更する加工を、単にＦＩＢ加工とも記載する。
【００３０】
ここで、ＦＩＢ加工によって傾斜断面を作製する場合、ウエハのデバイス表面構造の影響を受けた筋が形成されることがある。このデバイス表面構造の影響を受けた筋が形成される現象を、カーテニングという。このカーテニングは、測長精度を悪化させる原因となる。このカーテニングを抑制するためには、次の手法が知られている。すなわち、第１回目のＦＩＢ加工によって加工対象物Ｓに生成された断面ＣＳに対して、第１回目のＦＩＢ加工による集束イオンビーム２１の照射方向とは異なる方向から、第２回目の集束イオンビーム２１を照射する。つまり、断面ＣＳに対して複数の異なる方向から集束イオンビーム２１を照射することにより、カーテニングを抑制することができる。
【００３１】
断面ＣＳに対して複数の異なる方向から集束イオンビーム２１を照射するためには、第１回目の加工から第２回目の加工に移る際の、加工ステージ１４のチルト軸の回転角及びローテーション軸の回転角を適切に算出することが求められる。以下、角度算出部２７による、加工ステージ１４のチルト軸の回転角及びローテーション軸の回転角の算出手順について図６以降を参照して説明する。
【００３２】
［加工ステージ１４の回転角の算出手順］
図６は、本実施形態の角度算出部２７による回転角の算出手順の一例を示す図である。この一例では、１回目の加工において、加工対象物Ｓに対して、チルト角度Ψ、ローテーション角度０度にして、ＦＩＢ加工が行われる。ここでは簡略化のために１回目の加工のローテーション角度を０度と仮定しているが、実際はローテーション角度の絶対値は試料をどの回転角度でステージに固定したかによって決まる。ここで重要なのは、１回目の加工と２回目の加工のローテーション角度の相対差であるため、１回目の加工のローテーション角度が０°でない場合も、本説明で議論する角度を２回目の加工のローテーション角度の相対差で考えればよいことは言うまでもない。この１回目のＦＩＢ加工によって、加工対象物Ｓにはチルト角度Ψに応じた断面ＣＳが生成される。また、２回目の加工において、加工対象物Ｓの断面ＣＳに対して、１回目の加工方向から角度ωだけずれた方向から、ＦＩＢ加工が行われる。この角度ωを、２回目加工時の加工すじ角度ωとも記載する。
【００３３】
角度算出部２７は、１回目加工時のチルト角度Ψを取得する（ステップＳ１０）。角度算出部２７は、２回目加工時の加工すじ角度ωを取得する（ステップＳ２０）。ここで、チルト角度Ψ及び加工すじ角度ωは、入力部２６を介してそれぞれ入力される。
【００３４】
図７は、本実施形態の１回目のＦＩＢ加工結果の一例を示す図である。同図に示すように、ＦＩＢ加工により断面ＣＳには、カーテニングによって加工すじが生じる。この１回目のＦＩＢ加工による加工すじの方向ベクトルを、方向ベクトルｆ１Ｔとする。また、１回目のＦＩＢ加工のスキャン方向を示す方向ベクトルを方向ベクトルｅ１Ｔとする。なお、以下の説明において、方向ベクトルの長さを１とする。
【００３５】
図８は、本実施形態の１回目のＦＩＢ加工による加工対象物Ｓの断面の一例を示す図である。加工対象物Ｓの表面ＳＦの法線は、ｚ軸に一致する。したがって、加工ステージ１４のチルト角度が角度Ψである場合、ＦＩＢ加工の方向、つまりＺ軸とｚ軸とのなす角は、角度Ψである。
図７に戻り、加工ステージ１４のチルト角度が角度Ψである場合、次の式（１）及び式（２）が成り立つ。
【００３６】
【数１】
0006753679.tif 000002
【００３７】
【数２】
0006753679.tif 000003
【００３８】
次に、角度算出部２７は、２回目加工時のチルト角度φ及びローテーション角度Ｒを算出する（ステップＳ３０、ステップＳ４０）。ここで、角度算出部２７は、ステップＳ１０において取得したチルト角度Ψと、ステップＳ２０において取得した加工すじ角度ωとに基づいて、チルト角度φ及びローテーション角度Ｒを算出する。この角度算出部２７がチルト角度φ及びローテーション角度Ｒを算出する手順について説明する。
【００３９】
角度算出部２７は、１回目のＦＩＢ加工後にローテーション軸回りに加工ステージ１４を回転させる角度を算出する。ローテーション回転前のベクトル（ｘ１、ｙ１、ｚ１）を
角度Ｒだけ回転させた後のベクトル（Ｘｒ、Ｙｒ、Ｚｒ）は、公知の式（３）により求められる。
【００４０】
【数３】
0006753679.tif 000004
【００４１】
この式（３）を用いて、方向ベクトルｆ１Ｔと方向ベクトルｅ１Ｔとをｚ軸回りにそれぞれ角度Ｒだけローテーション軸回りに回転させた後の方向ベクトルｆ１ＴＲと方向ベクトルｅ１ＴＲとが、式（４）及び式（５）に示される。
【００４２】
【数４】
0006753679.tif 000005
【００４３】
【数５】
0006753679.tif 000006
【００４４】
ここで、ステージ座標系（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）から、スキャン座標系（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）への変換は、式（６）に示される。
【００４５】
【数６】
0006753679.tif 000007
【００４６】
この式（６）を用いて、ステージ座標系による方向ベクトルｆ１ＴＲ及び方向ベクトルｅ１ＴＲを、スキャン座標系による方向ベクトルＦ１ＴＲ及び方向ベクトルＥ１ＴＲに変換する。この変換過程を、式（７）及び式（８）に示す。
【００４７】
【数７】
0006753679.tif 000008
【００４８】
【数８】
0006753679.tif 000009
【００４９】
ここで、２回目のＦＩＢ加工時のカーテニングによって生じる加工すじの方向を方向ベクトルＦ２と、加工面（すなわち、断面ＣＳ）に垂直な法線ベクトルを法線ベクトルＮ２とする。スキャン座標系において、方向ベクトルＦ２は、Ｚ軸上の負の方向を向いた長さ１のベクトルである。この方向ベクトルＦ２を式（９）に示す、
【００５０】
【数９】
0006753679.tif 000010
【００５１】
２回目のＦＩＢ加工においては、角度αだけスキャン角度を変更する。この角度αの一例について、図９に示す。
図９は、本実施形態のスキャン角度αの一例を示す図である。
【００５２】
法線ベクトルＮ２は、平面ＰＬＸＹにあって、Ｙ軸から角度αだけ回転した長さ１のベクトルである。この法線ベクトルＮ２を式（１０）に示す。
【００５３】
【数１０】
0006753679.tif 000011
【００５４】
図１０は、本実施形態の２回目のＦＩＢ加工における加工対象物Ｓの方向を示す図である。
同図に示すように、２回目のＦＩＢ加工における集束イオンビーム２１の照射方向は、１回目のＦＩＢ加工による加工面である断面ＣＳに対して仰角０度近傍にし、かつ断面ＣＳの面内で角度ωだけ回転した方向である。つまり、２回目のＦＩＢ加工においては、１回目のＦＩＢ加工における加工面の傾斜を変えることなく、加工すじの方向だけが角度ωだけ回転した状態になるように、加工ステージ１４の角度を変化させる。つまり、２回目のＦＩＢ加工において、次の２条件が成立すればよい。
【００５５】
条件Ａ：加工ステージ１４の角度の変更によって移動した１回目の加工面（断面ＣＳ）が、２回目の加工面と同じ方向を向いていること。
条件Ｂ：１回目の加工すじの方向と、２回目の加工すじの方向とが、角度ωをなすこと。
【００５６】
これらの条件を、式（７）〜式（１０）を用いて表すと、次のようになる。
条件Ａが成立するためには、１回目のＦＩＢ加工によって形成された方向ベクトルＦ１ＴＲ及び方向ベクトルＥ１ＴＲが、２回目のＦＩＢ加工による加工面の法線ベクトルＮ２と直交しなければならない。このことをベクトルの内積を用いて、式（１１）及び式（１２）に示す。
【００５７】
【数１１】
0006753679.tif 000012
【００５８】
【数１２】
0006753679.tif 000013
【００５９】
条件Ｂが成立するためには、１回目のＦＩＢ加工によって形成された加工すじと、２回目のＦＩＢ加工によって形成された加工すじとの内積が、式（１３）に示される条件を満たす必要がある。
【００６０】
【数１３】
0006753679.tif 000014
【００６１】
これら式（１１）〜式（１３）の連立方程式の解を求めることにより、条件Ａと条件Ｂとが両立する場合の、各パラメータを算出することができる。
【００６２】
また、２回目のＦＩＢ加工におけるローテーション角度Ｒが式（１４）によって求められる。
【００６３】
【数１４】
0006753679.tif 000015
【００６４】
また、式（１５）が得られる。
【００６５】
【数１５】
0006753679.tif 000016
【００６６】
さらに、式（１６）が得られる。
【００６７】
【数１６】
0006753679.tif 000017
【００６８】
すなわち、角度算出部２７は、ステップＳ１０において取得したチルト角度Ψと、ステップＳ２０において取得した加工すじ角度ωを、式（１６）に代入することにより、２回目のＦＩＢ加工のチルト角度φを算出する。また、角度算出部２７は、ステップＳ１０において取得したチルト角度Ψと、算出したチルト角度φとを式（１４）に代入することにより、２回目のＦＩＢ加工のローテーション角度Ｒを算出する。さらに、角度算出部２７は、算出したチルト角度φ及びローテーション角度Ｒを式（１５）に代入することにより、スキャン角度αを算出する。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の荷電粒子ビーム装置１０は、チルト軸とローテーション軸とを備えている。つまり、荷電粒子ビーム装置１０は、互いに平行でない少なくとも２つの回転軸を有する加工ステージ１４を備えている。また、荷電粒子ビーム装置１０は、所定の方向から荷電粒子ビームを照射することにより加工ステージ１４上の加工対象物Ｓを加工する照射部を備えている。
荷電粒子ビーム装置１０の制御装置１００は、第１加工の方向と、第２加工の方向とに基づいて、第１加工の方向から第２加工の方向に加工ステージ１４の方向を変化させる回転軸まわりの回転角を算出する。ここで、第１加工とは、加工ステージ１４のチルト角度が角度Ψの場合の加工、すなわち１回目の加工である。この１回目の加工において、いずれの回転軸にも平行でない法線を有する加工面（断面ＣＳ）が照射部によって加工対象物Ｓに生成される。第２加工とは、加工ステージ１４のチルト角度が角度φの場合の加工、すなわち２回目の加工である。この２回目の加工において、１回目の加工によって生成される加工面（断面ＣＳ）に対して、第１加工の方向とは異なる方向から照射部によって加工される。制御装置１００は、１回目の加工の方向（チルト角度Ψ）と、２回目の加工の方向（加工すじ角度ω）とに基づいて、チルト角度φとローテーション角度Ｒとを算出する。
【００７０】
すなわち、制御装置１００は、いずれの回転軸にも平行でない法線を有する加工面が照射部によって加工対象物Ｓに生成される第１加工の方向と、第１加工によって生成される加工面に対して、第１加工の方向とは異なる方向から照射部によって加工される第２加工の方向とに基づいて、第１加工の方向から第２加工の方向に加工ステージ１４の方向を変化させる回転軸まわりの回転角を算出する。
【００７１】
このように構成することにより、制御装置１００は、加工ステージ１４がチルト軸とローテーション軸との２軸を有していれば、１回目のＦＩＢ加工において、断面ＣＳの方向をどのような方向にしたとしてもカーテニングを抑制することができる。具体的には、制御装置１００は、１回目のＦＩＢ加工において、断面ＣＳの方向をどのような方向にしたとしても、２回目のＦＩＢ加工の条件である上述の条件Ａ及び条件Ｂを満たす角度を算出することができる。
つまり、制御装置１００によれば、イオンビーム加工の加工面の形成方向の制約を緩和しつつ、カーテニングを抑制することができる。
【００７２】
また、制御装置１００は、加工ステージ１４の荷電粒子ビームが照射される照射位置において互いに直交する２軸が回転軸である場合において、２軸それぞれの軸まわりの回転角を、回転角として算出する。上述したチルト軸とローテーション軸とのように２軸が直交している場合には、直交していない場合に比べて、回転角度の算出式が簡素になる。つまり、制御装置１００は、簡素な算出式に基づいて、加工ステージ１４の回転角度を算出することができる。
【００７３】
また、角度算出部２７は、第１加工において荷電粒子ビームの照射軸とローテーション軸とがなす第１角度と、第１加工の方向と第２加工の方向との差を示す第２角度とに基づいて、チルト軸まわりの回転角である第３角度を、回転角として算出する。上述した一例において、第１角度とは、Ｚ軸とｚ軸とがなす角である。つまり、第１角度とは、上述した一例ではチルト角度Ψである。また、上述した一例において、第２角度とは、加工すじ角度ωである。また、上述した一例において、第３角度とは、チルト角度φである。すなわち、角度算出部２７は、チルト角度Ψと、加工すじ角度ωとに基づいて、チルト角度φを算出する。
【００７４】
ここで、第１角度及び第２角度は、いずれも入力部２６を介して入力される。角度算出部２７によれば、荷電粒子ビーム装置１０の操作員（オペレータ）が、チルト角度Ψと、加工すじ角度ωとを入力すると、２回目のＦＩＢ加工のチルト角度φを算出する。つまり、角度算出部２７によれば、２回目のＦＩＢ加工のための加工ステージ１４の角度を、オペレータの手計算によらずに算出することができる。すなわち、制御装置１００によれば、カーテニングを低減する加工のための加工ステージ１４の角度をオペレータが計算する手間を低減することができる。
【００７５】
また、角度算出部２７は、第１角度と、第３角度とに基づいて、ローテーション軸まわりの回転角である第４角度を、回転角として算出する。上述した一例において、第４角度とは、ローテーション角度Ｒである。ここで、第３角度は、上述した第１角度及び第２角度に基づいて角度算出部２７によって算出される。荷電粒子ビーム装置１０によれば、操作員（オペレータ）が、チルト角度Ψと、加工すじ角度ωとを入力すると、２回目のＦＩＢ加工のローテーション角度Ｒを算出する。つまり、角度算出部２７によれば、２回目のＦＩＢ加工のための加工ステージ１４の角度のうち、チルト角度に加えてローテーション角度についても、オペレータの手計算によらずに算出することができる。すなわち、制御装置１００によれば、カーテニングを低減する加工のための加工ステージ１４の角度をオペレータが計算する手間を低減することができる。
【００７６】
なお、カーテニングを低減するための加工回数は、任意に選択可能である。例えば、１回目のＦＩＢ加工によって形成された断面ＣＳに対して、更に２回の追加工を行うことによっても、カーテニングを低減することができる。角度算出部２７は、複数回の追加工についても、チルト角度、ローテーション角度、及びスキャン角度を算出することができる。荷電粒子ビーム装置１０が複数回の追加工を行った場合の加工例を図１１に示す。
【００７７】
図１１は、本実施形態の荷電粒子ビーム装置１０による加工例を示す図である。荷電粒子ビーム装置１０は、加工対象物Ｓの１回目のＦＩＢ加工による断面ＣＳ１に対して、２回目のＦＩＢ加工による断面ＣＳ２、及び３回目のＦＩＢ加工による断面ＣＳ３を形成する。このように、荷電粒子ビーム装置１０は、２回のみならず３回以上のＦＩＢ加工を行うことによっても、カーテニングを抑制することができる。
【００７８】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態を適宜組み合わせることができる。
【００７９】
なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００８０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１０…荷電粒子ビーム装置、１１…集束イオンビーム鏡筒、１２…電子ビーム鏡筒、１３…試料室、１４…加工ステージ、１５…集束イオンビーム制御部、１６…電子ビーム制御部、１７…二次電子検出器、１８…ＥＤＳ検出器、１００…制御装置、２１…集束イオンビーム、２２…電子ビーム、２３…像形成部、２４…表示部、２５…制御部、２６…入力部、２７…角度算出部、２８…ステージ制御部、Ｓ…加工対象物
【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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