(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を固定するステージと、
前記ステージを駆動する駆動部と、
イオンビームを前記試料に照射するイオンビーム鏡筒と、
電子ビームを前記試料に照射する電子ビーム鏡筒と、
前記イオンビームまたは前記電子ビームの照射によって前記試料から放出される二次粒子を検出する検出器と、
前記検出器によって検出される前記二次粒子の位置分布を示す画像データを生成する画像データ生成部と、
デポジション膜を前記試料の表面に形成するガスを供給するガス供給部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記イオンビームを前記試料に照射することに先立って前記電子ビームを前記試料に照射し、
前記電子ビームを前記試料に照射する場合に、
前記ステージが前記電子ビーム鏡筒の光軸に直交するように前記ステージを駆動し、
前記電子ビームによる前記画像データにおいて前記試料に設けられているアライメントマークを認識し、
前記アライメントマークを用いて前記試料の照射領域の位置合わせを行ない、
前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、
前記電子ビームによる前記画像データにおいて第１のマッチングパターンを認識し、
前記第１のマッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行ない、
前記イオンビームを前記試料に照射する場合に、
前記ステージが前記イオンビーム鏡筒の光軸に直交するように前記ステージを駆動し、
前記イオンビームによる前記画像データにおいて前記アライメントマークを認識し、
前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行ない、
前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、
前記イオンビームによる前記画像データにおいて第２のマッチングパターンを認識し、
前記第２のマッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行ない、
前記第１のマッチングパターンと前記第２のマッチングパターンとを同一パターンとする、ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記制御部は、
複数の前記照射領域に対して、前記電子ビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせと、前記イオンビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせとを、各一度だけ行なう、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記制御部は、
複数の前記照射領域の各々に対して、前記電子ビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせと、前記イオンビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせとを、繰り返し行なう、ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電子ビームによる前記画像データを用いて前記電子ビームおよび前記イオンビームの照射枠を設定し、
前記電子ビームを前記試料に照射する場合および前記イオンビームを前記試料に照射する場合の各々において前記照射枠を用いる、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記イオンビームを前記照射領域に照射することに先立って、前記ガスを前記照射領域に供給しながら前記電子ビームを前記照射領域に照射することによって前記デポジション膜を前記照射領域に形成する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記ガスを前記照射領域以外の所定領域に供給しながら前記電子ビームを前記所定領域に照射することによって前記デポジション膜を前記所定領域に形成し、
前記所定領域に形成された前記デポジション膜を含む領域をレファレンスマークまたはマッチングパターンとし、
前記電子ビームを前記照射領域に照射する場合および前記イオンビームを前記照射領域に照射する場合の各々において、
前記電子ビームおよび前記イオンビームの各々による前記画像データにおいて前記レファレンスマークまたは前記マッチングパターンを認識し、
前記レファレンスマークまたは前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう、
ことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記デポジション膜を前記所定領域に形成する際には所定時間以内に前記デポジション膜の形成を終了する、
ことを特徴とする請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記所定領域に形成される前記デポジション膜の形状を、前記イオンビームの加工により形成する断面の延長線上に伸びる形状にする、
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記照射領域を含む領域をマッチングパターンとし、
前記電子ビームを前記照射領域に照射する場合および前記イオンビームを前記照射領域に照射する場合の各々において、
前記電子ビームおよび前記イオンビームの各々による前記画像データにおいて前記マッチングパターンを認識し、
前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう、ことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記電子ビームによる前記試料の内部の前記画像データにおいて目標対象物を認識し、
前記目標対象物を用いて前記デポジション膜を前記試料の表面に形成する、ことを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記電子ビームによる前記画像データにおいて目標対象物を自動的に認識することができない場合に手動モードへの切り替えを報知する、
ことを特徴とする請求項５から請求項１０の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料に荷電粒子ビームを照射することによって各種の加工を行なう際に、加工中の観察に応じて加工枠を調整する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７０９４１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、上記従来技術に係る装置においては、加工精度を向上させるために観察の倍率を増大させると、荷電粒子ビームの照射密度が増大して、試料を損傷させてしまう場合がある。このため試料の損傷を抑制し、加工精度を適正に向上させることが望まれている。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、加工精度を適正に向上させることが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る荷電粒子ビーム装置は、試料を固定するステージと、前記ステージを駆動する駆動部と、イオンビームを前記試料に照射するイオンビーム鏡筒と、電子ビームを前記試料に照射する電子ビーム鏡筒と、前記イオンビームまたは前記電子ビームの照射によって前記試料から放出される二次粒子を検出する検出器と、前記検出器によって検出される前記二次粒子の位置分布を示す画像データを生成する画像データ生成部と、デポジション膜を前記試料の表面に形成するガスを供給するガス供給部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記イオンビームを前記試料に照射することに先立って前記電子ビームを前記試料に照射し、前記電子ビームによる前記画像データにおいて前記試料に設けられているアライメントマークを認識し、前記アライメントマークを用いて前記試料の照射領域の位置合わせを行なう。
上記（１）に記載の態様に係る荷電粒子ビーム装置によれば、イオンビームの照射に先立って電子ビームの照射によって照射領域の位置合わせを行なうので、イオンビームの照射による試料の損傷を防ぐことができる。微細化された試料の画像データを取得する際に、イオンビームを照射する場合にはエッチングによってマッチングパターンなどの解析対象が損傷する虞があることに対して、電子ビームを照射する場合には、試料の損傷なしに画像データを取得することができる。取得した画像データからアライメントマークを画像認識し、このアライメントマークを用いて照射領域の相対的な位置を精度良く把握することができ、把握した照射領域の位置を加工位置または視野中心に精度良く設定することができる。
【０００７】
（２）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームを前記試料に照射する場合に、前記ステージが前記電子ビーム鏡筒の光軸に直交するように前記ステージを駆動し、前記電子ビームによる前記画像データにおいて前記アライメントマークを認識し、前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行ない、前記イオンビームを前記試料に照射する場合に、前記ステージが前記イオンビーム鏡筒の光軸に直交するように前記ステージを駆動し、前記イオンビームによる前記画像データにおいて前記アライメントマークを認識し、前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（２）の場合、電子ビームおよびイオンビームの各々の照射時にステージの駆動によって各光軸をステージに直交させる場合に、各々で個別にアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なうので、互いに独立に位置合わせ精度を確保することができる。電子ビームおよびイオンビームの各々に対して、ステージの駆動（例えば、チルト駆動）に伴う機械的な位置ずれが生じる場合であっても、互いの位置合わせまたは加工位置によらずに、照射領域の位置を加工位置または視野中心などの目標位置に精度良く設定することができる。
【０００８】
（３）上記（２）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームを前記試料に照射する場合に、前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、前記電子ビームによる前記画像データにおいて第１のマッチングパターンを認識し、前記第１のマッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行ない、前記イオンビームを前記試料に照射する場合に、前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、前記イオンビームによる前記画像データにおいて第２のマッチングパターンを認識し、前記第２のマッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（３）の場合、アライメントマークを用いた照射領域の位置合わせに加えて、パターンマッチングによる局所的な位置合わせについても互いに個別の第１および第２のマッチングパターンを用いて各々で独立して行なうので、より一層、位置合わせ精度を向上させることができる。
【０００９】
（４）上記（３）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記第１のマッチングパターンと前記第２のマッチングパターンとを同一パターンとする。
上記（４）の場合、電子ビームおよびイオンビームの各々の照射時に個別にパターンマッチングを行なうので、同一パターンに対してステージの駆動（例えば、チルト駆動）に伴う機械的な位置ずれが生じる場合であっても、互いに独立に位置合わせ精度を確保することができる。
【００１０】
（５）上記（２）から（４）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、複数の前記照射領域に対して、前記電子ビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせと、前記イオンビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせとを、各一度だけ行なう。
上記（５）の場合、電子ビームおよびイオンビームの各々の照射に対して複数のプロセス（または複数の加工対象）が存在する場合には、各々の複数のプロセスをまとめて実行することにより、位置合わせに要する時間を短縮することができる。先ず、電子ビームの照射時に電子ビームの光軸に直交するようにステージを駆動し、電子ビームの画像データにおけるアライメントマークを用いて、最初に実行するプロセスの照射領域の位置合わせを行なう。次に、２番目以降の各プロセスを実行する場合には、最初のプロセスの照射領域に対する各照射領域の相対位置に対する既知の情報を用いて、各照射領域の位置を加工位置または視野中心などの目標位置に設定する。電子ビームによる複数のプロセスの実行が終了した後には、イオンビームの光軸に直交するようにステージを駆動し、イオンビームの画像データにおけるアライメントマークを用いて、最初に実行するプロセスの照射領域の位置合わせを行なう。次に、２番目以降の各プロセスを実行する場合には、最初のプロセスの照射領域に対する各照射領域の相対位置に対する既知の情報を用いて、各照射領域の位置を加工位置または視野中心などの目標位置に設定する。したがって、電子ビームおよびイオンビームの複数のプロセス毎にステージの駆動とアライメントマークを用いた位置合わせとを行なう場合に比べて、全体的な作業時間を短縮することができる。
【００１１】
（６）上記（２）から（４）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、複数の前記照射領域の各々に対して、前記電子ビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせと、前記イオンビームによる前記画像データにおける前記アライメントマークを用いた位置合わせとを、繰り返し行なう。
上記（６）の場合、電子ビームおよびイオンビームの各々の照射に対して複数のプロセス（または複数の加工対象）が存在する場合に、相互のプロセスの照射領域に対する相対位置の情報が既知ではない場合であっても、精度の良い位置合わせを行なうことができる。先ず、電子ビームの照射時に電子ビームの光軸に直交するようにステージを駆動し、電子ビームの画像データにおけるアライメントマークを用いて、電子ビームで最初に実行するプロセスの照射領域の位置合わせを行なう。次に、このプロセスの実行が終了した後には、イオンビームの光軸に直交するようにステージを駆動し、イオンビームの画像データにおけるアライメントマークを用いて、イオンビームで最初に実行するプロセスの照射領域の位置合わせを行なう。次に、このプロセスの実行が終了した後には、上述した動作を繰り返す。
【００１２】
（７）上記（２）から（６）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームによる前記画像データを用いて前記電子ビームおよび前記イオンビームの照射枠を設定し、前記電子ビームを前記試料に照射する場合および前記イオンビームを前記試料に照射する場合の各々において前記照射枠を用いる。
上記（７）の場合、電子ビームおよびイオンビームの各々でアライメントマークを用いた位置合わせを行なうので、電子ビームによる画像データを用いて電子ビームおよびイオンビームの照射枠を含む共通の加工情報（テンプレート）を登録することができる。すなわち電子ビームおよびイオンビームに対して共通に用いる加工情報（テンプレート）において、各照射枠に対する位置情報を有していればよく、加工情報の登録動作を簡略化することができる。
【００１３】
（８）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームを前記試料に照射する場合に、前記ステージが前記電子ビーム鏡筒の光軸に直交するように前記ステージを駆動し、前記電子ビームによる前記画像データにおいて前記アライメントマークを認識し、前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行ない、前記イオンビームを前記試料に照射する場合に、前記ステージが前記イオンビーム鏡筒の光軸に直交するように前記ステージを駆動し、前記電子ビームを照射する状態から前記イオンビームを照射する状態へと移行する際の前記ステージの駆動に伴う前記照射領域の位置ずれに対するオフセット情報を用いて、前記イオンビームによる所定倍率未満の前記画像データにおいてマッチングパターンを認識し、前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（８）の場合、ステージの駆動に伴う照射領域の位置ずれに対するオフセット情報を用いることにより、イオンビームによる画像データにおいてアライメントマークを用いた位置合わせを不要とし、位置合わせの作業を簡略化することができる。イオンビームの照射に用いる照射枠に予めオフセット情報を織り込んでおくことにより、アライメントマークを用いる必要なしに、ステージの駆動に伴う照射領域の位置ずれを考慮した照射枠を設定することができる。さらに、イオンビームによる所定倍率未満の画像データにおいてパターンマッチングを行なうことにより、オフセット情報の誤差を解消することができ、照射領域の位置合わせの精度を向上させることができる。
【００１４】
（９）上記（８）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記イオンビームを前記試料に照射する場合に、前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、前記イオンビームによる前記所定倍率以上の前記画像データにおいて前記マッチングパターンとは異なる他のマッチングパターンを認識し、前記他のマッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（９）の場合、イオンビームによる所定倍率以上の画像データにおいて、所定倍率未満の低倍でのマッチングパターンとは異なる他のマッチングパターン（つまり、より高倍でのマッチングパターン）を用いて照射領域の位置合わせを行なうので、局所的な位置合わせの精度を向上させることができる。
【００１５】
（１０）上記（８）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記イオンビームを前記試料に照射する場合に、前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、前記イオンビームによる複数の異なる倍率の前記画像データの各々において前記マッチングパターンとは異なる複数の異なるマッチングパターンを認識し、前記複数の他のマッチングパターンの各々を用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（１０）の場合、イオンビームによる複数の異なる倍率の画像データにおいて、所定倍率未満でのマッチングパターンとは異なる複数の他のマッチングパターンを用いて照射領域の位置合わせを行なうので、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００１６】
（１１）上記（１０）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記複数の異なる倍率の前記画像データの前記倍率を順次増大させつつ、前記複数の他のマッチングパターンの各々を用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（１１）の場合、複数の画像データの倍率を順次増大させつつ、各画像データで異なるマッチングパターンを用いて照射領域の位置合わせを行なうので、パターンマッチングの作業性を向上させることができ、照射領域の位置合わせ精度を容易に増大させることができる。
【００１７】
（１２）上記（８）から（１１）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、前記照射領域を視野中心に位置合わせするセンタリングを行なう。
上記（１２）の場合、パターンマッチングによって位置合わせ、つまりマッチングパターンを用いて照射領域の位置と加工位置などの目標位置との相対的な位置関係を把握する毎に、ステージの駆動によって照射領域の位置を視野中心に移動させることにより、イオンビームの照射による加工精度を向上させることができる。
【００１８】
（１３）上記（１２）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記照射領域を視野中心に位置合わせする際に、前記ステージを駆動するとともに、前記イオンビームのビームシフトを行なう。
上記（１３）の場合、ステージの駆動によりミクロンオーダーでの位置合わせを行なうことができる。さらに、イオンビームのビームシフトによりナノメータオーダーでの位置合わせを行なうことができ、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００１９】
（１４）上記（８）から（１３）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームを前記試料に照射する場合に、前記アライメントマークを用いて前記照射領域の位置合わせを行なった後に、前記電子ビームによる前記画像データにおいてマッチングパターンを認識し、前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（１４）の場合、電子ビームによる位置合わせにおいて、アライメントマークを用いた照射領域の位置合わせの後に、マッチングパターンを用いた照射領域の位置合わせを行なうので、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００２０】
（１５）上記（８）から（１４）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記イオンビーム鏡筒は、プラズマ型イオン源を備える。
上記（１５）の場合、プラズマ型イオン源を備えるイオンビーム鏡筒のように他のイオンビーム鏡筒に比べてイオンビームの分解能が低い場合であっても、電子ビームによるアライメントマークを用いた位置合わせによって所望の精度を確保することができる。すなわちイオンビームによるアライメントマークを用いた位置合わせが困難な場合であっても、電子ビームによってアライメントマークを用いた位置合わせを精度良く行なうことができる。
【００２１】
（１６）上記（１）から（１５）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記イオンビームを前記照射領域に照射することに先立って、前記ガスを前記照射領域に供給しながら前記電子ビームを前記照射領域に照射することによって前記デポジション膜を前記照射領域に形成する。
上記（１６）の場合、イオンビームを照射領域に照射することに先立って、電子ビームの照射によって照射領域にデポジション膜を形成することによって、予め照射領域を保護することができる。
【００２２】
（１７）上記（１６）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記ガスを前記照射領域以外の所定領域に供給しながら前記電子ビームを前記所定領域に照射することによって前記デポジション膜を前記所定領域に形成し、前記所定領域に形成された前記デポジション膜を含む領域をレファレンスマークまたはマッチングパターンとし、前記電子ビームを前記照射領域に照射する場合および前記イオンビームを前記照射領域に照射する場合の各々において、前記電子ビームおよび前記イオンビームの各々による前記画像データにおいて前記レファレンスマークまたは前記マッチングパターンを認識し、前記レファレンスマークまたは前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（１７）の場合、照射領域以外の所定領域にレファレンスマークまたはマッチングパターンとしてのデポジション膜を形成するので、照射領域に対するデポジション膜の相対的な位置関係を把握しておくことにより、照射領域を他のデポジション膜によって保護した後であっても、デポジション膜を用いた精度の良い位置合わせを行なうことができる。
【００２３】
（１８）上記（１７）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記デポジション膜を前記所定領域に形成する際には所定時間以内に前記デポジション膜の形成を終了する。
上記（１８）の場合、電子ビームの照射によってレファレンスマークまたはマッチングパターンとされるデポジション膜を形成する際の時間を、電子ビームのドリフトを無視できる所定時間以内とすることにより、位置合わせの精度を所望に確保することができる。
【００２４】
（１９）上記（１７）または（１８）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記所定領域に形成される前記デポジション膜の形状を、前記イオンビームの加工により形成する断面の延長線上に伸びる形状にする。
上記（１９）の場合、レファレンスマークまたはマッチングパターンとされるデポジション膜を用いて断面に平行な方向に対して精度の良い位置合わせを行なうことができる。
【００２５】
（２０）上記（１６）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記照射領域を含む領域をマッチングパターンとし、前記電子ビームを前記照射領域に照射する場合および前記イオンビームを前記照射領域に照射する場合の各々において、前記電子ビームおよび前記イオンビームの各々による前記画像データにおいて前記マッチングパターンを認識し、前記マッチングパターンを用いて前記照射領域の位置合わせを行なう。
上記（２０）の場合、照射領域を含む領域を電子ビームおよびイオンビームの各々に共通のマッチングパターンとする場合に、電子ビームの照射によって照射領域にデポジション膜が形成されたとしても、イオンビームに対して所望のマッチング精度を確保することができる。これにより、イオンビームの照射時に新たなマッチングパターンを用いる場合に比べて、作業効率を向上させることができる。
【００２６】
（２１）上記（１６）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームによる前記試料の内部の前記画像データにおいて目標対象物を認識し、前記目標対象物を用いて前記デポジション膜を前記試料の表面に形成する。
上記（２１）の場合、試料の内部の目標対象物を用いて試料の表面にデポジション膜を形成するので、このデポジション膜を含む領域をマッチングパターンとして、精度の良い位置合わせを行なうことができる。試料の表面に適宜のパターンが存在しない場合、または試料の表面のパターンでは所望の位置精度を確保することができない場合などであっても、パターンマッチングの精度を所望に確保することができる。
【００２７】
（２２）上記（１６）から（２１）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御部は、前記電子ビームによる前記画像データにおいて目標対象物を自動的に認識することができない場合に手動モードへの切り替えを報知する。
上記（２２）の場合、手動モードへの切り替えを行なうことによって試料の表面にデポジション膜を形成することができ、目標対象物を自動的に認識することができない場合であっても、マッチングパターンを用いた精度の良い位置合わせを行なうことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、照射位置設定におけるイオンビームの照射による試料の損傷を軽減し、イオンビーム加工を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作の流れを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１および第２の実施形態の第４の変形例に係る荷電粒子ビーム装置の動作の流れを示す図である。
【図６】本発明の第１および第２の実施形態の第５の変形例に係る荷電粒子ビーム装置の動作の流れを示す図である。
【図７】本発明の第１および第２の実施形態の第６の変形例に係る荷電粒子ビーム装置の動作の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について添付図面を参照しながら説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、図１に示すように、内部を真空状態に維持可能な試料室１１と、試料室１１の内部において試料Ｓを固定可能なステージ１２と、ステージ１２を駆動する駆動機構１３と、を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１の内部における所定の照射領域（つまり走査範囲）内の照射対象に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射する集束イオンビーム鏡筒１４を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に電子ビーム（ＥＢ）を照射する電子ビーム鏡筒１５を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、集束イオンビームまたは電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（二次電子および二次イオンなど）Ｒを検出する検出器１６を備えている。また、荷電粒子ビーム装置１０は、電子ビーム鏡筒１５内部に電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（反射電子）を検出する検出器（図示略）を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面にガスＧａを供給するガス供給部１７を備えている。荷電粒子ビーム装置１０は、検出器１６によって検出された二次荷電粒子に基づく画像データなどを表示する表示装置２０と、制御部２１と、入力デバイス２２と、を備えている。
【００３２】
荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面に集束イオンビームを走査しながら照射することによって、スパッタリングによる各種の加工（エッチング加工など）と、デポジション膜の形成とを実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓに走査型電子顕微鏡などによる断面観察用の断面を形成する加工と、試料Ｓから透過型電子顕微鏡による透過観察用の試料片（例えば、薄片試料、針状試料など）を形成する加工となどを実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓなどの照射対象の表面に集束イオンビームまたは電子ビームを走査しながら照射することによって、照射対象の表面の観察を実行可能である。
【００３３】
試料室１１は、排気装置（図示略）によって内部を所望の真空状態になるまで排気可能であるとともに、所望の真空状態を維持可能に構成されている。
ステージ１２は、試料Ｓを保持する。
駆動機構１３は、ステージ１２に接続された状態で試料室１１の内部に収容されており、制御部２１から出力される制御信号に応じてステージ１２を所定軸に対して変位させる。駆動機構１３は、水平面に平行かつ互いに直交するＸ軸およびＹ軸と、Ｘ軸およびＹ軸に直交する鉛直方向のＺ軸とに沿って平行にステージ１２を移動させる移動機構１３ａを備えている。駆動機構１３は、ステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに回転させるチルト機構１３ｂと、ステージ１２をＺ軸周りに回転させる回転機構１３ｃと、を備えている。
【００３４】
集束イオンビーム鏡筒１４は、試料室１１の内部においてビーム出射部（図示略）を、照射領域内のステージ１２の鉛直方向上方の位置でステージ１２に臨ませるとともに、光軸を鉛直方向に平行にして、試料室１１に固定されている。これによって、ステージ１２に固定された試料Ｓなどの照射対象に鉛直方向上方から下方に向かい集束イオンビームを照射可能である。
集束イオンビーム鏡筒１４は、イオンを発生させるイオン源１４ａと、イオン源１４ａから引き出されたイオンを集束および偏向させるイオン光学系１４ｂと、を備えている。イオン源１４ａおよびイオン光学系１４ｂは、制御部２１から出力される制御信号に応じて制御され、集束イオンビームの照射位置および照射条件などが制御部２１によって制御される。イオン源１４ａは、例えば、液体ガリウムなどを用いた液体金属イオン源、プラズマ型イオン源、ガス電界電離型イオン源などである。イオン光学系１４ｂは、例えば、コンデンサレンズなどの第１静電レンズと、静電偏向器と、対物レンズなどの第２静電レンズと、などを備えている。
【００３５】
電子ビーム鏡筒１５は、試料室１１の内部においてビーム出射部（図示略）を、照射領域内のステージ１２の鉛直方向に所定角度傾斜した傾斜方向でステージ１２に臨ませるとともに、光軸を傾斜方向に平行にして、試料室１１に固定されている。これによって、ステージ１２に固定された試料Ｓなどの照射対象に傾斜方向の上方から下方に向かい電子ビームを照射可能である。
電子ビーム鏡筒１５は、電子を発生させる電子源１５ａと、電子源１５ａから射出された電子を集束および偏向させる電子光学系１５ｂと、を備えている。電子源１５ａおよび電子光学系１５ｂは、制御部２１から出力される制御信号に応じて制御され、電子ビームの照射位置および照射条件などが制御部２１によって制御される。電子光学系１５ｂは、例えば、電磁レンズと偏向器となどを備えている。
【００３６】
なお、電子ビーム鏡筒１５と集束イオンビーム鏡筒１４の配置を入れ替え、電子ビーム鏡筒１５を鉛直方向に、集束イオンビーム鏡筒１４を鉛直方向に所定角度傾斜した傾斜方向に配置してもよい。
【００３７】
検出器１６は、試料Ｓなどの照射対象に集束イオンビームまたは電子ビームが照射されたときに照射対象から放射される二次荷電粒子（二次電子および二次イオンなど）Ｒの強度（つまり、二次荷電粒子の量）を検出し、二次荷電粒子Ｒの検出量の情報を出力する。検出器１６は、試料室１１の内部において二次荷電粒子Ｒの量を検出可能な位置、例えば照射領域内の試料Ｓなどの照射対象に対して斜め上方の位置などに配置され、試料室１１に固定されている。
【００３８】
ガス供給部１７は、試料室１１の内部においてガス噴射部（図示略）をステージ１２に臨ませて、試料室１１に固定されている。ガス供給部１７は、集束イオンビームによる試料Ｓのエッチングを試料Ｓの材質に応じて選択的に促進するためのエッチング用ガスと、試料Ｓの表面に金属または絶縁体などの堆積物によるデポジション膜を形成するためのデポジション用ガスと、などを試料Ｓに供給可能である。例えば、Ｓｉ系の試料Ｓに対するフッ化キセノンと、有機系の試料Ｓに対する水と、などのエッチング用ガスを、集束イオンビームの照射と共に試料Ｓに供給することによって、エッチングを選択的に促進させる。また、例えば、フェナントレン、プラチナ、カーボン、またはタングステンなどを含有した化合物ガスのデポジション用ガスを、集束イオンビームの照射と共に試料Ｓに供給することによって、デポジション用ガスから分解された固体成分を試料Ｓの表面に堆積させる。
【００３９】
制御部２１は、試料室１１の外部に配置され、表示装置２０と、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウスおよびキーボードなどの入力デバイス２２とが接続されている。
制御部２１は、入力デバイス２２から出力される信号または予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
【００４０】
制御部２１は、荷電粒子ビームの照射位置を走査しながら検出器１６によって検出される二次荷電粒子の検出量を、照射位置に対応付けた輝度信号に変換して、二次荷電粒子の検出量の２次元位置分布によって照射対象の形状を示す画像データを生成する。制御部２１は、生成した各画像データとともに、各画像データの拡大、縮小、移動、および回転などの操作を実行するための画面を、表示装置２０に表示させる。制御部２１は、加工設定などの各種の設定を行なうための画面を、表示装置２０に表示させる。
【００４１】
本発明の第１の実施形態による荷電粒子ビーム装置１０は上記構成を備えており、次に、この荷電粒子ビーム装置１０の動作について説明する。
【００４２】
制御部２１は、集束イオンビームの照射によって試料Ｓに各種の加工を行なうことに先立って、電子ビームの照射を行なう。このため制御部２１は、図２および図３に示すように、先ず、駆動機構１３のチルト機構１３ｂによって、ステージ１２をチルト駆動する（ステップＳ０１）。制御部２１は、チルト機構１３ｂによってステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに回転させて、ステージ１２の表面（つまり試料Ｓの表面）が電子ビーム鏡筒１５の光軸に直交するように設定する。
【００４３】
次に、制御部２１は、試料Ｓの表面に存在するアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ０２）。制御部２１は、ステージ１２上の試料Ｓに照射位置を走査ながら電子ビームを照射することによって、試料Ｓから放出される二次荷電粒子の位置分布を示す画像データを取得する。制御部２１は、取得した画像データを用いて試料Ｓの表面に存在するアライメントマークを画像認識し、認識したアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なう。制御部２１は、アライメントマークとして、予め集束イオンビームまたは電子ビームの照射によって試料Ｓの表面に形成されている適宜の孔などのマークを用いてもよいし、試料Ｓの表面に存在する適宜のマークなどを用いてもよい。
【００４４】
次に、制御部２１は、画像データにパターンマッチングを行なうことによって加工対象物の位置を認識する（ステップＳ０３）。制御部２１は、試料Ｓに対する電子ビームの照射によって生成した画像データにおいて、予め設定したマッチングパターンＡを用いてパターンマッチングを行なう。制御部２１は、既知であるマッチングパターンＡと加工対象物Ｂとの相対位置関係を用いて、加工対象物Ｂの位置を認識する。制御部２１は、マッチングパターンＡを、例えば所定のレファレンスマークＣなどを含む領域に設定している。
【００４５】
次に、制御部２１は、所定の加工位置（例えば、視野領域の中心（視野中心）など）でデポジション膜形成用の加工枠（照射枠）を設定するために、加工対象物Ｂの位置を視野中心に移動させることによって、照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ０４）。制御部２１は、駆動機構１３によってステージ１２を駆動するとともに、電子ビーム鏡筒１５の電子光学系１５ｂによって電子ビームを偏向させることによって、加工対象物Ｂの位置を視野中心に移動させる。または、ステージ１２を駆動させずに、電子ビーム鏡筒１５の電子光学系１５ｂによる電子ビームの偏向で移動させると、ステージ駆動によるドリフトの影響を受けることがないため、より良い。
【００４６】
次に、制御部２１は、視野中心にデポジション膜形成用の所定の照射枠を設定し、この照射枠に電子ビームを照射しつつガス供給部１７によってガスを供給することによってデポジション膜Ｄを形成する（ステップＳ０５）。
【００４７】
次に、制御部２１は、駆動機構１３のチルト機構１３ｂによって、ステージ１２をチルト駆動する（ステップＳ０６）。制御部２１は、チルト機構１３ｂによってステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに回転させて、ステージ１２の表面（つまり試料Ｓの表面）が集束イオンビーム鏡筒１４の光軸に直交するように設定する。
【００４８】
次に、制御部２１は、試料Ｓの表面に存在するアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ０７）。制御部２１は、ステージ１２上の試料Ｓに照射位置を走査ながら集束イオンビームを照射することによって、試料Ｓから放出される二次荷電粒子Ｒの位置分布を示す画像データを取得する。制御部２１は、取得した画像データを用いて試料Ｓの表面に存在するアライメントマークを画像認識し、認識したアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なう。制御部２１は、アライメントマークとして、例えば上述したステップＳ０２と同一のアライメントマークを用いる。
【００４９】
次に、制御部２１は、画像データにパターンマッチングを行なうことによって加工対象物の位置を認識する（ステップＳ０８）。制御部２１は、試料Ｓに対する集束イオンビームの照射によって生成した画像データにおいて、例えば上述したステップＳ０３と同一のマッチングパターンＡを用いてパターンマッチングを行なう。制御部２１は、既知であるマッチングパターンＡと加工対象物Ｂとの相対位置関係を用いて、デポジション膜Ｄが形成された加工対象物Ｂの位置を認識する。これによりデポジション膜Ｄが形成された試料Ｓの表面であっても加工対象物Ｂの位置を特定することができる。
【００５０】
次に、制御部２１は、所定の加工位置（例えば、視野中心など）でエッチング加工用の加工枠（照射枠）を設定するために、デポジション膜Ｄが形成された加工対象物Ｂの位置を視野中心に移動させることによって、照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ０９）。ここで、視野中心に加工領域を設定すると、ビーム走査の倍率による位置ずれの小さいところで加工を実施することができるため、より良い。制御部２１は、駆動機構１３によってステージ１２を駆動するとともに、集束イオンビーム鏡筒１４のイオン光学系１４ｂによって集束イオンビームを偏向させることによって、加工対象物Ｂの位置を視野中心に移動させる。または、ステージ１２を駆動させずに、集束イオンビーム鏡筒１４のイオン光学系１４ｂによる集束イオンビームの偏向で移動させると、ステージ駆動によるドリフトの影響を受けることがないため、より良い。
【００５１】
次に、制御部２１は、視野中心にエッチング加工用の所定の照射枠を設定し、この照射枠に集束イオンビームを照射することによって、所定のエッチング加工を行なう（ステップＳ１０）。そして、制御部２１は、一連の処理を終了させる。
【００５２】
上述したように、本発明の第１の実施形態による荷電粒子ビーム装置１０によれば、集束イオンビームの照射に先立って電子ビームの照射によって照射領域の位置合わせを行なうので、集束イオンビームの照射による試料Ｓの損傷を防ぐことができる。微細化された試料Ｓの画像データを取得する際に、高倍率で観察するために集束イオンビームを試料Ｓの画像データ取得領域に高い密度で照射するので、エッチングによってマッチングパターンなどの解析対象が損傷する虞があることに対して、電子ビームを照射する場合には、試料Ｓの損傷なしに画像データを取得することができる。電子ビームの照射により生成した画像データからアライメントマークを認識し、このアライメントマークを用いて照射領域の相対的な位置を精度良く把握することができ、把握した照射領域の位置を加工位置（または視野中心）に精度良く設定することができる。
【００５３】
さらに、電子ビームおよび集束イオンビームの各々の照射時にステージ１２の駆動によって各光軸をステージ１２に直交させる場合に、各々で個別にアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なうので、互いに独立に位置合わせ精度を確保することができる。電子ビームおよび集束イオンビームの各々に対して、ステージ１２の駆動（例えば、チルト駆動）に伴う機械的な位置ずれが生じる場合であっても、互いの位置合わせ、または加工位置によらずに、照射領域の位置を加工位置（または視野中心）などの目標位置に精度良く設定することができる。
【００５４】
さらに、アライメントマークを用いた照射領域の位置合わせに加えて、パターンマッチングによる局所的な位置合わせについても、電子ビームおよび集束イオンビームの各々に個別の第１および第２のマッチングパターンを用いて独立して行なうので、より一層、位置合わせ精度を向上させることができる。
さらに、電子ビームおよび集束イオンビームの各々の照射時に個別にパターンマッチングを行なうので、同一のマッチングパターンに対してステージ１２の駆動（例えば、チルト駆動）に伴う機械的な位置ずれが生じる場合であっても、互いに独立に所望の位置合わせ精度を確保することができる。
また、集束イオンビームを照射領域の加工対象物に照射することに先立って、電子ビームの照射によって照射領域にデポジション膜を形成することによって、予め照射領域の加工対象物を保護することができる。
【００５５】
以下、上述した第１の実施形態の第１の変形例について説明する。
上述した第１の実施形態において、制御部２１は、複数の加工対象物が存在する場合に、上述したステップＳ０１〜ステップＳ０５の動作を、複数の加工対象物のうちの何れか１つに対して実行した後に、ステップＳ０６以降の動作を実行してもよい。この場合、制御部２１は、電子ビームによる画像データにおけるアライメントマークを用いた位置合わせと、集束イオンビームによる画像データにおけるアライメントマークを用いた位置合わせとを、複数の加工対象物の各々に繰り返し行なう。これにより制御部２１は、相互のプロセスの照射領域に対する相対位置の情報が既知ではない場合であっても、精度の良い位置合わせを行なうことができる。
【００５６】
また、制御部２１は、上述したステップＳ０１〜ステップＳ０５の動作を、複数の加工対象物の全てに対して実行した後に、ステップＳ０６以降の動作を実行してもよい。この場合、制御部２１は、電子ビームによる画像データにおけるアライメントマークを用いた位置合わせと、集束イオンビームによる画像データにおけるアライメントマークを用いた位置合わせとを、各一度だけ行なう。これにより制御部２１は、電子ビームおよび集束イオンビームの複数のプロセス毎にステージ１２の駆動と位置合わせとを行なう場合に比べて、全体的な作業時間を短縮することができる。
【００５７】
以下、上述した第１の実施形態の第２の変形例について説明する。
上述した第１の実施形態において、制御部２１は、電子ビームおよび集束イオンビームの各々の画像データで同一のマッチングパターンＡを用いるとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、電子ビームおよび集束イオンビームの各々の画像データで異なるマッチングパターンを用いてパターンマッチングを行なってもよい。
【００５８】
以下、上述した第１の実施形態の第３の変形例について説明する。
上述した第１の実施形態において、制御部２１は、電子ビームおよび集束イオンビームの各々の画像データで異なる照射枠（デポジション膜形成用の照射枠とエッチング加工用の照射枠）を設定するとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、電子ビームによる画像データを用いて電子ビームおよび集束イオンビームで共通の照射枠を設定し、電子ビームを試料Ｓに照射する場合および集束イオンビームを試料Ｓに照射する場合の各々において同一の照射枠を用いてもよい。制御部２１は、電子ビームによる画像データを用いて、電子ビームの照射によるデポジション膜形成用の照射枠を設定し、さらに、集束イオンビームの照射によるエッチング加工用の照射枠を重ねるように設定することによって、共通の照射枠を設定する。
これにより制御部２１は、電子ビームおよび集束イオンビームの各々でアライメントマークを用いた位置合わせを行なうので、電子ビームによる画像データを用いて電子ビームおよび集束イオンビームの各々の照射枠を含む共通の加工情報（テンプレート）を登録することができる。すなわち電子ビームおよび集束イオンビームに対して共通に用いる加工情報（テンプレート）において、各照射枠に対する位置情報を有していればよく、加工情報の登録動作を簡略化することができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、上述した第１の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０と同一の構成を備えている。以下、第２の実施形態による荷電粒子ビーム装置１０の動作について説明する。
【００６０】
制御部２１は、集束イオンビームの照射によって試料Ｓに各種の加工を行なうことに先立って、電子ビームの照射を行なう。このため制御部２１は、図４に示すように、先ず、駆動機構１３のチルト機構１３ｂによって、ステージ１２をチルト駆動する（ステップＳ２１）。制御部２１は、チルト機構１３ｂによってステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに回転させて、ステージ１２の表面（つまり試料Ｓの表面）が電子ビーム鏡筒１５の光軸に直交するように設定する。
【００６１】
次に、制御部２１は、試料Ｓの表面に存在するアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ２２）。制御部２１は、ステージ１２上の試料Ｓに照射位置を走査ながら電子ビームを照射することによって、試料Ｓから放出される二次荷電粒子Ｒの位置分布を示す画像データを取得する。制御部２１は、取得した画像データを用いて試料Ｓの表面に存在するアライメントマークを画像認識し、認識したアライメントマークを用いて照射領域の位置合わせを行なう。制御部２１は、アライメントマークとして、予め集束イオンビームまたは電子ビームの照射によって試料Ｓの表面に形成されている適宜の孔などのマークを用いてもよいし、試料Ｓの表面に存在する適宜のマークなどを用いてもよい。
【００６２】
次に、制御部２１は、画像データにパターンマッチングを行なうことによって加工対象物の位置を認識する（ステップＳ２３）。制御部２１は、試料Ｓに対する電子ビームの照射によって生成した画像データにおいて、予め設定したマッチングパターンを用いてパターンマッチングを行なう。制御部２１は、既知であるマッチングパターンと加工対象物との相対位置関係を用いて、加工対象物の位置を認識する。制御部２１は、マッチングパターンを、例えば所定のレファレンスマークなどを含む領域に設定している。
【００６３】
次に、制御部２１は、所定の加工位置（例えば、視野領域の中心（視野中心）など）でデポジション膜形成用の加工枠（照射枠）を設定するために、加工対象物の位置を視野中心に移動させることによって、照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ２４）。制御部２１は、駆動機構１３によってステージ１２を駆動するとともに、電子ビーム鏡筒１５の電子光学系１５ｂによって電子ビームを偏向させることによって、加工対象物の位置を視野中心に移動させる。または、ステージ１２を駆動させずに、電子ビーム鏡筒１５の電子光学系１５ｂによる電子ビームの偏向で移動させると、ステージ駆動によるドリフトの影響を受けることがないため、より良い。
【００６４】
次に、制御部２１は、視野中心にデポジション膜形成用の所定の照射枠を設定し、この照射枠に電子ビームを照射しつつガス供給部１７によってガスを供給することによってデポジション膜Ｄを形成する（ステップＳ２５）。
【００６５】
次に、制御部２１は、駆動機構１３のチルト機構１３ｂによって、ステージ１２をチルト駆動する（ステップＳ２６）。制御部２１は、チルト機構１３ｂによってステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに回転させて、ステージ１２の表面（つまり試料Ｓの表面）が集束イオンビーム鏡筒１４の光軸に直交するように設定する。
【００６６】
次に、制御部２１は、予め設定しているオフセット情報を用いて、照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ２７）。制御部２１は、予めオフセット情報として、電子ビームを照射する状態から集束イオンビームを照射する状態へと移行する際のステージ１２のチルト駆動に伴う照射領域の位置ずれに対する情報を記憶している。制御部２１は、オフセット情報として、例えばステージ１２の表面上（つまり試料Ｓの表面上）の全域において一定のずれ量を設定している。制御部２１は、上述したステップＳ２２にてアライメントマークを用いて位置合わせを行なった照射領域に対して、オフセット情報を用いた位置合わせを行なう。
【００６７】
次に、制御部２１は、画像データに第１のパターンマッチングを行なうことによって加工対象物の位置を認識する（ステップＳ２８）。制御部２１は、ステージ１２上の試料Ｓに照射位置を走査ながら集束イオンビームを照射することによって、試料Ｓから放出される二次荷電粒子Ｒの位置分布を示す所定倍率未満の画像データ（低倍率の画像データ）を取得する。制御部２１は、集束イオンビームによる所定倍率未満の画像データにおいて、所定の第１のマッチングパターンを画像認識し、既知である第１のマッチングパターンと加工対象物との相対位置関係を用いて、デポジション膜Ｄが形成された加工対象物の位置を認識する。
【００６８】
次に、制御部２１は、デポジション膜Ｄが形成された加工対象物の位置を、所定の加工位置（例えば、視野中心など）に移動させることによって、照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ２９）。制御部２１は、駆動機構１３によってステージ１２を駆動するとともに、集束イオンビーム鏡筒１４のイオン光学系１４ｂによって集束イオンビームを偏向させることによって、加工対象物の位置を視野中心に移動させる。または、ステージ１２を駆動させずに、集束イオンビーム鏡筒１４のイオン光学系１４ｂによる集束イオンビームの偏向で移動させると、ステージ駆動によるドリフトの影響を受けることがないため、より良い。
【００６９】
次に、制御部２１は、上述した第１のパターンマッチングよりも高い倍率の画像データに第２のパターンマッチングを行なうことによって加工対象物の位置を認識する（ステップＳ３０）。制御部２１は、ステージ１２上の試料Ｓに照射位置を走査ながら集束イオンビームを照射することによって、試料Ｓから放出される二次荷電粒子Ｒの位置分布を示す所定倍率以上の画像データ（高倍率の画像データ）を取得する。制御部２１は、集束イオンビームによる所定倍率以上の画像データにおいて、第１のマッチングパターンとは異なる所定の第２のマッチングパターンを認識し、既知である第２のマッチングパターンと加工対象物との相対位置関係を用いて、デポジション膜Ｄが形成された加工対象物の位置を認識する。
【００７０】
次に、制御部２１は、デポジション膜Ｄが形成された加工対象物の位置を、所定の加工位置（例えば、視野中心など）に移動させることによって、照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ３１）。制御部２１は、駆動機構１３によってステージ１２を駆動するとともに、集束イオンビーム鏡筒１４のイオン光学系１４ｂによって集束イオンビームを偏向させることによって、加工対象物の位置を視野中心に移動させる。
【００７１】
次に、制御部２１は、視野中心にエッチング加工用の所定の照射枠を設定し、この照射枠に集束イオンビームを照射することによって、所定のエッチング加工を行なう（ステップＳ３２）。そして、制御部２１は、一連の処理を終了させる。
【００７２】
上述したように、本発明の第２の実施形態による荷電粒子ビーム装置１０によれば、ステージ１２の駆動に伴う照射領域の位置ずれに対するオフセット情報を用いることにより、集束イオンビームによる画像データにおいてアライメントマークを用いた位置合わせを不要とし、位置合わせの作業を簡略化することができる。
また、集束イオンビームの照射に用いる照射枠に予めオフセット情報を織り込んでおくことにより、アライメントマークを用いる必要なしに、ステージ１２の駆動に伴う照射領域の位置ずれを考慮した照射枠を設定することができる。
さらに、集束イオンビームによる所定倍率未満の画像データにおいてパターンマッチングを行なうことにより、オフセット情報の誤差を解消することができ、照射領域の位置合わせの精度を向上させることができる。さらに、イオンビームによる所定倍率以上の画像データにおいて、所定倍率未満の低倍率でのマッチングパターンとは異なる他のマッチングパターン（つまり、より高倍でのマッチングパターン）を用いて照射領域の位置合わせを行なうので、局所的な位置合わせの精度を向上させることができる。
また、集束イオンビームを照射領域の加工対象物に照射することに先立って、電子ビームの照射によって照射領域にデポジション膜を形成することによって、予め照射領域の加工対象物を保護することができる。
【００７３】
さらに、マッチングパターンを用いて加工対象物の位置と加工位置（例えば、視野中心など）との相対的な位置関係を把握する毎に、ステージ１２の駆動などによって加工対象物の位置を視野中心に移動させることにより、集束イオンビームの照射による加工精度を向上させることができる。さらに、ステージ１２の駆動によりミクロンオーダーでの位置合わせを行なうことができる。さらに、イオンビームのビームシフトによりナノメータオーダーでの位置合わせを行なうことができ、位置合わせの精度を向上させることができる。
さらに、電子ビームによる位置合わせにおいて、アライメントマークを用いた照射領域の位置合わせの後に、マッチングパターンを用いた照射領域の位置合わせを行なうので、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００７４】
さらに、プラズマ型イオン源を備える集束イオンビーム鏡筒１４のように他の集束イオンビーム鏡筒に比べて集束イオンビームの分解能が低い場合であっても、電子ビームによるアライメントマークを用いた位置合わせによって所望の精度を確保することができる。すなわち集束イオンビームによるアライメントマークを用いた位置合わせが困難な場合であっても、電子ビームによってアライメントマークを用いた位置合わせを精度良く行なうことができる。また、照射ビーム電流量の大きいプラズマ型イオン源を備える集束イオンビーム鏡筒１４を用いる場合であっても加工領域設定の際の試料Ｓへのダメージを軽減することができる。
【００７５】
以下、上述した第２の実施形態の第１の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態において、制御部２１は、複数の加工対象物が存在する場合に、上述したステップＳ２１〜ステップＳ２５の動作を、複数の加工対象物のうちの何れか１つに対して実行した後に、ステップＳ２６以降の動作を実行してもよい。この場合、制御部２１は、電子ビームによる画像データにおけるアライメントマークを用いた位置合わせと、集束イオンビームによる画像データにおけるオフセット情報を用いた位置合わせとを、複数の加工対象物の各々に繰り返し行なう。これにより制御部２１は、相互のプロセスの照射領域に対する相対位置の情報が既知ではない場合であっても、精度の良い位置合わせを行なうことができる。
【００７６】
また、制御部２１は、上述したステップＳ２１〜ステップＳ２５の動作を、複数の加工対象物の全てに対して実行した後に、ステップＳ２６以降の動作を実行してもよい。この場合、制御部２１は、電子ビームによる画像データにおけるアライメントマークを用いた位置合わせと、集束イオンビームによる画像データにおけるオフセット情報を用いた位置合わせとを、各一度だけ行なう。これにより制御部２１は、電子ビームおよび集束イオンビームの複数のプロセス毎にステージ１２の駆動と位置合わせとを行なう場合に比べて、全体的な作業時間を短縮することができる。
【００７７】
以下、上述した第２の実施形態の第２の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態において、制御部２１は、倍率が異なる２つの画像データを用いて第１および第２のパターンマッチングを行なうとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、倍率が異なる３つ以上の画像データを用いて３つ以上のパターンマッチングを行なってもよい。制御部２１は、複数の異なる倍率の画像データの各々においてパターンマッチングを行なう際に、画像データの倍率を順次増大させつつ、異なるマッチングパターンを用いて照射領域の位置合わせを行なう。
これにより制御部２１は、集束イオンビームによる複数の異なる倍率の画像データにおいて、所定倍率未満でのマッチングパターンとは異なる複数の他のマッチングパターンを用いて照射領域の位置合わせを行なうので、位置合わせの精度を向上させることができる。さらに、複数の画像データの倍率を順次増大させつつ、各画像データで異なるマッチングパターンを用いて照射領域の位置合わせを行なうので、パターンマッチングの作業性を向上させることができ、照射領域の位置合わせ精度を容易に増大させることができる。
【００７８】
以下、上述した第２の実施形態の第３の変形例について説明する。
上述した第２の実施形態において、制御部２１は、倍率が異なる２つの画像データに異なるマッチングパターンを用いるとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、複数の異なる倍率の画像データの各々においてパターンマッチングを行なう際に、共通のマッチングパターンを用いてもよい。制御部２１は、複数の画像データの倍率を順次増大させることによって、マッチングパターンが不変であっても認識精度を向上させることができる。
【００７９】
以下、上述した第１の実施形態および第２の実施形態の他の変形例（第４の変形例）について説明する。
上述した第１の実施形態および第２の実施形態において、制御部２１は、集束イオンビームの照射に先立って、加工対象物を保護するために、電子ビームの照射によって視野中心の加工対象物にデポジション膜を形成するとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、加工対象物を保護するためのデポジション膜に加えて、照射領域の位置合わせに用いるレファレンスマークとしてのデポジション膜を形成してもよい。先ず、制御部２１は、図５に示すように、電子ビームの照射により生成した画像データにおいて、アライメントマークの認識およびパターンマッチングの処理によって加工対象物Ｂの位置を認識する（ステップＳ４１）。
【００８０】
次に、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置に対して、所定の第１方向（例えば、Ｙ軸方向またはＸ軸方向）の同一位置かつ第１方向に直交する第２方向（例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の異なる位置に、レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅを形成する（ステップＳ４２）。制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を含む照射領域に対し、視野領域内における照射領域以外の所定領域に所定時間以内に亘って電子ビームを照射しつつガス供給部１７によってガスを供給することによって、照射領域の位置合わせに用いるデポジション膜Ｅを形成する。制御部２１は、デポジション膜Ｅの位置と加工対象物Ｂの位置との相対位置関係を記憶する。制御部２１は、デポジション膜Ｅを形成する所定時間を、照射領域の位置合わせに必要とされる所望の位置精度に対して電子ビームのドリフトが無視できる時間（例えば、数秒など）としている。電子ビームによるデポジション膜の形成は集束イオンビームによるデポジション膜の形成よりも時間がかかるため、広範囲にデポジション膜を形成すると加工時間がかかり、ドリフトの影響を受け正確な位置にデポジション膜を形成することができない。レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅは短時間で形成することができるため、正確な位置にマーク形成することができるため、位置合わせの精度を高めることができる。
【００８１】
次に、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を含む照射領域に電子ビームを照射しつつガス供給部１７によってガスを供給することによってデポジション膜Ｄを形成する（ステップＳ４３）。
【００８２】
次に、制御部２１は、集束イオンビームの照射により生成した画像データにおいて、レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅを認識し、既知であるデポジション膜Ｅと加工対象物Ｂとの相対位置関係を用いて照射領域の位置合わせを行なう。制御部２１は、デポジション膜Ｅの位置を介して認識した加工対象物Ｂの位置に基づき、加工対象物Ｂの位置にエッチング加工用の所定の照射枠Ｆを設定し、集束イオンビームの照射によって所定のエッチング加工を行なう（ステップＳ４４）。そして、制御部２１は、一連の処理を終了させる。
【００８３】
この第４の変形例によれば、デポジション膜Ｄによって加工対象物Ｂが保護されるように被覆される場合であっても、集束イオンビームの照射による加工精度を確保することができる。さらに、電子ビームの照射によってデポジション膜Ｅを形成する際の時間を、電子ビームのドリフトを無視できる所定時間以内とすることにより、位置合わせの精度を所望に確保することができる。
【００８４】
なお、この第４の変形例において、制御部２１は、レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅを第２方向に伸びる形状（例えば、線状または所定幅の長方形状など）としてもよい。この場合には、第１方向（例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の位置精度を向上させることができる。例えば、試料Ｓから透過型電子顕微鏡による透過観察用の薄片試料を形成する場合に、薄片試料を薄片化している方向を第１方向に一致させることにより、薄片試料の加工精度を向上させることができる。
さらに、この第４の変形例において、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を視野中心に位置合わせしてもよい。この場合には、電子ビームおよび集束イオンビームの各々により生成される画像データの倍率の精度が中心位置からの距離に応じて低下する場合であっても、位置精度の劣化を抑制することができる。
【００８５】
なお、この第４の変形例において、制御部２１は、レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅに限らず、例えばパターンマッチングに用いるマッチングパターンとしてのデポジション膜を形成してもよい。
制御部２１は、第５の変形例において、図６に示すように、電子ビームの照射により生成した画像データにおいて、アライメントマークの認識およびパターンマッチングの処理によって加工対象物Ｂの位置を認識する（ステップＳ５１）。
【００８６】
次に、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を含む照射領域に対し、視野領域内における照射領域以外の所定領域に、パターンマッチングに用いるマッチングパターンとしてのデポジション膜Ｇを形成する（ステップＳ５２）。制御部２１は、デポジション膜Ｇの位置と加工対象物Ｂの位置との相対位置関係を記憶するとともに、デポジション膜Ｇの位置を含む領域をマッチングパターンＨとして設定する。制御部２１は、デポジション膜Ｇを形成する所定時間を、照射領域の位置合わせに必要とされる所望の位置精度に対して電子ビームのドリフトが無視できる時間としている。
【００８７】
次に、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を含む照射領域に電子ビームを照射しつつガス供給部１７によってガスを供給することによってデポジション膜Ｄを形成する（ステップＳ５３）。
【００８８】
次に、制御部２１は、集束イオンビームの照射により生成した画像データにおいて、デポジション膜Ｇを含むマッチングパターンＨを用いてパターンマッチングを行なう。制御部２１は、既知であるマッチングパターンＨと加工対象物Ｂとの相対位置関係を用いて、加工対象物Ｂの位置を認識する。制御部２１は、マッチングパターンＨの位置を介して認識した加工対象物Ｂの位置に基づき、加工対象物Ｂの位置にエッチング加工用の所定の照射枠Ｆを設定し、集束イオンビームの照射によって所定のエッチング加工を行なう（ステップＳ５４）。そして、制御部２１は、一連の処理を終了させる。
【００８９】
この第５の変形例によれば、デポジション膜Ｄによって加工対象物Ｂが保護されるように被覆される場合であっても、集束イオンビームの照射による加工精度を確保することができる。さらに、電子ビームの照射によってデポジション膜Ｇを形成する際の時間を、電子ビームのドリフトを無視できる所定時間以内とすることにより、位置合わせの精度を所望に確保することができる。
この第５の変形例において、制御部２１は、マッチングパターンＨとしてのデポジション膜Ｇを第１方向および第２方向に伸びる形状（例えば、クロス形状など）とすることにより、第１方向および第２方向（例えば、Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の位置精度を向上させることができる。
さらに、この第５の変形例において、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を視野中心に位置合わせしてもよい。この場合には、電子ビームおよび集束イオンビームの各々により生成される画像データの倍率の精度が中心位置からの距離に応じて低下する場合であっても、位置精度の劣化を抑制することができる。
【００９０】
以下、上述した第１の実施形態および第２の実施形態の他の変形例（第６の変形例）について説明する。
上述した第１の実施形態および第２の実施形態において、制御部２１は、電子ビームの照射により生成した画像データにおいて、アライメントマークの認識およびパターンマッチングの処理によって加工対象物の位置を認識するとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、電子ビームのエネルギーを所定エネルギー以上に増大させることによって、侵入長の大きい電子ビームで試料Ｓの内部の目標対象物を認識して、この目標対象物の位置を基準として試料Ｓの表面に位置合わせ用のデポジション膜Ｅ（またはデポジション膜Ｇ）を形成してもよい。
【００９１】
先ず、制御部２１は、図７に示すように、所定エネルギー以上（例えば、１０ｋｅＶなど）の電子ビームの照射により生成した画像データにおいて、試料Ｓの内部の目標対象物Ｋを認識する（ステップＳ６１、ステップＳ６２）。
【００９２】
次に、制御部２１は、試料Ｓの内部の目標対象物Ｋの位置に対して、試料Ｓの表面上において、集束イオンビームの照射によるエッチング加工用の照射枠の一辺が加工により形成される断面に対応する場合において、少なくとも断面の延長線上に断面に平行な方向を長手方向とするデポジション膜Ｅをレファレンスマークとして形成する（ステップＳ６３）。制御部２１は、視野領域内における照射領域以外の所定領域に所定時間以内に亘って電子ビームを照射しつつガス供給部１７によってガスを供給することによって、デポジション膜Ｅを形成する。制御部２１は、デポジション膜Ｅの位置と目標対象物の位置との相対位置関係を記憶する。制御部２１は、デポジション膜Ｅを形成する所定時間を、照射領域の位置合わせに必要とされる所望の位置精度に対して電子ビームのドリフトが無視できる時間としている。
【００９３】
次に、制御部２１は、集束イオンビームの照射により生成した画像データにおいて、レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅを画像認識し、既知であるデポジション膜Ｅと目標対象物との相対位置関係を用いて照射領域の位置合わせを行なう（ステップＳ６４）。
次に、制御部２１は、デポジション膜Ｅの位置を介して認識した目標対象物の位置に基づき、エッチング加工用の所定の照射枠Ｆを設定し、集束イオンビームの照射によって所定のエッチング加工を行なう（ステップＳ６５）。そして、制御部２１は、一連の処理を終了させる。
【００９４】
この第６の変形例によれば、試料Ｓの表面に適宜のマークやパターンが存在しない場合、または試料Ｓの表面のマークやパターンでは所望の位置精度を確保することができない場合などであっても、位置合わせの精度を所望に確保することができる。また、断面の延長線上にマークを形成するため、断面の位置を正確に設定することができる。
なお、この第６の変形例において、制御部２１は、レファレンスマークとしてのデポジション膜Ｅに限らず、パターンマッチングに用いるマッチングパターンとしてのデポジション膜Ｇを形成してもよい。
【００９５】
以下、上述した第１の実施形態および第２の実施形態の他の変形例（第７の変形例）について説明する。
上述した第１の実施形態および第２の実施形態の第５の変形例において、制御部２１は、加工対象物Ｂの位置を含む照射領域に対し、視野領域内における照射領域以外の所定領域に、マッチングパターンとしてのデポジション膜Ｇを形成するとしたが、これに限定されない。
制御部２１は、電子ビームの照射によって各種のデポジション膜が形成される前の状態において加工対象物Ｂの位置を含む照射領域に、電子ビームおよび集束イオンビームの各々に共通のマッチングパターンを設定してもよい。制御部２１は、電子ビームの照射によって照射領域にデポジション膜が形成される場合であっても、集束イオンビームの画像データに対するパターンマッチングにおいて所望のマッチング精度を確保することができる。これにより、集束イオンビームの照射時に新たなマッチングパターンを用いる場合に比べて、作業効率を向上させることができる。
【００９６】
以下、上述した第１の実施形態および第２の実施形態の他の変形例（第８の変形例）について説明する。
上述した第１の実施形態および第２の実施形態において、制御部２１は、電子ビームによる画像データにおいて目標対象物を自動的に認識することができない場合に、手動モードへの切り替えを表示または音などによって報知してもよい。制御部２１は、手動モードにおいて、操作者の手動によりレファレンスマークまたはマッチングパターンを設定することを指示する。
【００９７】
なお、上述した実施形態では、制御部２１は、ソフトウェア機能部、またはＬＳＩなどのハードウェア機能部であってもよい。
【００９８】
なお、上記の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９９】
１０…荷電粒子ビーム装置、１１…試料室、１２…ステージ、１３…駆動機構（駆動部）、１４…集束イオンビーム鏡筒（イオンビーム鏡筒）、１５…電子ビーム鏡筒、１６…検出器、１７…ガス供給部、２０…表示装置、２１…制御部（画像データ生成部、制御部）、２２…入力デバイス
【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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