(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、ＦＩＢ鏡筒とＳＥＭ鏡筒を備えたシステムにおいて、ＦＩＢ加工をリアルタイムでＳＥＭ観察する際に、ＦＩＢによる励起二次電子の影響がＳＥＭ画像中でノイズとして出ないようなシステムを提供することにある。【解決手段】  本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における画像ノイズ除去方法は、ＳＥＭ２の走査周期をＦＩＢ１のそれと同期させるなどしてＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号がＳＥＭ画像の画素に影響しないようにし、使用するＦＩＢ電流値に対してＳＥＭ電流を最適化することにより重畳するＦＩＢ励起二次電子のＳＥＭ像への影響を少なくした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＥＭの１ドット照射時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整することにより、ＦＩＢブランキング期間ノイズをＳＥＭ画像から排除するようにしたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における画像ノイズ除去方法。
【請求項２】
ＳＥＭの１ライン走査時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整することにより、ＦＩＢブランキング期間ノイズをＳＥＭ画像から排除するようにしたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における画像ノイズ除去方法。
【請求項３】
ＳＥＭの１フレーム走査時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整することにより、ＦＩＢブランキング期間ノイズをＳＥＭ画像から排除するようにしたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における画像ノイズ除去方法。
【請求項４】
ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号レベル変化を検出してその値を記憶する手段と、ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号に前記記憶したレベル変化分を重畳させる手段とを備えることにより、ＦＩＢブランキング期間ノイズを画像より除去する機能を備えたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置。
【請求項５】
ＳＥＭ画像を複数枚取得して記憶する手段と１枚のＳＥＭ画像中のＦＩＢブランキング期間ノイズ領域を抽出する手段と、その領域の画像情報を他のＳＥＭ画像から切り出す手段と、該切り出した画像情報で前記ＦＩＢブランキング期間ノイズ領域の画像情報を置換する手段とを備えることにより、画像中のＦＩＢブランキング期間ノイズを画像より除去する機能を備えたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置。
【請求項６】
試料の種類毎にＳＥＭ電流／ＦＩＢ電流比値に対するＳＥＭ分解能特性と，荷電粒子照射によるチャージアップ特性と，ＦＩＢノイズ特性とを予め試験して蓄積したデータから得たＦＩＢ電流に対する最適ＳＥＭ電流値データを蓄積した記憶媒体と、試料の特定情報，ＦＩＢの電流値が設定入力されると前記記憶媒体の情報に基づいてＳＥＭの最適電流値を割り出す手段とを備えることにより、前記条件設定を受けると前記記憶媒体にアクセスしてその条件下での最適ＳＥＭ電流値を読み出して、それをＳＥＭに自動的に設定する機能を備えたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置。
【請求項７】
試料の種類毎にＳＥＭ走査速度／ＦＩＢ走査速度比に対するＳＥＭ像へのＦＩＢノイズ特性を予め試験して蓄積したデータから得たＦＩＢ走査速度に対する最適ＳＥＭ走査速度を蓄積した記憶媒体と、試料の特定情報，ＦＩＢの走査速度が設定入力されると前記記憶媒体の情報に基づいてＳＥＭの最適走査速度を割り出す手段とを備えることにより、前記条件設定を受けると前記記憶媒体にアクセスして、ＦＩＢの走査速度に応じてその条件下での最適なＳＥＭ走査速度を読み出して、それをＳＥＭに自動的に設定する機能を備えたＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置。
【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装置（ＦＩＢ）による加工をしながらリアルタイムで走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察をすることができる複合装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＩＢ装置によってエッチング加工やＣＶＤ加工を行うに際して、試料の加工状態を観察するため、電子鏡筒を別個備えるようにしてＳＥＭによる観察機能を持たせた、所謂ダブル鏡筒型のＦＩＢシステムは既に公知である。ＦＩＢ装置はエッチング加工やＣＶＤ加工を行う機能に加え、イオン照射によって試料表面から放出される電子やイオンといった二次荷電粒子を検出し、その検出量を照射位置に対向させて画像化するイオン顕微鏡としての機能を備えている。従来のＦＩＢ装置は半導体ウエハやＬＳＩデバイス等の所望箇所の断面構造を観察したというニーズに対しては、試料表面上方からのＦＩＢ照射によるエッチング加工で穴空け加工を行い、試料ステージを傾斜させてその断面を観察するという形態で使用されてきた。しかしこの場合、加工してはその加工状態を観察するという作業を繰り返しながら進めなければならない。加工と観察はＦＩＢの照射角を変えなければならずその都度試料ステージを動かさなければならない。そのため、加工と顕微鏡観察は別のビーム照射で行うように、即ち２つの鏡筒を試料面に対し角度を異ならせて配置して一方で加工を他方で顕微鏡観察を行わせるシステムが提示された。その基本構成は図９に示すようにＦＩＢ鏡筒１とＳＥＭ鏡筒２が角度を異ならせて真空に引かれたチャンバー３内の試料ステージに対して据えられており、各鏡筒にはビーム照射を切替制御するためのブランキング電極が設けられ、更に試料ステージ近傍に二次電子検出器４が設置されている。例えば特許文献１に示された断面加工観察装置は加工角度（通常、水平）と観察角度（45度から60度位）を何回か往復せねばならず操作が煩わしいこと、試料の移動に伴う機械的誤差、また加工中は断面が見えないので、微小な異物や異常形状を見逃す危険があることなどの問題点を解決することを課題としたものである。その発明は上記した課題解決のため、試料面を走査照射するイオンビーム照射系と電子ビーム照射系、各ビーム照射時に試料から放出される２次電子を捕らえる検出器、上記検出器の出力を表示する像表示装置、および、ビーム切換器とを備えたものであり、上記イオンビーム照射系と上記電子ビーム照射系は互いにその照射軸を90度または90度より狭い角度に配置され、試料上の同一点にイオンビームおよび電子ビームを走査照射できるように、同一試料室に装着されている。図７のＡはＳＥＭの電子ビームをブランクし、ＦＩＢを試料に照射している態様であり、図７のＢはＦＩＢをブランクし、ＳＥＭの電子ビームを試料に照射している態様である。このように上記ビーム切換器は、上記イオンビームと電子ビームとを交互に切換えるものであり、上記像表示装置は、上記切換器の切換え動作に応じて上記検出器の出力を試料表面像および断面加工像として表示する。
【０００３】
上記したダブル鏡筒型のＦＩＢシステムによれば、加工時と顕微鏡観察時に試料ステージの傾斜移動を行う必要が無く、従来のような操作が煩わしいこと、試料の移動に伴う機械的誤差の点で有利となったのであるが、ＦＩＢによる加工中にＳＥＭによって断面観察を行おうとするとＳＥＭ検出信号の中にＦＩＢ照射に伴う二次電子が混入しノイズとなる。即ちこの現象は例えば断面観察のためＦＩＢエッチングによって矩形の穴を空けようとした場合、その矩形領域に対しＦＩＢをラスター状に走査させて加工する。そのビーム照射により試料面から放出される二次電子が二次電子検出器によって検出される。この信号波形は図８にＦＩＢ信号として示すようにビーム照射位置に対応して変化する。また顕微鏡像として検出したい電子ビーム照射に伴う二次電子検出信号は図８においてＳＥＭ信号として示されるものである。しかし、ＦＩＢ加工時に並行してＳＥＭ観察をしようとすると二次電子検出信号は先のＦＩＢ信号とＳＥＭ信号が重畳し、図８にＦＩＢ・ＳＥＭ同時照射時の信号として示すようになって画像がノイズで乱れてしまう。
【特許文献１】特開平２−１２３７４９号公報  「断面加工観察装置」  平成２年５月１１日公開、第２頁、図３。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明が解決しようとする課題は、ＦＩＢ鏡筒とＳＥＭ鏡筒を備えたシステムにおいて、ＦＩＢ加工を実行している過程をリアルタイムでＳＥＭ観察する際に、ＦＩＢ照射によって励起される二次電子の影響がＳＥＭ画像中でノイズとして出ないようなシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における画像ノイズ除去方法は、ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号がＳＥＭ画像の画素に影響しない手法を採るもので、ＳＥＭの１ドット照射時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整するか、ＳＥＭの１ライン走査時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整するか、ＳＥＭの１フレーム走査時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整することにより、ＦＩＢブランキング期間ノイズをＳＥＭ画像から排除するようにした。
【０００６】
本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号レベル変化を検出してその値を記憶する手段と、ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号に前記記憶したレベル変化分を重畳させる手段とを備えることにより、ＦＩＢブランキング期間ノイズを画像より除去する機能を備えるようにした。
【０００７】
本発明の他のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、ＳＥＭ画像を複数枚取得して記憶する手段と１枚のＳＥＭ画像中のＦＩＢブランキング期間ノイズ領域を抽出する手段と、その領域の画像情報を他のＳＥＭ画像から切り出す手段と、該切り出した画像情報で前記ＦＩＢブランキング期間ノイズ領域の画像情報を置換する手段とを備えることにより、画像中のＦＩＢブランキング期間ノイズを画像より除去する機能を備えるようにした。
【０００８】
更に異なる本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、試料の種類毎にＳＥＭ電流／ＦＩＢ電流値に対するＳＥＭ分解能特性と，荷電粒子照射によるチャージアップ特性と，ＦＩＢノイズ特性とを予め試験して得た最適電流比値データを蓄積した記憶媒体と、試料の特定情報，ＦＩＢの電流値と走査速度及びＳＥＭの走査速度情報が設定入力されると前記記憶媒体の情報に基づいてＳＥＭの最適電流値を割り出す手段とを備えることにより、前記条件設定を受けるとＦＩＢノイズを低くする電子ビーム電流値を割り出してそれをＳＥＭに自動的に設定する機能を備えるようにした。
【０００９】
更に異なる本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、試料の種類毎にＳＥＭ走査速度／ＦＩＢ走査速度に対するＳＥＭ像へのＦＩＢノイズ特性を予め試験して得た最適速度比データを蓄積した記憶媒体と、試料の特定情報，ＦＩＢの走査速度情報が設定入力されると前記記憶媒体の情報に基づいてＳＥＭの最適走査速度を割り出す手段とを備えることにより、前記条件設定を受けるとＦＩＢノイズを低くするＳＥＭの走査速度を割り出してそれをＳＥＭに自動的に設定する機能を備えるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における画像ノイズ除去方法は、ＳＥＭの１ドット照射時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整するようにしたので、ＦＩＢブランキング期間ノイズはＳＥＭ画像の各画素上に等しく重畳しその影響は除去できる。
【００１１】
また、本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における他の画像ノイズ除去方法は、ＳＥＭの１ライン走査時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整するようにしたので、ＦＩＢブランキング期間ノイズはＳＥＭのブランキング期間と同期することになり、ＦＩＢブランキング期間ノイズはＳＥＭ画像に現れることがない。
【００１２】
また、本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における他の画像ノイズ除去方法は、ＳＥＭの１フレーム走査時間をＦＩＢの１ライン走査時間に調整するようにしたものであるから、ＦＩＢブランキング期間ノイズはＳＥＭ画像の垂直帰線期間と同期することになり、ＦＩＢブランキング期間ノイズはＳＥＭ画像に現れることがない。
【００１３】
本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号レベル変化を検出してその値を記憶する手段と、ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号に前記記憶したレベル変化分を重畳させる手段とを備えたものであるから、ＦＩＢブランキング期間に欠落するＦＩＢによって放出される二次電子分を加えることができ、ノイズを画像より効果的に除去できる。
【００１４】
また、本発明の他のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、ＳＥＭ画像を複数枚取得して記憶する手段と１枚のＳＥＭ画像中のＦＩＢブランキング期間ノイズ領域を抽出する手段と、その領域の画像情報を他のＳＥＭ画像から切り出す手段と、該切り出した画像情報で前記ＦＩＢブランキング期間ノイズ領域の画像情報を置換する手段とを備えたものであるから、１枚のＳＥＭ画像中のＦＩＢブランキング期間ノイズをその領域がノイズとなっていない他の画像より切り取って合成することができ、ノイズを画像より効果的に除去できる。
【００１５】
更に異なる本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、試料の種類毎にＳＥＭ電流／ＦＩＢ電流値に対するＳＥＭ分解能特性と，荷電粒子照射によるチャージアップ特性と，ＦＩＢノイズ特性とを予め試験して得た最適電流比値データを蓄積した記憶媒体と、試料の特定情報，ＦＩＢの電流値と走査速度及びＳＥＭの走査速度情報が設定入力されると前記記憶媒体の情報に基づいてＳＥＭの最適電流値を割り出す手段とを備えるものであるから、前記条件設定がシステム上で入力されるデータベースに基づいてＦＩＢノイズを低くすると共に分解能をそれ程落とすことのなく、かつ、チャージアップを比較的低く押さえた最適な電子ビーム電流値を割り出すことができ、それをＳＥＭに自動的に設定して最適な画像を得ることができる。
【００１６】
更に異なる本発明のＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置は、試料の種類毎にＳＥＭ走査速度／ＦＩＢ走査速度に対するＳＥＭ像におけるＦＩＢノイズ特性とを予め試験して得た最適走査速度比値データを蓄積した記憶媒体と、試料の特定情報，ＦＩＢの走査速度が設定入力されると前記記憶媒体の情報に基づいてＳＥＭの最適走査速度を割り出す手段とを備えるものであるから、前記条件設定がシステム上で入力されるデータベースに基づいてＦＩＢノイズを低くするＳＥＭの走査速度を割り出すことができ、それをＳＥＭに自動的に設定して効果的に画像ノイズを少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ＦＩＢ装置を稼働中にＳＥＭ観察を行うとＳＥＭ画像中にＦＩＢ照射による二次電子がノイズとして混入する問題について、その周辺の現象を検討する。断面観察のためＦＩＢエッチングによって矩形の穴を空けようと、その矩形領域に対しＦＩＢをラスター状に走査させて加工し、その領域の様子をＳＥＭで観察しようとした場合、ＳＥＭ画像中に周期的に横縞のノイズが現れることがある。本発明者等はこのノイズ現象はＳＥＭの１フレーム走査期間中にＦＩＢの水平帰線期間が入り、その際のＦＩＢのブランキングに起因するものとの知見を得た。ＳＥＭにせよ、走査型イオン顕微鏡（ＳＩＭ）にせよ走査型荷電粒子顕微鏡は観察領域に対しラスター状にビーム走査が行われ、ビーム照射の際に励起される二次電子を検出し、その検出レベルを画素の輝度としビーム照射位置に対応させて画像化させるものである。したがって、各水平走査においては図６の上段に示されるように顕微鏡の偏向装置に水平走査信号が印加され、水平走査期間と元に戻される帰線期間とが繰り返される。荷電粒子ビームは水平走査期間においては試料面に照射され、帰線期間においては遮断されるため、二次電子は図の下段に示すように水平走査期間では検出されるが帰線期間では検出されない。そして水平走査期間に検出された検出信号によって顕微鏡画像が作られる。すべての水平ラインについて走査（１フレーム走査）が終了すると最下行の末端から最上行の一端にビーム照射位置が跳んで移動する。それが垂直帰線期間であり、この際にもビームの照射は遮断される。
【００１８】
ＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置においてはＦＩＢ鏡筒とＳＥＭ鏡筒はそれぞれに独立して上記のようなビーム走査を行っている。ＦＩＢの１フレーム走査が図２のａに示すような周期で行われ、ＳＥＭの電子ビームが図２のｃに示すような周期で行われていたとすると、ＦＩＢ照射によって励起される二次電子量は図２のｂに示すようになり、走査期間で検出されるが帰線期間では検出されない。これに対し電子ビーム照射によって励起される二次電子量は図２のｄに示すようになって、走査期間で検出されるが帰線期間では検出されない点で同様であるが、それぞれの周期が異なるためこの場合ＳＥＭの１フレーム走査中には２回のＦＩＢ垂直帰線期間を含むことになる。この際の二次電子検出器は図２のｅに示すようにＦＩＢ励起の二次電子と電子ビーム励起の二次電子とを検出することになる。ＦＩＢの帰線期間にはＦＩＢ照射がブランクされるため、その期間はその分の信号レベルが下がることになってＳＥＭ画像中には暗い２本の横縞が現れることになる。これはＳＥＭとＦＩＢの走査周期と撮像タイミングによって縞の本数と位置は変わってくる。
【００１９】
ここでは、ＳＥＭとＦＩＢの１フレーム周期の問題として説明したが、実際は各ライン走査においても同様の現象が生じている。すなわち、ＳＥＭ画像の１ライン中には数カ所で暗い領域が含まれることになる。ただし、次のラインにおいては一般には水平方向に異なる位置にその暗い領域が来ることになるためはっきりした縞模様として現れることはない。全体的に散らされた画像ノイズとして画質を劣化させることになる。
【００２０】
本発明はこのＦＩＢのブランキング期間に変化する二次電子検出量の変動がＳＥＭ画像上において影響しないようにすることで、この問題の解決を図ったのである。その第１の手法はこの原因がＦＩＢとＳＥＭの走査周期が異なることに起因することを勘案し、双方の走査周期を同じとし同期させてしまえば互いの帰線期間が常に一致し、走査期間中だけの情報を用いている画像中に他方のブランキング期間が入り込むことはないということに想到した。図３に示すように図３のａのようにＦＩＢ走査が行われ、それに同期してＳＥＭの走査が図３のｃに示すように行われる。するとＦＩＢによる励起二次電子信号は図３のｂに示すようになり、ＳＥＭの電子ビームによる励起二次電子信号は図３のｄに示すようになる。したがって、二次電子検出器の検出する信号は図３のｅのようになり、画像ノイズが現れることはない。
【００２１】
この互いの走査周期を調整することでＳＥＭ画像中にＦＩＢブランキング期間のノイズが入らないようにする本発明の手法の具体化は上記した完全一致の例に限らず下の表１に示すような３つの態様がある。
【００２２】
表１  ＦＩＢ／ＳＥＭ走査周期の条件
ＳＥＭ                          ＦＩＢ
（１）        １Ｄｏｔ時間          ＝        １Ｌｉｎｅ周期
（２）        １Ｌｉｎｅ周期        ＝        １Ｌｉｎｅ周期
（３）        １Ｆｒａｍｅ周期      ＝        １Ｌｉｎｅ周期
上記した完全一致の例は（２）に相当する。
【００２３】
表１の（１）は、ＳＥＭ走査において電子ビームが１ドットに滞留している期間にＦＩＢの１ラインの走査期間を合わせるものである。この場合、ＳＥＭ画像取得期間中にＦＩＢのブランキング期間が含まれるのであるが、どのピクセル中にも等しくＦＩＢブランキング期間が影響することとなり、画像上のノイズとはならないのである。
【００２４】
表１の（３）は、ＳＥＭの１フレーム周期とＦＩＢの１ライン周期とを合わせるもので、この場合はＳＥＭ走査周期とＦＩＢ走査周期とを完全一致させた上記の例と同様に、ＳＥＭ画像取得期間中にＦＩＢのブランキング期間が含まれないものとなる。したがって、ＦＩＢブランキングノイズが画像上のノイズとはならないのである。ＦＩＢによる加工をＳＥＭによって観察するということが多いこのＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置において、ＦＩＢ走査周期は加工条件により決まるため、ＳＥＭ走査周期は観察したい像質、条件に応じて以上の三様態から選択できる。
【００２５】
ＦＩＢブランキングノイズを除去する本発明の第２の手法は、ブランキング期間ノイズが規則性をもって現れることに着目し信号処理の形でノイズ補償を施そうというものである。ＦＩＢ励起二次電子信号はＦＩＢの走査期間において独自波形をもち、帰線期間においてイオン照射が遮断されるため０となる。このような信号が二次電子検出器ではＳＥＭ励起二次電子と共に検出されるため、図２のｅから明らかなようにＳＥＭ画像には２箇所信号レベルがＦＩＢの遮断に対応する所定量だけ低くなって現れる。すなわち、このノイズがＦＩＢブランキング期間になされるＦＩＢ遮断による励起二次電子の減少分に相当するというという事実を踏まえ、このＦＩＢブランキング期間の二次電子検出器の信号にこの減少分をバイアス成分として付加するという信号処理を施すことでこの第２の手法を実現する。ＦＩＢブランキング期間の二次電子検出信号にはＳＥＭの信号は検出されているのでそれにＦＩＢブランキングに相当する信号をバイアス成分として重畳させることで、そのＳＥＭの信号は画像信号として有効に生かされる。
【００２６】
次に、ＦＩＢブランキングノイズを除去する本発明の第３の手法について説明する。ＳＥＭの走査周期とＦＩＢの走査周期が異なっている状態では、ＳＥＭ画像中に現れるＦＩＢブランキングノイズは複数回走査して得た複数のＳＥＭフレーム画像では一般にその位置を異にしている。本発明の第３の手法は、この事実に着目したもので、１枚のＳＥＭ画像中でＦＩＢブランキングノイズが現れた領域をカットし、ＦＩＢブランキングノイズが別の領域に現れてその領域ついてはノイズがでていない他のＳＥＭ画像からその領域の画像情報を抽出し、カットした元の情報に置き換えてＦＩＢブランキングノイズが現れていない１枚のＳＥＭ画像を合成するという手法である。ＦＩＢブランキングノイズは必ずＦＩＢの帰線期間におこるものであるから、そのＦＩＢ側の走査タイミングを検知してそのタイミングにおけるＳＥＭ側電子ビームの照射位置を特定することができる。その領域の画像信号をＦＩＢ帰線期間にあたっていない他のＳＥＭ画像の画像情報で置換する。領域の特定は機械上で容易に実施できる。
【００２７】
さて、本発明の上記の手法によりＳＥＭ画像におけるＦＩＢブランキングノイズへの対策を講じることができたのであるが、ＳＥＭ観察中には同時並行してＦＩＢの照射がなされているため、二次電子検出器は双方の励起二次電子を共に検出することとなり、必然的にＳＥＭ観察画像信号にはＦＩＢ励起の二次電子情報が重畳されている。これもＳＥＭ画像からみると画像ノイズということになる。このＳＥＭの電子ビームによる励起二次電子とＦＩＢによる励起二次電子の生成効率について検討すると、図４のＡにグラフで示すようであった。このグラフは試料としてＳi(100)を用いたときの、一次電子ビームによる二次電子とガリウムイオン１次ビームによる二次電子の生成効率を示したものである。電子ビームの場合２ｋeＶ程度の低エネルギーでは0.8程度であるが、10ｋeＶでは0.55程度、15ｋeＶでは0.5程度となり、30ｋeＶ以下では0.45程度となって一定値に収まるのであるが、ＦＩＢの方は５ｋeＶでは１程度の値を示し、20ｋeＶでは1.64程度、30ｋeＶでは2.1程度そして40ｋeＶでは2.5程度の値となって、ほぼ線形に単調増加傾向を示す。このことから、同じ明るさの画像を得るためには電子ビームの場合ガリウムイオンビームより２倍以上の電流が必要であることが分かる。
【００２８】
また、図４のＢにＳＥＭにおける電流値と画像分解能との関係をグラフに示した。このグラフから分かるようにビーム電流がある値までは大きな変化はないがその値を超えると二次曲線的にビーム径が大きくなる傾向を示しており、ビーム電流を大きくとると分解能が悪くなることが分かる。電流を大きくすると試料面のチャージ現象が起こることも勘案すると電子ビームの電流値はあまり大きくできない。
【００２９】
これらの現象傾向を踏まえるとＳＥＭ電流／ＦＩＢ電流比の最適値は図５のように概念的に捉えることができる。すなわち、ＳＥＭ画像上でノイズとなるＦＩＢの影響を少なくするには基本的にＳＥＭ電流をＦＩＢ電流に対して大きくすればよいのであるが、ＳＥＭ分解能はこの電流比が高くなるにつれ悪化する傾向にある。そして、チャージアップの問題はある値まで低くなって最適値を示しそれを越えるとまた悪化傾向を示している。これらの諸現象を勘案するとＳＥＭ電流をＦＩＢ電流の２〜３倍に設定するのが好ましいという目安となる。
【００３０】
さて、この種のＳＥＭ／ＦＩＢ複合装置は、ＦＩＢで加工を行いその様子をＳＥＭで観察するという使われ方が一般的である。そこで、実際にＳＥＭ電流／ＦＩＢ電流比を決定する場合、行おうとする加工に適したＦＩＢの設定を行い、その加工の状態をＳＥＭで観察する際にそのＳＥＭ画像上にＦＩＢに起因するノイズの影響を少なくできるＳＥＭ設定を行うことになる。本発明ではＦＩＢの電流条件毎に最適なＳＥＭ電流となるようにＳＥＭの設定条件を割り当てるように支援するシステムを提供する。
【００３１】
まず対象となる試料の種類毎にＳＥＭ電流／ＦＩＢ電流比値に対するＳＥＭ分解能特性と，荷電粒子照射によるチャージアップ特性と，ＦＩＢノイズ特性とを予め試験してデータを蓄積しておき、そのデータをもとに使用するＦＩＢ電流値に対する最適ＳＥＭ電流値データを割り出す。本発明の支援システムはＦＩＢ電流値に対する最適ＳＥＭ電流値データを記憶媒体に蓄積しておき、その記憶媒体をコンピュータ内に備えるようにする。試料の特定情報，ＦＩＢの電流値と走査速度及びＳＥＭの走査速度情報が設定入力されると、本発明の支援システムは指定された条件でＦＩＢ装置とＳＥＭ装置を設定するとともに、前記記憶媒体にアクセスしてその条件下での最適ＳＥＭ電流値を読み出して、それをＳＥＭに自動的に設定する。
【００３２】
また同様にＳＥＭ走査速度／ＦＩＢ走査速度比を決定する場合、行おうとする加工に適したＦＩＢの設定を行い、その加工の状態をＳＥＭで観察する際にそのＳＥＭ画像上にＦＩＢに起因するノイズの影響を少なくできるＳＥＭ設定を行うことになる。本発明ではＦＩＢの電流条件毎に最適なＳＥＭ電流となるようにＳＥＭの設定条件を割り当てるように支援するシステムを提供する。
【００３３】
対象となる試料の種類毎にＳＥＭ走査速度／ＦＩＢ走査速度比に対するＳＥＭへのＦＩＢノイズ特性を予め試験してデータを蓄積しておき、そのデータをもとに使用するＦＩＢ走査速度に対する最適ＳＥＭ走査速度値データを割り出す。本発明の支援システムはＦＩＢ走査速度に対する最適ＳＥＭ走査速度値データを記憶媒体に蓄積しておき、その記憶媒体をコンピュータ内に備えるようにする。試料の特定情報，ＦＩＢの走査速度が設定入力されると、本発明の支援システムは指定された条件でＦＩＢ装置とＳＥＭ装置を設定するとともに、前記記憶媒体にアクセスしてその条件下での最適ＳＥＭの走査速度を読み出して、それをＳＥＭに自動的に設定する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の複合装置の基本構成とノイズ除去手法を示す図である。
【図２】ＳＥＭ画像に現れるＦＩＢブランキングノイズを説明する図である。
【図３】ＦＩＢブランキングノイズをＳＥＭ画像から排除する本発明の１手法を説明する図である。
【図４】ＡはＳＥＭとＦＩＢの二次電子生成効率を示す図であり、Ｂは電子ビーム電流とビーム径との関係を説明する図である。
【図５】ＳＥＭ／ＦＩＢ電流比の最適値を模索する条件概念図である。
【図６】走査型荷電粒子顕微鏡のビーム走査と画像情報との関係を説明する図である。
【図７】ブランキング電極でＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置における動作切り替えの態様を説明する図である。
【図８】ＦＩＢ／ＳＥＭ複合装置において電子とイオンを同時照射したときの二次電子検出信号を示す図である。
【図９】従来のＦＩＢ−ＳＥＭ複合装置の基本構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  ＦＩＢ鏡筒                      ２  ＳＥＭ鏡筒
３  チャンバー                      ４  二次電子検出器
５  コンピュータ                    ６  ディスプレイ
８  ＦＩＢ電源                      ９  ＳＥＭ電源
【図１】
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【図２】
2005243368.tif 000004
【図３】
2005243368.tif 000005
【図４】
2005243368.tif 000006
【図５】
2005243368.tif 000007
【図６】
2005243368.tif 000008
【図７】
2005243368.tif 000009
【図８】
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【図９】
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