(57)【要約】【課題】  透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などにおける試料観察を短時間に行える試料作製方法および試料作製装置、ならびにその作製された試料を短時間に観察できる試料観察装置を提供する。【解決手段】  図４（ｄ）に示すように、切欠部６ｂ’の左側に観察用マークＭ３、そして切欠部６ｂ’の右側に観察用マークＭ４が集束イオンビームＩＢによって形成される。観察用マークＭ３は、そのマークＭ３から見て右方向に欠陥部分Ａの断面Ａ０（試料加工部）があることが分かるように、方向線ｍ３”は欠陥部分断面Ａ０の方を指している。一方、加工用マークＭ４は、そのマークＭ４から見て左方向（ｙ方向）に欠陥部分Ａの断面Ａ０があることが分かるように、方向線ｍ４”は欠陥部分断面Ａ０の方を指している。【選択図】  図４
2005114578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の加工面にイオンビームを照射して試料加工を行うと共に、その試料加工部の周辺にマークを形成するようにした試料作製方法であって、
前記マークから見てどの方向に前記試料加工部があるかが分かるように、前記マークを形成するようにした
ことを特徴とする試料作製方法。
【請求項２】
前記マークは、試料加工部の両側に形成されていることを特徴とする請求項１記載の試料作製方法。
【請求項３】
前記加工面の縁にイオンビームを照射して試料に切欠部を形成すると共に、前記加工面に隣り合う観察面であって、前記切欠部が及ぶ観察面に前記マークを形成するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料作製方法。
【請求項４】
前記加工面にも前記マークを形成するようにしたことを特徴とする請求項３記載の試料作製方法。
【請求項５】
試料の加工面にイオンビームを照射して試料加工を行うと共に、その試料加工部の周辺にイオンビームを照射してマークを形成するようにした試料作製装置であって、
前記マークから見てどの方向に前記試料加工部があるかが分かるように、前記マークを形成するようにした
ことを特徴とする試料作製装置。
【請求項６】
次の（ａ）のマークが形成された試料を観察する試料観察装置であって、
（ａ）試料上の加工部周辺に形成されたマークであり、そのマークから見てどの方向に前記加工部があるかが分かるように形成されたマーク
次の（ｂ）と（ｃ）の構成要素を備えたことを特徴とする試料観察装置
（ｂ）前記マークを観察し、そのマークの形状に基づいて試料上における前記加工部の位置を検出する加工部位置検出手段
（ｃ）前記加工部位置検出手段で検出された試料上の加工部位置を観察する手段。
【請求項７】
前記マークは試料加工部の両側に形成されており、
前記加工部位置検出手段は、それら２つのマーク位置を検出し、検出した２つのマーク位置に基づいて前記加工部の位置を検出する
ことを特徴とする請求項６記載の試料観察装置。
【請求項８】
試料観察装置は透過電子顕微鏡または走査電子顕微鏡であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の試料観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などで観察される試料を作製するための試料作製方法および試料作製装置、ならびに透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などの試料観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）や走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察される試料を作製する装置として、たとえば特開平１０−６４４７３号公報（特許文献１）に記載されているような集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）が知られている。
【０００３】
図１は特許文献１における試料作製を説明するために示した図であり、特許文献１のＦＩＢ装置においては、図１（ａ）に示すような試料ブロックに対してイオンビーム加工が行われる。図１（ａ）に示す試料ブロックはたとえば半導体から切り出されたものであり、その試料ブロックには半導体の欠陥部分Ａが含まれている。
【０００４】
そして、この欠陥部分Ａの断面Ａ０を得るために、図１（ｂ）に示すようなイオンビーム加工が行われる。その際、そのイオンビーム加工に先立ち、加工用マークＢ１，Ｂ２が試料加工面Ｓ１にＦＩＢによって形成される。この加工用マークＢ１，Ｂ２は欠陥部分Ａの左右両側に形成される。
イオンビーム加工時には、加工用マークＢ１，Ｂ２のマーク位置が１つ１つ自動で検出され、検出された２つのマーク位置を基準にイオンビーム加工位置が決定される。こうしてイオンビーム加工位置が決定された結果、図１（ｂ）に示すように、試料加工面Ｓ１は矢印Ｃ１，Ｃ２に示すように集束イオンビームＦＩＢによって繰り返し走査される。このイオンビーム加工により、図１（ｃ）に示すようなＴＥＭ観察用試料が出来上がる。
また、特許文献１には、たとえば図１（ｃ）に示すように、試料観察面Ｓ２（試料加工面Ｓ１に直角方向の面）に観察用マークＤ１，Ｄ２をＦＩＢによって形成することが記載されている。この観察用マークＤ１，Ｄ２は上記イオンビームによる試料加工部Ｅの左右両側に形成されており、観察用マークＤ１，Ｄ２はＴＥＭ観察のときに利用される。すなわち、図１（ｃ）の試料がＴＥＭにセットされて観察される際には、観察用マークＤ１，Ｄ２のマーク位置が１つ１つ自動で検出され、検出された２つのマーク位置を基準にＴＥＭ観察位置が決定される。こうしてＴＥＭ観察位置が決定された結果、図１（ｃ）に示すように、試料観察面Ｓ２側から断面Ａ０に向けて電子線ＥＢが照射されて断面Ａ０のＴＥＭ観察が行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６４４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように特許文献１においては、ＴＥＭ観察の際、観察用マークＤ１，Ｄ２のマーク位置が１つ１つ自動で検出される。たとえば、試料ステージがｘｙ方向に移動されて１つ目のマーク位置が自動検出され、その後、試料ステージがｘｙ方向に移動されて他方のマーク位置が自動検出される。
しかしながら、マークＤ１，Ｄ２は同じ形状の「十字マーク」であるため、特許文献１におけるＴＥＭのマーク位置自動検出部は、最初に検出したマーク位置がマークＤ１，Ｄ２のどちらのものであるかを判断できない。そして、そのマーク位置自動検出部は、１つ目のマーク位置を検出しても、残りのマークがその１つ目のマークからどの方向にあるかを判断できない。このため、特許文献１におけるＴＥＭのマーク位置自動検出部は、残りのマーク位置を検出するのに試料ステージをどの方向へ移動させればよいか判断できず、残りのマーク位置検出に時間がかかっていた。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などにおける試料観察を短時間に行える試料作製方法および試料作製装置、ならびにその作製された試料を短時間に観察できる試料観察装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の試料作製方法は、試料の加工面にイオンビームを照射して試料加工を行うと共に、その試料加工部の周辺にマークを形成するようにした試料作製方法であって、前記マークから見てどの方向に前記試料加工部があるかが分かるように、前記マークを形成するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
したがって本発明によれば、透過電子顕微鏡や走査電子顕微鏡などにおける試料観察を短時間に行える試料作製方法および試料作製装置、ならびにその作製された試料を短時間に観察できる試料観察装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図２は、本発明の試料作製装置の一例を示した図であり、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を示した図である。図２において１はＦＩＢ鏡筒であり、鏡筒１の内部には上から順にイオン銃２，集束レンズ３，偏向器４，対物レンズ５が配置されている。イオン銃２からのイオンビームＩＢは集束レンズ３と対物レンズ５によって被加工試料６上に集束される。
【００１２】
前記ＦＩＢ鏡筒１は試料室チャンバ７に支持されており、その試料室チャンバ７の内部にはイオン検出器８が配置されている。また、試料移動装置９が試料室チャンバ７に取り付けられており、被加工試料６をセットした試料ホルダ１０が試料移動装置９に装着されている。この試料移動装置９は、試料ホルダ１０をｘ，ｙ，ｚ方向に移動可能に構成されていると共に、試料ホルダ１０をｙ軸の周りに傾斜可能に構成されている。
【００１３】
また、図２において１１は中央制御装置であり、中央制御装置１１は加工制御部１２と表示制御部１３を有している。この加工制御部１２は、前記表示制御部１３，キーボードなどの入力部１４，試料駆動電源１５および偏向電源１６に電気的に接続されている。なお、前記試料駆動電源１５は前記試料移動装置９を駆動させる電源であり、また、前記偏向電源１６は前記偏向器４の電源である。そして、前記表示制御部１３は、前記イオン検出器８，加工制御部１２および表示手段（ＣＲＴ）１７に電気的に接続されている。
【００１４】
以上、図２のＦＩＢ装置の装置構成を説明した。以下、動作説明を行う。
【００１５】
さて、図３は図２における被加工試料６を示した図であり、被加工試料６は試料ホルダ１０に保持されている。この被加工試料６はたとえば半導体から切り出されたブロック状の試料であり、被加工試料６には半導体の欠陥部分Ａが含まれている。現在、図３に示すように、被加工試料６の加工面Ｓ１はイオンビーム光軸ＯＩＢに直交している。以下、図２のＦＩＢ装置における、欠陥部分ＡのＴＥＭ試料作製について説明する。
【００１６】
まず、オペレータは、入力部１４上において「試料観察」の指示を行う。すると、入力部１４から加工制御部１２に「試料観察信号」が供給される。この信号を受けた加工制御部１２は、集束されたイオンビームＩＢを加工面Ｓ１上で２次元的にｘｙ走査させるための偏向信号ＩＳを偏向電源１６に供給する。偏向電源１６はその偏向信号ＩＳに基づいて偏向器４を制御する。この結果、イオンビームＩＢは偏向器４によってｘｙ方向に偏向され、図４（ａ）に示すように、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓ１’は集束イオンビームＩＢによって走査される。
【００１７】
このイオンビーム走査により２次イオンが試料加工面Ｓ１から発生し、その発生した２次イオンはイオン検出器８で検出される。そして、イオン検出器８の出力信号は表示制御部１３に供給される。表示制御部１３は、前記加工制御部１２から出力される前記偏向信号ＩＳを参照し、イオン検出器８からの出力信号を画像メモリＭの所定位置に画像データとして記憶する。こうして、イオンビームで走査された試料加工面領域Ｓ１’の２次イオン像（ＳＩＭ像）が、表示制御部１３の画像メモリＭに記憶される。そして、表示制御部１３は、画像メモリＭに記憶した画像データを読み出して表示手段１７に供給するので、表示手段１７の画面上には、試料加工面領域Ｓ１’のＳＩＭ像が表示される（図２の表示手段１７参照）。
【００１８】
そこでオペレータはそのＳＩＭ像を見ながら、上述した欠陥部分Ａの中心Ａ’が表示手段１７画面中央に位置するように、被加工試料６をｘｙ方向に移動させる。すなわち、欠陥部分Ａの中心Ａ’が前記イオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置するように、被加工試料６をｘｙ方向に移動させる。なお、この被加工試料６の移動にあたっては、オペレータは入力部１４上において「試料ｘｙ移動量」の入力を行う。すると、入力部１４から加工制御部１２に「試料ｘｙ移動信号」が供給される。加工制御部１２はその「試料ｘｙ移動信号」に基づき、オペレータが入力した量だけ被加工試料６をｘｙ移動させるための試料移動信号Ｘ０Ｙ０を試料駆動電源１５に供給する。試料駆動電源１５はその試料移動信号Ｘ０Ｙ０に基づいて試料移動装置９を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置９によってｘｙ方向に移動され、被加工試料６の欠陥部分Ａの中心Ａ’がイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置する。
なお、上述したＳＩＭ像を観察するときには、被加工試料６のエッチングを抑えるために、イオンビーム電流量は後述するイオンビーム加工時のそれよりも少なく設定されている。
【００１９】
次にオペレータは、入力部１４上において「試料加工（１回目）」の指示を行う。すると、入力部１４から加工制御部１２に「試料加工信号（１）」が供給される。この信号を受けた加工制御部１２は、図４（ｂ）に示すようなＴ字状加工用マークＭ１，Ｍ２を試料加工面Ｓ１上に形成させるための偏向信号Ｉ（Ｍ１，Ｍ２）を偏向電源１６に供給する。偏向電源１６はその偏向信号Ｉ（Ｍ１，Ｍ２）に基づいて偏向器４を制御する。この結果、イオンビームＩＢは偏向器４によって偏向され、図４（ｂ）に示すように、欠陥部分Ａの左側に加工用マークＭ１、そして欠陥部分Ａの右側に加工用マークＭ２が集束イオンビームＩＢによって形成される。
【００２０】
この加工用マークＭ１は、欠陥部分Ａの中心Ａ’から左方向（ｙ方向）に距離Ｌ１の位置に形成され、加工用マークＭ１は、そのマークＭ１から見て右方向（−ｙ方向）に欠陥部分Ａ（試料加工部）があることが分かるように形成されている。すなわち、加工用マークＭ１の基準線ｍ１’に対して右方向に欠陥部分Ａがあることが分かるように、基準線ｍ１’の右側に方向線ｍ１”が形成されており、その方向線ｍ１”は欠陥部分Ａの方を指している。なお、Ｍ１’は加工用マークＭ１の基準点を示しており、この基準点Ｍ１’は基準線ｍ１’と方向線ｍ１”の交点である。
【００２１】
一方、加工用マークＭ２は、欠陥部分Ａの中心Ａ’から右方向に距離Ｌ１の位置に形成され、加工用マークＭ２は、そのマークＭ２から見て左方向に欠陥部分Ａがあることが分かるように形成されている。すなわち、加工用マークＭ２の基準線ｍ２’に対して左方向に欠陥部分Ａがあることが分かるように、基準線ｍ２’の左側に方向線ｍ２”が形成されており、その方向線ｍ２”は欠陥部分Ａの方を指している。この方向線ｍ２”の延長線上に前記加工用マークＭ１の方向線ｍ１”が位置しており、それらの方向線ｍ１”，ｍ２”は平行である。なお、Ｍ２’は加工用マークＭ２の基準点を示しており、この基準点Ｍ２’は基準線ｍ２’と方向線ｍ２”の交点である。
【００２２】
こうしてＴ字状加工用マークＭ１，Ｍ２が試料加工面Ｓ１上に形成されると、次に加工制御部１２は、集束されたイオンビームＩＢを加工面Ｓ１上の領域Ｓａ（図４（ｂ）参照）上で２次元的にｘｙ走査させるための偏向信号ＩＳａを偏向電源１６に供給する。偏向電源１６はその偏向信号ＩＳａに基づいて偏向器４を制御する。この制御により、イオンビームＩＢは偏向器４によってｘｙ方向に偏向され、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓａは、図４（ｂ）の矢印Ｃ１に示すように集束イオンビームＩＢによって繰り返し走査される。この結果、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓａはエッチングされ、欠陥部分Ａの上側部分がエッチングされる。
【００２３】
続いて加工制御部１２は、集束されたイオンビームＩＢを加工面Ｓ１上の領域Ｓｂ（図４（ｂ）参照）上で２次元的にｘｙ走査させるための偏向信号ＩＳｂを偏向電源１６に供給する。偏向電源１６はその偏向信号ＩＳｂに基づいて偏向器４を制御する。この制御により、イオンビームＩＢは偏向器４によってｘｙ方向に偏向され、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓｂは、図４（ｂ）の矢印Ｃ２に示すように集束イオンビームＩＢによって繰り返し走査される。この結果、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓｂはエッチングされ、欠陥部分Ａの下端部がエッチングされる。
このようなイオンビーム加工により、欠陥部分Ａの断面Ａ０が現れたＴＥＭ観察用試料（図４（ｃ）参照）が出来上がる。なお、図４（ｃ）において、６ａ’は上記イオンビーム加工によって試料加工面Ｓ１の縁６ａに形成された切欠部であり、６ｂ’はイオンビーム加工によって試料加工面Ｓ１の縁６ｂに形成された切欠部である。
【００２４】
こうして試料加工が終了すると、次に加工制御部１２は、被加工試料６を時計回りに９０度傾斜させるための試料傾斜信号Ｔｉを試料駆動電源１５に供給する。試料駆動電源１５はその試料傾斜信号Ｔｉに基づいて試料移動装置９を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置９によって時計回りに９０度傾斜され、試料加工面Ｓ１に直角方向の試料観察面Ｓ２がイオン銃２に対向する（図４（ｄ）参照）。
【００２５】
次に加工制御部１２は、図４（ｄ）に示すようなＴ字状観察用マークＭ３，Ｍ４を試料観察面Ｓ２上に形成させるための偏向信号Ｉ（Ｍ３，Ｍ４）を偏向電源１６に供給する。偏向電源１６はその偏向信号Ｉ（Ｍ３，Ｍ４）に基づいて偏向器４を制御する。この結果、イオンビームＩＢは偏向器４によって偏向され、図４（ｄ）に示すように、前記切欠部６ｂ’の左側に観察用マークＭ３、そして切欠部６ｂ’の右側に観察用マークＭ４が集束イオンビームＩＢによって形成される。
【００２６】
この観察用マークＭ３，Ｍ４は、前記欠陥部分Ａの中心Ａ’から等距離の位置に形成されており、試料加工面Ｓ１の縁６ｂから距離Ｌ２の所に位置している。そして、観察用マークＭ３は、そのマークＭ３から見て右方向（−ｙ方向）に欠陥部分Ａの断面Ａ０（試料加工部）があることが分かるように形成されている。すなわち、加工用マークＭ３の基準線ｍ３’に対して右方向に欠陥部分断面Ａ０があることが分かるように、基準線ｍ３’の右側に方向線ｍ３”が形成されており、その方向線ｍ３”は欠陥部分断面Ａ０の方を指している。なお、Ｍ３’は観察用マークＭ３の基準点を示しており、この基準点Ｍ３’は基準線ｍ３’と方向線ｍ３”の交点である。
【００２７】
一方、加工用マークＭ４は、そのマークＭ４から見て左方向（ｙ方向）に欠陥部分Ａの断面Ａ０があることが分かるように形成されている。すなわち、加工用マークＭ４の基準線ｍ４’に対して左方向に欠陥部分断面Ａ０があることが分かるように、基準線ｍ４’の左側に方向線ｍ４”が形成されており、その方向線ｍ４”は欠陥部分断面Ａ０の方を指している。この方向線ｍ４”の延長線上に前記観察用マークＭ３の方向線ｍ３”が位置しており、それらの方向線ｍ３”，ｍ４”は平行である。なお、Ｍ４’は観察用マークＭ４の基準点を示しており、この基準点Ｍ４’は基準線ｍ４’と方向線ｍ４”の交点である。
【００２８】
こうして、観察用マークＭ３，Ｍ４が被加工試料６の試料観察面Ｓ２に形成されると、オペレータは、被加工試料６を保持した試料ホルダ１０を試料移動装置９から抜き取る。そしてオペレータは、その被加工試料６を保持した試料ホルダ１０を、試料観察のために図５に示す透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）に装着する。図５の透過電子顕微鏡は、本発明の試料観察装置の一例である。
図５において１８はＴＥＭ鏡筒であり、鏡筒１８は架台１９に支持されている。鏡筒１８の内部には上から順に、電子銃２０，集束レンズ（２１，２２），偏向器２３，対物レンズ２４，中間レンズ２５，投影レンズ２６の各電子光学系構成要素が配置されている。
そして、投影レンズ後段の像観察室２７にはＴＶカメラ２８が配置されている。このＴＶカメラ２８のカメラヘッド２８ａは電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置しており、カメラヘッド２８ａの撮像部は、たとえばＣＣＤの表面に蛍光体等の層が設けられた構成となっている。さらに、像観察室２７には電子線検出器２９が配置されている。この電子線検出器２９は投影レンズ２６とＴＶカメラ２８の間に位置しており、電子線検出器２９は電子ビーム光軸ＯＥＢ上に配置および光軸ＯＥＢ上から退避可能に構成されている。図５の状態は、電子線検出器２９が電子ビーム光軸ＯＥＢ上から退避している状態である。
また、試料移動装置３０が鏡筒１８に取り付けられており、上述したイオンビーム加工が行われた被加工試料６をセットした試料ホルダ１０が、試料移動装置３０に装着されている。この試料移動装置３０は、試料ホルダ１０をｘ，ｙ，ｚ方向に移動可能に構成されていると共に、試料ホルダ１０をｙ軸の周りに傾斜可能に構成されている。図５に示すように、被加工試料６は電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置すると共に、偏向器２３と対物レンズ２４間に位置している。そして、２次電子検出器３１が被加工試料６の斜め上方に配置されている。
【００２９】
また、図５において３２は中央制御装置であり、中央制御装置３２は加工部位置検出手段３３と表示制御部３４を有している。この加工部位置検出手段３３は、前記表示制御部３４，キーボードなどの入力部３５，試料駆動電源３６および偏向電源３７に電気的に接続されている。なお、前記試料駆動電源３６は前記試料移動装置３０を駆動させる電源であり、また、前記偏向電源３７は前記偏向器２３の電源である。そして、前記表示制御部３４は、前記ＴＶカメラ２８，電子線検出器２９，２次電子検出器３１，加工部位置検出手段３３および表示手段（ＣＲＴ）３８に電気的に接続されている。
【００３０】
以上、図５の透過電子顕微鏡の装置構成を説明した。以下、動作説明を行う。
【００３１】
さて、図６は図５における被加工試料６を示した図である。現在、図６に示すように、被加工試料６の加工面Ｓ１が電子ビーム光軸ＯＥＢに直交している。そして、前記加工用マークＭ２付近が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置しているものとする。以下、図５の透過電子顕微鏡における、前記欠陥部分Ａの断面Ａ０のＴＥＭ観察について説明する。
【００３２】
まず、オペレータは、入力部３５上において「ＴＥＭ観察」の指示を行う。すると、入力部３５から加工部位置検出手段３３に「ＴＥＭ観察信号」が供給される。この信号を受けた加工部位置検出手段３３は、被加工試料６を時計回りに９０度傾斜させるための試料傾斜信号Ｔｅを試料駆動電源３６に供給する。試料駆動電源３６はその試料傾斜信号Ｔｅに基づいて試料移動装置３０を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置３０によって時計回りに９０度傾斜され、試料加工面Ｓ１に直角方向の試料観察面Ｓ２が電子銃２０に対向する（図７（ａ）参照）。この傾斜後においては、試料観察面Ｓ２に形成された前記観察用マークＭ４付近が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置する（図７（ａ）参照）。
【００３３】
次に加工部位置検出手段３３は、試料観察面Ｓ２に形成された前記観察用マークＭ３，Ｍ４を検出するために、集束された電子ビームＥＢを電子ビーム光軸ＯＥＢを中心として試料観察面Ｓ２上でｘｙ走査させるための偏向信号ＥＳを偏向電源３７に供給する。偏向電源３７はその偏向信号ＥＳに基づいて偏向器２３を制御する。この結果、電子銃２０から射出されて集束レンズ２１，２２で集束された電子ビームＥＢは偏向器２３によってｘｙ方向に偏向され、図７（ｂ）に示すように、試料観察面Ｓ２上の領域Ｓ２１は集束電子ビームＥＢによって走査される。
【００３４】
この電子ビーム走査により２次電子が領域Ｓ２１から発生し、その発生した２次電子は２次電子検出器３１で検出される。そして、２次電子検出器３１の出力信号は表示制御部３４に供給される。表示制御部３４は、前記加工部位置検出手段３３から出力される前記偏向信号ＥＳを参照し、２次電子検出器３１からの出力信号を画像メモリＭの所定位置に画像データ（Ｓ２１）として記憶する。こうして、電子ビームで走査された試料観察面領域Ｓ２１の２次電子像（ＳＥＭ像）が、表示制御部３４の画像メモリＭに記憶される。
【００３５】
すると加工部位置検出手段３３は、表示制御部３４の画像メモリＭに今記憶された画像データ（Ｓ２１）を読み出して、その内部メモリＭ’に取り込む。この加工部位置検出手段３３には予め前記観察用マークＭ３，Ｍ４の情報が記憶されている。すなわち、観察用マークＭ３，Ｍ４の形状がＴ字状であるという情報や、観察用マークＭ３の方向線ｍ３”が指す方向に観察用マークＭ４が存在する一方、観察用マークＭ４の方向線ｍ４”が指す方向に観察用マークＭ３が存在するという情報などが加工部位置検出手段３３に記憶されている。
【００３６】
そこで加工部位置検出手段３３は、取り込んだ前記画像データ（Ｓ２１）と、上述した観察用マークＭ３，Ｍ４の情報とを照らし合わせ、今回電子ビーム走査された領域Ｓ２１の中に観察用マークＭ３，Ｍ４が存在するか否かを判断する。この場合、領域Ｓ２１の中にＴ字状の観察用マークＭ４が存在するので、加工部位置検出手段３３は領域Ｓ２１中に観察用マークが存在すると判断する。
こうして観察用マークＭ４が検出されると、加工部位置検出手段３３は、取り込んだ前記画像データ（Ｓ２１）に基づき、観察用マークＭ４の基準点Ｍ４’が２次電子像（領域Ｓ２１の２次電子像）の中央に位置するか否かを判断する。すなわち、加工部位置検出手段３３は、観察用マークＭ４の基準点Ｍ４’が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置するか否かを判断する。この場合、図４（ｂ）から分かるように、加工部位置検出手段３３は基準点Ｍ４’が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置しないと判断する。そして加工部位置検出手段３３は、観察用マークＭ４の基準点Ｍ４’を電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置させるための試料移動信号ＸＹ（Ｍ４）を試料駆動電源３６に供給する。この場合、加工部位置検出手段３３は、被加工試料６を右方向（−ｙ方向）に移動させるための試料移動信号ＸＹ（Ｍ４）を発生する。そして、試料移動信号ＸＹ（Ｍ４）を受けた試料駆動電源３６は、その信号に基づいて試料移動装置３０を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置３０によって−ｙ方向に移動される。
一方、この試料移動中、電子ビームＥＢは前記領域Ｓ２１の２次電子像が得られたときと同様に偏向器２３によってｘｙ偏向され、試料観察面Ｓ２は電子ビームＥＢによって繰り返し走査される。このため、試料観察面Ｓ２の２次電子像が次々と更新されて加工部位置検出手段３３のメモリＭ’に取り込まれる。そこで加工部位置検出手段３３は、その２次電子像の中央に観察用マークＭ４の基準点Ｍ４’が位置するまで、被加工試料６をｘｙ方向に移動させるための前記試料移動信号ＸＹ（Ｍ４）を発生する。
こうして観察用マークＭ４の基準点Ｍ４’が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置すると（図７（ｃ）参照）、加工部位置検出手段３３は、そのときの試料移動装置３０のｘｙ位置座標（ｘ１，ｙ１）を記憶する。すなわち、観察用マークＭ４のマーク位置座標（ｘ１，ｙ１）が                  加工部位置検出手段３３に記憶される。なお、このｘｙ位置座標（ｘ１，ｙ１）の情報は、試料駆動電源３６から加工部位置検出手段３３に与えられる。また、この時点においては、加工部位置検出手段３３の前記メモリＭ’には、試料観察面Ｓ２上の領域Ｓ２２（図７（ｃ）参照）に関する画像データ（Ｓ２２）が記憶されている。
【００３７】
続いて加工部位置検出手段３３は、その内部メモリＭ’に現在記憶されている前記画像データ（Ｓ２２）に基づき、観察用マークＭ４の方向線ｍ４”が指す方向を検出する。この場合、その方向線線ｍ４”は図７（ｃ）に示すように左（ｙ方向）を指しているので、加工部位置検出手段３３は、観察用マークＭ４の左方向（ｙ方向）にもう１つの観察用マークＭ３が存在することを認識する。
そこで加工部位置検出手段３３は、その観察用マークＭ３を電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置させて観察用マークＭ３のマーク位置座標（ｘ２，ｙ２）を求めるために、被加工試料６を右方向（−ｙ方向）に移動させるための試料移動信号ＸＹ（Ｍ３）を発生する。この試料移動信号ＸＹ（Ｍ３）を受けた試料駆動電源３６は、その信号に基づいて試料移動装置３０を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置３０によって−ｙ方向に移動される。
一方、この試料移動中、電子ビームＥＢは前記領域Ｓ２２の２次電子像が得られたときと同様に偏向器２３によってｘｙ偏向され、試料観察面Ｓ２は電子ビームＥＢによって繰り返し走査される。このため、試料観察面Ｓ２の２次電子像が次々と更新されて加工部位置検出手段３３のメモリＭ’に取り込まれる。そこで加工部位置検出手段３３は、上述した観察用マークＭ４のときと同様に、その２次電子像の中央に今度は観察用マークＭ３の基準点Ｍ３’が位置するまで、被加工試料６をｘｙ方向に移動させるための前記試料移動信号ＸＹ（Ｍ３）を発生する。
こうして観察用マークＭ３の基準点Ｍ３’が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置すると（図７（ｄ）参照）、加工部位置検出手段３３は、そのときの試料移動装置３０のｘｙ位置座標（ｘ２，ｙ２）を記憶する。すなわち、観察用マークＭ３のマーク位置座標（ｘ２，ｙ２）が                  加工部位置検出手段３３に記憶される。
以上のようにして、観察用マークＭ４のマーク位置座標（ｘ１，ｙ１）と観察用マークＭ３のマーク位置座標（ｘ２，ｙ２）とが検出されると、加工部位置検出手段３３は、それら２つのマーク位置座標の中点の座標（Ｘ１２，Ｙ１２）＝（（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２）を求める。こうして、観察用マークＭ４と観察用マークＭ３の中央の位置（すなわち被加工試料の断面Ａ０）を電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置させるためのｘｙステージ位置座標（Ｘ１２，Ｙ１２）が求まる。そして、加工部位置検出手段３３は、試料移動装置３０のｘｙステージを前記座標（Ｘ１２，Ｙ１２）に位置させるための試料移動信号Ｘ１２Ｙ１２を試料駆動電源３６に供給する。試料駆動電源３６はその試料移動信号Ｘ１２Ｙ１２に基づいて試料移動装置３０のｘｙステージを制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置３０によってｘｙ方向に移動され、被加工試料６の欠陥部分Ａの断面Ａ０が電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置する（図７（ｅ）参照）。
すると図５の透過電子顕微鏡においては、電子ビーム光軸ＯＥＢ上に位置した断面Ａ０の透過電子顕微鏡像（ＴＥＭ像）の観察が開始される。この観察時には、集束レンズ２１，２２の励磁量が制御されて、欠陥部断面Ａ０上における電子ビーム径がＴＥＭ像観察に適した大きさに設定される。そして、その電子ビーム照射によって断面Ａ０を透過した電子線は、対物レンズ２４により結像作用を受け、断面Ａ０の初段像が対物レンズ２４と中間レンズ２５の間に形成される。その後、中間レンズ２５と投影レンズ２６により像が拡大され、最終的に断面Ａ０の試料像がＴＶカメラ２８上に投影される。ＴＶカメラ２８はその試料像を撮像し、そのＴＶカメラ２８からの像信号は表示制御部３４に供給される。そして、表示制御部３４は、その像信号を表示手段３８に供給するので、表示手段３８の画面上には、欠陥部分Ａの断面Ａ０の透過電子顕微鏡像が表示される。
以上説明したように、図５の透過電子顕微鏡はＴ字状観察用マークＭ３，Ｍ４の情報を予め記憶しており、一方の観察用マークからどの方向に他方の観察用マークがあるかを直ちに判断できるので、その他方のマーク位置検出を短時間で行うことができる。このため、観察用マークＭ３，Ｍ４の間に位置する試料部分を短時間で観察することができる。
【００３８】
ところで、前記断面Ａ０の厚さが厚いために上記ＴＥＭ像観察が良好に行えなかった場合、オペレータは、被加工試料６を保持した試料ホルダ１０を試料移動装置３０から抜き取る。そしてオペレータは、再度イオンビーム加工を行うために、その試料ホルダ１０を図２のＦＩＢ装置の試料移動装置９にセットする。
【００３９】
そのセット後、オペレータは、前記入力部１４上において「試料加工（２回目）」の指示を行う。すると、入力部１４から加工制御部１２に「試料加工信号（２）」が供給される。この信号を受けた加工制御部１２は、試料加工面Ｓ１に形成された前記加工用マークＭ１，Ｍ２を検出するために、集束されたイオンビームＩＢをイオンビーム光軸ＯＩＢを中心として試料加工面Ｓ１上でｘｙ走査させるための偏向信号ＩＳ’を偏向電源１６に供給する。偏向電源１６はその偏向信号ＩＳ’に基づいて偏向器４を制御する。この結果、イオン銃２から射出されて集束レンズ３で集束されたイオンビームＩＢは偏向器４によってｘｙ方向に偏向され、たとえば図８（ａ）に示すように、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓ１１は集束イオンビームＩＢによって走査される。
【００４０】
このイオンビーム走査により２次イオンが領域Ｓ１１から発生し、その発生した２次イオンはイオン検出器８で検出される。そして、イオン検出器８の出力信号は表示制御部１３に供給される。表示制御部１３は、前記加工制御部１２から出力される前記偏向信号ＩＳ’を参照し、イオン検出器８からの出力信号を画像メモリＭの所定位置に画像データ（Ｓ１１）として記憶する。こうして、イオンビームで走査された試料加工面領域Ｓ１１の２次イオン像（ＳＩＭ像）が、表示制御部１３の画像メモリＭに記憶される。
【００４１】
すると加工制御部１２は、表示制御部１３の画像メモリＭに今記憶された画像データ（Ｓ１１）を読み出して、その内部メモリＭ’に取り込む。この加工制御部１２には予め前記加工用マークＭ１，Ｍ２の情報が記憶されている。すなわち、加工用マークＭ１，Ｍ２の形状がＴ字状であるという情報や、加工用マークＭ１の方向線ｍ１”が指す方向に加工用マークＭ２が存在する一方、加工用マークＭ２の方向線ｍ２”が指す方向に加工用マークＭ１が存在するという情報などが加工制御部１２に記憶されている。
【００４２】
そこで加工制御部１２は、取り込んだ前記画像データ（Ｓ１１）と、上述した加工用マークＭ１，Ｍ２の情報とを照らし合わせ、今回イオンビーム走査された領域Ｓ１１の中に加工用マークＭ１，Ｍ２が存在するか否かを判断する。この場合、領域Ｓ１１の中にＴ字状の加工用マークＭ２が存在するので、加工制御部１２は領域Ｓ１１中に加工用マークが存在すると判断する。
こうして加工用マークＭ２が検出されると、加工制御部１２は、取り込んだ前記画像データ（Ｓ１１）に基づき、加工用マークＭ２の基準点Ｍ２’が２次イオン像（領域Ｓ１１の２次イオン像）の中央に位置するか否かを判断する。すなわち、加工制御部１２は、加工用マークＭ２の基準点Ｍ２’がイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置するか否かを判断する。この場合、図８（ａ）から分かるように、加工制御部１２は基準点Ｍ２’がイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置しないと判断する。そして加工制御部１２は、加工用マークＭ２の基準点Ｍ２’をイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置させるための試料移動信号ＸＹ（Ｍ２）を試料駆動電源１５に供給する。この場合、加工制御部１２は、被加工試料６を右方向（−ｙ方向）に移動させるための試料移動信号ＸＹ（Ｍ２）を発生する。そして、試料移動信号ＸＹ（Ｍ２）を受けた試料駆動電源１５は、その信号に基づいて試料移動装置９を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置９によって−ｙ方向に移動される。
一方、この試料移動中、イオンビームＩＢは前記領域Ｓ１１の２次イオン像が得られたときと同様に偏向器４によってｘｙ偏向され、試料加工面Ｓ１はイオンビームＩＢによって繰り返し走査される。このため、試料加工面Ｓ１の２次イオン像が次々と更新されて加工制御部１２のメモリＭ’に取り込まれる。そこで加工制御部１２は、その２次イオン像の中央に加工用マークＭ２の基準点Ｍ２’が位置するまで、被加工試料６をｘｙ方向に移動させるための前記試料移動信号ＸＹ（Ｍ２）を発生する。
こうして加工用マークＭ２の基準点Ｍ２’がイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置すると（図８（ｂ）参照）、加工制御部１２は、そのときの試料移動装置９のｘｙ位置座標（ｘ１’，ｙ１’）を記憶する。すなわち、加工用マークＭ２のマーク位置座標（ｘ１’，ｙ１’）が                  加工制御部１２に記憶される。なお、このｘｙ位置座標（ｘ１’，ｙ１’）の情報は、試料駆動電源１５から加工制御部１２に与えられる。また、この時点においては、加工制御部１２の前記メモリＭ’には、試料加工面Ｓ１上の領域Ｓ１２（図８（ｂ）参照）に関する画像データ（Ｓ１２）が記憶されている。
【００４３】
続いて加工制御部１２は、その内部メモリＭ’に現在記憶されている前記画像データ（Ｓ１２）に基づき、加工用マークＭ２の方向線ｍ２”が指す方向を検出する。この場合、その方向線線ｍ２”は図８（ｂ）に示すように左（ｙ方向）を指しているので、加工制御部１２は、加工用マークＭ２の左方向（ｙ方向）にもう１つの加工用マークＭ１が存在することを認識する。
そこで加工制御部１２は、その加工用マークＭ１をイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置させて加工用マークＭ１のマーク位置座標（ｘ２’，ｙ２’）を求めるために、被加工試料６を右方向（−ｙ方向）に移動させるための試料移動信号ＸＹ（Ｍ１）を発生する。この試料移動信号ＸＹ（Ｍ１）を受けた試料駆動電源１５は、その信号に基づいて試料移動装置９を制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置９によって−ｙ方向に移動される。
一方、この試料移動中、イオンビームＩＢは前記領域Ｓ１２の２次イオン像が得られたときと同様に偏向器４によってｘｙ偏向され、試料加工面Ｓ１はイオンビームＩＢによって繰り返し走査される。このため、試料加工面Ｓ１の２次イオン像が次々と更新されて加工制御部１２のメモリＭ’に取り込まれる。そこで加工制御部１２は、上述した加工用マークＭ２のときと同様に、その２次イオン像の中央に今度は加工用マークＭ１の基準点Ｍ１’が位置するまで、被加工試料６をｘｙ方向に移動させるための前記試料移動信号ＸＹ（Ｍ１）を発生する。
こうして加工用マークＭ１の基準点Ｍ１’がイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置すると（図８（ｃ）参照）、加工制御部１２は、そのときの試料移動装置９のｘｙ位置座標（ｘ２’，ｙ２’）を記憶する。すなわち、加工用マークＭ１のマーク位置座標（ｘ２’，ｙ２’）が                  加工制御部１２に記憶される。
以上のようにして、加工用マークＭ２のマーク位置座標（ｘ１’，ｙ１’）と加工用マークＭ１のマーク位置座標（ｘ２’，ｙ２’）とが検出されると、加工制御部１２は、それら２つのマーク位置座標の中点の座標（Ｘ１２’，Ｙ１２’）＝（（ｘ１’＋ｘ２’）／２，（ｙ１’＋ｙ２’）／２）を求める。こうして、加工用マークＭ２と加工用マークＭ１の中央の位置（すなわち欠陥部分Ａの前記中心Ａ’）をイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置させるためのｘｙステージ位置座標（Ｘ１２’，Ｙ１２’）が求まる。そして、加工制御部１２は、試料移動装置９のｘｙステージを前記座標（Ｘ１２’，Ｙ１２’）に位置させるための試料移動信号Ｘ１２’Ｙ１２’を試料駆動電源１５に供給する。試料駆動電源１５はその試料移動信号Ｘ１２’Ｙ１２’に基づいて試料移動装置９のｘｙステージを制御する。この結果、試料ホルダ１０は試料移動装置９によってｘｙ方向に移動され、被加工試料６の欠陥部分Ａの中心Ａ’がイオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置する（図９（ｄ）参照）。
そして、図２のＦＩＢ装置においては、イオンビーム光軸ＯＩＢ上に位置した欠陥部分Ａのイオンエッチングが行われる。すなわち、図９（ｄ）に示す加工面Ｓ１上の領域Ｓａ’と領域Ｓｂ’が集束イオンビームによって走査され、その領域Ｓａ’と領域Ｓｂ’がイオンエッチングされる。こうして更に薄くなった被加工試料６は図５の透過電子顕微鏡にセットされ、上述したようなＴＥＭ像観察が行われる。
以上説明したように、図２のＦＩＢ装置はＴ字状加工用マークＭ１，Ｍ２の情報を予め記憶しており、一方の加工用マークからどの方向に他方の加工用マークがあるかを直ちに判断できるので、その他方のマーク位置検出を短時間で行うことができる。このため、加工用マークＭ１，Ｍ２の間に位置する加工部分を短時間でエッチングすることができる。
【００４４】
以上、図２のＦＩＢ装置と図５の透過電子顕微鏡について説明した。
【００４５】
なお、本発明は上記例に限定されるものではない。たとえば、上記例ではマークＭ１〜Ｍ４をＴ字状としたが、図９（ａ）（ｂ）に示すようなＬ字状のマークや、図９（ｃ）に示すようなコの字状のマークを試料加工部の周辺に形成するようにしてもよい。
【００４６】
また、上記例では、マークＭ１〜Ｍ４のマーク位置座標を検出するのに、それらのマークの基準点を電子ビーム光軸またはイオンビーム光軸上に位置させていた。これに代えて、そのマークがＳＥＭ像やＳＩＭ像中に含まれるようになった時点でｘｙステージを停止させ、そのときのｘｙステージの位置座標と、前記ＳＥＭ像やＳＩＭ像中におけるマーク位置に基づき、そのマークを電子ビーム光軸またはイオンビーム光軸上に位置させるためのステージ位置座標（マーク位置座標）を計算により求めるようにしてもよい。
【００４７】
また、試料観察面の裏面（図９（ａ）の矢印で示す面）にも、試料加工部の両側に上述したようなマークを形成するようにしてもよい。この場合には、その裏面側から電子線が照射されて、試料加工部のＴＥＭ像が観察される。
【００４８】
また、図１０に示すように、複数の観察部分（この例では２箇所）が形成されるように被加工試料をイオンビーム加工し、その観察部分（試料加工部）のそれぞれの周辺に本発明のマーク（Ｍ１〜Ｍ８）を形成するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記例では、試料加工部の両側に加工用マークや観察用マークを形成するようにしたが、試料加工部の片側だけに上述した本発明の加工用マークや観察用マークを形成するようにしてもよい。その場合、その加工用マークや観察用マークが検出されると、そのマークからどの方向に試料加工部があるかが判断され、その試料加工部の観察や加工が短時間で行われる。
【００５０】
また、図５の透過電子顕微鏡では、イオンビーム加工された試料は最初からＴＥＭ像観察が行われた。そしてオペレータはそのＴＥＭ像を観察して、更にイオンビーム加工が必要かどうかを判断した。これに代えて、ＴＥＭ像観察の前にＳＴＥＭ像観察を行い、そのＳＴＥＭ像からイオンビーム加工が更に必要かどうかを判断するようにしてもよい。
この場合、図５の透過電子顕微鏡において、前記断面Ａ０は集束電子ビームによって２次元的に走査され、試料からの電子は電子ビーム光軸ＯＥＢ上に配置された電子線検出器２９で検出され、断面Ａ０のＳＴＥＭ像が表示手段３８上に表示される。このように、ＳＴＥＭ像観察時には細く集束された電子ビームが試料に照射されるので、その電子ビームの電流密度はＴＥＭ像観察時のそれよりも高い。このため、試料が多少厚くても、電子ビームは試料をある程度透過し、その透過した電子線に基づいてＳＴＥＭ像を観察できる。したがって、このＳＴＥＭ像を観察すれば、あとどの程度試料加工を行えばよいかを判断することができる。
【００５１】
また、本発明は透過電子顕微鏡に限定されるものではなく、イオンビーム加工された試料を走査電子顕微鏡やその他の荷電粒子線装置などで観察するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】従来の試料作製を説明するために示した図である。
【図２】本発明の試料作製装置の一例を示した図である。
【図３】図２の装置を説明するために示した図である。
【図４】図２の装置を説明するために示した図である。
【図５】本発明の試料観察装置の一例を示した図である。
【図６】図５の装置を説明するために示した図である。
【図７】図５の装置を説明するために示した図である。
【図８】図２の装置を説明するために示した図である。
【図９】本発明の他の例を説明するために示した図である。
【図１０】本発明の他の例を説明するために示した図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…ＦＩＢ鏡筒、２…イオン銃、３…集束レンズ、４…偏向器、５…対物レンズ、６…被加工試料、７…試料室チャンバ、８…イオン検出器、９…試料移動装置、１０…試料ホルダ、１１…中央制御装置、１２…加工制御部、１３…表示制御部、１４…入力部、１５…試料駆動電源、１６…偏向電源、１７…表示手段、１８…ＴＥＭ鏡筒、１９…架台、２０…電子銃、２１…集束レンズ、２２…集束レンズ、２３…偏向器、２４…対物レンズ、２５…中間レンズ、２６…投影レンズ、２７…像観察室、２８…ＴＶカメラ、２９…電子線検出器、３０…試料移動装置、３１…２次電子検出器、３２…中央制御装置、３３…加工部位置検出手段、３４…表示制御部、３５…入力部、３６…試料駆動電源、３７…偏向電源、３８…表示手段
【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】
2005114578.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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