CN108666196A

CN108666196A - 带电粒子束装置以及试样加工方法

Info

Publication number: CN108666196A
Application number: CN201810239287.1A
Authority: CN
Inventors: 酉川翔太; 大西毅
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2018-10-16
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP6974820B2; TW201835964A; CN108666196B; KR20180109734A; TWI768001B; JP2018163826A; KR102590634B1

Abstract

本发明提供带电粒子束装置以及试样加工方法，其能够对减小了试样的厚度的整个微小试样片均匀地照射带电粒子束并且能够明确地掌握加工时的加工终点。该带电粒子束装置朝向试样照射带电粒子束，制成微小试样片，其特征在于，该带电粒子束装置具有：带电粒子束镜筒，其能够朝向所述试样照射带电粒子束；试样室，其收纳所述带电粒子束镜筒；以及试样片支架，其能够保持所述试样，在通过所述带电粒子束形成减小了所述试样的一部分区域的厚度的微小试样片时，与该微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于所述减薄部分倾斜的倾斜部。

Description

带电粒子束装置以及试样加工方法

技术领域

本发明涉及用于使用带电粒子束进行试样的加工的带电粒子束装置以及使用了带电粒子束的试样加工方法。

背景技术

例如，作为对半导体设备等试样的内部构造进行分析、或者进行立体观察的方法的一种，公知有如下的截面加工观察方法：使用搭载有带电粒子束(Focused Ion Beam：FIB)镜筒和电子束(Electron Beam；EB)镜筒的带电粒子束复合装置来进行基于FIB的截面形成加工和通过扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)观察其截面(例如参照专利文献1)。

该截面加工观察方法公知有通过重复进行基于FIB的截面形成加工和基于SEM的截面观察来构建三维图像的方法。在该方法中，能够根据重新构建的三维立体像从各种方向详细地分析对象试样的立体形体。并且，具有能够再现对象试样的任意的截面像这样的其他方法所没有的优点。

另一方面，SEM原理上在高倍率(高分辨率)的观察中存在极限，另外，所获得的信息也限定于试样表面附近。因此，也公知有如下的观察方法：为了在更高倍率下进行高分辨率的观察，对加工成薄膜状的试样使用使电子透射过的透射型电子显微镜(TransmissionElectron Microscopy：TEM)。在这样的基于TEM的观察中所使用的薄膜化的微细的试样(以下，有时称为微小试样片。)的制作中，上述那样的基于FIB的截面形成加工也是有效的。

以往，在制成基于TEM的观察中所使用的微小试样片时，通过沿试样的厚度方向对试样的例如前端部分照射带电粒子束，减小试样的厚度而使其薄膜化，来制成微小试样片。

例如，在使沿厚度方向将多个设备层叠在半导体基板中而成的试样薄膜化时，一边照射带电粒子束一边观察加工截面的SEM图像，对加工截面中露出的设备的数量进行计数，由此掌握期望的加工终点。

另一方面，为了减轻通过使用了带电粒子束的加工而产生的沿带电粒子束的照射方向的加工条纹图案(幕效应(curtain effect))，也可以通过从相对于试样的厚度方向倾斜的方向照射带电粒子束来进行(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2008-270073号公报

专利文献2：日本特开平9-186210号公报

然而，在上述的试样的加工方法(薄膜化方法)中，由于试样中的薄膜化的部分被蚀刻加工，与该部分相邻的部分未被蚀刻加工，因此会产生以90°屈曲的阶差。而且，当为了应对上述那样的幕效应而从相对于薄片化的部分的加工面倾斜的方向照射带电粒子束时，上述的相邻部分遮蔽带电粒子束，因此会产生带电粒子束照射不到的阴影区域。因此，必须考虑带电粒子束照射不到的阴影区域来确定加工宽度，因而需要对比期望的加工宽度大的加工范围照射带电粒子束。因此，试样的加工时间变长，另外，也有可能无法制作出期望的形状的微小试样片。

另外，在对在半导体基板中沿厚度方向层叠多个设备而成的试样进行薄膜化时，在为了掌握加工终点而对因加工而露出的设备的数量进行计数时，有可能在上述的阴影区域的影响下加工面的对比度降低，无法准确地对设备的数量进行计数，从而无法准确掌握加工终点。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种带电粒子束装置以及试样加工方法，该带电粒子束装置能够对减小了试样的厚度的整个微小试样片均匀地照射带电粒子束并且能够明确地掌握加工时的加工终点。

为了解决上述课题，在本实施方式的方式中提供了以下那样的带电粒子束装置、试样加工方法。

即，本发明的带电粒子束装置是朝向试样照射带电粒子束，制成微小试样片的带电粒子束装置，其特征在于，该带电粒子束装置具有：带电粒子束镜筒，其能够朝向所述试样照射带电粒子束；试样室，其收纳所述带电粒子束镜筒；以及试样片支架，其能够保持所述试样，在通过所述带电粒子束形成减小了所述试样的一部分区域的厚度的微小试样片时，与该微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于所述减薄部分倾斜的倾斜部。

根据本发明的带电粒子束装置，通过与微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于该减薄部分倾斜的倾斜部，倾斜部中露出的设备的截面形状比与设备的延长方向呈直角的截面的截面形状更大且更鲜明地看到，因此能够准确地对设备的数量进行计数。由此，能够容易且可靠地确定带电粒子束对试样的加工终点。

另外，本发明的特征在于，所述带电粒子束装置以相对于所述倾斜部平行的方式照射氩离子束。

本发明的试样加工方法是朝向试样照射带电粒子束，制成减小了所述试样的一部分区域的厚度的微小试样片的试样加工方法，其特征在于，该试样加工方法具有倾斜部形成工序，在该倾斜部形成工序中，通过所述带电粒子束的照射，沿所述试样的厚度方向重叠形成多个去除区域，所述去除区域具有沿所述厚度方向的规定的加工厚度和沿与所述厚度方向垂直的宽度方向的加工宽度，每次重叠所述去除区域时阶段地减小所述加工宽度，由此在与所述微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于所述减薄部分倾斜的倾斜部。

根据本发明的试样加工方法，由于能够在与微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于该减薄部分倾斜的倾斜部，在后续工序中，在照射与试样的加工中所使用的带电粒子束不同的照射角的再加工射束时，能够消除未向微小试样片的根部分照射氩离子束的阴影区域，从而能够可靠地向微小试样片的整个区域照射氩离子束。由此，能够形成在微小试样片的整个区域中加工条纹图案被减轻，从而能够获得鲜明的观察像的微小试样片。

另外，本发明的特征在于，所述倾斜部形成工序中的各个去除区域的所述加工厚度和所述加工宽度是参照扫描型电子显微镜所获得的所述倾斜部的SEM图像而确定的。

另外，本发明的特征在于，所述试样是在基材的内部沿所述厚度方向重叠多个埋设层而形成的。在所述倾斜部形成工序中，使用所述SEM图像对所述倾斜部中露出的所述埋设层的数量进行计数，来确定加工终点。

所述试样加工方法的特征在于，在所述倾斜部形成工序中，使所述减薄部分和作为与所述减薄部分相邻的部分的倾斜部相互在10°以上且小于90°的范围内倾斜。

另外，本发明的特征在于，所述试样加工方法还具有氩射束照射工序，该氩射束照射工序中，朝向所述微小试样片以相对于所述倾斜部平行的方式照射氩离子束。

根据本发明，能够提供能够对减小了试样的厚度的整个微小试样片均匀地照射带电粒子束并且能够明确地掌握加工时的加工终点的带电粒子束装置以及试样加工方法。

附图说明

图1是本发明的实施方式的带电粒子束装置的结构图。

图2是阶段地示出试样加工方法的说明图。

图3是阶段地示出试样加工方法的说明图。

图4是示出试样加工方法的另一例的说明图。

标号说明

10：带电粒子束装置；11：试样室；12：载台(试样台)；13：载台驱动机构；14：会聚离子束照射光学***(带电粒子束照射光学***)；15：电子束照射光学***(带电粒子束照射光学***)；16：检测器；17：气体提供部；18：气体离子束照射光学***(带电粒子束照射光学***)；19a：针；19b：针驱动机构；20：吸收电流检测器；21：显示装置；22：计算机；23：输入设备；33：试样台；34：柱状部；C：倾斜部；P：试样片支架；Q：微小试样片；R：二次带电粒子；S：试样片；V：试样。

具体实施方式

以下，参照附图对作为本发明的一个实施方式的带电粒子束装置和使用了该带电粒子束装置的试样加工方法进行说明。另外，以下所示的各实施方式是为了更好地理解发明的主旨而具体地进行说明的，只要没有特别指定，就不限定本发明。另外，为了易于理解本发明的特征，对于以下的说明中所使用的附图，有时为了方便将作为要部的部分放大示出，各构成要素的尺寸比例等不一定与实际相同。

图1是示出本发明的实施方式的带电粒子束装置的概略结构图。

如图1所示，本发明的实施方式的带电粒子束装置10具有：试样室11，其能够将内部维持为真空状态；载台12，其能够将大块(bulk)的试样V和用于保持试样片S的试样片支架P固定在试样室11的内部；以及载台驱动机构13，其驱动载台12。

带电粒子束装置10具有向试样室11的内部的规定的照射区域(即扫描范围)内的照射对象照射带电粒子束例如会聚离子束(FIB)的会聚离子束照射光学***14。带电粒子束装置10具有向试样室11的内部的规定的照射区域内的照射对象照射电子束(EB)的电子束照射光学***15。带电粒子束装置10具有检测通过带电粒子束或电子束的照射从照射对象产生的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R的检测器16。

带电粒子束装置10具有向试样室11的内部的规定的照射区域内的照射对象照射气体离子束(GB)的气体离子束光学***18。

这些会聚离子束照射光学***14、电子束照射光学***15以及气体离子束光学***18配置成各自的射束照射轴能够在载台12上的实质的1点处交叉。即，在从侧面俯视试样室11时，会聚离子束光学***14沿铅垂方向配置，电子束照射光学***15和气体离子束光学***18分别沿相对于铅垂方向倾斜了例如45°的方向配置。通过这样的配置布局，在从侧面俯视试样室11时，气体离子束(GB)的射束照射轴例如处于与从电子束照射光学***15照射的电子束(EB)的射束照射轴垂直相交的方向。

带电粒子束装置10具有向照射对象的表面提供气体G的气体提供部17。气体提供部17具体而言是外径为200μm左右的喷嘴17a等。带电粒子束装置10具有向照射对象的表面提供气体G的气体提供部17。气体提供部17具体而言是外径为200μm左右的喷嘴17a等。

带电粒子束装置10具有：试样片移置单元19，其由从固定在载台12上的试样V取出试样片S，对该试样片S进行保持并移置到试样片支架P上的针19a和驱动针19a输送试样片S的针驱动机构19b构成；以及吸收电流检测器20，其检测流入针19a的带电粒子束的流入电流(也称为吸收电流)，并将流入电流信号发送到计算机进行图像化。

带电粒子束装置10具有显示基于检测器16所检测的二次带电粒子R的图像数据等的显示装置21、计算机22、输入设备23。

另外，会聚离子束照射光学***14和电子束照射光学***15的照射对象是固定在载台12上的试样V、试样片S、以及存在于照射区域内的针19a、试样片支架P等。

带电粒子束装置10能够通过向照射对象的表面一边扫描带电粒子束一边进行照射来执行被照射部的图像化、基于溅射的各种加工(挖掘、修整(trimming)加工等)、沉积膜(deposited film)的形成等。带电粒子束装置10能够执行从试样V切出试样片S、从切出的试样片S形成基于TEM的观察中所使用的微小试样片Q(参照图3：例如薄片试样、针状试样等)、电子束利用的分析试样片的加工。

带电粒子束装置10能够使移置到试样片支架P上的试样片S的例如前端部分薄膜化到适于透射电子显微镜的透射观察的期望的厚度(例如5～100nm等)从而获得观察用的微小试样片Q。带电粒子束装置10能够通过向试样片S和针19a等照射对象的表面一边扫描带电粒子束或电子束一边进行照射来执行照射对象的表面的观察。

吸收电流检测器20具有前置放大器，对针的流入电流进行放大并发送给计算机22。根据与吸收电流检测器20所检测的针流入电流和带电粒子束的扫描同步的信号，能够在显示装置21上显示针形状的吸收电流图像，从而可以进行针形状和前端位置的确定。

试样室11构成为能够通过排气装置(省略图示)进行排气直到使内部为期望的真空状态为止并且能够维持期望的真空状态。

载台12对试样V进行保持。载台12具有对试样片支架P进行保持的支架固定台12a。该支架固定台12a可以采用能够搭载多个试样片支架P的构造。

载台驱动机构13以与载台12连接的状态收纳在试样室11的内部，根据从计算机22输出的控制信号使载台12相对于规定的轴位移。载台驱动机构13至少具有使载台12沿与水平面平行且相互垂直的X轴和Y轴、以及与X轴和Y轴垂直的铅垂方向上的Z轴平行地移动的移动机构13a。载台驱动机构13具有使载台12绕X轴或Y轴倾斜的倾斜机构13b和使载台12绕Z轴旋转的旋转机构13c。

会聚离子束照射光学***14以如下方式固定在试样室11：在试样室11的内部，将射束射出部(省略图示)在照射区域内的载台12的铅垂方向上方的位置处面向载台12并且将光轴与铅垂方向平行。由此，能够向载置于载台12上的试样V、试样片S、以及存在于照射区域内的针19a等照射对象从铅垂方向上方朝向下方照射带电粒子束。

另外，带电粒子束装置10也可以具有其他离子束照射光学***而代替上述那样的会聚离子束照射光学***14。离子束照射光学***不限定于形成上述那样的会聚射束的光学***。离子束照射光学***例如也可以是通过在光学***内设置具有定型的开口的模板掩模从而形成模板掩模(stencil mask)的开口形状的成形射束的投影型的离子束照射光学***。根据这样的投影型的离子束照射光学***，能够高精度地形成与试样片S的周边的加工区域相当的形状的成形射束，从而缩短了加工时间。

会聚离子束照射光学***14具有产生离子的离子源14a和使从离子源14a引出的离子会聚以及偏转的离子光学***14b。离子源14a和离子光学***14b根据从计算机22输出的控制信号进行控制，带电粒子束的照射位置和照射条件等由计算机22进行控制。

离子源14a例如是使用了液体镓等的液体金属离子源、等离子体型离子源、气体电场电离型离子源等。离子光学***14b例如具有聚光透镜(condenser lenses)等第一静电透镜、静电偏转器、物镜等第二静电透镜等。在作为离子源14a而使用等离子体型离子源的情况下，能够实现大电流束的高速加工，从而适于尺寸较大的试样片S的取出。例如，通过使用氩离子作为气体电场电离型离子源，也能够从会聚离子束照射光学***14照射氩离子束。

电子束照射光学***15以如下方式固定在试样室11：在试样室11的内部，将射束射出部(省略图示)在相对于照射区域内的载台12的铅垂方向倾斜了规定的角度(例如60°)的倾斜方向上面向载台12并且使光轴与倾斜方向平行。由此，能够向固定在载台12上的试样V、试样片S、以及存在于照射区域内的针19a等照射对象从倾斜方向的上方朝向下方照射电子束。

电子束照射光学***15具有产生电子的电子源15a和使从电子源15a射出的电子会聚以及偏转的电子光学***15b。电子源15a和电子光学***15b根据从计算机22输出的控制信号进行控制、电子束的照射位置和照射条件等由计算机22进行控制。电子光学***15b例如具有电磁透镜、偏转器等。

另外，也可以对电子束照射光学***15和会聚离子束照射光学***14的配置进行调换，将电子束照射光学***15配置在铅垂方向上，将会聚离子束照射光学***14配置在相对于铅垂方向倾斜了规定的角度的倾斜方向上。

气体离子束光学***18例如照射氩离子束等气体离子束(GB)。气体离子束光学***18可以使氩气离子化并在1kV左右的低加速电压下进行照射。这样的气体离子束(GB)与会聚离子束(FIB)相比会聚性较低，因此对试样片S和微小试样片Q的蚀刻速率变低。因此，适于试样片S和微小试样片Q的精密的精加工。

在向试样V、试样片S以及针19a等照射对象照射带电粒子束或电子束时，检测器16检测从照射对象放射的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R的强度(即二次带电粒子的量)，并输出二次带电粒子R的检测量的信息。检测器16配置在试样室11的内部能够检测二次带电粒子R的量的位置，例如相对于照射区域内的试样V、试样片S等照射对象斜上方的位置等而固定在试样室11。

气体提供部17固定在试样室11，在试样室11的内部配置成具有气体喷射部(也称为喷嘴)且面向载台12。气体提供部17能够向试样V、试样片S提供用于根据试样V、试样片S的材质而选择性地促进带电粒子束(会聚离子束)对试样V、试样片S的蚀刻的蚀刻用气体、用于在试样V、试样片S的表面上形成金属或绝缘体等堆积物的沉积膜的沉积用气体等。

构成试样片移置单元19的针驱动机构19b以与针19a连接的状态收纳在试样室11的内部，根据从计算机22输出的控制信号使针19a位移。针驱动机构19b与载台12一体设置，例如当载台12通过倾斜机构13b而绕倾斜轴(即X轴或Y轴)旋转时，与载台12一体移动。

针驱动机构19b具有使针19a沿三维坐标轴分别平行地移动的移动机构(省略图示)和使针19a绕针19a的中心轴旋转的旋转机构(省略图示)。另外，该三维坐标轴与试样台的正交三轴坐标系是独立的，在作为与载台12的表面平行的二维坐标轴的正交三轴坐标系中，在载台12的表面处于倾斜状态、旋转状态的情况下，该坐标系倾斜、旋转。

计算机22至少对载台驱动机构13、会聚离子束照射光学***14、电子束照射光学***15、气体提供部17以及针驱动机构19b进行控制。

另外，计算机22配置在试样室11的外部，连接有显示装置21和输出与操作者的输入操作对应的信号的鼠标、键盘等输入设备23。计算机22根据从输入设备23输出的信号或通过预先设定的自动运行控制处理生成的信号等统一控制带电粒子束装置10的动作。

计算机22一边扫描带电粒子束的照射位置一边将检测器16所检测的二次带电粒子R的检测量转换为与照射位置对应的亮度信号，根据二次带电粒子R的检测量的二维位置分布生成表示照射对象的形状的图像数据。在吸收电流图像模式下，计算机22一边扫描带电粒子束的照射位置一边检测在针19a中流动的吸收电流，由此根据吸收电流的二维位置分布(吸收电流图像)而生成表示针19a的形状的吸收电流图像数据。

计算机22将用于执行各图像数据的放大、缩小、移动、以及旋转等操作的画面与生成的各图像数据一起显示在显示装置21上。计算机22将用于进行自动的序列控制中的模式选择以及加工设定等各种设定的画面显示在显示装置21上。

对使用了上述结构的带电粒子束装置10的本发明的试样加工方法进行说明。

图2、图3是阶段地示出试样加工方法的说明图。

另外，在以下的实施方式中，作为试样加工方法，举出了通过带电粒子束对支承在试样片支架P上的试样片S进行薄膜化，制成TEM观察用的微小试样片Q的例子并进行说明。另外，如图2(a)所示，设想试样片S例如是切出在由半导体基板构成的试样V(参照图1)上形成有多个设备31、31…的区域后的试样片，将设备31、31…排列的方向称为厚度方向T，将与该厚度方向T呈直角且设备31的延长方向称为宽度方向W。另外，将与厚度方向T和宽度方向W呈直角的方向称为加工方向D。

首先，通过FIB加工从由半导体基板构成的试样V(参照图1)切出作为包含观察对象的小区域的试样片S。然后，使用针19a(参照图1)以使半导体基板的厚度方向为铅垂方向(加工方向D)的方式使试样片支架P(参照图1)支承作为加工对象的试样片S。然后，如图2(b)所示，对试样片S设定照射区域，从会聚离子束照射光学***14(参照图1)沿加工方向D照射FIB。然后，形成沿试样片S的厚度方向T的规定的加工厚度且沿宽度方向W的加工宽度W1的第一去除区域E1。由此，在第一去除区域E1的根部侧的端部E1e例如露出一个设备31的端面。

接下来，如图2(c)所示，沿厚度方向T向与第一去除区域E1重叠的位置，即从第一去除区域E1沿厚度方向T偏移了规定的加工厚度的位置照射FIB，形成第二去除区域E2。此时，作为沿宽度方向W的加工宽度W2，设定为比加工宽度W1短规定的减小宽度ΔW的宽度。由此，第二去除区域E2的根部侧的端部E2e位于比第一去除区域E1的根部侧的端部E1e靠向宽度方向W的中心侧偏移的位置。

并且，如图3的(a)所示，沿厚度方向T向与之前形成的第n去除区域En重叠的位置，即从第n去除区域En沿厚度方向T偏移了规定的加工厚度的位置照射FIB，形成第(n+1)去除区域E(n+1)。此时，作为沿宽度方向W的加工宽度W(n+1)，设定为比之前的第n去除区域En的加工宽度Wn短规定的减小宽度ΔW的宽度。这样，沿加工方向D对试样片S照射FIB，在厚度方向T上重叠形成阶段地减小了加工宽度的多个去除区域，由此形成减小了沿试样片S的厚度方向T的厚度的微小试样片Q。

通过形成这样的阶段地减小了加工宽度的多个去除区域，在微小试样片Q上形成有减小了其厚度的减薄部分Qs。而且，在与该减薄部分Qs相邻的部分、即各个去除区域的根部侧的端部相连的部分形成有倾斜部(与减薄部分相邻的部分)C(倾斜部形成工序)。倾斜部C例如是相对于厚度方向T在10°以上且小于90°的范围内倾斜的倾斜面，例如只要倾斜部C的表面形成为与氩离子束的照射角平行即可。作为一例，在本实施方式中，倾斜部C呈相对于厚度方向T倾斜20°的倾斜面。这里，在10°以上且小于90°的范围内，通过以小于90°的较小的入射角度入射射束，能够使射束入射对试样的损伤层变浅。由此，由于使损伤层变浅，因此即使是设备尺寸微细的试样，也能够明确地掌握加工时的加工终点。

另外，在图2、图3所示的实施方式中，通过以使沿试样片S的宽度方向W的加工宽度Wn阶段地变小的方式使FIB进行扫描并进行照射，形成倾斜部(与减薄部分相邻的部分)C，但FIB的扫描方法不限定于此。

例如，在图4所示的FIB的扫描的例子中，使沿作为减薄部分Qs的试样片S的宽度方向W的去除区域En的加工宽度Wn为恒定。然后，进一步从各个去除区域En的根部侧向相对于厚度方向T在10°以上且小于90°的范围内倾斜的方向使FIB连续地进行扫描。由此，在FIB在相对于厚度方向T倾斜的方向上进行扫描后的区域中形成倾斜部C。沿这样的倾斜部C的加工宽度Wn阶段地逐渐增加。这里，FIB的扫描方法使用将FIB的扫描方向从试样片S的宽度方向变更为相对于厚度方向T倾斜的方向的矢量扫描(vector scan)。

另外，也可以在试样片S的宽度方向上设定第一矩形照射区域，在相对于厚度方向T倾斜的方向上设定第二矩形照射区域，并在各自的照射区域中使用光栅扫描(rasterscan)或位图扫描(bitmap scan)。

除此之外，由微小试样片Q的减薄部分Qs和作为与减薄部分Qs相邻的部分的倾斜部C划分的梯形区域内的FIB的扫描方向并未特别限定，只要能够形成作为与减薄部分Qs相邻的部分的倾斜部C，则也可以在任何方向上扫描FIB而形成去除区域。

如上所述，在阶段地减小了加工宽度的多个去除区域的形成过程中，在任意的时机从电子束照射光学***15照射EB，获取倾斜部C的SEM图像。然后，对所获得的SEM图像进行观察，对倾斜部C中露出的设备31、31…的数量进行计数，由此能够确定FIB的厚度方向T的加工终点。倾斜部C中露出的设备31、31…的截面形状例如可以比沿厚度方向T的截面中露出的设备的截面形状更大且更鲜明地看到，因此能够准确地对设备31、31…的数量进行计数。

另外，例如由计算机22自动进行从SEM图像的获取到倾斜部C中露出的设备31、31…的计数，并将其结果反馈到针对试样片S的FIB的照射条件，由此能够自动化形成在根部侧连接有倾斜部C的微小试样片Q。

作为这样的自动化的加工终点的检测方法的具体例，预先将出现在观察目标位置的(倾斜部C中露出的)设计上的设备31、31…的数量输入给计算机22。这样的设备31的预定出现数能够根据形成在试样V的集成电路的设计数据等来掌握。

然后，由计算机22所执行的图像比较软件等通过重复进行基于FIB的照射的去除区域的形成和照射SEM图像的获取，对出现在倾斜部C的设备31的数量进行计数。而且，在预先输入给计算机22的设备31的预定出现数与基于实际的SEM图像的获取的出现在倾斜部C的设备31的数量一致时，将这里识别为加工终点而结束FIB的照射。

另外，作为自动化的加工终点的检测方法的另一具体例，在通过FIB从试样(半导体基板)V(参照图1)切出试样片S时，获取试样片S的侧壁的SEM图像。然后，由计算机22所执行的图像比较软件等对该试样片S的侧壁中露出的设备31的数量进行计数。或者，也可以对切出试样片S后的试样V的剪切端面中露出的设备31的数量、基于形成在试样V上的集成电路的设计数据等的试样片S的切出部分的设计上的设备31的数量进行计数。

这样，在从计算机22所识别的试样片S的设备31的总数减去通过重复进行基于FIB的照射的去除区域的形成和照射SEM图像的获取而出现在倾斜部C的实际的设备31的数量，并与预先输入给计算机22的想要残留在试样片S中的设备31的数量一致时，将这里识别为加工终点而结束FIB的照射。

接下来，如图3的(b)所示，例如以与倾斜部C的表面平行的角度对微小试样片Q照射气体离子束例如氩离子束，减轻因使用了FIB的加工而产生的加工条纹图案(幕效应)(氩射束照射工序)。

在该氩射束照射工序中，从气体离子束光学***18(参照图1)使氩气离子化而在例如1kV左右的低加速电压下向微小试样片Q的整个区域照射氩离子束。此时，优选从电子束照射光学***15朝向微小试样片Q照射EB，根据所获得的SEM图像来进行氩离子束对微小试样片Q的精加工。此时的加工终点的检测也能够应用基于上述的FIB的微小试样片Q的加工时的加工终点检测过程。由此，能够进行氩射束照射工序的自动化。

在这样的氩射束照射工序中，作为与微小试样片Q的根部分相邻的部分，形成有相对于厚度方向T在10°以上且小于90°的角度范围内倾斜的倾斜部C，因此能够对减小试样片S的厚度而薄膜化的微小试样片Q的整个区域均匀地照射氩离子束。

即，如图1所示，气体离子束光学***18配置成在从侧面俯视试样室11时，气体离子束(GB)的射束照射轴处于例如与从电子束照射光学***15照射的电子束(EB)的射束照射轴垂直相交的方向。因此，当厚度方向T例如与微小试样片Q的宽度方向W呈直角时，会产生未向微小试样片Q的根部分照射氩离子束的阴影区域。

但是，通过像本实施方式那样与以相对于厚度方向T倾斜的角度照射的氩离子束对应地在微小试样片Q形成在例如10°以上且小于90°的范围内倾斜的倾斜部C，能够消除未向微小试样片Q的根部分照射氩离子束的阴影区域，从而能够可靠地对微小试样片Q的整个区域照射氩离子束。由此，能够形成在微小试样片Q的整个区域中减轻加工条纹图案从而能够获得鲜明的观察像的TEM观察用试样片。

另外，如图3(c)所示，从与沿上述的厚度方向T的加工方向相反的方向也能够形成阶段地减小了沿宽度方向W的加工宽度的多个去除区域，从而形成具有从两侧减小了厚度的减薄部分Qs的微小试样片Q。

对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提示的，并不意味着对发明的范围进行限定。这些实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围和主旨内并且包含于权利要求书中所记载的发明及其均等的范围内。

Claims

1.一种带电粒子束装置，其朝向试样照射带电粒子束，制成微小试样片，其特征在于，其具有：

带电粒子束镜筒，其能够朝向所述试样照射带电粒子束；

试样室，其收纳所述带电粒子束镜筒；以及

试样片支架，其能够保持所述试样，

在通过所述带电粒子束形成减小了所述试样的一部分区域的厚度的微小试样片时，与该微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于所述减薄部分倾斜的倾斜部。

2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，

该带电粒子束装置以相对于所述倾斜部平行的方式照射氩离子束。

3.一种试样加工方法，其是朝向试样照射带电粒子束，制成减小了所述试样的一部分区域的厚度的微小试样片的试样加工方法，其特征在于，其具有倾斜部形成工序，

在该倾斜部形成工序中，通过所述带电粒子束的照射，沿所述试样的厚度方向重叠形成多个去除区域，所述去除区域具有沿所述厚度方向的规定的加工厚度和沿与所述厚度方向垂直的宽度方向的加工宽度，每次重叠所述去除区域时阶段地减小所述加工宽度，由此在与所述微小试样片的减薄部分相邻的部分形成相对于所述减薄部分倾斜的倾斜部。

4.根据权利要求3所述的试样加工方法，其特征在于，

所述倾斜部形成工序中的各个去除区域的所述加工厚度和所述加工宽度是参照扫描型电子显微镜所获得的所述倾斜部的SEM图像而确定的。

5.根据权利要求4所述的试样加工方法，其特征在于，

所述试样是在基材的内部沿所述厚度方向重叠多个埋设层而形成的，

在所述倾斜部形成工序中，使用所述SEM图像对所述倾斜部中露出的所述埋设层的数量进行计数，来确定加工终点。

6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的试样加工方法，其特征在于，

在所述倾斜部形成工序中，使所述减薄部分和作为与所述减薄部分相邻的部分的倾斜部相互在10°以上且小于90°的范围内倾斜。

7.根据权利要求3至6中的任意一项所述的试样加工方法，其特征在于，

该试样加工方法还具有氩射束照射工序，在该氩射束照射工序中，朝向所述微小试样片以相对于所述倾斜部平行的方式照射氩离子束。