JP2016127025A

JP2016127025A - 荷電粒子ビーム装置

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Publication number: JP2016127025A
Application number: JP2015253893A
Authority: JP
Inventors: 弘大庭; Hiroshi Oba; 正寛清原; Masahiro Kiyohara; 宗翰楊; Tsung Han Yang
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2014-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2035-12-25
Also published as: JP6879663B2

Abstract

【課題】原料ガスの種類に応じて最適な供給状態を実現することのできる荷電粒子ビーム装置を提供する。【解決手段】試料Ｓにイオンビームを照射して加工可能な荷電粒子ビーム装置１００であって、気体イオンビームを試料室４０内の試料Ｓに照射するＧＩＢ鏡筒３と、気体イオンビームの原料である原料ガスをＧＩＢ鏡筒３に供給するＧＩＢ制御部１３と、を備え、ＧＩＢ制御部１３は、原料ガスの流量を制御する流量制御部１３３と、ＧＩＢ鏡筒３の上流に接続され、原料ガスを排気するために設けられたバイパス管路Ｐ２と、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、荷電粒子ビーム装置に関するものである。

従来、集束イオンビーム（ＦＩＢ；Focused Ion Beam）装置により透過電子顕微鏡（ＴＥＭ；Transmission Electron Microscope）観察するための薄片試料を作製することが知られている。また、集束イオンビームの照射によりイオン種であるガリウムが薄片試料に注入されダメージ層を形成することも知られている。

近年では、原料ガスにアルゴンなどを用いた気体イオンビーム（ＧＩＢ；Gas Ion Beam）を試料に照射し、ダメージ層を除去する技術も提案されている（引用文献１参照）。このような手段によれば、ダメージ層の少ない薄片試料を形成することが可能となる。

特開平０６−２６０１２９号公報

近年、試料加工の目的や試料の特性に合わせて、異なる複数の原料ガスのイオンビームを用いることが一般的になりつつある。原料ガスが異なれば、最適な流量等の流量条件も個別に異なることとなり、原料ガスの供給にあたって細やかな制御が必要となるが、そのような制御に関して未だ十分な検討はなされていない。

本発明は、原料ガスの種類に応じて最適な供給状態を実現することのできる荷電粒子ビーム装置を提供する。

本発明の荷電粒子ビーム装置は、試料にイオンビームを照射して加工可能な荷電粒子ビーム装置であって、気体イオンビームを試料室内の試料に照射するＧＩＢ鏡筒と、前記気体イオンビームの原料である原料ガスを前記ＧＩＢ鏡筒に供給するＧＩＢ制御部と、を備え、前記ＧＩＢ制御部は、前記原料ガスの流量を制御する流量制御部と、前記ＧＩＢ鏡筒の上流に接続され、前記原料ガスを排気するために設けられたバイパス管路と、を含む。

本発明の一態様として、例えば、前記バイパス管路は、前記流量制御部と前記ＧＩＢ鏡筒との間に接続される。

本発明の一態様として、例えば、前記バイパス管路上に前記流量制御部が設けられる。

本発明の一態様として、例えば、前記流量制御部が、前記原料ガスの流量に基づき当該原料ガスの流量を制御するＭＦＣより構成される。

本発明の一態様として、例えば、前記流量制御部が、前記原料ガスの圧力に基づき当該原料ガスの流量を制御するバリアブルリークバルブ（ＶＬＶ；Variable Leak Valve）より構成される。

本発明の一態様として、例えば、前記バイパス管路は、前記原料ガスの種類に応じて開閉可能である。

本発明の一態様として、例えば、前記原料ガスがアルゴン（Ａｒ）の場合前記バイパス管路は閉じ、前記原料ガスがキセノン（Ｘｅ）の場合前記バイパス管路は開く。

本発明の一態様として、例えば、第１の真空ポンプと、前記第１の真空ポンプが適用される真空度よりもより高い真空度を達成するために使用される第２の真空ポンプと、前記ＧＩＢ鏡筒においてイオン化されなかった前記原料ガスを排気する排気管路と、前記バイパス管路と前記第１の真空ポンプとの接続である第１の接続と、前記バイパス管路と前記第２の真空ポンプとの接続である第２の接続と、前記排気管路と前記第２の真空ポンプとの接続である第３の接続と、を確保するとともに、前記第１、第２及び第３の接続を排他的に切り替えることが可能な管路切り替えバルブと、を更に備える。

上述した様に、本発明に係る荷電粒子ビーム装置によれば、原料ガスの種類に応じた最適な流量条件を設定することが可能となる。

本発明による実施形態の荷電粒子ビーム装置の全体構成図である。実施形態１の荷電粒子ビーム装置のＧＩＢ鏡筒およびＧＩＢ制御部の構成図である。実施形態２の荷電粒子ビーム装置のＧＩＢ鏡筒およびＧＩＢ制御部の構成図である。実施形態３の荷電粒子ビーム装置のＧＩＢ鏡筒およびＧＩＢ制御部の構成図である。実施形態３の変形例のＧＩＢ鏡筒およびＧＩＢ制御部の構成図である。

（実施形態１）
以下、本発明に係る荷電粒子ビーム装置の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の荷電粒子ビーム装置１００の全体構成を示す。荷電粒子ビーム装置１００は、第１の荷電粒子ビームとしての集束イオンビームを照射するＦＩＢ鏡筒１と、第２の荷電粒子ビームとしての電子ビーム（ＥＢ；Electron Beam）を照射するＥＢ鏡筒２と、第３の荷電粒子ビームとしての気体イオンビームを照射するＧＩＢ鏡筒３と、試料Ｓを収容する試料室（チャンバー）４０とを備えている。

ＦＩＢ鏡筒１は、液体金属イオン源を備えており、直径１００ｎｍ以下の集束イオンビームを形成することができ、試料Ｓを微細に加工できる。また、ＧＩＢ鏡筒３は、ＰＩＧ型などの気体イオン源を備えていて、前記集束イオンビームほど集束しない集束イオンビーム（気体イオンビーム）で、集束イオンビームによる加工面を清浄化するなどの目的で用いる。ＧＩＢイオン源は、イオン源ガスとして、ヘリウム、アルゴン、キセノン、酸素、窒素などを用いる。

荷電粒子ビーム装置１００はさらに、ＥＢ、ＦＩＢ、またはＧＩＢの照射により試料Ｓから発生する二次電子を検出する二次電子検出器４を備えている。また、ＥＢの照射により試料Ｓから発生する反射電子を検出する反射電子検出器を備えていても良い。

荷電粒子ビーム装置１００はさらに、試料Ｓを保持・固定する試料ホルダ６と試料ホルダ６を載置する試料台５とを備える。試料台５は、図示せぬＸＹＺの三軸方向に移動可能である。さらに試料台５は、後に述べるように傾斜、回転することもできる。試料ホルダ６は試料台５に着脱可能である。

荷電粒子ビーム装置１００はさらに、試料台制御部１５を備える。試料台制御部１５は図示せぬ駆動機構を制御してＸＹＺの三軸方向に試料台５を移動させる。さらに試料台制御部１５は、第１の傾斜駆動部８を制御して試料台５を傾斜させるとともに、回転駆動部１０を制御して試料台５を回転させる。

荷電粒子ビーム装置１００はさらに、ＦＩＢ制御部１１と、ＥＢ制御部１２と、ＧＩＢ制御部１３と、像形成部１４と、表示部１８とを備える。ＥＢ制御部１２はＥＢ鏡筒２からのＥＢ照射を制御する。ＦＩＢ制御部１１はＦＩＢ鏡筒１からのＦＩＢ照射を制御する。ＧＩＢ制御部１３はＧＩＢ鏡筒３からのＧＩＢ照射を制御する。像形成部１４は、ＥＢを走査させる信号と、二次電子検出器４で検出した二次電子の信号とからＳＥＭ像を形成する。表示部１８はＳＥＭ像等の観察像や装置の各種制御条件等を表示することができる。また、像形成部１４は、ＦＩＢを走査させる信号と、二次電子検出器４で検出した二次電子の信号とからＳＩＭ像を形成する。表示部１８はＳＩＭ像を表示することもできる。

荷電粒子ビーム装置１００はさらに、入力部１６と、制御部１７を備える。オペレータは装置制御に関する条件を入力部１６に入力する。入力部１６は、入力された情報を制御部１７に送信する。制御部１７は、ＦＩＢ制御部１１、ＥＢ制御部１２、ＧＩＢ制御部１３、像形成部１４、試料台制御部１５、表示部１８に制御信号を送信し、装置の全体を制御する。

装置の制御について、例えば、オペレータは表示部１８に表示されたＳＥＭ像やＳＩＭ像などの観察像に基づいて、ＦＩＢやＧＩＢの照射領域を設定する。オペレータは表示部１８に表示された観察像上に照射領域を設定する加工枠を入力部１６により入力する。さらに、オペレータは加工開始の指示を入力部１６に入力すると、制御部１７からＦＩＢ制御部１１又はＧＩＢ制御部１３に照射領域と加工開始の信号が送信され、ＦＩＢ制御部１１からＦＩＢが、又はＧＩＢ制御部１３からＧＩＢが、試料Ｓの指定された照射領域に照射される。これによりオペレータが入力した照射領域にＦＩＢまたはＧＩＢを照射することができる。

また、荷電粒子ビーム装置１００は、試料Ｓにエッチングガスを供給するガス銃１９を備えている。エッチングガスとして、塩素ガス、フッ素系ガス（フッ化キセノン、炭化フッ素など）、ヨウ素ガスなどのハロゲンガスを用いる。試料Ｓの材質と反応するエッチングガスを用いることで、ＥＢ、ＦＩＢ、またはＧＩＢによるガスアシストエッチングを施すことができる。特にＥＢによるガスアシストエッチングは、イオンスパッタによるダメージを試料Ｓに与えずにエッチング加工することができる。

本実施形態では、ＦＩＢ鏡筒１と、ＥＢ鏡筒２と、ＧＩＢ鏡筒３と、二次電子検出器４と、ガス銃１９が、試料室４０に設けられているが、これらの部材の配置位置や順序は特に限定はされない。試料室４０の内部空間は後述する真空ポンプにより排気され（真空引き）、当該内部空間では、試料台５の駆動により試料ホルダ６に保持された試料Ｓが移動する。ＦＩＢ鏡筒１、ＥＢ鏡筒２、ＧＩＢ鏡筒３が、それぞれ集束イオンビーム、電子ビーム、気体イオンビームを試料Ｓに照射する。

図２は、ＧＩＢ鏡筒３およびＧＩＢ制御部１３の構成図である。上述したように、ＧＩＢ制御部１３は、原料ガスを充填したガスボンベ３０から原料ガスの供給を受けつつ、ＧＩＢ鏡筒３へ供給する原料ガスの選択、流量の制御などを行う。本図ではガスボンベ３０は、Ａｒ（アルゴン）、Ｘｅ（キセノン）、Ｏ_２（酸素）、Ｈｅ（ヘリウム）の４種のガスをそれぞれ充填した４つのガスボンベを含むが、その数は特に限定はされない。

ＧＩＢ制御部１３は、減圧弁１３１と、バルブ１３２と、ＭＦＣ（Mass Flow Controller；流量制御部）１３３と、バルブ１３４と、バルブ１３５と、バルブ１３６と、バルブ１３７と、バルブ１３８とを含む。さらにＧＩＢ制御部１３は、後述する原料ガス交換管路Ｐ１、バイパス管路Ｐ２、排気管路Ｐ３を含み、これらの管路により、高真空ポンプ（第１の真空ポンプ）３２および低真空ポンプ（第２の真空ポンプ）３４に接続されている。オペレータの入力部１６への入力操作に従い、制御部１７は、高真空ポンプ３２および低真空ポンプ３４の動作を制御する。

高真空ポンプ３２は、高真空（真空度が高い）下で用いられる真空ポンプであり、ＴＭＰ（Turbo Molecular Pump；ターボ分子ポンプ）等によって構成される。低真空ポンプ（第２の真空ポンプ）３４は、高真空ポンプ３２が用いられる高真空よりも真空度が低い低真空下で用いられる真空ポンプであり、ロータリーポンプ等により構成される。また、低真空ポンプ３４は、試料Ｓが配置される試料室４０内の真空引きにも使用される。一般的に、まず低真空ポンプ３４が、試料室４０およびＧＩＢ制御部１３の配管の真空引きを行い、所定の真空度が得られた後、高真空ポンプ３２が作動し、より高い真空度が達成される。

ガスボンベ３０に接続された減圧弁１３１は、ガスボンベ３０から供給される原料ガスの圧力を適切な圧力に減圧し、後段のＭＦＣ１３３へ減圧されたガスを供給する。Ａｒのみのように一種のガスを供給する場合は、Ａｒのガスボンベ３０に対応した減圧弁１３１のみが開き、他のガスボンベ３０の減圧弁１３１は閉じる。ＡｒとＸｅのように複数の原料ガスを混合する場合は、当該複数のガスのガスボンベ３０に対応した減圧弁１３１のみが開き、他のガスボンベ３０の減圧弁１３１は閉じる。

各ガスボンベ３０の減圧弁１３１には個別にバルブ１３２が接続されている。使用するイオンビームの原料ガス種を切り替える、つまり交換する場合（例えばＡｒをＸｅに交換する）、使用済みの原料ガス（Ａｒ）のガスボンベ３０に接続されたバルブ１３２を閉じる。この状態で、バルブ１３２と高真空ポンプ３２とを接続する原料ガス交換管路Ｐ１上のバルブ１３６、バルブ１３７を開き、高真空ポンプ３２が排気することにより、原料ガス交換管路Ｐ１に残存した使用済みの原料ガス（Ａｒ）を排気する。次に、バルブ１３６、バルブ１３７を閉じ、次に使用する原料ガス（Ｘｅ）のガスボンベ３０に接続された減圧弁１３１、バルブ１３２を開くことにより、使用するイオンビームの原料ガス種を交換することができる。

原料ガスの供給を受けたＭＦＣ１３３は、さらに所望のイオン源圧力になるように原料ガスの流量を調整して、ＧＩＢ鏡筒３のイオン源発生部３ａに原料ガスを導入する。本例では、ＭＦＣ１３３とＧＩＢ鏡筒３との間にバルブ１３４が設けられ、さらに細やかな流量の制御がなされる。

ＧＩＢ鏡筒３のイオン源発生部３ａに導入された原料ガスの分子の一部はイオン化される。イオン源発生部３ａには、例えば二つの対立した陰極とこれら二つの陰極の間に配置された陽極とを含むＰＩＧ（ペニング）イオン源が用いられる。これら陰極、陽極の軸方向には磁場がかけられ、一つの陰極から出射された電子が陽極に向けて軸方向に加速された後、他の陰極により減速されかつ反射されるため、電子は二つの陰極の間を往復運動することとなる。この往復運動する電子と、ＭＦＣ１３３から導入された原料ガスの分子が衝突することにより、当該原料ガスのイオンが発生する。電子は往復運動するため、原料ガス分子との衝突確率は高いものとなる。

イオン源発生部３ａで生み出された原料ガスのイオンは、イオン源発生部３ａに隣接したイオン引出し部３ｂに取り込まれ、イオン引出し部３ｂのスリット３ｃを通過したイオンがＧＩＢ鏡筒３の先端から試料Ｓが配置された試料室４０内へイオンビームとして出射される。イオン化されなかった原料ガスもイオン引出し部３ｂに取り込まれるが、イオン化されなかった原料ガスの大部分は、イオン引出し部３ｂの排気ポート３ｄから排気管路Ｐ３を介して排気される。この場合バルブ１３８は、排気管路Ｐ３と低真空ポンプ３４との接続を確保し、低真空ポンプ３４による真空引きを実行することができる。

上述した様に、試料加工の目的や試料の特性に合わせて、異なる複数の原料ガスを用いることが一般的になりつつある。原料ガスが異なれば、最適な流量等の流量条件も個別に異なることとなる。このため、ＭＦＣ１３３が原料ガスに応じた流量条件を設定し、流量を制御する。

ここで原料ガスの流量が適量より大きい場合、ビーム電流（プローブ電流）が低下したり、イオンビームのビーム径が増大するという問題が発生する。つまり、イオン源発生部３ａ内のガス分子の量が大きいと、ガス分子がイオンと衝突する確率が高くなり、試料に到達するイオンビームの量が減少したり、イオン源発生部３ａ内のプラズマ密度が低下するので、イオン放出面が大きくなり、試料面上のイオンビームのビーム径が増大したりする。原料ガスがＡｒの場合は、ＭＦＣ１３３がその制御能力により流量を制御し、適正値に調整することが可能である。一方、より重い元素であるＸｅの場合は、同一のＭＦＣ１３３の制御能力に対し、ガス流量が大きすぎて調整する能力が足りず、適正値が得られないことが分かった。

ＭＦＣ１３３は固有の変換係数ＣＦ（コンバージョンファクタ）を有するが、この変換係数はＡｒに対しての値より、Ｘｅに対しての値が大きくなる。よって、例えばＡｒを１ｓｃｃｍ流す設定にしても、Ｘｅは１．２ｓｃｃｍ流れてしまうということが起こり得る。これはＭＦＣ１３３の流量測定がガスの質量に依存することに起因することを意味する。

また、ＡｒよりもＸｅの方がイオン化効率が良いため、ＭＦＣ１３３の変換係数がＡｒに対して最適に設定されている場合において原料ガスとしてＸｅを選択すると、最適な流量値を得るためにはＸｅの流量を絞る必要がある。

上述した状況を鑑み、本実施形態では、図２に示したように、ＭＦＣ１３３とＧＩＢ鏡筒３との間、すなわちＭＦＣ１３３の後段（下流）であってＧＩＢ鏡筒３の前段（上流）の位置にバイパス管路Ｐ２が接続されている。このバイパス管路Ｐ２はＭＦＣ１３３から流れてくる原料ガスの少なくとも一部を排気し、ＧＩＢ鏡筒３へ供給する原料ガスの流量を減らすものである。さらにこのバイパス管路Ｐ２は、バルブ１３８を介して高真空ポンプ３２または低真空ポンプ３４に接続される。バイパス管路Ｐ２が開いた状態でこれら真空ポンプが作動すれば、ＭＦＣ１３３からの原料ガスがＧＩＢ鏡筒３に到着する前に原料ガスを排気し、原料ガスの流量を下げることができる。例えば原料ガスがＸｅの場合、流量を下げることが可能となり、最適な流量を得ることができる。

例えば原料ガスとしてＡｒを使用する場合、バイパス管路Ｐ２のバルブ１３５を閉じることにより、ＭＦＣ１３３とバイパス管路Ｐ２は接続されない。試料室４０の真空度は例えば、１×１０^−４Ｐａ程度に設定される。ビーム電流は２０ｎＡ以上、イオン源発生部３ａにおけるディスチャージ電流は１００〜１５０μＡに設定される。この場合は、従来の装置と同様な制御が実行される。

一方、原料ガスとしてＸｅを使用する場合、バイパス管路Ｐ２のバルブ１３５、バルブ１３８を開くことにより、ＭＦＣ１３３とバイパス管路Ｐ２は接続される。さらに、バルブ１３８は、バイパス管路Ｐ２と高真空ポンプ３２との接続を確保し、高真空ポンプ３２による真空引きが実行される。試料室４０の真空度は例えば、２×１０^−４Ｐａ程度に設定される。ビーム電流は１５ｎＡ以上、イオン源発生部３ａにおけるディスチャージ電流は５０〜１００μＡに設定される。

すなわち、バイパス管路Ｐ２は、原料ガスの種類に応じて開閉可能に構成されているため、使用状況に応じて荷電粒子ビーム装置１００の設定を柔軟にすることができる。つまり、イオンビームの原料ガス種の切り替えにバイパス管路Ｐ２の開閉を連動させることで、それぞれのイオンビームの原料ガス種に対し最適な流量の原料ガスを容易にイオン源に供給することができる。

また、バルブ１３８は、状況に応じて、（１）バイパス管路Ｐ２と高真空ポンプ３２との接続である第１の接続、（２）バイパス管路Ｐ２と低真空ポンプ３４との接続である第２の接続、（３）排気管路Ｐ３と低真空ポンプ３４との接続である第３の接続、を確保する管路切り替えバルブとしての役割を果たす。バルブ１３８により、使用目的に応じて第１、第２及び第３の接続を排他的に切り替えることにより、低真空ポンプ３４と高真空ポンプ３２を目的に応じて円滑に切り替えることが可能となる。尚、（１）第１の接続、（２）第２の接続は、ポンプ作動時の真空度の程度に応じて、高真空ポンプ３２または低真空ポンプ３４のいずれを使用するかを決定することとなる。

上述した様に、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置によれば、ＭＦＣを用いて原料ガスの種類に応じた最適な流量を設定することが可能となる。

（実施形態２）
本発明による荷電粒子ビーム装置のうち、ＧＩＢ制御部１３の他の実施形態を説明する。図３は、本実施形態のＧＩＢ鏡筒３およびＧＩＢ制御部１３の構成図である。図２と同じ部材は同じ符号で示し、重複する説明は省略する。

図３の構成においては、流量制御部としてのバリアブルリークバルブ２００が、図２におけるＭＦＣ１３３の代わりに設置されている。実施形態１において流量制御部を構成するＭＦＣ１３３は、上述した様に、原料ガス交換管路Ｐ１の下流に位置し、原料ガスをＧＩＢ鏡筒３に供給する主管路Ｐ４（図３）を流れる原料ガスの流量を測定し、当該流量の測定を直接利用して原料ガスの流量を制御する。一方、本実施形態において流量制御部を構成するＶＬＶ２００は、主管路Ｐ４上に配置されているが、後述するように、何れかの管路の原料ガスの圧力に基づき、原料ガスの流量を制御する。

ＶＬＶ２００と排気管路Ｐ３との間にガス圧力計２２０、バルブ１３４とイオン源発生部３ａの間にガス圧力計２２１が設置されている。ただし、二つのガス圧力計２２０、２２１を用いることは必須ではなく、いずれかのガス圧力計のみを設置してもよい。

（実施形態３）
図４は、ＧＩＢ制御部１３のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、主管路Ｐ４に設けられた第１のアパチャ２３０と第２のアパチャ２３１が、ＧＩＢ鏡筒３のイオン源発生部３ａに供給される原料ガスの流れを制限する。第１のアパチャ２３０、第２のアパチャ２３１は、例えば主管路Ｐ４の内壁に設けられた仕切り板などによって形成され、この仕切板には少量の原料ガスが通過可能な孔が設けられる。よってアパチャの前後では原料ガスの圧力差が発生し、必然的に第１のアパチャ２３０と第２のアパチャ２３１との間における主管路Ｐ４の内部の圧力は高くなる。

本実施形態では、バイパス管路Ｐ５が、ＧＩＢ鏡筒３の上流である主管路Ｐ４に接続される。特にバイパス管路Ｐ５は、主管路Ｐ４の第１のアパチャ２３０と第２のアパチャ２３１の間に設けられる。上述した第１のアパチャ２３０と第２のアパチャ２３１との間における主管路Ｐ４の内部の圧力が所定の圧力より高い場合には、原料ガスは、バイパス管路Ｐ５から原料ガスが排気され、第１のアパチャ２３０と第２のアパチャ２３１の間の主管路Ｐ４の内部の圧力が低下する。よって、微量の原料ガスが第２のアパチャ２３１を通過する、つまり、イオン源発生部３ａに供給される原料ガスの流量を低下させる。

また、流量制御部としてのＭＦＣ１３３ａが、主管路Ｐ４から見て下流であって、バイパス管路Ｐ５上の所定位置に設けられている。ＭＦＣ１３３ａが駆動し、イオン源発生部３ａに供給される原料ガスの流量を制御することが可能となる。

尚、図４の例では、主管路Ｐ４の第１のアパチャ２３０と第２のアパチャ２３１の間にガス圧力計２２２が設置され、第１のアパチャ２３０を通過した原料ガスの圧力をモニタする。ガス圧力計２２２により得られた圧力に基づき、ＭＦＣ１３３ａがイオン源発生部３ａに供給される原料ガスの流量を制御してもよい。

さらに、上記実施形態３の変形例を図５に示す。図５は、実施形態３における第２のアパチャ２３１の代わりにＭＦＣ１３３ｂが設置された例を示す。図５で設けられたＭＦＣ（第１のＭＦＣ）１３３ａでは制御しきれない微量流量を、ＭＦＣ（第２のＭＦＣ）１３３ｂを用いることにより調整して制御することができる。

実施形態２、３に係る荷電粒子ビーム装置によっても、原料ガスの流量や圧力に加え、原料ガスの種類に応じた最適な流量を設定することが可能となる。

実施形態１、２においては、バイパス管路は、流量制御部と記ＧＩＢ鏡筒との間に接続する構造としたが、実施形態３においては、バイパス管路上に流量制御部を設ける構成とした。いずれにせよ、バイパス管路をＧＩＢ鏡筒の上流に接続することにより、原料ガスがＧＩＢ鏡筒に導かれる前に、当該原料ガスを排気することができる。

尚、上記の実施形態では、荷電粒子ビーム装置１００として複数の荷電粒子ビーム（ＦＩＢ、ＥＢ、ＧＩＢ）を照射する複合荷電粒子ビーム装置を挙げたが、本発明は、単一の荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム装置にも適用される。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１：ＦＩＢ鏡筒
２：ＥＢ鏡筒
３：ＧＩＢ鏡筒
４：二次電子検出器
５：試料台
６：試料ホルダ
８：第１の傾斜駆動部
１０：回転駆動部
１１：ＦＩＢ制御部
１２：ＥＢ制御部
１３：ＧＩＢ制御部
１４：像形成部
１５：試料台制御部
１６：入力部
１７：制御部
１８：表示部
１９：ガス銃
３０：ガスボンベ
３２：高真空ポンプ（第１の真空ポンプ）
３４：低真空ポンプ（第２の真空ポンプ）
４０：試料室
１００：荷電粒子ビーム装置
１３１：減圧弁
１３２：バルブ
１３３：ＭＦＣ（流量制御部）
１３４：バルブ
１３５：バルブ
１３６：バルブ
１３７：バルブ
１３８：バルブ（管路切り替えバルブ）
２００：ＶＬＶ（流量制御部）
２２０：ガス圧力計
２２１：ガス圧力計
２２２：ガス圧力計
２３０：第１のアパチャ
２３１：第２のアパチャ
Ｐ１：原料ガス交換管路
Ｐ２：バイパス管路
Ｐ３：排気管路
Ｐ４：主管路
Ｐ５：バイパス管路
Ｓ：試料

Claims

試料にイオンビームを照射して加工可能な荷電粒子ビーム装置であって、
気体イオンビームを試料室内の試料に照射するＧＩＢ鏡筒と、
前記気体イオンビームの原料である原料ガスを前記ＧＩＢ鏡筒に供給するＧＩＢ制御部と、を備え、
前記ＧＩＢ制御部は、
前記原料ガスの流量を制御する流量制御部と、
前記ＧＩＢ鏡筒の上流に接続され、前記原料ガスを排気するために設けられたバイパス管路と、を含む荷電粒子ビーム装置。
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記バイパス管路は、前記流量制御部と前記ＧＩＢ鏡筒との間に接続される荷電粒子ビーム装置。
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記バイパス管路上に前記流量制御部が設けられる荷電粒子ビーム装置。
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記流量制御部が、前記原料ガスの流量に基づき当該原料ガスの流量を制御するＭＦＣより構成される荷電粒子ビーム装置。
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記流量制御部が、前記原料ガスの圧力に基づき当該原料ガスの流量を制御するＶＬＶより構成される荷電粒子ビーム装置。
請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記バイパス管路は、前記原料ガスの種類に応じて開閉可能である荷電粒子ビーム装置。
請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
前記原料ガスがアルゴン（Ａｒ）の場合前記バイパス管路は閉じ、前記原料ガスがキセノン（Ｘｅ）の場合前記バイパス管路は開く荷電粒子ビーム装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載の荷電粒子ビーム装置であって、
第１の真空ポンプと、
前記第１の真空ポンプが適用される真空度よりもより低い真空度を達成するために使用される第２の真空ポンプと、
前記ＧＩＢ鏡筒においてイオン化されなかった前記原料ガスを排気する排気管路と、
前記バイパス管路と前記第１の真空ポンプとの接続である第１の接続と、前記バイパス管路と前記第２の真空ポンプとの接続である第２の接続と、前記排気管路と前記第２の真空ポンプとの接続である第３の接続と、を確保するとともに、前記第１、第２及び第３の接続を排他的に切り替えることが可能な管路切り替えバルブと、
を更に備える荷電粒子ビーム装置。