JP6300553B2 - 荷電粒子ビーム装置 - Google Patents
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Description
この発明は、荷電粒子ビーム装置に関する。
従来、駆動装置により移動可能なニードルを荷電粒子ビーム装置内に設け、荷電粒子ビームによる観察像を表示装置に表示し、操作者が操作する入力装置によって観察像上で指示される位置にニードルを移動させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、上記従来技術に係る装置において、例えばニードルが用いられないときにニードルを自動的に観察領域外に退避させる場合などのように、ニードルを自動的に所定位置に移動させる場合がある。このときニードルが現在位置から、予め記憶されている所定位置または入力装置などによって指示される所定位置に向かって直線的に移動すると、移動経路上に存在する装置内の他の部品にニードルが接触する虞がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、荷電粒子ビーム装置内でニードルを自動的に移動させる際の安全性を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。
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、照射対象に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、前記荷電粒子ビームの照射によって前記照射対象から放出される二次粒子を検出する検出器と、前記荷電粒子ビームの照射領域内で前記照射対象となるニードルと、前記ニードルを移動させる移動機構と、予め設定された目標位置および経由位置からなる移動経路での前記移動機構による前記ニードルの移動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記経由位置ごとに前記移動機構の駆動方向を制御する。
（１）本発明の一態様に係る荷電粒子ビーム装置は、照射対象に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、前記荷電粒子ビームの照射によって前記照射対象から放出される二次粒子を検出する検出器と、前記荷電粒子ビームの照射領域内で前記照射対象となるニードルと、前記ニードルを移動させる移動機構と、予め設定された目標位置および経由位置からなる移動経路での前記移動機構による前記ニードルの移動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記経由位置ごとに前記移動機構の駆動方向を制御する。
（２）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御手段は、複数の前記経由位置のうちで前記ニードルの現在位置に最も近い前記経由位置から前記移動経路での前記ニードルの移動を開始させる。
（３）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御手段は、前記ニードルの現在位置が所定位置領域内に存在する場合には、前記現在位置を基準とした前記移動経路の相対経路で前記ニードルを移動させる。
（４）上記（１）から（３）の何れか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記制御手段は、前記ニードルの位置に応じて前記ニードルの移動速度を制御する。
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、移動経路でのニードルの移動を制御する制御手段を備えるので、荷電粒子ビーム装置内でニードルを自動的に移動させる際の安全性を向上させることができる。さらに、移動経路の経由位置ごとに移動機構の駆動方向を制御するので、ニードルを移動させる移動機構の制御処理を簡略化することができる。
さらに、上記（２）の場合、荷電粒子ビーム装置内でニードルを自動的に移動させる際の安全性を、より一層、向上させることができる。
さらに、上記（３）の場合、ニードルを移動させる移動機構の制御処理を、より一層、簡略化することができる。
さらに、上記（４）の場合、荷電粒子ビーム装置内でニードルを自動的に移動させる際の安全性を、より一層、向上させることができる。
さらに、上記（３）の場合、ニードルを移動させる移動機構の制御処理を、より一層、簡略化することができる。
さらに、上記（４）の場合、荷電粒子ビーム装置内でニードルを自動的に移動させる際の安全性を、より一層、向上させることができる。
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。
本発明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。荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面にガスＧ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、ステージ１２に固定された試料Ｓに接触させるニードル１８と、ニードル１８を駆動するニードル駆動機構１９と、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Ｒ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。
なお、集束イオンビーム鏡筒１４および電子ビーム鏡筒１５の照射対象は、ステージ１２に固定された試料Ｓ、および、照射領域内に存在するニードル１８などである。
本発明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。荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面にガスＧ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、ステージ１２に固定された試料Ｓに接触させるニードル１８と、ニードル１８を駆動するニードル駆動機構１９と、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Ｒ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。
なお、集束イオンビーム鏡筒１４および電子ビーム鏡筒１５の照射対象は、ステージ１２に固定された試料Ｓ、および、照射領域内に存在するニードル１８などである。
この実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、半導体ウェハや半導体チップなどからなる試料Ｓ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試料Ｓの各種の加工（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。例えば、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（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。また、この実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓおよびニードル１８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。
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。
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。
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。
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および照射領域内に存在するニードル１８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。
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。
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および照射領域内に存在するニードル１８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。
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良い。
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。
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良い。
検出器１６は、試料Ｓおよびニードル１８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、検出した二次荷電粒子Ｒの強度の情報を出力する。検出器１６は、試料室１１の内部において二次荷電粒子Ｒの強度を検出可能な位置、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。
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。
ニードル駆動機構１９は、ニードル１８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ニードル１８を変位させる。ニードル駆動機構１９は、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各々に沿って平行にニードル１８を移動させる移動機構（図示略）と、ニードル１８の中心軸周りにニードル１８を回転させる回転機構（図示略）と、を備えている。
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た信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
制御部２１は、入力デバイス２２から出力される信号に応じて、表示装置２０における各種の画面の表示を制御するとともに、ニードル駆動機構１９によるニードル１８の駆動を制御する。
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た信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
制御部２１は、入力デバイス２２から出力される信号に応じて、表示装置２０における各種の画面の表示を制御するとともに、ニードル駆動機構１９によるニードル１８の駆動を制御する。
例えば、制御部２１は、検出器１６によって検出された二次荷電粒子Ｒの強度を、照射領域内の照射対象（試料Ｓおよびニードル１８など）の表面上における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Ｒの強度の２次元分布を示す画像データを生成する。そして制御部２１は、生成した画像データとともに、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。さらに制御部２１は、生成した画像データとともに、照射領域内のニードル１８の所望箇所への接触、指定位置への移動、移動速度の設定、および走査範囲外への退避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。
例えば、制御部２１は、入力デバイス２２によってニードル１８を駆動させるための画面では、生成した画像データ上に入力デバイス２２のカーソルを表示する。そして、入力デバイス２２に対する入力操作を介して操作者にカーソルを操作させ、画像データ上のニードル１８の移動先の位置および移動経路などを指示させる。そして、この指示に応じて実際にニードル駆動機構１９を作動させて、ニードル１８を駆動する。
例えば、制御部２１は、入力デバイス２２によってニードル１８を駆動させるための画面では、生成した画像データ上に入力デバイス２２のカーソルを表示する。そして、入力デバイス２２に対する入力操作を介して操作者にカーソルを操作させ、画像データ上のニードル１８の移動先の位置および移動経路などを指示させる。そして、この指示に応じて実際にニードル駆動機構１９を作動させて、ニードル１８を駆動する。
本発明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。
制御部２１は、入力デバイス２２によってニードル１８を駆動させるための画面として、図２に示すように、操作画面２０Ａと画像表示画面２０Ｂとを表示装置２０に表示させる。操作画面２０Ａでは、入力デバイス２２の操作によって選択を切り替え可能な複数の第１〜第５操作メニュー３１ａ〜３１ｅが設けられている。
制御部２１は、第１操作メニュー３１ａが選択されると、「オペレーション」の操作画面２０Ａと、最新の画像データおよび入力デバイス２２のカーソルを有する画像表示画面２０Ｂとを、表示装置２０に表示させる。「オペレーション」の操作画面２０Ａは、ニードル１８のジョグ駆動（つまり、駆動量を指定せずに継続される駆動）を、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各々に平行な方向と、中心軸周りの回転方向とに対して指示する各メニュー３２ａ〜３２ｃを備えている。「オペレーション」の操作画面２０Ａは、ニードル１８の自動的な移動に対して各種の指示を行なう各メニュー３３ａ〜３３ｄを備えている。「アプローチ」のメニュー３３ａは、照射領域内へのニードル１８の自動的な移動を指示する。「シーケンス」のメニュー３３ｂは、予め設定された移動経路に沿ったニードル１８の自動的な連続移動を指示する。「停止」のメニュー３３ｃは、これらのニードル１８の自動的な移動の実行停止を指示する。「初期」のメニュー３３ｄは、照射領域外の基準位置へのニードル１８の自動的な退避を指示する。さらに、「オペレーション」の操作画面２０Ａは、ニードル１８の移動速度を変更するための各メニュー（図示略）を備えている。
「オペレーション」の操作画面２０Ａは、入力デバイス２２の操作に応じた画像表示画面２０Ｂでのカーソルの移動に追従するようなニードル１８の自動的な連続移動の実行を指示する追従メニュー３４を備えている。
「オペレーション」の操作画面２０Ａは、入力デバイス２２の操作に応じた画像表示画面２０Ｂでのカーソルの移動に追従するようなニードル１８の自動的な連続移動の実行を指示する追従メニュー３４を備えている。
画像表示画面２０Ｂは、照射対象の像（例えば、ニードル１８に対するニードル像）４１が表示された最新の画像データ上に、ニードル像４１を追従移動させるための入力デバイス２２のカーソル４２を有している。
制御部２１は、「オペレーション」の操作画面２０Ａにおいて追従メニュー３４が選択されている場合には、入力デバイス２２に対する所定操作に応じて画像表示画面２０Ｂで移動するカーソル４２の位置を、所定周期などの所定のタイミングで繰り返し取得する。そして、画像データ上のニードル像４１が、順次取得したカーソル４２の位置に追従して移動するようにして、実際のニードル１８をニードル駆動機構１９によって駆動する。
制御部２１は、「オペレーション」の操作画面２０Ａにおいて追従メニュー３４が選択されている場合には、入力デバイス２２に対する所定操作に応じて画像表示画面２０Ｂで移動するカーソル４２の位置を、所定周期などの所定のタイミングで繰り返し取得する。そして、画像データ上のニードル像４１が、順次取得したカーソル４２の位置に追従して移動するようにして、実際のニードル１８をニードル駆動機構１９によって駆動する。
なお、制御部２１は、荷電粒子ビーム（集束イオンビームおよび電子ビーム）の走査照射時、つまり画像データの生成時に、ニードル駆動機構１９によるニードル１８の駆動を許可する。また、制御部２１は、駆動機構１３によってステージ１２が所定の姿勢状態に維持されている場合に、ニードル駆動機構１９によるニードル１８の駆動を許可する。所定の姿勢状態は、例えば、ステージ１２の表面が荷電粒子ビーム（集束イオンビームまたは電子ビーム）の照射方向にほぼ直交する状態である。
例えば、順次、図３の上図、中央図、および下図に示すように、制御部２１は、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の位置として、順次、第１位置Ａ、第２位置Ｂ、および第３位置Ｃを取得すると、カーソル４２の位置に応じてニードル像４１の目標位置を順次更新する。
先ず、カーソル４２の位置として第１位置Ａを取得すると、制御部２１は、この第１位置Ａの位置座標を基準位置として記憶する。
次に、カーソル４２の位置として第２位置Ｂを取得すると、制御部２１は、この第２位置Ｂの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり第１位置Ａ）から、この時点での目標位置（つまり第２位置Ｂ）に移動する。
次に、カーソル４２の位置として第３位置Ｃを取得すると、制御部２１は、この第３位置Ｃの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、新たに画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり第２位置Ｂ）から、この時点での目標位置（つまり第３位置Ｃ）に移動する。
次に、カーソル４２の位置として第２位置Ｂを取得すると、制御部２１は、この第２位置Ｂの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり第１位置Ａ）から、この時点での目標位置（つまり第２位置Ｂ）に移動する。
次に、カーソル４２の位置として第３位置Ｃを取得すると、制御部２１は、この第３位置Ｃの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、新たに画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり第２位置Ｂ）から、この時点での目標位置（つまり第３位置Ｃ）に移動する。
なお、制御部２１は、画像表示画面２０Ｂでのカーソル４２の位置から得られる基準位置に対する相対距離を用いてニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する際には、集束イオンビームおよび電子ビームの照射方向と、ニードル駆動機構１９に対して設定されている駆動軸（つまり、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸）との相対的な関係に基づいて制御する。
なお、制御部２１は、画像表示画面２０Ｂでのカーソル４２の移動が、実際のニードル１８の移動よりも速い場合であっても、上述した処理によって画像データ上のニードル像４１をカーソル４２に追従して移動させる。
例えば、順次、図４の上図、中央側上図、中央側下図、および下図に示すように、制御部２１は、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の位置として、順次、第１位置Ａ、第２位置Ｂ、および第３位置Ｃを取得すると、カーソル４２の位置に応じてニードル像４１の目標位置を順次更新する。
例えば、順次、図４の上図、中央側上図、中央側下図、および下図に示すように、制御部２１は、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の位置として、順次、第１位置Ａ、第２位置Ｂ、および第３位置Ｃを取得すると、カーソル４２の位置に応じてニードル像４１の目標位置を順次更新する。
先ず、カーソル４２の位置として第１位置Ａを取得すると、制御部２１は、この第１位置Ａの位置座標を基準位置として記憶する。
次に、カーソル４２の位置として第２位置Ｂを取得すると、制御部２１は、この第２位置Ｂの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり第１位置Ａ）から、この時点での目標位置（つまり第２位置Ｂ）に移動する。
次に、ニードル１８がこの時点での目標位置に到達するよりも前のタイミングでカーソル４２の位置として第３位置Ｃを取得すると、制御部２１は、この第３位置Ｃの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、新たに画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり、第１位置Ａと第２位置Ｂとの間の位置Ｅ）から、この時点での目標位置（第３位置Ｃ）に移動する。
次に、カーソル４２の位置として第２位置Ｂを取得すると、制御部２１は、この第２位置Ｂの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり第１位置Ａ）から、この時点での目標位置（つまり第２位置Ｂ）に移動する。
次に、ニードル１８がこの時点での目標位置に到達するよりも前のタイミングでカーソル４２の位置として第３位置Ｃを取得すると、制御部２１は、この第３位置Ｃの位置座標と基準位置との間の相対距離を算出する。そして、算出した相対距離を基準位置に加算して得られる位置座標を、新たに画像データ上のニードル像４１の目標位置とする。そして、画像データ上のニードル像４１が、この時点での目標位置に移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。これにより、画像データ上のニードル像４１が現在位置（つまり、第１位置Ａと第２位置Ｂとの間の位置Ｅ）から、この時点での目標位置（第３位置Ｃ）に移動する。
つまり制御部２１は、新たなカーソル４２の位置を取得した時点でニードル駆動機構１９に対する駆動指令を更新するので、画像データ上のニードル像４１が、画像表示画面２０Ｂでのカーソル４２の移動軌跡をいわば平滑化しながら滑らかな曲線を描くようにして、実空間でのニードル１８を駆動する。
制御部２１は、図５に示すように、操作画面２０Ａで第２操作メニュー３１ｂが選択されると、「シーケンス」の操作画面２０Ａと、最新の画像データを有する画像表示画面２０Ｂとを、表示装置２０に表示させる。「シーケンス」の操作画面２０Ａは、ニードル１８のシーケンス駆動（つまり、予め設定された移動経路に沿った自動的な連続移動）の開始および停止を指示する各メニュー５１ａ，５１ｂと、移動経路の追加および削除などを指示する各メニューと、を備えている。
制御部２１は、「シーケンス」の操作画面２０Ａにおいてシーケンス駆動の開始を指示するメニュー５１ａが選択されている場合には、ニードル１８の現在位置と、予め設定されている移動経路とに基づいて、ニードル１８をニードル駆動機構１９によって駆動する。例えば、制御部２１は、予め設定されている移動経路を構成する複数の位置座標のうちから、ニードル１８の現在位置に最も近い位置座標を抽出し、抽出した位置座標から移動経路上でニードル１８を自動的に移動させる。
例えば、順次、図６の上図、中央側上図、中央側下図、および下図に示すように、実空間の複数の位置座標に対応する第１位置Ａ、第２位置Ｂ、第３位置Ｃ、および第４位置Ｄによって移動経路が設定されていると、先ず、制御部２１は、ニードル１８の現在位置Ｆに最も近い第３位置Ｃを抽出する。
次に、制御部２１は、ニードル１８が、この時点での現在位置Ｆから、現在位置Ｆに最も近い第３位置Ｃに移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。
次に、制御部２１は、移動経路上で設定されている移動方向（例えば、順次、第４位置Ｄ、第３位置Ｃ、第２位置Ｂ、および第１位置Ａに移動する方向）にニードル１８が移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。
例えば、順次、図６の上図、中央側上図、中央側下図、および下図に示すように、実空間の複数の位置座標に対応する第１位置Ａ、第２位置Ｂ、第３位置Ｃ、および第４位置Ｄによって移動経路が設定されていると、先ず、制御部２１は、ニードル１８の現在位置Ｆに最も近い第３位置Ｃを抽出する。
次に、制御部２１は、ニードル１８が、この時点での現在位置Ｆから、現在位置Ｆに最も近い第３位置Ｃに移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。
次に、制御部２１は、移動経路上で設定されている移動方向（例えば、順次、第４位置Ｄ、第３位置Ｃ、第２位置Ｂ、および第１位置Ａに移動する方向）にニードル１８が移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。
ここで、図６の画像表示画面２０Ｂは、荷電粒子ビームによる画像データの他に、光学顕微鏡像で撮像した画像であっても良い。この場合、荷電粒子ビーム装置１０は、荷電粒子ビーム装置１０内部を観察可能な光学顕微鏡を備えていればよい。
なお、制御部２１は、予め「シーケンス」の操作画面２０Ａにおいて、ニードル１８の適宜の移動経路を設定する場合には、この移動経路を構成する複数の位置座標ごとにニードル１８の駆動に対するニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択しておく。
または、移動経路の設定は、複数の位置の座標を指定する登録方法の他に、ニードル１８を移動させ、移動後の位置を指定する登録方法を用いても良い。すなわち、ニードル１８を移動させ、荷電粒子ビーム装置１０内の部品、例えば、集束イオンビーム鏡筒１４にニードル１８が干渉しないことを視認しながら、移動後の位置を一点ずつ登録させる。これにより、ニードル１８をより安全に移動させることができる。
なお、制御部２１は、予め「シーケンス」の操作画面２０Ａにおいて、ニードル１８の適宜の移動経路を設定する場合には、この移動経路を構成する複数の位置座標ごとにニードル１８の駆動に対するニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択しておく。
または、移動経路の設定は、複数の位置の座標を指定する登録方法の他に、ニードル１８を移動させ、移動後の位置を指定する登録方法を用いても良い。すなわち、ニードル１８を移動させ、荷電粒子ビーム装置１０内の部品、例えば、集束イオンビーム鏡筒１４にニードル１８が干渉しないことを視認しながら、移動後の位置を一点ずつ登録させる。これにより、ニードル１８をより安全に移動させることができる。
制御部２１は、操作画面２０Ａで第３操作メニュー３１ｃが選択されると、「偏芯補正」の操作画面(図示略)を、表示装置２０に表示させる。「偏芯補正」の操作画面は、ニードル１８の中心軸周りの回転軌跡から得られるニードル１８の位置ずれを補正するための複数のメニュー（図示略）を備えている。
制御部２１は、ニードル駆動機構１９の回転機構（図示略）によってニードル１８を中心軸周りに回転させたときの少なくとも３点以上の異なる角度でのニードル１８の位置を用いて、ニードル１８の偏芯軌跡を楕円近似する。例えば、制御部２１は、３点以上の異なる角度の各々でのニードル１８の位置の変化を正弦波で演算することによって、ニードル１８の偏芯軌跡を楕円または円に近似する。そして、制御部２１は、ニードル１８の偏芯軌跡を用いて、所定角度ごとにニードル１８の位置ずれを補正する。
制御部２１は、ニードル駆動機構１９の回転機構（図示略）によってニードル１８を中心軸周りに回転させたときの少なくとも３点以上の異なる角度でのニードル１８の位置を用いて、ニードル１８の偏芯軌跡を楕円近似する。例えば、制御部２１は、３点以上の異なる角度の各々でのニードル１８の位置の変化を正弦波で演算することによって、ニードル１８の偏芯軌跡を楕円または円に近似する。そして、制御部２１は、ニードル１８の偏芯軌跡を用いて、所定角度ごとにニードル１８の位置ずれを補正する。
制御部２１は、操作画面２０Ａで第４操作メニュー３１ｄが選択されると、「速度制限」の操作画面(図示略)を、表示装置２０に表示させる。「速度制限」の操作画面は、ニードル１８の位置、および駆動量などに応じてニードル１８の駆動速度を自動的に変更するための複数のメニュー（図示略）を備えている。
制御部２１は、例えば、ニードル１８のシーケンス駆動時において、ニードル１８が移動経路の終点位置に接近することに伴い、駆動速度が減少傾向に変化するように設定する。
また、制御部２１は、ニードル１８の接触センサ機能によりニードル１８を移動させてもよい。例えば、ニードル１８が荷電粒子ビーム装置１０内の部品や試料Ｓと接触した際の電気抵抗の変化を検出し、接触を検知する。制御部２１は、接触を検知した場合、ニードル１８の移動を停止させる。これによりニードル１８を安全に移動させることができる。
制御部２１は、例えば、ニードル１８のシーケンス駆動時において、ニードル１８が移動経路の終点位置に接近することに伴い、駆動速度が減少傾向に変化するように設定する。
また、制御部２１は、ニードル１８の接触センサ機能によりニードル１８を移動させてもよい。例えば、ニードル１８が荷電粒子ビーム装置１０内の部品や試料Ｓと接触した際の電気抵抗の変化を検出し、接触を検知する。制御部２１は、接触を検知した場合、ニードル１８の移動を停止させる。これによりニードル１８を安全に移動させることができる。
制御部２１は、操作画面２０Ａで第５操作メニュー３１ｅが選択されると、「パラメータ」の操作画面(図示略)を、表示装置２０に表示させる。「パラメータ」の操作画面は、ニードル駆動機構１９によるニードル１８の駆動に対する各種のパラメータを設定するための複数のメニュー（図示略）を備えている。
上述したように、本発明の実施形態による荷電粒子ビーム装置１０によれば、予め設定されている移動経路でのニードル１８の移動を制御する制御部２１を備えるので、荷電粒子ビーム装置１０内でニードル１８を自動的に移動させる際の安全性を向上させることができる。さらに、移動経路を構成する複数の位置座標ごとにニードル１８の駆動に対するニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択する制御部２１を備えるので、ニードル１８を移動させるニードル駆動機構１９の制御処理を簡略化することができる。
さらに、移動経路を構成する複数の位置座標のうちから、ニードル１８の現在位置に最も近い位置座標を抽出して、この位置座標から移動経路上でニードル１８を自動的に移動させるので、ニードル１８を自動的に移動させる際の安全性を、より一層、向上させることができる。
さらに、移動経路を構成する複数の位置座標のうちから、ニードル１８の現在位置に最も近い位置座標を抽出して、この位置座標から移動経路上でニードル１８を自動的に移動させるので、ニードル１８を自動的に移動させる際の安全性を、より一層、向上させることができる。
以下、上述した実施形態の第１の変形例について説明する。
上述した実施形態において、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の移動に画像データ上のニードル像４１を追従させる場合、制御部２１は、荷電粒子ビーム（つまり集束イオンビームおよび電子ビーム）の照射方向に応じて、ニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択してもよい。
以下において、集束イオンビームおよび電子ビームの各々の照射方向が互いになす角度が所定角度（例えば、５０°〜９０°の間の適宜の角度、５５°など）であり、集束イオンビームの照射方向がニードル駆動機構１９のＺ軸に平行である場合を一例として説明する。
この場合、集束イオンビームにより得られる画像データは、駆動機構１９のＸ軸およびＹ軸によるＸＹ平面の画像となる。電子ビームにより得られる画像データは、ニードル駆動機構１９のＺ軸に所定角度傾斜した画像（例えば、ＸＺ平面などの画像）となる。
制御部２１は、先ず、集束イオンビームの画像データを用いて、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の位置に応じてニードル１８の目標位置を設定し、ニードル駆動機構１９のＸ軸およびＹ軸のみでニードル１８を駆動する。これによりニードル１８は、実際の目標位置を含むＺ軸方向の適宜の位置に移動する。
上述した実施形態において、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の移動に画像データ上のニードル像４１を追従させる場合、制御部２１は、荷電粒子ビーム（つまり集束イオンビームおよび電子ビーム）の照射方向に応じて、ニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択してもよい。
以下において、集束イオンビームおよび電子ビームの各々の照射方向が互いになす角度が所定角度（例えば、５０°〜９０°の間の適宜の角度、５５°など）であり、集束イオンビームの照射方向がニードル駆動機構１９のＺ軸に平行である場合を一例として説明する。
この場合、集束イオンビームにより得られる画像データは、駆動機構１９のＸ軸およびＹ軸によるＸＹ平面の画像となる。電子ビームにより得られる画像データは、ニードル駆動機構１９のＺ軸に所定角度傾斜した画像（例えば、ＸＺ平面などの画像）となる。
制御部２１は、先ず、集束イオンビームの画像データを用いて、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の位置に応じてニードル１８の目標位置を設定し、ニードル駆動機構１９のＸ軸およびＹ軸のみでニードル１８を駆動する。これによりニードル１８は、実際の目標位置を含むＺ軸方向の適宜の位置に移動する。
次に、制御部２１は、電子ビームの画像データを用いて、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の位置に応じてニードル１８の目標位置を設定し、ニードル駆動機構１９のＺ軸のみでニードル１８を駆動する。これによりニードル１８は、実際の目標位置を含むＺ軸方向の適宜の位置から実際の目標位置に移動する。
なお、制御部２１は、電子ビームの画像データを用いてニードル１８を駆動する場合に、必要に応じて、ニードル駆動機構１９のＺ軸に加えてＸ軸でニードル１８を駆動してもよい。
なお、制御部２１は、電子ビームの画像データを用いてニードル１８を駆動する場合に、必要に応じて、ニードル駆動機構１９のＺ軸に加えてＸ軸でニードル１８を駆動してもよい。
この第１の変形例によれば、荷電粒子ビーム（つまり集束イオンビームおよび電子ビーム）の照射方向に応じて、ニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択するので、３次元方向のニードル１８の駆動制御を容易に行なうことができる。
以下、上述した実施形態の第２の変形例について説明する。
上述した実施形態において、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の移動に画像データ上のニードル像４１を追従させる場合、制御部２１は、荷電粒子ビーム（つまり集束イオンビームおよび電子ビーム）の走査方向に応じて、ニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択してもよい。
以下において、例えば試料Ｓおよびニードル１８の相対位置などに起因して、集束イオンビームの走査方向がニードル駆動機構１９のＸ軸に対して所定角度θだけ回転させられた場合を一例として説明する。
この場合、制御部２１は、集束イオンビームの画像データによって画像表示画面２０Ｂでのカーソル４２の位置から得られた基準位置に対する相対距離（Ｘ，Ｙ）を用いて、ニードル駆動機構１９のＸ軸およびＹ軸に駆動指令（Ｘｃｏｓθ−Ｙｓｉｎθ，Ｘｓｉｎθ＋Ｙｃｏｓθ）を与える。
上述した実施形態において、画像表示画面２０Ｂのカーソル４２の移動に画像データ上のニードル像４１を追従させる場合、制御部２１は、荷電粒子ビーム（つまり集束イオンビームおよび電子ビーム）の走査方向に応じて、ニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択してもよい。
以下において、例えば試料Ｓおよびニードル１８の相対位置などに起因して、集束イオンビームの走査方向がニードル駆動機構１９のＸ軸に対して所定角度θだけ回転させられた場合を一例として説明する。
この場合、制御部２１は、集束イオンビームの画像データによって画像表示画面２０Ｂでのカーソル４２の位置から得られた基準位置に対する相対距離（Ｘ，Ｙ）を用いて、ニードル駆動機構１９のＸ軸およびＹ軸に駆動指令（Ｘｃｏｓθ−Ｙｓｉｎθ，Ｘｓｉｎθ＋Ｙｃｏｓθ）を与える。
この第２の変形例によれば、荷電粒子ビーム（つまり集束イオンビームおよび電子ビーム）の走査方向に応じて、ニードル駆動機構１９の駆動軸（または駆動方向）を選択するので、３次元方向のニードル１８の駆動制御を精度良く行なうことができる。
以下、上述した実施形態の第３の変形例について説明する。
上述した実施形態において、ニードル１８をシーケンス駆動させる場合、制御部２１は、ニードル１８の現在位置が所定位置領域内に存在する場合には、予め設定されている移動経路に対して、ニードル１８の現在位置を基準とした相対経路を設定してもよい。なお、所定位置領域は、例えば、相対経路が荷電粒子ビーム装置１０内の部品に干渉しないような領域である。
上述した実施形態において、ニードル１８をシーケンス駆動させる場合、制御部２１は、ニードル１８の現在位置が所定位置領域内に存在する場合には、予め設定されている移動経路に対して、ニードル１８の現在位置を基準とした相対経路を設定してもよい。なお、所定位置領域は、例えば、相対経路が荷電粒子ビーム装置１０内の部品に干渉しないような領域である。
例えば、順次、図７の上図、中央側上図、中央側下図、および下図に示すように、実空間の複数の位置座標に対応する第１位置Ａ、第２位置Ｂ、第３位置Ｃ、および第４位置Ｄによって移動経路が設定されていると、先ず、制御部２１は相対経路を設定する。例えば、制御部２１は、予め設定されている移動経路を構成する複数の位置座標のうちから、ニードル１８の現在位置Ｆに最も近い第３位置Ｃを抽出する。そして、制御部２１は、予め設定されている移動経路のうち第３位置Ｃ以降の経路に対して、ニードル１８の現在位置Ｆを基準とした相対経路を設定する。
次に、制御部２１は、相対経路上で設定されている移動方向（例えば、順次、現在位置Ｆ、第５位置Ｇ、および第６位置Ｈに移動する方向）にニードル１８が移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。
なお、制御部２１は、ニードル１８が相対経路の終点位置（つまり第６位置Ｈ）に到達した場合には、予め設定されている移動経路の終点位置（つまり第１位置Ａ）にニードル１８が移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動してもよい。
次に、制御部２１は、相対経路上で設定されている移動方向（例えば、順次、現在位置Ｆ、第５位置Ｇ、および第６位置Ｈに移動する方向）にニードル１８が移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動する。
なお、制御部２１は、ニードル１８が相対経路の終点位置（つまり第６位置Ｈ）に到達した場合には、予め設定されている移動経路の終点位置（つまり第１位置Ａ）にニードル１８が移動するようにして、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を駆動してもよい。
この第３の変形例によれば、ニードル１８をシーケンス駆動させる際の制御処理を簡略化することができる。
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。
なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態の構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
１０…荷電粒子ビーム装置、１１…試料室、１２…ステージ、１３…駆動機構、１４…集束イオンビーム鏡筒（荷電粒子ビーム鏡筒）、１５…電子ビーム鏡筒（荷電粒子ビーム鏡筒）、１６…検出器、１７…ガス供給部、１８…ニードル１８…ニードル駆動機構（移動機構）、２０…表示装置、２１…制御部（制御手段）、２２…入力デバイス
Claims (5)
- 照射対象に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、
前記荷電粒子ビームの照射によって前記照射対象から放出される二次粒子を検出する検出器と、
前記荷電粒子ビームの照射領域内で前記照射対象となるニードルと、
前記ニードルを移動させる移動機構と、
予め設定された目標位置および経由位置からなる移動経路での前記移動機構による前記ニードルの移動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記経由位置ごとに予め選択された前記移動機構の駆動方向に従って前記移動機構による前記ニードルの移動を制御し、
前記制御手段は、前記移動経路に含まれる複数の前記経由位置に前記ニードルを連続して移動させ、
前記制御手段は、複数の前記経由位置のうちで前記ニードルの現在位置に最も近い前記経由位置から前記移動経路での前記ニードルの移動を開始させる、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 前記荷電粒子ビーム装置の内部を観察可能な光学顕微鏡と、
前記光学顕微鏡で撮影した前記荷電粒子ビーム装置内の画像とともに前記移動経路を表示する表示部と、
を備える、
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。 - 前記表示部は、前記光学顕微鏡で撮影した前記荷電粒子ビーム装置内の部品の画像を表示する、
ことを特徴とする請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。 - 照射対象に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム鏡筒と、
前記荷電粒子ビームの照射によって前記照射対象から放出される二次粒子を検出する検出器と、
前記荷電粒子ビームの照射領域内で前記照射対象となるニードルと、
前記ニードルを移動させる移動機構と、
予め設定された目標位置および複数の経由位置からなる移動経路での前記移動機構による前記ニードルの移動を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記経由位置ごとに前記移動機構の駆動方向を制御し、
前記制御手段は、
前記ニードルの現在位置が所定位置領域内に存在する場合には、前記現在位置を基準とした前記移動経路の相対経路で前記ニードルを移動させる、
ことを特徴とする荷電粒子ビーム装置。 - 前記制御手段は、
前記ニードルの位置に応じて前記ニードルの移動速度を制御する、
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。
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