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带电粒子束装置和试样加工观察方法

阅读：296发布：2020-05-08

专利汇可以提供带电粒子束装置和试样加工观察方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供带电粒子束装置和试样加工观察方法，不用变更载台的尺寸便能够缩小电子束镜筒与试样之间的距离，从而得到高分辨率的SEM图像，并且能够得到正对试样的观察面的SEM图像。具有如下的工序：试样片形成工序，对所述试样照射聚焦离子束而从试样切出试样片；截面加工工序，利用试样片支承体对试样片进行支承，对试样片的截面照射聚焦离子束而进行截面的加工；试样片接近移动工序，利用试样片支承体对试样片进行支承，使试样片移动到比聚焦离子束的束光轴与电子束的束光轴的交点更接近电子束镜筒的位置；以及SEM图像取得工序，朝向试样片的所述截面照射电子束，从而取得截面的SEM图像。，下面是带电粒子束装置和试样加工观察方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种带电粒子束装置，其特征在于，该带电粒子束装置具有：
聚焦离子束镜筒，其照射聚焦离子束；
电子束镜筒，其照射电子束；
载台，其载置试样；
试样片支承体，其对从所述试样切出的包含观察对象部的试样片进行保持；以及控制部，其对所述聚焦离子束镜筒、所述电子束镜筒、所述载台以及所述试样片支承体的动作进行控制，
在取得所述试样的包含观察对象部的截面的SEM图像时，所述控制部进行使所述试样片移动到比所述聚焦离子束的束光轴与所述电子束的束光轴的交点更接近所述电子束镜筒的位置的控制。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于，
在通过所述聚焦离子束形成所述截面时，所述控制部进行使所述试样片移动到所述交点的控制。
3.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，
在对所述截面照射所述聚焦离子束而进行所述截面的加工的时候和取得所述试样的包含观察对象部的截面的SEM图像的时候中的至少任一时候，所述控制部进行使所述载台朝向所述试样片进行接近动作的控制。
4.一种试样加工观察方法，使用带电粒子束装置来进行试样的包含观察对象部的截面的加工并获得SEM图像，该带电粒子束装置具有：聚焦离子束镜筒，其照射聚焦离子束；电子束镜筒，其照射电子束；以及试样片支承体，其对从所述试样切出的包含观察对象部的试样片进行保持，其特征在于，
该试样加工观察方法包含以下工序：
试样片形成工序，对所述试样照射所述聚焦离子束而从所述试样切出所述试样片；
截面加工工序，利用所述试样片支承体对所述试样片进行支承，对所述试样片的所述截面照射所述聚焦离子束而进行所述截面的加工；
试样片接近移动工序，利用所述试样片支承体对所述试样片进行支承，使所述试样片移动到比所述聚焦离子束的束光轴与所述电子束的束光轴的交点更接近所述电子束镜筒的位置；以及
SEM图像取得工序，朝向所述试样片的所述截面照射所述电子束而取得所述截面的SEM图像。
5.根据权利要求4所述的试样加工观察方法，其特征在于，
该试样加工观察方法还具有如下的试样片角度调节工序：利用所述试样片支承体对所述试样片进行支承，使所述试样片的所述截面以相对于所述电子束的束光轴呈直角的方式倾斜。
6.根据权利要求4或5所述的试样加工观察方法，其特征在于，
该试样加工观察方法还具有如下的校正标记形成工序：在所述试样片形成偏移校正标记。
7.根据权利要求5所述的试样加工观察方法，其特征在于，
在多个所述试样片支承体彼此之间交接所述试样片而进行所述试样片角度调节工序。
8.根据权利要求4至7中的任意一项所述的试样加工观察方法，其特征在于，在所述截面加工工序和SEM图像取得工序中的至少任意一方中，使载置所述试样的载台朝向所述试样片进行接近动作。
9.根据权利要求4至8中的任意一项所述的试样加工观察方法，其特征在于，在所述截面加工工序中，仅使所述试样片的比周缘部分的至少一部分靠内侧的部分薄膜化。
10.根据权利要求4至9中的任意一项所述的试样加工观察方法，其特征在于，使从所述截面加工工序经过所述试样片接近移动工序到所述图像取得工序的处理重复预先设定的次数。

说明书全文

带电粒子束装置和试样加工观察方法

技术领域

[0001] 本发明涉及使用带电粒子束来进行试样的加工和观察的带电粒子束装置和试样加工观察方法。

背景技术

[0002] 例如，作为对半导体器件等的试样的内部构造进行分析或者进行立体观察的方法之一，公知有如下的截面加工观察方法：使用搭载了聚焦离子束(Focused Ion Beam；FIB)镜筒、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，通过扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope；SEM)进行其截面的观察(例如，参照专利文献1)。

[0003] 关于该截面加工观察方法，公知有反复进行基于FIB的截面形成加工和基于SEM的截面观察来构筑三维图像的方法。在该方法中，根据重构的三维立体像，能够从各种方向详细地分析对象试样的立体形体。特别是，具有无论试样的厚度如何都能够以高分辨率进行观察的、在其他方法中没有的优点。

[0004] 另一方面，SEM在原理上限制了高倍率(高分辨率)的观察，并且所获得的信息也被限定于试样表面附近。因此，还公知有如下的观察方法：为了以更高倍率进行高分辨率的观察，使用了使电子透过被加工成薄膜状的试样的透射型电子显微镜(Transmission Electron Microscopy：TEM)。

[0005] 专利文献1：日本特开2010-232195号公报

[0006] 为了使用复合带电粒子束装置来高精度地进行试样的截面加工，需要取得高分辨率的SEM图像。为了取得高分辨率的SEM图像，希望尽可能缩短电子束镜筒与试样之间的距离(working distance：WD)。但是，现有的复合带电粒子束装置需要避免载置有试样的载台与电子束镜筒的干涉，难以缩短WD。

[0007] 另外，为了避免载台与电子束镜筒的干涉，也考虑了使载台进一步小型化，但在该情况下，小型化的载台所能够载置的试样尺寸受到限制，因此从载置于大载台的试样中拾取观察对象部分并移载到小型化的专用载台，从而取得SEM图像。在该情况下，在大载台和小型化的专用载台中，由于形状或容量不同，所以试样观察位置附近的电场分布不同，需要进行电场的校正。另外，还存在如下的课题：电场的能够校正的范围存在限制，在超过电场的校正范围的情况下，二次电子检测器的检测效率下降，只能得到对比度低的SEM图像。

[0008] 另外，在现有的通常的复合带电粒子束装置的情况下，电子束镜筒的观察角度(电子束的入射角度)相对于试样截面大致为54°，所得到的SEM图像是沿上下方向收缩后的图像。因此，为了使纵横比与实际的试样一致，进行了将SEM图像在纵向上拉伸的校正，但还存在如下的课题：通过软件进行了图像加工后的SEM图像是没有准确地反映实际的试样截面像的不准确的图像。

发明内容

[0009] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供如下的带电粒子束装置和试样加工观察方法：不用变更载台的尺寸便能够缩短电子束镜筒与试样之间的距离，从而得到高分辨率的SEM图像，并且能够得到正对试样的观察面的SEM图像。

[0010] 为了解决上述课题，本实施方式的方式提供以下的带电粒子束装置和试样加工观察方法。

[0011] 即，本发明的带电粒子束装置的特征在于，具有：聚焦离子束镜筒，其照射聚焦离子束；电子束镜筒，其照射电子束；载台，其载置试样；试样片支承体，其对从所述试样切出的包含观察对象部的试样片进行保持；以及控制部，其对所述聚焦离子束镜筒、所述电子束镜筒、所述载台以及所述试样片支承体的动作进行控制，在取得所述试样的包含观察对象部的截面的SEM图像时，所述控制部进行使所述试样片移动到比所述聚焦离子束的束光轴与所述电子束的束光轴的交点更接近所述电子束镜筒的位置的控制。

[0012] 另外，在本发明中，其特征在于，在通过所述聚焦离子束形成所述截面时，所述控制部进行使所述试样片移动到所述交点的控制。

[0013] 另外，在本发明中，其特征在于，在对所述截面照射所述聚焦离子束而进行所述截面的加工的时候和取得所述试样的包含观察对象部的截面的SEM图像的时候中的至少任意一时候，所述控制部进行使所述载台朝向所述试样片进行接近动作的控制。

[0014] 本发明的试样加工观察方法使用带电粒子束装置来进行所述试样的包含观察对象部的截面的加工并获得SEM图像，该带电粒子束装置具有：聚焦离子束镜筒，其照射聚焦离子束；电子束镜筒，其照射电子束；以及试样片支承体，其对从试样切出的包含观察对象部的试样片进行保持，其特征在于，该试样加工观察方法包含如下的工序：试样片形成工序，对所述试样照射所述聚焦离子束而从所述试样切出所述试样片；截面加工工序，利用所述试样片支承体对所述试样片进行支承，对所述试样片的所述截面照射所述聚焦离子束而进行所述截面的加工；试样片接近移动工序，利用所述试样片支承体对所述试样片进行支承，使所述试样片移动到比所述聚焦离子束的束光轴与所述电子束的束光轴的交点更接近所述电子束镜筒的位置；以及SEM图像取得工序，朝向所述试样片的所述截面照射所述电子束而取得所述截面的SEM图像。

[0015] 另外，在本发明中，其特征在于，该试样加工观察方法还具有如下的试样片角度调节工序：利用所述试样片支承体对所述试样片进行支承，使所述试样片的所述截面以相对于所述电子束的束光轴呈直角的方式倾斜。

[0016] 另外，在本发明中，其特征在于，该试样加工观察方法还具有如下的校正标记形成工序：在所述试样片形成偏移校正标记。

[0017] 另外，在本发明中，其特征在于，所述试样片支承体形成有多个，在多个所述试样片支承体彼此之间交接所述试样片而进行所述试样片角度调节工序。

[0018] 另外，在本发明中，其特征在于，在所述截面加工工序和SEM图像取得工序中的至少任意一方中，使载置所述试样的载台朝向所述试样片进行接近动作。

[0019] 另外，在本发明中，其特征在于，在所述截面加工工序中，仅使所述试样片的比周缘部分的至少一部分靠内侧的部分薄膜化。

[0020] 另外，在本发明中，其特征在于，使从所述截面加工工序经过所述试样片接近移动工序到所述图像取得工序的处理重复预先设定的次数。

[0021] 根据本发明，能够提供如下的带电粒子束装置和试样加工观察方法：不使用特殊的载台，便能够缩短电子束镜筒与试样之间的距离而容易地得到高分辨率的SEM图像。附图说明

[0022] 图1是示出本发明的带电粒子束装置的一例的结构图。

[0023] 图2是阶段性地示出本发明的试样加工观察方法的流程图。

[0024] 图3是示出第1实施方式的说明图。

[0025] 图4是示出第1实施方式的变形例的说明图。

[0026] 图5是示出第2实施方式的说明图。

[0027] 图6是示出第3实施方式的说明图。

[0028] 图7是示出第4实施方式的说明图。

[0029] 图8是示出第4实施方式的说明图。

[0030] 标号说明

[0031] 10：带电粒子束装置；11：试样室；12：载台(试样载台)；13：载台驱动机构；14：聚焦离子束镜筒；15：电子束镜筒；16：检测器；17：气体提供部；18：气体离子束镜筒；19a：针；19b：针驱动机构；21：显示装置；22：计算机；23：输入器件；33：试样台；P：试样保持器；R：二次带电粒子；S：试样片；V：试样

具体实施方式

[0032] 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以及试样加工观察方法进行说明。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说明的，只要没有特别指定，就不限定本发明。另外，在以下的说明所使用的附图中，为了使本发明的特征容易理解并且方便起见，有时对作为主要部分的部分进行放大而示出，各构成要素的尺寸比例等未必与实际相同。

[0033] (带电粒子束装置)

[0034] 图1是示出本发明的一个实施方式的带电粒子束装置的结构图。

[0035] 如图1所示，本发明的一个实施方式的带电粒子束装置(复合带电粒子束装置)10具有：试样室11，其能够将内部维持为真空状态；载台12，其能够在试样室11的内部对用于保持块状的试样V的试样保持器P进行固定；以及载台驱动机构13，其对载台12进行驱动。

[0036] 带电粒子束装置10具有聚焦离子束镜筒14，该聚焦离子束镜筒14对试样室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，例如照射聚焦离子束(FIB)。在本实施方式中，作为聚焦离子束(FIB)，使用镓离子束。

[0037] 带电粒子束装置10具有电子束镜筒15，该电子束镜筒15对试样室11的内部的规定的照射区域内的照射对象照射电子束(EB)。

[0038] 带电粒子束装置10具有检测器16，该检测器16检测通过聚焦离子束(FIB)或电子束(EB)的照射而从照射对象产生的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R。

[0039] 带电粒子束装置10具有气体离子束镜筒18，该气体离子束镜筒18对试样室11的内部的规定的照射区域内的照射对象照射作为带电粒子束的气体离子束(GB)。在本实施方式中，作为气体离子束(GB)，使用氩离子束。

[0040] 该聚焦离子束镜筒14、电子束镜筒15以及气体离子束镜筒18被配置成各自的光束照射轴能够在载台12上的实质的1个点即交点C处交叉。即，在本实施方式中，在从侧面俯视观察试样室11时，电子束镜筒15沿着铅直方向配置，聚焦离子束镜筒14和气体离子束镜筒18分别沿着相对于铅直方向例如倾斜60°和45°的方向配置。通过这样的配置布局，在从侧面俯视观察试样室11时，气体离子束(GB)的光束照射轴是相对于从聚焦离子束镜筒14照射的聚焦离子束(FIB)的光束照射轴例如呈直角相交的方向。

[0041] 带电粒子束装置10具有气体提供部17，该气体提供部17向照射对象的表面提供气体G。气体提供部17具体来说是外径为200μm左右的喷嘴17a等。

[0042] 带电粒子束装置10具有试样片支承体19，该试样片支承体19由针19a和针驱动机构19b构成，该针19a从固定于载台12的试样V取出试样片S并对该试样片S进行保持，该针驱动机构19b对针19a进行驱动而使试样片S移动、旋转。

[0043] 另外，还具有吸收电流检测器20，该吸收电流检测器20检测流入到针19a的带电粒子束的流入电流(也称为吸收电流)，将流入电流信号发送到计算机而进行图像化。

[0044] 在本实施方式中，试样片支承体19仅形成有1个，但也可以形成多个试样片支承体19。例如，在形成两个试样片支承体19的情况下，两个试样片支承体19只要水平地互相以
180°对置配置或者互相以90°的角度配置即可。

[0045] 带电粒子束装置10具有：显示装置21，其显示基于检测器16所检测出的二次带电粒子R的图像数据等；计算机(控制部)22；以及输入器件23。另外，聚焦离子束镜筒14和电子束镜筒15的照射对象是固定于载台12的试样V、试样片S等。

[0046] 带电粒子束装置10一边使带电粒子束对照射对象的表面进行扫描一边进行照射，从而能够执行被照射部的图像化或基于溅射的各种加工(挖掘、修剪加工等)以及沉积膜的形成等。带电粒子束装置10能够执行如下的加工：从试样V切出试样片S，从切出的试样片S中形成用在基于TEM的观察的微小试样片(例如，薄片试样、针状试样等)或用于电子束的分析试样片。

[0047] 带电粒子束装置10在利用试样片支承体19的针19a的前端对从试样V切出的试样片S进行保持的状态下朝向试样片S照射聚焦离子束(FIB)或气体离子束(GB)，从而能够进行试样片S的包含观察对象部的截面的加工。

[0048] 另外，带电粒子束装置10在利用试样片支承体19的针19a的前端对试样片S进行保持的状态下朝向试样片S的截面照射电子束(EB)，并利用检测器16检测从试样片S的截面产生的二次带电粒子(二次电子、二次离子)R，从而能够取得试样片S的截面的SEM图像。

[0049] 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到计算机22。通过由吸收电流检测器20检测的针流入电流和与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，从而进行针形状或前端位置确定。

[0050] 试样室11构成为能够通过排气装置(省略图示)将内部排气至希望的真空状态，并且维持希望的真空状态。

[0051] 载台12对试样V进行保持。载台12具有对固定试样V的试样保持器P进行保持的保持器固定台12a。该保持器固定台12a可以是能够搭载多个试样保持器P的构造。

[0052] 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(控制部)22输出的控制信号使载台12相对于规定轴移位。载台驱动机构13具有移动机构13a，该移动机构13a至少使载台12沿着与水平面平行并且互相垂直的X轴和Y轴及与X轴和Y轴垂直的铅直方向的Z轴平行地移动。载台驱动机构13具有：倾斜机构13b，其使载台12绕X轴或Y轴倾斜；以及旋转机构13c，其使载台12绕Z轴进行旋转。

[0053] 聚焦离子束镜筒14在试样室11的内部使光束射出部(省略图示)在相对于照射区域内的载台12的铅直方向倾斜规定角度(例如60°)的倾斜方向上面对载台12，并且使光轴与倾斜方向平行而固定于试样室11。由此，能够对载置于载台12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聚焦离子束。

[0054] 聚焦离子束镜筒14具有：离子源14a，其产生离子；以及离子光学系统14b，其使从离子源14a引出的离子聚焦和偏转。离子源14a和离子光学系14b根据从计算机(控制部)22输出的控制信号而被控制，带电粒子束的照射位置和照射条件等受计算机22控制。

[0055] 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。离子光学系统14b例如具有聚光透镜等第1静电透镜、静电偏转器、物镜等第2静电透镜等。作为离子源14a，在使用了等离子体型离子源的情况下，能够实现基于大电流束的高速加工，适合于尺寸大的试样片S的取出。例如，也可以使用氩离子作为气体电场电离型离子源，从而从聚焦离子束镜筒14照射氩离子束。

[0056] 电子束镜筒15在试样室11的内部使光束射出部(省略图示)在照射区域内的载台12的铅直方向上方的位置面对载台12，并且使光轴与铅直方向平行而固定于试样室11。由此，能够对固定于载台12的试样V、试样片S以及存在于照射区域内的针19a等照射对象从铅直方向上方朝向下方照射电子束。

[0057] 电子束镜筒15具有：电子源15a，其产生电子；以及电子光学系15b，其使从电子源15a射出的电子聚焦和偏转。电子源15a和电子光学系15b根据从计算机(控制部)22输出的控制信号而被控制，电子束的照射位置和照射条件等受计算机22控制。电子光学系15b例如具有电磁透镜、偏转器等。

[0058] 另外，也可以更换电子束镜筒15和聚焦离子束镜筒14的配置，将电子束镜筒15配置在相对于铅直方向倾斜规定角度的倾斜方向上，将聚焦离子束镜筒14配置在铅直方向上。

[0059] 气体离子束镜筒18照射例如氩离子束等气体离子束(GB)。气体离子束镜筒18能够使氩气离子化而以1kV左右的低加速电压进行照射。这样的气体离子束(GB)与聚焦离子束(FIB)相比聚焦性较低，因此对试样片S或微小试样片Q的蚀刻速率降低。因此，适合于试样片S或微小试样片Q的精密的精加工。

[0060] 检测器16检测对试样V、试样片S以及针19a等照射对象照射了带电粒子束或电子束时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在试样室11的内部配置在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等照射对象为斜上方的位置等)，并固定于试样室11。

[0061] 气体提供部17固定于试样室11，在试样室11的内部具有气体喷射部(也称为喷嘴)，面对着载台12而配置。气体提供部17能够向试样V、试样片S提供蚀刻用气体和沉积用气体等，其中，该蚀刻用气体用于根据这些材质选择性地促进聚焦离子束(FIB)对试样V、试样片S的蚀刻，该沉积用气体用于在试样V、试样片S的表面上通过金属或绝缘体等的堆积物形成沉积膜。

[0062] 构成试样片支承体19的针驱动机构19b以连接有针19a的状态收纳于试样室11的内部，根据从计算机(控制部)22输出的控制信号而使针19a移位。针驱动机构19b与载台12一体地设置，例如当载台12通过倾斜机构13b绕倾斜轴(即，X轴或Y轴)进行旋转时，与载台12一体地移动。

[0063] 针驱动机构19b具有：移动机构(省略图示)，其使针19a沿着三维座标轴的各个坐标轴平行地移动；以及旋转机构(省略图示)，其使针19a绕针19a的中心轴进行旋转。另外，该三维座标轴独立于试样载台的正交三轴座标系，在与载台12的表面平行的作为二维座标轴的正交三轴座标系中，在载台12的表面处于倾斜状态、旋转状态的情况下，该座标系进行倾斜、旋转。

[0064] 计算机(控制部)22至少对载台驱动机构13、聚焦离子束镜筒14、电子束镜筒15、气体提供部17以及针驱动机构19b进行控制。

[0065] 另外，计算机22配置在试样室11的外部，与显示装置21和输出与操作者的输入操作对应的信号的鼠标或键盘等输入器件23连接。计算机22通过从输入器件23输出的信号或由预先设定的自动运转控制处理生成的信号等，对带电粒子束装置10的动作进行统一控制。

[0066] 计算机22一边对带电粒子束的照射位置进行扫描，一边将由检测器16检测的二次带电粒子R的检测量转换为与照射位置相对应的亮度信号，通过二次带电粒子R的检测量的二维位置分布来生成表示照射对象的形状的图像数据。

[0067] 计算机22将用于执行各图像数据的放大、缩小、移动及旋转等操作的画面与所生成的各图像数据一起显示于显示装置21。计算机22将自动的顺序控制中的用于进行模式选择和加工设定等各种设定的画面显示于显示装置21。

[0068] (试样加工观察方法：第1实施方式)

[0069] 使用图1～4对使用了上述结构的带电粒子束装置10的本发明的第1实施方式的试样加工观察方法进行说明。

[0070] 图2是阶段性地示出本发明的试样加工观察方法的流程图。

[0071] 在通过本发明的试样加工观察方法形成包含观察对象部的试样片S的观察截面时，首先，将包含观察对象部的块状的试样V设置于试样保持器P而载置在载台12上。作为包含观察对象部的试样V，例如，列举出形成了微细的集成电路的半导体芯片等。

[0072] 接着，从载置在载台12上的试样V切出包含观察对象部的小区域而制成试样片S(试样片形成工序S1)。在试样片形成工序S1中，从聚焦离子束镜筒14朝向试样V照射聚焦离子束(FIB)例如镓离子束。此时，沿着预先设定于试样V的包含观察对象部的小区域的外缘照射聚焦离子束(FIB)。由此，可得到从试样V切出了包含观察对象部的小区域的试样片S。试样片S例如形成为矩形的薄板状。

[0073] 接着，对试样片支承体19的针驱动机构19b进行操作而使针19a的前端与切出的试样片S的外表面(例如与形成基于SEM的观察截面的加工面(截面)呈直角的侧面)接触。

[0074] 然后，一边从气体提供部17的喷嘴17a朝向针19a与试样片S的接触部分提供沉积用气体例如碳系气体，一边从聚焦离子束镜筒14对该部分照射聚焦离子束(FIB)。由此，在针19a的前端与试样片S的接触部分形成沉积膜。通过这样的沉积膜，针19a的前端和试样片S被粘接在一起，试样片S被针19a支承。

[0075] 接着，通过聚焦离子束(FIB)对试样片S形成匹配用标记(1点偏移校正标记)。匹配用标记的形成位置形成于在作为下一个工序的截面加工工序S2中不消失的位置。接着，对试样片S设定作为加工面(截面)的切割加工框。此时，设置偏移校正功能。

[0076] 接着，如图3的(a)所示，使支承试样片S的针19a移动以使该试样片S的加工面与各个光束照射轴在1个点处交叉的交点C一致。然后，例如沿与试样片S的加工面(截面)平行的方向从聚焦离子束镜筒14照射聚焦离子束(FIB)而将试样片S的加工面切削至规定的深度(截面加工工序S2)。

[0077] 接着，如图3的(b)所示，在使针19a保持着试样片S的状态下经由针驱动机构19b对针19a进行操作，使试样片S进行移动(图3的(b)中的Z方向)以使试样片S的加工面接近比交点C靠电子束镜筒15的照射端的位置(试样片接近移动工序S3)。即，使试样片S移动到试样片S的加工面与电子束镜筒15的工作距离比试样片S的加工面与交点C的距离小的位置。

[0078] 接着，如图3的(c)所示，经由针驱动机构19b使针19a旋转，使试样片S的加工面(截面)以相对于电子束镜筒15的束光轴呈直角的方式倾斜(试样片角度调节工序S4)。另外，这里，只要试样片S的加工面(截面)与电子束镜筒15的束光轴在90°±5°范围内大致呈直角，则在取得后述的SEM图像时可得到与完全的直角(90°)大致相同的效果。

[0079] 接着，从电子束镜筒15朝向使加工面(截面)相对于电子束镜筒15的束光轴呈直角扩展的试样片S照射电子束(EB)。此时，通过经过前一个工序的试样片角度调节工序S4，电子束(EB)相对于试样片S的加工面(截面)几乎以直角入射。然后，利用检测器16检测从试样片S的加工面(截面)出来的二次电子(二次带电粒子)，根据检测器16的输出信号，利用计算机22来形成加工面(截面)的SEM图像并显示于显示装置21(SEM图像取得工序S5)。另外，在SEM图像取得工序S5中，通过试样片S的边缘部分等进行匹配，自动识别取得SEM图像时的中心位置。

[0080] 这样，与以往那样在试样片S的加工面(截面)处于交点C的位置的状态下得到的SEM图像相比，经过了试样片接近移动工序S3的试样片S的加工面(截面)的SEM图像是试样片S的加工面(截面)的位置为更接近电子束镜筒15的位置的SEM图像，因此加工面(截面)的样子更加鲜明，即使提高放大倍率也能够清晰地反映细节。因此，即使是观察对象物的构造微细且复杂的试样片S，也能够准确地掌握加工面(截面)的状态。

[0081] 另外，通过试样片角度调节工序S4，使试样片S移动(旋转)，使得试样片S的加工面(截面)与电子束镜筒15的束光轴为直角，由此，与如以往那样相对于电子束镜筒15的束光轴从直角起倾斜(例如54°)的状态下的SEM图像相比，在SEM图像取得工序S5中得到的加工面(截面)的SEM图像在上下方向上几乎没有收缩。由此，不用通过软件对得到的SEM图像进行图像加工，便能够得到没有变形地准确反映了加工面(截面)的形状的SEM图像。

[0082] 然后，对在SEM图像取得工序S5中得到的加工面(截面)的样子进行确认，再次重复进行截面加工工序S2到SEM图像取得工序S5，直到得到希望的加工面(截面)为止。在试样片S回到基于聚焦离子束(FIB)的加工位置时，执行偏移校正标记的识别。

[0083] 另外，也可以使截面加工工序S2到SEM图像取得工序S5重复预先设定的希望的次数，取得试样片S的特定区域中的连续的多个截面的SEM图像，从而生成试样片S的特定区域的立体像。即，至少重复实施如下的过程：在截面加工工序S2中使试样片S移动到交点C，对加工面进行切割加工，在试样片接近移动工序S3中使试样片S移动，使得接近比交点C靠近电子束镜筒15的照射端的位置，在SEM图像取得工序S5中取得SEM图像。计算机22对针驱动机构19b进行控制以使试样片S在加工位置与观察位置之间往返。由此，能够实施试样片的连续的截面加工观察。另外，根据由截面加工观察取得的信息，能够生成实施了截面工观察的区域的立体像。

[0084] 在从SEM图像取得工序S5转移到截面加工工序S2时，只要在试样片S固定于针19a的状态下进行试样片角度调节工序S4的逆旋转操作，接着进行试样片接近移动工序S3的逆行操作即可。

[0085] 如上所述，根据本发明的试样加工观察方法，能够这样在将试样片S固定于针19a的状态下进行试样片S的加工面(截面)的加工和基于SEM图像的观察，因此不用使试样片S移动到例如专用载台便能够进行观察，能够大幅缩短作业时间。

[0086] 另外，由于能够在将试样片S固定于针19a的状态下进行基于SEM图像的观察，因此与在观察位置附近使用了体积比针19a大的专用的载台的情况相比，电场分布的变化被抑制得较小。因此，能够防止所取得的SEM图像的对比度下降，能够得到高对比度的鲜明的SEM图像。

[0087] 作为上述第1实施方式的试样加工观察方法的变形例，在使用了聚焦离子束(FIB)的截面加工工序S2完成之后，优选从气体离子束镜筒18照射气体离子束(GB)例如氩离子束而进行试样片S的加工面(截面)的精加工(参照图4)。

[0088] 气体离子束镜筒18能够使氩气离子化而例如以1.0keV左右的低加速电压进行照射。由于这样的氩离子束的聚焦性比镓离子束等聚焦离子束(FIB)的聚焦性低，所以对试样片S的加工面(截面)的蚀刻速率降低。因此，氩离子束适合于通过镓离子束进行了试样片S的加工面(截面)的加工后的精密的精加工。

[0089] 这样，通过气体离子束(GB)来进行试样片S的加工面(截面)的精加工，由此，能够使在SEM图像取得工序S5中得到的加工面(截面)的SEM图像更加鲜明。

[0090] (试样加工观察方法：第2实施方式)

[0091] 为了SEM图像的高分辨率化，在使用将电子透镜形成在电子束镜筒15与试样片S之间的半浸没式透镜(seim-in-lens)方式的电子束镜筒15的情况下，由于电子透镜的磁场在电子束镜筒15的外侧产生，所以在截面加工工序S2中利用聚焦离子束(FIB)对试样片S进行加工时，特别是低加速的聚焦离子束(FIB)有可能因电子束镜筒15的电子透镜的磁场而使光束轨道弯曲，或者使光束形状变形。

[0092] 因此，在第2实施方式中，在截面加工工序S2中对载台驱动机构13进行操作而使载台12接近针19a所保持的试样片S(参照图5的(a))。载台12只要配置成使磁场以聚焦离子束(FIB)的光束轨道为中心大致对称即可。

[0093] 同样，在SEM图像取得工序S5中，也对载台驱动机构13进行操作而使载台12接近针19a所保持的试样片S(参照图5的(b))。由此，能够控制为使磁场相对于电子束(EB)为适当的分布。载台12只要配置成使磁场以电子束(EB)的光束轨道为中心大致对称即可。

[0094] (试样加工观察方法：第3实施方式)

[0095] 在第3实施方式中，在截面加工工序S2中，对试样片S进行边框加工。即，如图6的(a)所示，朝向试样片S的一侧从第1照射角度照射聚焦离子束(FIB)，使试样片S的矩形的加工面(截面)的3个边以规定的宽度呈边框状地留下周缘部分(边框部Sa)，并使其内侧薄膜化(薄膜部Sb)。

[0096] 接着，如图6的(b)所示，使针19a旋转而使试样片S的正反面翻转，从第2照射角度照射聚焦离子束(FIB)，将试样片S的矩形的加工面(截面)的3个边以规定的宽度呈边框状留下(边框部Sc)、并使其内侧薄膜化(薄膜部Sd)(参照图6的(b))。

[0097] 根据这样的第3实施方式，仅使试样片S的一部分薄膜化，将其周围作为边框部而留下未薄膜化的部分，由此能够保证将一部分薄膜化的试样的强度。然后，在试样片S的正反面上从不同的方向进行边框加工，从而能够使薄片部的周围全部边框化，因此能够保证试样的强度，并且能够抑制在试样片上形成屏障效应而引起的条纹。

[0098] (试样加工观察方法：第4实施方式)

[0099] 第4实施方式是使用了具有两个试样片支承体19的带电粒子束装置10的例子，具有互相分开配置的两个针19a1、19a2(参照图7)。首先，利用第1针19a1对试样片S进行保持。

[0100] 然后，将试样片S转移到第2针19a2上，并且使第2针19a2旋转，由此，变更聚焦离子束(FIB)对试样片S的入射角度(参照图7的(a))。如图7的(b)所示，将第2针19a2配置成与由电子束(EB)的束光轴和聚焦离子束(FIB)的束光轴构成的面的法线方向平行。

[0101] 首先，在利用第1针19a1对试样片S进行支承的状态下，按照第1入射角度照射聚焦离子束(FIB)而进行FIB加工(参照图8的(a))。接着，将第2针19a2与试样片S连接(参照图8的(b))。接着，从第1针19a1分离出试样片S，并且使第2针19a2进行旋转(参照图8的(c))。然后，按照第1入射角度照射聚焦离子束(FIB)而进行FIB加工(参照图8的(d))。

[0102] 根据这样的第4实施方式的试样加工观察方法，第2针19a2能够相对于聚焦离子束(FIB)的束光轴以垂直方向为中心进行旋转，因此容易调整聚焦离子束(FIB)相对于试样片S的入射角度，能够提高试样片S的加工容易性。

[0103] 虽然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，并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与包含于发明的范围和主旨中同样，包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

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