試料解析装置
【課題】試料に断面を形成した後、試料ステージの移動等の動作を行うことなく、直ちに当該断面についての断面情報を取得することのできる試料解析装置を提供する。
【解決手段】電子ビーム鏡筒７と、イオンビーム鏡筒１７と、制御手段２５，２３とを備え、イオンビーム１５の照射により試料９が切削加工され、これにより露出された試料９の断面を解析対象面として該断面に電子ビーム５を照射し、これによる試料９の断面情報を検出する試料解析装置において、電子ビーム５の光軸６に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料９に形成されるように、試料９へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御部２５，２３により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料９に形成された断面に対して正面側に、試料９の断面情報を検出するための検出器９が配置されている。
【解決手段】電子ビーム鏡筒７と、イオンビーム鏡筒１７と、制御手段２５，２３とを備え、イオンビーム１５の照射により試料９が切削加工され、これにより露出された試料９の断面を解析対象面として該断面に電子ビーム５を照射し、これによる試料９の断面情報を検出する試料解析装置において、電子ビーム５の光軸６に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料９に形成されるように、試料９へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御部２５，２３により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料９に形成された断面に対して正面側に、試料９の断面情報を検出するための検出器９が配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＥＭ−ＦＩＢ複合装置の構成を備える試料解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチビームシステムの一種であるＳＥＭ−ＦＩＢ複合装置においては、ＳＥＭ鏡筒とＦＩＢ鏡筒とがある傾斜角をもって設置されており、これら各鏡筒の先端部分が試料室内に位置している。
【０００３】
ＳＥＭ鏡筒は、試料室内に置かれた試料に対して電子ビーム（電子線）を照射するためのものである。また、ＦＩＢ鏡筒は、試料室内に置かれた試料に対してイオンビームを照射するためのものである。
【０００４】
ＦＩＢ鏡筒から放出されたイオンビームは、集束された状態で集束イオンビーム（ＦＩＢ）として試料に照射される。これによりイオンビームが照射された試料の部分はエッチング（切削）され、試料の切削加工が行われる。このとき、イオンビームを所定の走査領域で走査することにより、試料の所定部分の切削加工を行うことができる。
【０００５】
また、ＳＥＭ鏡筒から放出された電子ビームは、切削加工前又は切削加工後の試料面に照射される。このとき、電子ビームは試料面上で走査され、これにより試料面から発生した二次電子は二次電子検出器により検出される。当該二次電子に応じた検出信号に基づいて、試料面の走査像を取得することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このようなマルチビームシステムを用いて、試料室内に配置された試料の切削加工を行うとともに、これにより試料に形成された断面の結晶方位解析を行うことも検討されている。この場合、当該試料室にＥＢＳＤ検出器を設置して、試料への電子ビーム照射に基づく後方散乱電子回折パターンをＥＢＳＤ検出器により検出し、当該検出結果に基づき結晶方位解析を行う。
【０００７】
図１は、従来技術におけるＥＢＳＤ検出器が備えられたマルチビームシステムからなる試料解析装置の要部を示す図である。
【０００８】
同図において、観察・解析の対象となる試料１０４は、試料ホルダ１０５に保持されており、試料ホルダ１０５は試料ステージ１０６上に載置されている。試料ステージ１０６は、試料室１１０内において、試料ホルダ１０５及び試料１０４の水平・垂直方向での移動、回転、傾斜の各動作を行う。
【０００９】
さらに、試料室１１０には、ＳＥＭ鏡筒（図中の「ＳＥＭ」）１０１の先端部分、ＦＩＢ鏡筒（図中の「ＦＩＢ」）１０２の先端部分、及びＥＢＳＤ検出器１０７が配置されている。
【００１０】
当該装置を用いて試料断面の結晶方位解析を行うときには、まず、図１（Ａ）に示すように、試料１０４において解析対象となる面が断面として露出されるように、イオンビーム１０３の照射を行う。このとき、イオンビーム１０３の走査が行われ、試料１０４の所定領域における切削加工が施される。これにより、試料１０３に解析対象となる断面が形成される。
【００１１】
次いで、イオンビーム１０３の照射を停止し、試料ステージ１０６を動作させることにより、試料１０４の移動、回転、及び傾斜を行う。
【００１２】
これにより、図１（Ｂ）に示すごとく、当該断面が、ＥＢＳＤ検出器１０７の正面側に位置するとともに、電子ビーム１０８の光軸に直交する面に対して７０°の傾斜角度Θとなるようにする。この状態で、電子ビーム鏡筒１０１から当該断面に対して電子ビーム１０８の照射を行う。電子ビーム１０８の照射に応じて、当該断面における電子ビーム照射位置からＥＢＳＤ信号（反射回折された後方散乱電子）１０９が発生し、これによる後方散乱電子回折パターンがＥＢＳＤ検出器１０７によって検出される。これに基づき、結晶方位解析が行われる。
【００１３】
さらに、この状態で、電子ビーム１０８を当該断面上での所定の二次元領域で走査することにより、当該二次元領域に応じた二次元情報としての結晶方位解析を行うこともできる。
【００１４】
なお、後方散乱電子回折パターンを検出する装置であって、ＦＩＢ鏡筒を具備しない試料解析装置も知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−２１９０１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９４１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図１に示すマルチビームシステムにおいては、ＦＩＢ鏡筒１０２から照射されたイオンビーム１０３による試料１０４の切削加工が行われた後、これにより形成された試料断面における後方散乱電子回折パターンの検出を行う際には、試料ステージ１０６によって、試料１０４の移動、回転及び傾斜の各動作を行い、当該断面を、ＥＢＳＤ検出器１０７の正面側に位置させるとともに、上述のごとく７０°の傾斜角度とする必要があった。
【００１７】
従って、上記イオンビーム１０３による試料１０４の切削加工の後に、試料ステージ１０６の動作を行う必要があり、当該切削加工終了後、後方散乱電子回折パターンの検出を実行するまでに、試料ステージ１０６を動作するための時間を要していた。
【００１８】
また、試料の深さ方向に切削加工を順次行い、各切削加工により形成された各断面において電子ビームの走査を個別に行い、これによる後方散乱電子回折パターンを検出して試料の二次元情報を深さ方向ごとに取得する３Ｄ（三次元）−ＥＢＳＤ測定も行われている。
【００１９】
この場合、図１のマルチビームシステムでは、図１（Ａ）に示す試料の切削工程と、図１（Ｂ）に示す後方散乱電子回折パターンの検出工程とを交互に繰り返すこととなり、複雑な操作を必要としていた。
【００２０】
さらに、このようなマルチビームシステムを用いて３Ｄ−ＥＢＳＤ測定を行う際には、切削工程から検出工程への移行時及び検出工程から切削工程への移行時において、試料ステージ１０６の駆動による試料１０４の移動等の動作及び精密な位置合わせを行う必要があり、高精度の試料ステージと、ソフトウエアによる位置補正機能が不可欠であった。
【００２１】
そして、ＥＢＳＤ測定には長時間を要するため、自動制御機能を組み込んで装置の動作を実行する場合、各所定の傾斜角、回転角へのステージ移動の駆動制御、各位置での移動誤差を補正する機能、及び所定のステージ移動精度が必要となり、非常に複雑なシステムと複雑な動作が必要とされることとなる。
【００２２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、イオンビーム照射による切削加工によって試料に断面を形成した後、試料ステージの移動等の動作を行うことなく、直ちに当該断面についての結晶方位等の断面情報を取得することのできる試料解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に基づく試料解析装置は、試料に対して電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、試料に対してイオンビームを照射するためのイオンビーム鏡筒と、制御手段とを備え、イオンビームの照射により試料が切削加工され、これにより露出された試料の断面を解析対象面として該断面に電子ビームを照射し、これによる試料の断面情報を検出する試料解析装置であって、電子ビームの光軸に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料に形成されるように、試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御手段により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料に形成された断面に対して正面側に、試料の断面情報を検出するための検出器が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、電子ビームの光軸に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料に形成されるように、試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御手段により設定されており、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料に形成された断面に対して正面側に、試料の断面情報を検出するための検出器が配置されている。
【００２５】
よって、イオンビーム照射による切削加工によって試料に断面を形成した後、試料の移動、回転、傾斜の何れの動作を行うことなく、そのまま該断面に電子ビームを照射することにより、即座に当該断面についての結晶方位等の断面情報を得ることができる。
【００２６】
これにより、高精度の試料ステージを設置する必要がないので、装置のコストアップを防ぐことができ、また、試料の深さ方向に沿った三次元情報を得る場合に、全体の測定時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術における試料解析装置の要部を示す図である。
【図２】本発明における試料解析装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明における試料解析装置の要部を上側から見た状態を示す図である。
【図４】本発明における試料解析装置の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明に係る試料解析装置について説明する。図２は、本発明における試料解析装置の構成を示す概略構成図である。この試料解析装置５０は、電子ビーム鏡筒７とイオンビーム鏡筒１７とを備えている。
【００２９】
電子ビーム鏡筒７の基端部には、電子銃１が設置されている。電子銃１は、加速された電子ビーム５を試料９に向けて放出する。試料９は、試料室８内に配置されており、電子ビーム鏡筒７の先端部は、試料室８内に位置している。
【００３０】
電子銃１から放出された電子ビーム５は、鏡筒７内において集束レンズ２により一旦集束される。その後、当該電子ビーム５は、偏向器３及び対物レンズ４を通過して、鏡筒７の先端から放出される。鏡筒５から放出される電子ビーム５は、対物レンズ４により集束作用を受けており、電子プローブとして試料９上で集束される。このとき、電子ビーム５は、所定の走査信号に基づく偏向器３による偏向作用によって、試料９上を走査する。なお、試料９は、図示しない試料ホルダに保持されており、試料ホルダは、試料ステージ（図示せず）に載置されている。
【００３１】
このようにして電子ビーム５が走査（照射）された試料９上からは、二次電子が発生する。試料９の走査画像（ＳＥＭ画像）を取得する場合には、二次電子検出器１０により二次電子を検出する。当該二次電子検出に基づく二次電子検出器１０からの検出信号は、走査画像形成部２１に送られる。走査画像形成部２１は、当該検出信号及び上記走査信号に基づき、走査画像データを形成する。当該走査画像データは、バスライン２４を介して、記憶部２６に一旦格納される。記憶部２６に格納された走査画像データは、制御部２５による制御によって記憶部２６から読みだされ、ＬＣＤ等からなる表示部２７に送られる。表示部２７は、当該走査画像データに基づく画像（走査画像）の表示を行う。なお、図中の２８は、キーボード等のキー入力デバイス及びマウス等のポインティングデバイスを備える入力部である。また、制御部２５は、本装置における各構成要素の動作制御を行う。
【００３２】
一方、イオンビーム鏡筒１７の基端部には、イオン銃１１が設置されている。イオン銃１１は、加速されたイオンビーム１５を試料９に向けて放出する。イオンビーム鏡筒７の先端部は、試料室８内に位置している。
【００３３】
イオン銃１１から放出されたイオンビーム１５は、鏡筒１７内において集束レンズ１２により一旦集束される。その後、当該イオンビーム１５は、偏向器１３及び対物レンズ１４を通過して、鏡筒１７の先端から放出される。鏡筒１５から放出されるイオンビーム１５は、対物レンズ１４により集束作用を受けており、集束イオンビーム（ＦＩＢ）として試料９上で集束される。
【００３４】
このイオンビーム１５が照射された試料９の部分は、エッチングにより切削される。これにより、試料９の切削加工が施される。このとき、所定のＦＩＢ走査信号に基づく偏向器１３の駆動を行えば、偏向器１３による偏向作用によって、イオンビーム１５は試料９上を走査する。この場合は、試料９上でイオンビーム１５が走査される走査領域がエッチングされる領域となり、当該領域が切削される。このようにして、試料９の切削加工が施されると、試料９に切削断面が形成される。試料９上において、この露出された断面が解析対象面となる。
【００３５】
なお、本実施例において、電子ビーム鏡筒７の光軸６は垂直軸（図中のＺ軸）に沿う方向となっている。また、図中のＸ軸及びＹ軸は、水平面において互いに直交する軸である。これにより、Ｘ−Ｙ平面は水平面を構成しており、Ｚ軸はＸ−Ｙ平面（水平面）に直交する。そして、イオンビーム鏡筒１７の光軸１６は、図中のＸ−Ｚ平面内に位置しており、電子ビーム鏡筒７の光軸６との成す角度（Ｘ−Ｚ平面内での成す角度）θ１は、本実施例において５３°に設定されている。
【００３６】
ここで、試料９は、試料室８内において、電子ビーム鏡筒７からの電子ビーム５とイオンビーム鏡筒１７からのイオンビーム１５とのコインシデントポイント（光軸６と光軸１６とが交差する点に相当する）に配置される。
【００３７】
電子ビーム鏡筒７には、電子ビーム鏡筒駆動部２０が接続されている。当該駆動部２０は、電子ビーム鏡筒７に配置された各構成要素（電子銃１、集束レンズ２、偏向器３、対物レンズ４等）の駆動制御を行う。駆動部２０は、バスライン２４に接続されており、バスライン２４を介して制御部２５により制御される。
【００３８】
イオンビーム鏡筒１７には、イオンビーム鏡筒駆動部１９が接続されている。当該駆動部１９は、イオンビーム鏡筒１７に配置された各構成要素（イオン銃１１、集束レンズ１２、偏向器１３、対物レンズ１４等）の駆動制御を行う。駆動部１９も同様にバスライン２４に接続されており、バスライン２４を介して制御部２５により制御される。
【００３９】
試料室８には、さらにＥＢＳＤ検出器１８が配置されている。このＥＢＳＤ検出器１８は、その受光面（試料９に対向する面）に蛍光スクリーンが備えられており、該蛍光スクリーンに映し出されたパターン（後方散乱電子回折パターン）を画像として取り込んで検出する。
【００４０】
この後方散乱電子回折パターンは、電子ビーム５の光軸６に直交する面（水平面）に対して７０°の傾斜角度となっている試料表面（試料断面）に電子ビーム５が照射されたときに、試料表面で反射回折された後方散乱電子によりスクリーン上に映し出されるパターンである。
【００４１】
本発明においては、ＥＢＳＤ検出器１８の配置位置に特徴があり、その点については後述する。
【００４２】
ＥＢＳＤ検出器１８からの画像検出信号は、ＥＢＳＤ画像処理部２２に送られる。画像処理部２２は、この画像検出信号に対してバックグラウンド処理等の画像処理を行うことにより、ＳＮ比の高いより鮮明な画像となる画像データの形成を行う。当該画像データは、解析データ形成収集部２３に送られる。
【００４３】
解析データ形成収集部２３は、当該画像データに基づき、試料表面において電子ビーム５が照射された位置における結晶方位に関する情報を解析データとして形成する。
【００４４】
さらに、この解析データ形成収集部２３は、試料解析時における電子ビーム５の走査信号を生成する機能をも有しており、解析データ形成収集部２３内で生成された走査信号は、バスライン２３を介して、電子ビーム鏡筒駆動部２０に供給される。
【００４５】
この場合、電子ビーム鏡筒７内の偏向器３の駆動は、電子ビーム鏡筒駆動部２０を介して、解析データ形成収集部２３により制御される。試料表面における所定の二次元領域についての結晶方位マッピングデータを取得する際には、解析データ形成収集部２３の制御により、電子ビーム５の試料表面上での走査領域が設定されて電子ビーム走査が行われ、このときの電子ビーム５による二次元走査に基づき試料９から得られる上記解析データのマッピングが解析データ形成収集部２３により行われる。
【００４６】
このようにして形成されたマッピングデータ等の解析データは、解析データ形成収集部２３に備えられたメモリに一旦記憶される。さらに、該メモリに記憶された解析データは、解析データ形成収集部２３内において読み出されてバスライン２４を介して表示部２７に送られる。表示部２７は、当該解析データに基づく解析結果の表示を行う。
【００４７】
次に、ＥＢＳＤ検出器１８の配置位置について、図３を参照して説明する。図３は、図２における上方側（＋Ｚ方向側）から下方（−Ｚ方向）に向けて、本装置における電子ビーム鏡筒７及びその周囲領域を見たときの図である。図３において、左右方向が±Ｘ方向となり、上下方向が±Ｙ方向となり、紙面に直交する方向が±Ｚ方向となる。
【００４８】
また、同図では、電子ビーム５とイオンビーム１５とのコインシデントポイントを原点Ｏとするｘ-ｙ-ｚ座標を設定している（ｚ軸の図示は省略）。当該座標におけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行となっている。
【００４９】
ここで、電子ビーム鏡筒７の光軸６（図２参照）は、図３におけるｚ軸に沿っている。また、イオンビーム鏡筒１７の光軸１６（図２参照）は、図３におけるｘ-ｚ平面内に位置している。両光軸６，１６の成す角度θ１（図２参照）は、上述したようにｘ-ｚ平面において５３°となっている。
【００５０】
そして、ＥＢＳＤ検出器１８の配置位置については、ＥＢＳＤ検出器１８の長手方向の軸１８ｂとｙ軸とが所定角度θ４を成すように、その受光面１８ａが試料６（試料ステージ２９）に向けられるようにＥＢＳＤ検出器１８が配置されている。この角度θ４の設定算出方法については、後述する。
【００５１】
本装置を用いて試料解析を行う場合、まず試料室８内に設置された試料ステージ２９上に、試料ホルダ（図示せず）を介して試料９（図２参照）を配置する。
【００５２】
次に、電子ビーム鏡筒７から試料９に向けて電子ビーム（集束された電子ビーム）５の照射を行うとともに、電子ビーム５の試料９上での走査を行う。この電子ビーム５の走査に基づく二次電子は二次電子検出器１０により検出され、走査画像形成部２１によって試料９走査画像データが形成される。これによる走査画像は、試料像として表示部２７により表示される。
【００５３】
本装置の操作を行うオペレータは、当該走査画像（試料像）の目視による確認を行い、試料像上における切削加工領域の設定を行う。この設定は、オペレータによる入力部２８の操作により実行される。
【００５４】
その後、電子ビーム鏡筒７からの電子ビーム５の照射が停止され、イオンビーム鏡筒１７からのイオンビーム１５の試料９への照射が行われる。このイオンビーム１５の試料９への照射においては、上記により設定された切削加工領域に対応する試料９の部分がエッチングにより切削されるように、イオンビーム１５の試料９上での走査が行われる。このときのイオンビーム走査において、所定のスキャンローテーション量（ｚ軸からｙ軸に向かう回転方向でのローテーション角度θ３）に基づくスキャンローテーションが行われる。このイオンビーム１５の走査による切削によって、試料９に断面が形成される。
【００５５】
本装置においては、ＥＢＳＤ検出に基づく試料解析を行うので、当該試料断面は、電子ビーム５の光軸６に直交する面（水平面であるｘ-ｙ面）に対して７０°の傾斜角度（θ２）を有する必要がある。
【００５６】
本実施例の装置構成においては、電子ビーム鏡筒７の光軸６とイオンビーム鏡筒１７の光軸１６との成す角度θ１は５３°に設定されているので、上記ローテーション角度θ３は、次の式より、「θ３＝６４．６４°」に設定される。この角度条件データは制御部２５内のメモリに格納されており、当該設定は、制御部２５により実行される。
【００５７】
【数１】
当該イオンビーム走査時における上記スキャンローテーション量の設定により、試料９には、＋ｙ方向側に断面（試料断面）が形成される。そして、水平面内において、この試料断面に対して正面側となる方向は、＋ｙ方向において、ｙ軸と上記角度θ４を成す方向となる。
【００５８】
ここで、この角度θ４は、次の式により算出されて設定される。
【００５９】
【数２】
本実施例においては、θ１は５３°であり、θ２は７０°であるので、「θ４＝１５．９°」となる。本装置においては、ＥＢＳＤ検出器１８の長手方向の軸１８ｂとｙ軸とが角度１５．９°を成すように、ＥＢＳＤ検出器１８が配置されている。
【００６０】
上述のごとく試料９に断面が形成された後、イオンビーム鏡筒１７からのイオンビーム１５の照射を停止する。そして、ＥＢＳＤ検出のための電子ビーム照射が行われる。すなわち、電子ビーム鏡筒７からの集束された電子ビーム５を、当該試料断面に照射する。このときの状態を図４に示す。なお、同図においては、試料９の切削加工時においてイオンビーム１５を試料９に照射する状態も合わせて図示している。ここで、試料９は、試料ホルダ３０に保持されており、試料ホルダ３０は、試料ステージ２９に載置されている。
【００６１】
試料解析時での電子ビーム照射においては、試料断面における所定領域を解析領域として、電子ビーム５の走査を行う。この場合の電子ビーム５の走査信号は、解析データ形成収集部２３により生成され、バスライン２４を介して電子ビーム鏡筒駆動部２０に供給される。このとき、当該断面が面する方向に応じて、電子ビーム５のスキャンローテーションを行う。これにより、該断面に沿う矩形領域を電子ビーム５による走査領域とすることができる。
【００６２】
電子ビーム５が走査（照射）された試料断面からは、反射回折された後方散乱電子がＥＢＳＤ信号として放出され、ＥＢＳＤ検出器１８により後方散乱電子回折パターンが検出される。当該走査により順次検出された後方散乱電子回折パターンに基づき、画像データの画像処理が画像処理部２２により順次行われる。そして、解析データ形成収集部２３は、画像処理後の画像データに基づき、電子ビーム５による二次元走査に基づく解析データを形成し、そのマッピングを行う。
【００６３】
このようにして形成されたマッピングデータ等の解析データは、解析データ形成収集部２３のメモリに一旦記憶された後に読み出され、バスライン２４を介して表示部２７に送られる。表示部２７は、当該解析データに基づく解析結果の表示を行う。オペレータは、表示された解析結果を目視にて確認する。
【００６４】
これにより、本装置を用いて試料断面からの情報に基づく試料解析を行うことができる。なお、上記においては、試料９に形成された一つの断面についての試料解析を行う例について説明したが、試料９の深さ方向に沿って順次切削を行い、これにより形成される各断面ごとの試料解析を行うこともできる。
【００６５】
すなわち、試料９へのイオンビーム１５の走査領域が制御部２５により分割設定されており、各分割領域に応じたイオンビーム１５の走査（ＦＩＢによるスライス機能）が行われるごとに形成される試料断面に対して、それぞれ電子ビーム５の走査を行い、これにより各試料断面ごとにＥＢＳＤ検出を行うことによって、試料９の深さ方向に沿った三次元情報を得ることができる。
【００６６】
以上のように、本発明の試料解析装置は、試料９に対して電子ビーム５を照射するための電子ビーム鏡筒７と、試料９に対してイオンビーム１５を照射するためのイオンビーム鏡筒１７と、制御手段２５，２３とを備え、イオンビーム１５の照射により試料９が切削加工され、これにより露出された試料９の断面を解析対象面として該断面に電子ビーム５を照射し、これによる試料９の断面情報を検出する試料解析装置において、電子ビーム５の光軸６に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料９に形成されるように、試料９へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御部２５，２３により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料９に形成された断面に対して正面側に、試料９の断面情報を検出するための検出器９が配置されている。
【００６７】
そして、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査によって試料９に形成された断面に電子ビーム５を照射する際に、該断面上で電子ビーム５の走査を行う。これにより、当該断面についての二次元情報を得ることができる。
【００６８】
さらに、電子ビーム５の走査時において、該断面が面する方向に応じて電子ビームのスキャンローテーションが行われる。これにより、当該断面の傾斜面に沿った二次元情報を得ることができる。
【００６９】
また、試料９へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査の領域が制御部２５，２３により分割設定されており、各分割領域に応じたイオンビーム走査が行われるごとに試料断面への電子ビーム走査を行い、これにより各試料断面ごとの断面情報を検出することもできる。これにより、試料９の深さ方向に沿った三次元情報を取得することができる。
【００７０】
ここで、試料断面の傾斜角度は７０°となっており、検出器１８により後方散乱電子回折パターンを検出することにより、結晶方位に関する試料解析を行うことができる。
【００７１】
以上の構成により、本発明においては、イオンビーム１５による試料９の切削加工を行った後、試料ステージ２９によるステージ動作を行わずに直ちにＥＢＳＤ検出を行うことができるので、スループットの向上を図ることができる。これにより、ステージ動作に伴う複雑な操作や設定を行う必要がなく、オペレーションの簡素化を図ることができる。
【００７２】
さらに、ＥＢＳＤ検出器１８は、試料９に形成される断面に対して正面側に配置されているので、特別な角度補正等を必要とせず、既存のＥＢＳＤ検出ソフトウエアをそのまま用いることができる。
【００７３】
また、電子ビーム５のスキャンローテーションの回転量を合わせて、当該走査領域を試料断面の傾斜に沿わせることにより、対物レンズ４又は付加レンズ（図示せず）によるダイナミックフォーカスを電子ビーム５の走査におけるバーチカルスキャンにリンクさせるだけで、電子ビーム５の試料断面上での焦点合わせを適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…電子銃、２…集束レンズ、３…偏向器、４…対物レンズ、５…電子ビーム、６…光軸、７…電子ビーム鏡筒、８…試料室、９…試料、１０…二次電子検出器、１１…イオン銃、１２…集束レンズ、１３…偏向器、１４…対物レンズ、１５…イオンビーム、１６…光軸、１７…イオンビーム鏡筒、１８…ＥＢＳＤ検出器、１９…イオンビーム鏡筒駆動部、２０…電子ビーム鏡筒駆動部、２１…走査画像形成部、２２…画像処理部、２３…解析データ形成収集部（制御手段）、２４…バスライン、２５…制御部（制御手段）、２６…記憶部、２７…表示部、２８…入力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＥＭ−ＦＩＢ複合装置の構成を備える試料解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチビームシステムの一種であるＳＥＭ−ＦＩＢ複合装置においては、ＳＥＭ鏡筒とＦＩＢ鏡筒とがある傾斜角をもって設置されており、これら各鏡筒の先端部分が試料室内に位置している。
【０００３】
ＳＥＭ鏡筒は、試料室内に置かれた試料に対して電子ビーム（電子線）を照射するためのものである。また、ＦＩＢ鏡筒は、試料室内に置かれた試料に対してイオンビームを照射するためのものである。
【０００４】
ＦＩＢ鏡筒から放出されたイオンビームは、集束された状態で集束イオンビーム（ＦＩＢ）として試料に照射される。これによりイオンビームが照射された試料の部分はエッチング（切削）され、試料の切削加工が行われる。このとき、イオンビームを所定の走査領域で走査することにより、試料の所定部分の切削加工を行うことができる。
【０００５】
また、ＳＥＭ鏡筒から放出された電子ビームは、切削加工前又は切削加工後の試料面に照射される。このとき、電子ビームは試料面上で走査され、これにより試料面から発生した二次電子は二次電子検出器により検出される。当該二次電子に応じた検出信号に基づいて、試料面の走査像を取得することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このようなマルチビームシステムを用いて、試料室内に配置された試料の切削加工を行うとともに、これにより試料に形成された断面の結晶方位解析を行うことも検討されている。この場合、当該試料室にＥＢＳＤ検出器を設置して、試料への電子ビーム照射に基づく後方散乱電子回折パターンをＥＢＳＤ検出器により検出し、当該検出結果に基づき結晶方位解析を行う。
【０００７】
図１は、従来技術におけるＥＢＳＤ検出器が備えられたマルチビームシステムからなる試料解析装置の要部を示す図である。
【０００８】
同図において、観察・解析の対象となる試料１０４は、試料ホルダ１０５に保持されており、試料ホルダ１０５は試料ステージ１０６上に載置されている。試料ステージ１０６は、試料室１１０内において、試料ホルダ１０５及び試料１０４の水平・垂直方向での移動、回転、傾斜の各動作を行う。
【０００９】
さらに、試料室１１０には、ＳＥＭ鏡筒（図中の「ＳＥＭ」）１０１の先端部分、ＦＩＢ鏡筒（図中の「ＦＩＢ」）１０２の先端部分、及びＥＢＳＤ検出器１０７が配置されている。
【００１０】
当該装置を用いて試料断面の結晶方位解析を行うときには、まず、図１（Ａ）に示すように、試料１０４において解析対象となる面が断面として露出されるように、イオンビーム１０３の照射を行う。このとき、イオンビーム１０３の走査が行われ、試料１０４の所定領域における切削加工が施される。これにより、試料１０３に解析対象となる断面が形成される。
【００１１】
次いで、イオンビーム１０３の照射を停止し、試料ステージ１０６を動作させることにより、試料１０４の移動、回転、及び傾斜を行う。
【００１２】
これにより、図１（Ｂ）に示すごとく、当該断面が、ＥＢＳＤ検出器１０７の正面側に位置するとともに、電子ビーム１０８の光軸に直交する面に対して７０°の傾斜角度Θとなるようにする。この状態で、電子ビーム鏡筒１０１から当該断面に対して電子ビーム１０８の照射を行う。電子ビーム１０８の照射に応じて、当該断面における電子ビーム照射位置からＥＢＳＤ信号（反射回折された後方散乱電子）１０９が発生し、これによる後方散乱電子回折パターンがＥＢＳＤ検出器１０７によって検出される。これに基づき、結晶方位解析が行われる。
【００１３】
さらに、この状態で、電子ビーム１０８を当該断面上での所定の二次元領域で走査することにより、当該二次元領域に応じた二次元情報としての結晶方位解析を行うこともできる。
【００１４】
なお、後方散乱電子回折パターンを検出する装置であって、ＦＩＢ鏡筒を具備しない試料解析装置も知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−２１９０１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９４１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図１に示すマルチビームシステムにおいては、ＦＩＢ鏡筒１０２から照射されたイオンビーム１０３による試料１０４の切削加工が行われた後、これにより形成された試料断面における後方散乱電子回折パターンの検出を行う際には、試料ステージ１０６によって、試料１０４の移動、回転及び傾斜の各動作を行い、当該断面を、ＥＢＳＤ検出器１０７の正面側に位置させるとともに、上述のごとく７０°の傾斜角度とする必要があった。
【００１７】
従って、上記イオンビーム１０３による試料１０４の切削加工の後に、試料ステージ１０６の動作を行う必要があり、当該切削加工終了後、後方散乱電子回折パターンの検出を実行するまでに、試料ステージ１０６を動作するための時間を要していた。
【００１８】
また、試料の深さ方向に切削加工を順次行い、各切削加工により形成された各断面において電子ビームの走査を個別に行い、これによる後方散乱電子回折パターンを検出して試料の二次元情報を深さ方向ごとに取得する３Ｄ（三次元）−ＥＢＳＤ測定も行われている。
【００１９】
この場合、図１のマルチビームシステムでは、図１（Ａ）に示す試料の切削工程と、図１（Ｂ）に示す後方散乱電子回折パターンの検出工程とを交互に繰り返すこととなり、複雑な操作を必要としていた。
【００２０】
さらに、このようなマルチビームシステムを用いて３Ｄ−ＥＢＳＤ測定を行う際には、切削工程から検出工程への移行時及び検出工程から切削工程への移行時において、試料ステージ１０６の駆動による試料１０４の移動等の動作及び精密な位置合わせを行う必要があり、高精度の試料ステージと、ソフトウエアによる位置補正機能が不可欠であった。
【００２１】
そして、ＥＢＳＤ測定には長時間を要するため、自動制御機能を組み込んで装置の動作を実行する場合、各所定の傾斜角、回転角へのステージ移動の駆動制御、各位置での移動誤差を補正する機能、及び所定のステージ移動精度が必要となり、非常に複雑なシステムと複雑な動作が必要とされることとなる。
【００２２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、イオンビーム照射による切削加工によって試料に断面を形成した後、試料ステージの移動等の動作を行うことなく、直ちに当該断面についての結晶方位等の断面情報を取得することのできる試料解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明に基づく試料解析装置は、試料に対して電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、試料に対してイオンビームを照射するためのイオンビーム鏡筒と、制御手段とを備え、イオンビームの照射により試料が切削加工され、これにより露出された試料の断面を解析対象面として該断面に電子ビームを照射し、これによる試料の断面情報を検出する試料解析装置であって、電子ビームの光軸に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料に形成されるように、試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御手段により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料に形成された断面に対して正面側に、試料の断面情報を検出するための検出器が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、電子ビームの光軸に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料に形成されるように、試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御手段により設定されており、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料に形成された断面に対して正面側に、試料の断面情報を検出するための検出器が配置されている。
【００２５】
よって、イオンビーム照射による切削加工によって試料に断面を形成した後、試料の移動、回転、傾斜の何れの動作を行うことなく、そのまま該断面に電子ビームを照射することにより、即座に当該断面についての結晶方位等の断面情報を得ることができる。
【００２６】
これにより、高精度の試料ステージを設置する必要がないので、装置のコストアップを防ぐことができ、また、試料の深さ方向に沿った三次元情報を得る場合に、全体の測定時間の短縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来技術における試料解析装置の要部を示す図である。
【図２】本発明における試料解析装置の構成を示す概略構成図である。
【図３】本発明における試料解析装置の要部を上側から見た状態を示す図である。
【図４】本発明における試料解析装置の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明に係る試料解析装置について説明する。図２は、本発明における試料解析装置の構成を示す概略構成図である。この試料解析装置５０は、電子ビーム鏡筒７とイオンビーム鏡筒１７とを備えている。
【００２９】
電子ビーム鏡筒７の基端部には、電子銃１が設置されている。電子銃１は、加速された電子ビーム５を試料９に向けて放出する。試料９は、試料室８内に配置されており、電子ビーム鏡筒７の先端部は、試料室８内に位置している。
【００３０】
電子銃１から放出された電子ビーム５は、鏡筒７内において集束レンズ２により一旦集束される。その後、当該電子ビーム５は、偏向器３及び対物レンズ４を通過して、鏡筒７の先端から放出される。鏡筒５から放出される電子ビーム５は、対物レンズ４により集束作用を受けており、電子プローブとして試料９上で集束される。このとき、電子ビーム５は、所定の走査信号に基づく偏向器３による偏向作用によって、試料９上を走査する。なお、試料９は、図示しない試料ホルダに保持されており、試料ホルダは、試料ステージ（図示せず）に載置されている。
【００３１】
このようにして電子ビーム５が走査（照射）された試料９上からは、二次電子が発生する。試料９の走査画像（ＳＥＭ画像）を取得する場合には、二次電子検出器１０により二次電子を検出する。当該二次電子検出に基づく二次電子検出器１０からの検出信号は、走査画像形成部２１に送られる。走査画像形成部２１は、当該検出信号及び上記走査信号に基づき、走査画像データを形成する。当該走査画像データは、バスライン２４を介して、記憶部２６に一旦格納される。記憶部２６に格納された走査画像データは、制御部２５による制御によって記憶部２６から読みだされ、ＬＣＤ等からなる表示部２７に送られる。表示部２７は、当該走査画像データに基づく画像（走査画像）の表示を行う。なお、図中の２８は、キーボード等のキー入力デバイス及びマウス等のポインティングデバイスを備える入力部である。また、制御部２５は、本装置における各構成要素の動作制御を行う。
【００３２】
一方、イオンビーム鏡筒１７の基端部には、イオン銃１１が設置されている。イオン銃１１は、加速されたイオンビーム１５を試料９に向けて放出する。イオンビーム鏡筒７の先端部は、試料室８内に位置している。
【００３３】
イオン銃１１から放出されたイオンビーム１５は、鏡筒１７内において集束レンズ１２により一旦集束される。その後、当該イオンビーム１５は、偏向器１３及び対物レンズ１４を通過して、鏡筒１７の先端から放出される。鏡筒１５から放出されるイオンビーム１５は、対物レンズ１４により集束作用を受けており、集束イオンビーム（ＦＩＢ）として試料９上で集束される。
【００３４】
このイオンビーム１５が照射された試料９の部分は、エッチングにより切削される。これにより、試料９の切削加工が施される。このとき、所定のＦＩＢ走査信号に基づく偏向器１３の駆動を行えば、偏向器１３による偏向作用によって、イオンビーム１５は試料９上を走査する。この場合は、試料９上でイオンビーム１５が走査される走査領域がエッチングされる領域となり、当該領域が切削される。このようにして、試料９の切削加工が施されると、試料９に切削断面が形成される。試料９上において、この露出された断面が解析対象面となる。
【００３５】
なお、本実施例において、電子ビーム鏡筒７の光軸６は垂直軸（図中のＺ軸）に沿う方向となっている。また、図中のＸ軸及びＹ軸は、水平面において互いに直交する軸である。これにより、Ｘ−Ｙ平面は水平面を構成しており、Ｚ軸はＸ−Ｙ平面（水平面）に直交する。そして、イオンビーム鏡筒１７の光軸１６は、図中のＸ−Ｚ平面内に位置しており、電子ビーム鏡筒７の光軸６との成す角度（Ｘ−Ｚ平面内での成す角度）θ１は、本実施例において５３°に設定されている。
【００３６】
ここで、試料９は、試料室８内において、電子ビーム鏡筒７からの電子ビーム５とイオンビーム鏡筒１７からのイオンビーム１５とのコインシデントポイント（光軸６と光軸１６とが交差する点に相当する）に配置される。
【００３７】
電子ビーム鏡筒７には、電子ビーム鏡筒駆動部２０が接続されている。当該駆動部２０は、電子ビーム鏡筒７に配置された各構成要素（電子銃１、集束レンズ２、偏向器３、対物レンズ４等）の駆動制御を行う。駆動部２０は、バスライン２４に接続されており、バスライン２４を介して制御部２５により制御される。
【００３８】
イオンビーム鏡筒１７には、イオンビーム鏡筒駆動部１９が接続されている。当該駆動部１９は、イオンビーム鏡筒１７に配置された各構成要素（イオン銃１１、集束レンズ１２、偏向器１３、対物レンズ１４等）の駆動制御を行う。駆動部１９も同様にバスライン２４に接続されており、バスライン２４を介して制御部２５により制御される。
【００３９】
試料室８には、さらにＥＢＳＤ検出器１８が配置されている。このＥＢＳＤ検出器１８は、その受光面（試料９に対向する面）に蛍光スクリーンが備えられており、該蛍光スクリーンに映し出されたパターン（後方散乱電子回折パターン）を画像として取り込んで検出する。
【００４０】
この後方散乱電子回折パターンは、電子ビーム５の光軸６に直交する面（水平面）に対して７０°の傾斜角度となっている試料表面（試料断面）に電子ビーム５が照射されたときに、試料表面で反射回折された後方散乱電子によりスクリーン上に映し出されるパターンである。
【００４１】
本発明においては、ＥＢＳＤ検出器１８の配置位置に特徴があり、その点については後述する。
【００４２】
ＥＢＳＤ検出器１８からの画像検出信号は、ＥＢＳＤ画像処理部２２に送られる。画像処理部２２は、この画像検出信号に対してバックグラウンド処理等の画像処理を行うことにより、ＳＮ比の高いより鮮明な画像となる画像データの形成を行う。当該画像データは、解析データ形成収集部２３に送られる。
【００４３】
解析データ形成収集部２３は、当該画像データに基づき、試料表面において電子ビーム５が照射された位置における結晶方位に関する情報を解析データとして形成する。
【００４４】
さらに、この解析データ形成収集部２３は、試料解析時における電子ビーム５の走査信号を生成する機能をも有しており、解析データ形成収集部２３内で生成された走査信号は、バスライン２３を介して、電子ビーム鏡筒駆動部２０に供給される。
【００４５】
この場合、電子ビーム鏡筒７内の偏向器３の駆動は、電子ビーム鏡筒駆動部２０を介して、解析データ形成収集部２３により制御される。試料表面における所定の二次元領域についての結晶方位マッピングデータを取得する際には、解析データ形成収集部２３の制御により、電子ビーム５の試料表面上での走査領域が設定されて電子ビーム走査が行われ、このときの電子ビーム５による二次元走査に基づき試料９から得られる上記解析データのマッピングが解析データ形成収集部２３により行われる。
【００４６】
このようにして形成されたマッピングデータ等の解析データは、解析データ形成収集部２３に備えられたメモリに一旦記憶される。さらに、該メモリに記憶された解析データは、解析データ形成収集部２３内において読み出されてバスライン２４を介して表示部２７に送られる。表示部２７は、当該解析データに基づく解析結果の表示を行う。
【００４７】
次に、ＥＢＳＤ検出器１８の配置位置について、図３を参照して説明する。図３は、図２における上方側（＋Ｚ方向側）から下方（−Ｚ方向）に向けて、本装置における電子ビーム鏡筒７及びその周囲領域を見たときの図である。図３において、左右方向が±Ｘ方向となり、上下方向が±Ｙ方向となり、紙面に直交する方向が±Ｚ方向となる。
【００４８】
また、同図では、電子ビーム５とイオンビーム１５とのコインシデントポイントを原点Ｏとするｘ-ｙ-ｚ座標を設定している（ｚ軸の図示は省略）。当該座標におけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸は、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行となっている。
【００４９】
ここで、電子ビーム鏡筒７の光軸６（図２参照）は、図３におけるｚ軸に沿っている。また、イオンビーム鏡筒１７の光軸１６（図２参照）は、図３におけるｘ-ｚ平面内に位置している。両光軸６，１６の成す角度θ１（図２参照）は、上述したようにｘ-ｚ平面において５３°となっている。
【００５０】
そして、ＥＢＳＤ検出器１８の配置位置については、ＥＢＳＤ検出器１８の長手方向の軸１８ｂとｙ軸とが所定角度θ４を成すように、その受光面１８ａが試料６（試料ステージ２９）に向けられるようにＥＢＳＤ検出器１８が配置されている。この角度θ４の設定算出方法については、後述する。
【００５１】
本装置を用いて試料解析を行う場合、まず試料室８内に設置された試料ステージ２９上に、試料ホルダ（図示せず）を介して試料９（図２参照）を配置する。
【００５２】
次に、電子ビーム鏡筒７から試料９に向けて電子ビーム（集束された電子ビーム）５の照射を行うとともに、電子ビーム５の試料９上での走査を行う。この電子ビーム５の走査に基づく二次電子は二次電子検出器１０により検出され、走査画像形成部２１によって試料９走査画像データが形成される。これによる走査画像は、試料像として表示部２７により表示される。
【００５３】
本装置の操作を行うオペレータは、当該走査画像（試料像）の目視による確認を行い、試料像上における切削加工領域の設定を行う。この設定は、オペレータによる入力部２８の操作により実行される。
【００５４】
その後、電子ビーム鏡筒７からの電子ビーム５の照射が停止され、イオンビーム鏡筒１７からのイオンビーム１５の試料９への照射が行われる。このイオンビーム１５の試料９への照射においては、上記により設定された切削加工領域に対応する試料９の部分がエッチングにより切削されるように、イオンビーム１５の試料９上での走査が行われる。このときのイオンビーム走査において、所定のスキャンローテーション量（ｚ軸からｙ軸に向かう回転方向でのローテーション角度θ３）に基づくスキャンローテーションが行われる。このイオンビーム１５の走査による切削によって、試料９に断面が形成される。
【００５５】
本装置においては、ＥＢＳＤ検出に基づく試料解析を行うので、当該試料断面は、電子ビーム５の光軸６に直交する面（水平面であるｘ-ｙ面）に対して７０°の傾斜角度（θ２）を有する必要がある。
【００５６】
本実施例の装置構成においては、電子ビーム鏡筒７の光軸６とイオンビーム鏡筒１７の光軸１６との成す角度θ１は５３°に設定されているので、上記ローテーション角度θ３は、次の式より、「θ３＝６４．６４°」に設定される。この角度条件データは制御部２５内のメモリに格納されており、当該設定は、制御部２５により実行される。
【００５７】
【数１】
当該イオンビーム走査時における上記スキャンローテーション量の設定により、試料９には、＋ｙ方向側に断面（試料断面）が形成される。そして、水平面内において、この試料断面に対して正面側となる方向は、＋ｙ方向において、ｙ軸と上記角度θ４を成す方向となる。
【００５８】
ここで、この角度θ４は、次の式により算出されて設定される。
【００５９】
【数２】
本実施例においては、θ１は５３°であり、θ２は７０°であるので、「θ４＝１５．９°」となる。本装置においては、ＥＢＳＤ検出器１８の長手方向の軸１８ｂとｙ軸とが角度１５．９°を成すように、ＥＢＳＤ検出器１８が配置されている。
【００６０】
上述のごとく試料９に断面が形成された後、イオンビーム鏡筒１７からのイオンビーム１５の照射を停止する。そして、ＥＢＳＤ検出のための電子ビーム照射が行われる。すなわち、電子ビーム鏡筒７からの集束された電子ビーム５を、当該試料断面に照射する。このときの状態を図４に示す。なお、同図においては、試料９の切削加工時においてイオンビーム１５を試料９に照射する状態も合わせて図示している。ここで、試料９は、試料ホルダ３０に保持されており、試料ホルダ３０は、試料ステージ２９に載置されている。
【００６１】
試料解析時での電子ビーム照射においては、試料断面における所定領域を解析領域として、電子ビーム５の走査を行う。この場合の電子ビーム５の走査信号は、解析データ形成収集部２３により生成され、バスライン２４を介して電子ビーム鏡筒駆動部２０に供給される。このとき、当該断面が面する方向に応じて、電子ビーム５のスキャンローテーションを行う。これにより、該断面に沿う矩形領域を電子ビーム５による走査領域とすることができる。
【００６２】
電子ビーム５が走査（照射）された試料断面からは、反射回折された後方散乱電子がＥＢＳＤ信号として放出され、ＥＢＳＤ検出器１８により後方散乱電子回折パターンが検出される。当該走査により順次検出された後方散乱電子回折パターンに基づき、画像データの画像処理が画像処理部２２により順次行われる。そして、解析データ形成収集部２３は、画像処理後の画像データに基づき、電子ビーム５による二次元走査に基づく解析データを形成し、そのマッピングを行う。
【００６３】
このようにして形成されたマッピングデータ等の解析データは、解析データ形成収集部２３のメモリに一旦記憶された後に読み出され、バスライン２４を介して表示部２７に送られる。表示部２７は、当該解析データに基づく解析結果の表示を行う。オペレータは、表示された解析結果を目視にて確認する。
【００６４】
これにより、本装置を用いて試料断面からの情報に基づく試料解析を行うことができる。なお、上記においては、試料９に形成された一つの断面についての試料解析を行う例について説明したが、試料９の深さ方向に沿って順次切削を行い、これにより形成される各断面ごとの試料解析を行うこともできる。
【００６５】
すなわち、試料９へのイオンビーム１５の走査領域が制御部２５により分割設定されており、各分割領域に応じたイオンビーム１５の走査（ＦＩＢによるスライス機能）が行われるごとに形成される試料断面に対して、それぞれ電子ビーム５の走査を行い、これにより各試料断面ごとにＥＢＳＤ検出を行うことによって、試料９の深さ方向に沿った三次元情報を得ることができる。
【００６６】
以上のように、本発明の試料解析装置は、試料９に対して電子ビーム５を照射するための電子ビーム鏡筒７と、試料９に対してイオンビーム１５を照射するためのイオンビーム鏡筒１７と、制御手段２５，２３とを備え、イオンビーム１５の照射により試料９が切削加工され、これにより露出された試料９の断面を解析対象面として該断面に電子ビーム５を照射し、これによる試料９の断面情報を検出する試料解析装置において、電子ビーム５の光軸６に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料９に形成されるように、試料９へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御部２５，２３により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料９に形成された断面に対して正面側に、試料９の断面情報を検出するための検出器９が配置されている。
【００６７】
そして、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査によって試料９に形成された断面に電子ビーム５を照射する際に、該断面上で電子ビーム５の走査を行う。これにより、当該断面についての二次元情報を得ることができる。
【００６８】
さらに、電子ビーム５の走査時において、該断面が面する方向に応じて電子ビームのスキャンローテーションが行われる。これにより、当該断面の傾斜面に沿った二次元情報を得ることができる。
【００６９】
また、試料９へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査の領域が制御部２５，２３により分割設定されており、各分割領域に応じたイオンビーム走査が行われるごとに試料断面への電子ビーム走査を行い、これにより各試料断面ごとの断面情報を検出することもできる。これにより、試料９の深さ方向に沿った三次元情報を取得することができる。
【００７０】
ここで、試料断面の傾斜角度は７０°となっており、検出器１８により後方散乱電子回折パターンを検出することにより、結晶方位に関する試料解析を行うことができる。
【００７１】
以上の構成により、本発明においては、イオンビーム１５による試料９の切削加工を行った後、試料ステージ２９によるステージ動作を行わずに直ちにＥＢＳＤ検出を行うことができるので、スループットの向上を図ることができる。これにより、ステージ動作に伴う複雑な操作や設定を行う必要がなく、オペレーションの簡素化を図ることができる。
【００７２】
さらに、ＥＢＳＤ検出器１８は、試料９に形成される断面に対して正面側に配置されているので、特別な角度補正等を必要とせず、既存のＥＢＳＤ検出ソフトウエアをそのまま用いることができる。
【００７３】
また、電子ビーム５のスキャンローテーションの回転量を合わせて、当該走査領域を試料断面の傾斜に沿わせることにより、対物レンズ４又は付加レンズ（図示せず）によるダイナミックフォーカスを電子ビーム５の走査におけるバーチカルスキャンにリンクさせるだけで、電子ビーム５の試料断面上での焦点合わせを適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…電子銃、２…集束レンズ、３…偏向器、４…対物レンズ、５…電子ビーム、６…光軸、７…電子ビーム鏡筒、８…試料室、９…試料、１０…二次電子検出器、１１…イオン銃、１２…集束レンズ、１３…偏向器、１４…対物レンズ、１５…イオンビーム、１６…光軸、１７…イオンビーム鏡筒、１８…ＥＢＳＤ検出器、１９…イオンビーム鏡筒駆動部、２０…電子ビーム鏡筒駆動部、２１…走査画像形成部、２２…画像処理部、２３…解析データ形成収集部（制御手段）、２４…バスライン、２５…制御部（制御手段）、２６…記憶部、２７…表示部、２８…入力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、試料に対してイオンビームを照射するためのイオンビーム鏡筒と、制御手段とを備え、イオンビームの照射により試料が切削加工され、これにより露出された試料の断面を解析対象面として該断面に電子ビームを照射し、これによる試料の断面情報を検出する試料解析装置であって、電子ビームの光軸に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料に形成されるように、試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御手段により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料に形成された断面に対して正面側に、試料の断面情報を検出するための検出器が配置されていることを特徴とする試料解析装置。
【請求項２】
前記スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査によって試料に形成された断面に電子ビームを照射する際に、該断面上で電子ビームの走査を行うことを特徴とする請求項１記載の試料解析装置。
【請求項３】
前記電子ビームの走査時において、前記断面が面する方向に応じて電子ビームのスキャンローテーションを行うことを特徴とする請求項２記載の試料解析装置。
【請求項４】
前記試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査の領域が制御手段により分割設定されており、各分割領域に応じたイオンビーム走査が行われるごとに試料断面への電子ビーム走査が行われ、これにより各試料断面ごとの断面情報を検出することを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料解析装置。
【請求項５】
前記傾斜角度は７０°となっており、前記検出器により後方散乱電子回折パターンを検出することを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の試料解析装置。
【請求項１】
試料に対して電子ビームを照射するための電子ビーム鏡筒と、試料に対してイオンビームを照射するためのイオンビーム鏡筒と、制御手段とを備え、イオンビームの照射により試料が切削加工され、これにより露出された試料の断面を解析対象面として該断面に電子ビームを照射し、これによる試料の断面情報を検出する試料解析装置であって、電子ビームの光軸に直交する面に対して所定の傾斜角度となる断面が試料に形成されるように、試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査のスキャンローテーション量が制御手段により設定可能とされ、該スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査により試料に形成された断面に対して正面側に、試料の断面情報を検出するための検出器が配置されていることを特徴とする試料解析装置。
【請求項２】
前記スキャンローテーション量に基づくイオンビーム走査によって試料に形成された断面に電子ビームを照射する際に、該断面上で電子ビームの走査を行うことを特徴とする請求項１記載の試料解析装置。
【請求項３】
前記電子ビームの走査時において、前記断面が面する方向に応じて電子ビームのスキャンローテーションを行うことを特徴とする請求項２記載の試料解析装置。
【請求項４】
前記試料へのイオンビーム照射時におけるイオンビーム走査の領域が制御手段により分割設定されており、各分割領域に応じたイオンビーム走査が行われるごとに試料断面への電子ビーム走査が行われ、これにより各試料断面ごとの断面情報を検出することを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料解析装置。
【請求項５】
前記傾斜角度は７０°となっており、前記検出器により後方散乱電子回折パターンを検出することを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の試料解析装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１１４８８１（Ｐ２０１３−１１４８８１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９６８６（Ｐ２０１１−２５９６８６）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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