具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是示出本发明的实施方式的会聚离子束装置100的整体结构的框图。在图1中，会聚离子束装置100具有电子束镜筒(SEM镜筒)10、会聚离子束镜筒(FIB镜筒)20、气体离子束镜筒30、二次电子检测器4、气枪5、控制单元6、显示部7、输入单元8、试样载台50和配置于试样载台50上的试样台(试样保持架)51。

另外，在图1中，也可以调换FIB镜筒20和电子束镜筒10，将FIB镜筒20配置成垂直。

会聚离子束装置100的各结构部分的一部分或全部配置于真空室40内，真空室40内被减压到规定的真空度。

试样载台50将试样台51支承为能够移动，在试样台51上载置试样200。而且，试样载台50具有能够使试样台51进行5轴移位的移动机构。

具体而言，如图2所示，该移动机构具有使试样台51沿着与水平面平行且彼此正交的X轴和Y轴分别移动的XY移动机构50xy、使试样台51沿着与X轴和Y轴正交的Z轴(高度方向)移动的Z移动机构50z、使试样台51绕Z轴旋转的旋转机构50r、以及使试样台51绕与X轴平行的倾斜轴线TA旋转的倾斜机构50t。另外，倾斜轴线TA与电子束10A和会聚离子束20A的照射方向正交。

上述移动机构能够通过压电元件、步进马达等各种致动器实现。

试样载台50通过使试样台51进行5轴移位，使试样200移动到电子束10A、离子束20A和气体离子束30A的照射位置(图2所示的各照射束10A～30A交叉的照射点P1)。

在照射点P1，对试样200的表面(截面)照射电子束10A、会聚离子束20A和气体离子束30A(在图2中仅显示电子束10A、会聚离子束20A)，进行加工或SEM观察。

控制单元6能够由计算机构成，该计算机具有作为中央运算处理装置的CPU、存储数据和程序等的存储部6M(RAM和ROM)、以及与外部设备进行信号的输入输出的输入端口和输出端口。控制单元6的CPU根据存储部6M中存储的程序执行各种运算处理，从而控制单元6对会聚离子束装置100的各结构部分进行控制。而且，控制单元6与电子束镜筒1、会聚离子束镜筒2、气体离子束镜筒30、二次电子检测器4和试样载台50的控制布线等电连接。

控制单元6具有后述显示控制部6A、转换部6B和三维数据生成部6C。

此外，控制单元6能够根据软件的指令或操作员的输入对试样载台50进行驱动，对试样200的位置和姿态进行调整，对电子束10A、离子束20A和气体离子束30A向试样200表面照射的照射位置和照射角度进行调整。

另外，在控制单元6连接有取得操作员的输入指示的键盘等输入单元8和显示试样的图像等的显示部7。

虽然没有图示，但是，SEM镜筒10具有放出电子的电子源、以及使从电子源放出的电子成形为射束状并进行扫描的电子光学系统。通过对试样200照射从电子束镜筒10射出的电子束10A，从试样200产生二次电子。能够利用镜筒内的二次电子检测器(未图示)或镜筒外的二次电子检测器4检测该产生的二次电子，从而取得试样200的像。此外，能够利用镜筒内的反射电子检测器检测反射电子从而取得试样200的像。

电子光学系统例如构成为具有使电子束10A会聚的聚光透镜、缩小电子束10A的光圈、对电子束10A的光轴进行调整的对准器、使电子束10A会聚于试样200的物镜、以及使电子束10A在试样200上扫描的偏转器。

二次电子检测器4或SEM镜筒10内的反射电子检测器相当于权利要求书的“图像取得部”。

虽然没有图示，但是，FIB镜筒20具有产生离子的离子源、以及使从离子源放出的离子成形为会聚离子束并进行扫描的离子光学系统。当从FIB镜筒20对试样200照射作为带电粒子束的会聚离子束20A时，从试样200产生二次离子或二次电子等二次带电粒子。利用二次电子检测器4检测该二次带电粒子，取得试样200的像。此外，FIB镜筒20通过增加会聚离子束20A的照射量，对照射范围内的试样200进行蚀刻加工(截面加工)。

离子光学系统具有公知的结构，例如构成为具有使会聚离子束20A会聚的聚光透镜、缩小会聚离子束20A的光圈、对会聚离子束20A的光轴进行调整的对准器、使会聚离子束20A会聚于试样的物镜、以及使会聚离子束20A在试样上扫描的偏转器。

虽然没有图示，但是，气体离子束镜筒30例如具有产生氩离子的离子源、使来自离子源的气体离子束30A会聚的聚光透镜、消隐器、缩小离子束的孔、以及使离子束会聚的物镜。

气体离子束镜筒30的加速电压被设定得比会聚离子束镜筒20的加速电压低，例如气体离子束镜筒30用于去除会聚离子束的加工中产生的幕效应(试样的加工条纹)。

作为气体离子束30A，举出氩、氙等稀有气体或氧等离子束。

此外，代替气体离子束镜筒30，使用激光镜筒也会得到同样的效果，该情况下，代替离子束30A而照射激光束。

气枪5向试样200放出蚀刻气体等规定的气体。一边从气枪5供给蚀刻气体，一边对试样200照射电子束10A、会聚离子束20A或气体离子束30A，由此，能够提高基于射束照射的试样的蚀刻速度。此外，通过一边从气枪5供给化合物气体，一边对试样200照射电子束10A、会聚离子束20A或气体离子束30A，能够在射束的照射区域附近进行局部气体成分的沉淀(沉积)。

<第1实施方式>

接着，参照图3对本发明的第1实施方式的会聚离子束装置100的显示处理进行说明。

存储部6M预先存储试样台51、会聚离子束20A的照射轴线和气体离子束30A的照射轴线的三维数据，该三维数据与试样载台50的载台坐标相关联。

而且，如图3的(a)所示，显示控制部6A根据存储部6M中存储的试样台51、会聚离子束20A的照射轴线和气体离子束30A的照射轴线的三维数据，使显示部7显示使试样载台50进行动作而使试样台51移动到规定的位置时的虚拟的试样台51v、会聚离子束20A的照射轴线20Av和气体离子束30A的照射轴线30Av的位置关系。

这里，“虚拟的”不是指实际的试样台51、会聚离子束20A等的图像(例如由SEM镜筒10观察到的图像)，而是根据上述三维数据而在计算机上生成的图像，如实际的试样台51v、会聚离子束20Av那样，在标号的末尾标注“v”来表示“虚拟的”。另外，在图3的(a)中，如箭头所示，设试样载台50沿XY方向移动。

此外，“使试样台51移动到规定的位置”是指，在试样台51上载置了试样200时，使试样台51的位置移动以使试样200大致位于被会聚离子束20A照射的照射位置。试样台51的形状等是已知的，用户能够大致掌握与试样200之间的相对位置关系。

另外，在本实施方式中，“照射位置”与后述的共心高度(Eucentric Height)Zs一致。此外，电子束10A、离子束20A和气体离子束30A相交的交叉位置也与共心高度Zs一致。共心高度是在试样载台上载置了试样的状态下，即使倾斜试样、试样上的特定的观察点也不发生移动的试样载台50的高度。

此外，当从图3的(a)的位置起如图3的(b)所示那样使试样载台50绕倾斜轴线TA倾斜时，试样台51v、会聚离子束20A的照射轴线20Av、和气体离子束30A的照射轴线30Av的位置关系发生变化，能够掌握射束20A、30A对试样台51的照射方式的变化。

以此方式显示出了虚拟的试样台51v、会聚离子束20A的照射轴线20Av的位置关系，因此，在实际照射会聚离子束20A之前，至少能够掌握射束20A是以怎样的朝向照射固定试样的试样台51的。

其结果，例如能够判定由于试样200的构造物的背光而因幕效应产生加工条纹的程度，例如能够掌握以何种程度倾斜试样才能够抑制幕效应而进行恰当的加工。

此外，由于针对三维数据已知的试样台51而显示出其与会聚离子束20A的照射轴线之间的位置关系，因此，不用在每次测定时单独取得形状等不同的试样200的三维数据，能够简便地显示会聚离子束20A相对于试样台51的朝向，作业效率提高，试样台51与试样200之间的相对位置关系能够被大致掌握。

另外，从这点来看，前提在于试样台51的三维形状已知，并且，试样台51牢固地固定于试样载台50的规定位置而没有抖动。

此外，在本例中，还重叠显示虚拟的气体离子束30A的照射轴线30Av的位置关系，因此，还能够识别气体离子束30A以怎样的朝向照射试样台51。

其结果，能够掌握比会聚离子束20A宽且行进方向难以掌握的气体离子束30A的朝向，在利用气体离子束30A抑制例如幕效应时是有用的。激光束也同样。

另外，当然不是必须显示气体离子束30A的照射轴线30Av，只要至少显示虚拟的试样台51v和会聚离子束20A的照射轴线20Av的位置关系即可。

<第2实施方式>

接着，参照图3～图7对本发明的第2实施方式的会聚离子束装置100的显示处理进行说明。

在第2实施方式中，除了虚拟的试样台51v之外，还重叠显示图3的虚线所示的虚拟的试样200v的位置关系，因此，能够更加准确地掌握实际上射束20A是以怎样的朝向照射试样200的。

这里，在第2实施方式中，能够显示虚拟的试样200v和会聚离子束20A的照射轴线20Av之间的位置关系，因此，使试样载台50在画面上虚拟地移动以使试样200位于照射位置即可。

转换部6B根据载置于试样台51后的试样200的姿态、试样200在载置位置载置于试样台51后的姿态、以及载置位置，将预先输入的试样的三维数据转换为载台坐标，由此能够显示虚拟的试样200v。

这里，对将试样的三维数据转换为载台坐标的方法的一例进行说明。

首先，用户将实际的试样200载置于试样台51上。接着，为了求出“载置于试样台51后的试样200的姿态和载置位置”，对试样200表面的至少3个以上的点(对准点)照射电子束10A或会聚离子束20A，通过试样像取得这些各点的载台坐标系的坐标数据。

另一方面，例如根据存储部6M中存储的试样200的三维数据的坐标系，还预先得知这些各点的坐标数据，因此，能够通过对两个坐标数据进行比较，一边校正尺度，一边进行转换处理。此外，由于利用3个以上的点进行测定，因此还能够进行倾斜校正。其结果，能够将试样200的三维数据关联到载台坐标系，能够将在试样台51上载置了试样200的状况作为三维数据而准确地识别。

另外，在试样的三维数据已知的情况下，导入该已知的数据即可，但是，多数情况下试样的形状是各自不同的，每次都生成三维数据，存在导致作业负担较大的情况。

因此，在用户将实际的试样200载置于试样台51上之后，如图4所示，从SEM镜筒10照射电子束10A，通过二次电子检测器4或反射电子检测器取得试样200的平面图像(SEM图像)200pi。平面图像200pi是沿着XY平面的图像。此外，平面图像200pi中的P1、P2表示试样200表面上的不同的照射位置(测定点)。

接着，如图5所示，三维数据生成部6C计算使试样载台50沿高度方向Z移动以使试样200的照射位置P1、P2与共心高度Zs1、Zs2分别一致时的移动量。

接着，三维数据生成部6C计算不存在试样200的试样台51的表面的位置Px成为共心高度Zsx时的试样载台50的移动量。

此时，试样200的表面的高度即共心位置近似于大致相同，当设试样台51的厚度为tx，P1、P2的厚度分别为t1、t2时，

位置P1的共心位置＝Zs1+tx+t1＝Zsx+tx

由此，能够利用t1＝Zsx-Zs1求出。t2也同样。因此，只要扫描试样200的表面并在多个照射位置处计算共心高度Zs，就能够得到试样200的厚度在XY方向上的分布(高度分布)，因此，能够生成试样200的三维数据。

这里，参照图6对各照射位置P1处的共心高度Zs的计算方法的一例进行说明。

在图6中，首先，在倾斜前的试样表面S0，从规定方向(图6中为垂直方向)照射电子束10A，取得照射位置P1的Y坐标(Y0)。

接着，控制单元6沿着倾斜轴线TA使试样倾斜角度Θ，试样表面倾斜至S0t。此时，照射位置P1的Y坐标移动了ΔY而成为YΘ0(图6中向右侧移动)。

此时的移动量能够利用下式近似：

式2：ΔY＝Y0-YΘ0≒Zs×sinΘ

Y0、YΘ0、Θ已知。因此，能够利用下式3求出Zs。

式3：Zs＝(Y0-YΘ0)/sinΘ

另外，式2记录于存储部6M，或者记录于共心高度Zs的计算程序，控制单元6读出该式。

然后，控制单元6对试样载台50的高度进行控制，使试样表面S0沿高度方向被移动+Zs后的试样表面S1(照射位置P1)与共心高度Zs一致。

另外，即使观察SEM像，通常也无法判别YΘ0本身。因此，在P1本身具有特征量(能够与周围进行区分的凹部、背光等)的情况下，计算倾斜前后的该特征量在Y轴方向上的移位即可。

此外，如图7所示，在P1本身不具有特征量的情况下，计算倾斜前后的P1附近的特征量PF在Y轴方向上的移位即可。

<第3实施方式>

接着，参照图8、图9对本发明的第3实施方式的会聚离子束装置100的显示处理进行说明。

在第3实施方式中，在第2实施方式的基础上，如图8所示，还重叠显示会聚离子束20A以规定的蚀刻时间进行蚀刻后的虚拟的试样200v的轮廓200Ev，因此，能够掌握实际上试样200是如何被蚀刻的。

此时，例如如图9所示，显示控制部6A根据存储部6M中存储的表，读出规定的种类的试样A的每单位时间的蚀刻速率。

另一方面，如图8所示，例如在存储部6M中存储以照射轴线20Av为中心且以图9的蚀刻速率有效地进行蚀刻的射束径20d。

然后，显示控制部6A读出上述蚀刻速率，并且，根据图8所示的照射轴线20Av相对于虚拟的试样200v的朝向以及照射轴线20Av照射至试样200v的表面的照射位置P1，计算规定的蚀刻时间的蚀刻量。

然后，显示控制部6A根据该蚀刻量计算蚀刻后的虚拟的试样200v的轮廓200Ev并进行显示。

这样，通过显示规定的蚀刻时间的蚀刻后的虚拟的试样200v的轮廓200Ev，能够掌握蚀刻后的试样的形状。

如图12所示，作为第3实施方式，也可以重叠显示代替蚀刻而通过会聚离子束20A进行沉积的情况下的虚拟的试样200v的轮廓200T。

另外，在进行沉积的情况下，将蚀刻速率、蚀刻时间分别改称为沉积速率、沉积时间。此外，在图9的表中存储每单位时间的沉积速率。

此外，针对蚀刻后或沉积后的试样200的构造物的背光导致的幕效应等，当然能够在轮廓200Ev或200T中显示虚拟的会聚离子束20A的照射轴线20Av的位置关系。由此，能够掌握射束20A是以怎样的朝向照射至蚀刻后或沉积后的试样200的。

本发明不限于上述实施方式，当然涉及本发明的思想和范围内包含的各种变形和均等物。

如图10所示，显示控制部6A也可以使显示部7重叠显示会聚离子束20A对试样200进行照射的照射范围(加工框)200R。这样，能够容易地掌握会聚离子束20A对试样200v照射的照射范围200R，能够理解试样200可以利用会聚离子束20A如何进行加工等。

此外，如图11所示，在试样200表面上扫描会聚离子束20A或电子束10A时，显示控制部6A也可以显示最新的扫描位置SR。这样，能够容易地掌握当前会聚离子束20A或电子束10A在试样200v上照射的位置。

本发明的会聚离子束装置至少具有会聚离子束镜筒即可，电子束镜筒和气体离子束镜筒不是必须的结构。

此外，共心高度的计算方法不限于上述方法。

图像取得部例如不限于电子束镜筒10内的反射电子检测器或二次电子检测器4，也可以是光学照相机的检测部等。