JP2011210599A - Fib加工装置、fib加工方法及びそのプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】加工エリアに凹凸が存在する場合においても、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行う。
【解決手段】FIB加工装置100は、加工対象の試料1に形成された位置認識用マーク2を含む画像を取得する画像取得部3と、画像取得部3により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部(コントラスト/輝度調整部4)とを有する。FIB加工装置100は、更に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク2の位置を判定するマーク位置判定部5と、判定された位置認識用マーク2の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料1に集束イオンビーム17を照射して、試料1を加工する照射部7を有する。画像取得部3は、試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得する。
【選択図】図1
【解決手段】FIB加工装置100は、加工対象の試料1に形成された位置認識用マーク2を含む画像を取得する画像取得部3と、画像取得部3により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部(コントラスト/輝度調整部4)とを有する。FIB加工装置100は、更に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク2の位置を判定するマーク位置判定部5と、判定された位置認識用マーク2の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料1に集束イオンビーム17を照射して、試料1を加工する照射部7を有する。画像取得部3は、試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得する。
【選択図】図1
Description
本発明は、FIB加工装置、FIB加工方法及びそのプログラムに関する。
集束イオンビーム(Focused Ion Beam)加工装置(以下、FIB加工装置)を用いて、観察用の試料に微細加工を施すことにより、この試料を観察に適した形状に加工する技術がある。
この技術では、試料の加工の最中にいわゆるドリフトが発生することによって、試料に対して加工が施される位置(以下、加工位置)が徐々にずれてしまうことがある。
このため、このようなドリフトに起因する加工位置のずれに応じてイオンビームの照射位置を補正する技術がある。例えば、特許文献1の技術では、試料の所定箇所に形成された位置認識用のマーク(以下、位置認識用マーク)の位置を予め記憶しておく。そして、この記憶した位置と、ドリフト発生後に画像認識により判定される位置認識用マークの位置と、のずれに応じて、イオンビームの照射位置を補正する。
ここで、加工の途中に行う画像認識は、試料から反射(出射)される二次電子の検出結果に基づき生成した画像を用いて行う。この際、加工により試料から発生する粒子が試料の表面に付着したり、イオンビームが散乱したりするために、画像が過度に明るくなったり暗くなったりする結果、画像のコントラスト設定或いは輝度設定が不適切となることがある。画像のコントラスト設定或いは輝度設定が不適切だと、その画像から正確に位置認識用マークの位置を判定することが困難となる結果、加工精度が低下してしまう。
そこで、特許文献1の技術では、更に、ドリフトの発生後に取得した画像がずれを検出するのに適さない明るさ又はコントラストの場合、適切な明るさ又はコントラストで取得した画像を用いて補正を行うようにしている。特許文献1には、このような補正を行うことにより、正確な画像を読み込むことができ、試料へ正確な加工を行うことができる旨の記載がある。
しかしながら、試料において、FIB加工装置により加工される加工エリアに凹凸が存在すると、その加工エリアの画像において、凹部が白(明)、凸部が黒(暗)に表示されるため、この画像における明部と暗部との明暗の差が大きくなる。よって、加工エリアに凹凸が存在する場合には、画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことが困難となるため、その画像のなかから位置認識用マークを探し出すことも困難となり、位置認識用マークの認識不良が生じやすくなる。その結果、加工の成功率が低下する。
このように、加工エリアに凹凸が存在する場合においても、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことは、困難だった。
本発明は、加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定するマーク位置判定部と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する照射部と、
を有し、
前記画像取得部は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするFIB加工装置を提供する。
前記画像取得部により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定するマーク位置判定部と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する照射部と、
を有し、
前記画像取得部は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするFIB加工装置を提供する。
このFIB加工装置によれば、画像取得部は、加工対象の試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得し、その画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整して、位置認識用マークの位置を判定する。よって、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことができるので、位置認識用マークの認識不良を低減でき、試料の加工の成功率を向上することができる。
また、本発明は、加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する工程と、
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する工程と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する工程と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する工程と、
を有し、
前記画像を取得する前記工程では、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするFIB加工方法を提供する。
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する工程と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する工程と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する工程と、
を有し、
前記画像を取得する前記工程では、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするFIB加工方法を提供する。
また、本発明は、加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を画像取得部に取得させる処理と、
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部に調整させる処理と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する処理と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する動作を、前記集束イオンビームを照射する照射部に行わせる処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記画像を取得させる処理は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理であることを特徴とするプログラムを提供する。
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部に調整させる処理と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する処理と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する動作を、前記集束イオンビームを照射する照射部に行わせる処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記画像を取得させる処理は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理であることを特徴とするプログラムを提供する。
本発明によれば、加工エリアに凹凸が存在する場合においても、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことができる。よって、位置認識用マークの認識不良を低減できるので、試料の加工の成功率を向上することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
〔第1の実施形態〕
図1は第1の実施形態に係るFIB加工装置100の構成を示すブロック図である。図2は加工対象の試料1の一例を示す模式図であり、このうち(A)は正面図、(B)は平面図である。図3はコントラスト/輝度調整エリアを指定する動作を説明するための図である。
図1は第1の実施形態に係るFIB加工装置100の構成を示すブロック図である。図2は加工対象の試料1の一例を示す模式図であり、このうち(A)は正面図、(B)は平面図である。図3はコントラスト/輝度調整エリアを指定する動作を説明するための図である。
本実施形態に係るFIB加工装置100は、加工対象の試料1に形成された位置認識用マーク2を含む画像を取得する画像取得部3(例えば、二次荷電粒子検出部16及び画像生成部23により構成される)を有する。FIB加工装置100は、更に、画像取得部3により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部(コントラスト/輝度調整部4)と、調整後の画像に基づき位置認識用マーク2の位置を判定するマーク位置判定部5と、を有する。FIB加工装置100は、更に、判定された位置認識用マーク2の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料1に集束イオンビーム17を照射して、試料1を加工する照射部7(例えば、照射制御部21、イオン源11、及び、偏向器13を含む光学系12)を有する。画像取得部3は、試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得する。以下、詳細に説明する。
図1に示すように、FIB加工装置100は、イオンビームを出射するイオン源11と、このイオン源11から出射されるイオンビームを集束させ集束イオンビーム17として出力する光学系12と、を有している。光学系12は、イオンビームを偏向させる偏向器13を含んで構成されている。
更に、FIB加工装置100は、試料1が載置されるステージ14と、このステージ14を移動させるステージ移動機構15と、試料1から出射される二次荷電粒子(二次電子)を検出する二次荷電粒子検出部16と、制御部20と、を有している。
このうち二次荷電粒子検出部16は、例えば、二次荷電粒子検出器と、増幅器(アンプ)と、A/D変換器と、を有している(何れも図示略)。このうち二次荷電粒子検出器は、試料1に集束イオンビーム17が照射されているときに試料1から出射される二次荷電粒子を検出し、その検出信号をアナログ信号として出力する。増幅器は、二次荷電粒子検出器から出力されるアナログ信号を増幅して出力する。A/D変換器は、増幅器から出力される信号をA/D変換し、変換後のデジタル信号を制御部20に出力する。
制御部20は、照射制御部21と、マーク位置判定部5と、コントラスト/輝度調整部4と、画像生成部23と、加工エリア設定部24と、ステージ位置制御部27と、を含んで構成されている。
このうち画像生成部23は、二次荷電粒子検出部16から出力されるデジタル信号に基づく画像を随時に生成し、生成した画像を随時にコントラスト/輝度調整部4に出力する。なお、二次荷電粒子検出部16と画像生成部23とにより画像取得部3が構成されている。
ここで、試料1を加工するとき以外に試料1の画像を取得する場合には、試料1に照射する集束イオンビーム17の強度(出力)を、加工時よりも弱めるようにしても良い。
コントラスト/輝度調整部4は、画像生成部23により生成された(画像取得部3により取得された)画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整し、調整後の画像をマーク位置判定部5に出力する。以下では、画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方の調整を、コントラスト/輝度調整と称する。なお、コントラスト調整が必要な場合には、コントラスト調整を行うことにより、コントラスト/輝度調整エリア70の画像において明るい部分と暗い部分との明るさ比を調整する。また、コントラスト調整は不要で輝度調整(明るさ調整)だけで良い場合は、画像全体の輝度を一様にシフトさせる。また、コントラスト調整と輝度調整とが必要な場合には、コントラスト調整と輝度調整とを行う。
マーク位置判定部5は、コントラスト/輝度調整部4による調整後の画像に基づき位置認識用マーク2(図2(B))の位置を判定する。そして、マーク位置判定部5は、判定した位置を示す情報を記憶部30にマーク位置情報33として記憶させる。
照射制御部21は、イオン源11及び光学系12の動作制御を行うことにより、集束イオンビーム17の照射動作を制御する。例えば、照射制御部21は、イオン源11からのイオンビームの出射のオン/オフ切り替えと、イオン源11から出射されるイオンビームの強度(出力)の制御と、を行う。更に、照射制御部21は、偏向器13を制御することにより、イオンビームの集束のさせ方を制御する。
イオン源11からイオンビームを出射させる状態で、光学系12の偏向器13等を適宜に制御することにより、ステージ14上の試料1に対して所望の態様で集束イオンビームを照射することができるようになっている。そして、試料1に集束イオンビームを照射することにより、試料1に位置認識用マーク2を形成したり、試料1をエッチング加工したりすることができる。
また、照射制御部21が偏向器13を制御してイオンビームの集束のさせ方を制御することにより、試料1に対する集束イオンビーム17の照射位置を微調整することができるようになっている。照射制御部21は、記憶部30に記憶されているマーク位置情報33に応じて集束イオンビーム17の照射位置を微調整することにより、集束イオンビーム17の照射位置の補正を行う。
なお、イオン源11、光学系12及び照射制御部21により照射部が構成されている。
ステージ位置制御部27は、ステージ移動機構15を制御することにより、ステージ14の位置を制御する。例えば、ステージ14は、ステージ移動機構15により、所定範囲内での任意の方向への水平移動、所定範囲内での上下移動、及び、水平面内での回転移動が可能となっている。
更に、制御部20は、加工エリア設定部24と、コントラスト/輝度調整エリア設定部25と、コントラスト/輝度調整エリア司令部26と、を含んで構成されている。
このうち加工エリア設定部24は、位置認識用マーク2の位置に応じて、試料1に対して加工を行うエリア(加工エリア60)を設定(決定)し、位置認識用マーク2の位置と加工エリア60との対応関係を記憶部30に加工エリア情報31として記憶させる。加工エリア60は、例えば、平面視において矩形状の枠に囲まれたエリアであることが好ましい(図2(B)参照)。
コントラスト/輝度調整エリア設定部25は、画像生成部23により生成された加工エリア60の画像のうち、コントラスト/輝度調整を行う範囲(エリア)を設定し、その範囲を示す情報(コントラスト/輝度調整エリア情報32)を記憶部30に記憶させる。
コントラスト/輝度調整エリア司令部26は、記憶部30に記憶されているコントラスト/輝度調整エリア情報32と対応する範囲(エリア)の画像を画像生成部23により生成させる。
ここで、試料1について説明する。
試料1は、例えば、断面観察またはTEM観察に用いられるものである。具体的には、例えば、試料1をエッチングすることにより、該試料1に一対の凹部(図示略)を形成し、これら凹部に挟まれる領域に残留する薄膜をSEM(走査電子顕微鏡)或いはTEM(透過電子顕微鏡)により観察することができる。
ところで、図2(A)及び(B)に示すように、加工対象の試料1の表面50には、凹凸(段差)が形成されている場合がある。すなわち、表面50に凹部51、52或いは凸部(図示略)が形成されている場合がある。凹部51は、例えば、正面断面形状が矩形状の凹部であり、図2の横方向において対向する一対の側壁がそれぞれ表面50に対して直交し、凹部51の底面が表面50と平行となっている。また、凹部52は、例えば、正面断面形状が逆三角形状の凹部であり、図2の横方向における一方の側壁は表面50に対して直交し、他方の側壁は表面50に対して傾斜し、且つこれら双方の側壁の下端が一致している。
また、図2(B)に示すように、例えば、表面50において、凹部51と凹部52との間の部分53には、位置認識用マーク2が形成されている。本実施形態の場合、後述するように、位置認識用マーク2は、例えば、FIB加工装置100により形成する。なお、表面50において、凹部51を介して部分53とは相互に離間している部分54には位置認識用マーク2は形成されていない。
詳細は後述するように、試料1の加工エリア60に凹凸(例えば凹部51、52)が存在する場合に、加工エリア60の画像を取得すると、凹部が白(明)、凸部が黒(暗)となるため、この画像における明部と暗部との明暗の差が大きくなる。よって、画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことが困難となるため、その画像のなかから位置認識用マーク2を探し出すことも困難となり、位置認識用マーク2の認識不良が生じやすくなる。
そこで、画像生成部23は、試料1の画像において、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を抽出し、コントラスト/輝度調整部4に出力するようになっている。
本実施形態の場合、画像生成部23は、位置認識用マーク2が含まれる画像(例えば、加工エリア60の画像)の中から輝度が所定範囲内の部分を抽出することによって、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を抽出する。逆に言えば、画像生成部23は、位置認識用マーク2が含まれる画像の中から、輝度が第1所定値を超える画像と、輝度が第2所定値(<第1所定値)に満たない画像と、を除外することによって、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を抽出する。
より具体的には、コントラスト/輝度調整エリア設定部25は、例えば、先ず、図3(A)に示すように、加工エリア60の外周を画定する4つの辺とそれぞれ平行な可動辺、すなわち第1X方向可動辺71、第2X方向可動辺72、第1Y方向可動辺73、第2Y方向可動辺74を設定する。次に、図3(B)に示すように、これら4つの可動辺71〜74により囲まれるエリアが狭まる方向に、これら4つの可動辺71〜74を移動させる。ここで、これら4つの可動辺71〜74により囲まれるエリアの画像の中に、輝度が第1所定値を超える画像と、輝度が第2所定値に満たない画像と、が含まれなくなるように、4つの可動辺71〜74を移動させる。ただし、これら4つの可動辺71〜74により囲まれるエリアの中に位置認識用マーク2が含まれるようにする。なお、4つの可動辺71〜74はそれぞれ個別の移動量で移動させるようにしても良いし、互いに等しい移動量で移動させるようにしても良い。個別の移動量で移動させる方が、コントラスト/輝度調整エリア70の設定の自由度が高まる。次に、コントラスト/輝度調整エリア設定部25は、移動後において4つの可動辺71〜74により囲まれるエリア(以下、コントラスト/輝度調整エリア70)の位置情報をコントラスト/輝度調整エリア情報32として記憶部30に記憶させる。ここで、コントラスト/輝度調整エリア情報32には、例えば、隣り合う可動辺71〜74の交点の座標を示す情報が含まれる。すなわち、コントラスト/輝度調整エリア情報32には、可動辺71と可動辺73との交点、可動辺71と可動辺74との交点、可動辺72と可動辺73との交点、及び、可動辺72と可動辺74との交点の合計4つの交点の座標が含まれる。
そして、画像生成部23は、コントラスト/輝度調整エリア司令部26により指令される範囲の画像、すなわちコントラスト/輝度調整エリア70の画像を、コントラスト/輝度調整を行う対象の画像として抽出し、コントラスト/輝度調整部4に出力する。
これにより、コントラスト/輝度調整部4では、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像についてコントラスト/輝度調整を行うようにできる。このため、所定の基準以上の凹凸が含まれる画像についてコントラスト/輝度調整を行う場合と比べて、位置認識用マーク2を容易に識別できるような適切なコントラスト/輝度調整を行うことができる。なぜなら、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像においては、所定の基準以上の凹凸が含まれる画像と比べて、画像における明部と暗部との明暗の差が小さくなるためである。
その結果、マーク位置判定部5では、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像についてコントラスト/輝度調整を行った後の画像から位置認識用マーク2の位置を判定するので、容易且つ正確に、位置認識用マーク2の位置を判定することができる。よって、位置認識用マーク2の位置の認識不良を低減でき、FIB加工の成功率を向上させることができる。
なお、制御部20は、例えば、各種の制御動作を行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUの動作用プログラムなどを記憶保持したROM(Read Only Memory)と、CPUの作業領域などとして機能するRAM(Random Access Memory)と、を含んで構成されている。そして、これらCPU、ROM及びRAMの協働により、制御部20は、照射制御部21、マーク位置判定部5、コントラスト/輝度調整部4、画像生成部23、加工エリア設定部24、ステージ位置制御部27、加工エリア設定部24、コントラスト/輝度調整エリア設定部25、及びコントラスト/輝度調整エリア司令部26としてそれぞれ機能する。なお、上記RAMの一部の記憶領域が記憶部30として機能する。
このように、本実施形態に係るプログラムは、先ず、加工対象の試料1に形成された位置認識用マーク2を含む画像を画像取得部3に取得させる処理をコンピュータ(例えばCPU)に実行させる。次に、画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部(コントラスト/輝度調整部4)に調整させる処理をコンピュータに実行させる。次に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク2の位置を判定する処理をコンピュータに実行させる。次に、判定された位置認識用マーク2の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料1に集束イオンビーム17を照射して、試料1を加工する動作を、集束イオンビーム17を照射する照射部7に行わせる処理を、コンピュータに実行させる。このうち画像を取得させる処理は、試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理である。
次に、本実施形態に係るFIB加工方法を説明する。
図4は第1の実施形態に係るFIB加工方法の流れを示すフローチャートである。
本実施形態に係るFIB加工方法では、先ず、加工対象の試料1に形成された位置認識用マーク2を含む画像を取得する。次に、この画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する。次に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク2の位置を判定する。次に、判定された位置認識用マーク2の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料1に集束イオンビーム17を照射して、試料1を加工する。ここで、画像を取得する工程では、試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得する。以下、詳細に説明する。
このFIB加工方法は、例えば、上述のFIB加工装置100を用いて行う。また、以下に説明する動作は、制御部20の制御下で自動的に行われる。
先ず、試料1が載置されたステージ14の水平位置、高さ及び回転角度を適宜に調節した後、照射部7から試料1に集束イオンビーム17を照射させることにより、試料1に位置認識用マーク2を形成する。
ここで、位置認識用マーク2の形状は、認識性が良好な形状であれば如何なる形状であっても良いが、例えば、十字型、L字型などが好ましい。また、位置認識用マーク2の位置に応じた照射位置補正の精度を高めるため、複数の位置認識用マーク2を互いに離間して形成することが好ましい。集束イオンビーム17を試料1に照射しながらステージ14を水平移動させることにより、或いは、偏向器13を制御することによって照射位置を変えながら集束イオンビーム17を試料1に照射することにより、集束イオンビーム17を試料1の表面上において所望の経路で走査させて、所望の形状の位置認識用マーク2を形成することができる。
また、制御部20は、各位置認識用マーク2の形成時におけるステージ14の位置(水平面における座標)を示す情報をそれぞれ記憶部30に記憶する。例えば、位置認識用マーク2が十字型の場合、その十字の交点の位置を集束イオンビーム17が走査するときのステージ14の位置を示す情報を、位置認識用マーク2の位置情報として記憶する。
なお、位置認識用マーク2の形成箇所としては、試料1において、その表面に極力凹凸が少なく、凹凸が存在していたとしてもその凹凸の高低差が所定の基準未満の部分を選択する。例えば、画像取得部3により取得される試料1の全体の画像の中から、輝度が所定範囲内の部分を選択することにより、凹凸の高低差が所定の基準未満の部分を選択することができる(以上、ステップS1)。
次に、ステージ14を各位置認識用マーク2の中心位置に移動させたあと、画像生成部23により生成される画像の中から画像認識によって位置認識用マーク2の位置を確認する。この際、先のステップS1にて記憶部30に記憶した位置認識用マーク2の位置情報を参照し、その位置情報が示す位置の近傍から、位置認識用マーク2を探し出す。位置認識用マーク2の位置を確認したら、位置認識用マーク2の位置に応じてステージ14の位置を微調整する。
次に、位置認識用マーク2の位置に応じて加工エリア60を設定する。この設定は、加工エリア60内に位置認識用マーク2が位置するように行う。更に、位置認識用マーク2の位置と加工エリア60との対応関係を記憶部30に加工エリア情報31として記憶させる(ステップS2)。
次に、図3(A)及び(B)を用いて上述したように、加工エリア60の中からコントラスト/輝度調整エリア70を指定する。更に、コントラスト/輝度調整エリア70の範囲を示すコントラスト/輝度調整エリア情報32を記憶部30に記憶させる(ステップS3)。
次に、記憶部30に記憶されているコントラスト/輝度調整エリア情報32を参照し、コントラスト/輝度調整エリア70の画像を選択的に取得(抽出)する(ステップS4)。
次に、コントラスト/輝度調整エリア70の画像に対して、コントラスト/輝度調整を行う(ステップS5)。
次に、コントラスト/輝度調整後の画像のなかから、位置認識用マーク2の位置を探しだして、その位置を判定する。ここで、コントラスト/輝度調整エリア70は、凹凸が所定の基準未満の範囲であるため、位置認識用マーク2とそれ以外の部分との識別性が良好となるので、位置認識用マーク2の位置を容易且つ正確に判定することができる。更に、判定により得た位置認識用マーク2の位置情報を記憶部30にマーク位置情報33として記憶する(ステップS6)
その後、ドリフトによる加工位置のずれを補正しながら(ドリフト補正を行いながら)、加工エリア60に対して所望の加工を行う(ステップS7)。すなわち、位置認識用マーク2の位置を随時に認識しながら、位置認識用マーク2との相対位置が所定の位置に対して集束イオンビーム17が照射されるように、該集束イオンビーム17の照射位置を随時に補正する。
図5は図4のステップS7での処理の詳細を示すフローチャートである。
先ず、ステップS11では、先のステップS6にて認識した位置認識用マーク2の位置を基準として、試料1の加工エリア60に対して所望の加工を開始する。
続くステップS12では、加工エリア60の加工が終了したか否かを判定し、終了していなければ(ステップS12のN)、ステップS13に移行する。
ステップS13では、新たにコントラスト/輝度調整エリア70の画像を取得する。
ステップS13に続くステップS14では、先のステップS13にて新たに取得したコントラスト/輝度調整エリア70の画像に対して、コントラスト/輝度調整を行う。ここでのコントラスト輝度調整は、ステップS5でのコントラスト/輝度調整と同様である。
ステップS14に続くステップS15では、先のステップS14にてコントラスト/輝度調整が行われたコントラスト/輝度調整エリア70の画像から、位置認識用マーク2の位置を判定する。そして、このように判定した位置認識用マーク2の最新の位置情報を、記憶部30にマーク位置情報33として追加する。
ステップS15に続くステップS16では、記憶部30のマーク位置情報33の履歴を参照することにより、先のステップS15にて新たに判定した位置認識用マーク2の位置が、前回判定した位置認識用マーク2の位置(ステップS6にて判定した位置、又は、前回のループでのステップS15にて判定した位置)からずれているか否かを判定する。
位置認識用マーク2の位置が前回判定時からずれていた場合(ステップS16のY)、ステップS17に移行し、そのずれに応じて、集束イオンビーム17の照射位置を補正する。この補正は、例えば、偏向器13を制御することによって行うことができる。或いは、ステージ14の位置を調整することによって行うようにしても良い。ステップS17の後は、ステップS12の判定に戻る。
一方、位置認識用マーク2の位置が前回判定時からずれていなければ(ステップS16のN)、ステップS17をスキップして、ステップS12の判定に戻る。
以下、同様に、加工エリア60に対する所望の加工が終了するまで(ステップS12でYとなるまで)、ステップS12〜S17の処理を繰り返し行う。
加工エリア60に対する所望の加工が終了すると(ステップS12のY)、集束イオンビーム17の照射を停止して(ステップS18)、図5の処理、ひいては図4の処理を終了する。
次に、比較例に係るFIB加工方法を説明する。図6は比較例に係るFIB加工方法を説明するための図であり、このうち(A)は試料1の正面図、(B)は試料1の平面図、(C)は加工エリア60の画像60aである。
比較例に係るFIB加工方法は、コントラスト/輝度調整を加工エリア60の全体の画像について行い、その調整後における加工エリア60の全体の画像から位置認識用マーク2の位置を判定する点で上記の実施形態に係るFIB加工方法と相違し、その他の点については上記の実施形態に係るFIB加工方法と同様である。
図6(A)、(B)に示すように、試料1は上記の実施形態(図2(A)、(B))と同様であるため、その説明を省略する。
図6(A)及び(B)に示すように試料1においてFIB加工が施される加工エリア60に凹凸が存在する場合に、加工エリア60の画像を取得すると、図6(C)に示すような画像60aが得られる。この画像60aにおいて、凹部51と対応する部分61は、白く(明るく)なり、表面50と対応する部分63、64は、それぞれ黒く(暗く)なる。また、画像60aにおいて、凹部52と対応する部分62では、傾斜した側壁の上端から下端にかけて、徐々に黒(暗)から白(明)に変化するグラデーションを呈する。
このため、加工エリア60の画像60aに対して一括してコントラスト調整、或いは明るさ(明度)調整を行うと、位置認識用マーク2の形成箇所と対応する部分63の画像は全体的に暗くなる。すなわち、部分63の画像において最も明るいところと最も暗いところでの明度差が小さくなる。よって、この部分63から位置認識用マーク2を探し出すのが困難となり、位置認識用マーク2の認識不良が生じやすくなる。
なお、図示は省略するが、試料1に凸部が形成されている場合も同様の問題がある。すなわち、例えば、位置認識用マーク2が形成されている表面50から突出する凸部が存在する場合、位置認識用マーク2の形成箇所と対応する部分の画像は全体的に明るくなるため、位置認識用マーク2を探し出すのが困難となり、位置認識用マーク2の認識不良が生じやすくなる。
これに対し、本実施形態の場合、加工対象の試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を、コントラスト/輝度調整用に取得し、その画像に対してコントラスト/輝度調整を行うので、コントラスト/輝度調整を適切に行うことができる。よって、位置認識用マーク2の位置を容易且つ正確に判定することができ、位置認識用マーク2の認識不良を低減できる。
以上のような第1の実施形態によれば、画像取得部3は、加工対象の試料1において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得し、その画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整して、位置認識用マーク2の位置を判定する。よって、位置認識用マーク2の判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことができるので、位置認識用マーク2の認識不良を低減でき、試料1の加工の成功率を向上することができる。
また、FIB加工装置100は、試料1の表面において、位置認識用マーク2を含む範囲であり、且つ、凹凸が所定の基準未満の範囲(コントラスト/輝度調整エリア70)を判定する範囲判定部(コントラスト/輝度調整エリア設定部25)を有し、画像取得部3は、範囲判定部により判定された範囲の画像を取得する。よって、コントラスト/輝度調整エリア70としては、その中に位置認識用マーク2が含まれる限り、任意の範囲を指定することができるため、コントラスト/輝度調整エリア70の設定の自由度を高くすることができる。
〔第2の実施形態〕
図7は第2の実施形態に係るFIB加工装置200の構成を示すブロック図である。図8はコントラスト/輝度調整時の画像の拡大倍率を指定する動作を説明するための図である。第2の実施形態に係るFIB加工装置200は、以下に説明する点でのみ第1の実施形態に係るFIB加工装置100と相違し、その他の点では第1の実施形態に係るFIB加工装置100と同様に構成されている。
図7は第2の実施形態に係るFIB加工装置200の構成を示すブロック図である。図8はコントラスト/輝度調整時の画像の拡大倍率を指定する動作を説明するための図である。第2の実施形態に係るFIB加工装置200は、以下に説明する点でのみ第1の実施形態に係るFIB加工装置100と相違し、その他の点では第1の実施形態に係るFIB加工装置100と同様に構成されている。
本実施形態では、画像取得部3は、指定された拡大倍率で画像を取得する結果として、試料1においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得するようになっている。具体的には、例えば、図8(A)に示すように通常の倍率において視野91が加工エリア60と一致する場合に、適切な拡大倍率に変更することにより、図8(B)に示すように視野91内に凹凸(例えば、凹部51、52)が存在しなくなるように、視野を制限することができる。よって、凹凸が所定の基準未満の範囲の画像のみを選択的に取得することができる。
図7に示すように、本実施形態に係るFIB加工装置200の制御部20は、コントラスト/輝度調整エリア設定部25の代わりにコントラスト/輝度調整時倍率設定部85を有し、コントラスト/輝度調整エリア司令部26の代わりにコントラスト/輝度調整時倍率司令部86を有している。また、記憶部30には、コントラスト/輝度調整エリア情報32の代わりにコントラスト/輝度調整時倍率情報82が記憶される。
コントラスト/輝度調整時倍率設定部85は、コントラスト/輝度調整用に画像取得部3が画像を取得する際の画像の拡大倍率を設定する。
より具体的には、コントラスト/輝度調整時倍率設定部85は、視野91内の画像の輝度の高低差が所定範囲内となるように、倍率を徐々に拡大する(図8(B))。次に、コントラスト/輝度調整時倍率設定部85は、拡大後の倍率を示す情報(コントラスト/輝度調整時倍率情報82)を記憶部30に記憶させる。
コントラスト/輝度調整時倍率司令部86は、記憶部30に記憶されているコントラスト/輝度調整時倍率情報82が示す拡大倍率で、画像生成部23により画像を取得させる。
そして、画像生成部23は、コントラスト/輝度調整時倍率司令部86により指令される拡大倍率で画像を取得し、取得した画像をコントラスト/輝度調整部4に出力する。
これにより、コントラスト/輝度調整部4では、第1の実施形態と同様に、試料1の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像についてコントラスト/輝度調整を行うことができる。よって、第1の実施形態と同様に、位置認識用マーク2の位置の認識不良を低減でき、FIB加工の成功率を向上させることができる。
次に、本実施形態に係るFIB加工方法を説明する。
図9及び図10は第2の実施形態に係るFIB加工方法の流れを示すフローチャートである。このFIB加工方法は、例えば、上述のFIB加工装置200を用いて行う。また、以下に説明する動作は、FIB加工装置200の制御部20の制御下で自動的に行われる。以下、第1の実施形態と同様のステップについては適宜に説明を省略する。
ステップS2に続くステップS23では、図8(A)及び(B)を用いて上述したように、コントラスト/輝度調整用に画像取得部3が画像を取得する際の画像の拡大倍率を指定する。更に、その拡大倍率を示すコントラスト/輝度調整時倍率情報82を記憶部30に記憶させる。
次に、記憶部30に記憶されているコントラスト/輝度調整時倍率情報82を参照し、コントラスト/輝度調整時倍率情報82が示す拡大倍率で画像を取得することにより、位置認識用マーク2を含み、且つ、凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を得る(ステップS24)。
その後、ステップS5、6を第1の実施形態と同様に行う。
また、ステップS6に続くステップS7では、図10に示す処理を行う。
図10の処理と図5の処理との相違点は、図10ではステップS13(図5)の代わりにステップS33を行う点である。すなわち、図10の処理では、ステップS12からS17のループ動作中も、コントラスト/輝度調整時倍率情報82が示す拡大倍率で画像を取得する(ステップS33)。
以上のような第2の実施形態においては、画像取得部3は、指定された拡大倍率で画像を取得する結果として、試料1においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得する。これにより、第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
また、コントラスト/輝度調整時倍率設定部85は、画像取得部3により取得される画像の範囲が、試料1の表面において位置認識用マーク2を含む範囲であり且つ凹凸が所定の基準未満の範囲に絞り込まれるような、画像の拡大倍率を判定する。そして、画像取得部3は、コントラスト/輝度調整時倍率設定部85により判定された拡大倍率で画像を取得することにより、試料1においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得する。よって、倍率の指定を行うことにより、コントラスト/輝度調整用に取得する画像の範囲を適切に設定することができるため、第1の実施形態と比べて画像の範囲を設定するための処理負担が少なく済む。
上記の各実施形態では、位置認識用マーク2をFIB加工装置100、200により形成する例を説明したが、位置認識用マーク2は必ずしもFIB加工装置100、200により形成しなくても良い。例えば、試料1に元々位置認識用マーク2として利用可能な傷が付いている場合には、その傷の位置を記憶部30に記憶し、この傷を位置認識用マーク2として用いることができる。
1 試料
2 位置認識用マーク
3 画像取得部
4 コントラスト/輝度調整部
5 マーク位置判定部
6 集束イオンビーム
7 照射部
11 イオン源
12 光学系
13 偏向器
14 ステージ
15 ステージ移動機構
16 二次荷電粒子検出部
17 集束イオンビーム
20 制御部
21 照射制御部
23 画像生成部
24 加工エリア設定部
25 コントラスト/輝度調整エリア設定部
26 コントラスト/輝度調整エリア司令部
27 ステージ位置制御部
30 記憶部
31 加工エリア情報
32 コントラスト/輝度調整エリア情報
33 マーク位置情報
50 表面
51 凹部
52 凹部
53 部分
54 部分
60 加工エリア
60a 画像
61 部分
62 部分
63 部分
70 コントラスト/輝度調整エリア
71 第1X方向可動辺
72 第2X方向可動辺
73 第1Y方向可動辺
74 第2Y方向可動辺
82 コントラスト/輝度調整時倍率情報
85 コントラスト/輝度調整時倍率設定部
86 コントラスト/輝度調整時倍率司令部
91 視野
100 FIB加工装置
200 FIB加工装置
2 位置認識用マーク
3 画像取得部
4 コントラスト/輝度調整部
5 マーク位置判定部
6 集束イオンビーム
7 照射部
11 イオン源
12 光学系
13 偏向器
14 ステージ
15 ステージ移動機構
16 二次荷電粒子検出部
17 集束イオンビーム
20 制御部
21 照射制御部
23 画像生成部
24 加工エリア設定部
25 コントラスト/輝度調整エリア設定部
26 コントラスト/輝度調整エリア司令部
27 ステージ位置制御部
30 記憶部
31 加工エリア情報
32 コントラスト/輝度調整エリア情報
33 マーク位置情報
50 表面
51 凹部
52 凹部
53 部分
54 部分
60 加工エリア
60a 画像
61 部分
62 部分
63 部分
70 コントラスト/輝度調整エリア
71 第1X方向可動辺
72 第2X方向可動辺
73 第1Y方向可動辺
74 第2Y方向可動辺
82 コントラスト/輝度調整時倍率情報
85 コントラスト/輝度調整時倍率設定部
86 コントラスト/輝度調整時倍率司令部
91 視野
100 FIB加工装置
200 FIB加工装置
Claims (6)
- 加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定するマーク位置判定部と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する照射部と、
を有し、
前記画像取得部は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするFIB加工装置。 - 前記試料の表面において、前記位置認識用マークを含む範囲であり、且つ、凹凸が所定の基準未満の範囲を判定する範囲判定部を更に有し、
前記画像取得部は、前記範囲判定部により判定された範囲の画像を取得することを特徴とする請求項1に記載のFIB加工装置。 - 前記画像取得部は、指定された拡大倍率で画像を取得する結果として、前記試料においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得することを特徴とする請求項1に記載のFIB加工装置。
- 前記画像取得部により取得される画像の範囲が、前記試料の表面において前記位置認識用マークを含む範囲であり且つ凹凸が所定の基準未満の範囲、に絞り込まれるような、画像の拡大倍率を判定する倍率判定部を更に有し、
前記画像取得部は、前記倍率判定部により判定された拡大倍率で画像を取得することを特徴とする請求項3に記載のFIB加工装置。 - 加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する工程と、
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する工程と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する工程と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する工程と、
を有し、
前記画像を取得する前記工程では、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするFIB加工方法。 - 加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を画像取得部に取得させる処理と、
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部に調整させる処理と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する処理と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する動作を、前記集束イオンビームを照射する照射部に行わせる処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記画像を取得させる処理は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理であることを特徴とするプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010078281A JP2011210599A (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | Fib加工装置、fib加工方法及びそのプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010078281A JP2011210599A (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | Fib加工装置、fib加工方法及びそのプログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011210599A true JP2011210599A (ja) | 2011-10-20 |
Family
ID=44941429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010078281A Pending JP2011210599A (ja) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | Fib加工装置、fib加工方法及びそのプログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011210599A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014209450A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-11-06 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビーム加工用コンピュータプログラム |
JP2021051879A (ja) * | 2019-09-24 | 2021-04-01 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 粒子ビーム照射装置 |
-
2010
- 2010-03-30 JP JP2010078281A patent/JP2011210599A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014209450A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-11-06 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 集束イオンビーム装置、それを用いた試料の加工方法、及び集束イオンビーム加工用コンピュータプログラム |
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JP7291047B2 (ja) | 2019-09-24 | 2023-06-14 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 粒子ビーム照射装置 |
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