JP2015095425A - 試料作製装置及び試料作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遮蔽材の位置調整を行い易くすることが可能な試料作製装置及び試料作製方法を提供すること。
【解決手段】試料を加工して試料の断面を作製する試料作製装置であって、試料を撮像して画像を出力する撮像部と、イオンビームを発生するイオンビーム発生部と、試料の一部を覆うように配置され、試料をイオンビームから遮蔽するための遮蔽材と、
遮蔽材の位置を調整する遮蔽材位置調整機構と、試料が遮蔽材に覆われていない状態で撮像部によって撮像された試料の画像を記憶する記憶部と、撮像部からリアルタイムに出力された画像と記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に出力する画像処理部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料を加工して試料の断面を作製する試料作製装置及び試料作製方法に関する。

従来、光学顕微鏡で試料像を観察しながら遮蔽材の位置を調節し、この遮蔽材越しに試料に対してイオンビームを照射することによって所望の断面を有する試料を作製する試料作製装置が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−３７１６４号公報

従来の試料作製装置では、試料像を観察しながら遮蔽材の位置調整を行う場合に、試料の遮蔽材に覆われている部分が視認できないため、遮蔽材の位置調整が行いづらいといった問題点があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、遮蔽材の位置調整を行い易くすることが可能な試料作製装置及び試料作製方法を提供することができる。

（１）本発明は、試料を加工して試料の断面を作製する試料作製装置であって、
前記試料を撮像して画像を出力する撮像部と、
イオンビームを発生するイオンビーム発生部と、
前記試料の一部を覆うように配置され、前記試料を前記イオンビームから遮蔽するための遮蔽材と、
前記遮蔽材の位置を調整する遮蔽材位置調整機構と、
前記試料が前記遮蔽材に覆われていない状態で前記撮像部によって撮像された前記試料の画像を記憶する記憶部と、
前記撮像部からリアルタイムに出力された画像と前記記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に出力する画像処理部とを含むことを特徴とする試料作製装置に関する。

本発明によれば、試料が遮蔽材に覆われていない状態で撮像部によって撮像された試料の画像を記憶しておき、撮像部からリアルタイムに出力された画像と記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成して表示部に表示することで、試料像を観察しながら遮蔽材の位置調整を行う場合に、試料の遮蔽材に覆われている部分についても視認できるようになり、遮蔽材の位置調整を容易に行うことが可能となる。

（２）本発明は、試料の一部を覆うように配置され前記試料をイオンビームから遮蔽するための遮蔽材を用いて前記試料を加工して、前記試料の断面を作製する試料作製方法であって、
前記試料が前記遮蔽材に覆われていない状態で撮像部によって撮像された前記試料の画像を記憶部に記憶させるステップと、
前記遮蔽材の位置調整を行う際に、前記撮像部からリアルタイムに出力された画像と前記記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に出力するステップと、
位置調整が行われた前記遮蔽材と前記試料に対してイオンビームを照射して前記試料の断面を作製するステップとを含むことを特徴とする試料作製方法に関する。

本発明によれば、試料が遮蔽材に覆われていない状態で撮像部によって撮像された試料の画像を記憶しておき、遮蔽材の位置調整を行う際に、撮像部からリアルタイムに出力された画像と記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成して表示部に表示することで、試料像を観察しながら遮蔽材の位置調整を行う場合に試料の遮蔽材に覆われている部分についても視認できるようになり、遮蔽材の位置調整を容易に行うことが可能となる。

本実施形態に係る試料作製装置の構成の一例を示す図である。 従来の試料作製装置において、遮蔽材の位置調整時に表示部に表示される画像を示す図である。 本実施形態の手法について説明するための図である。 本実施形態に係る試料作製装置の処理の一例を示すフローチャート図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．構成
図１は、本実施形態に係る試料作製装置の構成の一例を示す図である。なお本実施形態の試料作製装置は図１の構成要素（各部）の一部を省略した構成としてもよい。

図１に示すように、試料作製装置は、試料作製装置本体１、処理部５０、操作部６０、表示部６２、記憶部６４を含む。

試料作製装置本体１は、撮像部１０、イオン銃２０（イオン源）、ステージ３０、試料位置調整機構３２、試料ホルダ３４、遮蔽材４０、遮蔽材位置調整機構４２、遮蔽材保持機構４４を含む。撮像部１０及びイオン銃２０は、真空チャンバ２に取り付けられている。

撮像部１０は、試料Ｓを撮像して観察画像の画像情報を処理部５０に出力するものであり、その機能は、ＣＣＤ／ＣＭＯＳイメージセンサを備えた光学顕微鏡や、ＳＥＭ（走査透過型電子顕微鏡）などのハードウェアにより実現することができる。イオン銃２０（イオンビーム発生部）は、真空チャンバ２内にイオンビームを放出する。

真空チャンバ２内には、ステージ３０が配置されている。ステージ３０は図中左右方向（矢印Ｄで示す方向）に移動可能に構成され、遮蔽材４０の位置調整を行う際には撮像部１０の下方に位置し、試料Ｓの加工を行う際にはイオン銃２０の下方に位置する。なお、図１は、ステージ３０が撮像部１０の下方に位置している状態を示している。

ステージ３０には、試料Ｓの位置を調整する試料位置調整機構３２が配置されている。試料位置調整機構３２は、図中左右方向及び奥行き方向に移動可能に構成されている。試
料位置調整機構３２には、試料Ｓを保持する試料ホルダ３４が取り付けられている。

また、ステージ３０には、遮蔽材４０の位置を調整する遮蔽材位置調整機構４２が配置されている。遮蔽材位置調整機構４２は、図中左右方向に移動可能に構成されている。遮蔽材位置調整機構４２には、遮蔽材４０を保持する遮蔽材保持機構４４が取り付けられている。遮蔽材４０は、試料Ｓの一部を覆うように配置され、試料Ｓの当該部分をイオンビームから遮蔽するための部材である。遮蔽材４０は、直線状の端面（エッジ部）を有しており、この端面は図中奥行き方向に平行である。

操作部６０は、ユーザが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部５０に出力する。ユーザは、操作部６０を操作して、ステージ３０を移動させたり、試料Ｓの位置調整を行ったり、遮蔽材４０の位置調整を行ったりすることができる。操作部６０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル型ディスプレイなどのハードウェアにより実現することができる。

表示部６２は、処理部５０によって生成された画像（合成画像）を表示するものであり、その機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴなどにより実現できる。

記憶部６４は、処理部５０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶するとともに、処理部５０のワーク領域として機能し、その機能はハードディスク、ＲＡＭなどにより実現できる。

処理部５０は、試料位置調整機構３２や遮蔽材位置調整機構４２を制御する処理や、撮像部１０で撮像された画像の画像処理などの処理を行う。処理部５０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。処理部５０は、制御部５２、画像処理部５４を含む。

制御部５２は、操作部６０からの操作情報に基づき制御信号を生成し、生成した制御信号を試料位置調整機構３２や遮蔽材位置調整機構４２、ステージ３０の駆動機構等に出力して、試料位置調整機構３２や遮蔽材位置調整機構４２、ステージ３０の動作（移動）を制御する。

画像処理部５４は、試料Ｓが遮蔽材４０に覆われていない状態で撮像部１０によって撮像された画像を記憶部６４に記憶させる処理を行う。また、画像処理部５４は、撮像部１０からリアルタイムに出力された画像（試料Ｓの一部が遮蔽材４０に覆われている状態で撮像された画像）と、記憶部６４に記憶された画像（試料Ｓが遮蔽材４０に覆われていない状態で撮像された画像）とを合成して合成画像を生成する処理を行う。合成画像は、例えば、２つの画像を係数（α値）により半透明合成するアルファブレンド等の手法を用いて生成することができる。画像処理部５４で生成された合成画像は表示部６２に出力される。ユーザは、表示部６２に出力される合成画像を確認しながら、操作部６０を操作することで遮蔽材４０を移動させて、遮蔽材４０の位置調整を行うことができる。

２．本実施形態の手法
次に本実施形態の手法について図面を用いて説明する。

図２は、従来の試料作製装置において、遮蔽材の位置調整時に表示部に表示される画像（試料の観察画像）を示す図である。

図２に示すように、従来の試料作製装置で表示される観察画像ＯＩでは、遮蔽材を試料の加工位置へと移動させると、試料像ＳＩの一部が遮蔽材の像ＣＩによって覆われて（隠
されて）しまうため、当該部分を視認することができず、遮蔽材の位置調整が困難なものとなっていた。例えば、試料上の任意の加工位置に遮蔽材の端面を合わせようとする場合には、試料像ＳＩの視認できる部分と視認できない部分との位置関係が把握しづらくなり、また、試料上のエッジ構造に遮蔽材の端面を合わせようとする場合には、遮蔽材の端面が当該エッジ構造上に位置しているのか否かを把握しづらくなっていた。

そこで、本実施形態の試料作製装置では、以下に述べる手法によって、表示部６２に表示する画像を生成する。すなわち、図３に示すように、まず、試料Ｓが遮蔽材４０に覆われていない状態で撮像部１０によって撮像された画像ＭＩ（試料像ＳＩのみを含む観察画像）を記憶部６４に記憶しておく。そして、遮蔽材４０の位置調整時に、撮像部１０からリアルタイムで出力される画像ＲＩ（試料像ＳＩと遮蔽材の像ＣＩとを含む観察画像）と、記憶部６４に記憶された画像ＭＩを合成して合成画像ＢＩを生成し、生成した合成画像ＢＩを観察画像として表示部６２に出力する。

画像ＭＩと画像ＲＩの合成は、画像処理の処理単位時間（例えば、１／６０秒）ごとに行われる。また、画像ＭＩと画像ＲＩは、画像ＭＩにおける試料像ＳＩの位置と画像ＲＩにおける試料像ＳＩの位置が一致するように合成される。なお、画像ＭＩの全領域を画像ＲＩに合成してもよいし、画像ＭＩの一部の領域（例えば、試料像ＳＩの領域）を画像ＲＩに合成してもよい。

図３に示す合成画像ＢＩを見ると、試料像ＳＩのうち、遮蔽材の像ＣＩと重なっている部分についても視認することができ、あたかも試料Ｓの遮蔽材４０に覆われた部分が遮蔽材４０を透過しているように観察することができる。

すなわち、本実施形態によれば、ユーザは、遮蔽材４０を移動させて遮蔽材４０の位置調整を行うときに、表示部６２に表示される合成画像ＢＩを確認することで、試料Ｓの遮蔽材４０に覆われている部分についても視認することができ、容易に遮蔽材４０の位置調整を行うことができる。例えば、試料Ｓ上の任意の加工位置に遮蔽材４０の端面を合わせようとする場合に、試料Ｓの遮蔽材４０で覆われていない部分と覆われている部分との位置関係を把握することが容易となり、また、試料Ｓ上のエッジ構造に遮蔽材４０の端面を合わせようとする場合に、遮蔽材４０の端面が当該エッジ構造上に位置しているか否かを把握することが容易となる。

３．処理
次に、本実施形態の試料作製装置の処理の一例について図４のフローチャートを用いて説明する。

まず、制御部５２は、ステージ３０の駆動機構を制御して、ステージ３０を撮像部１０の下方に移動させる制御を行う（ステップＳ１０）。次に、制御部５２は、遮蔽材位置調整機構４２を制御して、遮蔽材４０を試料Ｓと重ならない位置に移動させる制御を行う（ステップＳ１２）。次に、制御部５２は、操作部６０からの操作情報に基づき試料位置調整機構３２を制御して、試料Ｓを移動させる（試料Ｓの位置を調整する）制御を行う（ステップＳ１４）。

次に、画像処理部５４は、撮像部１０から出力された画像（試料Ｓが遮蔽材４０に覆われていない状態で撮像された画像ＭＩ）を記憶部６４に記憶させる処理を行う（ステップＳ１６）。

次に、制御部５２は、操作部６０からの操作情報に基づき遮蔽材位置調整機構４２を制御して、遮蔽材４０を移動させる（遮蔽材４０の位置を調整する）制御を行う（ステップ
Ｓ１８）。

次に、画像処理部５４は、撮像部１０から出力された画像（撮像部１０からリアルタイムに出力された画像ＲＩ）と、記憶部６４に記憶された画像とを合成して合成画像を生成する処理を行う（ステップＳ２０）。生成された合成画像は表示部６２に出力される。

次に、処理部５０は、遮蔽材４０の位置調整が完了したか否かを判断する（ステップＳ２２）。ここで、遮蔽材４０の位置調整が完了したか否かの判断は、操作部６０からの操作情報に基づき行ってもよい。遮蔽材４０の位置調整が完了していない場合（ステップＳ２２の「Ｎ」）には、ステップＳ１８に移行し、遮蔽材４０の位置調整が完了するまで、ステップＳ１８、Ｓ２０の処理を繰り返す。

遮蔽材４０の位置調整が完了した場合（ステップＳ２２の「Ｙ」）には、制御部５２は、ステージ３０の駆動機構を制御して、ステージ３０をイオン銃２０の下方に移動させる制御を行う（ステップＳ２４）。次に、制御部５２は、イオン銃２０を制御して、位置調整が行われた遮蔽材４０と試料Ｓに対してイオンビームを照射させる制御を行う。これにより、位置決めされた遮蔽材４０の端面を境界とした加工位置にイオンビームが照射されて試料Ｓが切削され、所望の断面を有する試料が作製される。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１ 試料作製装置本体、２ 真空チャンバ、１０ 撮像部、２０ イオン銃（イオンビーム発生部）、３０ ステージ、３２ 試料位置調整機構、３４ 試料ホルダ、４０ 遮蔽材、４２ 遮蔽材位置調整機構、４４ 遮蔽材保持部、５０ 処理部、５２ 制御部、５４ 画像処理部、６０ 操作部、６２ 表示部、６４ 記憶部、Ｓ 試料

Claims (2)

1. 試料を加工して試料の断面を作製する試料作製装置であって、
   前記試料を撮像して画像を出力する撮像部と、
   イオンビームを発生するイオンビーム発生部と、
   前記試料の一部を覆うように配置され、前記試料を前記イオンビームから遮蔽するための遮蔽材と、
   前記遮蔽材の位置を調整する遮蔽材位置調整機構と、
   前記試料が前記遮蔽材に覆われていない状態で前記撮像部によって撮像された前記試料の画像を記憶する記憶部と、
   前記撮像部からリアルタイムに出力された画像と前記記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に出力する画像処理部とを含むことを特徴とする試料作製装置。
2. 試料の一部を覆うように配置され前記試料をイオンビームから遮蔽するための遮蔽材を用いて前記試料を加工して、前記試料の断面を作製する試料作製方法であって、
   前記試料が前記遮蔽材に覆われていない状態で撮像部によって撮像された前記試料の画像を記憶部に記憶させるステップと、
   前記遮蔽材の位置調整を行う際に、前記撮像部からリアルタイムに出力された画像と前記記憶部に記憶された画像とを合成して合成画像を生成し、生成した合成画像を表示部に出力するステップと、
   位置調整が行われた前記遮蔽材と前記試料に対してイオンビームを照射して前記試料の断面を作製するステップとを含むことを特徴とする試料作製方法。