JP2022136554A - 試料加工装置の調整方法および試料加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スイング軸の位置を容易に特定できる試料加工装置の調整方法を提供する。【解決手段】イオン源と、試料をスイングさせるスイング機構と、イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラと、位置合わせ用カメラで取得された画像を表示する表示部と、を含む、試料加工装置の調整方法であって、スイング機構のスイング軸に対して位置合わせ用カメラの位置が固定された状態で、試料に形成されたイオンビームの照射痕を、位置合わせ用カメラで観察し観察画像を取得する工程と、イオンビームの照射痕の位置に基づいて観察画像から表示部に表示される表示画像を切り出すことによって、イオンビームの照射位置と表示画像の視野の位置を合わせる工程と、を含む、試料加工装置の調整方法。【選択図】図８

Description

本発明は、試料加工装置の調整方法および試料加工装置に関する。

イオンビームを用いて試料を加工する試料加工装置として、試料の断面を加工するためのクロスセクションポリッシャ（登録商標）や、薄膜試料を作製するためのイオンスライサ（登録商標）などが知られている。このような試料加工装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

このような試料加工装置では、加工を行う前に、イオンビームの照射位置に位置合わせ用カメラの視野が合うように、位置合わせ用カメラの位置を調整する。

特開２００５－９１０９４号公報

位置合わせ用カメラの調整は、例えば、以下のようにして行われる。まず、テスト試料を試料加工装置の試料ステージにセットし、イオンビームの照射位置を決める。テスト試料としては、例えば、酸化膜付きのシリコンウェハなどを用いることができる。

次に、試料室チャンバーを真空排気し、テスト試料にイオンビームを照射する。これにより、テスト試料にイオンビームの照射痕がつく。

次に、位置合わせ用カメラをセットして、イオンビームの照射痕を観察する。そして、イオンビームの照射痕が、位置合わせ用カメラの視野の中心に一致するように、位置合わせ用カメラの位置を機械的に調整する。これにより、位置合わせ用カメラの視野の中心とイオンビームの照射位置を一致させる。最後に、テスト試料を試料ステージから取り外す。

以上の工程により、位置合わせ用カメラの調整を行うことができる。

位置合わせ用カメラの調整の後、試料を試料ステージにセットし、試料の目標加工位置が位置合わせ用カメラの視野の中心に一致するように、試料の位置を調整する。これにより、試料の目標加工位置にイオンビームを照射できる。

試料加工装置では、試料の加工断面に形成される凹凸を低減するために、試料をスイングさせながら試料にイオンビームを照射する。このような試料加工装置において、スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えて大きくなると、加工中の試料を観察するための加工観察用カメラの視野から加工位置が外れてしまう場合がある。加工観察用カメラの視野から加工位置が外れてしまうと、加工終了のタイミングを正確に判断できない。

上述した位置合わせ用カメラの調整を行うと、位置合わせ用カメラの位置が移動するため、スイング軸の位置が分からなくなってしまう。そのため、スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているのか否かを判断できなくなってしまう。

本発明に係る試料加工装置の調整方法の一態様は、
試料にイオンビームを照射するイオン源と、試料をスイングさせるスイング機構と、イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラと、前記位置合わせ用カメラで取得された画像を表示する表示部と、を含む、試料加工装置の調整方法であって、
前記スイング機構のスイング軸に対して前記位置合わせ用カメラの位置が固定された状態で、試料に形成されたイオンビームの照射痕を、前記位置合わせ用カメラで観察し観察画像を取得する工程と、
前記イオンビームの照射痕の位置に基づいて前記観察画像から前記表示部に表示される表示画像を切り出すことによって、前記イオンビームの照射位置と前記表示画像の視野の位置を合わせる工程と、
を含む。

このような試料加工装置の調整方法では、イオンビームの照射位置と表示画像の視野の位置を合わせても、位置合わせ用カメラの観察画像の視野とスイング軸の位置関係が変わらない。そのため、スイング軸の位置を容易に特定できる。したがって、スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているのか否かを容易に判断できる。

本発明に係る試料加工装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射するイオン源と、
試料をスイングさせるスイング機構と、
イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラと、
前記位置合わせ用カメラで取得された画像を表示する表示部と、
前記位置合わせ用カメラの観察画像から表示画像を切り出して、前記表示部に表示させる表示制御部と、
を含み、
前記表示制御部は、前記観察画像から前記表示画像を切り出す位置を変更することによって、前記表示画像の視野を変更する。

このような試料加工装置では、観察画像から表示画像を切り出す位置を変更することによって表示画像の視野を変更することができるため、イオンビームの照射位置と表示画像の視野の位置を合わせても、位置合わせ用カメラの観察画像の視野とスイング軸の位置関係が変わらない。そのため、スイング軸の位置を容易に特定できる。したがって、スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているのか否かを容易に判断できる。

試料加工装置の構成を示す図。 試料加工装置の構成を示す図。 画像処理装置の構成を示す図。 実施形態に係る試料加工装置の調整方法の一例を示すフローチャート。 位置合わせ用カメラでテスト試料を観察している様子を示す図。 観察画像および表示画像を説明するための図。 イオンビームの照射位置と表示視野の位置を合わせる工程を説明するための図。 イオンビームの照射位置と表示視野の位置を合わせる工程を説明するための図。 スイング軸とイオンビームの照射位置が一致している場合の加工観察用カメラの観察画像を示す図。 スイング軸とイオンビームの照射位置がずれている場合の加工観察用カメラの画像を示す図。 スイング軸とイオンビームの照射位置がずれている場合の加工観察用カメラの画像を示す図。 スイング軸とイオンビームの照射位置がずれている場合の加工観察用カメラの画像を示す図。 スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を説明するための図。 スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を説明するための図。 スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を説明するための図。 スイング軸とイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を説明するための図。 表示制御部の処理を説明するための図。 表示制御部の処理を説明するための図。 表示制御部の処理を説明するための図。

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． 試料加工装置
本発明の一実施形態に係る試料加工装置の調整方法について説明する。以下では、まず、本実施形態に係る試料加工装置の調整方法に用いられる試料加工装置について図面を参照しながら説明する。

図１および図２は、本実施形態に係る試料加工装置の調整方法に用いられる試料加工装置１００の構成を示す図である。図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

試料加工装置１００は、試料Ｓにイオンビームを照射して試料Ｓを加工し、観察や分析用の試料を作製するイオンビーム加工装置である。試料加工装置１００は、例えば、試料の断面を加工するためのクロスセクションポリッシャ（登録商標）である。

試料加工装置１００は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などの電子顕微鏡用の試料を作製するために用いられる。また、試料加工装置１００は、例えば、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）やオージェマイクロプローブなどの試料を作製するために用いられる。

試料加工装置１００は、図１および図２に示すように、イオン源１０と、試料ステージ引出機構２０と、試料ステージ３０と、スイング機構４０と、位置合わせ用カメラ５０と、加工観察用カメラ６０と、試料室チャンバー７０と、画像処理装置８０と、を含む。なお、図１は、試料ステージ引出機構２０を開いて試料室７２から試料ステージ３０を引き出している状態を示し、図２は、試料ステージ引出機構２０を閉じて試料室７２に試料ステージ３０を押し入れている状態を示している。

イオン源１０は、イオンビームを発生させる。イオン源１０は、試料Ｓにイオンビームを照射する。イオン源１０は、試料室チャンバー７０の上部に取り付けられている。イオン源１０は、例えば、イオン銃である。イオン源１０は、所定の加速電圧でイオンビームを加速させて放出する。イオンビームとしては、例えば、Ａｒイオンビームを用いることができる。イオンビームの径は、例えば、数百μｍ程度である。

試料ステージ引出機構２０は、試料室チャンバー７０に開閉可能に取り付けられている。試料ステージ引出機構２０は、試料室チャンバー７０の蓋を構成している。試料ステージ引出機構２０には試料ステージ３０が取り付けられている。試料ステージ引出機構２０を開くことで、図２に示すように、試料室７２から試料ステージ３０を引き出すことができる。これにより、試料室チャンバー７０内を大気開放できる。また、試料ステージ引出機構２０を開くことで、位置合わせ用カメラ５０が試料Ｓの上に位置し、位置合わせ用カメラ５０で試料Ｓを観察できる。

試料ステージ引出機構２０を閉じることで、図１に示すように、試料ステージ３０を試料室７２に押し入れることができる。これにより、試料室チャンバー７０を気密にすることができる。この状態で、不図示の排気装置を動作させることによって試料室７２は真空排気され、試料室７２を真空状態（減圧状態）にできる。また、試料ステージ引出機構２０を閉じることで、イオン源１０が試料Ｓの上に位置し、イオン源１０から放出されたイオンビームで試料Ｓを加工できる。

試料ステージ３０は、スイング機構４０に取り付けられている。試料ステージ３０は、加工対象となる試料Ｓを支持する。試料ステージ３０は、Ｘ移動機構３２と、Ｙ移動機構３４と、を有している。Ｘ移動機構３２は、試料ＳをＸ軸に沿って移動させることができる。Ｙ移動機構３４は、試料ＳをＹ軸に沿って移動させることができる。Ｘ移動機構３２およびＹ移動機構３４によって、試料Ｓを水平方向に２次元的に移動させることができる。これにより、試料Ｓの位置合わせを行うことができる。図示はしないが、試料加工装置１００は、イオンビームを遮蔽する遮蔽板を備えており、試料ステージ３０で支持された試料Ｓは、遮蔽板から突き出た部分がスパッタリングされる。

スイング機構４０は、試料ステージ引出機構２０に取り付けられている。試料ステージ引出機構２０を開くことで、スイング機構４０が引き出され、試料ステージ３０が引き出される。

スイング機構４０は、試料ステージ３０をスイング軸Ａ（傾斜軸）まわりに傾斜させる。スイング機構４０は、一定の周期で、試料ステージ３０をスイング軸Ａまわりに傾斜させることで、試料Ｓをスイングさせる。図示の例では、スイング軸Ａは、Ｙ軸に平行な軸である。

位置合わせ用カメラ５０は、試料ステージ引出機構２０の上端部に取り付けられている。位置合わせ用カメラ５０は、例えば、光学顕微鏡に取り付けられたカメラである。すなわち、位置合わせ用カメラ５０が取得した画像は、光学顕微鏡で観察された画像である。位置合わせ用カメラ５０は、イオンビームの照射位置に試料Ｓの目標加工位置を合わせるためのカメラである。位置合わせ用カメラ５０で取得された観察画像は、画像処理装置８０に送られる。

位置合わせ用カメラ５０は、試料ステージ引出機構２０が開いた状態では、試料Ｓを観察可能な位置に配置される。試料ステージ引出機構２０が開いた状態では、位置合わせ用カメラ５０の光軸は、Ｚ軸に平行である。位置合わせ用カメラ５０は、試料ステージ引出
機構２０が閉じた状態では、カメラ傾倒機構５２によって試料室７２の外に配置される。

加工観察用カメラ６０は、試料室７２の外に配置されている。加工観察用カメラ６０は、試料室チャンバー７０に設けられた観察窓７４を通して試料室７２内を観察可能である。加工観察用カメラ６０の光軸は、Ｙ軸に平行である。加工観察用カメラ６０で撮影された画像は、画像処理装置８０に送られる。

試料室チャンバー７０内には、試料ステージ３０が配置されている。試料室７２は、試料室チャンバー７０内の空間である。試料室７２において、試料Ｓにイオンビームが照射される。

画像処理装置８０は、位置合わせ用カメラ５０で撮影された画像を表示部に表示させる処理を行う。画像処理装置８０は、位置合わせ用カメラ５０の観察画像の一部を切り出して表示画像を生成し、生成した表示画像を表示部に表示させる。また、画像処理装置８０は、加工観察用カメラ６０で撮影された画像を表示部に表示させる処理を行う。

図３は、画像処理装置８０の構成を示す図である。

画像処理装置８０は、処理部８２と、操作部８４と、表示部８６と、記憶部８８と、を含む。

操作部８４は、ユーザー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８２に出力する。操作部８４の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネル、タッチパッド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８６は、処理部８２によって生成された画像を表示する。表示部８６の機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴ、操作部８４としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

記憶部８８は、処理部８２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している。また、記憶部８８は、処理部８２のワーク領域としても機能する。記憶部８８の機能は、ハードディスク、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。

処理部８２の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。処理部８２は、位置合わせ用画像取得部８２０と、加工用画像取得部８２２と、表示制御部８２４と、を含む。

位置合わせ用画像取得部８２０は、位置合わせ用カメラ５０で撮影された画像を取得する。位置合わせ用画像取得部８２０は、位置合わせ用カメラ５０から送られた画像データを受け付ける。

加工用画像取得部８２２は、加工観察用カメラ６０で撮影された画像を取得する。加工用画像取得部８２２は、加工観察用カメラ６０から送られた画像データを受け付ける。

表示制御部８２４は、位置合わせ用画像取得部８２０で取得された位置合わせ用カメラ５０の画像データを受け取り、位置合わせ用カメラ５０の観察画像の一部を切り出して表示画像を生成し、生成した表示画像を表示部８６に表示させる。

ここで、位置合わせ用カメラ５０は、高画素数のカメラであり、低倍率のレンズが取り付けられている。そのため、位置合わせ用カメラ５０では、広い視野の観察画像を高解像
度で取得できる。したがって、広い視野の観察画像から表示画像を切り出すことができ、かつ、高解像度の表示画像を得ることができる。

また、表示制御部８２４は、加工用画像取得部８２２で取得された加工観察用カメラ６０の画像データを受け取り、加工観察用カメラ６０で撮影された画像を表示部８６に表示させる。

２． 試料加工装置の調整方法
試料加工装置１００では、スイング軸Ａの位置は固定されている。また、図２に示す試料ステージ引出機構２０を開いた状態において、位置合わせ用カメラ５０の位置は固定されている。位置合わせ用カメラ５０は、スイング軸Ａが位置合わせ用カメラ５０の観察画像の視野の中心を通る位置に固定される。そのため、試料ステージ引出機構２０を開いた状態において、位置合わせ用カメラ５０の観察画像の視野は固定されており、常に、位置合わせ用カメラ５０の観察画像の視野の中心をスイング軸Ａが通る。

このように、試料加工装置１００では、イオンビームの照射位置に対して位置合わせ用カメラ５０の位置を調整するための調整機構を備えていない。

したがって、試料加工装置１００では、図２に示す試料ステージ引出機構２０を開いた状態の表示画像の視野の中心が、図１に示す試料ステージ引出機構２０を閉じた状態のイオン源１０の光軸に一致するように調整される。これにより、表示画像の視野の中心に試料Ｓの目標加工位置を合わせることで、当該目標加工位置をイオンビームの照射位置に合わせることができる。表示画像は、表示制御部８２４が位置合わせ用カメラ５０の観察画像の一部を切り出して生成した画像である。

以下では、イオンビームの照射位置に表示画像の視野を合わせるための調整方法について説明する。

図４は、本実施形態に係る試料加工装置の調整方法の一例を示すフローチャートである。

まず、図２に示すように試料ステージ引出機構２０を開き、テスト試料を試料ステージ３０にセットして、イオンビームの照射位置を決める（Ｓ１００）。テスト試料としては、例えば、酸化膜付きのシリコンウェハを用いることができる。

次に、図１に示すように試料ステージ引出機構２０を閉じて試料室７２を気密に封止し、試料室７２を真空排気する（Ｓ１０２）。

次に、テスト試料にイオンビームを照射して、テスト試料にイオンビームの照射痕を形成する（Ｓ１０４）。酸化膜付きのシリコンウェハにイオンビームを照射することで、酸化膜が除去されシリコンが露出する。これにより、テスト試料にイオンビームの照射痕が形成される。

次に、試料室７２を大気開放し、図２に示すように、試料ステージ引出機構２０を開いて試料ステージ３０を引き出し、位置合わせ用カメラ５０をセットする（Ｓ１０６）。これにより、位置合わせ用カメラ５０でテスト試料を観察可能となる。

図５は、位置合わせ用カメラ５０でテスト試料を観察している様子を示す図である。図６は、位置合わせ用カメラ５０の観察画像Ｉ２、および表示画像Ｉ４を説明するための図である。なお、図５に示す観察視野２は位置合わせ用カメラ５０の観察画像Ｉ２の視野で
あり、図５に示す表示視野４は表示部８６に表示される表示画像Ｉ４の視野である。

試料ステージ引出機構２０を開いて試料ステージ３０を引き出すことで、図５および図６に示すように、位置合わせ用カメラ５０でイオンビームの照射痕Ｔを観察することができる。位置合わせ用カメラ５０は観察視野２の観察画像Ｉ２を取得し、表示制御部８２４は観察画像Ｉ２の一部を切り出して表示画像Ｉ４を生成し、当該表示画像Ｉ４を表示部８６に表示させる。

ここで、位置合わせ用カメラ５０は、試料ステージ引出機構２０を開いた状態では、スイング軸Ａが位置合わせ用カメラ５０の観察視野２の中心を通る位置に固定される。そのため、表示制御部８２４は、スイング軸Ａと一致するように、観察視野２の中心を通る仮想のスイング軸ＶＡを観察画像Ｉ２上に描画する。スイング軸ＶＡは、表示画像Ｉ４に重ねて表示部８６に表示される。すなわち、スイング軸ＶＡは、表示画像Ｉ４上に表示されている。このように試料加工装置１００では、スイング軸Ａが可視化される。

次に、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているか否かを判定する（Ｓ１０８）。

スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離は、スイング軸Ａに垂直な方向、すなわちＸ方向におけるスイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離である。試料加工装置１００では、図６に示すように、表示部８６には、表示画像Ｉ４およびスイング軸ＶＡが表示されているため、表示画像Ｉ４上におけるスイング軸ＶＡと照射痕Ｔとの間の距離を計測することで、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離を知ることができる。

スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていると判定した場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲内となるように、イオン源１０の位置を調整する（Ｓ１１２）。イオン源１０の位置の調整は、イオン源１０を組み立てなおしたり、イオン源１０の位置調整機構を用いて位置を調整したりすることで行われる。

イオン源１０の位置の調整の後、工程Ｓ１００に戻って、工程Ｓ１０２、工程Ｓ１０４、工程Ｓ１０６、工程Ｓ１０８、工程Ｓ１１０、および工程Ｓ１１２を行う。このように、工程Ｓ１１０において、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていないと判定されるまで、工程Ｓ１００、工程Ｓ１０２、工程Ｓ１０４、工程Ｓ１０６、工程Ｓ１０８、工程Ｓ１１０、および工程Ｓ１１２を繰り返す。

スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていないと判定した場合（Ｓ１１０のＮｏ）、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせる（Ｓ１１４）。

図７および図８は、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせる工程を説明するための図である。なお、図７は図５に対応し、図８は図６に対応している。

本工程では、イオンビームの照射位置と表示視野４の中心が一致するように、表示視野４を変更する。試料加工装置１００では、試料ステージ引出機構２０を開いた状態では、位置合わせ用カメラ５０の観察視野２は固定されている。そのため、位置合わせ用カメラ５０の観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更することによって、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせる。ここでは、表示視野４の中心にイオンビームの照射位置が位置するように、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更
する。これにより、表示視野４の中心とイオンビームの照射位置とが一致する。

例えば、操作部８４を介して表示視野４を変更する指示が入力されると、表示制御部８２４は、観察画像Ｉ２から当該指示に応じた位置で表示画像Ｉ４を切り出して表示画像Ｉ４を表示部８６に表示させる。操作部８４がタッチパネルの場合、表示視野４の中心を示すマーカーに照射痕Ｔが重なるように、表示画像Ｉ４上でドラック操作することで、表示視野４を変更する指示を入力できる。

このように、操作部８４は、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更することによって表示視野４を変更する操作を受け付ける。表示制御部８２４は、操作部８４からの操作情報を受け付け、当該操作情報に基づいて観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更して表示画像Ｉ４を生成し、表示部８６に表示させる。

次に、表示視野４の位置の情報を記録する（Ｓ１１６）。すなわち、観察画像Ｉ２上における表示画像Ｉ４を切り出す位置の座標情報を記録する。そして、テスト試料を試料ステージ３０から取り外す。

以上の工程により、試料加工装置１００の調整を行うことができる。

このようにして、試料加工装置１００の調整を行った後に、試料の加工目標位置をイオンビームの照射位置に合わせる。

具体的には、図２に示すように、試料ステージ引出機構２０を開いて試料ステージ３０を引き出した状態にする。次に、加工対象となる試料を試料ステージ３０にセットし、加工目標位置が表示視野４の中心に位置するように、試料ステージ３０の位置を調整する。次に、図１に示すように、試料ステージ引出機構２０を閉じて、試料室７２を真空排気し、イオン源１０からイオンビームを照射する。これにより、イオンビームが加工目標位置に照射される。

なお、上記では、イオンビームの照射位置と表示視野４の中心を合わせる場合について説明したが、イオンビームの照射位置と表示視野４の任意の位置を合わせてもよい。イオンビームの照射位置と表示画像の任意の位置を合わせる場合も、上記の調整方法と同様に行うことができる。

３． 効果
本実施形態に係る試料加工装置の調整方法は、イオン源１０と、試料Ｓをスイングさせるスイング機構４０と、イオンビームの照射位置に試料Ｓの目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラ５０と、位置合わせ用カメラ５０で取得された画像を表示する表示部８６と、を含む、試料加工装置の調整方法であって、スイング機構４０のスイング軸Ａに対して位置合わせ用カメラ５０の位置が固定された状態で、試料Ｓに形成されたイオンビームの照射痕Ｔを、位置合わせ用カメラ５０で観察し観察画像Ｉ２を取得する工程と、イオンビームの照射痕Ｔの位置に基づいて観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出すことによって、イオンビームの照射位置と表示画像Ｉ４の視野の位置を合わせる工程と、を含む。

このような試料加工装置１００の調整方法では、イオンビームの照射位置と表示画像Ｉ４の視野の位置を合わせても、位置合わせ用カメラ５０の観察視野２とスイング軸Ａの位置関係が変わらない。そのため、観察視野２内においてスイング軸Ａの位置を容易に特定できる。したがって、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているのか否かを容易に判断できる。

図９は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置が一致している場合の加工観察用カメラ６０の画像を示す図である。図１０～図１２は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置がずれている場合の加工観察用カメラ６０の画像を示す図である。なお、図１２は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置のずれ量が最も大きく、図１０は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置のずれ量が最も小さい。なお、図９～図１２では、それぞれ試料Ｓの傾斜角θが０°の場合（θ＝０°）、傾斜角θが－３０°の場合（θ＝－３０°）、傾斜角θが＋３０°の場合（θ＝＋３０°）を図示している。

図９に示すように、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置が一致している場合、加工位置は加工観察用カメラ６０の視野内であり、加工観察用カメラ６０で加工位置を確認できる。また、図１０に示すように、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置のずれが小さく、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていない場合、加工位置は加工観察用カメラ６０の視野内であり、加工観察用カメラ６０で加工位置を確認できる。

しかしながら、図１１および図１２に示すように、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置のずれが大きく、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えている場合には、加工位置が加工観察用カメラ６０の視野から外れてしまい、加工位置を確認できない。特に、加工終了のタイミングを加工観察用カメラ６０の画像から画像処理により自動で判断する場合、加工位置が視野から外れてしまうと、加工終了のタイミングを正確に判断できなくなってしまう。

本実施形態に係る試料加工装置の調整方法では、上述したように、位置合わせ用カメラ５０の観察視野２とスイング軸Ａとの位置関係が変わらないため、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲か否かを容易に判定できる。したがって、本実施形態では、加工中に、加工位置が加工観察用カメラ６０の視野から外れてしまうことを防ぐことができる。

本実施形態に係る試料加工装置の調整方法では、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせる工程では、イオンビームの照射位置が表示視野４の中心に位置するように、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す。そのため、加工目標位置を、表示視野４の中心に配置することで、加工目標位置にイオンビームを照射することができる。

本実施形態に係る試料加工装置の調整方法では、位置合わせ用カメラ５０は、観察視野２の中心をスイング軸Ａが通るように固定されている。そのため、スイング軸Ａと位置合わせ用カメラ５０の位置関係が変わらない。したがって、観察視野２の中心を常にスイング軸Ａが通り、スイング軸Ａを容易に特定できる。

本実施形態に係る試料加工装置の調整方法では、表示部８６に、スイング軸Ａを示す画像である仮想のスイング軸ＶＡを表示画像Ｉ４に重ねて表示させる。そのため、スイング軸Ａを可視化できる。

試料加工装置１００は、イオン源１０と、試料Ｓをスイングさせるスイング機構４０と、イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラ５０と、位置合わせ用カメラ５０で取得された画像を表示する表示部８６と、位置合わせ用カメラ５０の観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出して、表示部８６に表示させる表示制御部８２４と、を含み、表示制御部８２４は、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更することによって、表示視野４を変更する。

そのため、試料加工装置１００では、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更することによって、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせることができる。

試料加工装置１００は、表示視野４を変更する操作を受け付ける操作部８４を含み、表示制御部８２４は、操作部８４からの操作情報に基づいて観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更することによって、表示視野４を変更する。そのため、試料加工装置１００では、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を変更することによって、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせることができる。

試料加工装置１００では、表示制御部８２４は、スイング軸Ａを示す画像である仮想のスイング軸ＶＡを、表示画像Ｉ４に重ねて表示部８６に表示させる。そのため、試料加工装置１００では、スイング軸ＶＡを可視化できる。

試料加工装置１００では、位置合わせ用カメラ５０は、試料を観察可能な状態に配置可能であり、位置合わせ用カメラ５０が試料を観察可能な状態に配置されたときに、位置合わせ用カメラ５０は、観察視野２の中心をスイング軸Ａが通るように固定される。そのため、試料加工装置１００では、スイング軸Ａと位置合わせ用カメラ５０の位置関係が変わらない。したがって、観察視野２の中心を常にスイング軸Ａが通り、スイング軸Ａを容易に特定できる。

４． 変形例
次に、本実施形態に係る試料加工装置の調整方法の変形例について説明する。以下では、上述した本実施形態に係る試料加工装置の調整方法の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

４．１． 第１変形例
上述した実施形態では、図４に示すスイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているか否かを判定する工程Ｓ１０８において、表示画像Ｉ４上におけるスイング軸ＶＡと照射痕Ｔとの間の距離を計測した。これに対して、第１変形例では、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を、表示画像Ｉ４に重ねて表示する。

図１３～図１６は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像Ｉ８を説明するための図である。図１３および図１５は、位置合わせ用カメラ５０でイオンビームの照射痕Ｔを観察している様子を図示している。なお、図１３は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置とが一致している場合であり、図１５は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えている場合である。また、図１４は、図１３で示す位置合わせ用カメラ５０の観察画像Ｉ２を示し、図１６は、図１５で示す位置合わせ用カメラ５０の観察画像Ｉ２を示している。

図１３および図１５に示すように、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲８は、Ｘ方向において、スイング軸Ａから距離が許容範囲よりも大きい範囲である。

図１４および図１６に示すように、観察画像Ｉ２上の許容範囲を超える範囲８に相当する領域に、画像Ｉ８を描画することで、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているか否かを容易に判定できる。画像Ｉ８は、例えば、網掛け、ハッチングなどである。画像Ｉ８は、許容範囲を超える範囲８を色や明暗で区別する画像であってもよい。

図１６に示すように、イオンビームの照射痕Ｔの少なくとも一部が画像Ｉ８に重なっている場合には、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていると判断できる。

第１変形例では、表示制御部８２４は、表示部８６に、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲８を示す画像Ｉ８を、表示視野４に重ねて表示させる。そのため、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているか否かを容易に判定できる。

なお、図１４および図１６に示す例では、画像Ｉ８は、許容範囲を超える範囲８に網掛けやハッチングを行うことで許容範囲を超える範囲８を示していたが、画像Ｉ８は、これに限定されない。例えば、画像Ｉ８は、許容範囲内に網掛けやハッチングを行うことで許容範囲を超える範囲８を示してもよい。

４．２． 第２変形例
第２変形例では、イオンビームの照射位置とスイング軸Ａとの間の距離が許容範囲を超えているか否かを判定する判定工程Ｓ１０８、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせる位置合わせ工程Ｓ１１４、および表示視野４の位置情報を記憶する記憶工程Ｓ１１６を、画像処理装置８０が行う。すなわち、試料加工装置１００では、判定工程Ｓ１０８、位置合わせ工程Ｓ１１４、および記憶工程Ｓ１１６が自動で行われる。図１７～図１９は、表示制御部８２４の処理を説明するための図である。

４．２．１． 判定工程Ｓ１０８
表示制御部８２４は、観察画像Ｉ２からイオンビームの照射痕Ｔを画像認識し、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさ（輪郭）の情報を取得する。表示制御部８２４は、例えば、あらかじめ図１７に示す照射痕Ｔが形成される前の観察画像Ｉ２を取得し、図１７に示す照射痕Ｔが形成される前の観察画像Ｉ２と図６に示す照射痕Ｔが形成された後の観察画像Ｉ２を比較することによって、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報を取得する。照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報は、記憶部８８に記録される。

表示制御部８２４は、図１８に示すように、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報に基づいて表示画像Ｉ４上にイオンビームの照射位置と照射範囲を示す画像Ｉ９を表示させる。画像Ｉ９は、図示の例では、照射痕Ｔの位置に描画された、照射痕Ｔの大きさの円である。

表示制御部８２４は、照射痕Ｔの位置の情報に基づいて、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えているか否かを判定する。

表示制御部８２４は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていると判定した場合、イオン源１０の位置の調整を実施するように通知を行う。この通知は、例えば、表示部８６にメッセージを表示することで行われる。

表示制御部８２４は、スイング軸Ａとイオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超えていないと判定した場合、自動で、位置合わせ工程Ｓ１１４を行うことを通知する。この通知は、例えば、表示部８６にメッセージを表示することで行われる。

なお、表示制御部８２４は、自動で位置合わせを行ってもよいか否かを確認するためのメッセージを表示部８６に表示し、自動で位置合わせを行ってもよいと確認ができた場合
にのみ、自動で位置合わせを行ってもよい。

上記のように、第２変形例では、表示制御部８２４は、位置合わせ用カメラ５０で撮影されたテスト試料に形成されたイオンビームの照射痕Ｔの観察画像Ｉ２を取得する処理と、観察画像Ｉ２からイオンビームの位置の情報およびイオンビームの大きさの情報を取得する処理と、位置の情報および大きさの情報に基づいて表示部８６にイオンビームの照射位置と照射範囲を示す画像Ｉ９を表示する処理と、を行う。そのため、試料の目標加工位置をイオンビームの照射位置に合わせるときには、画像Ｉ９を目印として位置合わせを行うことができる。したがって、容易に、加工目標位置をイオンビームの照射位置に合わせることができる。

なお、目標加工位置をイオンビームの照射位置に合わせるときには、表示部８６に表示される表示画像Ｉ４の一部を拡大して表示することができる。これにより、目標加工位置を正確に確認できる。表示画像Ｉ４の一部を拡大して表示する場合であっても、拡大された表示画像Ｉ４上には画像Ｉ９が重ねて表示されるため、イオンビームの照射位置を容易に確認できる。

４．２．２． 位置合わせ工程Ｓ１１４
表示制御部８２４は、図１９に示すように、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報に基づいて、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出して、表示画像Ｉ４を表示部８６に表示させる。表示制御部８２４は、例えば、照射痕Ｔが表示画像Ｉ４の視野の中心に位置するように、観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出して、表示画像Ｉ４を表示部８６に表示させる。

このように、表示制御部８２４は、イオンビームの照射痕Ｔの位置の情報を取得する処理と、照射痕Ｔの位置の情報に基づいて観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出す位置を決定し、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせる処理と、を行う。そのため、試料加工装置１００では、自動で、イオンビームの照射位置と表示視野４の位置を合わせることができる。

４．２．３． 記憶工程Ｓ１１６
表示制御部８２４は、観察画像Ｉ２上における表示画像Ｉ４を切り出す位置の情報を記憶部８８に記憶させる。また、表示制御部８２４は、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報を、記憶部８８に記憶させる。

４．２．４． 効果
第２変形例では、表示制御部８２４は、試料に形成されたイオンビームの照射痕Ｔの位置の情報を取得する処理と、照射痕Ｔの位置の情報に基づいて観察画像Ｉ２から表示画像Ｉ４を切り出して、イオンビームの照射位置と表示画像Ｉ４の視野の位置を合わせる処理と、を行う。そのため、第２変形例では、自動で、イオンビームの照射位置と表示画像Ｉ４の視野の位置を合わせることができる。

第２変形例では、表示制御部８２４は、照射痕Ｔの大きさの情報を取得する処理と、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報に基づいてイオンビームの照射位置と照射範囲を示す画像Ｉ９を表示部８６に表示させる処理と、を行う。そのため、第２変形例では、試料の目標加工位置をイオンビームの照射位置に合わせるときには、画像Ｉ９を目印として位置合わせを行うことができる。したがって、容易に、加工目標位置をイオンビームの照射位置に合わせることができる。

４．３． 第３変形例
試料加工装置１００では、イオン源１０に設定されるイオンビームの照射条件によって、イオンビームの照射範囲（径）や照射位置が変わる。イオンビームの照射条件は、例えば、イオンを加速するための加速電圧の条件を含む。加速電圧が高いほど、イオンビームの径が小さくなる。また、イオンビームの条件は、例えば、イオンビームを集束させる電極に印加される電圧の条件を含む。当該電極に印加される電圧を変更することで、イオンビームの径を変更できる。

このように、イオンビームの位置およびイオンビームの照射範囲は、イオンビームの照射条件によって変わる。そのため、上述した「４．２．１． 記憶工程Ｓ１１６」において、記憶部８８には、イオンビームの照射条件ごとに、照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報が記憶される。これにより、表示制御部８２４は、イオンビームの照射条件に合わせて、画像Ｉ９を表示できる。

例えば、イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせる場合に、イオン源１０に対してイオンビームの照射条件を設定すると、表示制御部８２４は、記憶部８８から設定されたイオンビームの照射条件に対応する照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報を読み出し、当該照射痕Ｔの位置の情報および照射痕Ｔの大きさの情報に基づいて画像Ｉ９を表示部８６に表示させる。

この結果、画像Ｉ９の位置に、目標加工位置を合わせれば、イオンビームの照射位置に目標加工位置を合わせることができる。したがって、容易に、イオンビームの照射位置に目標加工位置を合わせることができる。

４．４． 第４変形例
上述した実施形態では、試料加工装置が断面試料を作製するためのクロスセクションポリッシャ（登録商標）である場合について説明したが、試料加工装置は薄膜試料を作製するためのイオンスライサ（登録商標）であってもよい。イオンスライサ（登録商標）は、イオンビームを遮蔽するためのシールドベルトを備えており、シールドベルトでイオンビームを遮蔽することで試料を薄片化できる。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、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である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…イオン源、２０…試料ステージ引出機構、３０…試料ステージ、３２…Ｘ移動機構、３４…Ｙ移動機構、４０…スイング機構、５０…位置合わせ用カメラ、５２…カメラ傾倒機構、６０…加工観察用カメラ、７０…試料室チャンバー、７２…試料室、７４…観察窓、８０…画像処理装置、８２…処理部、８４…操作部、８６…表示部、８８…記憶部、１００…試料加工装置、８２０…位置合わせ用画像取得部、８２２…加工用画像取得部、８２４…表示制御部

Claims (14)

1. 試料にイオンビームを照射するイオン源と、試料をスイングさせるスイング機構と、イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラと、前記位置合わせ用カメラで取得された画像を表示する表示部と、を含む、試料加工装置の調整方法であって、
   前記スイング機構のスイング軸に対して前記位置合わせ用カメラの位置が固定された状態で、試料に形成されたイオンビームの照射痕を、前記位置合わせ用カメラで観察し観察画像を取得する工程と、
   前記照射痕の位置に基づいて前記観察画像から前記表示部に表示される表示画像を切り出すことによって、前記イオンビームの照射位置と前記表示画像の視野の位置を合わせる工程と、
   を含む、試料加工装置の調整方法。
2. 請求項１において、
   前記イオンビームの照射位置と前記表示画像の視野の位置を合わせる工程では、前記イオンビームの照射位置が前記表示画像の視野の中心に位置するように、前記観察画像から前記表示画像を切り出す、試料加工装置の調整方法。
3. 請求項１または２において、
   前記位置合わせ用カメラは、前記観察画像の視野の中心を前記スイング軸が通るように固定される、試料加工装置の調整方法。
4. 請求項３において、
   前記表示部に、前記スイング軸を示す画像を、前記表示画像に重ねて表示する、試料加工装置の調整方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記表示部に、前記スイング軸と前記イオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を、前記表示画像に重ねて表示する、試料加工装置の調整方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記表示部に、前記イオンビームの照射位置と照射範囲を示す画像を、前記表示画像に重ねて表示する、試料加工装置の調整方法。
7. 試料にイオンビームを照射するイオン源と、
   試料をスイングさせるスイング機構と、
   イオンビームの照射位置に試料の目標加工位置を合わせるための位置合わせ用カメラと、
   前記位置合わせ用カメラで取得された画像を表示する表示部と、
   前記位置合わせ用カメラの観察画像から表示画像を切り出して、前記表示部に表示させる表示制御部と、
   を含み、
   前記表示制御部は、前記観察画像から前記表示画像を切り出す位置を変更することによって、前記表示画像の視野を変更する、試料加工装置。
8. 請求項７において、
   前記表示画像の視野を変更する操作を受け付ける操作部を含み、
   前記表示制御部は、前記操作部からの操作情報に基づいて前記観察画像から前記表示画像を切り出す位置を変更することによって、前記表示画像の視野を変更する、試料加工装
   置。
9. 請求項７において、
   前記表示制御部は、
   試料に形成されたイオンビームの照射痕の位置の情報を取得する処理と、
   前記照射痕の位置の情報に基づいて前記観察画像から前記表示画像を切り出して、前記イオンビームの照射位置と前記表示画像の視野の位置を合わせる処理と、
   を行う、試料加工装置。
10. 請求項９において、
    前記表示制御部は、
    前記照射痕の大きさの情報を取得する処理と、
    前記照射痕の位置の情報および前記照射痕の大きさの情報に基づいて、前記イオンビームの照射位置と照射範囲を示す画像を前記表示部に表示させる処理と、
    を行う、試料加工装置。
11. 請求項１０において、
    前記イオン源におけるイオンビームの照射条件ごとに、前記照射痕の位置の情報および前記照射痕の大きさの情報が記憶された記憶部を含む、試料加工装置。
12. 請求項７ないし１１のいずれか１項において、
    前記表示制御部は、前記スイング機構のスイング軸を示す画像を、前記表示画像に重ねて前記表示部に表示させる、試料加工装置。
13. 請求項７ないし１２のいずれか１項において、
    前記表示制御部は、前記スイング機構のスイング軸と前記イオンビームの照射位置との間の距離が許容範囲を超える範囲を示す画像を、前記表示画像に重ねて前記表示部に表示させる、試料加工装置。
14. 請求項７ないし１３のいずれか１項において、
    前記位置合わせ用カメラは、試料を観察可能な状態に配置可能であり、
    前記位置合わせ用カメラが試料を観察可能な状態に配置されたときに、前記位置合わせ用カメラは、前記観察画像の視野の中心を前記スイング機構のスイング軸が通るように固定される、試料加工装置。

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