JP7202642B2 - 荷電粒子ビーム装置、及び制御方法 - Google Patents

荷電粒子ビーム装置、及び制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、荷電粒子ビーム装置、及び制御方法に関する。
薄片試料の作成においては、集束イオンビーム（ＦＩＢ：Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）によって、試料の表面を加工し断面を形成し、断面の形成過程を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）またはＦＩＢによって観察する。作業者は、ＳＥＭによるスキャン画像を観察し、試料の断面に特定の構造が現れたことや、試料が適切な厚さになったことなどを検知して、ＦＩＢによる加工を終了する。
作業者が特定の構造が現れたことを検知するためには、低速スキャンによるノイズの低減や、高分解能なレンズモードの使用などによって、解像度の高い画像を取得する必要がある。
従来、光学条件を選択したのち、試料を観察しながら、加工条件を算出する集束イオンビーム装置が知られている（特許文献１）。従来技術に係る集束イオンビーム装置においては、作業者による入力データ（加工領域の大きさや、深さ、試料種類、ドーズ量）が入力されると、光学条件が選択され、選択された光学条件に応じて集束ビームの試料上での加工条件が自動的に算出される。従来技術に係る集束イオンビーム装置においても、作業者が適切な入力データを入力しようとすれば、試料の断面に特定の構造が現れたことを検知することが必要とされる。
特開２００６－３１３７０４号公報
しかしながら、作業者が特定の構造が現れたことを検知することには、作業者が特定の構造を判断できる程度に熟練している必要があり、また、試料の画像を確認する作業には手間がかかる。そのため、ＦＩＢなどの荷電粒子ビーム装置において、加工を自動化することが求められている。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、加工を自動化できる荷電粒子ビーム装置、及び制御方法を提供する。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る荷電粒子ビーム装置は、前記試料の断面が走査型電子顕微鏡によって観察されて得られるＳＥＭ画像である加工断面画像と、予め登録された前記加工断面画像である判定基準画像との一致の程度を示す一致度が所定の値以上であるか否かを判定する画像一致度判定部と、前記画像一致度判定部の判定結果に応じて所定の処理を行う判定後処理部とを備える。
上記（１）に記載の態様に係る荷電粒子ビーム装置では、判定基準画像を予め登録すれば以降は、加工終端に現れる特定の構造を自動で検知できるため、加工を自動化できる。
（２）上記（１）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記画像一致度判定部が判定を行う前の期間において、前記加工断面画像に基づいて前記断面に特定の構造が現れているか否かを判定する登録画像判定部と、前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定部が判定する場合、前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録する画像登録部とをさらに備える。
上記（２）に記載の態様に係る荷電粒子ビーム装置では、試料の加工途中において特定の構造が現れたと判定された加工断面画像が判定基準画像として登録されるため、加工断面画像と、判定基準画像とが一致するかを判定する処理の精度を、判定基準画像として加工対象である試料以外の試料を用いて加工終端に現れる特定の周期構造が撮像された所定のＳＥＭ画像を用いた場合に比べて高くすることができる。
（３）上記（２）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記登録画像判定部は、前記加工断面画像として、前記期間において第１モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって観察されて得られる前記ＳＥＭ画像を判定に用い、前記画像登録部は、前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定部が判定する場合、前記第１モードよりも解像度が低い第２モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって当該断面が観察されて得られる前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録し、前記画像一致度判定部は、前記加工断面画像として、前記第２モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって観察されて得られる前記ＳＥＭ画像を判定に用いる。
上記（３）に記載の態様に係る荷電粒子ビーム装置では、通常の解像度である第１モードよりも解像度が低い第２モードを用いて加工終端に現れる特定の構造が現れているか否かを判定するため、加工時間を短縮することができる。
ここで解像度の高い画像を取得するには、通常の解像度の画像を取得するよりも時間がかかり、加工時間が長くなってしまう。例えば、低速スキャンでは、通常のスキャンに比べてスキャン時間がかかる。また、高分解能なレンズモードを用いた場合は、通常のレンズモードとの切り替えに時間がかかる。
（４）上記（２）また（３）に記載の荷電粒子ビーム装置では、前記判定基準画像とは、複数の前記加工断面画像であり、前記画像登録部は、前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定部が判定する毎に前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録する。
上記（４）に記載の態様に係る荷電粒子ビーム装置では、判定基準画像が１枚の加工断面画像である場合に比べて、加工断面画像と、判定基準画像とが一致するかを判定する処理の精度を高めることができる。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置では、前記判定基準画像とは、特定の構造が撮像されたＳＥＭ画像であり、前記所定の処理とは、所定の分析を行う処理である。
上記（５）に記載の態様に係る荷電粒子ビーム装置では、特定の構造が現れている試料Ｓの断面に対して所定の分析を行う処理を行うことができる。
（６）本発明の一態様に係る制御方法は、試料に向けて荷電粒子ビームを照射することによって当該試料を加工する荷電粒子ビーム装置における制御方法おいて、前記試料の断面が走査型電子顕微鏡によって観察されて得られるＳＥＭ画像である加工断面画像と、予め登録された前記加工断面画像である判定基準画像との一致の程度を示す一致度が所定の値以上であるか否かを判定する画像一致度判定過程と、前記画像一致度判定過程の判定結果に応じて所定の処理を行う判定後処理過程とを有する。
本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、加工を自動化することができる。また、本発明の荷電粒子ビーム装置によれば、加工時間を短縮することができる。
本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御部の構成の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る薄片試料作製処理の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る荷電粒子ビーム装置について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０の構成の一例を示す図である。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓに向けて荷電粒子ビームを照射することによって試料Ｓを加工する装置である。
荷電粒子ビーム装置１０は、試料室１１と、ステージ１２と、駆動機構１３と、集束イオンビーム鏡筒１４と、電子ビーム鏡筒１５と、検出器１６と、ガス供給部１７と、表示装置２０と、制御部２１と、入力デバイス２２とを備える。
試料室１１は、試料Ｓが配置される空間であり、内部を真空状態に維持可能である。ステージ１２は、試料室１１の内部において試料Ｓを固定する。
駆動機構１３は、ステージ１２を駆動する。駆動機構１３は、ステージ１２に接続された状態で試料室１１の内部に収容されており、制御部２１から出力される制御信号に応じてステージ１２を所定軸に対して変位させる。駆動機構１３は、水平面に平行かつ互いに直交するＸ軸及びＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸に直交する鉛直方向のＺ軸とに沿って平行にステージ１２を移動させる移動機構１３ａを備えている。駆動機構１３は、ステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに回転させるチルト機構１３ｂと、ステージ１２をＺ軸周りに回転させる回転機構１３ｃと、を備えている。
集束イオンビーム鏡筒１４は、試料室１１の内部における所定の照射領域（つまり走査範囲）内の照射対象に集束イオンビーム（ＦＩＢ）を照射する。
集束イオンビーム鏡筒１４は、試料室１１の内部においてビーム出射部（不図示）を、照射領域内のステージ１２の鉛直方向上方の位置でステージ１２に臨ませるとともに、光軸を鉛直方向に平行にして、試料室１１に固定されている。これによって、集束イオンビーム鏡筒１４は、ステージ１２に固定された試料Ｓなどの照射対象に鉛直方向上方から下方に向かい集束イオンビームを照射可能である。ここで、集束イオンビーム鏡筒１４は、光軸を鉛直方向に対して傾斜した方向に平行にして、試料室１１に固定されてもよい。
集束イオンビーム鏡筒１４は、イオンを発生させるイオン源１４ａと、イオン源１４ａから引き出されたイオンを集束及び偏向させるイオン光学系１４ｂと、を備えている。イオン源１４ａは、液体金属イオン源、プラズマイオン源またはガス電界電離イオン源等のイオン源である。イオン源１４ａ及びイオン光学系１４ｂは、制御部２１から出力される制御信号に応じて制御され、集束イオンビームの照射位置及び照射条件などが制御部２１によって制御される。イオン光学系１４ｂは、例えば、コンデンサレンズなどの第１静電レンズと、静電偏向器と、対物レンズなどの第２静電レンズと、などを備えている。
電子ビーム鏡筒１５は、試料室１１の内部における所定の照射領域内の照射対象に電子ビーム（ＥＢ）を照射する。電子ビーム鏡筒１５は、電子ビーム鏡筒１５内部に電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（反射電子）を検出する二次荷電粒子検出器（不図示）を備える。
電子ビーム鏡筒１５は、電子を発生させる電子源１５ａと、電子源１５ａから射出された電子を集束及び偏向させる電子光学系１５ｂとを備える。電子源１５ａ及び電子光学系１５ｂは、制御部２１から出力される制御信号に応じて制御され、電子ビームの照射位置及び照射条件などが制御部２１によって制御される。電子光学系１５ｂは、例えば、電磁レンズや偏向器などを備えている。
検出器１６は、集束イオンビームまたは電子ビームの照射によって照射対象から発生する二次荷電粒子（二次電子及び二次イオンなど）Ｒを検出する。ガス供給部１７は、照射対象の表面にガスＧａを供給する。
電子ビーム鏡筒１５及び検出器１６は、走査型電子顕微鏡３０を構成する。
荷電粒子ビーム装置１０は、照射対象の表面に集束イオンビームを走査しながら照射することによって、スパッタリングによる各種の加工（エッチング加工など）と、デポジション膜の形成とを実行する。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓに走査型電子顕微鏡３０などによる断面観察用の断面を形成する加工と、試料Ｓから透過型電子顕微鏡による透過観察用の試料片（例えば、薄片試料、針状試料など）を形成する加工となどを実行する。荷電粒子ビーム装置１０は、試料Ｓなどの照射対象の表面に集束イオンビームまたは電子ビームを走査しながら照射することによって、照射対象の表面の観察を実行する。
表示装置２０は、検出器１６または電子ビーム鏡筒１５内部の検出器によって検出された二次荷電粒子に基づく画像データなどを表示する。
入力デバイス２２は、荷電粒子ビーム装置１０の作業者からの各種の操作を受け付ける。入力デバイス２２は、一例として、作業者の入力操作に応じた信号を出力するマウス及びキーボードである。
制御部２１は、試料Ｓの断面が走査型電子顕微鏡３０によって観察されて得られるＳＥＭ画像である加工断面画像ＳＩに基づいて、集束イオンビーム鏡筒１４、電子ビーム鏡筒１５、及び駆動機構１３を制御する。また、制御部２１は、入力デバイス２２からの操作に基づいて集束イオンビーム鏡筒１４、電子ビーム鏡筒１５、及び駆動機構１３を制御する。
制御部２１は、一例として、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）である。
ここで図２を参照し、制御部２１の構成について説明する。図２は、本実施形態に係る制御部２１の構成の一例を示す図である。制御部２１は、試料室１１の外部に配置され、電子ビーム鏡筒１５と、集束イオンビーム鏡筒１４と、駆動機構１３と、検出器１６と、表示装置２０と、入力デバイス２２とが接続されている。
制御部２１は、入力デバイス２２から出力される操作信号ＯＳまたは予め設定された自動運転制御処理によって生成される信号などによって、荷電粒子ビーム装置１０の動作を統合的に制御する。
制御部２１は、ＳＥＭ制御部２１０と、ＦＩＢ制御部２２０と、駆動機構制御部２３０と、画像生成部２７０と、処理制御部２４０と、画像一致度判定部２５０と、記憶部２６０とを備える。ＳＥＭ制御部２１０と、ＦＩＢ制御部２２０と、駆動機構制御部２３０と、画像生成部２７０と、処理制御部２４０と、画像一致度判定部２５０は、制御部２１のＣＰＵが読み込んで処理を実行することにより実現されるモジュールである。
ＳＥＭ制御部２１０は、電子ビーム鏡筒１５にＳＥＭ制御信号ＳＳを出力することによって、電子ビーム鏡筒１５を制御する。ＳＥＭ制御信号ＳＳは、一例として、走査型電子顕微鏡３０の観察モードＭを切り替えるための信号である。観察モードＭには、第１モードＭ１と、第１モードＭ１よりも解像度が低い第２モードＭ２とがある。
本実施形態では、観察モードＭは、一例として、スキャン速度に対応する。第１モードＭ１は、通常の速度よりも低速な速度においてスキャンが行われるモードである。第２モードＭ２は、通常の速度においてスキャンが行われるモードである。第１モードＭ１では、第２モードＭ２よりも低速な速度においてスキャンが行われるため、第２モードＭ２に比べて高い解像度のＳＥＭ画像が得られる。
なお、観察モードＭは、電子光学系１５ｂの光学条件を示すレンズモードに対応してもよい。観察モードＭがレンズモードに対応する場合、第１モードＭ１は、通常モードに比べて高い解像度を有する高解像度モードである。第２モードＭ２は、高解像度モードに比べて低い解像度を有する通常モードである。
ＦＩＢ制御部２２０は、集束イオンビーム鏡筒１４にＦＩＢ制御信号ＦＳを出力することによって、集束イオンビーム鏡筒１４を制御する。ＦＩＢ制御信号ＦＳは、一例として、集束イオンビームの照射位置及び照射条件などを設定するための信号である。
駆動機構制御部２３０は、駆動機構１３に駆動制御信号ＭＳを出力することによって、駆動機構１３を制御する。駆動制御信号ＭＳは、ステージ１２を所定軸に対して変位させるための信号である。
画像生成部２７０は、検出器１６から供給される検出データＤを取得する。検出データＤとは、荷電粒子ビームの照射位置を走査しながら検出器１６によって検出される二次荷電粒子の検出量を示すデータである。
画像生成部２７０は、検出データＤに基づいて、二次荷電粒子の検出量を照射位置に対応付けた輝度信号に変換して、二次荷電粒子の検出量の２次元位置分布によって試料Ｓの断面の形状を示す画像データを生成する。画像データには、加工断面画像ＳＩが含まれる。画像生成部２７０は、加工断面画像ＳＩを表示装置２０に表示させる。
画像生成部２７０は、生成した各画像データとともに、各画像データの拡大、縮小、移動、及び回転などの操作を実行するための画面を、表示装置２０に表示させる。また、画像生成部２７０は、加工設定などの各種の設定を行なうための画面を、表示装置２０に表示させる。
処理制御部２４０は、加工断面画像ＳＩに基づく処理を実行する。処理制御部２４０は、登録画像判定部２４１と、画像登録部２４２と、判定後処理部２４３とを備える。
登録画像判定部２４１は、加工断面画像ＳＩに基づいて試料Ｓの断面に特定の構造が現れているか否かを判定する。ここで特定の構造とは、一例として、加工終端を特徴づける構造である。
画像登録部２４２は、試料Ｓの断面に特定の構造が現れていると登録画像判定部２４１が判定した加工断面画像ＳＩを判定基準画像ＣＩとして登録する。ここで画像登録部２４２は、加工断面画像ＳＩを判定基準画像ＣＩとして記憶部２６０に記憶させることにより、加工断面画像ＳＩを登録する。
判定後処理部２４３は、画像一致度判定部２５０の判定結果に応じて所定の処理を行う。ここで所定の処理とは、一例として、試料Ｓの加工を終了する処理である。
画像一致度判定部２５０は、加工断面画像ＳＩと、予め登録された加工断面画像ＳＩである判定基準画像ＣＩとの一致の程度を示す一致度が所定の値以上であるか否かを判定する。なお、所定の値は任意に設定されてもよい。
記憶部２６０は、判定基準画像ＣＩを記憶する。記憶部２６０は、一例として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリ等などの記憶装置である。なお、記憶部２６０は、荷電粒子ビーム装置１０の外部に備えられてもよい。記憶部２６０が荷電粒子ビーム装置１０の外部に備えられる場合、例えば、記憶部２６０は、制御部２１が通信を行うクラウドサーバーとして備えられる。
また、処理制御部２４０と、画像一致度判定部２５０との少なくとも一方が、荷電粒子ビーム装置１０の外部に備えられてもよい。処理制御部２４０と、画像一致度判定部２５０とが荷電粒子ビーム装置１０の外部に備えられる場合、処理制御部２４０と、画像一致度判定部２５０はそれぞれ、例えば、制御部２１とは別のＰＣにインストールされたアプリケーションや、クラウドサーバーに備えらえるアプリケーションとして実現される。
次に図３を参照し、荷電粒子ビーム装置１０が試料Ｓから薄片試料を作製する過程について説明する。図３は、本実施形態に係る薄片試料作製処理の一例を示す図である。
ステップＳ１０：ＦＩＢ制御部２２０は、試料Ｓの表面を加工し、試料Ｓの断面を作製する。ここでＦＩＢ制御部２２０は、集束イオンビーム鏡筒１４にＦＩＢ制御信号ＦＳを出力することによって、集束イオンビーム鏡筒１４に集束イオンビームを試料Ｓに照射させる。
ステップＳ２０：ＳＥＭ制御部２１０は、観察モードＭを第１モードＭ１に設定する。観察モードＭが第１モードＭ１に設定されることにより、スキャン速度は低速に設定される。
ステップＳ３０：登録画像判定部２４１は、画像生成部２７０によって生成される加工断面画像ＳＩ１を取得する。ここで加工断面画像ＳＩ１は、第１モードＭ１において走査型電子顕微鏡３０によって試料Ｓの断面が観察された結果に基づくＳＥＭ画像である。
ステップＳ４０：登録画像判定部２４１は、ステップＳ３０において取得する加工断面画像ＳＩ１に特定の構造が現れているか否かを判定する。登録画像判定部２４１が加工断面画像ＳＩ１に特定の構造が現れていると判定する場合（ステップＳ４０；ＹＥＳ）、制御部２１はステップＳ５０の処理を実行する。一方、登録画像判定部２４１が加工断面画像ＳＩ１に特定の構造が現れていないと判定する場合（ステップＳ４０；ＮＯ）、制御部２１は再びステップＳ１０の処理を実行する。
ここでステップＳ４０は、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間に該当する。つまり、登録画像判定部２４１は、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間において、加工断面画像ＳＩ１に基づいて試料Ｓの断面に特定の構造が現れているか否かを判定する。
また、加工断面画像ＳＩ１とは、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間において第１モードＭ１を用いて走査型電子顕微鏡３０によって観察されて得られるＳＥＭ画像である。つまり、登録画像判定部２４１は、加工断面画像ＳＩとして、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間において第１モードＭ１を用いて走査型電子顕微鏡３０によって観察されて得られるＳＥＭ画像を判定に用いる。
ステップＳ５０：ＦＩＢ制御部２２０は、加工を停止する。
ステップＳ６０：ＳＥＭ制御部２１０は、観察モードＭを第２モードＭ２に設定する。観察モードＭが第２モードＭ２に設定されることにより、スキャン速度は通常の速度に設定される。
ステップＳ７０：登録画像判定部２４１は、画像生成部２７０によって生成される加工断面画像ＳＩ２を取得する。ここで加工断面画像ＳＩ２は、試料Ｓの断面が第２モードＭ２において観察された結果に基づくＳＥＭ画像である。
ステップＳ８０：画像登録部２４２は、加工断面画像ＳＩ２を判定基準画像ＣＩとして登録する。ここで画像登録部２４２は、加工断面画像ＳＩ２を判定基準画像ＣＩとして記憶部２６０に記憶させる。
ここでステップＳ８０は、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間に該当する。つまり、画像登録部２４２は、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間において試料Ｓの断面に特定の構造が現れていると登録画像判定部２４１が判定する場合、加工断面画像ＳＩ２を判定基準画像ＣＩとして登録する。
また、加工断面画像ＳＩ２とは、第１モードＭ１よりも解像度が低い第２モードＭ２を用いて走査型電子顕微鏡３０によって試料Ｓの断面が観察されて得られる加工断面画像ＳＩである。つまり、画像登録部２４２は、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間において試料Ｓの断面に特定の構造が現れていると登録画像判定部２４１が判定する場合、第１モードＭ１よりも解像度が低い第２モードＭ２を用いて走査型電子顕微鏡３０によって当該断面が観察されて得られる加工断面画像ＳＩ２を判定基準画像ＣＩとして登録する。
ステップＳ９０：ＦＩＢ制御部２２０は、試料Ｓの断面を作製する。ここでＦＩＢ制御部２２０は、集束イオンビーム鏡筒１４にＦＩＢ制御信号ＦＳを出力することによって、集束イオンビーム鏡筒１４に集束イオンビームを試料Ｓに照射させる。
ステップＳ１００：登録画像判定部２４１は、画像生成部２７０によって生成される加工断面画像ＳＩ２を取得する。ここで加工断面画像ＳＩ２は、第２モードＭ２において走査型電子顕微鏡３０によって試料Ｓの断面が観察された結果に基づくＳＥＭ画像である。
ステップＳ１１０：画像一致度判定部２５０は、加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが一致するかを判定する。ここで画像一致度判定部２５０は、加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとの一致の程度を示す一致度が所定の値以上である場合に、加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが一致すると判定する。
画像一致度判定部２５０は、画像の一致度を判定する公知のアリゴリズムを用いて判定を行う。
ここで加工断面画像ＳＩ２とは、第２モードＭ２を用いて走査型電子顕微鏡３０によって観察されて得られるＳＥＭ画像である。つまり、画像一致度判定部２５０は、加工断面画像ＳＩ２として、第２モードＭ２を用いて走査型電子顕微鏡３０によって観察されて得られるＳＥＭ画像を判定に用いる。
画像一致度判定部２５０が、加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが一致すると判定する場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、制御部２１はステップＳ１２０の処理を実行する。一方、画像一致度判定部２５０が、加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが一致していないと判定する場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、制御部２１はステップＳ９０の処理を再び実行する。
ステップＳ１２０：判定後処理部２４３は、判定後処理を行う。判定後処理部２４３は、判定後処理として、一例としてＦＩＢ制御部２２０に試料Ｓの加工を終了させる。
その後、制御部２１は薄片試料作製処理を終了する。
なお、判定後処理部２４３は、判定後処理として所定の回数だけ加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが所定の回数だけ一致すると判定されるまで加工を継続する処理を行ってもよい。その場合、判定後処理部２４３は、ステップＳ１１０において所定の回数だけ一致すると判定されるまで、ステップＳ９０、ステップＳ１００、及びステップＳ１１０の処理を制御部２１に繰り返させる。
また、判定後処理部２４３は、判定後処理として分析処理を行ってもよい。分析処理とは、試料Ｓに対して行われる所定の分析であり、例えば、ＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）分析である。判定基準画像ＣＩとは、ステップＳ４０において試料Ｓの断面に特定の構造が現れた場合に登録された加工断面画像ＳＩであり、ステップＳ１１０において加工断面画像ＳＩと判定基準画像ＣＩとが一致する場合に判定後処理は実行されるため、分析処理は特定の構造が現れている試料Ｓの断面に対して行うことができる。
つまり、判定基準画像ＣＩとは、特定の構造が撮像されたＳＥＭ画像であり、判定後処理とは、所定の分析を行う処理である。
なお、図３に示す薄片試料作製処理では、観察モードＭとしてスキャン速度が設定される場合について説明したが、これに限らない。観察モードＭとしてレンズモードが設定されてもよい。
また、観察モードＭとして電子ビーム鏡筒１５の電子光学系１５ｂの倍率が設定されてもよい。観察モードＭとして電子光学系１５ｂの倍率が設定される場合、第１モードＭ１は、高倍率に対応する。第２モードＭ２は、低倍率に対応する。電子光学系１５ｂの倍率によって加工時間は変化しないが、第２モードＭ２である低倍率において試料Ｓが観察されることによって、ＥＢが照射されることに伴う試料Ｓへのダメージが軽減される。
なお、本実施形態では、判定基準画像ＣＩとして１枚の加工断面画像ＳＩが登録される場合について説明したが、これに限らない。判定基準画像ＣＩは、複数の加工断面画像ＳＩであってもよい。
判定基準画像ＣＩが複数の加工断面画像ＳＩである場合、図３に示す薄片試料作製処理において制御部２１は、ステップＳ１０～Ｓ４０の処理を、特定の構造が現れている加工断面画像ＳＩが所定の数だけ得られるまで繰り返す。ここで画像登録部２４２は、画像一致度判定部２５０が判定を行う前の期間において試料Ｓの断面に特定の構造が現れていると登録画像判定部２４１が判定する毎に加工断面画像ＳＩ１を判定基準画像ＣＩとして登録する。
判定基準画像ＣＩが複数の加工断面画像ＳＩである場合、判定基準画像ＣＩが１枚の加工断面画像ＳＩである場合に比べて、ステップＳ１１０における加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが一致するかを判定する処理の精度を高めることができる。
なお、試料Ｓには周期構造があり、画像一致度判定部２５０が加工断面画像ＳＩ２と、判定基準画像ＣＩとが一致すると判定した回数を数えることによって、加工途中の試料Ｓの厚さを算出することができる。制御部２１は、図３のステップＳ１１０において、試料Ｓの厚さを算出し、試料Ｓが適切な厚さになったこと判定された場合に、ステップＳ１２０を実行してもよい。
なお、判定基準画像ＣＩとして、加工終端に現れる特定の構造が撮像された所定のＳＥＭ画像が加工開始前に予め記憶部２６０に記憶されていてもよい。判定基準画像ＣＩが加工開始前に予め記憶部２６０に記憶される場合、制御部２１の構成から、登録画像判定部２４１及び画像登録部２４２が省略されてもよい。
以上に説明したように、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０では、判定基準画像ＣＩを一度登録すれば以降は、加工終端に現れる特定の構造を自動で検知できるため、加工を自動化できる。
また、本実施形態に係る荷電粒子ビーム装置１０では、通常の解像度である第１モードＭ１よりも解像度が低い第２モードＭ２を用いて加工終端に現れる特定の構造が現れているか否かを判定するため、加工時間を短縮することができる。
なお、上述した実施形態における荷電粒子ビーム装置１０の制御部２１の一部、例えば、処理制御部２４０、及び画像一致度判定部２５０をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、荷電粒子ビーム装置１０に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における制御部２１の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。制御部２１の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
１０…荷電粒子ビーム装置、３０…走査型電子顕微鏡、２１…制御部、２４０…処理制御部、２４１…登録画像判定部、２４２…画像登録部、２４３…判定後処理部、２５０…画像一致度判定部、ＳＩ、ＳＩ１、ＳＩ２…加工断面画像、ＣＩ…判定基準画像

Claims (4)

  1. 試料に向けて荷電粒子ビームを照射することによって当該試料を加工する荷電粒子ビーム装置であって、
    前記試料の断面が走査型電子顕微鏡によって観察されて得られるＳＥＭ画像である加工断面画像と、予め登録された前記加工断面画像である判定基準画像との一致の程度を示す一致度が所定の値以上であるか否かを判定する画像一致度判定部と、
    前記画像一致度判定部の判定結果に応じて所定の処理を行う判定後処理部と、
    前記画像一致度判定部が判定を行う前の期間において、前記加工断面画像に基づいて前記断面に特定の構造が現れているか否かを判定する登録画像判定部と、
    前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定部が判定する場合、前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録する画像登録部と、
    を備え、
    前記登録画像判定部は、前記加工断面画像として、前記期間において第１モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって観察されて得られる前記ＳＥＭ画像を判定に用い、
    前記画像登録部は、前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定部が判定する場合、前記第１モードよりも解像度が低い第２モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって当該断面が観察されて得られる前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録し、
    前記画像一致度判定部は、前記加工断面画像として、前記第２モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって観察されて得られる前記ＳＥＭ画像を判定に用いる
    荷電粒子ビーム装置。
  2. 前記判定基準画像とは、複数の前記加工断面画像であり、
    前記画像登録部は、前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定部が判定する毎に前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録する
    請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
  3. 前記判定基準画像とは、特定の構造が撮像されたＳＥＭ画像であり、
    前記所定の処理とは、所定の分析を行う処理である
    請求項１または請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
  4. 試料に向けて荷電粒子ビームを照射することによって当該試料を加工する荷電粒子ビーム装置における制御方法おいて、
    前記試料の断面が走査型電子顕微鏡によって観察されて得られるＳＥＭ画像である加工断面画像と、予め登録された前記加工断面画像である判定基準画像との一致の程度を示す一致度が所定の値以上であるか否かを判定する画像一致度判定過程と、
    前記画像一致度判定過程の判定結果に応じて所定の処理を行う判定後処理過程と、
    前記画像一致度判定過程が判定を行う前の期間において、前記加工断面画像に基づいて前記断面に特定の構造が現れているか否かを判定する登録画像判定過程と、
    前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定過程が判定する場合、前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録する画像登録過程と、
    を有し、
    前記登録画像判定過程は、前記加工断面画像として、前記期間において第１モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって観察されて得られる前記ＳＥＭ画像を判定に用い、
    前記画像登録過程は、前記期間において前記断面に前記特定の構造が現れていると前記登録画像判定過程が判定する場合、前記第１モードよりも解像度が低い第２モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって当該断面が観察されて得られる前記加工断面画像を前記判定基準画像として登録し、
    前記画像一致度判定過程は、前記加工断面画像として、前記第２モードを用いて前記走査型電子顕微鏡によって観察されて得られる前記ＳＥＭ画像を判定に用いる
    制御方法。
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