JP7407772B2 - 試料加工装置および試料加工方法 - Google Patents
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Description
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ステージと、
前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、
前記試料を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された前記試料の画像が表示される表示部と、
前記照明系および前記カメラを制御して、前記イオン源の制御に用いられる加工制御用画像、および前記表示部に表示される表示用画像を取得する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記加工制御用画像を取得する処理と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する処理と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得する処理と、
前記表示用画像を前記表示部に表示させる処理と、
を行い、
前記処理部は、
前記加工制御用画像を取得する処理を繰り返し、
繰り返し取得された前記加工制御用画像において変化の大きい領域を検出し、
検出された前記変化の大きい領域の位置に対応する前記表示用画像の領域を拡大して、
前記表示部に表示させる。
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して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ステージと、
前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、
前記試料を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された前記試料の画像が表示される表示部と、
前記照明系および前記カメラを制御して、前記イオン源の制御に用いられる加工制御用画像、および前記表示部に表示される表示用画像を取得する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記加工制御用画像を取得する処理と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する処理と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得する処理と、
前記表示用画像を前記表示部に表示させる処理と、
を行い、
前記照明系は、前記試料を同軸落射照明する同軸落射照明装置を含み、
前記試料ステージは、前記同軸落射照明装置の光軸に対して直交する軸を傾斜軸として、前記試料を傾斜させ、
前記処理部は、
第1傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度とは異なる第2傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度で撮影された前記表示用画像および前記第2傾斜角度で撮影された前記表示用画像を前記表示部に表示させる。
試料にイオンビームを照射するイオン源と、前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、を含み、前記試料に前記イオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いた試料加工方法であって、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料をカメラで撮影して加工制御用画像を取得する工程と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する工程と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して表示用画像を取得
する工程と、
前記表示用画像を表示部に表示させる工程と、
を含み、
前記加工制御用画像を取得する工程を繰り返し、
繰り返し取得された前記加工制御用画像において変化の大きい領域を検出し、
検出された前記変化の大きい領域の位置に対応する前記表示用画像の領域を拡大して、前記表示部に表示させる。
本発明に係る試料加工方法の一態様は、
試料にイオンビームを照射するイオン源と、前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、前記試料を保持する試料ステージと、を含み、前記試料に前記イオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いた試料加工方法であって、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料をカメラで撮影して加工制御用画像を取得する工程と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する工程と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して表示用画像を取得する工程と、
前記表示用画像を表示部に表示させる工程と、
を含み、
前記照明系は、前記試料を同軸落射照明する同軸落射照明装置を含み、
前記試料ステージは、前記同軸落射照明装置の光軸に対して直交する軸を傾斜軸として、前記試料を傾斜させ、
第1傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度とは異なる第2傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度で撮影された前記表示用画像および前記第2傾斜角度で撮影された前記表示用画像を前記表示部に表示させる。
まず、本発明の一実施形態に係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は、本発明の一実施形態に係る試料加工装置100の構成を示す図である。図1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。
付けられている。遮蔽部材30は、試料2上に配置されている。遮蔽部材30の厚さは、例えば、10μm程度であり、加工前の試料2の厚さは、例えば、100μm程度である。遮蔽部材30は、試料2の厚さ方向の中心に配置される。
8と、を含む。
(Digital Signal Processor)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72は、画像取得部720と、加工制御部722と、表示制御部724と、を含む。
試料加工装置100では、断面方向から観察するための試料を作製する二段ミリング法により、試料を作製できる。さらに、試料加工装置100では、バルク試料を加工するバルク加工法により試料を作製することができる。以下では、二段ミリング法およびバルク加工法について説明する。
二段ミリング法は、例えば、基板上に形成された薄膜や、基板上に形成された、配線やトランジスタなどが形成された積層膜など、を断面方向から観察するための試料を作製する手法である。二段ミリング法では、試料を全体的に薄くする一次ミリングと、観察対象物である薄膜や積層膜を透過電子顕微鏡で観察可能な厚さまで薄くする二次ミリングと、を行う。
図3~図5は、一次ミリングを説明するための図である。図3は、試料2および遮蔽部材30を模式的に示す斜視図である。図4は、試料2の揺動動作について説明するための図である。図5は、イオン源10の動作を説明するための図である。
基板4上に半導体製造技術によって形成された、配線やトランジスタなどを含む。図示の例では、基板4上に形成された積層膜6の断面を観察するための透過電子顕微鏡用の試料を作製することができる。保護部材8は、加工時に積層膜6を保護するための部材であり、例えば、ガラス基板である。保護部材8は、エポキシ樹脂などで積層膜6に接着されている。保護部材8の厚さは、例えば、100μm程度である。
ない。
図7は、二次ミリングを説明するための図である。
、試料2を加工する。
図9および図10は、バルク加工法を説明するための図である。図9は、試料2および遮蔽部材30を模式的に示す斜視図である。図10は、試料2の揺動動作を説明するための図である。
加工法により試料2を加工する際には、試料2は透過照明装置42が発する照明光によって透過照明されている。そのため、加工制御用画像I6では、試料2と遮蔽部材30との間の隙間から漏れる光が確認できる。また、加工制御用画像I6では、試料2の下側から回り込んだ光が確認できる。
3.1. 一次ミリング処理
試料加工装置100では、情報処理装置70が、一次ミリングにより試料2を加工するための一次ミリング処理を行う。図12は、一次ミリング処理の一例を示すフローチャートである。
6)、表示制御部724は表示用画像を表示部76に表示させる(S128)。これにより、表示部76に加工終了後の試料2の画像が表示される。そして、処理部72は、一次ミリング処理を終了する。
試料加工装置100では、情報処理装置70が、二次ミリングにより試料2を加工するための二次ミリング処理を行う。
試料加工装置100では、情報処理装置70が、バルク加工法により試料2を加工するためのバルク加工処理を行う。図16は、バルク加工処理の一例を示すフローチャートである。
試料2の下から回り込んだ光をマスクするマスク領域M2を形成する。マスク領域M1およびマスク領域M2を形成することによって、加工制御用画像I6から試料2に相当する領域を抽出できる。また、マスク領域M1およびマスク領域M2を形成することによって、試料2が傾斜している場合(傾斜角度θ1≠0°の場合)であっても、加工制御用画像I6から試料2に相当する領域を抽出できる。
試料加工装置100では、処理部72は、試料2が加工制御用の照明条件で照明されるように照明系40を制御する処理と、加工制御用の照明条件で照明された試料2をカメラ60で撮影して加工制御用画像を取得する処理と、加工制御用画像に基づいてイオン源10を制御する処理と、試料2が加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明されるように照明系40を制御する処理と、表示用の照明条件で照明された試料2をカメラ60で撮影して表示用画像を取得する処理と、表示用画像を表示部76に表示させる処
理と、を行う。
5.1. 第1変形例
上述した実施形態では、加工制御部722が加工の終了を判定したが、例えば、ユーザーが加工の終了かを判定するモードと、加工制御部722が加工の終了を判定するモードと、が選択可能であってもよい。
ンビームIBの照射を停止する。
上述した実施形態では、表示用の照明条件はあらかじめ設定されていたが、ユーザーの指示に基づいて表示用の照明条件を変更してもよい。
上述した第2変形例では、表示用の照明条件を変更する例について説明したが、表示用画像の倍率、および表示用画像の視野が変更可能であってもよい。
率を変更する。また、画像I10から切り出す位置を変更することによって、視野を変更することができる。このように、画像取得部720は、画像処理によって表示用画像の倍率および視野を変更する。
上述した第3変形例では、画像取得部720はカメラ60で撮影された画像I10からユーザーが指定した領域を切り出して拡大し、表示用画像を生成した。
画像の領域を拡大する。表示制御部724は、変化の大きい領域が拡大された表示用画像を表示部76に表示させる。
図28および図29は、一次ミリング処理の変形例を示すフローチャートである。第5変形例では、画像取得部720が、イオンビームIBを停止する処理S110の後に、処理S112、処理S114、および処理S116を行わずに、第1の表示用画像および第2の表示用画像を表示部76に表示させる処理S300を行う点で、上述した図12に示す一次ミリング処理と異なる。
図30は、試料加工装置100の構成の変形例を示す図である。図30に示すように、試料ステージ20は、試料2を傾斜させて試料2に対するイオンビームIBの入射角度を制御する傾斜機構24を有している。
0を揺動させずに、試料2を揺動させることによって、試料2の加工面に対して斜め方向からイオンビームIBを照射してもよい。傾斜機構24は、X軸に平行な軸を傾斜軸として試料2を傾斜させる。傾斜機構24による試料2の傾斜角度θ3の範囲は、試料2の材質等に応じて適宜設定可能である。
図34は、第7変形例に係る試料加工装置200の構成を示す図である。以下、試料加工装置200において、上述した試料加工装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
側射照明装置48は、試料2を側射照明する照明光を発する。側射照明では、カメラ60の横から試料2に対して斜めに光をあてる。試料2を側射照明することによって、試料2の凹凸によって陰影ができるため、試料2の輪郭を明瞭にとらえたり、立体的な像を得たりできる。
上述した実施形態では、加工制御用画像に基づいて加工の終了を判定したが、加工制御用画像に基づいてイオンビームIBの照射条件を切り替えてもよい。例えば、加工制御用画像に基づいてイオンビームIBのエネルギー(加速電圧)を変更してもよい。具体的には、加工制御部722は、加工制御用画像に基づいて試料2の加工の状況を判断し、加工が進むにしたがってイオンビームIBのエネルギー(加速電圧)を低下させてもよい。
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。
Claims (11)
- 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ステージと、
前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、
前記試料を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された前記試料の画像が表示される表示部と、
前記照明系および前記カメラを制御して、前記イオン源の制御に用いられる加工制御用画像、および前記表示部に表示される表示用画像を取得する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記加工制御用画像を取得する処理と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する処理と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得する処理と、
前記表示用画像を前記表示部に表示させる処理と、
を行い、
前記処理部は、
前記加工制御用画像を取得する処理を繰り返し、
繰り返し取得された前記加工制御用画像において変化の大きい領域を検出し、
検出された前記変化の大きい領域の位置に対応する前記表示用画像の領域を拡大して、前記表示部に表示させる、試料加工装置。 - 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置であって、
前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源と、
前記試料を保持する試料ステージと、
前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、
前記試料を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された前記試料の画像が表示される表示部と、
前記照明系および前記カメラを制御して、前記イオン源の制御に用いられる加工制御用画像、および前記表示部に表示される表示用画像を取得する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記加工制御用画像を取得する処理と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する処理と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得する処理と、
前記表示用画像を前記表示部に表示させる処理と、
を行い、
前記照明系は、前記試料を同軸落射照明する同軸落射照明装置を含み、
前記試料ステージは、前記同軸落射照明装置の光軸に対して直交する軸を傾斜軸として、前記試料を傾斜させ、
前記処理部は、
第1傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度とは異なる第2傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度で撮影された前記表示用画像および前記第2傾斜角度で撮影された前記表示用画像を前記表示部に表示させる、試料加工装置。 - 請求項2において、
前記処理部は、
前記加工制御用画像を取得する処理を繰り返し、
繰り返し取得された前記加工制御用画像において変化の大きい領域を検出し、
検出された前記変化の大きい領域の位置に対応する前記表示用画像の領域を拡大して、前記表示部に表示させる、試料加工装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記処理部は、前記表示用の照明条件を変更する指示を受け付け、前記表示用の照明条件を変更する指示に基づいて前記表示用の照明条件を変更し、変更された前記表示用の照明条件で前記試料が照明されるように前記照明系を制御する、試料加工装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記処理部は、
前記表示部に表示された前記表示用画像の倍率を変更する指示を受け付ける処理と、
前記表示用画像の倍率を変更する指示に基づいて、前記表示用画像の倍率を変更して前記表示部に表示させる処理と、
を行う、試料加工装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記処理部は、
前記表示部に表示された前記表示用画像の視野を変更する指示を受け付ける処理と、
前記表示用画像の視野を変更する指示に基づいて、前記表示用画像の視野を変更して前記表示部に表示させる処理と、
を行う、試料加工装置。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記処理部は、前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影する前に、前記イオン源に前記イオンビームの照射を停止させる、試料加工装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記処理部は、
前記試料が、第1の前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
第1の前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して第1の前記表示用画像を取得する処理と、
第1の前記表示用画像を前記表示部に表示させる処理と、
前記試料が、第2の前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する処理と、
第2の前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して第2の前記表示用画像を取得する処理と、
第2の前記表示用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。 - 請求項1ないし8のいずれか1項において、
前記照明系は、前記試料を側射照明する側射照明装置を含む、試料加工装置。 - 試料にイオンビームを照射するイオン源と、前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、を含み、前記試料に前記イオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いた試料加工方法であって、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料をカメラで撮影して加工制御用画像を取得する工程と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する工程と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して表示用画像を取得する工程と、
前記表示用画像を表示部に表示させる工程と、
を含み、
前記加工制御用画像を取得する工程を繰り返し、
繰り返し取得された前記加工制御用画像において変化の大きい領域を検出し、
検出された前記変化の大きい領域の位置に対応する前記表示用画像の領域を拡大して、前記表示部に表示させる、試料加工方法。 - 試料にイオンビームを照射するイオン源と、前記試料を加工制御用の照明条件、および前記加工制御用の照明条件とは異なる表示用の照明条件で照明可能な照明系と、前記試料を保持する試料ステージと、を含み、前記試料に前記イオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いた試料加工方法であって、
前記試料が前記加工制御用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記加工制御用の照明条件で照明された前記試料をカメラで撮影して加工制御用画像を取得する工程と、
前記加工制御用画像に基づいて、前記イオン源を制御する工程と、
前記試料が前記表示用の照明条件で照明されるように前記照明系を制御する工程と、
前記表示用の照明条件で照明された前記試料を前記カメラで撮影して表示用画像を取得する工程と、
前記表示用画像を表示部に表示させる工程と、
を含み、
前記照明系は、前記試料を同軸落射照明する同軸落射照明装置を含み、
前記試料ステージは、前記同軸落射照明装置の光軸に対して直交する軸を傾斜軸として、前記試料を傾斜させ、
第1傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度とは異なる第2傾斜角度に傾斜した前記試料を、前記カメラで撮影して前記表示用画像を取得し、
前記第1傾斜角度で撮影された前記表示用画像および前記第2傾斜角度で撮影された前記表示用画像を前記表示部に表示させる、試料加工方法。
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