KR102490980B1

KR102490980B1 - 자동 가공 장치

Info

Publication number: KR102490980B1
Application number: KR1020197024366A
Authority: KR
Inventors: 쇼타 도리카와
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2023-01-19
Also published as: US20200035453A1; TW201837958A; WO2018181408A1; KR20190132991A; TWI776861B; JP2018163067A; CN110494733A; JP6867015B2; CN110494733B; US10971330B2

Abstract

하전 입자 빔을 시료에 조사함으로써 당해 시료로부터 시료편을 제작하는 자동 가공 장치는, 가공 전의 시료의 구조를 나타내는 구조 정보를 취득하는 구조 정보 취득부와, 시료의 구조에 대응하는 가공의 종료 위치를 지정하는 종료 위치 지정 정보를 취득하는 가공 종료 위치 취득부와, 하전 입자 빔이 시료에 조사된 위치에 나타나는 가공면이 촬상된 가공면 화상을 취득하는 화상 취득부와, 구조 정보 취득부가 취득하는 구조 정보와, 화상 취득부가 취득하는 가공면 화상의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비한다.

Description

자동 가공 장치

본 발명은, 자동 가공 장치에 관한 것이다.

종래, 시료에 전자 또는 이온으로 이루어지는 하전 입자 빔을 조사함으로써 제작한 시료편을 적출하여, 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경 등에 의한 관찰, 분석, 그리고 계측 등의 각종 공정에 적합한 형상으로 시료편을 가공하는 장치가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1, 2 참조).

예를 들어 메모리 디바이스 등의 동일한 구조물이 나열되어 반복 구조를 가지고 있는 시료를 하전 입자 빔으로 가공하는 경우에 있어서, 예를 들어 임의의 구조물 하나를 남기고 TEM 해석용 시료 (TEM 시료) 를 제작하는 경우가 있다. 이와 같이 가늘고 긴 구조물의 길이 방향에 대해 시료를 제작하는 경우나 열을 이루고 있는 구조물의 열을 따라 시료를 제작하는 경우, 구조물이나 열에 대해 수평으로 가공할 수 있도록 하전 입자 빔의 주사 방향을 보정한다. 이것은, TEM 시료 제작에 한정되지 않고 단면을 제작하는 경우에는 모두 동일하다.

일본 공개특허공보 2013-170941호 일본 공개특허공보 2013-200987호

예를 들어 임의의 구조물 하나를 남기고 TEM 해석용 시료 (TEM 시료) 를 제작하는 경우에는, 하전 입자 빔 장치의 조작자가 하전 입자 빔으로 가공한 단면을 적절히 관찰하여, 원하는 구조물이 하나만 남도록 하여 수작업으로 가공을 하고 있었다. 그러나, 최근의 최신 디바이스는 미세화나 복잡화가 진행되고 있기 때문에, 하전 입자 빔에 의한 해석용 시료 제작의 난이도는 해마다 높아지고 있다. 따라서, 대응 가능한 기술자가 한정되게 되고, 미숙한 기술자가 취급하면 매우 시간을 필요로 하는 데다가, 가공의 종료 위치를 잘못하여 해석 대상을 소실시켜 버리는 리스크도 높아진다. 그 때문에, 하전 입자 빔에 의한 시료 제작에 있어서 간이화나 생력화 (省力化) 가 과제가 되고 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정하는 것이 가능한 자동 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하여 이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 양태를 채용하였다.

(1) 본 발명의 일 양태에 관련된 자동 가공 장치는, 하전 입자 빔을 시료에 조사함으로써 당해 시료로부터 시료편을 제작하는 자동 가공 장치로서, 가공 전의 시료의 구조를 나타내는 구조 정보를 취득하는 구조 정보 취득부와, 상기 시료의 구조에 대응하는 가공의 종료 위치를 지정하는 종료 위치 지정 정보를 취득하는 가공 종료 위치 취득부와, 하전 입자 빔이 상기 시료에 조사된 위치에 나타나는 가공면이 촬상된 가공면 화상을 취득하는 화상 취득부와, 상기 구조 정보 취득부가 취득하는 상기 구조 정보와, 상기 화상 취득부가 취득하는 상기 가공면 화상의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비한다.

(2) 상기 (1) 에 기재된 자동 가공 장치에 있어서, 상기 구조 정보란, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상으로서, 상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상과, 상기 가공면 화상의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정한다.

(3) 상기 (2) 에 기재된 자동 가공 장치에 있어서, 상기 시료는, 반복 구조를 갖고, 상기 구조 정보란, 가공 전의 상기 시료의 상기 반복 구조가 촬상된 화상으로서, 상기 가공 종료 위치 취득부는, 상기 반복 구조의 반복 수를 나타내는 정보를 상기 종료 위치 지정 정보로서 취득하고, 상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수와, 상기 가공면 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정한다.

(4) 상기 (3) 에 기재된 자동 가공 장치에 있어서, 상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수와, 상기 가공면 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 잔여 수의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정한다.

(5) 상기 (3) 에 기재된 자동 가공 장치에 있어서, 상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수와, 가공 과정에 있어서 상기 가공면 화상에 순차적으로 나타나는 상기 반복 구조의 변화 수의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정한다.

(6) 상기 (1) 에 기재된 자동 가공 장치에 있어서, 상기 구조 정보란, 가공 전의 상기 시료의 설계 정보로서, 상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료의 설계 정보와, 상기 가공면 화상의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정한다.

본 발명의 자동 가공 장치에 의하면, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 자동 가공 장치의 구성도이다.
도 2 는, 본 실시형태의 시료의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3 은, 본 실시형태의 제어부의 기능 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4 는, 본 실시형태의 가공 개시 전의 시료의 외관의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 본 실시형태의 가공 종료 후의 시료의 외관의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 실시형태의 제어부의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7 의 (A) ∼ (C) 는, 본 실시형태의 판정부에 의한 가공의 종료 위치의 판정의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 본 실시형태의 구조 정보의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9 의 (A) ∼ (D) 는, 본 실시형태의 슬라이스 가공의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련된 자동 가공 장치 (1) 에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련된 자동 가공 장치 (1) 의 구성도이다.

본 실시형태의 자동 가공 장치 (1) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, FIB 경통 (2) 과, 시료실 (3) 과, 이차 전자 검출기 (4) 와, 시료대 (6) 를 구비하고 있다.

FIB 경통 (2) 은, 시료실 (3) 내에 수용된 시료 (7) 에 집속 이온 빔 (FIB) 을 조사한다. 이하의 설명에 있어서 집속 이온 빔을 간단히 이온 빔 (9) 이라고도 기재한다.

이차 전자 검출기 (4) 는, 하전 입자 검출기로서, 이온 빔 (9) 의 조사에 의해 시료 (7) 에서 발생한 이차 전자를 검출한다.

시료대 (6) 에는, 시료 (7) 가 재치 (載置) 된다. 시료대 (6) 는, 경사지게 함으로써 시료 (7) 에 대한 이온 빔 (9) 의 입사 각도를 변경한다.

자동 가공 장치 (1) 는, 입력부 (10) 와, 제어부 (11) 와, FIB 제어부 (13) 와, 이미지 형성부 (14) 와, 시료대 제어부 (16) 와, 표시부 (17) 를 구비한다.

시료대 제어부 (16) 는, 시료대 (6) 에 경사각 제어 신호를 출력함으로써, 시료대 (6) 의 경사를 제어한다.

FIB 제어부 (13) 는, FIB 경통 (2) 에 조사 제어 신호를 출력함으로써, FIB 경통 (2) 으로부터 이온 빔 (9) 을 조사시킨다.

이미지 형성부 (14) 는, FIB 제어부 (13) 의 이온 빔 (9) 을 주사시키는 신호와, 이차 전자 검출기 (4) 에서 검출된 이차 전자의 신호로부터 SIM 이미지의 데이터를 생성한다.

표시부 (17) 는, 이미지 형성부 (14) 가 생성한 SIM 이미지의 데이터에 기초하여 SIM 이미지를 표시한다.

입력부 (10) 는, 오퍼레이터의 조작을 검출하고, 검출된 조작을 나타내는 정보를 제어부 (11) 에 공급한다. 오퍼레이터가 입력부 (10) 에 대해 가공 개시의 조작을 실시하면, 입력부 (10) 는 가공 개시의 지시를 제어부 (11) 에 송신한다.

제어부 (11) 는, 자동 단면 가공 관찰의 알고리즘을 실행한다.

[시료 (7) 의 구조]

다음으로 도 2 를 참조하여, 본 실시형태의 시료 (7) 의 구조의 일례에 대해 설명한다.

도 2 는, 본 실시형태의 시료 (7) 의 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 이하에 있어서 필요한 경우에는 xyz 직교 좌표계를 사용하여 설명한다. 이 xyz 직교 좌표계의 x 축 및 y 축은, 시료 (7) 가 시료대 (6) 에 재치되어 있는 평면을 나타낸다. z 축은, 시료 (7) 가 시료대 (6) 에 재치되어 있는 평면의 법선을 나타낸다. 이 일례의 경우, 시료 (7) 는, x 축 방향으로 동일한 구조가 반복하여 나타나는 반복 구조 RS 를 갖는다. 이 구체예에서는, 시료 (7) 는, 반복 구조 RS1 에서 반복 구조 RS7 까지의 7 개의 반복 구조 RS 를 갖는다.

본 실시형태에서는, 시료 (7) 를 가공함으로써, 반복 구조 RS 중 반복 구조 RS4 를 해석 대상의 시료편으로서 시료 (7) 로부터 잘라내는 경우를 일례로 하여 설명한다.

[제어부 (11) 의 기능 구성]

도 3 은, 본 실시형태의 제어부 (11) 의 기능 구성의 일례를 나타내는 도면이다. 제어부 (11) 는, 예를 들어 CPU 를 구비하고 있고, 화상 취득부 (110) 와, 구조 정보 취득부 (111) 와, 종료 위치 취득부 (112) 와, 판정부 (113) 와, 가공 제어부 (114) 를 그 기능부로서 구비한다.

화상 취득부 (110) 는, 이미지 형성부 (14) 가 형성한 화상을 취득한다. 이 일례의 경우, 이미지 형성부 (14) 는, 이온 빔 (9) 이 시료 (7) 에 조사된 위치에 나타나는 가공면의 화상인 가공면 화상 SF 를 생성한다. 이 경우, 화상 취득부 (110) 는, 가공면 화상 SF 를 취득한다.

구조 정보 취득부 (111) 는, 가공 전의 시료 (7) 의 구조를 나타내는 구조 정보 ST 를 취득한다. 이 일례에 있어서, 구조 정보 ST 란, 가공 전의 시료 (7) 가 촬상된 화상이다.

종료 위치 취득부 (112) 는, 종료 위치 지정 정보 PS 를 취득한다. 이 종료 위치 지정 정보 PS 란, 시료 (7) 의 구조에 대응하는 가공의 종료 위치 PSTOP 를 지정하는 정보이다. 이 가공의 종료 위치 PSTOP 의 지정은, 가공 개시 전에 오퍼레이터에 의해 실시된다. 구체적으로는, 오퍼레이터는, 시료 (7) 의 반복 구조 RS 중에서 해석 대상의 시료편으로 하는 부분을 결정한다. 이 일례에서는, 오퍼레이터는, 시료 (7) 의 반복 구조 RS4 를 해석 대상의 시료편으로서 결정한다. 오퍼레이터는, 입력부 (10) 에 대해 반복 구조 RS4 를 해석 대상의 시료편으로서 결정하는 조작을 실시한다. 입력부 (10) 는, 오퍼레이터에 의한 이 조작을 검출하면, 시료 (7) 를 가공했을 때에 반복 구조 RS4 가 남겨지는 위치를 가공의 종료 위치로 하는 종료 위치 지정 정보 PS 를, 종료 위치 취득부 (112) 에 대해 출력한다. 종료 위치 취득부 (112) 는, 이 종료 위치 지정 정보 PS 를 취득한다.

판정부 (113) 는, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정한다. 이 일례에서는, 판정부 (113) 는, 구조 정보 취득부 (111) 가 취득하는 구조 정보 ST 와, 화상 취득부 (110) 가 취득하는 가공면 화상 SF 의 비교에 기초하여, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정한다.

가공 제어부 (114) 는, FIB 제어부 (13) 에 FIB 제어 지시 ICF 를 출력하고, 시료대 제어부 (16) 에 시료대 제어 지시 ICS 를 출력함으로써 시료 (7) 의 가공을 제어한다. 판정부 (113) 가 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달한 것을 나타내는 종료 지시 IS 를 출력한 경우, 가공 제어부 (114) 는, 시료 (7) 에 대한 가공을 종료한다.

[제어부 (11) 의 동작]

다음으로, 도 4 내지 도 7 을 참조하여 제어부 (11) 의 동작의 일례에 대해 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 자동 가공 장치 (1) 가, 도 2 에 나타낸 시료 (7) 에 대해 이온 빔 (9) 을 조사함으로써 시료 (7) 로부터 시료편인 반복 구조 RS4 를 제작하는 경우를 일례로 하여 설명한다.

도 4 는, 본 실시형태의 가공 개시 전의 시료 (7) 의 외관의 일례를 나타내는 도면이다. 상기 서술한 바와 같이, 시료 (7) 는, x 축 방향으로 반복 구조 RS 를 가지고 있다. 본 실시형태의 일례에서는, 자동 가공 장치 (1) 는, 반복 구조 RS4 를 해석 대상으로서 잘라낸다. 구체적으로는, 자동 가공 장치 (1) 는, 반복 구조 RS1 ∼ RS3 및 반복 구조 RS5 ∼ RS7 을 이온 빔 (9) 에 의해 슬라이스 가공함으로써, 반복 구조 RS4 를 노출시킨다.

여기서, 자동 가공 장치 (1) 는, y 축 방향의 위치 y0 으로부터 위치 y1 의 범위를 조사 범위로 하고, 이 조사 범위를 x 축 방향으로 이동시킴으로써, 이온 빔 (9) 을 주사 조사한다. 자동 가공 장치 (1) 는, x 축 방향의 위치 x0 으로부터 위치 x5 의 순서로, 요컨대 가공의 진행 방향 D 로 이온 빔 (9) 을 이동시킴으로써, 반복 구조 RS1 ∼ RS3 을 순차적으로 슬라이스 가공한다. 또한, 자동 가공 장치 (1) 는, 반복 구조 RS7 ∼ RS5 에 대해서도 순차적으로 슬라이스 가공하지만, 그 순서는, 반복 구조 RS1 ∼ RS3 을 슬라이스 가공하는 경우와 동일하기 때문에 그 설명을 생략한다.

도 5 는, 본 실시형태의 가공 종료 후의 시료 (7) 의 외관의 일례를 나타내는 도면이다. 자동 가공 장치 (1) 는, 반복 구조 RS1 ∼ RS3 에 대해 슬라이스 가공하는 제 1 가공과, 반복 구조 RS7 ∼ RS5 에 대해 슬라이스 가공하는 제 2 가공에 의해, 반복 구조 RS4 를 잘라낸다. 구체적으로는, 자동 가공 장치 (1) 는, 이온 빔 (9) 의 조사 위치를 위치 x0 으로부터 제 1 가공의 진행 방향 D1 (＋x 방향) 로 이동시켜 슬라이스 가공하고, 조사 위치가 반복 구조 RS4 의 위치인 위치 xs1 에 도달했을 경우에 가공을 종료한다. 또, 자동 가공 장치 (1) 는, 이온 빔 (9) 의 조사 위치를 위치 xn 으로부터 제 2 가공의 진행 방향 D2 (－x 방향) 로 이동시켜 슬라이스 가공하고, 조사 위치가 반복 구조 RS4 의 위치인 위치 xs2 에 도달했을 경우에 가공을 종료한다. 이 제 1 가공 및 제 2 가공의 결과, 도 6 에 나타내는 시료편이 제작된다.

다음으로, 도 6 을 참조하여, 자동 가공 장치 (1) 가, 도 4 에 나타낸 가공 전의 시료 (7) 를 도 5 에 나타낸 가공 후의 시료 (7) 로 가공하는 순서에 대해, 도 6 을 참조하여 설명한다.

도 6 은, 본 실시형태의 제어부 (11) 의 동작의 일례를 나타내는 도면이다.

(스텝 S10) 구조 정보 취득부 (111) 는, 구조 정보 ST 를 취득한다. 구조 정보 취득부 (111) 가 취득하는 구조 정보 ST 란, 가공 전의 시료 (7) 의 구조를 나타내는 정보이다. 이 구체예에서는, 구조 정보 ST 가, 도 4 에 나타내는 가공 전의 시료 (7) 의 화상이라고 하여 설명한다. 이 경우, 구조 정보 ST 에는, 시료 (7) 의 xz 단면에 나타나 있는 반복 구조 RS 의 화상이 포함되어 있다. 요컨대 구조 정보 ST 는, 시료 (7) 에 포함되는 반복 구조 RS 의 수를 나타내고 있다.

(스텝 S20) 종료 위치 취득부 (112) 는, 종료 위치 지정 정보 PS 를 취득한다.

여기서, 자동 가공 장치 (1) 의 오퍼레이터는, 시료편으로서 잘라내는 대상을, 시료 (7) 의 좌표가 아니라 반복 구조 RS 의 수에 의해 지정하고자 하는 경우가 있다. 예를 들어, 오퍼레이터는 「시료 (7) 의 위치 x0 으로부터 카운트하여 4 개째의 반복 구조 RS (요컨대 반복 구조 RS4) 를 시료편으로서 잘라낸다」라고 지정하고자 하는 경우가 있다. 이 경우, 오퍼레이터는 「4 개째를 시료편으로서 잘라낸다」라고 지정하는 조작을 실시한다. 종료 위치 취득부 (112) 는, 이 오퍼레이터에 의한 조작을 종료 위치 지정 정보 PS 로서 취득한다.

요컨대, 종료 위치 취득부 (112) 는, 반복 구조의 반복 수를 나타내는 정보를 종료 위치 지정 정보 PS 로서 취득한다.

여기서, 판정부 (113) 는, 구조 정보 취득부 (111) 가 취득하는 구조 정보 ST 와, 종료 위치 취득부 (112) 가 취득하는 종료 위치 지정 정보 PS 에 기초하여, 가공의 종료 위치를 판정한다. 도 7 을 참조하여 판정부 (113) 에 의한 가공의 종료 위치의 판정의 일례에 대해 설명한다.

도 7 은, 본 실시형태의 판정부 (113) 에 의한 가공의 종료 위치의 판정의 일례를 나타내는 도면이다. 구조 정보 취득부 (111) 가 취득하는 구조 정보 ST 는, 도 7(A) 에 나타내는 바와 같이 시료 (7) 의 xz 단면의 상태를 나타낸다. 판정부 (113) 는, 구조 정보 ST 가 나타내는 시료 (7) 의 xz 단면의 상태를 해석하고, 도 7(B) 의 파형 W1 에 나타내는 바와 같이 시료 (7) 중 구조가 있는 부분과 없는 부분을 판별한다. 여기서 파형 W1 은, 시료 (7) 의 반복 구조 RS 의 주기 및 반복 수를 나타내고 있다.

상기 서술한 구체예의 경우, 시료 (7) 의 위치 x0 으로부터 카운트하여 4 개째의 반복 구조 RS (요컨대, 반복 구조 RS4) 를 시료편으로서 잘라낸다. 이 경우, 판정부 (113) 는, 파형 W1 의 산의 수를 위치 x0 으로부터 제 1 가공의 진행 방향 D1 방향 (＋x 방향) 으로 카운트한다. 판정부 (113) 는, 도 7(C) 에 나타내는 바와 같이, 파형 W1 의 산의 수의 카운트 결과가 "4" 가 되는 위치 xs1 을 제 1 가공의 종료 위치 PSTOP 로 판정한다.

도 6 으로 돌아와, 자동 가공 장치 (1) 에 의한 시료 (7) 의 가공 순서에 대해 설명을 계속한다.

(스텝 S30) 가공 제어부 (114) 는, 시료 (7) 에 대한 가공을 개시한다.

(스텝 S40) 가공 제어부 (114) 는, FIB 제어부 (13) 에 FIB 제어 지시 ICF 를, 시료대 제어부 (16) 에 시료대 제어 지시 ICS 를 각각 출력함으로써, 시료 (7) 에 대한 슬라이스 가공을 실시한다.

(스텝 S50) 화상 취득부 (110) 는, 이미지 형성부 (14) 로부터 시료 (7) 의 가공면의 화상 (가공면 화상 SF) 을 취득한다.

본 실시형태에 있어서의 구체예의 경우, 가공면 화상 SF 란, 시료 (7) 가 x 방향에서 보았을 때 촬상된 화상이다. 가공면 화상 SF 에는, 시료 (7) 의 yz 단면, 요컨대 가공면의 상태가 나타나 있다. 가공 제어부 (114) 에 의해 슬라이스 가공이 x 방향으로 순차적으로 진행되면, 가공면에 반복 구조 RS 가 나타나는 경우와, 가공면에 반복 구조 RS 가 나타나지 않는 경우가 발생한다. 따라서, 가공면 화상 SF 를 가공의 시간축에 따라 순차적으로 취득하고, 가공면에 반복 구조 RS 가 나타나는 횟수를 카운트하면, 가공의 진척도를 판정할 수 있다.

(스텝 S60) 판정부 (113) 는, 스텝 S50 에 있어서 취득된 가공면 화상 SF 와, 상기 서술한 종료 위치 PSTOP 를 비교함으로써, 이온 빔 (9) 에 의한 가공면의 위치, 즉 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정한다.

구체적으로는, 판정부 (113) 는, 스텝 S50 에 있어서 취득된 가공면 화상 SF 에 반복 구조 RS 가 나타나 있지 않은 상태로부터, 반복 구조 RS 가 나타난 상태로의 변화의 횟수를 카운트한다 (도 7(C) 를 참조). 판정부 (113) 는, 이 카운트 결과와, 가공 개시 위치인 위치 x0 에서 종료 위치 PSTOP 까지의 반복 구조 RS 의 수 (이 일례에서는 "4") 를 비교한다.

요컨대, 판정부 (113) 는, 가공 전의 시료 (7) 가 촬상된 화상이 나타내는 반복 구조의 반복 수와, 가공 과정에 있어서 가공면 화상 SF 에 순차적으로 나타나는 반복 구조의 변화 수의 비교에 기초하여, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정한다.

추가로 바꾸어 말하면, 판정부 (113) 는, 가공 전의 시료 (7) 가 촬상된 화상이 나타내는 반복 구조의 반복 수와, 가공면 화상 SF 가 나타내는 반복 구조 RS 의 반복 수의 비교에 기초하여, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정한다.

또한, 이 일례에서는 판정부 (113) 는, 가공면 화상 SF 에 기초하여 슬라이스 가공이 완료된 반복 구조 RS 의 수를 카운트하고 있는데 이것에 한정되지 않는다. 판정부 (113) 는, 가공면 화상 SF 에 기초하여 시료 (7) 에 포함되는 반복 구조 RS 의 잔여 수를 카운트해도 된다. 즉, 판정부 (113) 는, 가공 전의 시료 (7) 가 촬상된 화상이 나타내는 반복 구조의 반복 수와, 가공면 화상 SF 가 나타내는 반복 구조의 잔여 수의 비교에 기초하여, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정해도 된다.

판정부 (113) 는, 비교의 결과, 이 카운트 결과와 위치 x0 에서 종료 위치 PSTOP 까지의 반복 구조 RS 의 수가 일치하고 있지 않은 경우에는, 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달하지 않았다고 판정하여 (스텝 S70 ; 아니오), 처리를 스텝 S40 으로 되돌려 가공을 계속한다.

판정부 (113) 는, 비교의 결과, 이 카운트 결과와 위치 x0 에서 종료 위치 PSTOP 까지의 반복 구조 RS 의 수가 일치한 경우에는, 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달하였다고 판정하여 (스텝 S70 ; 예), 가공을 종료하고 (스텝 S80) 일련의 처리를 종료한다.

[실시형태의 정리]

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 자동 가공 장치 (1) 는, 구조 정보 ST 와 종료 위치 지정 정보 PS 에 기초하여, 시료 (7) 로부터 시료편을 제작할 때의 가공을 사람의 손에 의하지 않고 자동적으로 종료시킨다. 요컨대, 본 실시형태의 자동 가공 장치 (1) 는, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 종료 위치에 도달했는지의 여부를 자동적으로 판정한다. 따라서, 자동 가공 장치 (1) 에 의하면, 오퍼레이터의 스킬 레벨에 좌우되지 않는 시료 제작이 가능해진다. 또, 자동 가공 장치 (1) 에 의하면, 무인 동작이 가능해져 업무 효율의 개선이나 장치 가동률의 향상도 가능해진다.

[변형예]

지금까지, 구조 정보 ST 가, 가공 전의 시료 (7) 가 촬상된 화상인 경우를 일례로 하여 설명하였다. 여기서, 가공 전의 시료 (7) 의 표면에 반복 구조 RS 가 나타나 있지 않은 경우에는, 이 시료 (7) 가 갖는 반복 구조 RS 의 수를 카운트할 수 없는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 가공 전의 시료 (7) 의 일부를 미리 슬라이스 가공함으로써 반복 구조 RS 를 노출시킨 상태에서 촬상된 화상을, 구조 정보 ST 로 해도 된다. 이 경우, 예를 들어 도 2 에 나타내는 xz 평면을 가공면으로 하여 슬라이스 가공함으로써, 반복 구조 RS 를 노출시킨다.

또, 이 반복 구조 RS 를 노출시키기 위한 슬라이스 가공에 있어서는, 이미지 형성부 (14) 에 의한 촬상 대상의 면 (촬상 단면) 의 일부 또는 그 촬상 단면과 촬상 단면의 깊이 방향으로 포함되는 반복 구조 RS 의 연장 상의 임의의 지점을, 촬상 방향에서 보았을 때에 있어서 반복 구조 RS 가 노출되도록 비스듬하게 가공해도 된다.

또, 동일 구조의 시료 (7) 가 복수 있는 경우에는, 1 개의 시료 (7) 에 대해 반복 구조 RS 를 노출시키는 슬라이스 가공을 실시하여 촬상함으로써 구조 정보 ST 를 생성하고, 다른 시료 (7) 를 시료편으로 가공할 때에 이 구조 정보 ST 를 사용해도 된다. 이와 같이 구조 정보 ST 를 생성하면, 시료편으로 가공하는 시료 (7) 에 대해 불필요한 가공을 하지 않아도 된다.

또, 구조 정보 ST 는, 화상이 아니라 시료 (7) 의 내부 구조를 나타내는 설계 정보 (예를 들어, 삼차원 CAD 데이터) 여도 된다. 이 경우, 판정부 (113) 는, 시료 (7) 의 설계 정보와, 가공면 화상 SF 의 비교에 기초하여, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정한다. 이 변형예와 같이, 구조 정보 ST 가 설계 정보인 경우에는, 시료 (7) 가 반복 구조 RS 를 갖고 있지 않은 경우라도, 판정부 (113) 는, 설계 정보와 가공면 화상 SF 를 비교함으로써, 시료 (7) 의 어느 위치를 가공하고 있는지를 판정할 수 있다. 따라서, 구조 정보 ST 가 설계 정보인 경우에는, 시료 (7) 가 반복 구조 RS 를 갖고 있지 않은 경우라도, 자동 가공 장치 (1) 는, 이온 빔 (9) 에 의한 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정할 수 있다.

여기서 판정부 (113) 가, 시료 (7) 의 설계 정보와 가공면 화상 SF 의 비교에 기초하여 가공 위치가 종료 위치 PSTOP 에 도달했는지의 여부를 판정하는 경우의 구체예에 대해 설명한다.

도 8 은, 본 실시형태의 구조 정보 ST 의 일례를 나타내는 도면이다. 이 일례에 있어서 구조 정보 ST 란, 시료 (7) 의 내부 구조를 나타내는 설계 정보이다. 구조 정보 ST 에는, 행 방향 배선 RW 의 좌표 정보와, 열 방향 배선 CL 의 좌표 정보와, 접속 배선 CN 의 좌표 정보가 포함되어 있다. 이 일례에서는, 구조 정보 ST 는, 5 행 5 열의 매트릭스 배선의 구조를 나타낸다. 이 매트릭스 배선은, 행 방향 배선 RW1 ∼ RW5, 열 방향 배선 CL1 ∼ CL5, 및 이들 행 방향 배선 RW 와 열 방향 배선 CL 을 접속하는 접속 배선 CN11, CN21, CN51, CN32, CN42, CN52, …, CN26, CN56 을 갖는다. 이 일례에 있어서, 이들 행 방향 배선 RW, 열 방향 배선 CL 및 접속 배선 CN 이, 상기 서술한 반복 구조 RS 이다.

자동 가공 장치 (1) 는, xz 평면을 가공면으로 하여 시료 (7) 를 슬라이스 가공함으로써, 반복 구조 RS 를 노출시킨다. 자동 가공 장치 (1) 는, 단면 CS1 ∼ CS3 의 순서로 시료 (7) 의 구조를 노출시키면서 슬라이스 가공한다. 동 도면의 일례에 있어서, 단면 CSTG 가 가공의 종료 위치 PSTOP 이다. 단면 CS1 ∼ CS3, 및 단면 CSTG 의 일례를 도 9 에 나타낸다.

도 9 는, 본 실시형태의 슬라이스 가공의 단면 CS 의 일례를 나타내는 도면이다. 시료 (7) 의 단면 CS1 을 도 9(A) 에 나타낸다. 단면 CS1 에는, 행 방향 배선 RW1, 접속 배선 CN11, CN21, CN51, 및 열 방향 배선 CL1, CL2, CL5 가 노출된다. 시료 (7) 의 단면 CS2 를 도 9(B) 에 나타낸다. 단면 CS2 에는, 열 방향 배선 CL1, CL2, CL5 가 노출된다. 시료 (7) 의 단면 CS3 을 도 9(C) 에 나타낸다. 단면 CS3 에는, 행 방향 배선 RW2, 접속 배선 CN32, CN42, CN52, 및 열 방향 배선 CL1, CL2, CL3, CL4, CL5 가 노출된다. 시료 (7) 의 단면 CSTG 를 도 9(D) 에 나타낸다. 단면 CSTG 에는, 행 방향 배선 RW6, 접속 배선 CN26, CN56, 및 열 방향 배선 CL1, CL2, CL4, CL5 가 노출된다.

자동 가공 장치 (1) 는, 구조 정보 ST 에 기초하여 단면 CSTG 에 노출되는 구조의 배치를 추정한다. 자동 가공 장치 (1) 는, 시료 (7) 를 슬라이스 가공하면서, 추정된 구조의 배치와, 가공면인 단면 CS 에 나타나는 구조의 배치를 비교한다. 자동 가공 장치 (1) 는, 추정된 구조가 슬라이스 가공의 가공면에 나타난 경우, 가공의 종료 위치 PSTOP 에 도달하였다고 판정한다.

또한, 상기의 실시형태 및 그 변형예에 있어서, 시료 (7) 의 가공을 실시하는 빔이 집속 이온 빔 (FIB) 인 경우를 일례로 하여 설명했지만 이것에 한정되지 않는다. 시료 (7) 의 가공을 실시하는 빔은, 이온 이외의 하전 입자에 의한 하전 입자 빔이어도 되고, 중성 입자 빔이어도 된다.

또, 시료 (7) 의 가공면의 화상화를 실시하는 검출기가, 이차 전자 검출기 (4) (하전 입자 검출기) 인 경우를 일례로 하여 설명했지만, 시료 (7) 의 단면으로부터 시료 (7) 의 구조를 파악할 수 있는 검출기이면 되고, 이것에 한정되지 않는다.

또한, 상기의 실시형태는, 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시형태는, 그 밖의 여러 가지 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러 가지의 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

본 출원은, 2017년 3월 27일에 일본 특허청에 출원한 일본 특허출원 2017-060902호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 일본 특허출원 2017-060902호의 전체 내용을 본 출원에 원용한다.

1 : 자동 가공 장치
4 : 이차 전자 검출기
6 : 시료대
7 : 시료
9 : 이온 빔
10 : 입력부
11 : 제어부
13 : FIB 제어부
14 : 이미지 형성부
16 : 시료대 제어부
17 : 표시부
111 : 구조 정보 취득부
112 : 종료 위치 취득부
113 : 판정부
114 : 가공 제어부
RS : 반복 구조

Claims

하전 입자 빔을, 반복 구조를 갖는 시료에 조사함으로써 당해 시료로부터 시료편을 제작하는 자동 가공 장치로서,
가공 전의 시료의 구조를 나타내는 정보로서, 가공 전의 상기 시료의 상기 반복 구조가 촬상된 화상인 구조 정보를 취득하는 구조 정보 취득부와,
상기 시료의 상기 반복 구조의 반복 수를 나타내는 정보로서, 가공의 종료 위치를 지정하는 종료 위치 지정 정보를 취득하는 가공 종료 위치 취득부와,
하전 입자 빔이 상기 시료에 조사된 위치에 나타나는 가공면이 촬상된 가공면 화상을 취득하는 화상 취득부와,
상기 구조 정보 취득부가 취득하는 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수와, 상기 화상 취득부가 취득하는 상기 가공면 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정부를 구비하는, 자동 가공 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수와, 상기 가공면 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 잔여 수의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정하는, 자동 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 판정부는, 가공 전의 상기 시료가 촬상된 화상이 나타내는 상기 반복 구조의 반복 수와, 가공 과정에 있어서 상기 가공면 화상에 순차적으로 나타나는 상기 반복 구조의 변화 수의 비교에 기초하여, 하전 입자 빔에 의한 가공 위치가 상기 종료 위치에 도달했는지의 여부를 판정하는, 자동 가공 장치.
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