WO2022137401A1

WO2022137401A1 - 荷電粒子ビーム装置

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Publication number: WO2022137401A1
Application number: PCT/JP2020/048255
Authority: WO
Inventors: 由花伊井
Original assignee: 株式会社日立ハイテク
Priority date: 2020-12-23
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-06-30
Also published as: JPWO2022137401A1; US20240055220A1

Abstract

荷電粒子ビーム装置は、試料を載置して移動する試料ステージと、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、試料から摘出する試料片を保持して搬送する試料片移動手段と、試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、コンピュータと、を備えている。コンピュータは、試料片移動手段を試料片に接近させる際、予め荷電粒子ビームを試料に照射して得られた参照像と、試料片の摘出対象である試料に荷電粒子ビームを照射して得られた比較像との画像マッチングを行うマッチング領域を選択する。

Description

荷電粒子ビーム装置

　本発明は、試料摘出機能を有する荷電粒子ビーム装置に関する。

　荷電粒子ビーム装置を用いた加工法の一つである集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ　Ｉｏｎ　Ｂｅａｍ：ＦＩＢ）法は、集束させたイオンビームを試料に照射することによるターゲット構成原子のスパッタリング現象を利用した微細加工法である。近年は、ＦＩＢ装置と走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）とを組み合わせたＦＩＢ－ＳＥＭ複合装置が製品化されている。ＦＩＢ－ＳＥＭ複合装置は、イオンビームと電子線の照射軸とが同一点で交差するように設計されており、試料の移動を伴わずにＦＩＢ加工断面をＳＥＭ観察することが可能である。

　半導体分野におけるＦＩＢ－ＳＥＭ複合装置の用途として、例えば、デバイス開発や不良解析における構造観察、寸法計測、製品の再現性や信頼性の調査・確認等が挙げられる。この場合、半導体ウエハや半導体デバイス内の複数個所における加工や観察が必須となるため、装置には作業時間の短縮、作業者の省力化およびスキルレス化が求められる。

　例えば特許文献１には、完全自動もしくはそれに準ずる性能で試料内の目的箇所を摘出し、加工を行うための試料片ホルダに固定する旨の技術が開示されている。試料の自動摘出には、目的箇所を正確に認識し、適切なサイズに試料を加工・摘出したのち、所望の位置に試料が固定する処理等が行われる。

　特許文献２には、試料片と試料片を摘出するニードル、摘出された試料片と試料片を取り付ける試料片ホルダとの接触／分離の検出を、電気的な導通を測定することで実行し、導通が得られない場合、加工時間でプロセスを管理することで試料片の摘出動作を進行させる旨の技術が開示されている。

特開２０１６－０５０８５４号公報特開２０１８－１１６８６５号公報

　試料片の自動摘出に係る一連の作業は、試料および装置双方にダメージを与えることなく高精度かつ安定的に行う必要がある。これまで、ＳＩＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｉｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像、ＳＥＭ像、およびそれらの吸収電流像、各種画像処理技術等を用いて、試料片の自動摘出が行われてきた。しかしながら、対象とする試料が半導体ウエハや半導体デバイスである場合、デバイス構造の微細化や多様化に伴い、試料片の自動摘出の精度や安定性が、試料の構造に依存するケースが増加している。

　本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、試料片の自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的する。

　本願において開示される発明のうち、代表的な概要は（概要＝簡単に説明）、以下のとおりである。

　本開示の代表的な実施の形態による荷電粒子ビーム装置は、試料から試料片を自動的に摘出する。荷電粒子ビーム装置は、試料を載置して移動する試料ステージと、荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、試料から摘出する試料片を保持して搬送する試料片移動手段と、試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、コンピュータと、を備えている。コンピュータは、試料片移動手段を試料片に接近させる際、予め荷電粒子ビームを試料に照射して得られた参照像と、試料片の摘出対象である試料に荷電粒子ビームを照射して得られた比較像との画像マッチングを行うマッチング領域を選択する。

　本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

　すなわち、本開示の代表的な実施の形態によれば、試料片の自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置を備える自動試料片作製装置の一例を示す構成図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートのうち、主に初期設定工程の一例を示すフロー図である。試料片ホルダの平面図である。試料片ホルダの側面図である。参照像の登録と画像マッチング領域の設定方法の一例を示すフロー図である。本発明の実施の形態１に係る自動試料片作製装置の試料に形成された試料片を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置における、参照像から認識された試料の加工痕形状および試料片形状の一例を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置における、加工痕形状の枠線より外側の領域がマスキングされた像の一例を示す図である。加工痕形状の枠線の外側の領域を記憶することが選択された場合における画像マッチングの概念図である。指定された領域を記憶する場合における画像マッチングを説明する概念図である。集束イオンビームにより得られるニードルの先端のテンプレートを示す図である。電子ビームにより得られるニードルの先端のテンプレートを示す図である。画像マッチング方法の他の例を説明する図である。本発明の実施の形態１に係る試料片ピックアップ工程の一例を示すフロー図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像におけるニードルの先端付近を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像におけるニードルの先端付近を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードルの先端および試料片を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像データにおけるニードルの先端および試料片を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードルおよび試料片の接続加工位置を含む加工枠を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおける試料および試料片の支持部の切断加工位置を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像データにおける試料片を摘出した状態を示す図である。本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像データにおける試料片が接続されたニードルを退避させた状態を示す図である。ニードルを回転させていないときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。ニードルを回転させていないときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。ニードルを回転させたときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。ニードルを回転させたときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。ニードルを回転させたときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。ニードルを回転させたときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。本発明の実施の形態２に係る参照像を示す図である。学習済みモデルを用いた画像マッチングの一例を示す概念図である。学習済みモデルを用いた画像マッチングの他の例を説明する図である。学習済みモデルを用いた画像マッチングのその他の例を説明する概念図である。図３２の具体例を説明する図である。

　［課題等について補足］

　既存の試料自動摘出では、試料片を摘出するための第１段階として、以下の処理を行うことによりニードルを試料片へ接近させる。

　試料の自動摘出を行う前に荷電粒子ビームをニードルに照射して得られた吸収電流像と、荷電粒子ビームを試料片に照射して得られた二次電子像により予め作成した各参照像と、試料片自動摘出シーケンスの実行中に荷電粒子ビームをニードルに照射して得られた吸収電流像と、荷電粒子ビームを試料片に照射して得られた二次電子像により作成した各比較像とをそれぞれ取得する。

　次に、ニードル先端の位置座標と、摘出する試料片内のニードル先端を接近させる箇所の位置座標とを画像認識により決定し、決定した位置座標へニードル先端を接近させる。その際、取得する試料片の参照像よりコントラスト値、ブライトネス値、スキャンスピード、画像サイズ等は予め設定することができる。

　しかしながら、像の一部をマスキングする機能を備えていないことから、取得した参照像および比較像の全域を使用して画像マッチングを行い、ニードルの接近位置を決定することとなる。このため、先端デバイスのような微細かつ周期的な複雑なパターンを有する試料から試料片を摘出する場合、マッチング認識不良を起こす確率が高くなることが明らかになっている。画像マッチングにおいて「認識不可」として認識不良が発生すると、試料片自動摘出シーケンスが終了し、次のシーケンスへと移行するため、試料自動摘出プロセス全体としての成功率が低下する。

　また、「ニードル接近位置ではない位置を、ニードル接近位置として認識してしまう」という認識不良を起こした場合、試料または試料片（試料片だけでなく試料にも接触する危険性がある）とニードルとが接触し、試料または試料片やニードルが破損・変形する危険性が高くなる。試料または試料片の破損・変形は、貴重な試料を取り扱う上で大きな問題である。そして、ニードルの破損・変形は、ニードルの交換作業が必要となる。いずれにおいても、パフォーマンスが大きく低下するだけでなく、本来の目的である試料片の自動摘出が実現できなくなる。

　そこで、以下の実施の形態では、試料に対し固有の繰り返し構造等を有する箇所にマスキングをかけることで、試料片自動抽出シーケンスにおけるニードルの位置合わせ精度を向上させている。また、以下の実施の形態では、人工知能（ＡＩ：Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を用いて画像内の学習済の繰り返しパターン領域を検出し、検出した繰り返しパターン領域にマスキングをかけることにより、試料片自動摘出シーケンスを正確かつ安定的に実行可能にさせている。

　以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する各実施の形態は、本開示を実現するための一例であり、本開示の技術範囲を限定するものではない。なお、実施例において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、特に必要な場合を除き省略する。
　（実施の形態１）
　＜荷電粒子ビーム装置の構成＞

　図１は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置を備える自動試料片作製装置の一例を示す構成図である。図１に示すように、自動試料片作製装置１０は、荷電粒子ビーム装置１０ａ等を備えている。

　荷電粒子ビーム装置１０ａは、内部を真空状態に維持可能な試料室１１、試料室１１の内部において試料Ｓおよび試料片ホルダＰを固定可能なステージ１２、ステージ１２を駆動するステージ駆動機構１３等を備えている。

　荷電粒子ビーム装置１０ａは、試料室１１の内部における所定の照射領域（走査範囲）内の照射対象にＦＩＢを照射する集束イオンビーム照射光学系１４を備えている。荷電粒子ビーム装置１０ａ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照射光学系１５を備えている。荷電粒子ビーム装置１０ａ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、二次イオン）Ｒを検出する検出器１６を備えている。

　荷電粒子ビーム装置１０ａは、照射対象の表面にガスＧを供給するガス供給部１７を備えている。ガス供給部１７は、具体的には外径２００μｍ程度のノズル１７ａ等で構成される。荷電粒子ビーム装置１０ａは、ステージ１２に固定された試料Ｓから微小な試料片Ｑを取り出し（摘出し）、取り出した試料片Ｑを保持して試料片ホルダＰに移設するニードル１８と、ニードル１８を駆動して試料片Ｑを搬送するニードル駆動機構１９と、を備えている。以下では、ニードル１８とニードル駆動機構１９とを合わせて試料片移設手段と呼ぶ場合がある。荷電粒子ビーム装置１０ａは、検出器１６によって検出された二次荷電粒子Ｒに基づく画像データなどを表示する表示装置２０と、コンピュータ２１と、入力デバイス２２と、を備えている。

　なお、集束イオンビーム照射光学系１４および電子ビーム照射光学系１５の照射対象は、ステージ１２に固定された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８や試料片ホルダＰ等を含む。

　荷電粒子ビーム装置１０ａ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、被照射部の画像化やスパッタリングによる各種の加工（例えば、掘削やトリミング加工等）、デポジション膜の形成等を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０ａは、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Ｑ（例えば、薄片試料、針状試料など）や電子ビーム利用の分析試料片を形成する加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０ａは、試料片ホルダＰに移設された試料片Ｑを、透過型電子顕微鏡による透過観察に適した所望の厚さ（例えば、５～１００ｎｍ等）の薄膜とする加工を実行可能である。荷電粒子ビーム装置１０ａは、試料片Ｑおよびニードル１８等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可能である。

　試料室１１は、排気装置（図示は省略）により内部を所望の真空状態になるまで排気可能であるとともに、所望の真空状態を維持可能に構成されている。ステージ１２は、試料Ｓを保持する。ステージ１２は、試料片ホルダＰを保持するホルダ固定台１２ａを備えている。ホルダ固定台１２ａは、複数の試料片ホルダＰを搭載可能な構成でもよい。

　図３は、試料片ホルダの平面図である。図４は、試料片ホルダの側面図である。試料片ホルダＰは、切欠き部３１を有する略半円形板状の基部３２と、切欠き部３１に固定される試料台３３とを備えている。基部３２は、例えば金属によって直径３ｍｍおよび厚さ５０μｍなどの円形板状から形成されている。試料台３３は、例えばシリコンウェハから半導体製造プロセスによって形成され、導電性の接着剤によって切欠き部３１に貼着されている。試料台３３は櫛歯形状であり、離間配置されて突出する複数（例えば、５本、１０本、１５本、２０本など）で、試料片Ｑが移設される柱状部（以下、ピラーとも言う）３４を備えている。

　各柱状部３４の幅を異ならせておくことにより、試料Ｓ上の試料片Ｑの摘出箇所と各柱状部３４に移設した試料片Ｑと柱状部３４の画像とを対応付けて、さらに対応する試料片ホルダＰと対応付けてコンピュータ２１に記憶させておくことにより、１個の試料Ｓから複数個の試料片Ｑを作製した場合であっても、各試料片Ｑを間違わずに認識でき、後続する透過電子顕微鏡等の分析を該当する試料片Ｑと試料Ｓ上の摘出箇所との対応付けも間違いなく行うことができる。各柱状部３４は、例えば先端部の厚さが１０μｍ以下、５μｍ以下などに形成され、先端部に取り付けられる試料片Ｑを保持する。

　なお、基部３２は、上記のような直径３ｍｍおよび厚さ５０μｍなどの円形板状に限定されることはなく、例えば長さ５ｍｍ、高さ２ｍｍ、厚さ５０μｍなどの矩形板状であってもよい。要するに、基部３２の形状は、後続する透過電子顕微鏡に導入するステージ１２に搭載できる形状であるとともに、試料台３３に搭載した試料片Ｑの全てがステージ１２の可動範囲内に位置するような形状であればよい。

　ステージ駆動機構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、コンピュータ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。ステージ駆動機構１３は、少なくとも水平面に平行かつ互いに直交するＸ軸およびＹ軸と、Ｘ軸および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。また、ステージ駆動機構１３は、ステージ１２をＸ軸またはＹ軸周りに傾斜させるチルト機構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。

　集束イオンビーム照射光学系１４は、試料室１１の内部においてビーム出射部（図示は省略）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、光軸を鉛直方向と平行にして、試料室１１に固定されている。これにより、集束イオンビーム照射光学系１４は、ステージ１２に固定された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８等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。

　集束イオンビーム照射光学系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およ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およびイオン光学系１４ｂは、コンピュータ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および照射条件等がコンピュータ２１により制御される。イオン源１４ａは、例えば、液体ガリウムなどを用いた液体金属イオン源、プラズマ型イオン源、ガス電界電離型イオン源等である。イオン光学系１４ｂは、例えば、コンデンサレンズ等の第１静電レンズ、静電偏向器、対物レンズ等の第２静電レンズ、等を備えている。

　電子ビーム照射光学系１５は、試料室１１の内部においてビーム出射部（図示は省略）を、照射領域内のステージ１２の鉛直方向に対して所定角度（例えば６０°）傾斜した傾斜方向でステージ１２に臨ませるとともに、光軸を傾斜方向と平行にして、試料室１１に固定されている。これによって、ステージ１２に固定された試料Ｓ、試料片Ｑ、および照射領域内に存在するニードル１８等の照射対象に傾斜方向の上方から下方に向かい電子ビームを照射可能である。

　電子ビーム照射光学系１５は、電子を発生させる電子源１５ａ、電子源１５ａから射出された電子を集束および偏向させる電子光学系１５ｂを備えている。電子源１５ａおよび電子光学系１５ｂは、コンピュータ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および照射条件等がコンピュータ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、偏向器等を備えている。

　なお、電子ビーム照射光学系１５と集束イオンビーム照射光学系１４との配置を入れ替え、電子ビーム照射光学系１５を鉛直方向に、集束イオンビーム照射光学系１４を鉛直方向に対して所定角度傾斜した傾斜方向に配置してもよい。また、電子ビーム照射光学系１５および集束イオンビーム照射光学系１４の双方が、共に鉛直方向に配置されていなくてもよい。

　検出器１６は、試料Ｓおよびニードル１８等の照射対象に集束イオンビームや電子ビームが照射されたときに、照射対象から放射される二次荷電粒子（二次電子および二次イオン）Ｒの強度（つまり、二次荷電粒子の量）を検出し、二次荷電粒子Ｒの検出量の情報を出力する。検出器１６は、試料室１１の内部において二次荷電粒子Ｒの量を検出可能な位置、例えば照射領域内の試料Ｓ等の照射対象に対して斜め上方の位置等に配置され、試料室１１に固定されている。

　ガス供給部１７は、試料室１１に固定されている。ガス供給部１７は、試料室１１の内部においてガス噴射部（ノズルとも言う）を有し、ステージ１２に臨ませて配置されている。ガス供給部１７は、集束イオンビームによる試料Ｓのエッチングを、試料Ｓの材質に応じて選択的に促進するためのエッチング用ガスと、試料Ｓの表面に金属または絶縁体などの堆積物によるデポジション膜を形成するためのデポジション用ガス等を試料Ｓに供給可能である。

　例えば、シリコン（Ｓｉ）系の試料Ｓに対するフッ化キセノン、有機系の試料Ｓに対する水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、等のエッチング用ガスを、集束イオンビームの照射と共に試料Ｓに供給することによって、エッチングを選択的に促進させる。また、例えば、プラチナ、カーボン、またはタングステン等を含有したデポジション用ガスを、集束イオンビームの照射と共に試料Ｓに供給することによって、デポジション用ガスから分解された固体成分を試料Ｓの表面に堆積（デポジション）させることができる。デポジション用ガスの具体例として、例えば、フェナントレンやナフタレン等のカーボンを含むガス、トリメチル・エチルシクロペンタジエニル・プラチナ等のプラチナを含むガス、タングステンヘキサカルボニル等のタングステンを含むガス等が挙げられる。なお、供給ガスの種類によっては、電子ビームを照射することでも、エッチングやデポジションを行なうことができる。

　ニードル駆動機構１９は、ニードル１８が接続された状態で、試料室１１の内部に収容され、コンピュータ２１から出力される制御信号に応じてニードル１８を駆動させる。ニードル駆動機構１９は、ステージ１２と一体に設けられており、例えばステージ１２がチルト機構１３ｂによってチルト軸（つまり、Ｘ軸またはＹ軸）周りに回転すると、ステージ１２と一体に移動する。

　ニードル駆動機構１９は、３次元座標軸の各軸に沿って平行にニードル１８を移動させる移動機構（図示は省略）と、ニードル１８の中心軸周りにニードル１８を回転させる回転機構（図示は省略）と、を備えている。なお、この３次元座標軸は、試料ステージの直交３軸座標系とは独立しており、ステージ１２の表面に平行な２次元座標軸とする直交３軸座標系で、ステージ１２の表面が傾斜状態、回転状態にある場合、この座標系は傾斜し、回転する。

　コンピュータ２１は、試料室１１の外部に配置され、表示装置２０と、操作者の入力操作に応じた信号を出力するマウスおよびキーボードなどの入力デバイス２２と接続されている。コンピュータ２１は、入力デバイス２２から出力される信号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等により、荷電粒子ビーム装置１０ａの動作を統合的に制御する。

　コンピュータ２１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Ｒの検出量を、照射位置に対応付けた輝度信号に変換し、二次荷電粒子Ｒの検出量の２次元位置分布によって照射対象の形状を示す画像データを生成する。吸収電流画像モードでは、コンピュータ２１は、荷電粒子ビームの照射位置を走査しながらニードル１８に流れる吸収電流を検出することによって、吸収電流の２次元位置分布（吸収電流画像）によってニードル１８の形状を示す吸収電流画像データを生成する。

　コンピュータ２１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、および回転等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。コンピュータ２１は、自動的なシーケンス制御におけるモード選択および加工設定等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。

　次に、コンピュータ２１が実行する試料片自動摘出シーケンスについて記述する。試料片自動摘出シーケンスとは、荷電粒子ビーム（集束イオンビーム）による試料Ｓの加工によって形成された試料片Ｑを自動的に試料片ホルダＰに移動させる動作である。試料片自動摘出シーケンスは、初期設定工程、試料片ピックアップ工程、試料片マウント工程、ニードルトリミング工程を含む。なお、本実施の形態では、主に初期設定工程および試料片ピックアップ工程について説明する。
　＜初期設定工程＞

　図２は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の動作を示すフローチャートのうち、主に初期設定工程の一例を示すフロー図である。図２に示すように、初期設定工程は、ステップＳ０１０～ステップＳ１５０を含む。

　まず、コンピュータ２１は、試料片自動摘出シーケンスの開始時に、操作者の入力に応じて、後述する姿勢制御モードの有無等のモード選択、テンプレートマッチング用の観察条件、および加工条件（加工位置、寸法、個数等）の設定等を行う（ステップＳ０１０）。
　＜＜試料片参照像の登録および画像マッチング領域の設定＞＞

　次に、コンピュータ２１は、試料片参照像の登録および画像マッチング領域の設定を行う。ここでは、主にステップＳ０１１における設定方法について詳しく説明する。図５は、試料片参照像の登録および画像マッチング領域の設定方法の一例を示すフロー図である（Ｓ０１１ａ～Ｓ０１１ｆ）。

　まず、参照像のマッチング領域を設定するため、荷電粒子ビーム装置１０ａによる試料Ｓの加工が行われる（ステップＳ０１１ａ）。

　図６は、本発明の実施の形態１に係る自動試料片作製装置の試料Ｓに形成された試料片Ｑを示す平面図である。図６の符号Ｆは、集束イオンビームによる加工枠、すなわち、集束イオンビームの走査範囲を示している。図６では、走査範囲Ｆの内側（白色部）が、集束イオンビーム照射によってスパッタ加工されて掘削された加工領域Ｈとなっている。一方、図６において、斜線部は、集束イオンビーム照射によるスパッタ加工されなかった領域、すなわち掘削されなかった領域となっている。

　図６の符号Ｒｅｆは、原則的に試料片Ｑを形成する位置を示すレファレンスマーク（基準点）である。レファレンスマークＲｅｆは、例えば、後述するデポジション膜（例えば、一辺１０μｍの正方形）に、集束イオンビームにより例えば直径１μｍの微細穴が設けられた形状となっている。レファレンスマークＲｅｆは、集束イオンビームや電子ビームによる画像では、コントラスト良く認識することができる。例えば、試料片Ｑの概略の位置を認識するためにはデポジション膜が利用され、精密な位置合わせを行うためには微細穴が利用される。

また、レファレンスマークＲｅｆは上記の形状に限定されるものではない。操作者が試料表面上において任意の形状に加工した加工痕や、試料または試料片ホルダが元来有する特異点をレファレンスマークＲｅｆとして使用することも可能である。

　試料Ｓにおいて、試料片Ｑは、試料Ｓに接続される支持部Ｑａを残して側部側および底部側の周辺部が削り込まれて除去されるようにスパッタ加工されており、支持部Ｑａにより試料Ｓに片持ち支持されている（図６）。試料片Ｑの長手方向の寸法は、例えば、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ程度で、試料片Ｑの幅（厚み）は、例えば、５００ｎｍ、１μｍ、２μｍ、３μｍ程度である。このように、試料片Ｑは、微小な試料片である。

　ステップＳ０１１ｂでは、試料片参照像の登録が行われる。コンピュータ２１は、例えば図６に示すような加工（以下、周辺加工とも称する）を施した試料Ｓに対し、荷電粒子ビーム装置１０ａを用いて任意の方向から試料の画像を撮影し、撮影した画像を試料片参照像として登録する。

　次に、コンピュータ２１は、マッチング領域を設定する（ステップＳ０１１ｃ）。図７は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置における、参照像から認識された試料の加工痕形状および試料片形状の一例を示す図である。

　コンピュータ２１は、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆおよび試料片形状Ｆａを自動または入力デバイス２２から入力された情報に基づき認識する。そして、コンピュータ２１は、加工痕形状Ｆおよび試料片形状Ｆａを認識した領域をマッチング領域に設定する（図７）。あるいは、コンピュータ２１は、入力デバイス２２から入力された任意の位置・大きさ・数の情報に基づき、マッチング領域を設定してもよい。なお、任意の位置・大きさ・数の情報に基づくマッチング領域が指定されていない場合、コンピュータ２１は、参照像の全領域をマッチング領域に設定してもよい。

　コンピュータ２１は、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合、図７に示す加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、加工痕形状Ｆの枠線の外側の領域を記憶する記憶処理を行うかを選択する（ステップＳ０１１ｄ）。コンピュータ２１は、選択した処理を記憶し設定する。なお、ここで選択、設定された処理は、コンピュータ２１内の内部メモリに一時的に保存されてもよいし、例えばコンピュータ２１外部の記憶装置に保存されてもよい。

　ステップＳ０１１ｄにおいて、マスキング処理が選択された場合、参照像に対するマスキング処理が行われる（ステップＳ０１１ｅ）。図８は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置における、加工痕形状の枠線より外側の領域がマスキングされた像の一例を示す図である。マスキング処理が選択された場合、コンピュータ２１は、例えば図８に示すように参照像に対し、加工痕形状Ｆの外側の領域のマスキングを行う。

　一方、ステップＳ０１１ｄにおいて、記憶処理が選択された場合、コンピュータ２１は、加工痕形状Ｆの枠線の外側の領域を記憶する処理を実行する（ステップＳ０１１ｆ）。

　ここで、図２の説明に戻る。試料片参照像の登録および画像マッチング領域の設定（ステップＳ０１１）が終わると、コンピュータ２１は、柱状部３４のテンプレートを作成する（ステップＳ０３５～Ｓ０３８）。柱状部３４のテンプレート作成において、コンピュータ２１は、まず、操作者によってステージ１２のホルダ固定台１２ａに設置される試料片ホルダＰの位置登録処理を行なう（ステップＳ０３５）。コンピュータ２１は、サンプリングプロセスの最初に柱状部３４のテンプレートを作成する。ステップＳ０３５において、コンピュータ２１は、柱状部３４毎にテンプレートを作成する。

　コンピュータ２１は、各柱状部３４のステージ座標取得とテンプレート作成を行い、ステージ座標取得とテンプレートとを関連付けてセットで記憶する。コンピュータ２１は、ステージ座標取得と柱状部３４のテンプレートとを、後に行うテンプレートマッチング（テンプレートと画像の重ね合わせ）で柱状部３４の形状を判定する際に用いる。

　コンピュータ２１は、テンプレートマッチングに用いる柱状部３４のテンプレートとして、例えば、画像そのもの、画像から抽出したエッジ情報などを予め記憶する。コンピュータ２１は、後のプロセスで、ステージ１２の移動後にテンプレートマッチングを行い、テンプレートマッチングのスコアによって柱状部３４の形状を判定することにより、柱状部３４の正確な位置を認識することができる。なお、テンプレートマッチング用の観察条件として、テンプレート作成用と同じコントラスト、倍率などの観察条件を用いると、正確なテンプレートマッチングを実施することができるので望ましい。

　コンピュータ２１は、試料片ホルダＰの位置登録処理を、後述する試料片Ｑの移動に先立って行なっておくことによって、実際に適正な形状の試料台３３が存在することを予め確認しておくことができる。

　この位置登録処理において、先ず、コンピュータ２１は、粗調整の動作として、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を移動し、試料片ホルダＰにおいて試料台３３が取り付けられた位置に照射領域を位置合わせする。次に、コンピュータ２１は、微調整の動作として、荷電粒子ビーム（集束イオンビームおよび電子ビームの各々）の照射により生成する各画像データから、事前に試料台３３の設計形状（ＣＡＤ情報）から作成したテンプレートを用いて試料台３３を構成する複数の柱状部３４の位置を抽出する。そして、コンピュータ２１は、抽出した各柱状部３４の位置座標と画像を、試料片Ｑの取り付け位置として登録処理（記憶）する（ステップＳ０３６）。この時、各柱状部３４の画像について、予め準備しておいた柱状部の設計図、ＣＡＤ図、または柱状部３４の標準品の画像と比較して、各柱状部３４の変形や欠け、欠落等の有無を確認し、もし、不良であればその柱状部の座標位置と画像と共に不良品であることも記憶する。

　次に、現在登録処理の実行中の試料片ホルダＰに登録すべき柱状部３４が無いか否かを判定する（ステップＳ０３７）。この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり登録すべき柱状部３４の残数ｍが１以上の場合には、処理を上述したステップＳ０３６に戻し、柱状部３４の残数ｍが無くなるまでステップＳ０３６とＳ０３７を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり登録すべき柱状部３４の残数ｍがゼロの場合には、処理をステップＳ０３８に進める。

　ホルダ固定台１２ａに複数個の試料片ホルダＰが設置されている場合、コンピュータ２１は、各試料片ホルダＰの位置座標、該当試料片ホルダＰの画像データを各試料片ホルダＰに対するコード番号と共に記録する。さらに、コンピュータ２１は、各試料片ホルダＰの各柱状部３４の位置座標と対応するコード番号と画像データを記憶（登録処理）する。コンピュータ２１は、この位置登録処理を、自動試料サンプリングを実施する試料片Ｑの数の分だけ、順次、実施してもよい。

　そして、コンピュータ２１は、登録すべき試料片ホルダＰが無いか否かを判定する（ステップＳ０３８）。この判定結果が「ＮＯ」の場合、つまり登録すべき試料片ホルダＰの残数ｎが１以上の場合には、処理を上述したステップＳ０３５に戻し、試料片ホルダＰの残数ｎが無くなるまでステップＳ０３５～Ｓ０３８を繰り返す。一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、つまり登録すべき試料片ホルダＰの残数ｎがゼロの場合には、処理をステップＳ０３９に進める。

　これにより、１個の試料Ｓから数１０個の試料片Ｑを自動作製する場合、ホルダ固定台１２ａに複数の試料片ホルダＰが位置登録され、そのそれぞれの柱状部３４の位置が画像登録されているため、数１０個の試料片Ｑを取り付けるべき特定の試料片ホルダＰと、さらに、特定の柱状部３４を即座に荷電粒子ビームの視野内に呼び出すことができる。

　なお、この位置登録処理（ステップＳ０３５、Ｓ０３６）において、万一、試料片ホルダＰ自体、もしくは、柱状部３４が変形や破損していて、試料片Ｑが取り付けられる状態に無い場合は、上記の位置座標、画像データ、コード番号と共に、対応させて『使用不可』（試料片Ｑが取り付けられないことを示す表記）などとも登録しておく。これによって、コンピュータ２１は、後述する試料片Ｑの移設の際に、『使用不可』の試料片ホルダＰ、もしくは柱状部３４はスキップされ、次の正常な試料片ホルダＰ、もしくは柱状部３４を観察視野内に移動させることができる。

　次に、コンピュータ２１は、荷電粒子ビームの画像データを用いて、予め試料Ｓに形成されたレファレンスマークＲｅｆを認識する。コンピュータ２１は、認識したレファレンスマークＲｅｆを用いて、既知であるレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係から試料片Ｑの位置を認識して、試料片Ｑの位置を観察視野に入るようにステージ移動する（ステップＳ０３９）。

　次に、コンピュータ２１は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動し、試料片Ｑの姿勢が所定姿勢（例えば、ニードル１８による取出しに適した姿勢など）になるように、姿勢制御モードに対応した角度分だけステージ１２をＺ軸周りに回転させる（ステップＳ０４０）。

　次に、コンピュータ２１は、試料の自動加工を開始する。コンピュータ２１は、荷電粒子ビーム装置１０ａの各構成要素を制御して試料Ｓを加工し、例えば図６に示す試料片を作製する。そして、コンピュータ２１は、例えば図７に示す参照像と同様の条件により、試料片Ｑが作製された試料Ｓの画像を比較像として取得する（ステップＳ０４１）。

　次に、コンピュータ２１は、荷電粒子ビームの画像データを用いてレファレンスマークＲｅｆを認識し、既知のレファレンスマークＲｅｆと試料片Ｑとの相対位置関係、および参照像と比較像を用いた各種画像マッチング（画像マッチング）を行う（後述のステップＳ０４３、Ｓ０４４）

　ステップＳ０４３、Ｓ０４４の前に、ステップＳ０４２では、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合に選択される処理の設定情報の確認が行われる。この設定情報は、前述のステップＳ０１１ｄで設定されたものである。コンピュータ２１は、例えば内部メモリや外部の記憶装置から、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合に選択される処理に関する設定情報を読み出し、設定情報の確認を行う。

　設定情報が、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合にマスキング処理を行うことを規定している場合、ステップＳ０４３の処理が実行される。

　ステップＳ０４３では、まず、ステップＳ０４１において取得した比較像に対し、参照像と同じ領域にマスキング処理が行われる。そして、コンピュータ２１は、参照像および比較像について、マスキングを行っていない領域に対し画像マッチングを行う。図８を例にすると、加工痕形状Ｆの内側の黒塗りされていない領域に対し画像マッチングが行われる。

　すなわち、ステップＳ０４３では、ステップＳ０１１ｃで設定されたマッチング領域に基づき、マッチング領域に対する画像マッチングが行われる。

　一方、設定情報が、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合に記憶処理を行うことを規定している場合、ステップＳ０４４の処理が実行される。

　図９は、加工痕形状の枠線の外側の領域を記憶することが選択された場合における画像マッチングの概念図である。ステップＳ０４４では、コンピュータ２１は、図９に示すように、ステップＳ０１１ｃで設定された領域（ここでは、例えば加工痕形状Ｆの枠線の外側の領域）について、参照像および比較像を用いた画像マッチングを行う。

　ここで、指定された領域を記憶する場合における画像マッチングの例を説明する。図１０は、指定された領域を記憶する場合における画像マッチングを説明する概念図である。コンピュータ２１は、図１０（ａ）に示された、太い黒実線で囲まれた加工痕形状Ｆと、同様に太い黒実線で示した参照像の外周との間の領域Ｓａに対して、参照像と図１０（ｂ）に示す比較像との画像マッチングを行う。すなわち、ステップＳ０４４においても、ステップＳ０１１ｃで設定されたマッチング領域に基づき、マッチング領域（ここでは、加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域）に対し画像マッチングが行われる。

　画像マッチングは、別の方法でも実行可能である。図１３は、画像マッチング方法の他の例を説明する図である。コンピュータ２１は、任意の位置・大きさ・数の記憶またはマスキング領域ＭＡＳを指定した場合（図１３（ａ））、指定したマスキング領域ＭＡＳの枠線より内側の領域の画像をマスキングするか記憶するかを選択する。

　マスキング処理を選択した場合、コンピュータ２１は、ステップＳ０４３において、参照像および比較像におけるマスキング領域ＭＡＳにマスキングを行い（図１３（ｂ））、マスキング領域ＭＡＳに対する画像マッチングを行う。

　一方、指定したマスキング領域ＭＡＳの枠線より外側の領域の画像を記憶する記憶処理を選択した場合、コンピュータ２１は、ステップＳ０４４において、例えば図９に示すように、指定した領域について（この場合、試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域）記憶し、参照像および比較像の画像マッチングを行う。

　次に、コンピュータ２１は、ステップＳ０４３またはＳ０４４による画像マッチングにより試料片Ｑの位置を認識し、試料片Ｑの位置合わせを行なう（ステップＳ０５０）。

　次に、コンピュータ２１は、ニードル駆動機構１９によってニードル（試料片移動手段）１８を初期設定位置に移動させる。なお、ニードル駆動機構１９とニードル１８とを合わせて試料片移動手段としてもよい。初期設定位置は、例えば、予め設定されている視野領域内の所定位置などであって、視野領域内で位置合わせが完了した試料片Ｑの周辺の所定位置などである。コンピュータ２１は、ニードル１８を初期設定位置に移動させた後に、ガス供給部１７先端のノズル１７ａを試料片Ｑの周辺の所定位置に接近、例えばステージ１２の鉛直方向上方の待機位置から下降させる（ステップＳ０６０）。

　コンピュータ２１は、ニードル１８を移動させる際に、試料片Ｑを形成する自動加工の実行時に試料Ｓに形成されたレファレンスマークＲｅｆを用いて、ニードル１８と試料片Ｑとの３次元的な位置関係が精度良く把握することができ、適正に移動させることができる。

　次に、コンピュータ２１は、ニードル１８を試料片Ｑに接触させる処理として、以下の処理を行なう。まず、コンピュータ２１は、吸収電流画像モードに切り替え、ニードル１８の位置を認識する（ステップＳ０７０）。コンピュータ２１は、荷電粒子ビームを走査しながらニードル１８に照射することによりニードル１８に流れ込む吸収電流を検出し、複数の異なる方向から照射した荷電粒子ビームによる吸収電流画像データを生成する。

　吸収電流画像には、ニードル１８と背景を誤認することが無く、確実にニードル１８のみを認識できるというメリットがある。コンピュータ２１は、集束イオンビームの照射によってＸＹ平面（集束イオンビームの光軸に垂直な平面）の吸収電流画像データを取得し、電子ビームの照射によってＸＹＺ平面（電子ビームの光軸に垂直な平面）の吸収電流画像データを取得する。コンピュータ２１は、２つの異なる方向から取得した各吸収電流画像データを用いて３次元空間でのニードル１８の先端位置が検出できる。

　ここで、ニードル１８の形状が判定される（ステップＳ０７５）。ニードル１８が予め定めた正常な形状であると判定されれば（ＯＫ）、次のステップＳ０８０に進む。

　一方、ステップＳ０７５において、ニードル１８の先端形状が変形や破損等により、試料片Ｑを取り付けられる状態に無いと判定されれば（ＮＧ）、「ニードル不良」等の表示が行われ、装置の操作者に警告が報知される（ステップＳ０７９）、後のステップＳ１５０に進む。ステップＳ０８０以降の全ステップを実行せず、自動試料サンプリングの動作を終了させる。すなわち、ニードル先端形状が不良の場合、これ以上の作業が実行できず、作業者によるニードル交換が行われる。

　ここで、ステップＳ０７５におけるニードル形状の判断は、例えば、１辺２００μｍの観察視野で、ニードル先端位置が所定の位置から１００μｍ以上ずれている場合は不良品と判断される。

　なお、コンピュータ２１は、検出したニードル１８の先端位置を用いて、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動して、ニードル１８の先端位置を予め設定されている視野領域の中心位置（視野中心）に設定してもよい。

　次に、コンピュータ２１は、検出したニードル１８の先端位置を用いて、ニードル１８の先端形状に対するテンプレートマッチング用のテンプレートとしてレファレンス画像データを取得する（ステップＳ０８０）。図１１は、集束イオンビームにより得られるニードルの先端のテンプレートを示す図である。図１２は、電子ビームにより得られるニードルの先端のテンプレートを示す図である。ここで、図１１および図１２においてニードル１８の向きが異なるのは、集束イオンビーム照射光学系１４と電子ビーム照射光学系１５と検出器１６の位置関係と、二次電子による画像の表示向きの違いによるもので、同一のニードル１８を、異なる観察方向から見ているためである。

　コンピュータ２１は、ステージ駆動機構１３によってステージ１２を駆動し、試料片Ｑを視野領域外に退避させた状態で、荷電粒子ビーム（集束イオンビームおよび電子ビームの各々）をニードル１８に走査しながら照射する。コンピュータ２１は、荷電粒子ビームの照射によってニードル１８から放出される二次荷電粒子（二次電子または二次イオン）Ｒの複数の異なる平面内での位置分布を示す各画像データを取得する。コンピュータ２１は、集束イオンビームの照射によってＸＹ平面の画像データを取得し、電子ビームの照射によってＸＹＺ平面（電子ビームの光軸に垂直な平面）の画像データを取得する。コンピュータ２１は、集束イオンビームおよび電子ビームによる画像データを取得し、テンプレート（レファレンス画像データ）として記憶する。

　コンピュータ２１は、後述する粗調整および微調整によりニードル１８を移動させる直前に実際に取得する画像データをレファレンス画像データとするので、個々のニードル１８の形状の相違によらずに、精度の高いパターンマッチングを行うことができる。さらに、コンピュータ２１は、ステージ１２を退避させ、背景に複雑な構造物が無い状態で各画像データを取得するので、バックグラウンドの影響を排除したニードル１８の形状が明確に把握できるテンプレート（レファレンス画像データ）を取得することができる。

　なお、コンピュータ２１は、各画像データを取得する際に、対象物の認識精度を増大させるために予め記憶した好適な倍率、輝度、コントラスト等の画像取得条件を用いる。また、コンピュータ２１は、二次荷電粒子Ｒによる画像データをレファレンス画像とする代わりに、吸収電流画像データをレファレンス画像としてもよい。この場合、コンピュータ２１は、ステージ１２を駆動して試料片Ｑを視野領域から退避させることなしに、２つの異なる平面に対して各吸収電流画像データを取得してもよい。

　ステップＳ０８０の処理が終了すると、初期設定工程が終了し、試料片ピックアップ工程の処理が実行される。
　＜試料片ピックアップ工程＞

　次に、試料片ピックアップ工程について説明する。試料片ピックアップ工程では、荷電粒子ビーム装置１０ａによる自動試料片作製動作のうち、試料Ｓから試料片Ｑをピックアップする処理が行われる。なお、本実施の形態におけるピックアップとは、集束イオンビームによる加工やニードルにより、試料片Ｑを試料Ｓから分離、摘出することをいう。

　図１４は、本発明の実施の形態１に係る試料片ピックアップ工程の一例を示すフロー図である。図１４に示すように、試料片ピックアップ工程は、ステップＳ０９０～Ｓ１４０を含む。

　まず、ステップＳ０９０では、ニードル１８の粗調整移動が実行される。コンピュータ２１は、ニードル駆動機構１９へ制御信号を出力し、ニードル１８を試料片Ｑへ向けて移動させる。また、コンピュータ２１は、試料Ｓに対する集束イオンビームおよび電子ビームによる各画像データから、レファレンスマークＲｅｆ（図６）を認識する。コンピュータ２１は、認識したレファレンスマークＲｅｆ、および集束イオンビームおよび電子ビームによる各画像データを用いて、ニードル１８の移動目標位置ＡＰ（図６）を設定する。この移動目標位置ＡＰは、ニードル１８と試料片Ｑとをデポジション膜によって接続する加工を行うために必要とされる試料片Ｑ上、またはその近傍の所定位置である。具体的には、移動目標位置ＡＰは、例えば、試料片Ｑ内の位置でもよいし、試料片Ｑのエッジからわずかに離れた位置でもよい。このように、移動目標位置ＡＰは、試料片Ｑの形成時における加工枠Ｆに対する所定の位置関係に基づいた位置となっている。

　コンピュータ２１は、集束イオンビームの照射により試料Ｓに試料片Ｑを形成する際の加工枠ＦとレファレンスマークＲｅｆとの相対的な位置関係の情報を記憶している。なお、加工枠ＦとレファレンスマークＲｅｆとの相対的な位置関係の情報や設定情報等の各種情報は、コンピュータ２１内のＲＯＭに記憶されてもよいし、コンピュータ２１とは別の記憶装置に記憶されてもよい。

　コンピュータ２１は、認識したレファレンスマークＲｅｆを用いて、レファレンスマークＲｅｆおよび移動目標位置ＡＰ、あるいは必要に応じて加工枠ＦとレファレンスマークＲｅｆとの相対的な位置関係の情報を用いて、ニードル１８の先端を移動目標位置ＡＰに向かい３次元空間内で移動させる。ニードル１８を３次元的に移動させる際、コンピュータ２１は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に移動させた後、Ｚ方向に移動させるようにしてもよい。

　図１５は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像におけるニードルの先端付近を示す図である。図１６は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像におけるニードルの先端付近を示す図である。図１５および図１６には、ニードル１８の移動の様子が示されている。なお、図１５と図１６との間でニードル１８の向きが異なる理由は、図１１および図１２について説明した通りである。

　また、図１６には２本のニードル１８ａ、１８ｂが示されているが、図１６は、ニードル１８の移動状況を示すために、同じ視野における移動前後のニードル１８の先端付近の画像データを重ねて表示したものである。したがって、ニードル１８ａ、１８ｂは同一のニードル１８である。

　次に、ステップＳ１００では、ニードル１８の微調整移動が実行される。コンピュータ２１は、レファレンス画像データを用いたパターンマッチングを繰り返し実行してニードル１８の先端位置を把握しながら、ニードル駆動機構１９へ制御信号を出力し、ニードル１８を移動させる。

　コンピュータ２１は、ニードル１８に荷電粒子ビーム（集束イオンビームおよび電子ビームの各々）を照射し、荷電粒子ビームによる各画像データを繰り返し取得する。コンピュータ２１は、取得した画像データに対して、レファレンス画像データを用いたパターンマッチングを行なうことにより、ニードル１８の先端位置を取得する。コンピュータ２１は、取得したニードル１８の先端位置および移動目標位置ＡＰに応じてニードル１８を３次元空間内で移動させる。

　次に、コンピュータ２１は、ニードル１８の移動を停止させる処理を行う（ステップＳ１１０）。図１７は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードルの先端および試料片を示す図である。図１８は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像データにおけるニードルの先端および試料片を示す図である。図１７および図１８は、ニードル１８を停止させるときの様子を示している。なお、図１７および図１８は、図１１および図１２と同様、集束イオンビームと電子ビームで観察方向が異なることに加え、観察倍率が異なっているが、観察対象とニードル１８は同一のものである。

　ステップＳ１１０において、コンピュータ２１は、移動目標位置ＡＰを含む照射領域に荷電粒子ビームを照射した状態でニードル１８を移動させる。コンピュータ２１は、ニードル１８に流れる吸収電流が所定電流を超えたと判断した場合、あるいは、ニードルの先端座標がコンピュータ２１により所定の移動目的位置ＡＰに到達したと判断した場合、ニードル駆動機構１９によるニードル１８の駆動を停止させる。これにより、コンピュータ２１は、ニードル１８の先端位置を、移動目標位置ＡＰに配置する。

　次に、コンピュータ２１は、ニードル１８を試料片Ｑに接続する処理を行なう（ステップＳ１２０）。図１９は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおけるニードルおよび試料片の接続加工位置を含む加工枠を示す図である。図１９は、ニードル１８を試料片Ｑに接続する様子を示しており、ニードル１８と試料片Ｑとの接続加工位置を含むデポジション膜形成領域ＤＭ２（後述の図２０）を示している。

　ステップＳ１２０において、コンピュータ２１は、試料ＳのレファレンスマークＲｅｆを用いて、予め設定されている接続加工位置を指定する。コンピュータ２１は、接続加工位置を、試料片Ｑから所定間隔だけ離れた位置とする。コンピュータ２１は、この所定間隔の上限を例えば１μｍとし、好ましくは、所定間隔を１００ｎｍ以上かつ２００ｎｍ以下とする。コンピュータ２１は、所定時間に亘って、接続加工位置に設定した加工枠Ｒ１を含む照射領域に集束イオンビームを照射しつつ、試料片Ｑおよびニードル１８の先端表面にガス供給部１７によってガスを供給する。これにより、コンピュータ２１は、試料片Ｑとニードル１８とをデポジション膜ＤＭ２（後述の図２０）により接続する。

　ステップＳ１２０では、コンピュータ２１は、ニードル１８を試料片Ｑに直接接触させず、僅かに間隔を開けた位置に配置し、デポジション膜によりニードル１８と試料片Ｑとを接続する。この方法によれば、ニードル１８が試料片Ｑへの直接接触することによる試料片Ｑや試料Ｓの損傷等の不具合を防止できるという利点がある。

　コンピュータ２１は、ニードル１８を試料片Ｑに接続する際には、後にニードル１８に接続された試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設するときに選択される各アプローチモード（詳しくは後述）に適した接続姿勢を設定する。コンピュータ２１は、後述する複数の異なるアプローチモードの各々に対応して、ニードル１８と試料片Ｑとの相対的な接続姿勢を設定する。

　なお、コンピュータ２１は、ニードル１８の吸収電流の変化を検出することにより、デポジション膜による接続状態を判定してもよい。コンピュータ２１は、ニードル１８の吸収電流が予め定めた電流値に達したとき、試料片Ｑとニードル１８とがデポジション膜により接続されたと判定し、所定時間の経過有無にかかわらず、デポジション膜の形成を停止してもよい。

　次に、コンピュータ２１は、試料片Ｑと試料Ｓとの間の支持部Ｑａを切断する処理を行う（ステップＳ１３０）。図２０は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の集束イオンビームにより得られる画像データにおける試料および試料片の支持部の切断加工位置を示す図である。図２０は、試料片Ｑと試料Ｓとの間の支持部Ｑａを切断する様子を示している。

　ステップＳ１３０において、コンピュータ２１は、試料Ｓに形成されているレファレンスマークＲｅｆを用いて、予め設定されている支持部Ｑａの切断加工位置Ｔ１を指定する。コンピュータ２１は、所定時間に亘って、切断加工位置Ｔ１に集束イオンビームを照射することにより、試料片Ｑを試料Ｓから分離する。

　次に、コンピュータ２１は、試料Ｓとニードル１８との導通を検知することによって、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されたか否かを判定する（ステップＳ１３３）。ステップＳ１３３において、コンピュータ２１は、切断加工の終了後、すなわち切断加工位置Ｔ１での試料片Ｑと試料Ｓとの間の支持部Ｑａの切断が完了した後に、試料Ｓとニードル１８との導通を検知した場合、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されていない（ＮＧ）と判定する。コンピュータ２１は、試料片Ｑが試料Ｓから切り離されていない（ＮＧ）と判定した場合には、この試料片Ｑと試料Ｓとの分離が完了していないことを、表示装置２０への表示または警告音により報知する（ステップＳ１３６）。そして、これ以降の処理の実行を停止する、またはニードルクリーニングを行い、次のサンプリングを実施する。

　一方、ステップＳ１３３において、コンピュータ２１は、試料Ｓとニードル１８との導通を検知しない場合には、試料片Ｑが試料Ｓから切り離された（ＯＫ）と判定し、ステップＳ１４０に移行する。

　ステップＳ１４０では、コンピュータ２１は、試料片Ｑが接続されたニードル１８の摘出およびニードル１８の退避の処理を行う。図２１は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像データにおける試料片を摘出した状態を示す図である。図２２は、本発明の実施の形態１に係る荷電粒子ビーム装置の電子ビームにより得られる画像データにおける試料片が接続されたニードルを退避させた状態を示す図である。

　コンピュータ２１は、ニードル駆動機構１９によってニードル１８を所定距離だけ鉛直方向上方（Ｚ方向の正方向）に上昇させる。ニードル１８の摘出とニードル１８の退避とでは、ニードル１８を上昇させる程度（高さ）が異なる。具体的には、ニードル１８の摘出時、ニードル１８は、ニードル１８に接続された試料片Ｑが試料ＳよりもＺ方向において高い位置まで上昇する。一方、ニードル１８の退避時、ニードル１８は、試料片Ｑが接続されたニードル１８が、ステップＳ０６０程度まで上昇する。
　＜その他の構成＞

　これまでは、ニードル１８の軸回転を用いない基本的な手順を説明したが、ニードル１８は、ニードル駆動機構１９により軸回転することができる。そこで、以下では、ニードル１８の軸回転を利用したニードル１８の駆動方法を説明する。

　コンピュータ２１は、ニードル駆動機構１９を動作させ、試料Ｓから取り出した試料片Ｑが試料Ｓの表面が柱状部３４の端面に対し垂直または平行になるよう、ニードル１８およびニードル１８と接続された試料片Ｑを回転させる。その際、コンピュータ２１は、偏心補正を行なうことにより、試料片Ｑが実視野から外れないように回転を補正する。

　これにより、コンピュータ２１は、例えば、後に実行する仕上げ加工に適した試料片Ｑの姿勢を確保するとともに、試料片Ｑの薄片化仕上げ加工時に生じるカーテン効果の影響などを低減することができる。カーテン効果とは、試料内の密度差などにより単一方向からの集束イオンビーム照射によって加工縞模様が形成されて、完成後の試料片を電子顕微鏡で観察した場合、誤った解釈を与えてしまうこともあり得る現象をいう。

　図２３～図２４は、ニードルを回転させていないときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。図２５～図２８は、ニードルを回転させたときのニードルの先端付近の状態を説明する図である。具体的には、図２３は、ニードルの回転角度０°でのアプローチモードにおいて、集束イオンビームにより得られる画像データにおける試料片Ｑが接続されたニードル１８の状態を示している。図２４は、ニードルの回転角度０°でのアプローチモードにおいて、電子ビームにより得られる画像データにおける試料片Ｑが接続されたニードル１８の状態を示している。

　コンピュータ２１は、ニードル１８の回転角度０°でのアプローチモードにおいては、ニードル１８を回転させずに試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設するために適した姿勢状態を設定することができる。

　図２５は、ニードル１８の回転角度９０°でのアプローチモードにおいて、集束イオンビームにより得られる画像データにおける試料片Ｑが接続されたニードル１８を９０°回転させた状態を示している。図２６は、ニードル１８の回転角度９０°でのアプローチモードにおいて、電子ビームにより得られる画像データにおける試料片Ｑが接続されたニードル１８を９０°回転させた状態を示している。

　コンピュータ２１は、ニードル１８の回転角度９０°でのアプローチモードにおいては、ニードル１８を９０°回転させた状態で試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設するために適した姿勢状態を設定することができる。

　図２７は、ニードル１８の回転角度１８０°でのアプローチモードにおいて、集束イオンビームにより得られる画像データにおける試料片Ｑが接続されたニードル１８を約９０°回転させた状態を示している。図２８は、ニードル１８の回転角度１８０°でのアプローチモードにおいて、電子ビームにより得られる画像データにおける試料片Ｑが接続されたニードル１８を約９０°回転させた状態を示している。なお、回転角度１８０°でのアプローチモードでは、ニードルが９０°回転し、メッシュ（図示は省略）が９０°傾斜することで、試料が１８０°回転する。

　コンピュータ２１は、ニードル１８の回転角度１８０°でのアプローチモードにおいては、ニードル１８を約９０°回転させた状態で試料片Ｑを試料片ホルダＰに移設するために適した姿勢状態を設定することができる。

　なお、ニードル１８と試料片Ｑとの相対的な接続姿勢は、前述した試料片ピックアップ工程においてニードル１８を試料片Ｑに接続する際に、各アプローチモードに適した接続姿勢に設定される。

　回転角度０°、９０°、１８０°による、ニードル１８の試料片Ｑへのアプローチは、ステージ駆動機構１３によりステージ１２を移動および回転させることにより、適切な方向からニードル１８を移動目標位置ＡＰに接近させる。その際、ニードル１８が移動目標位置ＡＰに再接近した際のニードル１８と試料片Ｑの位置関係はステージ１２の回転角度により変化させることができる。
　＜本実施の形態による主な効果＞

　本実施の形態によれば、コンピュータ２１は、ニードル１８を試料片Ｑに接近させる際、予め荷電粒子ビームを試料に照射して得られた参照像と、試料片Ｑの摘出対象である試料Ｓに荷電粒子ビームを照射して得られた比較像との画像マッチングを行うマッチング領域を選択する。この構成によれば、ニードル１８を確実に試料片Ｑ付近に配置させることができるので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。

　また、本実施の形態によれば、コンピュータ１２は、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合、加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、加工痕形状の枠線の外側の領域を記憶するかを選択する。そして、コンピュータ２１は、マスキング処理を選択した場合、マスキング処理を行った加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域以外の領域において、参照像および比較像の画像マッチングを行う。この構成によれば、ニードル１８と試料片Ｑとの間の位置合わせをより正確に行うことができるので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。

　また、本実施の形態によれば、コンピュータ２１は、試料片Ｑの周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状Ｆを認識した場合、加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、加工痕形状の枠線の外側の領域を記憶するかを選択する。そして、コンピュータ２１は、記憶を選択した場合、記憶した加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域において、画像の記憶を行い、この記憶を行った加工痕形状Ｆの枠線より外側の領域において参照像および比較像の画像マッチングを行う。この構成によれば、ニードル１８と試料片Ｑとの間の位置合わせをより正確に行うことができるので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。また、マスキング処理を省略することができ、コンピュータ２１の負荷が軽減される。

　また、本実施の形態によれば、コンピュータ２１は、試料片Ｑと接続する前のニードル１８に対する荷電粒子ビームの照射により取得した画像に基づきニードル１８のテンプレートを作成する。そして、コンピュータ２１は、テンプレートを用いたテンプレートマッチングによって得られる周辺加工または試料片形状Ｆに基づき、ニードル１８に付着しているデポジション膜に荷電粒子ビームを照射するよう荷電粒子ビーム照射光学系およびニードルを制御する。この構成によれば、ニードル１８と接続された試料片Ｑの姿勢を認識することができるので、試料片Ｑを確実に試料片ホルダＰへ搬送することができる。

　また、本実施の形態によれば、周辺加工または試料片形状Ｆを表示する表示装置２０を備えている。この構成によれば、荷電粒子ビーム装置１０ａの稼働状態や警告等を作業者へ知らせることができる。

　また、本実施の形態によれば、試料片移動手段は、試料片Ｑに接続するニードル１８またはピンセットを備えている。この構成によれば、試料Ｓや試料片Ｑの形状等に応じて試料片移動手段の構成を自在に変更することができ、汎用性を向上させることができる。

　また、本実施の形態によれば、コンピュータ２１は、画像マッチングにより、ニードル１８の位置または加工箇所の特定を行う。この構成によれば、ニードル１８と試料片Ｑとの間の位置合わせをより正確に行うことができるので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。
　（実施の形態２）

　次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、図７において、試料片Ｑの周辺に予め実施された試料片形状Ｆａを認識した場合、コンピュータ２１は、試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域の画像をマスキングするか記憶するかを選択しても構わない（図５のステップＳ０１１ｄ）。

　図２９は、本発明の実施の形態２に係る参照像を示す図である。ステップＳ０１１ｄにおいてマスキングを選択した場合、図２９に示すように、コンピュータ２１は、参照像および比較像に対し、試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域の画像に対しマスキングを行う（図５のステップＳ０１１ｅ）。

　そして、コンピュータ２１は、参照像および比較像について、マスキングを行った領域以外の領域に対し画像マッチングを行う（図２のステップＳ０４３）。すなわち、本変形例では、図５のステップＳ０１１ｃで設定されたマッチング領域に基づき、試料片形状Ｆａの枠線より外側の領域に対し画像マッチングが行われる。

　一方、ステップＳ０１１ｄにおいて、試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域を記憶する記憶処理が選択された場合、図５のステップＳ０１１ｆにおいて、試料片形状Ｆａの枠線の内側の領域を記憶する処理が実行される。そして、コンピュータ２１は、コンピュータ２１は、図９に示すように、指定された領域（ここでは、試料片形状Ｆａの枠線の内側の領域）について、参照像および比較像を用いた画像マッチングを行う（図２のステップＳ００４４）。
　＜本実施の形態による主な効果＞

　本実施の形態によれば、コンピュータ１２は、試料片Ｑの周辺に試料片形状Ｆａを認識した場合、試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、試料片形状の枠線の内側の領域を記憶するかを選択する。コンピュータ１２は、マスキング処理を選択した場合、マスキング処理を行った試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域において、参照像および比較像に対するマスキング処理を行う。この構成によれば、この構成によれば、ニードル１８と試料片Ｑとの間の位置合わせをより正確に行うことができるので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。

　また、記憶を選択した場合、コンピュータ２１は、記憶した試料片形状Ｆａの枠線より内側の領域において、参照像および比較像に対するマスキング処理を行う、この構成によれば、ニードル１８と試料片Ｑとの間の位置合わせをより正確に行うことができるので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。また、マスキング処理を省略することができ、コンピュータ２１の負荷が軽減される。
　（実施の形態３）

　次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態では、学習済みモデルを用いた画像マッチングについて説明する。

　図３０は、学習済みモデルを用いた画像マッチングの一例を示す概念図である。コンピュータ２１は、図３０に示すように、複数の画像から試料の複数の試料構造の情報を参照像として学習させた学習済みモデルＭＯＤＥＬを生成しておく。コンピュータ２１は、入力した比較像に対し学習済みモデルＭＯＤＥＬを用いた画像認識を行う。そして、コンピュータ２１は、比較像に対し、画像認識で判別できない領域にマスキングを行う。そして、コンピュータ２１は、参照像とマスキングした比較像とを用いて画像マッチングを行う。

　図３１は、学習済みモデルを用いた画像マッチングの他の例を説明する図である。コンピュータ２１は、図３１（ａ）に示す二次電子像により取得した複数の画像に対し、参照像の全域、もしくは参照像の任意の位置・大きさの領域を複数指定し、指定した領域の画像を参照像として記憶・学習する。

　そして、コンピュータ２１は、荷電粒子ビームを試料に照射して得られた二次電子像から、図３１（ｂ）に示す比較像を取得する。コンピュータ２１は、取得した比較像と記憶した参照像とを比較する。比較像に参照像のいずれかの領域と同様のパターンが存在すると判断した場合、コンピュータ２１は、参照像に対し、比較像とパターンが異なる領域にマスキングを行う（図３１（ｃ））。そして、コンピュータ２１は、マスキングした参照像と比較像とを用いてマッチング処理を行う。そして、コンピュータ２１は、マッチング結果およびニードル１８の先端座標を用いて、ニードル駆動機構１９を制御し、ニードル１８を試料Ｓへ接近させる。

　図３２は、学習済みモデルを用いた画像マッチングのその他の例を説明する概念図である。コンピュータ２１は、図３２に示すように、複数の画像を用いて試料の複数の試料構造の情報を参照像として予め学習させた学習済みモデルＭＯＤＥＬを生成しておく。コンピュータ２１は、学習済みモデルＭＯＤＥＬを用いて、入力した比較像に対する画像認識処理を行う。そして、コンピュータ２１は、比較像のうち画像認識処理により判別できた領域に対してのみ画像マッチングを行う。

　画像認識処理は、学習済みモデルＭＯＤＥＬの作成時にも実行される。画像認識処理には、例えば、画像セグメンテーションや画像検出等を行う周知のアルゴリズムを用いて実行される。コンピュータ２１は、入力される画像に対する画像認識結果から試料構造の情報を抽出して試料の構成を機械学習し、学習済みモデルＭＯＤＥＬ（参照像）を生成する。また、コンピュータ２１は、比較像についても、学習済みモデルＭＯＤＥＬ作成時と同様の画像認識処理を行う。なお、学習済みモデルＭＯＤＥＬの生成時と、比較像の生成時とで、異なるアルゴリズムが用いられてもよい。

　図３３は、図３２の具体例を説明する図である。コンピュータ２１は、二次電子像により取得した複数の参照像において、参照像の全体、もしくは参照像の任意の位置・大きさの領域を複数指定し、指定した領域の画像を記憶・学習する（図３３（ａ））。

　そして、コンピュータ２１は、荷電粒子ビームを試料に照射して得られた二次電子像から比較像を取得する。コンピュータ２１は、取得した比較像と、記憶した画像（指定した領域の画像）とを比較する。比較像に記憶した画像のいずれかの領域と同様のパターンが存在すると判断した場合、コンピュータ２１は、参照像および比較像において、同様のパターンの領域ＡＲＥＡのみで画像マッチング処理を行う（図３３（ｂ））。そして、コンピュータ２１は、マッチング結果およびニードルの先端座標を用いて、ニードル駆動機構を制御して、ニードルを試料に接近させる。

　なお、学習済みモデルは、コンピュータ２１で作成されてもよいし、外部装置で作成されたものでもよい。
　＜本実施の形態による主な効果＞

本実施の形態によれば、コンピュータ２１は、複数の画像から試料の複数の試料構造の情報を参照像として学習させた学習済みモデルＭＯＤＥＬを生成する。そして、コンピュータ２１は、学習済みモデルＭＯＤＥＬを用いた比較像に対する画像認識処理を行い、比較像に対し、画像認識処理で判別できない領域にマスキング処理を行う。そして、コンピュータ２１は、参照像とマスキング処理を行った比較像とを用いて画像マッチングを行う。この構成によれば、参照像と比較像とが完全に一致していなくても、画像認識により加工痕形状Ｆや試料片形状Ｆａを認識することができるので、汎用性を向上させつつ、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。

　また、本実施の形態によれば、コンピュータ２１は、画像セグメンテーションにより比較像に対する画像認識処理を行う。この構成によれば、画像セグメンテーションを行うアルゴリズムを容易に入手可能であり、画像セグメンテーションの実装が容易である。

　また、本実施の形態によれば、コンピュータは学習済みモデルを用いた比較像に対する画像認識処理において、比較像に参照像のいずれかの領域と同様のパターンが存在すると判断した場合、参照像に対し、比較像とパターンが異なる領域にマスキングを行う。この構成によれば、画像認識が成功したのみで画像マッチングを行うので、試料片Ｑの自動摘出を正確かつ安定的に実行することが可能となる。

　前述した各実施の形態において、コンピュータ２１は、ソフトウェアを実行して各機能ブロックを実現してもよいし、一部の機能ブロックがＬＳＩなどのハードウェアで構成されてもよい。

　また、前述した各実施の形態において、ニードル１８は、先鋭化された針状部材を一例として説明したが、先端が平坦な平たがね状などの形状であってもよいし、ピンセットのような機構を備えてもよい。

　また、コンピュータ２１は、周辺加工に使用するイオンビームの、加速（電圧等）、電流値、イオンビームのスキャン範囲、イオンビームのスキャンスピード、イオンビームのスキャン時間、ドーズ量などの設定値をファイル名に紐づけてデータを一括保存できる。また、保存したデータを呼び出すことで設定した条件で加工することが可能である。

　前述した各実施の形態では、マッチング領域を予め設定することにより、参照像の取得も含め、自動で試料摘出を行うことができる。周辺加工に使用する加工プログラムから、加工位置を認識すると同時に加工深さを計算し、周辺加工後、適切と判断されるＦＯＶでＳＥＭ像を取得し、同像を試料テンプレートマッチング用の参照像とする。コンピュータ２１は、参照像内における周辺加工痕および試料片形状を自動で認識し、周辺加工痕の枠線より外側および試料片形状の枠線より内側の画像を、マスキングを行った上で、参照像の全領域を用いて比較像とのマッチングを行う。

　これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

　以下、本発明の好ましい態様について付記する。

　（１）試料から試料片を自動的に摘出する荷電粒子ビーム装置であって、
　前記試料を載置して移動する試料ステージと、
　荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、
　前記試料から摘出する前記試料片を保持して搬送する試料片移動手段と、
　前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、
　コンピュータと、
　を備え、
　前記コンピュータは、複数の画像から前記試料の複数の試料構造の情報を前記参照像として学習させた学習済みモデルを生成し、前記学習済みモデルを用いた前記比較像に対する画像認識処理を行い、前記比較像のうち前記画像認識処理により判別できた領域に対してのみ画像マッチングを行う、
　荷電粒子ビーム装置。

　（２）本発明の実施の形態に係る自動試料片作製装置１０は、試料から試料片を自動的に作製する自動試料片作製装置であって、少なくとも、荷電粒子ビームを照射する複数の荷電粒子ビーム照射光学系（ビーム照射光学系）と、前記試料を載置して移動する試料ステージと、前記試料から分離および摘出する前記試料片に接続するニードルを有して、前記試料片を搬送する試料片移設手段と、前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、前記荷電粒子ビームによってデポジション膜を形成するガスを供給するガス供給部と、前記試料片に接続する前に取得した前記ニードルの前記荷電粒子ビームによる画像を基にして、前記試料片から分離した前記ニードルに前記荷電粒子ビームを照射することで、前記試料片に接続する前の前記ニードルと略同じ形状に整形するように少なくとも前記荷電粒子ビーム照射光学系と前記試料片移設手段を制御するコンピュータと、を備える。

　（３）本発明の実施の形態に係る自動試料片作製装置１０は、試料から試料片を自動的に作製する自動試料片作製装置であって、少なくとも、集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射光学系（ビーム照射光学系）と、前記試料を載置して移動する試料ステージと、前記試料から分離および摘出する前記試料片に接続するニードルを有して、前記試料片を搬送する試料片移設手段と、前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、前記集束イオンビームによってデポジション膜を形成するガスを供給するガス供給部と、前記試料片に接続する前に取得した前記ニードルの前記集束イオンビームによる画像を基にして、前記試料片から分離した前記ニードルに前記集束イオンビームを照射することで、前記試料片に接続する前の前記ニードルと略同じ形状に整形するように少なくとも前記集束イオンビーム照射光学系と前記試料片移設手段を制御するコンピュータと、を備える。

　（４）前記（２）または（３）に記載の自動試料片作製装置１０は、前記荷電粒子ビームは、少なくとも集束イオンビームおよび電子ビームを含む。

１０…自動試料片作製装置、１０ａ…荷電粒子ビーム装置、１１…試料室、１２…ステージ（試料ステージ）、１３…ステージ駆動機構、１４…集束イオンビーム照射光学系（荷電粒子ビーム照射光学系）、１５…電子ビーム照射光学系（荷電粒子ビーム照射光学系）、１６…検出器、１７…ガス供給部、１８…ニードル、１９…ニードル駆動機構、２０…表示装置、２１…コンピュータ、２２…入力デバイス、３３…試料台、３４…柱状部、Ｐ…試料片ホルダ、Ｑ…試料片、Ｒ…二次荷電粒子、Ｓ…試料。

Claims

　試料から試料片を自動的に摘出する荷電粒子ビーム装置であって、
　前記試料を載置して移動する試料ステージと、
　荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、
　前記試料から摘出する前記試料片を保持して搬送する試料片移動手段と、
　前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、
　コンピュータと、
　を備え、
　前記コンピュータは、前記試料片移動手段を前記試料片に接近させる際、予め前記荷電粒子ビームを前記試料に照射して得られた参照像と、前記試料片の摘出対象である前記試料に前記荷電粒子ビームを照射して得られた比較像との画像マッチングを行うマッチング領域を選択する、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、前記試料片の周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状を認識した場合、前記加工痕形状の枠線より外側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、前記加工痕形状の枠線の外側の領域を記憶するかを選択し、前記マスキング処理を選択した場合、前記マスキング処理を行った前記加工痕形状の枠線より外側の領域において、前記参照像および前記比較像に対する前記マスキング処理を行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、前記試料片の周辺に予め実施された周辺加工の加工痕形状を認識した場合、前記加工痕形状の枠線より外側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、前記加工痕形状の枠線の外側の領域を記憶するかを選択し、前記記憶を選択した場合、記憶した前記加工痕形状の枠線より外側の領域において、前記参照像および前記比較像に対する前記マスキング処理を行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、前記試料片の周辺に試料片形状を認識した場合、前記試料片形状の枠線より内側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、前記試料片形状の枠線の内側の領域を記憶するかを選択し、前記マスキング処理を選択した場合、前記マスキング処理を行った前記試料片形状の枠線より内側の領域において、前記参照像および前記比較像に対する前記マスキング処理を行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、前記試料片の周辺に試料片形状を認識した場合、前記試料片形状の枠線より内側の領域の画像をマスキングするマスキング処理を行うか、前記試料片形状の枠線の内側の領域を記憶するかを選択し、前記記憶を選択した場合、記憶した前記試料片形状の枠線より内側の領域において、前記参照像および前記比較像に対する前記マスキング処理を行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　試料から試料片を自動的に摘出する荷電粒子ビーム装置であって、
　前記試料を載置して移動する試料ステージと、
　荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、
　前記試料から摘出する前記試料片を保持して搬送する試料片移動手段と、
　前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、
　コンピュータと、
　を備え、
　前記コンピュータは、複数の画像から前記試料の複数の試料構造の情報を前記参照像として学習させた学習済みモデルを生成し、前記学習済みモデルを用いた前記比較像に対する画像認識処理を行い、前記比較像に対し、前記画像認識処理で判別できない領域にマスキング処理を行い、前記参照像と前記マスキング処理が行われた前記比較像とを用いて画像マッチングを行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項６に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、画像セグメンテーションにより前記比較像に対する前記画像認識処理を行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　試料から試料片を自動的に摘出する荷電粒子ビーム装置であって、
　前記試料を載置して移動する試料ステージと、
　荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射光学系と、
　前記試料から摘出する前記試料片を保持して搬送する試料片移動手段と、
　前記試料片が移設される試料片ホルダを保持するホルダ固定台と、
　コンピュータと、
　を備え、
　前記コンピュータは、複数の画像から前記試料の複数の試料構造の情報を前記参照像として学習させた学習済みモデルを生成し、前記学習済みモデルを用いた前記比較像に対する画像認識処理を行い、前記比較像に前記参照像のいずれかの領域と同様のパターンが存在すると判断した場合、前記参照像に対し、前記比較像とパターンが異なる領域にマスキングを行う、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、前記試料片と接続する前の前記試料片移動手段に対する前記荷電粒子ビームの照射により取得した画像に基づき前記試料片移設手段のテンプレートを作成し、前記テンプレートを用いたテンプレートマッチングによって得られる周辺加工または前記試料片形状に基づき、前記試料片移動手段に付着しているデポジション膜に前記荷電粒子ビームを照射するよう前記荷電粒子ビーム照射光学系および前記試料片移動手段を制御する、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項９に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記周辺加工または前記試料片形状を表示する表示装置を備える、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記試料片移動手段は、前記試料片に接続するニードルまたはピンセットを備える、
　荷電粒子ビーム装置。
　請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置において、
　前記コンピュータは、前記画像マッチングにより、前記試料片移動手段の位置または加工箇所の特定を行う、
　荷電粒子ビーム装置。