特許 7606931 試料加工装置および試料加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-18

(45)【発行日】2024-12-26

(54)【発明の名称】試料加工装置および試料加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/305 20060101AFI20241219BHJP

   H01J 37/244 20060101ALI20241219BHJP

   G01V 8/10 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H01J37/305 A

H01J37/244

G01V8/10 S

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021094684

(22)【出願日】2021-06-04

(65)【公開番号】P2022186453

(43)【公開日】2022-12-15

【審査請求日】2024-02-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(74)【代理人】

【識別番号】100161540

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 良伸

(72)【発明者】

【氏名】小塚 心尋

(72)【発明者】

【氏名】根岸 勉

(72)【発明者】

【氏名】木村 達人

(72)【発明者】

【氏名】石川 嘉一

(72)【発明者】

【氏名】河原 尚

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１９３９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３００７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２１０８８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／３０５

Ｈ０１Ｊ ３７／２４４

Ｇ０１Ｖ ８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記試料を揺動させるスイング機構を備えた試料ステージと、
前記試料を透過照明する照明光を発する透過照明装置と、
前記照明光で透過照明された前記試料を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された画像に基づいて、加工の終了を判断する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記画像を取得する処理と、
取得した前記画像において、前記試料と前記遮蔽部材との間の隙間から漏れる光をマスクする処理と、
前記画像のマスクされたマスク領域を除いた非マスク領域の輝度を検出する処理と、
前記非マスク領域の輝度に基づいて、加工の終了を判断する処理と、
を行い、
前記試料および前記遮蔽部材は、第１軸に沿って配置され、
前記スイング機構は、前記第１軸に沿って配置された前記試料および前記遮蔽部材を、前記第１軸に直交する第２軸を回転軸として揺動させ、
前記カメラは、前記画像の第１方向が前記第１軸に沿った方向となるように、前記画像を撮影し、
前記処理部は、前記隙間から漏れる光をマスクする処理において、
前記画像において、前記第１方向の輝度プロファイルを複数取得し、
複数の輝度プロファイルの各々に基づいて前記試料の傾斜角度を求め、求めた前記試料の傾斜角度に応じて前記マスク領域を傾斜させる、試料加工装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記処理部は、前記隙間から漏れる光をマスクする処理において、前記画像の輝度の分布に基づいて前記隙間から漏れる光をマスクすることによって、前記マスク領域を前記試料の傾斜角度
に応じて傾斜させる、試料加工装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記処理部は、前記隙間から漏れる光をマスクする処理において、前記スイング機構による前記試料の揺動動作に基づいて前記隙間から漏れる光をマスクする、試料加工装置。

【請求項4】

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、前記画像において、前記試料を回り込んだ光をマスクする処理を行う、試料加工装置。

【請求項5】

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、
前記隙間から漏れる光の輝度を取得する処理を行い、
前記加工の終了を判断する処理において、前記隙間から漏れる光の輝度および前記非マスク領域の輝度に基づいて、前記加工の終了を判断する、試料加工装置。

【請求項6】

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における試料加工方法であって、
前記試料を揺動させながら、前記試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射する工程と、
前記試料を透過照明する工程と、
透過照明された前記試料をカメラで撮影する工程と、
前記カメラで撮影された画像を取得する工程と、
取得した前記画像において、前記試料と前記遮蔽部材との間の隙間から漏れる光をマスクする工程と、
前記画像のマスクされたマスク領域を除いた非マスク領域の輝度を検出する工程と、
前記非マスク領域の輝度に基づいて、加工の終了を判断する工程と、
を含み、
前記試料および前記遮蔽部材は、第１軸に沿って配置され、
前記イオンビームを照射する工程において、前記第１軸に沿って配置された前記試料および前記遮蔽部材を、前記第１軸に直交する第２軸を回転軸として揺動させ、
前記カメラは、前記画像の第１方向が前記第１軸に沿った方向となるように、前記画像を撮影し、
前記隙間から漏れる光をマスクする工程において、
前記画像において、前記第１方向の輝度プロファイルを複数取得し、
複数の輝度プロファイルの各々に基づいて前記試料の傾斜角度を求め、求めた前記試料の傾斜角度に応じて前記マスク領域を傾斜させる、試料加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料加工装置および試料加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

例えば、特許文献１には、バルク試料上に遮蔽ベルトを配置し、遮蔽ベルトを介して試料にイオンビームを照射し、遮蔽ベルトで遮蔽されなかった部分をイオンミリングすることによって、透過電子顕微鏡用の薄膜試料を作製する試料作製装置が開示されている。

【0004】

特許文献１では、ＣＣＤカメラで試料のエッチング断面を撮影し、イオンミリング終了判定回路が試料の形状変化を監視する。イオンミリング終了判定回路が試料に貫通孔が開いたことを検出した場合、イオンビームの放出が停止される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１９３９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このような試料加工装置では、試料に貫通孔が開く直前、または試料に貫通孔が開いた直後に加工を終了することが望ましい。例えば、貫通孔が大きくなってしまうと、試料の厚さの変化が大きくなってしまい、透過電子顕微鏡での観察に適した、試料の厚さが薄い領域が貫通孔の周辺のごく狭い領域に限られてしまう。

【0007】

このように、試料加工装置では、加工を終了するタイミングを正確に判断できることが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、
前記試料上に配置され、前記イオンビームを遮蔽する遮蔽部材と、
前記試料を揺動させるスイング機構を備えた試料ステージと、
前記試料を透過照明する照明光を発する透過照明装置と、
前記照明光で透過照明された前記試料を撮影するカメラと、
前記カメラで撮影された画像に基づいて、加工の終了を判断する処理部と、
を含み、
前記処理部は、
前記画像を取得する処理と、
取得した前記画像において、前記試料と前記遮蔽部材との間の隙間から漏れる光をマスクする処理と、
前記画像のマスクされたマスク領域を除いた非マスク領域の輝度を検出する処理と、
前記非マスク領域の輝度に基づいて、加工の終了を判断する処理と、
を行い、
前記試料および前記遮蔽部材は、第１軸に沿って配置され、
前記スイング機構は、前記第１軸に沿って配置された前記試料および前記遮蔽部材を、前記第１軸に直交する第２軸を回転軸として揺動させ、
前記カメラは、前記画像の第１方向が前記第１軸に沿った方向となるように、前記画像を撮影し、
前記処理部は、前記隙間から漏れる光をマスクする処理において、
前記画像において、前記第１方向の輝度プロファイルを複数取得し、
複数の輝度プロファイルの各々に基づいて前記試料の傾斜角度を求め、求めた前記試料の傾斜角度に応じて前記マスク領域を傾斜させる。

【0009】

このような試料加工装置では、試料と遮蔽部材との間の隙間から漏れる光をマスクするため、当該隙間から漏れる光を、試料を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。したがって、このような試料加工装置では、加工を終了するタイミングを正確に判断できる。

【0010】

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して前記試料を加工する試料加工装置における試料加工方法であって、
前記試料を揺動させながら、前記試料に遮蔽部材を介してイオンビームを照射する工程と、
前記試料を透過照明する工程と、
透過照明された前記試料をカメラで撮影する工程と、
前記カメラで撮影された画像を取得する工程と、
取得した前記画像において、前記試料と前記遮蔽部材との間の隙間から漏れる光をマスクする工程と、
前記画像のマスクされたマスク領域を除いた非マスク領域の輝度を検出する工程と、
前記非マスク領域の輝度に基づいて、加工の終了を判断する工程と、
を含み、
前記試料および前記遮蔽部材は、第１軸に沿って配置され、
前記イオンビームを照射する工程において、前記第１軸に沿って配置された前記試料および前記遮蔽部材を、前記第１軸に直交する第２軸を回転軸として揺動させ、
前記カメラは、前記画像の第１方向が前記第１軸に沿った方向となるように、前記画像を撮影し、
前記隙間から漏れる光をマスクする工程において、
前記画像において、前記第１方向の輝度プロファイルを複数取得し、
複数の輝度プロファイルの各々に基づいて前記試料の傾斜角度を求め、求めた前記試料の傾斜角度に応じて前記マスク領域を傾斜させる。

【0011】

このような試料加工方法では、試料と遮蔽部材との間の隙間から漏れる光をマスクするため、当該隙間から漏れる光を、試料を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。したがって、このような試料加工方法では、加工を終了するタイミングを正確に判断できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。

【図2】試料加工装置の動作を説明するための図。

【図3】試料加工装置の動作を説明するための図。

【図4】試料加工装置の動作を説明するための図。

【図5】カメラで撮影された画像の一例を示す図。

【図6】情報処理装置の処理の一例を示すフローチャート。

【図7】カメラで撮影された画像を模式的に示す図。

【図8】マスク処理を説明するための図。

【図9】非マスク領域の輝度を検出する処理を説明するための図。

【図10】カメラで撮影された画像を模式的に示す図。

【図11】マスク処理を説明するための図。

【図12】非マスク領域の輝度を検出する処理を説明するための図。

【図13】カメラで撮影された画像を模式的に示す図。

【図14】カメラで撮影された画像を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

１． 試料加工装置
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。

【0015】

試料加工装置１００は、試料２にイオンビームＩＢを照射して試料２を加工し、観察や分析用の試料を作製するための装置である。試料加工装置１００では、バルク試料から透過電子顕微鏡で観察可能な薄膜試料を作製できる。

【0016】

試料加工装置１００は、図１に示すように、イオン源１０と、制御回路１２と、試料ステージ２０と、遮蔽部材３０と、透過照明装置４０と、照明調光回路４２と、光学系５０と、カメラ６０と、情報処理装置７０（処理部の一例）と、表示部８０と、を含む。

【0017】

イオン源１０は、試料２にイオンビームＩＢを照射する。イオン源１０は、不図示のチャンバーの上部に取り付けられており、チャンバー内に収容された試料２にイオンビームＩＢを照射する。チャンバー内は、真空状態である。イオン源１０は、例えば、所定の加速電圧でイオンを加速させてイオンビームＩＢを放出するイオン銃である。イオン源１０は、Ｚ軸に沿ってイオンビームＩＢを照射する。イオン源１０は、例えば、イオンビームＩＢを試料２に照射する際に、Ｘ軸に平行な軸を回転軸として揺動する。イオン源１０は、制御回路１２で制御される。

【0018】

試料ステージ２０は、試料２を保持する。試料ステージ２０には、遮蔽部材３０が取り付けられている。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、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。

【0019】

試料ステージ２０は、試料２および遮蔽部材３０を揺動させるスイング機構を備えている。スイング機構は、試料２および遮蔽部材３０をスイング軸（傾斜軸）を回転軸として傾斜させる。スイング軸は、例えば、Ｙ軸に平行である。スイング機構は、例えば、一定の周期で、試料２および遮蔽部材３０を揺動させる。

【0020】

試料ステージ２０に保持される試料２は、板状の形状を有している。試料２は、例えば、直方体である。

【0021】

遮蔽部材３０は、イオンビームＩＢを遮蔽する。イオン源１０から放出されたイオンビームＩＢは、遮蔽部材３０を介して試料２に照射される。遮蔽部材３０は、例えば、帯状である。遮蔽部材３０は、例えば、イオンビームＩＢでミリングされ難い材料からなる。遮蔽部材３０は、試料２の上（＋Ｚ方向）に位置している。

【0022】

透過照明装置４０は、試料２を透過照明する照明光を発する。すなわち、透過照明装置４０は、試料２の背後から照明光を照射する。透過照明装置４０が発する照明光の強度は、照明調光回路４２で制御される。

【0023】

透過照明装置４０、試料２、光学系５０、およびカメラ６０は、この順に、Ｙ軸に沿って並んでいる。

【0024】

カメラ６０は、光学系５０を介して、透過照明装置４０が発する照明光で透過照明された試料２および遮蔽部材３０を撮影する。カメラ６０は、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどのデジタルカメラである。光学系５０は、カメラ６０で試料２を撮影するための光学系である。

【0025】

情報処理装置７０は、カメラ６０で撮影された画像を取得し、表示部８０に表示させる処理を行う。また、情報処理装置７０は、カメラ６０で撮影された画像を取得し、当該画像に基づいて加工の終了を判断する処理を行う。また、情報処理装置７０は、制御回路１
２を介してイオン源１０を制御する。

【0026】

情報処理装置７０は、例えば、パーソナルコンピューター（ＰＣ）等であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置（メモリ）と、操作部と、を含む。記憶装置には、各種画像処理や制御処理を行うためのプログラム、およびデータが記憶されている。情報処理装置７０（処理部）の機能は、プロセッサでプログラムを実行することにより実現できる。操作部は、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プロセッサに出力する。操作部の機能は、例えば、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネルなどのハードウェアにより実現することができる。

【0027】

表示部８０は、情報処理装置７０で取得された画像や、情報処理装置７０で生成された画像を表示する。表示部８０の機能は、ＬＣＤ、ＣＲＴ、操作部としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。

【0028】

２． 試料加工装置の動作
図２～図４は、試料加工装置１００の動作を説明するための図である。図２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３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４は、イオン源１０の動作を説明するための図である。

【0029】

試料加工装置１００では、図２に示すように、試料２上に遮蔽部材３０を配置して、遮蔽部材３０の上方に配置されたイオン源１０からイオンビームＩＢを照射する。イオンビームＩＢは、遮蔽部材３０を介して、試料２に照射される。

【0030】

イオンビームＩＢを照射して試料２を加工しているときには、図３に示すように、試料ステージ２０のスイング機構を動作させて、試料２および遮蔽部材３０を軸Ａを回転軸として揺動させる。すなわち、試料ステージ２０のスイング機構は、試料２および遮蔽部材３０を、軸Ａを傾斜軸（回転軸）として、往復傾斜（回転）運動させる。軸Ａは、例えばＹ軸に平行な軸である。軸Ａは、例えば、試料２と遮蔽部材３０の境界に位置している。

【0031】

なお、図３では、試料２の傾斜角度θ１が０°のとき、試料２の傾斜角度θ１が－３０°のとき、試料２の傾斜角度θ１が＋３０°のときを図示している。なお、図３では、傾斜角度θ１は、試料２がＸ軸に平行なときをθ１＝０°として、反時計回りを「＋」、時計回りを「－」で表している。

【0032】

試料２の加工時には、図４に示すように、イオン源１０も揺動させる。例えば、イオン源１０をＺ軸に対して所定の角度の範囲で傾斜させる。イオン源１０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を照射できる。例えば、試料２の加工面に対するイオンビームＩＢの入射角度が２．５°程度になるようにイオン源１０を傾斜させる。すなわち、イオン源１０の傾斜角度θ２の範囲は、－２．５°から＋２．５°の範囲である。

【0033】

このように、試料加工装置１００では、試料２を揺動させ、かつ、イオン源１０を揺動させながら、試料２にイオンビームＩＢを照射して、試料２の加工を行う。

【0034】

加工中の試料２の様子は、カメラ６０で撮影される。カメラ６０で撮影された試料２の画像は、リアルタイムで情報処理装置７０に送られる。情報処理装置７０は、カメラ６０で撮影された画像を取得し、表示部８０に表示する。

【0035】

図５は、カメラ６０で撮影された画像Ｉ２の一例である。試料加工装置１００では、試
料２は透過照明装置４０が発する照明光によって透過照明されている。画像Ｉ２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、画像Ｉ２では、試料２の下側から回り込んだ光が確認できる。

【0036】

なお、画像Ｉ２上には、２重円のカーソルが表示されている。このカーソルについては後述する。

【0037】

３． 情報処理装置の処理
試料加工装置１００では、情報処理装置７０が加工の終了を判断する。

【0038】

図６は、情報処理装置７０の処理の一例を示すフローチャートである。

【0039】

情報処理装置７０に加工を開始する指示が入力されると、情報処理装置７０は、イオンビームＩＢを照射する処理を開始する（Ｓ１００）。具体的には、情報処理装置７０は、イオンビームＩＢを照射するための制御信号を生成し、制御回路１２に送る。制御回路１２は、制御信号に基づいて駆動信号を生成し、イオン源１０に出力する。これにより、イオン源１０からイオンビームＩＢが試料２に照射される。このとき、試料ステージ２０のスイング機構は、試料２および遮蔽部材３０を揺動させる。

【0040】

このようにしてイオンビームの照射が開始されると、情報処理装置７０は、カメラ６０で撮影された試料２の画像を取得する（Ｓ１０１）。

【0041】

試料加工装置１００では、上述したように、試料２および遮蔽部材３０を揺動させながら、遮蔽部材３０を介して試料２にイオンビームＩＢを照射して、試料２を加工する。試料２の加工中には、カメラ６０がリアルタイムで試料２を撮影する。

【0042】

図７は、カメラ６０で撮影された画像Ｉ２Ａを模式的に示す図である。以下では、情報処理装置７０が図７に示す画像Ｉ２Ａを取得したものとして説明する。

【0043】

図７に示すように、画像Ｉ２Ａには、遮蔽部材３０に対応する像、試料２に対応する像、遮蔽部材３０と試料２との間の隙間から漏れる光、および試料２の下から回り込んだ光が確認できる。

【0044】

情報処理装置７０は、取得した画像Ｉ２Ａにおいて、試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光、および試料２の下から回り込んだ光をマスクする（Ｓ１０２）。

【0045】

図８は、画像Ｉ２Ａに対するマスク処理を説明するための図である。

【0046】

情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ａの輝度の分布に基づいて、隙間から漏れる光および試料２の下から回り込んだ光をマスクする。例えば、図８に示すように、画像Ｉ２Ａの縦方向の輝度プロファイルを複数取得し、当該輝度プロファイルに基づいて隙間から漏れる光および試料２の下から回り込んだ光をマスクする。画像Ｉ２Ａの縦方向は、図１におけるＺ軸に沿った方向である。図８に示す例では、３つの輝度プロファイルを図示しているが、輝度プロファイルを取得する数は特に限定されず、画像Ｉ２Ａの横方向に並ぶピクセルごとに輝度プロファイルを取得してもよい。

【0047】

隙間をマスクするマスク領域Ｍ１の形状は、例えば、長方形である。マスク領域Ｍ１は、隙間から漏れる光を完全に覆っている。マスク領域Ｍ１の一辺は、試料２の上端に平行である。マスク領域Ｍ１の下端は、試料２の上端よりも下に位置している。

【0048】

回り込んだ光をマスクするマスク領域Ｍ２の形状は、例えば、長方形である。マスク領域Ｍ２は、試料２の下から回り込んだ光を完全に覆っている。マスク領域Ｍ２の一辺は、試料２の下端に平行である。マスク領域Ｍ２の上端は、試料２の下端よりも上に位置している。

【0049】

例えば、情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ａの輝度プロファイルに基づいて試料２の傾斜角度を計算し、マスクする領域を傾斜角度に応じて傾斜させる。図８に示す例では、試料２の傾斜角度は０°であり、マスク領域Ｍ１およびマスク領域Ｍ２は傾斜していない。

【0050】

隙間から漏れる光をマスクするマスク領域Ｍ１および試料２の下から回り込んだ光をマスクするマスク領域Ｍ２を形成することによって、画像Ｉ２Ａから試料２に相当する領域を抽出できる。

【0051】

なお、マスク処理の手法は上記の手法に限定されず、隙間から漏れる光および試料２の下から回り込んだ光をマスクできればよい。

【0052】

次に、情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ａにおいてマスク領域Ｍ１およびマスク領域Ｍ２を除いた非マスク領域の最大輝度Ｉｍａｘを検出する（Ｓ１０４）。

【0053】

図９は、画像Ｉ２Ａにおいて非マスク領域Ｍ０の輝度を検出する処理を説明するための図である。

【0054】

非マスク領域Ｍ０は、画像Ｉ２Ａにおいて、マスク領域Ｍ１およびマスク領域Ｍ２を除いた領域であり、試料２に対応している。

【0055】

情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ａにおいて、カーソルＣで指定された領域内において非マスク領域Ｍ０における最大輝度Ｉｍａｘを検出する。例えば、２重円のカーソルＣを用いて、２重円を包含する最小の長方形の領域を、輝度を検出する領域に指定できる。カーソルＣによる輝度を検出する領域の指定は、ユーザーが情報処理装置７０の操作部を介して、カーソルＣを移動させることで行う。なお、カーソルＣによる領域の指定を行わずに、画像Ｉ２Ａの全体において、非マスク領域Ｍ０における最大輝度Ｉｍａｘを検出してもよい。

【0056】

次に、情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ａにおいてマスク領域Ｍ１の最大輝度Ｍｍａｘを検出する（Ｓ１０６）。すなわち、情報処理装置７０は、隙間から漏れる光の最大輝度を検出する。

【0057】

次に、情報処理装置７０は、最大輝度Ｉｍａｘおよび最大輝度Ｍｍａｘに基づいて、加工の終了を判断する（Ｓ１０８）。

【0058】

情報処理装置７０は、例えば、最大輝度Ｉｍａｘが、最大輝度Ｍｍａｘに感度をかけた値よりも大きくなった場合、すなわち、Ｍｍａｘ×感度＜Ｉｍａｘを満たした場合に、加工を終了する（イオンビームＩＢの照射を停止する）と判断する。感度は、任意に設定可能である。例えば、感度を８０％に設定すると、試料２を透過した光の輝度が、隙間から漏れる光の輝度の８０％よりも大きくなった場合に、加工を終了すると判断する。

【0059】

情報処理装置７０は、Ｍｍａｘ×感度＜Ｉｍａｘを満たしていないと判断した場合（Ｓ１０８のＮｏ）、処理Ｓ１０１に戻って、カメラ６０で撮影された画像を取得する。

【0060】

図１０は、カメラ６０で撮影された画像Ｉ２Ｂを模式的に示す図である。ここでは、情
報処理装置７０が、図７に示す画像Ｉ２Ａの後に、図１０に示す画像Ｉ２Ｂを取得したものとして説明する。

【0061】

情報処理装置７０は、取得した画像Ｉ２Ｂにおいて、試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光、および試料２の下から回り込んだ光をマスクする（Ｓ１０２）。

【0062】

図１１は、画像Ｉ２Ｂに対するマスク処理を説明するための図である。

【0063】

情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ｂの輝度の分布に基づいて、隙間から漏れる光および試料２の下から回り込んだ光をマスクする。例えば、図１１に示すように、画像Ｉ２Ｂの縦方向の輝度プロファイルを複数取得して、当該輝度プロファイルに基づいて隙間から漏れる光および試料２の下から回り込んだ光をマスクする。

【0064】

例えば、情報処理装置７０は、輝度プロファイルに基づいて試料２の傾斜角度を計算し、マスクする領域を傾斜角度に応じて傾斜させる。例えば、図１１に示すように、まず、複数の輝度プロファイルの各々において遮蔽部材３０の下端の位置を特定し、特定された各下端の位置に基づいて遮蔽部材３０の傾斜角度、すなわち、試料２の傾斜角度を求める。そして、遮蔽部材３０の下端の位置に、隙間の大きさと、所定の大きさと、を加えて、マスク領域Ｍ１のエッジとする。所定の大きさは、マスク領域Ｍ１に試料２の上端を含めるために加えられる。所定の大きさは適宜設定可能である。

【0065】

マスク領域Ｍ２についても同様に、複数の輝度プロファイルの各々において試料２の下端の位置を特定し、試料２の下端の位置に、隙間の大きさと、所定の大きさと、を加えて、マスク領域Ｍ２のエッジとする。

【0066】

図１１に示す例では、輝度プロファイルに基づいて計算された試料２の傾斜角度は１０°であり、マスク領域Ｍ１およびマスク領域Ｍ２は、画像の横方向に対して１０°傾いている。このように、情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ｂの輝度の分布に基づいて隙間から漏れる光および試料２の下から回り込んだ光をマスクすることによって、マスク領域Ｍ１およびマスク領域Ｍ２を試料２の傾斜角度に応じて傾斜させる。

【0067】

図１２は、画像Ｉ２Ｂにおいて非マスク領域Ｍ０の輝度を検出する処理を説明するための図である。

【0068】

情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ｂにおいてマスク領域Ｍ１およびマスク領域Ｍ２を除いた非マスク領域Ｍ０の最大輝度Ｉｍａｘを検出する（Ｓ１０４）。情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ｂにおいてマスク領域Ｍ１の最大輝度Ｍｍａｘを検出する（Ｓ１０６）。

【0069】

情報処理装置７０は、最大輝度Ｉｍａｘおよび最大輝度Ｍｍａｘに基づいて、加工の終了を判断する（Ｓ１０８）。

【0070】

このように、情報処理装置７０は、Ｍｍａｘ×感度＜Ｉｍａｘを満たすと判断するまで、画像Ｉ２を取得する処理Ｓ１０１、マスク処理Ｓ１０２、最大輝度Ｉｍａｘを検出する処理Ｓ１０４、最大輝度Ｍｍａｘを検出する処理Ｓ１０６、加工の終了を判断する処理Ｓ１０８を繰り返す。

【0071】

情報処理装置７０は、Ｍｍａｘ×感度＜Ｉｍａｘを満たすと判断した場合（Ｓ１０８のＹｅｓ）、イオン源１０に試料２に対するイオンビームＩＢの照射を停止させる（Ｓ１１０）。

【0072】

図１３は、カメラ６０で撮影された画像Ｉ２Ｃを模式的に示す図である。

【0073】

加工が進んで試料２が薄くなると、照明光が試料２を透過する。照明光が試料２を透過すると、画像Ｉ２Ｃにおいて透過光に対応する領域の輝度が高くなる。情報処理装置７０は、画像Ｉ２Ｃにおいて最大輝度Ｉｍａｘを検出することによってこの輝度の上昇を検出して、加工の終了を判断する。

【0074】

なお、試料２が薄くなっても光を透過しない場合には、試料２が薄くなって試料２に微小な孔が開いたときに、この孔を照明光が通過するため、画像Ｉ２の輝度が高くなる。したがって、試料２が光を透過しない場合であっても、同様に、加工の終了を判断できる。

【0075】

情報処理装置７０は、加工を終了すると判断した場合、イオンビームＩＢの照射を停止させるための制御信号を生成し、制御回路１２に送る。制御回路１２は、制御信号に基づいて駆動信号の出力を停止する。これにより、イオン源１０においてイオンビームＩＢの照射が停止される。

【0076】

以上の処理により、試料２の加工を行うことができる。

【0077】

４． 効果
試料加工装置１００では、照明光で透過照明された試料２を撮影するカメラ６０と、カメラ６０で撮影された試料２の画像Ｉ２に基づいて加工の終了を判断する情報処理装置７０と、を含み、情報処理装置７０は、画像Ｉ２を取得する処理と、取得した画像Ｉ２において試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光をマスクする処理と、画像Ｉ２のマスクされたマスク領域Ｍ１を除いた非マスク領域Ｍ０の輝度を検出する処理と、非マスク領域Ｍ０の輝度に基づいて加工の終了を判断する処理と、を行う。

【0078】

このように、試料加工装置１００では、情報処理装置７０は、試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光をマスクするため、当該隙間から漏れる光を、試料２を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。したがって、試料加工装置１００では、加工を終了するタイミングを正確に判断できる。

【0079】

試料加工装置１００では、隙間をマスクする処理において、画像Ｉ２の輝度の分布に基づいて隙間から漏れる光をマスクすることによってマスク領域Ｍ１を試料２の傾斜角度に応じて傾斜させる。そのため、試料加工装置１００では、試料２を揺動させながら加工を行う場合であっても、試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光を、試料２を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。

【0080】

例えば、試料２の傾斜角度に応じてマスク領域Ｍ１を傾斜させるのではなく、試料２の傾斜角度に応じて画像Ｉ２を回転させることも考えられる。しかしながら、画像Ｉ２を回転させる処理は、情報処理装置７０における処理の負荷が大きく、処理に時間がかかってしまう。これに対して、マスク処理は、比較的、処理の負荷が小さく、高速な処理が可能である。

【0081】

試料加工装置１００では、情報処理装置７０は、画像Ｉ２において、試料２を回り込んだ光をマスクする処理を行う。そのため、試料加工装置１００では、試料２を回り込んだ光を、試料２を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。

【0082】

試料加工装置１００では、試料２を回り込んだ光をマスクする処理において、画像Ｉ２の輝度の分布に基づいて回り込んだ光をマスクすることによってマスク領域Ｍ２を試料２の傾斜角度に応じて傾斜させる。そのため、試料加工装置１００では、試料２を揺動させ
て加工を行う場合であっても、試料２を回り込んだ光を、試料２を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。

【0083】

図１４は、カメラ６０で撮影された画像Ｉ２Ｄを模式的に示す図である。

【0084】

加工中には試料２は揺動しているため、図１４に示すように、カーソルＣで指定された輝度を検出する領域に、試料２を回り込んだ光が入ってしまう場合がある。この場合、試料２を回り込んだ光を試料２を透過した光と誤って検出してしまう可能性がある。これに対して、試料加工装置１００では、試料２を回り込んだ光をマスクするため、回り込んだ光を、試料２を透過した光と誤って検出してしまう可能性を低減できる。

【0085】

試料加工装置１００では、情報処理装置７０は、試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光の輝度および非マスク領域Ｍ０の輝度に基づいて加工の終了を判断する。そのため、試料加工装置１００では、加工を終了するタイミングを正確に判断できる。

【0086】

５． 変形例
上記の実施形態では、試料２と遮蔽部材３０との間の隙間から漏れる光をマスクする処理において、画像Ｉ２の輝度の分布に基づいて隙間から漏れる光をマスクすることによって、マスク領域Ｍ１を試料２の傾斜角度に応じて傾斜させたが、マスク処理の手法はこれに限定されない。

【0087】

例えば、試料ステージ２０のスイング機構による試料２の揺動動作に基づいて、隙間から漏れる光をマスクする領域を決定してもよい。例えば、情報処理装置７０は、スイング機構を動作させるための制御信号を受け付けて、当該制御信号に基づいて隙間から漏れる光をマスクする領域を傾斜させてもよい。これにより、マスク領域Ｍ１をスイング機構による試料２の揺動動作に同期させることができる。この結果、マスク領域Ｍ１を試料２の傾斜角度に応じて傾斜させることができる。

【0088】

試料２の下から回り込んだ光をマスクする処理についても同様であり、試料ステージ２０のスイング機構による試料２の揺動動作に基づいて、回り込んだ光をマスクする領域を決定してもよい。これにより、マスク領域Ｍ２を試料２の傾斜角度に応じて傾斜させることができる。

【0089】

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。

【符号の説明】

【0090】

２…試料、１０…イオン源、２０…試料ステージ、３０…遮蔽部材、４０…透過照明装置、４２…照明調光回路、５０…光学系、６０…カメラ、７０…情報処理装置、８０…表示部、１００…試料加工装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】