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JP7562480B2 - Sample processing device and sample processing method - Google Patents
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JP7562480B2 - Sample processing device and sample processing method - Google Patents

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Description

本発明は、試料加工装置および試料加工方法に関する。 The present invention relates to a sample processing device and a sample processing method.

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。 Examples of sample processing devices that use ion beams to process samples include the Cross Section Polisher (registered trademark) for processing the cross section of a sample and the Ion Slicer (registered trademark) for producing thin film samples.

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。 For example, Patent Document 1 discloses a sample preparation device that prepares a thin-film sample for a transmission electron microscope by placing a shielding belt on a bulk sample, irradiating the sample with an ion beam through the shielding belt, and ion milling the portion not shielded by the shielding belt.

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。 In Patent Document 1, a CCD camera photographs the etched cross section of the sample, and an ion milling end determination circuit monitors changes in the shape of the sample. When the ion milling end determination circuit detects that a through hole has opened in the sample, the emission of the ion beam is stopped.

特開2012-193962号公報JP 2012-193962 A

このような試料加工装置において、例えば、ウエハ表面に形成された配線やトランジスタなどの構造物を断面方向から観察するための試料を作製する方法として、二段ミリング法が知られている。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、観察目的である構造物が形成されたウエハ表面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。 In such sample processing equipment, a two-stage milling method is known as a method for preparing samples for cross-sectional observation of structures such as wiring and transistors formed on the wafer surface. The two-stage milling method involves a primary milling step to thin the sample overall, and a secondary milling step to thin the wafer surface on which the structures to be observed are formed to a thickness that can be observed with a transmission electron microscope.

一次ミリングでは、遮蔽ベルトの下に試料を配置し、ウエハ表面側からイオンビームを照射する。二次ミリングでは、試料の上下を反転させて、ウエハ裏面側からイオンビームを照射する。このとき、遮蔽ベルトを用いずに直接試料にイオンビームを照射する。これにより、ウエハ表面側から試料が徐々に薄くなる。二次ミリングでは、目的の構造物が透過電子顕微鏡で観察可能な厚さとなるまで加工を行う。 In primary milling, the sample is placed under a shielding belt and the ion beam is irradiated from the front side of the wafer. In secondary milling, the sample is turned upside down and the ion beam is irradiated from the back side of the wafer. In this case, the ion beam is irradiated directly onto the sample without using a shielding belt. This causes the sample to gradually become thinner from the front side of the wafer. In secondary milling, processing is continued until the desired structure is thick enough to be observed with a transmission electron microscope.

このようにして一次ミリングと二次ミリングを行うことで、断面観察が可能な試料を作製できる。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ことが求められている。 By performing primary and secondary milling in this way, a sample can be produced that can be observed in cross section. Such sample processing equipment is required to be able to accurately determine the timing to end processing.

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、
加工の目標位置の情報を取得する処理と、
前記画像において加工領域のエッジを検出する処理と、
前記画像において前記加工領域に形成された孔を検出する処理と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したか否かを判定する処理と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したと判定した場合に、加工を終了する処理と、
を行う。
One aspect of the sample processing device according to the present invention is to
A sample processing apparatus for processing a sample by irradiating the sample with an ion beam, comprising:
an ion source for irradiating the sample with the ion beam;
A sample stage for holding the sample;
A camera for photographing the sample;
A processing unit that determines the end of processing based on the image captured by the camera;
Including,
The processing unit includes:
obtaining said image;
A process of acquiring information on a target position for processing;
A process of detecting an edge of a processing area in the image;
A process of detecting a hole formed in the processing area in the image;
determining whether the edge of the processing area or the hole has reached the target position;
a process of terminating the machining when it is determined that the edge of the machining area or the hole has reached the target position;
Do the following.

このような試料加工装置では、加工領域のエッジおよび孔を検出し、加工領域のエッジまたは孔が目標位置に到達したと判定した場合に、加工を終了する。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。さらに、このような試料加工装置では、再現性高く、試料を加工できる。 In such a sample processing device, the edge and holes of the processing area are detected, and processing ends when it is determined that the edge or hole of the processing area has reached the target position. Therefore, such a sample processing device can accurately determine the timing to end processing. Furthermore, such a sample processing device can process samples with high reproducibility.

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を用いた試料加工方法であって、
カメラで撮影された前記試料の画像を取得する工程と、
加工の目標位置の情報を取得する工程と、
前記画像において加工領域のエッジを検出する工程と、
前記画像において前記加工領域に形成された孔を検出する工程と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したか否かを判定する工程と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したと判定した場合に、加工を終了する工程と、
を含む。
One aspect of the sample processing method according to the present invention is to
A sample processing method using a sample processing apparatus that processes a sample by irradiating the sample with an ion beam, comprising the steps of:
acquiring an image of the sample taken by a camera;
acquiring information on a target position for processing;
detecting edges of a processing area in the image;
detecting a hole formed in the processing area in the image;
determining whether the edge of the processing area or the hole has reached the target position;
terminating the machining when it is determined that the edge of the machining area or the hole has reached the target position;
Includes.

このような試料加工方法では、加工領域のエッジおよび孔を検出し、加工領域のエッジまたは孔が目標位置に到達したと判定した場合に、加工を終了する。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。さらに、このような試料加工方法では、再現性高く、試料を加工できる。 In this type of sample processing method, the edge and holes of the processing area are detected, and processing ends when it is determined that the edge or hole of the processing area has reached the target position. Therefore, this type of sample processing method can accurately determine the timing to end processing. Furthermore, this type of sample processing method can process samples with high reproducibility.

実施形態に係る試料加工装置の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a sample processing device according to an embodiment. 一次ミリングを説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining primary milling. 一次ミリングを説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining primary milling. 一次ミリングを説明するための図。FIG. 2 is a diagram for explaining primary milling. カメラで撮影された画像の一例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an example of an image captured by a camera. 二次ミリングを説明するための図。FIG. 1 is a diagram for explaining secondary milling. 二次ミリングにおける試料の加工の様子を模式的に示す断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a sample being processed in secondary milling. 加工幅を測定する位置を指定するためのカーソルを模式的に示す図。FIG. 4 is a diagram showing a schematic diagram of a cursor for designating a position for measuring a processing width. 一次ミリング処理の一例を示すフローチャート。4 is a flowchart illustrating an example of a primary milling process. カメラで撮影された画像を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating an image captured by a camera. 加工幅を測定する処理を説明するための図。5A and 5B are diagrams for explaining a process for measuring a processing width. 加工幅を測定する処理を説明するための図。5A and 5B are diagrams for explaining a process for measuring a processing width. 加工幅を測定する処理を説明するための図。5A and 5B are diagrams for explaining a process for measuring a processing width. 隙間の大きさを測定する処理を説明するための図。6A and 6B are diagrams for explaining a process for measuring the size of a gap. 加工の終了時間を予測する手法を説明するための図。FIG. 13 is a diagram for explaining a method for predicting a processing end time. 位置P1の座標および位置P2の座標をプロットしたグラフ。Graph plotting the coordinates of position P1 and the coordinates of position P2. 目標位置を指定する処理を説明するための図。6A and 6B are diagrams for explaining a process for specifying a target position. 情報処理装置の二次ミリング処理の一例を示すフローチャート。11 is a flowchart showing an example of a secondary milling process of the information processing device. カメラで撮影された画像を模式的に示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating an image captured by a camera. 加工領域の下端のエッジを検出する処理を説明するための図。6A and 6B are diagrams for explaining a process for detecting the edge at the bottom end of a processing area. 加工領域のエッジを所定の色で描画する処理を説明するための図FIG. 13 is a diagram for explaining a process for drawing the edge of a processing area in a predetermined color. 加工領域に形成された孔を検出する処理を説明するための図。6A and 6B are diagrams for explaining a process for detecting a hole formed in a processing area. 加工領域に形成された孔を検出する処理を説明するための図。6A and 6B are diagrams for explaining a process for detecting a hole formed in a processing area. 孔を所定の色で描画する処理を説明するための図FIG. 13 is a diagram for explaining a process for drawing holes in a predetermined color. 残留膜厚と加工を開始してからの経過時間との関係を示すグラフ。13 is a graph showing the relationship between the residual film thickness and the elapsed time from the start of processing. 情報処理装置の二次ミリング処理の変形例を示すフローチャート。10 is a flowchart showing a modified example of the secondary milling process of the information processing device.

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。 Below, preferred embodiments of the present invention are described in detail with reference to the drawings. Note that the embodiments described below do not unduly limit the content of the present invention described in the claims. Furthermore, not all of the configurations described below are necessarily essential components of the present invention.

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。
1. Sample processing device First, a sample processing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Fig. 1 is a diagram showing the configuration of a sample processing device 100 according to this embodiment. Fig. 1 illustrates an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis as three mutually orthogonal axes.

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、透過電子顕微鏡で観察可能な薄膜試料を作製できる。 The sample processing device 100 is a device for processing the sample 2 by irradiating the sample 2 with an ion beam IB, and preparing a sample for observation or analysis. The sample processing device 100 can prepare a thin-film sample that can be observed with a transmission electron microscope.

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、同軸落射照明装置44と、照明調光回路46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。 As shown in FIG. 1, the sample processing device 100 includes an ion source 10, a control circuit 12, a sample stage 20, a shielding member 30, a transmitted illumination device 40, an illumination dimming circuit 42, a coaxial epi-illumination device 44, an illumination dimming circuit 46, an optical system 50, a camera 60, an information processing device 70 (an example of a processing unit), and a display unit 80.

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。 The ion source 10 irradiates the sample 2 with an ion beam IB. The ion source 10 is attached to the top of a chamber (not shown) and irradiates the sample 2 housed in the chamber with the ion beam IB. The chamber is in a vacuum state. The ion source 10 is, for example, an ion gun that accelerates ions at a predetermined acceleration voltage and emits the ion beam IB. The ion source 10 irradiates the ion beam IB along the Z axis. For example, when irradiating the sample 2 with the ion beam IB, the ion source 10 oscillates around an axis parallel to the X axis as the rotation axis. The ion source 10 is controlled by a control circuit 12.

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。試料ステージ20上において遮蔽部材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。 The sample stage 20 holds the sample 2. A shielding member 30 is attached to the sample stage 20. The shielding member 30 is placed on the sample 2 on the sample stage 20. The thickness of the shielding member 30 is, for example, about 10 μm, and the thickness of the sample 2 before processing is, for example, about 100 μm. The shielding member 30 is placed at the center of the sample 2 in the thickness direction.

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。 The sample stage 20 is equipped with a swing mechanism that oscillates the sample 2 and the shielding member 30. The swing mechanism tilts the sample 2 and the shielding member 30 around a swing axis (tilt axis) that serves as the axis of rotation. The swing axis is, for example, parallel to the Y axis. The swing mechanism oscillates the sample 2 and the shielding member 30 at a constant period, for example.

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。試料2については後述する。 The sample 2 held by the sample stage 20 has a plate-like shape. The sample 2 is, for example, a rectangular parallelepiped. The sample 2 will be described later.

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。 The shielding member 30 shields the ion beam IB. The ion beam IB emitted from the ion source 10 is irradiated onto the sample 2 through the shielding member 30. The shielding member 30 is, for example, strip-shaped. The shielding member 30 is made of, for example, a material that is difficult to mill with the ion beam IB. The shielding member 30 is located above the sample 2 (in the +Z direction).

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。 The transillumination device 40 emits illumination light that transmits and illuminates the sample 2. That is, the transillumination device 40 irradiates the sample 2 with illumination light from behind. The intensity of the illumination light emitted by the transillumination device 40 is controlled by the illumination dimming circuit 42.

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。 The transmitted illumination device 40, sample 2, optical system 50, and camera 60 are arranged in this order along the Y axis.

同軸落射照明装置44は、試料2を同軸落射照明する照明光を発する。すなわち、同軸落射照明装置44は、カメラ60の光軸に沿って照明光を試料2に照射する。図示の例では、光学系50は、ハーフミラー52を有しており、ハーフミラー52を用いて、照明光の光軸とカメラ60の光軸とを一致させている。同軸落射照明装置44が発する照明光の強度は、照明調光回路46で制御される。 The coaxial epi-illumination device 44 emits illumination light that illuminates the sample 2 coaxially. That is, the coaxial epi-illumination device 44 irradiates the sample 2 with illumination light along the optical axis of the camera 60. In the illustrated example, the optical system 50 has a half mirror 52, which is used to align the optical axis of the illumination light with the optical axis of the camera 60. The intensity of the illumination light emitted by the coaxial epi-illumination device 44 is controlled by the illumination dimming circuit 46.

カメラ60は、光学系50を介して、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。 The camera 60 photographs the sample 2 and the shielding member 30 via the optical system 50. The camera 60 is, for example, a digital camera such as a CCD camera or a CMOS camera. The optical system 50 is an optical system for photographing the sample 2 with the camera 60.

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12を介してイオン源10を制御する。 The information processing device 70 acquires the image captured by the camera 60 and performs processing to display the image on the display unit 80. The information processing device 70 also acquires the image captured by the camera 60 and performs processing to determine the end of processing based on the image. The information processing device 70 also controls the ion source 10 via the control circuit 12.

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。 The information processing device 70 is, for example, a personal computer (PC) or the like, and includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device (memory) such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and an operation unit. The storage device stores programs and data for performing various image processing and control processing. The functions of the information processing device 70 (processing unit) can be realized by executing the programs in the processor. The operation unit is for the user to input operation information, and outputs the input operation information to the processor. The functions of the operation unit can be realized by hardware such as a keyboard, mouse, buttons, and touch panel.

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。 The display unit 80 displays images acquired by the information processing device 70 and images generated by the information processing device 70. The function of the display unit 80 can be realized by an LCD, a CRT, a touch panel that also functions as an operation unit, etc.

2. 試料加工装置の動作
2.1. 二段ミリング法
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、加工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。
2. Operation of the sample processing device 2.1. Two-stage milling method Two-stage milling method is a technique for preparing samples for observing, from the cross-sectional direction, for example, a thin film formed on a substrate, or a laminated film on a substrate on which wiring, transistors, etc. are formed. The two-stage milling method involves a primary milling process for thinning the sample overall, and a secondary milling process for thinning the thin film or laminated film to be processed to a thickness that can be observed with a transmission electron microscope.

2.2. 一次ミリング
図2~図4は、一次ミリング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。
2.2 Primary Milling Figures 2 to 4 are diagrams for explaining the primary milling. Figure 2 is a perspective view that shows a model of the sample 2 and the shielding member 30. Figure 3 is a diagram for explaining the oscillation operation of the sample 2. Figure 4 is a diagram for explaining the operation of the ion source 10.

図2に示すように、試料2は、基板4と、積層膜6と、保護部材8と、を含む。基板4は、例えば、シリコン基板、化合物基板などの半導体基板である。積層膜6は、例えば、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。 As shown in FIG. 2, the sample 2 includes a substrate 4, a laminated film 6, and a protective member 8. The substrate 4 is, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate or a compound substrate. The laminated film 6 includes, for example, wiring and transistors formed on the substrate 4 by semiconductor manufacturing technology. In the illustrated example, a sample for a transmission electron microscope for observing a cross section of the laminated film 6 formed on the substrate 4 can be prepared. The protective member 8 is a member for protecting the laminated film 6 during processing, and is, for example, a glass substrate. The protective member 8 is adhered to the laminated film 6 with epoxy resin or the like. The thickness of the protective member 8 is, for example, about 100 μm.

試料2は、高さ(Z方向の大きさ)が500μm~800μm、幅(Y方向の大きさ)が100μm程度になるように、事前に板状に加工されている。 Sample 2 is pre-processed into a plate shape with a height (size in the Z direction) of 500 μm to 800 μm and a width (size in the Y direction) of approximately 100 μm.

なお、試料2の構成は、図2に示す例に限定されず、二段ミリング法を用いて、様々な構成の試料を透過電子顕微鏡で観察可能に加工できる。 The configuration of sample 2 is not limited to the example shown in Figure 2, and samples of various configurations can be processed using the two-stage milling method so that they can be observed with a transmission electron microscope.

一次ミリングでは、試料2は、試料2の第1端部2aが上、試料2の第2端部2bが下になるように配置される。試料2の第1端部2aは、試料2の保護部材8側の端部であり、試料2の第2端部2bは、試料2の基板4側の端部である。試料2は、遮蔽部材30の下に配置され、試料2の第1端部2a側からイオンビームIBが照射される。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。 In the primary milling, the sample 2 is positioned so that the first end 2a of the sample 2 is on the top and the second end 2b of the sample 2 is on the bottom. The first end 2a of the sample 2 is the end of the sample 2 on the protective member 8 side, and the second end 2b of the sample 2 is the end of the sample 2 on the substrate 4 side. The sample 2 is positioned under the shielding member 30, and the ion beam IB is irradiated from the first end 2a side of the sample 2. The ion beam IB is irradiated to the sample 2 through the shielding member 30.

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。 When the sample 2 is processed by irradiating the ion beam IB, as shown in FIG. 3, the swing mechanism of the sample stage 20 is operated to swing the sample 2 and the shielding member 30 around axis A as the rotation axis. That is, the swing mechanism of the sample stage 20 causes the sample 2 and the shielding member 30 to perform a reciprocating tilt (rotation) motion around axis A as the tilt axis (rotation axis). Axis A is, for example, an axis parallel to the Y axis. Axis A is located, for example, at the boundary between the sample 2 and the shielding member 30.

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。 Note that Figure 3 illustrates the cases when the tilt angle θ1 of the sample 2 is 0°, when the tilt angle θ1 of the sample 2 is -30°, and when the tilt angle θ1 of the sample 2 is +30°. Note that in Figure 3, the tilt angle θ1 is represented as "+" counterclockwise and "-" clockwise, with θ1 = 0° when the sample 2 is parallel to the X-axis.

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0.4°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、-0.4°から+0.4°の範囲である。イオン源10の傾斜角度θ2は、例えば、試料2の材質等に応じて適宜変更可能である。 When processing the sample 2, the ion source 10 is also oscillated as shown in FIG. 4. For example, the ion source 10 is tilted within a predetermined angle range with respect to the Z axis. By oscillating the ion source 10, the ion beam IB can be irradiated from an oblique direction onto the processing surface of the sample 2. For example, the ion source 10 is tilted so that the angle of incidence of the ion beam IB onto the processing surface of the sample 2 is about 0.4°. In other words, the range of the tilt angle θ2 of the ion source 10 is from -0.4° to +0.4°. The tilt angle θ2 of the ion source 10 can be changed as appropriate depending on, for example, the material of the sample 2.

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。一次ミリングでは、加工によって、2つの傾斜面3と、2つの傾斜面3の間の加工領域5と、が形成される。一次ミリングでは、加工領域5の全体が遮蔽部材30の厚さとほぼ同じ厚さとなるように加工される。なお、一次ミリングにおいて、加工領域5が遮蔽部材30とほぼ同じ厚さであって、第1端部2aから第2端部2bに向かうにしたがって膜厚が大きくなるように加工されてもよい。 In this manner, in the sample processing device 100, the sample 2 is oscillated and the ion source 10 is oscillated while irradiating the sample 2 with the ion beam IB to process the sample 2. In the primary milling, two inclined surfaces 3 and a processing area 5 between the two inclined surfaces 3 are formed by processing. In the primary milling, the processing area 5 is processed so that the entirety of the processing area 5 has approximately the same thickness as the shielding member 30. Note that in the primary milling, the processing area 5 may be processed so that the thickness is approximately the same as the shielding member 30, and the film thickness increases from the first end 2a to the second end 2b.

一次ミリングでは、試料2の第2端部2bが二次ミリングに適した厚さになった場合に、加工を終了する。後述するように、二次ミリングでは、第2端部2bが上、第1端部2aが下になるように試料2を配置して、第2端部2b側からイオンビームIBを照射する。そのため、例えば、試料2の第2端部2b側の厚さが大きい場合には、第2端部2b側に照射されるイオンビームIBの量が多くなり、第2端部2b側が急速に削れてしまう。この結果、目的の積層膜6が薄くなるまえに、試料2がなくなってしまう可能性がある。そのため、一次ミリングにおいて、試料2の第2端部2bを二次ミリングに適した厚さにしなければならない。 In the primary milling, processing is terminated when the second end 2b of the sample 2 has a thickness suitable for secondary milling. As described later, in the secondary milling, the sample 2 is arranged so that the second end 2b is on top and the first end 2a is on the bottom, and the ion beam IB is irradiated from the second end 2b side. Therefore, for example, if the thickness of the second end 2b side of the sample 2 is large, the amount of ion beam IB irradiated to the second end 2b side increases, and the second end 2b side is rapidly removed. As a result, there is a possibility that the sample 2 will disappear before the target laminated film 6 becomes thin. Therefore, in the primary milling, the second end 2b of the sample 2 must be made to a thickness suitable for secondary milling.

ここで、試料2の第2端部2bの厚さは、カメラ60で撮影された画像からは確認できない。そのため、試料2の第2端部2b側の加工領域5の幅、すなわち、図2に示す加工幅Wを目安として、一次ミリングの加工を終了するタイミングを判断する。試料加工装置100では、加工が進むにしたがって試料2の加工領域5が薄くなり、加工幅Wが拡がる。そのため、加工幅Wから加工領域5の厚さを推定できる。 Here, the thickness of the second end 2b of the sample 2 cannot be confirmed from the image captured by the camera 60. Therefore, the width of the processing area 5 on the second end 2b side of the sample 2, that is, the processing width W shown in FIG. 2, is used as a guide to determine the timing to end the primary milling process. In the sample processing device 100, as the processing progresses, the processing area 5 of the sample 2 becomes thinner and the processing width W expands. Therefore, the thickness of the processing area 5 can be estimated from the processing width W.

例えば、加工幅Wを300μm~600μm程度にすることによって、試料2の第2端部2bの厚さを、二次ミリングに適した厚さである10μm程度にできる。 For example, by setting the processing width W to approximately 300 μm to 600 μm, the thickness of the second end 2b of the sample 2 can be set to approximately 10 μm, which is a thickness suitable for secondary milling.

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、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。 The state of the sample 2 during processing is photographed by the camera 60. The image of the sample 2 photographed by the camera 60 is sent to the information processing device 70. The information processing device 70 acquires the image photographed by the camera 60 and displays it on the display unit 80.

図5は、カメラ60で撮影された画像I2の一例を示す図である。図5に示す画像I2は、同軸落射照明および透過照明された試料2をカメラ60で撮影して得られた画像である。 Figure 5 shows an example of an image I2 captured by the camera 60. Image I2 shown in Figure 5 is an image obtained by capturing, with the camera 60, a sample 2 illuminated by coaxial epi-illumination and transillumination.

試料2は、同軸落射照明されているため、図5に示すように、画像I2では、試料2の加工領域5、試料2の未加工領域、および遮蔽部材30が明るくなるのに対して、傾斜面3が暗くなる。これは、同軸落射照明では、観察方向(カメラ60の光軸)に対して垂直な面のみで、カメラ60に向かって照明光が反射するためである。傾斜面3は、観察方向に対して垂直な面ではないため、傾斜面3で反射した照明光は、カメラ60に向かわない。そのため、画像I2では傾斜面3が暗くなる。試料加工装置100では、試料2を揺動させても、試料2の各領域の面の向きは変化しない。そのため、同軸落射照明では、加工時に試料2を揺動させても、常に、傾斜面3が暗い画像が得られる。 Since the sample 2 is illuminated by coaxial epi-illumination, as shown in FIG. 5, the processed area 5 of the sample 2, the unprocessed area of the sample 2, and the shielding member 30 are bright, while the inclined surface 3 is dark, in image I2. This is because, with coaxial epi-illumination, the illumination light is reflected toward the camera 60 only from a surface perpendicular to the observation direction (the optical axis of the camera 60). Since the inclined surface 3 is not perpendicular to the observation direction, the illumination light reflected from the inclined surface 3 does not head toward the camera 60. Therefore, the inclined surface 3 is dark in image I2. In the sample processing device 100, even if the sample 2 is rocked, the orientation of the surfaces of each area of the sample 2 does not change. Therefore, with coaxial epi-illumination, even if the sample 2 is rocked during processing, an image in which the inclined surface 3 is always dark is obtained.

また、試料2は、透過照明されているため、図5に示すように、試料2と遮蔽部材30との間の隙間から照明光が漏れる。また、試料2の下から照明光が回り込む。したがって、画像I2では、試料2と遮蔽部材30との間の隙間および試料2の下の空間が明るくなる。この結果、画像I2では、傾斜面3のみが暗くなる。 In addition, since the sample 2 is illuminated through the light, the illumination light leaks from the gap between the sample 2 and the shielding member 30 as shown in FIG. 5. The illumination light also wraps around from below the sample 2. Therefore, in image I2, the gap between the sample 2 and the shielding member 30 and the space below the sample 2 appear bright. As a result, only the inclined surface 3 appears dark in image I2.

情報処理装置70では、画像I2において、2つの傾斜面3のみが暗くなることを利用して、2つの傾斜面3を抽出し、抽出した2つの傾斜面3の間を測定することによって、加工幅Wを測定する。 The information processing device 70 takes advantage of the fact that only two inclined surfaces 3 are dark in the image I2, extracts the two inclined surfaces 3, and measures the processing width W by measuring the distance between the two extracted inclined surfaces 3.

2.3. 二次ミリング
図6は、二次ミリングを説明するための図である。
2.3 Secondary Milling Fig. 6 is a diagram for explaining the secondary milling.

図6に示すように、二次ミリングでは、試料2の第2端部2bが上、試料2の第1端部2aが下になるように配置される。二次ミリングでは、試料2の第2端部2b側からイオ
ンビームIBが照射される。二次ミリングでは、遮蔽部材30を用いずに、直接、試料2にイオンビームIBを照射する。
6, in the secondary milling, the sample 2 is arranged so that the second end 2b of the sample 2 is on the top and the first end 2a of the sample 2 is on the bottom. In the secondary milling, the ion beam IB is irradiated from the second end 2b side of the sample 2. In the secondary milling, the ion beam IB is irradiated directly onto the sample 2 without using a shielding member 30.

図7は、二次ミリングにおける試料2の加工の様子を模式的に示す断面図である。 Figure 7 is a cross-sectional view that shows a schematic diagram of the processing of sample 2 during secondary milling.

図7に示すように、二次ミリングでは、まず、保護部材8が薄膜化する。保護部材8が薄膜化する過程において、保護部材8に孔が形成されたり、保護部材8がめくれたりする場合がある。そして、保護部材8が除去されると、不図示のエポキシ樹脂の層が薄膜化して除去され、最終的に、目的の積層膜6が薄膜化する。 As shown in FIG. 7, in the secondary milling, first, the protective member 8 is thinned. In the process of thinning the protective member 8, holes may be formed in the protective member 8 or the protective member 8 may be peeled off. Then, when the protective member 8 is removed, the epoxy resin layer (not shown) is thinned and removed, and finally, the target laminated film 6 is thinned.

3. 試料加工方法
3.1. 一次ミリングの準備
3.1.1. 試料のセット
図1および図2に示すように、試料ステージ20に試料2をセットし、試料2上に遮蔽部材30を配置する。そして、チャンバー内を真空排気する。試料2および遮蔽部材30を透過照明装置40で透過照明し、同軸落射照明装置44で同軸落射照明する。
3. Sample processing method 3.1. Preparation for primary milling 3.1.1. Setting the sample As shown in Figures 1 and 2, the sample 2 is set on the sample stage 20, and a shielding member 30 is placed on the sample 2. The chamber is then evacuated to a vacuum. The sample 2 and the shielding member 30 are illuminated by the transmitted illumination device 40 and illuminated by the coaxial epi-illumination device 44.

3.1.2. ノイズレベル測定
カメラ60で撮影された画像I2のノイズレベルを測定する。情報処理装置70は、例えば、カメラ60の視野内の同一箇所の輝度を複数回測定し、最大輝度から最小輝度を引いた値をノイズレベルとする。このようにして、ノイズレベルを数値化する。
3.1.2. Noise Level Measurement The noise level of the image I2 captured by the camera 60 is measured. For example, the information processing device 70 measures the luminance of the same location within the field of view of the camera 60 multiple times, and determines the noise level as the value obtained by subtracting the minimum luminance from the maximum luminance. In this manner, the noise level is quantified.

ノイズレベルは、例えば、照明光の明るさや、カメラ60の露光時間、カメラ60のゲインの調整などによって変化する。画像I2のノイズレベルが高い場合、加工の終了を判断する処理において判断を誤ってしまう可能性が高くなってしまう。 The noise level varies depending on, for example, the brightness of the illumination light, the exposure time of the camera 60, and the adjustment of the gain of the camera 60. If the noise level of the image I2 is high, there is a high possibility that an erroneous judgment will be made in the process of determining the end of processing.

情報処理装置70は、測定したノイズレベルを表示部80に表示し、ノイズレベルがあらかじめ設定された閾値よりも高い場合には、透過照明装置40および同軸落射照明装置44による試料2の照明条件やカメラ60の設定を再調整させるための通知を表示部80に表示する。 The information processing device 70 displays the measured noise level on the display unit 80, and if the noise level is higher than a preset threshold, displays a notification on the display unit 80 to readjust the illumination conditions of the sample 2 by the transmitted illumination device 40 and the coaxial epi-illumination device 44 and the settings of the camera 60.

このように試料加工装置100では、ノイズレベルを測定することによって、試料2の照明条件やカメラ60の設定を、最適な状態にすることができる。これにより、ノイズの少ない画像I2を取得でき、加工の終了を判断する処理において判断を誤ってしまう可能性を低減できる。 In this way, the sample processing device 100 can optimize the lighting conditions for the sample 2 and the settings of the camera 60 by measuring the noise level. This allows an image I2 with less noise to be acquired, reducing the possibility of making an erroneous decision when determining the end of processing.

3.1.3. 加工幅を測定する位置の指定
ユーザーは、画像I2において、加工幅Wを測定する位置を指定する。図8は、加工幅Wを測定する位置を指定するためのカーソルCを模式的に示す図である。
3.1.3 Designation of Position for Measuring Processing Width The user designates a position for measuring the processing width W in the image I2. Fig. 8 is a diagram showing a schematic diagram of a cursor C for designating a position for measuring the processing width W.

情報処理装置70は、図8に示すように、表示部80に表示された画像I2上に、カーソルCを表示させる。カーソルCは、画像I2において加工幅Wを測定する位置を指定するためのものである。図示の例では、カーソルCには、ラインLが引かれており、ラインLが示す位置が加工幅Wを測定する位置となる。カーソルCによる加工幅Wを測定する位置の指定は、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。 As shown in FIG. 8, the information processing device 70 displays a cursor C on the image I2 displayed on the display unit 80. The cursor C is used to specify the position in the image I2 at which the machining width W is to be measured. In the example shown, a line L is drawn on the cursor C, and the position indicated by the line L is the position at which the machining width W is to be measured. The position at which the machining width W is to be measured is specified by the user using the operation unit of the information processing device 70 to move the cursor C.

3.1.4. 目標加工幅の指定
ユーザーは、目標加工幅TWを指定する。例えば、情報処理装置70は、表示部80にGUI(Graphical User Interface)画面を表示させる。GUI画面は、目標加工幅TW
を入力するためのテキストボックスを含み、ユーザーが操作部を介してテキストボックスに目標加工幅TWを入力することで、情報処理装置70に目標加工幅TWの情報が入力される。目標加工幅TWが入力されると、図8に示すように、ラインL上に目標加工幅TWに対応するマーカーMが表示される。なお、目標加工幅TWの設定方法はこれに限定されない。
3.1.4. Designation of target machining width The user designates the target machining width TW. For example, the information processing device 70 displays a GUI (Graphical User Interface) screen on the display unit 80. The GUI screen displays the target machining width TW
When the user inputs the target machining width TW into the text box via the operation unit, information on the target machining width TW is input to the information processing device 70. When the target machining width TW is input, a marker M corresponding to the target machining width TW is displayed on the line L as shown in Fig. 8. Note that the method of setting the target machining width TW is not limited to this.

3.2. 一次ミリング
3.2.1. 一次ミリングの流れ
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9は、情報処理装置70の一次ミリング処理の一例を示すフローチャートである。
3.2 Primary Milling 3.2.1 Flow of Primary Milling In the sample processing device 100, the information processing device 70 performs a primary milling process for processing the sample 2 by primary milling. Fig. 9 is a flow chart showing an example of the primary milling process of the information processing device 70.

ユーザーが情報処理装置70に一次ミリングを開始する指示を入力すると、情報処理装置70は加工幅Wを測定する位置の情報を取得する(S100)。ユーザーは、操作部を介して、カーソルCの位置を移動させることで、加工幅Wを測定する位置を指定できる。情報処理装置70は、操作部を介して、カーソルCによって指定された、加工幅Wを測定する位置の情報を取得する。 When the user inputs an instruction to start primary milling to the information processing device 70, the information processing device 70 acquires information on the position at which the machining width W is to be measured (S100). The user can specify the position at which the machining width W is to be measured by moving the position of the cursor C via the operation unit. The information processing device 70 acquires information on the position at which the machining width W is to be measured, which is specified by the cursor C, via the operation unit.

また、情報処理装置70は、目標加工幅TWの情報を取得する(S102)。ユーザーは、操作部を介して、目標加工幅TWの値を入力することで、目標加工幅TWを指定できる。情報処理装置70は、操作部を介して、入力された目標加工幅TWの情報を取得する。 The information processing device 70 also acquires information on the target machining width TW (S102). The user can specify the target machining width TW by inputting the value of the target machining width TW via the operation unit. The information processing device 70 acquires the information on the input target machining width TW via the operation unit.

次に、情報処理装置70は、イオンビームIBの照射を開始する処理を行う(S104)。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。 Next, the information processing device 70 performs a process to start irradiating the ion beam IB (S104). Specifically, the information processing device 70 generates a control signal for irradiating the ion beam IB and sends it to the control circuit 12. The control circuit 12 generates a drive signal based on the control signal and outputs it to the ion source 10. This causes the ion source 10 to irradiate the ion beam IB onto the sample 2. At this time, the swing mechanism of the sample stage 20 swings the sample 2 and the shielding member 30.

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が試料2を撮影する。 As described above, in the sample processing device 100, the sample 2 and the shielding member 30 are oscillated while the ion beam IB is irradiated onto the sample 2 through the shielding member 30 to process the sample 2. While the sample 2 is being processed, the camera 60 photographs the sample 2.

加工(イオンビームIB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I2を取得する(S106)。 When processing (irradiation of ion beam IB) begins, the information processing device 70 acquires an image I2 of the sample 2 captured by the camera 60 (S106).

図10は、カメラ60で撮影された画像I2を模式的に示す図である。 Figure 10 is a schematic diagram showing image I2 captured by camera 60.

情報処理装置70は、図10に示すように、試料2が水平になったときにカメラ60で撮影された画像I2を取得する。これにより、後述する画像処理において、試料2の傾斜を考慮しなくてよい。また、情報処理装置70は、試料2の揺動動作の1周期に1回、画像I2を取得する。 As shown in FIG. 10, the information processing device 70 acquires an image I2 captured by the camera 60 when the sample 2 is horizontal. This makes it unnecessary to take into account the inclination of the sample 2 in the image processing described below. Furthermore, the information processing device 70 acquires an image I2 once per period of the rocking motion of the sample 2.

例えば、図3に示す例において、傾斜角度θ1=-30°で試料2を傾斜させた後に、試料2を水平(傾斜角度θ1=0°)にして画像I2を撮影した場合と、傾斜角度θ1=+30°で試料2を傾斜させた後に、試料2を水平(傾斜角度θ1=0°)にして画像I2を撮影した場合では、スイング機構の機械的な動作ガタによって、画像間にずれが生じる場合がある。上記のように、試料2の揺動動作の1周期に1回、画像I2を取得することによって、動作ガタによる画像間のずれを低減できる。 For example, in the example shown in FIG. 3, if image I2 is captured with sample 2 tilted at tilt angle θ1 = -30° and then held horizontal (tilt angle θ1 = 0°), and if image I2 is captured with sample 2 tilted at tilt angle θ1 = +30° and then held horizontal (tilt angle θ1 = 0°), there may be a misalignment between the images due to mechanical backlash in the swing mechanism. As described above, by acquiring image I2 once per period of the swinging motion of sample 2, it is possible to reduce the misalignment between images due to backlash.

次に、情報処理装置70は、試料2と遮蔽部材30との間の隙間の大きさを測定し、当該隙間が拡大しているか否かを判定する(S108)。なお、隙間が拡大していか否かを判定する処理S108の詳細については、後述する「3.2.2. 隙間が拡大しているか否かを判定する処理」で説明する。 Next, the information processing device 70 measures the size of the gap between the sample 2 and the shielding member 30, and determines whether the gap has expanded (S108). Details of the process S108 for determining whether the gap has expanded will be described later in "3.2.2. Process for determining whether the gap has expanded."

情報処理装置70は、隙間が拡大していると判定した場合(S108のYes)、イオンビームIBの照射を停止させ、加工を終了する(S120)。 If the information processing device 70 determines that the gap has expanded (Yes in S108), it stops irradiating the ion beam IB and ends the processing (S120).

情報処理装置70は、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。このとき、情報処理装置70は、加工が正常に進んでいなかった旨の通知を表示部80に表示させてもよい。 The information processing device 70 generates a control signal for stopping the irradiation of the ion beam IB and sends it to the control circuit 12. The control circuit 12 stops the output of the drive signal based on the control signal. This causes the ion source 10 to stop irradiating the ion beam IB. At this time, the information processing device 70 may display a notification on the display unit 80 that the processing has not progressed normally.

情報処理装置70は、隙間が拡大していないと判定した場合(S108のNo)、画像I2上において加工幅Wを測定する。 If the information processing device 70 determines that the gap has not expanded (No in S108), it measures the processing width W on image I2.

図11~図13は、加工幅Wを測定する処理を説明するための図である。 Figures 11 to 13 are diagrams for explaining the process of measuring the processing width W.

加工幅Wを測定する処理では、情報処理装置70は、まず、画像I2を二値化する(S110)。 In the process of measuring the processing width W, the information processing device 70 first binarizes the image I2 (S110).

情報処理装置70は、図11に示すように、画像I2の輝度ヒストグラムから最小の輝度のピークが選択されるように閾値を設定し、画像I2を二値化する。これにより、図12に示す二値化画像I2Bを生成できる。なお、画像I2を二値化する前に、画像I2のノイズを除去する画像処理を行ってもよい。 As shown in FIG. 11, the information processing device 70 sets a threshold value so that the minimum luminance peak is selected from the luminance histogram of image I2, and binarizes image I2. This makes it possible to generate a binarized image I2B shown in FIG. 12. Note that image processing may be performed to remove noise from image I2 before binarizing image I2.

ここで、試料2は、同軸落射照明および透過照明されているため、画像I2では、傾斜面3のみが暗くなる。そのため、画像I2の輝度ヒストグラムから最小の輝度のピークを選択して二値化することによって、傾斜面3を抽出できる。図12に示す例では、閾値未満の輝度のピクセルを白、閾値以上の輝度のピクセルを黒にして、画像I2を二値化している。 In this case, since the sample 2 is illuminated by coaxial epi-illumination and transillumination, only the inclined surface 3 appears dark in the image I2. Therefore, the inclined surface 3 can be extracted by selecting the minimum luminance peak from the luminance histogram of the image I2 and binarizing it. In the example shown in FIG. 12, image I2 is binarized by making pixels with a luminance below the threshold white and pixels with a luminance above the threshold black.

次に、情報処理装置70は、二値化画像I2Bにおいて、傾斜面3に対応する白のピクセルの集合体を特定し、集合体の数が2つか否かを判定する(S112)。 Next, the information processing device 70 identifies clusters of white pixels corresponding to the inclined surface 3 in the binarized image I2B, and determines whether the number of clusters is two or not (S112).

加工の初期では、加工領域5が試料2の第2端部2bまで到達していないため、集合体の数は1つになる。加工領域5が試料2の第2端部2bに到達することで、集合体が2つになる。 At the beginning of processing, the processing area 5 has not yet reached the second end 2b of the sample 2, so the number of aggregates is one. When the processing area 5 reaches the second end 2b of the sample 2, the number of aggregates becomes two.

また、加工の初期では、傾斜面3が小さいため、輝度ヒストグラムにおいて傾斜面3に相当するピークを選択できない場合がある。このような場合には、集合体の数が3以上になる。そのため、集合体の数が2つか否かを判定することで、傾斜面3を抽出できたか否かを判定することができる。 In addition, in the early stages of processing, since inclined surface 3 is small, it may not be possible to select a peak corresponding to inclined surface 3 in the brightness histogram. In such cases, the number of aggregates will be three or more. Therefore, by determining whether the number of aggregates is two or not, it is possible to determine whether inclined surface 3 has been extracted.

なお、ここでは、集合体の数が2つか否かで傾斜面3を抽出できたか否かを判定したが、その他の条件で判断してもよい。例えば、集合体を構成するピクセル数が所定数よりも少ない場合や、加工時間が設定された時間よりも短い場合、集合体の領域の変化が大きい場合などに、傾斜面3を抽出できていないと判定してもよい。 Whether or not the inclined surface 3 has been extracted is determined based on whether the number of aggregates is two or not, but other conditions may be used for the determination. For example, it may be determined that the inclined surface 3 has not been extracted if the number of pixels constituting the aggregate is less than a predetermined number, if the processing time is shorter than a set time, or if there is a large change in the area of the aggregate.

情報処理装置70は、集合体の数が2つではないと判定した場合(S112のNo)、画像I2を取得する処理S106に戻る。 If the information processing device 70 determines that the number of aggregates is not two (No in S112), it returns to process S106 to acquire image I2.

情報処理装置70は、集合体の数が2つと判定した場合(S112のYes)、図13に示すように、2つの集合体の各々について集合体のエッジを直線近似して、近似線L1および近似線L2を引く(S114)。 If the information processing device 70 determines that there are two aggregates (Yes in S112), it linearly approximates the edges of each of the two aggregates and draws approximation lines L1 and L2, as shown in FIG. 13 (S114).

情報処理装置70は、処理S100で取得した加工幅Wを測定する位置の情報から、二値化画像I2B上において加工幅Wを測定する位置Pを特定し、位置Pにおいて近似線L1と近似線L2との間の距離を測定することによって、加工幅Wを測定する(S116)。 The information processing device 70 identifies a position P on the binarized image I2B where the machining width W is to be measured from the information on the position where the machining width W is to be measured acquired in process S100, and measures the machining width W by measuring the distance between the approximation line L1 and the approximation line L2 at position P (S116).

加工幅Wを測定する位置Pは、例えば、二値化画像I2Bの縦方向の位置座標で特定される。 The position P at which the processing width W is measured is identified, for example, by the vertical position coordinate of the binarized image I2B.

次に、情報処理装置70は、測定された加工幅Wが目標加工幅TW以上になったか否かを判定する(S118)。すなわち、情報処理装置70は、W≧TWを満たすか否かを判定する。 Next, the information processing device 70 determines whether the measured machining width W is equal to or greater than the target machining width TW (S118). In other words, the information processing device 70 determines whether W≧TW is satisfied.

情報処理装置70は、W≧TWを満たさないと判定した場合(S118のNo)、画像I2を取得する処理S106に戻る。 If the information processing device 70 determines that W≧TW is not satisfied (No in S118), it returns to process S106 to acquire image I2.

情報処理装置70は、W≧TWを満たすと判定されるまで、または隙間が拡大していると判定されるまで、画像を取得する処理S106、隙間が拡大しているか否かを判定する処理S108、二値化処理S110、集合体が2つか否かを判定する処理S112、集合体のエッジを直線近似計算する処理S114、加工幅Wを測定する処理S116、W≧TWを満たすか否かを判定する処理S118を繰り返す。 The information processing device 70 repeats the process S106 of acquiring an image, the process S108 of determining whether the gap is widening, the binarization process S110, the process S112 of determining whether there are two aggregates, the process S114 of calculating a straight line approximation of the edge of the aggregate, the process S116 of measuring the processing width W, and the process S118 of determining whether W≧TW is satisfied, until it is determined that W≧TW is satisfied or the gap is widening.

情報処理装置70は、隙間が拡大していると判定した場合(S108のYes)、またはW≧TWを満たすと判定した場合(S118のYes)、イオン源10に対してイオンビームIBの照射を停止させる(S120)。 If the information processing device 70 determines that the gap is widening (Yes in S108) or that W≧TW is satisfied (Yes in S118), it stops irradiating the ion beam IB to the ion source 10 (S120).

以上の処理により、情報処理装置70は、一次ミリング処理を終了する。 By performing the above processing, the information processing device 70 ends the primary milling process.

3.2.2. 隙間が拡大しているか否かを判定する処理
一般的に加工が正常に進むと、試料2と遮蔽部材30との間の隙間にミリングされた試料2等が付着するため、隙間が小さくなる。これに対して、加工が進むにしたがって、隙間が大きくなる場合には、試料2の加工領域5の上端が、遮蔽部材30の直下からずれてミリングされている可能性がある。すなわち、加工が正常に進んでいない可能性が高い。
3.2.2. Process for determining whether the gap is expanding Generally, when processing proceeds normally, the milled sample 2 and the like adhere to the gap between the sample 2 and the shielding member 30, and the gap becomes smaller. In contrast, when the gap becomes larger as processing proceeds, there is a possibility that the upper end of the processing region 5 of the sample 2 has been milled away from directly below the shielding member 30. In other words, there is a high possibility that processing is not proceeding normally.

したがって、情報処理装置70は、例えば、画像I2の各ピクセルの輝度に基づいて隙間の大きさを測定する。例えば、画像I2の縦方向の輝度プロファイルから隙間の大きさを測定する。ここで、隙間の大きさは、画像I2の縦方向における隙間の大きさである。すなわち、隙間の大きさは、試料2と遮蔽部材30との間の距離である。 Therefore, the information processing device 70 measures the size of the gap based on, for example, the brightness of each pixel of the image I2. For example, the size of the gap is measured from the vertical brightness profile of the image I2. Here, the size of the gap is the size of the gap in the vertical direction of the image I2. In other words, the size of the gap is the distance between the sample 2 and the shielding member 30.

図14は、隙間の大きさを測定する処理を説明するための図である。図14には、画像I2の隙間に相当する領域の輝度プロファイルを示している。 Figure 14 is a diagram for explaining the process of measuring the size of the gap. Figure 14 shows the luminance profile of the area corresponding to the gap in image I2.

図14に示すように、画像I2の縦方向の輝度プロファイルに基づいて、隙間の大きさ
を測定できる。例えば、隙間の輝度が最大となることを利用して、隙間の大きさGを求める。具体的には、輝度がピークPKの輝度に対して強度S1だけ下がった位置E1と、輝度がピークPKの輝度に対して強度S2だけ下がった位置E2を求め、|E2-E1|を計算して、隙間の大きさGを求める。
As shown in Fig. 14, the size of the gap can be measured based on the vertical brightness profile of image I2. For example, the size G of the gap is calculated by utilizing the fact that the brightness of the gap is maximum. Specifically, a position E1 where the brightness is lower by an intensity S1 than the brightness of the peak PK and a position E2 where the brightness is lower by an intensity S2 than the brightness of the peak PK are calculated, and |E2-E1| is calculated to calculate the size G of the gap.

隙間が拡大しているか否かの判定は、以下のようにして行われる。まず、カメラ60で撮影された基準となる第1画像と、第1画像よりも後に取得された第2画像を取得する。次に、第1画像における隙間の大きさG1を測定し、第2画像における隙間の大きさG2を測定する。次に、第2画像における隙間の大きさG1を第1画像における隙間の大きさG2と比較して、第2画像における隙間の大きさG2が第1画像における隙間の大きさG1よりも大きい場合(G2>G1)に、隙間が拡大していると判定する。 The determination of whether the gap is widening is performed as follows. First, a first image that serves as a reference and is taken by the camera 60, and a second image that is taken after the first image are obtained. Next, the size G1 of the gap in the first image is measured, and the size G2 of the gap in the second image is measured. Next, the size G1 of the gap in the second image is compared with the size G2 of the gap in the first image, and if the size G2 of the gap in the second image is larger than the size G1 of the gap in the first image (G2>G1), it is determined that the gap is widening.

なお、第2画像における隙間の大きさG2から第1画像における隙間の大きさG1を引いた値(G2-G1)が、所定値以上である場合に、隙間が拡大していると判定してもよい。また、例えば、隙間の大きさGの測定結果をプロットして、隙間の大きさGと加工の経過時間との関係を示す関数を求め、当該関数から隙間が拡大しているか否かを判定してもよい。 It may be determined that the gap is expanding when the value (G2-G1) obtained by subtracting the size of the gap in the first image G1 from the size of the gap in the second image G2 is equal to or greater than a predetermined value. In addition, for example, the measurement results of the size of the gap G may be plotted to obtain a function showing the relationship between the size of the gap G and the elapsed time of processing, and it may be determined from the function whether the gap is expanding or not.

また、上記では、隙間の大きさが拡大しているか否かを判定したが、隙間の大きさGが所定の範囲内か否かを判定してもよい。試料2と遮蔽部材30との間の隙間の大きさGは、試料作製に適した範囲がある。例えば、隙間の大きさGは、40μm以上80μm以下程度が好ましい。隙間の大きさGがこの範囲から外れる場合には、正常に加工が進まない可能性が高い。したがって、情報処理装置70は、隙間の大きさGが所定の範囲から外れているか否かを判定し、当該範囲から外れている場合には、その旨を通知して、加工を終了する処理を行ってもよい。 In the above, it is determined whether the size of the gap is expanding, but it may be determined whether the size G of the gap is within a predetermined range. The size G of the gap between the sample 2 and the shielding member 30 has a range suitable for sample preparation. For example, it is preferable that the size G of the gap is approximately 40 μm or more and 80 μm or less. If the size G of the gap is outside this range, there is a high possibility that the processing will not proceed normally. Therefore, the information processing device 70 may determine whether the size G of the gap is outside the predetermined range, and if it is outside the range, notify the user of this fact and perform processing to end the processing.

3.2.3. 加工の終了時間を予測する処理
情報処理装置70は、上述した一次ミリング処理と並行して、加工の終了時間を予測する処理を行う。
3.2.3. Processing for predicting machining end time The information processing device 70 performs processing for predicting the machining end time in parallel with the above-mentioned primary milling processing.

例えば、情報処理装置70は、加工幅Wを測定する処理S116で測定された加工幅Wの情報を取得し、加工幅Wが増加する増加速度を計算する。この増加速度から加工の終了時間を計算する。 For example, the information processing device 70 acquires information on the machining width W measured in process S116 for measuring the machining width W, and calculates the increasing speed at which the machining width W increases. The end time of machining is calculated from this increasing speed.

情報処理装置70は、加工幅Wが目標加工幅TWに近づく様子を、プログレスバー等で表して、表示部80に表示してもよい。これにより、ユーザーは加工の進捗状況を把握できる。 The information processing device 70 may display on the display unit 80 the progress of the machining width W approaching the target machining width TW using a progress bar or the like. This allows the user to grasp the progress of the machining.

また、情報処理装置70は、横軸を時間、縦軸を加工幅Wで表した加工幅Wの変化のグラフを作成し、表示部80に表示してもよい。このとき、情報処理装置70は、現在の加工幅Wの変化のグラフを、過去に作成した加工幅Wの変化のグラフと並べて表示してもよい。これにより、加工が正常に進んでいるか否かを判断できる。例えば、現在のグラフと過去のグラフを比較することで、加工速度の異常に気づくことができる。 The information processing device 70 may also create a graph of the change in the machining width W, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the machining width W, and display it on the display unit 80. At this time, the information processing device 70 may display the graph of the current change in the machining width W alongside a graph of the change in the machining width W that was created in the past. This makes it possible to determine whether the machining is proceeding normally. For example, by comparing the current graph with the past graph, it is possible to notice any abnormality in the machining speed.

なお、加工が開始されてから傾斜面3が2つ形成されるまでの時間は、加工幅Wを測定する処理S116で測定された加工幅Wの情報を得ることができない。そのため、情報処理装置70は、二値化画像I2Bにおいて集合体が1つの場合には、集合体の外側のエッジの位置の変化または集合体の内側のエッジの位置の変化から加工の終了時間を予測してもよい。 Note that, during the time from when processing begins until two inclined surfaces 3 are formed, it is not possible to obtain information on the processing width W measured in process S116 for measuring the processing width W. Therefore, when there is one aggregate in the binarized image I2B, the information processing device 70 may predict the end time of processing from the change in the position of the outer edge of the aggregate or the change in the position of the inner edge of the aggregate.

図15は、加工の終了時間を予測する手法を説明するための図である。 Figure 15 is a diagram to explain a method for predicting the end time of processing.

二値化画像I2Bの集合体が1つの場合、集合体の外側のエッジの位置P2の座標をプロットし、位置P2の変化に基づいて加工の終了時間を予測する。そして、加工が進んで集合体の内側のエッジが明瞭になったら、集合体の内側のエッジの位置P1の座標をプロットし、位置P1の変化に基づいて加工の終了時間を予測する。位置P1は、例えば、集合体の内側のエッジと、目標加工幅TWに対応する間隔で引かれた、縦方向に延びる2つの直線のうちの一方と、が交わった位置である。位置P2は、集合体の外側のエッジと、目標加工幅TWに対応する間隔で引かれた、縦方向に延びる2つの直線のうちの一方と、が交わった位置である。 When there is one collection of binary image I2B, the coordinates of position P2 of the outer edge of the collection are plotted, and the end time of processing is predicted based on the change in position P2. Then, when the processing progresses and the inner edge of the collection becomes clear, the coordinates of position P1 of the inner edge of the collection are plotted, and the end time of processing is predicted based on the change in position P1. Position P1 is, for example, the position where the inner edge of the collection intersects with one of two straight lines extending vertically and drawn at an interval corresponding to the target processing width TW. Position P2 is the position where the outer edge of the collection intersects with one of two straight lines extending vertically and drawn at an interval corresponding to the target processing width TW.

図16は、位置P1の座標および位置P2の座標をプロットしたグラフである。図16に示すグラフの横軸は、加工(イオンビームIBの照射)を開始してから経過時間であり、縦軸は、加工深さである。なお、位置P1の加工深さは、位置P1と試料2の第1端部2aとの間の距離であり、位置P2の加工深さは、位置P2と第1端部2aとの間の距離である。 Figure 16 is a graph plotting the coordinates of position P1 and the coordinates of position P2. The horizontal axis of the graph shown in Figure 16 is the elapsed time from the start of processing (irradiation of ion beam IB), and the vertical axis is the processing depth. The processing depth of position P1 is the distance between position P1 and the first end 2a of the sample 2, and the processing depth of position P2 is the distance between position P2 and the first end 2a.

位置P1の変化に基づいて終了時間を予測する場合には、例えば、位置P1と加工幅Wを測定する位置Pとの間の距離が減少していく速度を計算し、当該速度に基づいて位置P1が位置Pに到達する時間を計算して、加工の終了時間を予測する。 When predicting the end time based on the change in position P1, for example, the speed at which the distance between position P1 and position P where the processing width W is measured is calculated, and the time at which position P1 reaches position P is calculated based on that speed, thereby predicting the end time of processing.

また、位置P2に変化に基づいて終了時間を予測する場合には、例えば、位置P2と位置Pとの間の距離が減少していく速度を計算する。そして、計算された速度から、位置P1と位置Pとの間の距離が減少していく速度を推定し、加工の終了時間を予測する。 When predicting the end time based on the change in position P2, for example, the speed at which the distance between position P2 and position P decreases is calculated. Then, from the calculated speed, the speed at which the distance between position P1 and position P decreases is estimated, and the end time of processing is predicted.

図16に示す例では、加工が開始されてから40分までは、傾斜面3の内側の加工領域5が形成されていないため、位置P2の変化に基づいて加工の終了時間Tを予測する。これにより、加工の初期であっても、加工の終了時間Tを予測できる。 In the example shown in FIG. 16, the machining area 5 on the inside of the inclined surface 3 is not formed until 40 minutes after machining has started, so the machining end time T is predicted based on the change in position P2. This makes it possible to predict the machining end time T even in the early stages of machining.

加工が開始されてから40分以降は、位置P1に基づいて加工の終了時間Tを予測する。これにより、位置P1に基づいて加工の終了時間Tを予測できる。 After 40 minutes from when processing starts, the end time T of processing is predicted based on position P1. This makes it possible to predict the end time T of processing based on position P1.

なお、加工を開始する前の試料2の厚さが常に同じであれば、内側のエッジの位置P1と外側のエッジの位置P2との間の距離はほぼ一定である。そのため、加工中のすべての時間において、外側のエッジの位置P2から、内側のエッジの位置P1を算出して、加工の終了時間Tを予測してもよい。 If the thickness of the sample 2 before processing begins is always the same, the distance between the inner edge position P1 and the outer edge position P2 is approximately constant. Therefore, at all times during processing, the inner edge position P1 may be calculated from the outer edge position P2 to predict the processing end time T.

通常、集合体の外側のエッジは、集合体の内側のエッジよりも明瞭である。これは、傾斜面3と加工領域5の境界は、イオンビームIBの強度の分布によってなだらかに傾斜するためである。そのため、二値化画像では、集合体の外側のエッジは集合体の内側のエッジよりも明瞭になる。すなわち、位置P2は、位置P1よりも正確に位置を特定できる。したがって、加工中のすべての時間において、位置P2に基づいて加工の終了時間Tを予測することによって、加工の終了時間Tを正確に予測できる。 Normally, the outer edge of the aggregate is clearer than the inner edge of the aggregate. This is because the boundary between the inclined surface 3 and the processing area 5 is gently inclined due to the distribution of the intensity of the ion beam IB. Therefore, in the binarized image, the outer edge of the aggregate is clearer than the inner edge of the aggregate. In other words, position P2 can be located more accurately than position P1. Therefore, at all times during processing, by predicting the processing end time T based on position P2, the processing end time T can be accurately predicted.

3.3. 二次ミリングの準備
3.3.1. 試料のセット
一次ミリングが終了した後、二次ミリングを開始する前に、図6に示すように、試料2の上下を反転させて、試料2の第2端部2bを上、第1端部2aを下にする。例えば、チャンバーを大気開放した後、ユーザーが試料ステージ20に配置された試料2の上下を反転させる。試料2の上下を反転して試料ステージ20に試料2を固定した後、遮蔽部材3
0を取り外す。そして、チャンバー内を真空排気する。
3.3. Preparation for secondary milling 3.3.1. Setting of the sample After the primary milling is completed and before the secondary milling is started, as shown in Fig. 6, the sample 2 is turned upside down so that the second end 2b of the sample 2 is on the top and the first end 2a is on the bottom. For example, after opening the chamber to the atmosphere, the user turns the sample 2 placed on the sample stage 20 upside down. After turning the sample 2 upside down and fixing the sample 2 to the sample stage 20, the shielding member 3 is attached to the sample stage 20.
Then, evacuate the chamber.

なお、試料ステージ20が試料2の上下を反転させる反転機構を有していてもよい。これにより、チャンバーを大気開放することなく、試料2の上下を反転させることができる。 The sample stage 20 may have an inversion mechanism for inverting the sample 2 upside down. This allows the sample 2 to be inverted upside down without opening the chamber to the atmosphere.

3.3.2. 目標位置の指定
図17は、目標位置TPを指定する処理を説明するための図である。
3.3.2. Designation of target position FIG. 17 is a diagram for explaining the process of designating a target position TP.

ユーザーは、加工の目標位置TPを指定する。二次ミリングでは、加工領域5のエッジまたは、加工領域5に形成された孔が指定された目標位置TPに到達した場合に、加工を終了する。 The user specifies the target position TP for machining. In secondary milling, machining ends when the edge of the machining area 5 or the hole formed in the machining area 5 reaches the specified target position TP.

情報処理装置70は、表示部80にGUI画面を表示させる。GUI画面のウィンドウには画像I2、および加工の目標位置TPを入力するためのカーソルCが表示されている。また、ウィンドウには、カーソルCとともに、加工が進む方向を示す矢印C2が表示されている。ユーザーが操作部を介してカーソルCを移動させることで、目標位置TPを指定できる。ユーザーがカーソルCで目標位置TPを指定することで、情報処理装置70に目標位置TPの情報が入力される。なお、目標位置TPの設定方法はこれに限定されない。 The information processing device 70 displays a GUI screen on the display unit 80. An image I2 and a cursor C for inputting a target position TP for processing are displayed in a window on the GUI screen. In addition to the cursor C, an arrow C2 indicating the direction in which processing will proceed is also displayed in the window. The user can specify the target position TP by moving the cursor C via the operation unit. When the user specifies the target position TP with the cursor C, information on the target position TP is input to the information processing device 70. Note that the method for setting the target position TP is not limited to this.

目標位置TPを指定するときの画像I2は、例えば、透過照明および同軸落射照明された試料2を撮影して得られた画像である。なお、二次ミリングによる加工時には、試料2を透過照明する。 The image I2 used when specifying the target position TP is, for example, an image obtained by photographing the sample 2 illuminated by transillumination and coaxial epi-illumination. Note that the sample 2 is transilluminated during processing by secondary milling.

3.4. 二次ミリング
3.4.1. 二次ミリングの流れ
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。図18は、情報処理装置70の二次ミリング処理の一例を示すフローチャートである。
3.4. Secondary Milling 3.4.1. Flow of Secondary Milling In the sample processing device 100, the information processing device 70 performs a secondary milling process for processing the sample 2 by secondary milling. Fig. 18 is a flow chart showing an example of the secondary milling process of the information processing device 70.

ユーザーが情報処理装置70に二次ミリングを開始する指示を入力すると、情報処理装置70は、目標位置TPの情報を取得する(S200)。ユーザーは、操作部を介して、カーソルCの位置を移動させることで、目標位置TPを指定できる。情報処理装置70は、操作部を介して、カーソルCによって指定された、目標位置TPの情報を取得する。 When the user inputs an instruction to start secondary milling into the information processing device 70, the information processing device 70 acquires information on the target position TP (S200). The user can specify the target position TP by moving the position of the cursor C via the operation unit. The information processing device 70 acquires information on the target position TP specified by the cursor C via the operation unit.

次に、情報処理装置70は、イオンビームIBの照射を開始する処理を行う(S202)。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を揺動させる。 Next, the information processing device 70 performs a process to start irradiating the ion beam IB (S202). This causes the ion beam IB to be irradiated from the ion source 10 to the sample 2. At this time, the swing mechanism of the sample stage 20 swings the sample 2.

試料加工装置100では、上述したように、試料2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を加工する。試料2の加工中には、カメラ60が試料2を撮影する。 As described above, the sample processing device 100 processes the sample 2 by irradiating the sample 2 with the ion beam IB while oscillating the sample 2. While the sample 2 is being processed, the camera 60 photographs the sample 2.

加工が開始されると、情報処理装置70は、カメラ60で撮影された試料2の画像I2を取得する(S204)。 When processing begins, the information processing device 70 acquires an image I2 of the sample 2 captured by the camera 60 (S204).

図19は、カメラ60で撮影された画像I2を模式的に示す図である。 Figure 19 is a schematic diagram showing image I2 captured by camera 60.

加工時に撮影された画像I2は、透過照明された試料2を撮影して得られた画像である
。情報処理装置70は、図19に示すように、試料2が水平になったタイミングでカメラ60で撮影された画像I2を取得する。これにより、後述する画像処理において、試料2の傾斜を考慮しなくてよい。また、情報処理装置70は、試料2の揺動動作の1周期に1回、画像I2を取得する。これにより、動作ガタによる画像間のずれを低減できる。
The image I2 captured during processing is an image obtained by capturing an image of the sample 2 that has been transmitted and illuminated. As shown in Fig. 19, the information processing device 70 captures the image I2 captured by the camera 60 at the timing when the sample 2 becomes horizontal. This makes it unnecessary to take into account the inclination of the sample 2 in the image processing described below. Furthermore, the information processing device 70 captures the image I2 once per period of the rocking motion of the sample 2. This makes it possible to reduce the misalignment between images caused by operational backlash.

なお、図19に示す円形のカーソルは、後述する加工領域5のエッジを検出する処理および孔を検出する処理において、処理を行う範囲を規定するためのものである。ユーザーは、操作部を介してカーソルの位置を移動させることで、処理を行う範囲を変更できる。なお、カーソルで処理を行う範囲を規定せずに、画像I2全体で処理を行ってもよい。 The circular cursor shown in FIG. 19 is used to define the range in which processing is performed in the process of detecting the edges of the processing area 5 and the process of detecting holes, which will be described later. The user can change the range in which processing is performed by moving the position of the cursor via the operation unit. It is also possible to perform processing on the entire image I2 without defining the range in which processing is performed with the cursor.

次に、情報処理装置70は、画像I2において加工領域5のエッジを検出する(S206)。 Next, the information processing device 70 detects the edge of the processing area 5 in the image I2 (S206).

図20は、加工領域5の下端のエッジEを検出する処理を説明するための図である。図20には、加工領域5の下端のエッジEを検出するための輝度プロファイルを取得するラインを、破線で示している。 Figure 20 is a diagram for explaining the process of detecting the edge E at the bottom end of the processing area 5. In Figure 20, the line for acquiring the luminance profile for detecting the edge E at the bottom end of the processing area 5 is shown by a dashed line.

情報処理装置70は、図20に示すように、画像I2の縦方向の輝度プロファイルを複数取得し、加工領域5の下端のエッジEの位置を特定する。画像I2の縦方向の輝度プロファイルでは、加工領域5の下端のエッジEにおいて輝度が大きく変化するため、この輝度の変化からエッジEを検出する。情報処理装置70は、複数の輝度プロファイルにおけるエッジEの検出結果から最も目標位置TPとの間の距離が小さいエッジE0を特定する。情報処理装置70は、エッジE0と目標位置TPとの間の距離D1を計算する。 As shown in FIG. 20, the information processing device 70 acquires multiple vertical luminance profiles of the image I2 and identifies the position of the edge E at the bottom end of the processing area 5. In the vertical luminance profile of the image I2, the luminance changes significantly at the edge E at the bottom end of the processing area 5, so the edge E is detected from this change in luminance. The information processing device 70 identifies the edge E0 that is the shortest distance from the target position TP from the detection results of the edge E in the multiple luminance profiles. The information processing device 70 calculates the distance D1 between the edge E0 and the target position TP.

図21は、エッジEを所定の色で描画する処理を説明するための図である。 Figure 21 is a diagram explaining the process of drawing edge E in a specified color.

情報処理装置70は、図21に示すように、検出したエッジEを強調するために、画像I2上において、エッジEと隣接する領域9を、所定の色で描画する。これにより、エッジEを強調することができる。図示の例では、画像I2の領域9は、試料2の下の空間に相当する領域である。 As shown in FIG. 21, in order to emphasize the detected edge E, the information processing device 70 draws the area 9 adjacent to the edge E in the image I2 in a predetermined color. This makes it possible to emphasize the edge E. In the illustrated example, the area 9 in the image I2 is an area that corresponds to the space below the sample 2.

なお、エッジEを強調する手法はこれに限定されない。例えば、エッジEを所定の色で描画してもよい。 Note that the method for emphasizing the edge E is not limited to this. For example, the edge E may be drawn in a specified color.

次に、情報処理装置70は、画像I2において加工領域5に形成された孔を検出する(S208)。 Next, the information processing device 70 detects holes formed in the processing area 5 in the image I2 (S208).

図22および図23は、加工領域5に形成された孔Hを検出する処理を説明するための図である。図22には、孔Hを検出するための輝度プロファイルを取得するラインを、破線で示している。図23は、輝度プロファイルの一例を示している。 Figures 22 and 23 are diagrams for explaining the process of detecting a hole H formed in the processing area 5. In Figure 22, a dashed line indicates a line for acquiring a luminance profile for detecting the hole H. Figure 23 shows an example of a luminance profile.

図22に示すように、加工を進めると、加工領域5のエッジEと目標位置TPとの間に孔Hが形成される場合がある。 As shown in FIG. 22, as machining proceeds, a hole H may be formed between the edge E of the machining area 5 and the target position TP.

情報処理装置70は、画像I2の横方向の輝度プロファイルを複数取得し、加工領域5に形成された孔Hを検出する。 The information processing device 70 acquires multiple horizontal brightness profiles of the image I2 and detects the hole H formed in the processing area 5.

例えば、画像I2の任意の第1領域A1が孔Hか否かを判断する場合、第1領域A1の輝度と、第1領域A1を挟む第2領域A2および第3領域A3の輝度と、に基づいて、第1領域A1が孔Hか否かを判断する。第1領域A1、第2領域A2、および第3領域A3
は、それぞれ1つのピクセルであってもよいし、複数のピクセルの集合であってもよい。また、第1領域A1と第2領域A2との間の距離、第1領域A1と第3領域A3との間の距離は、それぞれ適宜設定可能である。
For example, when determining whether an arbitrary first region A1 of an image I2 is a hole H, the determination as to whether the first region A1 is a hole H is based on the brightness of the first region A1 and the brightness of the second region A2 and the third region A3 that sandwich the first region A1.
may be one pixel or a set of multiple pixels. The distance between the first region A1 and the second region A2, and the distance between the first region A1 and the third region A3 can be set appropriately.

具体的には、図23に示すように、第1領域A1の輝度Lu1と、第2領域A2の輝度Lu2および第3領域A3の輝度Lu3の平均値の差を第1領域A1の信号強度とする。すなわち、第1領域A1の信号強度は、信号強度=Lu1-(Lu2+Lu3)/2で表される。第1領域A1の位置を変更して信号強度を求める処理を、画像I2の全部の領域に対して行う。この結果、画像I2の全領域の信号強度が得られる。 Specifically, as shown in FIG. 23, the difference between the luminance Lu1 of the first region A1 and the average value of the luminance Lu2 of the second region A2 and the luminance Lu3 of the third region A3 is defined as the signal strength of the first region A1. That is, the signal strength of the first region A1 is expressed as signal strength = Lu1 - (Lu2 + Lu3) / 2. The process of changing the position of the first region A1 and finding the signal strength is performed for all regions of image I2. As a result, the signal strength of all regions of image I2 is obtained.

次に、画像I2の全領域の信号強度から、信号強度の最大値の情報を取得する。当該最大値は、例えば、透過照明された照明光が直接検出された領域の信号強度である。次に、情報処理装置70は、信号強度が所定値以上の領域を、孔Hと判定する。所定値は、例えば、取得した信号強度の最大値の90%の値とする。 Next, information on the maximum signal intensity is obtained from the signal intensity of the entire region of image I2. The maximum value is, for example, the signal intensity of the region where the transmitted illumination light is directly detected. Next, the information processing device 70 determines that the region where the signal intensity is equal to or greater than a predetermined value is a hole H. The predetermined value is, for example, 90% of the maximum acquired signal intensity.

ここで、ノイズなどによって局所的に信号強度が高くなった領域が孔Hと判定される場合がある。そのため、信号強度が所定値以上の領域の面積が、設定値よりも大きくなった場合に、孔Hと判定してもよい。設定値は任意に設定可能である。また、上記の輝度プロファイルを取得する前に、画像I2に対してフィルターをかけることでノイズの除去や、緩やかな明るさムラの除去を行ってもよい。 Here, an area where the signal strength is locally high due to noise or the like may be determined to be a hole H. Therefore, if the area of an area where the signal strength is equal to or greater than a predetermined value is greater than a set value, it may be determined to be a hole H. The set value can be set arbitrarily. In addition, before obtaining the above brightness profile, a filter may be applied to image I2 to remove noise and gradual brightness unevenness.

情報処理装置70は、孔Hを検出した場合、孔Hと目標位置TPとの間の距離(最短距離)D2を計算する。 When the information processing device 70 detects hole H, it calculates the distance (shortest distance) D2 between hole H and the target position TP.

また、情報処理装置70は、検出された孔Hを所定の色で描画する。図24は、エッジEを所定の色で描画する処理を説明するための図である。 The information processing device 70 also renders the detected holes H in a predetermined color. Figure 24 is a diagram for explaining the process of rendering the edges E in a predetermined color.

図24に示すように、情報処理装置70は、画像I2上において、検出された孔Hを所定の色で描画する。これにより、孔Hを強調できる。 As shown in FIG. 24, the information processing device 70 renders the detected hole H in a predetermined color on the image I2. This makes it possible to highlight the hole H.

次に、情報処理装置70は、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達したか否かを判定する(S210)。 Next, the information processing device 70 determines whether the edge E or hole H of the processing area 5 has reached the target position TP (S210).

情報処理装置70は、まず、エッジE0と目標位置TPとの間の距離と、孔Hと目標位置TPとの間の距離を比較する。情報処理装置70は、エッジE0と目標位置TPとの間の距離が、孔Hと目標位置TPとの間の距離よりも小さい場合には、画像I2におけるエッジE0の座標および目標位置TPの座標に基づいて、エッジE0が目標位置TPに到達したか否かを判定する。例えば、画像I2の縦方向におけるエッジE0の座標および目標位置TPの座標から、エッジE0が目標位置TPに到達したか否かを判定できる。 The information processing device 70 first compares the distance between edge E0 and the target position TP with the distance between hole H and the target position TP. If the distance between edge E0 and the target position TP is smaller than the distance between hole H and the target position TP, the information processing device 70 determines whether edge E0 has reached the target position TP based on the coordinates of edge E0 and the coordinates of the target position TP in image I2. For example, it can be determined whether edge E0 has reached the target position TP from the coordinates of edge E0 and the coordinates of the target position TP in the vertical direction of image I2.

情報処理装置70は、孔Hと目標位置TPとの間の距離が、エッジE0と目標位置TPとの間の距離よりも小さい場合には、画像I2における孔Hの座標および目標位置TPの座標に基づいて、孔Hが目標位置TPに到達したか否かを判定する。 When the distance between the hole H and the target position TP is smaller than the distance between the edge E0 and the target position TP, the information processing device 70 determines whether the hole H has reached the target position TP based on the coordinates of the hole H and the coordinates of the target position TP in the image I2.

情報処理装置70は、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達していないと判定された場合(S210のNo)、画像I2を取得する処理S204に戻る。 If the information processing device 70 determines that the edge E or hole H of the processing area 5 has not reached the target position TP (No in S210), it returns to process S204 to acquire image I2.

情報処理装置70は、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達したと判定されるまで、画像を取得する処理S204、加工領域5のエッジEを検出する処理S206、孔Hを検出する処理S208、および目標位置TPに到達したか否かを判定する処
理S210を繰り返す。
The information processing device 70 repeats process S204 for acquiring an image, process S206 for detecting the edge E of the processing area 5, process S208 for detecting the hole H, and process S210 for determining whether the target position TP has been reached, until it is determined that the edge E or hole H of the processing area 5 has reached the target position TP.

情報処理装置70は、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達したと判定した場合(S210のYes)、イオン源10に対してイオンビームIBの照射を停止させる(S212)。 When the information processing device 70 determines that the edge E or hole H of the processing area 5 has reached the target position TP (Yes in S210), it stops irradiating the ion beam IB to the ion source 10 (S212).

以上の処理により、情報処理装置70は、二次ミリング処理を終了する。 By performing the above processing, the information processing device 70 ends the secondary milling process.

3.4.2. 加工の終了時間を予測する処理
情報処理装置70は、上述した二次ミリング処理と並行して、加工の終了時間を予測する処理を行う。
3.4.2. Processing for predicting machining end time The information processing device 70 performs processing for predicting the machining end time in parallel with the above-mentioned secondary milling processing.

例えば、情報処理装置70は、加工領域5のエッジEと目標位置TPとの間の距離、孔Hと目標位置TPとの間の距離のうちの小さい方の距離を残留膜厚とし、残留膜厚の変化に基づいて、加工の終了時間を予測する。 For example, the information processing device 70 determines the residual film thickness as the smaller of the distance between the edge E of the processing area 5 and the target position TP and the distance between the hole H and the target position TP, and predicts the end time of processing based on the change in the residual film thickness.

図25は、残留膜厚と加工を開始してからの経過時間との関係を示すグラフである。 Figure 25 is a graph showing the relationship between the residual film thickness and the time elapsed since the start of processing.

図25に示すように、残留膜厚を計算して、横軸が経過時間、縦軸が残留膜厚を示すグラフにプロットすることで、残留膜厚と経過時間との関係を示す関数を計算できる。図25に示す例では、直線近似計算によって、残留膜厚と経過時間との関係を示す関数を計算した。この関数を用いて、残留膜厚がゼロになる時間を計算できる。情報処理装置70は、残留膜厚がゼロになる時間、すなわち、加工の終了予定時間をGUI画面に表示する。 As shown in FIG. 25, by calculating the residual film thickness and plotting it on a graph with the horizontal axis showing the elapsed time and the vertical axis showing the residual film thickness, a function showing the relationship between the residual film thickness and the elapsed time can be calculated. In the example shown in FIG. 25, a function showing the relationship between the residual film thickness and the elapsed time is calculated by linear approximation calculation. Using this function, the time at which the residual film thickness will become zero can be calculated. The information processing device 70 displays the time at which the residual film thickness will become zero, i.e., the planned end time of processing, on the GUI screen.

情報処理装置70は、残留膜厚がゼロに近づく様子を、プログレスバー等で表して、表示部80に表示してもよい。これにより、ユーザーは加工の進捗状況を把握できる。 The information processing device 70 may display on the display unit 80 a progress bar or the like that indicates how the residual film thickness approaches zero. This allows the user to grasp the progress of the processing.

3.4.3. 目標位置の自動設定
上述した図18に示す二次ミリング処理では、図17に示すように、ユーザーがカーソルCを用いて目標位置TPを指定することによって目標位置TPを設定した。これに対して、情報処理装置70が自動で目標位置TPを設定してもよい。例えば、情報処理装置70は、積層膜6と保護部材8の境界に、自動で目標位置TPを設定する。
18, the user sets the target position TP by specifying the target position TP using the cursor C, as shown in Fig. 17. Alternatively, the information processing device 70 may set the target position TP automatically. For example, the information processing device 70 automatically sets the target position TP at the boundary between the laminated film 6 and the protective member 8.

図26は、情報処理装置70の二次ミリング処理の変形例を示すフローチャートである。 Figure 26 is a flowchart showing a modified example of the secondary milling process of the information processing device 70.

図26に示す二次ミリング処理の変形例は、孔を検出する処理S208の後に、目標位置TPを設定する処理S209を行う点で、図18に示す二次ミリング処理と異なる。その他の処理は、図18に示す処理と同様でありその説明を省略する。 The modified example of the secondary milling process shown in FIG. 26 differs from the secondary milling process shown in FIG. 18 in that after the process S208 for detecting holes, a process S209 for setting a target position TP is performed. The other processes are similar to the processes shown in FIG. 18, and therefore a description thereof will be omitted.

目標位置TPを設定する処理S209は、図20に示す加工領域5のエッジEを検出する処理S206と同様に、画像I2の縦方向の輝度プロファイルを複数取得し、積層膜6と保護部材8の境界における輝度の変化から境界を検出する。情報処理装置70は、検出した境界を目標位置TPに設定する。情報処理装置70は、このようにして境界を設定すると、画像I2上の境界に相当する位置に、目標位置TPを示すマーカーを表示する。 In process S209 for setting the target position TP, similar to process S206 for detecting the edge E of the processing area 5 shown in FIG. 20, multiple vertical luminance profiles of the image I2 are acquired, and the boundary is detected from the change in luminance at the boundary between the laminated film 6 and the protective member 8. The information processing device 70 sets the detected boundary as the target position TP. After setting the boundary in this manner, the information processing device 70 displays a marker indicating the target position TP at a position on the image I2 that corresponds to the boundary.

このようにして、情報処理装置70は、自動で目標位置TPを設定できる。 In this way, the information processing device 70 can automatically set the target position TP.

4. 効果
4.1. 一次ミリングにおける効果
試料加工装置100では、情報処理装置70は、目標加工幅TWの情報を取得する処理と、同軸落射照明された試料2を撮影して得られた画像I2を取得する処理と、取得した画像I2において、加工幅Wを測定する処理と、測定された加工幅Wが目標加工幅TW以上になった場合に、加工を終了する処理と、を行う。
4. Effects 4.1 Effects in primary milling In the sample processing device 100, the information processing device 70 performs the following processes: acquiring information on the target processing width TW; acquiring an image I2 obtained by photographing the coaxially epi-illuminated sample 2; measuring the processing width W in the acquired image I2; and terminating processing when the measured processing width W becomes equal to or larger than the target processing width TW.

上述したように、試料2を同軸落射照明することによって、図5に示すように、画像I2では、試料2の加工領域5、試料2の未加工領域、および遮蔽部材30が明るくなるのに対して、傾斜面3が暗くなる。そのため、画像I2において容易に傾斜面3を抽出でき、2つの傾斜面3に挟まれた加工領域5を容易に特定できる。したがって、試料加工装置100では、加工幅Wを正確に測定でき、加工幅Wに基づいて加工を終了するタイミングを正確に判断できる。この結果、一次ミリングにおいて試料2を再現性高く、かつ、精度よく加工できるため、二次ミリングにおける試料作製の成功率を向上できる。 As described above, by illuminating the sample 2 with coaxial epi-illumination, as shown in FIG. 5, in image I2, the processed area 5 of the sample 2, the unprocessed area of the sample 2, and the shielding member 30 appear bright, while the inclined surface 3 appears dark. Therefore, in image I2, the inclined surface 3 can be easily extracted, and the processed area 5 sandwiched between the two inclined surfaces 3 can be easily identified. Therefore, with the sample processing device 100, the processing width W can be accurately measured, and the timing to end processing can be accurately determined based on the processing width W. As a result, the sample 2 can be processed with high reproducibility and precision in the primary milling, improving the success rate of sample preparation in the secondary milling.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、加工幅Wを測定する処理において、画像I2を二値化して二値化画像I2Bを生成し、二値化画像I2Bにおいて加工幅Wを測定する。同軸落射照明された試料2を撮影して得られた画像I2では、加工領域5は明るくなり、傾斜面3が暗くなるため、二値化処理によって、傾斜面3を抽出できる。したがって、2つの傾斜面3に挟まれた加工領域5を容易に特定でき、加工幅Wを正確に測定できる。 In the sample processing device 100, the information processing device 70, in the process of measuring the processing width W, binarizes the image I2 to generate a binary image I2B, and measures the processing width W in the binary image I2B. In the image I2 obtained by photographing the sample 2 illuminated with coaxial epi-illumination, the processing area 5 appears bright and the inclined surface 3 appears dark, so that the inclined surface 3 can be extracted by the binarization process. Therefore, the processing area 5 sandwiched between the two inclined surfaces 3 can be easily identified, and the processing width W can be accurately measured.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、加工幅Wを測定する処理において、画像I2を二値化して加工によって形成された傾斜面3を抽出し、抽出された傾斜面3の数が2つか否かを判定し、傾斜面3が2つの場合に、2つの傾斜面3の間の距離を測定することによって加工幅Wを測定する。そのため、試料加工装置100では、2つの傾斜面3に挟まれた加工領域5を容易に特定でき、加工幅Wを正確に測定できる。 In the sample processing device 100, in the process of measuring the processing width W, the information processing device 70 binarizes the image I2 to extract the inclined surfaces 3 formed by processing, determines whether the number of extracted inclined surfaces 3 is two or not, and if there are two inclined surfaces 3, measures the processing width W by measuring the distance between the two inclined surfaces 3. Therefore, in the sample processing device 100, the processing area 5 sandwiched between the two inclined surfaces 3 can be easily identified, and the processing width W can be accurately measured.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、試料2を透過照明する照明光を発する透過照明装置40を含み、カメラ60は、同軸落射照明および透過照明された試料2を撮影する。試料2を透過照明することによって、画像I2において試料2と遮蔽部材30との間の隙間、および試料2の下の空間が明るくなる。この結果、画像I2では、傾斜面3のみが暗くなり、2つの傾斜面3に挟まれた加工領域5を容易に特定できる。 In the sample processing device 100, the information processing device 70 includes a transillumination device 40 that emits illumination light that transmits and illuminates the sample 2, and the camera 60 captures the sample 2 that has been coaxially illuminated and transilluminated. By transilluminating the sample 2, the gap between the sample 2 and the shielding member 30 and the space below the sample 2 become bright in the image I2. As a result, only the inclined surface 3 becomes dark in the image I2, and the processing area 5 sandwiched between the two inclined surfaces 3 can be easily identified.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、加工幅Wの測定結果に基づいて、加工の終了時間を予測する処理を行う。そのため、試料加工装置100では、ユーザーの負担を軽減できる。 In the sample processing device 100, the information processing device 70 performs a process to predict the end time of processing based on the measurement results of the processing width W. Therefore, the sample processing device 100 can reduce the burden on the user.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、画像I2を取得する処理において、試料2が水平になったタイミングでカメラ60で撮影された画像I2を取得する。そのため、試料加工装置100では、画像I2に対する画像処理において、試料2の傾斜を考慮しなくてよい。 In the sample processing device 100, the information processing device 70 acquires the image I2 captured by the camera 60 at the timing when the sample 2 becomes horizontal in the process of acquiring the image I2. Therefore, in the sample processing device 100, the inclination of the sample 2 does not need to be taken into account in the image processing of the image I2.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、カメラ60で撮影された画像I2を取得する処理において、第1画像および第1画像よりも後に撮影された第2画像を取得し、第1画像において、隙間の大きさを測定する処理と、第2画像において、隙間の大きさを測定する処理と、第2画像における隙間の大きさを第1画像における隙間の大きさと比較する処理と、第2画像における隙間の大きさが第1画像における隙間の大きさよりも大きい場合に、加工を終了する処理と、を行う。そのため、試料加工装置100では、試料2の加工が正常に進んでいない場合に、自動で加工を中止することができる。 In the sample processing device 100, the information processing device 70 acquires a first image and a second image captured after the first image in a process of acquiring an image I2 captured by the camera 60, and performs a process of measuring the size of the gap in the first image, a process of measuring the size of the gap in the second image, a process of comparing the size of the gap in the second image with the size of the gap in the first image, and a process of terminating processing if the size of the gap in the second image is larger than the size of the gap in the first image. Therefore, the sample processing device 100 can automatically stop processing if the processing of the sample 2 is not proceeding normally.

4.2. 二次ミリングにおける効果
試料加工装置100では、情報処理装置70は、画像I2を取得する処理と、加工の目標位置TPの情報を取得する処理と、画像I2において加工領域5のエッジEを検出する処理と、画像I2において加工領域5に形成された孔Hを検出する処理と、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達したか否かを判定する処理と、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達したと判定した場合に、加工を終了する処理と、行う。
4.2. Effect in secondary milling In the sample processing device 100, the information processing device 70 performs the following processes: acquiring an image I2, acquiring information on a target position TP of processing, detecting an edge E of the processing area 5 in the image I2, detecting a hole H formed in the processing area 5 in the image I2, determining whether or not the edge E or hole H of the processing area 5 has reached the target position TP, and terminating processing when it is determined that the edge E or hole H of the processing area 5 has reached the target position TP.

このように、試料加工装置100では、加工領域5のエッジEおよび孔Hを検出し、加工領域5のエッジEまたは孔Hが目標位置TPに到達したと判定した場合に、加工を終了する。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。さらに、試料加工装置100では、再現性高く、試料2を加工できる。 In this way, the sample processing device 100 detects the edge E and hole H of the processing area 5, and ends processing when it is determined that the edge E or hole H of the processing area 5 has reached the target position TP. Therefore, the sample processing device 100 can accurately determine the timing to end processing. Furthermore, the sample processing device 100 can process the sample 2 with high reproducibility.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、孔Hを検出する処理において、画像I2の第1領域A1の輝度、および第1領域A1を挟む第2領域A2および第3領域A3の輝度に基づいて、第1領域A1が孔Hか否かを判定する。具体的には、情報処理装置70は、第1領域A1の輝度と、第2領域A2の輝度と第3領域A3の輝度の平均値との差を、第1領域A1の信号強度とし、当該信号強度が所定値以上の場合に、第1領域A1を孔Hと判断する。これにより、孔Hを特定できる。 In the sample processing device 100, the information processing device 70, in the process of detecting hole H, determines whether the first region A1 is a hole H based on the brightness of the first region A1 of the image I2 and the brightness of the second region A2 and the third region A3 which sandwich the first region A1. Specifically, the information processing device 70 determines the difference between the brightness of the first region A1 and the average value of the brightness of the second region A2 and the third region A3 as the signal strength of the first region A1, and if the signal strength is equal to or greater than a predetermined value, determines that the first region A1 is a hole H. This allows the hole H to be identified.

試料加工装置100では、情報処理装置70は、加工領域5のエッジEと目標位置TPとの間の距離が孔Hと目標位置TPとの間の距離よりも小さい場合には、加工領域5のエッジEと目標位置TPとの間の距離に基づいて、加工の終了時間を予測する処理を行う。また、情報処理装置70は、孔Hと目標位置TPとの間の距離が加工領域5のエッジEと目標位置TPとの間の距離よりも小さい場合には、孔Hと目標位置TPとの間の距離に基づいて、加工の終了時間を予測する処理を行う。そのため、試料加工装置100では、正確に加工の終了時間を予測できる。 In the sample processing device 100, the information processing device 70 performs a process to predict the end time of processing based on the distance between the edge E of the processing area 5 and the target position TP when the distance between the edge E of the processing area 5 and the target position TP is smaller than the distance between the hole H and the target position TP. In addition, the information processing device 70 performs a process to predict the end time of processing based on the distance between the hole H and the target position TP when the distance between the hole H and the target position TP is smaller than the distance between the edge E of the processing area 5 and the target position TP. Therefore, the sample processing device 100 can accurately predict the end time of processing.

試料加工装置100では、試料2は、加工対象物である積層膜6と、加工対象物に接着された保護部材8と、を含み、情報処理装置70は、目標位置TPの情報を取得する処理において、画像I2上において積層膜6と保護部材8との境界を特定し、当該境界の位置を目標位置TPに設定する。このように、試料加工装置100では、自動で目標位置TPを設定できる。 In the sample processing device 100, the sample 2 includes a laminated film 6, which is the object to be processed, and a protective member 8 adhered to the object to be processed, and in the process of acquiring information on the target position TP, the information processing device 70 identifies the boundary between the laminated film 6 and the protective member 8 on the image I2, and sets the position of the boundary as the target position TP. In this way, the sample processing device 100 can automatically set the target position TP.

5. 変形例
5.1. 第1変形例
上述した実施形態では、二次ミリングにおいて試料2の厚さに応じて、段階的に加速電圧を変更してもよい。例えば、試料2が薄くなるにしたがって、加速電圧を下げてもよい。これにより、イオンビームIBの照射による試料2の損傷の影響を低減できる。
In the above-described embodiment, the acceleration voltage may be changed stepwise in the secondary milling depending on the thickness of the sample 2. For example, the acceleration voltage may be lowered as the sample 2 becomes thinner. This can reduce the effect of damage to the sample 2 caused by irradiation with the ion beam IB.

例えば、加工領域5のエッジEと目標位置TPとの間の距離、孔Hと目標位置TPとの間の距離のうちの小さい方の距離である残留膜厚は、試料2の厚さに対応する。 For example, the residual film thickness, which is the smaller of the distance between the edge E of the processing area 5 and the target position TP and the distance between the hole H and the target position TP, corresponds to the thickness of the sample 2.

そのため、測定された残留膜厚に応じて、段階的に加速電圧を変更する。すなわち、残留膜厚が小さくなるにしたがって、段階的に加速電圧を低下させる。これにより、イオンビームIBの照射による損傷の少ない試料を作製できる。 Therefore, the acceleration voltage is changed in stages according to the measured residual film thickness. In other words, the acceleration voltage is decreased in stages as the residual film thickness decreases. This makes it possible to prepare a sample that is less damaged by irradiation with the ion beam IB.

5.2. 第2変形例
図9に示す一次ミリング処理において、情報処理装置70は、画像I2の位置ずれを補正する処理を行ってもよい。
5.2. Second Modification In the primary milling process shown in FIG. 9, the information processing device 70 may perform a process of correcting the positional deviation of the image I2.

例えば、イオンビームIBの照射によるダメージを低減するために試料2を冷却すると、試料2の温度変化や試料ステージ20の温度変化によって、撮影された画像I2に位置ずれが生じる場合がある。また、例えば、試料ステージ20のスイング機構の機械的な動作ガタによっても、撮影された画像I2に位置ずれが生じる場合がある。 For example, when the sample 2 is cooled to reduce damage caused by irradiation with the ion beam IB, a position shift may occur in the captured image I2 due to a change in temperature of the sample 2 or the sample stage 20. In addition, a position shift may occur in the captured image I2 due to mechanical play in the swing mechanism of the sample stage 20, for example.

そのため、試料加工装置100は、最初に取得された画像I2を基準として、その後に撮影された画像I2の位置ずれを補正する。例えば、2つの画像I2のそれぞれにおいて、試料2と遮蔽部材30との間の隙間の位置や試料2のエッジを、輝度プロファイルなどで特定し、その位置のずれを補正することで行う。なお、2つの画像I2に対してパターンマッチングを行うことで、位置ずれを補正してもよい。 Therefore, the sample processing device 100 uses the first acquired image I2 as a reference and corrects the positional shift of the image I2 captured afterwards. For example, in each of the two images I2, the position of the gap between the sample 2 and the shielding member 30 and the edge of the sample 2 are identified using a brightness profile or the like, and the positional shift is corrected. Note that the positional shift may also be corrected by performing pattern matching on the two images I2.

画像I2の位置ずれを補正することで、加工幅Wを測定する位置Pの位置のずれを補正できる。 By correcting the positional shift of image I2, the positional shift of position P where processing width W is measured can be corrected.

また、同様に、図18に示す二次ミリング処理においても、同様に、情報処理装置70は、画像I2の位置ずれを補正する処理を行ってもよい。画像I2の位置ずれを補正することで、目標位置TPの位置ずれを補正できる。 Similarly, in the secondary milling process shown in FIG. 18, the information processing device 70 may also perform a process to correct the positional deviation of the image I2. By correcting the positional deviation of the image I2, the positional deviation of the target position TP can be corrected.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. For example, the present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments. Substantially the same configurations are, for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same purpose and effect. The present invention also includes configurations in which non-essential parts of the configurations described in the embodiments are replaced. The present invention also includes configurations that have the same effects as the configurations described in the embodiments, or that can achieve the same purpose. The present invention also includes configurations in which publicly known technology is added to the configurations described in the embodiments.

2…試料、2a…第1端部、2b…第2端部、3…傾斜面、4…基板、5…加工領域、6…積層膜、8…保護部材、10…イオン源、12…制御回路、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、44…同軸落射照明装置、46…照明調光回路、50…光学系、52…ハーフミラー、60…カメラ、70…情報処理装置、80…表示部、100…試料加工装置 2...sample, 2a...first end, 2b...second end, 3...inclined surface, 4...substrate, 5...processing area, 6...laminated film, 8...protective member, 10...ion source, 12...control circuit, 20...sample stage, 30...shielding member, 40...transmitted illumination device, 42...illumination dimming circuit, 44...coaxial epi-illumination device, 46...illumination dimming circuit, 50...optical system, 52...half mirror, 60...camera, 70...information processing device, 80...display, 100...sample processing device

Claims (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、
加工の目標位置の情報を取得する処理と、
前記画像において加工領域のエッジを検出する処理と、
前記画像において前記加工領域に形成された孔を検出する処理と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したか否かを判定する処理と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したと判定した場合に、加工を終了する処理と、
を行う、試料加工装置。
A sample processing apparatus for processing a sample by irradiating the sample with an ion beam, comprising:
an ion source for irradiating the sample with the ion beam;
A sample stage for holding the sample;
A camera for photographing the sample;
A processing unit that determines the end of processing based on the image captured by the camera;
Including,
The processing unit includes:
obtaining said image;
A process of acquiring information on a target position for processing;
A process of detecting an edge of a processing area in the image;
A process of detecting a hole formed in the processing area in the image;
determining whether the edge of the processing area or the hole has reached the target position;
a process of terminating the machining when it is determined that the edge of the machining area or the hole has reached the target position;
This is a sample processing device.
請求項1において、
前記処理部は、前記孔を検出する処理において、
前記画像の第1領域の輝度、および前記第1領域を挟む第2領域および第3領域の輝度に基づいて、前記第1領域が前記孔か否かを判定する、試料加工装置。
In claim 1,
The processing unit, in the process of detecting the hole,
A sample processing device that determines whether the first region is a hole or not based on the brightness of the first region of the image and the brightness of second and third regions that sandwich the first region.
請求項2において、
前記処理部は、前記第1領域の輝度と、前記第2領域の輝度と前記第3領域の輝度の平均値との差を、前記第1領域の信号強度とし、前記信号強度が所定値以上の場合に、前記第1領域を前記孔と判断する、試料加工装置。
In claim 2,
The processing unit determines the difference between the brightness of the first region and the average brightness of the second region and the third region as the signal strength of the first region, and judges the first region to be a hole if the signal strength is greater than or equal to a predetermined value.
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、
前記加工領域のエッジと前記目標位置との間の距離が前記孔と前記目標位置との間の距離よりも小さい場合には、前記加工領域のエッジと前記目標位置との間の距離に基づいて、加工の終了時間を予測する処理を行い、
前記孔と前記目標位置との間の距離が前記加工領域のエッジと前記目標位置との間の距離よりも小さい場合には、前記孔と前記目標位置との間の距離に基づいて、加工の終了時間を予測する処理を行う、試料加工装置。
In any one of claims 1 to 3,
The processing unit includes:
When the distance between the edge of the processing area and the target position is smaller than the distance between the hole and the target position, a process of predicting a processing end time is performed based on the distance between the edge of the processing area and the target position;
A sample processing device that performs a process of predicting the completion time of processing based on the distance between the hole and the target position when the distance between the hole and the target position is smaller than the distance between the edge of the processing area and the target position.
請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記試料は、加工対象物と、前記加工対象物に接着された保護部材と、を含み、
前記処理部は、前記目標位置の情報を取得する処理において、
前記画像上において前記加工対象物と前記保護部材との境界を特定し、
前記境界の位置を前記目標位置に設定する、試料加工装置。
In any one of claims 1 to 4,
The sample includes an object to be processed and a protective member adhered to the object to be processed,
The processing unit, in the process of acquiring information on the target position,
Identifying a boundary between the object to be processed and the protective member on the image;
A sample processing device that sets the position of the boundary to the target position.
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を用いた試料加工方法であって、
カメラで撮影された前記試料の画像を取得する工程と、
加工の目標位置の情報を取得する工程と、
前記画像において加工領域のエッジを検出する工程と、
前記画像において前記加工領域に形成された孔を検出する工程と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したか否かを判定する工程と、
前記加工領域のエッジまたは前記孔が前記目標位置に到達したと判定した場合に、加工を終了する工程と、
を含む、試料加工方法。
A sample processing method using a sample processing apparatus that processes a sample by irradiating the sample with an ion beam, comprising the steps of:
acquiring an image of the sample taken by a camera;
acquiring information on a target position for processing;
detecting edges of a processing area in the image;
detecting a hole formed in the processing area in the image;
determining whether the edge of the processing area or the hole has reached the target position;
terminating the machining when it is determined that the edge of the machining area or the hole has reached the target position;
A sample processing method comprising:
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