JP2011210599A - Ｆｉｂ加工装置、ｆｉｂ加工方法及びそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】加工エリアに凹凸が存在する場合においても、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行う。
【解決手段】ＦＩＢ加工装置１００は、加工対象の試料１に形成された位置認識用マーク２を含む画像を取得する画像取得部３と、画像取得部３により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部（コントラスト／輝度調整部４）とを有する。ＦＩＢ加工装置１００は、更に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク２の位置を判定するマーク位置判定部５と、判定された位置認識用マーク２の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料１に集束イオンビーム１７を照射して、試料１を加工する照射部７を有する。画像取得部３は、試料１において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＦＩＢ加工装置、ＦＩＢ加工方法及びそのプログラムに関する。

集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）加工装置（以下、ＦＩＢ加工装置）を用いて、観察用の試料に微細加工を施すことにより、この試料を観察に適した形状に加工する技術がある。

この技術では、試料の加工の最中にいわゆるドリフトが発生することによって、試料に対して加工が施される位置（以下、加工位置）が徐々にずれてしまうことがある。

このため、このようなドリフトに起因する加工位置のずれに応じてイオンビームの照射位置を補正する技術がある。例えば、特許文献１の技術では、試料の所定箇所に形成された位置認識用のマーク（以下、位置認識用マーク）の位置を予め記憶しておく。そして、この記憶した位置と、ドリフト発生後に画像認識により判定される位置認識用マークの位置と、のずれに応じて、イオンビームの照射位置を補正する。

ここで、加工の途中に行う画像認識は、試料から反射（出射）される二次電子の検出結果に基づき生成した画像を用いて行う。この際、加工により試料から発生する粒子が試料の表面に付着したり、イオンビームが散乱したりするために、画像が過度に明るくなったり暗くなったりする結果、画像のコントラスト設定或いは輝度設定が不適切となることがある。画像のコントラスト設定或いは輝度設定が不適切だと、その画像から正確に位置認識用マークの位置を判定することが困難となる結果、加工精度が低下してしまう。

そこで、特許文献１の技術では、更に、ドリフトの発生後に取得した画像がずれを検出するのに適さない明るさ又はコントラストの場合、適切な明るさ又はコントラストで取得した画像を用いて補正を行うようにしている。特許文献１には、このような補正を行うことにより、正確な画像を読み込むことができ、試料へ正確な加工を行うことができる旨の記載がある。

特開２００６−１５６１７９号公報

しかしながら、試料において、ＦＩＢ加工装置により加工される加工エリアに凹凸が存在すると、その加工エリアの画像において、凹部が白（明）、凸部が黒（暗）に表示されるため、この画像における明部と暗部との明暗の差が大きくなる。よって、加工エリアに凹凸が存在する場合には、画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことが困難となるため、その画像のなかから位置認識用マークを探し出すことも困難となり、位置認識用マークの認識不良が生じやすくなる。その結果、加工の成功率が低下する。

このように、加工エリアに凹凸が存在する場合においても、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことは、困難だった。

本発明は、加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定するマーク位置判定部と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する照射部と、
を有し、
前記画像取得部は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするＦＩＢ加工装置を提供する。

このＦＩＢ加工装置によれば、画像取得部は、加工対象の試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得し、その画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整して、位置認識用マークの位置を判定する。よって、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことができるので、位置認識用マークの認識不良を低減でき、試料の加工の成功率を向上することができる。

また、本発明は、加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する工程と、
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する工程と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する工程と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する工程と、
を有し、
前記画像を取得する前記工程では、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするＦＩＢ加工方法を提供する。

また、本発明は、加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を画像取得部に取得させる処理と、
前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部に調整させる処理と、
前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する処理と、
前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する動作を、前記集束イオンビームを照射する照射部に行わせる処理と、
をコンピュータに実行させ、
前記画像を取得させる処理は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理であることを特徴とするプログラムを提供する。

本発明によれば、加工エリアに凹凸が存在する場合においても、位置認識用マークの判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことができる。よって、位置認識用マークの認識不良を低減できるので、試料の加工の成功率を向上することができる。

第１の実施形態に係るＦＩＢ加工装置の構成を示すブロック図である。 加工対象の試料の一例を示す模式図である。 コントラスト／輝度調整エリアを指定する動作を説明するための図である。 第１の実施形態に係るＦＩＢ加工方法の流れを示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るＦＩＢ加工方法の流れを示すフローチャートである。 比較例に係るＦＩＢ加工方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＦＩＢ加工装置の構成を示すブロック図である。 コントラスト／輝度調整時の画像の拡大倍率を指定する動作を説明するための図である。 第２の実施形態に係るＦＩＢ加工方法の流れを示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るＦＩＢ加工方法の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係るＦＩＢ加工装置１００の構成を示すブロック図である。図２は加工対象の試料１の一例を示す模式図であり、このうち（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。図３はコントラスト／輝度調整エリアを指定する動作を説明するための図である。

本実施形態に係るＦＩＢ加工装置１００は、加工対象の試料１に形成された位置認識用マーク２を含む画像を取得する画像取得部３（例えば、二次荷電粒子検出部１６及び画像生成部２３により構成される）を有する。ＦＩＢ加工装置１００は、更に、画像取得部３により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部（コントラスト／輝度調整部４）と、調整後の画像に基づき位置認識用マーク２の位置を判定するマーク位置判定部５と、を有する。ＦＩＢ加工装置１００は、更に、判定された位置認識用マーク２の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料１に集束イオンビーム１７を照射して、試料１を加工する照射部７（例えば、照射制御部２１、イオン源１１、及び、偏向器１３を含む光学系１２）を有する。画像取得部３は、試料１において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得する。以下、詳細に説明する。

図１に示すように、ＦＩＢ加工装置１００は、イオンビームを出射するイオン源１１と、このイオン源１１から出射されるイオンビームを集束させ集束イオンビーム１７として出力する光学系１２と、を有している。光学系１２は、イオンビームを偏向させる偏向器１３を含んで構成されている。

更に、ＦＩＢ加工装置１００は、試料１が載置されるステージ１４と、このステージ１４を移動させるステージ移動機構１５と、試料１から出射される二次荷電粒子（二次電子）を検出する二次荷電粒子検出部１６と、制御部２０と、を有している。

このうち二次荷電粒子検出部１６は、例えば、二次荷電粒子検出器と、増幅器（アンプ）と、Ａ／Ｄ変換器と、を有している（何れも図示略）。このうち二次荷電粒子検出器は、試料１に集束イオンビーム１７が照射されているときに試料１から出射される二次荷電粒子を検出し、その検出信号をアナログ信号として出力する。増幅器は、二次荷電粒子検出器から出力されるアナログ信号を増幅して出力する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅器から出力される信号をＡ／Ｄ変換し、変換後のデジタル信号を制御部２０に出力する。

制御部２０は、照射制御部２１と、マーク位置判定部５と、コントラスト／輝度調整部４と、画像生成部２３と、加工エリア設定部２４と、ステージ位置制御部２７と、を含んで構成されている。

このうち画像生成部２３は、二次荷電粒子検出部１６から出力されるデジタル信号に基づく画像を随時に生成し、生成した画像を随時にコントラスト／輝度調整部４に出力する。なお、二次荷電粒子検出部１６と画像生成部２３とにより画像取得部３が構成されている。

ここで、試料１を加工するとき以外に試料１の画像を取得する場合には、試料１に照射する集束イオンビーム１７の強度（出力）を、加工時よりも弱めるようにしても良い。

コントラスト／輝度調整部４は、画像生成部２３により生成された（画像取得部３により取得された）画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整し、調整後の画像をマーク位置判定部５に出力する。以下では、画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方の調整を、コントラスト／輝度調整と称する。なお、コントラスト調整が必要な場合には、コントラスト調整を行うことにより、コントラスト／輝度調整エリア７０の画像において明るい部分と暗い部分との明るさ比を調整する。また、コントラスト調整は不要で輝度調整（明るさ調整）だけで良い場合は、画像全体の輝度を一様にシフトさせる。また、コントラスト調整と輝度調整とが必要な場合には、コントラスト調整と輝度調整とを行う。

マーク位置判定部５は、コントラスト／輝度調整部４による調整後の画像に基づき位置認識用マーク２（図２（Ｂ））の位置を判定する。そして、マーク位置判定部５は、判定した位置を示す情報を記憶部３０にマーク位置情報３３として記憶させる。

照射制御部２１は、イオン源１１及び光学系１２の動作制御を行うことにより、集束イオンビーム１７の照射動作を制御する。例えば、照射制御部２１は、イオン源１１からのイオンビームの出射のオン／オフ切り替えと、イオン源１１から出射されるイオンビームの強度（出力）の制御と、を行う。更に、照射制御部２１は、偏向器１３を制御することにより、イオンビームの集束のさせ方を制御する。

イオン源１１からイオンビームを出射させる状態で、光学系１２の偏向器１３等を適宜に制御することにより、ステージ１４上の試料１に対して所望の態様で集束イオンビームを照射することができるようになっている。そして、試料１に集束イオンビームを照射することにより、試料１に位置認識用マーク２を形成したり、試料１をエッチング加工したりすることができる。

また、照射制御部２１が偏向器１３を制御してイオンビームの集束のさせ方を制御することにより、試料１に対する集束イオンビーム１７の照射位置を微調整することができるようになっている。照射制御部２１は、記憶部３０に記憶されているマーク位置情報３３に応じて集束イオンビーム１７の照射位置を微調整することにより、集束イオンビーム１７の照射位置の補正を行う。

なお、イオン源１１、光学系１２及び照射制御部２１により照射部が構成されている。

ステージ位置制御部２７は、ステージ移動機構１５を制御することにより、ステージ１４の位置を制御する。例えば、ステージ１４は、ステージ移動機構１５により、所定範囲内での任意の方向への水平移動、所定範囲内での上下移動、及び、水平面内での回転移動が可能となっている。

更に、制御部２０は、加工エリア設定部２４と、コントラスト／輝度調整エリア設定部２５と、コントラスト／輝度調整エリア司令部２６と、を含んで構成されている。

このうち加工エリア設定部２４は、位置認識用マーク２の位置に応じて、試料１に対して加工を行うエリア（加工エリア６０）を設定（決定）し、位置認識用マーク２の位置と加工エリア６０との対応関係を記憶部３０に加工エリア情報３１として記憶させる。加工エリア６０は、例えば、平面視において矩形状の枠に囲まれたエリアであることが好ましい（図２（Ｂ）参照）。

コントラスト／輝度調整エリア設定部２５は、画像生成部２３により生成された加工エリア６０の画像のうち、コントラスト／輝度調整を行う範囲（エリア）を設定し、その範囲を示す情報（コントラスト／輝度調整エリア情報３２）を記憶部３０に記憶させる。

コントラスト／輝度調整エリア司令部２６は、記憶部３０に記憶されているコントラスト／輝度調整エリア情報３２と対応する範囲（エリア）の画像を画像生成部２３により生成させる。

ここで、試料１について説明する。

試料１は、例えば、断面観察またはＴＥＭ観察に用いられるものである。具体的には、例えば、試料１をエッチングすることにより、該試料１に一対の凹部（図示略）を形成し、これら凹部に挟まれる領域に残留する薄膜をＳＥＭ（走査電子顕微鏡）或いはＴＥＭ（透過電子顕微鏡）により観察することができる。

ところで、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、加工対象の試料１の表面５０には、凹凸（段差）が形成されている場合がある。すなわち、表面５０に凹部５１、５２或いは凸部（図示略）が形成されている場合がある。凹部５１は、例えば、正面断面形状が矩形状の凹部であり、図２の横方向において対向する一対の側壁がそれぞれ表面５０に対して直交し、凹部５１の底面が表面５０と平行となっている。また、凹部５２は、例えば、正面断面形状が逆三角形状の凹部であり、図２の横方向における一方の側壁は表面５０に対して直交し、他方の側壁は表面５０に対して傾斜し、且つこれら双方の側壁の下端が一致している。

また、図２（Ｂ）に示すように、例えば、表面５０において、凹部５１と凹部５２との間の部分５３には、位置認識用マーク２が形成されている。本実施形態の場合、後述するように、位置認識用マーク２は、例えば、ＦＩＢ加工装置１００により形成する。なお、表面５０において、凹部５１を介して部分５３とは相互に離間している部分５４には位置認識用マーク２は形成されていない。

詳細は後述するように、試料１の加工エリア６０に凹凸（例えば凹部５１、５２）が存在する場合に、加工エリア６０の画像を取得すると、凹部が白（明）、凸部が黒（暗）となるため、この画像における明部と暗部との明暗の差が大きくなる。よって、画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことが困難となるため、その画像のなかから位置認識用マーク２を探し出すことも困難となり、位置認識用マーク２の認識不良が生じやすくなる。

そこで、画像生成部２３は、試料１の画像において、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を抽出し、コントラスト／輝度調整部４に出力するようになっている。

本実施形態の場合、画像生成部２３は、位置認識用マーク２が含まれる画像（例えば、加工エリア６０の画像）の中から輝度が所定範囲内の部分を抽出することによって、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を抽出する。逆に言えば、画像生成部２３は、位置認識用マーク２が含まれる画像の中から、輝度が第１所定値を超える画像と、輝度が第２所定値（＜第１所定値）に満たない画像と、を除外することによって、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を抽出する。

より具体的には、コントラスト／輝度調整エリア設定部２５は、例えば、先ず、図３（Ａ）に示すように、加工エリア６０の外周を画定する４つの辺とそれぞれ平行な可動辺、すなわち第１Ｘ方向可動辺７１、第２Ｘ方向可動辺７２、第１Ｙ方向可動辺７３、第２Ｙ方向可動辺７４を設定する。次に、図３（Ｂ）に示すように、これら４つの可動辺７１〜７４により囲まれるエリアが狭まる方向に、これら４つの可動辺７１〜７４を移動させる。ここで、これら４つの可動辺７１〜７４により囲まれるエリアの画像の中に、輝度が第１所定値を超える画像と、輝度が第２所定値に満たない画像と、が含まれなくなるように、４つの可動辺７１〜７４を移動させる。ただし、これら４つの可動辺７１〜７４により囲まれるエリアの中に位置認識用マーク２が含まれるようにする。なお、４つの可動辺７１〜７４はそれぞれ個別の移動量で移動させるようにしても良いし、互いに等しい移動量で移動させるようにしても良い。個別の移動量で移動させる方が、コントラスト／輝度調整エリア７０の設定の自由度が高まる。次に、コントラスト／輝度調整エリア設定部２５は、移動後において４つの可動辺７１〜７４により囲まれるエリア（以下、コントラスト／輝度調整エリア７０）の位置情報をコントラスト／輝度調整エリア情報３２として記憶部３０に記憶させる。ここで、コントラスト／輝度調整エリア情報３２には、例えば、隣り合う可動辺７１〜７４の交点の座標を示す情報が含まれる。すなわち、コントラスト／輝度調整エリア情報３２には、可動辺７１と可動辺７３との交点、可動辺７１と可動辺７４との交点、可動辺７２と可動辺７３との交点、及び、可動辺７２と可動辺７４との交点の合計４つの交点の座標が含まれる。

そして、画像生成部２３は、コントラスト／輝度調整エリア司令部２６により指令される範囲の画像、すなわちコントラスト／輝度調整エリア７０の画像を、コントラスト／輝度調整を行う対象の画像として抽出し、コントラスト／輝度調整部４に出力する。

これにより、コントラスト／輝度調整部４では、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像についてコントラスト／輝度調整を行うようにできる。このため、所定の基準以上の凹凸が含まれる画像についてコントラスト／輝度調整を行う場合と比べて、位置認識用マーク２を容易に識別できるような適切なコントラスト／輝度調整を行うことができる。なぜなら、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像においては、所定の基準以上の凹凸が含まれる画像と比べて、画像における明部と暗部との明暗の差が小さくなるためである。

その結果、マーク位置判定部５では、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像についてコントラスト／輝度調整を行った後の画像から位置認識用マーク２の位置を判定するので、容易且つ正確に、位置認識用マーク２の位置を判定することができる。よって、位置認識用マーク２の位置の認識不良を低減でき、ＦＩＢ加工の成功率を向上させることができる。

なお、制御部２０は、例えば、各種の制御動作を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵの動作用プログラムなどを記憶保持したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの作業領域などとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を含んで構成されている。そして、これらＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭの協働により、制御部２０は、照射制御部２１、マーク位置判定部５、コントラスト／輝度調整部４、画像生成部２３、加工エリア設定部２４、ステージ位置制御部２７、加工エリア設定部２４、コントラスト／輝度調整エリア設定部２５、及びコントラスト／輝度調整エリア司令部２６としてそれぞれ機能する。なお、上記ＲＡＭの一部の記憶領域が記憶部３０として機能する。

このように、本実施形態に係るプログラムは、先ず、加工対象の試料１に形成された位置認識用マーク２を含む画像を画像取得部３に取得させる処理をコンピュータ（例えばＣＰＵ）に実行させる。次に、画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部（コントラスト／輝度調整部４）に調整させる処理をコンピュータに実行させる。次に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク２の位置を判定する処理をコンピュータに実行させる。次に、判定された位置認識用マーク２の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料１に集束イオンビーム１７を照射して、試料１を加工する動作を、集束イオンビーム１７を照射する照射部７に行わせる処理を、コンピュータに実行させる。このうち画像を取得させる処理は、試料１において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理である。

次に、本実施形態に係るＦＩＢ加工方法を説明する。

図４は第１の実施形態に係るＦＩＢ加工方法の流れを示すフローチャートである。

本実施形態に係るＦＩＢ加工方法では、先ず、加工対象の試料１に形成された位置認識用マーク２を含む画像を取得する。次に、この画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する。次に、調整後の画像に基づき位置認識用マーク２の位置を判定する。次に、判定された位置認識用マーク２の位置に応じて照射位置を補正しながら、試料１に集束イオンビーム１７を照射して、試料１を加工する。ここで、画像を取得する工程では、試料１において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得する。以下、詳細に説明する。

このＦＩＢ加工方法は、例えば、上述のＦＩＢ加工装置１００を用いて行う。また、以下に説明する動作は、制御部２０の制御下で自動的に行われる。

先ず、試料１が載置されたステージ１４の水平位置、高さ及び回転角度を適宜に調節した後、照射部７から試料１に集束イオンビーム１７を照射させることにより、試料１に位置認識用マーク２を形成する。

ここで、位置認識用マーク２の形状は、認識性が良好な形状であれば如何なる形状であっても良いが、例えば、十字型、Ｌ字型などが好ましい。また、位置認識用マーク２の位置に応じた照射位置補正の精度を高めるため、複数の位置認識用マーク２を互いに離間して形成することが好ましい。集束イオンビーム１７を試料１に照射しながらステージ１４を水平移動させることにより、或いは、偏向器１３を制御することによって照射位置を変えながら集束イオンビーム１７を試料１に照射することにより、集束イオンビーム１７を試料１の表面上において所望の経路で走査させて、所望の形状の位置認識用マーク２を形成することができる。

また、制御部２０は、各位置認識用マーク２の形成時におけるステージ１４の位置（水平面における座標）を示す情報をそれぞれ記憶部３０に記憶する。例えば、位置認識用マーク２が十字型の場合、その十字の交点の位置を集束イオンビーム１７が走査するときのステージ１４の位置を示す情報を、位置認識用マーク２の位置情報として記憶する。

なお、位置認識用マーク２の形成箇所としては、試料１において、その表面に極力凹凸が少なく、凹凸が存在していたとしてもその凹凸の高低差が所定の基準未満の部分を選択する。例えば、画像取得部３により取得される試料１の全体の画像の中から、輝度が所定範囲内の部分を選択することにより、凹凸の高低差が所定の基準未満の部分を選択することができる（以上、ステップＳ１）。

次に、ステージ１４を各位置認識用マーク２の中心位置に移動させたあと、画像生成部２３により生成される画像の中から画像認識によって位置認識用マーク２の位置を確認する。この際、先のステップＳ１にて記憶部３０に記憶した位置認識用マーク２の位置情報を参照し、その位置情報が示す位置の近傍から、位置認識用マーク２を探し出す。位置認識用マーク２の位置を確認したら、位置認識用マーク２の位置に応じてステージ１４の位置を微調整する。

次に、位置認識用マーク２の位置に応じて加工エリア６０を設定する。この設定は、加工エリア６０内に位置認識用マーク２が位置するように行う。更に、位置認識用マーク２の位置と加工エリア６０との対応関係を記憶部３０に加工エリア情報３１として記憶させる（ステップＳ２）。

次に、図３（Ａ）及び（Ｂ）を用いて上述したように、加工エリア６０の中からコントラスト／輝度調整エリア７０を指定する。更に、コントラスト／輝度調整エリア７０の範囲を示すコントラスト／輝度調整エリア情報３２を記憶部３０に記憶させる（ステップＳ３）。

次に、記憶部３０に記憶されているコントラスト／輝度調整エリア情報３２を参照し、コントラスト／輝度調整エリア７０の画像を選択的に取得（抽出）する（ステップＳ４）。

次に、コントラスト／輝度調整エリア７０の画像に対して、コントラスト／輝度調整を行う（ステップＳ５）。

次に、コントラスト／輝度調整後の画像のなかから、位置認識用マーク２の位置を探しだして、その位置を判定する。ここで、コントラスト／輝度調整エリア７０は、凹凸が所定の基準未満の範囲であるため、位置認識用マーク２とそれ以外の部分との識別性が良好となるので、位置認識用マーク２の位置を容易且つ正確に判定することができる。更に、判定により得た位置認識用マーク２の位置情報を記憶部３０にマーク位置情報３３として記憶する（ステップＳ６）

その後、ドリフトによる加工位置のずれを補正しながら（ドリフト補正を行いながら）、加工エリア６０に対して所望の加工を行う（ステップＳ７）。すなわち、位置認識用マーク２の位置を随時に認識しながら、位置認識用マーク２との相対位置が所定の位置に対して集束イオンビーム１７が照射されるように、該集束イオンビーム１７の照射位置を随時に補正する。

図５は図４のステップＳ７での処理の詳細を示すフローチャートである。

先ず、ステップＳ１１では、先のステップＳ６にて認識した位置認識用マーク２の位置を基準として、試料１の加工エリア６０に対して所望の加工を開始する。

続くステップＳ１２では、加工エリア６０の加工が終了したか否かを判定し、終了していなければ（ステップＳ１２のＮ）、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、新たにコントラスト／輝度調整エリア７０の画像を取得する。

ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、先のステップＳ１３にて新たに取得したコントラスト／輝度調整エリア７０の画像に対して、コントラスト／輝度調整を行う。ここでのコントラスト輝度調整は、ステップＳ５でのコントラスト／輝度調整と同様である。

ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、先のステップＳ１４にてコントラスト／輝度調整が行われたコントラスト／輝度調整エリア７０の画像から、位置認識用マーク２の位置を判定する。そして、このように判定した位置認識用マーク２の最新の位置情報を、記憶部３０にマーク位置情報３３として追加する。

ステップＳ１５に続くステップＳ１６では、記憶部３０のマーク位置情報３３の履歴を参照することにより、先のステップＳ１５にて新たに判定した位置認識用マーク２の位置が、前回判定した位置認識用マーク２の位置（ステップＳ６にて判定した位置、又は、前回のループでのステップＳ１５にて判定した位置）からずれているか否かを判定する。

位置認識用マーク２の位置が前回判定時からずれていた場合（ステップＳ１６のＹ）、ステップＳ１７に移行し、そのずれに応じて、集束イオンビーム１７の照射位置を補正する。この補正は、例えば、偏向器１３を制御することによって行うことができる。或いは、ステージ１４の位置を調整することによって行うようにしても良い。ステップＳ１７の後は、ステップＳ１２の判定に戻る。

一方、位置認識用マーク２の位置が前回判定時からずれていなければ（ステップＳ１６のＮ）、ステップＳ１７をスキップして、ステップＳ１２の判定に戻る。

以下、同様に、加工エリア６０に対する所望の加工が終了するまで（ステップＳ１２でＹとなるまで）、ステップＳ１２〜Ｓ１７の処理を繰り返し行う。

加工エリア６０に対する所望の加工が終了すると（ステップＳ１２のＹ）、集束イオンビーム１７の照射を停止して（ステップＳ１８）、図５の処理、ひいては図４の処理を終了する。

次に、比較例に係るＦＩＢ加工方法を説明する。図６は比較例に係るＦＩＢ加工方法を説明するための図であり、このうち（Ａ）は試料１の正面図、（Ｂ）は試料１の平面図、（Ｃ）は加工エリア６０の画像６０ａである。

比較例に係るＦＩＢ加工方法は、コントラスト／輝度調整を加工エリア６０の全体の画像について行い、その調整後における加工エリア６０の全体の画像から位置認識用マーク２の位置を判定する点で上記の実施形態に係るＦＩＢ加工方法と相違し、その他の点については上記の実施形態に係るＦＩＢ加工方法と同様である。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、試料１は上記の実施形態（図２（Ａ）、（Ｂ））と同様であるため、その説明を省略する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように試料１においてＦＩＢ加工が施される加工エリア６０に凹凸が存在する場合に、加工エリア６０の画像を取得すると、図６（Ｃ）に示すような画像６０ａが得られる。この画像６０ａにおいて、凹部５１と対応する部分６１は、白く（明るく）なり、表面５０と対応する部分６３、６４は、それぞれ黒く（暗く）なる。また、画像６０ａにおいて、凹部５２と対応する部分６２では、傾斜した側壁の上端から下端にかけて、徐々に黒（暗）から白（明）に変化するグラデーションを呈する。

このため、加工エリア６０の画像６０ａに対して一括してコントラスト調整、或いは明るさ（明度）調整を行うと、位置認識用マーク２の形成箇所と対応する部分６３の画像は全体的に暗くなる。すなわち、部分６３の画像において最も明るいところと最も暗いところでの明度差が小さくなる。よって、この部分６３から位置認識用マーク２を探し出すのが困難となり、位置認識用マーク２の認識不良が生じやすくなる。

なお、図示は省略するが、試料１に凸部が形成されている場合も同様の問題がある。すなわち、例えば、位置認識用マーク２が形成されている表面５０から突出する凸部が存在する場合、位置認識用マーク２の形成箇所と対応する部分の画像は全体的に明るくなるため、位置認識用マーク２を探し出すのが困難となり、位置認識用マーク２の認識不良が生じやすくなる。

これに対し、本実施形態の場合、加工対象の試料１において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を、コントラスト／輝度調整用に取得し、その画像に対してコントラスト／輝度調整を行うので、コントラスト／輝度調整を適切に行うことができる。よって、位置認識用マーク２の位置を容易且つ正確に判定することができ、位置認識用マーク２の認識不良を低減できる。

以上のような第１の実施形態によれば、画像取得部３は、加工対象の試料１において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得し、その画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整して、位置認識用マーク２の位置を判定する。よって、位置認識用マーク２の判定用に取得する画像のコントラスト又は明るさの調整を適切に行うことができるので、位置認識用マーク２の認識不良を低減でき、試料１の加工の成功率を向上することができる。

また、ＦＩＢ加工装置１００は、試料１の表面において、位置認識用マーク２を含む範囲であり、且つ、凹凸が所定の基準未満の範囲（コントラスト／輝度調整エリア７０）を判定する範囲判定部（コントラスト／輝度調整エリア設定部２５）を有し、画像取得部３は、範囲判定部により判定された範囲の画像を取得する。よって、コントラスト／輝度調整エリア７０としては、その中に位置認識用マーク２が含まれる限り、任意の範囲を指定することができるため、コントラスト／輝度調整エリア７０の設定の自由度を高くすることができる。

〔第２の実施形態〕
図７は第２の実施形態に係るＦＩＢ加工装置２００の構成を示すブロック図である。図８はコントラスト／輝度調整時の画像の拡大倍率を指定する動作を説明するための図である。第２の実施形態に係るＦＩＢ加工装置２００は、以下に説明する点でのみ第１の実施形態に係るＦＩＢ加工装置１００と相違し、その他の点では第１の実施形態に係るＦＩＢ加工装置１００と同様に構成されている。

本実施形態では、画像取得部３は、指定された拡大倍率で画像を取得する結果として、試料１においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得するようになっている。具体的には、例えば、図８（Ａ）に示すように通常の倍率において視野９１が加工エリア６０と一致する場合に、適切な拡大倍率に変更することにより、図８（Ｂ）に示すように視野９１内に凹凸（例えば、凹部５１、５２）が存在しなくなるように、視野を制限することができる。よって、凹凸が所定の基準未満の範囲の画像のみを選択的に取得することができる。

図７に示すように、本実施形態に係るＦＩＢ加工装置２００の制御部２０は、コントラスト／輝度調整エリア設定部２５の代わりにコントラスト／輝度調整時倍率設定部８５を有し、コントラスト／輝度調整エリア司令部２６の代わりにコントラスト／輝度調整時倍率司令部８６を有している。また、記憶部３０には、コントラスト／輝度調整エリア情報３２の代わりにコントラスト／輝度調整時倍率情報８２が記憶される。

コントラスト／輝度調整時倍率設定部８５は、コントラスト／輝度調整用に画像取得部３が画像を取得する際の画像の拡大倍率を設定する。

より具体的には、コントラスト／輝度調整時倍率設定部８５は、視野９１内の画像の輝度の高低差が所定範囲内となるように、倍率を徐々に拡大する（図８（Ｂ））。次に、コントラスト／輝度調整時倍率設定部８５は、拡大後の倍率を示す情報（コントラスト／輝度調整時倍率情報８２）を記憶部３０に記憶させる。

コントラスト／輝度調整時倍率司令部８６は、記憶部３０に記憶されているコントラスト／輝度調整時倍率情報８２が示す拡大倍率で、画像生成部２３により画像を取得させる。

そして、画像生成部２３は、コントラスト／輝度調整時倍率司令部８６により指令される拡大倍率で画像を取得し、取得した画像をコントラスト／輝度調整部４に出力する。

これにより、コントラスト／輝度調整部４では、第１の実施形態と同様に、試料１の表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像についてコントラスト／輝度調整を行うことができる。よって、第１の実施形態と同様に、位置認識用マーク２の位置の認識不良を低減でき、ＦＩＢ加工の成功率を向上させることができる。

次に、本実施形態に係るＦＩＢ加工方法を説明する。

図９及び図１０は第２の実施形態に係るＦＩＢ加工方法の流れを示すフローチャートである。このＦＩＢ加工方法は、例えば、上述のＦＩＢ加工装置２００を用いて行う。また、以下に説明する動作は、ＦＩＢ加工装置２００の制御部２０の制御下で自動的に行われる。以下、第１の実施形態と同様のステップについては適宜に説明を省略する。

ステップＳ２に続くステップＳ２３では、図８（Ａ）及び（Ｂ）を用いて上述したように、コントラスト／輝度調整用に画像取得部３が画像を取得する際の画像の拡大倍率を指定する。更に、その拡大倍率を示すコントラスト／輝度調整時倍率情報８２を記憶部３０に記憶させる。

次に、記憶部３０に記憶されているコントラスト／輝度調整時倍率情報８２を参照し、コントラスト／輝度調整時倍率情報８２が示す拡大倍率で画像を取得することにより、位置認識用マーク２を含み、且つ、凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を得る（ステップＳ２４）。

その後、ステップＳ５、６を第１の実施形態と同様に行う。

また、ステップＳ６に続くステップＳ７では、図１０に示す処理を行う。

図１０の処理と図５の処理との相違点は、図１０ではステップＳ１３（図５）の代わりにステップＳ３３を行う点である。すなわち、図１０の処理では、ステップＳ１２からＳ１７のループ動作中も、コントラスト／輝度調整時倍率情報８２が示す拡大倍率で画像を取得する（ステップＳ３３）。

以上のような第２の実施形態においては、画像取得部３は、指定された拡大倍率で画像を取得する結果として、試料１においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得する。これにより、第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、コントラスト／輝度調整時倍率設定部８５は、画像取得部３により取得される画像の範囲が、試料１の表面において位置認識用マーク２を含む範囲であり且つ凹凸が所定の基準未満の範囲に絞り込まれるような、画像の拡大倍率を判定する。そして、画像取得部３は、コントラスト／輝度調整時倍率設定部８５により判定された拡大倍率で画像を取得することにより、試料１においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得する。よって、倍率の指定を行うことにより、コントラスト／輝度調整用に取得する画像の範囲を適切に設定することができるため、第１の実施形態と比べて画像の範囲を設定するための処理負担が少なく済む。

上記の各実施形態では、位置認識用マーク２をＦＩＢ加工装置１００、２００により形成する例を説明したが、位置認識用マーク２は必ずしもＦＩＢ加工装置１００、２００により形成しなくても良い。例えば、試料１に元々位置認識用マーク２として利用可能な傷が付いている場合には、その傷の位置を記憶部３０に記憶し、この傷を位置認識用マーク２として用いることができる。

１ 試料
２ 位置認識用マーク
３ 画像取得部
４ コントラスト／輝度調整部
５ マーク位置判定部
６ 集束イオンビーム
７ 照射部
１１ イオン源
１２ 光学系
１３ 偏向器
１４ ステージ
１５ ステージ移動機構
１６ 二次荷電粒子検出部
１７ 集束イオンビーム
２０ 制御部
２１ 照射制御部
２３ 画像生成部
２４ 加工エリア設定部
２５ コントラスト／輝度調整エリア設定部
２６ コントラスト／輝度調整エリア司令部
２７ ステージ位置制御部
３０ 記憶部
３１ 加工エリア情報
３２ コントラスト／輝度調整エリア情報
３３ マーク位置情報
５０ 表面
５１ 凹部
５２ 凹部
５３ 部分
５４ 部分
６０ 加工エリア
６０ａ 画像
６１ 部分
６２ 部分
６３ 部分
７０ コントラスト／輝度調整エリア
７１ 第１Ｘ方向可動辺
７２ 第２Ｘ方向可動辺
７３ 第１Ｙ方向可動辺
７４ 第２Ｙ方向可動辺
８２ コントラスト／輝度調整時倍率情報
８５ コントラスト／輝度調整時倍率設定部
８６ コントラスト／輝度調整時倍率司令部
９１ 視野
１００ ＦＩＢ加工装置
２００ ＦＩＢ加工装置

Claims (6)

1. 加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する画像取得部と、
   前記画像取得部により取得された画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する調整部と、
   前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定するマーク位置判定部と、
   前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する照射部と、
   を有し、
   前記画像取得部は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするＦＩＢ加工装置。
2. 前記試料の表面において、前記位置認識用マークを含む範囲であり、且つ、凹凸が所定の基準未満の範囲を判定する範囲判定部を更に有し、
   前記画像取得部は、前記範囲判定部により判定された範囲の画像を取得することを特徴とする請求項１に記載のＦＩＢ加工装置。
3. 前記画像取得部は、指定された拡大倍率で画像を取得する結果として、前記試料においてその表面の凹凸が所定の基準未満の範囲の画像を取得することを特徴とする請求項１に記載のＦＩＢ加工装置。
4. 前記画像取得部により取得される画像の範囲が、前記試料の表面において前記位置認識用マークを含む範囲であり且つ凹凸が所定の基準未満の範囲、に絞り込まれるような、画像の拡大倍率を判定する倍率判定部を更に有し、
   前記画像取得部は、前記倍率判定部により判定された拡大倍率で画像を取得することを特徴とする請求項３に記載のＦＩＢ加工装置。
5. 加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を取得する工程と、
   前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を調整する工程と、
   前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する工程と、
   前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する工程と、
   を有し、
   前記画像を取得する前記工程では、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得することを特徴とするＦＩＢ加工方法。
6. 加工対象の試料に形成された位置認識用マークを含む画像を画像取得部に取得させる処理と、
   前記画像のコントラストと輝度とのうちの少なくとも何れか一方を、その調整を行う調整部に調整させる処理と、
   前記調整後の前記画像に基づき前記位置認識用マークの位置を判定する処理と、
   前記判定された前記位置認識用マークの位置に応じて照射位置を補正しながら、前記試料に集束イオンビームを照射して、前記試料を加工する動作を、前記集束イオンビームを照射する照射部に行わせる処理と、
   をコンピュータに実行させ、
   前記画像を取得させる処理は、前記試料において、その表面の凹凸が所定の基準未満の範囲、の画像を取得させる処理であることを特徴とするプログラム。

Images