JP5751935B2 - 荷電粒子線装置及び試料作製方法 - Google Patents
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Description
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
[装置構成]
図1に、形態例1に係る荷電粒子線装置の構成例を示す。なお、本形態例に係る荷電粒子線装置は、FIB加工装置である。
前述した元素検出器110は、元素の特定が可能な検出器であれば、どのようなデバイスでも基本的に構わない。この形態例の場合、元素検出器110には、イオンビーム105の照射により試料101から弾き出された元素の二次イオンを検出するイオン検出器を使用する。
加工条件は、FIB加工の際に用いる条件をいう。加工条件には、例えば加工対象の有無、材料、スパッタリング効率、加工領域、ビーム電流、加工深さ、加工時間、FIB加工パターン、Dwell Time、FIB加工パターンや元素マッピングを表示する際の材料の表示色、試料ステージの座標等が含まれる。
次に、図1に示すFIB加工装置によるFIB加工動作について説明する。以下の説明では、試料101が材料や構造が特定されていない複合的な試料であり、当該試料101を材料選択的にFIB加工する場合を想定する。
図3に、材料や構造が特定されていない複合的な試料101を材料選択的にFIB加工する場合における中央処理装置112の処理動作例を示す。なお、以下の説明では、元素検出器110が四重極型のイオン検出器であるものとする。
図3の場合、加工対象としての第一材料201の決定はステップ309で行っているが、ステップ303で試料101の目標位置を探している段階で実行しても良い。すなわち、二次電子検出器108による二次電子像の作成と並行して、元素検出器110による元素分析と元素マッピング像の作成処理を実行し、その分析結果に基づいて、加工対象としての第一材料201を決定しても良い。このように、1回のイオンビーム105の照射によって二次電子像と元素マッピング像を同時に作成すれば、作業効率を向上することができる。
以下、本形態例に係るFIB加工装置で使用するGUIの画面例を説明する。
図4に、ステップ301とステップ310に関連するGUIの画面例を示す。図4の表示項目は、加工モード選択プルダウン401、加工材料選択条件設定プルダウン402、総加工時間403の3つである。
材料設定表示部505は、加工条件を適用する材料の指定や確認、元素マッピング像等の表示時に材料別に表示色を設定する場合等に用いられる。なお、対応する材料のスパッタリング効率も表示される。
図7に、FIB加工中に表示されるGUIの画面例を示す。図7に示すGUIには、二次電子像表示部701と、元素マッピング像表示部702と、元素分布表示部703とが表示されている。なお、二次電子像表示部701には、二次電子像と同じ縮尺で作成されたFIB加工パターン203が重畳的に表示される。
以上説明したように、本形態例に係るFIB加工装置を用いれば、材料や構造が未知の試料101をFIB加工する場合にも、イオンビーム105の走査回毎のFIB加工パターン203を自動的に作成することができる。これにより、作業者の熟練度や個人差が影響しない材料選択的なFIB加工を実現できる。
本形態例は、材料や構造が特定されていない複合的な試料101を平坦にFIB加工する場合を説明する。なお、本形態例に係るFIB加工装置の構成は、形態例1と同じである。このため、装置構成の説明は省略する。具体的な機能の違いは、加工モードの選択により生じる。
図10に、材料や構造が特定されていない複合的な試料101を平坦にFIB加工する場合の動作原理を示す。この形態例の場合も、試料101の外観形状は形態例1と同じものを想定する。すなわち、試料101は直方体形状であり、その外表面は材料や構造が特定されていない第一材料201で覆われており、その内部に材料や構造が特定されていない第二材料202が含まれているものとする。図では、外部から隠れている第二材料202の存在を点線により示している。勿論、この構造は、FIB加工の開始段階では未知である。
図11に、材料や構造が特定されていない複合的な試料101の表面が平坦になるようにFIB加工する場合における中央処理装置112の処理動作例を示す。この形態例の場合も、元素検出器110は四重極型のイオン検出器であるものとする。
形態例1と共通するステップに対する変形例は、図11に示す処理動作にも適用することができる。なお、前述した第二のFIB加工パターン1001に基づく第二材料202のFIB加工の開始は、第一のFIB加工パターン203に基づく第一材料202のFIB加工中でも良い。すなわち、イオンビーム105の1フレーム分の偏向走査中に、2つのパターンを切り替え、第一材料201と第二材料202を同時並行的にFIB加工しても良い。
この形態例の場合にも、前述した図4〜図9に示すGUIの表示画面を用いることができる。
以上説明したように、本形態例に係るFIB加工装置を用いれば、材料や構造が未知の試料101をFIB加工する場合にも、イオンビーム105の走査回毎のFIB加工パターン203を自動的に作成することができ、作業者の熟練度や個人差が影響しない平坦加工を実現できる。
本形態例では、作業者の操作負担が形態例1及び2に比して少ないFIB加工装置について説明する。ここでは、材料だけが特定されていない複合的な試料101を、少ない作業量で、選択的加工又は平坦加工できるFIB加工装置について説明する。なお、本形態例に係るFIB加工装置の構成は、形態例1と同じである。このため、装置構成の説明は省略する。
図12に、材料が特定されていない複合的な試料101をFIB加工する場合における中央処理装置112の処理動作例を示す。この形態例の場合も、元素検出器110は四重極型のイオン検出器であるものとする。
本形態例に係るFIB加工装置の場合、作業者は、形態例1及び2のように細かい設定を行う必要がない。このため、プログラムの簡素化を実現できる。また、本形態例の場合、元素マッピング像を作成する必要が無い。従って、前述した2つの形態例に比して、全体の加工時間が短くなるメリットがある。
図13に、形態例に係る荷電粒子線装置の他の構成例を示す。図13には、図1との対応部分に同一符号を付して示している。図13に示す荷電粒子線装置は、図1に示すFIB加工装置の構成に、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)装置を追加した複合型の装置構成を有している。
なお、本発明は上述した形態例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した形態例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある形態例の一部を他の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある形態例の構成に他の形態例の構成を加えることも可能である。また、各形態例の構成の一部について、他の構成を追加、削除又は置換することも可能である。
102…試料ステージ
103…試料位置制御装置
104…イオン源
105…イオンビーム
106…イオンビーム光学システム装置
107…イオンビーム光学システム制御装置
108…二次電子検出器
109…二次電子検出器制御装置
110…元素検出器
111…元素検出器制御装置
112…中央処理装置
113…表示装置
114…真空容器
201…第一材料
202…第二材料
203…FIB加工パターン
401…加工モード選択プルダウン
402…加工材料選択条件設定プルダウン
403…総加工時間
501…加工条件設定画面
502…管理ナンバー表示部
503…加工対象切替え表示部
504…加工領域表示部
505…材料設定表示部
506…停止条件設定表示部
507…Dwell Time設定表示部
508…ビーム条件設定表示部
509…加工時間表示部
601…加工条件設定一覧表示画面
701…二次電子像表示部
702…元素マッピング像表示部
703…元素分布表示部
801…境界部
802…マウスカーソル
803…閾値
901…3次元表示図
1001…第二FIB加工パターン図
1301…電子源
1302…電子線
1303…電子線光学システム装置
1304…電子線光学システム制御装置
Claims (16)
- イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム装置と、
前記イオンビームの照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記イオンビームの照射により前記試料から発生する信号に基づいて画像を形成する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記試料のうち前記イオンビームによって加工される表面領域の高さごとに、
前記元素検出器に検出された元素の情報に基づいて元素マッピング像を作成し、
作成された前記元素マッピング像に基づいて、前記試料中の構成元素とその位置を検出し、
前記構成元素とその位置の検出結果に基づいて、前記試料における前記イオンビームによる加工パターンを作成する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
前記元素マッピング像に基づいて、前記試料中に含まれる複数の構成元素のうちの所定の構成元素を選択的に加工するように前記加工パターンを作成する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
1フレーム分ごとに前記元素マッピング像を作成する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項2に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
作成された前記加工パターンと、予め設定された加工の深さと、に基づいて、
前記イオンビームによる加工時間を求める
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項4に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
求めた前記加工時間と、実際の経過時間とを比較し、
前記比較の結果に基づいて、加工を継続するか否かを判断する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項2に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
前記試料中に含まれる複数の構成元素のうち、その面積、原子数に応じて、
所定の構成元素を選択的に加工するように前記加工パターンを作成する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の加工に関する情報を表示する表示装置を有し、
前記表示装置は、
前記試料の加工モードの選択画面を表示する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の加工に関する情報を表示する表示装置を有し、
前記表示装置は、
前記試料中に含まれる複数の構成要素に対応する加工の条件を一覧形式で表示する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
前記元素マッピング像の作成に利用する元素の強度の閾値を変更する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
求めた前記加工パターンのうち、異種材料同士のエッジに対応する部分の形状を変更する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム装置と、
電子源で発生された電子線を前記試料に照射する電子線装置と、
前記電子線の照射により前記試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記電子線の照射により前記試料から発生する信号に基づいて画像を形成する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記試料のうち前記イオンビームによって加工される表面領域の高さごとに、
前記元素検出器に検出された元素の情報に基づいて元素マッピング像を作成し、
作成された前記元素マッピング像に基づいて、前記試料中の構成元素とその位置を検出し、
前記構成元素とその位置の検出結果に基づいて、前記試料における前記イオンビームによる加工パターンを作成する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項11に記載の荷電粒子線装置において、
前記制御装置は、
前記元素マッピング像に基づいて、前記試料中に含まれる複数の構成元素のうちの所定の構成元素を選択的に加工するように前記加工パターンを作成する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - 請求項11に記載の荷電粒子線装置において、
前記試料の加工に関する情報を表示する表示装置を有し、
前記表示装置は、
前記試料の加工モードの選択画面を表示する
ことを特徴とする荷電粒子線装置。 - イオン源で発生されたイオンビームを試料に照射するイオンビーム装置と、
前記イオンビームの照射により試料から発生する信号に基づいて、照射位置の元素を検出する元素検出器と、
前記イオンビームの照射により前記試料から発生する信号に基づいて画像を形成する制御装置と、を有する荷電粒子線装置による試料作製方法において、
前記制御装置は、
前記試料のうち前記イオンビームによって加工される表面領域の高さごとに、
前記元素検出器に検出された元素の情報に基づいて元素マッピング像を作成し、
作成された前記元素マッピング像に基づいて、前記試料中の構成元素とその位置を検出し、
前記構成元素とその位置の検出結果に基づいて、前記試料における前記イオンビームによる加工パターンを作成し、
前記加工パターンに基づいて、前記イオンビームの照射を制御する
ことを特徴とする試料作製方法。 - 請求項14に記載の試料作製方法において、
前記制御装置は、
前記元素マッピング像に基づいて、前記試料中に含まれる複数の構成元素のうちの所定の構成元素を選択的に加工するように前記加工パターンを作成する
ことを特徴とする試料作製方法。 - 請求項14に記載の試料作製方法において、
前記制御装置は、
表示装置の画面上に、前記試料の加工モードの選択画面を表示させる
ことを特徴とする試料作製方法。
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