KR20170021786A

KR20170021786A - 자동 시료 제작 장치

Info

Publication number: KR20170021786A
Application number: KR1020167035061A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 우에모토; 다츠야 아사하타; 마코토 사토; 요 야마모토
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 하이테크 사이언스
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2017-02-28
Also published as: TW201616543A; EP3163283A4; WO2016002719A1; CN106461516B; US20200355589A1; EP3163283A1; JP2022033241A; US20210341362A1; KR102383571B1; US20200278281A1; US20190025167A1; JP6708547B2; JP7008355B2; JP7266322B2; US20170122852A1; JPWO2016002719A1; US10088401B2; JP2020139958A; US11073453B2; US10677697B2

Abstract

하전 입자 빔 장치(10a)는, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 미리 취득한 복수의 하전 입자 빔에 의한 화상을 기초로 하여, 시료편(Q)을 미리 정한 시료편 홀더(P)의 위치에 이설하도록 복수의 하전 입자 빔 조사 광학계와 니들(18)과 가스 공급부(17)를 제어하는 컴퓨터(21)를 구비한다.

Description

자동 시료 제작 장치{AUTOMATED SAMPLE-PREPARATION DEVICE}

본 발명은, 자동 시료 제작 장치에 관한 것이다.

종래, 시료로부터 적출한 시료편의 형상을, 주사 전자현미경 및 투과 전자현미경 등에 의한 전자빔을 이용하는 관찰, 분석, 및 계측 등의 각종 공정에 적절한 형상으로 가공하는 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 장치는, 시료에 전자 또는 이온으로 이루어지는 하전 입자 빔을 조사함으로써 시료편을 제작한다.

일본국 특허공개 평11-108810호 공보

상기 종래 기술에 관련된 장치에 있어서는, 시료편의 미소화에 수반하여, 복수의 시료편을 정밀도 있게 균일 형상으로 가공하기 위해 필요해지는 위치 정밀도를 향상시키는 기술, 및 시료편의 샘플링 동작을 적정하게 자동화하는 기술이 실현되고 있지 않다.

또한, 본 명세서에서 이용하는 「샘플링」이란, 시료에 하전 입자 빔을 조사함으로써 제작한 시료편을 적출하고, 그 시료편을 관찰, 분석, 및 계측 등의 각종 공정에 적절한 형상으로 가공하는 것을 가리킨다. 더 구체적으로는, 「샘플링」이란, 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 가공에 의해 형성된 시료편을 시료편 홀더에 이설하는 것을 말한다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 시료에 이온 빔을 조사하는 가공에 의해 형성된 시료편을, 시료로부터 적출하고 시료편 홀더에 이설시키는 동작을 자동화하는 것이 가능한 자동 시료 제작 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하고 관련된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 양태를 채용했다.

(1) 본 발명의 일양태에 관련된 자동 시료 제작 장치는, 시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 자동 시료 제작 장치로서, 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사 광학계와, 상기 시료를 올려 놓고 이동하는 시료 스테이지와, 상기 시료로부터 분리 및 적출한 상기 시료편을 유지하여 반송하는 시료편 이설 수단과, 상기 시료편이 이설된 시료편 홀더를 유지하는 시료편 홀더 고정대와, 상기 하전 입자 빔에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 조사하는 가스 공급부와, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 미리 취득한 상기 하전 입자 빔에 의한 화상을 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단과 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 시료편 홀더의 상기 하전 입자 빔에 의한 화상으로부터 엣지를 추출하고, 상기 시료편 홀더의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어한다.

(3) 본 발명의 일양태에 관련된 자동 시료 제작 장치는, 시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 자동 시료 제작 장치로서, 적어도, 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 조사 광학계와, 상기 시료를 올려 놓고 이동하는 시료 스테이지와, 상기 시료로부터 분리 및 적출한 상기 시료편을 유지하여 반송하는 시료편 이설 수단과, 상기 시료편이 이설된 시료편 홀더를 유지하는 시료편 홀더 고정대와, 상기 집속 이온 빔에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 조사하는 가스 공급부와, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 미리 취득한 상기 집속 이온 빔에 의한 상이한 방향으로부터의 화상을 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 집속 이온 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단과 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비한다.

(4) 상기 (3)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 시료편 홀더의 상기 집속 이온 빔에 의한 화상으로부터 엣지를 추출하고, 상기 시료편 홀더의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어한다.

(5) 상기 (1) 또는 (3)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 화상으로부터 엣지를 추출함으로써, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 템플릿을 작성하고, 상기 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어한다.

(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 배경에 구조물이 없는 상태로 상기 화상을 취득한다.

(7) 상기 (6)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 배경에 구조물이 없는 상태가 되도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 지시했을 때에, 실제로는 배경에 구조물이 없는 상태가 되지 않는 경우에는, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 접속된 상기 시료편을 초기 위치로 이동시킨다.

(8) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 시료편이 소정 자세가 되도록 상기 시료편 이설 수단을 회전시킨 상태로 상기 화상을 취득한다.

(9) 상기 (5)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 소정 영역에 대해 상기 화상으로부터 엣지를 추출할 수 없는 경우에, 상기 화상을 재차 취득한다.

(10) 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 화상을 기초로 하여, 상기 시료편 이설 수단에 유지되는 상기 시료와 상기 시료편 홀더 사이의 거리를 취득하고, 상기 거리를 기초로 하여, 상기 시료편을 미리 정한 상기 시료편 홀더의 위치에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어한다.

(11) 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 최종적으로 상기 시료 스테이지에 평행한 평면 내에서의 이동 만에 의해 상기 시료편을 미리 정한 상기 시료편 홀더의 위치에 이설한다.

(12) 상기 (5)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 템플릿의 작성 전에 상기 시료편 이설 수단에 유지되는 상기 시료를 정형 가공한다.

(13) 상기 (12)에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 정형 가공의 위치를 상기 시료편 이설 수단으로부터의 거리에 따라 설정한다.

(14) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 자동 시료 제작 장치에서는, 상기 컴퓨터는, 상기 시료편을 유지하는 상기 시료편 이설 수단이 소정 자세가 되도록 회전시킬 때에, 편심 보정을 행한다.

본 발명의 자동 시료 제작 장치에 의하면, 이온 빔에 의한 시료의 가공에 의해 형성된 시료편을 적출하고 시료편 홀더에 이설시키는 동작을 자동화할 수 있다. 적어도 시료편 홀더, 시료편 이설 수단, 및 시료편의 미리 취득한 화상을 기초로 하여, 시료편을 미리 정한 시료편 홀더의 위치에 정밀도 있게 이설할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 시료에 형성된 시료편을 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 시료편 홀더를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 시료편 홀더를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 동작을 나타내는 플로차트이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 니들의 선단의 템플릿을 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 니들의 선단의 템플릿을 나타내는 도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들의 선단을 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들의 선단을 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들의 선단 및 시료편을 나타내는 도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들의 선단 및 시료편을 나타내는 도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들 및 시료편의 접속 가공 위치를 포함하는 가공 조사 범위를 나타내는 도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료 및 시료편의 지지부의 절단 가공 위치(T1)를 나타내는 도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들을 퇴피시킨 상태를 나타내는 도이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들에 대해 스테이지를 퇴피시킨 상태를 나타내는 도이다.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 0°에서의 어프로치 모드의 상태를 나타내는 도이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 0°에서의 어프로치 모드의 상태를 나타내는 도이다. °
도 18은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 90°에서의 어프로치 모드의 상태를 나타내는 도이다.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 90°에서의 어프로치 모드의 상태를 나타내는 도이다.
도 20은 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 180°에서의 어프로치 모드의 상태를 나타내는 도이다.
도 21은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편이 접속된 니들의 회전 각도 180°에서의 어프로치 모드의 상태를 나타내는 도이다.
도 22는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 기둥 형상부의 시료편의 부착 위치를 나타내는 도이다.
도 23은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 기둥 형상부의 시료편의 부착 위치를 나타내는 도이다.
도 24는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료대의 시료편의 부착 위치 주변에서 이동 정지한 니들을 나타내는 도이다.
도 25는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료대의 시료편의 부착 위치 주변에서 이동 정지한 니들을 나타내는 도이다.
도 26은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들에 접속된 시료편을 시료대에 접속하기 위한 가공 조사 범위를 나타내는 도이다.
도 27은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들과 시료편을 접속하는 디포지션막을 절단하기 위한 절단 가공 위치를 나타내는 도이다.
도 28은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들을 퇴피시킨 상태를 나타내는 도이다.
도 29는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들을 퇴피시킨 상태를 나타내는 도이다.
도 30은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들의 선단 형상을 나타내는 도이다.
도 31은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들의 선단 형상을 나타내는 도이다.
도 32는 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치에 있어서, 집속 이온 빔 조사에 의해 얻어지는 화상을 기초로 한 기둥 형상부와 시료편의 위치 관계를 나타내는 설명도이다.
도 33은 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치에 있어서, 전자빔 조사에 의해 얻어지는 화상을 기초로 한 기둥 형상부와 시료편의 위치 관계를 나타내는 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동으로 시료를 제작 가능한 자동 시료 제작 장치에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10a)를 구비하는 자동 시료 제작 장치(10)의 구성도이다. 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)는, 하전 입자 빔 장치(10a)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 내부를 진공 상태로 유지 가능한 시료실(11)과, 시료실(11)의 내부에 있어서 시료(S) 및 시료편 홀더(P)를 고정 가능한 스테이지(12)와, 스테이지(12)를 구동하는 구동 기구(13)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 시료실(11)의 내부에 있어서의 소정의 조사 영역(즉 주사 범위) 내의 조사 대상에 집속 이온 빔(FIB)을 조사하는 집속 이온 빔 조사 광학계(14)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 시료실(11)의 내부에 있어서의 소정의 조사 영역 내의 조사 대상에 전자빔(EB)을 조사하는 전자빔 조사 광학계(15)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 하전 입자 빔(즉, 집속 이온 빔 또는 전자빔)의 조사에 의해 조사 대상으로부터 발생하는 2차 하전 입자(2차 전자 및 2차 이온 등)(R)를 검출하는 검출기(16)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 조사 대상의 표면에 가스(G)를 공급하는 가스 공급부(17)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 스테이지(12)에 고정된 시료(S)로부터 시료편(Q)을 취출하여, 시료편(Q)을 유지하고 시료편 홀더(P)에 설치하는 니들(18)과, 니들(18)을 구동하여 시료편(Q)을 반송하는 니들 구동 기구(19)를 구비하고 있다. 이 니들(18)과 니들 구동 기구(19)를 합하여 시료편 이설 수단이라고 부르는 경우도 있다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 검출기(16)에 의해 검출된 2차 하전 입자(R)에 의거하는 화상 데이터 등을 표시하는 표시 장치(20)와, 컴퓨터(21)와, 입력 디바이스(22)를 구비하고 있다.

또한, 집속 이온 빔 조사 광학계(14) 및 전자빔 조사 광학계(15)의 조사 대상은, 스테이지(12)에 고정된 시료(S), 시료편(Q), 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18) 등이다.

이 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10a)는, 조사 대상의 표면에 집속 이온 빔을 주사하면서 조사함으로써, 스퍼터링에 의한 각종의 가공(에칭 가공 등)과, 디포지션막의 형성을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 시료(S)로부터 투과형 전자현미경에 의한 투과 관찰용의 시료편(Q)(예를 들면, 박편 시료, 침형상 시료 등)을 형성하는 가공을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 시료편 홀더(P)에 설치된 시료편(Q)을, 투과형 전자현미경에 의한 투과 관찰에 적절한 원하는 두께(예를 들면, 10~20nm 등)의 박막으로 하는 가공을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10a)는, 시료편(Q) 및 니들(18) 등의 조사 대상의 표면에 집속 이온 빔 또는 전자빔을 주사하면서 조사함으로써, 조사 대상의 표면의 관찰을 실행 가능하다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10a)의 시료(S)에 형성된 시료편(Q)을 나타내는 평면도이다. 시료(S)에 있어서 시료편(Q)은, 시료(S)에 접속되는 지지부(Qa)를 남기고 측부측 및 저부측의 주변부가 깎아져 제거되도록 에칭 가공되어 있다. 시료편(Q)은, 지지부(Qa)에 의해 시료(S)에 캔틸리버 지지되어 있다.

시료실(11)은, 배기 장치(도시 대략)에 의해 내부를 원하는 진공 상태가 될 때까지 배기 가능함과 함께, 원하는 진공 상태를 유지 가능하게 구성되어 있다.

스테이지(12)는, 시료(S)를 유지한다. 스테이지(12)는, 시료편 홀더(P)를 유지하는 홀더 고정대(12a)를 구비하고 있다. 도 3은 시료편 홀더(P)의 평면도이며, 도 4는 측면도이다. 시료편 홀더(P)는, 절결부(31)를 가지는 반원형판 형상의 기초부(32)와, 절결부(31)에 고정되는 시료대(33)를 구비하고 있다. 기초부(32)는, 예를 들면 금속에 의해 직경 3mm 및 두께 50μm 등의 원형판 형상으로 형성되어 있다. 시료대(33)는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼로부터 MEMS 프로세스에 의해 형성되며, 도전성의 접착제에 의해 절결부(31)에 붙여져 있다. 시료대(33)는 빗살 형상이며, 이격 배치되어 돌출하는 복수(예를 들면, 5개 등)이며, 폭이 상이한 기둥 형상부(필러)(34)를 구비하고 있다. 각 기둥 형상부(34)의 폭을 달리 하는 것에 더하여, 각 기둥 형상부(34)에 이설한 시료편(Q)과 대응 지어 컴퓨터(21)에 기억시켜 둠으로써, 복수의 기둥 형상부(34)에 유지된 시료편(Q)을 틀리지 않고 인식할 수 있다. 각 기둥 형상부(34)는, 예를 들면 선단부의 두께가 10μm 이하 등으로 형성되어, 선단면에 부착되는 시료편(Q)을 유지한다.

구동 기구(13)는, 스테이지(12)에 접속된 상태로 시료실(11)의 내부에 수용되어 있으며, 컴퓨터(21)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 스테이지(12)를 소정 축에 대해 변위시킨다. 구동 기구(13)는, 수평면에 평행 또한 서로 직교하는 X축 및 Y축과, X축 및 Y축에 직교하는 연직 방향의 Z축을 따라 평행하게 스테이지(12)를 이동시키는 이동 기구(13a)를 구비하고 있다. 구동 기구(13)는, 스테이지(12)를 X축 또는 Y축 둘레로 회전시키는 틸트 기구(13b)와, 스테이지(12)를 Z축 둘레로 회전시키는 회전 기구(13c)를 구비하고 있다.

집속 이온 빔 조사 광학계(14)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 빔 출사부(도시 대략)를, 조사 영역 내의 스테이지(12)의 연직 방향 상방의 위치에서 스테이지(12)에 면하게 함과 함께, 광축을 연직 방향에 평행하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 스테이지(12)에 고정된 시료(S), 시료편(Q), 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18) 등의 조사 대상에 연직 방향 상방으로부터 하방을 향해 집속 이온 빔을 조사 가능하다.

집속 이온 빔 조사 광학계(14)는, 이온을 발생시키는 이온원(14a)과, 이온원(14a)으로부터 인출한 이온을 집속 및 편향시키는 이온 광학계(14b)를 구비하고 있다. 이온원(14a) 및 이온 광학계(14b)는, 컴퓨터(21)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 제어되어, 집속 이온 빔의 조사 위치 및 조사 조건 등이 컴퓨터(21)에 의해 제어된다. 이온원(14a)은, 예를 들면, 액체 갈륨 등을 이용한 액체 금속 이온원, 플라즈마형 이온원, 가스 전계 전리형 이온원 등이다. 이온 광학계(14b)는, 예를 들면, 콘덴서 렌즈 등의 제1 정전 렌즈와, 정전 편향기와, 대물렌즈 등의 제2 정전 렌즈 등을 구비하고 있다.

전자빔 조사 광학계(15)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 빔 출사부(도시 대략)를, 조사 영역 내의 스테이지(12)의 연직 방향에 소정 각도 경사진 경사 방향으로 스테이지(12)에 면하게 함과 함께, 광축을 경사 방향에 평행하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 스테이지(12)에 고정된 시료(S), 시료편(Q), 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18) 등의 조사 대상에 경사 방향의 상방으로부터 하방을 향해 전자빔을 조사 가능하다.

전자빔 조사 광학계(15)는, 전자를 발생시키는 전자원(15a)과, 전자원(15a)으로부터 사출된 전자를 집속 및 편향시키는 전자 광학계(15b)를 구비하고 있다. 전자원(15a) 및 전자 광학계(15b)는, 컴퓨터(21)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 제어되어, 전자빔의 조사 위치 및 조사 조건 등이 컴퓨터(21)에 의해 제어된다. 전자 광학계(15b)는, 예를 들면, 전자 렌즈와 편향기 등을 구비하고 있다.

또한, 전자빔 조사 광학계(15)와 집속 이온 빔 조사 광학계(14)의 배치를 바꿔, 전자빔 조사 광학계(15)를 연직 방향으로, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)를 연직 방향에 소정 각도 경사진 경사 방향으로 배치해도 된다.

검출기(16)는, 시료(S) 및 니들(18) 등의 조사 대상에 집속 이온 빔 또는 전자빔이 조사되었을 때에 조사 대상으로부터 방사되는 2차 하전 입자(2차 전자 및 2차 이온 등)(R)의 강도(즉, 2차 하전 입자의 양)를 검출하고, 2차 하전 입자(R)의 검출량의 정보를 출력한다. 검출기(16)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 2차 하전 입자(R)의 양을 검출 가능한 위치, 예를 들면 조사 영역 내의 시료(S) 등의 조사 대상에 대해 비스듬하게 상방의 위치 등에 배치되어, 시료실(11)에 고정되어 있다.

가스 공급부(17)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 가스 분사부(도시 대략)를 스테이지(12)에 면하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 가스 공급부(17)는, 집속 이온 빔에 의한 시료(S)의 에칭을 시료(S)의 재질에 따라 선택적으로 촉진하기 위한 에칭용 가스와, 시료(S)의 표면에 금속 또는 절연체 등의 퇴적물에 의한 디포지션막을 형성하기 위한 디포지션용 가스 등을 시료(S)에 공급 가능하다. 가스 공급부(17)는, 예를 들면, Si계의 시료(S)에 대한 불화 크세논과, 유기계의 시료(S)에 대한 물 등의 에칭용 가스를, 집속 이온 빔의 조사와 함께 시료(S)에 공급함으로써, 에칭을 선택적으로 촉진시킨다. 또, 가스 공급부(17)는, 예를 들면, 페난트렌, 플라티나, 카본, 또는 텅스텐 등을 함유한 화합물 가스의 디포지션용 가스를, 집속 이온 빔의 조사와 함께 시료(S)에 공급함으로써, 디포지션용 가스로부터 분해된 고체 성분을 시료(S)의 표면에 퇴적시킨다.

니들 구동 기구(19)는, 니들(18)이 접속된 상태로 시료실(11)의 내부에 수용되어 있으며, 컴퓨터(21)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 니들(18)을 변위시킨다. 니들 구동 기구(19)는, 스테이지(12)와 일체로 설치되어 있으며, 예를 들면 스테이지(12)가 틸트 기구(13b)에 의해 틸트축(즉, X축 또는 Y축) 둘레로 회전하면, 스테이지(12)와 일체로 이동한다. 니들 구동 기구(19)는, 3차원 좌표축의 각각을 따라 평행하게 니들(18)을 이동시키는 이동 기구(도시 대략)와, 니들(18)의 중심축 둘레로 니들(18)을 회전시키는 회전 기구(도시 대략)를 구비하고 있다. 또한, 이 3차원 좌표축은, 시료(S)의 스테이지(12)의 직교 3축 좌표계와는 독립하고 있다. 스테이지(12)의 표면에 평행한 2차원 좌표축을 포함하는 스테이지(12)의 직교 3축 좌표계로, 스테이지(12)의 표면이 경사 상태 또는 회전 상태에 있는 경우, 이 니들(18)의 좌표계는 경사 또는 회전한다.

컴퓨터(21)는, 시료실(11)의 외부에 배치되며, 표시 장치(20)와, 조작자의 입력 조작에 따른 신호를 출력하는 마우스 및 키보드 등의 입력 디바이스(22)가 접속되어 있다.

컴퓨터(21)는, 입력 디바이스(22)로부터 출력되는 신호 또는 미리 설정된 자동 운전 제어 처리에 의해 생성되는 신호 등에 의해, 하전 입자 빔 장치(10a)의 동작을 통합적으로 제어한다.

컴퓨터(21)는, 하전 입자 빔의 조사 위치를 주사하면서 검출기(16)에 의해 검출되는 2차 하전 입자(R)의 검출량을, 조사 위치에 대응 지은 휘도 신호로 변환한다. 컴퓨터(21)는, 2차 하전 입자(R)의 검출량의 2차원 위치 분포에 의해 조사 대상의 형상을 나타내는 화상 데이터를 생성한다. 흡수 전류 화상 모드에서는, 컴퓨터(21)는, 하전 입자 빔의 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 흐르는 흡수 전류를 검출함으로써, 흡수 전류의 2차원 위치 분포에 의해 니들(18)의 형상을 나타내는 흡수 전류 화상 데이터를 생성한다. 컴퓨터(21)는, 생성한 각 화상 데이터와 함께, 각 화상 데이터의 확대, 축소, 이동, 및 회전 등의 조작을 실행하기 위한 화면을, 표시 장치(20)에 표시시킨다. 컴퓨터(21)는, 자동적인 순서 제어에 있어서의 모드 선택 및 가공 설정 등의 각종의 설정을 행하기 위한 화면을, 표시 장치(20)에 표시시킨다.

본 발명의 실시 형태에 의한 하전 입자 빔 장치(10a)는 상기 구성을 구비하고 있으며, 다음에, 이 하전 입자 빔 장치(10a)의 동작에 대해서 설명한다.

이하, 컴퓨터(21)가 실행하는 자동 시료 샘플링의 동작, 즉 미리 하전 입자 빔(집속 이온 빔)에 의한 시료(S)의 가공에 의해 형성된 시료편(Q)을 자동적으로 시료편 홀더(P)에 이동시키는 동작에 대해서 설명한다.

도 5는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10a)의 동작을 나타내는 플로차트이다. 먼저, 컴퓨터(21)는, 자동 시퀀스의 개시 시에 조작자의 입력에 따라 후술하는 자세 제어 모드의 유무 등의 모드 선택 및 가공 설정(가공 위치, 치수 등의 설정) 등을 행한다(단계 S01).

(필러의 템플릿 작성 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)의 템플릿 작성 공정을 실행한다. 컴퓨터(21)는, 샘플링 프로세스의 처음에 기둥 형상부(필러)(34)의 템플릿을 작성한다. 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)마다 템플릿을 작성한다. 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)의 좌표 취득과 템플릿 작성을 세트로 행함과 함께, 템플릿 매칭으로 기둥 형상부(필러)(34)의 형상을 판정함으로써 검사를 행한다. 컴퓨터(21)는, 템플릿 매칭에 이용하는 기둥 형상부(필러)(34)의 템플릿으로서, 예를 들면 엣지 정보 또는 CAD 정보 등을 미리 기억하고 있다. 컴퓨터(21)는, 템플릿 매칭의 스코어에 의해 기둥 형상부(필러)(34)의 형상을 판정하고, 예를 들면 기둥 형상부(필러)(34)가 소정의 형상이 아닌 경우에는, 다음의 기둥 형상부(필러)(34)를 이용하도록 설정한다.

이 템플릿 작성 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(21)는, 조작자에 의해 스테이지(12)의 홀더 고정대(12a)에 설치되는 시료편 홀더(P)의 위치 등록 처리를 행한다(단계 S02).

이 위치 등록 처리에 있어서, 먼저, 컴퓨터(21)는, 조(粗)조정의 동작으로서, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동하고, 시료편 홀더(P)에 있어서 시료대(33)가 부착된 위치에 조사 영역을 위치 맞춤한다. 다음에, 컴퓨터(21)는, 미세 조정의 동작으로서, 하전 입자 빔(집속 이온 빔 및 전자빔의 각각)의 조사에 의해 생성하는 각 화상 데이터로부터, 사전에 시료대(33)의 설계 형상으로부터 작성한 템플릿을 이용하여 시료대(33)를 구성하는 복수의 기둥 형상부(34)의 위치를 추출한다. 그리고, 컴퓨터(21)는, 추출한 각 기둥 형상부(34)의 위치 좌표를, 시료편(Q)의 부착 위치로서 기억(등록 처리)한다.

컴퓨터(21)는, 이 위치 등록 처리를, 자동 시료 샘플링을 실시하는 시료편(Q)의 수 만큼, 순차적으로 실시한다. 컴퓨터(21)는, 시료편 홀더(P)의 위치 등록 처리를, 후술하는 시료편(Q)의 이동에 앞서 행함으로써, 실제로 적정한 시료대(33)가 존재하는 것을 미리 확인한다.

또, 컴퓨터(21)는, 홀더 고정대(12a)에 복수개의 시료편 홀더(P)가 설치되어 있는 경우, 각 시료편 홀더(P)의 위치 좌표, 해당 시료편 홀더(P)의 화상 데이터를 각 시료편 홀더(P)에 대한 코드 번호와 함께 기록한다. 또한, 컴퓨터(21)는, 각 시료편 홀더(P)의 각 기둥 형상부(34)의 위치 좌표와 대응하는 코드 번호와 화상 데이터를 기억(등록 처리)한다. 이것에 의해, 컴퓨터(21)는, 수 10개의 시료편(Q)을 제작하는 경우, 각각의 시료편(Q)을 부착해야 할 특정의 시료편 홀더(P)의, 특정의 기둥 형상부(34)를 하전 입자 빔의 시야 내에 호출할 수 있다.

또한, 이 위치 등록 처리에 있어서, 만일, 시료편 홀더(P) 자체, 혹은, 기둥 형상부(34)가 변형이나 파손되어 있어, 시료편(Q)이 부착되는 상태가 아닌 경우에는, 컴퓨터(21)는, 상기의 위치 좌표, 화상 데이터, 및 코드 번호와 함께, 대응시켜 「사용 불가」(시료편(Q)이 부착되지 않음)로도 등록해 둔다. 이것에 의해, 컴퓨터(21)는, 후술하는 시료편(Q)의 이동 시에, 「사용 불가」의 시료편 홀더(P), 혹은 기둥 형상부(34)는 스킵되어, 정상적인 시료편 홀더(P), 혹은 기둥 형상부(34)에 부착할 수 있다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 시료(S)에 대한 하전 입자 빔의 조사에 의해 생성하는 화상 데이터를 이용하여, 미리 시료(S)에 시료편(Q)을 형성하는 자동 가공의 실행 시에 시료(S)에 형성된 레퍼런스 마크(Ref)를 인식한다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 시료(S)에 시료편(Q)을 형성할 때의 가공 조사 범위(F)와 레퍼런스 마크(Ref)의 상대적인 위치 관계의 정보를, 미리 기억하고 있다. 컴퓨터(21)는, 인식한 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 이미 알려진 레퍼런스 마크(Ref)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계로부터 시료편(Q)의 위치를 인식하여, 시료편(Q)의 위치 맞춤을 행한다(단계 S03).

다음에, 컴퓨터(21)는, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동하고, 시료편(Q)의 자세가 소정 자세(예를 들면, 니들(18)에 의한 취출에 적절한 자세 등)가 되도록, 자세 제어 모드에 대응한 각도 분만큼 스테이지(12)를 Z축 둘레로 회전시킨다(단계 S04).

다음에, 컴퓨터(21)는, 시료(S)에 대한 하전 입자 빔의 조사에 의해 생성하는 화상 데이터를 이용하여 레퍼런스 마크(Ref)를 인식한다. 컴퓨터(21)는, 이미 알려진 레퍼런스 마크(Ref)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계로부터 시료편(Q)의 위치를 인식하여, 시료편(Q)의 위치 맞춤을 행한다(단계 S05).

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 초기 설정 위치에 이동시킨다. 초기 설정 위치는, 예를 들면, 미리 설정되어 있는 시야 영역 내의 소정 위치 등이며, 시야 영역 내에서 위치 맞춤이 완료된 시료편(Q)의 주변의 소정 위치 등이다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 초기 설정 위치로 이동시킨 후에, 가스 공급부(17) 선단의 노즐(17a)을 스테이지(12)의 연직 방향 상방의 대기 위치로부터 시료편(Q)의 주변의 소정 위치로 하강시킨다(단계 S06).

컴퓨터(21)는, 니들(18)을 이동시킬 때에, 시료편(Q)을 형성하는 자동 가공의 실행 시에 시료(S)에 형성된 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 시료편(Q)의 위치를 정밀도 있게 파악할 수 있어, 3차원적인 이동이어도 적정하게 이동시킬 수 있다. 레퍼런스 마크(Ref)는, 가공의 위치 기준을 나타내는 마크(예를 들면, 드리프트 보정 마크)이므로, 시료편(Q)의 형상이 가공에 의해 변화하는 경우여도, 레퍼런스 마크(Ref)의 위치는 불변이다. 컴퓨터(21)는, 레퍼런스 마크(Ref)를 기준으로 하여 형성된 시료편(Q)에 대해, 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여 니들(18)을 정밀도 있게 이동시킬 수 있다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접촉시키는 처리로서, 이하의 단계 S07~단계 S11의 처리를 행한다.

먼저, 컴퓨터(21)는, 흡수 전류 화상 모드로 전환하여, 니들(18)의 위치를 인식한다(단계 S07). 컴퓨터(21)는, 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 하전 입자 빔을 조사함으로써 니들(18)에 흐르는 흡수 전류를 검출하고, 복수의 상이한 평면에 대한 흡수 전류의 2차원 위치 분포를 나타내는 흡수 전류 화상 데이터를 생성한다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 XY평면(집속 이온 빔의 광축에 수직인 평면)의 흡수 전류 화상 데이터를 취득하고, 전자빔의 조사에 의해 XYZ 평면(전자빔의 광축에 수직인 평면)의 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 2개의 상이한 방향으로부터 취득한 각 흡수 전류 화상 데이터를 이용하여 3차원 공간에서의 니들(18)의 선단 위치를 검출한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 검출한 니들(18)의 선단 위치를 이용하여, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동하고, 니들(18)의 선단 위치를 미리 설정되어 있는 시야 영역의 중심 위치(시야 중심)로 설정해도 된다.

(니들의 템플릿 작성 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 검출한 니들(18)의 선단 위치를 이용하여, 니들(18)의 선단 형상에 대한 템플릿 매칭용의 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)을 취득한다(단계 S08). 도 6은 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 니들(18)의 선단의 템플릿을 나타내는 도이며, 도 7은 전자빔에 의해 얻어지는 니들(18)의 선단의 템플릿을 나타내는 도이다. 컴퓨터(21)는, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동하고, 시료편(Q)을 시야 영역으로부터 퇴피시킨 상태로 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 하전 입자 빔(집속 이온 빔 및 전자빔의 각각)을 조사한다. 컴퓨터(21)는, 하전 입자 빔의 조사에 의해 니들(18)로부터 방출되는 2차 하전 입자(R)의 복수의 상이한 평면 내에서의 위치 분포를 나타내는 각 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 XY평면의 화상 데이터를 취득하고, 전자빔의 조사에 의해 XYZ 평면(전자빔의 광축에 수직인 평면)의 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 및 전자빔에 의한 화상 데이터를 취득하여, 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)으로서 기억한다.

컴퓨터(21)는, 조조정 및 미세 조정에 의해 니들(18)을 이동시키기 직전에 실제로 취득하는 화상 데이터를 레퍼런스 화상 데이터로 하므로, 니들(18)의 형상에 상관없이, 정밀도가 높은 패턴 매칭을 행할 수 있다. 또한, 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 퇴피시켜, 배경에 복잡한 구조물이 없는 상태로 각 화상 데이터를 취득하므로, 백그라운드의 영향을 배제한 니들(18)의 형상을 명확하게 파악할 수 있는 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)을 취득할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 각 화상 데이터를 취득할 때에, 대상물의 인식 정밀도를 증대시키기 위해 미리 기억한 적합한 배율, 휘도, 콘트라스트 등의 화상 취득 조건을 이용한다.

또, 컴퓨터(21)는, 2차 하전 입자(R)의 화상 데이터를 레퍼런스 화상으로 하는 대신에, 흡수 전류 화상 데이터를 레퍼런스 화상으로 해도 된다. 이 경우, 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 구동하여 시료편(Q)을 시야 영역으로부터 퇴피시키지 않고, 2개의 상이한 평면에 대해 각 흡수 전류 화상 데이터를 취득해도 된다.

(시료편 픽업 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 이동시키는 니들 이동(조조정)을 실행한다(단계 S09). 컴퓨터(21)는, 시료(S)에 대한 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 생성하는 각 화상 데이터를 이용하여, 시료편(Q)의 형성 시에 미리 집속 이온 빔의 조사에 의해 시료(S)에 형성한 레퍼런스 마크(Ref)(상술한 도 2 참조)를 인식한다. 컴퓨터(21)는, 인식한 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여 니들(18)의 이동 목표 위치(AP)를 설정한다. 컴퓨터(21)는, 이동 목표 위치(AP)를, 니들(18)과 시료편(Q)을 디포지션막에 의해 접속하는 가공을 행하기 위해 필요해지는 위치로 하고, 시료편(Q)의 형성 시의 가공 조사 범위(F)에 대해 소정의 위치 관계를 대응 짓고 있다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 시료(S)에 시료편(Q)을 형성할 때의 가공 조사 범위(F)와 레퍼런스 마크(Ref)의 상대적인 위치 관계의 정보를 기억하고 있다. 또한, 컴퓨터(21)는, 상호 상관하는 레퍼런스 마크(Ref)와 가공 조사 범위(F)와 이동 목표 위치(AP)를, 미리 시료편(Q)의 형성 시 등에 일괄하여 설정해도 되고, 적절한 조합으로 상이한 타이밍으로 설정해도 된다. 컴퓨터(21)는, 레퍼런스 마크(Ref)와 가공 조사 범위(F)와 이동 목표 위치(AP)를 설정하여, 상호 대응 지어 기억하고 있다.

컴퓨터(21)는, 인식한 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 레퍼런스 마크(Ref)와 가공 조사 범위(F)와 이동 목표 위치(시료편(Q) 상의 소정 위치)(AP)의 상대적인 위치 관계를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 이동 목표 위치(AP)를 향해 3차원 공간 내에서 이동시킨다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 3차원적으로 이동시킬 때에, 예를 들면, 먼저 X방향 및 Y방향으로 이동시키고, 다음에 Z방향으로 이동시킨다.

컴퓨터(21)는, 니들(18)을 이동시킬 때에, 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여 시료편(Q)의 위치를 정밀도 있게 파악할 수 있어, 이동 목표 위치(AP)에 대한 3차원적인 이동이어도, 니들(18)을 적정하게 이동시킬 수 있다. 레퍼런스 마크(Ref)의 위치는, 시료편(Q)의 형상이 가공에 의해 변화하는 경우여도 불변이므로, 컴퓨터(21)는, 레퍼런스 마크(Ref)에 대응 지어진 이동 목표 위치(AP)를 이용하여, 니들(18)을 시료편(Q)에 대해 정밀도 있게 이동시킬 수 있다.

도 8 및 도 9는, 이 모습을 나타내고 있으며, 특히, 도 8은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)의 선단을 나타내는 도이며, 도 9는, 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)의 선단을 나타내는 도이다. 여기서, 도 8과 도 9에서, 니들(18)의 방향이 상이한 것은, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)와 전자빔 조사 광학계(15)와 검출기(16)의 위치 관계와, 2차 전자에 의한 화상의 표시 방향의 차이에 따른 것으로, 동일한 니들(18)을, 관찰 방향을 달리 하여 보고 있는 상황을 나타내고 있다.

또, 도 9에 있어서는, 2개의 니들(18a, 18b)이 표시되어 있지만, 니들 이동의 상황을 나타내기 위해, 동일 시야에 대해서 이동 전후의 니들 선단 위치의 화상 데이터를 겹쳐 표시한 것으로, 동일한 니들(18)이다.

또한, 상술한 처리에서는, 컴퓨터(21)는, 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 레퍼런스 마크(Ref)와 가공 조사 범위(F)와 이동 목표 위치(AP)의 상대적인 위치 관계를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 이동 목표 위치(AP)를 향해 3차원 공간 내에서 이동시킨다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 컴퓨터(21)는, 가공 조사 범위(F)를 이용하지 않고, 레퍼런스 마크(Ref)와 이동 목표 위치(AP)의 상대적인 위치 관계를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 이동 목표 위치(AP)를 향해 3차원 공간 내에서 이동시켜도 된다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 이동시키는 니들 이동(미세 조정)을 실행한다(단계 S10). 컴퓨터(21)는, 레퍼런스 화상 데이터를 이용한 패턴 매칭을 반복해서, 니들(18)의 선단 위치를 파악하면서, 니들(18)을 이동시킨다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)에 하전 입자 빔(집속 이온 빔 및 전자빔의 각각)을 조사하고, 하전 입자 빔에 의한 각 화상 데이터를 반복해서 취득한다. 컴퓨터(21)는, 취득한 화상 데이터에 대해, 레퍼런스 화상 데이터를 이용한 패턴 매칭을 행함으로써 니들(18)의 선단 위치를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 취득한 니들(18)의 선단 위치와 이동 목표 위치에 따라 니들(18)을 3차원 공간 내에서 이동시킨다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 이동을 정지시키는 처리를 행한다(단계 S11). 컴퓨터(21)는, 이동 목표 위치를 포함하는 조사 영역에 하전 입자 빔을 조사한 상태로 니들(18)을 이동시키고, 니들(18)에 흐르는 흡수 전류가 소정 전류를 넘는 경우에, 니들 구동 기구(19)에 의한 니들(18)의 구동을 정지한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 선단 위치를, 시료편(Q)의 측부 중 지지부(Qa)의 반대측의 측부에 근접한 이동 목표 위치에 배치한다. 도 10 및 도 11은, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)의 선단 및 시료편(Q)을 나타내는 도(도 10), 및, 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)의 선단 및 시료편(Q)을 나타내는 도(도 11)이다. 또한, 도 10 및 도 11은, 도 8 및 도 9와 마찬가지로, 집속 이온 빔과 전자빔으로 관찰 방향이 상이한 것에 더하여, 관찰 배율이 상이하지만, 관찰 대상과 니들(18)은 동일하다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접속하는 처리를 행한다(단계 S12). 컴퓨터(21)는, 시료(S)에 형성되어 있는 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 미리 설정되어 있는 접속 가공 위치를 지정한다. 컴퓨터(21)는, 접속 가공 위치를 시료편(Q)으로부터 소정 간격만큼 떨어진 위치로 한다. 컴퓨터(21)는, 소정 간격의 상한을 1μm로 하고, 바람직하게는, 소정 간격을 100nm 이상 또한 200nm 이하로 한다. 컴퓨터(21)는, 소정 시간에 걸쳐, 접속 가공 위치에 설정한 가공 조사 범위(R1)를 포함하는 조사 영역에 집속 이온 빔을 조사하면서, 시료편(Q) 및 니들(18)의 선단 표면에 가스 공급부(17)에 의해 가스를 공급한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 시료편(Q) 및 니들(18)을 디포지션막에 의해 접속한다.

이 단계 S12에서는, 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접촉시키지 않고 디포지션막에 의해 접속하므로, 접촉에 기인하는 손상 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있는 이점을 가지고 있다. 또한, 후의 공정에서 니들(18)과 시료편(Q)이 절단에 의해 분리될 때에 니들(18)이 절단되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 니들(18)의 진동이 발생하는 경우여도, 이 진동이 시료편(Q)에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 시료(S)의 크리프 현상에 의한 시료편(Q)의 이동이 발생하는 경우여도, 니들(18)과 시료편(Q) 사이에 과잉한 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다. 도 12는, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의, 니들(18) 및 시료편(Q)의 접속 가공 위치를 포함하는 가공 조사 범위(R1)를 나타내는 도이다.

컴퓨터(21)는, 니들(18)을 시료편(Q)에 접속할 때에는, 후에 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설할 때에 선택되는 각 어프로치 모드에 적절한 접속 자세를 설정한다. 컴퓨터(21)는, 후술하는 복수(예를 들면, 3)의 상이한 어프로치 모드의 각각에 대응하여, 니들(18)과 시료편(Q)의 상대적인 접속 자세를 설정한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화를 검출함으로써, 디포지션막에 의한 접속 상태를 판정해도 된다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화에 따라 시료편(Q) 및 니들(18)이 디포지션막에 의해 접속되었다고 판정한 경우에, 소정 시간의 경과 유무에 관계없이, 디포지션막의 형성을 정지해도 된다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)과 시료(S) 사이의 지지부(Qa)를 절단하는 처리를 행한다(단계 S13). 컴퓨터(21)는, 시료(S)에 형성되어 있는 레퍼런스 마크를 이용하여, 미리 설정되어 있는 지지부(Qa)의 절단 가공 위치(T1)를 지정한다. 컴퓨터(21)는, 소정 시간에 걸쳐, 절단 가공 위치(T1)에 집속 이온 빔을 조사함으로써, 시료편(Q)을 시료(S)로부터 분리한다. 도 13은, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료(S) 및 시료편(Q)의 지지부(Qa)의 절단 가공 위치(T1)를 나타내는 도이다.

컴퓨터(21)는, 시료(S)와 니들(18)의 도통을 검출함으로써, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 떼어내졌는지 아닌지를 판정한다. 컴퓨터(21)는, 절단 가공의 종료 후, 즉 절단 가공 위치(T1)에서의 시료편(Q)과 시료(S) 사이의 지지부(Qa)의 절단이 완료된 후에, 시료(S)와 니들(18)의 도통을 검출한 경우에는, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 떼어내져 있지 않다고 판정한다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 떼어내져 있지 않다고 판정한 경우에는, 이 시료편(Q)과 시료(S)의 분리가 완료되어 있지 않는 것을 표시 또는 소리에 의해 알리고, 이 이후의 처리의 실행을 정지한다. 한편, 컴퓨터(21)는, 시료(S)와 니들(18)의 도통을 검출하지 않는 경우에는, 시료편(Q)이 시료(S)로부터 떼어내졌다고 판정하고, 이 이후의 처리의 실행을 계속한다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 퇴피의 처리를 행한다(단계 S14). 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 소정 거리(예를 들면, 5μm 등) 만큼 연직 방향 상방(즉 Z방향의 양방향)으로 상승시킨다. 도 14는, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 퇴피시킨 상태를 나타내는 도이다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 스테이지 퇴피의 처리를 행한다(단계 S15). 컴퓨터(21)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 소정 거리(예를 들면, 5mm 등)만큼 연직 방향 하방(즉 Z방향의 음방향)으로 하강시킨다. 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 소정 거리만큼 하강시킨 후에, 가스 공급부(17)의 노즐을 스테이지(12)의 연직 방향 상방의 대기 위치로 상승시킨다. 도 15는, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)에 대해 스테이지(12)를 퇴피시킨 상태를 나타내는 도이다.

(자세 제어 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 필요에 따라 자세 제어 공정을 실행한다. 컴퓨터(21)는, 시료(S)로부터 취출한 시료편(Q)을 회전시켜, 시료편 홀더(P)에 시료편(Q)의 상하 또는 좌우를 변경한 상태의 시료편(Q)을 고정한다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)에 있어서의 원래의 시료(S)의 표면이 기둥 형상부(34)의 단면에 수직 관계에 있거나 평행 관계가 되도록 시료편(Q)을 고정한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 예를 들면 후에 실행하는 마무리 가공에 적절한 시료편(Q)의 자세를 확보함과 함께, 마무리 가공 시에 생기는 커텐 효과의 영향 등을 저감할 수 있다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 회전시킬 때에는 편심 보정을 행함으로써, 시료편(Q)이 실시야로부터 벗어나지 않도록 회전을 보정한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 필요에 따라 집속 이온 빔의 조사에 의해 시료편(Q)의 정형 가공을 행한다. 특히, 정형 후의 시료편(Q)은, 기둥 형상부(34)에 접하는 단면이, 기둥 형상부(34)의 단면과 거의 평행이 되도록 정형되는 것이 바람직하다. 컴퓨터(21)는, 후술하는 템플릿 작성 전에 시료편(Q)의 일부를 절단하는 등의 정형 가공을 행한다. 컴퓨터(21)는, 이 정형 가공의 가공 위치를 니들(18)로부터의 거리를 기준으로 하여 설정한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 후술하는 템플릿으로부터의 엣지 추출을 용이하게 함과 함께, 후에 실행하는 마무리 가공에 적절한 시료편(Q)의 형상을 확보한다.

이 자세 제어 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 구동하고, 시료편(Q)의 자세가 소정 자세가 되도록, 자세 제어 모드에 대응한 각도 분만큼 니들(18)을 회전시킨다(단계 S16). 여기서 자세 제어 모드란, 시료편(Q)을 소정의 자세로 제어하는 모드이며, 시료편(Q)에 대해 소정의 각도로 니들(18)을 어프로치하여, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 소정의 각도로 회전시킴으로써 시료편(Q)의 자세를 제어한다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 회전시킬 때에는 편심 보정을 행한다. 도 16~도 21은, 이 모습을 나타내고 있으며, 복수(예를 들면, 3개)의 상이한 어프로치 모드의 각각에 있어서, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 나타내는 도이다.

도 16 및 도 17은, 니들(18)의 회전 각도 0°에서의 어프로치 모드에 있어서, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 나타내는 도이다. 도 16은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 나타내는 도이다. 도 17은, 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 나타내는 도이다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 회전 각도 0°에서의 어프로치 모드에 있어서는, 니들(18)을 회전시키지 않고 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하기 위해 적절한 자세 상태를 설정하고 있다.

도 18 및 도 19는, 니들(18)의 회전 각도 90°에서의 어프로치 모드에 있어서, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 나타내는 도이다. 도 18은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 90°회전시킨 상태를 나타내는 도이다. 도 19는, 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 90°회전시킨 상태를 나타내는 도이다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 회전 각도 90°에서의 어프로치 모드에 있어서는, 니들(18)을 90°만큼 회전시킨 상태로 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하기 위해 적절한 자세 상태를 설정하고 있다.

도 20 및 도 21은, 니들(18)의 회전 각도 180°에서의 어프로치 모드에 있어서, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 상태를 나타내는 도이다. 도 20은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 180°회전시킨 상태를 나타내는 도이다. 도 21은, 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 시료편(Q)이 접속된 니들(18)을 90°회전시킨 상태를 나타내는 도이다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 회전 각도 180°에서의 어프로치 모드에 있어서는, 니들(18)을 180°만큼 회전시킨 상태로 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하기 위해 적절한 자세 상태를 설정하고 있다.

또한, 니들(18)과 시료편(Q)의 상대적인 접속 자세는, 미리 상술한 시료편 픽업 공정에 있어서 니들(18)을 시료편(Q)에 접속할 때에, 각 어프로치 모드에 적절한 접속 자세로 설정되어 있다.

이 단계 S16에 있어서, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)의 회전 기구(도시 대략)에 의해 니들(18)을 중심축 둘레로 회전시켰을 때의 적어도 3점 이상의 상이한 각도에서의 니들(18)의 위치를 이용하여, 니들(18)의 편심 궤적을 타원 근사시킨다. 예를 들면, 컴퓨터(21)는, 3점 이상의 상이한 각도의 각각에서의 니들(18)의 위치의 변화를 정현파로 연산함으로써, 니들(18)의 편심 궤적을 타원 또는 원에 근사시킨다. 그리고, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 편심 궤적을 이용하여, 소정 각도마다 니들(18)의 위치 어긋남을 보정한다.

(니들 및 시료편의 템플릿 작성 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 및 시료편의 템플릿 작성 공정을 실행한다. 컴퓨터(21)는, 상호 접속된 니들(18) 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 장소에 니들(18)을 이동시키고 나서 템플릿을 취득한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각에 의해 얻어지는 화상 데이터로부터 니들(18) 및 시료편(Q)의 엣지(윤곽)를 자동 인식할 때에, 니들(18) 및 시료편(Q)의 배경의 구조물에 의해 엣지를 오인하는 것을 방지한다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)이 고정된 니들(18)을 필요에 따라 회전시킨 자세 상태(즉, 시료대(33)의 기둥 형상부(필러)(34)에 시료편(Q)을 접속하는 자세)의 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿을 작성한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 회전에 따라, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각에 의해 얻어지는 화상 데이터로부터 3차원적으로 니들(18) 및 시료편(Q)의 엣지(윤곽)를 인식한다. 또한, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 회전 각도 0°에서의 어프로치 모드에 있어서는, 전자빔을 필요로 하지 않고, 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터로부터 니들(18) 및 시료편(Q)의 엣지(윤곽)를 인식해도 된다.

컴퓨터(21)는, 니들(18) 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 장소에 니들(18)을 이동시키는 것을 구동 기구(13) 또는 니들 구동 기구(19)에 지시했을 때에, 실제로 지시한 장소에 니들(18)이 와있지 않은 경우에는, 관찰 배율을 저배율로 하여 니들(18)을 찾는다. 컴퓨터(21)는, 발견되지 않는 경우에는 니들(18)의 위치 좌표를 초기화하고, 니들(18)을 초기 위치로 이동시킨다.

이 템플릿 작성 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q) 및 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 선단 형상에 대한 템플릿 매칭용의 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)을 취득한다(단계 S17). 컴퓨터(21)는, 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 하전 입자 빔(집속 이온 빔 및 전자빔의 각각)을 조사한다. 컴퓨터(21)는, 하전 입자 빔의 조사에 의해 니들(18)로부터 방출되는 2차 하전 입자(R)의 복수의 상이한 평면 내에서의 위치 분포를 나타내는 각 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 XY평면의 화상 데이터를 취득하고, 전자빔의 조사에 의해 XYZ 평면(전자빔의 광축에 수직인 평면)의 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 2개의 상이한 방향으로부터 취득한 각 화상 데이터를 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)으로서 기억한다.

컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 가공에 의해 실제로 형성된 형상의 시료편(Q) 및 시료편(Q)이 접속된 니들(18)에 대해 실제로 취득하는 화상 데이터를 레퍼런스 화상 데이터로 하므로, 시료편(Q) 및 니들(18)의 형상에 상관없이, 정밀도가 높은 패턴 매칭을 행할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 각 화상 데이터를 취득할 때에, 시료편(Q) 및 시료편(Q)이 접속된 니들(18)의 형상의 인식 정밀도를 증대시키기 위해 미리 기억한 적합한 배율, 휘도, 콘트라스트 등의 화상 취득 조건을 이용한다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 퇴피의 처리를 행한다(단계 S18). 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 소정 거리만큼 연직 방향 상방(즉 Z방향의 양방향)으로 상승시킨다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 상술한 단계 S02에 있어서 등록한 시료편 홀더(P)의 위치를 시야 영역 내에 포함하도록 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 이동시킨다(단계 S19). 도 22 및 도 23은, 이 모습을 나타내고 있다. 도 22는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 기둥 형상부(34)의 시료편(Q)의 부착 위치(U)를 나타내는 도이다. 도 23은, 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 기둥 형상부(34)의 시료편(Q)의 부착 위치(U)를 나타내는 도이다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 이동시켜 시료편 홀더(P)의 수평 위치를 조정함과 함께, 시료편 홀더(P)의 자세가 소정 자세가 되도록, 자세 제어 모드에 대응한 각도 분만큼 스테이지(12)를 회전시킨다(단계 S20). 그리고 컴퓨터(21)는, 가스 공급부(17)의 노즐(17a)을 스테이지(12)의 연직 방향 상방의 대기 위치로부터 가공 위치를 향해 하강시킨다.

(필러의 템플릿 매칭 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 필러의 템플릿 매칭 공정을 실행한다. 컴퓨터(21)는, 빗살 형상의 시료대(33)의 복수의 기둥 형상부(필러)(34)의 위치를 정확하게 인식하기 위해, 템플릿 매칭을 실시한다. 컴퓨터(21)는, 미리 필러의 템플릿 작성 공정에 있어서 작성한 기둥 형상부(필러)(34)마다의 템플릿을 이용하여, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서 템플릿 매칭을 실시한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 이동시키는 것을 구동 기구(13)에 지시했을 때에, 실제로는 스테이지(12)가 소정 위치로 이동하지 않는 경우에는, 스테이지(12)의 위치 좌표를 초기화하고, 스테이지(12)를 초기 위치로 이동시킨다.

또, 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 이동시킨 후에 실시하는 기둥 형상부(필러)(34)마다의 템플릿 매칭에 있어서, 문제가 인정되는 기둥 형상부(필러)(34)가 존재하는 경우에는, 시료편(Q)의 부착 대상을, 문제가 인정되는 기둥 형상부(필러)(34)로부터 근처의 기둥 형상부(필러)(34)로 변경한다.

또, 컴퓨터(21)는, 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정 영역(적어도 기둥 형상부(필러)(34)를 포함하는 영역)으로부터 엣지(윤곽)를 추출할 때에는, 추출한 엣지를 표시 장치(20)에 표시한다. 기둥 형상부(필러)(34)는, 도 22 및 도 23에 나타내는 바와 같이 샤프한 엣지(윤곽)를 가지므로, 매칭 정밀도가 높은 템플릿 매칭을 행할 수 있다. 또, 컴퓨터(21)는, 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정 영역(적어도 기둥 형상부(필러)(34)를 포함하는 영역)으로부터 엣지(윤곽)를 추출할 수 없는 경우에는, 화상 데이터를 재차 취득한다.

이 템플릿 매칭 공정에 있어서, 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 생성하는 각 화상 데이터를 이용하여, 상술한 단계 S02에 있어서 기억한 시료편(Q)의 부착 위치를 인식한다(단계 S21). 컴퓨터(21)는, 전자빔의 조사에 의해 인식한 부착 위치와 집속 이온 빔의 조사에 의해 인식한 부착 위치가 일치하도록, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동한다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)의 부착 위치(U)가 시야 영역의 시야 중심(가공 위치)에 일치하도록, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 구동한다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 접촉시키는 처리로서, 이하의 단계 S22~단계 S25의 처리를 행한다.

먼저, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 위치를 인식한다(단계 S22). 컴퓨터(21)는, 조사 위치를 주사하면서 니들(18)에 하전 입자 빔을 조사함으로써 니들(18)에 흐르는 흡수 전류를 검출하고, 복수의 상이한 평면에 대한 흡수 전류의 2차원 위치 분포를 나타내는 흡수 전류 화상 데이터를 생성한다. 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의해 XY평면의 흡수 전류 화상 데이터를 취득하고, 전자빔의 조사에 의해 XYZ 평면(전자빔의 광축에 수직인 평면)의 화상 데이터를 취득한다. 컴퓨터(21)는, 2개의 상이한 평면에 대해 취득한 각 흡수 전류 화상 데이터를 이용하여 3차원 공간에서의 니들(18)의 선단 위치를 검출한다.

(시료편 마운트 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 시료편 마운트 공정을 실행한다. 먼저, 컴퓨터(21)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)의 위치를 정확하게 인식하기 위해, 템플릿 매칭을 실시한다. 컴퓨터(21)는, 미리 니들 및 시료편의 템플릿 작성 공정에 있어서 작성한 상호 접속된 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿을 이용하여, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서 템플릿 매칭을 실시한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 이 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정의 영역(적어도 니들(18) 및 시료편(Q)을 포함하는 영역)으로부터 엣지(윤곽)를 추출할 때에는, 추출한 엣지를 표시 장치(20)에 표시한다. 또, 컴퓨터(21)는, 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정의 영역(적어도 니들(18) 및 시료편(Q)을 포함하는 영역)으로부터 엣지(윤곽)를 추출할 수 없는 경우에는, 화상 데이터를 재차 취득한다.

그리고, 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서, 상호 접속된 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿과, 시료편(Q)의 부착 대상인 기둥 형상부(필러)(34)의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의거하여, 시료편(Q)과 기둥 형상부(필러)(34)의 거리를 계측한다.

그리고, 컴퓨터(21)는, 최종적으로 스테이지(12)에 평행한 평면 내에서의 이동 만에 의해 시료편(Q)을, 시료편(Q)의 부착 대상인 기둥 형상부(필러)(34)에 이설한다.

이 시료편 마운트 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 이동시키는 니들 이동을 실행한다(단계 S23). 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서, 니들(18) 및 시료편(Q)의 템플릿과, 기둥 형상부(필러)(34)의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의거하여, 시료편(Q)과 기둥 형상부(필러)(34)의 거리를 계측한다. 컴퓨터(21)는, 계측한 상대 거리에 따라 니들(18)을 부착 위치를 향해 3차원 공간 내에서 이동시킨다.

(시료편 마운트 검지 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 시료편 마운트 공정을 실행한다. 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)에 시료편(Q)을 디포지션에 의해 고정하는 공정에 있어서, 기둥 형상부(필러)(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지한 경우에 디포지션을 종료한다. 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)와 시료편(Q) 사이에 간극을 두고 니들(18)을 정지한다. 컴퓨터(21)는, 이 간극을 1μm 이하로 하고, 바람직하게는, 간극을 100nm 이상 또한 200nm 이하로 한다. 이 간극이 500nm 이상인 경우에는, 디포지션막에 의한 기둥 형상부(필러)(34)와 시료편(Q)의 접속에 필요로 하는 시간이 소정치 이상으로 길어진다. 이 간극이 작아질수록, 디포지션막에 의한 기둥 형상부(필러)(34)와 시료편(Q)의 접속에 필요로 하는 시간이 짧아진다.

또한, 컴퓨터(21)는, 이 간극을 설정할 때에, 한 번, 기둥 형상부(필러)(34)에 시료편(Q)을 접촉시키고 나서, 간극을 두어도 된다. 또, 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지하는 대신에, 기둥 형상부(필러)(34) 및 니들(18)의 흡수 전류상(像)을 검지함으로써 간극을 설정해도 된다.

컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)와 니들(18) 사이의 도통, 또는 기둥 형상부(필러)(34) 및 니들(18)의 흡수 전류상을 검지함으로써, 기둥 형상부(필러)(34)에 시료편(Q)을 이설한 후에 있어서, 시료편(Q)과 니들(18)의 떼어내짐의 유무를 검지한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지할 수 없는 경우에는, 기둥 형상부(필러)(34) 및 니들(18)의 흡수 전류상을 검지하도록 처리를 전환한다.

또, 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)와 니들(18) 사이의 도통을 검지할 수 없는 경우에는, 이 시료편(Q)의 이설을 정지하고, 이 시료편(Q)을 니들(18)로부터 떼어내고, 후술하는 니들 트리밍 공정을 실행해도 된다.

이 시료편 마운트 검지 공정에 있어서, 먼저, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 이동을 정지시키는 처리를 행한다(단계 S24). 도 24 및 도 25는, 이 모습을 나타내고 있다. 도 24는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 기둥 형상부(34)의 시료편(Q)의 부착 위치(U) 주변에서 이동 정지한 니들(18)을 나타내고 있다. 도 25는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 기둥 형상부(34)의 시료편(Q)의 부착 위치(U) 주변에서 이동 정지한 니들(18)을 나타내고 있다. 여기서, 시료편(Q)의 외관상의 상단부는 기둥 형상부(필러)(34)의 상단부에 맞춰지도록 위치시킴으로써, 후의 공정에서 시료편(Q)을 추가 가공하는 경우에 유익하다. 도 24에 나타내는 니들(18)은, 기둥 형상부(필러)(34)의 측면으로부터 시료편(Q)까지의 거리(L1)를 형성하도록 이동 정지하고 있다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 기둥 형상부(필러)(34)에 접속하는 처리를 행한다(단계 S25). 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)의 부착 위치가 설정된 기둥 형상부(필러)(34)의 엣지를 포함하도록 가공 조사 범위(R2)를 설정한다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q) 및 기둥 형상부(필러)(34)의 표면에 가스 공급부(17)에 의해 가스를 공급하면서, 소정 시간에 걸쳐, 가공 조사 범위(R2)를 포함하는 조사 영역에 집속 이온 빔을 조사한다. 도 26은, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 기둥 형상부(필러)(34)에 접속하기 위한 가공 조사 범위(R2)를 나타내는 도이다.

또한, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화를 검출함으로써, 디포지션막(DM1)에 의한 접속 상태를 판정해도 된다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 흡수 전류의 변화에 따라 시료편(Q) 및 기둥 형상부(필러)(34)가 디포지션막(DM1)에 의해 접속되었다고 판정한 경우에, 소정 시간의 경과 유무에 관계없이, 디포지션막(DM1)의 형성을 정지해도 된다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들(18)과 시료편(Q)을 접속하는 디포지션막(DM2)을 절단하는 처리를 행한다(단계 S26). 상기 도 26은, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)과 시료편(Q)을 접속하는 디포지션막(DM2)을 절단하기 위한 절단 가공 위치(T2)를 나타내는 도이다. 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)의 측면으로부터 소정 거리(즉, 기둥 형상부(필러)(34)의 측면으로부터 시료편(Q)까지의 거리(L1)와, 시료편(Q)의 크기(L2)의 합)(L) 만큼 떨어진 위치를 절단 가공 위치(T2)로 설정한다.

컴퓨터(21)는, 소정 시간에 걸쳐, 절단 가공 위치(T2)에 집속 이온 빔을 조사함으로써, 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 분리한다. 도 27은, 이 모습을 나타내고 있으며, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)이 시료편(Q)으로부터 떼어내진 상태를 나타내는 도이다.

또한, 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 분리할 때에, 니들(18)과 시료편(Q)을 접속하는 디포지션막(DM2)을 절단하는 대신에, 시료편(Q)의 일부를 절단해도 된다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)의 일부와 함께 디포지션막(DM2) 및 니들(18)을 시료편(Q)(즉 절단한 일부 이외의 부위)으로부터 분리해도 된다.

컴퓨터(21)는, 시료편 홀더(P)와 니들(18)의 도통을 검출함으로써, 니들(18)이 시료편(Q)으로부터 떼어내졌는지 아닌지를 판정한다. 컴퓨터(21)는, 절단 가공의 종료 후, 즉 절단 가공 위치(T2)에서의 니들(18)과 시료편(Q) 사이의 디포지션막의 절단이 완료된 후에, 시료편 홀더(P)와 니들(18)의 도통을 검출한 경우에는, 니들(18)이 시료대(33)로부터 떼어내져 있지 않다고 판정한다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)이 시료편 홀더(P)로부터 떼어내져 있지 않다고 판정한 경우에는, 이 니들(18)과 시료편(Q)의 분리가 완료되어 있지 않는 것을 표시 또는 소리에 의해 알리고, 이 이후의 처리의 실행을 정지한다. 한편, 컴퓨터(21)는, 시료편 홀더(P)와 니들(18)의 도통을 검출하지 않는 경우에는, 니들(18)이 시료편(Q)으로부터 떼어내졌다고 판정하고, 이 이후의 처리의 실행을 계속한다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 퇴피의 처리를 행한다(단계 S27). 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 소정 거리(예를 들면, 5μm 등) 만큼 연직 방향 상방(즉 Z방향의 양방향)으로 상승시킨다. 도 28 및 도 29는, 이 모습을 나타내고 있으며, 각각, 니들(18)을 시료편(Q)으로부터 상방에 퇴피시킨 상태를, 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻은 화상(도 28)이며, 전자빔에 의해 얻은 화상(도 29)이다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 스테이지 퇴피의 처리를 행한다(단계 S28). 컴퓨터(21)는, 구동 기구(13)에 의해 스테이지(12)를 소정 거리(예를 들면, 5mm 등) 만큼 연직 방향 하방(즉 Z방향의 음방향)으로 하강시킨다. 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 소정 거리만큼 하강시킨 후에, 가스 공급부(17)의 선단의 노즐(17a)을 현재 상태의 위치로부터 멀리한다.

(니들 트리밍 공정)

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 트리밍 공정을 실행한다. 컴퓨터(21)는, 자동 시료 샘플링에 있어서 샘플링 후, 즉 니들(18)에 의해 시료(S)로부터 분리 및 적출한 시료편(Q)을 니들(18)로부터 떼어낸 후에, 니들(18)의 트리밍을 실시한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 시료(S)로부터 시료편(Q)을 분리 및 적출할 때에 니들(18)을 반복해서 사용한다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)에 부착되어 있는 디포지션막(DM2)을, 집속 이온 빔을 이용한 에칭 가공에 의해 제거한다. 컴퓨터(21)는, 미리 니들의 템플릿 작성 공정에 있어서 작성한 니들(18)의 템플릿을 이용하여, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 얻어지는 각 화상 데이터에 있어서 템플릿 매칭을 실시한다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 배경에 구조물이 없는 장소에 니들(18)을 이동시키고 나서, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 각 화상 데이터를 취득한다.

또한, 컴퓨터(21)는, 이 템플릿 매칭에 있어서 화상 데이터의 소정의 영역(적어도 니들(18)의 선단을 포함하는 영역)으로부터 엣지(윤곽)를 추출할 때에는, 추출한 엣지를 표시 장치(20)에 표시한다.

또, 컴퓨터(21)는, 템플릿 매칭의 처리에 이상이 생기는 경우에는, 니들(18)의 위치 좌표를 초기화하고, 니들(18)을 초기 위치로 이동시킨 후에, 니들(18)의 배경에 구조물이 없는 장소에 니들(18)을 이동시킨다. 또한, 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 위치 좌표를 초기화한 후여도, 템플릿 매칭의 처리에 이상이 생기는 경우에는, 니들(18)의 형상으로 변형 등의 이상이 생겼다고 판단하고, 자동 시료 샘플링을 종료한다.

컴퓨터(21)는, 니들 트리밍 공정을 자동 시료 샘플링의 매회의 실행마다 실시해도 되고, 니들 트리밍 공정을 정기적으로 실시함으로써, 자동 시료 샘플링의 처리를 안정화시킬 수 있다. 니들 트리밍 공정을 구비함으로써, 니들(18)을 교환하지 않고 반복해서 시료 샘플링할 수 있기 때문에, 동일한 니들(18)을 이용하여 복수의 시료편(Q)을 연속해서 샘플링할 수 있다.

이 니들 트리밍 공정에 있어서, 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔 및 전자빔의 각각의 조사에 의해 생성하는 각 화상 데이터를 이용하여, 니들(18)의 선단 위치를 화상 인식한 후, 니들(18)의 선단을 첨예화 가공한다(단계 S29). 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)의 회전 기구에 의해 니들(18)을 중심축 둘레로 회전시키고, 복수의 상이한 특정의 회전 위치에서 에칭 가공을 행한다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 선단 형상의 화상 인식을, 상술한 단계 S08에서 취득된 레퍼런스 화상에 의한 패턴 매칭, 또는 엣지 검출 등에 의해 행한다. 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 선단 형상의 화상 인식에 따라, 니들(18)의 선단 형상이 미리 설정된 이상적인 소정 형상이 되도록 가공 범위(40)를 설정하고, 이 가공 범위(40)에 따라 에칭 가공을 행한다. 가공 범위(40)는, 예를 들면 니들(18)의 선단으로부터 기단측의 부위 등을 직선적으로 근사시킴으로써 이상적인 선단 위치(C)를 설정한다. 도 30 및 도 31은, 이 모습을 나타내고 있으며, 각각 본 발명의 실시 형태에 관련된 자동 시료 제작 장치(10)의 집속 이온 빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)의 선단 형상을 나타내고(도 30), 전자빔에 의해 얻어지는 화상 데이터에 있어서의 니들(18)의 선단 형상을 나타낸다(도 31).

컴퓨터(21)는, 니들(18)의 선단 형상을 미리 설정된 이상적인 소정 형상에 일치시킴으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 구동할 때 등에 있어서, 패턴 매칭에 의해 니들(18)을 용이하게 인식할 수 있어, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 있게 검출할 수 있다.

다음에, 컴퓨터(21)는, 니들 구동 기구(19)에 의해 니들(18)을 초기 설정 위치로 이동시킨다(단계 S30).

이상에 의해, 자동 시료 샘플링의 동작이 종료된다.

컴퓨터(21)는, 상술한 단계 01에서 단계 30까지를 연속 동작시킴으로써, 무인으로 샘플링 동작시킬 수 있다. 종래와 같이, 조작자의 수동 조작을 실시하지 않고 시료편(Q)을 제작할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 의한 자동 시료 제작 장치(10)에 의하면, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 미리 취득한 템플릿을 기초로 하여, 각 빔 조사 광학계(14, 15), 각 구동 기구(13, 19), 및 가스 공급부(17)를 제어하므로, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하는 동작을 적정하게 자동화할 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 상태로 하전 입자 빔의 조사에 의해 취득한 화상으로부터 템플릿을 작성하므로, 템플릿의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 템플릿을 이용한 템플릿 매칭의 정밀도를 향상시킬 수 있어, 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여 시료편(Q)을 정밀도 있게 시료편 홀더(P)에 이설할 수 있다.

또한, MEMS 프로세스에 의해 형성되는 시료대(33)의 기둥 형상부(필러)(34)는 샤프한 엣지(윤곽)를 가지므로, 매칭 정밀도가 높은 템플릿 매칭을 행할 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 배경에 구조물이 없는 상태가 되도록 지시했을 때에, 실제로는 지시 대로로 되어 있지 않은 경우에는, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 위치를 초기화하므로, 각 구동 기구(13, 19)를 정상 상태로 복귀시킬 수 있다.

또한, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설할 때의 자세에 따른 템플릿을 작성하므로, 이설 시의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의거하여 상호 간의 거리를 계측하므로, 이설 시의 위치 정밀도를, 보다 한층, 향상시킬 수 있다.

또한, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 각각의 화상 데이터에 있어서의 소정 영역에 대해 엣지를 추출할 수 없는 경우에, 화상 데이터를 재차 취득하므로, 템플릿을 적확하게 작성할 수 있다.

또한, 최종적으로 스테이지(12)에 평행한 평면 내에서의 이동 만에 의해 시료편(Q)을 미리 정한 시료편 홀더(P)의 위치에 이설하므로, 시료편(Q)의 이설을 적정하게 실시할 수 있다.

또한, 템플릿의 작성 전에 니들(18)에 유지되는 시료편(Q)을 정형 가공하므로, 템플릿 작성 시의 엣지 추출의 정밀도를 향상시킬 수 있음과 함께, 후에 실행하는 마무리 가공에 적절한 시료편(Q)의 형상을 확보할 수 있다. 또한, 정형 가공의 위치를 니들(18)로부터의 거리에 따라 설정하므로, 정밀도 있게 정형 가공을 실시할 수 있다.

또한, 시료편(Q)을 유지하는 니들(18)이 소정 자세가 되도록 회전시킬 때에, 편심 보정에 의해 니들(18)의 위치 어긋남을 보정할 수 있다.

또, 본 발명의 실시 형태에 의한 자동 시료 제작 장치(10)에 의하면, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)이 형성될 때의 레퍼런스 마크(Ref)에 대한 니들(18)의 상대 위치를 검출함으로써, 시료편(Q)에 대한 니들(18)의 상대 위치 관계를 파악할 수 있다. 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)의 위치에 대한 니들(18)의 상대 위치를 순서대로 검출함으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 적절히(즉, 다른 부재나 기기 등에 접촉하지 않고) 구동할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 적어도 2개의 상이한 방향으로부터 취득한 화상 데이터를 이용함으로써, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 있게 파악할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 3차원적으로 적절히 구동할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 미리 니들(18)을 이동시키기 직전에 실제로 생성되는 화상 데이터를 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)으로 하므로, 니들(18)의 형상에 상관없이 매칭 정밀도가 높은 템플릿 매칭을 행할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 있게 파악할 수 있어, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 적절히 구동시킬 수 있다. 또한, 컴퓨터(21)는, 스테이지(12)를 퇴피시켜, 니들(18)의 배경에 복잡한 구조물이 없는 상태로 각 화상 데이터를 취득하므로, 백그라운드의 영향을 배제하고 니들(18)의 형상이 명확하게 파악될 수 있는 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)을 취득할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 니들(18)과 시료편(Q)을 접촉시키지 않고 디포지션막에 의해 접속하므로, 후의 공정에서 니들(18)과 시료편(Q)이 분리될 때에 니들(18)이 절단되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 니들(18)의 진동이 발생하는 경우여도, 이 진동이 시료편(Q)에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 시료(S)의 크리프 현상에 의한 시료편(Q)의 이동이 발생하는 경우여도, 니들(18)과 시료편(Q) 사이에 과잉한 변형이 생기는 것을 억제할 수 있다.

또한, 가스 공급부(17)는, 플라티나 또는 텅스텐 등을 함유한 디포지션용 가스를 공급하므로, 막두께가 얇은 치밀한 디포지션막을 형성할 수 있다. 이것에 의해 가스 공급부(17)는, 후의 공정에서 니들(18)과 시료편(Q)이 에칭 가공에 의해 절단되는 경우여도, 막두께가 얇은 디포지션막에 의해 프로세스 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 집속 이온 빔의 조사에 의한 에칭 가공에 의해 시료(S)와 시료편(Q)의 접속을 절단한 경우에, 실제로 절단이 완료되어 있는지 아닌지를, 시료(S)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출함으로써 확인할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료(S)와 시료편(Q)의 실제의 분리가 완료되어 있지 않는 것을 알리므로, 이 공정에 이어 자동적으로 실행되는 일련의 공정의 실행이 중단되는 경우여도, 이 중단의 원인을 조작자에게 용이하게 인식시킬 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료(S)와 니들(18) 사이의 도통이 검출된 경우에는, 시료(S)와 시료편(Q)의 접속 절단이 실제로는 완료되어 있지 않다고 판단하고, 이 공정에 이어지는 니들(18)의 퇴피 등의 구동에 대비하여, 시료편(Q)과 니들(18)의 접속을 절단한다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 구동에 수반하는 시료(S)의 위치 어긋남 또는 니들(18)의 파손 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료(S)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출하고, 시료(S)와 시료편(Q)의 접속 절단이 실제로 완료되어 있는 것을 확인하고 나서 니들(18)을 구동시킬 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18)의 구동에 수반하는 시료(S)의 위치 어긋남 또는 니들(18)의 파손 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)에 대해, 실제의 화상 데이터를 템플릿(레퍼런스 화상 데이터)으로 하므로, 시료편(Q)과 접속된 니들(18)의 형상에 상관없이 매칭 정밀도가 높은 템플릿 매칭을 행할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)과 접속된 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 있게 파악할 수 있어, 니들(18) 및 시료편(Q)을 3차원 공간 내에서 적절히 구동할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 이미 알려진 시료대(33)의 템플릿을 이용하여 시료대(33)를 구성하는 복수의 기둥 형상부(34)의 위치를 추출하므로, 적정한 상태의 시료대(33)가 존재하는지 아닌지를, 니들(18)의 구동에 앞서 확인할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)이 접속된 니들(18)이 조사 영역 내에 도달하기 전후에 있어서의 흡수 전류의 변화에 따라, 니들(18) 및 시료편(Q)이 이동 목표 위치의 근방에 도달한 것을 간접적으로 정밀도 있게 파악할 수 있다. 이것에 의해 컴퓨터(21)는, 니들(18) 및 시료편(Q)을 이동 목표 위치에 존재하는 시료대(33) 등의 다른 부재에 접촉시키지 않고 정지시킬 수 있어, 접촉에 기인하는 손상 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q) 및 시료대(33)를 디포지션막에 의해 접속하는 경우에 시료대(33)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출하므로, 실제로 시료편(Q) 및 시료대(33)의 접속이 완료되었는지 아닌지를 정밀도 있게 확인할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 시료대(33)와 니들(18) 사이의 도통 유무를 검출하고, 시료대(33)와 시료편(Q)의 접속이 실제로 완료되어 있는 것을 확인하고 나서 시료편(Q)과 니들(18)의 접속을 절단할 수 있다.

또한, 컴퓨터(21)는, 실제의 니들(18)의 형상을 이상적인 레퍼런스 형상에 일치시킴으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 구동할 때 등에 있어서, 패턴 매칭에 의해 니들(18)을 용이하게 인식할 수 있어, 니들(18)의 3차원 공간 내의 위치를 정밀도 있게 검출할 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제1 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 니들 구동 기구(19)는 스테이지(12)와 일체로 설치된다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 니들 구동 기구(19)는, 스테이지(12)와 독립적으로 설치되어도 된다. 니들 구동 기구(19)는, 예를 들면 시료실(11) 등에 고정됨으로써, 스테이지(12)의 틸트 구동 등으로부터 독립해서 설치되어도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제2 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)는 광축을 연직 방향으로 하고, 전자빔 조사 광학계(15)는 광축을 연직에 대해 경사진 방향으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 집속 이온 빔 조사 광학계(14)는 광축을 연직에 대해 경사진 방향으로 하고, 전자빔 조사 광학계(15)는 광축을 연직 방향으로 해도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제3 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 하전 입자 빔 조사 광학계로서 집속 이온 빔 조사 광학계(14)와 전자빔 조사 광학계(15)의 2종의 빔을 조사할 수 있는 구성으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전자빔 조사 광학계(15)가 없고, 연직 방향으로 설치한 집속 이온 빔 조사 광학계(14) 만의 구성으로 해도 된다.

상술한 실시 형태에서는, 상술한 몇가지의 단계에 있어서, 시료편 홀더(P), 니들(18), 시료편(Q) 등에 전자빔과 집속 이온 빔을 상이한 방향으로부터 조사하여, 전자빔에 의한 화상과 집속 이온 빔에 의한 화상을 취득하고 있었다. 상술한 실시 형태에서는, 전자빔 및 집속 이온 빔의 화상에 의거하여, 시료편 홀더(P), 니들(18), 시료편(Q) 등의 위치 및 위치 관계를 파악하고 있었지만, 집속 이온 빔의 화상 만으로 행한다.

예를 들면, 단계 S22에 있어서, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 위치 관계를 파악하는 경우에는, 스테이지(12)의 경사가 수평인 경우와, 어느 특정의 경사각으로 수평으로부터 경사하는 경우에 있어서, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 양자가 동일 시야에 들어가도록 집속 이온 빔에 의한 화상을 취득한다. 스테이지(12)의 경사가 수평인 경우와, 어느 특정의 경사각으로 수평으로부터 경사하는 경우의 양화상으로부터, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 삼차원적인 위치 관계를 파악할 수 있다. 상술한 바와 같이, 니들 구동 기구(19)는 스테이지(12)와 일체로 수평 수직 이동, 경사가 가능하기 때문에, 스테이지(12)가 수평, 경사에 상관없이, 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계는 유지된다. 그 때문에, 하전 입자 빔 조사 광학계가 집속 이온 빔 조사 광학계(14)의 1개 뿐이어도, 시료편(Q)을 상이한 2방향으로부터 관찰, 가공할 수 있다.

마찬가지로, 단계 S02에 있어서의 시료편 홀더(P)의 화상 데이터의 등록, 단계 S07에 있어서의 니들 위치의 인식, 단계 S08에 있어서의 니들의 템플릿(레퍼런스 화상)의 취득, 단계 S17에 있어서의 시료편(Q)이 접속한 니들(18)의 레퍼런스 화상의 취득, 단계 S21에 있어서의 시료편(Q)의 부착 위치의 인식, 및 단계 S25에 있어서의 니들 이동 정지에 있어서도 동일하게 행하면 된다.

또, 단계 S25에 있어서의 시료편(Q)과 시료편 홀더(P)의 접속에 있어서도, 스테이지(12)가 수평 상태에 있어서 시료편 홀더(P)와 시료편(Q)의 상단면으로부터 디포지션막을 형성해 접속하고, 또한, 스테이지(12)를 경사시켜 상이한 방향으로부터 디포지션막을 형성할 수 있어, 확실한 접속이 가능하다.

이하, 상술한 실시 형태의 제4 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 자동 시료 샘플링의 동작으로서, 단계 S01 내지 단계 S30의 일련의 처리를 자동적으로 실행한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 컴퓨터(21)는, 단계 S01 내지 단계 S30 중 적어도 어느 1개의 처리를, 조작자의 수동 조작에 의해 실행하도록 전환해도 된다.

또, 컴퓨터(21)는, 복수의 시료편(Q)에 대해 자동 시료 샘플링의 동작을 실행하는 경우에, 시료(S)에 복수의 시료편(Q) 중 어느 1개가 형성될 때마다, 이 1개의 시료편(Q)에 대해 자동 시료 샘플링의 동작을 실행해도 된다. 또, 컴퓨터(21)는, 시료(S)에 복수의 시료편(Q) 모두가 형성된 후에, 복수의 시료편(Q)의 각각에 대해 자동 시료 샘플링의 동작을 실행해도 된다.

1개의 시료편(Q)이 형성될 때마다 자동 시료 샘플링을 실행하는 경우에는, 레퍼런스 마크(Ref)에 의거하여, 시료편(Q)의 형성 및 니들(18)의 이동을, 스테이지(12)의 이동(예를 들면, 스테이지(12)의 경사 등)없이 행할 수 있다. 스테이지(12)를 이동시키지 않고 시료편(Q)의 형성 및 니들(18)의 이동을 행하므로, 위치 어긋남 및 레퍼런스 마크(Ref)의 인식 미스의 발생을 막을 수 있다. 또한, 자동 시료 샘플링이 이상 등에 의해 중단되는 경우여도, 샘플링되지 않는 시료편(Q)이 생기는 것을 방지할 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제5 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 이미 알려진 기둥 형상부(필러)(34)의 템플릿을 이용하여 기둥 형상부(필러)(34)의 위치를 추출한다고 했지만, 이 템플릿으로서, 미리 실제의 기둥 형상부(필러)(34)의 화상 데이터로부터 작성하는 레퍼런스 패턴을 이용해도 된다. 또, 컴퓨터(21)는, 시료대(33)를 형성하는 자동 가공의 실행 시에 작성한 패턴을, 템플릿으로 해도 된다.

또, 상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 기둥 형상부(필러)(34)의 작성 시에 하전 입자 빔의 조사에 의해 형성되는 레퍼런스 마크(Ref)를 이용하여, 시료대(33)의 위치에 대한 니들(18)의 위치의 상대 관계를 파악해도 된다. 컴퓨터(21)는, 시료대(33)의 위치에 대한 니들(18)의 상대 위치를 순서대로 검출함으로써, 니들(18)을 3차원 공간 내에서 적절히(즉, 다른 부재나 기기 등에 접촉하지 않고) 구동할 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제6 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)을 부착 위치를 향해 이동시킨 후에, 시료편(Q) 및 시료대(33)의 표면에 가스 공급부(17)에 의해 가스를 공급한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다.

컴퓨터(21)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)이 부착 위치 주변의 목표 위치에 도달하는데 앞서, 조사 영역에 가스 공급부(17)에 의해 가스를 공급해도 된다.

컴퓨터(21)는, 니들(18)에 접속된 시료편(Q)이 부착 위치를 향해 이동하고 있는 상태로 시료편(Q)에 디포지션막을 형성할 수 있어, 시료편(Q)이 집속 이온 빔에 의해 에칭 가공되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 컴퓨터(21)는, 시료편(Q)이 부착 위치 주변의 목표 위치에 도달한 시점에서 즉시 시료편(Q) 및 시료대(33)를 디포지션막에 의해 접속할 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제7 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 니들(18)을 중심축 둘레로 회전시키면서, 특정의 회전 위치에 있어서 에칭 가공을 행한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다.

컴퓨터(21)는, 구동 기구(13)의 틸트 기구(13b)에 의한 스테이지(12)의 틸트(X축 또는 Y축 둘레의 회전)에 따라, 복수의 상이한 방향으로부터의 집속 이온 빔의 조사에 의해 에칭 가공을 행해도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제8 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 자동 시료 샘플링의 동작에 있어서, 매회, 니들(18)의 선단을 첨예화 가공한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다.

컴퓨터(21)는, 자동 시료 샘플링의 동작이 반복 실행되는 경우의 적당의 타이밍, 예를 들면 반복 실행의 회수가 소정 회수마다 등에 있어서, 니들(18)의 첨예화 가공을 실행해도 된다.

또, 상술한 실시 형태에 있어서, 컴퓨터(21)는, 스테이지 퇴피의 처리(단계 S28)의 실행 후에 니들 트리밍 공정을 실행한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다.

컴퓨터(21)는, 니들(18)에 의해 처음에 시료편(Q)을 이설하기 전의 타이밍, 예를 들면 니들(18)의 템플릿 작성 공정(단계 S08)보다 전 등에 있어서, 니들(18)의 선단 형상을 화상 인식하여, 선단의 첨예화가 필요한 경우에 니들(18)의 선단을 첨예화 가공해도 된다.

이하, 상술한 실시 형태의 제9 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 접속시키는 단계 S22 내지 단계 S25까지의 처리를 다음과 같이 행해도 된다. 즉, 시료편 홀더(P)의 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 화상으로부터, 그들의 위치 관계(서로의 거리)를 구하고, 그들의 거리가 목적의 값이 되도록 니들 구동 기구(19)를 동작시키는 처리이다.

단계 22에 있어서, 컴퓨터(21)는, 전자빔 및 집속 이온 빔에 의한 니들(18), 시료편(Q), 기둥 형상부(34)의 2차 입자 화상 데이터 또는 흡수 전류 화상 데이터로부터 그들의 위치 관계를 인식한다. 도 32 및 도 33은, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 위치 관계를 모식적으로 나타낸 도이며, 도 32는 집속 이온 빔 조사에 의해, 도 33은 전자빔 조사에 의해 얻은 화상을 기초로 하고 있다. 이들 도면으로부터 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 상대 위치 관계를 계측한다. 도 32와 같이 기둥 형상부(34)의 한 모서리를 원점(34a)로 하여 직교 3축 좌표(스테이지(12)의 3축 좌표와는 상이한 좌표)를 정하고, 기둥 형상부(34)의 원점(34a)과 시료편(Q)의 기준점(Qc)의 거리로서, 도 32로부터 거리(DX, DY)가 구해진다.

한편, 도 33으로부터는 거리(DZ)가 구해진다. 단, 전자빔 광학축과 집속 이온 빔축(연직)에 대해 각도 θ만큼 경사져 있으므로, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 Z축방향의 실제의 거리는 DZ/sinθ가 된다.

다음에, 기둥 형상부(34)에 대한 시료편(Q)의 이동 정지 위치 관계를 도 32, 도 33에서 설명한다.

기둥 형상부(34)의 상단면(34b)과 시료편(Q)의 상단면(Qb)을 동일면으로 하고, 또한, 기둥 형상부(34)의 측면과 시료편(Q)의 단면이 동일면이 되며, 또한, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q) 사이에는 약 0.5μm의 공극이 있는 위치 관계로 한다. 즉, DX=0, DY=0.5μm, DZ=0이 되도록, 니들 구동 기구(19)를 동작시킴으로써, 목표로 하는 정지 위치에 시료편(Q)을 도달시킬 수 있다.

이하, 상술한 실시 형태의 제10 변형예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서의 단계 23에서는, 니들(18)을 화상으로부터 계측한 기둥 형상부(34)와 시료편(Q)의 간격이 목표의 값이 되도록 니들 구동 기구(19)를 동작시켰다.

상술한 실시 형태에 있어서, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 접속시키는 단계 S22 내지 단계 S25까지의 처리를 다음과 같이 행해도 된다. 즉, 시료편 홀더(P)의 기둥 형상부(34)로의 시료편(Q)의 부착 위치를 템플릿으로서 미리 정해 두고, 그 위치에 시료편(Q)의 화상을 패턴 매칭시켜, 니들 구동 기구(19)를 동작시키는 처리이다.

기둥 형상부(34)에 대한 시료편(Q)의 이동 정지 위치 관계를 나타내는 템플릿을 설명한다. 기둥 형상부(34)의 상단면(34b)과 시료편(Q)의 상단면(Qb)을 동일면으로 하고, 또한, 기둥 형상부(34)의 측면과 시료편(Q)의 단면이 동일면이 되며, 또한, 기둥 형상부(34)와 시료편(Q) 사이에는 약 0.5μm의 공극이 있는 위치 관계이다. 이러한 템플릿은, 실제의 시료편 홀더(P)나 시료편(Q)을 고착한 니들(18)의 2차 입자 화상이나 흡수 전류 화상 데이터로부터 윤곽(엣지)부를 추출하여 선화상을 작성해도 되고, 설계 도면으로부터 선화상으로서 작성해도 된다.

작성한 템플릿 중 기둥 형상부(34)를 실시간에서의 전자빔 및 집속 이온 빔에 의한 기둥 형상부(34)의 화상에 겹쳐 표시하고, 니들 구동 기구(19)에 동작 지시를 내림으로써, 시료편(Q)은 템플릿 상의 시료편(Q)의 정지 위치를 향해 이동한다(단계 23, 24). 실시간에서의 전자빔 및 집속 이온 빔에 의한 화상이, 미리 정한 템플릿 상의 시료편(Q)의 정지 위치와 겹쳐진 것을 확인하고, 니들 구동 기구(19)의 정지 처리를 행한다(단계 25). 이와 같이 하여, 시료편(Q)을 미리 정한 기둥 형상부(34)에 대한 정지 위치 관계에 정확하게 이동시킬 수 있다.

다음에, 상술한 단계 22 내지 25에 있어서의, 다른 형태예에 대해서 설명한다.

상술한 실시 형태에 있어서의 단계 23에서는 니들(18)을 이동시켰다.

만약, 단계 23을 끝낸 시료편(Q)이, 목적 위치로부터 크게 어긋난 위치 관계에 있는 경우, 다음의 동작을 행해도 된다.

단계 22에 있어서, 이동 전의 시료편(Q)의 위치는, 각 기둥 형상부(34)의 원점으로 한 직교 3축 좌표계에 있어서, Y＞0, Z＞0인 영역에 있는 것이 바람직하다. 이것은, 니들(18)의 이동 중에 시료편(Q)이 기둥 형상부(34)로의 충돌의 위험성이 매우 적기 때문에, 니들 구동 기구(19)의 X, Y, Z구동부를 동시에 동작시켜, 안전하게 신속히 목적 위치에 도달할 수 있다. 한편, 이동 전의 시료편(Q)의 위치가 Y＜0인 영역에 있는 경우, 시료편(Q)을 정지 위치를 향해 니들 구동 기구(19)의 X, Y, Z구동부를 동시에 동작시키면, 기둥 형상부(34)에 충돌할 위험성이 크다. 이 때문에, 단계 22에서 시료편(Q)이 Y＜0인 영역에 있는 경우, 니들(18)은 기둥 형상부(34)를 피한 경로에서 목표 위치에 도달시킨다. 구체적으로는, 우선, 시료편(Q)을 니들 구동 기구(19)의 Y축 만을 구동시키고, Y＞0의 영역까지 이동시켜 소정의 위치에 도달시키고, 다음에, X, Y, Z구동부의 동시 동작에 의해 최종적인 정지 위치를 향해 이동한다. 이러한 단계에 의해, 시료편(Q)을 기둥 형상부(34)에 충돌시키지 않고, 안전하게 신속히 이동시킬 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 컴퓨터(21)는, 소프트웨어 기능부, 또는 LSI 등의 하드웨어 기능부여도 된다.

또한, 상기의 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규 실시 형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

<산업 상의 이용 가능성>

본 발명에 의하면, 컴퓨터(21)는, 적어도 시료편 홀더(P), 니들(18), 및 시료편(Q)의 미리 취득한 템플릿을 기초로 하여, 각 빔 조사 광학계(14, 15), 각 구동 기구(13, 19), 및 가스 공급부(17)를 제어하므로, 시료편(Q)을 시료편 홀더(P)에 이설하는 동작을 적정하게 자동화하는 것이 가능한 자동 시료 제작 장치(10)를 제공할 수 있다.

10 하전 입자 빔 장치 11 시료실
12 스테이지(시료 스테이지) 13 구동 기구
14 집속 이온 빔 조사 광학계(하전 입자 빔 조사 광학계)
15 전자빔 조사 광학계(하전 입자 빔 조사 광학계)
16 검출기(2차 입자 검출기) 17 가스 공급부
18 니들 19 니들 구동 기구
20 표시 장치 21 컴퓨터
22 입력 디바이스 33 시료대
34 기둥 형상부 P 시료편 홀더
Q 시료편 R 2차 하전 입자
S 시료

Claims

시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 자동 시료 제작 장치로서,
하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 조사 광학계와,
상기 시료를 올려 놓고 이동하는 시료 스테이지와,
상기 시료로부터 분리 및 적출한 상기 시료편을 유지하여 반송하는 시료편 이설(移設) 수단과,
상기 시료편이 이설된 시료편 홀더를 유지하는 시료편 홀더 고정대와,
상기 하전 입자 빔에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 조사하는 가스 공급부와,
적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 미리 취득한 상기 하전 입자 빔에 의한 화상을 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 하전 입자 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단과 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 시료편 홀더의 상기 하전 입자 빔에 의한 화상으로부터 엣지를 추출하고, 상기 시료편 홀더의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
시료로부터 시료편을 자동적으로 제작하는 자동 시료 제작 장치로서,
적어도,
집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 조사 광학계와,
상기 시료를 올려 놓고 이동하는 시료 스테이지와,
상기 시료로부터 분리 및 적출한 상기 시료편을 유지하여 반송하는 시료편 이설 수단과,
상기 시료편이 이설된 시료편 홀더를 유지하는 시료편 홀더 고정대와,
상기 집속 이온 빔에 의해 디포지션막을 형성하는 가스를 조사하는 가스 공급부와,
적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 미리 취득한 상기 집속 이온 빔에 의한 상이한 방향에서의 화상을 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 집속 이온 빔 조사 광학계와 상기 시료편 이설 수단과 상기 가스 공급부를 제어하는 컴퓨터를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 시료편 홀더의 상기 집속 이온 빔에 의한 화상으로부터 엣지를 추출하고, 상기 시료편 홀더의 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 화상으로부터 엣지를 추출함으로써, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 템플릿을 작성하고, 상기 템플릿을 이용한 템플릿 매칭에 의해 얻어지는 위치 정보를 기초로 하여, 상기 시료편을 상기 시료편 홀더에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터는,
적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 배경에 구조물이 없는 상태로 상기 화상을 취득하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 컴퓨터는,
적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 배경에 구조물이 없는 상태가 되도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 지시했을 때에, 실제로는 배경에 구조물이 없는 상태가 되지 않는 경우에는, 적어도 상기 시료편 이설 수단에 접속된 상기 시료편을 초기 위치에 이동시키는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 시료편이 소정 자세가 되도록 상기 시료편 이설 수단을 회전시킨 상태로 상기 화상을 취득하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 컴퓨터는,
적어도 상기 시료편 이설 수단에 유지된 상기 시료편의 소정 영역에 대해 상기 화상으로부터 엣지를 추출할 수 없는 경우에, 상기 화상을 재차 취득하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 화상을 기초로 하여, 상기 시료편 이설 수단에 유지되는 상기 시료편과 상기 시료편 홀더 사이의 거리를 취득하고,
상기 거리를 기초로 하여, 상기 시료편을 미리 정한 상기 시료편 홀더의 위치에 이설하도록 상기 시료편 이설 수단 또는 상기 시료 스테이지의 이동을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터는,
최종적으로 상기 시료 스테이지에 평행한 평면 내에서의 이동 만에 의해 상기 시료편을 미리 정한 상기 시료편 홀더의 위치에 이설하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 템플릿의 작성 전에 상기 시료편 이설 수단에 유지되는 상기 시료편을 정형 가공하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 12에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 정형 가공의 위치를 상기 시료편 이설 수단으로부터의 거리에 따라 설정하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컴퓨터는,
상기 시료편을 유지하는 상기 시료편 이설 수단이 소정 자세가 되도록 회전시킬 때에, 편심 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 자동 시료 제작 장치.