(57)【要約】【課題】  試料の薄膜加工終了を正しく判定して実行することができるイオンビーム加工装置を提供すること。【解決手段】  イオンビーム加工開始時刻ｔ０から所定期間Ｔ２においては、第１光源７の輝度と第２光源８の輝度は、オペレータが像を観察しやすい明るさに任意に可変設定される。そして、イオンビーム加工開始時刻ｔ０から所定期間Ｔ２が経過して時刻ｔ１となると、輝度設定手段１６は第１光源７の輝度を所定期間Ｔ１にわたって所定値ａに固定設定すると共に、第２光源８の輝度を所定期間Ｔ１にわたって所定値ｂに固定設定する。加工終了判定手段１８は、輝度ａ，ｂの光で照らされた試料５の像を加工終了判定用画像として撮像手段９から取り込んで加工終了判定を行う。前記輝度ａおよびｂは、加工終了判定が正確に行えるように設定されたものであり、予め実験により求められたものである。【選択図】  図１
2010054409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料にイオンビームを照射し、試料を薄膜に加工するイオンビーム加工装置であって、
前記薄膜の一方の表面に光を照射する第１光源と、
前記薄膜の他方の表面に光を照射する第２光源と、
前記第１光源からの光が照射される前記薄膜表面を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段で撮像された像を表示する表示手段と、
前記撮像手段で撮像された像を所定時間間隔で取り込み、その取り込んだ像に基づいて薄膜加工終了を判定する加工終了判定手段と、
前記加工終了判定手段の像取り込み期間をＴ１，その期間Ｔ１に入る前の期間をＴ２とするとき、前記期間Ｔ１における前記第１光源の輝度ａと、前記期間Ｔ１における前記第２光源の輝度ｂを記憶する輝度メモリと、
前記期間Ｔ２における前記第１光源の輝度を任意に指定可能な第１光源輝度指定手段と、
前記期間Ｔ２における前記第２光源の輝度を任意に指定可能な第２光源輝度指定手段と、
次の（ｉ）と（ｉｉ）の輝度設定を行う輝度設定手段
（ｉ）前記期間Ｔ１において、前記第１光源の輝度を前記輝度メモリに記憶された輝度ａに固定設定すると共に、前記第２光源の輝度を前記輝度メモリに記憶された輝度ｂに固定設定する
（ｉｉ）前記期間Ｔ２において、前記第１光源の輝度を前記第１光源輝度指定手段により指定された輝度に設定すると共に、前記第２光源の輝度を前記第２光源輝度指定手段により指定された輝度に設定する
を備えたことを特徴とするイオンビーム加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）などで観察する試料を作製するイオンビーム加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＥＭで観察する薄膜試料を作製するイオンビーム加工装置として、たとえば特開２００６−３００７５９号公報（特許文献１）に記載されている装置が知られている。この特許文献１に記載されたイオンビーム加工装置においては、試料の薄膜加工終了は次のようにして自動で行われる。
【０００３】
試料は暗室（真空チャンバ）の中で薄膜に加工されるが、その薄膜の表面に光源（加工終了判定用光源）からの光が照射される。イオンビーム加工が進むと薄膜中央付近に孔が開き、その孔を通った前記光は、薄膜を挟んで前記光源と反対側に配置された撮像手段によって撮像される。この撮像された像の信号は加工終了判定手段に送られており、加工終了判定手段は、各画素の輝度を閾値Ｋと比較し、閾値Ｋより高輝度な画素を、前記孔を通った光によるものとして抽出する。加工終了判定手段は、このような画素抽出によって前記薄膜に孔が開いたことを検出すると、試料へのイオンビーム照射を停止させる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３００７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、現在開発中のイオンビーム加工装置では、薄膜表面の加工状況をオペレータが観察できるように、前記撮像手段側から薄膜表面に光を照射する光源（加工状況観察用光源）と、撮像手段で撮像された像を表示する表示手段を更に備えている。そして、オペレータは、薄膜表面が良好に観察できるように、表示手段画面上に表示される像を見ながら、追加された加工状況観察用光源の輝度（明るさ）を任意に可変設定している。
【０００６】
このように加工状況観察用光源の輝度を調整すれば、薄膜表面の加工状況を良好に観察することができる。しかし、このような輝度設定下で撮られた像が、上述した加工終了判定用の像として適しているとは限らない。加工試料にもよるが、通常、薄膜表面の加工状況を良好に観察するには加工状況観察用光源の明るさは明るい方が良いが、明る過ぎると、上述した加工終了判定が正しく行われなくなる。すなわち、加工状況観察用光源の明るさが明る過ぎると、加工終了判定手段は、薄膜に孔が開いていないのに開いたと判断してしまうことがある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みて成されたもので、その目的は、試料の薄膜加工終了を正しく判定して実行できるイオンビーム加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明のイオンビーム加工装置は、試料にイオンビームを照射し、試料を薄膜に加工するイオンビーム加工装置であって、前記薄膜の一方の表面に光を照射する第１光源と、前記薄膜の他方の表面に光を照射する第２光源と、前記第１光源からの光が照射される前記薄膜表面を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で撮像された像を表示する表示手段と、前記撮像手段で撮像された像を所定時間間隔で取り込み、その取り込んだ像に基づいて薄膜加工終了を判定する加工終了判定手段と、前記加工終了判定手段の像取り込み期間をＴ１，その期間Ｔ１に入る前の期間をＴ２とするとき、前記期間Ｔ１における前記第１光源の輝度ａと、前記期間Ｔ１における前記第２光源の輝度ｂを記憶する輝度メモリと、前記期間Ｔ２における前記第１光源の輝度を任意に指定可能な第１光源輝度指定手段と、前記期間Ｔ２における前記第２光源の輝度を任意に指定可能な第２光源輝度指定手段と、次の（ｉ）と（ｉｉ）の輝度設定を行う輝度設定手段を備えている。
（ｉ）前記期間Ｔ１において、前記第１光源の輝度を前記輝度メモリに記憶された輝度ａに固定設定すると共に、前記第２光源の輝度を前記輝度メモリに記憶された輝度ｂに固定設定する。
（ｉｉ）前記期間Ｔ２において、前記第１光源の輝度を前記第１光源輝度指定手段により指定された輝度に設定すると共に、前記第２光源の輝度を前記第２光源輝度指定手段により指定された輝度に設定する。
【発明の効果】
【０００９】
したがって本発明によれば、試料の薄膜加工終了を正しく判定して実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は本発明のイオンビーム加工装置の一例を示した図であり、まず装置構成を説明する。
【００１２】
１は真空チャンバ容器であり、真空チャンバ容器１の内部の試料室２は図示しない排気装置によって排気されている。３はイオン源であり、イオン源３は真空チャンバ容器１に取り付けられていて、イオン源電源４に接続されている。
【００１３】
試料室２には試料５が配置されており、試料５は図示しない試料ホルダに保持されている。試料５は、薄い板状（断面形状が長方形状）に予め加工されている。そして、薄い板状（断面形状が長方形状）の遮蔽板６が、試料５に接近して試料５上に配置されている。この遮蔽板６の厚さは試料５の厚さより薄くなっている。
【００１４】
また、試料室２には、第１光源（加工状況観察用光源）７と第２光源（加工終了判定用光源）８と撮像手段９がそれぞれ配置されている。第１光源７は、イオンビーム加工によって出来た薄膜１０の一方の表面１１に光を照射できる位置に配置されており、第２光源８は、その薄膜１０の他方の表面（表面１１の裏側の面）１２に光を照射できる位置に配置されている。そして、撮像手段９は、第１光源７からの光が照射される薄膜表面１１を撮像できる位置に配置されている。
【００１５】
１３は第１光源輝度指定手段であり、第１光源輝度指定手段１３は、第１光源７の輝度を任意に指定できるように構成されている。また、１４は第２光源輝度指定手段であり、第２光源輝度指定手段１４は、第２光源８の輝度を任意に指定できるように構成されている。これらの輝度指定手段１３，１４は制御装置１５に接続されており、それらの輝度指定手段１３，１４は、たとえばキーボードなどで構成されている。
【００１６】
前記制御装置１５は、輝度設定手段１６と輝度メモリ１７と加工終了判定手段１８を備えている。輝度設定手段１６は、前記第１光源輝度指定手段１３によって指定された輝度と、輝度メモリ１７に予め記憶された輝度値ａに基づいて第１光源７の輝度を設定するように構成されている。さらに輝度設定手段１６は、前記第２光源輝度指定手段１４によって指定された輝度と、輝度メモリ１７に予め記憶された輝度値ｂに基づいて第２光源８の輝度を設定するように構成されている。
【００１７】
また、前記加工終了判定手段１８は、前記撮像手段９の出力信号（画像信号）を取り込んで、その取り込んだ像に基づいて薄膜加工終了を判定するように構成されている。そして、加工終了判定手段１８は、薄膜加工終了と判断すると、前記イオン源電源４に加工終了信号を供給するように構成されている。
【００１８】
１９は表示手段（ＣＲＴ）であり、撮像手段９の出力信号は表示手段１９に供給されるように構成されている。オペレータは表示手段画面上に表示される像を観察することにより、薄膜表面１１の加工状況を観察することができる。
【００１９】
以上、図１の装置構成について説明した。以下、この装置の動作説明を行う。
【００２０】
まず、制御装置１５からの加工開始信号を受けたイオン源電源４がオンされて、イオン源３からイオンビームが放出される。このイオンビーム加工の開始時刻をｔ０とする。イオン源３からのイオンビームのうち、遮蔽板６で遮られなかったイオンビームは試料５を照射し、そのイオンビーム照射によって試料５はエッチングされる。なお、イオン源３は、イオンビーム加工中、図示していない傾斜機構によって左右に繰り返し傾斜するように構成されており、試料５の左右の側面（面１１と１２）が交互に繰り返しエッチングされる。また、イオンビーム加工開始と同時に第１光源７と第２光源８がオンされ、試料５の左右の側面（面１１と１２）に光が照射される。
【００２１】
さて、図２（ａ）は第１光源７の輝度変化を示したものであり、一方、図２（ｂ）は第２光源８の輝度変化を示したものである。イオンビーム加工開始時刻ｔ０から所定期間Ｔ２においては（時刻ｔ１までは）、図２（ａ）（ｂ）に示すように、第１光源７の輝度と第２光源８の輝度は任意に変更可能である。すなわち、オペレータは、加工中の試料表面１１が良好に観察できるように、表示手段１９画面上に表示される像を見ながら、輝度指定手段１３，１４をそれぞれ操作して第１光源７の輝度と第２光源８の輝度を任意に指定する。すると、輝度設定手段１６は、輝度指定手段１３によって指定された輝度に第１光源７の輝度を設定すると共に、輝度指定手段１４によって指定された輝度に第２光源８の輝度を設定する。こうして、イオンビーム加工開始時刻ｔ０から所定期間Ｔ２においては、第１光源７の輝度と第２光源８の輝度は、オペレータが像を観察しやすい明るさに任意に可変設定される。
【００２２】
そして、イオンビーム加工開始時刻ｔ０から所定期間Ｔ２が経過して時刻ｔ１となると、図２（ａ）（ｂ）に示すように、輝度設定手段１６は第１光源７の輝度を所定期間Ｔ１にわたって所定値ａに固定設定すると共に、第２光源８の輝度を所定期間Ｔ１にわたって所定値ｂに固定設定する。この際、輝度設定手段１６は、輝度メモリ１７に予め記憶された輝度値ａ，ｂを読み出して、輝度設定を行う。この期間Ｔ１は加工終了判定手段１８の像取り込み期間であり、加工終了判定手段１８は、輝度ａ，ｂの光で照らされた試料５の像を加工終了判定用画像として撮像手段９から取り込む。そして、加工終了判定手段１８は、その取り込んだ像の各画素の輝度を閾値Ｋと比較し、閾値Ｋより高輝度な画素の有無を検出する。
【００２３】
さて、前記輝度ａ，ｂおよび閾値Ｋは、加工終了判定手段１８における加工終了判定が正確に行えるように設定されたものであり、それらの値ａ，ｂ，Ｋは予め実験により加工試料毎に求められたものである。たとえば、加工状況観察用光源である第１光源７の輝度ａは、加工終了判定手段１８における前記閾値Ｋより小さな値に設定され、一方、加工終了判定用光源である第２光源８の輝度ｂは、前記閾値Ｋより大きな値に設定される。このような輝度ａ，ｂおよび閾値Ｋの設定により、加工終了判定手段１８は、イオンビーム加工によって薄膜１０の中央付近に孔２０が開いたことを、閾値Ｋより高輝度な画素を抽出することによって正確に検出できる。そして、加工終了判定手段１８は、このような画素を抽出するとイオン源電源４へ加工終了信号を供給し、この加工終了信号を受けたイオン源電源４は電源をオフするので、薄膜１０に孔２０が開いた時点で加工を自動的に終了させることができる。
【００２４】
なお、実際の装置では、加工開始時刻ｔ０〜時刻ｔ１の間に薄膜１０に孔２０が開くことはなく、上述した加工状況観察期間Ｔ２と加工終了判定期間Ｔ１が交互に繰り返される。すなわち、この例では、図２に示すように、加工終了判定手段１８による加工終了判定用画像の取り込みは所定の時間間隔で行われ、時間Ｔ２経過する毎に画像取り込みが時間Ｔ１行われる。そして、この例では、時刻ｔ７〜時刻ｔ８の画像取り込みによって、薄膜１０に孔２０が開いたことが検出されたものとする。
【００２５】
また、前記取り込み時間Ｔ１は、試料の加工状況観察期間Ｔ２の１／１０〜１／２０と短いので、オペレータの表示手段画面上での試料観察に支障を来たすものではない。ただ、輝度ａ，ｂへの設定期間Ｔ１も良好な加工状況観察像を表示手段画面上に表示したいのであれば、その期間Ｔ１に入る直前に撮られた像（期間Ｔ２の最後の像）を画像メモリに記憶して、その記憶した像を期間Ｔ１にわたって読み出して表示手段画面上に表示するようにしてもよい。
【００２６】
以上、本発明のイオンビーム加工装置の一例を図１，２を用いて説明した。このような本発明では、加工状況観察期間Ｔ２とは独立して加工終了判定期間Ｔ１を設け、その期間Ｔ１における光源の輝度を、期間Ｔ２における光源の輝度と独立して最適値に固定設定できるようにしたので、試料の薄膜加工終了を正確に判定して実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のイオンビーム加工装置の一例を示したものである。
【図２】図１の装置の動作を説明するために示したものである。
【符号の説明】
【００２８】
１…真空チャンバ容器、２…試料室、３…イオン源、４…イオン源電源、５…試料、６…遮蔽板、７…第１光源、８…第２光源、９…撮像手段、１０…薄膜、１１…薄膜の一方の表面、１２…薄膜の他方の表面、１３…第１光源輝度指定手段、１４…第２光源輝度指定手段、１５…制御装置、１６…輝度設定手段、１７…輝度メモリ、１８…加工終了判定手段、１９…表示手段、２０…孔
【図１】
2010054409.tif 000003
【図２】
2010054409.tif 000004