(57)【要約】【課題】一辺が数１０μｍより大きい（例えば１００μｍオーダから１ｍｍオーダ程度の）微小物を三次元的に再生する。【解決手段】三次元情報再生装置は、それぞれイオンビームを試料に照射する複数のイオン源と、前記試料と前記イオン源の間に配置され、前記試料に照射されるイオンビームの一部を遮る平滑な端面を有するマスクと、前記複数のイオンビームによる照射領域に略垂直な電子ビーム軸を有する電子ビームカラムと、前記電子ビーム軸に沿って前記試料に電子ビームを照射することによって発生する二次信号を検出する検出器と、前記検出器で得た前記二次信号の情報を保存する計算処理機と、前記試料を搭載して前記試料を前記電子ビーム軸方向に微動する試料位置微調整器と、を有する。【選択図】  図２
2015185457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１イオンビーム軸に沿って試料に第１イオンビームを照射する第１イオン源と、
前記第１イオンビーム軸と同一平面にある第２イオンビーム軸に沿って上記試料に第２イオンビームを照射する第２イオン源と、
前記試料と前記第１イオン源の間、前記試料と前記第２イオン源の間に配置され、前記試料に照射される前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームの一部を遮る平滑な端面を有するマスクと、
前記第１イオンビームによる照射領域と前記第２イオンビームによる照射領域との交差領域にあって、前記第１イオンビーム軸と前記第２イオンビーム軸とが作る平面に略垂直な電子ビーム軸を有する電子ビームカラムと、
前記電子ビーム軸に沿って前記試料に電子ビームを照射することによって発生する二次信号を検出する検出器と、
前記検出器で得た前記二次信号の情報を保存する計算処理機と、
前記試料を搭載して前記試料を前記電子ビーム軸方向に微動する試料位置微調整器と、
前記試料位置微量調整器を搭載して移動するステージと、
を有する三次元情報再生装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームの断面は、それぞれ前記第１イオンビーム軸と前記第２イオンビーム軸が作る平面に略平行な長軸または長辺を有する長円または矩形である三次元情報再生装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１イオンビーム軸と前記第２イオンビーム軸は直交関係にある三次元情報再生装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームのイオン種は、それぞれネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素のうちのいずれかである三次元情報再生装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかにおいて、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームのイオン種は、それぞれ異なる元素である三次元情報再生装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか１項において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームの加速電圧は、それぞれ１ｋＶから３０ｋＶの範囲のうちのいずれかである三次元情報再生装置。
【請求項７】
請求項１において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームは、それぞれ異なる加速電圧である三次元情報再生装置。
【請求項８】
対象とする試料の表面に集束しないイオンビームをイオンビーム軸に沿って放射するイオン源と、
前記試料と前記イオン源の間に配置され、前記イオンビームの一部を遮る平滑な端部を有するマスクと、
前記イオンビームの軸に垂直で前記試料の切削面に垂直な電子ビーム軸に沿って、前記イオンビームによる前記試料への照射領域の一部に電子ビームを照射する電子ビームカラムと、
前記電子ビームの前記試料への照射によって発生する二次信号を検出する検出器と、
前記検出器で得た信号情報を保存する計算処理機と、
前記マスクを搭載して前記マスク端部の位置を調整するマスク位置調整器と、
前記マスクと独立して前記試料位置を調整する試料位置微調整器と、
前記マスク位置調整器と前記試料位置微調整器を搭載し、少なくとも前記電子ビーム軸を一軸とする直交三軸方向に移動するステージと、
を有する三次元情報再生装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記イオンビームのイオン種が、少なくともネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、窒素、酸素のうちのいずれかである三次元情報再生装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記イオンビームの加速電圧が１ｋＶから３０ｋＶの範囲のうちのいずれかである三次元情報再生装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項において、
前記マスクはシリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれかを主成分とする混合物、合金、もしくは、これらの素材で形成された部材にダイヤモンドライクカーボン膜をコーティングしたものから成る三次元情報再生装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項において、
前記マスクは前記試料を内包する円筒状である三次元情報再生装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記マスクは前記試料とは独立して円筒中心を中心軸として回転微動できる構造を有する三次元情報再生装置。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項において、
前記二次信号は二次電子、反射電子、蛍光Ｘ線のうちの少なくともいずれかである三次元情報再生装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項において、
前記試料位置微調整器は、少なくとも１ｎｍ〜１００ｎｍピッチで、前記電子ビーム軸を１軸とする直交３軸方向に移動できる三次元情報再生装置。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記試料位置微調整器は、圧電素子で形成される三次元情報再生装置。
【請求項１７】
請求項１において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームのそれぞれの前記試料への照射中、前記試料と前記電子ビームカラムの間に、前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームのそれぞれの前記試料への照射によって発生するスパッタ粒子による少なくとも前記電子ビームカラムへの付着を防止する可動式シールドを有する三次元情報再生装置。
【請求項１８】
請求項１において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームのうちの少なくともいずれかについて、前記試料を通過したそれぞれのイオンビームの電流を検出する通過イオン電流検出器を有する三次元情報再生装置。
【請求項１９】
請求項１において、
前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームが前記試料を照射して、前記試料に流入するイオン電流を検出する試料流入イオン電流検出器を有する三次元情報再生装置。
【請求項２０】
請求項１８または１９において、
前記計算処理機は、前記通過イオン電流検出器または前記試料流入イオン電流検出器で得た検出信号を取り込み、前記検出信号から前記試料の前記第１イオンビームおよび第２イオンビームによるそれぞれの加工終点を判断する三次元情報再生装置。
【請求項２１】
請求項１において、
前記マスクは、
前記試料に照射される前記第１イオンビームの一部を遮る平板状の第１マスクと
前記試料に照射される前記第２イオンビームの一部を遮る平板状であって前記第１マスクとは独立した第２マスクと
から成り、
前記第１マスクを装着する第１マスクホルダと、
前記第１マスクホルダを載置して前記第１イオンビーム軸に直交方向に前記第１マスクを微動させる第１マスク微動機構と、
前記第２マスクを装着する第２マスクホルダと、
前記第２マスクホルダを載置して前記第２イオンビーム軸に直交方向に前記第１マスクを微動させる第２マスク微動機構と、
を有する三次元情報再生装置。
【請求項２２】
請求項１において、
ディスプレイを有し、
前記計算処理機は前記二次信号の情報に基づいて三次元情報を再生し、
前記三次元情報を前記ディスプレイに表示する三次元情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は三次元情報再生装置に関し、例えば対象試料の少なくとも一部の三次元画像や元素構成など情報を取得し再生する三次元情報再生装置に適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１１−１８７１８５号公報（特許文献１）には、以下のことが開示されている。集束イオンビーム装置は、試料に集束イオンビームを照射する集束イオンビーム照射系と、試料上の集束イオンビーム照射領域に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射系と、試料から発生する二次粒子またはＸ線を検出する検出器と、検出器で検出した検出信号の変化を検出し、荷電粒子ビームの照射を開始する信号を荷電粒子ビーム照射系に送信する処理を行う処理機構と、を有する。集束イオンビーム装置は、集束イオンビーム照射系のビーム軸と荷電粒子ビーム照射系のビーム軸とが略垂直に交差する。集束イオンビーム装置は、集束イオンビームを照射し形成した断面の観察像を記憶する記憶機構と、観察像と断面間の距離から三次元像を構築する三次元像構築機構と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８７１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような集束イオンビーム（以下、ＦＩＢという。）や走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという。）を用いることで数１０μｍ以下の超微細領域の三次元観察は可能になっているが、一辺が数１０μｍより大きい（例えば１００μｍオーダから１ｍｍオーダ程度）三次元領域の加工は、ＦＩＢ特有のビーム微細性のため、現実的ではない。
その他の課題と新規な特徴は、本開示の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
三次元情報再生装置は、第１イオンビーム軸に沿って試料に第１イオンビームを照射する第１イオン源と、前記第１イオンビーム軸と同一平面にある第２イオンビーム軸に沿って上記試料に第２イオンビームを照射する第２イオン源と、前記試料と前記第１イオン源の間、前記試料と前記第２イオン源の間に配置され、前記試料に照射される前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームの一部を遮る平滑な端面を有するマスクと、前記第１イオンビームによる照射領域と前記第２イオンビームによる照射領域との交差領域にあって、前記第１イオンビーム軸と前記第２イオンビーム軸とが作る平面に略垂直な電子ビーム軸を有する電子ビームカラムと、前記電子ビーム軸に沿って前記試料に電子ビームを照射することによって発生する二次信号を検出する検出器と、前記検出器で得た前記二次信号の情報を保存する計算処理機と、前記試料を搭載して前記試料を前記電子ビーム軸方向に微動する試料位置微調整器と、前記試料位置微量調整器を搭載して移動するステージと、を有する。
三次元情報再生装置は、対象とする試料の表面に集束しないイオンビームをイオンビーム軸に沿って放射するイオン源と、前記試料と前記イオン源の間に配置され、前記イオンビームの一部を遮る平滑な端部を有するマスクと、前記イオンビームの軸に垂直で前記試料の切削面に垂直な電子ビーム軸に沿って、前記イオンビームによる前記試料への照射領域の一部に電子ビームを照射する電子ビームカラムと、前記電子ビームの前記試料への照射によって発生する二次信号を検出する検出器と、前記検出器で得た信号情報を保存する計算処理機と、前記マスクを搭載して前記マスク端部の位置を調整するマスク位置調整器と、前記マスクと独立して前記試料位置を調整する試料位置微調整器と、前記マスク位置調整器と前記試料位置微調整器を搭載し、少なくとも前記電子ビーム軸を一軸とする直交三軸方向に移動するステージと、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
上記三次元情報再生装置によれば、一辺がおよそ数１０μｍより大きい立体領域、もしくは、物体の試料について、三次元情報を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１に係る三次元情報再生装置の概略外観図である。
【図２】実施形態１に係る三次元情報再生装置の試料室およびその周辺の概略斜視図である。
【図３】実施形態１に係る三次元情報再生装置の２本のイオンビームの照射位置と電子ビームの照射位置の関係を説明するための図である。
【図４】実施形態１に係る三次元情報再生装置のイオンビームを遮蔽するマスクを説明するための断面図である。
【図５Ａ】実施形態１に係る三次元情報再生装置におけるイオン照射痕を説明するマスクの平面図である。
【図５Ｂ】実施形態１に係る三次元情報再生装置におけるマスクの長寿命化を説明する平面図である。
【図６Ａ】変形例１に係る三次元情報再生装置のマスクと試料の縦断面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＸ−Ｘ断面の平面図である。
【図７】変形例２に係る三次元情報再生装置のマスク周辺の斜視図である。
【図８】三次元情報再生方法の基本工程を説明するためのフローチャートである。
【図９Ａ】三次元情報再生装置で得られた画像情報を説明するための概念図である。
【図９Ｂ】図９Ａの画像情報から再生した三次元像を説明するための概念図である。
【図１０】三次元情報再生方法において、加工時に三次元再生像を表示する工程を説明するためのフローチャートである。
【図１１】三次元情報再生方法において、加工面を鮮明に加工するための工程を説明するためのフローチャートである。
【図１２】変形例３に係る三次元情報再生装置の加工終点を検知するための装置構成を説明するための図である。
【図１３Ａ】変形例３に係る三次元情報再生装置の加工終点を検知する方法について説明するための電流の時間変化を示すグラフである。
【図１３Ｂ】変形例３に係る三次元情報再生装置の加工終点を検知する方法について説明するための電流の時間変化を示すグラフである。
【図１４Ａ】実施形態１に係る三次元情報再生装置の通過イオンビーム電流の変化を説明するための縦断面図である。
【図１４Ｂ】変形例１に係る三次元情報再生装置の通過イオンビーム電流の変化を説明するための縦断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ａのマスク形態および図１４Ｂのマスク形態それぞれの加工終点の検知感度を説明するための模式図である。
【図１５】変形例３に係る三次元情報再生装置の三次元情報再生方法において、試料加工の開始から三次元情報再生に至る工程を説明するためのフローチャートである。
【図１６】変形例４に係る三次元情報再生装置における、スパッタ粒子による電子ビームカラムの汚れを防止する装置構成を説明するための図である。
【図１７】変形例４に係る三次元情報再生装置の三次元情報再生方法において、試料加工の開始から三次元情報再生に至る工程を説明するためのフローチャートである。
【図１８】実施形態２に係る三次元情報再生システムの概要を説明するための図である。
【図１９Ａ】実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図である。
【図１９Ｂ】実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図である。
【図１９Ｃ】実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図である。
【図１９Ｄ】実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図である。
【図１９Ｅ】実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図である。
【図１９Ｆ】実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態、実施例、変形例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態、実施例、変形例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【０００９】
＜実施形態１＞
まず、実施形態１に係る三次元情報再生装置について図１を用いてその概略構成を説明する。
図１は実施形態１に係る三次元情報再生装置の概略外観図である。三次元情報再生装置１は、第１イオン源２、第２イオン源３、電子ビームカラム４、検出器５、試料室６、試料搬入出口７、電源８、計算処理機９、ディスプレイ１０などから構成される。第１イオン源２および第２イオン源３は試料を切削除去加工するイオンビームを発生する。電子ビームカラム４はイオンビームによる切削加工面を観察する電子ビームを発生する。検出器５は電子ビーム照射によって試料面から放出される二次信号を捉える。試料室６は対象試料が導入され、少なくともイオンビームや電子ビームが照射される際には真空状態である。試料搬入出口７は試料の試料室内への搬入時および搬出時に後述するステージ１７と共に出し入れする。電源８は第１イオン源２や第２イオン源３、電子ビームカラム４、検出器５等に電圧を印加する。計算処理機９は電源８やステージを制御するとともに、検出器５からの信号（画像情報や組成情報）を保存し、保存された画像情報や組成情報から三次元情報を再生する。ディスプレイ１０は制御条件や検出結果、三次元情報の再生像を表示する。三次元情報再生装置１は、全体で、卓上に設置して操作できる程度の大きさである。
【００１０】
試料室６内の概略構造について図２を用いて説明する。
図２は実施形態１に係る三次元情報再生装置の試料室およびその周辺の概略斜視図である。
第１イオン源２は第１イオンビーム１２を放出し、第２イオン源３は第２イオンビーム１３を放出する。第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３とは試料１１のほぼ同一領域を切削除去加工できるように第１イオン源２と第２イオン源３が配置されている。
電子ビームカラム４は集束した電子ビーム１４を試料１１の切削除去加工面に照射し、電子ビーム１４が照射された切削除去加工面の照射部から発生する画像情報や組成情報など二次情報を検出器５で収集する。
試料１１は第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３の一部を遮蔽するマスク１５に囲まれる。試料１１とマスク１５はステージホルダ１６に搭載され、試料搬入出口７から試料室６内のステージ１７に着脱される。
検出器５や試料１１、ステージ１７などは試料室６内にあり、試料室６は第１イオン源２や第イオン源３、電子ビームカラム４、検出器５の動作時には真空状態にある。試料室６内の真空排気系は公知技術で実現されるので図示および詳細説明は省略する。
計算処理機９は、イオンビーム電流量やイオンビーム照射時間、電子ビーム電流量、電子ビーム走査範囲などの諸条件、検出器５で得た情報信号、後述する試料位置微調整器２５の移動量、ステージ１７の位置などの情報を収集保存する。また、計算処理機９は検出器５で得た複数の情報信号を計算処理して再生する。さらに、計算処理機９は電子ビームカラム４内の電子ビーム源や第１イオンビーム源２、第２イオンビーム源３、電子ビーム１４、第１イオンビーム１２、第２イオンビーム１３などを制御させる指示を出す。
【００１１】
試料室内の各部の詳細について図２から図７を用いて説明する。
（１）イオン源、イオンビーム
第１イオン源２および第２イオン源３は、ペニング型イオン源やデュオプラズマトロン型イオン源など気体をイオン化するイオン源である。第１イオン源２および第２イオン源３のそれぞれから放出されるイオン種は、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）のうちのいずれか、もしくはこれらの混合ガスであり、典型的には純粋アルゴンや純粋キセノンを用いる。第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３で同じイオン種あっても良い。または、互いに質量差を違えたイオン種を選択して、例えば、第１イオンビーム１２がキセノンで第２イオンビーム１３が酸素を選択して、第１イオンビーム１２は専ら切削除去加工を行い、第２イオンビーム１３は第１イオンビーム１２の照射痕を清浄化することに専念するという使い方でも良い。第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３の加速電圧は、それぞれ０．１ｋＶから３０ｋＶの範囲で設定することができる。第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３は、それぞれ同じ加速電圧でも異なる加速電圧であってもよい。
【００１２】
図３は実施形態１に係る三次元情報再生装置の２本のイオンビームの照射位置と電子ビームの照射位置関係を説明するための図である。
第１イオンビーム１２の第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム１３の第２イオンビーム軸１９は同一の平面にあり、両軸は一致せず、試料表面で交差する。第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９の成す具体的な角度は３０°から１５０°の間であれば互いのイオン源が機械的に干渉することは無い。第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９の成す角度は３０°から１５０°の間に限定されるものではなく、片方のイオンビームが他方のイオン源を照射しない位置関係であればよい。なお、図２と図３では、代表的に第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９が直交関係にある場合を示している。すなわち、第１イオンビーム軸１８はＹ方向に延在し、第２イオンビーム軸１９はＸ方向に延在する。電子ビーム１４の電子ビーム軸２０は第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９が作る平面に略垂直の位置関係にある。略垂直とは９０度のほか数度傾いたものを含む。電子ビーム１４が照射される電子ビーム照射領域２１は第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３の交差領域の一部である。電子ビーム軸２０はＺ方向に延在する。図３では試料１１を代表的に平面状に記載しているが、試料１１は平面状に限ることはなく、不定形な立体でもよく、少なくとも第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３による加工面は平面状になる。
第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３のそれぞれは、試料１１への照射時には試料面上の一点に集束することはなく、また発散もしない、いわゆる平行ビームでビーム断面形状を維持しながら試料表面を切削除去しながら通過する。
第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３の断面２２、２３は、第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９が作る平面に略平行な長軸または長辺を有する長円または矩形である。略平行とは平行のほかに試料１１からはずれない程度に傾いたもの含む。断面２２、２３の形状は、次のいずれかまたはそれらの組合せで実現することができる。
（ａ）第１イオン源２および第２イオン源３のそれぞれのイオン放出部を長円状または矩形状にする。
（ｂ）第１イオン源２および第２イオン源３とマスク１５との間に長円または矩形形状のアパチャを設置する。
（ｃ）第１イオン源２および第２イオン源３とマスク１５との間に電極を配置して円形断面で放出したイオンビームを長円または矩形断面に変形する。
円形断面のイオンビームに比べて、マスクによって遮蔽される部分、および試料の除去加工に供せず、試料面から離れた位置を通過される部分のように無駄なビームを削減することができ、効率的な除去加工を実現することができる。
【００１３】
（２）電子源、電子ビーム
電子ビームカラム４は電子ビーム１４を発生する電子源、集束レンズ、ビーム偏向、スキャナ、絞りなどから構成される電子ビーム光学系（図示略）を内蔵する。電子ビーム１４は少なくとも第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３の交差領域に照射することができる。電子ビーム１４の照射によって試料１１から発生する二次電子を捉えた二次電子像を試料表面の注目部の位置合わせや試料面の画像取得などに用いる。また、電子ビーム１４の照射によって取得できる情報信号は二次電子や反射電子、蛍光Ｘ線などであり、それぞれ専用の検出器によって情報信号を検出することにより、イオンビームによる除去加工面の表面形態や元素を把握することができる。図２においては、検出器５は便宜上、代表して二次電子検出器のみを記載している。
電子ビーム１４は、試料表面の観察、加工面の情報取得が目的であるため、極力集束した細いビームであることが望ましく、電子ビーム１４の直径は例えば１ｎｍから１０ｎｍである。
【００１４】
電子ビーム照射による情報信号取得のタイミングは、次のいずれであってもよい。
（ａ）第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３のそれぞれの照射直後に逐一行う。
（ｂ）第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３を連続照射した後に行う。
（ｃ）複数回、第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３を連続照射した後に行う。
ただし、一旦、電子ビーム照射による情報取得のタイミングを決めると、一連の全計測が終了するまで電子ビーム１４の照射タイミングや照射領域、照射条件は、取得像の一様性の観点から同一でなければならない。
電子ビーム１４は加速電圧が０．１ｋＶから３０ｋＶの範囲で設定することができる。観察可能な倍率は５倍から１万倍程度である電子ビーム走査による二次電子像の分解能は最高で１ｎｍ程度である。観察領域はイオンビーム照射領域の一部であり、最大で１辺が１ｍｍオーダの領域に電子ビーム照射することができる。
電子ビーム照射によって取得する情報信号は、二次電子、反射電子、蛍光Ｘ線のうちの少なくともいずれかである。二次電子の情報信号や反射電子の情報信号からは試料１１の組成や結晶方位などを反映したコントラスト画像が得られる。また、蛍光Ｘ線の情報信号からは、イオンビーム照射による露出面の構成元素を反映した画像が得られるので、特定元素のみで画像を構成することができる。これら情報信号のいずれかでもよいし、いずれか複数でも良いし、全てでも良く、一定のイオンビーム照射による切削除去加工ごとの情報信号の取得の繰り返しを継続し、取得した信号を試料位置微調整量と共に、一旦、計算処理機９に保存する。
【００１５】
（３）マスク
マスク１５は、第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３の一部を遮り、残りを試料１１に向かわせ、試料表面を切削除去する役割をする。
試料１１とマスク１５の周辺構造について図４を用いて説明する。
図４は実施形態１に係る三次元情報再生装置のイオンビームを遮蔽するマスクを説明するための縦断面図である。試料１１は試料ホルダ２４に固着され、試料ホルダ２４は試料位置微調整器２５に載置されている。試料位置微調整器２５は、圧電素子等で作製され、ナノメートルレベルの微小移動が可能な機構であり、電子ビーム軸２０を一軸とする直交三軸方向に微動でき、最大微動範囲は１０ｍｍ、移動最小ピッチは１ｎｍである。この機構により、試料表面の第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３による切削除去加工領域の電子ビーム照射のたびに、切削厚さだけ試料を電子ビームカラム４に接近するように微動させることにより、加工面、つまり、電子ビーム照射面は常に一定で、電子ビーム照射ごとに電子ビーム１４の焦点合わせを行なう必要が無くなる。これにより、一連の加工時間が削減できる効果を有する。また、試料位置微調整器２５はステージホルダ１６に固定されており、円周微動機構（マスク微動機構、マスク位置調整器）２６とは独立して、円筒マスク内で電子ビーム軸２０を１軸とする直交３軸方向に微動できるため、マスク位置を固定した状態で試料１１の加工位置を移動することができる。
マスク１５は、本実施形態では円筒形状であり、試料１１はその中央付近に設置することができる。従来のイオンミリング装置では、イオンビームの一部を遮蔽するマスクは平板であるが、本実施形態は、２本のイオンビームを同じマスクで遮蔽することを考慮して円筒形状である。マスク１５は試料１１、試料ホルダ２４、試料位置微調整器２５とは接触せず、円周微動機構２６によって円周方向に微動できる。円周微動機構２６は圧電素子で形成され、ステージホルダ１６に固着されている。
試料１１は、加工時にはマスク上端面１５ａが試料１１の最上端面１１ａからｄだけ突き出るように配置される。ｄは例えば１ｎｍから１μｍ程度である。マスク１５の上端面１５ａは平滑に仕上げられている。マスク１５によって二方向からのイオンビームの一部を遮蔽すると共に、マスク１５を通過したイオンビームの下面（試料面に接する側）はダレが極めて小さいイオンビームとすることができる。第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３によって、試料１１をマスク上端面１５ａの高さまで平滑に切削除去加工することができる。
マスク１５の素材はダイヤモンド、グラファイト、グラッシーカーボン含む炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）のうちのいずれか、もしくは、これらのうちのいずれかを主成分とする混合物、合金、もしくは、これらの素材で形成された部材に、特にイオンビーム照射を受ける面にダイヤモンドライクカーボン膜をコーティングしたものが好適である。また、マスク１５は実質的にイオンビーム照射を受ける円筒の上部だけが上記素材でできていれば良く、実質的にイオンビームの照射を受けない部分は、ステンレスなど一般の金属材料で作製された連結部品２８を設けても良い。上記の素材で作製されたマスク１５は繋ぎ部に着脱可能とした構造であるため、マスク１５の消耗時に交換し易く、高価な素材を最小限の分量で済み経済的である。
マスク１５は円周微動が可能な円周微動機構２６の上に設置されており、長時間のイオンビーム照射によってマスク上端面１５ａが損耗した場合、必要に応じて、または定期的にマスク１５を円周方向に所定の角度だけ微動することで、２本のイオンビームに対して同時に平滑な上端面１５ａを提供することができ、平滑な上端面１５ａで試料１１を加工することができる。なお、１本のイオンビームのみを用いた場合でもマスク１５および円周微動機構２６を適用することができ、平滑な上端面を提供することができる。
【００１６】
（３−１）マスクの長寿命化
図５Ａは実施形態１に係る三次元情報再生装置におけるイオン照射痕（損耗痕）を説明するマスクの平面図である。図５Ｂは実施形態１に係る三次元情報再生装置におけるマスクの長寿命化を説明する平面図である。図５Ａおよび図５Ｂは、マスクを電子ビームカラム側から見た平面図である。図５Ａには第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３の長時間照射によってマスク１５（マスク上端面１５）に生じたイオン照射痕３３，３５が示されている。第１イオンビーム１２の照射方向が矢印３２、第２イオンビーム１３の照射方向が矢印３４で示され、第１イオンビーム１２によるイオン照射痕３３および第２イオンビーム１３によるイオン照射痕３５はマスク１５の片側に形成される。マスク１５を長期間使用するために、マスク１５を定期的に矢印３６の方向（反時計回り）に所定の角度だけ回転させ、イオン照射痕が無いマスク上端面１５ａでイオンビームの一部を遮断するようにする。図５Ｂは、マスク１５を例えば１０°回転させ、継続して第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３による照射を行い、さらに、定期間経過後にさらに反時計方向に１０°回転させ、継続して第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３による照射を行った後のマスク上端面１５ａを示している。図５Ｂの例は６回円周移動した後の図で、イオン照射痕３３ａ、３３ｂ、…、３３ｇ、３５ａ、３５ｂ、…、３５ｇが形成される。このように１０°ピッチの円周移動を１８回でマスクの全周を、試料室６内の真空を開放することなく継続使用できる。
１か所当たりイオンビーム累積照射可能時間を１０時間とすると１個のマスクで累積１８０時間の使用に耐える。なお、１本のイオンビームのみを用いた場合は２本のイオンビームを用いた場合に比べて１個のマスクで２倍の累積時間の使用に耐えることができる。勿論、照射するイオンビームの電流量、照射エネルギ、イオン種の質量、マスクの材質によって１か所の累積照射可能時間が異なるので、マスクの寿命例はこれに限らない。
このようなマスク形状によって、長期間交換せずに使用することができる。
【００１７】
（３−２）変形例１に係る三次元情報再生装置のマスク
マスク１５は、図４に示した形状に限られることはない。変形例１に係る三次元情報再生装置のマスク形状について図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。
図６Ａは変形例１に係る三次元情報再生装置のマスクと試料の縦断面図である。図６Ｂは図６Ａの空隙１５ｄのＸＸ断面を電子ビームカラム側から見た平面図である。変形例１に係る三次元情報再生装置のマスク１５Ａは同じ素材から作られた上部マスク１５ｂと下部マスク１５ｃと、これらを連結する連結ピン３８から構成されており、連結ピン３８があることによって上部マスク１５ｂと下部マスク１５ｃの間には第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３が通過する空隙１５ｄができる。空隙１５ｄの寸法は、例えば５０μｍ程度であり、試料面を加工するイオンビームの高さ（短辺）に相当する。下部マスク１５ｃの上端面は試料の加工仕上げ面に係わるため予め平滑に仕上げられている。
支持ピン３８は２本のイオンビームの通過を邪魔しない最低限の本数で構成され、図６Ｂの例では４本の場合が図示されている。
変形例１に係るマスクのマスク形状によって、試料１１に照射し、または試料面を通過するイオンビームは厚み方向に、さらに薄い長円または矩形断面形状にすることができる。イオンビームの断面形状をこのような形状にすることによる効果は別段落で説明する。
【００１８】
（３−３）変形例２に係る三次元情報再生装置のマスク
次に、変形例２に係る三次元情報再生装置のマスクについて図７を用いて説明する。
図７は変形例２に係る三次元情報再生装置のマスク周辺の斜視図である。図７はマスク周辺の形態を見易くするために、ステージ１７上に搭載された試料１１周辺部を抽出している。
変形例２に係る三次元情報再生装置１Ｂのマスク４０ａ、４０ｂは同じ形状の平板であり、マスクホルダ４１ａ、４１ｂに着脱可能で固定される。マスクホルダ４１ａ、４１ｂはそれぞれ圧電素子等で作製されたマスク微動機構（マスク位置調整器）４２ａ、４２ｂに搭載され、これらマスク微動機構４２ａ、４２ｂはステージホルダ１６に固定されている。マスク４０ａ、４０ｂはそれぞれ第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９に直交するように配置される。マスク微動機構４２ａ、４２ｂはそれぞれ独立して、それぞれ第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９に直交方向に１軸微動することができる。このように、マスク４０ａ、４０ｂはそれぞれ独立に第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９に直交方向に微動できるので、長時間のイオンビーム照射によって、マスク４０ａ、４０ｂの上端面が損傷した場合、第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３のそれぞれの累積照射電流に応じて、独立して、それぞれの第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９に直交方向に微動して新たな上端面を設定でき、新たな上端面で試料１１を加工することができる。マスク４０ａ、４０ｂの素材はマスク１５と同じである。なお、１本のイオンビームのみを用いた場合でもマスク４０ａ（４０ｂ）およびマスク微動機構４２ａ（４２ｂ）を適用することができ、平滑な上端面を提供することができる。
【００１９】
（４）ステージ
試料ステージ１７は試料１１やマスク１５と共に電子ビーム軸２０を一軸とする直交三軸方向移動と、電子ビーム軸２０を中心とする軸回転と、第１イオンビーム軸１８と第２イオンビーム軸１９が形成する平面に対して傾斜するような動作をすることができる。可動範囲は電子ビーム軸２０方向に１０ｍｍ、電子ビーム軸２０に垂直面内でＸＹ方向に±２０ｍｍ、微小移動ピッチ１μｍで移動できる。
【００２０】
（５）試料交換
図１に示すように、試料室６は試料１１やマスク１５を交換するための試料搬入出口７を有していて、試料搬入出口７にステージ１７を支える部材（図示略）が固定されていると共に、ステージ１７を移動させる信号を導入するコネクタ（図示略）等を有している。
【００２１】
（６）試料冷却手段
試料冷却手段（図示略）は、試料１１を冷却する。試料冷却手段は試料ホルダ２４と試料微動機構２５の間に設置することができ、例えば、ペルチエ素子を設置することで、金属製の試料ホルダ２４を介して熱伝導で試料１１をマイナス２０℃程度にまで冷却することができる。この試料冷却手段のため、水中の微粒子や微生物、単細胞生物を一旦凝固させた後にイオンビームによる切削除去加工することでこれらの試料の三次元情報を得ることができ、最終的にそれらの三次元再生像を形成することができる。
【００２２】
実施形態１、変形例１および変形例２で示した三次元情報再生装置を用いた三次元情報再生方法について説明する。なお、第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３の２つのイオンビームを使用する場合について説明するが、第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３のいずれか一方のみを使用するようにしてもよい。
（１）基本フロー
図８は三次元情報再生方法の基本工程を説明するためフローチャートである。
対象試料を三次元情報再生装置１内に設置して、加工位置、加工条件（加工回数、加工寸法）を定める加工条件設定のステップＳ５０の後、試料移動のステップＳ１００、第１イオンビーム照射のステップＳ２００、情報信号取得のステップＳ３００、試料移動のステップＳ４００、第２イオンビーム照射のステップＳ５００、情報信号取得のステップＳ６００を経て、事前に設定した加工条件に達したかを判定するステップＳ７００を行なう。加工条件を満足していなければステップＳ１００に戻り、ステップＳ１００からステップＳ７００までのステップを繰り返す。満足すれば次の三次元情報再生のステップＳ８００に移り、得られた複数の情報信号から三次元情報に再生してディスプレイ１０に表示する。
このようにして一連のフローは終了する。ここで、ステップＳ３００、Ｓ６００は、取得した情報信号データと、その情報信号を取得する直前の試料位置微調整量を一対のデータとして計算処理機９に記憶する工程も含んでいる。これが基本のフローであるが、ステップＳ７００で加工条件を満足していると判定した後は、必ずしもステップＳ８００を実行する必要はなく、ステップＳ８００を省いて一連のフローを終了としてもよい。
試料表面の切削除去加工（ステップＳ２００，ステップＳ５００）に当たっては、第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３を交互に照射することが基本である。もし、第１イオンビーム１２のみの照射で加工し続けると、加工面に発生する第１イオンビーム軸１８に沿った加工縞が発生し、顕著になり、ついには試料１１には本来、試料内に存在しない人工的な形状（アーティファクト）を形成して、三次元再生像から誤った解釈をする危険性が高くなる。このため、第１イオンビーム１２とは異なった方向から第２イオンビーム１３を照射することで、第１イオンビーム１２で発生する加工縞を第２イオンビーム１３で除去する役割をする。また、第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３は同時に照射せず、交互に照射する。
【００２３】
以下、各ステップについて説明する。
まず、作業フローを開始する前に、試料１１は、予め試料室６外で試料１１の最上端とマスク１５の最上端が同一面になるようセットしておく。
ステップＳ５０は、電子ビーム軸２０方向の加工寸法、つまり試料１１の累積移動量、もしくは、イオンビーム照射回数を設定する工程（加工条件設定工程）である。これは、最終的に得られる三次元再生像の１軸が決まる。ちなみに、残りの２軸は電子ビーム１４の照射（走査）範囲で決まる。このようにして再生したい三次元の大きさが決定される。ステップＳ５０では、１回の試料移動ピッチ量（電子ビーム軸２０方向でマスク１５の端面からの露出量に相当）も指定する。従って、電子ビーム軸２０方向の加工寸法を設定すれば、移動ピッチ量から自動的に加工回数が決まり、加工回数を決定すれば加工寸法が自動的にきまるので、電子ビーム軸２０方向の全加工量または加工回数または移動ピッチ量のうちの何れか２つを設定すれば良い。
ステップＳ１００は、試料位置微調整機構２５を用いて電子ビーム軸２０方向に事前に設定した移動量だけ試料１１を移動させる工程（試料移動工程）であり、ステップＳ１００でイオンビームによって切削除去すべき試料１１が露出する。移動量は、例えば１ｎｍから１μｍのうちのいずれかに設定され、全ての加工が終了するまで移動量は同じである。移動量が小さいほど、最終的な三次元再生像の電子ビーム軸２０方向の分解能が高く、移動量が大きいと低い。逆に、所要の加工寸法に対しては、移動量が小さいほど加工回数が多くなり、所要時間が長くなる。
ステップＳ２００は、第１イオンビーム１２がマスク１５を用いて試料１１に照射される工程（第１イオンビーム照射工程）ある。第１イオンビーム１２の照射エネルギ、イオンビーム電流、照射時間などの照射条件は予め設定されている。
ステップＳ３００は、ステップＳ２００によって露出した試料１１の加工面の情報信号を取得する工程（情報信号取得工程）である。情報信号の典型例は二次電子である。加工された試料表面は平坦であるが、加工面を構成する素材の元素、結晶方向などによって二次電子コントラストが生じる。この二次電子画像を保存する。ステップＳ３００は上記情報信号、直前のステップＳ２００の通算回数と共に計算処理機９に保存する工程も含まれる。
ステップＳ４００は、ステップＳ１００と同じ情報信号取得工程である。
ステップＳ５００は、第２イオンビーム１３を、マスク１５を用いて試料１１に照射する工程（第２イオンビーム照射工程）である。第２イオンビーム１３の照射エネルギ、イオンビーム電流、照射時間などの照射条件は予め設定されていて、必ずしも第１イオンビーム１２と全く同じ条件である必要はない。
ステップＳ６００は、ステップＳ３００と同じ領域を同条件で情報信号を取得する工程（情報信号取得工程）である。
ステップＳ７００は、所定の加工量の加工が実施されたか否かを判定する工程（加工終了判定工程）であり、実施完了していれば次のステップＳ８００に移行し、未完了ならステップＳ１００に戻る。
ステップＳ８００は、ステップＳ３００、Ｓ６００で得た複数の情報信号を計算処理して三次元情報の再生像をディスプレイ１０に表示する工程（三次元情報再生工程）である。表示領域、表示する視角はその都度、ユーザが設定できる。
【００２４】
上述のフローで得た複数枚の画像から三次元像を再生することを図９Ａおよび図９Ｂを用いて説明する。
図９Ａは三次元情報再生装置で得られた画像情報を説明するための概念図である。図９Ｂは図９Ａの画像情報から再生した三次元像を説明するための概念図である。
図９Ａに示すように、例えば配線基板を試料として加工面のＳＥＭ画像を取得し、複数の画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、…Ｐｎ（ｎ：自然数）を、概念的に試料微動量（ｄ）で積み重ねる。画像Ｐ１は電子ビーム照射による二次電子像であり、白色部４３と暗色部４４のコントラストで形成されている。画像Ｐ１を得た試料面からｄだけイオンビームによって切削除去した加工面の画像が画像Ｐ２であり、画像Ｐ１と同様の画像が得られている。以下、多数回繰り返し、画像Ｐｎまで取得する。
図９Ｂに示すように、ｎ枚の画像から三次元像を再生し、画像Ｐ１、Ｐ２で見られた暗色部４４を三次元像には表示せず、白色部４３のみを連結して画像化している。図９Ｂにおける立体の平面（ｘｙ）は電子ビーム照射領域２１に相当し、高さ（ｚ）は１回の試料切削量に画像取得回数を乗じた量に相当する。再生した三次元再生像４５から三個の直方体に見える配線４６、４７、４８とこれらを垂直方向に連結する円柱状の連結部４９、５０から構成されていることが判る。このように、ある加工面（例えば画像Ｐ１）のみを観察像とすると試料内部の三次元構造が把握できないが、多数枚の画像から三次元像を再生することで三次元構造を把握することができる。しかも、ＦＩＢを使った方法では、高々数１０μｍ立方程度の領域の三次元像しか得られないが、本実施形態の方法によると数１０μｍより大きい（１００μｍのオーダから１ｍｍのオーダ程度）のＦＩＢでは得られない領域の三次元像を得ることができる。
【００２５】
（２）加工時に三次元像再生するフロー
図８に示したフローでは、一連の加工の終了は、予め設定した加工回数または加工寸法が判定基準である。加工回数や加工寸法を予め設定しても、本当に見たい／知りたい情報が再生された三次元像からずれた位置に存在していたとすると、一旦加工を終了した加工部に対して加工を再開せねばならない。このようにして得た三次元情報は、一度加工を停止した前後の２種のデータ群となり、それらデータが連結できたとしても、不自然な連結となるリスクが高いため、加工回数や加工寸法に頼らずに加工終了判定できる方法が望まれる。
上記の要望を実現する作業工程について図１０を用いて説明する。
図１０は三次元情報再生方法において、加工時に三次元再生像を表示する工程を説明するためのフローチャートである。
図１０に示すフローでは、予め加工回数／加工寸法を設定するステップＳ５０、所定回数／所定寸法に達したかを判定するステップＳ７００は無く、イオンビーム加工の度に三次元像を再生し、ディスプレイ１０に表示する。ステップＳ１００からステップＳ６００は図８の基本フローと同じ工程である。ステップＳ６００の直後に三次元情報再生させるステップＳ８００を実施し、ディスプレイ１０に表示された三次元再生像を見て、操作者がその三次元像は満足する領域を再生したものかを判定する（三次元像判定）ステップＳ９００を続ける。満足であれば一連の加工は終了し、不満足であればステップＳ１００に戻って、加工を再度施す。ステップＳ９００で操作者が三次元像は満足する領域を再生したものであるとの判定を下すまで、ステップＳ１００からステップＳ９００を繰り返す。このような繰り返し加工において、操作者は加工のたびに逐一更新表示される三元再生像を見ながら、予め想定していた加工回数以内であっても、満足できる三次元情報が得られれば一連の加工を停止し、逆に、満足する情報が表示できてなければ加工を停止することなく継続する。加工をしながら三次元再生像が得られるため、操作者の判断で加工の継続、停止が随時可能である。また、最初の数枚の画像から所望の加工領域ではないことが明らかになれば、早々に連続加工が中止でき、時間的、経済的メリットがある。
なお、加工の初期段階では厚みのない二次元的画像に過ぎないので、或る加工回数後から三次元再生像の逐次表示のフローに入るような工程に組替えても問題はない。
【００２６】
（３）再生画像を鮮明化する加工フロー
三次元情報再生方法は図８の基本フローに限ることはない。再生画像を鮮明化する加工工程について図１１を用いて説明する。
図１１は三次元情報再生方法において、加工面を鮮明に加工するための工程を説明するためのフローチャートである。
第１イオンビーム照射（ステップＳ２００）と第２イオンビーム照射（ステップＳ５００）を連続して行なった後に、情報信号取得（ステップＳ６００）を行なう。
イオンビーム照射によって試料表面を切削除去加工すると加工面には加工痕が生じる。この加工痕は、イオンビーム衝撃によって加工表面に発生する微細な凹凸や、表面原子のミキシングによるもので、加工面の走査電子顕微鏡像はコントラストの低い像となる。
ステップＳ５００は、ステップＳ３００で試料表面に生じた加工痕を、低エネルギの第２イオンビーム１３で除去して、鮮明な加工面を得るフローに該当する。図１１に示すフローにより、鮮明な再生画像を得ることができる。勿論、図８の基本フローにおける、ステップＳ２００直後の情報信号取得（ステップＳ３００）を削除することで全行程の時間短縮する効果も有する。
【００２７】
（４）変形例３に係る三次元情報再生装置の終点検出を用いた加工フロー
図８の基本フローでは、第１イオンビーム照射（ステップＳ２００）、第２イオンビーム照射（ステップＳ５００）は、予めの検討で、所定の加工領域を加工し終える時間を計測しておき、ステップＳ２００、Ｓ５００の終了を判定していた。図８の基本フローでは、同じ厚さ、同じ面積を切削除去する場合でも、試料を構成する素材の分布、空洞などの存在によって加工終了時間に差が出る場合がある。このため、一回の切削除去加工が完了していても無駄にイオンビーム照射を継続したり、一回の切削除去加工が完了していなくてもイオンビーム照射を停止して画像を取得する手順を繰り返すことで最後に得た三次元再生像に歪みが生じたりするなどの問題を生じる場合がある。
【００２８】
そこで、一回の切削加工終了をその都度、正確に把握できる装置構成とする。三次元情報再生装置の加工終点を検知するための装置構成および検知方法について図１２から図１５を用いて説明する。
図１２は変形例３に係る三次元情報再生装置の加工終点を検知するための装置構成を説明するための断面図である。変形例３に係る三次元情報再生装置１Ｃは、イオンビーム照射と電子ビーム照射による情報信号取得を自動で連続的に行える機能を搭載する。
イオンビーム照射と電子ビーム照射による情報信号取得を自動で連続的に行なうためには、イオンビーム照射によって試料面の除去加工が終了したことを検知することが重要である。予め試料面の除去加工が終了する時間を求めておき、照射時間管理で一定の照射時間毎に、照射を停止して電子ビーム照射を行っても良いが、イオンビーム電流が変動すると一定時間の照射であっても、加工量が変動する危険性がある。
そこで、次の二種のイオンビーム電流を検出する。
（ａ）通過イオンビーム電流
まず、試料面上を通過し、試料の加工に供しないイオンビームの電流を検出する通過イオン電流検出器２９をイオンビーム軸上に設置する。第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３のいずれに対しても設置する。なお、第１イオンビーム１２および第２イオンビーム１３のいずれか一方のみしか使用しない場合は、使う通過イオン電流検出器からのみを計算機９に取り込むようにすればよい。通過イオン電流検出器２９はファラデーカップ形状で、通過イオン電流検出器２９に流入したイオンビーム電流を電流計３０に導入することでイオンビーム電流を正確に計測できる。なお、第１イオンビーム１２はマスク１５によって一部が遮断されて断面高さが小さくなって第１イオンビーム１２ａになり、試料１１一部が遮断されて断面高さがさらに小さくなって第１イオンビーム１２ｂとなり、通過イオン電流検出器２９に流入する。試料１１の切削除去加工が完了すれば第１イオンビーム１２ｂの断面高さは第１イオンビーム１２ａの断面高さと同じになる。第２イオンビーム１３も第１イオンビーム１２と同様になる。
図１３Ａは変形例３に係る三次元情報再生装置の加工終点を検知する方法について説明するための電流の時間変化を示すグラフである。図１３Ａは通過イオン電流の経時変化を説明するための模式図であり、図１３Ｂは試料流入イオン電流の経時変化を説明するための模式図である。図１３Ａおよび図１３Ｂのグラフの横軸は時間、縦軸は電流を示している。
図１３Ａに示すように、試料１１へのイオンビーム照射の開始直後は、イオンビームの一部が試料１１で遮られ、初期に通過イオン電流検出器２９で検出されるイオンビーム電流は少ないが、試料１１の切削除去加工が完了すれば電流値は増大する。その増大点を検知することで除去加工完了時点を認識できる。
（ｂ）試料流入イオンビーム電流
もうひとつの検出電流は、イオンビーム照射中、試料に流入する試料流入イオンビーム電流である。図１３Ｂに示すように、イオンビーム照射中に試料が切削除去されていると、照射イオンのうちの一部が試料１１から導電性の試料ホルダ２４に至る。試料ホルダ２４に導線３１を設け、電流計３０と連結することで、試料流入イオンビーム電流を計測することができる。試料ホルダ２４は試料流入イオン電流検出器の働きを行う。試料へのイオンビーム照射の開始直後は、イオンビームの一部は試料に流入して計測されるイオン電流は多く、試料の除去加工が完了すれば、イオンビームは試料面を通過して、試料内に流入する電流値は低下する。この低下するタイミングを検知することで加工終了時を判断することができる。
これら通過イオンビーム電流と試料流入イオンビーム電流の変化のいずれか、若しくは、その両方を検知することで、イオンビーム照射の停止のタイミングが明らかとなり、後述するシールド５１の待避、電子ビーム照射のステップを計算処理機９に記憶させ、これらを自動動作することができる。次に、電子ビーム照射によって情報信号の取得後、シールド５１の設置、第１イオンビーム１２の照射、第１イオンビーム１２による加工終了の検知、第２イオンビーム１３の照射、第２イオンビーム１３による加工終了の検知を連続したフローとして自動動作することができる。
【００２９】
ここで、自動動作のためには、通過イオン電流の変化をより感度良く求めることが重要である。以下、実施形態１に係る三次元情報再生装置（図４）と変形例１に係る三次元情報再生装置（図６）に示したマスク形態の違いによって通過イオン電流の検出感度が異なることを図１４Ａから図１４Ｃを用いて説明する。
図１４Ａは実施形態１に係る三次元情報再生装置のマスク形態による通過イオンビーム電流の変化を説明するための縦断面図である。図１４Ｂは変形例１に係る三次元情報再生装置のマスク形態による通過イオンビーム電流の変化を説明するための縦断面図である。図１４Ｃは図１４Ａのマスク形態および図１４Ｂのマスク形態それぞれの加工終点の検知感度を説明するための模式図である。
図１４Ａは、イオンビームが図４のマスク１５を用いて試料１１を加工している様子が示され、図１４Ｂは、図６のマスク１５Ａを用いた場合が示されている。マスク１５に照射される前の第１イオンビーム１２のビーム形状は、マスク１５（図１４Ａ）とマスク１５Ａ（図１４Ｂ）とで同じで、試料１１を切削除去加工するのに寄与するイオンビーム量（イオン電流）も同じであるが、マスク１５を通過した第１イオンビーム１２ａとマスク１５Ａを通過した第１イオンビーム１２ａ’とはマスク形状によって異なる。つまり、マスク１５（図１４Ａ）に比べてマスク１５Ａ（図１４Ｂ）では上部マスク１５ｂのために、イオンビームが試料に達する前に遮断される量は多く、試料の加工に寄与せず試料面上を通過する通過第１イオンビーム１２ｂ’の量（通過イオン電流）は第１イオンビーム１２ｂの量よりも少ない。第２イオンビーム１３を用いた場合は第１イオンビーム１２と同様になる。
図１４Ｃは、図１４Ａ、図１４Ｂについて、図１２記載の通過イオン電流検出器２９で検出した通過イオン電流の時間変化チャートであり、チャート５０ａはマスク１５（図１４Ａ）での電流変化、チャート５０ｂがマスク１５Ａ（図１４Ｂ）での電流変化である。
全体の傾向として、チャート５０ａ、５０ｂともに、試料加工中（加工し終える時刻Ｔ１以前）の通過イオン電流値（Ｉａ、Ｉｂ）は一定であるが、Ｉｂは、マスク１５Ａ（図１４Ｂ）では上部マスク１５ｂによって通過イオンが遮断されるため、Ｉａに比べて低位にある。加工し終える時刻Ｔ１以降は通過イオン電流が増加する。この通過イオン電流の増加量をそれぞれΔａ、Δｂとすると、Δａ、Δｂ共に同じであるが、チャート５０ａの増加率（Δａ／Ｉａ）とチャート５０ｂの増加率（Δｂ／Ｉｂ）を比較すると、ＩｂがＩａより低位であるため増加率（Δｂ／Ｉｂ）の方が増加率（Δａ／Ｉａ）より相対的に大きくなる。つまり、マスク１５Ａ（図１４Ｂ）の方が時刻Ｔ１を感度良く捉えることができる、と言える。
【００３０】
このような加工終点検知機能を考慮した加工工程について図１５を用いて説明する。
図１５は変形例３に係る三次元情報再生装置の三次元情報再生方法において、試料加工の開始から三次元情報再生に至る工程を説明するためのフローチャートである。
図１５に示すように、ステップＳ２００、ステップＳ５００に、それぞれイオンビーム照射終了判定（ステップＳ２５０，Ｓ５５０）が付加され、所定の加工が未完了であればイオンビーム照射を継続し、完了したと判定されれば、それぞれ次のステップに進む。
ステップＳ２５０，Ｓ５５０は、図１２で説明した通過イオンビーム電流、試料流入イオンビーム電流のうちの少なくともいずれかを検出し、その変化から判定を下すが、通過イオンビーム電流の検出については通過イオン電流検出器２９を用いることで、信頼性高く、照射終了が判定できる。
【００３１】
（５）変形例４のシールドを考慮した加工フロー
イオンビームを試料に照射すると、試料を構成する原子がイオンビームによってスパッタされ、四方に散乱される。スパッタされた粒子が検出器や電子ビームの光学系に付着すると、検出感度の低下や電子ビーム性能に悪影響をもたらす。これを防止するための装置構成について図１６を用いて説明する。
図１６は変形例４に係る三次元情報再生装置における、スパッタ粒子による電子ビームカラムの汚れを防止する装置構成を説明するための斜視図である。
変形例４に係る三次元情報再生装置は、イオンビーム照射時には、試料１１と電子ビームカラム４の間に、可動式のシールド５１を配置する。シールド５１はシールド駆動機構５２によって移動でき、イオンビームの照射直前にシールド５１を所定位置に出し、電子ビーム照射時にシールド５１を待避位置に移動させるようにイオンビームと電子ビーム照射タイミングに合わせてシールド駆動機構５２を連動できる。これにより、二次情報の検出器５や電子ビームカラム４へのスパッタされた二次粒子による汚れを防止でき、長期間に渡って信頼性ある二次情報を取得することができる。変形例４に係る三次元情報再生装置は可動式のシールド５１およびシールド駆動機構５２を除き、実施形態１に係る三次元情報再生装置と同じである。
【００３２】
三次元情報再生装置に、イオンビーム照射によるスパッタ粒子の拡散を防ぐシールドが搭載されている場合の工程について図１７を用いて説明する。
図１７は変形例４に係る三次元情報再生装置の三次元情報再生方法において、試料加工の開始から三次元情報再生に至る工程を説明するためのフローチャートである。
図８の基本フローに対して、図１７に示すように、第１イオンビーム照射（ステップＳ２００）および第２イオンビーム照射（ステップＳ５００）のそれぞれ直前にシールド設置（ステップＳ１３０、Ｓ４３０）を、情報信号取得（ステップＳ３００、Ｓ６００）のそれぞれ直前にシールド開放（ステップＳ２８０、Ｓ５８０）を付加する。これによって、シールドの設置と開放を第１イオンビーム照射（ステップＳ２００）および第２イオンビーム照射（ステップＳ５００）と情報信号取得（ステップＳ３００、Ｓ６００）のタイミングを合わせて自動化できると共に、検出器や電子ビームカラムへの二次粒子の付着が軽減され、装置を長期信頼性高く使用することができる。
【実施例１】
【００３３】
実施形態１に係る三次元情報再生装置を用いた試料の三次元情報取得の第1の実施例（実施例１）について図２を用いて説明する。
本実施例のマスク１５は外径２０ｍｍ、内径１８ｍｍ、肉厚１ｍｍ、高さ５ｍｍの円筒状で、導電性のＳｉＣ（炭化シリコン）で作製されている。
第１イオンビーム１２、第２イオンビーム１３共に、キセノンイオンから成り、ビーム幅（長辺）は約１ｍｍ、ビーム厚さ（短辺）は約１００μｍの略矩形の断面形状を有する。第１イオンビーム１２と第２イオンビーム１３とは試料上面で直交する位置関係にある。
ここで、例えば一辺６００μｍの立方体領域の三次元画像情報を得る場合の、加工時間の試算を行う。
マスクの１か所にイオンビームを累積的に照射することでマスク端部角が欠け始め、長時間のイオンビーム照射によってマスク上端面高さが下がり始める。マスク上端面高さを常に一定に維持することが、加工ピッチ（試料高さの微調整量）を一定にして三次元情報を正しく再生するうえで重要であるので、マスク上端面高さが下がり始めるまでの時間をマスクの一か所の寿命として、マスク上端面を新たな面に変更しなければならない。このマスク位置の変更までの時間を「マスク一か所の寿命」すると、事前の検討からこのマスク材では２０時間であった。
第１イオンビーム１２の照射後、２次電子（ＳＥＭ）画像情報（約６００μｍ平方の領域）を取得し、その直後に、試料１１の高さを０.５μｍ（５００ｎｍ）上昇させ、次に、第２イオンビーム１３を照射し、同じ領域、寸法の２次電子画像情報を取得後に、試料１１の高さを０.５μｍ上昇させる。これを１サイクルとして、以下、これを繰り返す。この１サイクルで試料は１μｍ上昇し、ＳＥＭ画像が２枚取得できる。１サイクルに要する時間は２分であった。試料の電子ビーム軸方向の寸法が６００μｍであるので、上記の繰り返し作業が６００サイクル必要となる。１サイクルに２分を要するので、合計１２００分、つまり２０時間を要して１２００枚のＳＥＭ画像を取得することになると試算される。
このようにして、１日以内に６００μｍ立方の領域の三次元画像情報が取得でき、この三次元画像情報を基に、この領域の三次元像を再生することが可能となる。例えば、この６００μｍ立方の領域内に、注目する形態があれば、その形態のみを抽出してディスプレイ１０に表示できる。取得したデータが三次元情報であるので、ディスプレイ１０に表示した注目する形態は、上下左右、視点を変えての表示も可能であり、また、縦横問わず、所望の断面での形態の表示も可能である。
上記の試算では累積作業時間が２０時間であったが、１サイクル中に第１イオンビーム１２、第２イオンビーム１３を照射しているため、1本のイオンビームによるマスク１か所への累積照射時間は、ＳＥＭ画像取得時間を無視して１０時間であり、マスク１か所の寿命に達していないため、マスクの移動させることなく、さらに作業サイクルを継続して深さ方向に多くの領域の画像が得られることが判る。
【００３４】
三次元再生像の深さ方向の分解能を高めるには、試料位置微調整量を小さくすれば良く、例えば、０.１μｍ（１００ｎｍ）とすることで、上記試算例より深さ方向の分解能は５倍良くなる。しかし、上記例と同じ領域（深さ６００μｍ）の情報を得るためには、作業サイクルが増える。単純計算では６００μｍの深さを３０００サイクルで６０００枚のＳＥＭ画像が得られる。１サイクル当たりの加工時間は、試料位置微調整量が小さくなった分、イオンビームによる切削加工量が少なくなるため加工時間が短縮され、１サイクル３０秒とすると、１５００分（２５時間）、約１日で高分解能の情報が取得できる。但し、この場合、マスク１か所に照射される累積イオンビーム照射時間は１２．５時間で、マスク１か所の寿命の２０時間以内であるため、この場合もマスクの新たな端面に移動させる必要はない。
ちなみに、図５Ａのように円筒状のマスク１５を、累積２０時間毎に１０°ずつ回転微動させてイオンビーム照射を継続することで、マスク全周で１８か所の新たな端面を設定することができるので、累積約３６０時間のイオンビーム照射させることが可能となる。また、マスク全周に照射して、新たな端面が無くなったとしても、マスク１５を真空試料室６から取り出して容易に交換できる。
【００３５】
従来のイオンミリング装置では、目的箇所の断面を露出させるためにマスク端面の正確な位置合わせが重要で、位置合わせ精度を高めるために光学顕微鏡や電子顕微鏡が用いる場合もある。しかし、本実施形態に係る三次元情報再生装置は、広い領域の３次元的情報を得て、必要であれば特定位置の断面形状を選択して可視化できるため、目的箇所が切削体積内に含まれればよく、従来のイオンミリング装置ほどマスクの位置合わせに高い精度を求める必要はない。また、本実施形態に係る三次元情報再生装置は、一旦、三次元情報が取得できれば、特定断面ばかりでなく、特定平面の形状、特定立体物の異なる方向からの観察なども可能になる。
さらに、本実施形態に係る三次元情報再生装置は、ＦＩＢを用いて得た三次元情報に比べて広い領域の三次元情報であるため、観察対象となる立体物も数１０μｍより大きい（例えば１００μｍオーダから１ｍｍオーダの）対象物の観察も可能となる。例えば全長が１００μｍオーダから１ｍｍオーダ程度の微細物体そのものや、試料内部に含まれる微細物の三次元再生表示することができる。また、例えば微粒子や微生物の内部構造、生体物に含まれる注目細胞の三次元形状、岩石中に含まれる注目鉱物の三次元形状や油滴の三次元分布など、三次元表示することで、これまでの外観観察や一箇所の断面のみの情報だけでは得られなかった詳細構造が得られ、観察者に理解し易くなると共に、新たな発見につながる利点がある。
【００３６】
＜実施形態２＞
三次元情報再生装置は、実施形態１のように再生情報をディスプレイ上に表示するだけではなく、三次元の物体として再生することも可能である。実施形態２について図１８を用いて説明する。
図１８は実施形態２に係る三次元情報再生システムの概要を説明するための図である。実施形態２に係る三次元情報再生システム５５は、対象物体の三次元情報を取得する三次元情報取得装置５６と、三次元物体を再生する三次元像再生装置から構成される。三次元像再生装置の例として集束イオンビーム装置５７と３Ｄプリンター５８がある。
三次元情報取得装置５６は、図１に示した三次元情報再生装置１と基本的に同じであるが、三次元情報再生装置１では三次元像をディスプレイ１０に表示できるが、三次元物体は再生できず、専ら三次元情報を得る装置であることから、本実施形態では三次元情報取得装置５６と呼ぶ。三次元情報取得装置５６には、イオンビームと電子ビームの制御、取得情報の取得、送受信を行なう計算処理機６０を有する。
三次元像再生装置である集束イオンビーム装置５７は、集束イオンビーム装置５７の制御、情報の送受信などを行なう計算処理機６１などから構成される。また、３Ｄプリンター５８は、この３Ｄプリンター５８の制御、情報の送受信などを行なう計算処理機６２などから構成される。計算処理機６０，６１、６２の間は少なくとも有線または無線で三次元情報を送受信することができる。
集束イオンビーム装置５７は、計算処理機６１の他に、集束イオンビーム６３を形成するイオンビームカラム６４と、デポジション用のガスを供給するガスインジェクタ６５と、再生物体６６を載置して移動するステージ６７と、を有している。集束イオンビーム装置５７は、再生物体６６を詳細に観察するための走査電子顕微鏡カラム６８と二次電子検出器６９とを搭載していると好ましい。
集束イオンビーム装置５７では、ガスインジェクタ６５からガスをステージ６７上に照射しつつ計算処理機６１で受信した三次元情報を基に集束イオンビーム６３を走査すると、集束イオンビーム走査部分にガス成分が堆積する。照射するガスが金や銀、タングステン、炭素等を含む有機ガスならば金、銀、タングステン、炭素等が堆積して、それらからなる再生物体を作製することができる。ここで、集束イオンビーム６３の走査範囲の設定により、１００μｍオーダから１ｍｍオーダ程度の対象物を数μｍ程度に縮小して三次元物体を再生することができる。また、元の対象物体が数１０μｍ程度であれば、等倍で再生することができる。
また、３Ｄプリンター５８は、計算処理機６２の他に、例えば、速乾性樹脂の液滴を照射するノズル７０、三次元情報を基にノズルを三軸方向に移動するノズル駆動部７１、再生物体を載置するステージ７５などから構成される。計算処理機６２で受信した三次元情報を基に、ノズル駆動部７１とノズル７０からの液滴照射を制御することにより、微小な樹脂を積み重ね、ついには、１００μｍオーダから１ｍｍオーダ程度の対象物を、実物大もしくは数１０ｍｍから数１０ｃｍ程度にまで拡大した三次元の再生物体７２を作製することができる。
なお、図１８の三次元情報再生システム５５においては、三次元情報再生装置１を有する三次元情報取得者（送信側という）と集束イオンビーム装置５７または３Ｄプリンター５８を有する三次元物体再生者（受信側という）の関係は、1か所の送信側と１か所の受信側に限ることはなく、１か所の送信側から複数の受信側に対して同一データを送信し、複数の受信側が同じ物体を三次元再生する関係でもよい。また、受信側が予め三次元再生したいと望む物体を送信者側に渡して三次元情報化を依頼して、三次元データを受信側に送信してもらう関係でも良い。さらには、送信側が複数の異なった物体に関するデータを保有しており、受信側がこれら複数のデータの中から所望の物体のデータを選択し、送信側に送信要請し、送信側がその要請に応じて対応する三次元データを受信側に送信する関係であっても良い。このような関係の場合、受信側から送信側に対して、その三次元データ化の作業量、三次元データの価値に応じた対価を支払う関係を設定しても良い。この時、受信側が受信データを他の受信者に無断で転送させないために、受信側が一旦三次元像を再生したと同時に、送信データが自動的に破棄されるようにしておけば三次元データの意図しない拡散を防止することができる。このように、集束イオンビーム装置または３Ｄプリンターのみを有するユーザであっても、１ｍｍオーダ以下の微小物体を等倍、縮小、拡大した３Ｄ物体像を容易に再生することできる。また、集束イオンビーム装置による再生物体に対して、その場でその集束イオンビームを用いて、さらに微細部の加工を追加してもよい。
勿論、集束イオンビーム装置や３Ｄプリンターを保有しない依頼者に対しては、送信側は３Ｄデータを提供せずに、依頼者が希望する三次元物体を再生して、再生物体を依頼者に提供する関係を構築しても良い。
このような三次元情報再生システム５５は、あたかも三次元物体を遠く離れた複数の地点に送る三次元ファクシミリのように解釈することができる。通常のファクシミリの場合、原稿の紙面は発送側に残り、原稿の紙面情報が受信側で再生されることを考慮すると、本実施形態の場合、送信側に物体の原型が残らず、受信側で物体を再生できることから、三次元物体送信ということもできる。また、取得した三次元情報から同じ物体を三次元で複数個再生できる三次元コピー機のようにもいうことができる。しかも、対象物の外観からは見えない内部構造を把握することができる。再生装置として別装置である集束イオンビームや３Ｄプリンターを用いることで、元の物体の等倍、縮小、拡大された三次元像を再生することができる。異種の三次元情報を統合することで、統合した物体を再生することも、受信側で再生不要な一部を削除して残りを再生することもできる。
【実施例２】
【００３７】
次に、三次元情報再生システムを用いた第２の実施例（実施例２）について図１９Ａから図１９Ｆを用いて説明する。
図１９Ａから図１９Ｆは実施例２に係る三次元情報再生システムを用いた三次元物体の再生を説明するための図であり、図１９Ａは対象試料の鳥瞰図、図１９Ｂは三次元情報の概念図、図１９Ｃは三次元情報から再生した縦断面の形状図、図１９Ｄは三次元情報から再生した縦半断面の鳥瞰図、図１９Ｅは三次元情報から再生した縦断面の元素分布図、図１９Ｆは三次元情報から再生した中央部のみを抽出した元素の三次元鳥瞰図である。
【００３８】
例えば、高さ８００μｍ、直径４００μｍの円柱状の試料８１がある。試料８１の外形のみを光学顕微鏡や電子顕微鏡の二次電子情報だけでトレースした三次元情報では図１９Ａのように単なる円柱にしか見えない。しかし、本実施形態による三次元情報再生装置を用いて試料８１の横断面を多数回、イオンビーム切削除去加工と断面の二次電子像の取得を試料全体について繰り返すことによって、試料内部情報が把握できる三次元情報が取得できる。図１９Ｂは、イオンビームによる切削除去加工面ごとに取得した画像列の概念図であり、切断位置によって断面の構造が異なることが判る。断面８４ａでは一様な円形断面８２であるが、断面８４ｂでは円形断面８２の中央が空洞８３である形状である。さらに、断面８４ｃでは断面８４ａ同様に一様な円形断面８２である。図１９Ｃは図１９）の三次元データを基に作成した試料８１の中心を通る縦断面図であり、図１９Ｃの縦断面図８５は外装部８６と空洞部８７で構成されている。縦断面図８５から試料８１の内部には空隙が存在することが確認できる。さらに、図１９Ｂの三次元データを基に３Ｄ像を再生し、縦断面が露出するように表示したものが図１９Ｄであり、三次元再生図８８は外装部８６ａと空洞部８７ａで構成されている。三次元再生図８８から試料８１の内部に円柱状の空洞８３が在ることが確認できる。
【００３９】
また、試料８１と同じ外観形状だが別の試料について、横断面の反射電子像データを取得した例を示す。図１９Ｅは三次元データを基に作成した円柱の縦断面の反射電子像であり、断面を構成する元素の違いを反映したコントラスト像である。断面元素構成図８９は外装部９０と中央部９１のコントラストが異なる。断面元素構成図８９から円柱の内部には異なる元素からなる物体が存在することが判る。
【００４０】
断面形成の際に、反射電子だけでなく、蛍光Ｘ線信号を取得しておくことにより、図１９Ｆのように、三次元情報から内部にある物体の元素のみを選択して三次元的に示した図である。三次元再生元素図９２には外装部９０ａは示されず、試料中央部９１ｂのみが示される。試料中央部が外装部の元素とは異なる元素からなる小さな円柱であることが確認できる。
【００４１】
図１９Ｂのような情報によって、本実施例による三次元情報再生装置によって三次元像をディスプレイに表示でき、例えば、三次元データをＦＩＢ装置や３Ｄプリンターに送信することで、試料８１の縮小、拡大または等倍の三次元の物体を再生できる。ここで外装部と中心部を異なった樹脂とすることで、再生物体から現物の構造をより正確に把握することができる。
【００４２】
なお、図１９Ａから図１９Ｆでは、実施例の説明を判り易くするために簡単な形状の試料を用いたが、三次元情報再生システムを用いた事例はこれに限らず、複雑な形状の微小昆虫、微小結晶、電磁デバイス、微粒子、生物組織、細胞、岩石中の希少鉱物、ケイソウやミドリムシなど単細胞生物なども同じ方法で三次元物体の再生ができる。しかも、対象物の外観からは見えない内部構造把握でき、再生装置として別装置である集束イオンビームや３Ｄプリンターを用いることで、元の物体の等倍、縮小、拡大された３Ｄ像を再生できる。
【００４３】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態、実施例および変形例に基づき具体的に説明したが、本発明はこれまで記載した実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４４】
その他、実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。
（１）三次元情報再生システムは、イオンビームと該イオンビームの一部を遮蔽するマスクと電子ビームとによって対象物の三次元情報を取得する三次元情報取得装置と、前記三次元情報取得装置と無線または有線で繋がって、前記三次元情報取得装置で取得した前記対象物の前記三次元情報に基づいて前記対象物の三次元物体を再生する三次元再生装置と、から構成される。
（２）上記（１）の三次元情報再生システムにおいて、前記三次元情報取得装置は複数の対象物の三次元情報を有しており、前記三次元再生装置は前記無線または有線を介して前記三次元情報取得装置から特定の対象物を選択し、該対象物に対する三次元情報に基づいて該対象物の三次元像または物体を再生する。
（３）上記（１）または（２）の三次元情報再生システムにおいて、前記三次元情報取得装置は、請求項１から請求項２２のいずれかに記載の三次元情報再生装置である。
（４）上記（１）または（２）の三次元情報再生システムにおいて、前記三次元再生装置は、ガスインジェクタを有する集束イオンビーム装置、３Ｄプリンター、表示装置のうちの何れかである。
（５）上記（４）の三次元情報再生システムにおいて、前記集束イオンビーム装置によって、前記対象物体の等倍もしくは縮小した形状を再生する。
（６）上記（４）の三次元情報再生システムにおいて、前記３Ｄプリンターによって、前記対象物体の等倍もしくは拡大した形状を再生する。
（７）三次元情報再生方法は、（ａ）マスクを用いて第１イオンビームの一部を試料に照射して切削除去加工するステップと、（ｂ）前記マスクを用いて第２イオンビームの一部を前記試料に照射して切削除去加工するステップと、（ｃ）前記試料の切削除去加工面に電子ビームを［略垂直］照射して発生する情報信号を記憶するステップと、（ｄ）前記試料を前記電子ビームの発生源に接近するように一定量移動させるステップと、（ｅ）前記情報信号と試料移動量を基に上記試料の情報を三次元的に再生するステップと、を含む。前記（ａ）から（ｄ）ステップを繰り返す。
（８）上記（７）の三次元情報再生方法において、前記（ａ）ステップと前記（ｂ）ステップの間に、前記（ｃ）ステップおよび前記（ｄ）ステップを行う。
（９）上記（８）の三次元情報再生方法において、
前記（ａ）ステップから前記（ｄ）ステップを繰り返した後に、前記（ｅ）ステップを行う三次元情報再生方法。
（１０）上記（８）の三次元情報再生方法において、前記（ａ）ステップから前記（ｅ）ステップを繰り返す。
（１１）上記（７）の三次元情報再生方法において、前記（ａ）ステップおよび前記（ｂ）ステップを行った後に、前記（ｃ）ステップを行い、前記（ａ）ステップから前記（ｄ）ステップを繰り返した後に、前記（ｅ）ステップを行う。
（１２）上記（７）の三次元情報再生方法において、前記情報信号は、二次電子、反射電子、Ｘ線のうちの少なくともいずれかである。
（１３）上記（７）の三次元情報再生方法において、さらに、（ａ１）前記第１イオンビームのうち前記試料を通過したイオンビームの電流を検出するステップと、（ｂ１）前記第２イオンビームのうち前記試料を通過したイオンビームの電流を検出するステップと、を含む。
（１４）上記（７）の三次元情報再生方法において、さらに、（ａ２）前記第１イオンビームが前記試料に流入するイオン電流を検出するステップと、（ｂ２）前記第２イオンビームが前記試料に流入するイオン電流を検出するステップと、を含む。
（１５）上記（１２）または（１３）の三次元情報再生方法において、さらに、（ｆ）前記（ａ１）ステップ、（ａ２）ステップ、（ｂ１）ステップまたは（ｂ２）ステップで得た検出信号を取り込み、前記検出信号から前記試料の前記イオンビームによる加工終点を判断する加工終点検知ステップを含む。
（１６）上記（７）の三次元情報再生方法において、前記（ｄ）ステップの試料移動量が試料の一連の加工中に常に一定である。
（１７）上記（７）の三次元情報再生方法において、さらに、（ｇ）前記（ａ）ステップまたは（ｂ）ステップの後に、前記第１イオンビームまた前記は第２イオンビームの照射量に応じて前記第１イオンビームおよび前記第２イオンビームの照射を受けていない前記マスクの端面が前記第１イオンビーム軸または前記第２イオンビーム軸のそれぞれに位置するように移動させるステップを含む。
（１８）上記（７）の三次元情報再生方法において、さらに、（ｃ１）前記（ａ）ステップに繋がる前記（ｃ）ステップの直前に、前記試料と前記電子ビームカラムの間にシールドを設置するステップと、（ｃ２）前記（ｃ）ステップの直後に前記シールドを前記試料から退避するステップと、を含む。
【符号の説明】
【００４５】
１…三次元情報再生装置、２…第１イオン源、３…第２イオン源、
４…電子ビームカラム、５…検出器、６…試料室、７…試料搬入出口、
８…電源、９…計算処理機、１０…ディスプレイ、１１…試料、
１１ａ…試料上端面、１２…第１イオンビーム、１３…第２イオンビーム、
１４…電子ビーム、１５…マスク、１５ａ…マスク上端面、
１６…ステージホルダ、１７…ステージ、１８…第１イオンビーム軸、
１９、１９ａ、１９ｂ…第２イオンビーム軸、２０…電子ビーム軸、
２１…電子ビーム照射領域、２２…第１イオンビーム断面、２３…第２イオンビーム断面、
２４…試料ホルダ、２５…試料位置微調整器、２６…円周微動機構、
２８…連結部品、２９…通過イオン電流検出器、３０…電流計、
３２…第１イオンビーム照射方向、
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ…第１イオンビーム照射痕、
３４…第２イオンビーム照射方向、
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ…第２イオンビーム照射痕、３６…円周微動方向、
３７ａ、３７ｂ…設定回転角、３８…連結ピン
４０ａ、４０ｂ…平板マスク、４１ａ、４１ｂ…マスクホルダ、
４２ａ、４２ｂ…マスク微動機構、
４３…白色部、４４…暗色部、４５…三次元像、
４６、４７、４８…配線、４９、５０…連結部、
５１…シールド、５２…シールド移動機構、
５５…三次元情報再生システム、５６…三次元情報取得手段、
５７…集束イオンビーム装置、５８…３Ｄプリンター、５９…ディスプレイ、
６０、６１、６２…計算処理機、６３…集束イオンビーム、
６４…集束イオンビームカラム、６５…ガスインジェクション、
６６、７２…再生物体、６７、７５…ステージ、６８…走査電子顕微鏡カラム、
６９…二次電子検出器、７０…ノズル、７１…ノズル駆動部、
８１…物体、８２…試料上部の横断面、８３…空洞、８４ａ…試料上部の横断情報、
８４ｂ…試料中央部の横断情報、８４ｃ…試料下部の横断情報、
８５…物体の縦断面図、８６…三次元再生図、８６ａ…外装部、８７…空洞部、
８８…三次元再生元素図、
８９…物体の断面元素構成図、９０…外装部の再生元素図、９０ａ…外装部の再生元素図、
９１…中央部、９１ｂ…中央部の三次元再生元素図、９２…物体の三次元再生元素図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図１９Ｆ】
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