試料作製方法および試料作製装置
【課題】 ＴＥＭ観察などに適した良好な薄膜試料を確実に作製できる試料作製方法および試料作製装置を提供する。
【解決手段】 高輝度画素抽出手段１０は、撮像手段８で撮像された試料像に対して、所定のしきい値Ｋより大きな強度を有し、且つ試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値Ｋより大きくなった高輝度画素Ｐを抽出する。判定手段１１は、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐがその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する。判定手段１１は、高輝度画素Ｐが所定個数以上連なっていると判定した場合、試料へのイオンビーム照射を停止させる信号をイオン銃制御手段１２に送る。
【解決手段】 高輝度画素抽出手段１０は、撮像手段８で撮像された試料像に対して、所定のしきい値Ｋより大きな強度を有し、且つ試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値Ｋより大きくなった高輝度画素Ｐを抽出する。判定手段１１は、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐがその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する。判定手段１１は、高輝度画素Ｐが所定個数以上連なっていると判定した場合、試料へのイオンビーム照射を停止させる信号をイオン銃制御手段１２に送る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過電子顕微鏡などで観察される試料を作製するための試料作製方法および試料作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察される薄膜試料を作製する方法として、たとえば特許第３２６３９２０号公報（特許文献１）に記載されている方法が知られている。この特許文献１に記載されている方法においては、試料上に遮蔽材を配置し、遮蔽材の上方から遮蔽材と試料にイオビームを照射し、遮蔽材で遮蔽されなかった試料部分をイオンエッチングするようにしている。その際、薄膜試料が出来上がるように、遮蔽材を試料上で２段階に移動させて試料をエッチングするようにしている。
上記特許は本件特許出願人が出願したものであるが、本件特許出願人は昨年、薄膜試料をより確実に得ることができる新しい試料作製方法について特許出願を行った（特願２００４−２８３８０２）。この出願における方法においては、図１（ａ）に示すように、ベルト状の遮蔽材を試料上にほぼ垂直に立てて配置し、遮蔽材の左斜め上方と右斜め上方から遮蔽材と試料に向けてイオンビームを照射し、試料のほぼ中央部分に貫通孔ｈが開くように試料をイオンエッチングするようにしている。この貫通孔ｈの周縁部分Ａは薄膜となっており、その薄膜Ａの厚さはＴＥＭ観察に適した厚さとなっている。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）の試料を側面Ｂ側から見た図である。
【０００３】
【特許文献１】特許第３２６３９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１に示した方法においては、試料に貫通孔ｈが開いた時点で、すなわちＴＥＭ観察に適した厚さの薄膜Ａが出来た時点で、試料へのイオンビーム照射を停止させなければならい。これは、試料に貫通孔ｈが開いたにも拘わらず引き続いて試料にイオンビームを照射すると、図２に示すように周縁部分Ａがさらにエッチングされて丸まってしまい、周縁部分ＡがＴＥＭ観察できないぐらいに厚くなってしまうからである。
このように図１に示した方法においては、試料に貫通孔ｈが開いたら直ぐにイオンビーム照射を停止させることが非常に重要となるが、本件発明者らはこれまで、そのイオンビーム照射停止を自動的に行う装置の開発を進めてきた。その開発段階で本件発明者らは公知の手法をいろいろと試みたが、そのイオンビーム照射停止はタイミングよく行われなかった。たとえば、試料に光を照射して試料の透過光を検出し、その透過光の強度がしきい値以上になったらイオンビーム照射を自動的に停止させる手法を試みたが、その停止のタイミングがうまく合わず、ＴＥＭ観察に適した薄膜試料を確実に作製することができなかった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、ＴＥＭ観察などに適した良好な薄膜試料を確実に作製できる試料作製方法および試料作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の試料作製方法は、試料の左側面および右側面、または、それらの側面の何れか一方の側面にイオンビームを照射して試料をイオンエッチングし、試料を薄膜化するようにした試料作製方法において、以下の（ａ）〜（ｄ）のステップにより、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更するようにしたことを特徴とする。
（ａ）試料にイオンビームを照射すると共に試料の左右の側面の何れか一方の側面に光を照射し、試料の他方の側面を撮像手段で撮像する。
（ｂ）撮像された試料像に対して、所定のしきい値より大きな強度を有し、且つ前記試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値より大きくなった高輝度画素を抽出する。
（ｃ）抽出された高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する。
（ｄ）（ｃ）で所定個数以上連なっていると判定された場合、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
したがって本発明によれば、ＴＥＭ観察などに適した良好な薄膜試料を確実に作製できる試料作製方法および試料作製装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図３は、本発明の試料作製装置の一例を示した図である。まず装置構成を説明する。
【００１０】
図３において１は真空チャンバであり、真空チャンバ１内部の試料室２は排気装置（図示せず）により排気されている。試料室２には試料３と遮蔽材４が配置されており、試料３と遮蔽材４は図示していないホルダにそれぞれセットされている。
【００１１】
試料３の厚さｄ１は１００μｍ程度、縦方向の寸法ｄ２は７００μｍ程度、横方向の寸法ｄ３は図４（試料室２に配置された試料３などの斜視図）に示すように２．５ｍｍ程度である。一方、ベルト状（リボン状またはテープ状）の遮蔽材４の厚さｔは図４に示すように１０μｍ程度、幅ｗは２ｍｍ程度である。この遮蔽材４は図３，図４に示すように試料３上に垂直に立てて配置されており、遮蔽材４はｚ軸上に位置していてｘ軸方向に張られている。
そして、遮蔽材４と試料３の上面の隙間はわずか１０〜３０μｍ程度である。このように試料３上に接近して遮蔽材４が配置されることにより、試料３上には、図３の「イオン遮蔽説明図」に示すように、イオンビーム非照射面３ｃとその左右にイオンビーム照射面３ｄ，３ｅが形成される。イオンビーム非照射面３ｃとは遮蔽材４で覆われた試料面であり、イオン銃５からのイオンビームＩＢが照射されない面である。なお、遮蔽材４は非晶質金属で出来ており、たとえばニッケル−リン（リン１０％以上）のような非晶質金属で作られている。
前記イオン銃５は、図３に示すように、真空チャンバ１上部に取り付けられたイオン銃傾斜機構６に保持されている。図３に示す状態は、イオン銃５の光軸Ｏがｚ軸と一致している状態である。前記イオン銃傾斜機構６は、試料３上を通るｘ軸を中心としてイオン銃５を左右にθ傾斜させるためのもの、すなわち、イオン銃５をｚ軸に対して−ｙ方向とｙ方向にθ傾斜させるためのものである。なお、イオン銃５としてガスイオン銃が用いられており、たとえばＡｒガスを放電によりイオン化させてＡｒイオンを放出させるガスイオン銃が用いられている。
また、７は光源（光照射手段）であり、光源７は真空チャンバ１の左側面に取り付けられている。この光源７は、試料３の左側面３ａに対向するように配置されており、その試料左側面３ａに光Ｌを照射するためのものである。光源７がオフの状態では、試料室２は暗室となっている。
８はＣＣＤカメラのような撮像手段であり、撮像手段８は真空チャンバ１の右側面に取り付けられている。この撮像手段８は、試料３の右側面３ｂに対向するように配置されており、試料３を挟んで光源７と対向している。撮像手段８は、試料３の右側面３ｂを撮像するためのものであり、その撮像領域はたとえば図４の点線で囲まれた領域Ｃである。この領域Ｃの中には、試料３の上方端部３ｆから下方端部３ｇにかけて含まれており、さらに遮蔽材４の下方端部も含まれている。
また、図３において９は中央制御装置である。中央制御装置９はその内部に、高輝度画素抽出手段１０と判定手段１１とイオン銃制御手段１２を備えている。さらに中央制御装置９は、前記光源７と、前記撮像手段８と、前記イオン銃５の電圧電源１３と、前記イオン銃傾斜機構６の傾斜駆動源１４と、キーボードやマウスなどから成る入力手段１５にそれぞれ電気的に接続されている。
以上、図３の装置構成について説明した。以下、動作説明を行う。
まずオペレータは、図３における入力手段１５上で「試料種類」の入力を行う。現在セットされている試料３はバルク試料から切り出されたものなので、この場合には「バルク試料」と入力される。この入力にあたっては、中央制御装置９に接続されたＣＲＴ画面上に複数の試料種類が表示され、オペレータはその中からマウスクリックで「バルク試料」を選択する。こうして「バルク試料」の入力が行われると、中央制御装置９は、高輝度画素抽出手段１０と判定手段１１とイオン銃制御手段１２の動作モードを「バルク試料」に対応した「貫通孔形成モード」、すなわち、試料３のほぼ中央部分に貫通孔を開ける「貫通孔形成モード」に設定する。
そして、オペレータが入力手段１５上で「エッチング開始」の入力を行うと、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は前記「貫通孔形成モード」で動作する。すなわちイオン銃制御手段１２は、イオン銃５を左（−ｙ方向）に角度θ１（たとえば１．５度）傾斜させるための傾斜信号θ１を傾斜駆動源１４に送る。傾斜駆動源１４はその傾斜信号θ１に基づいてイオン銃傾斜機構６を傾斜させる。この結果、イオン銃５はｚ軸に対して左に１．５度傾斜する。なお、この傾斜角度θ１（１．５度）の値は、予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は、イオン銃５からイオンビームＩＢを放出させるための信号を電圧電源１３に送る。すると電圧電源１３は、イオン銃５の各電極間に、イオンビームＩＢを放出させるための所定電圧を印加する。この結果、ｚ軸に対して左に角度θ１（１．５度）傾斜したイオン銃５からイオンビームＩＢが放出される。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、光源７の電源をオンする。これにより光源７から光が放出され、光源７から放出された光Ｌは、図５（ａ）に示すように、試料３の左側面３ａと遮蔽材４の左側面４ａを照射する。また、図５（ａ）に示すように、イオン銃５から放出され、ｚ軸に対して左にθ１（１．５度）傾斜したイオンビームＩＢは、遮蔽材４の左斜め上方から遮蔽材４と試料３を照射する。このイオンビーム照射は所定時間（たとえば５分間）行われる。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、撮像手段８を動作させるための信号を撮像手段８に送る。すると撮像手段８は、光照射されている試料面の反対側の面、すなわち試料３の右側面３ｂの連続撮像を開始する。この撮像手段８で撮像された試料像（図４の領域Ｃに含まれる像）は高輝度画素抽出手段１０に送られる。
高輝度画素抽出手段１０は、撮像手段８で撮像された試料像を所定の時間間隔（たとえば２秒間隔）でその内部に取り込む。まず高輝度画素抽出手段１０は、撮像当初の試料像、すなわちエッチング開始時の試料像Ｉ１を取り込む。図６（ａ）はその取り込まれた試料像Ｉ１を示したものであり、図中点線は画素（ピクセル）間の境界を示している。図６（ａ）において、Ｄは試料３の右側面３ｂを表す像であり、この像Ｄは画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍで作り上げられている。試料３は光源７からの光Ｌを透過させるものではなく、また試料３の右側面３ｂに光は照射されていないため、試料３に貫通孔が未だ開いていないこのエッチング開始時においては、像Ｄ部分の明るさは真っ暗である。
また、図６（ａ）において、Ｅは遮蔽材４の下方端部（右側面４ｂ）を表す像であり、この像Ｅは画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍで作り上げられている。この像Ｅ部分の明るさも像Ｄ部分と同様に真っ暗である。
また、図６（ａ）においてＦは、遮蔽材４と試料３の隙間を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｆは画素ｐ３１，…，ｐ３ｍで作り上げられている。像Ｆ部分の明るさは光Ｌの明るさに対応して明るい。
また、図６（ａ）においてＧは、試料３の下方を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｇは画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍで作り上げられている。この像Ｇ部分の明るさも像Ｆ部分と同様に、光Ｌの明るさに対応して明るい。
（１）さて、高輝度画素抽出手段１０は、取り込んだエッチング開始時の試料像Ｉ１に対し、各画素（ｐ１１〜ｐｎｍ）の信号強度をしきい値Ｋと比較し、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素を抽出する。このしきい値Ｋは、光Ｌを表す画素（現時点では画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍ）が抽出されるように、予めオペレータによって入力手段１５上で設定されている。すなわち図６（ｂ）に示すように、光Ｌを表す画素の強度Ｊよりやや低い強度Ｋがしきい値Ｋとして設定されている。なお、現時点においては、試料右側面像Ｄを構成する画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍの強度と、遮蔽材像Ｅを構成する画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍの強度は、図６（ｂ）における強度Ｌである。その強度Ｌはほぼ零に等しい。
（２）このようなしきい値Ｋの設定により、高輝度画素抽出手段１０は、光Ｌを表す画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍを抽出する。高輝度画素抽出手段１０は、こうして光Ｌを表す画素を抽出することにより、試料３の上方端部（３ｆ）と下方端部（３ｇ）に対応する画素をそれぞれ特定する。すなわち高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ３１，…，ｐ３ｍに基づき、試料上方端部（３ｆ）に対応する画素として画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍを特定する。同様に高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍに基づき、試料下方端部（３ｇ）に対応する画素として画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍを特定する。
（３）高輝度画素抽出手段１０は、このように試料上方端部（３ｆ）と試料下方端部（３ｇ）に対応する画素を特定することにより、試料右側面像Ｄの画素領域を認識する。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、試料右側面像Ｄは画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍで構成されていることを認識する。
（４）こうして高輝度画素抽出手段１０は試料右側面像Ｄの画素領域を認識すると、その画素領域内に判定領域Ｄ’を設定する。高輝度画素抽出手段１０は、たとえば図６（ｃ）に示すように判定領域Ｄ’を設定する。この判定領域Ｄ’は画素ｐ１〜ｐ６０を含む領域であり、試料中央部分に貫通孔が開いたことを検出できるように像Ｄの中央部分に設定される。
（５）そして高輝度画素抽出手段１０は、上記（１）の抽出結果を参照し、判定領域Ｄ’内の画素ｐ１〜ｐ６０の中に前記しきい値Ｋより大きな強度を有する高輝度画素Ｐが存在しているか否かを判断する。イオンエッチングが進んで試料３に貫通孔が開くと、光Ｌがその貫通孔を通って撮像手段８で検出されるため、判定領域Ｄ’内の画素ｐ１〜ｐ６０の何れかが前記しきい値Ｋより大きな強度を有するようになる。しかし、エッチング開始時の現時点では、試料３に貫通孔は開いていないので判定領域Ｄ’内に高輝度画素Ｐは存在しない。高輝度画素抽出手段１０は高輝度画素Ｐが存在するときだけ判定手段１１にその情報を送るので、この場合には高輝度画素抽出手段１０は判定手段１１に何も出力しない。
以上、試料像Ｉ１に対する高輝度画素抽出手段１０の処理（上記（１）〜（５）の処理）について説明した。この後、高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ１を取り込んでから２秒経過すると、撮像手段８で撮像された試料像Ｉ２を取り込む。そして高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ２に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。この時点でも未だ試料３に貫通孔は開いておらず、前記処理（５）において前記高輝度画素Ｐは抽出されない。従って、高輝度画素抽出手段１０は判定手段１１に対して何も出力しない。
以後、高輝度画素抽出手段１０は２秒間隔で試料像Ｉ３，Ｉ４，…を取り込み、各試料像に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。実際にはイオンエッチング開始から１時間以上経過しないと試料３に貫通孔は開かないため、高輝度画素抽出手段１０はイオンエッチング開始から１時間ほどの間は判定手段１１に対して何も出力しない。
さて、図５（ｂ）は、イオンエッチング開始から５分後の試料３を示した図である。図５（ｂ）に示すように、イオンビームＩＢが照射されたイオンビーム照射面３ｄ，３ｅはイオンエッチングされている。これに伴い、試料３の左側面３ａと右側面３ｂの一部もエッチングされている。
一方、遮蔽材４で覆われてイオンビームＩＢが照射されなかったイオンビーム非照射面３ｃは、エッチングされずにそのまま残っている。そして、試料３に対して遮蔽材４の左斜め上方からイオンビームが照射されたため、試料３の左側面３ａ側が右側面３ｂ側よりも多くエッチングされており、また、左側面３ａ側が右側面３ｂ側よりも内側（ｚ軸側）に深くエッチングされている。
以上のようにして、試料３に対して遮蔽材４の左上方からイオンビーム照射が行われると、次にイオン銃制御手段１２は、イオン銃５を右（ｙ方向）に角度θ１（１．５度）傾斜させるための傾斜信号θ１を傾斜駆動源１４に送る。傾斜駆動源１４はその傾斜信号θ１に基づいてイオン銃傾斜機構６を傾斜させる。この結果、イオン銃５はｚ軸に対して右に１．５度傾斜する。
このイオン銃５の傾斜により、図７（ａ）に示すように、ｚ軸に対して右にθ１（１．５度）傾斜したイオンビームＩＢが、遮蔽材４の右斜め上方から遮蔽材４と試料３を照射する。このイオンビーム照射は所定時間（たとえば５分間）行われる。
図７（ｂ）は、イオン銃５を右に傾斜させ、試料３にイオンビームを５分間照射した後の試料３を示した図である。図７（ｂ）に示すように、今度は、試料３のうち右側面３ｂ側が大きくエッチングされている。一方、遮蔽材４で覆われてイオンビームＩＢが照射されなかったイオンビーム非照射面３ｃは、エッチングされずにそのまま残っている。
以後、前記同様にして、イオン銃５が左右に繰り返し傾斜され、ｚ軸に対して左右にそれぞれ１．５度傾斜したイオンビームＩＢによって試料３はエッチングされる。図８はそのエッチングされていく試料３を示した図である。図７（ｂ）のあと図８（ａ）のように試料３はエッチングされ、図８（ａ）のあと図８（ｂ）に示すように試料３はエッチングされる。その後、何回かイオン銃５が左右に傾斜されて試料３のイオンエッチングが行われ、図８（ｃ）のように試料３はエッチングされる。図８（ａ）から図８（ｃ）に示すように、試料３のイオンビーム非照射面３ｃはエッチングされずに残ったままである。一方、そのイオンビーム非照射面３ｃの周囲の試料部分は徐々にエッチングされている。そして、図８（ｃ）に示すように、試料３のＡ部分については、イオンビーム非照射面３ｃから下方（−ｚ方向）に向かうに従って薄くなっている。しかし、この時点でも未だ試料３に貫通孔は開いておらず、高輝度画素抽出手段１０の前記処理（５）において前記高輝度画素Ｐは未だ検出されない。
図８（ｄ）は、図８（ｃ）のあとイオン銃５の向きが変えられて、試料３に対して更にイオンビームＩＢが照射されている状態を示した図である。図８（ｃ）に示した試料３のＡ部分が更にイオンエッチングされたため、図８（ｄ）に示すように、時刻Ｔ１において試料３に貫通孔Ｈが開き始めている。この貫通孔Ｈの位置は試料３の上面から３００μｍ程のところである。
図９（ａ）は、時刻Ｔ１において高輝度画素抽出手段１０が撮像手段８から取り込んだ試料像ＩＴ１を示したものである。図９（ａ）に示すように、前記判定領域Ｄ’内の画素のうち画素ｐ２５だけが明るく光っている。この画素ｐ２５は、前記貫通孔Ｈを通った光Ｌ（図８（ｄ）参照）を表す画素である。貫通孔Ｈの大きさが更に大きくなってくると画素ｐ２５の周りの画素も明るくなってくるが、時刻Ｔ１の時点では画素ｐ２５だけが明るく光っている。
高輝度画素抽出手段１０は、このような試料像ＩＴ１に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素の１つとして画素ｐ２５を抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（５）において、画素ｐ２５を判定領域Ｄ’内に含まれる高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ２５の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ２５（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、高輝度画素抽出手段１０から送られてくる高輝度画素位置信号に基づき、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐが試料像（ＩＴ１）上において所定個数ｎ以上連なっているかどうか判定する。今、その個数ｎとして２が設定されており、この個数２は予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
この場合、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは画素ｐ２５だけであり、高輝度画素抽出手段１０から判定手段１１に送られた高輝度画素位置信号はｐ２５（ｘ，ｙ）だけである。このため判定手段１１は、「高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは試料像（ＩＴ１）上において２以上連なっていない」と判定する。判定手段１１は、「高輝度画素Ｐが２以上連なっている」と判定したときだけイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送るので、この場合にはそのイオン照射停止信号はイオン銃制御手段１２に送られない。このため、試料３へのイオンビーム照射は引き続き行われる。
さて、図９（ｂ）は、試料像ＩＴ１の次に高輝度画素抽出手段１０に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。すなわち、時刻Ｔ１から２秒経過後の時刻Ｔ２に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。図９（ａ）と図９（ｂ）を比較して分かるように、この２秒の間に、画素ｐ２５の右隣の画素ｐ２６が新たに明るく光るようになったことがわかる。これは、試料３のイオンエッチングが進んで貫通孔Ｈの大きさが図８（ｄ）の状態よりも少しだけ大きくなったためであり、画素ｐ２６は貫通孔Ｈを通った光Ｌを表す画素である。
高輝度画素抽出手段１０は、この試料像ＩＴ２に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素として画素ｐ２５と画素ｐ２６を含めて抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（５）において、画素ｐ２５と画素ｐ２６を判定領域Ｄ’内に含まれる高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ２５とｐ２６の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ２５（ｘ，ｙ）、ｐ２６（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、その高輝度画素位置信号ｐ２５（ｘ，ｙ）、ｐ２６（ｘ，ｙ）に基づき、高輝度画素ｐ２５と高輝度画素ｐ２６が試料像（ＩＴ２）上において横に２個連なっていると判定する。この結果、判定手段１１はイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送る。このイオン照射停止信号を受けたイオン銃制御手段１２は、イオン照射を停止させるための信号を電圧電源１３に送る。これにより、イオン銃５よりのイオンビーム放出は停止される。さらにイオン銃制御手段１２は、傾斜駆動源１４を制御してイオン銃傾斜機構６の傾斜を停止させる。
以上の結果、図９（ｃ）に示す本発明の薄膜試料３が出来上がる。貫通孔Ｈの周辺部分ｋは１００Å程の薄膜となっており、このような薄膜部分ｋの厚さはＴＥＭ観察に適した厚さである。
以上、図３の本発明装置において、試料３に貫通孔Ｈを開けて薄膜試料を作製する場合について説明した。上述したように本発明においては、試料の薄膜化に伴って出現した高輝度画素Ｐを抽出し、その高輝度画素Ｐが試料像上において所定個数ｎ以上連なった時点でイオン照射を停止するようにしている。このｎの値は入力手段１５上で任意に設定することができ、その値ｎを予め実験で求めた最適な値に設定しておくことにより、ＴＥＭ観察に適した厚さの薄膜が出来上がった時点で常にイオン照射を停止させることができる。
そして、本発明の場合、前記高輝度画素Ｐが複数出現しても、それらが所定個数ｎ以上連ならないとイオン照射は停止されない。たとえば、２つの高輝度画素Ｐが離れて出現した場合には、イオン照射は停止されない。このように２つの高輝度画素Ｐが離れて出現するのは、試料室壁などに当たって反射した光Ｌが撮像手段８で一時的に検出された場合である。一方、試料３に貫通孔Ｈが開いた場合には、抽出された複数の高輝度画素Ｐは連なっている。このため、高輝度画素Ｐの連なりを検出してイオン照射を停止させる本発明によれば、試料室壁などに当たって反射した光Ｌが撮像手段８で一時的に検出された場合に誤ってイオン照射が停止されることはなく、試料３に所定の貫通孔Ｈが開いたときだけイオン照射が正常に停止される。従って本発明においては、ＴＥＭ観察に適した薄膜試料を確実に作製することができる。
なお、上記例では、高輝度画素Ｐが横に２個（ｎ＝２）連なった場合について説明したが（図９（ｂ）参照）、高輝度画素Ｐが縦に２個または斜めに２個連なった（並び続く）場合においても、前記判定手段１１はイオン照射停止信号をイオン銃制御手段１２に送るように動作する。
次に、図３の装置において、シリコンウエハーなどから切り出された試料を薄膜化して、断面試料を作製する場合について説明する。
その場合、まず図１０（ａ）に示すように、１００μｍ（ｄ１）×７００μｍ（ｄ２）×２．５ｍｍ（ｄ３）の試料１６を用意する。この試料１６はシリコンウエハーから切り出されて粗研磨されたものであり、試料１６の下方は多層構造となっている。この多層構造部１６ａを薄膜化して断面試料を作製することがこの場合の目的であり、このように切り出された試料１６は、図３の試料３に代わって試料室２に配置される。図１０（ｂ）は、試料室２に配置された試料１６と前記遮蔽材４を示した図である。図１０（ｂ）に示すように、試料１６の多層構造部１６ａは遮蔽材４から７００μｍ程のところに位置している。
さて、試料１６の多層構造部１６ａを薄膜化する場合、まずオペレータは、図３における入力手段１５上で「試料種類」の入力を行う。この場合には「多層構造試料」と入力される。こうして「多層構造試料」の入力が行われると、中央制御装置９は、高輝度画素抽出手段１０と判定手段１１とイオン銃制御手段１２の動作モードを「多層構造試料」に対応した「多層構造部薄膜化モード」、すなわち、試料１６の多層構造部１６ａを薄膜化する「多層構造部薄膜化モード」に設定する。
そして、オペレータが入力手段１５上で「エッチング開始」の入力を行うと、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は前記「多層構造部薄膜化モード」で動作する。すなわちイオン銃制御手段１２は、イオン銃５を左（−ｙ方向）に角度θ１（たとえば０．７度）傾斜させるための傾斜信号θ１を傾斜駆動源１４に送る。傾斜駆動源１４はその傾斜信号θ１に基づいてイオン銃傾斜機構６を傾斜させる。この結果、イオン銃５はｚ軸に対して左に０．７度傾斜する。なお、この傾斜角度θ１（０．７度）の値は、予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は、イオン銃５からイオンビームＩＢを放出させるための信号を電圧電源１３に送る。すると電圧電源１３は、イオン銃５の各電極間に、イオンビームＩＢを放出させるための所定電圧を印加する。この結果、ｚ軸に対して左に角度θ１（０．７度）傾斜したイオン銃５からイオンビームＩＢが放出される。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、光源７の電源をオンする。これにより光源７から光が放出され、光源７から放出された光Ｌは、図１０（ｃ）に示すように、試料１６の左側面１６ｂと遮蔽材４の左側面４ａを照射する。また、図１０（ｃ）に示すように、イオン銃５から放出され、ｚ軸に対して左にθ１（０．７度）傾斜したイオンビームＩＢは、遮蔽材４の左斜め上方から遮蔽材４と試料１６を照射する。このイオンビーム照射は所定時間（たとえば５分間）行われる。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、撮像手段８を動作させるための信号を撮像手段８に送る。すると撮像手段８は、光照射されている試料面の反対側の面、すなわち試料１６の右側面１６ｃの連続撮像を開始する。この撮像手段８で撮像された試料像（図４の領域Ｃに含まれる像）は高輝度画素抽出手段１０に送られる。
高輝度画素抽出手段１０は、撮像手段８で撮像された試料像を所定の時間間隔（たとえば２秒間隔）でその内部に取り込む。まず高輝度画素抽出手段１０は、撮像当初の試料像、すなわちエッチング開始時の試料像Ｉ１を取り込む。図１１（ａ）はその取り込まれた試料像Ｉ１を示したものであり、図中点線は画素（ピクセル）間の境界を示している。図１１（ａ）において、Ｑは試料１６の右側面１６ｃを表す像であり、この像Ｑは画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍで作り上げられている。試料１６は光源７からの光Ｌを透過させるものではなく、また試料１６の右側面１６ｃに光は照射されていないため、像Ｑ部分の明るさは真っ暗である。
また、図１１（ａ）において、Ｒは遮蔽材４の下方端部（右側面４ｂ）を表す像であり、この像Ｒは画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍで作り上げられている。この像Ｒ部分の明るさも像Ｑ部分と同様に真っ暗である。
また、図１１（ａ）においてＳは、遮蔽材４と試料１６の隙間を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｓは画素ｐ３１，…，ｐ３ｍで作り上げられている。像Ｓ部分の明るさは光Ｌの明るさに対応して明るい。
また、図１１（ａ）においてＴは、試料１６の下方を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｔは画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍで作り上げられている。この像Ｔ部分の明るさも像Ｓ部分と同様に、光Ｌの明るさに対応して明るい。
（６）さて、高輝度画素抽出手段１０は、取り込んだエッチング開始時の試料像Ｉ１に対し、各画素（ｐ１１〜ｐｎｍ）の信号強度をしきい値Ｋと比較し、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素を抽出する。このしきい値Ｋは、光Ｌを表す画素（現時点では画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍ）が抽出されるように、予めオペレータによって入力手段１５上で設定されている。すなわち図６（ｂ）に示したように、光Ｌを表す画素の強度Ｊよりやや低い強度Ｋがしきい値Ｋとして設定されている。なお、現時点においては、試料右側面像Ｑを構成する画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍの強度と、遮蔽材像Ｒを構成する画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍの強度は、図６（ｂ）における強度Ｌである。その強度Ｌはほぼ零に等しい。
（７）このようなしきい値Ｋの設定により、高輝度画素抽出手段１０は、光Ｌを表す画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍを抽出する。高輝度画素抽出手段１０は、こうして光Ｌを表す画素を抽出することにより、試料１６の上方端部１６ｄ（図１０（ｃ）参照）と下方端部１６ｅ（図１０（ｃ）参照）に対応する画素をそれぞれ特定する。すなわち高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ３１，…，ｐ３ｍに基づき、試料上方端部１６ｄに対応する画素として画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍを特定する。同様に高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍに基づき、試料下方端部１６ｅに対応する画素として画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍを特定する。
（８）高輝度画素抽出手段１０は、このように試料上方端部１６ｄに対応する画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍと、試料下方端部１６ｅに対応する画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍを特定すると、画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍと画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍの位置関係の情報Ｕを記憶する。すなわち高輝度画素抽出手段１０は、画素ｐ（ｎ−２）１が画素ｐ４１から何画素離れた位置に存在しているか、また、画素ｐ（ｎ−２）２が画素ｐ４２から何画素離れた位置に存在しているかなどの情報Ｕを記憶する。
以上、試料像Ｉ１に対する高輝度画素抽出手段１０の処理（上記（６）〜（８）の処理）について説明した。この後、高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ１を取り込んでから２秒経過すると、撮像手段８で撮像された試料像Ｉ２を取り込む。そして高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ２に対して前記（６）の処理を行う。そして高輝度画素抽出手段１０は処理（６）の後、次の処理（９）および処理（１０）を行う。
（９）前記しきい値Ｋの設定により、高輝度画素抽出手段１０は、光Ｌを表す画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍを抽出する。高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ３１，…，ｐ３ｍに基づき、試料上方端部１６ｄに対応する画素として画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍを特定する。そして高輝度画素抽出手段１０は、その特定した画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍの情報と、前記処理（８）で求めた情報Ｕに基づき、試料下方端部１６ｅに対応する画素として前記画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍ（図１１（ａ）参照）を特定する。
（１０）高輝度画素抽出手段１０は、上記（６）の抽出結果を参照し、処理（９）で特定した画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍ（試料下方端部１６ｅに対応する画素）の中に前記しきい値Ｋより大きな強度を有する高輝度画素Ｐが存在しているか否かを判断する。
以上が処理（１０）の内容であるが、この時点では試料下方端部１６ｅはほとんどエッチングされておらず、取り込まれた試料像Ｉ２の様子は２秒前の試料像Ｉ１と同じである。このため高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ２に対し、試料下方端部１６ｅに対応する画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍの中に高輝度画素Ｐは存在しないと判断する。従って、高輝度画素抽出手段１０は判定手段１１に対して何も出力しない。
この後、高輝度画素抽出手段１０は２秒間隔で試料像Ｉ３，Ｉ４，…を取り込み、各試料像に対して前記（６）（９）（１０）の処理を行う。実際にはイオンエッチング開始から１時間以上経過しないと試料下方端部１６ｅは薄膜化されないため、高輝度画素抽出手段１０はイオンエッチング開始から１時間ほどの間は判定手段１１に対して何も出力しない。以後、上述したバルク試料のときと同様にしてイオン銃５が左右に繰り返し傾斜され、ｚ軸に対して左右にそれぞれ０．７度傾斜したイオンビームＩＢによって試料１６はエッチングされる。
図１０（ｄ）は、試料１６のイオンエッチングが進んで、試料下方端部１６ａがかなり薄膜化された状態（時刻Ｔ１のときの状態）を示した図である。そして、図１１（ｂ）は、時刻Ｔ１において高輝度画素抽出手段１０が撮像手段８から取り込んだ試料像ＩＴ１を示したものである。
図１１（ｂ）に示すように、試料下方端部１６ｅに対応する画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍのうち、画素Ｐ７５だけが明るく光っている。この画素ｐ７５は前記光Ｌを表す画素であり、試料下方端部１６ａの薄膜化に伴って出現した高輝度画素ｐ７５である。すなわち、試料下方端部１６ａの薄膜化に伴って試料下方端部１６ａの一部が図１１（ｃ）に示すように欠け、その欠けた部分１６ｆを通った光Ｌが撮像手段８で検出されたことによって、高輝度画素ｐ７５が試料像ＩＴ１上に出現している。
高輝度画素抽出手段１０は、このような試料像ＩＴ１に対して前記（６）（９）（１０）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（６）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素の１つとして画素ｐ７５を抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１０）において、画素ｐ７５を高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ７５の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ７５（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、高輝度画素抽出手段１０から送られてくる高輝度画素位置信号に基づき、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐが試料像（ＩＴ１）上において所定個数ｎ以上連なっているかどうか判定する。今、その個数ｎとして２が設定されており、この個数２は予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
この場合、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは画素ｐ７５だけであり、高輝度画素抽出手段１０から判定手段１１に送られた高輝度画素位置信号はｐ７５（ｘ，ｙ）だけである。このため判定手段１１は、「高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは試料像（ＩＴ１）上において２以上連なっていない」と判定する。判定手段１１は、「高輝度画素Ｐが２以上連なっている」と判定したときだけイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送るので、この場合にはそのイオン照射停止信号はイオン銃制御手段１２に送られない。このため、試料３へのイオンビーム照射は引き続き行われる。
さて、図１２（ａ）は、試料像ＩＴ１の次に高輝度画素抽出手段１０に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。すなわち、時刻Ｔ１から２秒経過後の時刻Ｔ２に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。図１２（ａ）と図１１（ｂ）を比較して分かるように、この２秒の間に、画素ｐ７２とｐ７４とｐ７７とｐ７９が新たに明るく光るようになったことがわかる。これは、イオンエッチングによって試料下方端部１６ａの薄膜化が進み、試料下方端部１６ａが図１２（ｂ）に示すようにギザギザ状になったためであり、画素ｐ７２，ｐ７４，ｐ７５，ｐ７７，ｐ７９はそのギザギザ状に欠けた部分を通った光Ｌを表す画素である。
高輝度画素抽出手段１０は、この試料像ＩＴ２に対して前記（６）（９）（１０）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（６）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素として画素ｐ７２，ｐ７４，ｐ７５，ｐ７７，ｐ７９を含めて抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１０）において、画素ｐ７２，ｐ７４，ｐ７５，ｐ７７，ｐ７９を高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ７２とｐ７４とｐ７５とｐ７７とｐ７９の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ７２（ｘ，ｙ）、ｐ７４（ｘ，ｙ）、ｐ７５（ｘ，ｙ）、ｐ７７（ｘ，ｙ）、ｐ７９（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、それらの高輝度画素位置信号に基づき、高輝度画素ｐ７４と高輝度画素ｐ７５が試料像（ＩＴ２）上において試料下方端部のエッジ方向に２個連なっていると判定する。この結果、判定手段１１はイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送る。このイオン照射停止信号を受けたイオン銃制御手段１２は、イオン照射を停止させるための信号を電圧電源１３に送る。これにより、イオン銃５よりのイオンビーム放出は停止される。さらにイオン銃制御手段１２は、傾斜駆動源１４を制御してイオン銃傾斜機構６の傾斜を停止させる。
以上の結果、図１２（ｂ）に示した本発明の薄膜試料１６が出来上がる。多層構造部１６ａの部分は最も薄く、その厚さはＴＥＭ観察に適した１００Å程度である。
以上、図３の装置の動作を説明した。なお、本発明は上記例に限定されるものではなく、その他の変形例も包含するものである。
たとえば上記例では、判定手段１１は、高輝度画素Ｐが試料像上で所定個数以上連なっていると判定した場合、イオン照射停止信号をイオン銃制御手段１２に供給するようにしている。そのイオン照射停止信号の代わりに、判定手段１１が仕上げ加工信号をイオン銃制御手段１２に供給するようにしてもよい。その仕上げ加工信号を受けたイオン銃制御手段１２は、試料を照射するイオンビームの強度がそれまでより低くなるような信号を電圧電源１３に送る。すると、イオン銃５の引出電極に印加される電圧がそれまでより低く設定され、イオン銃５から放出されるイオンの量はそれまでより少なくなる。こうしてイオンビームの強度がそれまでより低く設定されて、試料の仕上げ加工が行われる。この仕上げ加工はたとえば３０分間行われ、その後、試料へのイオンビーム照射が停止される。
また、上記例では、高輝度画素抽出出段１０は２秒間隔で撮像手段８から像を取り込むようにしているが、撮像手段８から像を連続して取り込み、取り込んだ像に対して上記処理を行うようにしてもよい。
また、上記例では、イオン銃５を左右に傾斜させるようにしたが、２つのイオン銃を配置し、一方のイオン銃から発生したイオンビームを前記遮蔽材の左斜め上方から遮蔽材と試料に向けて照射し、他方のイオン銃から発生したイオンビームを前記遮蔽材の右斜め上方から遮蔽材と試料に向けて照射するようにしてもよい。そのようにすれば、上記例のおよそ２倍の速度で薄膜試料を作製することができる。
また、上記例では、試料の左側面と右側面にイオンビームを照射するようにしたが、それらの側面の何れか一方の側面だけにイオンビームを照射して試料を薄膜化するようにしてもよい。
また、上記例では、イオン銃５をｚ軸に対して左右に傾斜させるようにしたが、イオン銃側は傾斜させずに固定し、試料と遮蔽材を一緒に傾斜させるようにしてもよい。
また、上記例では、ｚ軸に対して左右にそれぞれ傾斜したイオンビームで試料をエッチングするようにしたが、ｚ軸上を通るイオンビームで試料をエッチングする工程（すなわち遮蔽材の真上からイオンビームを照射する工程）と、ｚ軸に対して左右どちらか一方に傾斜（たとえば３度）したイオンビームで試料をエッチングする工程を交互に繰り返し行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】特願２００４−２８３８０２における試料作製を説明するために示した図である。
【図２】従来の問題点を説明するために示した図である。
【図３】本発明の試料作製装置の一例を示した図である。
【図４】図３の装置を説明するために示した図である。
【図５】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図６】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図７】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図８】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図９】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図１０】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図１１】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図１２】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【符号の説明】
【００１３】
１…真空チャンバ、２…試料室、３…試料、３ａ…試料の左側面、３ｂ…試料の右側面、３ｃ…イオンビーム非照射面、３ｄ，３ｅ…イオンビーム照射面、３ｆ…上方端部、３ｇ…下方端部、４…遮蔽材、４ａ…遮蔽材の左側面、４ｂ…遮蔽材の右側面、５…イオン銃、６…イオン銃傾斜機構、７…光源、８…撮像手段、９…中央制御装置、１０…高輝度画素抽出手段、１１…判定手段、１２…イオン銃制御手段、１３…電圧電源、１４…傾斜駆動源、１５…入力手段、１６…試料、１６ａ…多層構造部、１６ｂ…試料の左側面、１６ｃ…試料の右側面、１６ｄ…上方端部、１６ｅ…下方端部、Ｄ’…判定領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過電子顕微鏡などで観察される試料を作製するための試料作製方法および試料作製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察される薄膜試料を作製する方法として、たとえば特許第３２６３９２０号公報（特許文献１）に記載されている方法が知られている。この特許文献１に記載されている方法においては、試料上に遮蔽材を配置し、遮蔽材の上方から遮蔽材と試料にイオビームを照射し、遮蔽材で遮蔽されなかった試料部分をイオンエッチングするようにしている。その際、薄膜試料が出来上がるように、遮蔽材を試料上で２段階に移動させて試料をエッチングするようにしている。
上記特許は本件特許出願人が出願したものであるが、本件特許出願人は昨年、薄膜試料をより確実に得ることができる新しい試料作製方法について特許出願を行った（特願２００４−２８３８０２）。この出願における方法においては、図１（ａ）に示すように、ベルト状の遮蔽材を試料上にほぼ垂直に立てて配置し、遮蔽材の左斜め上方と右斜め上方から遮蔽材と試料に向けてイオンビームを照射し、試料のほぼ中央部分に貫通孔ｈが開くように試料をイオンエッチングするようにしている。この貫通孔ｈの周縁部分Ａは薄膜となっており、その薄膜Ａの厚さはＴＥＭ観察に適した厚さとなっている。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）の試料を側面Ｂ側から見た図である。
【０００３】
【特許文献１】特許第３２６３９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図１に示した方法においては、試料に貫通孔ｈが開いた時点で、すなわちＴＥＭ観察に適した厚さの薄膜Ａが出来た時点で、試料へのイオンビーム照射を停止させなければならい。これは、試料に貫通孔ｈが開いたにも拘わらず引き続いて試料にイオンビームを照射すると、図２に示すように周縁部分Ａがさらにエッチングされて丸まってしまい、周縁部分ＡがＴＥＭ観察できないぐらいに厚くなってしまうからである。
このように図１に示した方法においては、試料に貫通孔ｈが開いたら直ぐにイオンビーム照射を停止させることが非常に重要となるが、本件発明者らはこれまで、そのイオンビーム照射停止を自動的に行う装置の開発を進めてきた。その開発段階で本件発明者らは公知の手法をいろいろと試みたが、そのイオンビーム照射停止はタイミングよく行われなかった。たとえば、試料に光を照射して試料の透過光を検出し、その透過光の強度がしきい値以上になったらイオンビーム照射を自動的に停止させる手法を試みたが、その停止のタイミングがうまく合わず、ＴＥＭ観察に適した薄膜試料を確実に作製することができなかった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的は、ＴＥＭ観察などに適した良好な薄膜試料を確実に作製できる試料作製方法および試料作製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の試料作製方法は、試料の左側面および右側面、または、それらの側面の何れか一方の側面にイオンビームを照射して試料をイオンエッチングし、試料を薄膜化するようにした試料作製方法において、以下の（ａ）〜（ｄ）のステップにより、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更するようにしたことを特徴とする。
（ａ）試料にイオンビームを照射すると共に試料の左右の側面の何れか一方の側面に光を照射し、試料の他方の側面を撮像手段で撮像する。
（ｂ）撮像された試料像に対して、所定のしきい値より大きな強度を有し、且つ前記試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値より大きくなった高輝度画素を抽出する。
（ｃ）抽出された高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する。
（ｄ）（ｃ）で所定個数以上連なっていると判定された場合、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
したがって本発明によれば、ＴＥＭ観察などに適した良好な薄膜試料を確実に作製できる試料作製方法および試料作製装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図３は、本発明の試料作製装置の一例を示した図である。まず装置構成を説明する。
【００１０】
図３において１は真空チャンバであり、真空チャンバ１内部の試料室２は排気装置（図示せず）により排気されている。試料室２には試料３と遮蔽材４が配置されており、試料３と遮蔽材４は図示していないホルダにそれぞれセットされている。
【００１１】
試料３の厚さｄ１は１００μｍ程度、縦方向の寸法ｄ２は７００μｍ程度、横方向の寸法ｄ３は図４（試料室２に配置された試料３などの斜視図）に示すように２．５ｍｍ程度である。一方、ベルト状（リボン状またはテープ状）の遮蔽材４の厚さｔは図４に示すように１０μｍ程度、幅ｗは２ｍｍ程度である。この遮蔽材４は図３，図４に示すように試料３上に垂直に立てて配置されており、遮蔽材４はｚ軸上に位置していてｘ軸方向に張られている。
そして、遮蔽材４と試料３の上面の隙間はわずか１０〜３０μｍ程度である。このように試料３上に接近して遮蔽材４が配置されることにより、試料３上には、図３の「イオン遮蔽説明図」に示すように、イオンビーム非照射面３ｃとその左右にイオンビーム照射面３ｄ，３ｅが形成される。イオンビーム非照射面３ｃとは遮蔽材４で覆われた試料面であり、イオン銃５からのイオンビームＩＢが照射されない面である。なお、遮蔽材４は非晶質金属で出来ており、たとえばニッケル−リン（リン１０％以上）のような非晶質金属で作られている。
前記イオン銃５は、図３に示すように、真空チャンバ１上部に取り付けられたイオン銃傾斜機構６に保持されている。図３に示す状態は、イオン銃５の光軸Ｏがｚ軸と一致している状態である。前記イオン銃傾斜機構６は、試料３上を通るｘ軸を中心としてイオン銃５を左右にθ傾斜させるためのもの、すなわち、イオン銃５をｚ軸に対して−ｙ方向とｙ方向にθ傾斜させるためのものである。なお、イオン銃５としてガスイオン銃が用いられており、たとえばＡｒガスを放電によりイオン化させてＡｒイオンを放出させるガスイオン銃が用いられている。
また、７は光源（光照射手段）であり、光源７は真空チャンバ１の左側面に取り付けられている。この光源７は、試料３の左側面３ａに対向するように配置されており、その試料左側面３ａに光Ｌを照射するためのものである。光源７がオフの状態では、試料室２は暗室となっている。
８はＣＣＤカメラのような撮像手段であり、撮像手段８は真空チャンバ１の右側面に取り付けられている。この撮像手段８は、試料３の右側面３ｂに対向するように配置されており、試料３を挟んで光源７と対向している。撮像手段８は、試料３の右側面３ｂを撮像するためのものであり、その撮像領域はたとえば図４の点線で囲まれた領域Ｃである。この領域Ｃの中には、試料３の上方端部３ｆから下方端部３ｇにかけて含まれており、さらに遮蔽材４の下方端部も含まれている。
また、図３において９は中央制御装置である。中央制御装置９はその内部に、高輝度画素抽出手段１０と判定手段１１とイオン銃制御手段１２を備えている。さらに中央制御装置９は、前記光源７と、前記撮像手段８と、前記イオン銃５の電圧電源１３と、前記イオン銃傾斜機構６の傾斜駆動源１４と、キーボードやマウスなどから成る入力手段１５にそれぞれ電気的に接続されている。
以上、図３の装置構成について説明した。以下、動作説明を行う。
まずオペレータは、図３における入力手段１５上で「試料種類」の入力を行う。現在セットされている試料３はバルク試料から切り出されたものなので、この場合には「バルク試料」と入力される。この入力にあたっては、中央制御装置９に接続されたＣＲＴ画面上に複数の試料種類が表示され、オペレータはその中からマウスクリックで「バルク試料」を選択する。こうして「バルク試料」の入力が行われると、中央制御装置９は、高輝度画素抽出手段１０と判定手段１１とイオン銃制御手段１２の動作モードを「バルク試料」に対応した「貫通孔形成モード」、すなわち、試料３のほぼ中央部分に貫通孔を開ける「貫通孔形成モード」に設定する。
そして、オペレータが入力手段１５上で「エッチング開始」の入力を行うと、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は前記「貫通孔形成モード」で動作する。すなわちイオン銃制御手段１２は、イオン銃５を左（−ｙ方向）に角度θ１（たとえば１．５度）傾斜させるための傾斜信号θ１を傾斜駆動源１４に送る。傾斜駆動源１４はその傾斜信号θ１に基づいてイオン銃傾斜機構６を傾斜させる。この結果、イオン銃５はｚ軸に対して左に１．５度傾斜する。なお、この傾斜角度θ１（１．５度）の値は、予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は、イオン銃５からイオンビームＩＢを放出させるための信号を電圧電源１３に送る。すると電圧電源１３は、イオン銃５の各電極間に、イオンビームＩＢを放出させるための所定電圧を印加する。この結果、ｚ軸に対して左に角度θ１（１．５度）傾斜したイオン銃５からイオンビームＩＢが放出される。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、光源７の電源をオンする。これにより光源７から光が放出され、光源７から放出された光Ｌは、図５（ａ）に示すように、試料３の左側面３ａと遮蔽材４の左側面４ａを照射する。また、図５（ａ）に示すように、イオン銃５から放出され、ｚ軸に対して左にθ１（１．５度）傾斜したイオンビームＩＢは、遮蔽材４の左斜め上方から遮蔽材４と試料３を照射する。このイオンビーム照射は所定時間（たとえば５分間）行われる。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、撮像手段８を動作させるための信号を撮像手段８に送る。すると撮像手段８は、光照射されている試料面の反対側の面、すなわち試料３の右側面３ｂの連続撮像を開始する。この撮像手段８で撮像された試料像（図４の領域Ｃに含まれる像）は高輝度画素抽出手段１０に送られる。
高輝度画素抽出手段１０は、撮像手段８で撮像された試料像を所定の時間間隔（たとえば２秒間隔）でその内部に取り込む。まず高輝度画素抽出手段１０は、撮像当初の試料像、すなわちエッチング開始時の試料像Ｉ１を取り込む。図６（ａ）はその取り込まれた試料像Ｉ１を示したものであり、図中点線は画素（ピクセル）間の境界を示している。図６（ａ）において、Ｄは試料３の右側面３ｂを表す像であり、この像Ｄは画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍで作り上げられている。試料３は光源７からの光Ｌを透過させるものではなく、また試料３の右側面３ｂに光は照射されていないため、試料３に貫通孔が未だ開いていないこのエッチング開始時においては、像Ｄ部分の明るさは真っ暗である。
また、図６（ａ）において、Ｅは遮蔽材４の下方端部（右側面４ｂ）を表す像であり、この像Ｅは画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍで作り上げられている。この像Ｅ部分の明るさも像Ｄ部分と同様に真っ暗である。
また、図６（ａ）においてＦは、遮蔽材４と試料３の隙間を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｆは画素ｐ３１，…，ｐ３ｍで作り上げられている。像Ｆ部分の明るさは光Ｌの明るさに対応して明るい。
また、図６（ａ）においてＧは、試料３の下方を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｇは画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍで作り上げられている。この像Ｇ部分の明るさも像Ｆ部分と同様に、光Ｌの明るさに対応して明るい。
（１）さて、高輝度画素抽出手段１０は、取り込んだエッチング開始時の試料像Ｉ１に対し、各画素（ｐ１１〜ｐｎｍ）の信号強度をしきい値Ｋと比較し、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素を抽出する。このしきい値Ｋは、光Ｌを表す画素（現時点では画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍ）が抽出されるように、予めオペレータによって入力手段１５上で設定されている。すなわち図６（ｂ）に示すように、光Ｌを表す画素の強度Ｊよりやや低い強度Ｋがしきい値Ｋとして設定されている。なお、現時点においては、試料右側面像Ｄを構成する画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍの強度と、遮蔽材像Ｅを構成する画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍの強度は、図６（ｂ）における強度Ｌである。その強度Ｌはほぼ零に等しい。
（２）このようなしきい値Ｋの設定により、高輝度画素抽出手段１０は、光Ｌを表す画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍを抽出する。高輝度画素抽出手段１０は、こうして光Ｌを表す画素を抽出することにより、試料３の上方端部（３ｆ）と下方端部（３ｇ）に対応する画素をそれぞれ特定する。すなわち高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ３１，…，ｐ３ｍに基づき、試料上方端部（３ｆ）に対応する画素として画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍを特定する。同様に高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍに基づき、試料下方端部（３ｇ）に対応する画素として画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍを特定する。
（３）高輝度画素抽出手段１０は、このように試料上方端部（３ｆ）と試料下方端部（３ｇ）に対応する画素を特定することにより、試料右側面像Ｄの画素領域を認識する。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、試料右側面像Ｄは画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍで構成されていることを認識する。
（４）こうして高輝度画素抽出手段１０は試料右側面像Ｄの画素領域を認識すると、その画素領域内に判定領域Ｄ’を設定する。高輝度画素抽出手段１０は、たとえば図６（ｃ）に示すように判定領域Ｄ’を設定する。この判定領域Ｄ’は画素ｐ１〜ｐ６０を含む領域であり、試料中央部分に貫通孔が開いたことを検出できるように像Ｄの中央部分に設定される。
（５）そして高輝度画素抽出手段１０は、上記（１）の抽出結果を参照し、判定領域Ｄ’内の画素ｐ１〜ｐ６０の中に前記しきい値Ｋより大きな強度を有する高輝度画素Ｐが存在しているか否かを判断する。イオンエッチングが進んで試料３に貫通孔が開くと、光Ｌがその貫通孔を通って撮像手段８で検出されるため、判定領域Ｄ’内の画素ｐ１〜ｐ６０の何れかが前記しきい値Ｋより大きな強度を有するようになる。しかし、エッチング開始時の現時点では、試料３に貫通孔は開いていないので判定領域Ｄ’内に高輝度画素Ｐは存在しない。高輝度画素抽出手段１０は高輝度画素Ｐが存在するときだけ判定手段１１にその情報を送るので、この場合には高輝度画素抽出手段１０は判定手段１１に何も出力しない。
以上、試料像Ｉ１に対する高輝度画素抽出手段１０の処理（上記（１）〜（５）の処理）について説明した。この後、高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ１を取り込んでから２秒経過すると、撮像手段８で撮像された試料像Ｉ２を取り込む。そして高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ２に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。この時点でも未だ試料３に貫通孔は開いておらず、前記処理（５）において前記高輝度画素Ｐは抽出されない。従って、高輝度画素抽出手段１０は判定手段１１に対して何も出力しない。
以後、高輝度画素抽出手段１０は２秒間隔で試料像Ｉ３，Ｉ４，…を取り込み、各試料像に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。実際にはイオンエッチング開始から１時間以上経過しないと試料３に貫通孔は開かないため、高輝度画素抽出手段１０はイオンエッチング開始から１時間ほどの間は判定手段１１に対して何も出力しない。
さて、図５（ｂ）は、イオンエッチング開始から５分後の試料３を示した図である。図５（ｂ）に示すように、イオンビームＩＢが照射されたイオンビーム照射面３ｄ，３ｅはイオンエッチングされている。これに伴い、試料３の左側面３ａと右側面３ｂの一部もエッチングされている。
一方、遮蔽材４で覆われてイオンビームＩＢが照射されなかったイオンビーム非照射面３ｃは、エッチングされずにそのまま残っている。そして、試料３に対して遮蔽材４の左斜め上方からイオンビームが照射されたため、試料３の左側面３ａ側が右側面３ｂ側よりも多くエッチングされており、また、左側面３ａ側が右側面３ｂ側よりも内側（ｚ軸側）に深くエッチングされている。
以上のようにして、試料３に対して遮蔽材４の左上方からイオンビーム照射が行われると、次にイオン銃制御手段１２は、イオン銃５を右（ｙ方向）に角度θ１（１．５度）傾斜させるための傾斜信号θ１を傾斜駆動源１４に送る。傾斜駆動源１４はその傾斜信号θ１に基づいてイオン銃傾斜機構６を傾斜させる。この結果、イオン銃５はｚ軸に対して右に１．５度傾斜する。
このイオン銃５の傾斜により、図７（ａ）に示すように、ｚ軸に対して右にθ１（１．５度）傾斜したイオンビームＩＢが、遮蔽材４の右斜め上方から遮蔽材４と試料３を照射する。このイオンビーム照射は所定時間（たとえば５分間）行われる。
図７（ｂ）は、イオン銃５を右に傾斜させ、試料３にイオンビームを５分間照射した後の試料３を示した図である。図７（ｂ）に示すように、今度は、試料３のうち右側面３ｂ側が大きくエッチングされている。一方、遮蔽材４で覆われてイオンビームＩＢが照射されなかったイオンビーム非照射面３ｃは、エッチングされずにそのまま残っている。
以後、前記同様にして、イオン銃５が左右に繰り返し傾斜され、ｚ軸に対して左右にそれぞれ１．５度傾斜したイオンビームＩＢによって試料３はエッチングされる。図８はそのエッチングされていく試料３を示した図である。図７（ｂ）のあと図８（ａ）のように試料３はエッチングされ、図８（ａ）のあと図８（ｂ）に示すように試料３はエッチングされる。その後、何回かイオン銃５が左右に傾斜されて試料３のイオンエッチングが行われ、図８（ｃ）のように試料３はエッチングされる。図８（ａ）から図８（ｃ）に示すように、試料３のイオンビーム非照射面３ｃはエッチングされずに残ったままである。一方、そのイオンビーム非照射面３ｃの周囲の試料部分は徐々にエッチングされている。そして、図８（ｃ）に示すように、試料３のＡ部分については、イオンビーム非照射面３ｃから下方（−ｚ方向）に向かうに従って薄くなっている。しかし、この時点でも未だ試料３に貫通孔は開いておらず、高輝度画素抽出手段１０の前記処理（５）において前記高輝度画素Ｐは未だ検出されない。
図８（ｄ）は、図８（ｃ）のあとイオン銃５の向きが変えられて、試料３に対して更にイオンビームＩＢが照射されている状態を示した図である。図８（ｃ）に示した試料３のＡ部分が更にイオンエッチングされたため、図８（ｄ）に示すように、時刻Ｔ１において試料３に貫通孔Ｈが開き始めている。この貫通孔Ｈの位置は試料３の上面から３００μｍ程のところである。
図９（ａ）は、時刻Ｔ１において高輝度画素抽出手段１０が撮像手段８から取り込んだ試料像ＩＴ１を示したものである。図９（ａ）に示すように、前記判定領域Ｄ’内の画素のうち画素ｐ２５だけが明るく光っている。この画素ｐ２５は、前記貫通孔Ｈを通った光Ｌ（図８（ｄ）参照）を表す画素である。貫通孔Ｈの大きさが更に大きくなってくると画素ｐ２５の周りの画素も明るくなってくるが、時刻Ｔ１の時点では画素ｐ２５だけが明るく光っている。
高輝度画素抽出手段１０は、このような試料像ＩＴ１に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素の１つとして画素ｐ２５を抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（５）において、画素ｐ２５を判定領域Ｄ’内に含まれる高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ２５の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ２５（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、高輝度画素抽出手段１０から送られてくる高輝度画素位置信号に基づき、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐが試料像（ＩＴ１）上において所定個数ｎ以上連なっているかどうか判定する。今、その個数ｎとして２が設定されており、この個数２は予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
この場合、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは画素ｐ２５だけであり、高輝度画素抽出手段１０から判定手段１１に送られた高輝度画素位置信号はｐ２５（ｘ，ｙ）だけである。このため判定手段１１は、「高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは試料像（ＩＴ１）上において２以上連なっていない」と判定する。判定手段１１は、「高輝度画素Ｐが２以上連なっている」と判定したときだけイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送るので、この場合にはそのイオン照射停止信号はイオン銃制御手段１２に送られない。このため、試料３へのイオンビーム照射は引き続き行われる。
さて、図９（ｂ）は、試料像ＩＴ１の次に高輝度画素抽出手段１０に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。すなわち、時刻Ｔ１から２秒経過後の時刻Ｔ２に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。図９（ａ）と図９（ｂ）を比較して分かるように、この２秒の間に、画素ｐ２５の右隣の画素ｐ２６が新たに明るく光るようになったことがわかる。これは、試料３のイオンエッチングが進んで貫通孔Ｈの大きさが図８（ｄ）の状態よりも少しだけ大きくなったためであり、画素ｐ２６は貫通孔Ｈを通った光Ｌを表す画素である。
高輝度画素抽出手段１０は、この試料像ＩＴ２に対して前記（１）〜（５）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素として画素ｐ２５と画素ｐ２６を含めて抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（５）において、画素ｐ２５と画素ｐ２６を判定領域Ｄ’内に含まれる高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ２５とｐ２６の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ２５（ｘ，ｙ）、ｐ２６（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、その高輝度画素位置信号ｐ２５（ｘ，ｙ）、ｐ２６（ｘ，ｙ）に基づき、高輝度画素ｐ２５と高輝度画素ｐ２６が試料像（ＩＴ２）上において横に２個連なっていると判定する。この結果、判定手段１１はイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送る。このイオン照射停止信号を受けたイオン銃制御手段１２は、イオン照射を停止させるための信号を電圧電源１３に送る。これにより、イオン銃５よりのイオンビーム放出は停止される。さらにイオン銃制御手段１２は、傾斜駆動源１４を制御してイオン銃傾斜機構６の傾斜を停止させる。
以上の結果、図９（ｃ）に示す本発明の薄膜試料３が出来上がる。貫通孔Ｈの周辺部分ｋは１００Å程の薄膜となっており、このような薄膜部分ｋの厚さはＴＥＭ観察に適した厚さである。
以上、図３の本発明装置において、試料３に貫通孔Ｈを開けて薄膜試料を作製する場合について説明した。上述したように本発明においては、試料の薄膜化に伴って出現した高輝度画素Ｐを抽出し、その高輝度画素Ｐが試料像上において所定個数ｎ以上連なった時点でイオン照射を停止するようにしている。このｎの値は入力手段１５上で任意に設定することができ、その値ｎを予め実験で求めた最適な値に設定しておくことにより、ＴＥＭ観察に適した厚さの薄膜が出来上がった時点で常にイオン照射を停止させることができる。
そして、本発明の場合、前記高輝度画素Ｐが複数出現しても、それらが所定個数ｎ以上連ならないとイオン照射は停止されない。たとえば、２つの高輝度画素Ｐが離れて出現した場合には、イオン照射は停止されない。このように２つの高輝度画素Ｐが離れて出現するのは、試料室壁などに当たって反射した光Ｌが撮像手段８で一時的に検出された場合である。一方、試料３に貫通孔Ｈが開いた場合には、抽出された複数の高輝度画素Ｐは連なっている。このため、高輝度画素Ｐの連なりを検出してイオン照射を停止させる本発明によれば、試料室壁などに当たって反射した光Ｌが撮像手段８で一時的に検出された場合に誤ってイオン照射が停止されることはなく、試料３に所定の貫通孔Ｈが開いたときだけイオン照射が正常に停止される。従って本発明においては、ＴＥＭ観察に適した薄膜試料を確実に作製することができる。
なお、上記例では、高輝度画素Ｐが横に２個（ｎ＝２）連なった場合について説明したが（図９（ｂ）参照）、高輝度画素Ｐが縦に２個または斜めに２個連なった（並び続く）場合においても、前記判定手段１１はイオン照射停止信号をイオン銃制御手段１２に送るように動作する。
次に、図３の装置において、シリコンウエハーなどから切り出された試料を薄膜化して、断面試料を作製する場合について説明する。
その場合、まず図１０（ａ）に示すように、１００μｍ（ｄ１）×７００μｍ（ｄ２）×２．５ｍｍ（ｄ３）の試料１６を用意する。この試料１６はシリコンウエハーから切り出されて粗研磨されたものであり、試料１６の下方は多層構造となっている。この多層構造部１６ａを薄膜化して断面試料を作製することがこの場合の目的であり、このように切り出された試料１６は、図３の試料３に代わって試料室２に配置される。図１０（ｂ）は、試料室２に配置された試料１６と前記遮蔽材４を示した図である。図１０（ｂ）に示すように、試料１６の多層構造部１６ａは遮蔽材４から７００μｍ程のところに位置している。
さて、試料１６の多層構造部１６ａを薄膜化する場合、まずオペレータは、図３における入力手段１５上で「試料種類」の入力を行う。この場合には「多層構造試料」と入力される。こうして「多層構造試料」の入力が行われると、中央制御装置９は、高輝度画素抽出手段１０と判定手段１１とイオン銃制御手段１２の動作モードを「多層構造試料」に対応した「多層構造部薄膜化モード」、すなわち、試料１６の多層構造部１６ａを薄膜化する「多層構造部薄膜化モード」に設定する。
そして、オペレータが入力手段１５上で「エッチング開始」の入力を行うと、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は前記「多層構造部薄膜化モード」で動作する。すなわちイオン銃制御手段１２は、イオン銃５を左（−ｙ方向）に角度θ１（たとえば０．７度）傾斜させるための傾斜信号θ１を傾斜駆動源１４に送る。傾斜駆動源１４はその傾斜信号θ１に基づいてイオン銃傾斜機構６を傾斜させる。この結果、イオン銃５はｚ軸に対して左に０．７度傾斜する。なお、この傾斜角度θ１（０．７度）の値は、予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９のイオン銃制御手段１２は、イオン銃５からイオンビームＩＢを放出させるための信号を電圧電源１３に送る。すると電圧電源１３は、イオン銃５の各電極間に、イオンビームＩＢを放出させるための所定電圧を印加する。この結果、ｚ軸に対して左に角度θ１（０．７度）傾斜したイオン銃５からイオンビームＩＢが放出される。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、光源７の電源をオンする。これにより光源７から光が放出され、光源７から放出された光Ｌは、図１０（ｃ）に示すように、試料１６の左側面１６ｂと遮蔽材４の左側面４ａを照射する。また、図１０（ｃ）に示すように、イオン銃５から放出され、ｚ軸に対して左にθ１（０．７度）傾斜したイオンビームＩＢは、遮蔽材４の左斜め上方から遮蔽材４と試料１６を照射する。このイオンビーム照射は所定時間（たとえば５分間）行われる。
また、前記「エッチング開始」の入力が行われると、中央制御装置９は、撮像手段８を動作させるための信号を撮像手段８に送る。すると撮像手段８は、光照射されている試料面の反対側の面、すなわち試料１６の右側面１６ｃの連続撮像を開始する。この撮像手段８で撮像された試料像（図４の領域Ｃに含まれる像）は高輝度画素抽出手段１０に送られる。
高輝度画素抽出手段１０は、撮像手段８で撮像された試料像を所定の時間間隔（たとえば２秒間隔）でその内部に取り込む。まず高輝度画素抽出手段１０は、撮像当初の試料像、すなわちエッチング開始時の試料像Ｉ１を取り込む。図１１（ａ）はその取り込まれた試料像Ｉ１を示したものであり、図中点線は画素（ピクセル）間の境界を示している。図１１（ａ）において、Ｑは試料１６の右側面１６ｃを表す像であり、この像Ｑは画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍで作り上げられている。試料１６は光源７からの光Ｌを透過させるものではなく、また試料１６の右側面１６ｃに光は照射されていないため、像Ｑ部分の明るさは真っ暗である。
また、図１１（ａ）において、Ｒは遮蔽材４の下方端部（右側面４ｂ）を表す像であり、この像Ｒは画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍで作り上げられている。この像Ｒ部分の明るさも像Ｑ部分と同様に真っ暗である。
また、図１１（ａ）においてＳは、遮蔽材４と試料１６の隙間を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｓは画素ｐ３１，…，ｐ３ｍで作り上げられている。像Ｓ部分の明るさは光Ｌの明るさに対応して明るい。
また、図１１（ａ）においてＴは、試料１６の下方を通った光Ｌを表す像であり、この像Ｔは画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍで作り上げられている。この像Ｔ部分の明るさも像Ｓ部分と同様に、光Ｌの明るさに対応して明るい。
（６）さて、高輝度画素抽出手段１０は、取り込んだエッチング開始時の試料像Ｉ１に対し、各画素（ｐ１１〜ｐｎｍ）の信号強度をしきい値Ｋと比較し、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素を抽出する。このしきい値Ｋは、光Ｌを表す画素（現時点では画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍ）が抽出されるように、予めオペレータによって入力手段１５上で設定されている。すなわち図６（ｂ）に示したように、光Ｌを表す画素の強度Ｊよりやや低い強度Ｋがしきい値Ｋとして設定されている。なお、現時点においては、試料右側面像Ｑを構成する画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍ，…，ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍの強度と、遮蔽材像Ｒを構成する画素ｐ１１，ｐ１２，…，ｐ１ｍ，ｐ２１，…，ｐ２ｍの強度は、図６（ｂ）における強度Ｌである。その強度Ｌはほぼ零に等しい。
（７）このようなしきい値Ｋの設定により、高輝度画素抽出手段１０は、光Ｌを表す画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍを抽出する。高輝度画素抽出手段１０は、こうして光Ｌを表す画素を抽出することにより、試料１６の上方端部１６ｄ（図１０（ｃ）参照）と下方端部１６ｅ（図１０（ｃ）参照）に対応する画素をそれぞれ特定する。すなわち高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ３１，…，ｐ３ｍに基づき、試料上方端部１６ｄに対応する画素として画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍを特定する。同様に高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍに基づき、試料下方端部１６ｅに対応する画素として画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍを特定する。
（８）高輝度画素抽出手段１０は、このように試料上方端部１６ｄに対応する画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍと、試料下方端部１６ｅに対応する画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍを特定すると、画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍと画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍの位置関係の情報Ｕを記憶する。すなわち高輝度画素抽出手段１０は、画素ｐ（ｎ−２）１が画素ｐ４１から何画素離れた位置に存在しているか、また、画素ｐ（ｎ−２）２が画素ｐ４２から何画素離れた位置に存在しているかなどの情報Ｕを記憶する。
以上、試料像Ｉ１に対する高輝度画素抽出手段１０の処理（上記（６）〜（８）の処理）について説明した。この後、高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ１を取り込んでから２秒経過すると、撮像手段８で撮像された試料像Ｉ２を取り込む。そして高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ２に対して前記（６）の処理を行う。そして高輝度画素抽出手段１０は処理（６）の後、次の処理（９）および処理（１０）を行う。
（９）前記しきい値Ｋの設定により、高輝度画素抽出手段１０は、光Ｌを表す画素ｐ３１，…，ｐ３ｍおよびｐ（ｎ−１）１，…，ｐ（ｎ−１）ｍ，…，ｐｎｍを抽出する。高輝度画素抽出手段１０は、抽出した画素ｐ３１，…，ｐ３ｍに基づき、試料上方端部１６ｄに対応する画素として画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍを特定する。そして高輝度画素抽出手段１０は、その特定した画素ｐ４１，ｐ４２，…，ｐ４ｍの情報と、前記処理（８）で求めた情報Ｕに基づき、試料下方端部１６ｅに対応する画素として前記画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍ（図１１（ａ）参照）を特定する。
（１０）高輝度画素抽出手段１０は、上記（６）の抽出結果を参照し、処理（９）で特定した画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍ（試料下方端部１６ｅに対応する画素）の中に前記しきい値Ｋより大きな強度を有する高輝度画素Ｐが存在しているか否かを判断する。
以上が処理（１０）の内容であるが、この時点では試料下方端部１６ｅはほとんどエッチングされておらず、取り込まれた試料像Ｉ２の様子は２秒前の試料像Ｉ１と同じである。このため高輝度画素抽出手段１０は、試料像Ｉ２に対し、試料下方端部１６ｅに対応する画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍの中に高輝度画素Ｐは存在しないと判断する。従って、高輝度画素抽出手段１０は判定手段１１に対して何も出力しない。
この後、高輝度画素抽出手段１０は２秒間隔で試料像Ｉ３，Ｉ４，…を取り込み、各試料像に対して前記（６）（９）（１０）の処理を行う。実際にはイオンエッチング開始から１時間以上経過しないと試料下方端部１６ｅは薄膜化されないため、高輝度画素抽出手段１０はイオンエッチング開始から１時間ほどの間は判定手段１１に対して何も出力しない。以後、上述したバルク試料のときと同様にしてイオン銃５が左右に繰り返し傾斜され、ｚ軸に対して左右にそれぞれ０．７度傾斜したイオンビームＩＢによって試料１６はエッチングされる。
図１０（ｄ）は、試料１６のイオンエッチングが進んで、試料下方端部１６ａがかなり薄膜化された状態（時刻Ｔ１のときの状態）を示した図である。そして、図１１（ｂ）は、時刻Ｔ１において高輝度画素抽出手段１０が撮像手段８から取り込んだ試料像ＩＴ１を示したものである。
図１１（ｂ）に示すように、試料下方端部１６ｅに対応する画素ｐ（ｎ−２）１，…，ｐ（ｎ−２）ｍのうち、画素Ｐ７５だけが明るく光っている。この画素ｐ７５は前記光Ｌを表す画素であり、試料下方端部１６ａの薄膜化に伴って出現した高輝度画素ｐ７５である。すなわち、試料下方端部１６ａの薄膜化に伴って試料下方端部１６ａの一部が図１１（ｃ）に示すように欠け、その欠けた部分１６ｆを通った光Ｌが撮像手段８で検出されたことによって、高輝度画素ｐ７５が試料像ＩＴ１上に出現している。
高輝度画素抽出手段１０は、このような試料像ＩＴ１に対して前記（６）（９）（１０）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（６）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素の１つとして画素ｐ７５を抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１０）において、画素ｐ７５を高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ７５の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ７５（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、高輝度画素抽出手段１０から送られてくる高輝度画素位置信号に基づき、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐが試料像（ＩＴ１）上において所定個数ｎ以上連なっているかどうか判定する。今、その個数ｎとして２が設定されており、この個数２は予めオペレータによって入力手段１５上で入力設定されている。
この場合、高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは画素ｐ７５だけであり、高輝度画素抽出手段１０から判定手段１１に送られた高輝度画素位置信号はｐ７５（ｘ，ｙ）だけである。このため判定手段１１は、「高輝度画素抽出手段１０で抽出された高輝度画素Ｐは試料像（ＩＴ１）上において２以上連なっていない」と判定する。判定手段１１は、「高輝度画素Ｐが２以上連なっている」と判定したときだけイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送るので、この場合にはそのイオン照射停止信号はイオン銃制御手段１２に送られない。このため、試料３へのイオンビーム照射は引き続き行われる。
さて、図１２（ａ）は、試料像ＩＴ１の次に高輝度画素抽出手段１０に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。すなわち、時刻Ｔ１から２秒経過後の時刻Ｔ２に取り込まれた試料像ＩＴ２を示したものである。図１２（ａ）と図１１（ｂ）を比較して分かるように、この２秒の間に、画素ｐ７２とｐ７４とｐ７７とｐ７９が新たに明るく光るようになったことがわかる。これは、イオンエッチングによって試料下方端部１６ａの薄膜化が進み、試料下方端部１６ａが図１２（ｂ）に示すようにギザギザ状になったためであり、画素ｐ７２，ｐ７４，ｐ７５，ｐ７７，ｐ７９はそのギザギザ状に欠けた部分を通った光Ｌを表す画素である。
高輝度画素抽出手段１０は、この試料像ＩＴ２に対して前記（６）（９）（１０）の処理を行う。この場合に高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（６）において、しきい値Ｋより大きな強度を有する画素として画素ｐ７２，ｐ７４，ｐ７５，ｐ７７，ｐ７９を含めて抽出する。このため高輝度画素抽出手段１０は、前記処理（１０）において、画素ｐ７２，ｐ７４，ｐ７５，ｐ７７，ｐ７９を高輝度画素Ｐとして検出する。すると高輝度画素抽出手段１０は、その高輝度画素ｐ７２とｐ７４とｐ７５とｐ７７とｐ７９の画素位置を表す高輝度画素位置信号ｐ７２（ｘ，ｙ）、ｐ７４（ｘ，ｙ）、ｐ７５（ｘ，ｙ）、ｐ７７（ｘ，ｙ）、ｐ７９（ｘ，ｙ）を判定手段１１に送る。
判定手段１１は、それらの高輝度画素位置信号に基づき、高輝度画素ｐ７４と高輝度画素ｐ７５が試料像（ＩＴ２）上において試料下方端部のエッジ方向に２個連なっていると判定する。この結果、判定手段１１はイオン銃制御手段１２にイオン照射停止信号を送る。このイオン照射停止信号を受けたイオン銃制御手段１２は、イオン照射を停止させるための信号を電圧電源１３に送る。これにより、イオン銃５よりのイオンビーム放出は停止される。さらにイオン銃制御手段１２は、傾斜駆動源１４を制御してイオン銃傾斜機構６の傾斜を停止させる。
以上の結果、図１２（ｂ）に示した本発明の薄膜試料１６が出来上がる。多層構造部１６ａの部分は最も薄く、その厚さはＴＥＭ観察に適した１００Å程度である。
以上、図３の装置の動作を説明した。なお、本発明は上記例に限定されるものではなく、その他の変形例も包含するものである。
たとえば上記例では、判定手段１１は、高輝度画素Ｐが試料像上で所定個数以上連なっていると判定した場合、イオン照射停止信号をイオン銃制御手段１２に供給するようにしている。そのイオン照射停止信号の代わりに、判定手段１１が仕上げ加工信号をイオン銃制御手段１２に供給するようにしてもよい。その仕上げ加工信号を受けたイオン銃制御手段１２は、試料を照射するイオンビームの強度がそれまでより低くなるような信号を電圧電源１３に送る。すると、イオン銃５の引出電極に印加される電圧がそれまでより低く設定され、イオン銃５から放出されるイオンの量はそれまでより少なくなる。こうしてイオンビームの強度がそれまでより低く設定されて、試料の仕上げ加工が行われる。この仕上げ加工はたとえば３０分間行われ、その後、試料へのイオンビーム照射が停止される。
また、上記例では、高輝度画素抽出出段１０は２秒間隔で撮像手段８から像を取り込むようにしているが、撮像手段８から像を連続して取り込み、取り込んだ像に対して上記処理を行うようにしてもよい。
また、上記例では、イオン銃５を左右に傾斜させるようにしたが、２つのイオン銃を配置し、一方のイオン銃から発生したイオンビームを前記遮蔽材の左斜め上方から遮蔽材と試料に向けて照射し、他方のイオン銃から発生したイオンビームを前記遮蔽材の右斜め上方から遮蔽材と試料に向けて照射するようにしてもよい。そのようにすれば、上記例のおよそ２倍の速度で薄膜試料を作製することができる。
また、上記例では、試料の左側面と右側面にイオンビームを照射するようにしたが、それらの側面の何れか一方の側面だけにイオンビームを照射して試料を薄膜化するようにしてもよい。
また、上記例では、イオン銃５をｚ軸に対して左右に傾斜させるようにしたが、イオン銃側は傾斜させずに固定し、試料と遮蔽材を一緒に傾斜させるようにしてもよい。
また、上記例では、ｚ軸に対して左右にそれぞれ傾斜したイオンビームで試料をエッチングするようにしたが、ｚ軸上を通るイオンビームで試料をエッチングする工程（すなわち遮蔽材の真上からイオンビームを照射する工程）と、ｚ軸に対して左右どちらか一方に傾斜（たとえば３度）したイオンビームで試料をエッチングする工程を交互に繰り返し行うようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】特願２００４−２８３８０２における試料作製を説明するために示した図である。
【図２】従来の問題点を説明するために示した図である。
【図３】本発明の試料作製装置の一例を示した図である。
【図４】図３の装置を説明するために示した図である。
【図５】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図６】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図７】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図８】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図９】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図１０】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図１１】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【図１２】図３の装置の動作を説明するために示した図である。
【符号の説明】
【００１３】
１…真空チャンバ、２…試料室、３…試料、３ａ…試料の左側面、３ｂ…試料の右側面、３ｃ…イオンビーム非照射面、３ｄ，３ｅ…イオンビーム照射面、３ｆ…上方端部、３ｇ…下方端部、４…遮蔽材、４ａ…遮蔽材の左側面、４ｂ…遮蔽材の右側面、５…イオン銃、６…イオン銃傾斜機構、７…光源、８…撮像手段、９…中央制御装置、１０…高輝度画素抽出手段、１１…判定手段、１２…イオン銃制御手段、１３…電圧電源、１４…傾斜駆動源、１５…入力手段、１６…試料、１６ａ…多層構造部、１６ｂ…試料の左側面、１６ｃ…試料の右側面、１６ｄ…上方端部、１６ｅ…下方端部、Ｄ’…判定領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の左側面および右側面、または、それらの側面の何れか一方の側面にイオンビームを照射して試料をイオンエッチングし、試料を薄膜化するようにした試料作製方法において、
以下の（ａ）〜（ｄ）のステップにより、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更するようにしたことを特徴とする試料作製方法
（ａ）試料にイオンビームを照射すると共に試料の左右の側面の何れか一方の側面に光を照射し、試料の他方の側面を撮像手段で撮像する
（ｂ）撮像された試料像に対して、所定のしきい値より大きな強度を有し、且つ前記試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値より大きくなった高輝度画素を抽出する
（ｃ）抽出された高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する
（ｄ）（ｃ）で所定個数以上連なっていると判定された場合、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更する。
【請求項２】
試料上にイオンビーム非照射面とその左右にイオンビーム照射面を形成するための遮蔽材であって、ベルト状またはリボン状またはテープ状の遮蔽材を試料上にほぼ垂直に立てて配置し、
その遮蔽材の左斜め上方または直上から遮蔽材と試料に向けてイオンビームを照射すると共に、遮蔽材の右斜め上方から遮蔽材と試料に向けてイオンビームを照射し、
前記イオンビーム非照射面をイオンエッチングせずに残して、その左右のイオンビーム照射面をイオンエッチングして試料の左側面および右側面をイオンエッチングし、
前記イオンビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなる薄膜試料を作製するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の試料作製方法。
【請求項３】
試料に貫通孔が開くように前記イオンビームの照射方向を設定した場合、前記高輝度画素がその試料像上において縦、横または斜めの何れかに所定個数以上連なっているかどうかを判定するようにした
ことを特徴とする請求項２記載の試料作製方法。
【請求項４】
試料の下方端部が薄膜化されるように前記イオンビームの照射方向を設定した場合、前記高輝度画素がその試料像上において試料下方端部に対応する位置に存在し、且つ試料下方端部のエッジ方向に所定個数以上連なっているかどうかを判定するようにした
ことを特徴とする請求項２記載の試料作製方法。
【請求項５】
高輝度画素が試料像上において所定個数以上連なっていると判定された場合、試料を照射するイオンビームの強度をそれまでより低くして仕上げ加工を行うようにした
ことを特徴とする請求項１記載の試料作製方法。
【請求項６】
試料の左側面および右側面、または、それらの側面の何れか一方の側面にイオンビームを照射して試料をイオンエッチングし、試料を薄膜化するようにした試料作製装置において、
試料の左右の側面の何れか一方の側面に光を照射する光照射手段と、
試料の他方の側面を撮像する撮像手段と、
撮像手段で撮像された試料像に対して、所定のしきい値より大きな強度を有し、且つ前記試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値より大きくなった高輝度画素を抽出する高輝度画素抽出手段と、
高輝度画素抽出手段で抽出された前記高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する判定手段と、
判定手段において前記高輝度画素が所定個数以上連なっていると判定された場合、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更する手段
を備えたことを特徴とする試料作製装置。
【請求項７】
試料上にイオンビーム非照射面とその左右にイオンビーム照射面を形成させるため、試料上にほぼ垂直に立てて配置されたベルト状またはリボン状またはテープ状の遮蔽材と、
その遮蔽材の左斜め上方から遮蔽材の左側面と試料に向けてイオンビームを照射する手段と、
前記遮蔽材の右斜め上方から遮蔽材の右側面と試料に向けてイオンビームを照射する手段を備え、
前記イオンビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなる薄膜試料が出来るように、前記イオンビームの照射方向がそれぞれ設定されている
ことを特徴とする請求項６記載の試料作製装置。
【請求項８】
試料に貫通孔が開くように前記イオンビームの照射方向が設定された場合、前記判定手段は、前記高輝度画素がその試料像上において縦、横または斜めの何れかに所定個数以上連なっているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項７記載の試料作製装置。
【請求項９】
試料の下方端部が薄膜化されるように前記イオンビームの照射方向が設定された場合、前記高輝度画素抽出手段は、その試料上において試料下方端部に対応する位置に出現した前記高輝度画素を抽出し、前記判定手段は、その抽出された高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項７記載の試料作製装置。
【請求項１】
試料の左側面および右側面、または、それらの側面の何れか一方の側面にイオンビームを照射して試料をイオンエッチングし、試料を薄膜化するようにした試料作製方法において、
以下の（ａ）〜（ｄ）のステップにより、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更するようにしたことを特徴とする試料作製方法
（ａ）試料にイオンビームを照射すると共に試料の左右の側面の何れか一方の側面に光を照射し、試料の他方の側面を撮像手段で撮像する
（ｂ）撮像された試料像に対して、所定のしきい値より大きな強度を有し、且つ前記試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値より大きくなった高輝度画素を抽出する
（ｃ）抽出された高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する
（ｄ）（ｃ）で所定個数以上連なっていると判定された場合、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更する。
【請求項２】
試料上にイオンビーム非照射面とその左右にイオンビーム照射面を形成するための遮蔽材であって、ベルト状またはリボン状またはテープ状の遮蔽材を試料上にほぼ垂直に立てて配置し、
その遮蔽材の左斜め上方または直上から遮蔽材と試料に向けてイオンビームを照射すると共に、遮蔽材の右斜め上方から遮蔽材と試料に向けてイオンビームを照射し、
前記イオンビーム非照射面をイオンエッチングせずに残して、その左右のイオンビーム照射面をイオンエッチングして試料の左側面および右側面をイオンエッチングし、
前記イオンビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなる薄膜試料を作製するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の試料作製方法。
【請求項３】
試料に貫通孔が開くように前記イオンビームの照射方向を設定した場合、前記高輝度画素がその試料像上において縦、横または斜めの何れかに所定個数以上連なっているかどうかを判定するようにした
ことを特徴とする請求項２記載の試料作製方法。
【請求項４】
試料の下方端部が薄膜化されるように前記イオンビームの照射方向を設定した場合、前記高輝度画素がその試料像上において試料下方端部に対応する位置に存在し、且つ試料下方端部のエッジ方向に所定個数以上連なっているかどうかを判定するようにした
ことを特徴とする請求項２記載の試料作製方法。
【請求項５】
高輝度画素が試料像上において所定個数以上連なっていると判定された場合、試料を照射するイオンビームの強度をそれまでより低くして仕上げ加工を行うようにした
ことを特徴とする請求項１記載の試料作製方法。
【請求項６】
試料の左側面および右側面、または、それらの側面の何れか一方の側面にイオンビームを照射して試料をイオンエッチングし、試料を薄膜化するようにした試料作製装置において、
試料の左右の側面の何れか一方の側面に光を照射する光照射手段と、
試料の他方の側面を撮像する撮像手段と、
撮像手段で撮像された試料像に対して、所定のしきい値より大きな強度を有し、且つ前記試料の薄膜化に伴ってその強度が前記しきい値より大きくなった高輝度画素を抽出する高輝度画素抽出手段と、
高輝度画素抽出手段で抽出された前記高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する判定手段と、
判定手段において前記高輝度画素が所定個数以上連なっていると判定された場合、試料へのイオンビーム照射を停止、または試料へのイオンビーム照射の条件を変更する手段
を備えたことを特徴とする試料作製装置。
【請求項７】
試料上にイオンビーム非照射面とその左右にイオンビーム照射面を形成させるため、試料上にほぼ垂直に立てて配置されたベルト状またはリボン状またはテープ状の遮蔽材と、
その遮蔽材の左斜め上方から遮蔽材の左側面と試料に向けてイオンビームを照射する手段と、
前記遮蔽材の右斜め上方から遮蔽材の右側面と試料に向けてイオンビームを照射する手段を備え、
前記イオンビーム非照射面から下方に向かうに従って薄くなる薄膜試料が出来るように、前記イオンビームの照射方向がそれぞれ設定されている
ことを特徴とする請求項６記載の試料作製装置。
【請求項８】
試料に貫通孔が開くように前記イオンビームの照射方向が設定された場合、前記判定手段は、前記高輝度画素がその試料像上において縦、横または斜めの何れかに所定個数以上連なっているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項７記載の試料作製装置。
【請求項９】
試料の下方端部が薄膜化されるように前記イオンビームの照射方向が設定された場合、前記高輝度画素抽出手段は、その試料上において試料下方端部に対応する位置に出現した前記高輝度画素を抽出し、前記判定手段は、その抽出された高輝度画素がその試料像上において所定個数以上連なっているかどうかを判定する
ことを特徴とする請求項７記載の試料作製装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３００７５９（Ｐ２００６−３００７５９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２３５６０（Ｐ２００５−１２３５６０）
【出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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