試料加工方法
【課題】 試料上でのエッチング加工エリアの重複部分を自動的に最適に設定することにより、効率の良いエッチング加工を行うことのできる試料加工方法を提供する。
【解決手段】 イオンビーム装置の試料室内に配置された試料６の所定領域内での複数の走査エリア３１，３３に対して、当該イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行してエッチング加工を順次行い、これにより当該所定領域全体のエッチング加工を行う試料加工方法において、直前にエッチング加工された走査エリア３１の端部に形成された加工底面３１ｂからの傾斜部分３１ａの立ち上がり部３１ｃを起点として、次にエッチング加工が施される走査エリア３３が当該制御部により設定される。これにより、必要最小部分のみが走査エリアの重複部分として制御部により設定され、当該重複部分の最適化を自動的に行うことができる。
【解決手段】 イオンビーム装置の試料室内に配置された試料６の所定領域内での複数の走査エリア３１，３３に対して、当該イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行してエッチング加工を順次行い、これにより当該所定領域全体のエッチング加工を行う試料加工方法において、直前にエッチング加工された走査エリア３１の端部に形成された加工底面３１ｂからの傾斜部分３１ａの立ち上がり部３１ｃを起点として、次にエッチング加工が施される走査エリア３３が当該制御部により設定される。これにより、必要最小部分のみが走査エリアの重複部分として制御部により設定され、当該重複部分の最適化を自動的に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム装置を用いて、イオンビームを試料上にて走査することにより行われる試料加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過形電子顕微鏡を用いた試料観察を行う際に、予め薄片化加工されている薄片試料が観察対象となることがある。このような薄片試料を作成する際には、集束イオンビーム装置を用いて試料のエッチング加工が実施される。
【０００３】
この薄片試料を作成するために、集束イオンビーム装置を用いて試料のエッチング加工を実施する際には、オペレータが、試料上において所定の狭い間隔をおいて隣接する２つの所定領域をマニュアル操作により設定し、これら２つの所定領域にイオンビームを照射してエッチング加工を行う。このとき、上記の狭い間隔は、当該エッチング加工により作成されることとなる薄片試料の厚さに対応する。これにより、エッチング加工後の当該２つ所定領域の間に位置する試料の部分（試料上での上記狭い間隔の部分）が残る。
【０００４】
その後、この残った部分（残存部分）を試料から分離して切り離すことにより、当該残存部分が薄片試料となる。そして、この薄片試料の厚さは、上述のように、上記の狭い間隔に対応している。なお、この薄片試料の分離工程は、薄片試料の輪郭となる部分に沿って別途イオンビームを照射することにより行われる。
【０００５】
このような試料のエッチング加工を行う際には、一方の所定領域のエッチング加工を行い、その後、他方の所定領域のエッチング加工が行われる。ここで、これら所定領域のエッチング加工を行うにあたっては、オペレータが、各所定領域内において、粗加工、中間加工、及び仕上げ加工を行う３つのエリア（粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリア）を設けている。そして、オペレータが、各エリアごとにイオンビームの照射電流の設定を変えている。
【０００６】
具体的には、粗加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流の設定を大きくする。また、仕上げ加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流の設定を小さくする。そして、中間加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流は、粗加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流と仕上げ加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流との間で設定する。
【０００７】
試料のエッチング加工時での加工レート（エッチングレート）は、試料に照射されるイオンビームの照射電流に伴って変化する。すなわち、当該イオンビームの照射電流が大きくなる程、試料の加工レートは大きくなる。また、試料のエッチング加工による加工後の表面荒さも、試料に照射されるイオンビームの照射電流に伴って変化し、当該イオンビームの照射電流が大きくなる程、表面荒さは大きくなる。
【０００８】
ここで、試料上の上記所定領域内において、薄片試料となる部分（残し部分）に接する加工エリアの加工後の表面荒さは小さくする必要がある。これは、当該加工により形成される垂直方向の面が薄片試料における観察対象面となるからである。一方、当該残し部分から離れた加工エリアの加工後での表面荒さは大きくても問題はない。
【０００９】
従って、当該所定領域内において、当該残し部分に対して反対側（当該残し部分から一番離れた側）から当該残し部分に向かう方向で、粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアをこの順序で設けている。そして、各加工エリアは、該加工エリアごとに照射電流が異なるようにオペレータによって設定されたイオンビームにより個別に走査され、これにより各加工エリアのエッチング加工が施される。
【００１０】
このように粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアを上記所定領域内で設ける際には、粗加工エリアと中間加工エリアとには互いに重複する部分を設けるようにしており、また中間加工エリアと仕上げ加工エリアとにも互いに重複する部分を設けるようにしている。この理由は、例えば、粗加工エリアと中間加工エリアとが重複部分を持たずに接するように双方を設定すると、両加工エリアの間に不要なエッチング残りが生じる可能性があるからである。また、中間加工エリアと仕上げ加工エリアとについても、双方が接するように両エリアを設定すると、この両エリアの間に不要なエッチング残りが生じる可能性があるからである。そして、このようなエッチング残りが残存していると、上述した薄片試料の分離工程において、薄片試料の輪郭となる部分に沿って別途イオンビームの照射を行う際に、イオンビームが当該エッチング残りの部分により遮蔽されることとなり、イオンビームを所望の箇所に照射することができなくなり支障が生じることとなる。
【００１１】
従って、上記重複部分を設けることにより、当該重複部分が確実にエッチング加工されることとなり、粗加工エリアと中間加工エリアとの間、及び中間加工エリアと仕上げ加工エリアとの間にエッチング残りが生じることを確実に防止することができる。
【００１２】
なお、試料に照射されるイオンビームの照射電流量を、試料上でのイオンビームの２次元走査範囲に応じて変化させるものは、例えば特許文献１に示されている。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２６０３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のごとく、試料上の所定領域をエッチング加工する際に、オペレータが、当該所定領域内において粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアを設け、粗加工エリアと中間加工エリアとには互いに重複する部分（重複部分）を設定するとともに、中間加工エリアと仕上げ加工エリアとにも互いに重複する部分（重複部分）を設定している。
【００１５】
しかしながら、上記各重複部分を設定する際に、その設定基準は特に明確化されていないため自動的に設定することができず、オペレータが当該重複部分をマニュアル操作により適宜決めて設定していた。
【００１６】
従って、オペレータの判断により、当該重複部分の領域が狭く設定された場合には上記のエッチング残りが生じる可能性が大きくなることとなる。また当該重複部分が必要以上に広く設定された場合には余分な重複部分がエッチング加工されることとなり、加工時間が余分にかかってしまい処理効率が悪くなる。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、上記重複部分の設定の最適化を自動的に行うことにより、効率の良いエッチング加工を行うことのできる試料加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に基づく試料加工方法は、イオンビーム装置の試料室内に配置された試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、当該イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行してエッチング加工を順次行い、これにより当該所定領域全体のエッチング加工を行う試料加工方法において、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行し、これによりエッチング加工を順次行う。このとき、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定される。
【００２０】
従って、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された上記傾斜部分のみを含むように、エッチング加工後の走査エリア（加工エリア）と次にエッチング加工が施される走査エリア（加工エリア）との重複部分が制御部によって設定されることとなる。
【００２１】
これにより、必要最小部分（上記傾斜部分）のみが当該重複部分として制御部により設定されることとなり、当該重複部分の最適化を自動的に行うことができる。よって、効率の良い試料のエッチング加工を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】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明における試料加工方法を実施するための集束イオンビーム装置を示す概略構成図である。同図において、１は装置本体であり、この装置本体１は、イオン光学系２と試料室３とを備えている。試料室３の内部には、試料６が配置される。
【００２４】
イオン光学系２は、図示しないイオンビーム源と、当該イオンビーム源から放出されたイオンビーム７を集束させた状態で試料６上に照射するための集束手段（図示せず）と、当該イオンビームを試料６上で走査するための走査手段（図示せず）とを備えている。これらにより、イオン光学系２から試料６に向けてイオンビーム７が照射される。
【００２５】
イオン光学系２には、駆動部９が接続されている。この駆動部９は、イオン光学系２に備えられた上記イオンビーム源、集束手段、及び走査手段の駆動を行うためのものである。また、駆動部９は、バスライン１２を介して制御部１３に接続されている。
【００２６】
よって、制御部１３による駆動部９を介した駆動制御により、これらイオンビーム源、集束手段、及び走査手段が駆動され、上述のごとくイオン光学系２から試料６に向けてイオンビームが照射されることとなる。このとき、制御部１３によって、試料７に照射されるイオンビーム７の照射電流、試料６上での走査エリア（加工エリア）が制御される。
【００２７】
試料６にイオンビーム７が照射されると、２次電子８が発生する。この２次電子８は、２次電子検出器５により検出される。２次電子検出器５は、検出した２次電子８の検出結果に基づいて、検出信号を画像データ形成部１１に送る。
【００２８】
画像データ形成部１１は、２次電子検出器５からの検出信号に基づいて試料６の表面の画像（走査像）データを形成する。このようにして形成された画像データは、バスライン１２を介して表示部１６に送られる。
【００２９】
表示部１６は、ＣＲＴやＬＣＤ等の表示装置を備えており、取り込んだ画像データに基づいて当該表示装置により画像が表示される。
【００３０】
なお、通常、試料６の表面の画像を取得して表示する際には、イオン光学系２から試料６に照射されるイオンビーム７の照射電流は、制御部１３により非常に小さい値が設定される。これにより、試料６の表面がイオンビーム７の照射によりエッチングされる量を極力少なくする。
【００３１】
また、後述するように、試料６のエッチング加工を行う際には、イオン光学系２から試料６に向けて照射されるイオンビーム７の照射電流は、制御部１３により、上記画像取得時での照射電流よりも遙かに大きな電流値に設定される。このときのイオンビーム７の照射電流は、エッチング加工時でのエッチングレートや加工エリアの仕上がり条件に基づいて、制御部１３により選択された電流値が設定されることとなる。
【００３２】
なお、試料室３には、デポジション手段４が設けられている。このデポジション手段４は、試料６の表面上の特定箇所に保護被膜を形成するためのものである。これにより保護被膜が形成された試料表面上の当該箇所は、上記画像取得時における微少な照射電流とされたイオンビーム７の照射に対して、エッチングされずに保護されることとなる。
【００３３】
デポジション手段４には駆動部１０が接続されている。駆動部１０は、デポジション手段４の駆動を行うためのものである。この駆動部１０は、バスライン１２を介して制御部１３により制御される。なお、この制御部１３には、記憶部１４が接続されている。制御部１３は、記憶部１４に格納されている各種データを読み出し、読み出したデータに基づいて駆動部９，１０の制御を自動的に行う。
【００３４】
また、バスライン１２には、上記表示部１６が接続されているとともに、入力部１５が接続されている。入力部１５は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイス及びキーボードを備えている。オペレータは、このポインティングデバイスやキーボードを操作することにより、必要なデータを入力したり、この集束イオンビーム装置のマニュアル操作を行うことができる。
【００３５】
以上は、本発明において使用される集束イオンビーム装置の構成である。次に、本発明に基づく試料加工方法について説明する。
【００３６】
図２は、上述した集束イオンビーム装置の試料室３内に配置され、エッチング加工が施される試料６を示す斜視図である。同図において、試料６の表面２０には、所定の狭い間隔２３をおいて隣接する２つの所定領域２１，２２が、以下に示すオペレータによるマニュアル操作に基づいて設定される。この２つの設定領域２１，２２は、その形状及び大きさが等しくなるように制御部１３により設定され、その後イオンビームが照射されてエッチング加工されることとなる。このときに、後述するように、各所定領域２１，２２内において、エッチング加工条件の異なる複数の走査エリア（加工エリア）が制御部１３により設定される。
【００３７】
本実施の形態においては、３つの走査エリアが制御部１３により設定され、設定された各走査エリアは、それぞれ粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアとなる。なお、これら各加工エリアは、図２においては図示していない。
【００３８】
上記集束イオンビーム装置による試料６のエッチング加工を実行するのに先立って、まず試料６の表面２０に、画像取得用に照射電流が設定されたイオンビーム７を走査する。このときのイオンビーム７の照射電流は、上述したように非常に小さい値が制御部１３により設定される。
【００３９】
このようにして試料６の表面２０に当該イオンビーム７が走査されて照射されると、試料６の表面２０においては２次電子８が発生する。この２次電子８は、２次電子検出器５により検出され、その検出結果は画像データ形成部１１に送られる。
【００４０】
画像データ形成部１１は、２次電子検出器５からの検出信号に基づいて、試料６の表面２０の画像データを形成する。このようにして形成された画像データは、バスライン１２を介して表示部１６に送られ、表示部１６は取り込んだ画像データに基づいて画像（走査像）を表示する。
【００４１】
オペレータは、表示部１６に表示された試料６の走査像を目視にて確認し、上述した薄片試料を形成する部分を決める。
【００４２】
図３は、このとき表示部１６により表示された走査像の一例である。同図において、２５は、表示部１６において画像を表示するための表示エリアであり、この表示エリア２５中に走査像２４が表示されている。オペレータは、当該走査像２４を目視にて確認し、走査像２４中において薄片試料を形成する部分を決めることとなる。
【００４３】
薄片試料を形成する部分（以下、薄片化部分という）を決めた後、先ずオペレータは、入力部を操作してデポジション手段を駆動し、当該薄片化部分の上面に保護膜を形成する。
【００４４】
次に、オペレータは入力部１５を操作し、この操作に基づいて制御部１３が、当該薄片化部分を間に挟むようにして２つの所定領域２１，２２を試料６の表面２０上にて設定する。この設定の具体的方法について、以下に説明する。
【００４５】
オペレータは、入力部１５のマウスを操作して、当該薄片化部分の幅Ｔ（図３参照）と長さＸ（図３参照）をマニュアル操作により設定する。この操作は、マウスをドラッグすることにより、表示部１６の表示エリア２５上でカーソル（図示せず）を当該幅Ｔ及び当該長さＸに対応して移動させることにより行われる。このようにしてカーソルにより指定された部分は表示エリア２５内において枠２６（図３中に点線にて図示）として表示される。そして、この枠２６内の部分が薄片化部分となる。ここで、カーソルにより指定された枠２６の部分が所望とする薄片化部分からずれているときには、マウスの操作により当該枠２６を移動させて所望とする薄片化部分に一致させるようにする。
【００４６】
次に、薄片化部分の高さに相当する加工深さＺを指定する。この深さＺの指定方法は、オペレータが入力部１５のキーボードを操作することにより指定してもよく、また、オペレータがマウスを用いて予め登録されている複数の深さＺの値のうちから適当な値を選択するようにしてもよい。
【００４７】
このようにして、オペレータによる入力部１５の操作により薄片化部分の幅Ｔ、長さＸ及び高さ（加工深さ）Ｚの指定がされると、本実施の形態においては、エッチング加工するべき試料６上での所定領域２１，２２が、上記マニュアル操作に基づいて制御部１３により自動的に設定されることとなる。ここで、当該所定領域２１，２２は、双方ともに長方形状とされ、上述したように、その形状及び大きさが等しくなるように制御部１３により設定される。
【００４８】
すなわち、当該所定領域２１，２２を決定するための長さＸについては上記のオペレータによるマニュアル操作により入力されているので、当該入力値に基づいて制御部１３により決められる。また、所定領域２１，２２を決定するためのその幅Ｙ（図３参照）については、上記長さＸの２〜３倍とすることで、制御部１３による演算により決定する。このようにして所定領域２１，２２の幅Ｙ及び長さＸが決定されることにより、長方形状とされた２つの所定領域２１，２２が制御部１３により自動的に設定される。
【００４９】
なお、長さＸに対する幅Ｙの割合（２倍，３倍等）のデータは、記憶部１４内に記憶されており、制御部１３が、記憶部１４に記憶された当該データと、入力部１５を介して入力された長さＸのデータとに基づいて幅Ｙの値を演算により算出する。
【００５０】
このようにして制御部１３により設定された２つの所定領域２１，２２が、図３中において一点鎖線からなる長方形部分として示されている。そして、同図に図示する所定領域２１，２２内において、粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアが、後述するようにそれぞれ制御部１３により設定されることとなる。
【００５１】
そして、オペレータは、粗加工エリアでのイオンビームの照射電流（以下、粗加工用照射電流という）、中間加工エリアでのイオンビームの照射電流（以下、中間加工用照射電流という）、及び仕上げ加工エリアでのイオンビームの照射電流（以下、仕上げ加工用照射電流という）のマニュアル操作による設定を行う。この設定は、オペレータによる入力部１５のキーボードを用いたキー入力もしくはマウスを用いた選択入力により行われる。さらに、オペレータは、試料６の表面２０の構成材料（すなわち、エッチング加工される被加工材料）に関する情報を入力する。例えば、試料６がシリコン（Ｓｉ）から構成されるものであれば、被加工材料がシリコンである旨の入力を行う。
【００５２】
ここで、記憶部１４には、イオンビームの各照射電流値ごとの加工レート（エッチングレート）のデータと、エッチング加工時に加工エリアの端部に形成されるテーパ部の傾斜幅（テーパ幅）のデータとが、主要な被加工材料ごとに記憶されている。よって、上記によりオペレータによって設定された粗加工用照射電流、中間加工用照射電流、及び仕上げ加工用照射電流、並びに被加工材料の情報に基づいて、各照射電流ごとにその加工レートとテーパ幅とが制御部１３により自動的に判断される。
【００５３】
制御部１３は、これにより判断された各照射電流ごとのテーパ幅に基づいて、所定領域２１，２２内において設けられる粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアの各加工エリアの設定の最適化を自動的に行う。
【００５４】
また、制御部１３は、上記により判断された各照射電流ごとの加工レートから、上記粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアそれぞれについてのイオンビーム走査のフレーム数を設定する。そして、後述する各加工エリアのエッチング加工におけるイオンビームの走査は、これにより設定された各フレーム数だけ制御部１３による制御により実行されることとなる。
【００５５】
次に、図４を参照して、試料６の表面２０上での所定領域２１，２２内における粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアの制御部１３による設定方法について説明する。ここで、図４（Ａ）は、試料６の表面２０を示す平面図である。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。これら各加工エリアは、各所定領域２１，２２内において、薄片化部分２７に対して反対側（当該薄片化部分２７から一番離れた側）から当該薄片化部分２７に向かう方向で、粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアの順で制御部１３により設定されることとなる。
【００５６】
先ず、制御部１３は、図４（Ａ）に示すように、所定領域２１，２２内において最初にエッチング加工される粗加工エリア３１，３２を設定する。この粗加工エリア３１，３２は、それぞれ所定領域２１，２２内において、薄片化部分２７に対して反対側に制御部１３により設定される。
【００５７】
このようにして設定された粗加工エリア３１，３２に対して粗加工を実行する。すなわち、制御部１３により粗加工用の照射電流が設定されたイオンビームを、試料表面２０上の粗加工エリア３１に所定フレーム数だけ走査することにより、エッチング加工を行う。
【００５８】
図４（Ｂ）には、このようにして粗加工が実行された後の試料６の断面が示されている。同図に示すように、各粗加工エリア３１，３２は、粗加工条件とされたイオンビームによりエッチング加工され、その周囲部（端部）には、それぞれ加工底面３１ｂ，３２ｂからの傾斜部分３１ａ，３２ａが形成されている。ここで、この傾斜部分３１ａ，３２ａにおける加工底面３１ｂ，３２ｂからの境界部を、立ち上がり部３１ｃ，３２ｃということとする。なお、参考として、粗加工エリア３１，３２の粗加工が実施された後の試料６の斜視図を図５に示す。
【００５９】
次いで、制御部１３は、図６（Ａ）に示すように、所定領域２１，２２（図４（Ａ）参照）内において次にエッチング加工される中間加工エリア３３，３４を設定する。この中間加工エリア３３，３４は、それぞれ所定領域２１，２２内において、粗加工エリア３１，３２と一部が重複するように制御部１３により設定される。このとき、粗加工エリア（直前に粗加工によるエッチングが実行されたイオンビームの走査エリア）３１，３２の端部に形成された加工底面３１ｂ，３２ｂからの傾斜部分３１ａ，３２ａの立ち上がり部３１ｃ，３２ｃを起点として、中間加工エリア（次にエッチング加工が施される走査エリア）３３，３４が制御部１３により自動的に設定される。
【００６０】
そして、このようにして設定された中間加工エリア３３，３４に対して中間加工を実行する。すなわち、制御部１３により中間加工用の照射電流が設定されたイオンビームを、試料表面２０上の中間加工エリア３３，３４に設定フレーム数だけ走査することにより、エッチング加工を行う。このとき、各中間加工エリア３３，３４のエッチング加工においては、上記傾斜部分３１ａ，３２ａの立ち上がり部３１ｃ，３２ｃからイオンビームの走査を行う。
【００６１】
図７（Ａ）には、このようにして中間加工が実行された後の試料表面２０の平面図が示されている。また、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図が示されている。図７において、４１，４２は、上記粗加工工程及び中間加工工程によって試料６に形成された凹部である。
【００６２】
図７（Ｂ）に示すように、各中間加工エリア３３，３４（図６（Ａ）参照）は、中間加工用の照射電流とされたイオンビームによりエッチング加工され、その周囲部（端部）には、それぞれ加工底面（中間加工による加工底面）３３ｂ，３４ｂからの傾斜部分３３ａ，３４ａが形成されている。ここで、この傾斜部分３３ａ，３４ａにおける加工底面３３ｂ，３４ｂからの境界部を、立ち上がり部３３ｃ，３４ｃということとする。
【００６３】
次いで、制御部１３は、図８（Ａ）に示すように、所定領域２１，２２（図４（Ａ）参照）内において次にエッチング加工される仕上げ加工エリア３５，３６を設定する。この仕上げ加工エリア３５，３６は、それぞれ所定領域２１，２２内において、中間加工エリア３３，３４と一部が重複するように制御部１３により設定される。このとき、中間加工エリア（直前に中間加工によりエッチングが施される走査エリア）３５，３６の端部に形成された加工底面３３ｂ，３４ｂからの傾斜部分３３ａ，３４ａの立ち上がり部３３ｃ，３４ｃを起点として、仕上げ加工エリア（次にエッチング加工が施される走査エリア）３５，３６が制御部１３により自動的に設定される。
【００６４】
そして、このようにして設定された仕上げ加工エリア３５，３６に対して仕上げ加工を実行する。すなわち、制御部１３により仕上げ加工用の照射電流が設定されたイオンビームを、試料表面２０上の仕上げ加工エリア３５，３６に設定フレーム数だけ走査することにより、エッチング加工を行う。このとき、各仕上げ加工エリア３５，３６のエッチング加工においては、上記傾斜部分３３ａ，３４ａの立ち上がり部３３ｃ，３４ｃからイオンビームの走査を行う。
【００６５】
図９（Ａ）には、このようにして仕上げ加工が実行された後の試料表面２０の平面図が示されている。また、図９（Ｂ）には、図９（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図が示されている。図９において、５１，５２は、上記粗加工工程、中間加工工程、及び仕上げ加工工程によって試料６に形成された凹部である。
【００６６】
図９（Ｂ）に示すように、各仕上げ加工エリア３５，３６（図８（Ａ）参照）は、仕上げ加工とされたイオンビームによりエッチング加工され、これにより加工底面（仕上げ加工による加工底面）３５ｂ，３６ｂからほぼ垂直に立ち上がる断面部３５ｃ，３６ｃを有する薄片化部分２７が形成される。なお、参考として、仕上げ加工エリア３５，３６の仕上げ加工が実施された後の試料６の斜視図を図１０に示す。
【００６７】
ここで、上述した粗加工工程、中間加工工程、及び仕上げ加工工程において設定されるイオンビームの照射電流、各エリアにおけるイオンビームによる走査フレーム数、及び各エリアにおける上記各重複部分は、入力部１５からの入力設定値及び記憶部１４に記憶されたデータに基づいて、制御部１３が自動的に演算して設定することとなる。
【００６８】
このようにして形成された薄片化部分（残存部分）２７は、薄片試料の輪郭となる部分に沿って別途イオンビームを照射することにより、試料６からの分離が行われる。これにより試料６から分離されて作成された薄片試料は、図示しない透過形電子顕微鏡の試料室内に配置され、試料観察が行われることとなる。
【００６９】
このように、本発明においては、試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行し、これによりエッチング加工を順次行う。このとき、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定される。
【００７０】
従って、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された上記傾斜部分のみを含むように、エッチング加工後の走査エリア（加工エリア）と次にエッチング加工が施される走査エリア（加工エリア）との重複部分が制御部によって設定されることとなる。
【００７１】
これにより、必要最小部分（上記傾斜部分）のみが当該重複部分として制御部により設定されることとなり、当該重複部分の最適化を自動的に行うことができる。よって、効率の良い試料のエッチング加工を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明における試料加工方法を実施するための集束イオンビーム装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明においてエッチング加工が施される試料を示す斜視図である。
【図３】表示部により表示された試料の走査像の一例を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、粗加工が実行された後の試料表面を示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】粗加工エリアの粗加工が実施された後の試料を示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、中間加工エリアの設定を説明するための試料表面を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、中間加工が実施された後の試料表面を示す平面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、仕上げ加工エリアの設定を説明するための試料表面を示す平面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図９（Ａ）は、仕上げ加工が実施された後の試料表面を示す平面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】仕上げ加工エリアの仕上げ加工が実施された後の試料を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…集束イオンビーム装置本体、２…イオン光学系、３…試料室、４…デポジション手段、５…２次電子検出器、６…試料、７…イオンビーム、８…２次電子、２０…試料表面、３１，３２…粗加工エリア、３１ａ，３２ａ…傾斜部分、３１ｂ，３２ｂ…加工底面、３１ｃ，３２ｃ…立ち上がり部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンビーム装置を用いて、イオンビームを試料上にて走査することにより行われる試料加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
透過形電子顕微鏡を用いた試料観察を行う際に、予め薄片化加工されている薄片試料が観察対象となることがある。このような薄片試料を作成する際には、集束イオンビーム装置を用いて試料のエッチング加工が実施される。
【０００３】
この薄片試料を作成するために、集束イオンビーム装置を用いて試料のエッチング加工を実施する際には、オペレータが、試料上において所定の狭い間隔をおいて隣接する２つの所定領域をマニュアル操作により設定し、これら２つの所定領域にイオンビームを照射してエッチング加工を行う。このとき、上記の狭い間隔は、当該エッチング加工により作成されることとなる薄片試料の厚さに対応する。これにより、エッチング加工後の当該２つ所定領域の間に位置する試料の部分（試料上での上記狭い間隔の部分）が残る。
【０００４】
その後、この残った部分（残存部分）を試料から分離して切り離すことにより、当該残存部分が薄片試料となる。そして、この薄片試料の厚さは、上述のように、上記の狭い間隔に対応している。なお、この薄片試料の分離工程は、薄片試料の輪郭となる部分に沿って別途イオンビームを照射することにより行われる。
【０００５】
このような試料のエッチング加工を行う際には、一方の所定領域のエッチング加工を行い、その後、他方の所定領域のエッチング加工が行われる。ここで、これら所定領域のエッチング加工を行うにあたっては、オペレータが、各所定領域内において、粗加工、中間加工、及び仕上げ加工を行う３つのエリア（粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリア）を設けている。そして、オペレータが、各エリアごとにイオンビームの照射電流の設定を変えている。
【０００６】
具体的には、粗加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流の設定を大きくする。また、仕上げ加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流の設定を小さくする。そして、中間加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流は、粗加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流と仕上げ加工エリアに照射されるイオンビームの照射電流との間で設定する。
【０００７】
試料のエッチング加工時での加工レート（エッチングレート）は、試料に照射されるイオンビームの照射電流に伴って変化する。すなわち、当該イオンビームの照射電流が大きくなる程、試料の加工レートは大きくなる。また、試料のエッチング加工による加工後の表面荒さも、試料に照射されるイオンビームの照射電流に伴って変化し、当該イオンビームの照射電流が大きくなる程、表面荒さは大きくなる。
【０００８】
ここで、試料上の上記所定領域内において、薄片試料となる部分（残し部分）に接する加工エリアの加工後の表面荒さは小さくする必要がある。これは、当該加工により形成される垂直方向の面が薄片試料における観察対象面となるからである。一方、当該残し部分から離れた加工エリアの加工後での表面荒さは大きくても問題はない。
【０００９】
従って、当該所定領域内において、当該残し部分に対して反対側（当該残し部分から一番離れた側）から当該残し部分に向かう方向で、粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアをこの順序で設けている。そして、各加工エリアは、該加工エリアごとに照射電流が異なるようにオペレータによって設定されたイオンビームにより個別に走査され、これにより各加工エリアのエッチング加工が施される。
【００１０】
このように粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアを上記所定領域内で設ける際には、粗加工エリアと中間加工エリアとには互いに重複する部分を設けるようにしており、また中間加工エリアと仕上げ加工エリアとにも互いに重複する部分を設けるようにしている。この理由は、例えば、粗加工エリアと中間加工エリアとが重複部分を持たずに接するように双方を設定すると、両加工エリアの間に不要なエッチング残りが生じる可能性があるからである。また、中間加工エリアと仕上げ加工エリアとについても、双方が接するように両エリアを設定すると、この両エリアの間に不要なエッチング残りが生じる可能性があるからである。そして、このようなエッチング残りが残存していると、上述した薄片試料の分離工程において、薄片試料の輪郭となる部分に沿って別途イオンビームの照射を行う際に、イオンビームが当該エッチング残りの部分により遮蔽されることとなり、イオンビームを所望の箇所に照射することができなくなり支障が生じることとなる。
【００１１】
従って、上記重複部分を設けることにより、当該重複部分が確実にエッチング加工されることとなり、粗加工エリアと中間加工エリアとの間、及び中間加工エリアと仕上げ加工エリアとの間にエッチング残りが生じることを確実に防止することができる。
【００１２】
なお、試料に照射されるイオンビームの照射電流量を、試料上でのイオンビームの２次元走査範囲に応じて変化させるものは、例えば特許文献１に示されている。
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−２６０３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のごとく、試料上の所定領域をエッチング加工する際に、オペレータが、当該所定領域内において粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアを設け、粗加工エリアと中間加工エリアとには互いに重複する部分（重複部分）を設定するとともに、中間加工エリアと仕上げ加工エリアとにも互いに重複する部分（重複部分）を設定している。
【００１５】
しかしながら、上記各重複部分を設定する際に、その設定基準は特に明確化されていないため自動的に設定することができず、オペレータが当該重複部分をマニュアル操作により適宜決めて設定していた。
【００１６】
従って、オペレータの判断により、当該重複部分の領域が狭く設定された場合には上記のエッチング残りが生じる可能性が大きくなることとなる。また当該重複部分が必要以上に広く設定された場合には余分な重複部分がエッチング加工されることとなり、加工時間が余分にかかってしまい処理効率が悪くなる。
【００１７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、上記重複部分の設定の最適化を自動的に行うことにより、効率の良いエッチング加工を行うことのできる試料加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に基づく試料加工方法は、イオンビーム装置の試料室内に配置された試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、当該イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行してエッチング加工を順次行い、これにより当該所定領域全体のエッチング加工を行う試料加工方法において、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行し、これによりエッチング加工を順次行う。このとき、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定される。
【００２０】
従って、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された上記傾斜部分のみを含むように、エッチング加工後の走査エリア（加工エリア）と次にエッチング加工が施される走査エリア（加工エリア）との重複部分が制御部によって設定されることとなる。
【００２１】
これにより、必要最小部分（上記傾斜部分）のみが当該重複部分として制御部により設定されることとなり、当該重複部分の最適化を自動的に行うことができる。よって、効率の良い試料のエッチング加工を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】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明における試料加工方法を実施するための集束イオンビーム装置を示す概略構成図である。同図において、１は装置本体であり、この装置本体１は、イオン光学系２と試料室３とを備えている。試料室３の内部には、試料６が配置される。
【００２４】
イオン光学系２は、図示しないイオンビーム源と、当該イオンビーム源から放出されたイオンビーム７を集束させた状態で試料６上に照射するための集束手段（図示せず）と、当該イオンビームを試料６上で走査するための走査手段（図示せず）とを備えている。これらにより、イオン光学系２から試料６に向けてイオンビーム７が照射される。
【００２５】
イオン光学系２には、駆動部９が接続されている。この駆動部９は、イオン光学系２に備えられた上記イオンビーム源、集束手段、及び走査手段の駆動を行うためのものである。また、駆動部９は、バスライン１２を介して制御部１３に接続されている。
【００２６】
よって、制御部１３による駆動部９を介した駆動制御により、これらイオンビーム源、集束手段、及び走査手段が駆動され、上述のごとくイオン光学系２から試料６に向けてイオンビームが照射されることとなる。このとき、制御部１３によって、試料７に照射されるイオンビーム７の照射電流、試料６上での走査エリア（加工エリア）が制御される。
【００２７】
試料６にイオンビーム７が照射されると、２次電子８が発生する。この２次電子８は、２次電子検出器５により検出される。２次電子検出器５は、検出した２次電子８の検出結果に基づいて、検出信号を画像データ形成部１１に送る。
【００２８】
画像データ形成部１１は、２次電子検出器５からの検出信号に基づいて試料６の表面の画像（走査像）データを形成する。このようにして形成された画像データは、バスライン１２を介して表示部１６に送られる。
【００２９】
表示部１６は、ＣＲＴやＬＣＤ等の表示装置を備えており、取り込んだ画像データに基づいて当該表示装置により画像が表示される。
【００３０】
なお、通常、試料６の表面の画像を取得して表示する際には、イオン光学系２から試料６に照射されるイオンビーム７の照射電流は、制御部１３により非常に小さい値が設定される。これにより、試料６の表面がイオンビーム７の照射によりエッチングされる量を極力少なくする。
【００３１】
また、後述するように、試料６のエッチング加工を行う際には、イオン光学系２から試料６に向けて照射されるイオンビーム７の照射電流は、制御部１３により、上記画像取得時での照射電流よりも遙かに大きな電流値に設定される。このときのイオンビーム７の照射電流は、エッチング加工時でのエッチングレートや加工エリアの仕上がり条件に基づいて、制御部１３により選択された電流値が設定されることとなる。
【００３２】
なお、試料室３には、デポジション手段４が設けられている。このデポジション手段４は、試料６の表面上の特定箇所に保護被膜を形成するためのものである。これにより保護被膜が形成された試料表面上の当該箇所は、上記画像取得時における微少な照射電流とされたイオンビーム７の照射に対して、エッチングされずに保護されることとなる。
【００３３】
デポジション手段４には駆動部１０が接続されている。駆動部１０は、デポジション手段４の駆動を行うためのものである。この駆動部１０は、バスライン１２を介して制御部１３により制御される。なお、この制御部１３には、記憶部１４が接続されている。制御部１３は、記憶部１４に格納されている各種データを読み出し、読み出したデータに基づいて駆動部９，１０の制御を自動的に行う。
【００３４】
また、バスライン１２には、上記表示部１６が接続されているとともに、入力部１５が接続されている。入力部１５は、マウスやジョイスティック等のポインティングデバイス及びキーボードを備えている。オペレータは、このポインティングデバイスやキーボードを操作することにより、必要なデータを入力したり、この集束イオンビーム装置のマニュアル操作を行うことができる。
【００３５】
以上は、本発明において使用される集束イオンビーム装置の構成である。次に、本発明に基づく試料加工方法について説明する。
【００３６】
図２は、上述した集束イオンビーム装置の試料室３内に配置され、エッチング加工が施される試料６を示す斜視図である。同図において、試料６の表面２０には、所定の狭い間隔２３をおいて隣接する２つの所定領域２１，２２が、以下に示すオペレータによるマニュアル操作に基づいて設定される。この２つの設定領域２１，２２は、その形状及び大きさが等しくなるように制御部１３により設定され、その後イオンビームが照射されてエッチング加工されることとなる。このときに、後述するように、各所定領域２１，２２内において、エッチング加工条件の異なる複数の走査エリア（加工エリア）が制御部１３により設定される。
【００３７】
本実施の形態においては、３つの走査エリアが制御部１３により設定され、設定された各走査エリアは、それぞれ粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアとなる。なお、これら各加工エリアは、図２においては図示していない。
【００３８】
上記集束イオンビーム装置による試料６のエッチング加工を実行するのに先立って、まず試料６の表面２０に、画像取得用に照射電流が設定されたイオンビーム７を走査する。このときのイオンビーム７の照射電流は、上述したように非常に小さい値が制御部１３により設定される。
【００３９】
このようにして試料６の表面２０に当該イオンビーム７が走査されて照射されると、試料６の表面２０においては２次電子８が発生する。この２次電子８は、２次電子検出器５により検出され、その検出結果は画像データ形成部１１に送られる。
【００４０】
画像データ形成部１１は、２次電子検出器５からの検出信号に基づいて、試料６の表面２０の画像データを形成する。このようにして形成された画像データは、バスライン１２を介して表示部１６に送られ、表示部１６は取り込んだ画像データに基づいて画像（走査像）を表示する。
【００４１】
オペレータは、表示部１６に表示された試料６の走査像を目視にて確認し、上述した薄片試料を形成する部分を決める。
【００４２】
図３は、このとき表示部１６により表示された走査像の一例である。同図において、２５は、表示部１６において画像を表示するための表示エリアであり、この表示エリア２５中に走査像２４が表示されている。オペレータは、当該走査像２４を目視にて確認し、走査像２４中において薄片試料を形成する部分を決めることとなる。
【００４３】
薄片試料を形成する部分（以下、薄片化部分という）を決めた後、先ずオペレータは、入力部を操作してデポジション手段を駆動し、当該薄片化部分の上面に保護膜を形成する。
【００４４】
次に、オペレータは入力部１５を操作し、この操作に基づいて制御部１３が、当該薄片化部分を間に挟むようにして２つの所定領域２１，２２を試料６の表面２０上にて設定する。この設定の具体的方法について、以下に説明する。
【００４５】
オペレータは、入力部１５のマウスを操作して、当該薄片化部分の幅Ｔ（図３参照）と長さＸ（図３参照）をマニュアル操作により設定する。この操作は、マウスをドラッグすることにより、表示部１６の表示エリア２５上でカーソル（図示せず）を当該幅Ｔ及び当該長さＸに対応して移動させることにより行われる。このようにしてカーソルにより指定された部分は表示エリア２５内において枠２６（図３中に点線にて図示）として表示される。そして、この枠２６内の部分が薄片化部分となる。ここで、カーソルにより指定された枠２６の部分が所望とする薄片化部分からずれているときには、マウスの操作により当該枠２６を移動させて所望とする薄片化部分に一致させるようにする。
【００４６】
次に、薄片化部分の高さに相当する加工深さＺを指定する。この深さＺの指定方法は、オペレータが入力部１５のキーボードを操作することにより指定してもよく、また、オペレータがマウスを用いて予め登録されている複数の深さＺの値のうちから適当な値を選択するようにしてもよい。
【００４７】
このようにして、オペレータによる入力部１５の操作により薄片化部分の幅Ｔ、長さＸ及び高さ（加工深さ）Ｚの指定がされると、本実施の形態においては、エッチング加工するべき試料６上での所定領域２１，２２が、上記マニュアル操作に基づいて制御部１３により自動的に設定されることとなる。ここで、当該所定領域２１，２２は、双方ともに長方形状とされ、上述したように、その形状及び大きさが等しくなるように制御部１３により設定される。
【００４８】
すなわち、当該所定領域２１，２２を決定するための長さＸについては上記のオペレータによるマニュアル操作により入力されているので、当該入力値に基づいて制御部１３により決められる。また、所定領域２１，２２を決定するためのその幅Ｙ（図３参照）については、上記長さＸの２〜３倍とすることで、制御部１３による演算により決定する。このようにして所定領域２１，２２の幅Ｙ及び長さＸが決定されることにより、長方形状とされた２つの所定領域２１，２２が制御部１３により自動的に設定される。
【００４９】
なお、長さＸに対する幅Ｙの割合（２倍，３倍等）のデータは、記憶部１４内に記憶されており、制御部１３が、記憶部１４に記憶された当該データと、入力部１５を介して入力された長さＸのデータとに基づいて幅Ｙの値を演算により算出する。
【００５０】
このようにして制御部１３により設定された２つの所定領域２１，２２が、図３中において一点鎖線からなる長方形部分として示されている。そして、同図に図示する所定領域２１，２２内において、粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアが、後述するようにそれぞれ制御部１３により設定されることとなる。
【００５１】
そして、オペレータは、粗加工エリアでのイオンビームの照射電流（以下、粗加工用照射電流という）、中間加工エリアでのイオンビームの照射電流（以下、中間加工用照射電流という）、及び仕上げ加工エリアでのイオンビームの照射電流（以下、仕上げ加工用照射電流という）のマニュアル操作による設定を行う。この設定は、オペレータによる入力部１５のキーボードを用いたキー入力もしくはマウスを用いた選択入力により行われる。さらに、オペレータは、試料６の表面２０の構成材料（すなわち、エッチング加工される被加工材料）に関する情報を入力する。例えば、試料６がシリコン（Ｓｉ）から構成されるものであれば、被加工材料がシリコンである旨の入力を行う。
【００５２】
ここで、記憶部１４には、イオンビームの各照射電流値ごとの加工レート（エッチングレート）のデータと、エッチング加工時に加工エリアの端部に形成されるテーパ部の傾斜幅（テーパ幅）のデータとが、主要な被加工材料ごとに記憶されている。よって、上記によりオペレータによって設定された粗加工用照射電流、中間加工用照射電流、及び仕上げ加工用照射電流、並びに被加工材料の情報に基づいて、各照射電流ごとにその加工レートとテーパ幅とが制御部１３により自動的に判断される。
【００５３】
制御部１３は、これにより判断された各照射電流ごとのテーパ幅に基づいて、所定領域２１，２２内において設けられる粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアの各加工エリアの設定の最適化を自動的に行う。
【００５４】
また、制御部１３は、上記により判断された各照射電流ごとの加工レートから、上記粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアそれぞれについてのイオンビーム走査のフレーム数を設定する。そして、後述する各加工エリアのエッチング加工におけるイオンビームの走査は、これにより設定された各フレーム数だけ制御部１３による制御により実行されることとなる。
【００５５】
次に、図４を参照して、試料６の表面２０上での所定領域２１，２２内における粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアの制御部１３による設定方法について説明する。ここで、図４（Ａ）は、試料６の表面２０を示す平面図である。また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。これら各加工エリアは、各所定領域２１，２２内において、薄片化部分２７に対して反対側（当該薄片化部分２７から一番離れた側）から当該薄片化部分２７に向かう方向で、粗加工エリア、中間加工エリア、及び仕上げ加工エリアの順で制御部１３により設定されることとなる。
【００５６】
先ず、制御部１３は、図４（Ａ）に示すように、所定領域２１，２２内において最初にエッチング加工される粗加工エリア３１，３２を設定する。この粗加工エリア３１，３２は、それぞれ所定領域２１，２２内において、薄片化部分２７に対して反対側に制御部１３により設定される。
【００５７】
このようにして設定された粗加工エリア３１，３２に対して粗加工を実行する。すなわち、制御部１３により粗加工用の照射電流が設定されたイオンビームを、試料表面２０上の粗加工エリア３１に所定フレーム数だけ走査することにより、エッチング加工を行う。
【００５８】
図４（Ｂ）には、このようにして粗加工が実行された後の試料６の断面が示されている。同図に示すように、各粗加工エリア３１，３２は、粗加工条件とされたイオンビームによりエッチング加工され、その周囲部（端部）には、それぞれ加工底面３１ｂ，３２ｂからの傾斜部分３１ａ，３２ａが形成されている。ここで、この傾斜部分３１ａ，３２ａにおける加工底面３１ｂ，３２ｂからの境界部を、立ち上がり部３１ｃ，３２ｃということとする。なお、参考として、粗加工エリア３１，３２の粗加工が実施された後の試料６の斜視図を図５に示す。
【００５９】
次いで、制御部１３は、図６（Ａ）に示すように、所定領域２１，２２（図４（Ａ）参照）内において次にエッチング加工される中間加工エリア３３，３４を設定する。この中間加工エリア３３，３４は、それぞれ所定領域２１，２２内において、粗加工エリア３１，３２と一部が重複するように制御部１３により設定される。このとき、粗加工エリア（直前に粗加工によるエッチングが実行されたイオンビームの走査エリア）３１，３２の端部に形成された加工底面３１ｂ，３２ｂからの傾斜部分３１ａ，３２ａの立ち上がり部３１ｃ，３２ｃを起点として、中間加工エリア（次にエッチング加工が施される走査エリア）３３，３４が制御部１３により自動的に設定される。
【００６０】
そして、このようにして設定された中間加工エリア３３，３４に対して中間加工を実行する。すなわち、制御部１３により中間加工用の照射電流が設定されたイオンビームを、試料表面２０上の中間加工エリア３３，３４に設定フレーム数だけ走査することにより、エッチング加工を行う。このとき、各中間加工エリア３３，３４のエッチング加工においては、上記傾斜部分３１ａ，３２ａの立ち上がり部３１ｃ，３２ｃからイオンビームの走査を行う。
【００６１】
図７（Ａ）には、このようにして中間加工が実行された後の試料表面２０の平面図が示されている。また、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図が示されている。図７において、４１，４２は、上記粗加工工程及び中間加工工程によって試料６に形成された凹部である。
【００６２】
図７（Ｂ）に示すように、各中間加工エリア３３，３４（図６（Ａ）参照）は、中間加工用の照射電流とされたイオンビームによりエッチング加工され、その周囲部（端部）には、それぞれ加工底面（中間加工による加工底面）３３ｂ，３４ｂからの傾斜部分３３ａ，３４ａが形成されている。ここで、この傾斜部分３３ａ，３４ａにおける加工底面３３ｂ，３４ｂからの境界部を、立ち上がり部３３ｃ，３４ｃということとする。
【００６３】
次いで、制御部１３は、図８（Ａ）に示すように、所定領域２１，２２（図４（Ａ）参照）内において次にエッチング加工される仕上げ加工エリア３５，３６を設定する。この仕上げ加工エリア３５，３６は、それぞれ所定領域２１，２２内において、中間加工エリア３３，３４と一部が重複するように制御部１３により設定される。このとき、中間加工エリア（直前に中間加工によりエッチングが施される走査エリア）３５，３６の端部に形成された加工底面３３ｂ，３４ｂからの傾斜部分３３ａ，３４ａの立ち上がり部３３ｃ，３４ｃを起点として、仕上げ加工エリア（次にエッチング加工が施される走査エリア）３５，３６が制御部１３により自動的に設定される。
【００６４】
そして、このようにして設定された仕上げ加工エリア３５，３６に対して仕上げ加工を実行する。すなわち、制御部１３により仕上げ加工用の照射電流が設定されたイオンビームを、試料表面２０上の仕上げ加工エリア３５，３６に設定フレーム数だけ走査することにより、エッチング加工を行う。このとき、各仕上げ加工エリア３５，３６のエッチング加工においては、上記傾斜部分３３ａ，３４ａの立ち上がり部３３ｃ，３４ｃからイオンビームの走査を行う。
【００６５】
図９（Ａ）には、このようにして仕上げ加工が実行された後の試料表面２０の平面図が示されている。また、図９（Ｂ）には、図９（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図が示されている。図９において、５１，５２は、上記粗加工工程、中間加工工程、及び仕上げ加工工程によって試料６に形成された凹部である。
【００６６】
図９（Ｂ）に示すように、各仕上げ加工エリア３５，３６（図８（Ａ）参照）は、仕上げ加工とされたイオンビームによりエッチング加工され、これにより加工底面（仕上げ加工による加工底面）３５ｂ，３６ｂからほぼ垂直に立ち上がる断面部３５ｃ，３６ｃを有する薄片化部分２７が形成される。なお、参考として、仕上げ加工エリア３５，３６の仕上げ加工が実施された後の試料６の斜視図を図１０に示す。
【００６７】
ここで、上述した粗加工工程、中間加工工程、及び仕上げ加工工程において設定されるイオンビームの照射電流、各エリアにおけるイオンビームによる走査フレーム数、及び各エリアにおける上記各重複部分は、入力部１５からの入力設定値及び記憶部１４に記憶されたデータに基づいて、制御部１３が自動的に演算して設定することとなる。
【００６８】
このようにして形成された薄片化部分（残存部分）２７は、薄片試料の輪郭となる部分に沿って別途イオンビームを照射することにより、試料６からの分離が行われる。これにより試料６から分離されて作成された薄片試料は、図示しない透過形電子顕微鏡の試料室内に配置され、試料観察が行われることとなる。
【００６９】
このように、本発明においては、試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行し、これによりエッチング加工を順次行う。このとき、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定される。
【００７０】
従って、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された上記傾斜部分のみを含むように、エッチング加工後の走査エリア（加工エリア）と次にエッチング加工が施される走査エリア（加工エリア）との重複部分が制御部によって設定されることとなる。
【００７１】
これにより、必要最小部分（上記傾斜部分）のみが当該重複部分として制御部により設定されることとなり、当該重複部分の最適化を自動的に行うことができる。よって、効率の良い試料のエッチング加工を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明における試料加工方法を実施するための集束イオンビーム装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明においてエッチング加工が施される試料を示す斜視図である。
【図３】表示部により表示された試料の走査像の一例を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、粗加工が実行された後の試料表面を示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】粗加工エリアの粗加工が実施された後の試料を示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、中間加工エリアの設定を説明するための試料表面を示す平面図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図７（Ａ）は、中間加工が実施された後の試料表面を示す平面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図８（Ａ）は、仕上げ加工エリアの設定を説明するための試料表面を示す平面図である。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図９（Ａ）は、仕上げ加工が実施された後の試料表面を示す平面図である。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図１０】仕上げ加工エリアの仕上げ加工が実施された後の試料を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
１…集束イオンビーム装置本体、２…イオン光学系、３…試料室、４…デポジション手段、５…２次電子検出器、６…試料、７…イオンビーム、８…２次電子、２０…試料表面、３１，３２…粗加工エリア、３１ａ，３２ａ…傾斜部分、３１ｂ，３２ｂ…加工底面、３１ｃ，３２ｃ…立ち上がり部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム装置の試料室内に配置された試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、当該イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行してエッチング加工を順次行い、これにより当該所定領域全体のエッチング加工を行う試料加工方法において、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定されることを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
前記照射電流ごとに、そのイオンビームによるエッチング加工により形成される加工底面からの傾斜部分の幅が前記制御部により判断され、これに基づいて当該傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが前記制御部により設定されることを特徴とする請求項２記載の試料加工方法。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の走査エリアを、粗加工エリアと、当該粗加工エリアに走査されるイオンビームよりも照射電流が小さいイオンビームが走査される中間加工エリアと、当該中間加工エリアに走査されるイオンビームよりも照射電流が小さいイオンビームが走査される仕上げ加工エリアとからなるように設定することを特徴とする請求項１若しくは２記載の試料加工方法。
【請求項４】
直前にエッチング加工された前記走査エリアの端部に形成された傾斜部分の立ち上がり部から、次にエッチング加工が施される前記走査エリアにおけるイオンビームの走査が前記制御部による制御に基づいて実行されることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料加工方法。
【請求項１】
イオンビーム装置の試料室内に配置された試料の所定領域内での複数の走査エリアに対して、当該イオンビーム装置の制御部による制御に基づいて当該走査エリアごとに照射電流の異なるイオンビームの走査を実行してエッチング加工を順次行い、これにより当該所定領域全体のエッチング加工を行う試料加工方法において、直前にエッチング加工された走査エリアの端部に形成された加工底面からの傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが当該制御部により設定されることを特徴とする試料加工方法。
【請求項２】
前記照射電流ごとに、そのイオンビームによるエッチング加工により形成される加工底面からの傾斜部分の幅が前記制御部により判断され、これに基づいて当該傾斜部分の立ち上がり部を起点として、次にエッチング加工が施される走査エリアが前記制御部により設定されることを特徴とする請求項２記載の試料加工方法。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の走査エリアを、粗加工エリアと、当該粗加工エリアに走査されるイオンビームよりも照射電流が小さいイオンビームが走査される中間加工エリアと、当該中間加工エリアに走査されるイオンビームよりも照射電流が小さいイオンビームが走査される仕上げ加工エリアとからなるように設定することを特徴とする請求項１若しくは２記載の試料加工方法。
【請求項４】
直前にエッチング加工された前記走査エリアの端部に形成された傾斜部分の立ち上がり部から、次にエッチング加工が施される前記走査エリアにおけるイオンビームの走査が前記制御部による制御に基づいて実行されることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１６４７９２（Ｐ２００６−１６４７９２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５５５２２（Ｐ２００４−３５５５２２）
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【出願人】（０００１５２６１９）日本電子テクニクス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【出願人】（０００１５２６１９）日本電子テクニクス株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]