JP7726953B2 - 試料加工システム、画像生成装置、および画像生成方法 - Google Patents

試料加工システム、画像生成装置、および画像生成方法

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Description

本発明は、試料加工システム、画像生成装置、および画像生成方法に関する。
イオンビームを用いて試料を加工する試料加工装置として、クロスセクションポリッシャ（登録商標）が知られている。このような試料加工装置を用いた加工方法として、イオンビームを試料表面に対してごく浅い角度で照射したときのスパッタリング現象を利用して、平滑な平面を作製する平面ミリング法が知られている。
例えば、特許文献１には、回転する試料にイオンビームを照射するイオンガンと、イオンビームの照射面内にその回転中心があるように試料を位置決めし回転する試料回転装置とからなり、試料表面において、試料の回転中心がイオンビームの中心の位置から所定距離ずれていることを特徴とするイオンミリング装置が開示されている。このように、イオンビームの中心と試料の回転中心をずらすことにより、イオンビームの中心と試料の回転中心が一致している場合と比べて、試料の広い領域に様々な照射方向からイオンビームを照射することができる。これにより、試料の広い領域を平滑にエッチングできる。
特開平３－３６２８５号公報
しかしながら、加工中のイオンビームの照射方向は、試料の回転速度や、イオンビームの中心と試料の回転中心との間の距離などの加工条件によって複雑に変化する。そのため、適切な加工条件を決定することは困難である。
本発明に係る試料加工システムの一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置と、
前記試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成装置と、
を含み、
前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構および前記試料を回転させる回転機構を有する試料ステージを含み、
前記画像生成装置は、
前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像を生成する処理と、
前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像を生成する処理と、
前記半径成分画像と前記回転成分画像の対応する各画素において、前記半径成分画像の輝度値と前記回転成分画像の輝度値を互いに異なる符号として加算して、前記予測画像を生成する処理と、
を行う。
本発明に係る試料加工システムの一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置と、
前記試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成装置と、
を含み、
前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構、前記試料を回転させる回転機構、および前記試料をスイングさせるスイング機構を有する試料ステージを含み、
前記加工条件は、前記試料の傾斜角度、前記試料の回転速度、および前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含み、
前記画像生成装置は、
前記加工条件に基づいて、各時刻における前記イオンビームの照射方向を表す照射方向分布画像を生成する処理と、
各時刻における前記照射方向分布画像を加算して、前記予測画像を生成する処理と、
を行う。
このような試料加工装置では、設定された加工条件で試料を加工した場合の予測画像が得られるため、適切な加工条件を容易に決定できる。
本発明に係る画像生成装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成部と、
前記予測画像を表示させる表示制御部と、
を含み、
前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構および前記試料を回転させる回転機構を有する試料ステージを含み、
前記画像生成部は、
前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像を生成する処理と、
前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像を生成する処理と、
前記半径成分画像と前記回転成分画像の対応する各画素において、前記半径成分画像の輝度値と前記回転成分画像の輝度値を互いに異なる符号として加算して、前記予測画像を生成する処理と、
を行う。
本発明に係る画像生成装置の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成部と、
前記予測画像を表示させる表示制御部と、
を含み、
前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構、前記試料を回転させる回転機構、および前記試料をスイングさせるスイング機構を有する試料ステージを含み、
前記加工条件は、前記試料の傾斜角度、前記試料の回転速度、および前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含み、
前記画像生成部は、
前記加工条件に基づいて、各時刻における前記イオンビームの照射方向を表す照射方向分布画像を生成する処理と、
各時刻における前記照射方向分布画像を加算して、前記予測画像を生成する処理と、
を行う。
このような画像生成装置では、設定された加工条件で試料を加工した場合の予測画像を生成できるため、適切な加工条件を容易に決定できる。
本発明に係る画像生成方法の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する工程と、
前記予測画像を表示させる工程と、
を含み、
前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構および前記試料を回転させる回転機構を有する試料ステージを含み、
前記予測画像を生成する工程は、
前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像を生成する工程と、
前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像を生成する工程と、
前記半径成分画像と前記回転成分画像の対応する各画素において、前記半径成分画像の輝度値と前記回転成分画像の輝度値を互いに異なる符号として加算して、前記予測画像を生成する工程と、
を含む。
本発明に係る画像生成方法の一態様は、
試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する工程と、
前記予測画像を表示させる工程と、
を含み、
前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構、前記試料を回転させる回転機構、および前記試料をスイングさせるスイング機構を有する試料ステージを含み、
前記加工条件は、前記試料の傾斜角度、前記試料の回転速度、および前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含み、
前記予測画像を生成する工程は、
前記加工条件に基づいて、各時刻における前記イオンビームの照射方向を表す照射方向分布画像を生成する工程と、
各時刻における前記照射方向分布画像を加算して、前記予測画像を生成する工程と、
を含む。
このような画像生成方法では、設定された加工条件で試料を加工した場合の予測画像を生成できるため、適切な加工条件を容易に決定できる。
第１実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 第１実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 試料ステージに支持された試料を模式的に示す図。 画像生成装置の構成を示す図。 予測画像を生成するための画像生成方法の一例を示すフローチャート。 画像生成装置のＧＵＩの一例を模式的に示す図。 補正前のイオンビーム画像と補正後のイオンビーム画像。 第１時刻における予測画像を生成する処理を説明するための図。 第１時刻における予測画像を生成する処理を説明するための図。 第２時刻におけるイオンビームの照射位置を計算する方法を説明するための図。 第２時刻におけるイオンビームの照射位置を計算する方法を説明するための図。 ベクトルの成分分解を説明するための図。 照射強度分布画像を１秒ごとに重ねた様子を示す図。 イオンビームの照射強度分布画像を示す図。 各照射強度分布画像の輝度プロファイルを示すグラフ。 ベクトル成分分布画像を示す図。 各ベクトル成分分布画像の輝度プロファイルを示すグラフ。 予測画像の表示方法の一例を説明するための図。 予測画像の表示方法の一例を説明するための図。 予測画像の表示方法の一例を説明するための図。 予測画像の表示方法の一例を説明するための図。 予測画像の表示方法の一例を説明するための図。 画像生成装置の画像生成処理の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係る試料加工システムのイオン源の構成を示す図。 予測画像の一例を示す図。 積層構造を有する試料を平面ミリングした様子を模式的に示す図。 予測画像の一例を示す図。 第３実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 第３実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 試料の回転中心とスイング中心との間の距離と、イオンビームの照射範囲の関係を説明するための図。 第４実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 第４実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 第５実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 第５実施形態に係る試料加工システムの構成を示す図。 照射方向分布画像の一例を示す図。 照射方向分布画像の一例を示す図。 照射方向分布画像の一例を示す図。 第１時刻における予測画像を模式的に示す図。 第２時刻における予測画像を模式的に示す図。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． 第１実施形態
１．１． 試料加工システム
まず、第１実施形態に係る試料加工システムについて図面を参照しながら説明する。図１および図２は、第１実施形態に係る試料加工システム２の構成を示す図である。
図１および図２には、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。Ｘ方向は、Ｘ軸に沿う一方の方向である＋Ｘ方向と、Ｘ軸に沿う他方の方向である－Ｘ方向と、を含む。Ｙ方向は、Ｙ軸に沿う一方の方向である＋Ｙ方向と、Ｙ軸に沿う他方の方向である－Ｙ方向と、を含む。Ｚ方向は、Ｚ軸に沿う一方の方向である＋Ｚ方向と、Ｚ軸に沿う他方の方向である－Ｚ方向と、を含む。
試料加工システム２は、図１および図２に示すように、試料加工装置１００と、画像生成装置２００と、を含む。なお、図２では、便宜上、画像生成装置２００の図示を省略している。
（１）試料加工装置
試料加工装置１００は、試料ＳにイオンビームＩＢを照射して試料Ｓを加工する。試料加工装置１００は、例えば、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などの電子顕微鏡用の試料を作製するために用いられる。また、試料加工装置１００は、例えば、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）やオージェマイクロプローブなどの電子顕微鏡以外の分析装置用の試料を作製するためにも用いられる。
試料加工装置１００では、イオンビームＩＢを試料Ｓの表面に対してごく浅い角度で照射したときのスパッタリング現象を利用して、平滑な平面を作製する平面ミリング法による加工が可能である。以下では、試料加工装置１００を用いて、試料Ｓを平面ミリング法により加工する場合について説明する。
試料加工装置１００は、図１および図２に示すように、イオン源１１０と、試料ステージ１２０と、位置合わせ用カメラ１３０と、加工観察用カメラ１４０と、チャンバー１５０と、チャンバー扉１６０と、制御部１７０と、を含む。なお、図１は、チャンバー扉１６０を閉じてチャンバー１５０内に試料ステージ１２０を押し込んでいる状態を図示し、図２は、チャンバー扉１６０を開いてチャンバー１５０から試料ステージ１２０を引き出している状態を図示している。
イオン源１１０は、イオンビームを発生させ、発生させたイオンビームＩＢを試料Ｓに照射する。イオン源１１０は、チャンバー１５０の上部に取り付けられている。
試料ステージ１２０は、試料Ｓを支持する。試料ステージ１２０は、傾斜機構２０と、回転機構２２と、スイング機構２４と、Ｚステージ２６と、ＸＹステージ２８と、を含む
。図１および図２に示す例では、スイング機構２４のスイングテーブル２４ａ上に、ＸＹステージ２８が配置されている。ＸＹステージ２８上には、Ｚステージ２６が配置されている。Ｚステージ２６には、傾斜機構２０が取り付けられ、傾斜機構２０によって回転機構２２が傾斜可能に支持されている。回転機構２２には、試料Ｓが取り付けられている。
図３は、試料ステージ１２０に支持された試料Ｓを模式的に示す図である。図３には、試料Ｓの表面Ｓａの平面図、および試料Ｓの中心を含む断面図を図示している。
傾斜機構２０は、試料Ｓを傾斜させる。傾斜機構２０で試料Ｓを傾斜させることによって、試料Ｓの表面Ｓａに対するイオンビームＩＢの照射角度α（入射角度）を調整できる。傾斜機構２０は、回転機構２２を傾斜させることによって試料Ｓを傾斜させる。傾斜機構２０は、回転機構２２を傾斜可能に支持する軸部材と、軸部材を支持する支持部と、を含む。傾斜機構２０は、モーターなどの駆動装置により試料Ｓを傾斜させてもよい。
回転機構２２は、軸Ａを回転軸として試料Ｓを回転させる。軸Ａは、試料Ｓの表面Ｓａに対して垂直である。傾斜機構２０で回転機構２２を傾斜させることによって軸Ａも傾斜する。そのため、傾斜機構２０で試料Ｓを傾斜させても、軸Ａは試料Ｓの表面Ｓａに対して常に垂直である。回転機構２２で試料Ｓを回転させるときの試料Ｓの回転中心ＲＣは、試料Ｓの表面Ｓａと軸Ａの交点の位置である。回転機構２２は、試料Ｓが固定される試料台と、試料台を回転させるモーターなどの駆動装置と、を含む。
スイング機構２４は、試料Ｓをスイングさせる。すなわち、スイング機構２４は、試料Ｓを円周上で往復運動（往復円運動）させる。スイング機構２４は、傾斜機構２０、回転機構２２、Ｚステージ２６、およびＸＹステージ２８を一体としてスイングさせる。スイング軸となる軸Ｂは、Ｙ軸に平行である。試料Ｓのスイング中心ＳＣは、試料Ｓの表面Ｓａと軸Ｂの交点の位置である。スイング中心ＳＣは、試料Ｓの表面Ｓａの任意の位置に設定可能である。Ｚステージ２６やＸＹステージ２８によって試料Ｓを移動させることによって、スイング中心ＳＣの位置を移動できる。スイング機構２４は、スイングテーブル２４ａと、スイングテーブル２４ａをスイングさせるモーターなどの駆動装置２４ｂと、を含む。
Ｚステージ２６は、試料ＳをＺ方向に移動させる。Ｚステージ２６によって試料ＳのＺ方向の位置、すなわち、試料Ｓの高さを調整できる。Ｚステージ２６は、傾斜機構２０をＺ方向に移動させることによって試料ＳをＺ方向に移動させる。Ｚステージ２６は、傾斜機構２０および回転機構２２を一体としてＺ方向に移動させる。Ｚステージ２６によって試料ＳをＺ方向に移動させることによって、回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄを調整できる。すなわち、試料加工装置１００では、距離Ｄは可変である。Ｚステージ２６は、例えば、モーターなどの駆動装置により試料ＳをＺ方向に移動させる。なお、手動でＺステージ２６を操作して、試料ＳをＺ方向に移動させてもよい。
ＸＹステージ２８は、試料ＳをＸ方向およびＹ方向に移動させる。ＸＹステージ２８によって試料ＳのＸ方向の位置およびＹ方向の位置を調整できる。ＸＹステージ２８は、Ｚステージ２６をＸ方向およびＹ方向に移動させることによって、試料ＳをＸ方向およびＹ方向に移動させる。ＸＹステージ２８は、傾斜機構２０、回転機構２２、およびＺステージ２６を一体として移動させる。ＸＹステージ２８によって、イオンビームＩＢの中心ＢＣと回転中心ＲＣとの間の距離Ｂを調整できる。すなわち、試料加工装置１００では、距離Ｂは可変である。ＸＹステージ２８は、例えば、モーターなどの駆動装置により試料ＳをＸ方向およびＹ方向に移動させる。なお、手動でＸＹステージ２８を操作して、試料ＳをＸ方向およびＹ方向に移動させてもよい。
位置合わせ用カメラ１３０は、イオンビームＩＢの光軸の位置を決めるためのカメラである。例えば、チャンバー扉１６０を開いてチャンバー１５０から試料ステージ１２０を引き出している状態で、位置合わせ用カメラ１３０の視野の中心が、チャンバー扉１６０を閉じてチャンバー１５０内に試料ステージ１２０を押し込んだときにイオンビームＩＢの光軸の位置になる。位置合わせ用カメラ１３０は、チャンバー扉１６０が閉じた状態では、イオン源１１０から離れた退避位置に配置される。
加工観察用カメラ１４０は、加工中の試料Ｓを観察するためのカメラである。加工観察用カメラ１４０の光軸は、Ｙ軸に平行である。加工観察用カメラ１４０は、チャンバー１５０の外に配置されている。加工観察用カメラ１４０は、チャンバー１５０に設けられた観察窓１６２を通してチャンバー１５０内の試料Ｓを観察可能である。
チャンバー１５０内には、試料ステージ１２０が収容されている。試料加工装置１００では、チャンバー１５０内において、試料ＳにイオンビームＩＢが照射される。チャンバー１５０内は、図示しない真空ポンプによって減圧状態に維持できる。
チャンバー扉１６０は、チャンバー１５０を気密に封止する。チャンバー扉１６０には、試料ステージ１２０が取り付けられている。チャンバー扉１６０は、チャンバー１５０に対してスライド可能であり、チャンバー扉１６０をスライドさせることによって、チャンバー扉１６０を開閉できる。そのため、チャンバー扉１６０を閉じてチャンバー１５０内に試料ステージ１２０を押し込んだり、チャンバー扉１６０を開いてチャンバー１５０から試料ステージ１２０を引き出したりすることができる。
制御部１７０は、試料加工装置１００の各部を制御する。制御部１７０は、例えば、イオン源制御回路１１２を介してイオン源１１０を制御する。イオン源制御回路１１２は、制御部１７０からの制御信号を、イオン源１１０を駆動するための駆動信号に変換し、イオン源１１０に出力する。また、制御部１７０は、例えば、試料ステージ１２０を制御する。制御部１７０は、ユーザーによって加工条件が設定されると、加工条件に従ってイオン源１１０および試料ステージ１２０を動作させる。
試料加工装置１００を用いて試料Ｓを平面ミリング法により加工する場合、加工条件として、イオンビームＩＢのエネルギー（イオンビームの加速電圧）、イオンビームＩＢの照射角度α、試料Ｓの回転速度、試料Ｓのスイング角度範囲、試料Ｓのスイング速度、試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂ、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄ、および加工時間が設定される。
試料加工装置１００では、加工条件が設定されると、制御部１７０が加工条件に従ってイオン源１１０および試料ステージ１２０を制御する。具体的には、制御部１７０は、設定されたイオンビームＩＢのエネルギーに従ってイオン源１１０の加速電圧を制御する。また、制御部１７０は、設定されたイオンビームＩＢの照射角度αに応じて、傾斜機構２０を制御する。また、制御部１７０は、設定された回転速度に応じて回転機構２２を制御する。また、制御部１７０は、設定されたスイング角度範囲およびスイング速度に応じてスイング機構２４を制御する。また、制御部１７０は、設定された試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂに応じてＸＹステージ２８を制御する。また、制御部１７０は、設定された試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄに応じてＺステージ２６を制御する。
この結果、試料加工装置１００では、試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂが設定された距離となり、かつ、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄが設定された距離となる。また、試料Ｓの傾斜角度が、設定された
照射角度αでイオンビームＩＢが試料Ｓの表面Ｓａに入射する角度となる。そして、イオン源１１０からイオンビームＩＢが設定されたエネルギー（加速電圧）で試料Ｓに照射される。イオンビームＩＢは、試料Ｓの表面Ｓａに対して設定された照射角度αで入射する。このとき、試料Ｓは、回転中心ＲＣを中心として設定された回転速度で回転し、かつ、スイング中心ＳＣを中心として設定されたスイング角度範囲を設定されたスイング速度でスイングする。制御部１７０は、イオン源１１０に設定された加工時間だけイオンビームＩＢを照射させる。これにより、設定された加工条件で試料Ｓを加工できる。
なお、試料Ｓの傾斜角度や、試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂ、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄなどをユーザーが試料ステージ１２０を手動で操作することによって調整してもよい。
（２）画像生成装置
図４は、画像生成装置２００の構成を示す図である。画像生成装置２００は、図４に示すように、処理部２１０と、入力部２２０と、表示部２３０と、記憶部２４０と、を含む。
入力部２２０は、ユーザーが操作情報を入力するためのものであり、入力された操作情報を処理部２１０に出力する。入力部２２０の機能は、キーボード、マウス、ボタン、タッチパネルなどの入力機器により実現することができる。
表示部２３０は、処理部２１０によって生成された画像を表示する。表示部２３０の機能は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、入力部２２０としても機能するタッチパネルなどにより実現できる。
記憶部２４０は、処理部２１０の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラムや各種データを記憶している。また、記憶部２４０は、処理部２１０のワーク領域としても機能する。記憶部２４０の機能は、ハードディスク、およびＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。
処理部２１０の機能は、各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）などのハードウェアで、プログラムを実行することにより実現できる。処理部２１０は、画像生成部２１２と、表示制御部２１４と、を含む。
画像生成部２１２は、試料加工装置１００を用いて、設定された加工条件で試料Ｓの加工した場合の予測画像を生成する。予測画像は、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の、イオンビームＩＢの照射強度の情報と、イオンビームＩＢの照射方向の情報と、を含む。すなわち、予測画像から、試料Ｓのどの位置に、どの程度の照射強度のイオンビームＩＢが、どの照射方向から照射されたのかを知ることができる。画像生成部２１２は、設定された加工条件に基づいて、シミュレーションを行い、予測画像を生成する。
表示制御部２１４は、画像生成部２１２で生成された予測画像を表示部２３０に表示させる。
１．２． 画像生成方法
次に、予測画像の生成方法について説明する。図５は、予測画像を生成するための画像生成方法の一例を示すフローチャートである。
１．２．１． 加工条件の取得工程Ｓ１０
まず、画像生成部２１２は、加工条件の情報を取得する。画像生成部２１２は、ユーザ
ーが入力部２２０を介して入力した加工条件の情報を受け付けて、加工条件の情報を取得する。
図６は、画像生成装置２００のＧＵＩ（Graphical User Interface）画面４の一例を模式的に示す図である。
ＧＵＩ画面４は、図６に示すように、加工条件を設定するための加工条件設定部Ｇ２と、加工条件を可視化して試料ＳとイオンビームＩＢの位置関係を表示する試料画像表示部Ｇ４と、生成された予測画像を表示する予測画像表示部Ｇ６と、を含む。
加工条件設定部Ｇ２には、加工条件の各種パラメーターを設定するためのスライダーが配置されている。具体的には、加工条件設定部Ｇ２には、イオンビームＩＢのエネルギー（Ｅｎｅｒｇｙ）を設定するためのスライダー、イオンビームＩＢの照射角度α（Ａｎｇｌｅ）を設定するためのスライダー、試料Ｓのスイング角度範囲（Ｓｗｉｎｇ）を設定するためのスライダー、試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂ（Ｅｃｃｅｎｔ）を設定するためのスライダー、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄ（Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を設定するためのスライダー、および加工時間（Ｔｉｍｅ）を設定するためのスライダーが配置されている。図示はしないが、加工条件設定部Ｇ２に、試料Ｓのスイング速度を設定するためのスライダーが配置されていてもよい。
なお、パラメーターを設定するＧＵＩ要素は、スライダーに限定されない。加工条件設定部Ｇ２には、例えば、パラメーターを直接数値で入力するための入力欄が配置されていてもよい。
加工条件設定部Ｇ２の表示は、例えば、試料加工装置１００において加工条件を設定するためのＧＵＩと同じ表示である。そのため、画像生成装置２００で生成された予測画像を確認して加工条件を決定した後、試料加工装置１００のＧＵＩに各種パラメーターを入力する作業が容易である。
試料画像表示部Ｇ４には、設定された加工条件に応じた試料Ｓの画像が表示される。具体的には、試料Ｓの傾斜角度（イオンビームＩＢの照射角度）、試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂ、および試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄを反映した試料Ｓの画像が表示される。
ここで、試料加工装置１００では、距離Ｂは、位置合わせ用カメラ１３０を見ながら調整する。そのため、試料画像表示部Ｇ４には、試料Ｓの傾斜角度と距離Ｂから計算される、位置合わせ用カメラ１３０から見たときの試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの距離が表示される。
予測画像表示部Ｇ６には、生成された予測画像が表示される。予測画像表示部Ｇ６では、加工前の試料の画像と、予測画像が重ねて表示される。予測画像表示部Ｇ６には、加工前の試料の画像に予測画像を重ねたときの透過度を設定するためのスライダー６が配置されている。また、加工前の試料の画像に、予測画像の半分のみを重ねて表示させるためのチェックボックス８が配置されている。予測画像表示部Ｇ６における予測画像の表示方法の詳細については後述する。
１．２．２． イオンビームの情報の取得工程Ｓ２０
次に、画像生成部２１２は、イオンビームＩＢの情報を取得する。イオンビームＩＢの情報は、例えば、設定されたエネルギーのイオンビームＩＢを、設定された照射角度αで
試料Ｓに照射したときのイオンビームＩＢの輝度の分布の情報である。イオンビームＩＢの輝度の分布の情報は、例えば、イオンビームの照射により発光するテスト試料を撮影して得られるイオンビーム画像から取得できる。以下、イオンビーム画像の取得方法について説明する。
まず、イオンビームの照射によって発光する試料としてガラス試料を用意する。次に、図２に示すように、チャンバー扉１６０を開いてチャンバー１５０から試料ステージ１２０を引き出し、ガラス試料を試料ステージ１２０に取り付ける。次に、傾斜機構２０を用いてガラス試料の傾斜角度を調整し、イオンビームＩＢの照射角度αを、加工条件として設定された照射角度とする。次に、イオンビームＩＢの照射位置にガラス試料が位置するように、位置合わせ用カメラ１３０でガラス試料を観察しながらＸＹステージ２８を操作して、ガラス試料の位置合わせを行う。
次に、図１に示すように、チャンバー扉１６０を閉じてチャンバー１５０内に試料ステージ１２０を押し込む。次に、チャンバー１５０内を真空排気する。次に、イオンビームＩＢのエネルギー（加速電圧）を設定し、ガラス試料にイオンビームＩＢを照射する。このとき、回転機構２２およびスイング機構２４は動作させずに、ガラス試料は静止状態とする。
次に、加工観察用カメラ１４０でイオンビームＩＢが照射されたガラス試料を撮影する。これにより、イオンビーム画像を取得できる。また、このとき、イオンビームＩＢの電流を測定する。
撮影されたイオンビーム画像は、ガラス試料の表面に対して、ガラス試料の傾斜角度の分だけ斜め方向から撮影された像である。そのため、ガラス試料の表面に対して垂直な方向から撮影された像となるように、撮影されたイオンビーム画像を傾斜角度に応じた拡大率で引き伸ばす。これにより、イオンビーム画像は、ガラス試料の表面に対して垂直方向から撮影した画像となる。イオンビーム画像は、例えば、各画素の輝度がイオンビームＩＢの照射強度に対応するグレースケールの画像である。
図７は、補正前のイオンビーム画像Ｉａと補正後のイオンビーム画像Ｉｂである。イオンビーム画像Ｉａは、ガラス試料を８０°傾斜させて撮影されている。ここで、１／ｓｉｎ（８０°）＝１．０１５４であるため、イオンビーム画像Ｉａを１．０１５４倍、ガラス試料の傾斜方向に対応する縦方向に引き伸ばす。これにより、イオンビーム画像Ｉｂを得ることができる。
１．２．３． 各時刻における予測画像の生成工程Ｓ３０
（１）第１時刻
次に、第１時刻における予測画像を生成する。第１時刻は、加工を開始した時刻である。図８および図９は、第１時刻における予測画像を生成する処理を説明するための図である。
まず、図８に示すように、設定された回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂの位置に、イオンビーム画像Ｉｂを配置して、第１時刻における照射強度分布画像Ｉｂ－１を生成する。第１時刻における照射強度分布画像Ｉｂ－１は、第１時刻におけるイオンビームＩＢの照射強度の分布を示す画像である。図８に示す照射強度分布画像Ｉｂ－１では、イオンビームＩＢの照射強度を輝度で表している。
次に、第１時刻における照射強度分布画像Ｉｂ－１の画素ごとに、ベクトルの成分分解を行い、イオンビームＩＢの半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像Ｉｒ－１とイ
オンビームＩＢの回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像Ｉｎ－１を生成する。
具体的には、まず、照射強度分布画像Ｉｂ－１の各画素において、輝度Ｓｅｌの大きさを長さとしイオンビームＩＢの照射方向を向きとするベクトルを、回転中心ＲＣを中心として、半径方向の成分Ｓｅｌｃｏｓξと、回転方向の成分Ｓｅｌｓｉｎξとに分離する。ここで、角度ξは、各画素において半径方向とイオンビームの照射方向がなす角度である。図９では、イオンビームＩＢの照射方向を矢印Ｃで示している。このようにして得られた各画素の半径方向の成分から、半径方向の成分の大きさを輝度で表した半径成分画像Ｉｒ－１を生成する。また、各画素の回転方向の成分から、回転方向の成分の大きさを輝度で表した回転成分画像Ｉｎ－１を生成する。
次に、半径成分画像Ｉｒ－１と回転成分画像Ｉｎ－１を重ね合わせて、第１時刻におけるイオンビームの半径方向の照射強度と回転方向の照射強度の分布を示すベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－１を生成する。具体的には、半径成分画像Ｉｒ－１と回転成分画像Ｉｎ－１の対応する各画素において、半径方向をプラス、回転方向をマイナスとして輝度値を加算する。
例えば、半径成分画像Ｉｒ－１を２５６階調の画像とし、回転成分画像Ｉｎ－１を２５６階調の画像として、半径方向をプラス、回転方向をマイナスとして加算して、５１２階調の画像を生成する。この５１２階調の画像を２５６階調の画像として出力する場合には、ゼロに相当する輝度を中間の１２８階調目に設定した上で、最大値と最小値の絶対値の大きい値で規格化する。
これにより、ベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－１では、中間色より明るい箇所は、半径方向のイオンビームの強度が大きく、中間色より暗い箇所は回転方向のイオンビームの強度が大きいことを示す。このようにして、半径方向のイオンビームＩＢの照射強度、および回転方向のイオンビームＩＢの照射強度を可視化できる。ベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－１では、中間色より明るい箇所は半径方向の加工筋が生じやすく、中間色より暗い箇所は回転方向の加工筋が生じやすいといえる。
このようにして、第１時刻における予測画像として、照射強度分布画像Ｉｂ－１、およびベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－１を生成できる。
（２）第２時刻
（２－１）イオンビームの照射位置（スイング）
次に、第２時刻において、試料Ｓのスイングにより移動したイオンビームＩＢの照射位置、すなわち、中心ＢＣの位置を求める。第２時刻は第１時刻の後の時刻である。第２時刻は、例えば、第１時刻の１秒後である。
図１０は、第２時刻において、試料のスイングにより移動したイオンビームＩＢの照射位置を計算する方法を説明するための図である。
まず、第１時刻から第２時刻までの間に、試料Ｓをスイングさせることにより回転したイオンビームＩＢの回転角度βを求める。回転角度βは、スイング速度、スイング角度、および経過時間から求めることができる。
次に、第２時刻におけるイオンビームＩＢの中心ＢＣの座標（ｘｌ．ｙｌ）を、スイングによるイオンビームの回転角度β、スイング中心ＳＣと回転中心ＲＣとの間の距離Ｄ、回転中心ＲＣと中心ＢＣとの間の距離Ｂを用いて計算し、計算結果を極座標系に変換して座標（ｒ，θ１）とする。中心ＢＣの座標（ｒ，θ１）は、以下の計算式より求めること
ができる。
ｘ１＝（Ｄ＋Ｂ）ｓｉｎβ
ｙ１＝Ｄ－（Ｄ＋Ｂ）ｃｏｓβ
ｒ＝（ｘ１２＋ｙ１２）１／２
θ１＝ｔａｎ－１（ｙ１／ｘ１）
これらの計算式を用いて、第２時刻においてスイングにより移動したイオンビームＩＢの中心ＢＣの座標（ｒ，θ１）を求める。
（２－２）第２時刻におけるイオンビームの照射位置（回転）
次に、第２時刻において、回転により移動したイオンビームＩＢの照射位置を求める。図１１は、第２時刻において、試料の回転により移動したイオンビームＩＢの照射位置を計算する方法を説明するための図である。
まず、第１時刻から第２時刻までの間に、試料Ｓを回転させることにより回転したイオンビームＩＢの回転角度γを求める。回転角度γは、回転速度および経過時間から求めることができる。
次に、第２時刻におけるイオンビームＩＢの中心ＢＣの座標（ｘ２，ｙ２）を求める。ここでは、まず、回転角度γを角度θ１に加算して中心ＢＣの座標を（ｒ、θ２）とした後、座標（ｒ，θ２）を直交座標（ｘ２，ｙ２）に変換する。第２時刻におけるイオンビームＩＢの回転角度φは、回転角度βと回転角度γを加算することで求めることができる。中心ＢＣの座標（ｘ２，ｙ２）は、以下の計算式より求めることができる。
ｒ＝（ｘ２２＋ｙ２２）１／２
θ２＝θ１＋γ
φ＝β＋γ
これらの計算式を用いて、第２時刻におけるイオンビームＩＢの中心ＢＣの座標（ｘ２，ｙ２）を求める。
（２－３）ベクトルの成分分解
次に、イオンビームＩＢの中心ＢＣの座標（ｘ２，ｙ２）に、イオンビーム画像Ｉｂを配置して、第２時刻における照射強度分布画像Ｉｂ－２を生成する。次に、第２時刻における照射強度分布画像Ｉｂ－２の画素ごとに、ベクトルの成分分解を行い、第２時刻における半径成分画像Ｉｒ－２と回転成分画像Ｉｎ－２を生成する。
図１２は、ベクトルの成分分解を説明するための図である。
座標（ｘ３，ｙ３）の画素において、輝度Ｓｅｌの大きさを長さとしイオンビームＩＢの照射方向を向きとするベクトルを、回転中心ＲＣを中心とした半径方向の成分Ｓｒと回転方向の成分Ｓｎとに分離する。第２時刻において、座標（ｘ３、ｙ３）の画素における半径方向の成分Ｓｒと回転方向の成分Ｓｎは、以下の計算式により求めることができる。
Ψ＝ｔａｎ－１（ｙ３／ｘ３）
ξ＝Ψ＋（π／２－φ）
Ｓｒ＝｜Ｓｅｌｃｏｓξ｜
Ｓｎ＝｜Ｓｅｌｓｉｎξ｜
上記の計算式により、座標（ｘ３，ｙ３）において、半径方向の成分Ｓｒと回転方向の成分Ｓｎを求めることができる。照射強度分布画像Ｉｂ－２のその他の画素についても同様に、上記式を用いて半径方向の成分Ｓｒと回転方向の成分Ｓｎを求めることができる。
これにより、半径成分画像Ｉｒ－２と回転成分画像Ｉｎ－２を生成できる。
次に、半径成分画像Ｉｒ－２と回転成分画像Ｉｎ－２を重ね合わせて、第２時刻におけるイオンビームの半径方向の照射強度と回転方向の照射強度の分布を示すベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－２を生成する。このようにして、第２時刻における予測画像として、照射強度分布画像Ｉｂ－２およびベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－２を生成できる。
第２時刻以降の加工時間が終了するまでの各時刻についても、第２時刻の場合と同様に、照射強度分布画像およびベクトル成分分布画像を生成する。
１．２．４． 各時刻の予測画像の加算工程Ｓ４０
第１時刻から加工時間経過後の第ｎ時刻までの各時刻における照射強度分布画像を加算して、設定された加工時間経過後のイオンビームＩＢの照射強度の分布を示す照射強度分布画像を生成する。具体的には、第１時刻から第ｎ時刻までの照射強度分布画像の対応する各画素の輝度値を加算して、設定された加工時間経過後の照射強度分布画像を生成する。図１３は、第１時刻から第９時刻までの照射強度分布画像を重ねた様子を示した画像である。なお、各時刻の間隔は１秒である。
同様に、第１時刻から第ｎ時刻までの各時刻におけるベクトル成分分布画像を加算して、設定された加工時間経過後のイオンビームＩＢの半径方向の照射強度の分布および回転方向の照射強度の分布を示すベクトル成分分布画像を生成する。
以上の工程により、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像として、照射強度分布画像およびベクトル成分分布画像を生成できる。
１．３． 予測画像
１．３．１． 照射強度分布画像
図１４は、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の試料Ｓ上におけるイオンビームＩＢの照射強度の分布を示す照射強度分布画像を示す図である。図１４には、加工条件を変えて生成された４つの照射強度分布画像を示している。
具体的には、図１４には、イオンビームＩＢの照射角度αを８０°とし、スイングなしの加工条件で得られた照射強度分布画像と、照射角度αを８０°とし、スイング角度を－３０°から＋３０°とした加工条件で得られた照射強度分布画像と、照射角度αを８５°とし、スイングなしの加工条件で得られた照射強度分布画像と、照射角度αを８５°とし、スイング角度を－３０°から＋３０°とした加工条件で得られた照射強度分布画像を示している。各照射強度分布画像において、その他の加工条件は同じである。なお、図１４に示す各照射強度分布画像では、輝度を最大輝度で規格化している。
図１５は、各照射強度分布画像の輝度プロファイルを示すグラフである。図１５に示す４つの輝度プロファイルは、図１４に示す各照射強度分布画像の中心線上の輝度プロファイルである。なお、図１５に示す各輝度プロファイルでは、イオンビームの電流値を照射強度分布画像の総輝度で規格化して電流密度に換算した上で、照射角度αで照射されたイオンビームの試料の深さ方向の成分を係数として乗算している。すなわち、図１５に示すグラフの縦軸は、加工深さに対応する。
図１４に示す４つの照射強度分布画像および図１５に示す４つの輝度プロファイルから、試料Ｓをスイングさせることによって、スイングなしの場合と比較して、試料Ｓの中心付近に、平滑な領域を広く形成できることがわかる。
１．３．２． ベクトル成分分布画像
図１６は、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の試料Ｓ上におけるイオンビームＩＢの半径方向の照射強度および回転方向の照射強度の分布を示すベクトル成分分布画像を示す図である。図１６には、加工条件を変えて生成された４つのベクトル成分分布画像を示している。
図１６に示す各ベクトル成分分布画像は、輝度を最大輝度で規格化している。図１６に示す各ベクトル成分分布画像では、中間色より明るい箇所は、半径方向のイオンビームの照射強度が大きく、中間色より暗い箇所は回転方向のイオンビームの照射強度が大きいことを示す。すなわち、中間色より明るい箇所は、半径方向の加工筋が生じやすく、中間色より暗い箇所は回転方向の加工筋が生じやすい。
図１７は、各ベクトル成分分布画像の輝度プロファイルを示すグラフである。図１７に示す４つの輝度プロファイルは、図１６に示す各ベクトル成分分布画像の中心線上の輝度プロファイルである。なお、図１７に示す各輝度プロファイルでは、縦軸に示す強度がプラスであれば半径方向のイオンビームの照射強度が大きく、縦軸に示す強度がマイナスであれば回転方向のイオンビームの照射強度が大きいことを示す。すなわち、強度がプラスであれば半径方向の加工筋が生じやすく、強度がマイナスであれば回転方向の加工筋が生じやすい。
図１６に示す４つのベクトル成分分布画像および図１７に示す４つの輝度プロファイルから、試料Ｓをスイングさせない場合、試料Ｓの中心付近に形成される回転方向からも半径方向からもイオンビームが照射される領域が狭く、中心付近以外の領域では半径方向のイオンビームの照射強度が大きい。すなわち、試料Ｓをスイングさせない場合、試料Ｓの中心付近の加工筋が生じにくい領域が狭く、中心付近以外の領域では半径方向の加工筋が生じやすい。
これに対して、試料Ｓをスイングさせる場合、試料Ｓをスイングさせない場合と比較して、試料Ｓの中心付近に形成される回転方向からも半径方向からもイオンビームが照射される領域が広く、中心付近以外の領域でも半径方向および回転方向ともにイオンビームの強度が小さい。すなわち、試料Ｓをスイングさせる場合、試料Ｓをスイングさせない場合と比較して、試料Ｓの中心付近に、加工筋の影響が少ない平滑な領域を広く形成できることがわかる。
１．３．３． 表示方法
図１６に示すベクトル成分分布画像では、半径方向のイオンビームＩＢの照射強度を中間色より明るくし、回転方向のイオンビームの照射強度を中間色より暗くすることで、イオンビームＩＢの照射方向の分布を表した。なお、イオンビームＩＢの照射方向の分布の表し方は、これに限定されない。
例えば、イオンビームＩＢの照射方向の分布を色で表してもよい。具体的には、半径方向の照射強度をシアン（緑＋青）で表し、回転方向の照射強度を赤色で表してもよい。この表示方法では、半径方向の照射強度と回転方向の照射強度が同じ場合、彩度がなくなってグレースケールになるため、ベクトル成分分布画像においても照射強度分布画像と同じ情報を示すことができる。すなわち、この表示方法では、イオンビームＩＢの強度分布と照射方向の分布を１つの画像で表現できる。なお、色の組み合わせは、シアンと赤に限定されず、マゼンダ（赤＋青）と緑の組み合わせであってもよいし、黄色（赤＋緑）と青の組み合わせであってもよい。
１．３．４． 予測画像の補正
上述した図１５に示す輝度プロファイルでは、照射強度分布画像の輝度を、電流密度と照射角度に相当する係数で補正したが、照射強度分布画像の輝度を実際に同じ加工条件で加工した試料の加工深さで補正して、輝度プロファイルを作成してもよい。これにより、輝度プロファイルの縦軸を加工深さで表すことができる。
また、イオンビームのエネルギーや、試料を構成する材料によっても、ミリングレートが異なるため、ユーザーが設定した加工条件や試料に応じて、照射強度分布画像の輝度を補正してもよい。
１．４． 表示
画像生成装置２００では、表示制御部２１４が予測画像を表示部２３０に表示させる。表示制御部２１４は、例えば、図６に示すＧＵＩ画面４の予測画像表示部Ｇ６に、予測画像を表示させる。
図１８は、予測画像の表示方法の一例を説明するための図である。図１８に示すように、加工前の試料Ｓの画像とベクトル成分分布画像が重ねて表示されている。さらに、輝度プロファイルの横軸で示す位置を試料Ｓの画像の位置に合わせて表示されている。加工前の試料Ｓの画像は、例えば、位置合わせ用カメラ１３０や加工観察用カメラ１４０で撮影された画像である。
また、図１８に示す例では、輝度プロファイルの縦軸が加工深さに変換されている。また、図１８に示す輝度プロファイルでは、加工深さのプロファイルと半径方向の成分のプロファイルが表示されている。
図１９は、予測画像の表示方法の一例を説明するための図である。図１９に示す例では、加工前の試料Ｓの画像とベクトル成分分布画像の左半分が重ねて表示されている。
図２０は、予測画像の表示方法の一例を説明するための図である。図２０に示す例では、加工後の試料Ｓの画像とベクトル成分分布画像が重ねて表示されている。図２０に示す例では、加工後の試料Ｓの画像とベクトル成分分布画像の左半分が重ねて表示されている。さらに、輝度プロファイルが、輝度プロファイルの横軸で示す位置を、試料Ｓの画像の位置に合わせて表示されている。
図２１は、予測画像の表示方法の一例を説明するための図である。図２１に示す例では、照射強度分布画像の輝度を加工深さに補正し、試料Ｓ上の位置とその位置での加工深さを表す３次元グラフとして表示させている。
図２２は、予測画像の表示方法の一例を説明するための図である。図２２に示す例では、加工前の試料Ｓの画像とベクトル成分分布画像が重ねて表示された画像と、試料Ｓ上の位置とその位置での加工深さを表す３次元グラフの両方が表示されている。
１．５． 画像生成処理
図２３は、画像生成装置２００の画像生成処理の一例を示すフローチャートである。
まず、画像生成部２１２は、設定された加工条件の情報を取得する（Ｓ１００）。加工条件は、例えば、ＧＵＩ画面４に加工条件を入力することで設定される。画像生成部２１２は、ユーザーが入力部２２０を介してＧＵＩ画面４に入力した加工条件の情報を取得する。なお、画像生成部２１２は、制御部１７０から加工条件の情報を取得してもよい。
加工条件は、イオンビームＩＢのエネルギー（イオンビームの加速電圧）、イオンビー
ムＩＢの照射角度α、試料Ｓの回転速度、試料Ｓのスイング角度範囲、試料Ｓのスイング速度、試料Ｓの回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣとの間の距離Ｂ、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄ、および加工時間を含む。加工条件の情報は、記憶部２４０に記憶される。
次に、画像生成部２１２は、イオンビームＩＢの情報を取得する（Ｓ１０２）。画像生成部２１２は、イオンビームＩＢの情報として、例えば、図６に示すイオンビーム画像Ｉｂを取得する。イオンビーム画像Ｉｂは、例えば、記憶部２４０に記憶される。
次に、画像生成部２１２は、加工条件およびイオンビームＩＢの情報に基づいて、第１時刻における予測画像を生成する（Ｓ１０４）。画像生成部２１２は、上述した工程Ｓ３０で説明した手法で、第１時刻における予測画像として、照射強度分布画像Ｉｂ－１およびベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－１を生成する。
次に、画像生成部２１２は、加工条件に基づいて、第ｍ時刻における予測画像を生成する（Ｓ１０６）。ここでは、ｍ＝２とし、画像生成部２１２は、第２時刻における予測画像を生成する。画像生成部２１２は、上述した工程Ｓ３０で説明した手法で、第２時刻における予測画像として、照射強度分布画像Ｉｂ－２およびベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－２を生成する。
次に、画像生成部２１２は、第１時刻における予測画像と第２時刻における予測画像を加算する（Ｓ１０８）。具体的には、照射強度分布画像Ｉｂ－１と照射強度分布画像Ｉｂ－２を加算し、ベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－１とベクトル成分分布画像Ｉｒｎ－２を加算する。これにより、第１時刻から第２時刻まで加工したときの予測画像を生成できる。
次に、画像生成部２１２は、第ｎ時刻における予測画像を生成したか否かを判定する（Ｓ１１０）。
画像生成部２１２は、第ｎ時刻における予測画像を生成していないと判定した場合（Ｓ１１０のＮｏ）、ｍ＝２＋１＝３とし、処理Ｓ１０６に戻って、第３時刻における予測画像を生成する（Ｓ１０６）。そして、画像生成部２１２は、第３時刻における予測画像を、第１時刻から第２時刻まで加工したときの予測画像に加算する（Ｓ１０８）。これにより、第１時刻から第３時刻まで加工したときの予測画像を生成できる。
画像生成部２１２は、第ｎ時刻における予測画像を生成するまで、第ｍ時刻における予測画像を生成する処理Ｓ１０６、第ｍ時刻における予測画像と第１時刻から第ｍ－１時刻まで加工したときの予測画像とを加算する処理（Ｓ１０８）、および第ｎ時刻における予測画像を生成したか否かを判定する処理（Ｓ１１０）を繰り返す。
画像生成部２１２が第ｎ時刻における予測画像を生成したと判定した場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、表示制御部２１４が生成された予測画像を表示部２３０に表示させる。表示制御部２１４は、例えば、ＧＵＩ画面４の予測画像表示部Ｇ６に、上述した図１４～図２２に示す表示方法のいずれかの表示方法で、予測画像を表示させる。なお、表示制御部２１４は、図１４～図２２に示す表示方法のうち、ユーザーによって選択された表示方法で予測画像を表示部２３０に表示させてもよい。
以上の処理により、設定された加工条件で試料を加工した場合の予測画像を表示できる。
１．６． 効果
試料加工システム２は、試料ＳにイオンビームＩＢを照射して試料Ｓを加工する試料加工装置１００と、試料加工装置１００を用いて、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像を生成する画像生成装置２００と、を含む。そのため、試料加工システム２では、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像が得られるため、適切な加工条件を容易に決定できる。
さらに、試料加工システム２では、生成された予測画像は、イオンビームＩＢの照射方向の分布の情報を含む。そのため、加工によって試料Ｓに形成される加工筋が試料Ｓのどの領域に、どの方向に生じるのかを予測できる。例えば、試料Ｓにおいて、イオンビームＩＢが一方向からしか照射されない領域では、イオンビームＩＢの照射方向に沿った加工筋が生じてしまう可能性がある。
試料加工システム２では、試料加工装置１００は、試料ＳにイオンビームＩＢを照射するイオン源１１０と、試料Ｓを傾斜させる傾斜機構２０および試料Ｓを回転させる回転機構２２を有する試料ステージ１２０と、を含み、加工条件は、試料Ｓの傾斜角度および試料Ｓの回転速度を含む。そのため、試料加工システム２では、傾斜角度および回転速度を考慮した予測画像を生成できるため、試料Ｓの傾斜角度の条件および試料Ｓの回転速度の条件を容易に決定できる。
試料加工システム２では、試料ステージ１２０は、試料Ｓをスイングさせるスイング機構２４を有し、試料Ｓのスイング中心ＳＣと試料Ｓの回転中心ＲＣとは、異なる位置にあり、加工条件は、回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄを含む。そのため、試料加工システム２では、試料Ｓを回転させつつ試料Ｓをスイングさせることができるため、試料Ｓの表面Ｓａにおいて、イオンビームＩＢが照射される領域を広げることができる。さらに、試料Ｓの表面Ｓａにおいて、多方向からイオンビームＩＢが照射される領域を広げることができる。また、試料加工システム２では、距離Ｄを考慮した予測画像を生成できるため、距離Ｄの条件を容易に決定できる。
また、試料加工システム２では、試料Ｓの回転中心ＲＣと試料Ｓのスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄは、可変である。試料加工システム２では、距離Ｄを考慮した予測画像を生成できるため、距離Ｄの条件を容易に決定できる。
試料加工システム２では、試料Ｓ上におけるイオンビームＩＢの中心ＢＣと試料Ｓの回転中心ＲＣとの間の距離は可変であり、加工条件は、中心ＢＣと回転中心ＲＣとの間の距離Ｂを含む。そのため、試料加工システム２では、試料Ｓの表面Ｓａにおいて、イオンビームＩＢが照射される領域を広げることができる。さらに、試料加工システム２では、距離Ｂを考慮した予測画像を生成できるため、距離Ｂの条件を容易に決定できる。
試料加工システム２では、画像生成装置２００は、加工条件に基づいて加工中の各時刻におけるイオンビームＩＢの照射方向を計算し、各時刻におけるイオンビームＩＢの照射方向に基づいて予測画像を生成する。そのため、試料加工システム２では、イオンビームＩＢの照射方向の分布の情報を含む予測画像を生成できる。
試料加工システム２では、画像生成装置２００は、各時刻において、イオンビームＩＢの照射方向とイオンビームＩＢの照射強度を表すベクトルを、試料Ｓの回転中心ＲＣを中心として半径方向の成分と回転方向の成分と、に分離する。また、画像生成装置２００は、各時刻における半径方向の成分および各時刻における前記回転方向の成分に基づいて、半径方向のイオンビームＩＢの強度の分布の情報および回転方向のイオンビームＩＢの強度の分布の情報を含む予測画像を生成する。そのため、試料加工システム２では、予測画像から、試料Ｓの表面Ｓａにおいて、半径方向の加工筋が生じやすい領域と、回転方向の
加工筋が生じやすい領域とを知ることができる。
試料加工システム２では、画像生成装置２００は、予測画像を加工前の試料Ｓの画像と重ねて表示させる。そのため、試料加工システム２では、加工によって試料Ｓのどの領域がどのように加工されるかをわかりやすく表示できる。
試料加工システム２では、画像生成装置２００は、予測画像においてイオンビームの照射方向を色で表す。そのため、画像生成装置２００では、予測画像において、イオンビームの照射方向の分布をわかりやすく表示できる。
試料加工システム２では、予測画像は、イオンビームの照射強度の分布の情報を含む。そのため、試料加工システム２では、設定された加工条件で試料Ｓが加工された場合に、試料Ｓのどの領域がどの深さに加工されるかを知ることができる。
試料加工システム２では、予測画像は、試料Ｓの回転中心ＲＣを中心として半径方向のイオンビームＩＢの照射強度の分布の情報と、試料Ｓの回転中心ＲＣを中心として回転方向のイオンビームＩＢの照射強度の分布の情報とを含む。そのため、試料加工システム２では、設定された加工条件で試料Ｓが加工された場合に、試料Ｓの表面Ｓａにおいて、半径方向の加工筋が生じやすい領域と、回転方向の加工筋が生じやすい領域とを知ることができる。
画像生成装置２００では、試料Ｓにイオンビームを照射して試料Ｓを加工する試料加工装置１００を用いて、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像を生成する画像生成部２１２と、予測画像を表示させる表示制御部２１４と、を含む。また、予測画像は、イオンビームＩＢの照射方向の分布の情報を含む。そのため、画像生成装置２００では、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像を生成できるため、加工条件を容易に決定できる。
試料加工システム２における画像生成方法は、試料ＳにイオンビームＩＢを照射して試料Ｓを加工する試料加工装置１００を用いて設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像を生成する工程と、予測画像を表示させる工程と、を含む。また、予測画像は、イオンビームＩＢの照射方向の分布の情報を含む。そのため、試料加工システム２における画像生成方法では、設定された加工条件で試料Ｓを加工した場合の予測画像が得られるため、適切な加工条件を容易に決定できる。
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る試料加工システムについて、図面を参照しながら説明する。図２４は、第２実施形態に係る試料加工システムのイオン源１１０の構成を示す図である。以下、第２実施形態に係る試料加工システムにおいて、第１実施形態に係る試料加工システム２の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
イオン源１１０は、ペニング型イオン源である。イオン源１１０は、図２４に示すように、アノード１１と、カソード１２と、引出電極１３と、フォーカス電極１４と、を含む。
アノード１１は、筒状である。アノード１１の内側の空間は、イオンを発生させるためのイオン化室となる。図示はしないが、イオン化室には、ガス供給部からガスが導入される。イオン化室に導入されるガスは、例えば、アルゴンガスである。
カソード１２は、電子を放出する。また、カソード１２は、イオン化室に磁場を発生させるポールピースを構成する。カソード１２から放出された電子は、ポールピースが発生させる磁場によって旋回運動を行う。アノード１１とカソード１２との間には、放電を起こすための放電電圧が印加される。
引出電極１３は、イオン化室で発生したイオンを引き出す。引出電極１３がつくる電界によって、イオンが加速し、イオン源１１０からイオンビームＩＢとして放出される。アノード１１と引出電極１３との間には、イオンを加速させるための加速電圧が印加される。
フォーカス電極１４は、カソード１２と引出電極１３との間に配置されている。フォーカス電極１４は、イオンビームＩＢの空間プロファイルを制御するための電極である。ここで、イオンビームＩＢの空間プロファイルとは、イオンビームＩＢの空間的な強度分布をいう。
イオン源１１０では、フォーカス電極１４に印加されるフォーカス電圧を制御することによって、強度が均一なイオンビームＩＢを得ることができる。すなわち、イオン源１１０では、平行ビームに近い空間プロファイルのイオンビームＩＢを放出できる。
試料加工システム２では、加工条件として、放電電圧と、フォーカス電圧と、イオン化室に導入されるガス流量と、を含む。
図２５は、第２実施形態に係る試料加工システム２で生成された予測画像の一例である。
イオン源１１０では、強度が均一なイオンビームＩＢが得られるため、図２５に示すように、試料Ｓの中心の広い領域を平坦にでき、かつ、広い範囲をミリングできる。
図２６は、積層構造を有する試料Ｓを平面ミリングした様子を模式的に示す図である。試料Ｓを平面ミリングした場合、試料Ｓには、平坦にミリングされる領域と、テーパー状にミリングされる領域とが形成される。図２６に示す領域Ａと領域Ａ´は、平坦にミリングされている。これに対して、領域Ｂと領域Ｂ´は、テーパー状にミリングされている。領域Ｂと領域Ｂ´では、テーパー角度が異なるため、得られる情報量が異なる。具体的には、領域Ｂ´は、領域Ｂと比べてテーパー角度が小さいため、各層の状態を確認できる。
図２７は、第２実施形態に係る試料加工システム２で生成された予測画像の一例である。
図２７には、輝度プロファイルＰ１、輝度プロファイルＰ２、輝度プロファイルＰ３、および輝度プロファイルＰ４を示している。輝度プロファイルＰ１は、フォーカス電極１４を用いてイオンビームＩＢの強度を均一とし、イオンビームＩＢの照射角度αを８０°、スイングなしの加工条件で得られた輝度プロファイルである。輝度プロファイルＰ２は、フォーカス電極１４を用いてイオンビームＩＢの強度を均一とし、イオンビームＩＢの照射角度αを８０°、スイング角度を－３０°から＋３０°とした加工条件で得られた輝度プロファイルである。輝度プロファイルＰ３は、比較例として、フォーカス電極を用いないで、イオンビームＩＢの照射角度αを８０°、スイングなしの加工条件で得られた輝度プロファイルである。輝度プロファイルＰ４は、比較例として、フォーカス電極を用いないで、イオンビームＩＢの照射角度αを８０°、スイング角度を－３０°から＋３０°とした加工条件で得られた輝度プロファイルである。
図２７に示す輝度プロファイルからテーパー状になる領域の違いを知ることができる。具体的には、輝度プロファイルＰ２の加工条件では、領域Ｂ´のようにテーパー角度が小さくなることがわかる。
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る試料加工システムについて、図面を参照しながら説明する。図２８および図２９は、第３実施形態に係る試料加工システム２の構成を示す図である。以下、第３実施形態に係る試料加工システムにおいて、第１実施形態に係る試料加工システム２の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
試料加工装置１００は、図２８および図２９に示すように、イオン源１１０をＺ方向に移動させるイオン源移動機構１８０を含む。
イオン源移動機構１８０は、イオン源１１０をＺ方向に移動させる。イオン源移動機構１８０でイオン源１１０をＺ方向に移動させることによって、イオン源１１０と試料Ｓとの間の距離を調整できる。図２８では、イオン源１１０を＋Ｚ方向に移動させており、図２９では、イオン源１１０を－Ｚ方向に移動させている。
図３０は、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄと、イオンビームＩＢの照射範囲の関係を説明するための図である。図３０に示すように、距離Ｄを大きくするほど、イオンビームＩＢの照射範囲Ｗを大きくできる。
しかしながら、イオン源１１０が固定された状態で、Ｚステージ２６を用いて試料Ｓを－Ｚ方向に移動させて距離Ｄを大きくすると、イオン源１１０と試料Ｓとの間の距離が大きくなってしまう。これにより、イオンビームＩＢの照射強度が小さくなり、加工レートが低下する。
試料加工システム２では、距離Ｄを大きくするためにＺステージ２６によって試料Ｓを－Ｚ方向に移動させたときに、イオン源移動機構１８０によってイオン源１１０を同じ距離だけ－Ｚ方向に移動させることができる。これにより、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを大きくできる。
このように、試料加工システム２では、試料加工装置１００はイオン源１１０を移動させるイオン源移動機構１８０を含むため、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを変更できる。
４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る試料加工システムについて、図面を参照しながら説明する。図３１および図３２は、第４実施形態に係る試料加工システム２の構成を示す図である。以下、第４実施形態に係る試料加工システムにおいて、第１実施形態に係る試料加工システム２の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上述した第３実施形態に係る試料加工システム２では、図２９および図３０に示すように、試料加工装置１００はイオン源移動機構１８０を含むため、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを変更できた。
これに対して、第４実施形態に係る試料加工システム２では、図３１および図３２に示すように、試料加工装置１００はスイング機構２４を移動させるスイング移動機構１９０
を含むため、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを変更できる。
スイング移動機構１９０は、スイング機構２４が取り付けられたチャンバー扉１６０と、チャンバー扉１６０を移動可能に支持するフランジ１９２と、を含む。フランジ１９２は、チャンバー１５０に固定されている。
図３１および図３２に示すように、チャンバー扉１６０は、Ｚ方向に移動可能である。例えば、チャンバー扉１６０を＋Ｚ方向に移動させることによってスイング機構２４が＋Ｚ方向に移動する。これにより、試料Ｓの回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣとの間の距離Ｄを大きくできる。このとき、Ｚステージ２６を用いてスイング機構２４と同じ距離だけ試料Ｓを－Ｚ方向に移動させる。これにより、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを大きくできる。
このように、試料加工システム２では、スイング機構２４を移動させるスイング移動機構１９０を含むため、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを変更できる。
５． 第５実施形態
次に、第５実施形態に係る試料加工システムについて、図面を参照しながら説明する。図３３および図３４は、第５実施形態に係る試料加工システム２の構成を示す図である。以下、第５実施形態に係る試料加工システムにおいて、第１実施形態に係る試料加工システム２の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
試料加工システム２では、図３３および図３４に示すように、スイング機構２４は、スイングテーブル２４ａと、スイングテーブル２４ａをスイングさせる駆動装置２４ｂと、を含む。スイング機構２４は、チャンバー１５０内に配置されている。スイング機構２４は、ＸＹステージ２８上に配置されている。
駆動装置２４ｂは、ＸＹステージ２８上を移動可能であり、駆動装置２４ｂを移動させることによって、スイング軸となる軸Ｂを移動させることができる。これにより、イオン源１１０と軸Ｂとの間の距離を調整できる。駆動装置２４ｂは、例えば、真空対応モーターを含む。
スイングテーブル２４ａ上には、傾斜機構２０が配置されており、傾斜機構２０上には試料Ｓが固定されている回転機構２２が配置されている。傾斜機構２０は、スイングテーブル２４ａ上をＹ方向に移動可能に構成されている。傾斜機構２０をＹ方向に移動させることによって、イオン源１１０と試料Ｓとの間の距離を調整できる。試料加工システム２では、チャンバー１５０内の－Ｙ側の側壁にイオン源１１０が取り付けられている。
例えば、スイング機構２４の駆動装置２４ｂを－Ｙ方向に移動させることによって、スイング軸となる軸Ｂを－Ｙ方向に移動させて、スイング中心ＳＣと回転中心ＲＣとの間の距離Ｄを大きくする。このとき、ＸＹステージ２８を用いて試料Ｓを軸Ｂと同じ距離だけ＋Ｙ方向に移動させる。これにより、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを大きくできる。
このように、試料加工システム２では、スイング機構２４がＹ方向に移動可能であるため、試料Ｓとイオン源１１０との間の距離を変えずに、距離Ｄを変更できる。
６． 第６実施形態
６．１． 試料加工システム
次に、第６実施形態に係る試料加工システムについて、図面を参照しながら説明する。第６実施形態に係る試料加工システムの構成は、図１および図２に示す第１実施形態に係る試料加工システム２と同様であり、その説明を省略する。
６．２． 画像生成方法
上述した第１実施形態に係る試料加工システム２では、画像生成装置２００は、予測画像として、図１４および図１５に示す照射強度分布画像と、図１６および図１７に示すイオンビームＩＢのベクトル成分分布画像と、を生成した。
これに対して、画像生成装置２００は、予測画像として、イオンビームＩＢの照射方向の分布のみを示す照射方向分布画像を生成してもよい。
図３５～図３７は、照射方向分布画像の一例を示す図である。図３５～図３７には、それぞれ加工条件を説明するための図と、照射方向分布画像と、を示している。
図３５は、回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣが一致している加工条件で加工された場合の照射方向分布画像である。図３６は、回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣが一致し、かつ、回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣがずれている加工条件で加工された場合の照射方向分布画像である。図３７は、回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣがずれており、かつ、回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣがずれている加工条件で加工された場合の照射方向分布画像である。
図３５～図３７に示す照射方向分布画像から、回転中心ＲＣとイオンビームＩＢの中心ＢＣをずらし、かつ、回転中心ＲＣとスイング中心ＳＣをずらすことによって、多方向からイオンビームＩＢが照射される領域を広げることができることがわかる。
６．３． 画像生成処理
図２３に示すフローチャートを参照しながら、画像生成装置２００の画像生成処理を説明する。以下では、照射方向分布画像を生成する処理について説明する。なお、上述した画像生成処理と同様の点については、説明を省略する。
まず、画像生成部２１２は、加工条件の情報を取得する（Ｓ１００）。
次に、画像生成部２１２は、イオンビームＩＢの情報を取得する（Ｓ１０２）。画像生成部２１２は、イオンビームＩＢの情報として、図７に示すイオンビーム画像Ｉｂを取得する。なお、ここでは、イオンビーム画像Ｉｂにおいて、ビームの径の情報が取得できればよい。したがって、加工条件として、イオンビームＩＢの径の情報が得られれば、イオンビーム画像Ｉｂを取得しなくてもよい。
次に、画像生成部２１２は、加工条件およびイオンビームＩＢの情報に基づいて、第１時刻における予測画像として、第１時刻における照射方向分布画像を生成する（Ｓ１０４）。
図３８は、第１時刻における照射方向分布画像Ｉ－１を模式的に示す図である。図３８に示すように照射方向分布画像Ｉ－１では、イオンビームＩＢの輪郭の内側に、第１時刻におけるイオンビームＩＢの照射方向を示す矢印が描かれている。このように、照射方向分布画像Ｉ－１は、イオンビームＩＢの照射方向の情報を含むが、イオンビームＩＢの照射強度の情報を含まない。
次に、画像生成部２１２は、加工条件に基づいて、第ｍ時刻における照射方向分布画像を生成する（Ｓ１０６）。
図３９は、第２時刻における照射方向分布画像Ｉ－２の一例を模式的に示す図である。第２時刻におけるイオンビームＩＢの照射位置および照射方向は、上述した第１実施形態における処理Ｓ１０６と同様に計算できる。
次に、画像生成部２１２は、照射方向分布画像Ｉ－１と照射方向分布画像Ｉ－２を加算する（Ｓ１０８）。例えば、照射方向分布画像Ｉ－１と照射方向分布画像Ｉ－２を重ねる。次に、画像生成部２１２は、第ｎ時刻における予測画像を生成したか否かを判定する（Ｓ１１０）。
画像生成部２１２は、第ｎ時刻における照射方向分布画像を生成するまで、第ｍ時刻における照射方向分布画像を生成する処理Ｓ１０６、第ｍ時刻における照射方向分布画像と第１時刻から第ｍ－１時刻まで加工したときの照射方向分布画像とを加算する処理（Ｓ１０８）、および第ｎ時刻における照射方向分布画像を生成したか否かを判定する処理（Ｓ１１０）を繰り返す。
画像生成部２１２が第ｎ時刻における照射方向分布画像を生成したと判定した場合（Ｓ１１０のＹｅｓ）、表示制御部２１４が生成された照射方向分布画像を表示部２３０に表示させる。表示制御部２１４は、例えば、図３５～図３７に示すような、照射方向を矢印で表した照射方向分布画像を表示部２３０に表示させる。なお、照射方向の表示方法は特に限定されず、例えば、照射方向を色で表してもよい。
以上の処理により、設定された加工条件で試料を加工した場合の照射方向分布画像を表示できる。
６．４． 効果
第６実施形態に係る試料加工システム２では、予測画像が加工中に照射されるイオンビームＩＢの照射方向の分布の情報を含むため、第１実施形態に係る試料加工システム２と同様に、加工によって試料Ｓに形成される加工筋が試料Ｓのどの領域に、どの方向に生じるのかを予測できる。
７． その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
上述した第１～第６実施形態では、試料加工装置１００が試料Ｓを回転させ、かつ、試料Ｓをスイングさせる場合について説明したが、試料加工装置１００の動作はこれに限定されない。例えば、試料加工装置１００は、試料Ｓを回転させながら、イオンビームＩＢの光軸に直交する１つの軸に沿って試料Ｓをスライドさせてもよい。また、例えば、試料加工装置１００では、イオンビームＩＢの光軸に直交するＸ軸およびＹ軸に沿って試料Ｓを移動させて、試料Ｓの表面ＳａをイオンビームＩＢで走査してもよい。
なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が
同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
２…試料加工システム、４…ＧＵＩ画面、６…スライダー、８…チェックボックス、１１…アノード、１２…カソード、１３…引出電極、１４…フォーカス電極、２０…傾斜機構、２２…回転機構、２４…スイング機構、２４ａ…スイングテーブル、２４ｂ…駆動装置、２６…Ｚステージ、２８…ＸＹステージ、１００…試料加工装置、１１０…イオン源、１１２…イオン源制御回路、１２０…試料ステージ、１３０…位置合わせ用カメラ、１４０…加工観察用カメラ、１５０…チャンバー、１６０…チャンバー扉、１６２…観察窓、１７０…制御部、１８０…イオン源移動機構、１９０…スイング移動機構、１９２…フランジ、２００…画像生成装置、２１０…処理部、２１２…画像生成部、２１４…表示制御部、２２０…入力部、２３０…表示部、２４０…記憶部

Claims (14)

  1. 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置と、
    前記試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成装置と、
    を含み、
    前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構および前記試料を回転させる回転機構を有する試料ステージを含み、
    前記画像生成装置は、
    前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像を生成する処理と、
    前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像を生成する処理と、
    前記半径成分画像と前記回転成分画像の対応する各画素において、前記半径成分画像の輝度値と前記回転成分画像の輝度値を互いに異なる符号として加算して、前記予測画像を生成する処理と、
    を行う、試料加工システム。
  2. 請求項１において、
    前記試料加工装置は、前記試料に前記イオンビームを照射するイオン源を含み、
    前記加工条件は、前記試料の傾斜角度および前記試料の回転速度を含む、試料加工システム。
  3. 請求項１において、
    前記試料ステージは、前記試料をスイングさせるスイング機構を有し、
    前記試料のスイング中心と前記試料の回転中心とは、異なる位置にあり、
    前記加工条件は、前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含む、試料加工システム。
  4. 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置と、
    前記試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成装置と、
    を含み、
    前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構、前記試料を回転させる回転機構、および前記試料をスイングさせるスイング機構を有する試料ステージを含み、
    前記加工条件は、前記試料の傾斜角度、前記試料の回転速度、および前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含み、
    前記画像生成装置は、
    前記加工条件に基づいて、各時刻における前記イオンビームの照射方向を表す照射方向分布画像を生成する処理と、
    各時刻における前記照射方向分布画像を加算して、前記予測画像を生成する処理と、
    を行う、試料加工システム。
  5. 請求項３または４において、
    前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離は、可変である、試料加工システム。
  6. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記試料上における前記イオンビームの中心と前記試料の回転中心との間の距離は可変であり、
    前記加工条件は、前記イオンビームの中心と前記試料の回転中心との間の距離を含む、試料加工システム。
  7. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記画像生成装置は、
    前記加工条件に基づいて、加工中の各時刻における前記半径成分画像および前記回転成分画像を生成し、
    前記各時刻における前記半径成分画像および前記回転成分画像に基づいて、前記予測画像を生成する、試料加工システム。
  8. 請求項７において、
    前記画像生成装置は、
    前記各時刻において、前記イオンビームの照射方向と前記イオンビームの照射強度を表すベクトルを、前記半径方向の成分と前記回転方向の成分と、に分離し、
    前記各時刻における前記半径方向の成分および前記各時刻における前記回転方向の成分に基づいて、前記半径方向の前記イオンビームの強度の分布の情報および前記回転方向の前記イオンビームの強度の分布の情報を含む前記予測画像を生成する、試料加工システム。
  9. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
    前記画像生成装置は、前記予測画像を加工前の前記試料の画像と重ねて表示させる、試料加工システム。
  10. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
    前記画像生成装置は、前記予測画像において、前記イオンビームの照射方向を色で表す、試料加工システム。
  11. 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成部と、
    前記予測画像を表示させる表示制御部と、
    を含み、
    前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構および前記試料を回転させる回転機構を有する試料ステージを含み、
    前記画像生成部は、
    前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像を生成する処理と、
    前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像を生成する処理と、
    前記半径成分画像と前記回転成分画像の対応する各画素において、前記半径成分画像の輝度値と前記回転成分画像の輝度値を互いに異なる符号として加算して、前記予測画像を生成する処理と、
    を行う、画像生成装置。
  12. 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する工程と、
    前記予測画像を表示させる工程と、
    を含み、
    前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構および前記試料を回転させる回転機構を有する試料ステージを含み、
    前記予測画像を生成する工程は、
    前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として半径方向の成分の強度分布を示す半径成分画像を生成する工程と、
    前記加工条件に基づいて、前記イオンビームの、前記試料の回転中心を中心として回転方向の成分の強度分布を示す回転成分画像を生成する工程と、
    前記半径成分画像と前記回転成分画像の対応する各画素において、前記半径成分画像の輝度値と前記回転成分画像の輝度値を互いに異なる符号として加算して、前記予測画像を生成する工程と、
    を含む、画像生成方法。
  13. 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する画像生成部と、
    前記予測画像を表示させる表示制御部と、
    を含み、
    前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構、前記試料を回転させる回転機構、および前記試料をスイングさせるスイング機構を有する試料ステージを含み、
    前記加工条件は、前記試料の傾斜角度、前記試料の回転速度、および前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含み、
    前記画像生成部は、
    前記加工条件に基づいて、各時刻における前記イオンビームの照射方向を表す照射方向分布画像を生成する処理と、
    各時刻における前記照射方向分布画像を加算して、前記予測画像を生成する処理と、
    を行う、画像生成装置。
  14. 試料にイオンビームを照射して前記試料を加工する試料加工装置を用いて、設定された加工条件で前記試料を加工した場合の予測画像を生成する工程と、
    前記予測画像を表示させる工程と、
    を含み、
    前記試料加工装置は、前記試料を傾斜させる傾斜機構、前記試料を回転させる回転機構、および前記試料をスイングさせるスイング機構を有する試料ステージを含み、
    前記加工条件は、前記試料の傾斜角度、前記試料の回転速度、および前記試料の回転中心と前記試料のスイング中心との間の距離を含み、
    前記予測画像を生成する工程は、
    前記加工条件に基づいて、各時刻における前記イオンビームの照射方向を表す照射方向分布画像を生成する工程と、
    各時刻における前記照射方向分布画像を加算して、前記予測画像を生成する工程と、
    を含む、画像生成方法。
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