CN104067369B - 带电粒子束显微镜、带电粒子束显微镜用样品支座以及带电粒子束显微方法 - Google Patents
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Abstract
提供能拍摄观察区域的绕x轴‑180°至+180°的旋转系列像以及绕y轴‑180°至+180°的旋转系列像的装置。其特征在于,具有:样品安放台,其在前端部具有安放样品的安放部;旋转夹具,其具有保持所述样品安放台的安放台保持部;样品保持棒,其具有保持所述旋转夹具的保持部;第1旋转控制部,其以所述保持棒的延伸方向为轴来对所述样品保持棒赋予‑180°至+180°的第1旋转;以及第2旋转控制部,其以与所述第1旋转的旋转轴正交的方向为轴来对所述旋转夹具赋予±45度以上的第2旋转,所述样品安放台为圆锥状或多角锥状的形状。
Description
技术领域
本发明涉及使用带电粒子束来对样品的电磁场构造进行解析的显微镜以及方法。
背景技术
作为从透射电子显微镜像中三维地解析样品的电磁场构造的技术,有非专利文献1所记载的矢量场层析X射线照相术。记载有:为了重构矢量分量、即分配给各像素的正交3分量(x,y,z),需要观察区域的绕x轴任意角度即-180°至+180°的旋转系列像、以及绕y轴任意角度即-180°至+180°的旋转系列像。另外,作为与本领域关联的技术,列举以下的公报及其记载之处。
首先,在专利文献1(日本特表2004-508661号公报)中有如下记载。“具有:样品支座,其具备样品托架12,该样品托架12具有构成为支撑要分析的样品13的样品格网14;移行机构16,其在样品13的平面上,在样品支座内使样品托架12旋转;使样品托架12倾斜的机构;以及低温遮挡件,其能在低温移动中保护样品,而且从覆盖样品的第1位置向后退位置移动。”(参照图1以及[0012])。而且,还记载有:“第1集合的数据,对样品13进行第1方向定向,而且使样品托架12大致倾斜±70°而被采取。而且,样品13使用运动移行机构16而在样品13的平面上优选被旋转90°,而且第2集合的倾斜数据大致通过±70°而被采取。”(参照[0015])。
接下来,在专利文献2(日本特开2007-188905号公报)中有如下记载。“在样品支座8,设置有:与前端连结的支座轴31自身进行旋转的机构、以及锥齿轮32和38。支座8前端部整体可绕轴进行360°旋转。在样品旋转轴33的前端,装备有锥齿轮32。另外,由于锥齿轮32与锥齿轮 38以啮合的方式相接触,因此通过使样品旋转轴33动作,从而能使锥齿轮38进行360°旋转。样品台35安装于锥齿轮38上的固定台39。微小样品片36安放于样品台35的前端。”(参照图7以及[0019])。另外,还记载有:“将支座8插入透射电子显微镜1样品室,使电子束17从样品台35的侧面入射。即,使电子束17从与纸面垂直的方向入射来观察透射像。此时,通过使样品旋转轴33移动,从而锥齿轮34旋转,能从样品36的周围360°的方向进行观察。”(参照图5以及[0016])。
另外,在专利文献3(日本特开2001-256912号公报)中有如下记载。“在样品支座1的前端部,设置有:球体5、在球体5的中心被贯通而固定的样品保持棒6、具有保持球体5的球面座的旋转内筒3;以及进行球体5的倾斜操作的倾斜用杆4,且前端部被插入至电子显微镜的电子透镜11之间。样品7保持于样品保持棒6的电子束12侧。在样品保持棒6的一端推压倾斜用杆4的前端的斜面来操作Z轴和Y轴的倾斜,使倾斜用杆4退避,并在给定的倾斜方向上使斜面旋转至给定的倾斜角,再次推压来变更倾斜方向。”(参照图1以及[说明书摘要]的[用于解决问题的手段])。另外,还记载有:“在样品支座1的大气侧,设置有:具备Eucentric式移动机构的侧入式样品移动装置的两个旋转驱动机构和一个线性驱动机构。其中,一个旋转驱动机构用于360度的X轴的旋转Θx(西塔x),与旋转内筒3连接。另外,另一个旋转驱动机构和线性驱动机构用于Z轴、Y轴的倾斜操作Θz(西塔z)、Θy(西塔y),与设置于旋转内筒3的内部的倾斜用杆4连接。”(参照[0013])。
而且,在专利文献4(日本特开平8-304243号公报)中有如下的记载。“在样品固定棒11的前端部设置有环16和圆板17。环16如图5(b)的箭头K所示,能绕与样品固定棒11的轴线正交的轴线倾斜动作,在样品固定棒11的前端部以二点进行支撑,如图所示,能相对于以样品固定棒11的轴线为X轴的情况下的包含X轴在内的面倾斜至90度。另外,圆板17经由旋转机构而被安装于环16,能在环16的端面内进行360度的旋转。”(参照图5以及[0023])。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2004-508661号公报
专利文献2:日本特开2007-188905号公报
专利文献3:日本特开2001-256912号公报
专利文献4:日本特开平8-304243号公报
专利文献5:日本特开2010-198985号公报
专利文献6:日本专利第3547143号公报
专利文献7:日本特开2009-110734号公报
非专利文献
非专利文献1:C.Phatak,M.Beleggia and M.De Graef:Ultramocroscopy,Vol.108,(2008)503-513.
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于,提供能拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像以及绕y轴-180°至+180°的旋转系列像的装置,使观察区域的电磁场构造解析精度大幅度得以提高。作为其拍摄过程,有以下的过程。(a)将与显微镜光轴正交的第1旋转轴和样品的x轴设定为平行。(b)使用第1旋转角度控制机构,来拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像。(c)将第1旋转轴和样品的y轴设定为平行。(d)使用第1旋转角度控制机构,来拍摄观察区域的绕y轴-180°至+180°的旋转系列像。此外,在进行上述的过程时,不能在前述的现有技术中达成目的。以下说明其理由。
首先,考察使用了专利文献1的图1所示的样品支座的情况。(a)将样品托架12的倾斜轴设为与显微镜光轴正交的第1旋转轴,能使样品的x轴与之对齐。然而,(b)即便使样品托架12倾斜,也只能得到观察区域的绕x轴+70°范围的旋转系列像,不能得到-180°至+180°的旋转系列像。这是由于,若使其旋转+70°以上,则托架12或移动机构16等会阻挡入射电子束或透射电子束的光路。
接下来,考察使用了专利文献2的图7所示的样品支座的情况。(a)将支座31的旋转轴设为与显微镜光轴正交的第1旋转轴,能使样品的x 轴与之对齐。然而,(b)即便使支座31旋转,也不能得到观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像。这是由于,存在锥齿轮34等阻挡入射电子束或透射电子束的光路的角度范围。而且,还考察使用了该专利文献2的图5所示的样品支座的情况。(a)将锥齿轮34的旋转轴用作与显微镜光轴正交的第1旋转轴,能使样品的x轴与之对齐。而且,(b)通过使锥齿轮34旋转,从而能得到观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像。但是,(c)由于支座31的旋转轴固定于与显微镜光轴正交的方向,因此不能将样品的y轴设定为与锥齿轮34的旋转轴平行。
另外,考察使用了专利文献3的图1所示的样品支座的情况。(a)将Θx的旋转轴设为与显微镜光轴正交的第1旋转轴,能使样品的x轴与之对齐。(b)通过使旋转内筒3旋转,从而能使Θx发生360°变化,因此能得到观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像。但是,(c)不能将样品的y轴设定为与第1旋转轴平行。其原因在于,Θy以及Θz只能变化±数10°。Θy以及Θz的变化范围由样品保持棒6与支承球体5的旋转内筒3接触的角度来限制。若为了将Θy以及Θz的旋转角度范围扩大至±45°而增大旋转内筒3前端的孔径,则在为了使样品倾斜而推压倾斜用杆4时,球体5将飞出。因此,不能使样品绕与显微镜光轴平行的轴旋转±45°,因此不能将样品的y轴和第1旋转轴设定为平行。
而且,考察使用了专利文献4的图5所示的样品支座的情况。(a)将样品固定棒11的轴线设为与显微镜光轴正交的第1旋转轴,能使样品的x轴与之对齐。(b)通过使样品固定棒11旋转,从而能拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像。其中,能拍摄的仅为圆板17的法线与第1旋转轴平行的情况。(c)通过使样品固定棒11旋转,从而在图5(b)中将箭头K所示的旋转的旋转轴设定为与显微镜光轴平行后,通过使圆板17在K方向上旋转90°,从而能使样品的y轴与第1旋转轴对齐。但通过该旋转,圆板17的法线会与第1旋转轴正交。(d)若使样品固定棒11旋转,则圆板17会阻挡入射至样品的电子束或从样品透射的电子束的光路,因此不能得到观察区域的绕y轴-180°至+180°的旋转系列像。
以上,在现有技术中不能拍摄观察区域的绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像和绕y轴的-180°至+180°的旋转系列像,难以像本申请发明 这样适当地解析3D矢量场层析X射线照相术。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题,本申请中的带电粒子束显微镜用样品支座,其特征在于,具有:样品安放台,其在前端部具有安放样品的安放部;旋转夹具,其具有保持所述样品安放台的安放台保持部;样品保持棒,其具有保持所述旋转夹具的保持部;第1旋转控制部,其以所述保持棒的延伸方向为轴来对所述样品保持棒赋予-180°至+180°的第1旋转;以及第2旋转控制部,其以与所述第1旋转的旋转轴正交的方向为轴来对所述旋转夹具赋予±45度以上的第2旋转,所述样品安放台为圆锥状或多角锥状的形状。
另外,作为另一例,本申请中的带电粒子束显微镜,其特征在于,具有:照射光学系统,其对样品照射带电粒子束;以及样品支座,其设定样品相对于所述带电粒子束的位置和角度,所述样品支座具有:样品安放台,其在前端部具有安放所述样品的安放部;旋转夹具,其具有保持所述样品安放台的安放台保持部;样品保持棒,其具有保持所述旋转夹具的保持部;第1旋转控制部,其以与所述带电粒子束的照射轴正交的方向为轴来对所述样品保持棒赋予-180°至+180°的第1旋转;以及第2旋转控制部,其以与所述带电粒子束的照射轴平行的方向为轴来对所述旋转夹具赋予±45度以上的第2旋转,所述样品安放台为圆锥状或多角锥状的形状。
另外,作为另-例,本申请中的带电粒子束显微法,其特征在于,是带电粒子束显微镜中的带电粒子束显微法,该带电粒子束显微镜具有:照射光学系统,其对样品照射带电粒子束;以及样品支座,其设定所述样品相对于所述带电粒子束的位置和角度,所述带电粒子束显微法具有:第1工序,对所述样品赋予以与所述带电粒子束的照射轴正交的方向为轴的第1旋转,来获得观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像;第2工序,以与所述带电粒子束的照射轴平行的方向为轴来对所述样品赋予±45度以上的第2旋转;以及第3工序,对所述样品赋予以与所述带电粒子束的照射轴正交的方向为轴的第3旋转,来获得观察区域的绕y轴-180°至+180°的旋转系列像。
发明效果
通过使用本装置以及方法,从而能使测量样品中的观察区域的电磁场 构造解析精度得以提高。
附图说明
图1是实施例1中用到的样品支座的构成图。
图2是电子束干涉显微镜的构成图。
图3是针状样品台的构成图。
图4是表示样品的观察方向和观察区域11的说明图,(a)是与实际的样品接近的形状中的说明图,(b)是为了说明而简化后的形状中的说明图。
图5是样品载台的构成图。
图6是实施例1中用到的样品支座的构成图,(a)示出了拍摄样品的绕x轴的旋转系列像时的各部件的配置,(b)示出了拍摄样品的绕y轴的旋转系列像时的各部件的配置,(c)示出了将样品插入至窄间隙透镜进行观察时的各部件的配置,(d)示出了在样品加工装置中使用时的各部件的配置。
图7(a)是实施例1、2中用到的第1旋转夹具的构成图,(b)是实施例3中用到的第1旋转夹具的构成图,(c)是实施例4中用到的第1旋转夹具的构成图。
图8是实施例1中用到的样品支座的构成图。
图9是实施例1中用到的样品支座的构成图,(a)示出了拍摄样品的绕x轴的旋转系列像时的各部件的配置,(b)示出了拍摄样品的绕y轴的旋转系列像时的各部件的配置,(c)示出了将样品插入至窄间隙透镜进行观察时的各部件的配置,(d)示出了在样品加工装置中使用时的各部件的配置。
图10是滑动棒的构成图。
图11是用于拍摄样品的绕x轴以及绕y轴的旋转系列像的流程图。
图12是实施例2中用到的样品支座的构成图。
图13是实施例3中用到的样品支座的构成图。
图14是实施例3中用到的样品支座的构成图,(a)示出了拍摄样品的绕x轴的旋转系列像时的各部件的配置,(b)示出了拍摄样品的绕y 轴的旋转系列像时的各部件的配置,(c)示出了将样品插入至窄间隙透镜进行观察时的各部件的配置,(d)示出了在样品加工装置中使用时的各部件的配置。
图15(a)是第2旋转夹具的构成图,(b)是第3旋转夹具的构成图,(c)是第4旋转夹具的构成图。
图16是实施例4中用到的样品支座的构成图。
图17是实施例4中用到的样品支座的构成图,(a)示出了拍摄样品的绕x轴的旋转系列像时的各部件的配置,(b)示出了拍摄样品的绕y轴的旋转系列像时的各部件的配置,(c)示出了将样品插入至窄间隙透镜进行观察时的各部件的配置,(d)示出了在样品加工装置中使用时的各部件的配置。
图18是实施例5中用到的样品支座的构成图。
图19是实施例6中用到的样品支座的构成图,(a)示出了拍摄样品的绕x轴的旋转系列像时的各部件的配置,(b)示出了拍摄样品的绕y轴的旋转系列像时的各部件的配置,(c)示出了将样品插入至窄间隙透镜进行观察时的各部件的配置,(d)示出了在样品加工装置中使用时的各部件的配置。
图20是离子束加工装置的构成图。
图21是扫描透射电子显微镜的构成图。
具体实施方式
实施例1
在实施例1中,示出了将加工为突起状的样品安装于图1的样品支座,以电子束干涉显微镜来拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°以及绕y轴-180°至+180°的旋转系列像的事例。
在图2中,示意地示出构成了2级电子束双棱镜干涉光学系统的电子束干涉显微镜。作为电子源的电子枪1位于电子束流动方向的最上游部,电子束在经加速管40而成为给定的速度后,经照射光学系统(第1照射(聚光)透镜41、第2照射(聚光)透镜42)而从Z方向照射至载置于样品支座100的样品10。透射了样品10的电子束由物镜5成像。在物镜 5的下侧配置有第1电子束双棱镜91,在经由第1成像透镜61的下侧配置有第2电子束双棱镜93。由第1、第2电子束双棱镜91、93确定了干涉条纹间隔s或干涉区域宽度W的电子束干涉显微镜像,经第2、第3、第4成像透镜62、63、64而调整为给定的倍率,在观察记录面89由图像观察/记录介质79(例如TV照相机或CCD照相机)进行记录。其后,由运算处理装置77再现为振幅像、相位像等,例如显示于监视器76等。使用了图2的装置的电子束干涉显微镜像的拍摄方法、以及来自电子束干涉显微镜像的振幅像、相位像的再现方法,例如记载于专利文献5(日本特开2010-198985号公报)。
在图3中,示出样品10的形状以及设置样品10的针状样品台150的构造。样品10具有台座部13和包含观察区域11的突起部12,设置于针状样品台150的前端。针状样品台150的锥形角优选为45度以下,本次具有:成为30°的圆锥状或多角锥状的锥形部151;以镊子等操纵针状样品台150时使用的夹紧部152;用于针状样品台150和第1旋转夹具140的装卸的螺丝部153;以及具有直径比螺丝部153的直径小的圆柱状或多角柱状的导向部154。关于通用的镊子,镊子前端的内侧呈平面,但若使用与针状样品台150的夹紧部152相适应的槽被制作于镊子前端的内侧的专用镊子,则针状样品台150的操纵变得容易。另外,在将针状样品台150插入至第1旋转夹具140时,通过先将直径比螺丝部153小的导向部154插入至螺丝孔142,从而螺丝部153的插入变得容易。
此外,针状样品台150的圆锥状或多角锥状呈现出针状样品台150的样品侧前端部比螺丝部153侧更细的形状。这是为了不妨碍相对于观察区域进行入射或出射的带电粒子束的行路。
另外,将针状样品台150的锥形角设为45°以下的原因在于,如图4后述的那样,为使台座部13或针状样品台150不进入观察区域的x方向投影区域14以及y方向投影区域15。即,若采取延长突起部12等对策,则即便锥形角为45°以上,也能将台座部13或针状样品台150设为投影区域的范围外。另一方面,若将针状样品台150的锥形角设为45°以下,则突起部12的延长被抑制,能降低样品破损的可能性。
在图4(a)中,示出样品10的观察方向和观察区域11。固定于样品 10的坐标系xyz(设在其他的附图中也同样)设定为:突起部12长轴与x轴所成的角为+45°,突起部12长轴与y轴所成的角为-45°,突起部12长轴与z轴所成的角垂直。此外,为了良好地获取透射电子像,优选突起部12的直径被细线化为100nm至300nm的范围内。另外,在绕x轴以及绕y轴的旋转系列像拍摄中,为了使台座部13或针状样品台150不阻挡入射电子束或透射电子束的光路,即台座部13或针状样品台150不进入观察区域的x方向投影区域14以及y方向投影区域15,需要充分隔出观察区域11与针状样品台150的距离。此外,在台座部13或针状样品台150已进入的情况下,即便以FIB(关于会聚离子束加工装置、样品加工在实施例5中记载)来去除要进入之处,也能消除。
在实际的观察中,如图4(a)所示,突起部12长轴与针状样品台150长轴被设定为平行,但在以后的说明中明示样品10的xyz方向时,以图4(b)所示的圆柱,即圆柱的长轴为x轴、短轴为y轴的圆柱来表示样品10。
对针状样品台150进行安装的样品支座100的前端部的构造如图1所示。固定于框体的坐标系XYZ(设在其他的附图中也同样)将电子束的入射方向设定为Z方向,并将样品支座100的插入方向设定为X方向。样品支座100构成为具备:保持筒110;配置于保持筒的内部的保持棒120;配置于保持棒的前端的滑动夹具130;配置于滑动夹具的前端的第1旋转夹具140;以及使样品设置于旋转夹具的外周的针状样品台150。保持筒110具有能使电子束通过的开口部111。保持棒120与保持筒110独立地,在保持筒110内能绕第1旋转轴进行360°旋转。对于对保持棒120的旋转进行控制的第1旋转控制机构,例如使用使保持棒120(以下有时也称作支撑棒)旋转的脉冲电动机(未图示)。另外,第1旋转夹具140在保持筒110内能绕与第1旋转轴正交的第2旋转轴进行至少90°的旋转(在本实施例中以±90°以上的旋转构造进行了说明)。对第1旋转夹具140的旋转进行控制的第2旋转控制机构构成为具备:施设于第1旋转夹具140的外周的线缆160;施设线缆160的第2旋转夹具180;以及将线缆160的一部分进行了固定的滑动棒170,通过使滑动棒170在X方向上移动由此来使第1旋转夹具140以及第2旋转夹具180旋转。对于滑动棒170的移 动,例如使用线性致动器(未图示)。
其次,说明滑动夹具130的作用。滑动夹具130用于将样品10设置于第1旋转轴上。需要滑动夹具130的理由如以下所示。为了使样品10的x轴或y轴与第1旋转轴平行,而使第1旋转夹具140旋转来使样品10的方向变化。在目前的机械加工技术中,难以将第1旋转夹具140的直径设为数mm以下,若使样品10绕第2旋转轴旋转,则可知样品10与第1旋转轴的距离变化1mm以上。若将样品10不设置于第1旋转轴上,则通过绕第1旋转轴的旋转,样品10在YZ面内移动,结果会脱离视野。尽管数10μm的视野脱离能通过样品载台的YZ移动进行校正,但在通用电子显微镜用的样品载台构造中难以在YZ方向上进行1mm以上的移动。为此,使得附加滑动夹具130,使用滑动夹具130来使样品10在第1旋转轴上移动的构造。
图5是样品载台的平行移动机构的构成图。使用图5来说明难以在样品载台上使样品10沿着YZ方向移动1mm以上的理由。样品10的X、Y、Z方向的位置使用由脉冲电动机以及编码器(未图示)构成的3个线性致动器101~103来进行控制。样品10的X方向移动是通过利用线性致动器101使样品支座100整体平行移动来执行的。样品10的Y方向移动是通过以样品支座前端的枢轴104为支点、且利用线性致动器102使样品支座100的另一端在Y方向上移动来实现的。
故而,若使线性致动器102动作,则不仅发生Y方向移动,还发生样品倾斜。Z方向移动也是以样品支座前端的枢轴104为支点、且利用线性致动器103使样品支座100的另一端进行移动的,因此与Z方向移动一起发生样品倾斜。在通用的样品支座,从枢轴104到样品10的距离为10mm左右,因此若在Y方向或Z方向上使样品移动1mm,则样品10也倾斜sin-1(1/10)=5.7°。
在层析X射线照相术中,假设样品的旋转轴与显微镜光轴正交,拍摄中的旋转轴偏差将成为重构像的伪影的原因。另外,通用的样品载台是假设在物镜内插入样品支座100而设计的(参照实施例7),X方向以及Y方向的移动范围被限制为±1mm左右,Z方向的移动范围被限制为±0.5mm左右的情况较多。为了仅以样品载台的XYZ移动机构来校正基于样品旋 转的视野脱离,则需要大幅度改造样品载台。
在图6(a)中,示出拍摄绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像时的、样品支座前端部的各部件的配置。首先,将固定有样品10的针状样品台150安装于第1旋转夹具140。在使第1旋转夹具140绕第2旋转轴旋转以使固定于样品10的坐标系xyz中的x轴与第1旋转轴(X轴)平行后,使用滑动夹具130来使样品10在第1旋转轴上滑动地移动。通过使样品10绕第1旋转轴旋转,由此来拍摄观察区域11的绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像。在图6(b)中,示出拍摄绕y轴的-180°至+180°的旋转系列像时的、样品支座前端部的各部件的配置。在使样品10绕第2旋转轴旋转以使样品10的y轴与第1旋转轴(X轴)平行后,使用滑动夹具130来使样品10在第1旋转轴上滑动地移动。通过使样品10绕第1旋转轴旋转,由此来拍摄观察区域11的绕y轴的-180°至+180°的旋转系列像。
接着,以下示出各部件的细节。
第1旋转夹具140具备:用于旋转夹具的旋转轴的枢轴部141;用于针状样品台150的装卸的螺丝孔部142;以及施设线缆的槽部143(参照图7(a))。第2旋转夹具180具备:用于旋转夹具的旋转轴的枢轴部181;以及施设线缆的槽部183(参照图15(a))。滑动夹具130具备:对第1旋转夹具140的枢轴部141进行承受的轴承部131;以及滑动导向凸部132(参照图8)。支撑棒120具备:承受滑动导向凸部132的滑动导向部121;以及对第2旋转夹具180的枢轴部181进行承受的轴承部122。为使滑动夹具130与支撑棒120形成的角度保持恒定,滑动导向凸部132以及滑动导向部121以平面相接触。另外,设计为:若在旋转夹具的角度θ2为0°时使滑动凸部132与滑动导向部121的右端(参照图9(a))接触,在90°时与左端(参照图9(b))接触,则样品配置于第1旋转轴上。
另外,由图9可知,若使滑动夹具130移动,则线缆160的路径变化。因此,对线缆160装设伸缩构件,防止线缆的松弛或切断为好。为此,作为一例,构成为将线缆160的一端与伸缩部161(在此为弹簧材)连接,并将伸缩部161与滑动棒170连接(参照图10)。另外,设为如下构造:使线缆160的另一端穿过设置于滑动棒的孔部171,并对线缆160的长度进行了微调整后,以线缆抑制螺丝172来压抑。
最后,说明拍摄过程。拍摄过程如图11所示,由4个过程构成。(a)将与显微镜光轴正交的第1旋转轴和样品的x轴设定为平行。(b)使用第1旋转角度控制机构,来拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像。(c)将第1旋转轴和样品的y轴设定为平行。(d)使用第1旋转角度控制机构,来拍摄观察区域的绕y轴-180°至+180°的旋转系列像。
首先,说明(a)的过程的细节。在此从将样品10安装于样品支座100的状态起开始。使第1旋转夹具140绕第2旋转轴旋转以使针状样品台150的长轴与第1旋转轴所成的角大致成为-45°。在使用滑动夹具130使样品10大致在第1旋转轴上移动后,将样品支座100插入至样品室。确认样品10在样品室内的位置,首先将第2旋转轴调整为与显微镜光轴平行。在这样调整后的样品10,固定于样品10的xyz方向与固定于框体的XYZ方向一致。另外,将此时的支撑棒120的旋转角度θ1设为0°,将第1旋转夹具140的旋转角度θ2设为0°。此外,若以几种的倍率来拍摄此时的样品10的透射像,则之后能用在将样品10的y轴设定为与第1旋转轴平行时的确认。而且,作为(b)的过程,使支撑棒120绕第1旋转轴旋转,来拍摄观察区域的绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像。
接下来,说明(c)的过程的细节。将样品支座100从样品室取出,使得针状样品台150的长轴与第1旋转轴所成的角大致成为+45°,即使第1旋转夹具140绕第2旋转轴大致旋转90°。在使用滑动夹具130使样品10大致在第1旋转轴上移动后,将样品支座100插入至样品室。此外,尽管在本实施例中在样品室外进行了滑动夹具130的移动,但作为其理由,是由于在样品室内省略使滑动夹具130移动的机构,以确保样品室内的空间。即,在能确保设置的空间的情况下,可以在样品室内执行滑动夹具130的移动。在确认了样品10在样品室内的位置后,与(a)相同地,将第2旋转轴调整为与显微镜光轴平行。而且,使用第2旋转控制机构进行微调整,以使样品10的y轴与第1旋转轴平行。在微调整中,将以θ1=0°、θ2=0°拍摄的图像作为参照图像,利用图像处理来测量当前设定下所拍摄的图像的旋转角度,进行调整以使θ2成为90°。此外,尽管也能在样品室外使用光学显微镜来执行该微调整,但在取出放入样品支座时,样品支座前端的各部件的配置存在产生偏差的可能性,因此期望在正要拍摄旋转系列 像之前在样品室内进行微调整。在微调整后,作为(d)的过程,使支撑棒120绕第1旋转轴进行旋转,来拍摄观察区域的绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像。
根据绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像、以及绕y轴的-180°至+180°的旋转系列像来重构观察区域的三维磁场构造的技术,例如记载于非专利文献1。此外,尽管在非参照文献1中示出了使用从洛伦兹像再现出的旋转系列相位像来重构三维磁场构造的技术,但还能将相同的技术应用于从电子束干涉显微镜像再现出的旋转系列相位像。另外,还能将本发明应用于矢量场层析X射线照相术以外的、根据绕x轴的-180°至+180°的旋转系列像、以及绕y轴的-180°至+180°的旋转系列像来解析观察区域的三维构造的其他解析法。
实施例2
实施例1中用到的样品支座是以最小限度的部件构成的构成。在实施例2中,为了使旋转角度的控制性得以提高,使用对实施例1中用到的样品支座附加了几个部件后的图12的样品支座。此外,样品支座以外,即观察样品、电子束干涉显微镜等使用的与实施例1相同,因此省略详细的记述。
首先,在图1中是将第1旋转夹具140的枢轴部141插入滑动夹具130的轴承部131的构造。与此相对,在图12中,设为了将滑动夹具130划分为多个部件130-1、130-2、130-3,并从两侧夹持第1旋转夹具140的构造。滑动夹具130-1以及130-2各具备对第1旋转夹具140的枢轴部141进行承受的轴承部131-1、131-2,从两侧夹持第1旋转夹具140。在滑动夹具130-1与130-2之间,设置有对两者的距离进行规定的滑动夹具130-3。在滑动夹具130-1设置有螺丝孔133-1,且在滑动夹具130-2、130-3分别设置有孔133-2、133-3,能使用螺丝134来组装滑动夹具130。如此,通过从两侧来夹持,从而能降低图1中第1旋转夹具140从滑动夹具130脱落的可能性。另外,通过具有轴承部131-1、131-2,能防止旋转夹具141的旋转轴即第2旋转轴因线缆160的张力而倾斜导致第1旋转轴与第2旋转轴变得不正交的情况。
支撑棒120也划分为多个部件120-1、120-2,设为了从两侧夹持滑动夹具130的构造。在各支撑棒120-1、120-2设置有滑动导向部121-2、121-2,且与各滑动导向部对应的滑动凸部132-1、132-2设置于滑动夹具130-3。另外,在支撑棒120-1设置有螺丝孔123-1,在支撑棒120-2设置有孔123-2,能使用螺丝124进行组装。设计为:若在旋转夹具的角度θ2为0°时使滑动凸部132与滑动导向部121的右端接触,在90°时与左端接触,则样品被配置于第1旋转轴上。在使螺丝124松弛而使滑动夹具130移动后,拧紧螺丝124来规定滑动夹具130的位置。另外,滑动导向凸部132以及滑动导向部121以平面进行接触,以使即便使支撑棒滑动夹具130移动也可使滑动夹具130与支撑棒120的角度保持恒定。另外,滑动夹具130-1、130-2的底面与支撑棒120-1、120-2的顶面以平面进行接触,这也具有将滑动夹具130与支撑棒120的角度保持为恒定的功能。
此外,除旋转夹具/滑动夹具/支撑棒的构造以外与实施例1相同,因此省略拍摄过程等的说明。
实施例3
在实施例3中,示出将加工为突起状的样品安装于图14的样品支座、且利用电子束干涉显微镜来拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°以及绕y轴-180°至+180°的旋转系列像的事例。此外,样品支座以外,即观察样品、电子束干涉显微镜等使用的与实施例1相同。
在实施例1、实施例2中利用了以施设于第1旋转夹具140的外周的线缆160来使第1旋转夹具140旋转的构造。与此相对,在图14的构造中利用了不是以线缆160而是以齿轮来使第1旋转夹具140旋转的构造。具体而言,在第1旋转夹具140的外周设有第1齿轮部144(参照图7(b))。进而,使用具有被加工为与第1齿轮部144啮合的第3齿轮部191-2的第3旋转夹具191(参照图15(b))、以及具有被加工为与第3齿轮部191-2啮合的第4齿轮部192-2的第4旋转夹具192(参照图15(c))。在第4旋转夹具192还设置有施设线缆160的槽部192-3。线缆160施设于第4旋转夹具192和第2旋转夹具180,通过使固定了线缆160的一部 分后的滑动棒170在X方向上移动,由此来使第4旋转夹具192以及第2旋转夹具180旋转。第4旋转夹具192的旋转经由齿轮使第3旋转夹具旋转,这使第1旋转夹具140旋转。基于本构成,在第1旋转夹具140的半径非常小的情况下,施设于第1旋转夹具140的线缆160的曲率变高,能降低线缆160切断的可能性。
接着,以下示出各部件的细节。
滑动夹具130具有:对第1旋转夹具140的枢轴部141进行承受的轴承部131;对第3旋转夹具191的枢轴部进行承受的轴承部135;以及导向孔137。支撑棒120具有:对第1旋转夹具140的枢轴部141进行承受、且使枢轴部的位置滑动的滑动轴承部129;对第2旋转夹具的枢轴部181进行承受的轴承部122;对第3旋转夹具191的枢轴部191-1进行承受的轴承部125;对第4旋转夹具192的枢轴部192-1进行承受的轴承部126;以及导向孔127。设计为:若在第1旋转夹具140的角度θ2为0°时使第1旋转夹具140的枢轴141与轴承部129的右端(参照图14(a))接触、在90°时与左端(参照图14(b))接触,则样品10被配置于第1旋转轴上。由于在本次的样品支座不能以螺丝紧固来规定滑动夹具130的位置,因此通过使导向销128穿过支撑棒120的导向孔127-1和滑动夹具130的导向孔137,从而来规定滑动夹具130的位置。
在图14(a)的配置(θ2=0°)中,滑动销128穿过导向孔137-1,在图14(b)的配置(θ2=90°)中,穿过导向孔137-3,在图14(c)的配置(θ2=45°)中,穿过导向孔137-2。
除旋转夹具、滑动夹具、支撑棒的构造以外与实施例1相同,因此省略拍摄过程等的说明。
实施例4
在实施例4中,示出将被加工为突起状的样品安装于图16的样品支座、且利用电子束干涉显微镜来拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°以及绕y轴-180°至+180°的旋转系列像的事例。此外,样品支座以外,即观察样品、电子束干涉显微镜等使用的与实施例1相同。
在实施例1、2、3中,假定了图5的样品载台、即Y微动范围以及Z 微动范围被限制为±1mm以下的样品载台的使用,使用了附加了利用滑动夹具130来将样品10设置于第1旋转轴上的功能的样品支座。作为另一构造,在利用了Y微动范围以及Z微动范围为±1mm以上的样品载台的情况下,能将样品支座前端的构造如图16那样进行简化。图16是以锥齿轮来使第1旋转夹具140旋转的例子。构成为具备:被加工在第1旋转夹具140的外周的第1齿轮部145(参照图7(c));具有被设置为与第1锥齿轮部145啮合的第5齿轮部193-1的第5旋转夹具193;以及使第5旋转夹具193旋转的电动机(未图示)。通过使电动机旋转来使第5旋转夹具193旋转,并基于该旋转来使第1旋转夹具140旋转。此外,旋转夹具、滑动夹具、支撑棒的构造以外与实施例1相同,因此省略拍摄过程等的说明。
实施例5
在实施例5中,示出将加工为突起状的样品安装于图18的样品支座、且利用电子束干涉显微镜来拍摄观察区域的绕x轴-180°至+180°以及绕y轴-180°至+180°的旋转系列像的事例。此外,样品支座以外,即观察样品、电子束干涉显微镜等使用的与实施例1相同。
在实施例1、2、3、4所示的样品支座中,能使用第2旋转控制机构来对第1旋转夹具140的绕第2旋转轴的旋转角度θ2进行微调整。然而,若得到需要的角度设定精度,则还能在样品室外将设定了θ2的样品支座插入样品室,直接拍摄旋转系列像。例如,在使用了图18所示的样品支座的情况下,通过使导向销146穿过设置于旋转轴140的导向孔147以及设置于滑动夹具130的导向孔137,由此来设定θ2。如图19所示,通过在θ2=0°时使导向销146穿过导向孔147-1,在θ2=90°时穿过导向孔147-3,在θ2=+45°时穿过导向孔147-2,在θ2=-45°时穿过导向孔147-4,从而能设定为给定的角度。
而且,尽管未图示,但使用导向销146来设定第1旋转夹具的旋转角度θ2的方式在从两侧夹持第1旋转夹具140的构造中也能利用。另外,尽管在图18中在第1旋转夹具140设有多个导向孔147、且在滑动夹具130设有一个导向孔137,但即便在第1旋转夹具140设置一个导向孔147 且在滑动夹具130设置多个导向孔137,也能执行相同的方式。
此外,由于在本次的样品支座中使用了非常小的部件,因此认为公差相对于部件尺寸的比例大。若想要使θ2的角度误差为1°以下,则也有时更优选使用实施例1、2、3、4所示的第2旋转控制机构来对θ2进行微调整的方式。但通过应用本实施例,从而能在样品室外将设定了θ2的样品支座插入样品室,直接拍摄旋转系列像。
实施例6
在实施例6中,示出使用实施例1、2、3、4、5所示的样品支座,并使用图20所示的样品加工装置来将样品加工为突起状的事例。
离子束加工装置(以后,简称为FIB)的构成图如图20所示。构成为包含:对半导体晶圆或半导体芯片等的晶圆样品203照射离子束204的离子束照射光学系统240;载置晶圆样品203,在离子束照射区域使晶圆样品203的加工区域移动的晶圆样品载台271;对晶圆样品载台271的位置进行控制的晶圆样品位置控制装置271’;保持探针281并使之移动的探针驱动装置282;对探针驱动装置282进行控制的探针驱动控制装置182’;载置从晶圆203摘出的样品10的样品支座100;对样品支座100的位置进行控制的样品支座位置控制装置272’;用于对晶圆样品203以及样品10的观察区域附近供应沉积性气体(沉积气体)的沉积气体供应源283;对沉积气体供应源283进行控制的沉积气体供应控制装置283’;用于对晶圆样品203以及样品10照射1次电子束201的电子束照射光学系统260;以及对从晶圆样品203以及样品10释放的2次电子202进行检测的2次电子检测器263。
为了在给定的方向上设置晶圆样品203,在晶圆样品载台271装备XY面内的旋转机构。此外,离子束照射光学系统240、晶圆样品载台271、样品支座100、探针驱动装置282、沉积气体供应源283、电子束照射光学系统260以及2次电子检测器283配置于经高真空排气的真空容器220内。控制计算机230进行离子束加工装置整体的控制。故而,控制计算机230具备:用于保存对所连接的各构成部件进行控制的软件的存储单元235、用户用于对装置的设定参数进行输入的用户界面237、以及用于对各种的 操作画面或SEM像进行显示的显示装置236。样品加工过程例如记载于专利文献6(专利第3547143号公报)。
实施例1、2、3、4、5所示的样品支座100在FIB中也被设计为:无样品的装卸,而能公共使用。在以FIB加工样品时的实施例1的样品支座前端部的各部件的配置如图6(c)以及图9(d)所示。首先,将针状样品台150安装于第1旋转夹具140,使第1旋转夹具140旋转,以使针状样品台150的长轴与X轴(样品支座插入方向)大致正交,即以使第1旋转夹具140的角度θ2大致成为-45°。而且,在图9(d)的情况下使滑动夹具130向右端移动,以使针状样品台150的前端接近于第1旋转轴上。此外,尽管使滑动夹具130移动,样品10也不能设置于第1旋转轴上,但样品与第1旋转轴的距离为0.5mm左右,通过调整样品支座100的Z位置,从而能使样品10移动至透镜焦点。将如此设定后的样品支座100插入FIB框体。
在开始样品加工前,估计针状样品台150与观察区域11之间所需的距离。如在实施例1中使用图4所进行的说明那样,为了在观察区域的绕x轴以及绕y轴的旋转系列像拍摄中针状样品台150不阻挡入射电子束或透射电子束的光路,充分隔出观察区域11与针状样品台150的距离。为了估计隔开何种程度,首先以针状样品台150的长轴与FIB光轴大致正交的状态(θ1=0°)来观察针状样品台150的前端,测量针状样品台150前端的半径,并计算观察区域11与针状样品150观察区域之间所需的距离。至少需要隔开对前端的半径乘以tan(45°)后的距离以上。本次设为了隔开对前端的半径乘以tan(60°)后的距离。从晶圆样品中切出样品10,以上观察区域11与针状样品150观察区域的距离成为计算出的值。此外,样品10的大小通常是数10μm,因此在观察视野11与针状样品台150的距离需要数10μm以上的情况下,可以将适当的尺寸的基板芯片固定于针状样品台150前端,预先隔开样品10与针状样品台150前端的距离。
接下来,将样本芯片固定于针状样品台150的前端。在固定样本芯片时,将样品支座前端设为图6(d)所示的设定。使支撑棒120旋转,以使针状样品台150的长轴与Z轴(FIB光轴)大致平行,即支撑棒120的旋转角度θ1大致成为-90°。通过使保持筒110不旋转而仅使支撑棒120旋 转,来使针状样品台150的上方开口。将样品10固定于针状样品台150的前端,进行突起的粗加工。在使突起细线化前,使支撑棒120旋转并设定为θ1=0°,并在观察区域11的绕x轴以及绕y轴的旋转系列像拍摄中确认针状样品台150或样品台座部12是否不阻挡入射电子束或透射电子束的光路。若有阻挡光路的地方,则以离子束来去除该地方。在进行了光路的确认后,使支撑棒120旋转而设定为θ1=-90°,对于突起部,直至得到透射像为止,具体而言直径从100nm起变至300nm为止进行细线化,从而完成样品加工。
当然还能使用实施例2、3、4、5所示的样品支座并使用FIB来将样品加工为突起状。在以FIB进行使用的情况下,对于实施例2的样品支座,在图9(d)的设定中使用,对于实施例3的样品支座,在图14(d)的设定中使用,对于实施例4的样品支座,在图17(d)的设定中使用,对于实施例5的样品支座,在图19(d)的设定中使用。实施例1、2、3、4、5的样品支座仅旋转夹具、滑动夹具、支撑棒的构造不同,因此省略利用了这些样品支座的样品加工过程的说明。
实施例7
在实施例7中,示出使用实施例1、2、3、4、5所示的样品支座,且利用通用的扫描透射电子显微镜(以下,简称STEM)来观察样品的事例。在本装置中,将样品插入至物镜的透镜间隙进行观察。透镜间隙内呈强磁场,存在样品的磁场构造因该磁场而变化的可能性,因此几乎不会以本装置来解析磁场构造。本装置用于样品加工状态的确认、或以高分辨率来解析样品的组成构造的情况。具体而言,在对样品10的突起12进行细线化时,观察区域11向着突起12的中央逐渐削入。根据本装置的观察结果来判断削去哪一面。另外,用于以下情况:在解析了样品的电磁场构造后,以高分辨率来对样品的组成构造进行三维解析,并考察与磁场构造之间的对应。求取组成构造,即标量场层析X射线照相术中分配给各像素的1个强度,因此能以绕1轴的旋转系列像来重构三维构造。即,本装置中无需进行绕2轴的旋转系列像。
首先,通用的扫描透射电子显微镜的构成如图21所示。构成为具备: 产生1次电子束331的电子枪311以及其控制电路311‘;使1次电子束331收敛的照射透镜312以及其控制电路312’;对1次电子束331的扩散角进行控制的光圈313以及其控制电路313’;对相对于样品10的入射角度进行控制的轴偏差校正用偏转器314以及其控制电路314’;对入射至样品10的1次电子束331的束形状进行校正的像散校正器315以及其控制电路315‘;对入射至样品10的1次电子束331的照射区域进行调整的图像偏移用偏转器316以及其控制电路316‘;对入射至样品10的1次电子束331进行光栅扫描的扫描用偏转器317以及其控制电路317‘;对1次电子束331相对于样品10的焦点位置进行调整的物镜318以及其控制电路318‘;对样品10相对于入射电子束331的位置以及倾斜角度进行设定的样品载台319以及其控制电路319‘;对从样品10产生的电子束332进行检测的电子检测器322以及其控制电路322’;将电子束332投影至电子束检测器322的投影透镜320以及其控制电路320’;使电子束332偏转的偏转器321以及其控制电路321’;对电子束332的扩散角进行控制的光圈323以及其控制电路323’;根据电子束检测器的输出信号和光栅扫描信号来形成STEM/SEM像的图像形成电路328;以及搭载有控制软件以及图像处理软件的计算机329。各控制电路、图像形成电路通过计算机329而被指令控制。在本装置中搭载有多个电子束检测器322,搭载有对射出至样品10前方的电子束当中的、低角散射电子进行检测的明视野检测器322-1、对高角散射电子进行检测的暗视野检测器322-2、以及对射出至样品10后方的反射电子以及2次电子进行检测的检测器322-3。将由射出至样品10前方的电子所形成的图像称为STEM像,将由射出至样品10后方的电子所形成的图像称为SEM像。以后,为了简单,仅说明STEM像。将与镜体的光轴大致平行的方向设为Z方向,将与光轴大致正交的面设为XY平面。直至使用图16的装置来拍摄STEM像为止的工序,例如记载于专利文献7(日本特开2009-110734号公报)。
另外,图21所示的装置的样品室的Z方向的尺寸与图2以及图20所示的装置比较,具有更窄的特征。在图21的装置中,将样品插入至浸没透镜(in-lens)型的物镜之间。浸没透镜型的物镜中的透镜间隙为5mm左右。进而,若装备有X射线产生抑制的轻元素罩,则能插入透镜间隙的厚 度将成为3mm左右。另一方面,在图2的装置中,样品支座100设置于物镜的外侧。在图20的装置中,使用的是仅在样品10的上侧具有透镜的、非浸没透镜(out-lens)型的物镜。样品室的Z方向的尺寸有10mm以上。
若样品支座100前端的部件配置被设定成图9(a)以及图9(b),则第1旋转夹具140以其直径为半径来绕第1旋转轴旋转。在第1旋转夹具的直径为2mm的情况下,样品室的Z方向的尺寸需要设为4mm以上。即,在图21的装置的样品室内,不能使样品10绕第1旋转轴旋转-180°至+180°。
为此,在以本装置来观察样品10时,将样品支座前端的部件配置设为了图6(c)所示的设定。使第1旋转夹具140旋转以使第1旋转轴与针状样品台150的长轴平行,即第1旋转夹具140的角度θ2大致成为+45°。而且,使滑动夹具130移动至滑动导向部121的中央以使样品10在第1旋转轴上接近。基于该配置,第1旋转夹具140以其半径为半径来绕第1旋转轴旋转。在第1旋转夹具的直径为2mm的情况下,若样品室的Z方向的尺寸为2mm以上,则能在样品室内使样品10绕第1旋转轴旋转-180°至+180°。这样,通过具有设定,从而不用进行样品10的装卸,而能以本装置来解析以FIB加工后的样品10、或以电子束干涉显微镜进行解析后的样品10。
当然还能使用实施例2、3、4、5所示的样品支座、且利用图21所示的STEM来观察样品。在实施例2的样品支座,将滑动夹具130设置于滑动导向部121的大致中央后,通过拧入螺丝124,来固定滑动夹具的摇摆件,并插入至样品室(参照图9(c))。在实施例3的样品支座,使滑动夹具130移动以使第1旋转夹具140来到滑动轴承部129的中央而成为图14(c)的配置,在使导向销128穿过了支撑棒120的导向孔127和滑动夹具130的导向孔137-2后,将样品支座插入至样品室。由于实施例4的样品支座不具有滑动夹具130,因此将第1旋转夹具140的旋转角度θ2设定为+45度的支座直接插入至样品室(参照图17(c))。此外,在实施例4的情况下,在取出放入样品支座100之前,存在必须使样品支座100的位置返回至样品载台原点的需要。若不实施此,则在样品支座100插入时,样品支座前端与物镜碰撞的可能性会变高。在实施例5的样品支座, 使第1旋转夹具140旋转以成为θ2=+45°,并使导向销146穿过导向孔147-2和导向孔137来规定旋转角度θ2。在使滑动夹具130移动以使样品10来到第1旋转轴上后,将样品支座插入至样品室。此外,实施例1、2、3、4、5所示的样品支座即便是对于在浸没透镜型的物镜的透镜间隙中插入样品来进行观察的其他装置,例如通用的透射电子显微镜,当然也能使用。
最后,尽管本次针对电子束干涉显微镜(图1)、FIB(图15)、STEM(图16)而可公共使用的样品支座100进行了说明,但通过各自设置专用的样品支座,将针状样品台150公共使用,也能执行样品加工、加工形状观察和追加工、以及旋转系列像拍摄这样的过程。即,具有装置选择的范围拓宽的优点。
标号说明
10…样品,11…样品的观察区域,12…样品的突起部,13…样品的台座部,14…观察区域的x方向投影区域,15…观察区域的y方向投影区域,100…样品支座,101…X方向移动用线性致动器,102…Y方向移动用线性致动器,103…Z方向移动用线性致动器,104…样品支座前端的枢轴部,110…保持筒,111…保持筒的开口部,120…保持棒,121…保持棒的滑动导向部,122…第2旋转夹具的枢轴部的轴承部,123…支撑棒组装用的螺丝孔或孔,124…支撑棒组装用的螺丝,125…第3旋转夹具的枢轴部的轴承部,126…第4旋转夹具的枢轴部的轴承部,127…对滑动夹具相对于保持棒的位置进行规定的导向孔,128…对滑动夹具相对于保持棒的位置进行规定的导向销,130…滑动夹具,131…滑动夹具的轴承部,132…滑动夹具的滑动导向凸部,133…滑动夹具组装用的孔,134…滑动夹具组装用螺丝,135…对第3旋转夹具的枢轴部进行承受的轴承部,137…对滑动夹具相对于保持棒的位置进行规定的导向孔,138…对第1旋转夹具相对于滑动夹具的位置进行规定的导向孔,140…旋转夹具,141…旋转夹具的枢轴部,142…旋转夹具的螺丝孔部,143…旋转夹具的槽部,144…旋转夹具的第1齿轮部,145…旋转夹具的第1齿轮部,146…对第1旋转夹具相对于滑动夹具的位置进行规定的导向销,147…对第1旋转夹具相对于滑 动夹具的位置进行规定的导向孔,150…针状样品台,151…针状样品台的锥形部,152…针状样品台的夹紧部,153…针状样品台的螺丝部,154…针状样品台的导向部,160…线缆,161…线缆的伸缩部,170…滑动棒,171…滑动棒的孔部,172…滑动棒的线缆抑制螺丝,180…第2旋转夹具,181…第2旋转夹具的枢轴部,183…第2旋转夹具的槽部,191…第3旋转夹具,191-1…第3旋转夹具的枢轴部,191-2…第3旋转夹具的槽部,192…第4旋转夹具,192-1…第4旋转夹具的枢轴部,192-2…第4旋转夹具的第4齿轮部,192-3…第4旋转夹具的槽部,193…第5旋转夹具,193-1…第5旋转夹具的锥齿轮部,1…电子源或电子枪,18…真空容器,19…电子源的控制组件,2…光轴,27…电子束的轨道,39…样品载台的控制组件,40…加速管,41…第1照射(聚光)透镜,42…第2照射(聚光)透镜,47…第2照射透镜的控制组件,48…第1照射透镜的控制组件,49…加速管的控制组件,5…物镜,51…控制系统计算机,52…控制系统计算机的监视器,53…控制系统计算机的界面,59…物镜的控制组件,61…第1成像透镜,62…第2成像透镜,63…第3成像透镜,64…第4成像透镜,66…第4成像透镜的控制组件,67…第3成像透镜的控制组件,68…第2成像透镜的控制组件,69…第1成像透镜的控制组件,76…图像观察/记录装置的监视器,77…图像记录装置,78…图像观察/记录介质的控制组件,79…图像观察/记录介质(例如TV照相机或CCD照相机),8…干涉条纹,89…观察/记录面,91…第1电子束双棱镜的中央极细线电极,93…第2电子束双棱镜的中央极细线电极,97…第2电子束双棱镜的控制组件,98…第1电子束双棱镜的控制组件,201…1次电子束,202…2次电子束,203…晶圆样品,204…会聚离子束,220…真空容器,230…控制计算机,235…存储单元,236…显示装置,237…用户界面,240…离子束照射光学系统,240’…离子束控制装置,241…离子源,242…束限制孔径,243…会聚透镜,244…偏转器,245…物镜,260…电子束照射光学系统,260’…电子束驱动装置,261…电子源,262…偏转透镜,263…2次电子检测器,263’…2次电子检测器控制装置,271…晶圆样品载台,271’…晶圆样品位置控制装置,272…样品支座位置控制装置,281…探针,282…探针驱动装置,282’…探针驱动控制装置,283…沉积气体供应源,283’… 沉积气体供应控制装置,311…电子枪,311‘…电子枪控制电路,312…照射透镜,312‘…照射透镜控制电路,313…聚光光圈,313‘…聚光光圈控制电路,314…轴偏差校正用偏转器,314‘…轴偏差校正用偏转器控制电路,315…像散校正器,315‘…像散校正器控制电路,316…图像偏移用偏转器,316‘…图像偏移用偏转器控制电路,317…扫描用偏转器,317‘…扫描用偏转器控制电路,318…物镜,318‘…物镜控制电路,319…样品载台,319‘…样品载台控制电路,320…投影透镜,320‘…投影透镜控制电路,321…轴偏差校正用偏转器,321‘...轴偏差校正用偏转器控制电路,322…电子检测器,322‘…电子检测器控制电路,323…散射角度限制光圈,323‘…散射角度限制光圈控制电路,324…物镜光圈,324‘…物镜光圈控制电路,325…限制视野光圈,325‘…限制视野光圈控制电路,326…电子束检测照相机,326‘…电子束检测照相机控制电路,328…图像形成电路,329…搭载有控制软件以及图像处理软件的计算机,331…1次电子束,332-1…低角散射电子,332-2…高角散射电子,332-3…2次电子。
Claims (13)
1.一种带电粒子束显微镜用样品支座,其特征在于,具有:
样品安放台,其在前端部具有安放样品的安放部;
旋转夹具,其具有保持所述样品安放台的安放台保持部;
样品保持棒,其具有保持所述旋转夹具的保持部;
第1旋转控制部,其以所述样品保持棒的延伸方向为轴来对所述样品保持棒赋予-180°至+180°的第1旋转;以及
第2旋转控制部,其以与所述第1旋转的旋转轴正交的方向为轴来对所述旋转夹具赋予±45度以上的第2旋转,
所述样品安放台为圆锥状或多角锥状的形状,
所述样品保持棒具有:旋转夹具移动部,其使所述旋转夹具在与所述第1旋转的旋转轴以及第2旋转的旋转轴同时正交的轴的方向上移动。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束显微镜用样品支座,其特征在于,
所述样品保持棒具有确定所述样品保持棒和所述旋转夹具的位置的滑动槽,
所述旋转夹具移动部沿着所述滑动槽,使所述旋转夹具在所述同时正交的轴的方向上滑动。
3.根据权利要求1所述的带电粒子束显微镜用样品支座,其特征在于,
所述样品安放台的所述圆锥状的前端角度或所述多角锥状的前端角度为45度以内。
4.根据权利要求1所述的带电粒子束显微镜用样品支座,其特征在于,
所述旋转夹具和所述第2旋转控制部以线缆进行连接,
所述第2旋转控制部通过移动与所述第2旋转控制部连接的所述线缆,由此来进行所述第2旋转的控制。
5.根据权利要求1所述的带电粒子束显微镜用样品支座,其特征在于,
所述旋转夹具具有以所述第2旋转的旋转轴进行旋转的第1齿轮部,
所述带电粒子束显微镜用样品支座具有与所述第1齿轮部连接的第2齿轮部,
所述第2旋转控制部使所述第2齿轮部旋转,以进行所述第1齿轮部的旋转动作,由此来进行所述第2旋转的控制。
6.一种带电粒子束显微镜,其特征在于,具有:
照射光学系统,其对样品照射带电粒子束;以及
样品支座,其设定样品相对于所述带电粒子束的位置和角度,
所述样品支座具有:
样品安放台,其在前端部具有安放所述样品的安放部;
旋转夹具,其具有保持所述样品安放台的安放台保持部;
样品保持棒,其具有保持所述旋转夹具的保持部;
第1旋转控制部,其以与所述带电粒子束的照射轴正交的方向为轴来对所述样品保持棒赋予-180°至+180°的第1旋转;以及
第2旋转控制部,其以与所述带电粒子束的照射轴平行的方向为轴来对所述旋转夹具赋予±45度以上的第2旋转,
所述样品安放台为圆锥状或多角锥状的形状,
所述样品保持棒具有:旋转夹具移动部,其使所述旋转夹具在与所述第1旋转的旋转轴以及所述第2旋转的旋转轴同时正交的轴的方向上移动。
7.根据权利要求6所述的带电粒子束显微镜,其特征在于,
所述样品保持棒具有确定所述样品保持棒和所述旋转夹具的位置的滑动槽,
所述旋转夹具移动部沿着所述滑动槽,使所述旋转夹具在所述同时正交的轴的方向上滑动。
8.根据权利要求6所述的带电粒子束显微镜,其特征在于,
所述样品安放台的所述圆锥状的前端角度或所述多角锥状的前端角度为45度以内。
9.根据权利要求6所述的带电粒子束显微镜,其特征在于,
所述旋转夹具和所述第2旋转控制部以线缆进行连接,
所述第2旋转控制部通过移动与所述第2旋转控制部连接的所述线缆,由此来进行所述第2旋转的控制。
10.根据权利要求6所述的带电粒子束显微镜,其特征在于,
所述旋转夹具具有以所述第2旋转的旋转轴进行旋转的第1齿轮部,
所述带电粒子束显微镜的样品支座具有与所述第1齿轮部连接的第2齿轮部,
所述第2旋转控制部使所述第2齿轮部旋转,以进行所述第1齿轮部的旋转动作,由此来进行所述第2旋转的控制。
11.一种带电粒子束显微方法,是带电粒子束显微镜中的带电粒子束显微方法,该带电粒子束显微镜具有:照射光学系统,其对样品照射带电粒子束;以及样品支座,其设定所述样品相对于所述带电粒子束的位置和角度,
所述带电粒子束显微方法的特征在于,具有:
第1工序,对所述样品赋予以与所述带电粒子束的照射轴正交的方向为轴的第1旋转,来获得观察区域的绕x轴-180°至+180°的旋转系列像;
第2工序,以与所述带电粒子束的照射轴平行的方向为轴来对所述样品赋予±45度以上的第2旋转;以及
第3工序,对所述样品赋予以与所述带电粒子束的照射轴正交的方向为轴的第3旋转,来获得观察区域的绕y轴-180°至+180°的旋转系列像。
12.根据权利要求11所述的带电粒子束显微方法,其特征在于,
在所述第1工序和所述第3工序中分别具有:第4工序,使所述样品在与所述第1旋转的旋转轴以及所述第2旋转的旋转轴同时正交的轴的方向上移动。
13.根据权利要求12所述的带电粒子束显微方法,其特征在于,
所述样品支座具有确定使所述样品在与所述第1旋转的旋转轴以及所述第2旋转的旋转轴同时正交的轴的方向上移动的位置的滑动槽,
在所述第4工序中,沿着所述滑动槽,使所述样品在所述同时正交的轴的方向上滑动。
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