CN104364877B - 带电粒子束装置 - Google Patents

Abstract

在带电粒子束装置中基本上大多以1万倍以上的倍率进行观察，难以获知肉眼能看到的样品的朝向和所取得的图像上的样品的朝向的对应，难以直观地把握倾斜的方向等。本发明的目的在于直观地把握样品的朝向或倾斜的状态，本发明涉及的带电粒子束装置的特征在于，具备：发射带电粒子束的带电粒子源；向样品照射所述带电粒子束的带电粒子光学系统；载置所述样品的样品台；至少能够使所述样品台沿倾斜方向移动的载物台；利用所述样品台的伪图像来显示所述样品台的倾斜状态的显示部；用户进行所述样品的观察对象部位及观察方向的指示的操作输入部；和基于从所述操作输入部输入的信号来控制所述载物台的移动量的控制部。

Description

带电粒子束装置

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜等带电粒子束装置。

背景技术

在扫描电子显微镜等带电粒子束装置中，对向样品照射带电粒子束而得到的二次电子或反射电子等二次粒子进行检测，将带电粒子束的照射位置与被检测到的信号建立对应，由此能以高倍率取得样品的图像。

近年来，在观察微细的样品时，大多倾斜地观察带电粒子束。例如，在以下的情况下倾斜观察是有效的：(1)虽然样品的观察面自身倾斜，但想要垂直地对观察面照射带电粒子束而进行观察的情况下；(2)想要立体地看样品的情况下；(3)通过变更方向或倾斜度而使得结晶的特性不同的情况下；(4)因带电粒子的反射角度的不同而得到不同的特性的情况下；(5)使带电粒子向样品的吸收减少，减轻充电(charge up)而使得容易观察的情况下等等。这样以正确的角度倾斜地观察微细的样品变得重要起来。

专利文献1中公开了：电子显微镜中具备取得样品载物台像的摄像装置，利用由该摄像装置取得的样品载物台像而将取得了该样品像的样品载物台上的位置信息显示于所述显示装置上。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2010-198998号公报

发明内容

-发明所要解决的技术问题-

上述的带电粒子束装置中，大多基本上以1万倍以上进行观察，难以获知肉眼能看到的样品的朝向和已取得的图像上的样品的朝向的对应。上述的专利文献1中，仅获知平面内的观察位置的信息，难以直观地把握样品的倾斜方向等。

本发明的目的在于，提供一种可以直观地把握样品的朝向或倾斜的状态的带电粒子束装置。

-用于解决技术问题的方案-

为了解决上述课题例如采用权利要求书所述的构成。

本申请虽然包括多个解决上述课题的手段，但如果列举其中一例，则如下，一种带电粒子束装置，其特征在于，具备：发射带电粒子束的带电粒子源；向样品照射所述带电粒子束的带电粒子光学系统；载置所述样品的样品台；至少能够使所述样品台沿倾斜方向移动的载物台；利用所述样品台的伪图像来显示所述样品台的倾斜状态的显示部；用户进行所述样品的观察对象部位及观察方向的指示的输入部；和基于从所述操作部输入的信号来控制所述载物台的移动量的控制部。

-发明效果-

根据本发明，可以直观地把握样品的朝向或倾斜的状态。

根据以下的实施方式的说明能更加清楚上述以外的课题、构成及效果。

附图说明

图1是带电粒子束装置的整体构成的示意图。

图2是表示到样品观察为止的处理的流程的流程图。

图3是CCD照相机的示意图。

图4-1是伪图像的观察方式的一例。

图4-2是伪图像的观察方式的一例。

图4-3是伪图像的观察方式的一例。

图5-1是表示检测器与样品台的位置关系的伪图像的观察方式的一例。

图5-2是表示检测器与样品台的位置关系的伪图像的观察方式的一例。

图5-3是表示开口部(aperture)与样品台的位置关系的伪图像的观察方式的一例。

图6是3D显示画面的一例。

图7是画面布局的一例。

图8是表示射线束照射位置与样品台的位置关系的伪图像的观察方式的一例。

具体实施方式

实施例中公开了一种带电粒子束装置，其具备：发射带电粒子束的带电粒子源；向样品照射带电粒子束的带电粒子光学系统；载置样品的样品台；至少能够沿倾斜方向在样品台上移动的载物台；利用样品台的伪图像来显示样品台的倾斜状态的显示部；用户进行样品的观察对象部位及观察方向的指示的操作输入部；以及基于从操作输入部输入的信号来控制载物台的移动量的控制部。

再有，实施例中公开了能任意地设定伪图像上的倾斜轴。还有，公开了：载物台能够在样品台上进行平面移动、倾斜移动、旋转移动，通过将伪图像上被设定的倾斜轴与载物台的平面移动或者旋转移动组合，从而能与载物台的倾斜轴相对应。

还有，实施例中公开了伪图像是表现出样品台的外形整体的图像。

另外，实施例公开了利用伪图像来进行样品的观察对象部位及观察方向的指示。

此外，实施例公开了：具有对样品进行摄像的摄像装置，将由摄像装置而得到的图像与样品台的伪图像合成后进行显示。

进而，实施例公开了伪图像以能把握载物台向显示部的显示面内及与显示面垂直的方向倾斜的状态的形态被显示。

再有，实施例公开了与样品台的伪图像一起来显示带电粒子束光学系统所包含的部件的至少一部分。还有，公开了：带电粒子光学系统中包含检测器，该检测器对通过照射带电粒子束而从样品得到的二次粒子进行检测，带电粒子光学系统所包含的部件是检测器。另外，公开了：带电粒子光学系统所包含的部件是构成带电粒子光学系统的部件之中面对样品的部件。

此外，实施例公开了：具有将从带电粒子源到样品为止的带电粒子束的通过路径真空排气成给定的真空度的真空泵，控制部按照在到达给定的真空度为止的等待时间内使载物台倾斜的方式进行控制。

再有，实施例公开了能切换伪图像的视点。

还有，实施例公开了基于样品台的伪图像相对于垂直轴的旋转角来控制载物台的倾斜移动及旋转移动以及光栅旋转。

进而，实施例公开了在样品台的伪图像中显示表示该伪图像相对于垂直轴的旋转角的标记。

另外，实施例公开了通过对被显示于样品台的伪图像中的标记进行操作而控制该伪图像相对于垂直轴的旋转角。

此外，实施例公开了操作输入部可以不移动载物台而移动样品台的伪图像。

再有，实施例公开了：操作输入部具备输入单元，该输入单元按照成为样品台的伪图像所示出的状态的方式移动载物台。

再有，实施例公开了在载物台的状态和样品台的伪图像所示出的状态不吻合的情况下对该状况进行警告。

还有，实施例公开了在对操作输入部的输入、和样品台的伪图像所示出的状态不吻合的情况下对该状况进行警告。

另外，实施例公开了同时显示高倍率的样品的观察图像、中等倍率的所述样品的伪图像和低倍率的样品台的二维显示。

此外，实施例公开了在样品台的伪图像中显示与观察位置对应的伪射线束。

【实施例】

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

以下，作为带电粒子束装置的一例对扫描电子显微镜进行说明。不过，本发明不限于此，例如也能适用于扫描离子显微镜或扫描透射电子显微镜、这些显微镜与样品加工装置的复合装置、或者应用了这些显微镜的解析/检查装置。只要是能够实现样品的倾斜的观察装置就能适用本发明。

图1是适用本发明的一实施方式的装置的示意构成图。

在将样品放入带电粒子束装置的真空腔室107之前，通过将薄片的样品102粘贴于样品台103而进行载置，预先用CCD照相机101观察样品台103与样品102，由此确认观察位置。另外，即便是CCD照相机以外的装置，只要是能以可对样品台的整体像进行摄像的程度的倍率进行摄像的装置即可。此时样品台103被设置于安装台，该安装台被设置在CCD照相机的摄像方向上。安装台在设置了样品台103时被制作成样品台103的中心与CCD照相机101的中心对准。再有，在带电粒子束装置的真空腔室内也设置有相同的形状的安装台，依据带电粒子束的光轴来调整该安装台。通过利用CCD照相机的观察而决定了样品台的朝向之后，按每个样品台而安装于真空腔室内的安装台，由此即便在用CCD照相机101来观察样品台及样品的情况下，也与放入真空腔室内而用带电粒子束装置进行观察的情况下一样，可以以样品的相同的位置为中心并以相同的朝向进行观察。

自真空腔室107内的电子枪111产生一次带电粒子束104。一次带电粒子束104被聚光透镜112集束而通过光圈113。进而，一次带电粒子束104被扫描偏向器114、图像偏移偏向器115偏向。通过控制计算机122可以对扫描偏向器114扫描一次带电粒子束104的范围或方向、速度进行控制。进而，一次带电粒子束104由物镜116集束并照射至样品102。利用检测器106检测通过一次带电粒子束的照射而得到的二次电子或反射电子等二次粒子105。另外，虽然带电粒子光学系统117中包含电子枪111、聚光透镜112、光圈113、扫描偏向器114、图像偏移偏向器115、物镜116、检测器106，但既可以除此以外还包括其他透镜或电极、检测器，也可以一部分与上述不同，带电粒子光学系统117的构成未限于此。例如，也存在聚光透镜113只有1个的情况。真空泵124被连接至带电粒子光学系统117，由此带电粒子束的通过路径被排气成给定的真空度。真空泵的动作控制由控制计算机122来进行。

控制计算机122所包含的图像生成部将来自检测器106的信号与一次带电粒子束104的照射位置建立对应，通过生成各像素而生成带电粒子像，并向显示装置121显示。再有，显示装置121也能利用后述的伪图像来显示样品的倾斜状态或朝向。还有，控制计算机122也包括进行载物台118的移动、倍率的切换等的装置整体的控制的控制部。控制部或图像生成部既可以通过专用的电路基板而构成为硬件，也可以由与带电粒子束装置连接的通用计算机执行的程序来构成。另外，这些装置或电路、计算机间的连接既可以是有线的，也可以是无线的。此外，控制计算机122也可以同时进行上述以外的运算。

载物台118具备向横向(X轴)、纵向(Y轴)、高度(Z轴)、旋转(R轴)、倾斜(T轴)方向移动的移动机构，通过将载置有样品的样品台安装于载物台，从而将样品的想要看的地方倾斜成想要看的角度后进行观察。以下的实施例中，至少具备向倾斜(T轴)方向移动的移动机构。

接着，详细地说明现有技术的课题。

带电粒子束装置大多基本上以1万倍以上的倍率进行观察，以实际的样品的观察方式和观察倍率的关系为例，如下。例如，日本的某栋房子的屋顶使东南侧朝下倾斜20°时，假定想要以平的状态对此进行观察。将这种日本模型缩小至几mm角而粘贴于样品台，若放大到1万倍以上，则推测为可以观察微细至1栋房子的模型。在观看地图时，基本上以被见惯的北侧为上来观看。样品的情况下也相同，多数情况下想要看的方向固定。半导体样品等中存在在90°或180°对称的物件，有时甚至弄错观看方向都完全无法判断。为此，若该观看方向改变，则难以分辨。

再有，表现出了日本整体的大局的地图上的方位即便可理解，但将日本地图以高倍率放大而观察到街道或几栋房子时，在以1栋房子为单位的局部的图像中有时难以获知方位。实际上，虽然不会用带电粒子束装置来观察这种日本模型，但难以获知以肉眼能看到的样品的朝向和所取得的图像上的样品的朝向的对应，难以直观地把握倾斜的方向等。

另外，在本说明书中虽然对日本地图的例子进行了说明，但如果将“日本地图”解读为“国土整体的大局地图”，那么根据需要能够置换为各个国家进行思考。图4-1中，只要将倾斜中心线404的方向解读为各个国家的地图中的南北方向(纸面上侧为北)、将倾斜轴的方向解读为东西方向(纸面右侧为东)即可。

上述课题产生的理由之一，可列举真空腔室是不透明的。与光学系统的观察装置相比，在带电粒子束装置中一般而言需要使样品室中为真空，若为不透明的真空腔室，则无法辨明真空腔室内的样品的布置样子。

再有，作为其他理由可列举：无法以所期待的方向布置想要看的样品。虽然也有从装置的前面更换样品的类型的装置，但考虑到装置前面的作业空间，从装置的侧面更换样品的类型也很多。该类型的情况下在样品室内将样品旋转90°后进行布置。在从装置的侧面放入的情况下，思考样品室内的样品的朝向之际当然必须考虑90°的旋转。

还有，作为其他理由可列举样品载物台的倾斜轴的问题。倾斜载物台虽然也有双轴的，但因成本的问题，仅能向单轴方向倾斜的载物台较为普遍。仅具有1个倾斜轴的装置中为了可向任意的方向倾斜，使样品载物台旋转，使载物台的倾斜轴与想要倾斜的轴一致后进行倾斜。由于该旋转动作，存在不能从想要看的方向观看样品的缺点。进而，需要以低倍率进行若干次调整，直到成为最终的观察位置和适当的观察倍率，此时难以考虑到方向。

另外，作为其他理由可列举：在使载物台向装置的里侧倾斜的情况下，不能直接看到样品的样子。若将检测器安装于装置的跟前侧(进行样品更换的开口部侧)，则在样品更换等时碍事，因此在装置的里侧(与进行样品更换的开口部对面的一侧)设置检测器较为普遍。该情况下，若使载物台倾斜成载物台的装置里侧比装置跟前侧低，则从装置的跟前侧能看到样品的背面侧，用户无法视觉辨认样品的样子。此外，若从背面横向用CCD照相机取得像，则虽然可获知样品的样子，但由于成为镜面翻转后的像，故在理解样品的方向的情况下需要进行镜面变换。

如上，以往难以获知肉眼能看到的样品的朝向和所取得的图像上的样品的朝向的对应，难以直观地把握倾斜的方向等，因此使用方便性差，使样品移动至希望的状态为止需要庞大的时间。

图2表示本实施例中的到样品观察为止的基本的处理流程。

首先，利用步骤201～204来说明将样品102放入带电粒子装置的真空腔室107内之前的处理。起初，通过CCD照相机101取得CCD照相机像(步骤201)。此时期望取得样品整体的平面图像。

接着，3D显示CCD照相机像(步骤202)。在此，若将该CCD照相机像输入至控制计算机122，通过将CCD照相机像粘贴于虚拟样品台上的合成处理而生成表现出样品台的外形整体的伪图像，并取代CCD照相机像进行显示，则可以容易地把握样品的朝向。在此，上述合成处理中对通过CCD照相机取得的图像进行放大或缩小，使虚拟样品台的大小与样品台的大小一致，由此虚拟样品台始终在画面上被表示为固定的大小。已知样品台的形状与中心，样品台与虚拟样品台只有大小不同，因此也能通过图像的自动识别使其一致。再有，在此3D显示未限于立体观看，实际上还包括即便为二维显示也能表示三维下的倾斜状态的方式。作为进行了3D显示的例子，有图4-1～图4-3、图5-1～图5-3。这样，以下将可把握载物台向显示装置的显示面内及与显示面垂直的方向的倾斜状态的显示形态称为3D显示。

图7表示样品台被3D显示时的画面布局。在SEM画面702的上部有可选择各种各样的功能的菜单画面701。在SEM画面701的右邻有以3D表现样品台的倾斜的样品台的3D显示703，在其右邻有用于操作样品台的操作面板画面704。

在样品台的3D显示703的下方有3D显示用输入显示区域706以及虚拟移动按钮707及载物台移动按钮708。在3D显示用输入显示区域706内存在输入载物台的位置(X，Y，Z方向)、旋转角(R方向)、及倾斜角(T方向)以及垂直轴旋转角(A方向)并显示已被输入的数值的区域。在此，垂直轴旋转角(A方向)是以相对于装置设置面(水平面)垂直、且通过样品台的3D显示703中的样品台705的中心的轴(相当于图6中的垂直辅助线602的轴)为基准的旋转角。在向该3D显示用输入显示区域706输入了数值后，通过按压虚拟移动按钮707，从而依据于该输入内容，仅样品台的3D显示虚拟地移动(实际上样品台并未移动)。另一方面，通过按压载物台移动按钮708，从而依据于所述输入内容，样品台实际上发生移动。载物台的位置(X，Y，Z方向)、旋转角(R方向)、及倾斜角(T方向)等的数值在输入之后立即在与样品台的3D显示703及实际的样品台并不吻合时被显示成红色。按压了虚拟移动按钮707后等，在虽然与样品台的3D显示703吻合、但与实际的样品台并不吻合时被显示成黄色。而且，按压了载物台移动按钮708后等，在与样品台的3D显示703及实际的样品台双方都吻合时被显示成白色。这样，通过使数值的颜色发生变化，从而可容易地理解该数值意味着什么。可容易地理解被显示于3D显示用输入显示区域706的数值、样品台的3D显示703及实际的样品台的关系。尤其，可直观地迅速理解被显示于3D显示用输入显示区域706的载物台的位置(X，Y，Z方向)、旋转角(R方向)、及倾斜角(T方向)等数值、与样品台的3D显示703所表示的样品台的状态、以及与实际的样品台的状态并不一致。另外，数值的颜色能适宜变更，不仅仅是基于颜色的变化，也可以变更字体、或显示标记、或显示说明文字，或者也可以将这些适宜组合后来显示。还有，也可以使样品台的3D显示703所表示的样品台705的显示形态成为半透明、或改变颜色地进行变更，由此警告与被显示于3D显示用输入显示区域706的数值或实际的样品台的状态并不一致。也可以在操作面板画面704等显示消息并进行同样的警告。

在样品台的3D显示703中的样品台705显示倾斜轴与倾斜中心线。倾斜中心线仅被显示自样品台705的中心起位于下方的部分。再有，在倾斜中心线的端部显示表示样品台的最下方位置的最下方位置显示709。由此，可以直观地理解样品台的倾斜的朝向等。再有，通过用鼠标等移动最下方位置显示709，从而可以使样品台的3D显示703以倾斜轴或垂直轴为中心而旋转。由此，无需在意倾斜角及旋转角以及光栅旋转，即便是初学者也可以直观地操作样品台。另外，3D显示用输入显示区域706的数值与样品台的3D显示703的活动相配合而变化，与实际的样品台的状态并不吻合，因此被显示为黄色。此外，也可以不移动最下方位置显示709，而是用鼠标等直接移动样品台705，由此可改变样品台的3D显示703。

样品台的3D显示703中显示检测器710、射线束照射显示位置711及载物台XY能移动区域显示712。这些显示位置或显示朝向与样品台的3D显示703的活动相配合而发生变化。检测器710示意地显示相对于样品台705的位置或方向。在装置中存在多个检测器的情况下，检测器710被显示多个，也能通过用户的操作而仅使得需要的检测器710显示，或者与分析应用程序相配合而仅使得需要的检测器710自动地显示。射线束照射位置显示111示意地显示相对于样品台705的射线束照射位置。在样品台705上可以确认观察位置。载物台XY能移动区域显示712在样品台705之上示意地显示涉及XY方向的载物台的能移动范围。通过使载物台在XY方向上移动，从而在样品台705上可以确认能够观察的位置。载物台XY能移动区域显示712除了基于载物台的本来的XY驱动范围以外，还基于实际的样品台的大小、样品室的大小、检测器的配置及倾斜角等，在计算出与样品室内壁或检测器等并不接触的条件的基础上显示样品台。

操作面板画面704内有样品台的2D显示713及2D显示用输入显示区域714。样品台的2D显示713与现有装置同样，利用与X轴及Y轴各自平行的线的交点而示意地表示射线束照射位置。2D显示用输入显示区域714与现有装置同样，可以设定载物台的位置(X，Y，Z方向)、旋转角(R方向)、及倾斜角(T方向)。也就是说，只要利用操作面板画面704，就可以与现有装置同样地进行操作。

接着，用户一边观察伪图像，一边设定载物台的位置(X，Y方向)、旋转角(R方向)、倾斜角(T方向)。与此配合，伪图像中的样品载物台的倾斜角、朝向也被变更(步骤203)。再有，若使得通过直接用鼠标拖曳伪图像等对被表示于伪图像的样品台的像的状态进行操作，从而可设定载物台的位置(X，Y方向)、旋转角(R方向)、倾斜角(T方向)，则能进一步提高操作性。再有，如后所述也能够进行视点切换或放大、缩小。还有，显示装置如果是触摸面板，那么也能取代鼠标的操作。将鼠标等的由用户进行用于指示样品台的状态、观察对象部位及观察方向的输入的单元统称为操作输入部123。

以往通过利用键盘的数值输入来输入倾斜到几度，但何处如何倾斜是无法看到的，因此难以判明倾斜状况。例如，有时即便以完全不同的倾斜轴进行倾斜也不会注意到。如上所述，通过以平板终端上的手指操作或鼠标设备来实现倾斜角度、放大/缩小、视点变更，由此可在从各种各样的视点观察载物台的倾斜状况的同时进行评价，良好地判明如何倾斜。还有，在求取正确的角度之际，也能通过采取利用键盘的数值输入而与严密的角度对应。

接下来，将样品102布置在真空腔室107内(步骤204)。此时，保持步骤203中已调整完的实际的载物台的位置(X，Y方向)、旋转角(R方向)、倾斜角(T方向)不变地设置于真空腔室内。如前所述，真空腔室内也与带电粒子束光学系统的光轴一致地设置有安装台，该安装台和设置于CCD照相机之下的安装台为相同形状。因此，仅通过按每个样品台103向真空腔室内的安装台移动，就能够保持样品的位置、旋转角、倾斜角不变地进行设置。

接着，利用步骤205～209来说明将样品102放入带电粒子装置的真空腔室107内之后的处理。

若样品102的布置完成，则开始抽真空(步骤205)。用户通过按下真空排气OK按钮等而向控制计算机122指示开始抽真空。

为了成为真空，通常需要花费10分钟以上，因此在此期间内基于伪图像中的样品载物台的载物台信息而移动载物台(步骤206)。在此，载物台信息指的是位置(X，Y方向)、旋转角(R方向)、倾斜角(T方向)。控制计算机接受启动步骤205的真空排气的指示，由此控制计算机自动地开始步骤206。

有时伪图像中的样品载物台的倾斜角或朝向和实际的载物台的旋转角(R方向)、倾斜角(T方向)不同。为了直观的理解，期望伪图像中的样品载物台的倾斜角或朝向可以与硬件的动作限制无关地由用户自由地设定。另一方面，实际的载物台中对于旋转及倾斜范围而言存在起因于硬件的可动范围限制。例如，如前所述在载物台倾斜轴为单轴的情况下，作为硬件不能设定自由的倾斜轴。因此，需要将伪图像中用户已调整过的样品载物台的倾斜角或朝向变换为实际的载物台的旋转动作、倾斜动作。

该变换是通过将所述载物台的平面移动或者旋转移动进行组合从而使设定于所述伪图像上的倾斜轴与所述载物台的倾斜轴对应而进行的。具体是，如下所述地进行。首先，按照使伪图像中的旋转中心与载物台的旋转中心一致的方式移动X、Y方向的载物台位置。然后，使载物台旋转，以使得：伪图像中的向下侧倾斜的倾斜中心线与实际的载物台的向下侧倾斜的倾斜中心线包含倾斜方向在内地一致。然后，按照与伪图像中的倾斜角一致的方式使实际的载物台倾斜。此时，X、Y方向的载物台移动量、旋转角、倾斜角是基于用户输入的载物台信息而由控制计算机122内部的运算处理部来决定的。例如，既可以预先准备变换表，也可以利用变换式通过计算每次求取。由于可通过简单的变换式来运算，故即便是在每次都运算的情况下运算量也会很少。

通常，载物台移动最长几分钟，因此在载物台移动后还未被排气至给定的真空度的情况下，等待直到真空完成。一旦达到给定的真空度，就结束真空排气(步骤207)。

若在真空排气完成之后一边观察、一边移动载物台，则载物台移动会花费时间。若如上述的步骤205～207那样在真空排气的时间内进行载物台移动，则即便用户不会意识到，也能够使得在装置成为能够观察的状态时载物台处于已经自然移动至所希望的位置的状态。即便不能严密地向正确的观察位置移动，也能以某种程度的精度且无等待时间地得到观察位置(XY坐标)、正确的倾斜角度(T)、想要看的方向(W)这3者。另外，在此想要看的方向(W)指的是用户想要观察的样品的朝向，与伪图像中的旋转角相对应。

接着，通过利用基于扫描偏向器的光栅旋转使一次带电粒子束的扫描方向旋转给定量，从而对与载物台发生旋转的量相应的图像的旋转进行补正(步骤208)。也就是说，实际的载物台与倾斜轴相配合地倾斜，若直接进行观察则看起来任意地旋转，因此按照假装成原来的显示的方式通过光栅旋转向相反侧旋转。在此，使一次带电粒子束的扫描方向旋转的旋转量是步骤206中为了使伪图像中的倾斜轴与实际的载物台的倾斜轴一致而进行的旋转量。也就是说，该旋转量是垂直轴旋转角(A)。按照与以旋转角(R)将想要倾斜的位置旋转到可倾斜的位置为止的相同的角度相应的量，以垂直轴旋转角(A)向相反方向进行光栅旋转，使旋转相抵消，由此样品载物台不旋转，就能实现在图像上看起来仅其最下方位置发生了改变。

最后，通过利用一次带电粒子束对样品上进行扫描，从而开始观察(步骤209)。通过上述的控制，在开始了观察时，正如所希望的那样倾斜，且看起来样品的朝向也未改变。另外，在扫描电子显微镜中，载物台的倾斜方向几乎被固定，在本实施例中从装置正面来看也只能使载物台向后侧倾斜。为此，若用户指定画面上(样品上)的最下方位置，则按照载物台可向该方向倾斜的方式，使样品的最下方位置成为后侧地使载物台以旋转角(R)进行旋转。结果，能使样品的最下方位置倾斜(T)。可是，即便这样直接进行观察，也能看到想要看的方向(W)与旋转角(R)相应地任意旋转。因而，通过光栅旋转，向与旋转角(R)相反的方向旋转相同的角度、即旋转垂直轴旋转角(A)，由此可以使希望的位置倾斜，且可以从此前都未改变的方向(W)观看，因此非常方便。再有，此处的旋转角(R)是为了向自由的方向倾斜而示出的，但实际的旋转角(R)为了向自由的方向倾斜、以及单纯地旋转样品而用于观看，因此旋转角(R)不见得成为使垂直轴旋转角(A)的符号相反后的值。

与观察配合，也可以在样品台的3D显示703中的样品台705的表面显示SEM图像。与样品台705的倾斜相配合而被显示的SEM图像的倍率，作为缺省值，比SEM画面702小且比样品台的2D显示713大。也可以消去样品台705的显示而以与倾斜配合的形态仅显示SEM图像。通过并排显示高倍率的SEM图像702、中等倍率的样品台的3D显示703中的SEM图像、和低倍率的样品台的2D显示713，从而可直观地理解SEM图像、与实际的样品上的观察位置或倾斜角等观察条件的关系。样品台的3D显示703中的SEM图像的倍率既可以能由用户调整，也可以基于SEM画面702的倍率等而由装置自动决定。

再有，关于上述的利用了伪图像的载物台移动，不仅仅是样品更换之后立即进行，也能适用于对希望的样品位置或倾斜角度或倾斜轴进行变更时。此时只要伪图像所采用的CCD照相机像继续使用将样品放入真空腔室之前所摄像到的图像即可。与上述同样，用户在伪图像上变更设定并按压移动按钮，由此能够实现希望的载物台移动。该情况下，进行上述的步骤206、208、209。虽然会花费实际的载物台移动时间，但可以直观地进行操作，可容易地实现向期待的位置的移动。

根据以上的构成，对载物台的倾斜轴来说无限制，任何时候都能简单地移动载物台。即，虽然在硬件上可倾斜的轴是固定的，但能恰好以所希望的倾斜轴、倾斜角度进行载物台移动。再有，通过将伪图像中的倾斜自动地变换为实际的载物台的控制量，从而无需一边确认中途经过一边进行操作，不看中途的旋转像也可以，因此很难弄错。还有，由于可以预先从想要看的方向进行观看，故可降低用户弄错样品的方向而进行识别的可能性。

图3表示CCD照相机的示意图。

在样品台固定部301，重要的是样品台103到达与放入真空腔室107内时的样品台的中心相同的位置。期望CCD照相机101的图像的倍率对应于样品台103的大小能进行放大/缩小。由于以真空腔室内的样品台安装部的中心为基准并作为移动载物台的原点，故通过使样品台固定部301的中心与真空腔室内的样品台的安装位置的中心吻合，从而与真空腔室107内的校准变得简单。由于有时倍率不同且中心稍微偏离，因此在将CCD像对准样品台的框架时，至少使样品台的框架与CCD像的其中一方能够进行放大/缩小、移动，由此能够实现校准。通过对CCD照相机像中的样品台的像和伪图像中的样品台的像进行校准，从而在样品台尺寸为已知的大小的情况下，若指定伪图像中的某一位置，则可知距实际的样品台中心的距离。因为无法从样品的整体像直接确定想要观察的位置，所以一边逐渐地放大一边搜索目的位置。该搜索只要与无倾斜的平面上同样地进行即可。

图4-1～图4-3表现出伪图像的观察方式。图4-1是无倾斜的情况下的观察方式。以将日本模型的样品401的CCD照相机像与样品台402合成而作为伪图像的例子进行说明。以下，将即使在硬件上使样品台倾斜、高度也完全不变化的轴称为倾斜轴403。图4-1的例子中，设样品台向纸面进深方向(日本模型中的南北方向)倾斜，倾斜轴403成为图4-1的位置。再有，在让样品台向纸面进深方向(日本模型中的南北方向)倾斜时，将连结样品台之中最高的位置与最低的位置的线称作倾斜中心线404。当然，倾斜轴403与倾斜中心线404正交。

图4-2示出了在实际设置于装置时从用于更换样品的开口部的方向进行了观察时的观察方式。若从装置跟前沿横方向观察倾斜后的样品，则虽然也基于倾斜角度，但由于检测器安装于后侧，因此观察方式如下：一般而言变成背面侧能看到，进一步倾斜的话，如图4-2那样能看到样品台的背面而不能看到重要的样品。在使样品台倾斜的情况下能看到背面，所以用户无法对是否成为了所希望的样品位置或者朝向如何进行评价，因此设为能从各种各样的视点看到并进行观察。

图4-3示出了理想的观察方式。起初，用户为使样品成为想要看的朝向而使伪图像旋转。然后，无论是否能通过硬件而倾斜，都将伪图像操作成向用户所希望的方向倾斜。在此，重要的是：伪图像上的倾斜轴403或者倾斜中心线404根据用户的希望可自由地变更成也包含硬件所限制的倾斜轴的方向以外的方向在内任意方向。通过按照成为该观察方式的方式移动载物台，从而用户可以进行直观且易理解的倾斜设定。

可是，通过使用户的获知容易度优先，从而实际的载物台位置向与伪图像所显示的状态不同的状态移动。基于倾斜方向与检测器的位置的关系，样品台有时向用户未想像到的位置旋转。再有，为了最清晰地观察倾斜后的样品，按每个光栅的焦点补正或倍率补正是有效的，为此倾斜轴与扫描方向为相同的方向变得重要起来，因此旋转扫描方向后进行观察。

切换显示从检测器观察的情况下、或从装置正面(用于更换样品的样品室开口部侧)观察的情况下、或从可最清晰地观察样品的方向(对于显示伪图像的画面来说扫描方向恒定的方向)等各种各样的视点观察的情况下的伪图像，或者显示于2个画面并比对差异，由此可容易地判明实际观察时的旋转方向或视点。

例如，从装置正面观察的情况下的优点在于，可以从用户想要看的方向表现样品，可直观地理解伪图像与样品的朝向的对应。这是因为用户通常将该样品设定于想要看的方向后放入装置的缘故。即便在以任意的角度倾斜了伪图像的情况下，也不变更伪图像的旋转方向的朝向是至关重要的。

再有，从检测器方向观察的伪图像的优点在于，可推测具有凹凸的样品的SEM图像中的观察方式。若样品有凹凸，则成为影子而被显示为黑色。检测器在SEM像内与图像中的光源方向相对应，因此在凸状的情况下从检测器侧看的话凸状的对面侧成为影子。还有，在凹状的情况下，凹形状的检测器侧的面成为影子。因此，若预先已知样品的凹凸与检测器的方向，则可确认该凸凹在SEM图像内的观察方式。

另外，从可最清晰地观察样品的方向观察到的伪图像的优点在于，可简单地识别实际的光栅扫描方向。越是倾斜角大的样品，对于样品的上侧与下侧而言，电子枪与样品的距离就越不同，因此不能对焦。为了对焦且最清晰地进行观察，存在每进行几次光栅扫描就变更焦点的技术。具体是，通常在1个光栅中变更焦点的话，时间过快且难以对应，故沿倾斜轴方向进行扫描，以几个光栅为单位在倾斜中心线方向上变更焦点来对应。此外，若单纯地变更焦点，则倍率也会改变，因此需要按照在已完成的1张图像内倍率未改变的方式调整焦点和倍率。这样为了最清晰地观察，通过光栅旋转按照与倾斜轴方向平行的方式旋转扫描方向。另一方面，用户大多在扫描方向始终固定的前提之下观看伪图像，因此假设在显示来自用户想要在SEM图像中进行观察的方向的伪图像的情况下，在与用户所设想的扫描方向不同的扫描方向上进行摄像。因此，期望能够以扫描方向在伪图像上成为固定方向的视点、即来自可最清晰地观察样品的方向的视点，来显示伪图像。

另外，在为来自该视点的显示的情况下，由于伪图像的视点是由载物台的倾斜轴方向来决定的，故一般来说在与用户想要在SEM图像内观看的方向不同的朝向上显示伪图像。另一方面，如步骤208中说明过的，借助光栅旋转使实际的SEM图像的扫描方向与伪图像内的观察方向一致，由此使用户感觉不到载物台的硬件方面的倾斜轴方向的限制的效果也是重要的，因此使得能切换这些视点为佳。

图5-1～图5-3表示来自不同的视点的伪图像的例子。

图5-1表示从装置正面观察到伪图像的视点的情况的例子。本例中，在实际的样品的倾斜状态下，也使样品朝着被设置于与装置正面相反的一侧的检测器侧倾斜，因此伪图像所表示的样品的倾斜状态和实际的样品的倾斜状态相等。若从该视点来观看，则可直观地理解放入了样品时的状态。不过，由于能看到样品的背面，故用户无法判断倾斜的量是否为所希望的量。

因而，如图5-2，虚拟地表现切换视点并从可确认样品表面的位置的方向进行了观察的情况。

再有，在图5-1、图5-2中，自图4-3的理想上的观察方式使视点稍微远离，与伪图像一起还显示了检测器501。由此，因为用户可以直观地识别检测器与样品的位置关系，所以是方便的。如前所述，通过以用户未意识到的方式在装置侧旋转样品台，从而处于固定位置的检测器501相对于样品而言看起来相对旋转。为此，如前所述在样品有凹凸的情况下，通过使该检测器501的位置明确，从而凹凸的状态也变得易于理解。检测器501既可以仅在使视点远离某一定值以上的情况下进行显示，也可以始终在伪图像之中表现检测器501的方向。

图5-3是在图4-3中显示了作为电子枪的开口部的开口部502的图。在此，开口部指的是构成带电粒子光学系统的部件之中面对样品的部件，例如物镜的前端部相当于该开口部。由此，用户在使样品台402近似垂直地倾斜时，由于可知开口部502与样品台402未接触，故不存在接触引起的装置的故障、或样品的瑕疵，安全且方便。通常，开口部502到样品401为止的距离为几mm，近到需要足够的注意。再有，由于尽可能使开口部502与样品401接近更能够进一步放大，故可以放心地接近，因此是方便的。

此外，也可以取代检测器或开口部，或者与这些部件一起将其他的带电粒子束光学系统所包含的部件和伪图像配合地显示。再有，也可以并不是显示检测器或开口部、带电粒子束光学系统所包含的部件的整体，而是仅显示这些部件的一部分。还有，在伪图像的视野内未包含这些部件时，也可以与伪图像配合地显示表示检测器的方向等的箭头等。

视点的切换通过作为GUI而在画面上显示多个按钮，由此让用户进行选择，在所选择出的视点的位置显示伪图像。再有，在向不同的视点移动的情况下，慢慢且连续地移动伪图像的视点，同时进行显示，由此用户可以更简单地识别视点移动，视点的方向错误消除。

再有，更优选使得通过鼠标等的设备除了能变更视点之外，还能变更视野或变更放大/缩小率，由此可自由地评价想要看的观察位置。

如上，在3D显示过的伪图像中通过将样品的视点切换为检测器、装置前方、后面等进行观察，由此方向的错误消除，可实现顺利的观察。

图6是以日本模型为例示出的实际的3D表现的一例。用×标记表示观察位置601。按照观察位置抵达电子枪的正下方的方式在载物台上移动XY轴。此时，伪图像有2种表现方法：按照使电子枪的正下位置成为伪图像的画面中心的方式进行表现的表现方法；和将样品台402的中心固定于伪图像的画面中心进行表现的表现方法。前者的表现方法中，容易获知观察位置601位于电子枪的正下，在后者的表现方法中，容易获知观察对象位置位于整个样品的哪一带。用哪种表现方法进行表现既可以预先在装置中设定，也可以由用户来选择。

图8是表示射线束照射位置与样品台的位置关系的伪图像的观察方式的一例，是在3D显示中表示观察位置的其他表现方法。在此，在样品台的伪图像上3D显示有通过半透明的倒圆锥形表现了射线束的射线束照射位置显示801。射线束的前端位置与观察位置相对应，容易立体地理解样品台上的观察位置。作为半透明，使得也能看到射线束的后侧，因此也不易成为观察时的障碍。用“进行/不进行”来切换射线束显示也是有效的。如图6那样在样品台上显示X标记来表示观察位置的表现方式，在样品台的倾斜较小时可迅速直观地理解观察位置，但若样品台的倾斜变大且X标记的变形变大，则观察位置的把握变得麻烦。可是，图8所示的利用了射线束照射位置显示801的表现方法，由于即便样品台的倾斜变大也不会变形，故可与倾斜角无关地迅速直观地理解观察位置。当然，也可以并用图6的X标记和图8的射线束照射位置显示801。为了更容易把握观察位置，也可以与倾斜角等的变化相配合而使射线束照射位置显示801倾斜。

再有，在背景中什么也没有的画面之中仅显示了样品台的状态下使样品台向任意方向倾斜的情况下，推测为难以获知样品台的倾斜角或朝向。因而，通过引出垂直辅助线602、倾斜中心线404、倾斜轴403的平行线，从而更易于获知样品台的倾斜。这些线也可以在使视点变远时进行显示。

另外，本发明并未限定于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细地进行了说明，并非一定要具备所说明过的所有构成。还有，能够将某实施例的构成的一部分置换为其他实施例的构成，再有也能在某实施例的构成中添加其他实施例的构成。进而，关于各实施例的构成的一部分能够实施其他构成的追加/删除/置换。此外，对于上述的各构成、功能、处理部、处理单元等来说，也可以将其一部分或全部例如通过用集成电路进行设计等而由硬件来实现。

再有，上述的各构成、功能等也可以通过由处理器解释执行实现各个功能的程序而由软件来实现。实现各功能的程序、表格、文件等的信息可以置于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive)等记录装置、或者、IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。还有，控制线或信息线表示认为说明上需要的部件，并非表示产品上一定需要所有的控制线或信息线。实际上也可以认为几乎所有的构成相互地连接。

-符号说明-

101 CCD照相机

102、401 样品

103、402、705 样品台

104 一次带电粒子束

105 二次粒子

106、501、710 检测器

107 真空腔室

111 电子枪

112 聚光透镜

113 光圈

114 扫描偏向器

115 图像偏移偏向器

116 物镜

117 带电粒子光学系统

118 载物台

121 显示装置

122 控制计算机

301 样品台固定部

403 倾斜轴

404 倾斜中心线

502 开口部

601 观察位置

602 垂直辅助线

701 菜单画面

702 SEM画面

703 样品台的3D显示

704 操作面板画面

706 3D显示用输入显示区域

707 虚拟移动按钮

708 载物台移动按钮

709 最下方位置显示

711、801 射线束照射位置显示

712 载物台XY能移动区域显示

713 样品台的2D显示

714 2D显示用输入显示区域

Claims (19)

1.一种带电粒子束装置，其特征在于，具备：

带电粒子源，其发射带电粒子束；

带电粒子光学系统，其向样品照射所述带电粒子束；

样品台，其载置所述样品；

载物台，其至少能够对所述样品台进行平面移动、旋转移动以及倾斜移动，且仅具有1个倾斜轴；

显示部，其显示所述样品的观察图像、表示所述样品台的倾斜状态以及观察位置的样品台的伪图像、和所述样品台的二维显示；

操作输入部，其能够任意地设定所述伪图像上的倾斜轴以及倾斜角；和

控制部，其基于从所述操作输入部输入的信号，通过所述载物台的平面移动以及旋转移动使所述载物台的倾斜轴与所述伪图像的倾斜轴一致，使所述载物台的倾斜角与所述伪图像的倾斜角一致，以为了使所述载物台的倾斜轴与所述伪图像的倾斜轴一致而进行的旋转量向反方向进行光栅旋转，使得所述观察图像上看起来所述载物台不旋转、仅所述样品台的倾斜中心线的方向发生变化，

在所述载物台的状态和所述样品台的伪图像所示出的状态并不吻合的情况下对该情况进行警告。

2.一种带电粒子束装置，其特征在于，具备：

带电粒子源，其发射带电粒子束；

带电粒子光学系统，其向样品照射所述带电粒子束；

样品台，其载置所述样品；

载物台，其至少能够对所述样品台进行平面移动、旋转移动以及倾斜移动，且仅具有1个倾斜轴；

显示部，其显示所述样品的观察图像、表示所述样品台的倾斜状态以及观察位置的样品台的伪图像、和所述样品台的二维显示；

操作输入部，其能够任意地设定所述伪图像上的倾斜轴以及倾斜角；和

控制部，其基于从所述操作输入部输入的信号，通过所述载物台的平面移动以及旋转移动使所述载物台的倾斜轴与所述伪图像的倾斜轴一致，使所述载物台的倾斜角与所述伪图像的倾斜角一致，以为了使所述载物台的倾斜轴与所述伪图像的倾斜轴一致而进行的旋转量向反方向进行光栅旋转，使得所述观察图像上看起来所述载物台不旋转、仅所述样品台的倾斜中心线的方向发生变化，

在向所述操作输入部的输入和所述样品台的伪图像所示出的状态并不吻合的情况下对该情况进行警告。

3.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述伪图像是在所述样品台的表面显示了SEM图像的图像。

4.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述伪图像是在所述样品台上粘贴了CCD照相机像的图像。

5.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述伪图像是表现出所述样品台的整个外形的图像。

6.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

利用所述伪图像来进行所述样品的观察对象部位及观察方向的指示。

7.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

该带电粒子束装置还具有对所述样品进行摄像的摄像装置，

将通过所述摄像装置而得到的图像与所述样品台的伪图像合成来进行显示。

8.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述伪图像以能把握载物台向所述显示部的显示面内及与显示面垂直的方向的倾斜状态的形态而被显示。

9.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

与所述样品的伪图像一起，显示所述带电粒子束光学系统所包含的部件的至少一部分。

10.根据权利要求9所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述带电粒子光学系统中包含检测器，该检测器对通过照射所述带电粒子束而从所述样品得到的二次粒子进行检测，

所述带电粒子光学系统所包含的部件为所述检测器。

11.根据权利要求9所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述带电粒子光学系统所包含的部件是构成所述带电粒子光学系统的部件之中面对样品的部件。

12.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述带电粒子束装置还具有真空泵，该真空泵将从所述带电粒子源到所述样品为止的所述带电粒子束的通过路径真空排气为给定的真空度，

所述控制部进行控制，以使得在到达所述给定的真空度为止的等待时间内使所述载物台倾斜。

13.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

能切换所述伪图像的视点。

14.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

在所述样品台的伪图像上显示用于表示该伪图像相对于垂直轴的旋转角的标记。

15.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

通过对被显示于所述样品台的伪图像中的标记进行操作，从而控制该伪图像相对于垂直轴的旋转角。

16.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述操作输入部能够不移动载物台地移动所述样品台的伪图像。

17.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

所述操作输入部具备输入单元，该输入单元按照成为所述样品台的伪图像所示出的状态的方式移动所述载物台。

18.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

同时显示高倍率的样品的观察图像、中等倍率的所述样品台的伪图像以及低倍率的样品台的二维显示。

19.根据权利要求1或2所述的带电粒子束装置，其特征在于，

在所述样品台的伪图像中显示与观察位置相对应的伪射线束。