DE102013110218A1

DE102013110218A1 - Kristallanalysevorrichtung, zusammengesetzte ladungsträger-vorrichtung und kristallanalysenverfahren

Info

Publication number: DE102013110218A1
Application number: DE201310110218
Authority: DE
Inventors: Xin Man; Toshiaki Fujii
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2014-03-20
Also published as: JP6085132B2; US9046472B2; JP2014059230A; US20140077097A1; US20150226684A1; US9470642B2

Abstract

Eine Kristallanalysevorrichtung umfasst: einen Messdatenspeicher, der dazu ausgelegt ist, Elektronenrückstreumuster-(EBSP)-Daten zu speichern, die an Elektronenstrahleinstrahlungsstellen an mehreren Querschnitten einer Probe gemessen werden, die im Wesentlichen parallel in vorgegebenen Abständen hergestellt sind; eine Kristallorientierungsdatenbank, die dazu ausgelegt ist, in sich Informationen über Kristallausrichtungen zu sammeln, die EBSPs entsprechen; und eine Abbildungserstellungseinheit, die eine dreidimensionale Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in Normalrichtungen mehrerer Flächen eines polyedrischen Bilds mit den in den vorgegebenen Abständen angeordneten Querschnitten erstellt, indem die Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Flächen aus der Kristallorientierungsdatenbank auf der Grundlage der im Messdatenspeicher gespeicherten EBSP-Daten ausgelesen werden.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kristallanalysevorrichtung zum Durchführen einer Kristallanalyse basierend auf Informationen rückgestreuter Elektronen, die von einer Probe mit Elektronenstrahlbestrahlung erfasst werden.
2. Verwandter Stand der Technik
Bekannt wurde ein Rasterelektronenmikroskop, das eine Kristallanalyse einer Probe durch Messung eines Elektronenrückstreumusters (EBSP – electron backscattering pattern) durchführt, indem die Probe mit Elektronenstrahlen (EB – electron beams) bestrahlt wird und die durch die Probe rückgestreuten Elektronen detektiert werden. Neueste Vorrichtungen umfassen eine Kristallanalysevorrichtung, die mittels fokussierter Ionenstrahlen (FIB – focussed ion beams) Querschnitte einer Probe herstellt und seriell die EBSPs der Querschnitte misst, um eine dreidimensionale (3D) Kristallorientierungsabbildung von der Probe zu erstellen (siehe JP-A-2011-159483 ).
ZUSAMMENFASSUNG
Die oben beschriebene Vorrichtung aus dem verwandten Stand der Technik hat einige Nachteile. Beispielweise erstellt die Vorrichtung aus dem verwandten Stand der Technik eine 3D-Kristallorientierungsabbildung, indem zweidimensionale (2D) Kristallorientierungsabbildungen von mittels FIB hergestellten Querschnitten übereinander gelegt werden. Kristallorientierungen werden daher nur an den Querschnitten genau angezeigt, aber nicht an den Seitenflächen der 3D-Kristallorientierungsabbildung.
Veranschaulichende Aspekte der Erfindung stellen daher eine Kristallanalysevorrichtung bereit, die in der Lage ist, eine 3D-Kristallorientierungsabbildung zu erstellen, die den Flächen eines polyedrischen Bilds einer Probe entsprechend angezeigt wird.

(1) Gemäß einem veranschaulichenden Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kristallanalysevorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: einen Messdatenspeicher, der dazu ausgelegt ist, EBSP-Daten zu speichern, die an Elektronenstrahlbestrahlungsstellen an mehreren Querschnitten einer Probe, die im Wesentlichen parallel in vorgegebenen Abständen hergestellt sind, gemessen werden eine Kristallorientierungsdatenbank, die dazu ausgelegt ist, in sich Informationen über Kristallausrichtungen zu sammeln, die EBSPs entsprechen; und eine Abbildungserstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine dreidimensionale Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in den Normalrichtungen mehrerer Flächen eines polyedrischen Bilds mit den in den vorgegebenen Abständen angeordneten Querschnitten zu erstellen, indem die Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Flächen aus der Kristallorientierungsdatenbank auf der Grundlage der im Messdatenspeicher gespeicherten EBSP-Daten ausgelesen werden.

Bei dem polyedrischen Bild handelt es sich beispielsweise um ein hexaedrisches Bild. Eine Anzeigerichtung wird so eingestellt, dass eine oder mehrere gewünschte Fläche/n des hexaedrischen Bilds angezeigt wird bzw. werden.
Die Vorrichtung liest Informationen über Kristallausrichtungen der Seitenflächen eines polyedrischen Bilds in den Normalrichtungen der Seitenflächen, bei denen es sich um andere Flächen als die mittels FIB hergestellten Querschnitte handelt, aus der Kristallorientierungsdatenbank aus, um eine 3D-Kristallorientierungsabbildung auf Grundlage der gemessenen EBSP-Daten zu erstellen. Dies lässt die Flächen des polyedrischen Bilds Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Flächen anzeigen. Deshalb werden richtige Kristallorientierungen an den Seitenflächen in der 3D-Kristallorientierungsabbildung angezeigt. Die 3D-Kristallorientierungsabbildung kann auch für freiliegende Innenflächen erstellt werden, die erhalten werden, indem das polyedrische Bild zerschnitten wird. Die Innenflächen können im Hinblick auf die Seitenflächen des polyedrischen Bilds gekippt werden.
Die Kristallanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine 3D-Kristallorientierungsabbildung erstellen, wenn die Flächen eine Vielzahl an Kristallkörnern mit unterschiedlichen Kristallorientierungen enthalten. Indem sie auf Grundlage von EBSP-Daten, die an Bestrahlungsstellen auf Querschnitten gemessen werden, analysiert werden, können Kristallausrichtungen für Kristallflächen der Kristallkörner mit unterschiedlichen Kristallorientierungen innerhalb der einzelnen Fläche angezeigt werden.
Die Abbildungserstellungseinheit, die in der Kristallanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, kann umfassen: eine erste Abbildungserstellungseinheit, die eine 2D-Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in der Normalrichtung einer ersten Fläche des polyedrischen Bilds erstellt; und eine zweite erste Abbildungserstellungseinheit, die eine 2D-Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in der Normalrichtung einer zweiten, an die erste Fläche angrenzenden Fläche erstellt. Die Abbildungserstellungseinheit kann darüber hinaus eine Eingabeeinheit umfassen, die eine Anzeigerichtung der dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung benennt.
Bei einem polyedrischen Bild, das in einer durch die Eingabeeinheit benannten Anzeigerichtung angezeigt wird, ermöglicht die obenstehende Ausgestaltung eine gleichzeitige Anzeige einer 2D-Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in der Normalrichtung einer ersten Fläche, die auf einer Anzeigeeinheit angezeigt wird, und einer 2D-Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in der Normalrichtung einer zweiten, an die erste Fläche angrenzenden Fläche. Die Anzeigeeinheit zeigt daher eine 3D-Kristallorientierungsabbildung mit richtigen Kristallorientierungen in einer gewünschten Anzeigerichtung an.

(2) Gemäß einem anderen veranschaulichenden Aspekt der Erfindung wird eine Verbundladungspartikelstrahlvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: die Kristallanalysevorrichtung gemäß dem vorstehenden veranschaulichenden Aspekt; eine FIB-Säule, die dazu ausgelegt ist, FIBs zu emittieren, um die Querschnitte herzustellen; eine Elektronenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Querschnitte mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen; und einen EBSP-Detektor, der dazu ausgelegt ist, ein EBSP an einer EB-Bestrahlungsstelle auf den Querschnitten zu detektieren.

Die Verbundladungspartikelstrahlvorrichtung stellt als eine einzige Vorrichtung einen Querschnitt mittels FIB her und detektiert seriell ein EBSP des Querschnitts, wodurch wirksam eine Kristallanalyse des Querschnitts durchgeführt wird.

(3) Gemäß noch einem anderen veranschaulichenden Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kristallanalyseverfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Herstellen eines Querschnitts an einer Probe durch Bestrahlen der Probe mit einem fokussierten Ionenstrahl; Detektieren eines Elektronenrückstreumusters (EBSP) an einer Elektronenstrahlbestrahlungsstelle auf dem Querschnitt durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl, wobei das Herstellen und Detektieren wiederholt wird, um EBSPs einer Vielzahl von Querschnitten zu erfassen, die im Wesentlichen parallel in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, um eine Kristallanalyse der Probe durchzuführen; und Erstellen einer dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen, die Kristallorientierungen in Normalrichtungen eine Vielzahl von Flächen eines polyedrischen Bilds mit den in den vorgegebenen Anständen angeordneten Querschnitten als Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Flächen auf Grundlage der EBSP-Daten aufweisen.

Das Erstellen einer dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung im Kristallanalyseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann umfassen: Erstellen einer zweidimensionalen Verteilung von Kristallausrichtungen in einer Normalrichtung einer ersten Fläche des polyedrischen Bilds; und Erstellen einer zweidimensionalen Verteilung von Kristallausrichtungen in einer Normalrichtung einer zweiten, an die erste Fläche angrenzenden Fläche.
Das Kristallanalyseverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann umfassen: Benennen einer Anzeigerichtung der dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung; und Anzeigen der dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung in der benannten Anzeigerichtung.
Die Kristallanalysevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, eine 3D-Kristallorientierungsabbildung zu erstellen, die Kristallorientierungen in den Normalrichtungen eine Vielzahl von Flächen eines polyedrischen Bilds einer Probe auf Grundlage von EBSP-Daten von in der Probe hergestellten Querschnitten anzeigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Aufbauschema einer Verbundladungspartikelstrahlvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A ist ein Schema zur Erläuterung von EBSP-Detektion gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2B ist eine 2D-Kristallorientierungsabbildung einer Probe gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Ablaufschema eines Kristallanalyseverfahrens gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4A ist ein Schema zur Erläuterung von EBSP-Detektion mehrerer Querschnitte gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 4B ist ein Schema, das 2D-Kristallorientierungsabbildungen der Querschnitte gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5A und 5B sind 3D-Kristallorientierungsabbildungen gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
6 ist eine 3D-Kristallorientierungsabbildung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine zusammengesetzte Ladungsträgerstrahl-Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine EB-Säule 1, eine FIB-Säule 2 und eine Probenkammer 3, wie in 1 dargestellt ist. Die EB-Säule 1 und die FIB-Säule 2 bestrahlen eine Probe 5, die auf einem Probentisch 4 in der Probenkammer 3 angeordnet ist, mit einem EB 6 bzw. einem FIB 7. Der Probentisch 4 kann gekippt werden, so dass der EB 6 in unterschiedlichen Winkeln auf die Probe 5 einfällt.
Die zusammengesetzte Ladungsträgerstrahl-Vorrichtung umfasst darüber hinaus einen EBSP-Detektor 8, der dazu ausgelegt ist, durch die Probe 5 durch die Bestrahlung mit dem EB 6 rückgestreute Elektronen zu detektieren.
In der zusammengesetzten Ladungsträgerstrahl-Vorrichtung ist die EB-Bestrahlungsachsenrichtung D1 der EB-Säule 1 orthogonal zur FIB-Bestrahlungsachsenrichtung D2 der FIB-Säule 2. Von den Ausstrahlrichtungen von Elektronen, die durch die Probe 5 rückgestreut werden, ist die zu beiden Richtungen D1 und D2 orthogonale Richtung als die Rückstreuelektronenabgaberichtung D3 definiert. Auch ein Rückstreuelektronendetektor 15 ist angeordnet, um rückgestreute Elektronen zu detektieren, die in der Richtung D3 abgegeben werden.
Die EB-Säule 1 und die FIB-Säule 2 sind so angeordnet, dass ihre Bestrahlungsachsen einander orthogonal an der Probe 5 schneiden. Jedoch braucht die Anordnung der EB-Säule 1 und der FIB-Säule 2 nicht unbedingt so zu sein. Dennoch ist es vorzuziehen, diese Bestrahlungsachsen zueinander orthogonal anzuordnen, weil die EBSP-Messung durch Bestrahlung von Querschnitten mit dem EB 6, die so bearbeitet werden, dass sie durch den FIB 7 freigelegt werden, ohne Kippen des Probentischs 4 erfolgen kann.
Die zusammengesetzte Ladungsträgerstrahl-Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine EB-Steuereinheit 9, ein FIB-Steuereinheit 10 und eine Steuereinheit 11. Die EB-Steuereinheit 9 sendet ein Bestrahlungssignal an die EB-Säule 1, um die EB-Säule 1 zur Emittierung des EB 6 anzusteuern. Die FIB-Steuereinheit 10 sendet ein Bestrahlungssignal an die FIB-Säule 2, um die FIB-Säule 2 zur Emittierung des FIB 7 anzusteuern. Die Steuereinheit 11 ist dazu ausgelegt, die Bestrahlungsbedingungen u. dgl. für den EB 6 und den FIB 7 einzustellen und die EB-Steuereinheit 9 und die FIB-Steuereinheit 10 zu steuern.
Die zusammengesetzte Ladungsträgerstrahl-Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine Kristallanalysevorrichtung 12 zum Durchführen einer Kristallanalyse anhand von Messdaten eines durch den EBSP-Detektor 8 detektierten EBSPs.
Die Kristallanalysevorrichtung 12 umfasst einen Messdatenspeicher 13, eine Kristallorientierungsdatenbank (DB) 14 und eine Abbildungserstellungseinheit 15. Der Messdatenspeicher 13 speichert Messdaten von durch den EBSP-Detektor 8 detektierten EBSPs. Die Kristallorientierungs-DB 14 ist eine Datenbank, die in sich Informationen über Materialien und Kristallausrichtungen sammelt, die EBSPs entsprechen.
Die Abbildungserstellungseinheit 15 liest im Messdatenspeicher 13 gespeicherte EBSP-Messdaten aus und vergleicht das gemessene EBSP in Gegenüberstellung mit EBSPs, die in der Kristallorientierungs-DB 14 gespeichert sind, um das Material und die Kristallorientierung zu identifizieren, die dem gemessenen EBSP entsprechen. Das Material und die Kristallorientierung, die vom EBSP identifiziert wurden, kennzeichnen ein Material und eine Kristallorientierung an einer Bestrahlungsstelle des EB 6, wo das EBSP an der Probe 5 gemessen wird. Die Abbildungserstellungseinheit erstellt dann eine 3D-Kristallorientierungsabbildung der bearbeiteten Probe, und zwar mit Positionsinformationen über die Einstrahlungsstellen des EB 6 an einem gründlich mit dem EB 6 bestrahlten Probenquerschnitt, Informationen über Schneideabstände im Querschnittsprozess und Informationen über Materialien und Kristallausrichtungen, die von an Bestrahlungsstellen gemessenen EBSPs identifiziert wurden.
Die Abbildungserstellungseinheit 15 umfasst eine erste Abbildungserstellungseinheit 16 und eine zweite Abbildungserstellungseinheit 17. Wie später noch ausführlicher beschrieben wird, erstellt die erste Abbildungserstellungseinheit 16 2D-Kristallorientierungsabbildungen der bearbeiteten Querschnitte anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Querschnitte Die zweite Abbildungserstellungseinheit 17 erstellt 2D-Kristallorientierungsabbildungen von den an die bearbeiteten Querschnitte des polyedrischen Bilds der Probe angrenzenden Seitenflächen anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Seitenflächen.
Die Kristallanalysevorrichtung 12 umfasst darüber hinaus eine Eingabeeinheit 18, über die eine Anzeigerichtung einer 3D-Kristallorientierungsabbildung eingegeben wird, und eine Anzeigeeinheit 19 zum Anzeigen der 3D-Kristallorientierungsabbildung. Die Eingabeeinheit 18 und die Anzeigeeinheit 19 können separat von der Kristallanalysevorrichtung 12 vorgesehen werden. Alternativ können anstelle der Eingabeeinheit 18 und der Anzeigeeinheit 19 der Kristallanalysevorrichtung 12 Eingabe- und Anzeigeeinheiten, die an die Steuereinheit 11 zur Verwendung bei der Steuerung angeschlossen sind, verwendet werden, um eine Eingaberichtung der 3D-Kristallorientierungsabbildung einzugeben bzw. die 3D-Kristallorientierungsabbildung anzuzeigen.
Folgendes erklärt die Anordnung des EBSP-Detektors 8 und einer 2D-Kristallorientierungsabbildung. 2A ist ein Schema zur Erläuterung einer EBSP-Detektion, bei dem es sich um eine Querschnittsansicht der Ebene der EB-Bestrahlungsachsenrichtung D1 und der Rückstreuelektronenabgaberichtung D3 handelt. Rückgestreute Elektronen, die durch eine Bestrahlung mit dem EB 6 in einem weiten Bereich abgegeben werden, werden in einem Bereich detektiert, der ausreicht, um ein EBSP zu bilden, bei dem es sich um den Bereich von 70 Grad zentriert auf eine Richtung handelt, die in einem Winkel von 100 Grad zu dem auf die Probe 5 einfallenden EB 6 steht. Mit anderen Worten bildet die Richtung der Winkelhalbierenden 21 des Emittierungsbereichs rückgestreuter Elektronen einen Winkel θ1 von 100 Grad zur Bestrahlungsrichtung des EB 6. Der EBSP-Detektor 8 ist so angeordnet, dass er die rückgestreuten Elektronen detektiert, die in dem Bereich eines Winkels θ2 von 70 Grad zentriert auf die Richtung der Winkelhalbierenden 21 des Abgabebereichs der rückgestreuten Elektronen, das heißt dem Bereich zwischen einer Rückstreuelektronenabgaberichtung 22 und einer Rückstreuelektronenabgaberichtung 23 angegeben werden. Ein genaues EBSP wird erfasst, indem Rückstreuelektronen detektiert werden, die in diesem Bereich emittiert werden.
2B ist eine 2D-Kristallorientierungsabbildung, die durch Bestrahlen einer Fläche 20 der Probe 5 mit dem EB 6 erfasst wurde. Die 2D-Kristallorientierungsabbildung basiert auf einer Verteilung von Kristallorientierungen einer sorgfältig mit dem EB 6 bestrahlten Fläche.
Folgendes erklärt die Erstellung einer 2D-Kristallorientierungsabbildung. Bei dem vorstehend beschriebenen EBSP handelt es sich um ein Beugungsmuster, das durch den EBSP-Detektor 8 detektiert wird, wenn der EB 6 auf eine Stelle auf der Fläche 20 einfällt. Ein Beugungsmuster ist für ein Material und eine Kristallorientierung spezifisch. Das Material und die Kristallorientierung eines gemessenen EBSPs können somit identifiziert werden, indem das gemessene EBSP in Gegenüberstellung zu in der Kristallorientierungs-DB 14 gespeicherten EBSPs verglichen wird, wodurch das Material und die Kristallorientierung an einer Bestrahlungsstelle des EB 6 auf der Fläche 20 identifiziert werden. Dies ermöglicht eine Erfassung von Verteilungen von Materialien und Kristallorientierungen auf der Fläche 20 durch eine gründliche Bestrahlung mit dem EB 6.
Wenn es sich bei der Probe 5 um ein Verbundmetallmaterial handelt, das aus Kristallkörnern mehrerer Materialien besteht, erscheint die Verteilung von Kristallorientierungen auf der Fläche 20 für Kristallkörner 25, 26 und 27 unterschiedlich, wie in 2B dargestellt ist. Indem verschiedenen Materialien und Kristallausrichtungen verschiedene Farben zugeordnet werden, ermöglicht eine 2D-Kristallorientierungsabbildung eine Analyse einer Verteilung von Kristallausrichtungen auf der Fläche 20.
Beispiel
Folgendes erklärt ein Kristallanalyseverfahren gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf das Ablaufschema von 3. In dem Kristallanalyseverfahren erfolgt eine EBSP-Messung an einem Teil einer Probe mit einer Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Querschnitten, die seriell bearbeitet werden, um in vorgegebenen Abständen freizuliegen. Aus erfassten EBSPs wird eine 3D-Kristallorientierungsabbildung anhand von Materialien und Kristallorientierungen der Abschnitte erstellt, deren Querschnitte bearbeitet sind. Die Abbildung ermöglicht eine Kristallanalyse der bearbeiteten Probenabschnitte.
Das Verfahren beginnt mit einem Querschnittsprozess an einer Probe (S1). Der Querschnittsprozess umfasst eine Bestrahlung der Probe mit dem FIB 7, um Querschnitte zu ätzen und freizulegen. Dieser Ätzprozess ist ein Schneideprozess, um den nächsten Querschnitt in einem vorgegebenen Abstand (z. B. 10 nm) freiliegen zu lassen. 4A stellt einen Querschnitt 5a dar, der zuerst durch Ätzen freigelegt wird.
Der freigelegte Abschnitt wird dann gründlich mit dem EB 6 bestrahlt, um EBSP-Daten zu erfassen (S2). Wie in 4A dargestellt ist, wird der Querschnitt 5a mit dem EB 6 bestrahlt, um rückgestreute Elektronen abzugeben, die durch den EBSP-Detektor 8 detektiert werden sollen. Die detektierten EBSP-Daten werden im Messdatenspeicher 13 gespeichert.
Der Querschnittsprozess (S1) und der EBSP-Datenerfassungsprozess (S2) werden wiederholt. Der Querschnittsprozess stellt Querschnitte her, die im Wesentlichen parallel in vorgegebenen Abständen angeordnet sind.
Dann wird eine 3D-Kristallorientierungsabbildung erstellt (S3). Die Erstellung einer 3D-Kristallorientierungsabbildung umfasst, EBSP-Daten der Querschnitte, die so bearbeitet wurden, dass sie freiliegen, übereinanderzulegen. 4B stellt 2D-Kristallorientierungsabbildungen 30, 40 und 50 dar, die mit EBSP-Daten des Querschnitts 5a bzw. der Querschnitte 5b und 5c, die so bearbeitet wurden, dass sie freiliegen, erstellt wurden. Die Abbildungen sind mit verschiedenen Farben hergestellt, die den verschiedenen Materialien und Kristallorientierungen einer Vielzahl von auf den Querschnitten freiliegenden Kristallkörnern zugeordnet sind. Die Abbildungen sind in Schneideabschänden der Querschnitte angeordnet, um eine 3D-Kristallorientierungsabbildung zu erstellen.
Folgendes erklärt die Erstellung der 3D-Kristallorientierungsabbildung. Die erste Abbildungserstellungseinheit 16 der Abbildungserstellungseinheit 15 der Kristallanalysevorrichtung 12 liest im Messdatenspeicher 13 gespeicherte EBSP-Messdaten aus, um ihr gemessenes EBSP mit den in der Kristallorientierungs-DB 14 gespeicherten EBSPs zu vergleichen, wodurch das Material und die Kristallorientierung des gemessenen EBSPs identifiziert werden. Dann wird die wie in 5A dargestellte 3D-Kristallorientierungsabbildung aus drei Informationselementen erstellt. Die Information enthält: Positionsinformation über Bestrahlungsstellen des EBs 6 auf die sorgfältig mit dem EB 6 bestrahlten Querschnitte; Information über Schneideabstände im Querschnittsprozess, bei der es sich um Information über Abstände zwischen den Querschnitten 5a, 5b und 5c handelt; und Information über die Materialien und Kristallorientierungen, die aus den an den Einstrahlungsstellen gemessenen EBSPs identifiziert wurden.
Die 3D-Kristallorientierungsabbildung stellt Verteilungen von Materialien und Kristallorientierungen dar und zeigt Materialien und Kristallorientierungen in verschiedenen Farben.
Die 3D-Kristallorientierungsabbildung setzt sich zusammen aus: einer 2D-Kristallorientierungsabbildung 30a des Querschnitts 5a; einer 2D-Kristallorientierungsabbildung 30b einer ersten Seitenfläche; und einer 2D-Kristallorientierungsabbildung 30c einer zweiten Seitenfläche. Die 2D-Kristallorientierungsabbildung 30a des Querschnitts 5a zeigt Kristallkörner 32a, 33a und 34a des Querschnitts 5a. Die 2D-Kristallorientierungsabbildung 30b der ersten Seitenfläche zeigt Kristallkörner 33b und 34b der ersten Seitenfläche. Die 2D-Kristallorientierungsabbildung 30c der zweiten Seitenfläche zeigt Kristallkörner 32c und 33c der zweiten Seitenfläche.
Die Farben auf den Seitenflächen basieren auf Information über Kristallkörner an den Querschnitten. Bei den Kristallkörnern angrenzend an die 2D-Kristallorientierungsabbildung 30a des Querschnitts 5a handelt es sich um bestimmte Farben, die Kristallorientierungen auf der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30a des Querschnitts 5a angeben. Anders ausgedrückt zeigen Seitenflächen angrenzend an den Querschnitt 5a Kristallorientierungen in der Normalrichtung des Querschnitts 5a für Kristallkörner an den Seitenflächen angrenzend an die Kristallkörner am Querschnitt 5a. Wenn sie jedoch richtig angezeigt wird, sollte sich die Kristallorientierung eines Kristallkorns je nachdem unterscheiden, ob sie sich am Querschnitt 5a oder an den Seitenflächen befindet. Die zweite Abbildungserstellungseinheit 17 erstellt somit eine 3D-Kristallorientierungsabbildung, die Seitenflächen von Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Seitenflächen anhand von Informationen über die 3D-Kristallorientierungsabbildung, die durch die erste Abbildungserstellungseinheit 16 erstellt wurde, und Informationen über Kristallorientierungen von EBSPs anzeigt, die in der Kristallorientierungs-DB 14 gesammelt sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass Kristallorientierungen an den Seitenflächen richtig angezeigt werden.
5B stellt die 3D-Kristallorientierungsabbildung dar, die durch die zweite Abbildungserstellungseinheit 17 erstellt wurde. Die 3D-Kristallorientierungsabbildung setzt sich zusammen aus: der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30a des Querschnitts 5a; einer 2D-Kristallorientierungsabbildung 30d der ersten Seitenfläche; und einer 2D-Kristallorientierungsabbildung 30e der zweiten Seitenfläche. Die 2D-Kristallorientierungsabbildung 30d der ersten Seitenfläche und die 2D-Kristallorientierungsabbildung 30e der zweiten Seitenfläche haben in 5B Kristallorientierungen, die sich von denjenigen der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30b der ersten Seitenfläche bzw. der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30c der zweiten Seitenfläche in 5A unterscheiden.
Beispielsweise ist in 5A dieselbe Farbe, die dieselbe Kristallorientierung angibt, dem Kristallkorn 33a auf der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30a des Querschnitts 5a, dem Kristallkorn 33b der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30b der ersten Seitenfläche, und dem Kristallkorn 33c der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30c der zweiten Seitenfläche zugeordnet. Andererseits sind in 5B andere Farben, die Kristallorientierungen angeben, die sich von derjenigen des Kristallkorns 33a unterscheiden, einem Kristallkorn 33d der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30d der ersten Seitenfläche und einem Kristallkorn 33e der 2D-Kristallorientierungsabbildung 30e der zweiten Seitenfläche zugeordnet. Wenn die Kristallkörner in verschiedenen Richtungen, speziell in den Normalrichtungen des Querschnitts 5a und der ersten Seitenfläche betrachtet werden, lassen sich in den jeweiligen Richtungen unterschiedliche Kristallorientierungen beobachten. Wenn das Kristallkorn 33a die (001)-Orientierung von Eisen hat, haben speziell die Kristallkörner 33d und 33e die (100)-Orientierung bzw. die (010)-Orientierung von Eisen. Die 3D-Kristallorientierungsabbildung in 5B zeigt somit richtige Kristallorientierungen an den Seitenflächen.
5A und 5B stellen den Querschnitt 5a als eine Vorderseite dar, die 3D-Kristallorientierungsabbildung kann aber auch so eingestellt sein, dass sie beispielsweise die erste Seitenfläche als Vorderseite anzeigt.
Die zweite Abbildungserstellungseinheit 17 ist in der Lage, eine Kristallorientierungsabbildung eines Querschnitts anzuzeigen, der erhalten wird, indem das Hexaeder der 3D-Kristallorientierungsabbildung in einem gewünschten Winkel zerschnitten wird. 6 stellt eine 3D-Kristallorientierungsabbildung dar, die erhalten wird, indem ein Abschnitt der 3D-Kristallorientierungsabbildung in 5B abgeschnitten und der entstandene Querschnitt angezeigt wird, in dem ein Kristallkorn 33f angezeigt ist. Speziell hat das Kristallkorn 33f die (111)-Orientierung von Eisen. Auf diese Weise kann eine 3D-Kristallorientierungsabbildung zerschnitten werden, um jede gewünschte Fläche freizulegen und richtige Kristallorientierungen an der freiliegenden Fläche anzuzeigen.
In der vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform umfasst die Abbildungserstellungseinheit 15 die erste Abbildungserstellungseinheit 16 und die zweite Abbildungserstellungseinheit 17. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, solange die Abbildungserstellungseinheit 15 eine 3D-Kristallorientierungsabbildung erstellt, die Kristallorientierungen in den Normalrichtungen einer Vielzahl von Flächen eines polyedrischen Bilds einer Probe anzeigt.
Eine wie vorstehend beschrieben erstellte 3D-Kristallorientierungsabbildung zur Anzeige richtiger Kristallorientierungen einer Probe ermöglicht eine genaue Analyse der Kristallstruktur der Probe.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-159483 A [0002]

Claims

Kristallanalysevorrichtung, Folgendes umfassend: einen Messdatenspeicher, der dazu ausgelegt ist, Elektronenrückstreumuster-(EBSP)-Daten zu speichern, die an Elektronenstrahlbestrahlungsstellen an einer Vielzahl von Querschnitten einer Probe, die im Wesentlichen parallel in vorgegebenen Abständen hergestellt sind gemessen werden eine Kristallorientierungsdatenbank, die dazu ausgelegt ist, in sich Informationen über Kristallausrichtungen zu sammeln, die EBSPs entsprechen; und eine Abbildungserstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine dreidimensionale Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in Normalrichtungen einer Vielzahl von Flächen eines polyedrischen Bilds mit den in den vorgegebenen Abständen angeordneten Querschnitten zu erstellen, indem die Kristallorientierungen in den Normalrichtungen der Flächen aus der Kristallorientierungsdatenbank auf der Grundlage der im Messdatenspeicher gespeicherten EBSP-Daten ausgelesen werden.
Kristallanalysevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Flächen des polyedrischen Bilds eine Vielzahl von Kristallkörnern mit unterschiedlichen Kristallorientierungen enthalten.
Kristallanalysevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Flächen des polyedrischen Bilds Innenflächen aufweisen, die im Bezug auf Seitenflächen des polyedrischen Bilds gekippt sind.
Kristallanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Abbildungserstellungseinheit umfasst: eine erste Abbildungserstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine erste zweidimensionale Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in einer Normalrichtung einer ersten Fläche des polyedrischen Bilds zu erstellen; und eine zweite Abbildungserstellungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine zweite zweidimensionale Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in einer Normalrichtung einer zweiten, an die erste Fläche angrenzenden Fläche zu erstellen.
Kristallanalysevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, darüber hinaus aufweisend: eine Eingabeeinheit zum Benennen einer Anzeigerichtung der dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung.
Zusammengesetzte Ladungsträgerstrahl-Vorrichtung, Folgendes aufweisend: die Kristallanalysevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5; eine fokussierte Ionenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, einen fokussierten Ionenstrahl zu emittieren, um die Querschnitte herzustellen; eine Elektronenstrahlsäule, die dazu ausgelegt ist, die Querschnitte mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen; und einen EBSP-Detektor, der dazu ausgelegt ist, ein EBSP an einer Bestrahlungsstelle des Elektronenstrahls auf den Querschnitten zu detektieren.
Kristallanalyseverfahren, Folgendes umfassend: (A) Herstellen eines Querschnitts an einer Probe durch Bestrahlen der Probe mit einem fokussierten Ionenstrahl; (B) Detektieren eines Elektronenrückstreumusters (EBSP) an einer Elektronenstrahlbestrahlungsstelle auf dem Querschnitt durch Bestrahlen des Querschnitts mit einem Elektronenstrahl; (C) Wiederholen von (A) und (B), um EBSPs einer Vielzahl von Querschnitten, die im Wesentlichen parallel in vorgegebenen Abständen angeordnet sind, zu erfassen um eine Kristallanalyse der Probe durchzuführen; und (D) Erstellen einer dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung anhand einer Verteilung von Kristallorientierungen in Normalrichtungen einer Vielzahl von Flächen eines polyedrischen Bilds mit den in den vorgegebenen Anständen angeordneten Querschnitten auf Grundlage der EBSP-Daten.
Kristallanalyseverfahren nach Anspruch 7, wobei die Flächen des polyedrischen Bilds Innenflächen aufweisen, die im Bezug auf Seitenflächen des polyedrischen Bilds gekippt sind.
Kristallanalyseverfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Erstellen einer dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung umfasst: Erstellen einer zweidimensionalen Verteilung von Kristallorientierungen in einer Normalrichtung einer ersten Fläche des polyedrischen Bilds; und Erstellen einer zweidimensionalen Verteilung von Kristallorientierungen in einer Normalrichtung einer zweiten, an die erste Fläche angrenzenden Fläche.
Kristallanalyseverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, darüber hinaus umfassend: Benennen einer Anzeigerichtung der dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung; und Anzeigen der dreidimensionalen Kristallorientierungsabbildung in der benannten Anzeigerichtung.