DE102015213764B4

DE102015213764B4 - Probenhalter, Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und Beobachtungsverfahren

Info

Publication number: DE102015213764B4
Application number: DE102015213764.3A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Shimakura; Yoshio Takahashi; Hideo Kashima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-07-23
Also published as: DE102015213764A1; JP6308904B2; US20160035535A1; US9773640B2; JP2016031805A

Abstract

Probenhalter, der umfasst:eine erste Drehspanneinrichtung (006) für ein Spitzenendteil, an dem eine für einen Strahl geladener Teilchen bestrahlte Probe befestigt ist;eine Leistungstrenneinrichtung (PD), die eine Eingangsbewegung in zwei Bewegungen trennt;einen Haltestab (002), der die Leistungstrenneinrichtung (PD) hält;einen Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus (PT), der von der Leistungstrenneinrichtung (PD) erzeugte Leistung überträgt und eine Linearbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt;einen Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus (RO), der die von der ersten Leistungstrenneinrichtung (PD) erzeugte Leistung überträgt und eine Drehbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt;eine Leistungseinheit (PO), die eine Bewegung für die Leistungstrenneinrichtung (PD) bereitstellt; undeine erste Drehsteuereinheit, die unter Verwendung der Verlaufsrichtung des Haltestabs (002) als Drehachse eine erste Drehung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Probenhalter, auf eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und auf ein Beobachtungsverfahren.
Beschreibung des verwandten Gebiets
Die in „Ultramicroscopy, Bd. 108, (2008) 503-513, C. Phatak, M. Beleggia und M. De Graef“ beschriebene Vektorfeldtomographie ist eine Technik zum dreidimensionalen Analysieren der Struktur eines elektromagnetischen Felds einer Probe unter Verwendung eines Bilds durch ein Durchstrahlungselektronenmikroskop. Die Literatur beschreibt, dass zum Rekonfigurieren von Vektorkomponenten (x, y, z) eines elektromagnetischen Felds ein Drehfolgenbild unter beliebigen Winkeln, d. h. von -180° bis + 180°, um die x-Achse eines Beobachtungsgebiets und ein Drehfolgenbild unter beliebigen Winkeln, d. h. von -180° bis + 180°, um die y-Achse notwendig sind.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-149507 oder WO2013/108711 , die für die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-149507 relevant ist, beschreibt einen Probenhalter für ein Elektronenstrahlinterferenzmikroskop und dergleichen, das das Drehfolgenbild um die x-Achse und das Drehfolgenbild um die y-Achse beobachten kann. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013 149507 oder WO2013/108711 beschreibt „bereitgestellt werden: eine Probengrundplatte, die in ihrem Spitzenendteil ein Montageteil aufweist, an dem eine Probe montiert ist; eine Drehspanneinrichtung, die ein Grundplattenhalteteil aufweist, das die Probengrundplatte hält; ein Probenhaltestab, der ein Halteteil aufweist, das die Drehspanneinrichtung hält; ein erstes Drehsteuerteil, das für den Probenhaltestab unter Verwendung der Verlaufsrichtung des Haltestabs als eine Achse eine erste Drehung von 180° bis +180° bereitstellt; und ein zweites Drehsteuerteil, das unter Verwendung der Richtung, die zu der Drehachse der ersten Drehung orthogonal ist, als eine Achse für die Drehspanneinrichtung eine zweite Drehung von ±45° oder größer bereitstellt, wobei die Probengrundplatte in einer Kegelform oder in einer Mehreckpyramidenform gebildet ist“ (siehe [0015]).
DE 11 2013 000 437 T5 bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine Rotationsserie von Bildern einer Betrachtungsfläche innerhalb eines Bereichs von -180° bis +180° um die x-Achse davon aufnehmen kann und die eine Rotationsserie von Bildern der Betrachtungsfläche innerhalb eines Bereichs von - 180° bis +180° um die y-Achse davon aufnehmen kann.
DE 11 2010 001 712 T5 bezieht sich auf einen Probenhalter zur effizienten Durchführung der Bearbeitung oder Beobachtung einer Probe mithilfe von Ladungsteilchen bei gleichzeitiger Kühlung. Insbesondere wird ein Probenhalter offengelegt, mit dem die Bearbeitung oder Beobachtung eines Materials, das durch den Einfluss von Wärme geschädigt werden kann, in einem Zustand durchgeführt werden kann, in dem das Material gekühlt wird, und mit dem weiter der Einfluss aufgrund des Probenbearbeitungsverfahrens mit Ladungsteilchen durch Kühlung verringert werden kann.
DE 691 28 104 T2 bezieht sich auf ein Elektronenmikroskop-Probenstellglied für ein Elektronenmikroskop und Verfahren zum Beobachten von mikroskopischen Bildern.
US 6410 925 B1 bezieht sich auf einen Kryotransferhalter für Seiteneintritts-Transmissionselektronenmikroskope. Die Konstruktion des Kryotransferhalters erlaubt es, eine Probe um ihre Achse zu drehen und zu kippen, während sie auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird. Der Halter ermöglicht, dass zwei Sätze von Neigungsdaten, vorzugsweise senkrecht zueinander, von einer einzigen gefrorenen Probe gesammelt werden.
US 2009/0127 474 A1 bezieht sich auf ein Ladungsteilchenstrahlmikroskop, bei dem eine Probenbewegung aufgrund einer Probenrotation in eine wiederholbare Bewegung und eine nicht wiederholbare Bewegung klassifiziert wird, wobei ein Bewegungsmodell für die wiederholbare Bewegung bestimmt wird, ein Bewegungsbereich wird bestimmt für die nicht wiederholbare Bewegung, die wiederholbare Bewegung wird auf der Basis des Bewegungsmodells durch eine offene Schleife korrigiert und die nicht wiederholbare Bewegung wird unter einer Bedingung korrigiert, die auf der Basis des Bewegungsbereichs eingestellt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn die Probe in der in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013 149507 oder WO2013/108711 beschriebenen Technik um eine zweite Drehachse gedreht wird, wird die Probe von einer ersten Drehachse getrennt.
Dementsprechend ist eine Gleitspanneinrichtung hinzugefügt und ist ein Mechanismus zum Zurückstellen der Probe auf die erste Drehachse vorgesehen (siehe [0028]). Die Probe kann unter Verwendung eines Drahts, eines Gleitstabs und eines linearen Aktuators in einer Probenkammer um die zweite Drehachse gedreht werden. Allerdings muss die Probe unter Verwendung der Gleitspanneinrichtung außerhalb der Probenkammer auf die erste Drehachse zurückgestellt werden (siehe [0037]). Um die Probe unter Verwendung der Gleitspanneinrichtung in der Probenkammer auf die erste Drehachse zurückzustellen, ist in dem Probenhalter ein zusätzlicher Raum zum Bereitstellen eines Umsetzmechanismus für die Gleitspanneinrichtung notwendig. Um den zusätzlichen Raum sicherzustellen, müssen die Teile verkleinert werden oder muss die Größe des Probenhalters erhöht werden. Allerdings ist es schwierig, den zusätzlichen Raum zu verwirklichen, da es schwierig ist, die Teile zu verarbeiten, und da die Spezifikation eines Durchstrahlungselektronenmikroskops, an dem der Halter montiert ist, geändert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Probenhalters, der eine Reihe von Operationen ausführen kann, in denen ein Drehfolgenbild unter beliebigen Winkeln, d. h. von -180° bis + 180°, um die x-Achse eines Beobachtungsgebiets und ein Drehfolgenbild unter beliebigen Winkeln, d. h. von -180° bis +180°, um die y-Achse erhalten werden, ohne eine Probe aus einer Probenkammer zu entnehmen.
Das Folgende ist eine repräsentative vereinfachte Zusammenfassung der vorliegenden Anmeldung.
Genauer schafft die vorliegende Erfindung einen Probenhalter, der enthält: eine erste Drehspanneinrichtung für ein Spitzenendteil, an dem eine für einen Strahl geladener Teilchen bestrahlte Probe befestigt ist; eine Leistungstrenneinrichtung, die eine Eingangsbewegung in zwei Bewegungen trennt; einen Haltestab, der die Leistungstrenneinrichtung hält; einen Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus, der von der Leistungstrenneinrichtung erzeugte Leistung überträgt und eine Linearbewegung für die erste Drehspanneinrichtung bereitstellt; einen Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus, der die von der ersten Leistungstrenneinrichtung erzeugte Leistung überträgt und eine Drehbewegung für die erste Drehspanneinrichtung bereitstellt; eine Leistungseinheit, die eine Bewegung für die Leistungstrenneinrichtung bereitstellt; und/oder eine erste Drehsteuereinheit, die unter Verwendung der Verlaufsrichtung des Haltestabs als Drehachse eine erste Drehung für die erste Drehspanneinrichtung bereitstellt.
In Übereinstimmung mit dem Probenhalter ist es möglich, eine Reihe von Operationen auszuführen, in denen ein Drehfolgenbild unter beliebigen Winkeln um die x-Achse eines Beobachtungsgebiets und ein Drehfolgenbild unter beliebigen Winkeln um die y-Achse erhalten werden, ohne eine Probe aus einer Probenkammer zu entnehmen.
Figurenliste

1 ist ein konzeptionelles Diagramm zur Erläuterung der Bewegung einer Probe;
2 sind Draufsichten, die jeweils einen Probenhalter in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform zeigen, in denen 2A Anordnungen jeweiliger Teile zeigt, wenn ein Drehfolgenbild der Probe um die x-Achse photographiert wird, und 2B Anordnungen jeweiliger Teile zeigt, wenn ein Drehfolgenbild der Probe um die y-Achse photographiert wird;
3 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform;
4 sind erläuternde Diagramme, die jeweils die Bewegung jedes Teils des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigen;
5 sind erläuternde Diagramme, die jeweils die Bewegung jedes Teils des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigen;
6 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform;
7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Leistungstrenneinrichtung in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform;
8 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform;
9 ist eine Seitenansicht eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform;
10 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform;
11 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform;
12 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform;
13 sind erläuternde Diagramme, die jeweils die Bewegung jedes Teils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer siebenten Ausführungsform zeigen;
14 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Probenhalters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform; und
15 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung einer Photographierprozedur in einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen unter Verwendung des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden unter Verwendung der Zeichnungen Ausführungsformen beschrieben. Allerdings tragen dieselben Strukturelemente in der folgenden Beschreibung dieselben Bezugszeichen und wird die Erläuterung gelegentlich nicht wiederholt. Es wird angemerkt, dass die Breite, die Dicke, die Form und dergleichen jedes Strukturelements in einigen Fällen in den Zeichnungen im Vergleich zu einer tatsächlichen Ausführungsart schematisch gezeigt sind, um die vorliegende Erfindung deutlicher zu beschreiben. Allerdings sind diese nur ein Beispiel und beschränken sie nicht die Interpretation der vorliegenden Erfindung.
Unter Verwendung von 1 wird ein Zustand einer Probe beschrieben, wenn ein Drehfolgenbild um die x-Achse eines Beobachtungsgebiets und ein Drehfolgenbild um die y-Achse des Beobachtungsgebiets erhalten werden. 1 ist ein konzeptionelles Diagramm, um eine Beziehung zwischen einer Probe, einer ersten Drehachse und einer zweiten Drehachse zu zeigen.
Um das Drehfolgenbild um die x-Achse des Beobachtungsgebiets zu erhalten, wird die Probe in den Zustand einer Probe 003-1 eingestellt. In diesem Zustand wird die Probe 003-1 von -180° bis +180° um eine erste Drehachse RA1 gedreht, um das Drehfolgenbild um die x-Achse des Beobachtungsgebiets zu erhalten. Es wird angemerkt, dass die Probe 003-1 dieselbe wie eine später zu beschreibende Probe 003-2 ist. Allerdings sind in 1 andere Bezugszeichen gegeben, um die Bewegung der Probe zu erläutern. Wenn eine für die Bewegung der Probe irrelevante Erläuterung vorgenommen wird, ist als das Bezugszeichen der Probe „003“ verwendet. Ferner ist in 2 und in den folgenden Zeichnungen „003“ als das Bezugszeichen der Probe verwendet.
Nachfolgend wird die Probe 003-1 um 90° in Uhrzeigerichtung um eine zweite Drehachse RA2 gedreht und wird die zweite Drehachse RA2 an die in Bezug auf die erste Drehachse RA1 liniensymmetrische Position (Y-Achsen-Richtung) geschoben. In dem Zustand der Probe 003-2 wird das Drehfolgenbild um die y-Achse des Beobachtungsgebiets erhalten. Es wird angemerkt, dass das Beobachtungsgebiet eine ausreichende Größe aufweist, um wenigstens sowohl die gesamte Probe 003-1 als auch die gesamte Probe 003-2 aufzunehmen. Wenn die Probe 003-1 gedreht wird, wird die Probe 003-1 aus dem Beobachtungsgebiet bewegt. Somit wird die Probe 003-1 geschoben, damit sie in dem Beobachtungsgebiet gelagert ist.
In diesem Fall ist die Probe 003 in einer Säulenform (Stabform) gebildet und ist eine an der Probe 003 befestigte Koordinate xyz in der Weise eingestellt, dass ein durch die Längsachse der Säule und durch die x-Achse gebildeter Winkel -45° beträgt, dass ein durch die Längsachse der Säule und durch die y-Achse gebildeter Winkel +45° beträgt und dass ein durch die Längsachse der Säule und durch die z-Achse gebildeter Winkel ein rechter Winkel ist (dasselbe gilt in den folgenden Ausführungsformen). Ein durch die Längsachse der Säule der Probe 003-1 und durch die erste Drehachse RA1 gebildeter Winkel ist auf +45° eingestellt und ein durch die Längsachse der Säule der Probe 003-2 und durch die erste Drehachse RA1 gebildeter Winkel ist auf -45° eingestellt (dasselbe gilt in den folgenden Ausführungsformen). Ferner ist ein an einem Gehäuse befestigtes Koordinatensystem XYZ in der Weise eingestellt, dass die Einfallsrichtung eines geladenen Teilchenstrahls die -Z-Richtung ist (dasselbe gilt in den folgenden Ausführungsformen). Die erste Drehachse RA1 ist parallel zu der X-Achse und die zweite Drehachse RA2 ist parallel zu der Z-Achse. Es wird angemerkt, dass die zweite Drehachse RA2 in eine in Bezug auf die erste Drehachse RA1 liniensymmetrische Position geschoben werden kann und dass die Probe 003-1 um 90° um die zweite Drehachse RA2 in Uhrzeigerrichtung gedreht werden kann. Ferner können die Drehung der Probe 003-1 um die zweite Drehachse RA2 und das Schieben der zweiten Drehachse RA2 an eine in Bezug auf die erste Drehachse RA1 liniensymmetrische Position (Y-Achsen-Richtung) parallel ausgeführt werden.
Genauer sind eine Drehbewegung um die zweite Drehachse RA2 und das Schieben entlang der zweiten Drehachse RA2, d. h. eine Linearbewegung, notwendig, um von dem Probenzustand des Drehfolgenbilds um die x-Achse des Beobachtungsgebiets zu dem Probenzustand des Drehfolgenbilds um die y-Achse des Beobachtungsgebiets überzugehen.
Um die oben beschriebene Operation zu verwirklichen, wird in einen Probenhalter in Übereinstimmung mit der Ausführungsform eine Bewegung eingeführt und werden unter Verwendung einer in den Probenhalter integrierten Leistungstrenneinrichtung zwei Bewegungen der Drehbewegung um die zweite Drehachse und der Linearbewegung entlang der zweiten Drehachse erzeugt. 14 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Probenhalters in Übereinstimmung mit der Ausführungsform. Ein Probenhalter 100 enthält eine Leistungseinheit PO, eine Leistungstrenneinrichtung PD, einen Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus PO und einen Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT. Die Leistungstrenneinrichtung PD trennt eine Bewegung der Leistungseinheit PO, die auf den Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus PO und auf den Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT verteilt werden soll. Der Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus PO stellt die Drehbewegung um die zweite Drehachse bereit. Der Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT stellt die Linearbewegung entlang der zweiten Drehachse bereit.
Erste Ausführungsform
Unter Verwendung von 2 bis 4 wird eine erste Ausführungsform eines Probenhalters beschrieben. 2 sind Draufsichten, die jeweils ein Spitzenendteil des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigen. 2A zeigt ein Beispiel eines Zustands des Probenhalters, wenn das Drehfolgenbild um die x-Achse des Beobachtungsgebiets erhalten wird, und 2B zeigt ein Beispiel eines Zustands des Probenhalters, wenn das Drehfolgenbild um die y-Achse des Beobachtungsgebiets erhalten wird. Zwischen 2A und 2B wird die Probe 003 um 90° gedreht. 3 zeigt ein Konfigurationsdiagramm des Spitzenendteils des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform. Ein Haltezylinder 001 und die Probe 003 sind in 3 nicht dargestellt.
Ein Probenhalter 100A in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform enthält einen Haltezylinder 001, einen Haltestab 002, der innerhalb des Haltezylinders 001 angeordnet ist, eine zweite Drehspanneinrichtung 009, die an einem Spitzenende des Haltestabs 002 angeordnet ist, eine erste Drehspanneinrichtung 006, die an einem Spitzenende der zweiten Drehspanneinrichtung 009 angeordnet ist, einen Nadelträgerhalter 005, der die Probe an dem Außenumfang der ersten Drehspanneinrichtung 006 montiert, und einen Nadelträger 004. Wenn ein Spitzenende des Probenhalters 100A in eine Probenkammer (ein Unterdruckgefäß) einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen wie etwa ein Durchstrahlungselektronenmikroskop eingeführt wird, wird der Haltezylinder 001 mit einem in die Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen eingebauten Probenhalter-Umsetzmechanismus in Kontakt gebracht. Es wird angemerkt, dass die Einführungsrichtung des Probenhalters 100A in der X-Richtung eingestellt ist. Der Haltezylinder 001 ist mit einem Öffnungsteil 110 versehen, durch den ein Strahl geladener Teilchen geht, und die Probe 003 ist bei dem Öffnungsteil 110 montiert. Der Probenhalter 100A stellt die Position und den Winkel der Probe relativ zu dem Strahl geladener Teilchen ein. Die erste Drehachse RA1 ist parallel zu der X-Richtung und die Bestrahlungsachse des Strahls geladener Teilchen ist parallel zu der Z-Richtung. Somit ist die erste Drehachse RA1 senkrecht zu der Einstrahlungsachse des Strahls geladener Teilchen. Es wird angemerkt, dass als die Größe der Probe 003 z. B. der Durchmesser 100 bis 300 nm beträgt und die Länge etwa 1 bis 5 µm beträgt. Solange ein Durchstrahlungsbild erhalten werden kann, kann der Durchmesser der Probe 003 klein sein. Die Breite (die Länge in der Y-Richtung) des Probenhalters 100A beträgt z. B. etwa 7 mm und die Breite (die Länge in der Y-Richtung) des Öffnungsteils 110 beträgt z. B. etwa 4 mm.
Der Haltestab 002 kann unabhängig von dem Haltezylinder 001 von -180° bis +180° um die erste Drehachse RA1 in dem Haltezylinder 001 gedreht werden. Als eine erste Drehsteuereinheit (nicht gezeigt), die die Drehung des Haltestabs 002 steuert, ist z. B. ein Schrittmotor verwendet, der den Haltestab 002 dreht. Vorzugsweise ist die erste Drehsteuereinheit außerhalb (unter Normaldruck) der Probenkammer angeordnet. Ferner kann die erste Drehspanneinrichtung 006 wenigstens um 90° um die zweite Drehachse RA2 orthogonal zu der ersten Drehachse RA1 in dem Haltezylinder 001 gedreht werden.
Die Probe 003 ist an einem Spitzenendteil des Nadelträgers 004 montiert. Der Nadelträger 004 ist in den Nadelträgerhalter 005 eingeführt und ist unter Verwendung einer Pinzette und dergleichen lösbar. Der Nadelträgerhalter 005 ist an der ersten Drehspanneinrichtung 006 befestigt. Die erste Drehspanneinrichtung 006 und ein erstes Zahnrad 007 sind aneinander befestigt. Wenn die erste Drehspanneinrichtung 006 mit der ersten Radwelle 008 als Drehachse gedreht wird, wird das erste Zahnrad 007 ähnlich gedreht.
Die Ausführungsform zeigt ein Beispiel, falls die Linearbewegung als Leistung zum Bewegen der Probe 003 in den Probenhalter eingegeben wird. Eine Schiebestange 019 wird in der Verlaufsrichtung (X-Richtung) linear bewegt. Ein Draht 018 ist mit einer ersten Rillenscheibe 015 verbunden. Ein Teil des Drahts 018 ist an der Schiebestange 019 befestigt und die Linearbewegung der Schiebestange 019 dreht die erste Rillenscheibe (den Rotor) 015. Die Schiebestange 019 wird z. B. unter Verwendung eines linearen Aktuators (nicht gezeigt) bewegt. Vorzugsweise ist der lineare Aktuator außerhalb der Probenkammer (unter Normaldruck) angeordnet. Der Draht 018 und die Schiebestange 019 entsprechen der Leistungseinheit PO.
Die erste Rillenscheibe 015 und ein drittes Zahnrad 012 sind in den Haltestab 002 eingebaut und können mit einer dritten Radwelle 013 als Drehachse gedreht werden. Der Haltestab 002 ist in mehrere Teile 002-1 und 002-2 geteilt, zwischen denen die erste Wellenscheibe 015, das dritte Zahnrad 012 und dergleichen von den beiden Seiten liegen. Die erste Rillenscheibe 015 ist mit einem ersten Stift 016, der an der Unterseite (ersten Oberfläche) der Drehoberfläche befestigt ist, und mit einem zweiten Stift 017, der an der Oberseite (zweiten Oberfläche) befestigt ist, versehen. Es wird angemerkt, dass +Z der Richtung nach oben entspricht und -Z der Richtung nach unten entspricht (dasselbe gilt für die folgende Beschreibung). Die erste Rillenscheibe 015, der erste Stift 016 und der zweite Stift 017 entsprechen der Leistungstrenneinrichtung PD. Die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 wird unter Verwendung des Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus RO, der mit dem ersten Stift 016 verbunden ist, und des Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT, der mit dem zweiten Stift 017 verbunden ist, in die Drehbewegung und die Linearbewegung der ersten Drehspanneinrichtung 006 getrennt.
Das dritte Zahnrad 012 enthält ein erstes Stiftlauf-Langloch 014, wobei in das erste Stiftlauf-Langloch 014 der erste Stift 016 eingeführt ist. Die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 dreht den ersten Stift 016. Wenn der erste Stift 016 mit einem Endteil des ersten Stiftlauf-Langlochs 014 in Kontakt gebracht wird, wird das dritte Zahnrad 012 zusammen mit der ersten Rillenscheibe 015 gedreht. Wenn der erste Stift 016 nicht mit dem Endteil des ersten Stiftlauf-Langlochs 014 in Kontakt gebracht wird, wird die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 nicht auf das dritte Zahnrad 012 übertragen.
Ein zweites Zahnrad 010 kann mit einer Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse gedreht werden. Die Drehung des dritten Zahnrads 012 wird auf das zweite Zahnrad 010 übertragen und wird auf das erste Zahnrad 007 weiter übertragen.
Da das erste Zahnrad 007 an der ersten Drehspanneinrichtung 006 befestigt ist, an der die Probe 003 angebracht ist, führt die Drehung des ersten Stifts 016 zur Drehung der ersten Drehspanneinrichtung 006. Eine Reihe von Mechanismen bis zur Drehung der ersten Drehspanneinrichtung 006 mit der durch den ersten Stift 016, der ein Teil der Leistungstrenneinrichtung PD ist, abgetrennten Leistung entspricht dem Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus RO. Ferner entspricht die Drehung der ersten Drehspanneinrichtung 006 der Drehbewegung um die in 1 gezeigte zweite Drehachse RA2. Genauer entspricht die Welle 008 des ersten Zahnrads der zweiten Drehachse RA2.
Die zweite Drehspanneinrichtung 009 ist in mehrere Teile 009-1 und 009-2 geteilt, zwischen denen die erste Drehspanneinrichtung 006 und dergleichen liegt. Der Teil 009-2 der zweiten Drehspanneinrichtung 009 ist mit einer V-förmigen Nut 021 versehen, so dass der zweite Stift 017 in die V-förmige Nut eingeführt werden kann. Wenn die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 den zweiten Stift 017 dreht und der zweite Stift 017 mit der V-förmigen Nut 021 in Kontakt gebracht wird, wird die zweite Drehspanneinrichtung 009 durch den zweiten Stift 017 geschoben und mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse gedreht. Wenn der zweite Stift 017 von der V-förmigen Nut 021 getrennt wird, hält die Drehung der zweiten Drehspanneinrichtung 009 an.
Die erste Drehspanneinrichtung 006 ist an einem Endteil der zweiten Drehspanneinrichtung 009, der der V-förmigen Nut 021 gegenüberliegt, eingebaut. Wenn die zweite Drehspanneinrichtung 009 durch den zweiten Stift 017 gedreht wird, wird die erste Drehspanneinrichtung 006 in der Y-Richtung geschoben. Eine Reihe von Mechanismen bis zum Schieben der ersten Drehspanneinrichtung 006 mit der durch den zweiten Stift 017, der Teil der Leistungstrenneinrichtung PD ist, abgetrennten Leistung entspricht dem Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT. Ferner entspricht das Schieben der ersten Drehspanneinrichtung 006 der Linearbewegung der zweiten Drehachse, die in 1 gezeigt ist.
Jede zeitliche Abstimmung der Drehung der ersten Drehspanneinrichtung 006 und des Schiebens der ersten Drehspanneinrichtung 006 kann auf der Grundlage der Anordnungen des ersten Stifts 016 und des zweiten Stifts 017 an der ersten Rillenscheibe 015 und der Länge des ersten Stiftlauf-Langlochs 014 bestimmt werden.
Unter Verwendung von 4 und 5 wird die Bewegung jedes Teils beschrieben. 4 und 5 sind Draufsichten, die jeweils ein Spitzenendteil des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform zeigen. Der Haltestab 002 und die erste Rillenscheibe 015 sind nicht dargestellt. Es ist angenommen, dass in dem wie in 4A gezeigten Anfangszustand die erste Drehspanneinrichtung 006 und die zweite Drehspanneinrichtung 009 in der X-Richtung gerichtet sind und dass sich der erste Stift 016 und der zweite Stift 017 auf der Mittellinie (auf der ersten Drehachse RA1) des Probenhalters 100A befinden. Wenn die erste Rillenscheibe 015 entgegen der Uhrzeigerichtung gedreht wird, wird die zweite Drehspanneinrichtung 009 durch den in die V-förmige Nut 021 der zweiten Drehspanneinrichtung 009 eingeführten zweiten Stift 017 mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse in Uhrzeigerichtung gedreht. Im Ergebnis wird die erste Drehspanneinrichtung 006 in der -Y-Richtung (4B) geschoben. Wenn der zweite Stift 017 von der V-förmigen Nut 021 getrennt wird, hält das Schieben der ersten Drehspanneinrichtung 006 an. Ferner erreicht der erste Stift 016 ein Endteil des ersten Stiftlauf-Langlochs 014 und wird das dritte Zahnrad 012 entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht (4C), wenn die erste Rillenscheibe 015 entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Die Drehung des dritten Zahnrads 012 wird auf das zweite Zahnrad 010 und auf das erste Zahnrad 007 übertragen und die erste Drehspanneinrichtung 006 wird mit der Welle 008 des ersten Zahnrads als Drehachse entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht. Wenn die Mittelachse (die Längsachse der säulenförmigen Probe 003) des Nadelträgers 004 relativ zu der X-Achse um +45° geneigt ist, wird die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 angehalten (4D). In dem Zustand aus 4D wird die Probe 003 durch die erste Drehsteuereinheit von -180° bis +180° um die erste Drehachse RA1 gedreht.
Nachfolgend wird die erste Rillenscheibe 015 in Uhrzeigerrichtung gedreht. Der zweite Stift 017, der ähnlich in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wird in die V-förmige Nut 021 der zweiten Drehspanneinrichtung 009 eingeführt (5A). Ferner wird die zweite Drehspanneinrichtung 009 durch den zweiten Stift 017 mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht, wenn die erste Rillenscheibe 015 gedreht wird. Im Ergebnis wird die erste Drehspanneinrichtung 006 in der +Y-Richtung geschoben (5B). Wenn der zweite Stift 017 von der V-förmigen Nut 021 getrennt wird, hält das Schieben der ersten Drehspanneinrichtung 006 an. Ferner erreicht der erste Stift 016 einen Endteil des ersten Stiftlauf-Langlochs 014 und wird das dritte Zahnrad 012 in Uhrzeigerrichtung gedreht, wenn die erste Rillenscheibe 015 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Die Drehung des dritten Zahnrads 012 wird auf das zweite Zahnrad 010 und auf das erste Zahnrad 007 übertragen und die erste Drehspanneinrichtung 006 wird mit der Welle 008 des ersten Zahnrads als Drehachse in Uhrzeigerrichtung gedreht. Wenn die Mittelachse des Nadelträgerhalters 004 um -45° relativ zu der X-Achse geneigt ist, wird die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 angehalten (5C). In dem Zustand aus 5C wird die Probe 003 durch die erste Drehsteuereinheit von -180° nach +180° um die erste Drehachse RA1 gedreht.
Schließlich wird unter Verwendung von 4, 5 und 15 eine Photographierprozedur beschrieben. 15 ist ein Ablaufplan zur Erläuterung einer Photographierprozedur in einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen unter Verwendung des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform. Die Photographierprozedur (das Beobachtungsverfahren) ist unter Verwendung von 4 Schritten konfiguriert. (a) Die erste Drehachse, die orthogonal zu der Achse des Strahls geladener Teilchen ist, wird parallel zu der x-Achse der Probe eingestellt (Schritt S01). (b) Unter Verwendung der ersten Drehwinkelsteuereinheit wird das Drehfolgenbild von -180° bis +180° um die x-Achse des Beobachtungsgebiets photographiert (Schritt S02). (c) Die erste Drehachse wird parallel zu der y-Achse der Probe eingestellt (Schritt S03). (d) Unter Verwendung der ersten Drehwinkelsteuereinheit wird das Drehfolgenbild von -180° bis +180° um die y-Achse des Beobachtungsgebiets photographiert (Schritt S04).
Zunächst wird die Prozedur (Schritt S01) aus (a) ausführlich beschrieben. Die Prozedur beginnt von einem Zustand, in dem die Probe 003 in dem Probenhalter 100A angebracht ist. Wie in 4A bis 4D gezeigt ist, wird ein durch die lange Achse (die lange Achse der säulenförmigen Probe 003) des Nadelträgers 004 und durch die erste Drehachse RA1 gebildeter Winkel unter Verwendung des Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT und des Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus RO auf etwa +45° eingestellt und wird die Probe 003 im Wesentlichen auf der ersten Drehachse RA1 bewegt. Anschließend wird der Probenhalter 100A in die Probenkammer eingeführt. Die Position der Probe 003 in der Probenkammer wird bestätigt. Zunächst wird die zweite Drehachse RA2 so parallel wie möglich zu der optischen Achse des Strahls geladener Teilchen eingestellt. Die an der so eingestellten Probe 003 befestigte xyz-Richtung stimmt mit der an der an dem Gehäuse befestigten XYZ-Richtung im Wesentlichen überein. Es soll angemerkt werden, dass die Bilder später verwendet werden können, wenn bestätigt wird, dass die y-Achse der Probe 003 so parallel wie möglich zu der ersten Drehachse RA1 eingestellt ist, falls die Durchstrahlungsbilder der Probe 003 in diesem Fall in mehreren Vergrößerungen photographiert werden. Es wird angemerkt, dass der Probenhalter 100A zu irgendeinem Zeitpunkt zwischen 4A bis 4D des Probenhalters 100A in die Probenkammer eingeführt werden kann, nachdem die Probe 003 in den Probenhalter 100A eingeführt worden ist.
Ferner wird die Prozedur (Schritt S02) aus (b) ausführlich beschrieben. Der Haltestab 002 wird unter Verwendung der ersten Drehwinkelsteuereinheit um die erste Drehachse RA1 gedreht und das Drehfolgenbild wird von -180° bis +180° um die x-Achse des Beobachtungsgebiets photographiert. Zum Beispiel wird der Haltestab 002 um jeweils 10° um die erste Drehachse RA1 gedreht und wird die Probe 003 jedes Mal photographiert, um 36 Drehfolgenbilder zu erhalten.
Nachfolgend wird die Prozedur (Schritt S03) aus (c) ausführlich beschrieben. Während der Probenhalter 100A in die Probenkammer eingeführt ist, wird ein durch die lange Achse (die lange Achse der säulenförmigen Probe 003) des Nadelträgers 004 und durch die erste Drehachse RA1 gebildeter Winkel unter Verwendung des Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus PT und des Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus RO auf etwa -45° eingestellt und wird die Probe 003, wie in 5A bis 5C gezeigt ist, im Wesentlichen auf der ersten Drehachse RA1 bewegt. Nachdem die Position der Probe 003 in der Probenkammer bestätigt worden ist, wird die zweite Drehachse RA2 ähnlich wie in Schritt S03 so parallel wie möglich zu der optischen Achse des Strahls geladener Teilchen eingestellt. Daraufhin wird die y-Achse der Probe 003 unter Verwendung des Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus RO so parallel wie möglich auf die erste Drehachse RA1 feinabgestimmt. Bei der Feinabstimmung wird der Drehwinkel eines in der aktuellen Einstellung photographierten Bilds in einem Bildprozess unter Verwendung des in Schritt S01 photographierten Bilds als ein Referenzbild gemessen und wird der Drehwinkel der ersten Drehspanneinrichtung 006 in Schritt S03 relativ zu der ersten Drehspanneinrichtung 006 in dem Zustand aus Schritt S01 auf 90° eingestellt.
Die Prozedur (Schritt S04) aus (d) wird ausführlich beschrieben. Der Haltestab 002 wird unter Verwendung der ersten Drehwinkelsteuereinheit um die erste Drehachse RA1 gedreht und es wird das Drehfolgenbild von -180° bis +180° um die y-Achse des Beobachtungsgebiets photographiert. Ähnlich wie in Schritt S02 wird der Haltestab 002 z. B. um jeweils 10° um die erste Drehachse RA1 gedreht und die Probe 003 jedes Mal photographiert, um 36 Drehfolgenbilder zu erhalten.
Es wird angemerkt, dass die Photographierprozedur in der Reihenfolge Schritt S03, Schritt S04, Schritt S01 und Schritt S02 ausgeführt werden kann.
Unter Verwendung der in „Ultramicroscopy, Bd. 108, (2008) 503-513, C. Phatak, M. Beleggia und M. De Graef“ beschriebenen Technik wird aus den erhaltenen Drehfolgenbildern um die x-Achse und die y-Achse des Beobachtungsgebiets eine dreidimensionale Magnetfeldstruktur rekonfiguriert.
In Übereinstimmung mit der Ausführungsform ist der Mechanismus zum linearen Bewegen der ersten Drehspanneinrichtung in dem Probenhalter vorgesehen und ist es somit nicht notwendig, den Träger zu ändern, an dem der Probenhalter angebracht ist. Es ist nicht notwendig, wie in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-149507 oder in WO2013/108711 einen zusätzlichen Raum in dem Probenhalter sicherzustellen. Ferner können in Übereinstimmung mit der Ausführungsform eine Reihe von Beobachtungen ausgeführt werden, ohne die Probe der Atmosphäre auszusetzen, wenn das Drehfolgenbild um die x-Achse und das Drehfolgenbild um die y-Achse erhalten werden. Falls die Probe während der Beobachtung entnommen wird, wird die Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen angehalten, um die Probe zu entnehmen. Daraufhin muss die Vorrichtung erneut betrieben werden, nachdem die Probe wieder eingeführt worden ist. Allerdings ist es in der Ausführungsform nicht notwendig, die Probe während der Beobachtung zu entnehmen. Im Ergebnis ist es möglich, die für eine Beobachtung in einer Analyse der Struktur des elektromagnetischen Felds erforderliche Zeitdauer erheblich zu verkürzen. Ferner ist es möglich, eine Probe zu beobachten, deren Materialeigenschaften dadurch, dass sie während der Beobachtung der Atmosphäre ausgesetzt wird, wegen Oxidation geändert werden. Selbst wenn die Probe während ihres Abkühlens oder Erwärmens beobachtet wird, ist es ferner nicht notwendig, die Probe an die Atmosphäre zu entnehmen, nachdem die Temperatur zu der Raumtemperatur zurückgekehrt ist. Somit kann die Beobachtungszeit erheblich verkürzt werden und ist es nicht notwendig, Änderungen der Materialeigenschaften wegen Änderungen der Temperatur zu betrachten. Im Ergebnis kann das Beobachtungsziel der Probe erweitert werden.
Ferner kann die Probe unter Verwendung des Probenhalters in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform von -180° bis +180° um die erste Drehachse RA1 gedreht werden und kann sie von etwa -90° bis +90° um die zweite Drehachse in der zu der ersten Drehachse orthogonalen Richtung gedreht werden. Genauer kann die Probe aus irgendeiner Richtung in einer Halbkugel beobachtet werden. Falls der Probenhalter in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform nicht nur auf ein Durchstrahlungselektronenmikroskop, sondern auch auf ein Rasterelektronenmikroskop angewendet wird, kann die genaue Festkörperform der Probe erhalten werden.
Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform sind zwei Stifte und die Rillenscheibe als die Leistungstrenneinrichtung verwendet und können die Teile verhältnismäßig leicht verarbeitet werden. Eine zweite Ausführungsform eines Probenhalters zeigt ein Beispiel, das zwei unterbrochene Zahnräder und eine Rillenscheibe als die Leistungstrenneinrichtung verwendet.
Die zweite Ausführungsform wird unter Verwendung von 6 und 7 beschrieben. 6 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform. 7 ist eine vergrößerte Ansicht zweier unterbrochener Zahnräder und der ersten Rillenscheibe 015, die der Leistungstrenneinrichtung des Probenhalters in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform entsprechen. An der Unterseite (ersten Oberfläche) der Drehoberfläche der ersten Rillenscheibe 015 eines Probenhalters 100B in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform ist ein erstes unterbrochenes Zahnrad 022 befestigt und an der Oberseite (zweiten Oberfläche) davon ist ein zweites unterbrochenes Zahnrad 023 befestigt. Die erste Rillenscheibe 015, das erste unterbrochene Zahnrad 022 und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 entsprechen der Leistungstrenneinrichtung. Das erste unterbrochene Zahnrad 022 und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 sind an der ersten Rillenscheibe 015 befestigt und können mit einer Welle 025 der ersten Rillenscheibe als Drehachse gedreht werden. Die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 dreht das erste unterbrochene Zahnrad 022. Die Zähne des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 kämmen mit dem zweiten Zahnrad 010. Wenn das erste unterbrochene Zahnrad 022 gedreht wird und die Zähne des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 mit dem zweiten Zahnrad 010 kämmen, wird die Drehung des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 auf das zweite Zahnrad 010 übertragen. In dem zahnlosen Gebiet des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 wird die Drehung des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 nicht auf das zweite Zahnrad 010 übertragen. Die Drehung des zweiten Zahnrads 010 wird auf das erste Zahnrad 007 übertragen, um die erste Drehspanneinrichtung 006 zu drehen.
Die zweite Drehspanneinrichtung 009 enthält Teile 009-1 und 009-3 und ein viertes Zahnrad 024. Das vierte Zahnrad 024 ist an einem Teil 009-3 der zweiten Drehspanneinrichtung 009 befestigt und kann mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse gedreht werden. Die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 dreht das zweite unterbrochene Zahnrad 023. Die Zähne des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 kämmen mit dem vierten Zahnrad 024. Wenn das zweite unterbrochene Zahnrad 023 gedreht wird und die Zähne des ersten unterbrochenen Zahnrads 023 mit dem vierten Zahnrad 024 kämmen, wird die Drehung des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 auf das vierte Zahnrad 024 übertragen. In dem zahnlosen Gebiet des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 wird die Drehung des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 nicht auf das vierte Zahnrad 024 übertragen. Wenn die zweite Drehspanneinrichtung 009 durch das zweite unterbrochene Zahnrad 023 gedreht wird, wird die erste Drehspanneinrichtung 006 in der Y-Richtung geschoben.
Jede zeitliche Abstimmung der Drehung der ersten Drehspanneinrichtung 006 und des Schiebens der ersten Drehspanneinrichtung 006 kann auf der Grundlage der Längen der zahnlosen Gebiete des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 und des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 und deren Anordnungen an der ersten Rillenscheibe 015 bestimmt werden.
Die genaue Bewegung der ersten Drehspanneinrichtung 006 ist dieselbe wie in der ersten Ausführungsform, so dass die Erläuterung der Photographierprozedur (Beobachtungsprozedur) und dergleichen weggelassen wird.
Dritte Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform ist ein Beispiel der Linearbewegung der Schiebestange als Leistungseingabe in die Leistungstrenneinrichtung gezeigt. Eine dritte Ausführungsform eines Probenhalters zeigt ein Beispiel, in dem die Drehbewegung in die Leistungstrenneinrichtung eingegeben wird. Da kein Draht verwendet ist, gibt es keine Möglichkeit einer Drahttrennung. Außerdem werden der Draht und die Rillenscheibe nicht geschoben, so dass die Reproduzierbarkeit der Operation verbessert ist.
Die dritte Ausführungsform wird unter Verwendung von 8 und 9 beschrieben. 8 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform. 9 ist eine Seitenansicht des Spitzenendteils des Probenhalters in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform. Die Leistungstrenneinrichtung eines Probenhalters 100C in Übereinstimmung mit der dritten Ausführungsform ist unter Verwendung eines ersten Kegelrads (Rotors) 026, des ersten Stifts 016 und des zweiten Stifts 017 konfiguriert. Die Leistungseingabe in die Leistungstrenneinrichtung ist die Drehbewegung einer Welle 028 des zweiten Kegelrads. An einem Spitzenende der Welle 028 des zweiten Kegelrads ist ein zweites Kegelrad 027 befestigt und die Drehung der Welle 028 des zweiten Kegelrads dreht das erste Kegelrad 026.
Der erste Stift 016 ist an der Unterseite der Drehfläche des ersten Kegelrads 026 befestigt und der zweite Stift 017 ist an deren Oberseite befestigt. Die Rollen des ersten Stifts 016 und des zweiten Stifts 017 und die Bewegung jedes Teils sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, so dass die Erläuterung der Photographierprozedur und dergleichen weggelassen werden.
Vierte Ausführungsform
In der dritten Ausführungsform ist ein Beispiel der Drehbewegung der Kegelradwelle als Leistungseingabe in die Leistungstrenneinrichtung gezeigt. Eine vierte Ausführungsform eines Probenhalters zeigt ein anderes Beispiel, in dem die Drehbewegung in die Leistungstrenneinrichtung eingegeben wird.
Die vierte Ausführungsform wird unter Verwendung von 10 beschrieben. 10 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform. Die Leistungstrenneinrichtung eines Probenhalters 100D in Übereinstimmung mit der vierten Ausführungsform ist unter Verwendung eines Zahnrads 029 mit Stiften, des ersten Stifts 016 und des zweiten Stifts 017 konfiguriert. Die Leistungseingabe in die Leistungstrenneinrichtung ist die Drehbewegung einer Schneckenradwelle 031. An einem Spitzenende der Schneckenradwelle 031 ist ein Schneckenrad 030 befestigt und die Drehung der Schneckenradwelle 031 dreht das Zahnrad 029 mit Stiften.
Der erste Stift 016 ist an der Unterseite der Drehfläche des Zahnrads 029 mit Stiften befestigt und der zweite Stift 017 ist an seiner Oberseite befestigt. Die Rollen des ersten Stifts 016 und des zweiten Stifts 017 und die Bewegung jedes Teils sind dieselben wie in der ersten Ausführungsform, so dass die Erläuterung der Photographierprozedur und dergleichen weggelassen werden.
Fünfte Ausführungsform
Eine fünfte Ausführungsform eines Probenhalters zeigt ein Beispiel, in dem die zweite Ausführungsform der Leistungstrenneinrichtung, die das unterbrochene Zahnrad verwendet, mit der dritten Ausführungsform, in der die Drehbewegung der Kegelradwelle in die Leistungstrenneinrichtung eingegeben wird, kombiniert ist.
Die fünfte Ausführungsform wird unter Verwendung von 11 beschrieben. 11 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform. Die Leistungstrenneinrichtung eines Probenhalters 100E in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform ist unter Verwendung des ersten Kegelrads 026, des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 und des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 konfiguriert. Das erste unterbrochene Zahnrad 022 ist hinter dem ersten Kegelrad 026 verborgen und somit nicht dargestellt.
Die Leistungseingabe in die Leistungstrenneinrichtung ist die Drehbewegung der Welle 028 des zweiten Kegelrads. Das zweite Kegelrad 027 ist an einem Spitzenende der Welle 028 des zweiten Kegelrads befestigt und die Drehung der Welle 028 des zweiten Kegelrads dreht das erste Kegelrad 026.
Das erste unterbrochene Zahnrad 022 ist an der Unterseite der Drehfläche des ersten Kegelrads 026 befestigt und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 ist an seiner Oberseite befestigt. Das erste unterbrochene Zahnrad 022 und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 sind an dem ersten Kegelrad 026 befestigt und können mit der Welle 025 der ersten Rillenscheibe als Drehachse gedreht werden. Die Rollen des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 und des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 und die Bewegung jedes Teils sind dieselben wie in der zweiten Ausführungsform, so dass die Erläuterung der Photographierprozedur und dergleichen weggelassen werden.
Sechste Ausführungsform
Eine sechste Ausführungsform eines Probenhalters zeigt ein Beispiel, in dem die zweite Ausführungsform der Leistungstrenneinrichtung, die das unterbrochene Zahnrad verwendet, mit der vierten Ausführungsform, in der die Drehbewegung der Schnecke in die Leistungstrenneinrichtung eingegeben wird, kombiniert ist.
Die sechste Ausführungsform wird unter Verwendung von 12 beschrieben. 12 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Spitzenendteils eines Probenhalters. Die Leistungstrenneinrichtung eines Probenhalters 100F in Übereinstimmung mit der sechsten Ausführungsform ist unter Verwendung eines fünften Zahnrads (Rotors) 032, des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 und des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 konfiguriert. Das erste unterbrochene Zahnrad 022 ist hinter dem fünften Zahnrad 032 verborgen und somit nicht dargestellt.
Die Leistungseingabe in die Leistungstrenneinrichtung ist die Drehbewegung der Schneckenradwelle 031. Das Schneckenrad 030 ist an einem Spitzenende der Schneckenradwelle 031 befestigt und die Drehung der Schneckenradwelle 031 dreht das fünfte Zahnrad 032.
Das erste unterbrochene Zahnrad 022 ist an der Unterseite der Drehfläche des fünften Zahnrads 032 befestigt und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 ist an seiner Oberseite befestigt. Das erste unterbrochene Zahnrad 022 und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 sind an dem fünften Zahnrad 032 befestigt und können mit der Welle 025 der ersten Rillenscheibe als Drehachse gedreht werden. Die Rollen des ersten unterbrochenen Zahnrads 022 und des zweiten unterbrochenen Zahnrads 023 und die Bewegung jedes Teils sind dieselben wie in der zweiten Ausführungsform, so dass die Erläuterung der Photographierprozedur und dergleichen weggelassen werden.
Siebente Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform sind für die Leistungstrenneinrichtung zwei unterbrochene Zahnräder verwendet. Eine siebente Ausführungsform eines Probenhalters zeigt ein Beispiel ohne zahnloses Gebiet des unterbrochenen Zahnrads.
Die siebente Ausführungsform wird unter Verwendung von 13 beschrieben. 13 sind Draufsichten, die jeweils ein Spitzenendteil eines Probenhalters 100G in Übereinstimmung mit der siebenten Ausführungsform zeigen, um die Bewegung jedes Teils zu zeigen. In der Ausführungsform weisen das erste unterbrochene Zahnrad 022 und das zweite unterbrochene Zahnrad 023 keine zahnlosen Gebiete auf, sind zweckmäßig aber als unterbrochene Zahnräder bezeichnet.
Wenn die erste Rillenscheibe 015 entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wird das zweite unterbrochene Zahnrad 023 ebenfalls entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht. Im Ergebnis wird das vierte Zahnrad 024, das mit dem zweiten unterbrochenen Zahnrad 023 kämmt, mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse in Uhrzeigerrichtung gedreht. Da das Teil 009-3 an dem vierten Zahnrad 024 befestigt ist, wird die zweite Drehspanneinrichtung 009 mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse in Uhrzeigerrichtung gedreht.
Andererseits wird das erste unterbrochene Zahnrad 022 ebenfalls entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht, wenn die erste Rillenscheibe 015 entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Im Ergebnis wird das zweite Zahnrad 010, das mit dem ersten unterbrochenen Zahnrad 022 kämmt, mit der Welle 011 des zweiten Zahnrads als Drehachse in Uhrzeigerrichtung gedreht. Ferner wird das erste Zahnrad 007, das mit dem zweiten Zahnrad 010 kämmt, mit der Welle 008 des ersten Zahnrads als Drehachse entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht. Die erste Drehspanneinrichtung 006, an der die Probe 003 angebracht ist, ist an dem ersten Zahnrad 007 befestigt und wird somit mit der Welle 008 des ersten Zahnrads als Drehachse entgegen der Uhrzeigerrichtung gedreht (13B).
Wenn die erste Rillenscheibe 015 entgegen der Uhrzeigerrichtung weitergedreht wird und die Probe 003 relativ zu dem Zustand aus 13A um 45° geneigt wird, wird die Drehung der ersten Rillenscheibe 015 angehalten (13C). In diesem Zustand wird die Probe 003 von -180° bis +180° um die erste Drehachse RA1 gedreht und wird das Drehfolgenbild um die x-Achse des Beobachtungsgebiets erhalten.
Nachfolgend wird die erste Rillenscheibe 015 in Uhrzeigerrichtung weitergedreht, um einen in Bezug auf die erste Drehachse RA1 aus 13C liniensymmetrischen Zustand zu bilden. In diesem Zustand wird die Probe 003 von -180° bis +180° um die erste Drehachse RA1 gedreht und wird das Drehfolgenbild um die y-Achse des Beobachtungsgebiets erhalten.
Falls die zahnlosen Gebiete der unterbrochenen Zahnräder weggelassen sind, werden die erste Drehspanneinrichtung 006 und die zweite Drehspanneinrichtung 009 zusammen mit der Drehung der ersten Rillenscheibe 015 gleichzeitig gedreht. Es ist angenommen, dass ein Drehwinkel der ersten Drehspanneinrichtung 006 relativ zu der Mittelachse der zweiten Drehspanneinrichtung 009 α ist und dass ein Drehwinkel der zweiten Drehspanneinrichtung 009 relativ zu der ersten Drehachse RA1 β ist. Ferner ist angenommen, dass eine Entfernung von der Welle 008 des ersten Zahnrads zu dem Spitzenende der Probe 003 a ist und dass eine Entfernung von der Welle 011 des zweiten Zahnrads zu der Welle 008 des ersten Zahnrads b ist.
Zusammen mit der Neigung der Probe 003 wird das Spitzenende der Probe 003 von der ersten Drehachse RA1 getrennt. Der Betrag der Abweichung in der Y-Achsen-Richtung ist wie folgt dargestellt. $d = b \cdot sin β - a \cdot sin (α - β)$
Damit das Spitzenende der Probe 003 in dem Zustand (α - β = 45°) aus 13C auf der ersten Drehachse RA1 vorhanden ist, ist d = 0 erfüllt, so dass Gleichung 1 wie folgt geändert ist. $β= arcsin (a \cdot sin 45 ° /b)$
Unter der Annahme, dass das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder so eingestellt ist, dass der Drehwinkel α das n-fache des Drehwinkels β ist, ist α = nß erfüllt. Somit ist in dem Zustand aus 13C die folgende Gleichung erfüllt. $α - β = n β−β = 45 °$
Falls Gleichung 2 Gleichung 3 zugewiesen wird, ist somit die folgende Gleichung erfüllt. $n = 45 ° / β+1=4 5 ° /arcsin (a \cdot sin 45 ° /b) + 1$
Falls das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder z. B. in dem Fall von a = 2 mm und b = 3 mm so eingestellt ist, dass der Drehwinkel α das 2,6-fache des Drehwinkels β wird, kann das Spitzenende der Probe 003 auf der ersten Drehachse angeordnet werden, wenn die Probe 003 um 45° geneigt ist. Es wird angemerkt, dass es nicht notwendig ist, das Spitzenende der Probe 003 auf der ersten Drehachse anzuordnen. Es ist nur notwendig, die Probe 003 in dem Beobachtungsgebiet anzuordnen.
Die durch die Erfinder gemachte Erfindung ist oben auf der Grundlage der Ausführungsformen konkret beschrieben worden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung offensichtlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann sie unterschiedlich geändert werden.
Zum Beispiel kann der Probenhalter in Übereinstimmung mit jeder der ersten Ausführungsform bis siebenten Ausführungsform umgekehrt konfiguriert sein. Genauer kann der Probenhalter umgekehrt in die Probenkammer eingeführt werden oder können einige Teile des Probenhalters umgekehrt konfiguriert sein.
Merkmale, Komponenten und spezifische Einzelheiten der Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die für die jeweilige Anwendung optimiert sind. Sofern diese Änderungen für den Fachmann auf dem Gebiet hervorgehen, sollen sie durch die obige Beschreibung implizit offenbart sein, ohne jede mögliche Kombination explizit zu spezifizieren.

Claims

Probenhalter, der umfasst: eine erste Drehspanneinrichtung (006) für ein Spitzenendteil, an dem eine für einen Strahl geladener Teilchen bestrahlte Probe befestigt ist; eine Leistungstrenneinrichtung (PD), die eine Eingangsbewegung in zwei Bewegungen trennt; einen Haltestab (002), der die Leistungstrenneinrichtung (PD) hält; einen Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus (PT), der von der Leistungstrenneinrichtung (PD) erzeugte Leistung überträgt und eine Linearbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt; einen Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus (RO), der die von der ersten Leistungstrenneinrichtung (PD) erzeugte Leistung überträgt und eine Drehbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt; eine Leistungseinheit (PO), die eine Bewegung für die Leistungstrenneinrichtung (PD) bereitstellt; und eine erste Drehsteuereinheit, die unter Verwendung der Verlaufsrichtung des Haltestabs (002) als Drehachse eine erste Drehung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt.
Probenhalter nach Anspruch 1, wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) enthält: einen Rotor; einen ersten Stift (016), der an einer ersten Oberfläche einer Drehfläche des Rotors befestigt ist; und einen zweiten Stift (017), der an einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, befestigt ist, und wobei die Eingangsbewegung in die Drehbewegung des Rotors umgewandelt wird.
Probenhalter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus (RO) enthält: ein drittes Zahnrad (012), das ein erstes Stiftlauf-Langloch (014) aufweist, in das der erste Stift (016) eingeführt ist; und ein zweites Zahnrad (010), das die Drehung des dritten Zahnrads (012) auf die erste Drehspanneinrichtung (006) überträgt, und wobei die erste Drehspanneinrichtung (006) durch den ersten Stift (016) drehend bewegt wird.
Probenhalter nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus (PT) enthält: eine V-förmige Nut (021), die den zweiten Stift (017) annimmt, an einem Ende; und eine zweite Drehspanneinrichtung (009), die die erste Drehspanneinrichtung (006) hält, an dem gegenüberliegenden Ende, und wobei die zweite Drehspanneinrichtung (009) durch den zweiten Stift (017) in der Weise gedreht wird, dass die erste Drehspanneinrichtung (006) linear bewegt wird.
Probenhalter nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) die Position des ersten Stifts (016), die Position des zweiten Stifts (017) und die Länge des ersten Stiftlauf-Langlochs (014) einstellt, um eine Bewegungsphase zwischen der Linearbewegung und der Drehbewegung der ersten Drehspanneinrichtung (006) zu steuern.
Probenhalter nach Anspruch 1, wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) enthält: einen Rotor; ein erstes unterbrochenes Zahnrad (022), das an einer ersten Oberfläche einer Drehfläche des Rotors befestigt ist; und ein zweites unterbrochenes Zahnrad (023), das an einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, befestigt ist, wobei die Eingangsbewegung in die Drehbewegung des Rotors umgewandelt wird.
Probenhalter nach Anspruch 6, wobei der Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus ein zweites Zahnrad (010) enthält, das die Drehung des ersten unterbrochenen Zahnrads (022) auf die erste Drehspanneinrichtung (006) überträgt, und wobei das erste unterbrochene Zahnrad (022) so gedreht wird, dass die erste Drehspanneinrichtung (006) drehend bewegt wird.
Probenhalter nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus (RO) eine zweite Drehspanneinrichtung (009) enthält, die ein viertes Zahnrad (024) hält, und wobei die zweite Drehspanneinrichtung (009) durch das zweite unterbrochene Zahnrad (023) so gedreht wird, dass die erste Drehspanneinrichtung (006) linear bewegt wird.
Probenhalter nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) die Längen und die Positionen der zahnlosen Gebiete des ersten unterbrochenen Zahnrads (022) und des zweiten unterbrochenen Zahnrads (023) einstellt, um eine Bewegungsphase zwischen der Linearbewegung und der Drehbewegung der ersten Drehspanneinrichtung (006) zu steuern.
Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Einstrahleinheit, die einen Strahl geladener Teilchen auf eine Probe einstrahlt; und einen Probenhalter (100), der die Position und den Winkel der Probe relativ zu dem Strahl geladener Teilchen einstellt, wobei der Probenhalter (100) enthält: eine erste Drehspanneinrichtung (006) für ein Spitzenendteil, an dem die Probe befestigt ist; eine Leistungstrenneinrichtung (PD), die eine Eingangsbewegung in zwei Bewegungen trennt; einen Haltestab (002), der die Leistungstrenneinrichtung (PD) hält; einen Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus (PT), der von der Leistungstrenneinrichtung (PD) erzeugte Leistung überträgt und eine Linearbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt; einen Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus (RO), der die von der ersten Leistungstrenneinrichtung (PD) erzeugte Leistung überträgt und eine Drehbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt; eine Leistungseinheit (PO), die eine Bewegung für die Leistungstrenneinrichtung (PD) bereitstellt; und eine erste Drehsteuereinheit, die unter Verwendung der Verlaufsrichtung des Haltestabs als Drehachse eine erste Drehung für die erste Drehspanneinrichtung (006) bereitstellt.
Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 10, wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) enthält: einen Rotor; einen ersten Stift (016) oder ein erstes unterbrochenes Zahnrad (022), der bzw. das an einer ersten Oberfläche einer Drehfläche des Rotors befestigt ist; und einen zweiten Stift (017) oder ein zweites unterbrochenes Zahnrad (023), der bzw. das an einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, befestigt ist, wobei die Eingangsbewegung in die Drehbewegung des Rotors umgewandelt wird.
Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus enthält: ein drittes Zahnrad (012), das ein erstes Stiftlauf-Langloch (014) aufweist, in das der erste Stift (016) eingeführt ist; und ein zweites Zahnrad (010), das die Drehung des dritten Zahnrads (012) auf die erste Drehspanneinrichtung (006) überträgt, und wobei die erste Drehspanneinrichtung (006) durch den ersten Stift (016) drehend bewegt wird, oder wobei der Drehbewegungs-Übertragungsmechanismus (RO) das zweite Zahnrad (010) enthält, das die Drehung des ersten unterbrochenen Zahnrads (022) auf die erste Drehspanneinrichtung (006) überträgt, und wobei das erste unterbrochene Zahnrad (022) so gedreht wird, dass die erste Drehspanneinrichtung (006) drehend bewegt wird.
Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus enthält: eine V-förmige Nut (021), die den zweiten Stift (017) annimmt, an einem Ende; und eine zweite Drehspanneinrichtung (007), die die erste Drehspanneinrichtung (006) hält, an dem gegenüberliegenden Ende, und wobei die zweite Drehspanneinrichtung (007) durch den zweiten Stift (017) in der Weise gedreht wird, dass die erste Drehspanneinrichtung (006) linear bewegt wird, oder wobei der Linearbewegungs-Übertragungsmechanismus (PT) die zweite Drehspanneinrichtung (009) enthält, die ein viertes Zahnrad (024) hält, und wobei die zweite Drehspanneinrichtung (009) durch das zweite unterbrochene Zahnrad (023) so gedreht wird, dass die erste Drehspanneinrichtung (006) linear bewegt wird.
Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 12, wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) die Position des ersten Stifts (016), die Position des zweiten Stifts (017) und die Länge des ersten Stiftlauf-Langlochs (014) einstellt, um eine Bewegungsphase zwischen der Linearbewegung und der Drehbewegung der ersten Drehspanneinrichtung (006) zu steuern, oder wobei die Leistungstrenneinrichtung (PD) die Längen und die Positionen der zahnlosen Gebiete des ersten unterbrochenen Zahnrads (022) und des zweiten unterbrochenen Zahnrads (023) einstellt, um eine Bewegungsphase zwischen der Linearbewegung und der Drehbewegung der ersten Drehspanneinrichtung (006) zu steuern.
Beobachtungsverfahren in einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die eine Einstrahlungseinheit, die einen Strahl geladener Teilchen auf eine Probe einstrahlt, und einen Probenhalter (100), der die Position und den Winkel der Probe relativ zu dem Strahl geladener Teilchen einstellt, aufweist, wobei das Verfahren umfasst: einen Schritt (a) zum Einstellen der Richtung orthogonal zu der Einstrahlungsachse des Strahls geladener Teilchen parallel zu einer ersten Drehachse und der x-Achse der Probe und zum Anordnen der Probe in einem Beobachtungsgebiet; einen Schritt (b) zum Bereitstellen einer ersten Drehung um die erste Drehachse für die Probe und zum Erhalten eines Drehfolgenbilds von -180° bis +180° um die x-Achse des Beobachtungsgebiets; einen Schritt (c) zum parallelen Einstellen der ersten Drehachse und der y-Achse der Probe und zum Anordnen der Probe in dem Beobachtungsgebiet; und einen Schritt (d) zum Bereitstellen der ersten Drehung um die erste Drehachse für die Probe und zum Erhalten eines Drehfolgenbilds von -180° bis +180° um die y-Achse des Beobachtungsgebiets, wobei der Schritt (a) enthält: einen Schritt (a1) des Trennens einer Eingangsleistung und des Bereitstellens einer Drehbewegung für eine erste Drehspanneinrichtung (006), um eine zweite Bewegung für die Probe bereitzustellen; und einen Schritt (a2) des Trennens der Eingangsleistung und des Bereitstellens einer Linearbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006), um die Probe in einer ersten Richtung zu bewegen, und der Schritt (c) enthält: einen Schritt (c1) des Trennens einer Eingangsleistung und des Bereitstellens einer Drehbewegung für die erste Drehspanneinrichtung (006), um eine dritte Drehung für die Probe bereitzustellen; und einen Schritt (c2) des Trennens der Eingangsleistung und des Bereitstellens einer Linearbewegung für die erste Drehspanneinrichtung, um die Probe in einer zweiten Richtung zu bewegen.