DE112015002590T5

DE112015002590T5 - Elektronenmikroskop und Verfahren zur Probenbetrachtung

Info

Publication number: DE112015002590T5
Application number: DE112015002590.1T
Authority: DE
Inventors: Toshie Yaguchi; Hiroyuki Kobayashi; Takafumi Yotsuji
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: CN106663584A; WO2016006375A1; JPWO2016006375A1; US20170133195A1; DE112015002590B4; JP6255494B2; CN106663584B; US9754762B2

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt, die es auch Nichtfachleuten ermöglichen, eine Kristallorientierung bei Erzielung eines angemessenen Durchsatzes und einer hohen Präzision anzupassen, um eine Probe zu betrachten, und zwar unabhängig vom Typ der Probe oder der Kristallorientierung. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren Folgendes: Einstellen eines passenden kreisförmigen Musters (26), das in überlagerter Weise so dargestellt wird, dass sein Hauptpunkt (23) sich auf seinem Umfang befindet, und zwar auf Grundlage der Beugungspunkt-Helligkeitsverteilung in einem Elektronen-Beugungsmuster (22b), das an einer Anzeigeeinrichtung (13) angezeigt wird; Einstellen eines Vektors (28), der so angezeigt wird, dass sich sein Ausgangspunkt am Mittelpunkt (27) des angezeigten kreisförmigen Musters (26) befindet und sich sein Endpunkt an der Position des Hauptpunkts (23), der auf dem Umfang des kreisförmigen Musters (26) positioniert ist, befindet; und Anpassen der Kristallorientierung auf der Grundlage der Orientierung und der Größe des angezeigten Vektors (28). Dadurch wird es auch einem Nichtfachmann möglich, eine Kristallorientierung bei Erzielung eines angemessenen Durchsatzes und einer hohen Präzision anzupassen, um eine Probe zu betrachten, und zwar unabhängig vom Typ der Probe oder der Kristallorientierung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronenmikroskop und insbesondere ein Transmissionselektronenmikroskop, mit dem es möglich ist, die Erzeugung, Betrachtung und Aufzeichnung eines Raster- und Transmissionselektronenbilds und eines Elektronenstrahl-Beugungsmusters vorzunehmen.
Stand der Technik
Ein Elektronenstrahl-Beugungsmuster wird zur Anpassung der Kristallorientierung einer Probe unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops verwendet. Die Anpassung der Einfallrichtung des Elektronenstrahls und der Richtung der Kristallachse ermöglicht es, Atomsäulen-Informationen zu erhalten und den Kristall zu identifizieren. Wenn ferner die Struktur von polykristallinen Partikeln in der Nähe einer Grenzfläche bestimmt wird, ist es möglich, die Breite der Partikelgrenze oder dergleichen genau zu ermitteln, indem man eine kristalline Partikelgrenze und eine Elektronenstrahlachse parallel zueinander einstellt. Wenn beispielsweise die Struktur eines Halbleiterbauteils bestimmt wird, um die Länge eines Gegenstands,, der auf ein Si-Substrat laminiert ist, genau zu messen, wird die Kristallorientierung des Si-Substrats eingestellt und die Probe wird so geneigt, dass Elektronenstrahlen darauf parallel zur Substratoberfläche einfallen.
Die Anpassung der Kristallorientierung stellt eine wesentliche Technik bei der Verwendung einer kristallinen Probe dar, wobei aber Erfahrung nötig ist, die Kristallorientierung während der Betrachtung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters genau anzupassen.
Der Ausdruck ”kristalline Probe” bezieht sich auf eine Probe, bei der ein Teil oder die Gesamtheit eine Ordnung aufweist. Zu Beispielen für Proben gehören Einkristalle, Polykristalle, bei denen es sich um Komplexe einer Mehrzahl von feinen Kristallen handelt, oder Quasikristalle. Ferner können unter der kristallinen Probe auch Verbindungen verstanden werden, die aus einem einzigen Element oder aus einer Mehrzahl von Elementen gebildet sind.
Gemäß PTL 1 werden bezüglich der Anpassung der Kristallorientierung Daten des Elektronenstrahl-Beugungsmusters, die für jeden Neigungswinkel der Probe gewonnen werden, vorher gespeichert, eine Verteilung der Punkte des Elektronenstrahl-Beugungsmusters wird in einen Kreis auf der Grundlage der gespeicherten Daten eingepasst, und die Probe wird automatisch so geneigt, dass der Radius des Kreises ein Minimum annimmt. Ferner wird für eine Mehrzahl von Elektronenstrahl-Beugungsmustern eine Bahn einer zentralen Koordinate eines annähernden Kreises, der für jedes Muster bestimmt wird, an eine Primärfunktion angenähert, und ein Probenneigungswinkel, der dazu geeignet ist, einen Schnittpunkt auf einer Primärfunktionsgeraden beim kürzesten Abstand zwischen der Primärfunktionsgeraden und einer Direktpunkt-Zentralkoordinate zu gewinnen, wird bestimmt und als der optimale Neigungswinkel eingestellt.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

PTL 1: JP-A-2010-212067

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Bei dem in PTL 1 beschriebenen Verfahren sinkt jedoch der Durchsatz, da es erforderlich ist, Daten eines Elektronenbeugungsmusters, die einer Mehrzahl von verschiedenen Probenneigungswinkeln entsprechen, vorher zu speichern, und da viel Zeit benötigt wird, um eine Kristallzonenachse zu erhalten (eine für die Sammlung von Oberflächen, die als die Kristallzone bezeichnet werden, gemeinsame Kristallachse).
Im Hinblick auf die vorerwähnten Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es auch ungeübten Personen ermöglichen, die Kristallorientierung unter Erzielung eines angemessenen Durchsatzes und einer hohen Genauigkeit anzupassen, um eine Probe unabhängig vom Typ der Probe oder der Kristallorientierung zu betrachten.
Lösung der Aufgabe
Gemäß einem erfindungsgemäßen Aspekt zur Lösung der vorstehend geschilderten Aufgabe umfasst die Anpassung der Kristallorientierung der Probe das Einstellen eines passenden kreisförmigen Musters in überlagerter Darstellung, so dass ein Hauptpunkt auf dem Umfang des kreisförmigen Musters angeordnet ist, und zwar auf der Grundlage der Helligkeitsverteilung des Beugungspunkts in einem Elektronenstrahl-Beugungsmuster; das Einstellen eines Vektors, der mit dem Startpunkt am Mittelpunkt des dargestellten kreisförmigen Musters und dem Endpunkt an der Position des Hauptpunkts am Umfang des kreisförmigen Musters dargestellt wird; und das Steuern des Betriebs des Probentisches auf der Grundlage der Orientierung und der Größe des dargestellten Vektors.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es auch einem Nichtfachmann, die Kristallorientierung bei angemessenem Durchsatz und hoher Präzision anzupassen, um eine Probe zu betrachten, und zwar unabhängig vom Typ der Probe oder der Kristallorientierung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Elektronenmikroskops.
2 zeigt den Lichtweg eines erfindungsgemäßen Transmissionselektronenmikroskops bei Betrachtung eines Elektronenstrahl-Beugungsmusters.
3A und 3B sind Darstellungen, die die erfindungsgemäß vorliegenden Beziehungen zwischen einer Kristallprobe, Elektronenstrahlen und einem Elektronenstrahl-Beugungsmuster zeigen.
4A bis 4E sind Darstellungen, die ein Verfahren zur Anpassung einer Kristallorientierung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigen.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für rechtwinklige Koordinaten zur Bestimmung einer Neigungsrichtung und eines Neigungswinkels der Probe gemäß der Erfindung zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Stufen zur Anpassung der Kristallorientierung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7A bis 7E sind Darstellungen, die ein Verfahren zur Anpassung der Kristallorientierung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigen.
8A bis 8D sind Darstellungen, die ein Verfahren zur Anpassung der Kristallorientierung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigen.
9A bis 9D sind Darstellungen, die ein Beispiel für Transmissionselektronenbilder und Elektronenstrahl-Beugungsmuster vor und nach Anpassung der Kristallorientierung zeigen.
10A und 10B sind Darstellungen, die ein Verfahren zur Anpassung der Kristallorientierung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigen.
11 ist eine Darstellung, die die Hauptkonfiguration einer Hauptkörper-Steuerungseinrichtung bei einem Verfahren zur erfindungsgemäßen Anpassung der Kristallorientierung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.. In sämtlichen Zeichnungen werden für gleiche Anordnungsteile die gleichen Bezugszeichen verwendet, so dass Wiederholungen in der Beschreibung entfallen können.
Aufbau der Vorrichtung
1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Elektronenmikroskops 1. Die Hauptbestandteile einer Säule des Elektronenmikroskops 1 sind eine Elektronenkanone 2, eine Kondensorlinse 3, eine Objektivlinse 4, eine Zwischenlinse 5 und eine Projektionslinse 6.
Eine Probe 8 wird an einem Probenhalter 7 befestigt und der Probenhalter 7 wird über einen Probentisch 32, der an einer Seitenfläche der Mikroskopsäule des Elektronenmikroskops 1 vorgesehen ist, in einen inneren Bereich eingeführt. Die Bewegung und die Neigung der Probe 8 werden durch einen Probenfeinbewegungs-Antriebsmechanismus 9, der mit dem Probentisch 32 verbunden ist, gesteuert.
Eine bewegliche Kondensorapertur 16 zur Erzielung einer Konvergenz der Elektronenstrahlen 15, mit denen die Probe 8 bestrahlt wird, ist in einem Bereich der Objektivlinse 4 angeordnet. Ein Beugungsmuster wird auf einer rückwärtigen Brennpunktebene der Objektivlinse 4 gebildet, eine bewegliche Objektapertur 17 ist auf der gleichen Oberfläche vorgesehen und eine Flächenauswahlapertur 18 ist auf einer Bildoberfläche vorgesehen. Die einzelnen beweglichen Aperturen sind mit einer Aperturantriebs-Steuerungseinrichtung 19 verbunden und können in horizontaler Richtung bewegt werden. Ihr Betrieb wird durch die Aperturantriebs-Steuerungseinrichtung 19 gesteuert, so dass sie an das Betrachtungsziel angepasst und zur optischen Achse gebracht und von dieser entfernt werden können.
Ein Leuchtschirm 10 ist unterhalb der Projektlinse 6 angeordnet und eine Kamera 11 ist unterhalb des Leuchtschirms 10 befestigt. Die Kamera 11 ist mit einem Monitor 13 und einer Bildanalysenvorrichtung 14 über die Kamerasteuerungseinrichtung 12 verbunden.
Die einzelnen Linsen, nämlich die Kondensorlinse 3, die Objektivlinse 4, die Zwischenlinse 5 und die Projektionslinse 6 sind an eine Linsenstromquelle 20 angeschlossen.
Die aus der Elektronenkanone 2 emittierten Elektronenstrahlen 15 werden durch die Kondensorlinse 3 gesammelt. Mit diesen Strahlen werden die bewegliche Kondensorapertur 16 und die Probe 8 bestrahlt. Die Elektronenstrahlen 15, die die Probe 8 durchlaufen haben, werden durch die Objektivlinse 4 abgebildet, und die Abbildung wird durch die Zwischenlinse 5 vergrößert und durch die Projektionslinse 6 auf den Leuchtschirm 10 projiziert. Wenn der Leuchtschirm 10 aus der optischen Achse entfernt wird, wird das Bild auf die Kamera 11 projiziert und ein Transmissionsbild oder ein Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22 wird auf dem Monitor 13 dargestellt und in der Bildanalysenvorrichtung 14 aufgezeichnet.
Eine Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 ist mit dem Feinbewegungs-Antriebsmechanismus 9, der Kamerasteuerungseinrichtung 12, der Aperturantriebs-Steuerungseinrichtung 19 und der Linsenstromquelle 20 verbunden und sendet und empfängt Steuersignale zur Steuerung der gesamten Vorrichtung. Der Feinbewegungs-Antriebsmechanismus 9 wird durch einen Probentransportmechanismus 9a, der die Probe 8 bewegt, und einen Probenneigungsmechanismus 9b, der die Probe 8 neigt, gebildet. Der Aufbau des in 1 dargestellten Steuerungssystems stellt nur ein Beispiel dar. Modifizierte Beispiele der Steuerungseinrichtung, Verbindungsleitungen oder dergleichen fallen unter den Umfang des erfindungsgemäßen Elektronenmikroskops, solange die Funktionen, die in der vorliegenden Ausführungsform beabsichtigt sind, erfüllt werden. Beispielsweise ist in 1 die Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 mit sämtlichen Einrichtungsteilen verbunden und steuert die gesamte Vorrichtung; es ist jedoch auch möglich, die Erfindung so auszugestalten, dass sie mit einer unabhängigen Steuerungseinrichtung für jeden Einrichtungsbestandteil ausgestattet ist.
Aufbau der Hauptsteuerungseinrichtung
11 ist eine Darstellung, die im Rahmen der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 vorwiegend Einrichtungsbestandteile zeigt, die sich auf die erfindungsgemäße Anpassung der Kristallorientierung, die nachstehend beschrieben wird, beziehen. Die Einrichtungsbestandteile, die sich auf die Anpassung der Kristallorientierung beziehen, sind hauptsächlich eine Hauptpunkt-Einstelleinrichtung 34, eine Mustereinstelleinrichtung 35, eine Vektoreinstelleinrichtung 36, eine Vektor-Informationsgewinnungseinrichtung, eine Berechnungseinrichtung 38, eine Anweisungseinrichtung 39 für den Feinbewegungs-Antriebsmechanismus und eine Schalteinrichtung 40 für den Betrachtungsmodus. Dabei umfasst die Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 verschiedene Typen von Einrichtungsbestandteilen, die über die vorstehend beschriebenen Einrichtungsbestandteile hinausgehen.
Die Hauptpunkt-Einstelleinrichtung 34 stellt eine Position des Hauptpunkts 23 im Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22 ein, das auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11, die nachstehend beschrieben werden, projiziert wird. Ein Marker 25 wird an der Position des eingestellten Hauptpunkts 23 angezeigt. Dabei kann die Einstellung des Hauptpunkts 23 entweder von einer Bedienungsperson vorgenommen werden oder automatisch von einer Vorrichtung festgelegt werden, wie nachstehend ausgeführt wird.
Die Mustereinstelleinrichtung 35 stellt ein kreisförmiges Muster 26 oder ein kreisförmig gebogenes Muster 33 so ein, dass der Hauptpunkt 23 des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b auf dem Umfang positioniert ist. Ferner ist es durch Verwendung der Mustereinstelleinrichtung 35 möglich, die Gestalt und die Größe des kreisförmigen Musters 26 und des kreisförmig gebogenen Musters 33, die auf der Grundlage der Helligkeitsverteilung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b eingestellt werden, zu verändern.
Nach beendeter Einstellung des kreisförmigen Musters 26 und des kreisförmigen Bogenmusters 33 stellt die Vektoreinstelleinrichtung 36 einen Vektor V ein, der als Startpunkt einen Mittelpunkt (oder einen virtuellen Koordinatenpunkt eines Mittelpunkts) aufweist, der nachstehend beschrieben wird. Ferner stellt die Vektoreinstelleinrichtung 36 die Position des Hauptpunkts 23 als Ursprungsstelle ein.
Die Einrichtung 37 zur Gewinnung von Vektorinformationen empfängt Informationen über die Orientierung und die Größe des eingestellten Vektors V und bestimmt die Neigungsrichtung und den Neigungswinkel der Probe 8 auf der Grundlage dieser Informationen.
Die Anweisungseinrichtung 39 für den Feinbewegungs-Steuerungsmechanismus steuert den Betrieb des Probenneigungsmechanismus 9b des Probenfeinbewegungs-Antriebsmechanismus 9 auf der Grundlage der Neigungsrichtung und des Neigungswinkels der Probe 8, die von der Berechnungseinrichtung 38 festgelegt werden.
Die Schalteinrichtung 40 für den Betrachtungsmodus kann eine Veränderung des Betrachtungsmodus des Elektronenmikroskops 1 zwischen einem Bildbetrachtungsmodus und einem Modus zur Betrachtung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22 vorzunehmen.
Darstellung des optischen Wegs
2 zeigt den optischen Weg des erfindungsgemäßen Transmissionselektronenmikroskops 1 bei Betrachtung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22. Die Darstellung zeigt einen Zustand, bei dem der Leuchtschirm 10 aus der optischen Achse entfernt ist. Es ist jedoch auch möglich, den Leuchtschirm 10 an der oberen Einrichtung der Kamera 11 anzuordnen. Die Probe 8 wird mit den parallel verlaufenden Elektronenstrahlen 15 bestrahlt. Sofern es sich bei der Probe 8 um eine kristalline Probe handelt, umfassen die Elektronenstrahlen 15 Elektronenstrahlen 15a, die sich in gerader Richtung fortbewegen, ohne vom Kristall gebeugt zu werden, sowie Elektronenstrahlen 15b, die gebeugt werden. Die Elektronenstrahlen 15b, die mit dem gleichen Winkel gebeugt werden, werden an einem Punkt auf der rückwärtigen Brennpunktsebene der Objektivlinse 4 gesammelt und bilden ein Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a auf der rückwärtigen Brennpunktsebene.
Die Elektronenstrahlen 15, die diese Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a bilden, erzeugen ferner eine Abbildung auf einer Abbildungsebene der Objektivlinse 4. Die Flächenauswahlapertur 18 ist auf der Abbildungsebene angeordnet, und ein Bereich, in dem eine Abbildung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22 betrachtet wird, wird entsprechend dem Öffnungswinkel der Flächenauswahlapertur 18 angepasst.
Bei Betrachtung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22a ist die Zwischenlinse 5 auf das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a, das auf der rückwärtigen Brennpunktsebene der Objektivlinse 4 gebildet wird, fokussiert, wird durch die Zwischenlinse 5 und die Projektionslinse 6 vergrößert und wird auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11 projiziert. Nach der Projektion erhält man das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22b. Ferner wird im Bildbetrachtungsmodus die Zwischenlinse 5 auf die Abbildung, die auf der Abbildungsebene dargestellt ist, fokussiert, durch die Zwischenlinse 5 und die Projektionslinse 6 vergrößert und auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11 projiziert.
Dabei wird das gesamte Sichtfeld betrachtet, indem man die Flächenauswahlapertur 18 aus der Mikroskopsäule entnimmt. Ferner wird durch Anordnung der Flächenauswahlapertur 18 in der Mikroskopsäule und durch Anpassung des Divergenzwinkels das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a, das im Sichtfeld, das dem Beugungswinkel in der Probe 8 entspricht, gebildet wird, betrachtet.
3A und 3B zeigen die Beziehung zwischen der kristallinen Probe 8, den Elektronenstrahlen 15 und dem Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 3A zeigt einen Zustand, bei dem die Elektronenstrahlen 15 parallel zu einer Kristallachse 8a auf einer Kristallebene der Probe 8 einfallen, und 3B zeigt einen Zustand, bei dem die Elektronenstrahlen 15 in einem Winkel θ von einer Kristallzonenachse in Bezug zur Kristallachse 8a der Kristallebene der Probe 8 einfallen. Dabei wird der Zustand, bei dem die Elektronenstrahlen 15 parallel in Bezug zur Kristallachse 8a auf der Kristallebene der Probe 8 gemäß 3A einfallen, als ein Zustand bezeichnet, bei dem der Einfall der Strahlen auf der Kristallzonenachse erfolgt. Gemäß 3A wird die Beziehung zwischen einem Beugungswinkel θ der Elektronenstrahlen 15, die auf die kristalline Probe 8 einfallen, dem Abstand R vom Hauptpunkt 23 bis zum Beugungspunkt 24 und dem Kameraabstand L durch die folgende Formel 1 wiedergegeben: R = Ltanθ ~ Lθ.
Da L, das unter Verwendung der kristallinen Probe 8 bestimmt wird, bereits bekannt ist, ist es möglich, den Abstand R auf der Ebene, auf der das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a gebildet wird, und dem Winkel θ, mit dem die Elektronenstrahlen 15 in Bezug zur Kristallachse 8a auf der Kristallebene der Probe 8 einfallen, unter Verwendung der Formel (1) zu bestimmen, indem man den Abstand R auf dem Beugungsmuster 22 misst.
3B zeigt einen Fall, bei dem die Probe 8 um einen Winkel θ geneigt ist. Wie aus dieser Abbildung ersichtlich ist, ist es erforderlich, die Probe 8 um einen Winkel θ zu neigen, um die Elektronenstrahlen 15 parallel zur Kristallachse 8a, d. h. auf die Kristallzonenachse, einfallen zu lassen.
9A bis 9D sind Darstellungen, die ein Beispiel für das Transmissionselektronenbild und das Elektronenstrahl-Beugungsmuster vor und nach Anpassung der Kristallorientierung zeigen. 9A und 9C zeigen ein Transmissionselektronenbild, bei dem ein Teil einer Struktur eines Si-Bauelements vergrößert ist. 9B und 9D zeigen das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22b, das der Kristallorientierung eines Si-Substrats 29 von 9A und 9C entspricht. Aus den Ergebnissen des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b, die in 9B dargestellt sind, ist ersichtlich, dass die Elektronenstrahlen 15 unter Verschiebung von der Kristallachse des Si-Substrats 29 in 9A einfallen. Andererseits ist aus den Ergebnissen des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22, die in 9D dargestellt sind, ersichtlich, dass die Elektronenstrahlen 15 in 9C auf der Kristallachse in Bezug zum Si-Substrat 29 einfallen. Beim Vergleich der einzelnen Transmissionselektronenbilder von 9A und 9C ist ersichtlich, dass eine Grenzfläche des Si-Substrats 29 in 9C schärfer als in 9A ist, und dass ein Rand (Pfeil in der Darstellung) 31 einer Gate-Elektrode 30, die darauf ausgebildet ist, ebenfalls schärfer ist. Dies zeigt, dass die einzelnen Grenzflächen parallel in Bezug zu den einfallenden Elektronenstrahlen 15 verlaufen, und es ist ersichtlich, dass es für die Beziehung zwischen den einfallenden Elektronenstrahlen 15 und der Probe 8 erforderlich ist, dass sie auf der Kristallzonenachse einfallen, wie in 9C dargestellt ist, um beispielsweise die Dicke eines Gate-Oxidfilms zwischen der Gate-Elektrode 30 und dem Si-Substrat 29 genau zu bestimmen. Erfindungsgemäß ist es möglich, die Länge des Strukturgegenstands rasch und genau zu messen, da es möglich ist, leicht Bedingungen für einen Einfall auf die Kristallzonenachse zu erzielen, unter denen es möglich ist, das Transmissionselektronenbild zu erhalten, wie es in 9C dargestellt ist.
4A bis 4E sind Darstellungen, die ein Verfahren zur Anpassung der Kristallorientierung gemäß der ersten Ausführungsform zeigen.
Zunächst wird das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22 auf dem Monitor 13 dargestellt. Wenn beispielsweise die Bedienungsperson den Hauptpunkt (direkte Strahlen) 23 des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b nach Projektion auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11, das durch einen Klick oder dergleichen unter Verwendung einer Maus auf dem Monitor 13 angezeigt wird, auswählt, wird der Marker 25 angezeigt (a) und die Position wird als Ursprungsstelle O (0, 0) eingestellt und man erhält die rechtwinkligen Koordinaten X und Y, die an die Neigungsrichtung α und β der Probe 8 angepasst werden (b). Hier ist ein Beispiel der Darstellung der rechtwinkligen Koordinaten X und Y gezeigt. Jedoch ist es in der Praxis auch möglich, das Verfahren durchzuführen, indem man die erhaltenen rechtwinkligen Koordinaten X und Y speichert, ohne sie auf dem Monitor 13 darzustellen.
Dabei ist es in einem Fall, bei dem die Stärken des Hauptpunkts 23 und des benachbarten Beugungspunkts etwa gleich groß sind, schwierig, den Hauptpunkt 23 auszuwählen. In diesem Fall ist es möglich, eine Position zu bestimmen, die zu einem Punkt passt, der vorher als Hauptpunkt gespeichert worden ist, indem man den Probentisch 32 zu einem Ort bewegt, an dem die Probe 8 bis auf Weiteres nicht vorhanden ist, die Positionsinformationen des erleuchteten Punkts speichert und anschließend den Probentisch 32 so bewegt, dass das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22b der Probe 8 nach Projektion auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11 angezeigt wird. Dadurch ist es möglich, die Position des Hauptpunkts 23 korrekt auszuwählen, selbst dann, wenn ein Beugungspunkt von etwa der gleichen Stärke an einer benachbarten Position vorliegt. Hier wird ein Fall beschrieben, bei dem die Bedienungsperson die Position des Hauptpunkts 23 im vorstehend beschriebenen Beispiel auswählt. Es ist jedoch auch möglich, die Position des Hauptpunkts 23, die vorher nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß den Instruktionen der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 gespeichert worden ist, automatisch auszuwählen.
Anschließend wird beim Anklicken des Monitors 13 das kreisförmige Muster 26 in Überlagerung dargestellt, so dass ein Hauptpunkt 23 des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b auf dessen Umfang positioniert ist (Stufe 606). Dabei ist die Bedienungsperson dazu in der Lage, die Größe des kreisförmigen Musters 26 anzupassen, indem er die Helligkeitsverteilung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b anpasst.
Dabei wird ein zweiter Marker 27 im Mittelpunkt des kreisförmigen Musters 26 angezeigt. Eine Koordinate P (x, y) in der Position des zweiten Markes 27 auf den rechtwinkligen Koordinaten X und Y wird gespeichert, und der Vektor 28 von Punkt P bis zu Punkt O wird angezeigt (d).
Die Informationen über die Positionen der einzelnen Koordinaten von O (0, 0) und P (x, y) auf den rechtwinkligen Koordinaten X und Y und die Informationen über die Größe und die Richtung des Vektors 28 werden der Einrichtung 37 zur Gewinnung der Vektorinformationen der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 zugeführt.
Wie anhand von 5 beschrieben wird, wird die Neigungsrichtung der Probe 8 aus der Richtung des Vektors 28 durch die Berechnungseinrichtung 38 der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 bestimmt und der Neigungswinkel der Probe 8 der α- und β-Achsen wird unter Verwendung der Formel (1) aus der Größe R des Vektor 28 bestimmt, d. h. aus der Differenz x der α-Koordinate und der Differenz y der β-Koordinate.
Auf der Grundlage der ermittelten Neigungsrichtung und des ermittelten Neigungswinkels der Probe 8 steuert die Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 den Probenneigungsmechanismus 9b des Antriebsmechanismus 9 zur Feinbewegung der Probe und neigt die Probe 8.
Wenn P (x, y) mit O (0, 0) übereinstimmt, fallen die Elektronenstrahlen 15 auf die Kristallzonenachse. Ferner ermöglicht ein Umschalten in den Bildbetrachtungsmodus bei Neigung der Probe 8 die Bestätigung der Größe des Sichtfelds, das durch die Flächenauswahlapertur 18 begrenzt ist. Selbst in einem Fall, bei dem eine Bewegung des Sichtfelds aufgrund der Neigung der Probe 8 erfolgt, ist es möglich, einen Verlust des Sichtfelds bei der Neigung der Probe 8 zu verhindern, indem man die Feinbewegung der Probe 8 oder dergleichen durch Betätigung des Probentransportmechanismus 9a des Probenfeinbewegungs-Antriebsmechanismus 9 durchführt, und zwar entweder manuell durch die Bedienungsperson oder automatisch durch die Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21. Beim Verfahren zur Korrektur der Positionsverschiebung durch Bestimmung des Anpassungsbetrags der Sichtfeldbewegung auf der Grundlage der Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und dem Betrag der Positionsverschiebung, die vorher oder auf der Grundlage einer Korrekturberechnungsformel erhalten worden ist, treten Fälle auf, bei denen es nicht möglich ist, die aktuelle Position der Probe 8 je nach der Reproduzierbarkeit oder Präzision des Probentisches anzupassen. Es ist jedoch möglich, eine zuverlässige Korrektur der Positionsverschiebung vorzunehmen, indem man die Sichtfeldbewegung in Echtzeit anpasst, wenn das Bild auf diese Weise im Bildbetrachtungsmodus betrachtet wird.
5 ist ein Diagramm, das die rechtwinkligen Koordinaten X und Y zeigt, die zur Ermittlung der Neigungsrichtung und des Neigungswinkels der Probe 8 gemäß der vorliegenden Erfindung herangezogen werden. Die horizontale Achse ist eine X-Achse, die der α-Achse der Probenneigungsachse entspricht, die vertikale Achse ist eine Y-Achse, die der β-Achse der Probenneigungsachse entspricht, und die Position des Hauptpunkts 23 des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22 wird als Ursprungsstelle O (0, 0) festgelegt. Ferner wird der Mittelpunkt des kreisförmigen Musters 26, das durch Anpassung an die Helligkeitsverteilung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22 als Überlagerung dargestellt wird, als P (x, y) festgelegt. Der Neigungswinkel und die Neigungsrichtung der Probe 8 werden aus dem Vektor 28 von Punkt P zu Punkt O berechnet. Dabei beträgt die α-Komponente des Neigungswinkels α = –x/L (aus der Formel (1)) und die β-Komponente ist β = –y/L.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das die Betriebsstufen bei der Anpassung der Kristallorientierung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
Zunächst wird die Vergrößerung eingestellt (Stufe 601). Dabei ist es erstrebenswert, die Vergrößerung auf einen geeigneten Wert oder auf einen geringeren Wert einzustellen, um eine Verfolgung zu erleichtern, selbst wenn sich das Sichtfeld bei der Neigung der Probe 8 bewegt.
Sodann wird zur Bestimmung des eingeschränkten Sichtfelds das Sichtfeld auf die Probe 8 zur Anpassung der Kristallorientierung bestimmt, indem man sich des Probentransportmechanismus 9a und des Probenneigungsmechanismus 9b des Antriebsmechanismus 9 zur Probenfeinbewegung bedient (Stufe 602).
Anschließend wird die FlächenauswahlaAertur 18 unter Verwendung des Aperturtransportmechanismus 19 in Bezug zur Probe 8, an der die Anpassung der Kristallorientierung vorgenommen wird, eingesetzt (Stufe 603).
Dabei wird der Betrachtungsmodus des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22 eingeschaltet (Stufe 604). Aufgrund dieser Tatsache wird die Linsenstromquelle 20 der Zwischenlinse 5 und der Projektionslinse 6 von der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 so gesteuert, dass die Zwischenlinse 5 auf das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22a, das auf der rückwärtigen Brennpunktebene der Objektivlinse 4 entsteht, fokussiert wird und das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22 durch die Zwischenlinse 5 und die Projektionslinse 6 vergrößert und auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11 projiziert werden. Dadurch wird das Elektronenenstrahl-Beugungsmuster 22b nach Projektion auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11 erhalten. Aufgrund der Steuerung durch die Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 wird das Elektronenenstrahl-Beugungsmuster 22b, das auf den Leuchtschirm 10 oder die Kamera 11 projiziert wird, über die Kamerasteuerungseinrichtung 12 am Monitor 13 angezeigt.
Anschließend wird dadurch, dass die Bedienungsperson den Hauptpunkt (direkte Strahlen) 23 des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b auswählt, der am Monitor 13 durch Anklicken oder dergleichen über eine Eingabevorrichtung, wie eine Maus, angezeigt wird, die Position des Hauptpunkts 23 durch die Hauptpunkt-Einstelleinrichtung 34 der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 angezeigt (Stufe 605).
Dabei ist es schwierig, den Hauptpunkt 23 in einem Fall auszuwählen, bei dem die Stärken des Hauptpunkts 23 und des benachbarten Beugungspunkts in etwa gleich groß sind. In diesem Fall ist es möglich, eine Position festzulegen, die mit einer vorher als Hauptpunkt 23 gespeicherten Position übereinstimmt, indem man den Probentisch 32 an einen Ort bewegt, an dem die Probe 8 bis auf Weiteres nicht vorhanden ist, die Positionsinformationen des erleuchteten Punkts speichert und anschließend den Probentisch 32 so bewegt, dass das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22 der Probe 8 angezeigt wird. Dadurch ist es möglich, den Hauptpunkt 23 korrekt auszuwählen, und zwar selbst dann, wenn ein Beugungspunkt mit etwa der gleichen Stärke in einer benachbarten Position vorhanden ist. Im vorstehend beschriebenen Beispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem die Bedienungsperson den Hauptpunkt auswählt; es ist jedoch auch möglich, den Hauptpunkt gemäß den Instruktionen der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 automatisch auszuwählen.
Anschließend wird durch Anklicken des Monitors 13 das kreisförmige Muster 26 in überlagerter Form angezeigt, so dass der Hauptpunkt 23 durch die Mustereinstelleinrichtung 35 der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 am Umfang des kreisförmigen Musters positioniert wird (Stufe 606). Dabei ist es möglich, die Größe des kreisförmigen Musters 26 so einzustellen, dass eine Übereinstimmung mit der Helligkeitsverteilung des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b gegeben ist. Die Mustereinstelleinrichtung 35 der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 ist dazu befähigt, das kreisförmige Muster 26 so anzuzeigen, dass es in der Helligkeitsverteilung des Beugungspunkts des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b angeordnet ist.
Aufgrund dieser Tatsache werden das kreisförmige Muster 26 und der Mittelpunkt (Startpunkt des Vektors) P (x, y) bestimmt und ein Vektor V 28 wird angezeigt, der den Mittelpunkt P (x, y) des kreisförmigen Musters 26 und die Ursprungsstelle (Endpunkt des Vektors) O (0, 0), bei dem es sich um die Position des Hauptpunkts 23 handelt, verbindet.
Anschließend wird beim Anklicken des Monitors 13 die Probe 8 entsprechend der Orientierung und der Größe (Länge) des Vektors 28 geneigt (Stufe 607). Da dabei die Informationen über die Position der einzelnen Koordinaten von O (0, 0) und P (x, y) auf den rechtwinkligen Koordinaten X und Y und die Informationen über die Größe und die Richtung des Vektors 28 der Einrichtung 37 zur Gewinnung der Vektorinformationen der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 zugeführt werden und die Neigungsrichtung und der Neigungswinkel der Probe 8 durch die Berechnungseinrichtung 38 bestimmt werden, wird die Probe 8 über die Instruktionseinrichtung 39 des Probenfeinbewegungs-Antriebsmechanismus auf der Grundlage der ermittelten Ergebnisse geneigt.
Gleichzeitig mit dem Beginn der Neigung der Probe 8 wird das Elektronenmikroskop 1 durch Betätigen der Betrachtungsmodus-Schalteinrichtung 40 der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 in den Bildbetrachtungsmodus verändert, und das Bild bei geneigter Probe 8 wird am Monitor 13 angezeigt. Dabei ist es selbst dann, wenn eine Bewegung des Sichtfelds aufgrund der Neigung der Probe 8 erfolgt, möglich, einen Verlust des Sichtfelds bei Neigung der Probe 8 zu verhindern, indem die Feinbewegung der Probe oder dergleichen durch Betätigen des Probentransportmechanismus 9a des Antriebsmechanismus 9 zur Feinbewegung der Probe entweder manuell durch die Bedienungsperson oder automatisch durch die Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 vorgenommen wird. Beim Verfahren zur Korrektur der Positionsverschiebung durch Bestimmung des Anpassungsbetrags der Sichtfeldbewegung auf der Basis der Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und dem Betrag der Positionsverschiebung, die vorher oder auf der Grundlage einer Korrekturberechnungsformel ermittelt worden sind, treten Fälle auf, bei denen es nicht möglich ist, die aktuelle Position der Probe 8 in Abhängigkeit von der Reproduzierbarkeit oder Präzision des Probentisches anzupassen; es ist jedoch möglich, eine zuverlässige Korrektur der Positionsverschiebung durch Anpassung der Sichtfeldbewegung in Echtzeit durchzuführen, wenn das Bild auf diese Weise im Bildbetrachtungsmodus betrachtet wird. Ferner ist es, abgesehen von der Anpassung der Feinbewegung der Probe, auch möglich, die Sichtfeldbewegung anzupassen, indem man den Bestrahlungsbereich der Elektronenstrahlen 15 durch Steuerung einer Neigungsvorrichtung, die in der Abbildung nicht dargestellt ist, verändert.
Wenn der Vorgang der Neigung der Probe 8 beendet ist, wird der Modus durch Betätigen der Betrachtungsmodus-Schalteinrichtung 40 der Hauptkörper-Steuerungseinrichtung 21 in den Betrachtungsmodus des Elektronstrahl-Beugungsmusters 22b verändert und das Elektronenstrahl-Beugungsmuster 22b wird am Monitor 13 angezeigt (Stufe 608).
Anschließend werden die Ergebnisse zur Anpassung der Kristallorientierung des angezeigten Elektronstrahl-Beugungsmusters 22 bestätigt (Stufe 609). Wenn dabei die Verschiebung zwischen dem Mittelpunkt P (x, y) des kreisförmigen Musters 26 und der Ursprungsstelle O (0, 0), was die Position des Hauptpunkts 23 des Elektronstrahl-Beugungsmusters 22b ist, erhalten bleibt, werden die Vorgänge von Stufe 608 bis Stufe 609 wiederholt.
Wenn der Mittelpunkt des kreisförmigen Musters 26 und der Hauptpunkt 23 des Elektronstrahl-Beugungsmusters 22b überlagert sind, ist die Anpassung der Kristallorientierung beendet, der Bildbetrachtungsmodus wird eingeschaltet und die Betrachtung und die Längenmessung der Probe 8 werden vorgenommen (Stufe 610).
Wenn dabei in der vorstehend beschriebenen Stufe 607 eine Korrektur für einen Fall durchgeführt wird, dass eine Sichtfeldbewegung bei Neigung der Probe 8 erfolgt, ist es für die Korrektur erstrebenswert, in den Bildmodus umzuschalten. Wenn dabei beispielsweise die Flächenauswahlapertur 18 klein ist und es schwierig ist, die Bewegung nur mit dem Sichtfeld, das in der Apertur enthalten ist, zu bestätigen, wird das gesamte Sichtfeld angezeigt, indem man die Flächenauswahlapertur 18 in Synchronisation mit dem Umschalten in den Bildmodus entfernt, wobei nach Korrektur der Sichtfeldbewegung der Aperturantriebsmechanismus 19 betätigt werden kann, so dass die Flächenauswahlapertur 18 wieder eingesetzt wird, wenn die Umschaltung in den Betrachtungsmodus des Elektronstrahl-Beugungsmusters 22b erfolgt. Ferner ist es in einem Fall, bei dem eine Sichtfeldbewegung bei der Neigung der Probe 8 nicht auftritt, möglich, das Umschalten in den Bildmodus wegzulassen.
Zweite Ausführungsform
7A bis 7E zeigen den Vorgang der Anpassung der Kristallorientierung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Kreisförmiges Muster
Im vorstehend anhand von 4A bis 4E beschriebenen Beispiel der ersten Ausführungsform wurde das Verfahren zur Anpassung der Helligkeitsverteilung des Beugungsmusters 22 und der Größe des kreisförmigen Musters 26 beschrieben. Wenn jedoch die Kristallorientierung stark gegenüber der Einfallskristallzonenachse bei Beginn der Betrachtung des Beugungsmusters 22 verschoben ist, treten Fälle auf, bei denen die Anpassung unter Verwendung des kreisförmigen Musters 26 nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren schwierig ist.
Daher wird in der zweiten Ausführungsform der Hauptpunkt 23 zunächst als Ursprungsstelle O (0, 0) durch einen Cursor 25 markiert (a) und anschließend überlappend so angezeigt, dass der Umfang des angezeigten kreisförmigen Musters 26 immer durch den Hauptfleck 23, d. h. den Cursor 25, in den Beugungspunkten des Elektronenstrahl-Beugungsmusters 22b geht, d. h. ein Bereich mit einem großen Betrag der Helligkeitsverteilung (b). Dabei ist es möglich, die Kristallorientierung auf die Kristallzonenachse fallen zu lassen, indem man den Neigungswinkel der Probe 8 bestimmt, und zwar auf der Grundlage des Vektors 28, der den als Mittelpunkt P (x, y) des kreisförmigen Musters 26 dargestellten Mittelpunkt P (x, y) und den Hauptfleck 23, d. h. den Marker 25, verbindet, erneut das kreisförmige Muster 26 anzeigt, die gleichen Vorgänge wiederholt (c, d) und schließlich die Koordinaten des Mittelpunkts P (x, y) des kreisförmigen Musters 26 und der Ursprungsstelle O (0, 0), die den Hauptpunkt 23 darstellt, anpasst. Gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es notwendig, den Vorgang der Neigung der Probe 8 mehrmals zu wiederholen, wobei es jedoch selbst dann, wenn die Kristallorientierung stark vom Einfall auf die Kristallzonenachse bei Betrachtungsbeginn verschoben ist, möglich ist, die Kristallorientierung leicht anzupassen.
Dritte Ausführungsform
8 zeigt ein Verfahren zur Anpassung der Kristallorientierung gemäß der dritten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform wird ein Verfahren zur Durchführung der Anpassung unter Verwendung eines kreisförmigen Bogenmusters (ein Teil des Umfangs) 33 an Stelle des vorstehend beschriebenen kreisförmigen Musters 26 beschrieben.
Wenn die Kristallorientierung bei Beginn der Betrachtung des Elektronstrahl-Beugungsmusters 22b stark vom Einfall auf die Kristallzonenachse verschoben ist, wird zunächst ein Optionsmarker 25 mit dem Hauptpunkt 23 als Ursprungsstelle O (0, 0) angezeigt (a). Anschließend wird das kreisförmige Bogenmuster 33 so angezeigt, dass es durch die Ursprungsstelle O (0, 0), bei der es sich um den Hauptpunkt 23, d. h. den Marker 25, handelt, geht, und in die Helligkeitsverteilung des Elektronstrahl-Beugungsmusters 22b eingepasst wird (b). Optionale Koordinaten (x1, y1) und (x2, y2) der beiden Punkte am angepassten kreisförmigen Bogenmuster 33 werden angezeigt und aufgezeichnet (c). Das angepasste kreisförmige Bogenmuster 33 stellt einen Teil des Umfangs des kreisförmigen Musters 26 dar, und es ist möglich, den virtuellen Koordinatenpunkt P (a, b) des Mittelpunkts des kreisförmigen Musters 26 durch die nachstehend angegebenen simultanen Gleichungen (2-1, 2-2 und 2-3) zu bestimmen, wenn der virtuelle Radius des kreisförmigen Musters 26 r ist. a² + b² = r² Gleichung 2-1 (x₁ - 1)² + (y₁ – b)² = r² Gleichung 2-2 (x₂ – a)² + (y₂ – b)² = r² Gleichung 2-3
Der Vektor 28 vom virtuellen Koordinatenpunkt P (a, b) des Mittelpunkts zur Ursprungsstelle O (0, 0), d. h. zum Marker 25, wird aus den Ergebnissen erhalten, die aus den vorstehenden Gleichungen bestimmt worden sind, und es ist möglich, eine Anpassung so vorzunehmen, dass ein Einfall auf die Kristallzonenachse vorliegt (d), indem man den Betrag der Neigung und die Richtung der entsprechenden Probe 8 bestimmt, die Probe 8 durch den Probenneigungsmechanismus 9b des Antriebsmechanismus 9 zur Feinbewegung der Probe neigt und die Kristallorientierung anpasst.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es selbst in einem Fall, bei dem der Einfall der Elektronenstrahlen 15 stark von der Kristallzonenachse verschoben ist und eine Anpassung unter Heranziehung des kreisförmigen Musters 26 schwierig ist, möglich, die Kristallorientierung anzupassen, indem man den virtuellen Koordinatenpunkt des Mittelpunkts unter Heranziehung des kreisförmigen Bogenmusters 33 ermittelt.
Vierte Ausführungsform
10A und 10B erläutern einen Vorgang gemäß der vierten Ausführungsform. 10A zeigt das Elektronstrahl-Beugungsmuster 22b in einem Fall, bei dem die Kristallorientierung aus der Kristallzonenachse in Bezug auf die Einfallsachse der Elektronenstrahlen 15 verschoben ist, und 10B zeigt das Elektronstrahl-Beugungsmuster 22b in einem Zustand, bei dem die Kristallorientierung zur Kristallzonenachse in Bezug zur Einfallsachse der Elektronenstrahlen 15 passt, d. h. in einem Zustand, bei dem der Einfall auf die Kristallzonenachse erfolgt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Umfang des kreisförmigen Musters 26, der in den Beugungspunkt eingepasst ist, nicht als eine Linie dargestellt, sondern als ein Marker in Form eines halb durchsichtigen Streifens mit einer optionalen Breite. Aufgrund dieser Tatsache ist es selbst dann, wenn eine Darstellung als Überlappung mit dem Beugungspunkt erfolgt, möglich, die Position des Beugungspunkts zu bestätigen. Daher ist es, verglichen mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, möglich, die Anpassung an den Beugungspunkt leichter vorzunehmen.
Bezugszeichenliste

1: Elektronenmikroskop
2: Elektronenkanone
3: Kondensorlinse
4: Objektivlinse
5: Zwischenlinse
6: Projektionslinse
7: Probenhalter
8: Probe
8A: Kristallachse
9: Probenfeinbewegungs-Antriebsmechanismus
9a: Probentransportmechanismus
9b: Probenneigungsmechanismus
10: Leuchtschirm
11: Kamera
12: Kamerasteuerungsteil
13: Monitor
14: Bildanalysenbereich
15: Elektronenstrahl
16: Bewegliche Kondensorapertur
17: Bewegliche Objektivapertur
18: Flächenauswahlapertur
19: Aperturantrieb-Steuerungsmechanismus
20: Linsenstromquelle
21: Hauptkörper-Steuerungseinrichtung
22a: Elektronenstrahl-Beugungsmuster
22b: Elektronstrahl-Beugungsmuster nach Projektion auf den Bildschirm oder die Kamera
23: Hauptpunkt
24: Beugungspunkt
25: Marker
26: Kreisförmiges Muster
27: Marker
28: Vektor
29: Si-Substrat
30: Gate-Elektrode
31: Gate-Elektrodenrand
32: Probentisch
33: Kreisförmiges Bogenmuster (Teil eines Umfangs)
34: Hauptpunkteinstelleinrichtung
35: Mustereinstelleinrichtung
36: Vektoreinstelleinrichtung
37: Einrichtung zur Gewinnung von Vektorinformationen
38: Berechnungseinrichtung
39: Instruktionseinrichtung des Probenfeinbewegungs-Antriebsmechanismus
40: Betrachtungsmodus-Schalteinrichtung

Claims

Elektronenmikroskop, umfassend: eine Elektronenquelle mit Elektronenstrahlen, die eine Probe bestrahlen; einen Probentisch, der die Probe hält; eine Antriebseinrichtung, die den Probentisch antreibt; eine Nachweiseinrichtung, die ein Signal empfängt, das von der Probe durch Bestrahlung mit den Elektronenstrahlen erhalten wird, und die eine Abbildung der Probe erfasst; eine Anzeigeeinrichtung, die ein Elektronenstrahl-Beugungsbild der Probe anzeigt; und eine Steuerungseinrichtung; wobei die Steuerungseinrichtung Folgendes aufweist: eine Mustereinstelleinrichtung, die ein kreisförmiges Muster für Anpassungszwecke einstellt, wobei das kreisförmige Muster so überlagert ist, dass sich ein Hauptpunkt auf seinem Umfang befindet, und zwar auf der Grundlage einer Beugungspunkt-Helligkeitsverteilung in einem Elektronstrahl-Beugungsmuster, das an einer Anzeigeinrichtung angezeigt wird; und eine Vektoreinstelleinrichtung, die einen angezeigten Vektor einstellt, dessen Ausgangspunkt am Mittelpunkt des angezeigten kreisförmigen Musters liegt, und dessen Endpunkt sich an einer Position des Hauptpunkts, der auf dem Umfang des kreisförmigen Musters positioniert ist, befindet; und wobei die Steuerungseinrichtung die Antriebseinrichtung so steuert, dass die Probe auf der Grundlage der Orientierung und der Größe des angezeigten Vektors geneigt wird.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Mustereinstelleinrichtung das kreisförmige Muster für die Anpassung so einstellt, dass das Muster in einem Bereich angezeigt wird, in dem eine Helligkeitsverteilung vorliegt.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Mustereinstelleinrichtung die Größe des kreisförmigen Musters verändert.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung eine Neigungsrichtung der Probe auf der Grundlage der Orientierung des Vektors, der durch die Vektoreinstelleinrichtung eingestellt wird, bestimmt und einen Neigungswinkel der Probe auf der Grundlage der Größe des Vektors bestimmt.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung einen Betrachtungsmodus so schaltet, dass das Probenbild, das von der Erfassungseinrichtung an der Anzeigeeinrichtung erfasst wird, angezeigt wird, wenn die Probe geneigt wird.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Neigungsvorrichtung, die den Bereich, der mit den Elektronenstrahlen bestrahlt wird, neigt, wobei die Steuerungseinrichtung die Neigungsvorrichtung so steuert, dass die Sichtfeldverschiebung, die beim Neigen der Probe entsteht, korrigiert wird.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Mustereinstelleinrichtung an Stelle der Einstellung des kreisförmigen Musters für die Anpassung ein kreisförmiges Bogenmuster für die Anpassung einstellt, das einen Teil des Umfangs des kreisförmigen Musters bildet, das in überlagerter Darstellung so angezeigt wird, dass ein Hauptpunkt sich auf seinem Umfang befindet, und zwar auf der Grundlage der Beugungspunkt-Helligkeitsverteilung in einem Elektronenstrahl-Beugungsmuster, das auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt wird, und wobei die Vektoreinstelleinrichtung einen Radius des kreisförmigen Musters auf der Grundlage von Koordinaten von zwei optionalen Punkten auf dem Umfang des angezeigten kreisförmigen Bogenmusters bestimmt, einen Mittelpunkt des kreisförmigen Musters auf der Grundlage des ermittelten Radius einstellt und einen Vektor einstellt, der so angezeigt wird, dass sich sein Ausgangspunkt am eingestellten Mittelpunkt des angezeigten kreisförmigen Musters befindet und sich der Endpunkt an einer Position des Hauptpunkts, der am Umfang des kreisförmigen Musters positioniert ist, befindet.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Mustereinstelleinrichtung das kreisförmige Muster zur Anpassung in Form einer halbdurchsichtigen Bande einstellt.
Verfahren zur Betrachtung einer Probe unter Verwendung eines Elektronenmikroskops, umfassend: eine Elektronenquelle mit Elektronenstrahlen, die eine Probe bestrahlen; einen Probentisch, der die Probe hält; eine Antriebseinrichtung, die den Probentisch antreibt; eine Nachweiseinrichtung, die ein Signal empfängt, das von der Probe durch Bestrahlung mit den Elektronenstrahlen erhalten wird, und die eine Abbildung der Probe erfasst; eine Anzeigeeinrichtung, die ein Elektronenstrahl-Beugungsbild der Probe anzeigt; und eine Steuerungseinrichtung; wobei das Verfahren Folgendes umfasst: eine Stufe zur Einstellung eines kreisförmigen Musters zur Anpassung, das in überlagerter Weise so angezeigt wird, dass sich ein Hauptpunkt auf seinem Umfang befindet, und zwar auf der Basis einer Beugungspunkt-Helligkeitsverteilung in einem auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigten Elektronenstrahl-Beugungsmuster; eine Stufe zur Einstellung eines Vektors, der so angezeigt wird, dass sich sein Ausgangspunkt am Mittelpunkt des angezeigten kreisförmigen Musters befindet und sich sein Endpunkt an einer Position des Hauptpunkts, der am Umfang des kreisförmigen Musters positioniert ist, befindet; und eine Stufe zum Neigen der Probe auf der Grundlage der Orientierung und der Größe des angezeigten Vektors.