DE112015006359T5

DE112015006359T5 - Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und probenbetrachtungsverfahren für eine ladungsteilchenstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE112015006359T5
Application number: DE112015006359.5T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kubo
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2015-03-25
Filing date: 2015-03-25
Publication date: 2017-12-07
Also published as: JPWO2016151809A1; WO2016151809A1; US20180068826A1; JP6374597B2; US10103003B2

Abstract

Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung umfasst: eine Elektronenkanone zum Erzeugen eines Elektronenstrahls; ein Bildgebungslinsensystem zum Abbilden des durch eine Probe hindurchgeleiteten Elektronenstrahls; ein Aufteilabschnitt (6), wo der durch das Bildgebungslinsensystem hindurchgeleitete Elektronenstrahl in eine erste Bildkomponente und eine zweite Bildkomponente aufgeteilt wird; eine erste Bilderfassungseinheit (7) zum Erfassen der ersten Bildkomponente und Ausgeben eines ersten Bilds (32); eine zweite Bilderfassungseinheit (9) zum Erfassen der zweiten Bildkomponente und Ausgeben eines zweiten Bilds (33); eine Bearbeitungseinheit; und Anzeigeeinheiten (14, 15). Die Vergrößerung für das zweite Bild (33) ist größer als die Vergrößerung für das erste Bild (32). Die Bearbeitungseinheit erzeugt ein drittes Bild (36), indem das erste Bild (32) und das zweite Bild (33) kombiniert werden, und die Anzeigeeinheiten (14, 15) zeigen das zweite Bild (33) und das dritte Bild (36) an.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung zum Betrachten der Struktur eines Objekts anhand von Ladungsteilchen, die durch eine Probe hindurchgeleitet werden, und ein Probenbetrachtungsverfahren für diese Vorrichtung.
Stand der Technik
Bei einem Transmissionselektronenmikroskop werden häufig eine Betrachtung mit geringer Vergrößerung und eine Betrachtung aus der Vogelschau zum Auswählen eines zu betrachtenden Gesichtsfeldbereichs mit hoher Vergrößerung verwendet. Es wird oft auch ein Verfahren zum Durchführen einer Anzeige des Gesichtsfeldbereichs mit hoher Vergrößerung verwendet, das durch die Betrachtung mit der geringen Vergrößerung ausgewählt wurde, um eine feine Struktur zu betrachten.
Im Allgemeinen werden eine Betrachtung mit einer geringen Vergrößerung und eine Betrachtung mit einer hohen Vergrößerung gewechselt, indem (1) die Vergrößerungsrate eines Betrachtungsobjekts durch Verwenden eines bilderzeugenden Linsensystems geändert wird oder (2) indem mehrere Detektoren vorbereitet werden, bei denen die Abstände zwischen dem bilderzeugenden Linsensystem und den Detektoren unterschiedlich sind und indem die für die Betrachtung verwendeten Detektoren gewechselt werden, wie in der Nichtpatentliteratur 1 gezeigt ist.
Darüber hinaus wird auch, wie in der Patentliteratur 1 gezeigt ist, ein Verfahren zum gleichzeitigen Durchführen einer Betrachtung mit einer geringen Vergrößerung und einer Betrachtung mit einer hohen Vergrößerung durch regelmäßiges Ändern der Vergrößerungsrate des bilderzeugenden Linsensystems vorgeschlagen, um die Änderung mit einem Signalausgabezyklus einer Anzeigevorrichtung zu synchronisieren.
Fundstellenliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP-A-H04-269438

Nichtpatentliteratur

Nichtpatentliteratur 1: Horiuchi, Shigeo, High-Resolution Electron Microscope <Principles and Utilizations>, KYORITSU SHUPPAN CO., LTD. (1988), Seiten 11–12.

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer Betrachtung mittels eines Transmissionselektronenmikroskops wird üblicherweise ein Verfahren verwendet, bei dem zuerst ein ungefähres Betrachtungsgesichtsfeld durch Betrachtung mit einer geringen Vergrößerung festgelegt wird und dann eine feine Struktur im festgelegten Betrachtungsgesichtsfeld betrachtet wird, indem auf eine Betrachtung mit einer hohen Vergrößerung gewechselt wird. Das Wechseln zwischen einer Betrachtung mit einer geringen Vergrößerung und einer Betrachtung mit einer hohen Vergrößerung wird generell mehrere zehn Mal pro Betrachtungsobjekt (Probe) durchgeführt. In der Vergangenheit wurde die Betrachtung durch Ändern der Vergrößerungsrate des Betrachtungsobjekts durchgeführt oder wurde durch Wechseln der Detektoren durchgeführt, die für eine Betrachtung ohne eine Änderung der Vergrößerungsrate des bilderzeugenden Linsensystems verwendet wurden.
Beide Verfahren zum Wechseln der Betrachtungsvergrößerung erfordern einen Wechselvorgang, was für einen Betrachter eine Belastung darstellt. Insbesondere beim Wechseln der Detektoren wird ein Detektor, der in einem kurzen Abstand vom bilderzeugenden Linsensystem positioniert ist, in einer Position angeordnet, in der ein Detektionssignal in Bezug auf einen anderen Detektor blockiert ist, so dass ein Vorgang zum Ausschließen des Detektors aus einem Detektionssignalweg notwendig ist, wodurch eine bestimmte Wechselzeit erzeugt wird. Bei dem Wechselverfahren wird auch ein Bild in einer geringen Vergrößerung und ein Bild in einer hohen Vergrößerung betrachtet, so dass es schwierig ist, gleichzeitig das Bild mit der geringen Vergrößerung und das Bild mit der hohen Vergrößerung zum gleichen Zeitpunkt zu betrachten.
Bei dem im Patentdokument 1 gezeigten Verfahren ist es beinahe möglich, das Bild mit geringer Vergrößerung und das Bild mit hoher Vergrößerung gleichzeitig zu betrachten, indem die Wechselzeitvorgabe der Vergrößerungsrate des bilderzeugenden Linsensystems mit einer Aktualisierungszeitvorgabe eines Betrachtungsbilds in einer Anzeigeeinrichtung synchronisiert wird; allerdings gibt es ein technisches Problem dahingehend, dass die Aktualisierungsgeschwindigkeit des Bilds durch die Wechselzeit der Vergrößerungsrate des bilderzeugenden Linsensystems begrenzt ist. Da ein vergrößerndes Linsensystem im Transmissionselektronenmikroskop generell eine Magnetlinse verwendet, besteht auch ein technisches Problem dahingehend, dass das Wechseln der Vergrößerungsrate eine fehlerhafte Achsenausrichtung und eine Fokusverlagerung bewirkt.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen sehen die Erfinder eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung vor, bei der nicht nur der Wechselvorgang der Betrachtungsvergrößerung durch einen Betrachter sondern auch eine Änderung der Vergrößerungsrate des bilderzeugenden Linsensystems nicht notwendig ist und das in die Lage versetzt, gleichzeitig ein Bild mit geringer Vergrößerung und ein Bild mit hoher Vergrößerung zum gleichen Zeitpunkt zu betrachten.
Lösung des Problems
Als typische Erfindung zum Lösen der obigen Probleme schlagen die Erfinder eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung vor, umfassend eine Elektronenkanone, die einen Elektronenstrahl erzeugt, ein Bildgebungslinsensystem, das ein Bild des durch eine Probe hindurchgeleiteten Elektronenstrahls erzeugt, eine Aufteileinheit die den durch das Bildgebungslinsensystem hindurchgeleiteten Elektronenstrahl in eine erste Bildkomponente und eine zweite Bildkomponente aufteilt, eine erste Bilderfassungseinheit, die die erste Bildkomponente erfasst und ein erstes Bild ausgibt, eine zweite Bilderfassungseinheit, die die zweite Bildkomponente erfasst und ein zweites Bild ausgibt, eine Bearbeitungseinheit und eine Anzeigeeinheit, wobei eine Vergrößerung des zweiten Bilds größer als eine Vergrößerung des ersten Bilds ist, die Bearbeitungseinheit ein drittes Bild erzeugt, indem das erste Bild mit dem zweiten Bild zusammengesetzt wird, und die Anzeigeeinheit das zweite Bild und das dritte Bild anzeigt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Übertragungsbilder mit unterschiedlichen Vergrößerungen gleichzeitig ohne Änderung des Vergrößerungsverhältnisses des Bildgebungslinsensystems betrachtet werden, und die für die Wechselbetrachtungsbedingungen erforderliche Arbeit (wie viele Male die Vergrößerungsrate gewechselt wird oder wie viele Male die Detektoren gewechselt werden) kann in hohem Maße reduziert werden. Demgemäß kann die vorliegende Erfindung die Funktionsfähigkeit des Transmissionselektronenmikroskops verbessern. Probleme, Konfigurationen und Vorteile, bei denen es sich nicht um die obigen handelt, werden durch die folgende Beschreibung von Ausführungsformen verdeutlicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung, die eine schematische Vorrichtungskonfiguration eines Transmissionselektronenmikroskops gemäß der Ausführungsform 1 zeigt.
2 ist eine Darstellung zum Erläutern einer Querschnittsform und einer oberen Flächenform einer ersten Projektionsebene.
3 ist eine Darstellung zum Erläutern eines Konzepts der Bildbearbeitung gemäß der Ausführungsform 1.
4 ist eine Darstellung zum Erläutern eines anderen Konzepts der Bildbearbeitung gemäß der Ausführungsform 1.
5 ist eine Darstellung, die eine schematische Vorrichtungskonfiguration eines Transmissionselektronenmikroskops gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
6 ist eine Ansicht zum Erläutern eines Konzepts der Bildbearbeitung gemäß der Ausführungsform 2.
7 ist eine Darstellung zum Erläutern eines anderen Konzepts der Bildbearbeitung gemäß der Ausführungsform 2.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und können unterschiedlich im Umfang des technischen Konzepts modifiziert werden.
(1) Ausführungsform 1
In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Transmissionselektronenmikroskop erläutert, mit dem die gleichzeitige Ausführung einer Betrachtung mit einer geringen Vergrößerung und die Betrachtung mit einer hohen Vergrößerung möglich ist, indem ein Bild einer ersten Kamera, die ein Bild erfasst, das auf eine erste Projektionsebene projiziert wird, und ein Bild einer zweiten Kamera, die ein Bild erfasst, das auf eine zweite Projektionsebene projiziert wird, die niedriger als die erste Projektionsebene liegt, gleichzeitig gezeigt werden. Die vorliegende Ausführungsform beschränkt nicht den Umfang von Rechten.
(1-1) Vorrichtungskonfiguration
1 zeigt eine schematische Konfiguration eines Transmissionselektronenmikroskops, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. In 1 werden keine Bauteile gezeigt, die nicht direkt der Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen, wie beispielsweise ein Objektivtubus. Ein von einer Elektronenkanone 1 erzeugter Elektronenstrahl wird über ein Beleuchtungslinsensystem 3 auf ein Betrachtungsobjekt 2 angewendet. Dabei wird der Elektronenstrahl durch ein Objektivlinsensystem 4 auf das Betrachtungsobjekt 2 fokussiert. Der durch das Betrachtungsobjekt 2 hindurchgeleitete Elektronenstrahl wird durch ein bilderzeugendes Linsensystem 5 vergrößert oder verkleinert, um auf einer ersten Projektionsebene 6 ein Bild zu erzeugen. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform hat ein Szintillator, der als erste Projektionsebene 6 verwendet wird, eine Struktur, bei der ein fluoreszierendes Material auf eine Oberfläche eines undurchsichtigen Substrats aufgetragen wird. Demgemäß wird ein Bild mittels Fluoreszenz, die aufgrund des Einfallens des Elektronenstrahls erzeugt wird, auf einen oberen Teil der ersten Projektionsebene 6 reflektiert und mittels einer ersten Bilderfassungseinheit 7 erfasst.
Eine nicht gezeigte Öffnung ist auf einer ersten Projektionsebene 6 ausgebildet, und der durch die Öffnung hindurchgeleitete Elektronenstrahl erreicht eine zweite Projektionsebene 8, die unterhalb der ersten Projektionsebene 6 positioniert ist. Ein Szintillator, der als zweite Projektionsebene 8 verwendet wird, hat eine Struktur, bei der ein fluoreszierendes Material auf eine Oberfläche eines transparenten Substrats aufgetragen wird. Demgemäß wird ein Bild durch Fluoreszenz, die aufgrund eines Einfallens des Elektronenstrahls erzeugt wird, mittels einer zweiten Bilderfassungseinheit 9 erhalten, die unterhalb der zweiten Projektionsebene 8 angeordnet ist.
Signale, die von der ersten Bilderfassungseinheit 7 und der zweiten Bilderfassungseinheit 9 ausgegeben werden, werden durch Signalübertragungseinheiten 10 in einen Computer 11 eingegeben. Der Computer 11 ist mit einer Betriebseinheit 12, die verschiedene arithmetische Steuerbearbeitungen durchführt, und einer Speichereinheit 13 ausgestattet, die verschiedene Datenarten speichert. Spezielle Bearbeitungsvorgänge der Betriebseinheit 12 sind nachfolgend beschrieben. Im Fall der 1 wird ein Bild, das in der ersten Bilderfassungseinheit 7 erhalten wird, an eine erste Ausgabeeinheit (Anzeigeeinheit) 14 ausgegeben, und ein Bild, das in der zweiten Bilderfassungseinheit 9 erhalten wird, wird an eine zweite Ausgabeeinheit (Anzeigeeinheit) 15 ausgegeben. Allerdings können das in der ersten Bilderfassungseinheit 7 erhaltene Bild und das in der zweiten Bilderfassungseinheit 9 erhaltene Bild zu einer Bildschirmanzeige zusammengesetzt und an eine Ausgabeeinheit (Anzeigeeinheit) ausgegeben werden. Eine Eingabevorrichtung 16 wird zum Eingeben von Betriebsinformationen in Bezug auf den Computer 11 verwendet.
2 zeigt eine Form der ersten Projektionsebene 6. Eine obere Seite der 2 zeigt eine Querschnittsform der ersten Projektionsebene 6 und eine untere Seite zeigt eine obere Flächenform der ersten Projektionsebene 6, die erhalten wird, wenn die erste Projektionsebene 6 von einer einfallenden Richtung eines Elektronenstrahls aus gesehen wird. Wie in 2 gezeigt ist, wird eine Öffnung 21 in der Umgebung eines Bereichs gebildet, der eine optische Achse im Elektronenstrahl in der ersten Projektionsebene 6 kreuzt. Die Größe der Öffnung 21 ist so festgelegt, dass der durch die Öffnung 21 hindurchgeleitete Elektronenstrahl einem Erfassungsbereich der zweiten Bilderfassungseinheit 9 entspricht. Eine Öffnungsseitenfläche 22, die einen äußeren Rand der Öffnung 21 beschreibt, ist in Bezug auf die optische Achse des Elektronenstrahls um einen Winkel 23 (θ) geneigt. Insbesondere wird die Öffnungsseitenfläche 22 zu einer konischen Form bearbeitet, so dass ein Öffnungsdurchmesser auf einer oberen Flächenseite (einfallende Seite des Elektronenstrahls) kleiner als ein Öffnungsdurchmesser einer Unterflächenseite (Seite der zweiten Projektionsebene 8) ist. Mit anderen Worten erfolgt die Ausbildung derart, dass erweiterte Linien der Öffnungsseitenfläche 22 die optische Achse des Elektronenstrahls oberhalb der ersten Projektionsebene 6 kreuzen.
Der Winkel θ kann durch Verwenden eines Abstands 25 (L) von einer Fokusposition einer Linse 24, die in der niedrigsten Stufe des Bildlinsensystems 5 positioniert ist, zur zweiten Projektionsebene 8, eines Abstands 27 (X) von einer optischen Achse 26 zu einer Endfläche des Erfassungsbereichs der zweiten Bilderfassungseinheit 9 und der folgenden Formel abgeleitet sein. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass ein Abstand von der optischen Achse 26 zu einer Endfläche der zweiten Projektionsebene 8 gleich dem Abstand 27 (X) von der optischen Achse 26 zur Endfläche des Erfassungsbereichs der zweiten Bilderfassungseinheit 9 ist. Winkel θ = tan X / L (Formel 1)
Da die Neigung des Winkels θ in der Öffnungsseitenfläche 22 der Öffnung 21 gebildet wird, die in dem als erste Projektionsebene 6 verwendeten Szintillator vorgesehen ist, kann der Elektronenstrahl, der auf die Öffnung 21 trifft, in geeigneter Weise auf die zweite Projektionsebene 8 projiziert werden. Hier wird nicht-lichtempfindliches Material im Hinblick auf den Elektronenstrahl für die Öffnungsseitenfläche 22 verwendet, wodurch die Übertragung von unnötigen Signalen (Fluoreszenz) zur ersten Bilderfassungseinheit 7 und zur zweiten Bilderfassungseinheit 9 verhindert wird.
(1-2) Bearbeitungsvorgänge
Bearbeitungsvorgänge, die mittels des Transmissionselektronenmikroskops mit der in 1 gezeigten Konfiguration ausgeführt werden, sind mit Bezug auf 3 erläutert.
Wie oben beschrieben, wird die Öffnung 21, die eine Größe aufweist, die dem Erfassungsbereich der zweiten Bilderfassungseinheit 9 entspricht, in der ersten Projektionsebene 6 gebildet, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Daher trifft in der ersten Bilderfassungseinheit 7 die Fluoreszenz nicht auf einen Pixelbereich 31, der der Öffnung 21 entspricht. Demgemäß ist ein Dichtewert in einem Abschnitt, der dem Pixelbereich 31 in einem ersten Bild 32 entspricht, das von der ersten Bilderfassungseinheit 7 ausgegeben wird, extrem niedrig. In der Beschreibung wird der Abschnitt, in dem der Dichtewert äußerst niedrig ist, auch als „Schnittteil” bezeichnet. Da das erste Bild 32 ein Bild ist, das durch das Betrachten der ersten Projektionsebene 6 aus einer Richtung schräg von oben erhalten wird, gibt es in dem Bild tatsächlich eine Verzerrung. Ein Bild, das nach dem Beseitigen der Verzerrung durch die Betriebseinheit 12 erhalten wird, ist als erstes Bild 32 gezeigt. Zufälligerweise entspricht das erste Bild 32 einem Bild durch eine Betrachtung mit geringer Vergrößerung.
Andererseits wird der Elektronenstrahl, der auf die Öffnung 21 der ersten Projektionsebene 6 trifft, direkt auf die zweite Projektionsebene 8 projiziert, um in ein Bild umgewandelt zu werden, das einem Intensitätswert der Fluoreszenz entspricht. Dabei ist die Brennweite eines Bilds, das auf einer zweiten Projektionsebene 8 ausgebildet ist, länger als die Brennweite eines Bilds, das auf der ersten Projektionsebene 6 ausgebildet ist, wie in 3 gezeigt ist. Demgemäß wird ein zweites Bild 33 mit einer höheren Vergrößerung als das erste Bild 32 von der zweiten Bilderfassungseinheit 9 zur gleichen Zeit wie das erste Bild 32 ausgegeben. Das bedeutet, dass das erste Bild 32 und das zweite Bild 33 mit unterschiedlichen Betrachtungsvergrößerungen gleichzeitig erhalten werden.
Die Betriebseinheit 12 dupliziert das zweite Bild 33 auf der Speichereinheit 13 und erzeugt ein dupliziertes Bild 34. Anschließend verringert die Betriebseinheit 12 die Bildgröße des duplizierten Bilds 34 in Übereinstimmung mit einer berechneten Vergrößerung. Die Größe eines Bilds 35, die durch Verkleinern des duplizierten Bilds 34 erhalten wird, entspricht der Größe des Pixelbereichs 31, der der Öffnung 21 entspricht. Die Betriebseinheit 12 bettet das verkleinerte Bild 35 in den Schnittteil (dem Pixelbereich 31, der der Öffnung entspricht) des ersten Bilds 32 ein, um ein zusammengesetztes Bild 36 zu erzeugen.
Danach zeigt die Betriebseinheit 12 das zusammengesetzte Bild 36 (zusammengesetztes Bild des Bilds 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 erhalten wird, und des ersten Bilds 32) auf der ersten Ausgabeeinheit 14 und zeigt das zweite Bild 33 auf der zweiten Ausgabeeinheit 15. Wenn diese Bearbeitung in Einklang mit Signalausgabezyklen der ersten Bilderfassungseinheit 7 und der zweiten Bilderfassungseinheit 9 durchgeführt wird, kann der Betrachter das Bild mit geringer Vergrößerung, das auf die erste Projektionsebene 6 projiziert ist, und das Bild mit hoher Vergrößerung, das auf die zweite Projektionsebene 8 projiziert ist, gleichzeitig betrachten.

In der vorliegenden Ausführungsform werden jeweilige Parameter der ersten und zweiten Projektionsebene 6 und 8 sowie der ersten und zweiten Bilderfassungseinheit 7 und 9 definiert, wie in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Elemente	Parameter, die die erste Projektionsebene, die erste Bilderfassungseinheit und die erste Ausgabeeinheit betreffen	Parameter, die die zweite Projektionsebene, die zweite Bilderfassungseinheit und die zweite Ausgabeeinheit betreffen
Pixelgröße der Bilderfassungseinheit	P₁	P₂
Pixelzahl der Bilderfassungseinheit	N₁	N₂
Pixelzahl der Anzeigeeinheit	V₁	V₂
Abstand von der bildgebenden Linsenobjektebene zu derselben Linsenhauptfläche	A
Abstand von der bildgebenden Linsenhauptebene zur Projektionsebene	L₁	L₂

In diesem Fall kann ein Vergrößerungsverhältnis von Bildern, die auf der ersten Ausgabeeinheit 14 und der zweiten Ausgabeeinheit 15 gezeigt sind, durch die folgende Formel dargestellt werden.
Eine Vergrößerung, die in der Betriebseinheit 12 berechnet wird, kann durch die folgende Formel dargestellt werden.
(1-3) Zusammenfassung
Wie oben beschrieben, können bei Verwendung des Transmissionselektronenmikroskops gemäß dieser Ausführungsform die Betrachtung mit geringer Vergrößerung und die Betrachtung mit hoher Vergrößerung gleichzeitig durchgeführt werden. Da es im Fall der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendig ist, die Betrachtungsbedingungen zu wechseln, d. h. wie viele Male die Vergrößerungsrate geändert wird oder wie viele Male die Detektoren gewechselt werden, kann die Funktionsfähigkeit des Transmissionsmikroskops wesentlich verbessert werden. Insbesondere kann eine hohe Wirkung bei einer Anwendung auf ein Gebiet der Zellformbetrachtung erwartet werden, bei der die Betrachtung aus der Vogelschau und die Betrachtung der feinen Struktur wiederholt werden. Weiterhin ist sie, da Bilder mit unterschiedlichen Vergrößerungen in der vorliegenden Ausführungsform gleichzeitig erhalten werden können, wie oben beschrieben, zur Betrachtung des Betrachtungsobjekts 2 geeignet, dessen Form und Zustand zeitlich variieren.
(1-4) Modifizierungsbeispiel 1
Das Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 nach einer Duplikation erhalten wird, wird im ersten Bild 32 eingebettet, um in der Ausführungsform das zusammengesetzte Bild 36 zu erzeugen, und es wird auch die gleichzeitige Betrachtung von Bildern mit unterschiedlichen Vergrößerungen durch direktes Ausgeben des ersten Bilds 32 an die erste Ausgabeeinheit 14 und Ausgeben des Bilds 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 erhalten wird, das dem Bild mit hoher Vergrößerung entspricht, an die zweite Ausgabeeinheit 15 realisiert.
(1-5) Modifizierungsbeispiel 2
Das Bild, das auf die erste Projektionsebene 6 projiziert wird, ist in der Ausführungsform durch die erste Bilderfassungseinheit 7 erfasst, und es ist auch bevorzugt, dass ein Bild, das auf die erste Projektionsebene 6 projiziert wird, durch einen Spiegel zur ersten zu erfassenden Bilderfassungseinheit 7 geführt wird.
(1-6) Modifizierungsbeispiel 3
Das zusammengesetzte Bild 36 wird erzeugt, ohne dass in der Ausführungsform eine Kontrasteinstellung durchgeführt wird, und es ist auch bevorzugt, das zusammengesetzte Bild 36 zu erzeugen, indem ein Durchschnittswert aus Differenzen oder Verhältnissen von Dichtewerten von Pixeln berechnet wird, die sich an einer Grenze zwischen dem Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 nach Duplikation erhalten wird, und dem ersten Bild 32 in der Betriebseinheit 12 befinden, und dann indem der Kontrast des ersten Bilds 33 und/oder des Bilds 35 mittels des Durchschnittswerts eingestellt wird. Es ist möglich, ein Gefühl der Fremdheit im Hinblick auf das zusammengesetzte Bild 36 zu verringern, das auftritt, wenn der Kontrast an einem Grenzabschnitt durch die Einrichtung einer solchen Bearbeitungsfunktion hoch ist.
(1-7) Modifizierungsbeispiel 4
Das zusammengesetzte Bild 36 wird erzeugt, ohne dass die Bearbeitung des Grenzabschnitts zwischen dem ersten Bild 32 und dem Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 nach der Duplikation erhalten wird, in der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, und es ist auch bevorzugt, das kombinierte Bild 36 zu erzeugen, bei dem die Grenze zwischen dem ersten Bild 32 und dem Bild 35 durch die Betriebseinheit 12 klar mit einem Rahmen gezeigt wird.
(1-8) Modifizierungsbeispiel 5
Das zweite Bild 33 wird in der Ausführungsform von einer Unterflächenseite der zweiten Projektionsebene 8 erhalten, und es ist auch bevorzugt, dass der Szintillator, der als zweite Projektionsebene 8 verwendet wird, eine Struktur hat, bei der ein fluoreszierendes Material auf eine Oberfläche eines undurchsichtigen Substrats aufgetragen wird, um dadurch ein Projektionsbild von einer oberen Seite der zweiten Projektionsebene zu erhalten.
(1-9) Modifizierungsbeispiel 6
Das Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 erhalten wird, ist in der vorliegenden Ausbildungsform im ersten Bild 32 eingebettet, und es ist auch bevorzugt, dass das zweite Bild 33 in ein Bild 38 eingebettet ist, das durch Vergrößern eines duplizierten Bilds 37 des ersten Bilds 32 erhalten wird, wie in 4 gezeigt ist.
(2) Ausführungsform 2
Ein anderes Verfahren zum gleichzeitigen Erhalten von zwei Bildern mit unterschiedlichen Betrachtungsvergrößerungen wird in der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Hier wird eine Ausführungsform erläutert, die nur eine Projektionsebene verwendet. Insbesondere wird ein Transmissionselektronenmikroskop erläutert, mit dem die Betrachtung mit einer geringen Vergrößerung und die Betrachtung mit einer hohen Vergrößerung durch ein gleichzeitiges Anzeigen eines Bilds von einer ersten Kamera, die das gesamte Bild erfasst, das auf die Projektionsebene projiziert wird, und ein Bild einer zweiten Kamera, die ein Teil des Bilds vergrößert und erfasst, das auf die Projektionsebene projiziert wird, gleichzeitig ausgeführt werden können. Die vorliegende Ausführungsform beschränkt nicht den Umfang von Rechten.
(2-1-)Vorrichtungskonfiguration
5 zeigt eine schematische Konfiguration eines Transmissionselektronenmikroskops, das in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. In 5 bezeichnen dieselben Symbole entsprechende Abschnitte der 1. Eine Erläuterung für Abschnitte, die dieselben Symbole erhalten haben, wird weggelassen. Punkte, die sich von der Ausführungsform 1 unterscheiden, sind eine Projektionsebene 41, ein Spiegel 42, eine erste Bilderfassungseinheit 43, ein Vergrößerungslinse 44 und eine zweite Bilderfassungseinheit 45.
Im Fall der vorliegenden Erfindung wird ein Szintillator, bei dem ein fluoreszierendes Material auf die gesamte Oberfläche eines transparenten Substrats aufgetragen wird, als Projektionsebene 41 verwendet. Da die Projektionsebene 41 transparent ist, wird ein Bild mittels Fluoreszenz, die durch ein Einfallen des Elektronenstrahls erzeugt wird, durch die Projektionsebene 41 geleitet und erreicht den Spiegel 42. Das Bild wird durch den Spiegel 42 in ein Teil und das andere Teil aufgeteilt. Eine Öffnung wird im Spiegel gemäß der Ausführungsform ausgebildet, wie nachfolgend beschrieben, und das Bild wird in ein fluoreszierendes Bild, das durch die Öffnung hindurchgeleitet wird, und das andere fluoreszierende Bild aufgeteilt.
Das fluoreszierende Bild, das auf den Spiegel 42 reflektiert wird, wird durch die erste Bilderfassungseinheit 43 erfasst und als erstes Bild ausgegeben.
Das Bild, das durch die Öffnung des Spiegels 42 hindurchgeleitet wird, wird durch die Vergrößerungslinse 44 vergrößert und auf einer Abbildungsebene der zweiten Bilderfassungseinheit 45 ausgebildet. Die zweite Bilderfassungseinheit 45 gibt das erfasste Bild als zweites Bild aus.
(2-2) Bearbeitungsvorgänge
Die Bearbeitungsvorgänge, die durch das Transmissionselektronenmikroskop ausgeführt werden, das die in 5 gezeigte Konfiguration hat, werden mit Bezug auf 6 erläutert. 6 zeigt dieselben Symbole für Abschnitte, die 3 und 5 entsprechen.
Wie oben beschrieben, wird eine Öffnung 51 in einem Abschnitt, die dem Erfassungsbereich der zweiten Bilderfassungseinheit 9 entspricht, im Spiegel 42 gebildet, der in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Die Größe der Öffnung wird auf dieselbe Weise wie bei der Öffnung 21 der Ausführungsform 1 festgelegt. Ein Bild, das auf den Spiegel 42 reflektiert wird, wird durch die erste Bilderfassungseinheit 43 projiziert. Ein Bild, das durch die Öffnung 51 hindurchgeleitet wird, wird durch die zweite Bilderfassungseinheit 45 projiziert, nachdem es durch die Vergrößerungslinse 44 vergrößert wurde. Die Inhalte der Bildbearbeitung in Bezug auf Signale, die von der ersten und zweiten Bilderfassungseinheit 43 und 45 ausgegeben werden, sind dieselben wie bei der Ausführungsform 1.

In der vorliegenden Ausführungsform sind jeweilige Parameter der Vergrößerungslinse 44, die erste und zweite Bilderfassungseinheit 43 und 45 definiert, wie in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

Elemente	Parameter, die die erste Bilderfassungseinheit und die erste Ausgabeeinheit betreffen	Parameter, die die zweite Bilderfassungseinheit und die zweite Ausgabeeinheit betreffen
Pixelgröße der Bilderfassungseinheit	P₁	P₂
Pixelzahl der Bilderfassungseinheit	N₁	N₂
Pixelzahl der Anzeigeeinheit	V₁	V₂
Vergrößerungsrate der Linse	-	M₂

In diesem Fall kann ein Vergrößerungsverhältnis von Bildern, die auf der ersten Ausgabeeinheit 14 und der zweiten Ausgabeeinheit 15 gezeigt sind, durch die folgende Formel dargestellt werden.
Eine Vergrößerung, die in der Betriebseinheit 12 berechnet wird, kann durch die folgende Formel dargestellt sein.
(2-3) Zusammenfassung
Dieselben Vorteile wie beim Transmissionselektronenmikroskop gemäß der Ausführungsform 1 können auch realisiert werden, wenn das Transmissionselektronenmikroskop gemäß der Ausführungsform verwendet wird.
(2-4) Modifizierungsbeispiel 1
Das Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 nach der Duplikation erhalten wird, ist im ersten Bild 32 eingebettet, um auch in dieser Ausführungsform das zusammengesetzte Bild 36 zu erzeugen, und es ist auch möglich, die gleichzeitige Betrachtung von Bildern mit unterschiedlichen Betrachtungsvergrößerungen durch direktes Ausgeben des ersten Bilds 32 an die erste Ausgabeeinheit 14 und Ausgeben des Bilds 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 erhalten wird, das dem Bild hoher Vergrößerung entspricht, an die zweite Ausgabeeinheit 15 zu realisieren.
(2-5) Modifizierungsbeispiel 2
Das zusammengesetzte Bild 36 wird erzeugt, ohne dass auch in dieser Ausführungsform eine Kontrasteinstellung durchgeführt wird, und es ist auch bevorzugt, das zusammengesetzte Bild 36 zu erzeugen, indem ein Durchschnittswert aus Differenzen oder Verhältnissen von Dichtewerten von Pixeln berechnet wird, die sich an einer Grenze zwischen dem Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 nach der Duplikation erhalten wird, und dem ersten Bild 32 in der Betriebseinheit 12 befinden, und dann der Kontrast des ersten Bilds 33 und/oder des Bilds 35 unter Anwenden des Durchschnittswerts eingestellt wird. Es ist möglich, ein Gefühl der Fremdheit in Bezug auf das zusammengesetzte Bild 36 zu reduzieren, das auftritt, wenn der Kontrast an einem Grenzabschnitt durch die Einrichtung einer solchen Bearbeitungsfunktion hoch ist.
(2-6) Modifizierungsbeispiel 3
Das zusammengesetzte Bild 36 wird erzeugt, ohne dass die Bearbeitung am Grenzabschnitt zwischen dem ersten Bild 32 und dem Bild 35, das auch in der vorliegenden Ausführungsform durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 nach der Duplikation erhalten wird, durchgeführt wird, und es ist auch bevorzugt, das zusammengesetzte Bild 36 zu erzeugen, bei dem die Grenze zwischen dem ersten Bild 32 und dem Bild 35 deutlich mit einem Rahmen durch die Betriebseinheit 12 gezeigt ist.
(2-7) Modifizierungsbeispiel 4
Der Spiegel 42 mit der Öffnung 51 wird in der vorliegenden Ausführungsform verwendet, und die obigen Vorteile können auch durch Verwenden eines halbdurchlässigen Spiegels oder eines Strahlenteilers anstelle des Spiegels 42 erhalten werden.
(2-8) Modifizierungsbeispiel 5
Das Bild 35, das durch Verkleinern des zweiten Bilds 33 erhalten wird, ist in der vorliegenden Ausführungsform in das erste Bild 32 eingebettet, und es ist auch bevorzugt, dass das zweite Bild 33 in ein Bild 38 eingebettet ist, das durch Vergrößern eines duplizierten Bilds 37 des ersten Bilds 32 erhalten wird, wie in 7 gezeigt ist.
(3) Weitere Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und es sind verschiedene Modifizierungsbeispiele eingeschlossen. Die obigen Ausführungsformen werden ausführlich erläutert, damit die vorliegende Erfindung leicht verständlich ist, und es muss nicht immer sein, dass Ausführungsformen alle erläuterten Komponenten umfassen. Obwohl das Transmissionselektronenmikroskop in den obigen Ausführungsformen erläutert wird, kann die vorliegende Erfindung zum Beispiel auf die Mikroskopausrüstung unter Verwendung von Ladungsteilchen (zum Beispiel Ionen) angewendet werden, die keine Elektronen sind. Es ist auch möglich, einen Teil der Komponenten in einer bestimmten Ausführungsform durch Komponenten einer anderen Ausführungsform auszutauschen. Es ist weiterhin möglich, Komponenten von anderen Ausführungsformen den Komponenten einer jeweiligen Ausführungsform hinzuzufügen. Darüber hinaus ist ein Hinzufügen, Streichen oder Ersetzen eines Teils der Komponenten von anderen Ausführungsformen in Bezug auf einen Teil von Komponenten von jeweiligen Ausführungsformen möglich.
Ein Teil oder alle obigen jeweiligen Komponenten, Funktionen, Bearbeitungseinheiten, Bearbeitungsmittel und so weiter können durch Hardware realisiert werden, indem zum Beispiel eine integrierte Schaltung konzipiert wird. Die obigen Komponenten, die Funktionen und so weiter können durch Interpretieren und Ausführen von Programmen realisiert werden, die jeweilige Funktionen durch einen Prozessor (nämlich softwarespezifisch) realisieren. Informationen, wie beispielsweise Programme, Tabellen und Dateien zum Realisieren von jeweiligen Funktionen können in Speichereinheiten, wie beispielsweise einem Speicher, einer Festplatte und einem SSD (einem Festkörperbauelement), oder in Speichermedien, wie beispielsweise einer IC-Karte, einer SD-Karte und einer DVD, gespeichert werden. Steuerleitungen und Informationsleitungen, die für die Erläuterung als notwendig erachtet werden, sind angegeben, die nicht alle notwendigen Steuerleitungen und Informationsleitungen als Produkt repräsentieren. Es kann davon ausgegangen werden, dass fast alle Komponenten tatsächlich miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Elektronenkanone
2: Betrachtungsobjekt
3: Beleuchtungslinsensystem
4: Objektivlinsensystem
5: Bildgebungslinsensystem
6: erste Projektionsebene
7: erste Bilderfassungseinheit
8: zweite Projektionsebene
9: zweite Bilderfassungseinheit
10: Signalübertragungseinheit
11: Computer
12: Betriebseinheit
13: Speichereinheit
14: erste Ausgabeeinheit (Anzeigeeinheit)
15: zweite Ausgabeeinheit (Anzeigeeinheit)
16: Eingabevorrichtung
21: Öffnung
22: Öffnungsseitenfläche
23: Winkel θ
24: Linse, die in der niedrigsten Stufe des Bildgebungslinsensystems positioniert ist
25: Abstand L
26: optische Achse
27: Abstand X
31: Pixelbereich, der der Öffnung entspricht
32: erstes Bild
33: zweites Bild
34: dupliziertes Bild des zweiten Bilds
35: verkleinertes Bild
36: zusammengesetztes Bild
37: dupliziertes Bild
38: vergrößertes Bild
39: zusammengesetztes Bild
41: Projektionsebene
42: Spiegel
43: erste Bilderfassungseinheit
44: Vergrößerungslinse
45: zweite Bilderfassungseinheit
51: Öffnung.

Claims

Ladungsteilchenvorrichtung, umfassend: eine Elektronenkanone, die einen Elektronenstahl erzeugt; ein Bildgebungslinsensystem, das ein Bild des durch eine Probe hindurchgeleiteten Elektronenstrahls bildet; eine Aufteileinheit, die den durch das Bildgebungslinsensystem hindurchgeleiteten Elektronenstrahl in eine erste Bildkomponente und eine zweite Bildkomponente aufteilt; eine erste Bilderfassungseinheit, die die erste Bildkomponente erfasst und ein erstes Bild ausgibt; eine zweite Bilderfassungseinheit, die die zweite Bildkomponente erfasst und ein zweites Bild ausgibt; eine Bearbeitungseinheit; und eine Anzeigeeinheit, wobei eine Vergrößerung des zweiten Bilds größer als eine Vergrößerung des ersten Bilds ist, die Bearbeitungseinheit ein drittes Bild erzeugt, indem das erste Bild mit dem zweiten Bild zusammengesetzt wird, und die Anzeigeeinheit das zweite Bild und das dritte Bild anzeigt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungseinheit das dritte Bild erzeugt, indem das zweite Bild verkleinert ist und das verkleinerte Bild in das erste Bild eingebettet ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anzeigeeinheit eine Anzeige durchführt, indem ein Rahmen an einer Grenze zwischen dem verkleinerten Bild und dem ersten Bild ausgebildet ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Bearbeitungseinheit einen Kontrast in der Umgebung einer Grenze zwischen dem verkleinerten Bild und dem ersten Bild auf einen vorbestimmten Wert ändert.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Aufteileinheit ein erster Szintillator ist, in dem eine Öffnung ausgebildet ist, die erste Bildkomponente Licht vom ersten Szintillator ist, weiter ein zweiter Szintillator zum Erfassen des durch die Öffnung hindurchgeleiteten Elektronenstrahls enthalten ist, und die zweite Bildkomponente Licht vom zweiten Szintillator ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei eine Endfläche, die die Öffnung in einem Querschnitt des ersten Szintillators vorgibt, so geneigt ist, dass erweiterte Linien der Endfläche eine optische Achse des Elektronenstrahls über dem Szintillator kreuzen.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Endfläche in Bezug auf den Elektronenstrahl nicht lichtempfindlich ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungseinheit das dritte Bild erzeugt, indem ein Kontrast in der Umgebung einer Grenze zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild auf einen vorbestimmten Wert geändert wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aufteileinheit ein erster Szintillator ist, bei dem eine Öffnung ausgebildet ist, die erste Bildkomponente Licht vom ersten Szintillator ist, weiter ein zweiter Szintillator zum Erfassen des durch die Öffnung hindurchgeleiteten Elektronenstrahls enthalten ist, und die zweite Bildkomponente Licht vom zweiten Szintillator ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Endfläche, die die Öffnung in einem Querschnitt des ersten Szintillators vorgibt, so geneigt ist, dass erweiterte Linien der Endfläche eine optische Achse des Elektronenstrahls über dem Szintillator kreuzen.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Endfläche, die die Öffnung im Querschnitt des ersten Szintillators vorgibt, in Bezug auf den Elektronenstrahl nicht lichtempfindlich ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aufteileinheit ein Spiegel ist, bei dem eine Öffnung ausgebildet ist, die erste Bildkomponente Licht vom Spiegel ist und die zweite Bildkomponente Licht ist, das durch die Öffnung hindurchgeleitet wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aufteileinheit ein halbdurchlässiger Spiegel oder ein Strahlenteiler ist, die erste Bildkomponente Licht ist, das durch den halbdurchlässigen Spiegel oder den Strahlenteiler reflektiert wird, und die zweite Bildkomponente Licht ist, das durch den halbdurchlässigen Spiegel oder den Strahlenteiler hindurchgeleitet wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bearbeitungseinheit das dritte Bild erzeugt, indem das erste Bild vergrößert wird und das zweite Bild in das vergrößerte Bild eingebettet wird.
Probenbetrachtungsverfahren in einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, enthaltend eine Elektronenkanone, die einen Elektronenstrahl erzeugt, ein Bildgebungslinsensystem, das ein Bild des durch eine Probe hindurchgeleiteten Elektronenstrahls ausbildet, eine Aufteileinheit, die den durch das Bildgebungslinsensystem hindurchgeleiteten Elektronenstrahl in eine erste Bildkomponente und eine zweite Bildkomponente aufteilt, eine erste Bilderfassungseinheit, die die erste Bildkomponente erfasst und ein erstes Bild ausgibt, eine zweite Bilderfassungseinheit, die die zweite Bildkomponente erfasst und ein zweites Bild ausgibt, eine Bearbeitungseinheit und eine Anzeigeeinheit, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: in einem Fall, in dem eine Vergrößerung des zweiten Bilds größer als eine Vergrößerung des ersten Bilds ist, Erzeugen eines dritten Bilds durch Zusammensetzen des ersten Bilds mit dem zweiten Bild mittels der Bearbeitungseinheit; und Anzeigen des zweiten Bilds und des dritten Bilds auf der Anzeigeeinheit.
Probenbetrachtungsverfahren in der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Bearbeitungseinheit das dritte Bild erzeugt, indem das zweite Bild verkleinert wird und das verkleinerte Bild in das erste Bild eingebettet wird.
Probenbetrachtungsverfahren in der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Anzeigeeinheit ein Bild ausgibt, indem ein Rahmen an einer Grenze zwischen dem verkleinerten Bild und dem ersten Bild ausgebildet wird.
Probenbetrachtungsverfahren in der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Bearbeitungseinheit einen Kontrast in der Umgebung einer Grenze zwischen dem verkleinerten Bild und dem ersten Bild auf einen vorbestimmten Wert ändert.