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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung.
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Stand der Technik
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Ein Rasterelektronenmikroskop (im Folgenden als REM bezeichnet), bei dem es sich um eine Art Ladungsteilchenstrahlvorrichtung handelt, ist eine Vorrichtung zum Betrachten eines Oberflächenbilds einer Probe durch Strahlen eines von einer Elektronenquelle abgestrahlten Elektronenstrahls auf die Probe.
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Die Patentliteratur 1 offenbart ein REM, bei dem eine Probe geneigt wird, wenn die Probe mit einem optischen Mikroskop (im Folgenden OM genannt) betrachtet werden soll, um einen Betrachtungswinkel des REM mit dem des OM in Deckung zu bringen.
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Die Patentliteratur 2 offenbart ein REM, das eine Säule des REM und eine mit einem OM ausgestattete Probenkammer dreht, anstatt eine Probe zu drehen. Patentliteratur 3 und 5 offenbaren ein Abtastelektronenstrahlmikroskop zum Abbilden eines Teiles eines Halbleiter-Wafers mit einem Waferträger zur Aufnahme des Halbleiter-Wafers, einer mit dem Waferträger gekoppelten Kippeinrichtung, einer Positioniereinrichtung, mit der der Waferträger in zwei unterschiedlichen Richtungen bewegbar ist, einem den Waferträger und die Dreh-, die Positionier- und die Kippeinrichtung umschließendes Gehäuse, einer elektronenoptischen Säule zur Erzeugung des Elektronenstrahls, die eine feste Position relativ zum Gehäuse einnimmt, und einem Detektor zum Erfassen der vom Halbleiter-Wafer abgegebenen Strahlung. Patentliteratur 4 zeigt ein Teilchenstrahlgerät und eine Probenaufnahmeeinrichtung mit einem Probenträger. Der Probenträger ist entlang einer ersten Achse und zweiten Achse beweglich angeordnet. Ferner ist der Probenträger um eine erste und zweite Rotationsachse drehbar angeordnet. Ein erster Probenhalter ist um eine dritte Rotationsachse relativ zum Probenträger drehbar angeordnet, wobei die dritte und die zweite Rotationsachse teilweise lateral versetzt zueinander angeordnet sind. Ferner ist der erste Probenhalter mittels einer Steuereinrichtung um die dritte Rotationsachse in eine Untersuchungsposition und/oder Bearbeitungsposition drehbar. Patentliteratur 6 zeigt ein Zweistrahlgerät mit einer lonenstrahlsäule und einer Elektronenstrahlsäule, welche auf einer Probenkammer derart montiert sind, dass die Elektronenstrahlachse und die Ionenstrahlachse sich an einem Schnittpunkt kreuzen. Weiters umfasst das Zweistrahlgerät einen Probenmanipulator mit einer leitfähigen Ebene, auf der eine Einrichtung zum Halten einer Probe angeordnet ist. Der Probenmanipulator kann die Ebene zwischen einem ersten Neigungswinkel, unter dem die Ebene senkrecht zur Elektronenstrahlachse ausgerichtet ist, und einem zweiten Neigungswinkel, unter dem die Ebene senkrecht zu der Ionenstrahlachse ausgerichtet ist, neigen.
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Literaturstellenliste
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Patentliteratur
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Das REM der Patentliteratur 1 ist eingerichtet, um in einem IC-Herstellungsverfahren verwendet zu werden. Da ein IC-Wafer, der ein Ziel für die Betrachtung ist, nahezu gleichmäßig flach ist und seine Größe immer einheitlich ist, kann im Voraus eine Bedingung für das Neigen einer Probe so, dass sie nicht mit anderen Komponenten zu kollidiert, festgelegt werden. In einem universellen REM zum Betrachten von Proben unterschiedlicher Größe und Höhe besteht jedoch eine Möglichkeit dahingehend, dass eine Probe mit anderen Komponenten kollidiert, wenn die Probe geneigt wird.
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Bei der in der Patentliteratur 2 offenbarten Technik sind eine Säule eines REM und ein Lichtmikroskop beweglich. Daher muss die Säule des REM leichtgewichtig sein, so dass es schwierig ist, eine Hochleistungs-Säule zu montieren.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, Proben in geeigneter Weise zu betrachten, selbst wenn Proben unterschiedlicher Größen und Höhen betrachtet werden.
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Lösung des Problems
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung einen Tisch, die konfiguriert ist, um eine Probe darauf zu platzieren und die Probe innerhalb einer Probenkammer zu bewegen; einen Spiegelkörper, der konfiguriert ist, um die Probe durch Strahlen eines Ladungsteilchenstrahls auf die Probe zu betrachten; eine erste Bilderfassungsvorrichtung, die konfiguriert ist, um eine Oberfläche der Probe zu betrachten, die mit dem Ladungsteilchenstrahl unter einem anderen Winkel als dem des Spiegelkörpers bestrahlt wird; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um bei der Betrachtung der Probe über die erste Bilderfassungsvorrichtung die Probe vom Spiegelkörper zu trennen und die Probe durch den Tisch zu neigen, damit sie in Richtung der ersten Bilderfassungsvorrichtung zeigt.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, die in der Lage ist, Proben in geeigneter Weise zu betrachten, selbst wenn Proben unterschiedlicher Größen und Höhen betrachtet werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Darstellung, die eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung veranschaulicht.
- 2 ist eine Darstellung, die eine Bewegung einer Probe eines REM veranschaulicht.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgehensweise bei der Suche nach einem Sichtfeld veranschaulicht.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das die Details von Schritt S303 veranschaulicht.
- 5 ist eine Darstellung, die ein REM mit einem Kammerskop [chamber scope] veranschaulicht.
- 6 ist eine Darstellung, die eine Probe mit einem konvexen Abschnitt veranschaulicht.
- 7 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Bestimmen einer Probenkollisionsmöglichkeit veranschaulicht.
- 8 ist eine Darstellung, die eine Bewegung einer Probe veranschaulicht, wenn die Wahrscheinlichkeit einer Probenkollision hoch ist.
- 9 ist eine Darstellung, die ein REM mit einem Detektor in der Nähe einer Probe veranschaulicht.
- 10 ist eine Darstellung, die eine Bewegung einer Probe veranschaulicht, wenn die Probe größer als das Sichtfeld einer Bilderfassungsvorrichtung ist.
- 11 ist eine Darstellung, die eine herkömmliche Ladungsteilchenstrahlvorrichtung veranschaulicht.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein REM ist dadurch gekennzeichnet, dass Auflösung und Vergrößerung im Vergleich zu einem gewöhnlichen OM erhöht werden können, und eignet sich zum Betrachten einer Feinstruktur von mehreren mm bis mehreren nm. Bevor man eine Probe mit hoher Auflösung mit Hilfe eines REM betrachtet, ist es notwendig, die Probe in einem Zustand zu betrachten, in dem die Vergrößerung des REM auf niedrig eingestellt ist, und einen Teil zu bestimmen, der in einem gewissen Umfang betrachtet werden soll.
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Die minimale Vergrößerung eines REM ist jedoch größer als die eines OM (das REM hat ein engeres Sichtfeld als das OM). Die minimale Vergrößerung hängt von der Konfiguration der Vorrichtung ab. So beträgt beispielsweise die minimale Vergrößerung eines OM etwa das 1- bis 3-Fache, während die minimale Vergrößerung eines REM etwa das 10- bis 50-Fache beträgt. Aufgrund der minimalen Vergrößerung ist es, wenn ein Benutzer eine große Probe mit einem REM betrachtet, schwierig, das gesamte Erscheinungsbild der Probe zu erfassen und eine Position der Probe zu erkennen, an der sich ein aktuelles Sichtfeld des REM befindet.
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Daher gibt es eine Technik, um ein Sichtfeld für ein REM zu finden, indem ein OM an einer betitelten Position in einer Probenkammer des REM installiert und ein von dem OM erhaltenes Bild (im Folgenden als OM-Bild bezeichnet) mit einem vom REM erhaltenen Bild (im Folgenden als REM-Bild bezeichnet) verglichen wird. In diesem Fall unterscheidet sich der Betrachtungswinkel des REM von dem des OM.
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Die „Vergrößerung“ in einem REM ist ein Wert, der durch „das Wievielfache der Größe zeigt der REM-Abtastbereich eines betrachteten Sichtfelds“ definiert ist. Theoretisch kann durch die Änderung der Anzeigegröße eines REM-Bilds eine beliebige Vergrößerung unabhängig von der Größe eines Sichtfelds realisiert werden. In der vorliegenden Anmeldung wird die Vergrößerung unter der Annahme beschrieben, dass das REM-Bild mit einer bestimmten Größe auf einem Monitor mit üblicher Größe für einen PC angezeigt wird (d.h. das Sichtfeld ist groß, wenn die Vergrößerung gering ist).
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Hier umfassen die Elektronenquellen des REM einen Thermoelektronentyp, einen Schottky-Typ, einen Feldemissionstyp und dergleichen. In jeder der Elektronenquellen ist es notwendig, das Ausbrennen eines Filaments und das Anhaften von Gas an der Elektronenquelle zu verhindern. Auch in einem Niedervakuumbereich kollidiert ein Elektronenstrahl mit Restgasmolekülen und wird gestreut. Daher werden bei der Betrachtung einer Probe mit einem REM ein Spiegelkörper und eine Probenkammer des REM im Vakuum gehalten.
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Um eine Elektronenquelle, einen Spiegelkörper und eine Probenkammer bis zum Vakuum zu evakuieren, verfügt ein übliches REM über einen an einer Probenkammer befestigten Spiegelkörper. Daher kann der Spiegelkörper nicht in Bezug auf die Probenkammer bewegt werden, so dass eine Bestrahlungsrichtung und ein Bestrahlungspunkt eines Elektronenstrahls festgelegt sind. Daher ist es beispielsweise nicht realistisch, das Sichtfeld zu erweitern, indem der Abstand zwischen einer Probe und dem Spiegelkörper extrem vergrößert wird, und es gibt eine obere Grenze in Bezug auf das Sichtfeld eines REM (es gibt eine untere Grenze in Bezug auf die Vergrößerung).
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Normalerweise beträgt der Durchmesser einer Öffnung am vorderen Ende eines Spiegelkörpers eines REM etwa mehrere mm. Selbst wenn ein Elektronenstrahl in einem Bereich abgetastet wird, der breiter als der Durchmesser der Öffnung ist, wird der Elektronenstrahl durch den Spiegelkörper blockiert und nicht auf die Probe gestrahlt. Daher beträgt die (praktische) obere Grenze des Sichtfelds eines REM etwa mehrere mm zum Quadrat (vom 10- bis 50-Fachen, ausgedrückt in Bezug auf die Vergrößerung).
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Bei der Betrachtung einer Probe von mehreren Quadratzentimetern oder größer ist es für ein REM, das ein Sichtfeld von höchstens ein paar Quadratmillimetern erhalten kann, schwierig, das gesamte Erscheinungsbild der Probe zu erfassen und eine Position der Probe zu erkennen, an der sich die aktuelle Feldansicht befindet. Daher dauert es bei der Betrachtung einer Probe von mehreren Quadratmillimetern oder größer enorm lange, einen zu betrachtenden Ort zu bestimmen, der nur mit einem REM betrachtet wird. Darüber hinaus ist ein REM-Bild im Gegensatz zu einem OM ein monochromes Bild, so dass die Farbe einer Probenoberfläche nicht betrachtet werden kann. Um diese Probleme zu lösen, gibt es eine Technik zur Suche nach einem Sichtfeld eines REM durch Vergleich eines OM-Bilds mit einem REM-Bild.
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11 veranschaulicht ein Beispiel für eine konventionelle Ladungsteilchenstrahlvorrichtung. In einer Probenkammer 104 des REM in 11 ist eine Bilderfassungsvorrichtung 107 vorgesehen, die in die gleiche Richtung wie ein Spiegelkörper 103 zeigt. Es ist möglich, dass die Bilderfassungsvorrichtung 107 nicht in der Probenkammer 104, sondern in einer Probenaustauschkammer (nicht gezeigt) oder dergleichen vorgesehen ist. Wenn ein Tisch 102 einen Teil der Probenkammer 104 oder dergleichen bildet, kann die Bilderfassungsvorrichtung 107 am Tisch 102 vorgesehen werden. Ein Benutzer bewegt eine Probe 101 unter Verwendung des Tisches 102 an eine vorgegebene Position (direkt unter der Bilderfassungsvorrichtung 107) und erfasst ein optisches Bild der Probe 101.
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Da gemäß der Konfiguration die Probe 101 und die Bilderfassungsvorrichtung 107 nicht entfernt werden, besteht kein Problem in Bezug auf einen mechanischen Montagefehler zum Zeitpunkt der Platzierung der Probe 101 auf dem Tisch 102. Da sich darüber hinaus die Probe 101 immer innerhalb der Probenkammer befindet, entfallen komplizierte Aufgabenstellungen, wie beispielsweise Witterungseinflüsse und Evakuierung.
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Andererseits ist es bei dieser Technik notwendig, die Anordnung und die Formen des Spiegelkörpers 103, eines Detektors 106 und dergleichen zu untersuchen, um das Sichtfeld der Bilderfassungsvorrichtung 107 nicht zu blockieren. Da weiterhin die Höhen der Probe 101 und der Bilderfassungsvorrichtung 107 festgelegt sind, ist das Sichtfeld der Bilderfassungsvorrichtung 107 eingeschränkt. Darüber hinaus wird mit der Installation der Bilderfassungsvorrichtung 107 die Gesamtgröße des REM vergrößert.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen beschrieben. Das „Bild“ in den Ausführungsformen umfasst nicht nur ein Standbild, sondern auch ein bewegtes Bild (Video).
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Darstellung, die eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem REM und einer Bilderfassungsvorrichtung veranschaulicht. Eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 100 umfasst einen Tisch 102, auf dem eine Probe 101 platziert wird, einen Spiegelkörper 103 zum Bestrahlen der Probe 101 mit einem Elektronenstrahl, eine Probenkammer 104 zum Halten des Innenraums im Vakuum, eine Vakuumpumpe 105 zum Evakuieren der Probenkammer 104, einen Detektor 106 zum Erfassen von Elektronen, Röntgenstrahlen und dergleichen, eine Bilderfassungsvorrichtung 107 zum Erfassen eines optischen Bilds, einen Monitor (Anzeigeeinheit) 110 zum Anzeigen eines REM-Bilds, eines optischen Bilds und dergleichen, und eine Steuereinheit 108 zum Steuern der Komponenten.
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Da eine beliebige Position der Probe mit verschiedenen Formen betrachtet wird, kann der Tisch 102 betitelt, gedreht, planar bewegt und vertikal in Bezug auf einen Elektronenstrahl bewegt werden.
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Als Detektor 106 können ein Sekundärelektronendetektor, ein Röntgendetektor, ein Kathodenlumineszenzdetektor, ein Niedervakuum-Sekundärelektronendetektor, ein Reflexions-Elektronendetektor und dergleichen verwendet werden. Im Übrigen kann der Detektor 106 eine Kombination aus einer Vielzahl dieser Detektoren aufweisen.
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Die Bilderfassungsvorrichtung 107 erfasst ein Bild des gesamten Erscheinungsbilds der Probe 101 und speichert ein davon erfasstes optisches Bild in einem bereitgestellten Speicher 109 in der Steuereinheit 108. Das optische Bild wird auf dem Monitor 110 durch die Steuereinheit 108 angezeigt. Durch die vorherige Zuordnung des optischen Bilds zu den Koordinaten des Tischs 102 kann eine Betrachtungsposition im REM mit einem Bild einer gleichen Vergrößerung oder einer niedrigen Vergrößerung durch die Bilderfassungsvorrichtung 107 bestimmt werden. Darüber hinaus können Farbinformationen der Probe 101 erhalten werden, die nicht über das REM gewonnen werden können. Die Bilderfassungsvorrichtung 107 kann alles sein, was in der Lage ist, ein optisches Bild zu erfassen, wie beispielsweise ein OM, eine CCD-Kamera, eine Infrarotkamera oder dergleichen.
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Gemäß der obigen Konfiguration kann ein Bild der Probe 101 in einem Zustand erfasst werden, in dem die Probe 101 direkt unter dem Spiegelkörper 103 angeordnet ist. Da es auch nicht notwendig ist, den Tisch 102 um einen großen Betrag in horizontaler Richtung zu bewegen, kann die Größe des REM reduziert werden. Obwohl ein Beispiel, in dem der Tisch 102 geneigt ist, um ein optisches Bild zu erfassen, veranschaulicht wurde, kann auch ein optisches Bild erfasst werden, während der Tisch 102 horizontal gehalten wird.
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Da der Abstand zwischen der Bilderfassungsvorrichtung 107 und dem Spiegelkörper 103 klein ist, wird hier, wie in 1 dargestellt, das Sichtfeld der Bilderfassungsvorrichtung 107 durch den Spiegelkörper 103 und dergleichen blockiert. Wenn darüber hinaus die Bilderfassungsvorrichtung 107 ein Bild erfasst, während der Tisch 102 horizontal gehalten wird, unterscheidet sich ein Betrachtungswinkel des Spiegelkörpers 103 von dem der Bilderfassungsvorrichtung 107, so dass das Bild nach dem Erfassen korrigiert werden muss.
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Darüber hinaus kann in dem Fall des Erfassens eines optischen Bilds durch Neigen des Tischs 102, wenn die Höhe und die Größe einer Probe festgelegt sind, im Voraus eine Bedingung für das Neigen der Probe 101 bestimmt werden, um zu verhindern, dass die Probe 101 mit anderen Komponenten kollidiert. In einem universellen REM zum Betrachten von Proben unterschiedlicher Größe und Höhe besteht jedoch die Möglichkeit, dass eine Probe mit anderen Komponenten kollidiert, wenn die Probe geneigt wird.
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2 ist eine Darstellung, die eine Bewegung einer Probe eines REM veranschaulicht. 2(A) veranschaulicht einen Fall, in dem die Probe 101 durch ein REM betrachtet wird. Um die Probe 101 mit einer hohen Auflösung zu betrachten, ist es vorzuziehen, dass ein Arbeitsabstand (der Abstand zwischen dem vorderen Ende einer Objektlinse und der Probe) klein ist, und somit die Probe 101 und der Spiegelkörper 103 nahe beieinander angeordnet sind. Andererseits wird in diesem Beispiel ein Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107 durch den Spiegelkörper 103 begrenzt. Daher kann die Bilderfassungsvorrichtung 107 nicht das gesamte Erscheinungsbild der Probe 101 betrachten.
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Darüber hinaus gibt es bei einem REM einen Fall, in dem die Probe 101 in Richtung des Detektors 106 geneigt ist, um eine Signalmenge durch den Neigungseffekt zu erhöhen, um einen Elektronenstrahl auf Seitenflächen eines konkav-konvexen Abschnitts zu strahlen, auf den nicht mit einem Elektronenstrahl von rechts oben bestrahlt wird, oder um die Probe 101 stereoskopisch zu betrachten. In 2(A) wird die zum Detektor 106 geneigte Probe 101 durch eine gestrichelte Linie angezeigt. In einem solchen Fall kann die Bilderfassungsvorrichtung 107 die Oberfläche der Probe 101 nicht betrachten.
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Um die Probe 101 mit der Bilderfassungsvorrichtung 107 zu betrachten, kann die Probe 101 in Richtung der Bilderfassungsvorrichtung 107 geneigt werden. 1(B) veranschaulicht eine schematische Ansicht des Falls, in dem die Probe 101 in Richtung der Bilderfassungsvorrichtung 107 geneigt ist. In diesem Beispiel, in dem die Probe 101 geneigt wird, kann die Probe 101 nicht ausreichend geneigt werden, da ein Endabschnitt der Probe 101 mit dem Detektor 106 kollidiert.
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Als Nächstes veranschaulicht 1(C) in diesem Beispiel eine schematische Ansicht einer Bewegung der Probe 101. Wenn die Probe 101 mit der Bilderfassungsvorrichtung 107 betrachtet wird, bewegt die Steuereinheit 108 die Probe 101 unter Verwendung des Tischs 102, so dass sich die Probe 101 im Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107 befindet. Zunächst befindet sich die Probe 101 durch Absenken der Position der Probe 101 (in einer Richtung weg vom Spiegelkörper 103) innerhalb des Sichtfelds 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107. Obwohl die Probe 101 direkt nach unten bewegt wird, kann die Probe 101 hier durch eine Kombination aus der vertikalen Bewegung und einer horizontalen Bewegung der Probe 101 innerhalb des Sichtfelds 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107 positioniert werden.
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Da sich der Betrachtungswinkel des REM nur bei der in 1 (C) veranschaulichten Bewegung von dem der Bilderfassungsvorrichtung 107 unterscheidet, wird ein optisches Bild verzerrt, und somit muss das optische Bild nach der Erfassung korrigiert werden. 1 (D) veranschaulicht eine schematische Ansicht einer zusätzlichen Bewegung der Probe 101. Im Falle der Betrachtung der Probe 101 mit der Bilderfassungsvorrichtung 107 neigt die Steuereinheit 108 die Probe 101 so, dass die Probe 101 in Richtung der Bilderfassungsvorrichtung 107 zeigt. In diesem Fall ist es bevorzugt, die vertikale Position der Probe 101 so einzustellen, dass die Probe 101 nicht mit den Komponenten im REM kollidiert.
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Als Nächstes wird ein Verfahren zum Suchen nach einem Sichtfeld der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben.
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Schritt S301: Ein Benutzer legt die Probe 101 auf den Tisch 102. Wenn der Tisch 102 von der Probenkammer 104 abgenommen werden kann, wird der Tisch 102 an der Probenkammer 104 befestigt.
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Schritt S302: Die Steuereinheit 108 weist die Vakuumpumpe 105 an, die Probenkammer 104 zu evakuieren.
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Schritt S303: Wie beispielsweise in 1(D) veranschaulicht, bewegt die Steuereinheit 108 den Tisch 102 in eine Position, in der die Bilderfassungsvorrichtung 107 ein Bild der Probe 101 erfassen kann.
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Schritt S304: Die Steuereinheit 108 weist die Bilderfassungsvorrichtung 107 an, ein optisches Bild der Probe 101 zu erfassen und speichert das optische Bild im Speicher 109.
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Schritt S305: Wenn bestimmt wird, dass die Helligkeit des optischen Bilds unzureichend ist oder das optische Bild nicht gespeichert werden konnte, kehrt die Steuereinheit 108 zu Schritt S304 zurück und erfasst erneut ein Bild der Probe 101 durch die Bilderfassungsvorrichtung 107. In diesem Fall liest die Steuereinheit 108 Informationen über das optische Bild, um zu bestimmen, ob es notwendig ist, ein optisches Bild erneut zu erfassen oder nicht. So kann beispielsweise das optische Bild auf dem Monitor 110 so dargestellt werden, dass ein Benutzer bestimmt, ob es notwendig ist, ein optisches Bild erneut zu erfassen, oder nicht.
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Schritt S306: Wenn festgestellt wird, dass es nicht notwendig ist, ein optisches Bild erneut zu erfassen, gibt die Steuereinheit 108 eine Anweisung an den Tisch 102 aus, wodurch die Probe 101 in eine REM-Betrachtungsposition (z.B. eine Position direkt unter dem Spiegelkörper 103 oder dergleichen) bewegt wird. Mit anderen Worten wird die Probe 101 zum Spiegelkörper 103 hin geneigt und näher an den Spiegelkörper 103 herangeführt.
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Schritt S307: Die Steuereinheit 108 gibt eine Anweisung an den Spiegelkörper 103 und andere Komponenten des REM aus und beginnt damit die Betrachtung der Probe 101 bei geringer Vergrößerung.
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Schritt S308: Die Steuereinheit 108 zeigt das im Speicher 109 gespeicherte optische Bild und ein durch den Detektor 106 und dergleichen erhaltenes REM-Bild auf dem Monitor 110 an.
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Schritt S309: Ausgehend von dem auf dem Monitor 110 angezeigten optischen Bild bestimmt der Benutzer eine Position, die vom REM betrachtet werden soll.
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Schritt S310: Die Steuereinheit 108 bewegt den Tisch 102 so, dass das Sichtfeld des REM die in Schritt S309 angegebene Position einnimmt.
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Schritt S311: Der Benutzer bestimmt, ob die auf dem optischen Bild angegebene Position vom REM betrachtet wird. Wenn beispielsweise eine Koordinatenabweichung im optischen Bild vorliegt und das optische Bild nicht mit dem REM-Bild übereinstimmt, kehrt das Verfahren zu Schritt S303 zurück und ein optisches Bild wird erneut erfasst. Wenn die auf dem optischen Bild angegebene Position vom REM betrachtet wird, wird die Sichtfeldsuche beendet und eine normale REM-Betrachtung gestartet.
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Als Nächstes wird ein detaillierter Ablauf von Schritt S303 mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Die Steuereinheit 108 bestimmt, ob der Tisch 102 bewegt werden soll (Schritt S401). Wenn festgestellt wird, dass es notwendig ist, den Tisch 102 zu bewegen, fährt das Verfahren mit Schritt S402 fort. Wenn festgestellt wird, dass es nicht notwendig ist, den Tisch 102 zu bewegen, fährt das Verfahren mit Schritt S403 fort. Wenn die Größe einer Probe vorher bekannt ist (z.B. bei der nachfolgend beschriebenen zweiten Ausführungsform), kann die Steuereinheit 108 eine Bestimmung nach der Größe der Probe durchführen und die Probe nach einer Anweisung des Benutzers bewegen. Wenn es aus einem Grund, wie z.B. dem Aufbau der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 100, unvermeidlich ist, eine Probe zu bewegen, kann dieser Schritt ausgelassen werden.
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In Schritt S402 trennt die Steuereinheit 108 den Tisch 102 vom Spiegelkörper 103 um einen vorbestimmten Abstand.
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Als Nächstes neigt die Steuereinheit 108 den Tisch 102 um einen vorbestimmten Winkel so, dass sie zur Bilderfassungsvorrichtung 107 zeigt (Schritt S403). Anschließend fährt die Steuereinheit 108 mit Schritt S304 fort.
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Hier können der vorgegebene Abstand in Schritt S402 und der vorgegebene Winkel in Schritt S403 ein eindeutiger Wert in Abhängigkeit vom Aufbau der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 100, ein Wert, der in Abhängigkeit von der Größe der Probe 101 bestimmt wird, oder ein beliebiger Wert sein, der in Abhängigkeit von anderen verschiedenen Bedingungen berechnet wird. Darüber hinaus können die Daten im Speicher 109 oder in einer Speichervorrichtung außerhalb der Steuereinheit 108 gespeichert werden.
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Bei dem Obigen handelt es sich um die Vorgehensweise bei der Suche nach einem Sichtfeld durch ein REM. Außerdem kann in Schritt S308, nachdem nur das optische Bild angezeigt wird und ein Benutzer eine Betrachtungsposition festgelegt hat, eine REM-Betrachtung gestartet werden. Darüber hinaus können weitere Schritte hinzugefügt, weggelassen, ersetzt oder geändert werden.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein optisches Bild ohne das Ersetzen einer Probe zwischen einem Bilderfassungsvorgang durch die Bilderfassungsvorrichtung 107 und einer Betrachtung durch das REM und das Wiederholen der atmosphärischen Exposition und Evakuierung erhalten werden. Dadurch verbessert sich die Effizienz der Betrachtung. Da kein atmosphärischer Expositionsvorgang durchgeführt wird, kann eine Verfälschung der Probe 101 durch die Atmosphäre verhindert werden. Da die Bilderfassungsvorrichtung 107 in der Probenkammer 104 im geneigten Zustand vorgesehen ist, kann darüber hinaus die Größe der Probenkammer 104 reduziert werden. Wenn ein Bild der Probe 101 von der Bilderfassungsvorrichtung 107 erfasst wird, wird die Probe 101 außerdem vom Tisch 102 geneigt, um der Bilderfassungsvorrichtung 107 gegenüber zu stehen, so dass in einem optischen Bild keine Verzerrung auftritt. Da die Steuereinheit 108 die Probe 101 nach dem Trennen der Probe 101 und des Spiegelkörpers 103 und dergleichen um einen vorbestimmten Abstand neigt, ist es weiterhin möglich, die Möglichkeit zu verringern, dass die Probe 101 mit anderen Komponenten kollidiert, auch wenn die Probe 101 eine unbestimmte Größe oder dergleichen aufweist.
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Zweite Ausführungsform
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In der zweiten Ausführungsform wird eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Vielzahl von Bilderfassungsvorrichtungen beschrieben.
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Um über ein REM eine hohe Auflösung zu erhalten, ist es, wie vorstehend beschrieben, vorzuziehen, dass der Abstand zwischen der Probe 101 und dem Spiegelkörper 103 kurz ist. Aus einem REM-Bild allein lässt sich jedoch der Abstand zwischen der Probe 101 und dem Spiegelkörper 103 nicht genau bestimmen. Daher wird durch Bereitstellen einer anderen Bilderfassungsvorrichtung, die sich von der Bilderfassungsvorrichtung 107 unterscheidet, auf einer Seitenfläche der Probenkammer 104 und Betrachten der Probe 101 von einer Position direkt neben der Probe 101 aus, die vertikale Position der Probe 101 bestimmt.
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5(A) ist eine schematische Ansicht einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, und 5(B) ist eine perspektivische Ansicht der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform. Zusätzlich zu der in 1 dargestellten Konfiguration beinhaltet die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 100 eine zweite Bilderfassungsvorrichtung zum Betrachten des Inneren der Probenkammer 104 aus einer anderen Richtung als dem Spiegelkörper 103 und der Bilderfassungsvorrichtung 107. Hier wird das zweite Bilderfassungsgerät als Kammerskop 501 beschrieben. Das Kammerskop 501 umfasst die Probe 101, den Tisch 102, den Detektor 106 und dergleichen in seinem Sichtfeld in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des Spiegelkörpers 103 verläuft. Eine Vielzahl von Kammerskopen 501 kann vorgesehen werden, um Betrachtungen in verschiedenen Richtungen durchzuführen.
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In der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel veranschaulicht, in dem die Probe 101 flach ist. Eine tatsächliche Probe kann jedoch konkavkonvexe Abschnitte aufweisen. 6 ist eine schematische Ansicht in dem Fall des Erfassens eines Bilds der Probe 101 mit einem konvexen Abschnitt 601 durch die Bilderfassungsvorrichtung 107 gemäß der Technik der ersten Ausführungsform. Wenn der Überstandsbetrag des konvexen Abschnitts 601 groß ist, besteht die Möglichkeit, dass der konvexe Abschnitt 601 mit anderen Komponenten kollidiert, auch wenn die Probe 101 abgesenkt und dann wie in 2(d) beschrieben geneigt wird. Selbst wenn der konvexe Abschnitt 601 nicht vorhanden ist, kann dies der Fall sein, wenn beispielsweise der Durchmesser der Probe 101 groß ist.
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Da der Spiegelkörper 103 von direkt oben nach unten auf die Probe 101 schaut und das Sichtfeld eines REM-Bilds eng ist, ist es schwierig, nicht nur den Überstandsbetrag der Probe 101 aus dem REM-Bild zu bestimmen, sondern auch den konvexen Abschnitt 601 zu finden.
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Obwohl die Bilderfassungsvorrichtung 107 so angeordnet ist, dass sie leicht geneigt ist, betrachtet die Bilderfassungsvorrichtung 107 die Probe 101 von oben, so dass es schwierig ist, den Überstandsbetrag des konvexen Abschnitts 601 zu bestimmen. Auch in der ersten Ausführungsform wird, da die Probe 101 geneigt wird, bevor ein Bild davon von der Bilderfassungsvorrichtung 107 erfasst wird, die Bestimmung des Überstandsbetrags des konvexen Abschnitts 601 unter Verwendung der Bilderfassungsvorrichtung 107 vor dem Neigen der Probe nicht vorausgesetzt.
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Daher kann im REM in der zweiten Ausführungsform, wenn die Probe 101 geneigt wird, um ein optisches Bild davon durch die Bilderfassungsvorrichtung 107 zu erfassen, durch Betrachten der Seitenfläche der Probe 101 durch das Kammerskop 501 bestätigt werden, dass (der konvexe Abschnitt 601 von) die Probe 101 nicht mit den Komponenten wie dem Spiegelkörper 103 kollidiert. In der zweiten Ausführungsform ist ein Sichtfeld 602 des Kammerskops 501 so konfiguriert, dass es die Probe 101, den Spiegelkörper 103 und den Detektor 106 umfasst. Das Sichtfeld 602 kann jedoch bei Bedarf erweitert oder eingeengt werden.
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Ein Verfahren zum Verwenden des Kammerskops 501 in der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezug auf das in 7 veranschaulichte Flussdiagramm beschrieben.
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Schritte S701 bis S702: Gleich wie die Schritte S301 bis S302.
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Schritt S703: Die Steuereinheit 108 bestimmt, ob es wahrscheinlich ist, dass eine Kollision zwischen der Probe 101 und anderen Komponenten auftritt, auf der Grundlage eines erfassten Bilds des Sichtfelds 602 des Kammerskops 501. Hier kann das Bild des Kammerskops 501 auf dem Monitor 110 angezeigt werden, und ein Benutzer kann die Möglichkeit einer Kollision bestimmen. Die Steuereinheit 108 kann die Möglichkeit einer Kollision durch die Verwendung von Bildverarbeitung oder dergleichen bestimmen.
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Schritt S704: Wenn unwahrscheinlich ist, dass eine Kollision zwischen der Probe 101 und anderen Komponenten auftritt (wenn die Möglichkeit einer Kollision gering ist), wird die Probe 101 zu einer Bilderfassungsposition der Bilderfassungsvorrichtung 107 bewegt (wie in Schritt S303). Der nachfolgende Durchfluss ist derselbe wie in 3.
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Schritt S705: Wenn wahrscheinlich ist, dass eine Kollision zwischen der Probe 101 und anderen Komponenten auftritt (in dem Fall, in dem die Wahrscheinlichkeit einer Kollision hoch ist), stoppt die Steuereinheit 108 die Bewegung des Tischs 102. Anschließend wird die Bilderfassungsposition der Bilderfassungsvorrichtung 107 in eine Position geändert, in der keine Kollision auftritt. In diesem Fall kann als Beispiel betrachtet werden, dass die Steuereinheit 108 den Abstand zwischen der Probe 101 und dem Spiegelkörper 103 weiter separiert und/oder den Neigungswinkel der Probe 101 in Richtung der Bilderfassungsvorrichtung 107 reduziert. Anschließend fährt das Verfahren mit Schritt S704 fort.
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Bei dem Obigen handelt es sich um das Verfahren zum Verwenden des Kammerskops 501 in der vorliegenden Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform wird, wenn bestimmt wird, dass eine Kollision der Probe wahrscheinlich eintreten wird, die Bewegung des Tischs 102 gestoppt. Nachdem jedoch Einstellungen zur Vermeidung einer Kollision vorgenommen wurden, kann der Tisch 102 kontinuierlich bewegt werden. Darüber hinaus können der höchste Punkt der Probe 101 und deren Höhe mit dem Kammerskop 501 gemessen werden, und die Bilderfassungsposition der Bilderfassungsvorrichtung 107 kann im Voraus eingestellt werden. Wenn die Bestimmung der Möglichkeit einer Kollision unzureichend ist, kann darüber hinaus bei einem Fehler in der Berechnung des Abstands und des Winkels gemäß der Bestimmung eine Feinjustierung vorgenommen werden.
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Wie vorstehend beschrieben, wird bei der Einstellung der Bilderfassungsposition der Bilderfassungsvorrichtung 107 eine Positionsbeziehung zwischen der Bilderfassungsvorrichtung 107 und der Probe 101 unbestimmt. 8 veranschaulicht eine schematische Ansicht des Falles, in dem eine Bilderfassungsposition eingestellt wird.
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Um zu verhindern, dass der konvexe Abschnitt 601 der Probe 101 mit anderen Komponenten kollidiert, kann ein Verfahren zum Bewegen einer Probe 101 weg von der Bilderfassungsvorrichtung 107 (101 (a)), ein Verfahren zum Bewegen einer Probe 101 in eine horizontale Richtung (101 (b)) und ein Verfahren zum Bewegen einer Probe 101 vertikal nach unten (101 (c)) oder dergleichen verwendet werden. Im Falle des Verfahrens 101 (a) wird ein optisches Bild kleiner als üblich, da der Abstand zwischen der Bilderfassungsvorrichtung 107 und der Probe 101 (a) geändert wird, so dass eine Abweichung der Vergrößerung zwischen dem optischen Bild und einem REM-Bild auftritt. Beim Verfahren 101 (b) tritt eine Koordinatenabweichung zwischen einem optischen Bild und einem REM-Bild auf. Beim Verfahren 101 (c) tritt, da ein optisches Bild kleiner als üblich wird, eine Vergrößerungsabweichung zwischen dem optischen Bild und einem REM-Bild und eine Koordinatenabweichung zwischen dem optischen Bild und dem REM-Bild auf. Daher ist es in der vorliegenden Ausführungsform vorzuziehen, Abweichungen zwischen einem optischen Bild und einem REM-Bild durch Anpassen der Bilderfassungsposition mit der Steuereinheit 108 zu korrigieren.
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Gemäß der obigen Konfiguration ist die Suche nach dem Sichtfeld eines REM-Bilds durch die Verwendung eines optischen Bilds ohne Kollision zwischen einer Probe und anderen Komponenten auch bei einer Probe mit erheblichen Unebenheiten oder einer Probe mit großem Durchmesser möglich.
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Dritte Ausführungsform
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In der dritten Ausführungsform wird ein REM, wie in der ersten Ausführungsform oder der zweiten Ausführungsform beschrieben, die mit einem abnehmbaren Detektor versehen ist, mit Bezug auf 9 beschrieben.
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In einem üblichen REM, insbesondere in einem REM vom Außenlinsentyp, sind ein Reflexions-Elektronendetektor 901 und ein Transmissionselektronendetektor 902 direkt über oder direkt unter einer Probe angeordnet. Insbesondere ist der Reflexelektronendetektor 901 zwischen dem Spiegelkörper 103 und der Probe 101 angeordnet.
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Im Falle von 9(A) wird ein Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107 durch den Reflexionselektronendetektor 901 blockiert, so dass die Probe 101 nicht in das Sichtfeld 111 gestellt werden kann. Da weiter der Reflexelektronendetektor 901 so angeordnet ist, dass er näher an der Probe 101 als der Spiegelkörper 103 und dergleichen liegt, erhöht sich die Kollisionsmöglichkeit beim Neigen der Probe 101.
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Der Sendeelektronendetektor 902 blockiert nicht das Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107. Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass die Probe 101 oder die Unterseite des die Probe 101 tragenden Tischs 102 mit dem Transmissionselektronendetektor 902 kollidiert, wenn die Probe 101 vertikal bewegt oder geneigt wird.
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Daher können in der dritten Ausführungsform der Reflexionselektronendetektor 901 und der Transmissionselektronendetektor 902 aus der optischen Achse des Spiegelkörpers 103 zurückgezogen werden. Wie in 9(B) veranschaulicht, zieht die Steuereinheit 108 die Detektoren bei Verwendung der Bilderfassungsvorrichtung 107 ein. In Kombination mit der zweiten Ausführungsform können Detektoren unter Verwendung eines Kammerskops eingefahren werden, während die Höhe einer Probe und der Detektoren bestimmt wird.
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Gemäß der obigen Konfiguration kann selbst bei einem REM, bei dem ein Detektor auf der optischen Achse des Spiegelkörpers 103 angeordnet ist, ein Bild von der Bilderfassungsvorrichtung 107 erfasst werden, ohne eine Kollision zwischen der Probe 101, dem Tisch 102 und den Detektoren und dergleichen zu verursachen.
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Vierte Ausführungsform
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In der vierten Ausführungsform wird ein REM beschrieben, das in der Lage ist, ein optisches Bild auch für eine Probe mit großem Durchmesser zu erfassen.
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Obwohl die Bilderfassungsvorrichtung 107 ein Bild mit einer niedrigeren Vergrößerung als die des REM erfassen kann, gibt es auch eine obere Grenze im Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung. Ein Bild des gesamten Erscheinungsbilds einer Probe, deren Durchmesser größer als das Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107 ist, kann nicht auf einmal erfasst werden.
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Daher wird in der vierten Ausführungsform bei der Verwendung einer Probe mit großem Durchmesser ein optisches Bild des gesamten Erscheinungsbilds der Probe 101 erhalten, indem Bilder erfasst werden, während die Probe 101 nach dem Neigen der Probe 101 gedreht wird. 10 veranschaulicht ein Verfahren zum Erhalten eines optischen Bilds gemäß der vierten Ausführungsform.
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Wenn der Durchmesser der Probe 101 größer als das Sichtfeld 111 der Bilderfassungsvorrichtung 107 ist, erhält die Steuereinheit 108 ein optisches Bild, während sie die Probe 101 in einem Zustand dreht, in dem die Probe 101 zur Bilderfassungsvorrichtung 107 zeigt. Der Ausdruck „während sie dreht“ bezieht sich hier sowohl auf einen Fall, in dem ein optisches Bild erhalten wird, während die Probe 101 kontinuierlich gedreht wird, als auch auf einen Fall, in dem ein Verfahren wiederholt wird, in dem ein optisches Bild erfasst wird, nachdem die Probe 101 um einen vorbestimmten Winkel gedreht und die Probe 101 gestoppt wurde, und wiederum wird die Probe um einen vorbestimmten Winkel gedreht und gestoppt.
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In 10(A) wird ein optisches Bild der Umgebung des konvexen Abschnitts 601 erhalten. Durch Drehen der Probe 101 gegen den Uhrzeigersinn kann dann ein anderes optisches Bild als die Nähe des konvexen Abschnitts 601, wie in 10(B) veranschaulicht, erhalten werden. Im Folgenden kann durch Fortsetzen der Drehung der Probe 101, bis die Probe 101 um eine Runde gedreht wird, ein optisches Bild des gesamten Erscheinungsbilds der Probe 101 erhalten werden.
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In der vierten Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass eine Probe mit großem Durchmesser verwendet wird, und somit besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass beim Neigen der Probe eine Kollision erfolgt. Durch die Kombination mit dem Verfahren der ersten, zweiten oder dritten Ausführungsform kann daher eine Kollision der Probe vermieden werden.
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In jeder der obigen Ausführungsformen wurde eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem REM und einer Bilderfassungsvorrichtung als Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise ein REM durch ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) ersetzt werden. Auch eine Vorrichtung zur Bearbeitung der Probe 101, wie beispielsweise ein Mikrotom, eine lonenmühle, eine FIB und dergleichen, kann weiterhin vorgesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 101:
- Probe
- 102:
- Tisch
- 103:
- Spiegelkörper
- 104:
- Probenkammer
- 105
- Vakuumpumpe
- 106
- Sekundärelektronendetektor
- 107:
- Bilderfassungsvorrichtung
- 108:
- Steuereinheit
- 109:
- Speicher
- 110:
- Monitor
- 111:
- Sichtfeld der Bilderfassungsvorrichtung
- 501:
- Kammerskop
- 601:
- konvexer Abschnitt
- 602:
- Sichtfeld des Kammerskops
- 901:
- Reflexionselektronendetektor
- 902:
- Transmissionselektronendetektor
