JP2006190567A - Electron beam device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子線装置に関し、特に試料の走査透過電子顕微鏡像(STEM像)の観察が可能な走査電子顕微鏡及びその類似装置に関するものである。 The present invention relates to an electron beam apparatus, and more particularly to a scanning electron microscope and a similar apparatus capable of observing a scanning transmission electron microscope image (STEM image) of a sample.
一般に走査電子顕微鏡に代表される電子線装置は、電子線を試料上で走査し、試料から出てくる二次電子または反射電子を検出して走査電子顕微鏡像を得ている。 In general, an electron beam apparatus typified by a scanning electron microscope scans an electron beam on a sample, detects secondary electrons or reflected electrons emitted from the sample, and obtains a scanning electron microscope image.
観察する試料が100nm程度の薄膜の場合、走査した電子線のほとんどが試料を透過する。試料を透過した電子は、試料の局部的な状態、厚さ、原子の種類によってその強度、散乱角度が異なっている。この透過電子を検出して表示するとSTEM像(走査透過電子顕微鏡像:Scanning Transmission Microscopy)を得ることができる。 When the sample to be observed is a thin film of about 100 nm, most of the scanned electron beams pass through the sample. The electrons transmitted through the sample have different intensities and scattering angles depending on the local state of the sample, the thickness, and the type of atom. When this transmission electron is detected and displayed, a STEM image (Scanning Transmission Microscopy) can be obtained.
STEM像には、明視野像と暗視野像があり、それぞれ検出する信号が異なる。明視野像は、試料中で散乱することなく透過した電子のみを検出して得られる像で、暗視野像は、試料中で散乱しながら透過した電子を検出して得られる像である。 There are bright field images and dark field images in STEM images, and the detected signals are different. A bright-field image is an image obtained by detecting only electrons transmitted without scattering in the sample, and a dark-field image is an image obtained by detecting electrons transmitted while scattering in the sample.
近年、半導体の微細化や多層構造化が進み、その断面の微細構造を評価、計測するためにSTEM法が注目されている。特に、試料の原子番号の違いに起因するコントラスト(Zコントラスト)の観察が可能な暗視野STEM法が注目されている。 In recent years, semiconductors have been miniaturized and multilayer structures have been developed, and the STEM method has attracted attention in order to evaluate and measure the microstructure of the cross section. In particular, the dark field STEM method capable of observing the contrast (Z contrast) caused by the difference in the atomic number of the sample has attracted attention.
暗視野STEM像のZコントラストでは、原子番号の大きいものがより明るく見える。暗視野STEM法では、試料や目的に応じて散乱角の範囲を選択することで、より高コントラストな暗視野STEM像(Zコントラスト)を得ることができる。一般的なSTEM装置では、対物レンズと暗視野透過電子検出装置の間に、投射レンズを設けて、このレンズ電流を制御して透過電子の検出散乱角を制御している。 In the Z-contrast of the dark field STEM image, a larger atomic number appears brighter. In the dark field STEM method, a dark field STEM image (Z contrast) with higher contrast can be obtained by selecting a range of scattering angles according to the sample and purpose. In a general STEM apparatus, a projection lens is provided between an objective lens and a dark field transmission electron detection apparatus, and this lens current is controlled to control the detected scattering angle of transmitted electrons.
ところで、加速電圧が50kV以下の低加速STEM法では、加速電圧100kV以上の高加速STEM法に比較して入射電子の波長が長いために、タングステン等の重い元素に対するZコントラストを得るには、数100mrad以上の大きな散乱角の暗視野透過電子の検出が必要となる。一方、観察対象が高分子や有機材料のように比較的軽元素の場合には、数100mrad以下の小さい散乱角の暗視野透過電子の検出が必要となる。 By the way, in the low acceleration STEM method with an acceleration voltage of 50 kV or less, the wavelength of incident electrons is longer than that in the high acceleration STEM method with an acceleration voltage of 100 kV or more. It is necessary to detect dark field transmitted electrons having a large scattering angle of 100 mrad or more. On the other hand, when the observation target is a relatively light element such as a polymer or an organic material, it is necessary to detect dark field transmission electrons having a small scattering angle of several hundred mrad or less.
しかしながら、従来のSTEM装置では、検出散乱角を制御する投射レンズが試料から離れた位置にあるため、低加速STEM法で必要な広範囲な検出散乱角の制御が困難であるという問題があった。 However, the conventional STEM apparatus has a problem that it is difficult to control a wide range of detection scattering angles necessary for the low acceleration STEM method because the projection lens for controlling the detection scattering angles is located away from the sample.
また、検出散乱角の表示や最適な検出散乱角を見つけるアシスト機能がなく、最適な条件の暗視野STEM像を取得するには、ユーザの熟練が必要となる問題があった。 In addition, there is no display of the detected scattering angle or an assist function for finding the optimal detected scattering angle, and there is a problem that requires skill of the user in order to acquire a dark field STEM image under optimal conditions.
本発明は、上記した課題を解決して、ユーザの熟練を必要とせずに高コントラストな暗視野STEM像を得るのに好適な走査電子顕微鏡に代表される電子線装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus typified by a scanning electron microscope suitable for solving the above-described problems and obtaining a high-contrast dark-field STEM image without requiring user skill. To do.
上記課題を解決するために、本発明は、電子源から放出された電子線を加速する電子線加速手段と、電子線加速手段により加速された電子線を試料上に集束させる電子線集束手段と、電子線加速手段により加速された電子線を試料上で二次元的に走査する電子線走査手段と、試料中で散乱した透過電子を検出する透過電子検出手段と、透過電子検出手段が検出する試料中で散乱した透過電子の検出散乱角を変化させるために、電子線集束手段に対する透過電子検出手段の相対位置を移動させる移動手段と、透過電子検出手段の検出結果に基づき試料像を表示する表示手段とを備えた電子線装置であって、移動手段により移動させられる透過電子検出手段の移動位置を、当該移動位置で透過電子検出手段が検出可能な透過電子の検出散乱角、又は検出散乱角に対応する数値で指定する画面を表示手段に生成する画面制御手段を備えていることを特徴とする。これにより、表示手段に、検出散乱角又はこの検出散乱角に対応する数値を表示するGUI(Graphical User Interface)画面や、透過電子検出手段の少なくとも2ヶ所以上の移動位置でそれぞれ取得した検出散乱角の異なる試料像を表示するプリスキャンウィンドウを生成し、試料や目的に応じて異なる暗視野STEM像のZコントラスト最適化のための透過電子検出手段の電子線集束手段に対する相対位置を、このGUI画面により検出散乱角又はこの検出散乱角に対応する数値で表示したり、設定したりすることができる。 In order to solve the above problems, the present invention provides an electron beam accelerating means for accelerating an electron beam emitted from an electron source, and an electron beam focusing means for focusing an electron beam accelerated by the electron beam accelerating means on a sample. The electron beam scanning means for two-dimensionally scanning the electron beam accelerated by the electron beam acceleration means on the sample, the transmission electron detection means for detecting the transmitted electrons scattered in the sample, and the transmission electron detection means detect In order to change the detected scattering angle of the transmitted electrons scattered in the sample, a moving means for moving the relative position of the transmitted electron detecting means with respect to the electron beam focusing means and a sample image are displayed based on the detection result of the transmitted electron detecting means. An electron beam apparatus provided with a display means, wherein the transmission position of the transmission electron detection means moved by the movement means is a detected scattering angle of transmitted electrons that can be detected by the transmission electron detection means at the movement position, or Characterized in that it comprises a screen control means for generating a display unit a screen for specifying a numeric value corresponding to the detected scattering angle. As a result, a GUI (Graphical User Interface) screen that displays the detected scattering angle or a numerical value corresponding to the detected scattering angle on the display means, and the detected scattering angles respectively obtained at at least two moving positions of the transmitted electron detecting means. This GUI screen displays the relative position of the transmission electron detection means to the electron beam focusing means for optimizing the Z contrast of the dark field STEM image that differs depending on the sample and purpose. Can be displayed or set with a detected scattering angle or a numerical value corresponding to this detected scattering angle.
また、本発明の電子線装置は、さらに、画面制御手段によって前記表示手段に生成された画面上で指定された所望の検出散乱角、又は検出散乱角に対応する数値に基づいて、移動手段を駆動制御する移動制御手段を備えていることを特徴とする。これにより、最適な観察条件を容易に見つけるためのアシスト機能として、GUI画面上で所望の検出散乱角又はこの検出散乱角に対応する数値を設定したり、プリスキャンウィンドウに表示された透過電子検出手段の位置と対応させて取得された複数の試料像の中から所望の試料像を選択したりすることによって、移動手段を駆動して透過電子検出手段を該当する観察条件の移動位置に位置させることができる。 The electron beam apparatus of the present invention further includes a moving means based on a desired detected scattering angle designated on the screen generated by the display means by the screen control means or a numerical value corresponding to the detected scattering angle. A movement control means for driving control is provided. Thus, as an assist function for easily finding the optimum observation conditions, a desired detection scattering angle or a numerical value corresponding to this detection scattering angle is set on the GUI screen, or transmission electron detection displayed in the pre-scan window is detected. By selecting a desired sample image from a plurality of sample images acquired corresponding to the position of the means, the moving means is driven to position the transmission electron detecting means at the moving position of the corresponding observation condition. be able to.
本発明の電子線装置によれば、暗視野STEM像のZコントラスト最適化のための透過電子検出手段の電子線集束手段に対する相対位置の把握や設定操作を、GUI画面やプリスキャンウィンドウから検出散乱角又はこの検出散乱角に対応する数値に基づき行えるので、最適なZコントラストでの暗視野STEM像観察が容易に行うことができ、装置の操作性が向上する。 According to the electron beam apparatus of the present invention, the grasping and setting operation of the relative position of the transmission electron detection means with respect to the electron beam focusing means for optimizing the Z contrast of the dark field STEM image can be detected and scattered from the GUI screen or the pre-scan window. Since it can be performed based on the angle or a numerical value corresponding to the detected scattering angle, the dark field STEM image observation with the optimum Z contrast can be easily performed, and the operability of the apparatus is improved.
以下、本発明による電子線装置の一実施の形態について、本発明をSTEM像の観察が可能な走査電子顕微鏡に適用した場合を例に、図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example the case where the present invention is applied to a scanning electron microscope capable of observing STEM images.
図1は、本発明による電子線装置の一実施の形態としての走査電子顕微鏡の概略構成図である。本実施の形態は、本発明による電子線装置を、インレンズタイプの走査電子顕微鏡に適用した場合を示している。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope as an embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention. In this embodiment, the electron beam apparatus according to the present invention is applied to an in-lens type scanning electron microscope.
図1において、数kV(3〜6kV)の電圧が印加された引き出し電極3の電界により電界放出形電子銃2から放出された電子線1は、0.5〜30kVの電圧が印加されている陽極(電子線加速手段)4により加速され、第一の集束レンズ(C1レンズ)5によって集束され、対物レンズ絞り6でビームの不要な領域が除去される。対物レンズ絞り6を通過した電子線1は、第一の集束レンズ5とともに電子線集束手段を構成する第二の集束レンズ(C2レンズ)7と対物レンズ11とにより細く絞られる。
In FIG. 1, a voltage of 0.5 to 30 kV is applied to the electron beam 1 emitted from the field emission electron gun 2 by the electric field of the extraction electrode 3 to which a voltage of several kV (3 to 6 kV) is applied. Accelerated by the anode (electron beam accelerating means) 4, focused by the first focusing lens (C1 lens) 5, and an unnecessary region of the beam is removed by the objective lens aperture 6. The electron beam 1 that has passed through the objective lens aperture 6 is narrowed down by the second focusing lens (C2 lens) 7 and the objective lens 11 that constitute the electron beam focusing means together with the first focusing
この細く絞られた電子線1は、二段の偏向コイル(電子線走査手段)8により、対物レンズ11内の上下磁極12a,12b間に配置された100nm程度の厚さの試料(薄膜試料)9上で、二次元的に走査される。試料9から出た二次電子(又は反射電子)は、対物レンズ11の上方に設置された二次電子検出器(又は反射電子検出器)10で検出される。二次電子検出器(又は反射電子検出器)10で検出された電子は、図示せぬ増幅器で増幅され、偏向コイル8と同期したCRT(Cathode Ray Tube)又はLCD(Liquid Crystal Display)等により構成される表示器18上で走査透過電子顕微鏡像(SEM像)を形成する。
This narrowed electron beam 1 is a sample (thin film sample) having a thickness of about 100 nm disposed between the upper and lower
また、この走査電子顕微鏡では、円環形の暗視野検出器14を、対物レンズ11の下磁極12bより下方に接近して配置し、この暗視野検出器14で、試料9中で散乱した透過電子を検出し、表示器18上で暗視野STEM像を形成できるようになっている。
Further, in this scanning electron microscope, an annular
加えて、暗視野検出器14の下方には、明視野検出器17を配置し、暗視野検出器14と明視野検出器17との間には明視野絞り16が備えられている。そして、円環形の暗視野検出器14の中央の孔部分を抜け、明視野絞り16の開口を通過した明視野信号(非散乱電子+非弾性散乱電子)15を、この明視野検出器17で検出することにより、明視野STEM像の観察も行うことができるようになっている。
In addition, a
その上で、この装置では、暗視野STEM像のZコントラストCzを最適化するため、暗視野検出器14を光軸に沿って対物レンズ11(すなわち試料9)に対して近接・離間するように移動させる移動機構19(図1では、その構成は図示省略する)を備えている。ユーザは、暗視野STEM像の観察の際には、この移動機構19を作動させて、暗視野検出器14の検出散乱角αdを制御できる構成になっている。
In addition, in this apparatus, in order to optimize the Z contrast Cz of the dark field STEM image, the
図2は、本実施の形態の走査電子顕微鏡に用いられる暗視野検出器の移動機構の一実施例の構成図である。図2において、(a)は走査電子顕微鏡における移動機構部分の上面図であり、(b)は同部分の側面図である。 FIG. 2 is a configuration diagram of an example of a moving mechanism of the dark field detector used in the scanning electron microscope of the present embodiment. 2A is a top view of a moving mechanism portion in the scanning electron microscope, and FIG. 2B is a side view of the same portion.
本実施例では、暗視野検出器14は、モータドライブ化された移動機構19により、明視野検出器17とともに一体的に光軸方向に沿って移動可能に構成されている。
In the present embodiment, the
この場合、暗視野検出器14は、円形状の明視野検出器17が備えられた移動部材21に、支柱20を介して一体的に支持され、明視野検出器17とは移動部材21(すなわち、明視野検出器17)の軸方向に相互に離間して配置されている。また、この暗視野検出器14と明視野検出器17との間の空間には、明視野絞り16が図示せぬ鏡体側面に固定されて配置されている。一方、移動部材21は、その明視野検出器17の配置側が装置外部に対して真空ベローズ24により真空封じされた状態で、モータ25により回転駆動されるネジ26によってその軸方向に沿って移動できるようになっている。また、移動部材21は、このネジ26の回転駆動が停止された場合には、ネジ26の軸方向に沿っての移動を停止し、その際に移動したネジ26の軸方向位置に保持される。このネジ26は、走査電子顕微鏡の光軸方向に沿って延び、暗視野検出器14及び明視野検出器17を走査電子顕微鏡の光軸方向に沿って移動自在に案内する。
In this case, the
ここで、前述した暗視野検出器14の検出散乱角αdについて概説する。
Here, the detection scattering angle αd of the
図3は、本実施の形態の走査電子顕微鏡における暗視野検出器の検出散乱角を説明するための概念図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the detection scattering angle of the dark field detector in the scanning electron microscope of the present embodiment.
本実施の形態の走査電子顕微鏡の場合、対物レンズ11の上下磁極12a,12b間に配置された試料9を透過する電子の中、試料9中で散乱した透過電子は、対物レンズ11に対して下方に配置されている円環形の暗視野検出器14によって検出される。
In the case of the scanning electron microscope of the present embodiment, among the electrons transmitted through the sample 9 arranged between the upper and lower
ここで、図3において、試料9中で散乱した透過電子の散乱角をαで表わすと、その透過電子の中、暗視野検出器14の円環形の検出面に到る透過電子は、散乱角αが最小散乱角αminから最大散乱角αmaxまでの範囲の透過電子になる。したがって、暗視野検出器14の検出散乱角αdは、最小散乱角αdminから検出最大散乱角αdmaxまでの散乱角範囲で表わされる。この検出散乱角αdについては、上述した円環形の暗視野検出器14の構成により、検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの何れか一方によって特定することが可能である。
Here, in FIG. 3, when the scattering angle of the transmitted electrons scattered in the sample 9 is expressed by α, the transmitted electrons reaching the annular detection surface of the
ところで、この暗視野検出器14は、図2で説明した移動機構19の作動によって、光軸方向に沿った位置dが制御されるようになっている。具体的には、移動機構19は、制御用のPC(Personal Computer)30からの通信によって供給される制御コマンドに基づき、図2に示したモータ25を駆動制御することによって、暗視野検出器14の光軸上における対物レンズ11の下磁極12bからの位置d、すなわち試料9と暗視野検出器14との距離を、予め定められた所定移動範囲(例えば、5cm)内で制御する。
By the way, this
したがって、この予め定められた所定移動範囲内で、暗視野検出器14は、光軸上で対物レンズ11に対して接近して位置する場合には、散乱角αが大きな透過電子を良好に検出することができ、光軸上で対物レンズ11に対して離間して位置する場合には、散乱角αが小さな透過電子を良好に検出することができる。
Therefore, when the
これにより、上述した検出最小散乱角αdmin或いは検出最大散乱角αdmaxによって特定される暗視野検出器14の検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルは、暗視野検出器14の光軸上における位置dに対応して検出可能である。また、反対に、暗視野検出器14の光軸上における位置dも、上述した検出最小散乱角αdmin或いは検出最大散乱角αdmaxによって特定可能な暗視野検出器14の検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルに対応して検出可能である。
Thereby, the detection scattering angle αd of the
そのため、PC(制御装置)30では、その制御対象である暗視野検出器14の光軸上における位置d毎に対応させて、暗視野検出器14の検出散乱角αd、又は検出散乱角αdに対応する数値(例えばZコントラストCzのレベル)を求めたり、暗視野検出器14の検出散乱角αd、又は例えば検出散乱角αdに対応する数値(例えばZコントラストCzのレベル)毎に対応させて、暗視野検出器14の光軸上における位置dを求めたりすることができるようになっている。
Therefore, in the PC (control device) 30, the detection scattering angle αd of the
本実施の形態の走査電子顕微鏡においては、暗視野検出器14の所望の検出散乱角αdを特定するための検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの入力に基づき、この所望の検出散乱角αdに対応した暗視野検出器14の光軸上における位置dをPC30で求め、この求めた光軸上における位置dに暗視野検出器14を位置させるように、図2に示した移動機構19に制御コマンドを供給して移動機構19を駆動制御することができる構成になっている。この結果、本実施の形態の走査電子顕微鏡では、暗視野検出器14を、所望の検出散乱角αd、又はこの所望の検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルに対応した光軸上の位置dに位置させることができる。
In the scanning electron microscope of the present embodiment, this desired detection scattering angle is based on the input of the minimum detection scattering angle αdmin or maximum detection scattering angle αdmax for specifying the desired detection scattering angle αd of the
そのために、本実施の形態の走査電子顕微鏡では、PC30は、暗視野STEM像の観察制御に関して、移動機構19等の走査電子顕微鏡各部を制御するための観察制御手段を備えている。
Therefore, in the scanning electron microscope of the present embodiment, the
この観察制御手段は、例えば、観察演算部、移動機構制御部、GUI制御部、プリスキャンウィンドウ制御部を有して構成されている。 The observation control means includes, for example, an observation calculation unit, a movement mechanism control unit, a GUI control unit, and a prescan window control unit.
観察演算部は、ユーザがPC30の操作入力機器から入力する等して、検出散乱角αdとして検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの中の何れか一方が供給された場合は、検出散乱角αdとしての検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの中の何れか他方を求め、検出最小散乱角αdminから検出最大散乱角αdmaxまでの検出可能な散乱角範囲を求める構成を備えている。
When the user inputs from the operation input device of the
また、観察演算部は、ユーザがPC30の操作入力機器から入力する等して、検出散乱角αdとして設定した暗視野検出器14の検出最小散乱角αdmin或いは検出最大散乱角αdmax、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルが供給された場合は、この供給された検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルを基に、ユーザがPC30の操作入力機器から入力する等して設定したフォーカス条件(例えば、試料9の対物レンズ11内における光軸上の配置や、試料9自体の厚み等の条件)を考慮して、この検出散乱角αd又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルに対応した、暗視野検出器14の光軸上における位置dを計算する構成を備えている。
In addition, the observation calculation unit is configured to detect the minimum scattering angle αdmin or the maximum detection scattering angle αdmax of the
さらに、観察演算部は、移動機構19から供給される暗視野検出器14の光軸上における位置dを基に、上述したフォーカス条件を考慮して、この位置dに対応した、暗視野検出器14の検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルを計算する構成を備えている。なお、暗視野検出器14の光軸上における位置dは、例えば、移動機構19に備えられた、ネジ26の回転量(回転数)等を利用して暗視野検出器14の光軸上における位置dを検出する位置検出手段により検出される。
Further, the observation calculation unit considers the focus condition described above based on the position d on the optical axis of the
なお、観察演算部の構成は、上述のように、その都度、直接計算して求める構成に代えて、次に述べるような構成を採用することも可能である。 Note that, as described above, the configuration of the observation calculation unit may employ the following configuration instead of the configuration obtained by direct calculation each time.
例えば、予めPC30のメモリ内に、フォーカス条件を考慮した暗視野検出器14の光軸上の位置d、検出散乱角αdを規定するための検出最小散乱角をαdmin又は検出最大散乱角αdmaxの中の少なくともいずれか、及びこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルといった3者の数値の相互対応関係を記録した観察データ関係テーブルを予め記憶して備えておき、観察演算部が、暗視野検出器14の移動位置d、暗視野検出器14の検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応する数値の中の何れか1種類の供給されたデータを基に、この供給された1種類のデータに対応する残りの2種類のデータを、この観察データ関係テーブルから読み出して求めるようにすることも可能である。
For example, in the memory of the
移動機構制御部は、暗視野検出器14を、現在位置する光軸上の位置dから観察演算部が演算した光軸上の移動位置dad(dc)に移動させるための移動機構19に対する制御コマンドを生成し、この制御コマンドを移動機構19に供給して移動機構19を駆動制御する。
The movement mechanism control unit controls the
GUI制御部は、走査透過電子顕微鏡像(SEM像)が形成される表示器18の表示画面上に、ユーザに対し、検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxによって特定される暗視野検出器14の検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのような数値の設定案内用のGUI画面(GUIウィンドウ)を表示制御したり、このGUI画面で入力された暗視野検出器14の検出散乱角αd、又はこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルを観察演算部に入力として供給したり、また、この観察演算部への入力供給によって観察演算部で演算された暗視野検出器14の検出散乱角αd、又は検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのレベルの供給を受け、これを表示器18のGUI画面上に表示したりする。
The GUI control unit displays a dark field detector specified by the detected minimum scattering angle αdmin or the detected maximum scattering angle αdmax on the display screen of the
プリスキャンウィンドウ制御部は、表示器18上に、通常のSEM像表示画面よりも画面サイズが小さいスキャンウィンドウ(プリスキャンウィンドウ)を1乃至複数生成して、暗視野STEM像観察の際、ユーザが注目したい試料9の観察箇所を指定して、このスキャンウィンドウ上にこの指定観察箇所の暗視野STEM像を表示制御する。
The pre-scan window control unit generates one or a plurality of scan windows (pre-scan windows) having a screen size smaller than that of a normal SEM image display screen on the
そして、上記した観察制御手段を備えた本実施の形態の走査電子顕微鏡では、表示器18上に表示出力する暗視野STEM像に関して、図4に示すようなGUI画面(GUIウィンドウ)40を設けることにより、検出散乱角αdのレベル表示・レベル設定、及びこの検出散乱角αdに対応する数値としてのZコントラストCzのレベル表示・レベル設定を実現している。
In the scanning electron microscope of the present embodiment provided with the above-described observation control means, a GUI screen (GUI window) 40 as shown in FIG. 4 is provided for the dark field STEM image displayed on the
図4は、本実施の形態の走査電子顕微鏡により表示されるGUI画面の一例を示した図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a GUI screen displayed by the scanning electron microscope of the present embodiment.
本実施例によるGUI画面40は、検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxによって特定される暗視野検出器14の検出散乱角αdの入力表示用の窓41、検出散乱角αdに対応する数値としてのZコントラストCzの入力表示用の窓42、Zコントラストレベル調整用のスライドバー43、登録ボタン(Goボタン)44、及び閉じボタン(Closeボタン)45を備えて形成され、検出散乱角αd及びZコントラストCzの設定案内用のウィンドウ画面を構成する。
The
散乱角入力表示用の窓41は、暗視野検出器14の検出散乱角αdを特定するための検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxを、例えばPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって数値入力するためのものである。なお、図4に示した状態においては、散乱角入力表示用の窓41は、検出最小散乱角αdminの入力受付状態になっており、最小散乱角入力表示用の窓41minの表示“MIN”が、最大散乱角入力表示用の窓41maxの表示“MAX”に対して高輝度表示状態になって、入力可能状態になっていることを表わしている。本実施の形態の走査電子顕微鏡の場合は、その構成から、検出散乱角αdは暗視野検出器14の円環形の検出面の大きさで決まるため、図示したGUI画面40では、検出散乱角αdの特定に必要な最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの中のいずれか一方の窓(41min又は41max)のみを入力できるようにしてある。
The scattering angle
Zコントラスト入力表示用の窓42は、検出散乱角αdに対応する数値として、試料の原子番号の違いに起因するZコントラストCzのレベル(例えば、0〜100)を、同じく上述した操作入力機器の操作によって数値入力するためのものである。
The Z-contrast
また、Zコントラストレベル調整用のスライドバー43は、このZコントラストCzのレベル(0〜100)を直接数値入力ではなく、上述した操作入力機器を用いたスライドボタン43cのスライドバー43における移動に応じて、相対的に調整入力するためのものである。
The Z contrast level adjusting
本実施例では、このZコントラストCzの値の大小を、高コントラストな暗視野STEM像を得るためには、重い元素の場合は大きな散乱角αの暗視野透過電子の検出が必要であり、逆に軽元素の場合は小さい散乱角αの暗視野透過電子の検出が必要であることに関連させて、暗視野検出器14の予め定められた所定移動範囲内で、暗視野検出器14が光軸方向に最も試料9から離れた位置にあって検出散乱角αdが最も小さい場合をZコントラストCz のレベル“0”とし、暗視野検出器14が光軸方向に最も試料9に近い位置にあって検出散乱角αdが最も大きい場合をZコントラストのレベル“100”として表わし、高コントラストな暗視野STEM像を得ることができる元素の軽重に対応させて、検出散乱角αdに対応する数値としてのZコントラストCzのレベルの小大を定めている。
In this embodiment, in order to obtain a high-contrast dark-field STEM image, the value of the Z-contrast Cz value needs to detect dark-field transmitted electrons with a large scattering angle α in the case of a heavy element. In the case of a light element, the
なお、本実施形態の走査電子顕微鏡の以下の説明においては、便宜的に、上記のように定めたZコントラストCzに基づいて説明するが、検出散乱角αdに対応する数値としてのZコントラストCzの具体例としては、上述した表記に限るものではない。 In the following description of the scanning electron microscope of the present embodiment, for convenience, the description will be made based on the Z contrast Cz determined as described above. However, the Z contrast Cz as a numerical value corresponding to the detected scattering angle αd is described. Specific examples are not limited to the above-described notation.
登録ボタン(Goボタン)44は、例えば上述した操作入力機器によって、散乱角入力表示用の窓41、Zコントラスト入力表示用の窓42、又はZコントラストレベル調整用のスライドバー43の何れかを使用して、GUI画面40上で入力した検出最小散乱角αdmin或いは検出最大散乱角αdmax、又はZコントラストCzのレベルを、上述したような観察制御手段を備えるPC30に登録することによって、この登録した検出最小散乱角αdmin或いは検出最大散乱角αdmaxの一方に対応する他方及びZコントラストCzのレベルについての演算、又は登録したZコントラストCzのレベルに対応する検出最小散乱角αdmin及び検出最大散乱角αdmaxについての演算を前述した観察演算部に指示し、この観察演算部による演算結果を、GUI画面40上の残りの対応する表示用の窓41,42,スライドバー43に表示させるものである。
The registration button (Go button) 44 uses, for example, the scattering angle
さらに、本実施の形態の走査電子顕微鏡の場合は、この登録した検出最小散乱角αdmin或いは検出最大散乱角αdmax、又はZコントラストCzのレベルに対応する暗視野検出器14の光軸上における移動位置dの演算を前述した観察演算部に加えて指示し、観察演算部が演算した暗視野検出器14の光軸上における移動位置dを移動機構制御部に供給するとともに、移動機構制御部に暗視野検出器14をこの移動位置dに移動させる制御コマンドを生成させて、移動機構19に通信指示させるものにもなっている。
Further, in the case of the scanning electron microscope of the present embodiment, the moving position of the
閉じボタン(Closeボタン)45は、表示器18の画面上に表示出力されているGUI画面40を閉じるためのものである。なお、このGUI画面40を開くこと自体は、表示器18の画面上に表示されているツールバー等のマニュアル操作により、又はPC30によって制御される走査電子顕微鏡の所定状態の検出に応動させて開くことができる構成になっている。
A close button (Close button) 45 is used to close the
そして、本実施例による検出散乱角αd及びZコントラストCzの設定調整用のGUI画面40では、PC30に備えられているGUI制御部によって、その散乱角入力表示用の窓41、Zコントラストレベル入力表示用の窓42、Zコントラストレベル調整用のスライドバー43は、後述するようにその設定及び表示が相互にリンクした構成になっている。
In the
そのために、GUI制御部では、本実施例の場合、ZコントラストCzのレベルが試料9に対しての光軸方向に関しての暗視野検出器14の位置dに対応していることから、ZコントラストCzのレベルといった観察条件から、PC30内の観察演算部から対応する検出散乱角αdや暗視野検出器14の移動位置dを演算又は取得する。
Therefore, in the GUI control unit, in the present embodiment, the level of the Z contrast Cz corresponds to the position d of the
このように構成された、検出散乱角αd及びZコントラストの設定調整用のGUI画面40の作用について説明する。本実施例のGUI画面40によれば、3通りの検出散乱角αdについての設定方法が実現可能な構成になっている。
The operation of the
まず、第1の検出散乱角αdについての設定方法として、検出散乱角αdを直接、数値指定する方法がある。この場合、ユーザは、例えばPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって、GUI画面40の検出最小散乱角入力表示用の窓41min又は検出最大散乱角入力表示用の窓41maxの何れか一方を入力可能状態(高輝度表示状態)にした上で、検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxのレベルを数値設定する。その上で、ユーザは、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって、GUI画面40の登録ボタン(Goボタン)44を画面上で押釦操作する。
First, as a setting method for the first detected scattering angle αd, there is a method of directly specifying a numerical value for the detected scattering angle αd. In this case, for example, the user operates either the detection minimum scattering angle input display window 41min or the detection maximum scattering angle input display window 41max on the
例えば、GUI制御部がGUI画面40の検出最小散乱角入力表示用の窓41minが入力可能状態(高輝度表示状態)になっている場合に、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器から数値が設定登録されると、GUI制御部はこの数値を散乱角入力表示用の窓41の対応する窓41minに表示する。また、観察演算部は、この設定登録された数値を検出最小散乱角αdminとして、例えば前述したフォーカス条件を考慮した暗視野検出器14の光軸上の位置d、検出散乱角αdを規定するための検出最小散乱角をαdmin、同じく検出散乱角αdを規定するための検出最大散乱角αdmax、及びこの検出散乱角αdに対応するZコントラストCzのそれぞれ値の相互対応関係を記録した観察データ関係テーブルから、この設定登録された数値を検出最小散乱角αdminとする場合の対応する暗視野検出器14の光軸上の位置d(=dad)、検出最大散乱角αdmax、及びZコントラストCzの値を読み出し、この読み出した検出最大散乱角αdmax及びZコントラストCzの値をGUI制御部に供給するとともに、同じく読み出した暗視野検出器14の光軸上の位置dを移動機構制御部に供給する。なお、観察演算部は、この読み出したZコントラストCzの値をGUI制御部に供給する際、ZコントラストCzのレベル(0〜100)単位とGUI制御部によるZコントラストレベル調整用のスライドバー43上におけるスライドボタン43cの座標レベル単位とが予め一致していない場合は、読み出したZコントラストCzの値をスライドボタン43cの座標レベル単位に変換した座標数値を演算し、この座標数値も読み出したZコントラストCzの値と併せてGUI制御部に供給する構成になっている。
For example, when the GUI control unit is in an input enabled state (high brightness display state) for the detection minimum scattering angle input display window 41min on the
そして、GUI制御部は、観察演算部からこの演算された検出最大散乱角αdmax及びZコントラストCzの値の供給を受けて、検出最大散乱角αdmaxの値をGUI画面40の検出最大散乱角入力表示用の窓41maxに表示する一方、ZコントラストCzの値をZコントラストレベル入力表示用の窓42に表示するとともに、Zコントラストレベル調整用のスライドバー43のスライドボタン43cをこのZコントラストCzの値に対応するバー位置に移動させて表示し直す。
Then, the GUI control unit receives the calculated maximum detection scattering angle αdmax and Z contrast Cz values from the observation calculation unit, and displays the maximum detection scattering angle αdmax value on the
また、移動機構制御部は、観察演算部からこの演算された暗視野検出器14の光軸上の位置dの供給を受けて、移動位置dに移動させるための移動機構19に対する制御コマンドを生成し、この制御コマンドを移動機構19に供給することにより、移動機構19を駆動制御する。
In addition, the movement mechanism control unit receives the calculated position d on the optical axis of the
これにより、表示器18の画面上には、この設定入力された数値からなる検出最小散乱角αdminに基づく検出散乱角αdの走査透過電子顕微鏡像(STEM像)が形成され、さらにそのGUI画面40上には、その際における検出最小散乱角αdmin、検出最大散乱角αdmax、及びZコントラストCzのそれぞれ値が対応する表示用の窓41,42,スライドバー43に表示される。
As a result, a scanning transmission electron microscope image (STEM image) having a detected scattering angle αd based on the detected minimum scattering angle αdmin consisting of the numerical value input as a setting is formed on the screen of the
次に、第2の検出散乱角αdについての設定方法として、ZコントラストCzのレベルを直接、数値指定する方法がある。この場合、ユーザは、例えばPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって、GUI画面40のZコントラスト入力表示用の窓42を入力可能状態(高輝度表示状態)にした上で、ZコントラストCzのレベル(0〜100)を数値設定する。その上で、ユーザは、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって、GUI画面40の登録ボタン(Goボタン)44を画面上で押釦操作する。
Next, as a setting method for the second detected scattering angle αd, there is a method of directly specifying a numerical value for the level of the Z contrast Cz. In this case, for example, the user makes the Z contrast
例えば、GUI制御部がGUI画面40のZコントラスト入力表示用の窓42が入力可能状態(高輝度表示状態)になっている場合に、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作に基づき数値が設定登録されると、GUI制御部はこの数値をZコントラスト入力表示用の窓42に表示する。また、観察演算部は、この設定登録されたZコントラストCzの数値を基に、前述した観察データ関係テーブルから、それぞれ対応する暗視野検出器14の光軸上の位置d(=dad)、検出最小散乱角αdmin、及び検出最大散乱角αdmaxの値を読み出し、この読み出した検出最小散乱角αdmin及び検出最大散乱角αdmaxの値をGUI制御部に供給するとともに、同じく読み出した暗視野検出器14の光軸上の位置dを移動機構制御部に供給する。
For example, when the GUI control unit is in a state where the Z-contrast
そして、GUI制御部は、観察演算部からこの演算された検出最小散乱角αdmin、及び検出最大散乱角αdmaxの値の供給を受けて、これらの値をGUI画面40の検出最大散乱角入力表示用の窓41maxに表示するとともに、Zコントラストレベル調整用のスライドバー43のスライドボタン43cを設定入力されたZコントラストCzの値に対応するバー位置に移動させて表示し直す。
Then, the GUI control unit receives the values of the calculated detection minimum scattering angle αdmin and the detection maximum scattering angle αdmax from the observation calculation unit, and displays these values for the detection maximum scattering angle input display on the
また、移動機構制御部は、観察演算部からこの演算された暗視野検出器14の光軸上の移動位置dの供給を受けて、この移動位置dに移動させるための移動機構19に対する制御コマンドを生成し、この制御コマンドを移動機構19にすることにより、移動機構19を駆動制御する。
Further, the movement mechanism control unit receives the calculated movement position d on the optical axis of the
これにより、表示器18の画面上には、この設定入力された数値からなるZコントラストCzのレベルに基づく検出散乱角αdの走査透過電子顕微鏡像(STEM像)が形成され、さらにそのGUI画面40上には、その際における検出最小散乱角αdmin、検出最大散乱角αdmax、及びZコントラストCzのそれぞれ値が対応する表示用の窓41,42,スライドバー43に表示される。
As a result, a scanning transmission electron microscope image (STEM image) of the detected scattering angle αd based on the level of the Z contrast Cz consisting of the numerical value inputted and set is formed on the screen of the
次に、第3の検出散乱角αdについての設定方法として、ZコントラストCzをスライドボタン43cの移動に応じて、相対的に調整入力する方法がある。この場合、ユーザは、例えばPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって、GUI画面40のZコントラストレベル調整用のスライドバー43を入力可能状態(高輝度表示状態)にした上で、そのスライドボタン43cをスライドバー43上の所望の位置に移動させる。その上で、ユーザは、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作によって、GUI画面40の登録ボタン44を画面上で押釦操作する。
Next, as a setting method for the third detected scattering angle αd, there is a method in which the Z contrast Cz is relatively adjusted and input in accordance with the movement of the
例えば、GUI制御部がGUI画面40のZコントラストレベル調整用のスライドバー43が入力可能状態(高輝度表示状態)になっている場合に、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器からスライドボタン43cのスライドバー43上の所在位置が設定登録されると、GUI制御部はこの所在位置に対応するスライドバー43上の座標数値を観察演算部に供給する。観察演算部は、この設定登録されたスライドバー43上の座標数値を必要に応じてZコントラストCzの数値に変換し、これを基に前述した観察データ関係テーブルから、それぞれスライドバー43上のスライドボタン43cの所在位置に対応する暗視野検出器14の光軸上の位置d(=dad)、検出最小散乱角αdmin、及び検出最大散乱角αdmaxの値を読み出し、この読み出した検出最小散乱角αdmin及び検出最大散乱角αdmaxの値をGUI制御部に供給するとともに、同じく読み出した暗視野検出器14の光軸上の位置dを移動機構制御部に供給する。
For example, when the
そして、GUI制御部は、観察演算部からこの演算された検出最大散乱角αdmax及びZコントラストCzの値の供給を受けて、検出最大散乱角αdmaxの値をGUI画面40の検出最大散乱角入力表示用の窓41maxに表示する一方、ZコントラストCzの値をZコントラストレベル入力表示用の窓42に表示する。
Then, the GUI control unit receives the calculated maximum detection scattering angle αdmax and Z contrast Cz values from the observation calculation unit, and displays the maximum detection scattering angle αdmax value on the
また、移動機構制御部は、観察演算部からこの演算された暗視野検出器14の光軸上の位置dの供給を受けて、移動位置dに移動させるための移動機構19に対する制御コマンドを生成し、この制御コマンドを移動機構19に供給することにより、移動機構19を駆動制御する。
In addition, the movement mechanism control unit receives the calculated position d on the optical axis of the
これにより、表示器18の画面上には、この設定入力された数値からなる検出最小散乱角αdminに基づく検出散乱角αdの走査透過電子顕微鏡像(STEM像)が形成され、さらにそのGUI画面40上には、その際における検出最小散乱角αdmin、検出最大散乱角αdmax、及びZコントラストCzのそれぞれ値が対応する表示用の窓41,42,スライドバー43に表示される。
As a result, a scanning transmission electron microscope image (STEM image) having a detected scattering angle αd based on the detected minimum scattering angle αdmin consisting of the numerical value input as a setting is formed on the screen of the
一方、図5は、本実施の形態の走査電子顕微鏡により表示されるプリスキャンウィンドウ画面の一例を示した図である。 On the other hand, FIG. 5 is a diagram showing an example of a pre-scan window screen displayed by the scanning electron microscope of the present embodiment.
図5において、図5(a)は、表示器18上に表示された通常のZコントラスト調整前の暗視野STEM像の表示画面50上で、例えばPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いてユーザがスキャンウィンドウの観察範囲指定操作を行って、試料9の所望の観察箇所を指定して観察範囲指定用のスキャンウィンドウ51を設定した状態を示している。図5(b)は、その後にユーザがプリスキャンウィンドウの表示操作を行って、表示器18上にプリスキャンウィンドウ画面52(図示の例では、4つのプリスキャン画面52-1〜52-4を有する)が表示された状態を示したものである。
In FIG. 5A, FIG. 5A shows an operation input device such as a keyboard and a mouse of the
本実施例では、各プリスキャン画面52-1〜52-4は、観察画面部53と検出散乱角αdの調整画面部54とを有して形成されている。そして、検出散乱角αdの調整画面部54としては、前述のGUI画面40におけるZコントラストレベル調整用のスライドバー43と同様なスライドボタン55cを有するスライドバー55が設けられている。なお、プリスキャンウィンドウ画面52は、表示器18上に通常のZコントラスト調整前のSTEM像表示画面50とともに表示器18に同時に表示されてもよいし、表示器18上に通常のZコントラスト調整前のSEM像表示画面50に代えて表示器18に表示されてもよい。
In the present embodiment, each of the pre-scan screens 52-1 to 52-4 has an
次に、本実施形態の走査電子顕微鏡において、暗視野STEM像観察でプリスキャンウィンドウ画面52を使用した検出散乱角αdについての設定方法を、図6に基づき説明する。
Next, a setting method for the detected scattering angle αd using the
図6は、本実施形態の走査電子顕微鏡によるプリスキャンウィンドウを用いた検出散乱角の設定制御についてのフローチャートである。 FIG. 6 is a flowchart for setting control of the detected scattering angle using the pre-scan window by the scanning electron microscope of the present embodiment.
図6において、ユーザは、走査電子顕微鏡の対物レンズ11の上下磁極12a,12b間に試料9を配置し(ステップS10)、PC30の操作入力機器を所定操作してSTEM像の観察を開始する(ステップS20)。この状態においては、暗視野検出器14は、光軸上の予め定められた初期位置又は前回観察時の観察終了位置に位置しているものとする。
In FIG. 6, the user places the sample 9 between the upper and lower
そして、ユーザは、暗視野STEM像の観察を行う場合は、PC30の操作入力機器を所定操作して、表示器18の画面上の表示を暗視野STEM像の表示に切り換える(ステップS30)。その上で、ユーザは、表示器18の画面上に表示された暗視野STEM像を確認し、試料や目的に応じてそのZコントラストCzは最適化か否かを判断する(ステップS40)。
When observing the dark field STEM image, the user performs a predetermined operation on the operation input device of the
ユーザは、表示器18の画面上に表示された暗視野STEM像が試料や目的に合った最適化なものであると判断した場合は、その表示器18の画面上に取得された暗視野STEM像の観察を続行する(ステップS120)。
When the user determines that the dark field STEM image displayed on the screen of the
ところが、ユーザが表示器18の画面上に表示された暗視野STEM像が試料や目的に合った最適化なものではないと考える場合は、PC30の操作入力機器を所定操作して、図5で説明したプリスキャンウィンドウの設定操作を行う(ステップS50)。
However, when the user thinks that the dark field STEM image displayed on the screen of the
プリスキャンウィンドウの設定操作がなされると、PC30における観察制御手段のプリスキャンウィンドウ制御部は、次のような制御を行う。
When the pre-scan window setting operation is performed, the pre-scan window control unit of the observation control unit in the
プリスキャンウィンドウ制御部は、例えば、GUI制御部に対して、表示器18に対しての前述した観察範囲指定用のスキャンウィンドウ51の表示やプリスキャン条件設定用のGUI画面(図示省略)の表示を指示すること等によって、プリスキャン条件の設定をユーザに案内する。ここで、観察範囲指定用のスキャンウィンドウ51は、通常の暗視野STEM像の表示画面50による観察面積よりも小さい観察面積になっている。
The pre-scan window control unit displays, for example, the above-described observation window designating
この案内に基づき、ユーザは、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器の操作し、現在表示されている暗視野STEM像の表示画面50上でこのスキャンウィンドウ51を注目したい所望箇所に移動させることによってその観察範囲を設定し、例えばGUI画面で表示される観察レベル範囲、観察箇所数等といった個別条件に変更があればその値を変更し、観察レベル範囲、観察箇所数等等といった個別条件を設定する(ステップS60)。なお、以下では、プリスキャン条件として、観察範囲が、図5(a)に示したようにスキャンウィンドウ51によって設定され、観察レベル範囲がZコントラストCzのレベルで“0〜100”に、観察箇所数が“4”に設定された場合を例に説明する。
Based on this guidance, the user operates the operation input device such as the keyboard and mouse of the
プリスキャンウィンドウ制御部は、これらの設定されたプリスキャン条件の登録操作を基に、暗視野STEM像のプリスキャンを実行する(ステップS70)。 The pre-scan window control unit performs a pre-scan of the dark field STEM image based on the registration operation of the set pre-scan conditions (Step S70).
この場合、プリスキャンウィンドウ制御部は、観察レベル範囲“0〜100”と観察箇所数が“4”とから、観察レベル範囲“0〜100”をほぼ3等分したZコントラストCzのレベル“0”,“33”,“67”,“100”をプリスキャン画面52-1〜52-4の取得のための暗視野検出器14の移動位置として設定し、前述した移動機構制御部に、まず、暗視野検出器14をZコントラストCzのレベル“0”に対応する光軸上の位置dへ移動させるための制御コマンドの生成を指示する。移動機構制御部は、この生成した制御コマンドを移動機構19に供給し、移動機構19は暗視野検出器14をZコントラストCzのレベル“0”に対応した光軸上の位置dに移動させる。そして、移動機構制御部は、移動機構19から制御コマンドに基づく移動完了報告を受信すると、この移動完了報告をプリスキャンウィンドウ制御部に転送する。
In this case, the prescan window control unit sets the level “0” of the Z contrast Cz obtained by dividing the observation level range “0 to 100” into approximately three equal parts from the observation level range “0 to 100” and the number of observation points “4”. ”,“ 33 ”,“ 67 ”,“ 100 ”are set as the moving positions of the
プリスキャンウィンドウ制御部は、この移動完了報告を受けて、GUI制御部から取得した暗視野STEM像の表示画面50上の少なくともスキャンウィンドウ51部分についての暗視野STEM像を取得するために必要な電子線1の走査を電子線走査手段としての偏向コイル8により行わせるために、例えば、図示せぬ偏向コイル8を駆動制御する図示せぬ電子線走査制御手段に対し、スキャンウィンドウ51部分の座標データを走査範囲情報として供給し、電子線1の走査範囲を制限して試料9をプリスキャンする。
The pre-scan window control unit receives the movement completion report, and receives the dark field STEM image for at least the
また、プリスキャンウィンドウ制御部は、その際における暗視野検出器14のスキャンウィンドウ51部分の電子線1の走査(プリスキャン)に対応した出力に基づき、このスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像を取得して、PC30のメモリ内に形成されたプリスキャン画面蓄積用の記憶領域(図示省略)に記憶する。
Further, the pre-scan window control unit outputs a dark field STEM image of the
この際、プリスキャンウィンドウ制御部は、この取得したスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像を、当該スキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像を取得した際の、ZコントラストCzのレベル(この場合は“0”)、暗視野検出器14の光軸上の位置d、暗視野検出器14の検出散乱角αd(検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの中の少なくとも一方)といった取得関連情報と対応づけて、プリスキャン画面蓄積用の記憶領域に記憶する。
At this time, the pre-scan window control unit obtains the dark field STEM image of the acquired
そして、プリスキャンウィンドウ制御部は、上述したようなZコントラストCzのレベル“0”についてのプリスキャンを完了すると、本例の場合は、前述した設定条件に基づき、ZコントラストCzのレベル“33”,“67”,“100”それぞれについても順次プリスキャンを行い、これらプリスキャン毎に取得されるスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像を、その際の取得関連情報と対応づけて、PC30のメモリ内に形成されたプリスキャン画面蓄積用の記憶領域に順次記憶していく。
When the pre-scan window control unit completes the pre-scan for the Z-contrast Cz level “0” as described above, in this example, the Z-contrast Cz level “33” is based on the setting conditions described above. , “67” and “100” are sequentially pre-scanned, and the dark field STEM image of the
その上で、プリスキャンウィンドウ制御部は、前述した設定条件それぞれのスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像の取得が完了する毎に、又は前述した設定条件全てについてスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像の取得が完了すると、図5(b)に示した如くのプリスキャンウィンドウ画面52を、前述したメモリ内におけるプリスキャンウィンドウのための記憶領域に記憶されている情報を基にして生成し、表示器18の画面上に表示する。
In addition, the pre-scan window control unit performs the dark field STEM image of the
プリスキャンウィンドウ画面52は、観察条件(観察レベル範囲“0〜100”と観察箇所数が“4”)に基づき取得した、ZコントラストCzのレベル“0”,“33”,“67”,“100”それぞれに対応した4つのプリスキャン画面52-1〜52-4を有し、各画面52-1〜52-4の観察画面部53には、プリスキャンウィンドウ画面制御用の画像記憶領域に記憶されている対応するスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像が表示され、検出散乱角αdの調整画面部54としてのスライドバー55には、そのスライドボタン55cが、この暗視野STEM像に対応づけて記憶されている取得関連情報に基づき、それぞれZコントラストCzのレベル“0”,“33”,“67”,“100”に対応位置させて表示されるようになっている。
The
これにより、ユーザは、表示器18上に表示されたプリスキャンウィンドウ画面52における各プリスキャン画面52-1〜52-4それぞれの観察画面部53に表示されているスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像を見比べながら、試料や目的に合ったZコントラストCzが最適な暗視野STEM像があるか否かを判断する(ステップS80)。
As a result, the user can darkfield STEM of the
ユーザは、試料や目的に合ったZコントラストCzが最適な暗視野STEM像がプリスキャンウィンドウ画面52のプリスキャン画面52-1〜52-4の中から得られた場合は、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いて該当するプリスキャン画面52-n(nは、1〜4の何れか)をプリスキャンウィンドウ画面52上で選択する(ステップS90)。
When the dark field STEM image having the optimum Z contrast Cz suitable for the sample or purpose is obtained from the prescan screens 52-1 to 52-4 of the
具体例として、図5(b)に示したプリスキャン画面52-2がユーザにより選択された場合を想定すると、プリスキャンウィンドウ制御部は、移動機構制御部にプリスキャン画面52-2の対応する取得関連情報(ZコントラストCzのレベル“33”等)に基づいて、当該取得関連情報によって規定される光軸上の位置dへ暗視野検出器14を移動させるための制御コマンドの生成を、移動機構制御部に指示する(ステップS100)。
As a specific example, assuming that the user selects the pre-scan screen 52-2 shown in FIG. 5B, the pre-scan window control unit corresponds to the movement mechanism control unit of the pre-scan screen 52-2. Based on the acquisition related information (Z contrast Cz level “33” or the like), the generation of the control command for moving the
この場合、プリスキャンウィンドウ制御部は、その制御コマンドの生成指示と一緒に選択されたプリスキャン画面52-2に対応する取得関連情報(ZコントラストCzのレベル“33”等)を移動機構制御部に供給し、移動機構制御部は、ZコントラストCzのレベルが“33”に対応する光軸上における移動位置dへ暗視野検出器14を移動させる制御コマンドを生成して、移動機構19に供給する。これにより、移動機構19は、例えば、プリスキャン完了後に暗視野検出器14が待機している光軸上における移動位置d(例えば、ZコントラストCzのレベル“100”に対応する光軸上における移動位置d)と、移動機構制御部から供給された制御コマンドによる移動位置d(ZコントラストCzのレベルが“33”に対応する光軸上における移動位置d)と異なる場合は、暗視野検出器14を移動機構制御部から供給された制御コマンドによる移動位置dに移動させる。
In this case, the pre-scan window control unit transmits the acquisition-related information (Z contrast Cz level “33”, etc.) corresponding to the selected pre-scan screen 52-2 together with the control command generation instruction to the movement mechanism control unit. The movement mechanism control unit generates a control command for moving the
これにより、表示器18上に表示された通常のZコントラスト調整前の暗視野STEM像の表示画面50が、選択したプリスキャン画面52-2の設定条件であるZコントラストCzのレベル“33”による通常の暗視野STEM像の画面に切り換え表示され、このZコントラストCzのレベル“33”による最適な暗視野STEM像の観察が開始されることになる(ステップS120)。
As a result, the
これに対して、試料や目的に合ったZコントラストCzが最適な画像をプリスキャンウィンドウ画面52のプリスキャン画面52-1〜52-4の中から得られなかった場合は、ユーザは、最適なZコントラストCzに近いプリスキャン画面52-n(nは、1〜4の何れか)を選択し、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いて、その調整画面部54におけるスライドバー55のスライドボタン55cを移動操作して、ZコントラストCzのレベルを調整する(ステップS110)。
On the other hand, if an image having an optimum Z contrast Cz suitable for the sample or purpose is not obtained from the prescan screens 52-1 to 52-4 of the
具体例として、図5(b)に示したプリスキャン画面52-3が選択され、その調整画面部54におけるスライドバー55のスライドボタン55cが移動調整された場合を想定する。
As a specific example, it is assumed that the pre-scan screen 52-3 shown in FIG. 5B is selected and the
プリスキャンウィンドウ制御部は、プリスキャン画面52-3の調整画面部54におけるスライドバー55のスライドボタン55cが、ユーザのPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いて指定されると、まず、選択されたプリスキャン画面52-3に対応する取得関連情報(ZコントラストCzのレベル“67”等)を移動機構制御部に供給し、移動機構制御部は、ZコントラストCzのレベルが“67”に対応する光軸上における移動位置dへ暗視野検出器14を移動させる制御コマンドを生成して、移動機構19に供給する。これにより、移動機構19は、例えば、プリスキャン完了後に暗視野検出器14が待機している光軸上における移動位置d(例えば、ZコントラストCzのレベル“100”に対応する光軸上における移動位置d)と、移動機構制御部から供給された制御コマンドによる移動位置d(ZコントラストCzのレベルが“67”に対応する光軸上における移動位置d)と異なる場合は、暗視野検出器14を移動機構制御部から供給された制御コマンドによる移動位置dに移動させる。
When the
また、プリスキャンウィンドウ制御部は、この暗視野検出器14の移動と合わせて、プリスキャン画面52-3の観察画面部53の表示を、PC30のメモリ内に形成されたプリスキャン画面蓄積用の記憶領域に記憶されているZコントラストCzのレベル“67”に対応して取得されたスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像に代えて、暗視野検出器14により現在取得されるスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像の表示に切り換える。
In addition, the pre-scan window control unit displays the
これにより、プリスキャン画面52-3のスライドバー55のスライドボタン55cがユーザにより指定されることにより、プリスキャン画面52-3の観察画面部53には、ZコントラストCzのレベルが“67”に対応する光軸上における移動位置dに移動した後の暗視野検出器14により現在取得されるスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像が表示されることになる。
Thus, when the user designates the
その後、プリスキャンウィンドウ制御部は、スライドバー55のスライドボタン55cがユーザのPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いて移動操作されると、GUI制御部から供給されるそのスライドバー55上での移動量に基づき、ZコントラストCzのレベルを当初の“67”から増加又は減少変化させてZコントラストCzのレベルを更新し、この更新したZコントラストCzのレベルを、プリスキャン画面52-3の取得のための暗視野検出器14の移動位置として設定し、移動機構制御部にこの更新したZコントラストCzのレベルに対応する光軸上の位置dへ移動させるための制御コマンドの生成を指示する。これにより、移動機構19は、例えば、プリスキャン完了後に暗視野検出器14が待機している光軸上における移動位置d(この場合、ZコントラストCzのレベル“67”に対応する光軸上における移動位置d)と、新たに移動機構制御部から供給された制御コマンドによる移動位置d(ZコントラストCzのレベルが“67”に対して増減された数値に対応する光軸上における移動位置d)と異なる場合は、暗視野検出器14を移動機構制御部から新たに供給された制御コマンドによる移動位置dに移動させる。
Thereafter, when the
そして、プリスキャンウィンドウ制御部は、この移動完了報告を受けて、GUI制御部から取得した暗視野STEM像の表示画面50上の少なくともスキャンウィンドウ51部分についての暗視野STEM像を取得するために必要な電子線1の走査を電子線走査手段としての偏向コイル8により行わせるために、例えば、図示せぬ偏向コイル8を駆動制御する図示せぬ電子線走査制御手段に対し、スキャンウィンドウ51部分の座標データを走査範囲情報として供給し、電子線1の走査範囲を制限して試料9をプリスキャンする。
The pre-scan window control unit receives the movement completion report, and is necessary for acquiring a dark field STEM image of at least the
この結果、プリスキャン画面52-3の観察画面部53には、ユーザのPC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いて移動操作して調整したZコントラストCzのレベルに対応し、この調整したZコントラストCzに対応する光軸上の移動位置dに位置した暗視野検出器14によって取得されるスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像が追従して表示されるようになる。
As a result, the
したがって、ユーザは、選択したプリスキャン画面52-3上で、最適なZコントラストCzのスキャンウィンドウ51部分の暗視野STEM像がプリスキャン画面52-3で得られた段階で、PC30のキーボード、マウス等といった操作入力機器を用いてプリスキャン画面52-3をプリスキャンウィンドウ画面52上で再度選択することにより、暗視野検出器14のスライドボタン55cの操作に基づく移動が完了し(ステップS110)、表示器18上に表示された通常のZコントラスト調整前の暗視野STEM像の表示画面50が、選択したプリスキャン画面52-3のスライドバー55のスライドボタン55cによって調整されたZコントラストCzのレベルによる試料9全体の暗視野STEM像の表示画面50に切り換え表示され、このZコントラストCzによる暗視野STEM像の観察が開始されることになる(ステップS120)。
Accordingly, when the user obtains the dark field STEM image of the
これにより、試料9の材料(構成元素・厚さ)にもよるが、ZコントラストCz、検出散乱角αdの範囲、又は暗視野検出器14の位置dによって、暗視野STEM像が大きく変化して最適なZコントラストの暗視野STEM画像を選択するのが難しい場合であっても、図5(b)に示したプリスキャンウィンドウ画面52を用い、そのプリスキャン画面52-1〜52-4の中から最適なプリスキャン画面52-nを選択したり、さらにこの選択したプリスキャン画面52-nのZコントラストのレベルを調整したりすることによって、容易かつ迅速に最適なZコントラストCzの暗視野STEM画像を取得することができる。
As a result, the dark field STEM image varies greatly depending on the Z contrast Cz, the range of the detection scattering angle αd, or the position d of the
すなわち、従来、ユーザは、暗視野検出器14の移動位置dを手動で変更して、Zコントラスト調整前の試料9全体の暗視野STEM像の表示画面50を、手動で変更した移動位置dに対応した試料9全体の暗視野STEM像の表示画面50に切り換えて、変更後の暗視野STEM像が最適なZコントラストCzであるかを判断していたが、上述のようなプリスキャンウィンドウ画面52を用いることにより、そのスキャンウィンドウ51で指定されるプリスキャン画面52-nが通常の試料9全体の暗視野STEM像の表示画面50よりも小さい画面で済むことになり、その走査や画像処理等のために要する時間を短縮することができるとともに、複数のプリスキャン画面52-nによる暗視野STEM像を見比べて最適なZコントラストCzを判断することができるので、試料9全体の最適なZコントラストCzの暗視野STEM像を得るまでの手間を軽減することができる。
That is, conventionally, the user manually changes the moving position d of the
なお、上述した実施の形態の走査電子顕微鏡の場合は、暗視野検出器14の光軸上における移動位置を4ヶ所プリスキャンしてプリスキャン画面52-1〜52-4を取得する構成としているが、観察レベル範囲“0〜100”や観察箇所数“4”等といった観察条件はユーザが任意に事前設定できる構成とすることも可能であり、例えば観察箇所数の場合は、2ヶ所以上なら何ヶ所でもよい。
In the case of the scanning electron microscope of the above-described embodiment, the pre-scan screens 52-1 to 52-4 are obtained by pre-scanning the moving position of the
また、上述した実施の形態の走査電子顕微鏡の場合は、プリスキャンウィンドウ画面52における各プリスキャン画面52-nの調整画面部54は、スライドバー55を備えて構成したが、図4で説明したGUI画面40のような、検出最小散乱角αdmin又は検出最大散乱角αdmaxの値の入力部を備えた構成であってもよい。
In the case of the scanning electron microscope of the above-described embodiment, the
さらに、上述した実施の形態の走査電子顕微鏡の場合は、各プリスキャン画面52-nの調整画面部54は、各プリスキャン画面52-nにスキャンウィンドウ51部分の対応する暗視野STEM像が表示された後、表示された暗視野STEM像のZコントラストCzを調整するために操作される構成としたが、各プリスキャン画面52-nの観察画面部53にスキャンウィンドウ51部分の対応する暗視野STEM像が表示される前に操作され、各プリスキャン画面52-nの観察画面部53に表示するスキャンウィンドウ51部分の対応する暗視野STEM像のZコントラストCzを設定登録するために利用されてもよい。
Further, in the case of the scanning electron microscope of the above-described embodiment, the
以上、本発明の電子線装置については、上記したように種々の変形例が考えられるものであり、その具体的な構成については、前述した実施の形態の具体的な構成に限定されるものではない。 As described above, various modifications of the electron beam apparatus of the present invention can be considered as described above, and the specific configuration thereof is not limited to the specific configuration of the above-described embodiment. Absent.
1 電子線
2 電界放出形電子銃
3 引き出し電極
4 陽極
5 第一の集束レンズ(C1レンズ)
6 対物レンズ絞り
7 第二の集束レンズ(C2レンズ)
8 偏向コイル
9 試料(薄膜試料)
10 二次電子検出器
11 対物レンズ
14 暗視野検出器
16 明視野絞り
17 明視野検出器
18 表示器
19 移動機構
25 モータ
30 PC
40 GUI画面
41 検出散乱角αdの入力表示用の窓
42 ZコントラストCzの入力表示用の窓
43 Zコントラストレベル調整用のスライドバー
44 登録ボタン(Goボタン)
50 SEM像表示画面
51 スキャンウィンドウ
52 プリスキャンウィンドウ画面
53 観察画面部
54 調整画面部
55 スライドバー
1 Electron Beam 2 Field Emission Electron Gun 3 Extraction Electrode 4
6
8 Deflection coil 9 Sample (thin film sample)
DESCRIPTION OF
40
50 SEM
Claims (5)
該電子線加速手段により加速された電子線を試料上に集束させる電子線集束手段と、
該電子線加速手段により加速された電子線を試料上で二次元的に走査する電子線走査手段と、
試料中で散乱した透過電子を検出する透過電子検出手段と、
該透過電子検出手段が検出する試料中で散乱した透過電子の検出散乱角を変化させるために、前記電子線集束手段に対する該透過電子検出手段の相対位置を移動させる移動手段と、
該透過電子検出手段の検出結果に基づき試料像を表示する表示手段と
を備えた電子線装置であって、
前記移動手段により移動させられる前記透過電子検出手段の移動位置を、当該移動位置で前記透過電子検出手段が検出可能な透過電子の検出散乱角、又は検出散乱角に対応する数値で指定する画面を前記表示手段に生成する画面制御手段
を備えていることを特徴とする電子線装置。 An electron beam acceleration means for accelerating the electron beam emitted from the electron source;
Electron beam focusing means for focusing the electron beam accelerated by the electron beam acceleration means on the sample;
An electron beam scanning means for two-dimensionally scanning an electron beam accelerated by the electron beam acceleration means on a sample;
A transmission electron detection means for detecting transmission electrons scattered in the sample;
Moving means for moving the relative position of the transmitted electron detection means with respect to the electron beam focusing means in order to change the detection scattering angle of the transmitted electrons scattered in the sample detected by the transmitted electron detection means;
An electron beam apparatus comprising display means for displaying a sample image based on a detection result of the transmission electron detection means,
A screen for designating a moving position of the transmitted electron detecting means moved by the moving means by a detected scattering angle of transmitted electrons that can be detected by the transmitted electron detecting means at the moving position, or a numerical value corresponding to the detected scattering angle. An electron beam apparatus comprising screen control means for generating the display means.
該電子線加速手段により加速された電子線を試料上に集束させる電子線集束手段と、
該電子線加速手段により加速された電子線を試料上で二次元的に走査する電子線走査手段と、
試料中で散乱した透過電子を検出する透過電子検出手段と、
該透過電子検出手段が検出する試料中で散乱した透過電子の検出散乱角を変化させるために、前記電子線集束手段に対する該透過電子検出手段の相対位置を移動させる移動手段と、
該透過電子検出手段の検出結果に基づき試料像を表示する表示手段と
を備えた電子線装置であって、
前記移動手段により移動させられる前記透過電子検出手段の移動位置を、当該移動位置で前記透過電子検出手段が検出可能な透過電子の検出散乱角、又は検出散乱角に対応する数値で指定する画面を前記表示手段に生成する画面制御手段と、
該画面制御手段によって前記表示手段に生成された画面上で指定された所望の検出散乱角、又は検出散乱角に対応する数値に基づいて、前記移動手段を駆動制御する移動制御手段と
を備えていることを特徴とする電子線装置。 An electron beam acceleration means for accelerating the electron beam emitted from the electron source;
Electron beam focusing means for focusing the electron beam accelerated by the electron beam acceleration means on the sample;
An electron beam scanning means for two-dimensionally scanning an electron beam accelerated by the electron beam acceleration means on a sample;
A transmission electron detection means for detecting transmission electrons scattered in the sample;
Moving means for moving the relative position of the transmitted electron detection means with respect to the electron beam focusing means in order to change the detection scattering angle of the transmitted electrons scattered in the sample detected by the transmitted electron detection means;
An electron beam apparatus comprising display means for displaying a sample image based on a detection result of the transmission electron detection means,
A screen for designating a moving position of the transmitted electron detecting means moved by the moving means by a detected scattering angle of transmitted electrons that can be detected by the transmitted electron detecting means at the moving position, or a numerical value corresponding to the detected scattering angle. Screen control means for generating the display means;
A desired control scattering angle designated on the screen generated by the screen control means on the display means, or a movement control means for driving and controlling the moving means based on a numerical value corresponding to the detected scattering angle. An electron beam apparatus characterized by comprising:
ことを特徴とする請求項1記載の電子線装置。 The said screen control means produces | generates the pre-scan window which displays the sample image from which the detection scattering angle each acquired in the at least 2 or more moving position of the said transmission electron detection means at the said display means is characterized by the above-mentioned. The electron beam apparatus according to 1.
前記移動制御手段は、前記画面制御手段により前記表示手段に生成されたプリスキャンウィンドウの検出散乱角の異なる試料像の中から選択された一の選択画像に基づいて、当該選択画像の検出散乱角、又は検出散乱角に対応する数値に該当する移動位置に前記透過電子検出手段を位置させるように前記移動手段を駆動制御する
ことを特徴とする請求項2記載の電子線装置。 The screen control means generates a pre-scan window on the display means for displaying sample images having different detection scattering angles respectively obtained at at least two moving positions of the transmission electron detection means,
The movement control unit is configured to detect a detection scattering angle of the selected image based on one selected image selected from sample images having different detection scattering angles of the pre-scan window generated on the display unit by the screen control unit. 3. The electron beam apparatus according to claim 2, wherein the moving means is driven and controlled so that the transmitted electron detecting means is positioned at a moving position corresponding to a numerical value corresponding to the detected scattering angle.
ことを特徴とする請求項3又は4記載の電子線装置。 When the screen control unit generates a pre-scan window on the display unit, the movement control unit is configured to acquire the sample image at at least two predetermined movement positions by the transmission electron detection unit. 5. The electron beam apparatus according to claim 3, wherein the moving means is driven and controlled.
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