JP2011204367A - Sample stand for electron microscope - Google Patents

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Nobumitsu Oshimura
信満 押村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample stand for an electron microscope allowing highly precise EBSD analysis.SOLUTION: This sample stand 31 for the electron microscope includes a pedestal 33 attached to a sample holder 9 attachable to a sample stage 5, a shaft 35 fixed perpendicular to the pedestal 33, a hollow member 37 formed with a hollow part 37a extended along an axial direction in a body inside, formed with at least one through-hole 41 on a body barrel part side face, inserted into the shaft 35 via the hollow part 37a, and rotatable along a circumferential direction of the shaft 35 under a condition inserted into the shaft 35, and a fixing member 39 inserted into the through hole 41 and for fixing a relative position of the hollow member 37 to the shaft 35, by supporting the shaft 35 and the hollow member 37. A sample 3 is attached onto an upper face of the hollow member 37.

Description

本発明は、電子顕微鏡に用いる電子顕微鏡用試料台に関する。   The present invention relates to an electron microscope sample stage used in an electron microscope.

集合組織を有する金属材料やセラミックス材料は、形成する組織の大きさや結晶配向、結晶内の転位、粒界の状態などで機械的特性を代表とする基本的な性質が決定されている。したがって、材料の結晶情報を解析することは非常に重要であり、古くから集合組織の解析は行われている。   Metallic materials and ceramic materials having a texture are determined to have basic properties such as mechanical properties depending on the size of the structure to be formed, the crystal orientation, the dislocations in the crystal, the state of grain boundaries, and the like. Therefore, it is very important to analyze the crystal information of the material, and the texture has been analyzed for a long time.

近年では、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:以下、「SEM」という。)による電子線後方散乱パターン(Electron Back Scattering Diffraction:以下、「EBSD」という。)法が多く利用されてきている。EBSD法とは、SEM内で試料表面に細く絞った電子線を入射させた際に生じる反射電子回折パターン(Electron Back−Scattering Diffraction Pattern)を用いて局所領域の結晶方位や結晶構造を解析しようとするものである(非特許文献1を参照)。   In recent years, an electron beam backscattering pattern (hereinafter referred to as “EBSD”) method using a scanning electron microscope (hereinafter referred to as “SEM”) has been widely used. The EBSD method is intended to analyze the crystal orientation and crystal structure of the local region using the backscattering diffraction pattern (Electron Back-Scattering Diffraction Pattern) that is generated when a narrowly focused electron beam is incident on the sample surface in the SEM. (See Non-Patent Document 1).

EBSDパターンは、結晶の僅かな傾きによってその位置を大きく変えるので0.n°の正確な結晶方位解析が可能であり、高精度のEBSD解析をするためには、試料の前処理と測定の際の試料の固定が重要となる。EBSD測定では、試料表面から数十nmの深さの範囲における情報が得られるため、前処理中に生成した加工歪が結果に大きく影響する。そこで、EBSD測定では、従来から行われている機械研磨の後に電解研磨を施して機械研磨で生成した歪層を除去するなど細心の注意で前処理が行われている。   Since the position of the EBSD pattern is greatly changed by a slight inclination of the crystal, it is 0. Precise crystal orientation analysis of n ° is possible, and in order to perform highly accurate EBSD analysis, pretreatment of the sample and fixation of the sample during measurement are important. In the EBSD measurement, information in a range of a depth of several tens of nanometers from the sample surface is obtained, so that the processing strain generated during the pretreatment greatly affects the result. Therefore, in the EBSD measurement, preprocessing is performed with great care, such as electromechanical polishing after conventional mechanical polishing to remove the strained layer generated by mechanical polishing.

また、EBSD法は、組織解析が材料そのものから実際の製品の製造過程で加わった環境により変化する組織の変化を捕えるといった解析にも応用されている。実際の製品は、材料の複合化により多種の材質が含まれているため、従来の前処理方法では対応できなくなってきているためである。そこで、最近、電子顕微鏡用の試料作製方法としてGaイオンを利用した集束イオンビーム(Focused Ion Beam:以下、「FIB」ともいう。)加工装置による加工が一般的となっている。   In addition, the EBSD method is applied to an analysis in which a structural analysis captures a change in a structure that changes depending on an environment added in a manufacturing process of an actual product from the material itself. This is because an actual product contains various kinds of materials due to compounding of materials, and thus cannot be handled by a conventional pretreatment method. Therefore, recently, processing by a focused ion beam (hereinafter also referred to as “FIB”) processing apparatus using Ga ions has become common as a sample preparation method for an electron microscope.

集束イオンビーム加工(観察)装置は、Gaイオンを集束して試料に当てることで、スパッタ効果により試料を削る装置である。集束イオンビーム加工装置を用いた加工は、他の手法に比べて試料の材質を選ばないことや、観察試料内部へのダメージが少ないといった特徴がある。また、集束イオンビーム加工装置を用いた加工では、Gaイオンビームとともに反応性ガスを雰囲気中に流すことで、FIB−CVD(Focused Ion Beam Chemical Vapor Deposition)によりカーボンやタングステン等を堆積させ、試料の接着や固定ができる。したがって、集束イオンビーム加工装置を用いた加工は、例えば特許文献1に記載されているように、稼動するプローブ機能と組み合わせて試料(分析試料)から所望の特定部位を含む観察対象となる試料片のみを摘出し、試料台にデポジションを用いて固定する、いわゆるマイクロサンプリング(法)が可能である。このように、集束イオンビーム加工装置では、複合化した試料に対応でき、マイクロサンプリングにより自由に試料を摘出して固定することができる。   The focused ion beam processing (observation) apparatus is an apparatus that cuts a sample by a sputtering effect by focusing Ga ions and applying them to the sample. The processing using the focused ion beam processing apparatus has the characteristics that the material of the sample is not selected and the damage to the inside of the observation sample is less than other methods. Further, in processing using a focused ion beam processing apparatus, carbon or tungsten is deposited by FIB-CVD (Focused Ion Beam Chemical Vapor Deposition) by flowing a reactive gas together with a Ga ion beam into the atmosphere. Can be bonded or fixed. Therefore, the processing using the focused ion beam processing apparatus is, for example, as described in Patent Document 1, in combination with a working probe function, a sample piece that is an observation target including a desired specific portion from a sample (analysis sample) So-called microsampling (method) is possible, in which only the sample is extracted and fixed to the sample stage using deposition. As described above, the focused ion beam processing apparatus can deal with a composite sample, and can freely extract and fix the sample by microsampling.

マイクロサンプリングで摘出された試料は、例えば、透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:以下、「TEM」と呼ぶ)用の試料などで使用される直径3mmの板を半円に切断した形状の試料メッシュに固定される。この試料メッシュは、SEM用の試料台に垂直に立つように導電性のペーストを用いて接着もしくは導電性のテープを用いて固定されることで、SEMによりEBSD測定が行われる。   A sample extracted by microsampling is, for example, a sample mesh having a shape obtained by cutting a 3 mm diameter plate used in a transmission electron microscope (hereinafter referred to as “TEM”) into a semicircle. Fixed. This sample mesh is fixed by using a conductive paste so as to stand perpendicular to the SEM sample stage, or by using a conductive tape, whereby EBSD measurement is performed by SEM.

ところで、EBSD測定では、例えば図9に示すように、電子顕微鏡において、試料100中で散乱/回折を受けて後方散乱した電子に基づく電子回折パターン(EBSDパターン)を効率よく検出器104に送るため、電子線(入射電子)の入射方向に対して試料100の測定面102を約70度傾斜した状態で測定する必要がある。また、測定面102が位置する平面内で測定面102を回転させることなく位置させる必要があるため、測定面102と垂直な試料面106を正確に位置させ固定させる必要がある。ペーストなどにより試料100を試料台に固定すると、この試料面106の正確な位置決めができない。したがって、試料を正確なEBSDにより解析することが困難であった。   By the way, in the EBSD measurement, for example, as shown in FIG. 9, in an electron microscope, an electron diffraction pattern (EBSD pattern) based on electrons scattered / diffracted in the sample 100 and back-scattered is efficiently sent to the detector 104. It is necessary to perform measurement with the measurement surface 102 of the sample 100 tilted by about 70 degrees with respect to the incident direction of the electron beam (incident electrons). Further, since it is necessary to position the measurement surface 102 in the plane where the measurement surface 102 is located without rotating, it is necessary to accurately position and fix the sample surface 106 perpendicular to the measurement surface 102. When the sample 100 is fixed to the sample table by paste or the like, the sample surface 106 cannot be accurately positioned. Therefore, it was difficult to analyze the sample by accurate EBSD.

特開平11−108813号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-108813

梅澤修 「SEM−EBSDで何がわかるか」熱処理41巻5号Osamu Umezawa “What SEM-EBSD Knows” Heat Treatment Vol. 41, No. 5

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、SEMによるEBSD法を用いた試料の結晶方位解析において、試料をEBSD解析により正確に解析できる電子顕微鏡用試料台を提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such circumstances, and provides a sample stage for an electron microscope that can accurately analyze a sample by EBSD analysis in the crystal orientation analysis of the sample using the EBSD method by SEM. With the goal.

すなわち、本発明に係る電子顕微鏡用試料台は、電子顕微鏡の試料ステージに装着可能な試料ホルダに取付けられる台座と、前記台座に対して垂直に固定された軸と、本体内部の軸方向に延びる中空部が形成されるとともに、本体胴部側面に少なくとも1つの貫通孔が形成され、該中空部を介して前記軸に対して挿入され、該軸に挿入された状態で該軸の円周方向に回転可能な中空部材と、前記貫通孔に挿入され、前記軸と前記中空部材とを支持することにより、前記中空部材と前記軸との相対的な位置を固定する固定部材とを備え、前記中空部材の上面に試料が取付けられることを特徴とする。   That is, an electron microscope sample stage according to the present invention includes a pedestal attached to a sample holder that can be mounted on a sample stage of an electron microscope, an axis fixed perpendicularly to the pedestal, and an axial direction inside the main body. A hollow portion is formed, and at least one through hole is formed on the side surface of the main body body. The hollow portion is inserted into the shaft through the hollow portion, and the circumferential direction of the shaft is inserted into the shaft. A rotatable hollow member, and a fixing member that is inserted into the through-hole and supports the shaft and the hollow member, thereby fixing a relative position between the hollow member and the shaft, A sample is attached to the upper surface of the hollow member.

本発明に係る電子顕微鏡用試料台は、前記試料ホルダに接する前記台座の下面と、前記中空部材の上面とが、平行となるように、該台座と該中空部材とが形成されており、ステージ制御部により前記試料ステージの角度が制御されると、前記試料ホルダと、当該電子顕微鏡用試料台とを介して、電子線の入射方向に対する前記試料の測定面の角度が制御されることを特徴とする。   In the electron microscope sample stage according to the present invention, the pedestal and the hollow member are formed so that the lower surface of the pedestal contacting the sample holder and the upper surface of the hollow member are parallel to each other. When the angle of the sample stage is controlled by the control unit, the angle of the measurement surface of the sample with respect to the incident direction of the electron beam is controlled via the sample holder and the electron microscope sample stage. And

前記試料は、FIB加工装置を用いたマイクロサンプリング法により作製されることを特徴とする。また、前記試料は、FIB−CVD法によるデポジション膜を用いて、試料メッシュに取付けられることを特徴とする。   The sample is manufactured by a microsampling method using a FIB processing apparatus. The sample is attached to a sample mesh using a deposition film formed by FIB-CVD.

前記試料メッシュは、導電性ペーストを用いて前記中空部材の上面に取付けられることを特徴とする。   The sample mesh is attached to the upper surface of the hollow member using a conductive paste.

本発明では、軸方向に挿入された中空部材が軸の円周方向に回転可能であるため、中空部材と軸との相対的な位置を調整して固定部材により固定することができる。これにより、試料の測定面に対する電子線の入射角度を正確に設定することができるため、高精度のEBSD解析を行うことができる。   In the present invention, since the hollow member inserted in the axial direction can rotate in the circumferential direction of the shaft, the relative position between the hollow member and the shaft can be adjusted and fixed by the fixing member. Thereby, since the incident angle of the electron beam with respect to the measurement surface of a sample can be set correctly, highly accurate EBSD analysis can be performed.

本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台を用いる電子顕微鏡の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structural example of the electron microscope using the sample stand for electron microscopes concerning this Embodiment. (A)は、本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台を搭載した試料ステージを示す平面図であり、(B)は、本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台を搭載した試料ステージを示す斜視図である。(A) is a top view which shows the sample stage which mounts the sample stand for electron microscopes concerning this Embodiment, (B) is a sample stage which mounts the sample stand for electron microscopes concerning this Embodiment. It is a perspective view shown. (A)は、本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台を模式的に示す分解斜視図であり、(B)は、本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台を模式的に示す斜視図である。(A) is an exploded perspective view schematically showing an electron microscope sample stage according to the present embodiment, and (B) is a perspective view schematically showing an electron microscope sample stage according to the present embodiment. It is. 本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台に試料を載せた試料メッシュを設置した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which installed the sample mesh which mounted the sample on the sample stand for electron microscopes concerning this Embodiment. マイクロサンプリング法で微小試料を摘出する方法を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the method of extracting a micro sample with a microsampling method. マイクロサンプリング法で摘出した微小試料を試料メッシュに固定した状態を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the state which fixed the micro sample extracted by the micro sampling method to the sample mesh. (A)は、試料メッシュの取付け方法の一例を模式的に示す図であり、(B)は、試料メッシュが固定された電子顕微鏡用試料台を示す側面図である。(A) is a figure which shows typically an example of the attachment method of a sample mesh, (B) is a side view which shows the sample stand for electron microscopes to which the sample mesh was fixed. 本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台を用いてEBSD測定を行う状態を示す図である。It is a figure which shows the state which performs EBSD measurement using the sample stand for electron microscopes which concerns on this Embodiment. EBSD測定法を模式的に示す図である。It is a figure which shows an EBSD measuring method typically.

以下、本発明を適用した電子顕微鏡用試料台の具体的な実施の形態の一例について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。
1.電子顕微鏡の構成例
2.電子顕微鏡用試料台
3.試料の作製及び試料の取付け
3−1.マイクロサンプリング法
3−2.試料メッシュへの試料の取付け
3−3.試料台への試料メッシュの取付け
4.実施例
Hereinafter, an example of a specific embodiment of an electron microscope sample stage to which the present invention is applied will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Configuration example of electron microscope 2. Sample stage for electron microscope Preparation of sample and attachment of sample 3-1. Microsampling method 3-2. Attaching the sample to the sample mesh 3-3. 3. Attaching the sample mesh to the sample table Example

<1.電子顕微鏡の構成例>
図1は、本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台(以下、単に「試料台」ともいう)が使用されるEBSDシステムを搭載した電子顕微鏡の構成例を模式的に示す図である。
<1. Configuration example of electron microscope>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration example of an electron microscope equipped with an EBSD system in which the electron microscope sample stage (hereinafter also simply referred to as “sample stage”) according to the present embodiment is used.

電子顕微鏡1は、試料3が取付けられた電子顕微鏡用試料台31を試料ホルダ9を介して保持する試料ステージ5と、試料3に電子線を照射する電子線照射部7と、試料3から反射された電子線に基づく電子線回折像を撮影する検出器としてのCCDカメラ11とを備える。また、電子顕微鏡1は、試料ステージ5の移動、或いは傾斜角度を制御するステージ制御部13と、CCDカメラ11のフォーカスや絞りなどを制御するカメラ制御部15とを備える。   The electron microscope 1 includes a sample stage 5 that holds an electron microscope sample stage 31 to which the sample 3 is attached via a sample holder 9, an electron beam irradiation unit 7 that irradiates the sample 3 with an electron beam, and a reflection from the sample 3. And a CCD camera 11 as a detector for taking an electron diffraction image based on the electron beam. The electron microscope 1 also includes a stage control unit 13 that controls the movement or tilt angle of the sample stage 5, and a camera control unit 15 that controls the focus and the diaphragm of the CCD camera 11.

試料ステージ5は、例えば、x軸、y軸の2次元方向に移動可能な水平移動機構、z軸方向に移動できる高さ移動機構、傾斜機構等を備えている。試料ステージ5は、ステージ制御部13を通じて、例えばパーソナルコンピュータで構成されるシステム制御部17により、2次元方向や傾斜が制御される。   The sample stage 5 includes, for example, a horizontal movement mechanism that can move in the two-dimensional direction of the x-axis and the y-axis, a height movement mechanism that can move in the z-axis direction, an inclination mechanism, and the like. The sample stage 5 is controlled in two-dimensional direction and inclination through a stage control unit 13 by a system control unit 17 constituted by, for example, a personal computer.

電子線照射部7は、電子銃19から電子線を発生する。電子銃19から発生した電子線は、集束レンズ21及び対物レンズ23によって試料3の表面上に細く集束され、走査コイル25によって試料3上で走査される。電子線の照射によって、試料3からは、電子線が後方散乱し、弾性散乱反射電子に基づく電子線回折像が、CCDカメラ11で撮影される。CCDカメラ11で撮影された電子線回折像信号は、カメラ制御部15を介して解析処理部(図示せず)に送られる。このように、CCDカメラ11は、回折像を撮影する撮像手段を構成している。   The electron beam irradiation unit 7 generates an electron beam from the electron gun 19. The electron beam generated from the electron gun 19 is finely focused on the surface of the sample 3 by the focusing lens 21 and the objective lens 23, and scanned on the sample 3 by the scanning coil 25. The electron beam is back-scattered from the sample 3 by the electron beam irradiation, and an electron beam diffraction image based on the elastically scattered reflected electrons is taken by the CCD camera 11. An electron diffraction image signal photographed by the CCD camera 11 is sent to an analysis processing unit (not shown) via the camera control unit 15. As described above, the CCD camera 11 constitutes an imaging unit that captures a diffraction image.

<2.電子顕微鏡用試料台>
本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台31は、図2に示すように、試料ホルダ9に形成された試料台装着部34に着脱自在に取付け可能である。電子顕微鏡用試料台31は、例えば、図3に示すように、台座33と、台座33に取付けられた軸35と、中空部材37と、固定部材39とを備える。
<2. Sample table for electron microscope>
As shown in FIG. 2, the electron microscope sample stage 31 according to the present embodiment can be detachably attached to a sample stage mounting part 34 formed on the sample holder 9. For example, as shown in FIG. 3, the electron microscope sample stage 31 includes a pedestal 33, a shaft 35 attached to the pedestal 33, a hollow member 37, and a fixing member 39.

台座33は、例えば、板状に形成され、電子顕微鏡1によりEBSD測定を行う観点から、導通性を有し磁性を有しない材料、例えばアルミニウムで構成されていることが好ましい。   The pedestal 33 is preferably formed of, for example, a plate-like material and has conductivity and no magnetism, for example, aluminum, from the viewpoint of performing EBSD measurement with the electron microscope 1.

軸35は、例えば、円柱形状に形成され、台座33と同様に導通性を有し磁性を有しない材料、例えばアルミニウムで構成されていることが好ましい。軸35は、例えば、台座33の上面33aの中央に、台座33に対して垂直に接続されている。   The shaft 35 is preferably formed of, for example, a columnar shape, and is made of a material having conductivity and no magnetism, for example, aluminum, like the pedestal 33. The shaft 35 is connected to the center of the upper surface 33a of the pedestal 33 and perpendicular to the pedestal 33, for example.

中空部材37は、中空部材37の本体内部の軸方向に延びる中空部37aが形成された筒状の部材である。中空部材37は、例えば、同心円部分が中空の円筒部材である。中空部材37は、導通性を有し磁性を有しない材料、例えばアルミニウムで構成されていることが好ましい。中空部材37は、中空部37aを介して図3(A)の矢印に示す方向に軸35に挿入されると、軸35と内接した状態となる。また、中空部材37は、図4に示すように、軸35に挿入された状態で、軸35の円周方向、すなわち図4に示す矢印方向に回転可能である。   The hollow member 37 is a cylindrical member in which a hollow portion 37 a extending in the axial direction inside the main body of the hollow member 37 is formed. The hollow member 37 is, for example, a cylindrical member having a concentric circular part. The hollow member 37 is preferably made of a material that has electrical conductivity and does not have magnetism, such as aluminum. When the hollow member 37 is inserted into the shaft 35 in the direction indicated by the arrow in FIG. 3A through the hollow portion 37a, the hollow member 37 is in contact with the shaft 35. As shown in FIG. 4, the hollow member 37 is rotatable in the circumferential direction of the shaft 35, that is, in the arrow direction shown in FIG. 4 while being inserted in the shaft 35.

また、中空部材37の本体胴部には、図3(A)に示すように、固定部材39が挿入される貫通孔41が設けられている。固定部材39は、例えばネジからなり、図3(B)に示すように、貫通孔41に挿入されると、軸35と中空部材37とを支持することにより、中空部材37と軸35との相対的な位置、すなわち、中空部材37と軸35との角度を固定する。換言すると、電子顕微鏡用試料台31において、中空部材37が軸35に対して軸方向に挿入された状態で、固定部材39が貫通孔41に挿入されると、固定部材39は、軸35と中空部材37とを支持して、軸35に対する中空部材37の位置(角度)を固定する。   Further, as shown in FIG. 3A, a through hole 41 into which the fixing member 39 is inserted is provided in the main body body portion of the hollow member 37. The fixing member 39 is made of, for example, a screw. When the fixing member 39 is inserted into the through hole 41 as shown in FIG. 3B, the fixing member 39 supports the shaft 35 and the hollow member 37, thereby The relative position, that is, the angle between the hollow member 37 and the shaft 35 is fixed. In other words, in the electron microscope sample stage 31, when the fixing member 39 is inserted into the through hole 41 in a state where the hollow member 37 is inserted in the axial direction with respect to the shaft 35, the fixing member 39 is connected to the shaft 35. The hollow member 37 is supported and the position (angle) of the hollow member 37 with respect to the shaft 35 is fixed.

また、図1乃至図3に示すように、顕微鏡用試料台31は、試料ホルダ9に接する台座33の下面33bと、中空部材37の上面37bとが、平行となるように、台座33と中空部材37とが形成されている。より具体的には、台座33の下面33bと、中空部材37の下面37cに接する台座33の上面33aと、中空部材37の下面37cと、中空部材の上面37bとが、全て平行となるように、台座33と中空部材37とが形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the microscope sample stage 31 is formed so that the lower surface 33 b of the pedestal 33 in contact with the sample holder 9 and the upper surface 37 b of the hollow member 37 are parallel to each other. A member 37 is formed. More specifically, the lower surface 33b of the pedestal 33, the upper surface 33a of the pedestal 33 in contact with the lower surface 37c of the hollow member 37, the lower surface 37c of the hollow member 37, and the upper surface 37b of the hollow member are all parallel. A pedestal 33 and a hollow member 37 are formed.

このような顕微鏡用試料台31を用いた電子顕微鏡1では、ステージ制御部13により試料ステージ5の角度が制御されると、試料ホルダ9と、電子顕微鏡用試料台31とを介して、電子線の入射方向に対する試料3の測定面3aの角度が制御される。より具体的には、電子顕微鏡1では、ステージ制御部13により試料ステージ5の角度が制御されると、試料ホルダ9に接する試料ステージ5の上面5aと、この上面5aに平行な試料ホルダ9の下面9aと、台座33に接し台座33と平行な試料ホルダ9の上面9bと、台座33及び中空部材37を介して、電子線の入射方向と、試料3の測定面3aとの角度とが制御される。   In the electron microscope 1 using such a microscope sample stage 31, when the angle of the sample stage 5 is controlled by the stage control unit 13, the electron beam passes through the sample holder 9 and the electron microscope sample stage 31. The angle of the measurement surface 3a of the sample 3 with respect to the incident direction is controlled. More specifically, in the electron microscope 1, when the angle of the sample stage 5 is controlled by the stage controller 13, the upper surface 5a of the sample stage 5 in contact with the sample holder 9 and the sample holder 9 parallel to the upper surface 5a Through the lower surface 9a, the upper surface 9b of the sample holder 9 in contact with the pedestal 33 and parallel to the pedestal 33, the angle between the incident direction of the electron beam and the measurement surface 3a of the sample 3 is controlled via the pedestal 33 and the hollow member 37. Is done.

したがって、電子顕微鏡用試料台31を用いた電子顕微鏡1では、ステージ制御部13により、試料ステージ5を電子線の入射方向に対して約70度傾斜した状態に制御することで、試料3の測定面3aが電子線の入射方向に対して約70度傾斜した状態に設定できるため、高精度のEBSD解析を行うことができる。   Therefore, in the electron microscope 1 using the electron microscope sample stage 31, the stage controller 13 controls the sample stage 5 to be tilted by about 70 degrees with respect to the incident direction of the electron beam, thereby measuring the sample 3. Since the surface 3a can be set in a state inclined about 70 degrees with respect to the incident direction of the electron beam, highly accurate EBSD analysis can be performed.

また、電子顕微鏡用試料台31は、図4に示すように、中空部材37が、軸35に挿入された状態で軸35の円周方向に回転可能であり、固定部材39により中空部材37と軸35との相対的な位置を固定することができる。これにより、例えば後述するように、実体顕微鏡を用いて台座33の側面33cと試料面3bとが平行になるように調整して固定することができる。したがって、電子顕微鏡用試料台31を用いた電子顕微鏡1では、例えば図4に示す試料メッシュ43に取付けられた試料3の測定面3aと電子線の入射角度、換言すると、測定面3aに対する電子線の入射角度を正確に設定することができるため、高精度のEBSD解析を行うことができる。なお、図4に示す測定面3aは、上述した図9に示す測定面102に対応し、試料面3bは、上述した図9に示す試料面106に対応する。   Further, as shown in FIG. 4, the electron microscope sample stage 31 is rotatable in the circumferential direction of the shaft 35 with the hollow member 37 being inserted into the shaft 35, and is fixed to the hollow member 37 by the fixing member 39. The relative position with respect to the shaft 35 can be fixed. Accordingly, for example, as will be described later, it is possible to adjust and fix the side surface 33c of the pedestal 33 and the sample surface 3b to be parallel using a stereomicroscope. Accordingly, in the electron microscope 1 using the electron microscope sample stage 31, for example, the measurement surface 3a of the sample 3 attached to the sample mesh 43 shown in FIG. 4 and the incident angle of the electron beam, in other words, the electron beam with respect to the measurement surface 3a. Since the incident angle can be accurately set, highly accurate EBSD analysis can be performed. Note that the measurement surface 3a shown in FIG. 4 corresponds to the measurement surface 102 shown in FIG. 9 described above, and the sample surface 3b corresponds to the sample surface 106 shown in FIG. 9 described above.

<3.試料の作製及び試料の取付け>
<3−1.マイクロサンプリング法>
本実施の形態に係る電子顕微鏡用試料台31に取付けられる試料3は、例えば集束イオンビーム加工装置(図示せず)を用いたマイクロサンプリング法により観察すべき領域を含むようにサンプリングされる。
<3. Sample preparation and sample mounting>
<3-1. Microsampling method>
The sample 3 attached to the electron microscope sample stage 31 according to the present embodiment is sampled to include an area to be observed by, for example, a microsampling method using a focused ion beam processing apparatus (not shown).

マイクロサンプリング法とは、例えば、集束イオンビーム加工装置(図示せず)を用いて、図5に示すように試料49から所望の特定部位を含み観察対象となる試料3のみを摘出し、電子顕微鏡用試料台31にデポジション膜50を用いて固定する方法である。デポジション膜50は、例えば、プローブ47と試料3とを接続したり、試料3を試料メッシュ43に固定する役割を果たす。ここで、測定面3aは、試料49の試料面49aに対応する。マイクロサンプリング法では、リフトアウト法などの方法に比べて試料を確実に捉えることができる。   The micro-sampling method is, for example, using a focused ion beam processing apparatus (not shown) to extract only the sample 3 to be observed including a desired specific part from the sample 49 as shown in FIG. This is a method of fixing to the sample stage 31 using the deposition film 50. For example, the deposition film 50 serves to connect the probe 47 and the sample 3 or to fix the sample 3 to the sample mesh 43. Here, the measurement surface 3 a corresponds to the sample surface 49 a of the sample 49. In the microsampling method, a sample can be reliably captured as compared with a method such as a lift-out method.

また、集束イオンビーム加工装置とは、電界によりガリウムイオン源(液体ガリウム)から引き出したガリウムイオン(プローブ47)を集束させた上で、試料に走査して照射するものである。これにより、試料表面上の原子や分子を真空中にはじき出させ、このスパッタリング現象を応用したエッチングにより、試料にサブミクロンの精度で平滑な断面の作製や穴開け加工を可能とする。   The focused ion beam processing apparatus is intended to scan and irradiate a sample after focusing gallium ions (probe 47) extracted from a gallium ion source (liquid gallium) by an electric field. As a result, atoms and molecules on the sample surface are ejected into a vacuum, and etching that applies this sputtering phenomenon makes it possible to produce a smooth cross-section with a submicron accuracy and drill a hole.

<3−2.試料メッシュへの試料の取付け>
試料メッシュ43は、例えば図6に示すように、導電性を有する部材からなり、板を半円状に切断した形状で構成されている。試料メッシュ43としては、例えば、FIB用として市販されているモリブデン製、銅製等の試料メッシュを使用することができる。上記マイクロサンプリング法により採取した試料3は、FIB−CVD法によるデポジション膜50を用いて、試料メッシュ43に取付ける。
<3-2. Attaching the sample to the sample mesh>
For example, as shown in FIG. 6, the sample mesh 43 is made of a conductive member, and has a shape obtained by cutting a plate into a semicircular shape. As the sample mesh 43, for example, a sample mesh made of molybdenum or copper that is commercially available for FIB can be used. The sample 3 collected by the microsampling method is attached to the sample mesh 43 using the deposition film 50 by the FIB-CVD method.

<3−3.試料台への試料メッシュの取付け>
例えば図7に示すように、試料3が取付けられた試料メッシュ43は、接着性を有し導電性を有する導電性ペースト51を用いて、中空部材37の上面37bに取付ける。導電性ペースト51としては、例えば、カーボンペーストや銀ペースト等を用いることができる。
<3-3. Attaching the sample mesh to the sample table>
For example, as shown in FIG. 7, the sample mesh 43 to which the sample 3 is attached is attached to the upper surface 37 b of the hollow member 37 using a conductive paste 51 having adhesiveness and conductivity. As the conductive paste 51, for example, a carbon paste or a silver paste can be used.

具体的には、図7(a)に示すように、電子顕微鏡用試料台31の中空部材37の上面37bの端部に、導電性ペースト51を塗布する。次に、図7(b)、図7(c)に示すように、塗布した導電性ペースト51上に試料3を取付けた試料メッシュ43を中空部材37の上面37bの端部からはみ出すように載せ、試料メッシュ43を中空部材37の上面37bに固定する。図7(B)は、図7(c)に示すように試料メッシュ43が固定された電子顕微鏡用試料台31を示す側面図である。   Specifically, as shown in FIG. 7A, the conductive paste 51 is applied to the end of the upper surface 37 b of the hollow member 37 of the electron microscope sample stage 31. Next, as shown in FIGS. 7B and 7C, the sample mesh 43 with the sample 3 attached on the applied conductive paste 51 is placed so as to protrude from the end of the upper surface 37 b of the hollow member 37. The sample mesh 43 is fixed to the upper surface 37 b of the hollow member 37. FIG. 7B is a side view showing the electron microscope sample stage 31 on which the sample mesh 43 is fixed as shown in FIG. 7C.

このように試料台に31に試料メッシュを取付けた後、図4に示すように、台座33の側面33cが、試料3の試料面3bと平行になるように、実体顕微鏡で観察しながら中空部材37を回転して方向を合わせる。最後に、固定部材39で中空部材37と軸35とを固定する。   After attaching the sample mesh to the sample table 31 in this manner, the hollow member is observed with a stereomicroscope so that the side surface 33c of the pedestal 33 is parallel to the sample surface 3b of the sample 3 as shown in FIG. Rotate 37 to align direction. Finally, the hollow member 37 and the shaft 35 are fixed by the fixing member 39.

以上説明したように、電子顕微鏡用試料台31を用いることにより、中空部材37と軸35との相対的な位置を容易かつ正確に調整して、固定部材39により中空部材37と軸35との相対的な位置を固定することができる。これにより、試料3の測定面に対する電子線の入射角度を正確に設定することができるため、高精度のEBSD解析を行うことができる。   As described above, by using the electron microscope sample stage 31, the relative position between the hollow member 37 and the shaft 35 can be adjusted easily and accurately. The relative position can be fixed. Thereby, since the incident angle of the electron beam with respect to the measurement surface of the sample 3 can be set accurately, highly accurate EBSD analysis can be performed.

なお、上述した説明では、試料メッシュ43に1つの試料3を取付けて測定を行うものとして説明したが、この例に限定されず、2つ以上の試料3を試料メッシュ43に取付けてもよい。例えば、1つの試料メッシュ43に複数の試料3を取付けた場合でも、上述したように中空部材37が軸35の円周方向に回転可能であるため、試料メッシュ43に1つの試料3を取付けた場合と比較して、より効率よく複数の試料3のEBSD測定を行うことができる。   In the above description, it has been described that the measurement is performed by attaching one sample 3 to the sample mesh 43, but the present invention is not limited to this example, and two or more samples 3 may be attached to the sample mesh 43. For example, even when a plurality of samples 3 are attached to one sample mesh 43, the hollow member 37 can be rotated in the circumferential direction of the shaft 35 as described above, so that one sample 3 is attached to the sample mesh 43. Compared to the case, EBSD measurement of a plurality of samples 3 can be performed more efficiently.

また、上述した説明では、中空部材37には、2つの貫通孔41が設けられ、この貫通孔41にそれぞれ固定部材39が挿入されるものとしたが、貫通孔41の数を1つ又は3つ以上としたり、挿入する固定部材39の数を適宜変更してもよい。また、軸35は、円柱形状に形成されているものとして説明したが、これに限定されず、中空部材37における中空部37aの形状に合わせて適宜することができる。   In the above description, the hollow member 37 is provided with the two through holes 41 and the fixing member 39 is inserted into each of the through holes 41. However, the number of the through holes 41 is one or three. The number of fixing members 39 to be inserted may be changed as appropriate. Further, the shaft 35 has been described as being formed in a columnar shape, but is not limited thereto, and can be appropriately set according to the shape of the hollow portion 37 a in the hollow member 37.

また、試料メッシュ43は、試料3を取付けることが可能であれば、半円状に切断した形状以外にも、例えば、くし型のものや他の形状のものを使用してもよい。
<4.実施例>
As long as the sample mesh 43 can be attached to the sample mesh 43, for example, a comb-shaped or other shape may be used in addition to the semicircular shape.
<4. Example>

以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記のいずれかの実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。   Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. Note that the scope of the present invention is not limited to any of the following examples.

〔実施例1〕
(1)試料台
実施例1では、台座となるアルミニウム製の板(10mm×10mm×4mm)の中央に、軸となるアルミニウム製の円柱(直径4mm弱)を接続した。また、直径4mmの同心円部分が中空となっているアルミニウム製の中空部材(直径8mm×6mm)は、軸に挿入された状態になっている。この中空部材の本体胴部には、固定部材であるネジ止め用の貫通孔が設けられており、ネジを貫通孔へ挿入していくことで、軸と中空部材との角度、すなわち、軸と中空部材との相対位置を固定する。また、中空部材の上面は、平滑な表面状態となっている。
[Example 1]
(1) Sample stand In Example 1, an aluminum cylinder (diameter 4 mm or less) serving as a shaft was connected to the center of an aluminum plate (10 mm × 10 mm × 4 mm) serving as a pedestal. Moreover, the aluminum hollow member (diameter 8 mm x 6 mm) in which the concentric part with a diameter of 4 mm is hollow is inserted into the shaft. The hollow body is provided with a through hole for screwing as a fixing member. By inserting the screw into the through hole, the angle between the shaft and the hollow member, that is, the shaft The relative position with the hollow member is fixed. Moreover, the upper surface of the hollow member is in a smooth surface state.

(2)試料の作製及び試料の取付け
結晶方位が既知のSi基板を用いて、試料台に固定された試料の固定によるずれの大きさを確認した。
(2) Preparation of sample and attachment of sample Using a Si substrate with a known crystal orientation, the magnitude of deviation due to fixation of the sample fixed to the sample stage was confirmed.

(100)方向が観察面になるように集束イオンビーム加工観察装置(FB−2100:日立ハイテクノロジーズ製)で微小試料(20μm×3μm×5μm)をSi基板からマイクロサンプリング法で摘出して試料メッシュに固定し、観察試料を作製した。   Micro sample (20μm × 3μm × 5μm) is extracted from Si substrate by micro sampling method with focused ion beam processing observation device (FB-2100: manufactured by Hitachi High-Technologies) so that the (100) direction becomes the observation surface. An observation sample was prepared.

作製した試料を、試料台に導電性ペーストで固定し、実体顕微鏡下で試料の方向を調整した。   The prepared sample was fixed to a sample stage with a conductive paste, and the direction of the sample was adjusted under a stereomicroscope.

(3)EBSDによる試料の方位解析
図8に示すように、SEM(ULTRA55:カールツァイス製)に搭載されたEBSDシステム(CHANEL5)を用いて試料3の方位解析を行い、Siの(100)方向に対しての傾きの大きさを測定した。
(3) Orientation analysis of the sample by EBSD As shown in FIG. 8, the orientation analysis of the sample 3 is performed using the EBSD system (CHANEL5) mounted on the SEM (ULTRA55: manufactured by Carl Zeiss), and the (100) direction of Si The magnitude of the inclination with respect to was measured.

〔比較例1〕
比較例1では、実施例1と同じ方法で観察試料を作製し、導電性ペーストによりアルミニウム(Al)製の立方体(10mm×10mm×10mm)の上面に固定した。次に、実施例1と同じEBSDシステムを用いて方位解析を行い、Siの(100)方向に対する傾きを測定した。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, an observation sample was prepared in the same manner as in Example 1, and fixed to the upper surface of an aluminum (Al) cube (10 mm × 10 mm × 10 mm) with a conductive paste. Next, orientation analysis was performed using the same EBSD system as in Example 1, and the tilt of Si with respect to the (100) direction was measured.

実施例1及び比較例1の測定結果を以下の表1に示す。   The measurement results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1 below.

Figure 2011204367
Figure 2011204367

表1に示すように、実施例1の測定結果の方が、比較例1の測定結果よりも、試料台に固定された試料の固定によるずれの大きさが少ないことが分かる。これらの結果から、実施例1の試料台を用いることにより、高精度のEBSD解析が行えることが分かった。   As shown in Table 1, it can be seen that the measurement result of Example 1 is smaller than the measurement result of Comparative Example 1 due to the fixation of the sample fixed to the sample stage. From these results, it was found that by using the sample stage of Example 1, highly accurate EBSD analysis can be performed.

1 電子顕微鏡、3 試料、5 試料ステージ、7 電子線照射部、9 試料ホルダ、11 CCDカメラ、13 ステージ制御部、15 カメラ制御部、17 システム制御部、19 電子銃、21 集束レンズ、23 対物レンズ、25 走査コイル、31 電子顕微鏡用試料台、33 台座、34 試料台装着部、35 軸、37 中空部材、37a 中空部、39 固定部材、41 貫通孔、43 試料メッシュ、45 試料、47 プローブ、49 試料、50 デポジション膜、51 導電性ペースト、100 試料、102 測定面、104 検出器、106 試料面   1 electron microscope, 3 sample, 5 sample stage, 7 electron beam irradiation unit, 9 sample holder, 11 CCD camera, 13 stage control unit, 15 camera control unit, 17 system control unit, 19 electron gun, 21 focusing lens, 23 objective Lens, 25 Scanning coil, 31 Electron microscope sample base, 33 base, 34 Sample base mounting part, 35 axis, 37 hollow member, 37a hollow part, 39 fixing member, 41 through hole, 43 sample mesh, 45 sample, 47 probe , 49 samples, 50 deposition film, 51 conductive paste, 100 samples, 102 measurement surface, 104 detector, 106 sample surface

Claims (5)

電子顕微鏡の試料ステージに装着可能な試料ホルダに取付けられる台座と、
前記台座に対して垂直に固定された軸と、
本体内部の軸方向に延びる中空部が形成されるとともに、本体胴部側面に少なくとも1つの貫通孔が形成され、該中空部を介して前記軸に対して挿入され、該軸に挿入された状態で該軸の円周方向に回転可能な中空部材と、
前記貫通孔に挿入され、前記軸と前記中空部材とを支持することにより、前記中空部材と前記軸との相対的な位置を固定する固定部材とを備え、
前記中空部材の上面に試料が取付けられることを特徴とする電子顕微鏡用試料台。
A pedestal attached to a sample holder that can be mounted on a sample stage of an electron microscope;
An axis fixed perpendicular to the pedestal;
A hollow portion extending in the axial direction inside the main body is formed, and at least one through hole is formed on the side surface of the main body trunk portion, inserted into the shaft through the hollow portion, and inserted into the shaft. A hollow member rotatable in the circumferential direction of the shaft,
A fixing member that is inserted into the through-hole and supports the shaft and the hollow member to fix a relative position between the hollow member and the shaft;
A sample stage for an electron microscope, wherein a sample is attached to an upper surface of the hollow member.
前記試料ホルダに接する前記台座の下面と、前記中空部材の上面とが、平行となるように、該台座と該中空部材とが形成されており、
ステージ制御部により前記試料ステージの角度が制御されると、前記試料ホルダと、当該電子顕微鏡用試料台とを介して、電子線の入射方向に対する前記試料の測定面の角度が制御されることを特徴とする請求項1記載の電子顕微鏡用試料台。
The pedestal and the hollow member are formed so that the lower surface of the pedestal in contact with the sample holder and the upper surface of the hollow member are parallel to each other,
When the angle of the sample stage is controlled by the stage controller, the angle of the measurement surface of the sample with respect to the incident direction of the electron beam is controlled via the sample holder and the electron microscope sample stage. The sample stage for an electron microscope according to claim 1, characterized in that:
前記試料は、FIB加工装置を用いたマイクロサンプリング法により作製されることを特徴とする請求項1又は2記載の電子顕微鏡用試料台。   The sample stage for an electron microscope according to claim 1 or 2, wherein the sample is produced by a microsampling method using an FIB processing apparatus. 前記試料は、FIB−CVD法によるデポジション膜を用いて、試料メッシュに取付けられることを特徴とする請求項3記載の電子顕微鏡用試料台。   The sample stage for an electron microscope according to claim 3, wherein the sample is attached to a sample mesh using a deposition film formed by FIB-CVD. 前記試料メッシュは、導電性ペーストを用いて前記中空部材の上面に取付けられることを特徴とする請求項4記載の電子顕微鏡用試料台。   The sample stage for an electron microscope according to claim 4, wherein the sample mesh is attached to an upper surface of the hollow member using a conductive paste.
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CN105699408A (en) * 2016-04-15 2016-06-22 南京大学 Sample stage for electron backscatter diffraction instruments

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