JP3404090B2 - 電子顕微鏡用試料傾斜装置 - Google Patents
電子顕微鏡用試料傾斜装置Info
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- JP3404090B2 JP3404090B2 JP27927593A JP27927593A JP3404090B2 JP 3404090 B2 JP3404090 B2 JP 3404090B2 JP 27927593 A JP27927593 A JP 27927593A JP 27927593 A JP27927593 A JP 27927593A JP 3404090 B2 JP3404090 B2 JP 3404090B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子顕微鏡の試料傾斜装
置に係わり、特に集束イオンビームで加工した試料を効
率的に電子顕微鏡で観察できる試料傾斜装置に関する。
置に係わり、特に集束イオンビームで加工した試料を効
率的に電子顕微鏡で観察できる試料傾斜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子顕微鏡を用いて試料を観察する場
合、試料の厚さは、電子線透過可能な０.１μｍ 以下の
薄膜（厚さは電子ビームの加速電圧よって異なる）とし
なければならず、特に半導体試料の場合は、集束イオン
ビーム装置で薄膜に加工している。集束イオンビームで
加工した試料を電子顕微鏡で観察しようとする時は、試
料の載せ替え作業が行われ、もし、電子顕微鏡で観察し
て加工の仕方が不充分であった場合は、再度、試料を載
せ替え、加工をやり直さなければならず非常に煩わしい
思いをしている。また、近年、高分解能観察を追求する
傾向にあり、従って対物レンズのポールピースギャップ
は狭くなり、試料の大角度傾斜が行えにくくなってい
る。
合、試料の厚さは、電子線透過可能な０.１μｍ 以下の
薄膜（厚さは電子ビームの加速電圧よって異なる）とし
なければならず、特に半導体試料の場合は、集束イオン
ビーム装置で薄膜に加工している。集束イオンビームで
加工した試料を電子顕微鏡で観察しようとする時は、試
料の載せ替え作業が行われ、もし、電子顕微鏡で観察し
て加工の仕方が不充分であった場合は、再度、試料を載
せ替え、加工をやり直さなければならず非常に煩わしい
思いをしている。また、近年、高分解能観察を追求する
傾向にあり、従って対物レンズのポールピースギャップ
は狭くなり、試料の大角度傾斜が行えにくくなってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】集束イオンビーム装置
で試料を薄膜に加工した後、試料の載せ替え作業を行わ
ずに、電子顕微鏡で観察できるようにすることであり、
集束イオンビームによる加工を繰り返し行っても、電子
顕微鏡による観察が効率的に行えるようにすることであ
る。また、試料ホールダの強度を損なうことなく、狭い
対物レンズのポールピースギャップ内においても、大角
度傾斜で試料の観察を行うことである。
で試料を薄膜に加工した後、試料の載せ替え作業を行わ
ずに、電子顕微鏡で観察できるようにすることであり、
集束イオンビームによる加工を繰り返し行っても、電子
顕微鏡による観察が効率的に行えるようにすることであ
る。また、試料ホールダの強度を損なうことなく、狭い
対物レンズのポールピースギャップ内においても、大角
度傾斜で試料の観察を行うことである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、試料を載置
し、電子顕微鏡、或いは集束イオンビーム装置の電子
線、或いは集束イオンビーム光軸に直交する方向から挿
入され、真空シールで気密を保ちながら前記試料を前記
電子線、或いは集束イオンビーム光軸に位置付ける試料
ホールダにおいて、試料を載置した中軸と、該中軸と中
心を共用した外軸とを有し、前記外軸は、前記電子線、
或いはイオンビームの光軸方向上下が切除された薄板状
部を備え、前記中軸は前記中心を回転中心として回転可
能に形成されていることを特徴とする試料ホールダ及
び、当該試料ホールダを用いる電子顕微鏡、集束イオン
ビーム装置を提供する。
し、電子顕微鏡、或いは集束イオンビーム装置の電子
線、或いは集束イオンビーム光軸に直交する方向から挿
入され、真空シールで気密を保ちながら前記試料を前記
電子線、或いは集束イオンビーム光軸に位置付ける試料
ホールダにおいて、試料を載置した中軸と、該中軸と中
心を共用した外軸とを有し、前記外軸は、前記電子線、
或いはイオンビームの光軸方向上下が切除された薄板状
部を備え、前記中軸は前記中心を回転中心として回転可
能に形成されていることを特徴とする試料ホールダ及
び、当該試料ホールダを用いる電子顕微鏡、集束イオン
ビーム装置を提供する。
【０００５】
【作用】上記構成によれば、試料の載せ替え作業を行わ
ずに、集束イオンビーム装置で試料を加工したそのまま
の保持状態で、電子顕微鏡に挿入し観察することができ
る。試料の加工位置と観察位置は９０°回転という簡単
な手順で繰り返し再現することができるので、加工と観
察の繰り返しが迅速に行える。また、中軸によって±４
５°程度の粗動傾斜を行った後、外軸によって±１５°
程度の微動傾斜を行えば、合成すると±６０°の大角度
傾斜が可能となる。又、外軸の欠損部からＸ線を取り出
し、Ｘ線分析を行うことも可能となる。
ずに、集束イオンビーム装置で試料を加工したそのまま
の保持状態で、電子顕微鏡に挿入し観察することができ
る。試料の加工位置と観察位置は９０°回転という簡単
な手順で繰り返し再現することができるので、加工と観
察の繰り返しが迅速に行える。また、中軸によって±４
５°程度の粗動傾斜を行った後、外軸によって±１５°
程度の微動傾斜を行えば、合成すると±６０°の大角度
傾斜が可能となる。又、外軸の欠損部からＸ線を取り出
し、Ｘ線分析を行うことも可能となる。
【０００６】
【実施例】本発明の一実施例を図面により説明する。図
１において、電子顕微鏡試料室内の真空室１を構成する
壁２には、試料傾斜装置３が耐真空的に取り付けられて
いる。試料傾斜装置３は、基筒３Ａ，球状体部４，首振
回転運動機構５，回転体６から成り、回転体６を回転さ
せて試料を傾斜させるものである。基筒３Ａには、首振
回転運動機構５によって球状体部４を中心に首振回転運
動する回転体６が耐真空的に挿入されている。試料ホー
ルダ７は、中空軸状の外軸８及び外軸８と中心を共用し
た中軸９から成り、電子線光軸１０と直交するように配
置され、回転体６を通って真空室１の外部から内部へと
耐真空的に貫通している。試料ホールダ７の先端部、つ
まり外軸８と中軸９の上下がカットされた薄板部８′，
９′は、対物レンズの上部ポールピース１１及び下部ポ
ールピース１２の間に位置している。外軸８の外端に設
けられている穴１５に、中軸９を回転されるつまみ１３
に固着されている位置決めピン１４が係合し、中軸９の
先端の薄板部９′の傾斜は阻止されている。尚、穴１５
は必要に応じ複数個設けられており、そのうちの２個は
ピッチ９０°の間隔となっている。外軸８の先端の薄板
部８′には欠損部１６Ａが、中軸９の先端の薄板部９′
には欠損部１６Ｂが設けられている。中軸９の欠損部１
６Ｂには試料１７が接着剤、又はばねなどで固定されて
おり、試料１７の観察部１８が電子線光軸１０の交点に
正確に位置づけられるよう、ピポット１９を介して試料
位置づけ部材２０と接触している。次に試料傾斜装置３
を集束イオンビーム装置に装着した一実施例を、図３を
用いて説明する。集束イオンビーム装置試料室の真空室
２１を構成する壁２２には、試料傾斜装置３が耐真空的
に取り付けられている。試料傾斜装置３と試料ホールダ
７の詳細は、前述の通りなので省略する。真空室２１の
もう一方の壁２２′には、二次電子検出器２４が耐真空
的に取り付けられ、真空室２１内の対物レンズ２３を通
過するイオンビーム光軸２５は試料１７と直交してい
る。このような構成を有する試料傾斜装置において、初
めに集束イオンビーム装置における試料作成を例に動作
を説明する。
１において、電子顕微鏡試料室内の真空室１を構成する
壁２には、試料傾斜装置３が耐真空的に取り付けられて
いる。試料傾斜装置３は、基筒３Ａ，球状体部４，首振
回転運動機構５，回転体６から成り、回転体６を回転さ
せて試料を傾斜させるものである。基筒３Ａには、首振
回転運動機構５によって球状体部４を中心に首振回転運
動する回転体６が耐真空的に挿入されている。試料ホー
ルダ７は、中空軸状の外軸８及び外軸８と中心を共用し
た中軸９から成り、電子線光軸１０と直交するように配
置され、回転体６を通って真空室１の外部から内部へと
耐真空的に貫通している。試料ホールダ７の先端部、つ
まり外軸８と中軸９の上下がカットされた薄板部８′，
９′は、対物レンズの上部ポールピース１１及び下部ポ
ールピース１２の間に位置している。外軸８の外端に設
けられている穴１５に、中軸９を回転されるつまみ１３
に固着されている位置決めピン１４が係合し、中軸９の
先端の薄板部９′の傾斜は阻止されている。尚、穴１５
は必要に応じ複数個設けられており、そのうちの２個は
ピッチ９０°の間隔となっている。外軸８の先端の薄板
部８′には欠損部１６Ａが、中軸９の先端の薄板部９′
には欠損部１６Ｂが設けられている。中軸９の欠損部１
６Ｂには試料１７が接着剤、又はばねなどで固定されて
おり、試料１７の観察部１８が電子線光軸１０の交点に
正確に位置づけられるよう、ピポット１９を介して試料
位置づけ部材２０と接触している。次に試料傾斜装置３
を集束イオンビーム装置に装着した一実施例を、図３を
用いて説明する。集束イオンビーム装置試料室の真空室
２１を構成する壁２２には、試料傾斜装置３が耐真空的
に取り付けられている。試料傾斜装置３と試料ホールダ
７の詳細は、前述の通りなので省略する。真空室２１の
もう一方の壁２２′には、二次電子検出器２４が耐真空
的に取り付けられ、真空室２１内の対物レンズ２３を通
過するイオンビーム光軸２５は試料１７と直交してい
る。このような構成を有する試料傾斜装置において、初
めに集束イオンビーム装置における試料作成を例に動作
を説明する。
【０００７】試料傾斜装置３に試料ホールダ７が挿入さ
れている状態で、中軸９を回転させるつまみ１３を反時
計方向に９０°回転させ、図２(ｂ)に示すように中軸９
の先端の欠損部１６Ｂを上に向けてイオンビーム光軸２
５と直交させる。首振回転運動機構５によって欠損部１
６Ｂに固定されている試料１７の位置合わせを行い、イ
オンビーム光軸２５と直交させる。試料上に照射された
イオンは、試料をスパッターすることにより観察部１８
の加工ができる。一方スパッターリング時に放出される
電子又はイオンは、二次粒子検出器２４により検出さ
れ、この電気信号によって図示は省略してあるが、ＣＲ
Ｔ上にイオン照射部の像が記録される。この像から正確
に加工位置を決め、試料１７の観察部１８を０.１μm以
下の薄膜となるように加工する。加工が終わった試料１
７は、試料ホールダ７ごと引き抜き、電子顕微鏡に取り
付けられている試料傾斜装置３に挿入する。電子顕微鏡
を所定の手順により観察できる状態にする。次に中軸９
を回転させるつまみ１３を時計方向に９０°反転させ、
図２(ａ)に示すように中軸９の先端の欠損部１６Ｂを水
平状態にする。試料１７の観察部１８は電子線光軸１０
と直交するので、薄膜部に電子線を透過させて観察する
ことができる。試料１７の観察部１８に電子線を照射す
ると、Ｘ線が発生するが外軸８の先端の欠損部１６Ａか
らＸ線を取り出し、Ｘ線分析を行うことができる。この
ように試料の載せ替え作業を行わず、集束イオンビーム
装置と電子顕微鏡の両方に取り付けられるので、再度加
工し直すといった場合でも迅速に行え、観察効率が非常
に良くなる。次に電子顕微鏡における試料の大角度傾斜
の観察について説明する。試料１７の観察部１８が水平
状態を基準にして、中軸９を回転させるつまみ１３をプ
ラス方向、又はマイナス方向に５°ないし１０°ピッチ
で回転させ、試料１７を５°ないし１０°ピッチで粗動
傾斜させる。このピッチで外軸８の外端に穴１５を設け
ておけば、位置決めも簡単に行うことができる。更に、
外軸８で微動傾斜させ合成すると、大角度傾斜での観察
が行える。対物レンズの上部ポールピース１１と、下部
ポールピース１２の間のギャップが５mm程度とし、外軸
８の外径を直径８mm程度とすると、±１５°傾斜が可能
となり、中軸９の外径を直径５mm程度とすると、±４５
°傾斜が可能となり、合成すると±６０°の大角度傾斜
が得られる。尚、外軸８と中軸９の外径の端面は、必要
に応じて面取りされているので、ポールピースと接触す
ることは起きない。
れている状態で、中軸９を回転させるつまみ１３を反時
計方向に９０°回転させ、図２(ｂ)に示すように中軸９
の先端の欠損部１６Ｂを上に向けてイオンビーム光軸２
５と直交させる。首振回転運動機構５によって欠損部１
６Ｂに固定されている試料１７の位置合わせを行い、イ
オンビーム光軸２５と直交させる。試料上に照射された
イオンは、試料をスパッターすることにより観察部１８
の加工ができる。一方スパッターリング時に放出される
電子又はイオンは、二次粒子検出器２４により検出さ
れ、この電気信号によって図示は省略してあるが、ＣＲ
Ｔ上にイオン照射部の像が記録される。この像から正確
に加工位置を決め、試料１７の観察部１８を０.１μm以
下の薄膜となるように加工する。加工が終わった試料１
７は、試料ホールダ７ごと引き抜き、電子顕微鏡に取り
付けられている試料傾斜装置３に挿入する。電子顕微鏡
を所定の手順により観察できる状態にする。次に中軸９
を回転させるつまみ１３を時計方向に９０°反転させ、
図２(ａ)に示すように中軸９の先端の欠損部１６Ｂを水
平状態にする。試料１７の観察部１８は電子線光軸１０
と直交するので、薄膜部に電子線を透過させて観察する
ことができる。試料１７の観察部１８に電子線を照射す
ると、Ｘ線が発生するが外軸８の先端の欠損部１６Ａか
らＸ線を取り出し、Ｘ線分析を行うことができる。この
ように試料の載せ替え作業を行わず、集束イオンビーム
装置と電子顕微鏡の両方に取り付けられるので、再度加
工し直すといった場合でも迅速に行え、観察効率が非常
に良くなる。次に電子顕微鏡における試料の大角度傾斜
の観察について説明する。試料１７の観察部１８が水平
状態を基準にして、中軸９を回転させるつまみ１３をプ
ラス方向、又はマイナス方向に５°ないし１０°ピッチ
で回転させ、試料１７を５°ないし１０°ピッチで粗動
傾斜させる。このピッチで外軸８の外端に穴１５を設け
ておけば、位置決めも簡単に行うことができる。更に、
外軸８で微動傾斜させ合成すると、大角度傾斜での観察
が行える。対物レンズの上部ポールピース１１と、下部
ポールピース１２の間のギャップが５mm程度とし、外軸
８の外径を直径８mm程度とすると、±１５°傾斜が可能
となり、中軸９の外径を直径５mm程度とすると、±４５
°傾斜が可能となり、合成すると±６０°の大角度傾斜
が得られる。尚、外軸８と中軸９の外径の端面は、必要
に応じて面取りされているので、ポールピースと接触す
ることは起きない。
【０００８】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、大き
な偏向角設定が可能な中軸と、機械的強度の高い外軸の
併用によって、機械的強度を損なうことなく、対物レン
ズのポールピースギャップ間で、大きな傾斜角を得るこ
とができる。また他に次のような効果が達成される。
な偏向角設定が可能な中軸と、機械的強度の高い外軸の
併用によって、機械的強度を損なうことなく、対物レン
ズのポールピースギャップ間で、大きな傾斜角を得るこ
とができる。また他に次のような効果が達成される。
【０００９】（１）試料ホールダは、集束イオンビーム
装置と電子顕微鏡に共用することができる。
装置と電子顕微鏡に共用することができる。
【００１０】（２）加工する時と観察する時の試料位置
はワンタッチで切り換えられ、位置決めも正確に行え
る。
はワンタッチで切り換えられ、位置決めも正確に行え
る。
【００１１】（３）試料の載せ替え作業を行わずに加工
と観察ができるので、繰り返し加工と観察が迅速に行え
る。
と観察ができるので、繰り返し加工と観察が迅速に行え
る。
【００１２】（４）試料の載せ替え作業がないので、取
扱いが簡単となり、不注意による試料破損などのトラブ
ルが未然に防げる。
扱いが簡単となり、不注意による試料破損などのトラブ
ルが未然に防げる。
【００１３】（５）外軸にイオンビームを通すための通
路を設けなくてもよいので、機械的強度を損なわずにす
む。
路を設けなくてもよいので、機械的強度を損なわずにす
む。
【００１４】（６）試料を固定している部分に大気圧に
よる歪みが加わらない構造となっているで、歪みによる
ドリフトが発生しない。
よる歪みが加わらない構造となっているで、歪みによる
ドリフトが発生しない。
【００１５】（７）試料の大角度傾斜が実現できる。
【図１】本発明の一実施例を示す電子顕微鏡用試料傾斜
装置の縦断面図である。
装置の縦断面図である。
【図２】図１の試料ホールダ要部の(ａ)観察方向および
(ｂ)加工方向の拡大平面図である。
(ｂ)加工方向の拡大平面図である。
【図３】本発明の一実施例を示す集束イオンビーム装置
の要部縦断面図である。
の要部縦断面図である。
１，２１…真空室、３…試料傾斜装置、５…首振回転運
動機構、７…試料ホールダ、８…外軸、９…中軸、１０
…電子線光軸、１１，１２…対物レンズのポールピー
ス、１６Ａ，１６Ｂ…欠損部、１７…試料、１８…観察
部、２３…対物レンズ、２４…二次粒子検出器、２５…
イオンビーム光軸。
動機構、７…試料ホールダ、８…外軸、９…中軸、１０
…電子線光軸、１１，１２…対物レンズのポールピー
ス、１６Ａ，１６Ｂ…欠損部、１７…試料、１８…観察
部、２３…対物レンズ、２４…二次粒子検出器、２５…
イオンビーム光軸。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 矢口 紀恵
茨城県勝田市堀口字長久保832番地２
日立計測エンジニアリング株式会社内
(56)参考文献 特開 平１−276555（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−239560（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/20
Claims (4)
- 【請求項１】試料を載置し、電子顕微鏡、或いは集束イ
オンビーム装置の電子線、或いは集束イオンビーム光軸
に直交する方向から挿入され、真空シールで気密を保ち
ながら前記試料を前記電子線、或いは集束イオンビーム
光軸に位置付ける試料ホールダにおいて、試料を載置し
た中軸と、該中軸と中心を共用した外軸とを有し、前記
外軸は、前記電子線、或いはイオンビームの光軸方向上
下が切除された薄板状部を備え、前記中軸は前記中心を
回転中心として回転可能に形成されていることを特徴と
する試料ホールダ。 - 【請求項２】請求項１において、前記中軸には試料にイ
オンビームを照射するための欠損部が、前記外軸には試
料から発生するＸ線を取り出すための欠損部が設けられ
ていることを特徴とする試料ホールダ。 - 【請求項３】請求項１において、前記外軸に前記中心を
回転中心とした回転を与える試料傾斜装置と、前記外軸
の先端部に接触し、前記電子線或いはイオンビーム光軸
に、前記試料を位置付けるための位置付け部材を備えた
ことを特徴とする電子顕微鏡、或いは集束イオンビーム
装置。 - 【請求項４】試料を載置し、電子顕微鏡、或いは集束イ
オンビーム装置の電子線、或いは集束イオンビーム光軸
に直交する方向から挿入され、真空シールで気密を保ち
ながら前記試料を前記電子線、或いは集束イオンビーム
光軸に位置付ける試料ホールダにおいて、 前記試料ホールダは、試料を載置した中軸と、該中軸と
中心を共用した外軸で構成され、外軸の後端に中軸を回
転させる手段を備え、試料の傾斜を行えるようにすると
共に、集束イオンビーム装置に装着できるようにも構成
され、前記試料ホールダを集束イオンビーム装置と電子
顕微鏡に共用できるようにしたことを特徴とする試料ホ
ールダ 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27927593A JP3404090B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 電子顕微鏡用試料傾斜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27927593A JP3404090B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 電子顕微鏡用試料傾斜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07134963A JPH07134963A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3404090B2 true JP3404090B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=17608899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27927593A Expired - Lifetime JP3404090B2 (ja) | 1993-11-09 | 1993-11-09 | 電子顕微鏡用試料傾斜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3404090B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3751062B2 (ja) * | 1996-01-22 | 2006-03-01 | 株式会社リコー | 断面ｔｅｍ観察用試料ホルダー及びそれを備えたｔｅｍ装置 |
| US6661009B1 (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-09 | Fei Company | Apparatus for tilting a beam system |
-
1993
- 1993-11-09 JP JP27927593A patent/JP3404090B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07134963A (ja) | 1995-05-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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