JP6177093B2 - Charged particle beam equipment - Google Patents

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Description

本発明は、走査電子顕微鏡等の荷電粒子線装置に係り、装置の設置環境の温度変化に起因して発生する試料ドリフトの低減技術に関する。   The present invention relates to a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope, and relates to a technique for reducing sample drift caused by a temperature change in an installation environment of the apparatus.

荷電粒子線装置は、真空に保たれた試料室内で、電子ビーム等の荷電粒子線を試料に照射し、このとき試料から発生する二次電子を検出することにより、試料表面の拡大観察画像を取得する。また、試料から二次電子と同時に発生する反射電子,特性X線,陰極光(カソードルミネッセンス)等といった二次粒子を検出することにより、試料の元素構成分析,結晶方位等の組成分析といった試料分析を行うこともできる。   A charged particle beam device irradiates a sample with a charged particle beam such as an electron beam in a sample chamber kept in a vacuum, and detects secondary electrons generated from the sample at this time, thereby displaying an enlarged observation image of the sample surface. get. In addition, by detecting secondary particles such as backscattered electrons, characteristic X-rays, cathode light (cathode luminescence), etc. generated simultaneously with secondary electrons from the sample, sample analysis such as elemental composition analysis of the sample, composition analysis of crystal orientation, etc. Can also be done.

荷電粒子線装置では、荷電粒子線の照射に当たって、試料は試料ステージに搭載されて支持される。試料が搭載された試料ステージは、試料上における観察範囲(観察領域)や観察方向等の観察条件に応じて、試料室内で水平移動,上下移動,回転,又は傾倒させられ、試料上における荷電粒子線の照射位置や照射方向等が調整されるようになっている。   In a charged particle beam apparatus, a sample is mounted on and supported by a sample stage when irradiated with a charged particle beam. The sample stage on which the sample is mounted is moved horizontally, moved up and down, rotated, or tilted in the sample chamber according to the observation conditions (observation region) and observation direction on the sample, and charged particles on the sample. The irradiation position and irradiation direction of the line are adjusted.

ところで、荷電粒子線装置を用いた試料分析では、試料上における分析範囲(分析領域),分析手順等といった分析条件によっては、その分析処理時間が長時間に及ぶことがあり、一の試料が試料ステージに搭載されて保持される時間も長くなる。そのため、試料分析も行い得る荷電粒子線装置においては、作業時間の経過とともに、その取得した画像が、観察・分析条件による試料上の本来の観察・分析位置である目標位置に対して移動してしまう試料ドリフトが発生することがある。試料分析の際に、試料ドリフトが発生すると、分析対象位置が目標位置と異なってしまい、誤った位置の試料分析が行われてしまうことになる。   By the way, in sample analysis using a charged particle beam apparatus, depending on the analysis conditions such as the analysis range (analysis region) and analysis procedure on the sample, the analysis processing time may take a long time. The time for mounting and holding on the stage also becomes longer. Therefore, in a charged particle beam device that can also perform sample analysis, the acquired image moves with respect to the target position that is the original observation / analysis position on the sample according to the observation / analysis conditions as the working time elapses. Sample drift may occur. If sample drift occurs during sample analysis, the analysis target position differs from the target position, and sample analysis at an incorrect position is performed.

この試料ドリフトの一因としては、荷電粒子線装置が設置された環境の温度がこの長時間に及ぶ観察・分析作業中に変化することにより装置が熱変形し、その結果、荷電粒子線の試料表面上に照射される位置がずれてしまうことが挙げられる。   One cause of this sample drift is that the temperature of the environment in which the charged particle beam device is installed changes during this long-time observation and analysis work, causing the device to thermally deform. As a result, the charged particle beam sample The position irradiated on the surface may be shifted.

従来、このような試料ドリフトを低減させる技術として、例えば、WO2011/145290号公報(特許文献1)に開示されているようなドリフト低減技術がある。特許文献1には、荷電粒子線装置の装置温度の変化を測定する温度計を具備し、その温度変化に合わせて試料ステージの温度変化を吸収する加熱装置を具備したドリフト低減技術が開示されている。   Conventionally, as a technique for reducing such sample drift, for example, there is a drift reduction technique as disclosed in WO 2011/145290 (Patent Document 1). Patent Document 1 discloses a drift reduction technique that includes a thermometer that measures a change in the temperature of a charged particle beam device and a heating device that absorbs the temperature change of the sample stage in accordance with the temperature change. Yes.

WO2011/145290号公報WO2011 / 145290 Publication

試料ドリフトは、荷電粒子線装置を用いた試料の観察・分析作業中に、装置の設置環境の温度変化が起こり、装置に熱変形が生じることが一因となっている。その温度変化の影響は、環境雰囲気(大気)に接している装置部分に、早く現れる。   The sample drift is partly due to the temperature change in the installation environment of the apparatus during the observation / analysis work of the sample using the charged particle beam apparatus, and the apparatus is thermally deformed. The influence of the temperature change appears quickly in the device part in contact with the environmental atmosphere (air).

そこで、特許文献1に記載の技術では、温度計は、荷電粒子線装置の試料室筐体の筐体外面に配置され、設置環境の温度変化、又は環境雰囲気に接している装置筐体の温度変化を測定する構成になっている。そして、温度計で測定された装置筐体の温度変化に対して、予め設定された所定の関係式に従ってこの温度変化を吸収するように加熱装置の出力を変化させることにより、荷電粒子線装置の試料ドリフトを低減する構成になっている。   Therefore, in the technique described in Patent Document 1, the thermometer is arranged on the outer surface of the sample chamber casing of the charged particle beam apparatus, and the temperature of the apparatus casing that is in contact with the temperature change of the installation environment or the environmental atmosphere. It is configured to measure changes. Then, by changing the output of the heating device so as to absorb the temperature change according to a predetermined relational expression set in advance with respect to the temperature change of the device housing measured by the thermometer, the charged particle beam device It is configured to reduce sample drift.

しかし、特許文献1に記載の技術では、加熱装置は、真空に保たれた試料室内部に配置された試料ステージに具備された構成になっているため、装置筐体の筐体外面に配置された温度計により測定された環境温度変化の影響が、加熱装置及び試料ステージが備えられた試料室内部に実際に伝播するまでに時間がかかり、装置の熱変形に対しての応答性の面で課題があった。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the heating device is configured to be provided on the sample stage disposed in the sample chamber kept in a vacuum, the heating device is disposed on the outer surface of the device housing. It takes time until the influence of the environmental temperature change measured by the thermometer actually propagates to the inside of the sample chamber equipped with the heating device and the sample stage, and in terms of responsiveness to thermal deformation of the device. There was a problem.

すなわち、特許文献1に記載の技術は、温度計により装置の設置環境の温度変化を測定することによって、装置の熱変形で生じる試料ドリフトを間接的に測定するようになっている。しかしながら、装置の設置環境の温度変化による装置での熱変形の現れ方は再現性が低く、設置環境の温度や装置自体の温度を計測しても、試料ドリフトを高精度に計測することが困難である、という課題があった。   That is, the technique described in Patent Document 1 indirectly measures a sample drift caused by thermal deformation of the apparatus by measuring a temperature change in the installation environment of the apparatus with a thermometer. However, the appearance of thermal deformation in the device due to temperature changes in the installation environment of the device is low reproducibility, and it is difficult to accurately measure the sample drift even if the temperature of the installation environment or the temperature of the device itself is measured. There was a problem of being.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、設置環境の温度変化により荷電粒子線装置に生じた熱変形量を直接測定することにより、設置環境の温度変化により荷電粒子線装置で生じる試料ドリフトを高精度に計測し、設置環境の温度変化によるドリフトを低減する荷電粒子線装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and is generated in a charged particle beam device due to a temperature change in the installation environment by directly measuring the amount of thermal deformation generated in the charged particle beam device due to a temperature change in the installation environment. An object of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus that measures sample drift with high accuracy and reduces drift due to temperature changes in the installation environment.

そこで、上記した課題を解決するため、本発明に係る荷電粒子線装置は、試料に荷電粒子線を照射する試料室と、荷電粒子線を照射する試料が搭載される試料ステージと、試料室に面する内面と外部の環境雰囲気に面する外面とを有し、試料ステージを支持して試料ステージに搭載された試料を前記試料室に配置するステージケースとを備えた荷電粒子線装置であって、ステージケースの変形量を計測する変形量計測手段と、ステージケースの外面を加熱及び/又は冷却する温度調整手段と、変形量計測手段により計測された変形量に基づいて、試料ステージに搭載された試料に対する荷電粒子線の照射位置が環境雰囲気の温度変化によって移動しないように、温度調整手段を作動制御する制御手段とを有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a charged particle beam apparatus according to the present invention includes a sample chamber for irradiating a sample with a charged particle beam, a sample stage on which a sample for irradiating a charged particle beam is mounted, and a sample chamber. A charged particle beam apparatus comprising a stage case having an inner surface facing and an outer surface facing an external environmental atmosphere, and supporting a sample stage and placing a sample mounted on the sample stage in the sample chamber The deformation amount measuring means for measuring the deformation amount of the stage case, the temperature adjusting means for heating and / or cooling the outer surface of the stage case, and the deformation amount measured by the deformation amount measuring means are mounted on the sample stage. And a control means for controlling the operation of the temperature adjusting means so that the irradiation position of the charged particle beam on the sample does not move due to the temperature change of the environmental atmosphere.

本発明によれば、設置環境の温度変化に起因する試料ドリフトを高精度に、かつ応答性良く低減できる荷電粒子線装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the charged particle beam apparatus which can reduce the sample drift resulting from the temperature change of an installation environment highly accurately and with sufficient responsiveness can be provided.

また、設置環境の温度変化による装置での熱変形の現れ方が再現性が低くても、変形量の大きさ(計測する歪みの大きさ)から装置の現在の熱変形状態を直接把握することができ、試料ドリフトを補正することが可能となる。   Moreover, even if the appearance of thermal deformation in the device due to temperature changes in the installation environment is low in reproducibility, the current thermal deformation state of the device can be directly grasped from the amount of deformation (the amount of strain to be measured). It is possible to correct the sample drift.

上記した以外の、課題、構成、及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の荷電粒子線装置の一実施の形態に係るSEMの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an SEM according to an embodiment of a charged particle beam apparatus of the present invention. 図1に示したSEMにおける試料ステージの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the sample stage in SEM shown in FIG. 図1に示したSEMに備えられたドリフト補正手段の一実施例の構成図である。It is a block diagram of one Example of the drift correction means with which SEM shown in FIG. 1 was equipped. 試料ドリフトのドリフト量とステージケースに生じた歪み量との関係の検証グラフである。It is a verification graph of the relationship between the drift amount of sample drift and the distortion amount which arose in the stage case. 本実施の形態に係るSEMに備えられたドリフト補正手段の別の実施例の構成図である。It is a block diagram of another Example of the drift correction | amendment means with which SEM concerning this Embodiment was equipped. 長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が低下変化し、ステージケースが収縮熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the form of the stage case at the time of environmental temperature fall-decreasing during the observation / analysis operation | work over a long time, and a stage case having contracted and thermally deformed. 長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が上昇変化し、ステージケースが膨張熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the form of the stage case when environmental temperature raises and changes during expansion | swelling observation and analysis work for a long time, and a stage case expands and deforms. ステージケースの収縮熱変形によって試料室での配置姿勢が変化した、SEMにおける試料ステージの状態説明図である。It is state explanatory drawing of the sample stage in SEM which the arrangement | positioning attitude | position in a sample chamber changed with the shrinkage | contraction thermal deformation of the stage case.

以下、本発明に係る荷電粒子線装置の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、説明に当たっては、荷電粒子線装置の一種としての走査電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を例に説明するが、本発明に係る荷電粒子線装置はSEMに限定されるものではない。   Hereinafter, an embodiment of a charged particle beam device according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the description, a scanning electron microscope (SEM) as a kind of charged particle beam apparatus will be described as an example. However, the charged particle beam apparatus according to the present invention is not limited to the SEM.

図1は、本発明に係る荷電粒子線装置の一実施の形態に係るSEMの全体構成図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of an SEM according to an embodiment of a charged particle beam apparatus according to the present invention.

図1において、SEM100は、電子光学系121を構成する電子光学系機器を収容した鏡筒102と、内部に観察対象の試料110が収容される試料室111が形成された試料室筐体103と有する。鏡筒102は、試料室筐体103の上面に、一体的に載置固定された構造になっている。鏡筒102と試料室筐体103とによって、SEM100の装置筐体101が構成される。試料室筐体103の周面には、試料室111に収容された分析対象の試料110を交換する際に装置筐体101の外部に対して開放され、観察・分析時を含めた常時は、試料交換口蓋体160によって気密に閉塞される試料交換口112が形成されている。   In FIG. 1, an SEM 100 includes a lens barrel 102 that accommodates an electron optical system device that constitutes an electron optical system 121, and a sample chamber housing 103 in which a sample chamber 111 that accommodates a sample 110 to be observed is formed. Have. The lens barrel 102 has a structure in which it is mounted and fixed integrally on the upper surface of the sample chamber casing 103. The lens barrel 102 and the sample chamber casing 103 constitute an apparatus casing 101 of the SEM 100. When the sample 110 to be analyzed housed in the sample chamber 111 is exchanged, the peripheral surface of the sample chamber housing 103 is opened to the outside of the apparatus housing 101, and always including observation and analysis, A sample exchange port 112 that is airtightly closed by the sample exchange port lid 160 is formed.

装置筐体101では、鏡筒102内、及び試料交換口112が密閉された試料室111それぞれは、SEM100が設置された環境雰囲気(大気)に対して隔絶可能で、気密性が保たれた構造になっている。また、鏡筒102と試料室筐体103との間は、鏡筒102の電子光学系121で生成された一次電子線120を試料室111の分析対象の試料110に照射可能な構造になっている。   In the apparatus housing 101, the inside of the lens barrel 102 and the sample chamber 111 in which the sample exchange port 112 is sealed can be isolated from the environmental atmosphere (atmosphere) in which the SEM 100 is installed, and the airtight structure is maintained. It has become. Further, between the lens barrel 102 and the sample chamber housing 103, a structure in which the primary electron beam 120 generated by the electron optical system 121 of the lens barrel 102 can be irradiated to the sample 110 to be analyzed in the sample chamber 111. Yes.

鏡筒102内部は、図示せぬ真空ポンプ等の排気手段により真空排気されて、常時は高真空度状態に保たれている。また、試料室筐体103の試料室111は、試料交換口112が密閉されて観察・分析対象の試料110について観察・分析作業が行われている間は、図示せぬ真空ポンプ等の排気手段により真空排気されて、観察・分析に適した真空度状態に保たれる。試料室111の内圧は、試料交換口112を開放して試料交換を行う場合は、試料交換口112の開放に際して事前にその真空度状態が大気圧状態に復圧されるようになっており、試料交換後、試料交換口112が閉塞されたときには、再び観察・分析に適した真空度状態に戻されるようになっている。   The inside of the lens barrel 102 is evacuated by an evacuation means such as a vacuum pump (not shown), and is always kept in a high vacuum state. In addition, the sample chamber 111 of the sample chamber housing 103 has an exhaust means such as a vacuum pump (not shown) while the sample exchange port 112 is sealed and the observation / analysis operation is performed on the sample 110 to be observed / analyzed. Is evacuated to maintain a vacuum state suitable for observation and analysis. The internal pressure of the sample chamber 111 is such that when the sample exchange port 112 is opened and the sample is exchanged, the vacuum state is restored to the atmospheric pressure state in advance when the sample exchange port 112 is opened. After the sample exchange, when the sample exchange port 112 is closed, the vacuum state suitable for observation / analysis is restored.

鏡筒102には、電子銃122,収束レンズ123,対物レンズ124,走査偏向器125等といった電子光学系121の構成機器が収容されている。各構成機器122,123,124,125は、装置筐体101の外部に設けられた電子光学系制御部201にそれぞれ信号接続されている。また、図示の例では、鏡筒102には、一次電子線120の照射によって試料110から放出される二次電子130を検出する二次電子検出器131が配置されている。二次電子検出器131は、装置筐体101の外部に設けられた画像生成部202と信号接続されている。   The lens barrel 102 houses components of the electron optical system 121 such as an electron gun 122, a converging lens 123, an objective lens 124, a scanning deflector 125, and the like. Each of the component devices 122, 123, 124, and 125 is signal-connected to an electron optical system control unit 201 provided outside the apparatus housing 101. In the illustrated example, the lens barrel 102 is provided with a secondary electron detector 131 that detects the secondary electrons 130 emitted from the sample 110 by irradiation of the primary electron beam 120. The secondary electron detector 131 is signal-connected to an image generation unit 202 provided outside the apparatus housing 101.

一方、試料室筐体103の試料室111には、分析対象の試料110が試料ステージ150に搭載されて収容配置される。また、図示の例では、試料室筐体103には、一次電子線120の照射によって試料110から二次電子130と同時に放出される、例えば、反射電子,特性X線,陰極光(カソードルミネセンス)等といった、試料110の元素構成分析,結晶方位等の組成分析といった試料分析を行うために利用される二次粒子を検出する二次粒子検出器が配置されている。ここでは、試料分析用の二次粒子検出器として、一次電子線120の照射により試料110から二次電子130と一緒に放出される特性X線140を検出するエネルギー分散型X線分析(EDX(Energy dispersive X-ray spectrometry))検出器141が設けられている。EDX検出器141は、装置筐体101の外部に設けられたEDX処理部205と信号接続されている。   On the other hand, the sample 110 to be analyzed is mounted on the sample stage 150 and accommodated in the sample chamber 111 of the sample chamber casing 103. Further, in the illustrated example, the sample chamber casing 103 is emitted simultaneously with the secondary electrons 130 from the sample 110 by irradiation of the primary electron beam 120, for example, reflected electrons, characteristic X-rays, cathode light (cathode luminescence). A secondary particle detector for detecting secondary particles used to perform sample analysis such as elemental composition analysis of the sample 110 and composition analysis such as crystal orientation is provided. Here, as a secondary particle detector for sample analysis, energy dispersive X-ray analysis (EDX () which detects characteristic X-rays 140 emitted from the sample 110 together with the secondary electrons 130 by irradiation of the primary electron beam 120 is detected. Energy dispersive X-ray spectrometry)) detector 141 is provided. The EDX detector 141 is signal-connected to an EDX processing unit 205 provided outside the apparatus housing 101.

なお、図示の例では、二次電子検出器131,試料分析用の二次粒子検出器(EDX検出器141)の配置場所は、それぞれ鏡筒102,試料室筐体103としたが、二次電子130,試料分析用の二次粒子(図示の例では、特性X線140)を検出可能な場所であるならば、鏡筒102,試料室筐体103のいずれでも構わない。   In the illustrated example, the secondary electron detector 131 and the secondary particle detector for sample analysis (EDX detector 141) are arranged at the lens barrel 102 and the sample chamber housing 103, respectively. As long as it is a place where the electron 130 and secondary particles for sample analysis (characteristic X-rays 140 in the illustrated example) can be detected, either the lens barrel 102 or the sample chamber housing 103 may be used.

電子光学系制御部201は、SEM100を用いた試料110の観察・分析に当たり、予め設定された観察・分析条件に従って、電子光学系121の構成機器122,123,124,125それぞれを制御し、試料室111に収容された観察・分析対象の試料110に対して一次電子線120を照射制御する。例えば、観察・分析対象の試料110の観察・分析領域に係る試料面の拡大観察画像(SEM画像)を取得する場合、電子光学系制御部201は、例えば試料110の観察・分析条件等が予め設定された該当レシピを基に、試料110の観察・分析を行う試料面上の観察・分析領域毎に、電子銃122により生成・放出される一次電子線120を、収束レンズ123,対物レンズ124を介して、試料面上の目標位置に収束し、走査偏向器125によって、この一次電子線120の照射位置を、目標位置に対応した観察・分析領域に該当する試料面上で走査する。   When observing and analyzing the sample 110 using the SEM 100, the electron optical system control unit 201 controls each of the constituent devices 122, 123, 124, and 125 of the electron optical system 121 according to preset observation and analysis conditions. Irradiation control of the primary electron beam 120 is performed on the sample 110 to be observed / analyzed accommodated in the chamber 111. For example, when acquiring an enlarged observation image (SEM image) of the sample surface related to the observation / analysis region of the sample 110 to be observed / analyzed, the electron optical system control unit 201 sets the observation / analysis conditions of the sample 110 in advance. Based on the set recipe, the primary electron beam 120 generated and emitted by the electron gun 122 for each observation / analysis region on the sample surface where the sample 110 is observed / analyzed is converted into a converging lens 123 and an objective lens 124. The scanning deflector 125 scans the irradiation position of the primary electron beam 120 on the sample surface corresponding to the observation / analysis region corresponding to the target position.

画像生成部202には、二次電子検出器131の検出出力に加えて、電子光学系制御部201から走査偏向器125に供給される一次電子線120の走査制御信号も供給される。画像生成部202は、二次電子検出器131により検出される二次電子130の強度を、一次電子線120の走査と同期して走査生成される画像の輝度変調入力とすることで、分析対象の試料110の観察・分析領域に係る試料面の拡大観察画像を生成する。画像生成部202により生成された拡大観察画像データは、観察画像表示部203に出力され、拡大観察画像が表示される。   In addition to the detection output of the secondary electron detector 131, the image generation unit 202 is also supplied with a scanning control signal of the primary electron beam 120 supplied from the electron optical system control unit 201 to the scanning deflector 125. The image generation unit 202 uses the intensity of the secondary electrons 130 detected by the secondary electron detector 131 as a luminance modulation input of an image that is scanned and generated in synchronization with the scanning of the primary electron beam 120, so that the analysis target An enlarged observation image of the sample surface related to the observation / analysis region of the sample 110 is generated. The enlarged observation image data generated by the image generation unit 202 is output to the observation image display unit 203, and an enlarged observation image is displayed.

EDX処理部205には、EDX検出器141の検出出力に加えて、電子光学系制御部201から走査偏向器125に供給される一次電子線120の走査制御信号も供給される。EDX処理部205は、EDX検出器141により検出される特性X線140のエネルギーに比例する信号強度を、一次電子線120の走査と同期して取得して、これを基に分析対象の試料110の観察・分析領域に係るEDXスペクトルや元素分布画像(Mapping像)を生成したり、観察・分析領域の試料の構成元素を求めたりする。EDX処理部205により生成されたEDXスペクトルデータや元素分布画像データ等は、分析画像表示部206に出力され、表示される。   In addition to the detection output of the EDX detector 141, the EDX processing unit 205 is also supplied with a scanning control signal of the primary electron beam 120 supplied from the electron optical system control unit 201 to the scanning deflector 125. The EDX processing unit 205 acquires a signal intensity proportional to the energy of the characteristic X-ray 140 detected by the EDX detector 141 in synchronization with the scanning of the primary electron beam 120, and based on this, the sample 110 to be analyzed is acquired. The EDX spectrum and element distribution image (Mapping image) related to the observation / analysis region are generated, and the constituent elements of the sample in the observation / analysis region are obtained. The EDX spectrum data and element distribution image data generated by the EDX processing unit 205 are output to the analysis image display unit 206 and displayed.

分析対象の試料110は、このような観察・分析を行うに当たり、試料ステージ150に搭載されて試料室111に収容配置され、試料面上における観察・分析範囲(観察・分析領域)等の観察・分析条件に応じて、試料室111で水平移動,上下移動,回転,又は傾倒させられ、試料面上における荷電粒子線(一次電子線120)の照射位置や照射方向等が調整される。   In performing such observation / analysis, the sample 110 to be analyzed is mounted on the sample stage 150 and accommodated in the sample chamber 111, and the observation / analysis range (observation / analysis region) on the sample surface is observed / analyzed. Depending on the analysis conditions, the sample chamber 111 is horizontally moved, moved up and down, rotated, or tilted to adjust the irradiation position and irradiation direction of the charged particle beam (primary electron beam 120) on the sample surface.

図2は、図1に示したSEMにおける試料ステージの構成を示す模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the sample stage in the SEM shown in FIG.

試料ステージ150は、試料上における観察位置や観察方向等の観察・分析条件に応じて、試料室111で、搭載された試料110を水平移動,上下移動,回転,又は傾倒させることより、試料面上における一次電子線120の照射位置を変位させたり、電子光学系121の光軸方向に対する試料面の向きを調整したり等する。   The sample stage 150 is configured to move the mounted sample 110 horizontally, vertically, rotate, or tilt in the sample chamber 111 according to observation / analysis conditions such as an observation position and an observation direction on the sample. The irradiation position of the primary electron beam 120 above is displaced, the orientation of the sample surface with respect to the optical axis direction of the electron optical system 121 is adjusted, and the like.

図示の例では、試料ステージ150は、試料ホルダ151,ローテーションテーブル152,Yテーブル153,Xテーブル154,Tベース(チルトベース)155,チルト軸156,Zテーブル157を備えた構成になっている。   In the illustrated example, the sample stage 150 includes a sample holder 151, a rotation table 152, a Y table 153, an X table 154, a T base (tilt base) 155, a tilt shaft 156, and a Z table 157.

試料ホルダ151は、試料110が接着されて搭載される試料搭載面を有し、ローテーションテーブル152に対して位置決めされて着脱自在にネジ固定される。これにより、試料110は、ローテーションテーブル152に対し、試料ホルダ151ごと交換可能になっている。   The sample holder 151 has a sample mounting surface on which the sample 110 is bonded and mounted, is positioned with respect to the rotation table 152, and is detachably screwed. As a result, the sample 110 can be replaced with the sample holder 151 with respect to the rotation table 152.

ローテーションテーブル152は、ローテーションテーブル152に位置決め固定される試料ホルダ151の試料搭載面に垂直な回動軸を回動中心にして、Yテーブル153に対して回動可能に支持されている。試料ホルダ151に搭載固定された試料110は、図示せぬローテーションテーブル用モータの駆動によりローテーションテーブル152がYテーブル153上で回動変位するのに対応して、ローテーションテーブル152と一体的に回動変位する。   The rotation table 152 is rotatably supported with respect to the Y table 153 with a rotation axis perpendicular to the sample mounting surface of the sample holder 151 positioned and fixed to the rotation table 152 as a rotation center. The sample 110 mounted and fixed on the sample holder 151 rotates integrally with the rotation table 152 in response to the rotation of the rotation table 152 on the Y table 153 by driving a rotation table motor (not shown). Displace.

Yテーブル153は、Xテーブル154に対して、ローテーションテーブル152に位置決め固定された試料ホルダ151の試料搭載面に平行なY軸方向に沿って、図示せぬY軸方向ガイドを介し移動可能に支持されている。試料ホルダ151に搭載固定された試料110は、図示せぬYテーブル用モータの駆動によりYテーブル153がXテーブル154上でY軸方向に沿って移動変位するのに対応して、ローテーションテーブル152ごと、Yテーブル153と一体的にY軸方向に移動変位する。   The Y table 153 is supported so as to be movable with respect to the X table 154 via a Y-axis direction guide (not shown) along the Y-axis direction parallel to the sample mounting surface of the sample holder 151 positioned and fixed to the rotation table 152. Has been. The sample 110 mounted and fixed on the sample holder 151 corresponds to the rotation table 152 corresponding to the movement of the Y table 153 along the Y axis direction on the X table 154 by driving a Y table motor (not shown). The Y table 153 moves and displaces integrally with the Y-axis direction.

Xテーブル154は、Tベース155に対して、ローテーションテーブル152に位置決め固定された試料ホルダ151の試料搭載面に平行でかつY軸と直交するX軸方向に沿って、図示せぬX軸方向ガイドを介し移動可能に支持されている。試料ホルダ151に搭載固定された試料110は、図示せぬXテーブル用モータの駆動によりXテーブル154がTベース155上でX軸方向に沿って移動変位するのに対応して、ローテーションテーブル152,Yテーブル153ごと、Xテーブル154と一体的にX軸方向に移動変位する。   The X table 154 is a guide (not shown) in the X axis direction along the X axis direction that is parallel to the sample mounting surface of the sample holder 151 fixed to the rotation table 152 and perpendicular to the Y axis with respect to the T base 155. It is supported so that it can move through. The sample 110 mounted and fixed on the sample holder 151 corresponds to the rotation table 152, corresponding to the movement of the X table 154 along the X-axis direction on the T base 155 by driving an unillustrated X table motor. The Y table 153 is moved and displaced in the X-axis direction integrally with the X table 154.

Tベース155は、一端側の周面に、Xテーブル154がX軸方向ガイドを介してX軸方向に沿って移動可能に取り付けられるベーステーブル面が形成され、他端側の端面には、チルト軸156が一体的にネジ固定されている。チルト軸156は、Tベース155の他端側の端面から突設し、X軸方向に沿って延びる。   The T base 155 has a base table surface on which the X table 154 is movably attached along the X axis direction via an X axis direction guide on the peripheral surface on one end side, and a tilt on the end surface on the other end side. The shaft 156 is integrally screwed. The tilt shaft 156 protrudes from the end surface on the other end side of the T base 155 and extends along the X-axis direction.

Tベース155は、Zテーブル157に対して、チルト軸156が回動可能に支持されて取り付けられている。Tベース155は、図示せぬチルト用モータの駆動により、チルト軸156の軸心を中心にZテーブル157に対して回動変位することによって、ベーステーブル面がチルト軸156の軸心廻りに回動変位する。試料ホルダ151に搭載固定された試料110は、チルト用モータの駆動によりTベース155がチルト軸156の軸心廻りに回動変位するのに対応して、ローテーションテーブル152,Yテーブル153,Xテーブル154ごと、Tベース155と一体的にチルト軸156の軸心廻りに回動変位し、試料ホルダ151の試料搭載面を電子光学系121の光軸Zに対して垂直な水平状態に対して傾倒させるようになっている。 The T base 155 is attached to the Z table 157 so that the tilt shaft 156 is rotatably supported. The T base 155 is rotated and displaced with respect to the Z table 157 about the axis of the tilt shaft 156 by driving a tilt motor (not shown), so that the base table surface rotates around the axis of the tilt shaft 156. Dynamic displacement. The sample 110 mounted and fixed on the sample holder 151 corresponds to the rotation table 152, the Y table 153, and the X table corresponding to the rotation of the T base 155 about the axis of the tilt shaft 156 by driving the tilt motor. Each 154 is rotated and displaced integrally with the T base 155 around the axis of the tilt shaft 156, and the sample mounting surface of the sample holder 151 is in a horizontal state perpendicular to the optical axis Z 0 of the electron optical system 121. It is designed to tilt.

Zテーブル157は、試料室筐体103の試料交換口112に着脱可能に取り付けられる後述のステージケース161に対して、チルト軸156の延設方向であるX軸方向と直交する所定方向に沿って、Z軸方向ガイド165を介し移動可能に支持されている。試料ホルダ151に搭載固定された試料110は、図示せぬZテーブル用モータの駆動によりZテーブル157がステージケース161内を所定方向に沿って移動変位するのに対応して、ローテーションテーブル152,Yテーブル153,Xテーブル154,Tベース155ごと、Zテーブル157と一体的に所定方向に沿って移動変位するようになっている。   The Z table 157 extends along a predetermined direction orthogonal to the X-axis direction, which is the extending direction of the tilt shaft 156, with respect to a stage case 161 (described later) that is detachably attached to the sample exchange port 112 of the sample chamber housing 103. , And are supported movably through a Z-axis direction guide 165. The sample 110 mounted and fixed on the sample holder 151 corresponds to the rotation table 152, Y corresponding to the movement of the Z table 157 along the predetermined direction in the stage case 161 by driving a Z table motor (not shown). The table 153, the X table 154, and the T base 155 are moved and displaced along a predetermined direction integrally with the Z table 157.

試料ステージ150では、図示省略したローテーションテーブル152を試料ホルダ151の試料搭載面に垂直な回動軸を回動中心にして回動変位させるためのローテーションテーブル用モータ、Yテーブル153をY軸方向に沿って移動変位させるためのYテーブル用モータ、Xテーブル154をX軸方向に沿って移動変位させるためのXテーブル用モータ、Tベース155をチルト軸156を回動中心にして回動変位させるためのチルト用モータ、Zテーブル153をX軸方向と直交する所定方向に沿って移動変位させるためのZテーブル用モータは、電子光学系制御部201にそれぞれ接続され、SEM100を用いた試料110の観察・分析に当たり、予め設定された観察・分析条件、特に観察・分析領域や観察・分析方向等に応じてそれぞれ駆動制御される。この場合、電子光学系制御部201は、観察・分析条件に応じて、電子光学系121の構成機器122,123,124,125それぞれを制御して一次電子線120の照射制御を行うとともに、ローテーションテーブル152,Yテーブル153,Xテーブル154,Tベース155,Zテーブル157を移動又は回動制御して、試料ホルダ151に搭載された試料110の試料面上における一次電子線120の被照射位置を試料室111で変位させたり、電子光学系121の光軸方向に対する試料面の向きを調整したりする。   In the sample stage 150, a rotation table motor (not shown) for rotating and rotating a rotation table 152 about a rotation axis perpendicular to the sample mounting surface of the sample holder 151 as a rotation center, and a Y table 153 in the Y-axis direction. Y table motor for moving and displacing along the X table, X table motor for moving and displacing the X table 154 along the X axis direction, and T base 155 for rotating and displacing the tilt shaft 156 as the rotation center Z table motors for moving and displacing the Z table 153 along a predetermined direction orthogonal to the X-axis direction are respectively connected to the electron optical system control unit 201, and the sample 110 is observed using the SEM 100.・ In analysis, according to observation / analysis conditions set in advance, especially observation / analysis area, observation / analysis direction, etc. They are respectively driven and controlled. In this case, the electron optical system control unit 201 controls irradiation of the primary electron beam 120 by controlling each of the constituent devices 122, 123, 124, and 125 of the electron optical system 121 according to observation / analysis conditions, and performs rotation. The table 152, the Y table 153, the X table 154, the T base 155, and the Z table 157 are controlled to move or rotate, and the irradiation position of the primary electron beam 120 on the sample surface of the sample 110 mounted on the sample holder 151 is determined. It is displaced in the sample chamber 111 or the direction of the sample surface with respect to the optical axis direction of the electron optical system 121 is adjusted.

ステージケース161は、図示の例では、試料室筐体103の周面に形成された試料交換口112を囲繞するような大きさの四角形形状の端面を有する中空枠体で形成されている。ステージケース161の一端側の開口端面は、試料室筐体103の試料交換口112の開口縁を囲繞しながら、試料室筐体103の外周面に当接密着させられる当接側端面163になっている。これに対し、ステージケース161の他端側の開口端面164は、試料ステージ150の組み付け時、試料ステージ150のメンテナンス時等に備えての開口で、常時は、面板162が気密性を保って取り付け固定され、閉塞されている。   In the example shown in the figure, the stage case 161 is formed of a hollow frame having a quadrangular end face that is large enough to surround the sample exchange port 112 formed on the peripheral surface of the sample chamber casing 103. The opening end surface on one end side of the stage case 161 is a contact side end surface 163 that is in contact with and closely contacted with the outer peripheral surface of the sample chamber casing 103 while surrounding the opening edge of the sample exchange port 112 of the sample chamber casing 103. ing. On the other hand, the opening end surface 164 on the other end side of the stage case 161 is an opening provided when the sample stage 150 is assembled, during maintenance of the sample stage 150, etc., and the face plate 162 is always attached with airtightness maintained. Fixed and occluded.

ステージケース161は、その内周面にZ軸方向ガイド165を介し、Zテーブル157がZ軸方向ガイド165に沿って移動可能に取り付けられることによって、試料ステージ150全体をチルト軸156の延設方向であるX軸方向と直交する所定方向に移動可能に支持する。その際、ステージケース161の当接側端面163の開口からは、Tベース155がX軸方向に沿って突出し、Xテーブル154等が支持されたベーステーブル面がケース外部に位置されるようになっている。この結果、ステージケース161は、試料ステージ150を支持した状態で、その当接側端面163を試料交換口112を囲繞するように試料室筐体103の外周面に密着当接させることにより、Tベース155のベーステーブル面上に配置されたXテーブル154,Yテーブル153,ローテーションテーブル152,試料ホルダ151を、試料交換口112から試料室111の中央部へ導入し、試料ホルダ151の試料搭載面を、電子光学系121の下方の、光軸Zと交差する位置に配置することできる。 The stage case 161 is attached to the inner peripheral surface of the stage case 161 via the Z-axis direction guide 165 so that the Z table 157 is movable along the Z-axis direction guide 165, thereby extending the entire sample stage 150 in the extending direction of the tilt shaft 156. Is supported so as to be movable in a predetermined direction orthogonal to the X-axis direction. At that time, the T base 155 protrudes along the X-axis direction from the opening of the contact-side end surface 163 of the stage case 161, and the base table surface on which the X table 154 and the like are supported is positioned outside the case. ing. As a result, the stage case 161 is in contact with the outer peripheral surface of the sample chamber housing 103 so that the contact side end surface 163 surrounds the sample exchange port 112 while the sample stage 150 is supported. An X table 154, a Y table 153, a rotation table 152, and a sample holder 151 disposed on the base table surface of the base 155 are introduced from the sample exchange port 112 into the center of the sample chamber 111, and the sample mounting surface of the sample holder 151 is introduced. the can be arranged at the intersection of the lower of the electron optical system 121, the optical axis Z 0.

また、その際、ステージケース161は、Z軸方向ガイド165を介したZテーブル157の移動方向が電子光学系121の光軸方向と平行になり、試料室111の高さ方向になるように位置決めされて、試料室筐体103の外周面に密着当接させられる。この結果、ローテーションテーブル152,Yテーブル153,Xテーブル154,Tベース155,Zテーブル157の、電子光学系制御部201による観察・分析条件に応じた移動又は回動制御によって、試料ホルダ151の試料搭載面は、試料室111で、水平移動,上下移動,回転,又は傾倒させられ、試料面上における荷電粒子線の照射位置や照射方向等が調整される。   At that time, the stage case 161 is positioned so that the moving direction of the Z table 157 via the Z-axis direction guide 165 is parallel to the optical axis direction of the electron optical system 121 and the height direction of the sample chamber 111. Then, it is brought into close contact with the outer peripheral surface of the sample chamber casing 103. As a result, the sample of the sample holder 151 is controlled by moving or rotating the rotation table 152, Y table 153, X table 154, T base 155, and Z table 157 according to observation / analysis conditions by the electron optical system control unit 201. The mounting surface is horizontally moved, vertically moved, rotated, or tilted in the sample chamber 111, and the irradiation position and irradiation direction of the charged particle beam on the sample surface are adjusted.

加えて、ステージケース161は、その他端側の開口端面164を面板162で閉塞した状態で、その当接側端面163を試料交換口112を囲繞するように試料室筐体103の外周面に密着当接され、面板162とともに、装置筐体101外部の、SEM100が配置された環境雰囲気(大気)に対して、試料室111を密閉する試料交換口蓋体160としても機能する。   In addition, the stage case 161 is in close contact with the outer peripheral surface of the sample chamber housing 103 so that the contact-side end surface 163 surrounds the sample exchange port 112 in a state where the opening end surface 164 on the other end side is closed by the face plate 162. Together with the face plate 162, it functions as a sample exchange port cover 160 that seals the sample chamber 111 against the environmental atmosphere (atmosphere) in which the SEM 100 is disposed outside the apparatus housing 101.

ステージケース161の当接側端面163を試料室筐体103の外周面に対して密着当接させる当たり、ステージケース161は案内支持機構170によって案内支持されている。図示の例では、案内支持機構170は、装置筐体101(試料室筐体103)に付設され、試料交換口112の開口方向(図示の場合は、X軸方向)に沿って筐体外部を延びるガイド軸171と、ステージケース161の外周面に一体的に突出形成され、このガイド軸171にその延設方向に沿って移動可能に係合した係合部172とより構成されている。案内支持機構170は、当接側端面163を試料室筐体103の試料交換口112に対して当接/離間させ、試料ステージ150のベーステーブル面を試料室111で電子光学系121の光軸Zに対して進退させるように、ステージケース161を案内支持する。また、案内支持機構170は、ステージケース161の当接側端面163を試料室筐体103の外周面に対して当接させた状態で、試料ステージ150のZテーブル157がZ軸方向ガイド165を介し電子光学系121の光軸方向に沿って移動するように、試料室筐体103に対するステージケース161の当接姿勢を規定する。 When the contact-side end surface 163 of the stage case 161 is brought into close contact with the outer peripheral surface of the sample chamber housing 103, the stage case 161 is guided and supported by the guide support mechanism 170. In the illustrated example, the guide support mechanism 170 is attached to the apparatus casing 101 (sample chamber casing 103), and extends outside the casing along the opening direction of the sample exchange port 112 (in the illustrated example, the X-axis direction). The extending guide shaft 171 and an engaging portion 172 are integrally formed on the outer peripheral surface of the stage case 161 and are engaged with the guide shaft 171 so as to be movable along the extending direction. The guide support mechanism 170 abuts / separates the abutting side end surface 163 with respect to the sample exchange port 112 of the sample chamber housing 103, and the base table surface of the sample stage 150 is the optical axis of the electron optical system 121 in the sample chamber 111. as it moved forward and backward relative to the Z 0, for guiding and supporting the stage casing 161. Further, the guide support mechanism 170 allows the Z table 157 of the sample stage 150 to move the Z-axis direction guide 165 in a state where the contact side end surface 163 of the stage case 161 is in contact with the outer peripheral surface of the sample chamber housing 103. The contact posture of the stage case 161 with respect to the sample chamber housing 103 is defined so as to move along the optical axis direction of the electron optical system 121.

SEM100を用いた試料110の観察・分析作業では、ステージケース161に支持された試料ステージ150は、試料交換口112の閉塞・開放に対応して、試料室111に対して導入・導出される。具体的には、試料110の観察・分析を行う際、試料110が搭載された試料ホルダ151をローテーションテーブル152に固定した状態で、試料交換口蓋体160としても機能するステージケース161を案内支持機構170を利用して移動させ、当接側端面163を試料室筐体103の試料交換口112の開口縁に当接させることによって、試料ステージ150は試料室111の中央部へ導入され、試料ホルダ151の試料搭載面は、試料室111で電子光学系121の光軸Zと交差するように配置される。そして、このステージケース161を試料室筐体103の試料交換口112の開口縁に当接させた状態で、試料室111を観察・分析に適した真空度状態に真空引きすることによって、その当接側端面163は試料交換口112の開口縁に気密性を保って密着させられ、試料室111は装置筐体101外部の環境雰囲気から隔絶される。これに対し、試料交換等のために試料ステージ150を試料室111から導出する際は、観察・分析に適した真空度状態になっている試料室111を例えば弁等からなる図示せぬ復圧機構を用いて大気圧状態に復圧させた後、ステージケース161をガイド軸171に沿って案内移動させ、試料ステージ150を試料交換口112から導出することによって、ローテーションテーブル152から試料ホルダ151を取り外すことできる。 In the observation / analysis operation of the sample 110 using the SEM 100, the sample stage 150 supported by the stage case 161 is introduced / derived to / from the sample chamber 111 corresponding to the closing / opening of the sample exchange port 112. Specifically, when observing and analyzing the sample 110, the stage case 161 that also functions as the sample replacement port cover 160 is guided and supported in a state where the sample holder 151 on which the sample 110 is mounted is fixed to the rotation table 152. The sample stage 150 is introduced into the central portion of the sample chamber 111 by moving the contact side end surface 163 against the opening edge of the sample exchange port 112 of the sample chamber casing 103 by moving the sample stage using the sample holder 170. The sample mounting surface 151 is arranged so as to intersect the optical axis Z 0 of the electron optical system 121 in the sample chamber 111. Then, with the stage case 161 in contact with the opening edge of the sample exchange port 112 of the sample chamber housing 103, the sample chamber 111 is evacuated to a vacuum state suitable for observation / analysis, so that The contact end surface 163 is closely attached to the opening edge of the sample exchange port 112 while maintaining airtightness, and the sample chamber 111 is isolated from the environmental atmosphere outside the apparatus housing 101. On the other hand, when the sample stage 150 is led out from the sample chamber 111 for sample exchange or the like, the sample chamber 111 in a vacuum state suitable for observation / analysis is set to a return pressure (not shown) including, for example, a valve. After returning the pressure to the atmospheric pressure using the mechanism, the stage case 161 is guided and moved along the guide shaft 171, and the sample stage 150 is led out from the sample exchange port 112, whereby the sample holder 151 is removed from the rotation table 152. Can be removed.

ところで、このようなSEM100を用いた試料110の観察・分析作業では、その作業時間が長時間に亘ると、装置の設置環境の温度変化に起因して、観察中の試料が目標位置に対してゆっくり動く試料ドリフトが発生する。   By the way, in such observation / analysis work of the sample 110 using the SEM 100, when the work time is long, the sample being observed is moved relative to the target position due to the temperature change of the installation environment of the apparatus. Slow sample drift occurs.

SEM100では、図1及び後述の図3に示されているように、SEM100が設置された環境雰囲気(大気)に触れる鏡筒102及び試料室筐体103の形状は、例えば鏡筒102の場合は円筒、試料室筐体103の場合は中空四角柱といったように、通常、軸対称な筐体形状になっている。そのため、長時間に及ぶ観察・分析作業中にSEM100が設置された環境温度が変化し、鏡筒102や試料室筐体103が熱変形しても、それぞれ軸対称な筐体形状であるので、その円筒形状の鏡筒102や中空四角柱形状の試料室筐体103の対称軸自体は、試料室筐体103の熱変形の影響を受けても変位しにくい構造になっている。さらに、鏡筒102内や試料室筐体103内における電子光学系121の光軸Zの位置も、通常、図1に示すように、電子銃122は鏡筒102の対称軸上の筐体部分に配置され、収束レンズ123,対物レンズ124,走査偏光器125は、鏡筒102や試料室筐体103の対称軸を挟んで相対する軸対称構造になっているので、鏡筒102や試料室筐体103の熱変形による変位は表れにくくなっている。 In the SEM 100, as shown in FIG. 1 and FIG. 3 to be described later, the shape of the lens barrel 102 and the sample chamber housing 103 that touch the environmental atmosphere (atmosphere) in which the SEM 100 is installed is, for example, in the case of the lens barrel 102. In the case of the cylinder and the sample chamber housing 103, it is usually an axially symmetric housing shape such as a hollow quadrangular column. Therefore, even if the environmental temperature in which the SEM 100 is installed changes during long-time observation / analysis work, and the lens barrel 102 and the sample chamber housing 103 are thermally deformed, the respective cases have axially symmetric housing shapes. The symmetry axis itself of the cylindrical lens barrel 102 and the hollow quadrangular prism-shaped sample chamber casing 103 has a structure that is difficult to be displaced even under the influence of thermal deformation of the sample chamber casing 103. Further, the position of the optical axis Z 0 of the electron optical system 121 in the lens barrel 102 and the sample chamber casing 103 is usually set as shown in FIG. The converging lens 123, the objective lens 124, and the scanning polarizer 125 are arranged in a part, and have an axially symmetrical structure facing each other across the symmetry axis of the lens barrel 102 and the sample chamber housing 103. Displacement due to thermal deformation of the chamber housing 103 is less likely to appear.

その一方で、試料交換口112の試料交換口蓋体160を兼ね、試料ステージ150を支持するステージケース161は、SEM100が設置された環境雰囲気に触れる中空枠体の形状が軸対称な中空四角柱形状や円筒形状であっても、その軸方向の一端側の当接側端面163は、試料室筐体103に当接密着された固定端となって変形が規制されるのに対し、他端側の開口端面164は、面板162が取り付け固定されてはいても、当接側端面163との関係で眺めれば変形が規制されない自由端になっているので、当接側端面163側よりも環境温度の変化による熱変形が現れ易い。   On the other hand, the stage case 161 that also serves as the sample exchange port lid 160 of the sample exchange port 112 and supports the sample stage 150 has a hollow square column shape in which the shape of the hollow frame that is in contact with the environmental atmosphere where the SEM 100 is installed is axisymmetric. Even in the case of a cylindrical shape, the contact side end surface 163 on one end side in the axial direction becomes a fixed end in close contact with the sample chamber housing 103, whereas deformation is restricted, whereas the other end side The opening end surface 164 is a free end whose deformation is not restricted when viewed in relation to the contact side end surface 163 even when the face plate 162 is attached and fixed. Thermal deformation due to changes in

図6は、長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が低下変化し、ステージケースが収縮熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図で、図6(A)はステージケースの側面図、図6(B)はステージケースの斜視図である。   FIG. 6 is a diagram schematically showing the form of the stage case when the environmental temperature decreases and the stage case undergoes thermal contraction during a long period of observation / analysis work, and FIG. FIG. 6B is a perspective view of the stage case.

図7は、長時間に及ぶ観察・分析作業の間に環境温度が上昇変化し、ステージケースが膨張熱変形した場合のステージケースの形態を模式的に示した図で、図7(A)はステージケースの側面図、図7(B)はステージケースの斜視図である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing the form of the stage case when the environmental temperature rises and changes during the long-time observation / analysis operation, and the stage case is expanded and thermally deformed. FIG. A side view of the stage case and FIG. 7B are perspective views of the stage case.

なお、図6,図7に示した、試料ステージ150が支持されたステージケース161の構成については、図1,図2に示した、試料ステージ150が支持されたステージケース161の構成の説明と重複するので、同一構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。   The configuration of the stage case 161 that supports the sample stage 150 shown in FIGS. 6 and 7 is the same as the description of the configuration of the stage case 161 that supports the sample stage 150 shown in FIGS. Since it overlaps, the same code | symbol is attached | subjected about the same component and the description is abbreviate | omitted.

図6に示すように、長時間に及ぶ観察・分析作業の間にSEM100が設置された環境雰囲気の温度が作業当初に対して低下変化すると、外面が試料交換口蓋体160として環境雰囲気に触れているステージケース161及び面板162は、環境温度の低下の影響を受け、作業当初の形態に対して収縮するように熱変形する。   As shown in FIG. 6, when the temperature of the environmental atmosphere where the SEM 100 is installed during the long observation / analysis operation is changed lower than the initial operation, the outer surface touches the environmental atmosphere as the sample exchange lid 160. The stage case 161 and the face plate 162 that are present are affected by the decrease in the environmental temperature, and are thermally deformed so as to contract with respect to the initial form of the work.

具体的には、一端側の当接側端面163が試料室筐体103の試料交換口112の開口縁に当接密着されたステージケース161では、その収縮熱変形は、固定端である当接側端面163側よりも自由端側である他端側の開口端面164側に顕在化して現れるようになる。   Specifically, in the stage case 161 in which the contact-side end surface 163 on one end side is in contact with and closely contacted with the opening edge of the sample exchange port 112 of the sample chamber housing 103, the contraction heat deformation is a contact at the fixed end. It appears and appears on the opening end surface 164 side on the other end side which is the free end side with respect to the side end surface 163 side.

そのため、ステージケース161を構成する、端面形状が軸対称な四角形状の枠体の形態は、平坦面だった枠体の各周面部が収縮し、自由端側の開口端面164の形態が凹んで歪み、開口端面164側の枠体部分の大きさが当接側端面163側の枠体部分に対して収縮する。また、同じ環境雰囲気に触れている面板162も収縮熱変形し、作業当初の平坦な四角形状の板面形態は凹んで歪む。   Therefore, the shape of the rectangular frame that constitutes the stage case 161 and whose end surface shape is axisymmetric is that each peripheral surface portion of the frame that is a flat surface contracts, and the shape of the open end surface 164 on the free end side is recessed. Distortion and the size of the frame part on the opening end face 164 side contract with respect to the frame part on the contact side end face 163 side. Further, the face plate 162 that is in contact with the same environmental atmosphere is also contracted and deformed, and the flat square plate shape at the beginning of the work is recessed and distorted.

また、図7に示すように、長時間に及ぶ観察・分析作業の間にSEM100が設置された環境雰囲気の温度が作業当初に対して上昇変化すると、外面が試料交換口蓋体160として環境雰囲気に触れているステージケース161及び面板162は、環境温度の上昇の影響を受け、作業当初の形態に対して膨張するように熱変形する。   Further, as shown in FIG. 7, when the temperature of the environmental atmosphere in which the SEM 100 is installed during the long observation / analysis operation is increased and changed from the beginning of the operation, the outer surface becomes the environmental atmosphere as the sample replacement lid 160. The touched stage case 161 and the face plate 162 are affected by the increase in the environmental temperature, and are thermally deformed so as to expand with respect to the original form of work.

具体的には、一端側の当接側端面163が試料室筐体103の試料交換口112の開口縁に当接密着されたステージケース161では、その膨張熱変形は、固定端である当接側端面163側よりも自由端側である他端側の開口端面164側に顕在化して現れるようになる。   Specifically, in the stage case 161 in which the contact-side end surface 163 on one end side is in contact with and closely contacted with the opening edge of the sample exchange port 112 of the sample chamber housing 103, the expansion thermal deformation is a contact at the fixed end. It appears and appears on the opening end surface 164 side on the other end side which is the free end side with respect to the side end surface 163 side.

そのため、ステージケース161を構成する、端面形状が軸対称な四角形状の枠体の形態は、平坦面だった枠体の各周面部が膨張し、自由端側の開口端面164の形態が凸状に膨らんで歪み、開口端面164側部分の枠体の大きさが当接側端面163側の枠体部分に対して拡大する。また、同じ環境雰囲気に触れている面板162も膨張熱変形し、作業当初の平坦だった四角形状の板面形態は凸状に膨らんで歪む。   Therefore, the form of the rectangular frame that constitutes the stage case 161 and whose end face shape is axisymmetric is that each peripheral surface portion of the flat frame body is inflated, and the form of the open end face 164 on the free end side is convex. Swelled and distorted, and the size of the frame on the opening end surface 164 side portion is larger than that on the contact end surface 163 side. Further, the face plate 162 that is in contact with the same environmental atmosphere is also expanded and deformed, and the flat plate-like form that was flat at the beginning of the work swells and distorts in a convex shape.

このように、長時間に及ぶ観察・分析作業中に環境温度が変化し、環境温度の低下又は上昇が起き、試料ステージ150を支持するステージケース161が熱変形すると、ステージケース161にZ軸方向ガイド165を介して取り付け支持された試料ステージ150は、試料室111における配置姿勢が変化する。   As described above, when the environmental temperature is changed during the observation / analysis operation for a long time, the environmental temperature is lowered or increased, and the stage case 161 supporting the sample stage 150 is thermally deformed, the stage case 161 is deformed in the Z-axis direction. The sample stage 150 attached and supported via the guide 165 changes its arrangement posture in the sample chamber 111.

具体的には、ステージケース161が環境温度の低下の影響を受け、例えば図6に示したように収縮熱変形した場合は、試料ステージ150は、このステージケース161の収縮熱変形によって、図8に示すように試料室111における配置姿勢が変化する。   Specifically, when the stage case 161 is affected by a decrease in the environmental temperature and, for example, as shown in FIG. 6, the sample stage 150 is deformed by contraction heat deformation, the stage case 161 is subjected to the contraction heat deformation of FIG. As shown in FIG. 4, the arrangement posture in the sample chamber 111 changes.

図8は、ステージケースの収縮熱変形によって試料室での配置姿勢が変化した、SEMにおける試料ステージの状態説明図である。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the state of the sample stage in the SEM in which the arrangement posture in the sample chamber has changed due to the contraction thermal deformation of the stage case.

図示の例では、ステージケース161が図6に示したように収縮熱変形することにより、ステージケース161の内壁面に対し、Z軸方向ガイド165を介して移動可能に支持された試料ステージ150は、Tベース155の一端側の試料室111における導入位置を作業当初よりも試料室111の奥部側へずらすように押動される。さらに、ステージケース161を形成する中空四角柱形状の枠体の軸位置とTベース155のチルト軸156の軸位置とが同軸関係になっておらず、ステージケース161の軸位置よりもTベース155のチルト軸156の軸位置が上方にずれている図示の例の場合は、試料ステージ150は、Tベース155の一端側の試料室111における配置位置を作業当初よりも上方に移動させるように回動させられる。   In the example shown in the drawing, the stage 150 is contracted and deformed as shown in FIG. 6 so that the sample stage 150 supported on the inner wall surface of the stage case 161 via the Z-axis direction guide 165 is movably supported. The introduction position in the sample chamber 111 on one end side of the T base 155 is pushed so as to shift to the back side of the sample chamber 111 from the beginning of the work. Further, the axial position of the hollow quadrangular prism frame forming the stage case 161 and the axial position of the tilt shaft 156 of the T base 155 are not in a coaxial relationship, and the T base 155 is more than the axial position of the stage case 161. In the case of the illustrated example in which the axis position of the tilt axis 156 is shifted upward, the sample stage 150 is rotated so that the arrangement position in the sample chamber 111 on one end side of the T base 155 is moved upward from the beginning of the work. Be moved.

また、ステージケース161が環境温度の上昇の影響を受け、例えば図7に示したように膨張熱変形した場合は、試料ステージ150は、このステージケース161の膨張熱変形によって、図示省略するが、図8に示した収縮熱変形の場合とは反対に、試料室111における配置姿勢が変化する。   In addition, when the stage case 161 is affected by the increase in the environmental temperature and is expanded and deformed as shown in FIG. 7, for example, the sample stage 150 is omitted from illustration due to the expansion and heat deformation of the stage case 161. Contrary to the case of contraction heat deformation shown in FIG. 8, the arrangement posture in the sample chamber 111 changes.

この場合、ステージケース161が図7に示したように膨張熱変形することにより、ステージケース161の内壁面に対し、Z軸方向ガイド165を介して移動可能に支持された試料ステージ150は、Tベース155の一端側の試料室111における導入位置を作業当初よりも試料室111の手前側へずらすように引き寄せられる。さらに、ステージケース161を形成する中空四角柱形状の枠体の軸位置とTベース155のチルト軸156の軸位置とが同軸関係になっておらず、ステージケース161の軸位置よりもTベース155のチルト軸156の軸位置が上方にずれている図示の例の場合は、試料ステージ150は、Tベース155の一端側の試料室111における配置位置を作業当初よりも下方に移動させるように回動させられる。   In this case, when the stage case 161 is expanded and thermally deformed as shown in FIG. 7, the sample stage 150 supported so as to be movable via the Z-axis direction guide 165 with respect to the inner wall surface of the stage case 161 is T The introduction position in the sample chamber 111 on one end side of the base 155 is drawn so as to be shifted to the front side of the sample chamber 111 from the beginning of the work. Further, the axial position of the hollow quadrangular prism frame forming the stage case 161 and the axial position of the tilt shaft 156 of the T base 155 are not in a coaxial relationship, and the T base 155 is more than the axial position of the stage case 161. In the case of the illustrated example in which the axis position of the tilt axis 156 is shifted upward, the sample stage 150 rotates so that the arrangement position in the sample chamber 111 on one end side of the T base 155 is moved downward from the beginning of the work. Be moved.

次に、観察・分析作業の間にSEMが設置された環境温度が変化し、ステージケースが熱変形して生じる試料ドリフトのメカニズムについて説明する。   Next, a description will be given of the mechanism of sample drift that occurs when the environmental temperature at which the SEM is installed changes during the observation / analysis operation and the stage case is thermally deformed.

長時間に及ぶ観察・分析作業中に環境温度が低下又は上昇変化し、例えば図8で示したように、試料ステージ150が支持されたステージケース161が収縮熱変形又は膨張熱変形すると、ステージケース161に対しZ軸方向ガイド165を介して移動可能に支持された試料ステージ150は、ステージケース161の熱変形の影響を受けて、試料室111での配置姿勢が変化する。   If the environmental temperature decreases or rises during long-time observation / analysis work, and the stage case 161 supporting the sample stage 150 is contracted or deformed by heat, as shown in FIG. 8, for example, the stage case The sample stage 150 supported so as to be movable with respect to 161 via the Z-axis direction guide 165 is affected by the thermal deformation of the stage case 161, and the arrangement posture in the sample chamber 111 changes.

これにより、観察・分析作業当初とYテーブル153,Xテーブル154,Zテーブル157それぞれの移動位置に変わりなく、チルト軸156の回動位置に変わりなくとも、環境温度の変化により試料ステージ150が支持されたステージケース161が熱変形してしまうと、電子光学系121の光軸Zをz軸とした三次元座標系(X,Y,Z)と試料ステージ150のZテーブルの移動変位方向をz軸とした三次元座標系(X,Y,Z)との間の所定関係が、ステージケース161の環境温度の変化による熱変形前後で変動してしまうことになる。この結果、長時間に及ぶ観察・分析作業では、装置の設置環境の温度変化に起因して、その取得した画像が、観察・分析条件による試料上の本来の観察・分析位置である目標位置に対して移動してしまう試料ドリフトが発生する。 As a result, the sample stage 150 is supported by the change in the environmental temperature, without changing to the moving position of the Y table 153, the X table 154, and the Z table 157 at the beginning of the observation / analysis work, and without changing the rotation position of the tilt shaft 156. If the stage case 161 is thermally deformed, the three-dimensional coordinate system (X 0 , Y 0 , Z 0 ) with the optical axis Z 0 of the electron optical system 121 as the z axis and the movement of the Z table of the sample stage 150 are moved. The predetermined relationship with the three-dimensional coordinate system (X, Y, Z) having the displacement direction as the z-axis will fluctuate before and after thermal deformation due to a change in the environmental temperature of the stage case 161. As a result, in observation / analysis work over a long period of time, the acquired image is placed at the target position, which is the original observation / analysis position on the sample according to the observation / analysis conditions, due to temperature changes in the installation environment of the device. On the other hand, sample drift occurs that moves.

そこで、本実施の形態に係るSEM100では、SEM100が設置された環境温度の変化に起因する試料ドリフトの発生を、SEM100が設置された環境温度の測定やSEM100の装置筐体101の筐体温度の測定によらずに、上記分析した試料ドリフトのメカニズムを基に、環境温度の変化によりSEM100の装置筐体101に生じた熱変形量を直接測定することによって試料ドリフトを高精度に計測し、環境温度の変化による試料ドリフトを低減するドリフト補正手段210が備えられている。   Therefore, in the SEM 100 according to the present embodiment, the occurrence of the sample drift due to the change in the environmental temperature where the SEM 100 is installed is measured using the measurement of the environmental temperature where the SEM 100 is installed or the case temperature of the device casing 101 of the SEM 100. Regardless of the measurement, based on the analyzed mechanism of the sample drift, the sample drift is measured with high accuracy by directly measuring the amount of thermal deformation generated in the device casing 101 of the SEM 100 due to the change of the environmental temperature. Drift correction means 210 for reducing sample drift due to temperature changes is provided.

図3は、本実施の形態に係るSEMに備えられたドリフト補正手段の一実施例の構成図である。   FIG. 3 is a configuration diagram of an example of drift correction means provided in the SEM according to the present embodiment.

なお、図3に示したドリフト補正手段210の説明に当たり、図1,図2に示したSEM100の構成部分は、同一符号を使用して説明する。   In describing the drift correction means 210 shown in FIG. 3, the components of the SEM 100 shown in FIGS. 1 and 2 will be described using the same reference numerals.

ドリフト補正手段210は、変形量計測手段211と、ドリフト補正回路212と、加熱・冷却手段213と、を含んで構成されている。   The drift correction unit 210 includes a deformation amount measurement unit 211, a drift correction circuit 212, and a heating / cooling unit 213.

変形量計測手段211は、環境温度の変化によりSEM100の装置筐体101に生じた熱変形量を直接測定する。変形量計測手段211は、上記分析した試料ドリフトのメカニズムから、試料ステージ150を支持し、試料室111での試料ステージ150の配置姿勢が試料室筐体103の試料交換口112の開口縁に対する取り付けによって規定され、試料交換口蓋体160としても機能するステージケース161に設けられている。変形量計測手段211としては、環境温度の変化によるステージケース161の収縮熱変形又は膨張熱変形の度合い、すなわちステージケース161の変形量を計測するため、例えば歪みゲージ、又は変位センサといった検出素子が利用される。   The deformation amount measuring unit 211 directly measures the amount of thermal deformation generated in the apparatus housing 101 of the SEM 100 due to a change in environmental temperature. The deformation amount measuring means 211 supports the sample stage 150 based on the analyzed sample drift mechanism, and the orientation of the sample stage 150 in the sample chamber 111 is attached to the opening edge of the sample exchange port 112 of the sample chamber housing 103. And is provided in a stage case 161 that also functions as the sample exchange port lid 160. As the deformation amount measuring means 211, a detection element such as a strain gauge or a displacement sensor is used to measure the degree of contraction thermal deformation or expansion thermal deformation of the stage case 161 due to a change in environmental temperature, that is, the deformation amount of the stage case 161. Used.

図示の例では、変形量計測手段211としては、歪みゲージ214が用いられている。歪みゲージ214は、中空枠体で形成されたステージケース161の軸方向に係り、一端側の当接側端面163から離れ、他端側の開口端面164に寄った軸方向位置に配置される。この軸方向位置には、開口端面164に取り付け固定された面板162も含む。これは、一端側の当接側端面163が試料室筐体103に当接密着されられて固定端となるのに対し、他端側の開口端面164は、面板162が取り付け固定されてはいても、当接側端面163との関係で眺めれば変形が規制されない自由端になり、図6,図7に示したように、環境温度の変化による熱変形が顕在化して現れることによる。   In the illustrated example, a strain gauge 214 is used as the deformation amount measuring unit 211. The strain gauge 214 is related to the axial direction of the stage case 161 formed of a hollow frame, and is arranged at an axial position away from the contact-side end surface 163 on one end side and close to the opening end surface 164 on the other end side. This axial position also includes a face plate 162 attached and fixed to the open end face 164. This is because the contact-side end surface 163 on one end side is brought into contact with and intimate contact with the sample chamber housing 103 and becomes a fixed end, whereas the opening end surface 164 on the other end side is fixed with a face plate 162 attached thereto. However, when viewed in relation to the abutting side end surface 163, the deformation becomes a free end which is not restricted, and as shown in FIGS. 6 and 7, the thermal deformation due to the change of the environmental temperature becomes apparent.

加えて、図示の例では、歪みゲージ214は、中空枠体が中空四角柱で形成されたステージケース161のコーナー周壁部に配置される。これは、熱変形によるステージケース161の周面の一つに生じた歪みを検出するよりも、コーナー周壁部の歪みを検出する方が歪みゲージ214の出力が隣り合う二つの面それぞれの歪み変化が相乗されたものとなり、ステージケース161の熱変形を高精度に検出できることによる。歪みゲージ214から出力される検出信号は、アンプ215に入力され、アンプ215により増幅されてドリフト補正回路212に供給される。   In addition, in the illustrated example, the strain gauge 214 is disposed on the corner peripheral wall portion of the stage case 161 in which the hollow frame is formed of a hollow quadrangular column. This is because the strain change of each of the two adjacent surfaces of the strain gauge 214 is detected when the distortion of the corner peripheral wall portion is detected, rather than when the strain generated on one of the peripheral surfaces of the stage case 161 due to thermal deformation is detected. This is because the thermal deformation of the stage case 161 can be detected with high accuracy. A detection signal output from the strain gauge 214 is input to the amplifier 215, amplified by the amplifier 215, and supplied to the drift correction circuit 212.

ドリフト補正回路212は、歪みゲージ214からの検出信号を基に、入力されたステージケース161のコーナー周壁部の歪みの大きさに基づいて、現在のコーナー周壁部、すなわち試料ステージ150を支持するとともに試料交換口蓋体160として機能するステージケース161の、環境温度の変化による熱変形による歪みを打消すような加熱・冷却手段213に対しての制御信号を生成し、加熱・冷却手段駆動回路216に供給する。加熱・冷却手段駆動回路216は、ドリフト補正回路212から供給される制御信号を基づいて、加熱・冷却手段213を駆動する。   Based on the detection signal from the strain gauge 214, the drift correction circuit 212 supports the current corner peripheral wall, that is, the sample stage 150, based on the magnitude of distortion of the corner peripheral wall of the input stage case 161. A control signal is generated for the heating / cooling means 213 that cancels the distortion caused by thermal deformation of the stage case 161 functioning as the sample exchange port cover 160 due to a change in environmental temperature, and is sent to the heating / cooling means drive circuit 216. Supply. The heating / cooling means driving circuit 216 drives the heating / cooling means 213 based on the control signal supplied from the drift correction circuit 212.

加熱・冷却手段213は、試料ステージ150を支持するステージケース161及び/又は面板162の外面に設けられ、面板162が取り付け固定された状態で試料交換口蓋体160としても機能する、試料ステージ150を支持するステージケース161を加熱又は冷却して、環境温度の変化に基づいてステージケース161及び面板162に生じる熱変形による歪みを低減する。加熱・冷却手段213としては、例えばペルチェ素子のような熱電素子等を使用した加熱・冷却器が利用される。   The heating / cooling means 213 is provided on the outer surface of the stage case 161 and / or the face plate 162 that supports the sample stage 150, and the sample stage 150 that also functions as the sample exchange port cover 160 with the face plate 162 attached and fixed. The supporting stage case 161 is heated or cooled to reduce distortion due to thermal deformation that occurs in the stage case 161 and the face plate 162 based on a change in environmental temperature. As the heating / cooling means 213, for example, a heating / cooling device using a thermoelectric element such as a Peltier element is used.

図示の例では、加熱・冷却手段213としては、ペルチェ素子を使用した複数個(図示の例では3個)の薄板状の加熱・冷却器217が用いられている。複数個の加熱・冷却器217は、ステージケース161の開口端面164に密着固定された面板162の外面の、電子光学系121の光軸方向に対応する面板162の高さ方向に係る中央部位置に、横方向に並べて取り付け配置されている。ここで、加熱・冷却器217を面板162に設けたのは、面板162が、同じ環境雰囲気に接するステージケース161よりもZ軸方向ガイド165を介して試料ステージ150を支持していない分だけ熱容量が小さく、まず、加熱・冷却手段213による加熱効果又は冷却効果が現れ易く、ひいては、ステージケース161及び面板162からなる試料交換口蓋体160全体に対しての加熱・冷却手段213による加熱又は冷却を、面板162を加熱又は冷却することによって効率的に行えることによる。また、加熱・冷却器217を面板162の外面に設けたのは、加熱・冷却器217による加熱効果又は冷却効果が試料室111に直接拡散しないようにするためである。   In the illustrated example, as the heating / cooling means 213, a plurality of (three in the illustrated example) thin-plate heating / cooling devices 217 using Peltier elements are used. The plurality of heaters / coolers 217 are positioned at the center of the outer surface of the face plate 162 closely fixed to the opening end face 164 of the stage case 161 in the height direction of the face plate 162 corresponding to the optical axis direction of the electron optical system 121. Are arranged side by side in the horizontal direction. Here, the heating / cooling device 217 is provided on the face plate 162 because the face plate 162 does not support the sample stage 150 via the Z-axis direction guide 165 rather than the stage case 161 in contact with the same environmental atmosphere. First, the heating effect or the cooling effect by the heating / cooling means 213 is likely to appear. As a result, the heating / cooling means 213 is heated or cooled by the heating / cooling means 213 for the entire sample exchange port lid 160 composed of the stage case 161 and the face plate 162. This is because it can be efficiently performed by heating or cooling the face plate 162. The reason why the heating / cooling device 217 is provided on the outer surface of the face plate 162 is to prevent the heating effect or cooling effect of the heating / cooling device 217 from directly diffusing into the sample chamber 111.

次に、上述したドリフト補正回路212による加熱・冷却手段213の制御構成について詳述するに当たって、本実施の形態に係るSEM100に係り、SEM100の試料ドリフトとステージケース161の歪みとの関係について、図4に基づいて説明する。   Next, in detail of the control configuration of the heating / cooling unit 213 by the drift correction circuit 212 described above, the relationship between the sample drift of the SEM 100 and the distortion of the stage case 161 is illustrated in the SEM 100 according to the present embodiment. 4 will be described.

図4は、試料ドリフトのドリフト量とステージケースに生じた歪み量との関係の検証グラフである。   FIG. 4 is a verification graph of the relationship between the drift amount of the sample drift and the strain amount generated in the stage case.

検証に当たっては、SEM100が設置された環境の環境温度を一定温度に保つように別途制御した上で、加熱・冷却手段213によってステージケース161と一体の面板162の加熱し続け、観察・分析作業時間の経過とともに環境温度が単純増加していくSEM100の設置環境を模擬的に再現した。その際、加熱・冷却手段213によって面板162の加熱し始める際の時間0の面板162の温度、すなわち、一定の環境温度は、面板162が収縮熱変形して板面形態が平坦状態に対して凹んで歪んでいる所定環境温度とした。   In the verification, the environmental temperature of the environment in which the SEM 100 is installed is separately controlled so as to maintain a constant temperature, and the heating / cooling unit 213 continues to heat the face plate 162 integrated with the stage case 161 to perform observation / analysis work time. The installation environment of the SEM 100 in which the environmental temperature simply increases with the passage of time was simulated. At that time, the temperature of the face plate 162 at the time 0 when the face plate 162 starts to be heated by the heating / cooling means 213, that is, a constant environmental temperature, is that the face plate 162 is contracted by thermal deformation and the plate surface form is flat. It was set as the predetermined environmental temperature which is dented and distorted.

したがって、図4におけるグラフの横軸の時間は、加熱・冷却手段213としての加熱・冷却器217による加熱時間に応じたステージケース161と一体の面板162の温度上昇変化を、すなわち環境温度の上昇変化を時間パラメータで表したものに相当する。   Therefore, the time on the horizontal axis of the graph in FIG. 4 represents the temperature rise change of the face plate 162 integrated with the stage case 161 according to the heating time by the heating / cooling device 217 as the heating / cooling means 213, that is, the environmental temperature rise. This corresponds to a change represented by a time parameter.

また、グラフの左縦軸に示したドリフト量は、試料テーブル150に搭載された試料110上の目標位置と、この目標位置に対応して設定された電子光学系121及び試料ステージ150の制御で実際に一次電子線120が照射された試料110上の照射位置とのずれ量を示し、その値0は目標位置と一次電子線120の試料110上の照射位置とが合っている状態を、正・負はずれ方向を示す。   The drift amount shown on the left vertical axis of the graph is based on the target position on the sample 110 mounted on the sample table 150, and the control of the electron optical system 121 and the sample stage 150 set corresponding to the target position. The amount of deviation from the irradiation position on the sample 110 that is actually irradiated with the primary electron beam 120 is shown. A value of 0 indicates that the target position and the irradiation position on the sample 110 of the primary electron beam 120 are correct.・ Negative slip direction.

また、グラフの右縦軸に示したドリフト量は、変形量計測手段211としての歪みゲージ214からアンプ215を介してドリフト補正回路212に供給される検出信号の大きさを示す。   The drift amount shown on the right vertical axis of the graph indicates the magnitude of the detection signal supplied from the strain gauge 214 as the deformation amount measuring means 211 to the drift correction circuit 212 via the amplifier 215.

図4に示されているように、加熱・冷却器217によりステージケース161と一体の面板162の加熱を行うことで、加熱時間の経過、すなわち面板162の当初温度に対する温度上昇とともに、加熱開始前の所定環境温度による収縮熱変形によって所定状態に凹んで歪んでいた面板162及びステージケース161は、その凹んで歪んだ変形が徐々に小さくなる。その際、歪みゲージ214からアンプ215を介してドリフト補正回路212に供給される検出信号の大きさ、及び試料ドリフトのドリフト量も、徐々に小さくなる。   As shown in FIG. 4, by heating the face plate 162 integral with the stage case 161 by the heater / cooler 217, the heating time elapses, that is, the temperature rises with respect to the initial temperature of the face plate 162, and before heating starts. The concave and distorted deformation of the face plate 162 and the stage case 161 that have been dented and distorted in a predetermined state due to the contraction thermal deformation due to the predetermined environmental temperature is gradually reduced. At this time, the magnitude of the detection signal supplied from the strain gauge 214 to the drift correction circuit 212 via the amplifier 215 and the drift amount of the sample drift gradually decrease.

さらに、加熱・冷却器217によりステージケース161と一体の面板162の加熱を続けることで、面板162の温度はさらに所定環境温度から上昇することなり、面板162及びステージケース161は、ドリフト量が0、及びこのドリフト量が0に対応する面板162の形態を経て、今度は、面板162及びステージケース161は膨張熱変形し始め、板面形態が平坦状態に対して凸状に膨らんで歪み始める。そして、その凸状に膨らんで歪んだ変形は、加熱時間の経過すなわち面板162のさらなる温度上昇とともに増大する。その際、歪みゲージ214からアンプ215を介してドリフト補正回路212に供給される検出信号の大きさは引き続いて徐々に小さくなり、試料ドリフトのドリフト量は、ドリフト量が0を基準にして反対方向(図中、マイナス方向)に徐々に大きくなる。   Further, by continuing heating of the face plate 162 integrated with the stage case 161 by the heater / cooler 217, the temperature of the face plate 162 further rises from a predetermined environmental temperature, and the drift amount of the face plate 162 and the stage case 161 is zero. Then, after the form of the face plate 162 corresponding to 0, this drift amount starts to expand and thermally deform the face plate 162 and the stage case 161, and the form of the plate surface bulges into a convex shape with respect to the flat state and starts to be distorted. And the deformation | transformation which bulged and distorted to the convex shape increases with progress of the heating time, ie, the further temperature rise of the face plate 162. FIG. At this time, the magnitude of the detection signal supplied from the strain gauge 214 to the drift correction circuit 212 via the amplifier 215 is gradually decreased, and the drift amount of the sample drift is in the opposite direction with respect to the drift amount of 0 as a reference. It gradually increases in the negative direction in the figure.

これより、加熱・冷却器217による継続加熱時間の増加、換言すればSEM100が設置されている環境温度の上昇に応じて、ドリフト量及び歪みゲージ214から検出出力それぞれは、ともに単調に増減変化することが理解できる。   As a result, the drift amount and the detection output from the strain gauge 214 both increase and decrease monotonously as the continuous heating time by the heater / cooler 217 increases, in other words, as the environmental temperature in which the SEM 100 is installed increases. I understand that.

この結果、図6及び図7に示したような、試料ステージ150を支持するステージケース161の収縮熱変形及び膨張熱変形による変形形態を、SEM100が設置されている環境温度の変化によらず、加熱・冷却手段213としての加熱・冷却器217で面板162及びステージケース161を加熱又は冷却して、観察・分析作業の間、一定の変形形態に保つことができれば、試料室111におけるステージケース161による試料ステージ150の配置姿勢を一定に保つことができ、環境温度の変化による試料ドリフトの発生を低減できることが理解できる。   As a result, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the deformation form due to the contraction thermal deformation and the expansion thermal deformation of the stage case 161 that supports the sample stage 150, regardless of the environmental temperature change where the SEM 100 is installed, If the face plate 162 and the stage case 161 can be heated or cooled by the heating / cooling device 217 as the heating / cooling means 213 and can be maintained in a certain deformation form during the observation / analysis operation, the stage case 161 in the sample chamber 111 is maintained. It can be understood that the arrangement posture of the sample stage 150 can be kept constant, and the occurrence of sample drift due to a change in environmental temperature can be reduced.

そこで、本実施例に係るドリフト補正手段210のドリフト補正回路212では、歪みゲージ214からアンプ215を介してドリフト補正回路212に供給される検出信号を基に、例えば加熱・冷却器217を次に述べるようにして作動制御して、環境温度の変化による試料ドリフトの発生を低減するようになっている。   Therefore, in the drift correction circuit 212 of the drift correction means 210 according to the present embodiment, for example, the heating / cooling device 217 is next set based on the detection signal supplied from the strain gauge 214 to the drift correction circuit 212 via the amplifier 215. The operation is controlled as described to reduce the occurrence of sample drift due to a change in environmental temperature.

ドリフト補正回路212は、SEM100を用いた観察・分析作業の開始直前の歪み、すなわち開始直前に歪みゲージ214からアンプ215を介して供給される検出信号の大きさを取り込み、基準値として設定記憶する。   The drift correction circuit 212 takes in the distortion immediately before the start of the observation / analysis work using the SEM 100, that is, the magnitude of the detection signal supplied from the strain gauge 214 via the amplifier 215 immediately before the start, and sets and stores it as a reference value. .

そして、ドリフト補正回路212は、SEM100を用いた観察・分析作業が開始されると、逐次、歪みゲージ214からアンプ215を介して供給される検出信号を取り込み、この取り込んだ検出信号の大きさと基準値とを比較する。そして、その比較結果に基づいて、図4に示した例の場合では、検出信号の大きさが基準値よりも大きい場合は、加熱・冷却手段駆動回路216に、検出信号の大きさを基準値に近づけるように減少させるための制御信号を出力し、加熱・冷却手段駆動回路216は、この制御信号に基づいて加熱・冷却器217を加熱作動する。これに対し、検出信号の大きさが基準値よりも小さい場合は、加熱・冷却手段駆動回路216に、検出信号の大きさを基準値に近づけるように上昇させるための制御信号を出力し、加熱・冷却手段駆動回路216は、この制御信号に基づいて加熱・冷却器217を冷却作動する。   When the observation / analysis operation using the SEM 100 is started, the drift correction circuit 212 sequentially captures the detection signal supplied from the strain gauge 214 via the amplifier 215, and the magnitude and reference of the captured detection signal. Compare the value. Based on the comparison result, in the case of the example shown in FIG. 4, when the magnitude of the detection signal is larger than the reference value, the heating / cooling means drive circuit 216 sets the magnitude of the detection signal to the reference value. The heating / cooling means driving circuit 216 heats the heating / cooling device 217 based on this control signal. On the other hand, when the magnitude of the detection signal is smaller than the reference value, a control signal for raising the magnitude of the detection signal so as to approach the reference value is output to the heating / cooling means driving circuit 216, and heating is performed. The cooling means driving circuit 216 cools the heating / cooling device 217 based on this control signal.

上記した例では、SEM100を用いた観察・分析作業の開始直前の歪み、すなわち開始直前に歪みゲージ214からアンプ215を介して供給される検出信号の大きさを、基準値としたことにより、実際の観察・分析作業を開始指示後、迅速に行うことができる。なお、この基準値については、SEM100を用いた観察・分析作業の開始直前の歪みゲージ214からの検出出力に限られるものではなく、観察・分析作業を開始指示と実際の観察・分析作業の開始とがずれるものの、加熱・冷却器217による補正可能範囲内の、歪みゲージ214の任意の検出信号の大きさに設定することも可能である。この場合、基準値として設定した検出信号の大きさによっては、加熱・冷却器217は、加熱器又は冷却器だけで済ますことも可能になる。   In the above example, the distortion immediately before the start of the observation / analysis work using the SEM 100, that is, the magnitude of the detection signal supplied from the strain gauge 214 via the amplifier 215 immediately before the start is used as the reference value. Observation and analysis work can be performed quickly after the start instruction. The reference value is not limited to the detection output from the strain gauge 214 immediately before the start of the observation / analysis work using the SEM 100, but the start instruction of the observation / analysis work and the start of the actual observation / analysis work are started. However, it is possible to set the magnitude of an arbitrary detection signal of the strain gauge 214 within a range that can be corrected by the heater / cooler 217. In this case, depending on the magnitude of the detection signal set as the reference value, the heating / cooling device 217 can be replaced with only a heating device or a cooling device.

以上のように、本実施の形態に係るSEM100によれば、SEM100が設置された環境雰囲気の温度変化により、試料ステージ150を支持するとともに、環境雰囲気に接してその温度変化の影響を受けるステージケース161に生じた熱変形量を直接測定することにより、設置環境の温度変化により荷電粒子線装置で生じる試料ドリフトを高精度に計測し、設置環境の温度変化によるドリフトを低減することができる。   As described above, according to the SEM 100 according to the present embodiment, the stage stage 150 is supported by the temperature change of the environmental atmosphere in which the SEM 100 is installed, and is affected by the temperature change in contact with the environmental atmosphere. By directly measuring the amount of thermal deformation generated in 161, the sample drift caused in the charged particle beam device due to the temperature change in the installation environment can be measured with high accuracy, and the drift due to the temperature change in the installation environment can be reduced.

なお、本実施の形態に係るSEMに係り、試料ステージ150自体の具体的な構成や、試料ステージ150を支持するステージケース161の具体的な構成等は、図1に示したSEM100の具体的な構成に限定されるものではない。そのため、試料ステージ150やステージケース161の具体的な構成が図1に示したSEM100と違う場合であっても、試料ステージ150を支持するステージケース161に生じた熱変形量を計測する変形量計測手段211の配置箇所や、ステージケース161の設置環境の温度変化による変形を抑えて試料ドリフトを打ち消す加熱・冷却手段213の配置箇所については、実験,計算等によって、環境温度の変化による試料ドリフトの原因となるステージケース161の熱変形を効果的に打ち消せる筐体箇所や、環境温度の変化による試料ドリフトに対してステージケース161の歪みが単調に変化する関係が成立する筐体箇所を適宜選定することによって、対応可能である。   Note that, regarding the SEM according to the present embodiment, the specific configuration of the sample stage 150 itself, the specific configuration of the stage case 161 that supports the sample stage 150, and the like are specific to the SEM 100 shown in FIG. The configuration is not limited. Therefore, even when the specific configuration of the sample stage 150 and the stage case 161 is different from that of the SEM 100 shown in FIG. 1, the deformation amount measurement for measuring the amount of thermal deformation generated in the stage case 161 that supports the sample stage 150. The location of the means 211 and the location of the heating / cooling means 213 that counteracts the sample drift by suppressing the deformation due to the temperature change of the installation environment of the stage case 161 are subject to sample drift caused by changes in the environmental temperature by experiment, calculation, etc. Appropriately select a housing location that can effectively cancel the thermal deformation of the stage case 161 that causes it, and a housing location that satisfies the relationship in which the distortion of the stage case 161 changes monotonously with respect to the sample drift due to a change in environmental temperature. It is possible to cope with it.

また、変形量計測手段211、ドリフト補正回路212、加熱・冷却手段213を含んで構成されるドリフト補正手段210の具体的な構成についても、図3に示したドリフト補正手段の構成に限定されるものではない。   The specific configuration of the drift correction unit 210 including the deformation amount measurement unit 211, the drift correction circuit 212, and the heating / cooling unit 213 is also limited to the configuration of the drift correction unit shown in FIG. It is not a thing.

図5は、本実施の形態に係るSEMに備えられたドリフト補正手段の別の実施例の構成図である。   FIG. 5 is a configuration diagram of another example of the drift correction means provided in the SEM according to the present embodiment.

なお、図5に示したドリフト補正手段210の構成に当たり、図1,図2に示したSEM100の構成部分は、同一符号を使用して説明する。   In the configuration of the drift correction means 210 shown in FIG. 5, the components of the SEM 100 shown in FIGS. 1 and 2 will be described using the same reference numerals.

面板162が一体的に固定された、試料ステージ150を試料室111に支持するステージケース161の熱変形は、ステージケース161及び面板162の周囲の環境雰囲気(大気)の流れや、外部機器,SEM操作者等の熱源によって随時変化し、その影響が大きいと、ステージケース161の各周面部や面板162上の各箇所で熱変形挙動が異なる場合がある。   The thermal deformation of the stage case 161 supporting the sample stage 150 in the sample chamber 111, to which the face plate 162 is integrally fixed, is caused by the flow of the ambient atmosphere (atmosphere) around the stage case 161 and the face plate 162, the external device, and the SEM. If the temperature changes depending on the heat source of the operator or the like and the influence is great, the thermal deformation behavior may be different at each peripheral surface portion of the stage case 161 or at each location on the face plate 162.

そこで、本実施例に係るドリフト補正手段210では、例えば、図5に示すように、変形量計測手段211は、中空枠体が中空四角柱で形成されたステージケース161の各コーナー周壁部に4個の歪みゲージ214を取り付け、加熱・冷却手段213は、面板162の外面に9個の加熱・冷却器217を取り付けた構成になっている。   Therefore, in the drift correction unit 210 according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5, the deformation amount measurement unit 211 is provided on each corner peripheral wall portion of the stage case 161 in which the hollow frame is formed of a hollow quadrangular column. The strain gauges 214 are attached, and the heating / cooling means 213 is configured such that nine heating / cooling devices 217 are attached to the outer surface of the face plate 162.

なお、ステージケース161への歪みゲージ214の取り付け個数やその配置は、複数個であれば4個に限ることなく、複数個の歪みゲージ214が、ステージケース161の外周廻りに沿って均等的に配置され、ステージケース161の対応する各周面部の歪みをそれぞれが同条件で検出できる配置構成になっていれば構わない。同様に、加熱・冷却器217の取り付け個数やその配置も、複数個であれば9個に限ることなく、複数個の加熱・冷却器217が面板162上に均等的に配置され、面板162の対応する各面板部分にそれぞれが同条件で同じ加熱・冷却効果を及ぼすことができる配置構成になっていれば構わない。   The number of strain gauges 214 attached to the stage case 161 and the arrangement thereof are not limited to four as long as it is plural, and the plurality of strain gauges 214 are evenly distributed around the outer periphery of the stage case 161. It does not matter as long as the arrangement is such that the distortion of each peripheral surface portion corresponding to the stage case 161 can be detected under the same conditions. Similarly, the number of heaters / coolers 217 to be attached and the number of the heaters / coolers 217 are not limited to nine as long as they are plural, and a plurality of heaters / coolers 217 are evenly arranged on the face plate 162. It suffices if each of the corresponding face plate portions has an arrangement configuration capable of exerting the same heating / cooling effect under the same conditions.

一方、ドリフト補正回路212は、各歪みゲージ214(214Lu,214Ld,214Ru,214Rd)からの検出信号の供給を逐次受けながら、現在のコーナー周壁部、すなわち試料ステージ150を支持するとともに試料交換口蓋体160として機能するステージケース161の、環境温度の変化による熱変形による歪みを打消すような各加熱・冷却器217(217-11〜217-33)それぞれに対しての制御信号を生成し、加熱・冷却手段駆動回路216に供給する。加熱・冷却手段駆動回路216は、ドリフト補正回路212から供給される制御信号を基づいて、各加熱・冷却器217(217-11〜217-33)それぞれを駆動する。   On the other hand, the drift correction circuit 212 supports the current corner peripheral wall portion, that is, the sample stage 150 while sequentially receiving the detection signals from the respective strain gauges 214 (214Lu, 214Ld, 214Ru, 214Rd), and also the sample exchange lid. A control signal is generated for each heating / cooling device 217 (217-11 to 217-33) that cancels distortion caused by thermal deformation due to a change in environmental temperature of the stage case 161 functioning as 160, and is heated. Supply to the cooling means drive circuit 216 The heating / cooling means driving circuit 216 drives each of the heating / cooling devices 217 (217-11 to 217-33) based on the control signal supplied from the drift correction circuit 212.

図示の例では、例えば、ドリフト補正回路212は、SEM100を用いた観察・分析作業の開始直前の歪み、すなわち開始直前に各歪みゲージ214(214Lu,214Ld,214Ru,214Rd)からアンプ215を介して供給される検出信号の大きさを取り込む。その上で、加熱・冷却器217-11の制御に関しては、歪みゲージ214Luからの検出出力を、加熱・冷却器217-12の制御に関しては、歪みゲージ214Luからの検出出力と歪みゲージ214Ruからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器217-13の制御に関しては、歪みゲージ214Ruからの検出出力を、加熱・冷却器217-21の制御に関しては、歪みゲージ214Luからの検出出力と歪みゲージ214Ldからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器217-22の制御に関しては、歪みゲージ214Lu,214Ld,214Ru,214Rdそれぞれからの検出出力の平均値を、加熱・冷却器217-23の制御に関しては、歪みゲージ214Ruからの検出出力と歪みゲージ214Rdからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器217-31の制御に関しては、歪みゲージ214Ldからの検出出力を、加熱・冷却器217-32の制御に関しては、歪みゲージ214Ldからの検出出力と歪みゲージ214Rdからの検出出力と平均値を、加熱・冷却器217-33の制御に関しては、歪みゲージ214Rdからの検出出力を、といった具合にそれぞれ基準値として設定記憶する。   In the illustrated example, for example, the drift correction circuit 212 is strained immediately before the start of the observation / analysis operation using the SEM 100, that is, from each strain gauge 214 (214Lu, 214Ld, 214Ru, 214Rd) via the amplifier 215 immediately before the start. The magnitude of the supplied detection signal is captured. In addition, regarding the control of the heating / cooling device 217-11, the detection output from the strain gauge 214Lu, and regarding the control of the heating / cooling device 217-12, the detection output from the strain gauge 214Lu and the detection output from the strain gauge 214Ru. The detection output and the average value, the detection output from the strain gauge 214Ru for the control of the heating / cooling device 217-13, and the detection output and the strain gauge from the strain gauge 214Lu for the control of the heating / cooling device 217-21. As for the detection output and average value from 214Ld and the control of the heater / cooler 217-22, the average value of the detection output from each strain gauge 214Lu, 214Ld, 214Ru, 214Rd is controlled by the heater / cooler 217-23. , The detection output from the strain gauge 214Ru, the detection output from the strain gauge 214Rd and the average value, and the control of the heater / cooler 217-31, the strain gauge 14Ld, the detection output from the strain gauge 214Ld, the detection output from the strain gauge 214Rd, and the average value for the control of the heating / cooling device 217-32, and the control output of the heating / cooling device 217-33. The detection output from the strain gauge 214Rd is set and stored as a reference value.

そして、ドリフト補正回路212は、SEM100を用いた観察・分析作業が開始されると、逐次、歪みゲージ214(214Lu,214Ld,214Ru,214Rd)それぞれからアンプ215を介して供給される検出信号を取り込み、この取り込んだ各検出信号を基に、各基準値に対する比較値を同様にして演算する。そして、加熱・冷却器217(217-11〜217-33)毎に、該当する基準値と演算した比較値とを比較し、その比較結果に基づいて、対応する加熱・冷却器217(217-11〜217-33)の駆動制御信号を加熱・冷却手段駆動回路216に出力し、加熱・冷却器217(217-11〜217-33)毎にその駆動を制御する。   When the observation / analysis operation using the SEM 100 is started, the drift correction circuit 212 sequentially captures detection signals supplied from the strain gauges 214 (214Lu, 214Ld, 214Ru, 214Rd) via the amplifier 215, respectively. The comparison values for the respective reference values are calculated in the same manner based on the acquired detection signals. Then, for each heating / cooling device 217 (217-11 to 217-33), the corresponding reference value is compared with the calculated comparison value, and based on the comparison result, the corresponding heating / cooling device 217 (217-) is compared. 11 to 217-33) is output to the heating / cooling means driving circuit 216, and the driving is controlled for each heating / cooling device 217 (217-11 to 217-33).

このように、本実施例に係るドリフト補正手段210では、複数の加熱・冷却器217(217-11〜217-33)をステージケース161に取り付けることで、ステージケース161及び面板162の複雑な変形挙動を認識することが可能となり、複数の加熱・冷却器217(217-11〜217-33)を面板162の外面に取り付けることで、ドリフト補正の応答性を高め、また、任意の加熱・冷却器217(217-mn)を加熱・冷却することで、面板162を部分的な熱変形にも対応できるようになる。これにより、ステージケース161の複雑な熱変形挙動によるドリフトの補正も可能となる。   As described above, in the drift correction unit 210 according to the present embodiment, a plurality of heating / cooling devices 217 (217-11 to 217-33) are attached to the stage case 161, whereby the stage case 161 and the face plate 162 are complicatedly deformed. It becomes possible to recognize the behavior, and by attaching a plurality of heating / cooling devices 217 (217-11 to 217-33) to the outer surface of the face plate 162, the response of drift correction is improved, and arbitrary heating / cooling By heating and cooling the vessel 217 (217-mn), the face plate 162 can be adapted to partial thermal deformation. As a result, the drift due to the complicated thermal deformation behavior of the stage case 161 can also be corrected.

以上、説明したように、本発明に係る荷電粒子線装置の一実施の形態としてのSEM100は構成されるが、本発明はSEM以外の荷電粒子線装置にも適用可能である。すなわち、試料ステージを支持するステージケースが環境雰囲気に直接的に接触していたり、ステージケースが直接的に環境雰囲気に接触していなくとも、観察・分析作業中に環境雰囲気の温度変化の影響を受け易い荷電粒子線装置であるならば、変形量計測手段,ドリフト補正回路,加熱・冷却手段を有するドリフト補正手段による、環境温度の変化による試料ドリフトの発生を低減する構成は適用可能である。   As described above, the SEM 100 as an embodiment of the charged particle beam apparatus according to the present invention is configured, but the present invention can also be applied to a charged particle beam apparatus other than the SEM. In other words, even if the stage case that supports the sample stage is in direct contact with the environmental atmosphere or the stage case is not in direct contact with the environmental atmosphere, the influence of temperature changes in the environmental atmosphere during observation and analysis work If the charged particle beam apparatus is easily received, a configuration that reduces the occurrence of sample drift due to a change in environmental temperature by a drift correction unit having a deformation amount measurement unit, a drift correction circuit, and a heating / cooling unit is applicable.

100 SEM、 101 装置筐体、 102 鏡筒、 103 試料室筐体、
110 試料、 111 試料室、 112 試料交換口、 120 一次電子線、
121 電子光学系、 122 電子銃、 123 収束レンズ、
124 対物レンズ、 125 走査偏光器、 130 二次電子、
131 二次電子検出器、 140 特性X線(二次粒子)、
141 EDX検出器(二次粒子検出器)、 150 試料ステージ、
151 試料ホルダ、 152 ローテーションテーブル、 153 Yテーブル、
154 Xテーブル、 155 Tベース、 156 チルト軸、
157 Zテーブル、 160 試料交換口蓋体、 161 ステージケース、
162 面板、 163 当接側端面、 164 開口端面、
165 Z軸方向ガイド、 170 案内支持機構、 171 ガイド軸、
172 係合部、 201 電子光学系制御部、 202 画像生成部、
203 観察画像表示部、 205 EDX処理部、 206 分析画像表示部、
210 ドリフト補正手段、 211 変形量計測手段、
212 ドリフト補正回路、 213 加熱・冷却手段、 214 歪みゲージ、
215 アンプ、 216 加熱・冷却手段駆動回路、 217 加熱・冷却器。
100 SEM, 101 device housing, 102 lens barrel, 103 sample chamber housing,
110 sample, 111 sample chamber, 112 sample exchange port, 120 primary electron beam,
121 electron optical system, 122 electron gun, 123 converging lens,
124 objective lens, 125 scanning polarizer, 130 secondary electrons,
131 secondary electron detector, 140 characteristic X-ray (secondary particle),
141 EDX detector (secondary particle detector), 150 sample stage,
151 Sample holder, 152 Rotation table, 153 Y table,
154 X table, 155 T base, 156 tilt axis,
157 Z table, 160 Sample exchange mouthpiece, 161 Stage case,
162 face plate, 163 abutting side end face, 164 opening end face,
165 Z-axis direction guide, 170 Guide support mechanism, 171 Guide shaft,
172 engagement unit, 201 electron optical system control unit, 202 image generation unit,
203 observation image display unit, 205 EDX processing unit, 206 analysis image display unit,
210 drift correcting means, 211 deformation amount measuring means,
212 drift correction circuit, 213 heating / cooling means, 214 strain gauge,
215 amplifier, 216 heating / cooling means driving circuit, 217 heating / cooling device.

Claims (3)

試料に荷電粒子線を照射する試料室と、
荷電粒子線を照射する試料が搭載される試料ステージと、
前記試料室に面する内面と外部の環境雰囲気に面する外面とを有し、前記試料ステージを支持して前記試料ステージに搭載された試料を前記試料室に配置するステージケースと
を備えた荷電粒子線装置において、
前記ステージケースの変形量を計測する変形量計測手段と、
前記ステージケースの外面を加熱及び/又は冷却する温度調整手段と、
前記変形量計測手段により計測された変形量に基づいて、前記試料ステージに搭載された試料に対する荷電粒子線の照射位置が環境雰囲気の温度変化によって移動しないように、前記温度調整手段を作動制御する制御手段と
を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
A sample chamber for irradiating the sample with a charged particle beam;
A sample stage on which a sample to be irradiated with a charged particle beam is mounted;
A charge comprising an inner surface facing the sample chamber and an outer surface facing an external environmental atmosphere, and a stage case that supports the sample stage and places a sample mounted on the sample stage in the sample chamber In particle beam equipment,
Deformation amount measuring means for measuring the deformation amount of the stage case;
Temperature adjusting means for heating and / or cooling the outer surface of the stage case;
Based on the deformation amount measured by the deformation amount measuring means, the temperature adjusting means is operated and controlled so that the irradiation position of the charged particle beam on the sample mounted on the sample stage does not move due to the temperature change of the environmental atmosphere. A charged particle beam device comprising a control means.
前記変形量計測手段は、前記ステージケースに生じた歪みを検出する歪み計測手段であることを特徴とする請求項1に記載の荷電粒子線装置。   The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the deformation amount measuring unit is a strain measuring unit that detects a strain generated in the stage case. 前記温度調整手段は、前記ステージケースの外面を加熱及び冷却する加熱・冷却手段であり、
前記制御手段は、前記変形量計測手段により計測された変形量に基づいて、環境雰囲気の温度変化によって前記ステージケースが膨張熱変形した場合は、前記加熱・冷却手段に前記ステージケースを冷却させ、環境雰囲気の温度変化によって前記ステージケースが収縮熱変形した場合は、前記加熱・冷却手段に前記ステージケースを加熱させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の荷電粒子線装置。


The temperature adjusting means is a heating / cooling means for heating and cooling the outer surface of the stage case,
The control means, based on the deformation amount measured by the deformation amount measurement means, when the stage case is expanded and thermally deformed due to a temperature change of the environmental atmosphere, the heating / cooling means cools the stage case, 3. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the stage case is heated by the heating / cooling unit when the stage case is contracted and thermally deformed by a temperature change of an environmental atmosphere. 4.


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