JP6207344B2 - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Description
試料をガス雰囲気において観察を行う荷電粒子線装置であって、
試料を収容する試料室と、
前記試料室にガスを供給するガス供給部と、
互いに排気能力が異なる複数の排気系を有し、前記試料室を排気する排気部と、
前記試料室に供給されるガスの流量を調整するガス流入量調整バルブ、および前記試料室に供給されるガスの圧力を測定する第1真空計を有するガス環境調整部と、
前記ガス環境調整部を制御するガス制御部と、
を含み、
前記ガス環境調整部は、前記試料室から排気されるガスの圧力を測定する第2真空計を有し、
前記ガス制御部は、
試料近傍の圧力値が設定された場合に、
試料近傍の圧力値と前記第2真空系の圧力値との関係を示す第1関係式を用いて、設定
された試料近傍の圧力値から前記第2真空計の圧力値を求め、
前記第2真空計の圧力値と前記第1真空計の圧力値との関係を示す第2関係式を用いて、求めた前記第2真空計の圧力値から前記第1真空計の圧力値を求め、
求めた前記第1真空計の圧力値に基づいて前記試料に供給されるガスの目標圧力値を設定し、
設定された前記目標圧力値を前記試料室に供給されるガスの種類に応じた前記第1真空計の測定結果を補正する補正係数に基づいて補正し、前記第1真空計の測定結果が補正された前記目標圧力値となるように、前記ガス流入量調整バルブを制御し、
前記第2真空計の測定結果に基づいて、前記排気系を切り替える。
各前記排気系は、排気装置を有し、
各前記排気装置は、互いに排気能力が異なってもよい。
各前記排気系は、排気管を有し、
各前記排気管は、互いに径が異なってもよい。
前記ガス供給部から供給されるガスを前記試料室に導入するガス導入ノズルと、
前記ガス導入ノズルを移動させるガス導入ノズル駆動部と、
を含んでいてもよい。
前記ガス導入ノズル駆動部は、前記試料が保持される試料保持部の近傍の第1位置と、
前記第1位置よりも前記試料保持部から離れた第2位置との間で、前記ガス導入ノズルを移動させてもよい。
前記ガス導入ノズルには、前記ガス導入ノズルを加熱する加熱部が設けられていてもよい。
表示部に、前記ガス環境調整部の稼働情報を表示させる制御を行う表示制御部を含んでいてもよい。
前記表示制御部は、前記試料室に供給されるガスおよび前記試料室から排出されるガスが通る配管内におけるガスの種類の情報、ガスの流れの情報、および前記配管に残留する残留ガスの情報の少なくとも1つを前記表示部に表示させる制御を行ってもよい。
前記表示制御部は、前記第1真空計の測定結果の推移の情報を前記表示部に表示させる制御を行ってもよい。
まず、本実施形態に係る荷電粒子線装置の構成について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る荷電粒子線装置100の構成を説明するための図である。ここでは、荷電粒子線装置100が透過電子顕微鏡(TEM)である例について説明する。
鏡筒(荷電粒子線装置本体)1は、図2に示すように、試料室2と、荷電粒子線源10と、照射レンズ12と、対物レンズ14と、中間レンズ16と、投影レンズ18と、撮像装置19と、を含んで構成されている。
図3は、ガス導入機構部3を説明するための図である。図3は、図2の一部を拡大したものである。
4は、ガス供給管42に接続されている。ガス導入ノズル34は、ガス供給管42を介して、ガス供給部6(図2参照)から供給されるガスを試料室2に導入する。
2によってガス導入ノズル34を加熱することにより、試料室2に導入されるガスを加熱することができる。また、例えば荷電粒子線装置100のベーク時に、ガス導入ノズル34もベークすることができる。ここで、ベークとは、荷電粒子線装置100を高真空に保つために、鏡筒1の壁面や構造物を高温加熱して脱ガスすることをいう。図示の例では、ガス供給管42にも同様にガス供給管42を加熱する加熱部344が設けられている。これにより、試料室2に導入されるガスを加熱することができる。また、例えば荷電粒子線装置100のベーク時に、ガス供給管42もベークすることができる。
ガス環境調整部(ガス環境調整装置)4は、図2に示すように、ガス流入量調整バルブ40と、ガス供給管42と、第1真空計CG1と、排気バルブ44a,44b,44cと、排気管45,46と、第2真空計CG2と、を含んで構成されている。
および試料室排気管46内等を排気するための排気管や排気装置を有していてもよい。また、ガス導入機構部3内およびガス環境調整部4内の配管42,45,46等を排気装置70,71,72で排気するための配管およびバルブ等が設けられていてもよい。
ガス供給部6は、ガス環境調整部4を介して、試料室2にガスを供給する。ガス供給部6は、ガス供給管42に接続されている。ガス供給部6は、様々な種類のガスを試料室2に供給することができる。例えば、ガス供給部6は、試料Sを酸化させるためのガス、試料Sを還元させるためのガス、試料室2やガス供給管42をパージするためのガス等を供給する。ガス供給部6は、例えば、複数のガスボンベと、当該ガスボンベとガス供給管42との接続を切り替えるための切り替え部と、を含んで構成されている。ガス供給部6から供給されるガスの流量は、ガス流入量調整バルブ40によって調整される。
排気部7は、ガス環境調整部4を介して、試料室2を排気する。排気部7は、複数(図示の例では3つ)の排気系7a,7b,7cを有している。3つの排気系7a,7b,7cはそれぞれ排気能力が異なっている。なお、図示はしないが、排気部7は、1つの排気系のみを有していてもよいし、4つ以上の排気系を有していてもよい。
図6は、コンピューター8を説明するための図である。コンピューター8は、ガス環境調整部4やガス導入機構部3を制御するためのコンピューターである。コンピューター8は、処理部810と、操作部820と、記憶部830と、情報記憶媒体840と、表示部850と、音出力部860と、通信部870と、を含んで構成されている。
能はRAMなどのハードウェアにより実現できる。
ガス制御部812は、ガス環境調整部4を制御する。具体的には、ガス制御部812は、第1真空計CG1の測定結果と試料室2内の圧力との関係を示す関係式、および試料室2に供給されるガスの種類に応じた第1真空計CG1の測定結果を補正する補正係数に基づいて、試料室2に供給されるガスの目標圧力値を設定し、第1真空計CG1の測定結果が目標圧力値となるようにガス流入量調整バルブ40を制御する。
)を導入したときの第1真空計CG1の測定結果および第2真空計CG2の測定結果から求めたものである。また、試料S近傍の圧力値は、試料ホルダー22に圧力測定用素子を取り付けて試料室2内に導入し、測定を行った結果である。ここでは、試料室2内の圧力値として、この圧力測定用素子の測定結果から得られた試料S近傍の圧力値を用いている。これらの結果に基づいて、関係式a,b,c,dを求めた。
補正曲線が再現されており、各種ガスの補正係数が正確に得られていることがわかる。
表示制御部814(図6参照)は、表示部850に、ガス環境調整部4の稼働情報を表示させる。具体的には、表示制御部814は、第1真空計CG1および第2真空計CG2の測定結果に基づいて、ガス供給部6から供給されるガスおよび試料室2から排出される
ガスが通る配管42,45,46,74a,74b,74c(図2参照)内におけるガスの種類の情報、ガスの流れの情報、および当該配管42,45,46,74a,74b,74cに残留する残留ガスの情報の少なくとも1つを表示部850に表示させる制御を行う。
第2真空計CG2の測定結果の推移の情報をグラフ(例えば横軸を時間、縦軸を圧力値としたグラフ)として表示させる。また、表示制御部814は、グラフ表示部854aに表示させる項目を選択するための表示項目選択部854bを表示させる。また、表示制御部814は、グラフ表示部854aの表示の拡大、縮小等を行う記録操作制御部854cを表示させる。
2.1. その場観察方法
次に、本実施形態に係るガス雰囲気におけるその場観察方法について説明する。図14は、本実施形態に係るガス雰囲気におけるその場観察方法の一例を示すフローチャートである。
次に、試料S近傍の圧力を制御するステップS22について説明する。試料S近傍の圧力の制御は、ガス制御部812がガス流入量調整バルブ40および排気バルブ44a,44b,44cを制御することによって行われる。
まず、試料S近傍の圧力を制御するステップS22において、ガス制御部812がガス流入量調整バルブ40を制御する処理について説明する。なお、ここでは、目標圧力値の補正を行わない例(すなわち、試料室2に供給されるガスが窒素ガスである例)について説明する。
を取得する(ステップS100)。
上述した図15に示す制御処理では、目標圧力値の補正を行わない例について説明したが、本変形例では、目標圧力値の補正を行う例(すなわち例えば窒素ガス以外のガスを試料室2に供給する例)について説明する。
次に、試料S近傍の圧力を制御するステップS22において、ガス制御部812が、排気バルブ44a,44b,44cを制御する処理について説明する。
S216の処理を行う。
例えば、試料S近傍の圧力値を低いところから段階的に上昇させる場合には、ガス流入量調整バルブ40の開度の制御でスムーズに上昇させることができるが、試料S近傍の圧力値を下げる場合には、ガス供給管42に溜まっているガスを排気してから圧力を調整しなければスムーズに圧力を下げることができない場合がある。以下に試料室2内の圧力を下げる場合の処理の一例について説明する。図18は、ガス制御部812の試料室2の圧力を下げる処理の一例を示すフローチャートである。
荷電粒子線装置100では、例えば、以下の特徴を有する。
Claims (9)
- 試料をガス雰囲気において観察を行う荷電粒子線装置であって、
試料を収容する試料室と、
前記試料室にガスを供給するガス供給部と、
互いに排気能力が異なる複数の排気系を有し、前記試料室を排気する排気部と、
前記試料室に供給されるガスの流量を調整するガス流入量調整バルブ、および前記試料室に供給されるガスの圧力を測定する第1真空計を有するガス環境調整部と、
前記ガス環境調整部を制御するガス制御部と、
を含み、
前記ガス環境調整部は、前記試料室から排気されるガスの圧力を測定する第2真空計を有し、
前記ガス制御部は、
試料近傍の圧力値が設定された場合に、
試料近傍の圧力値と前記第2真空系の圧力値との関係を示す第1関係式を用いて、設定された試料近傍の圧力値から前記第2真空計の圧力値を求め、
前記第2真空計の圧力値と前記第1真空計の圧力値との関係を示す第2関係式を用いて、求めた前記第2真空計の圧力値から前記第1真空計の圧力値を求め、
求めた前記第1真空計の圧力値に基づいて前記試料に供給されるガスの目標圧力値を設定し、
設定された前記目標圧力値を前記試料室に供給されるガスの種類に応じた前記第1真空計の測定結果を補正する補正係数に基づいて補正し、前記第1真空計の測定結果が補正された前記目標圧力値となるように、前記ガス流入量調整バルブを制御し、
前記第2真空計の測定結果に基づいて、前記排気系を切り替える、荷電粒子線装置。 - 請求項1において、
各前記排気系は、排気装置を有し、
各前記排気装置は、互いに排気能力が異なる、荷電粒子線装置。 - 請求項1または2において、
各前記排気系は、排気管を有し、
各前記排気管は、互いに径が異なる、荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記ガス供給部から供給されるガスを前記試料室に導入するガス導入ノズルと、
前記ガス導入ノズルを移動させるガス導入ノズル駆動部と、
を含む、荷電粒子線装置。 - 請求項4において、
前記ガス導入ノズル駆動部は、前記試料が保持される試料保持部の近傍の第1位置と、前記第1位置よりも前記試料保持部から離れた第2位置との間で、前記ガス導入ノズルを移動させる、荷電粒子線装置。 - 請求項4または5において、
前記ガス導入ノズルには、前記ガス導入ノズルを加熱する加熱部が設けられている、荷電粒子線装置。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
表示部に、前記ガス環境調整部の稼働情報を表示させる制御を行う表示制御部を含む、荷電粒子線装置。 - 請求項7において、
前記表示制御部は、前記試料室に供給されるガスおよび前記試料室から排出されるガスが通る配管内におけるガスの種類の情報、ガスの流れの情報、および前記配管に残留する残留ガスの情報の少なくとも1つを前記表示部に表示させる制御を行う、荷電粒子線装置。 - 請求項7または8において、
前記表示制御部は、前記第1真空計の測定結果の推移の情報を前記表示部に表示させる制御を行う、荷電粒子線装置。
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