KR102540604B1 - 하전 입자 빔 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제]
인위적인 실수 등에 기인하여 전자 빔 경통에 시료가 접촉하는 것을 방지하는 것이 가능한 하전 입자 빔 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
[해결 수단]
하전 입자 빔 장치(10)는, 시료실(11)과, 시료 스테이지(31)와, 시료 S에 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통(13) 및 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통(14)을 구비한다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부와 시료 스테이지(31) 사이의 삽입 위치와, 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 시료 스테이지(31)의 동작 시에 출사 단부보다 먼저 시료 S와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재(45)를 구비한다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 변위 부재(45)를 변위시키는 구동 기구(42)와, 시료 S와 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 도통 센서(24)를 구비한다.

Description

하전 입자 빔 장치{CHARGED PARTICLE BEAM APPARATUS}
본 발명은, 하전 입자 빔 장치에 관한 것이다.
종래, 전자 빔 경통 및 집속 이온 빔 경통과, 전자 빔 경통의 대물렌즈의 개구부를 개폐하는 회전형의 셔터를 구비하는 복합 하전 입자 빔 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본국 특허공개 평5-314941호 공보
상기 종래 기술에 관련된 복합 하전 입자 빔 장치는, 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 가공 시 등에 있어서, 대물렌즈의 개구를 셔터에 의해 닫음으로써, 스퍼터 입자 및 가스 등의 부유 입자가 대물렌즈 또는 전자 빔 경통의 내부에 부착되는 것을 막을 수 있다.
그런데, 상기 종래 기술에 관련된 복합 하전 입자 빔 장치에 있어서는, 시료 또는 용도의 다양화 등에 따라 각종의 시료 홀더가 이용되므로, 시료 홀더마다 시료 스테이지가 상이한 동작을 제어할 필요가 생긴다. 그러나, 시료 홀더에 대한 시료의 부착 또는 시료 홀더의 선택 등에 인위적인 실수가 생기는 경우에는, 시료 스테이지를 적정하게 동작시키는 것이 곤란하여, 전자 빔 경통에 시료가 접촉되어 버릴 우려가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 인위적인 실수 등에 기인하여 전자 빔 경통에 시료가 접촉하는 것을 방지하는 것이 가능한 하전 입자 빔 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
(1) 본 발명의 일양태는, 시료를 올려놓는 시료 스테이지와, 상기 시료 스테이지를 수용하는 시료실과, 상기 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 경통과, 상기 하전 입자 빔 경통의 출사 단부와 상기 시료 스테이지 사이의 삽입 위치와, 상기 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 상기 시료 스테이지의 동작 시에 상기 출사 단부보다 먼저 상기 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재와, 상기 변위 부재를 변위시키는 구동 수단과, 상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 검지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치이다.
(2) 또, 본 발명의 일양태는, (1)에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 구동 수단은, 적어도 상기 시료 스테이지의 경사축에 평행한 이동 방향으로 상기 변위 부재를 변위시키는 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(3) 또, 본 발명의 일양태는, (1)에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 구동 수단은, 적어도 상기 시료 스테이지의 경사에 간섭하지 않는 범위에서 상기 변위 부재를 변위시키는 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(4) 또, 본 발명의 일양태는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 시료실 및 상기 구동 수단과, 상기 변위 부재 사이를 전기적으로 절연하는 전기 절연 부재를 구비하고, 상기 검지 수단은, 상기 시료실의 외부로부터 상기 변위 부재에 전압을 인가하는 전원과, 상기 시료와 상기 시료실을 전기적으로 접속하는 전기 접속 부재를 구비하고, 상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 상기 시료와 상기 접촉부의 도통 유무에 의해 검지하는 것을 특징으로 한다.
(5) 또, 본 발명의 일양태는, (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 시료실 및 상기 구동 수단과, 상기 변위 부재 사이를 열적으로 절연하는 열 절연 부재와, 상기 변위 부재를 상기 시료보다 저온으로 냉각하는 냉각 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
(6) 또, 본 발명의 일양태는, (5)에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 냉각 수단은, 상기 시료의 근방에 배치되는 냉각 부재와, 상기 냉각 부재와 상기 변위 부재를 열적으로 접속하는 열 접속 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(7) 또, 본 발명의 일양태는, (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 시료의 투과 하전 입자 또는 산란 하전 입자를 검출하여 실상과 회절상의 강도 분포를 얻는 결상계를 구비하고, 상기 변위 부재는, 상기 삽입 위치와 상기 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 조리개부를 구비하고, 상기 조리개부에는 상기 삽입 위치에 있어서 상기 하전 입자 빔을 통과시키는 조리개 관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(8) 또, 본 발명의 일양태는, (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 하전 입자 빔 장치에 있어서, 상기 하전 입자 빔 경통으로서, 상기 시료에 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과, 상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 하전 입자 빔 장치에 의하면, 삽입 위치와 퇴출 위치 사이에서 변위하는 개폐부를 구비하므로, 스퍼터 입자 및 가스 등의 부유 입자가 하전 입자 빔 경통의 내부에 침입하여 부착되는 것을 막을 수 있다. 시료 스테이지의 동작 시에 하전 입자 빔 경통의 출사 단부보다 먼저 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 구비하므로, 인위적인 실수 등이 생겨도 하전 입자 빔 경통에 시료가 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 일부의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 셔터 기구를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 셔터 기구 및 시료대의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치의 변위 부재를 시료 스테이지측에서 본 평면도이며, 개폐부가 삽입 위치에 있어서 출사 단부의 개구를 폐색하는 상태를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치의 변위 부재를 시료 스테이지측에서 본 평면도이며, 개폐부가 삽입 위치에 있어서 출사 단부의 개구를 폐색하는 상태를 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치의 변위 부재를 시료 스테이지측에서 본 평면도이며, 관찰부가 삽입 위치에 있어서 출사 단부의 개구의 일부를 덮는 상태를 나타내는 도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태의 제3 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치의 변위 부재를 시료 스테이지측에서 본 평면도이며, 조리개부가 삽입 위치에 있어서 출사 단부의 개구의 대부분을 덮는 상태를 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 제3 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치로서 전자 빔 경통을 구비하는 투과형 전자현미경의 실상 모드 및 전자 회절상 모드에 있어서의 전자 빔의 경로를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 개략 구성의 일부를 나타내는 측면도이다. 도 3은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 셔터 기구(20)를 확대하여 나타내는 사시도이다. 도 4는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 셔터 기구(20) 및 시료대(12)의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)는, 내부를 감압 상태로 유지 가능한 시료실(11)과, 시료실(11)의 내부에서 시료 S를 고정하는 시료대(12)와, 시료실(11)에 고정되는 전자 빔 경통(13) 및 집속 이온 빔 경통(14)을 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료실(11)에 고정되는 검출기, 예를 들면, 2차 하전 입자 검출기(15) 및 EDS 검출기(16)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료 S의 표면에 가스를 공급하는 가스 공급부(17)와, 시료대(12)에 고정된 시료 S로부터 시료편 홀더(도시 생략)에 미소한 시료편(도시 생략)을 이설(移設)하는 니들(18)과, 시료 S의 근방에 배치되는 냉각 부재(19)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)에 대한 셔터 기구(20)를 구비하고 있다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료실(11)의 외부에 있어서 하전 입자 빔 장치(10)의 동작을 통합적으로 제어하는 제어 장치(21)와, 제어 장치(21)에 접속되는 입력 디바이스(22), 표시 장치(23), 및 도통 센서(24)를 구비하고 있다.
또한, 이하에 있어서, X축, Y축, 및 Z축은 3차원 직교 좌표계를 이루며, X축 및 Y축은, 하전 입자 빔 장치(10)의 상하 방향으로 직교하는 기준면(예를 들면, 수평면 등)에 평행이며, Z축은 상하 방향(예를 들면, 수평면에 직교하는 연직 방향 등)에 평행이다.
또, 전자 빔 경통(13) 및 집속 이온 빔 경통(14)의 조사 대상은, 시료 S에 한정되지 않고, 시료편, 시료편 홀더, 및 조사 영역 내에 존재하는 니들(18) 등이어도 된다.
시료실(11)은, 원하는 감압 상태를 유지 가능한 기밀 구조의 내압 하우징에 의해 형성되어 있다. 시료실(11)은, 배기 장치(도시 생략)에 의해 내부를 원하는 감압 상태가 될 때까지 배기 가능하다.
시료대(12)는, 시료 S가 올려놓여지는 시료 스테이지(31)와, 시료 스테이지(31)를 Z축에 평행한 회전축의 축둘레로 회전 구동하는 제1 회전 기구(32)와, 시료 스테이지(31) 및 제1 회전 기구(32)를 지지하는 제1 지지부(33)를 구비하고 있다. 시료대(12)는, 제1 지지부(33)를 X축, Y축, 및 Z축 각각을 따라 평행하게 이동시키는 스테이지 이동 기구(34)와, 제1 지지부(33) 및 스테이지 이동 기구(34)를 지지하는 제2 지지부(35)를 구비하고 있다. 시료대(12)는, 제2 지지부(35)를 X축에 평행한 경사축 T의 축둘레로 회전 구동하는 제2 회전 기구(36)를 구비하고 있다. 제2 회전 기구(36)는, 시료실(11)에 고정되어 있다. 제2 회전 기구(36)는, 시료 스테이지(31)를 Y축에 대해 임의의 각도로 경사시킨다. 제1 회전 기구(32), 스테이지 이동 기구(34), 및 제2 회전 기구(36) 각각은, 하전 입자 빔 장치(10)의 동작 모드 등에 따라 제어 장치(21)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
시료대(12)는, 시료 스테이지(31)에 고정되는 조사 대상에 전기적으로 접속되는 제1 단자(12a)를 구비하고 있다. 제1 단자(12a)는, 예를 들면, 시료 스테이지(31)에 고정되는 조사 대상의 표면에 접촉함으로써 전기적으로 접속된다. 시료대(12)는, 시료 스테이지(31)에 고정되는 조사 대상으로부터 떨어진 위치에 설치되는 제2 단자(12b)와, 제1 단자(12a) 및 제2 단자(12b)를 전기적으로 접속하는 배선(12c)을 구비하고 있다. 시료대(12)의 제2 단자(12b)는, 예를 들면, 케이블 등의 전기 접속 부재(37)에 의해, 시료실(11)에 설치되는 단자(11a)에 전기적으로 접속되어 있다.
전자 빔 경통(13)은, 시료실(11)의 내부에 있어서의 소정의 조사 영역 내의 조사 대상에 전자 빔(EB)을 조사한다. 전자 빔 경통(13)은, 예를 들면, 전자 빔의 출사 단부(13a)를 Z축 방향에서 시료 스테이지(31)에 면하게 함과 함께, 전자 빔의 광축을 Z축 방향에 평행하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 전자 빔 경통(13)은, 전자를 발생시키는 전자원과, 전자원으로부터 사출된 전자를 집속 및 편향시키는 전자 광학계를 구비하고 있다. 전자 광학계는, 예를 들면, 전자 렌즈 및 편향기 등을 구비하고 있다. 전자원 및 전자 광학계는, 전자 빔의 조사 위치 및 조사 조건 등에 따라 제어 장치(21)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
집속 이온 빔 경통(14)은, 시료실(11)의 내부에 있어서의 소정의 조사 영역 내의 조사 대상에 집속 이온 빔(FIB)을 조사한다. 집속 이온 빔 경통(14)은, 예를 들면, 집속 이온 빔의 출사 단부(14a)를 Z축에 대해 소정 각도 경사진 경사 방향에서 시료 스테이지(31)에 면하게 함과 함께, 집속 이온 빔의 광축을 경사 방향에 평행하게 하여, 시료실(11)에 고정되어 있다. 집속 이온 빔 경통(14)은, 이온을 발생시키는 이온원과, 이온원으로부터 인출된 이온을 집속 및 편향시키는 이온 광학계를 구비하고 있다. 이온 광학계는, 예를 들면, 콘덴서 렌즈 등의 제1 정전 렌즈와, 정전 편향기와, 대물렌즈 등의 제2 정전 렌즈 등을 구비하고 있다. 이온원 및 이온 광학계는, 집속 이온 빔의 조사 위치 및 조사 조건 등에 따라 제어 장치(21)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다. 이온원은, 예를 들면, 액체 갈륨 등을 이용한 액체 금속 이온원, 플라즈마형 이온원, 및 가스 전계 전리형 이온원 등이다.
하전 입자 빔 장치(10)는, 조사 대상의 표면에 집속 이온 빔을 주사하면서 조사함으로써, 피조사부의 화상화와, 스퍼터링에 의한 각종의 가공(굴착, 트리밍 가공 등)과, 디포지션막의 형성 등을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료 S로부터 투과 전자현미경에 의한 투과 관찰용의 시료편(예를 들면, 박편 시료 및 침형 시료 등), 및 전자 빔에 의한 분석용의 분석 시료편 등을 형성하는 가공을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료편 홀더에 이설된 시료편을, 투과 전자현미경에 의한 투과 관찰에 적절한 원하는 두께의 박막으로 하는 가공을 실행 가능하다. 하전 입자 빔 장치(10)는, 시료 S, 시료편, 및 니들(18) 등의 조사 대상의 표면에 집속 이온 빔 또는 전자 빔을 주사하면서 조사함으로써, 조사 대상의 표면의 관찰이 실행 가능하다.
또한, 전자 빔 경통(13) 및 집속 이온 빔 경통(14)은 상호의 배치를 바꾸도록, 전자 빔 경통(13)을 경사 방향으로 배치하고, 집속 이온 빔 경통(14)을 Z축 방향으로 배치해도 된다.
2차 하전 입자 검출기(15)는, 집속 이온 빔 또는 전자 빔의 조사에 의해 조사 대상으로부터 발생하는 2차 하전 입자(2차 전자, 2차 이온)를 검출한다. EDS 검출기(16)는, 전자 빔의 조사에 의해 조사 대상으로부터 발생하는 X선을 검출한다. 2차 하전 입자 검출기(15) 및 EDS 검출기(16) 각각은 제어 장치(21)에 접속되어 있으며, 2차 하전 입자 검출기(15) 및 EDS 검출기(16)로부터 출력되는 검출 신호는 제어 장치(21)에 송신된다.
하전 입자 빔 장치(10)는, 2차 하전 입자 검출기(15) 및 EDS 검출기(16)에 한정되지 않고, 다른 검출기를 구비해도 된다. 다른 검출기는, 예를 들면, 반사 전자 검출기, 및 EBSD 검출기 등이다. 반사 전자 검출기는, 전자 빔의 조사에 의해 조사 대상으로부터 반사되는 반사 전자를 검출한다. EBSD 검출기는, 전자 빔의 조사에 의해 조사 대상으로부터 발생하는 전자선 후방 산란 회절 패턴을 검출한다. 또한, 2차 하전 입자 검출기(15) 중 2차 전자를 검출하는 2차 전자 검출기와, 반사 전자 검출기는, 전자 빔 경통(13)의 하우징 내에 수용되어도 된다.
가스 공급부(17)는, 시료실(11)에 고정되어 있다. 가스 공급부(17)는, 시료 스테이지(31)에 면하게 하여 배치되는 가스 분사부(노즐)를 구비하고 있다. 가스 공급부(17)는, 에칭용 가스 및 디포지션용 가스 등을 조사 대상에 공급한다. 에칭용 가스는, 집속 이온 빔에 의한 조사 대상의 에칭을 조사 대상의 재질에 따라 선택적으로 촉진하기 위해 이용된다. 디포지션용 가스는, 조사 대상의 표면에 금속 또는 절연체 등의 퇴적물에 의한 디포지션막을 형성하기 위해 이용된다.
니들(18)은, 예를 들면, 시료대(12)와는 독립해서 설치되는 니들 구동 기구(18a)에 의해 시료실(11) 내를 변위하게 된다. 니들(18)은, 시료대(12)에 고정된 시료 S로부터 미소한 시료편을 꺼내, 시료편을 유지하여 시료편 홀더에 이설한다.
가스 공급부(17) 및 니들 구동 기구(18a) 각각은, 하전 입자 빔 장치(10)의 동작 모드 등에 따라 제어 장치(21)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
냉각 부재(19)는, 예를 들면, 시료실(11)에 고정되어 있다. 냉각 부재(19)는, 시료실(11)의 외부에 설치되는 액체 질소 용기의 냉각봉에 열전도 부재를 통하여 열적으로 접속되어 있다. 냉각 부재(19)는, 조사 대상보다 저온으로 냉각된 상태로 조사 대상의 근방에 배치됨으로써, 스퍼터 입자 및 가스 등의 부유 입자를 흡착하여, 조사 대상의 콘타미네이션을 억제한다.
셔터 기구(20)는, 제1 지지 부재(41)와, 구동 기구(42)와, 절연 부재(43)와, 제2 지지 부재(44)와, 변위 부재(45)를 구비하고 있다.
제1 지지 부재(41)는, 시료실(11)에 고정되어 있다. 제1 지지 부재(41)의 외형은, 예를 들면, X축 방향으로 신장하는 봉형으로 형성되어 있다. 제1 지지 부재(41)의 X축 방향에 있어서의 선단부(41a)는, 시료실(11)의 내부에 있어서 구동 기구(42)를 지지하고 있다. 제1 지지 부재(41)는, 시료실(11)의 외부에 설치되는 단자(41b)에 전기적으로 접속되는 케이블(46)을 내부에 유지하고 있다.
구동 기구(42)는, 적어도 전자 빔 경통(13)의 광축에 교차하는 평면 내의 임의의 1축 방향으로 구동하는 액추에이터, 예를 들면, X축 방향 및 Y축 방향으로 구동하는 2축의 액추에이터(51)를 구비하고 있다. 액추에이터(51)는, 예를 들면, 압전 액추에이터이다. 액추에이터(51)는, X축 방향 및 Y축 방향 각각으로 신장하는 제1 가이드 레일(52) 및 제2 가이드 레일(53)과, 제1 가이드 레일(52) 및 제2 가이드 레일(53) 각각을 따라 이동하는 제1 슬라이더(54) 및 제2 슬라이더(55)를 구비하고 있다. 액추에이터(51)는, 하전 입자 빔 장치(10)의 동작 모드 등에 따라 제어 장치(21)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어된다.
절연 부재(43)는, 구동 기구(42)와 제2 지지 부재(44) 사이에 배치되어 있다. 절연 부재(43)의 외형은, 예를 들면, 판형으로 형성되어 있다. 절연 부재(43)는, 예를 들면, 수지 또는 세라믹스 등의 전기 절연성 및 열 절연성이 높은 재료에 의해 형성되어 있다. 절연 부재(43)는, 구동 기구(42) 및 시료실(11)과, 제2 지지 부재(44) 및 변위 부재(45) 사이를, 전기적 및 열적으로 절연한다.
제2 지지 부재(44)는, 절연 부재(43)를 통하여 구동 기구(42)에 고정되어 있다. 제2 지지 부재(44)의 외형은, 예를 들면, X축 방향으로 신장하는 판형으로 형성되어 있다. 제2 지지 부재(44)는, 예를 들면, 도전성의 표면 피복을 가지는 수지 재료 또는 비자성의 금속 재료 등의 도전성을 가지는 재료에 의해 형성되어 있다. 제2 지지 부재(44)의 X축 방향에 있어서의 전자 빔 경통(13)에 가까운 측의 제1 단부(44a)는, 변위 부재(45)를 지지하고 있다. 제2 지지 부재(44)의 X축 방향에 있어서의 전자 빔 경통(13)에 먼 측의 제2 단부(44b)는, 케이블(46)에 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해 제2 지지 부재(44)는, 시료실(11)의 외부에 설치되는 단자(41b)에 전기적으로 접속된다. 제2 단부(44b)는, 알루미늄 및 구리 등의 열전도율이 큰 재료에 의해 형성된 연선 또는 리본 등의 열전도 부재(47)에 의해 냉각 부재(19)에 열적으로 접속되어 있다. 이것에 의해 제2 지지 부재(44)는, 냉각 부재(19)에 의해 조사 대상보다 저온으로 냉각된다. 또한, 제2 단부(44b)는, 열전도 부재(47) 대신에, 냉각 가스가 순환하는 냉각 튜브 등이 열적으로 접속되어도 된다. 케이블(46), 열전도 부재(47), 및 냉각 튜브 등은, 구동 기구(42)에 의한 제2 지지 부재(44) 및 변위 부재(45)의 구동에 간섭하지 않도록 설치되어 있다.
제2 지지 부재(44)는, 구동 기구(42)에 의해 X축 방향 또는 Y축 방향으로 변위하는 경우여도, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔에 간섭하지 않도록, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)와 시료 스테이지(31) 사이부터 떨어진 위치에 배치되어 있다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 셔터 기구(20)의 변위 부재(45)를 시료 스테이지(31)측에서 본 평면도이며, 개폐부(61)가 삽입 위치에 있어서 출사 단부(13a)의 개구(13b)를 폐색하는 상태를 나타내는 도이다.
변위 부재(45)는, 제2 지지 부재(44)에 고정되어 있다. 변위 부재(45)의 형상은, 예를 들면, X축 방향으로 신장하는 판형으로 형성되어 있다. 변위 부재(45)는, 예를 들면, 티탄 등의 비자성의 금속 재료 또는 도전성의 표면 피복을 가지는 수지 재료 등과 같이 도전성을 가지는 비자성의 재료에 의해 형성되어 있다.
변위 부재(45)는, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)와 시료 스테이지(31) 사이의 삽입 위치와, 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부(61)를 구비하고 있다. 삽입 위치는, 예를 들면, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)에 형성되어 있는 개구(13b)에 대한 Z축 방향에서의 직전 위치 등과 같이, 개폐부(61)가 출사 단부(13a)의 개구를 폐색하는 위치이다. 퇴출 위치는, 예를 들면, 출사 단부(13a)의 개구(13b)에 대한 Z축 방향에서의 직전 위치로부터 X축 방향으로 이동한 위치 등과 같이, 개폐부(61)에 의한 출사 단부(13a)의 개구(13b)의 폐색이 해제되는 위치이다. 개폐부(61)는, 예를 들면, 구동 기구(42)에 의한 X축 방향에서의 변위 부재(45)의 구동에 따라, 삽입 위치와 퇴출 위치 사이에서 변위한다.
개폐부(61)는, 예를 들면, 집속 이온 빔 경통(14)으로부터 조사 대상에 집속 이온 빔이 조사되는 경우 등에, 구동 기구(42)에 의한 변위 부재(45)의 구동에 의해 삽입 위치에 배치된다. 이것에 의해 개폐부(61)는, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)의 개구(13b)를 폐색하도록 배치되며, 예를 들면, 조사 대상으로부터 발생하는 스퍼터 입자 및 가스 등의 부유 입자가 전자 빔 경통(13)의 내부에 침입하여, 대물렌즈 등에 부착되는 내부 오손의 발생을 막는다.
개폐부(61)는, 예를 들면, 조사 대상에 대한 집속 이온 빔의 조사 종료 후 등에 있어서, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 전자 빔이 조사되는 경우 등에, 구동 기구(42)에 의한 변위 부재(45)의 구동에 의해 퇴출 위치에 배치된다. 이것에 의해 개폐부(61)는, 출사 단부(13a)의 개구(13b)를 개방하도록 배치되며, 예를 들면, 전자 빔 경통(13)에 의한 조사 대상에 대한 전자 빔의 조사 및 조사 대상으로부터 발생하는 2차 전자의 2차 하전 입자 검출기(15)에 의한 관찰에 간섭하지 않도록 배치된다.
변위 부재(45)는, 시료 스테이지(31)의 동작 시에 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)보다 먼저 조사 대상과 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부(62)를 구비하고 있다. 접촉 위치는, 예를 들면, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)에 대한 Z축 방향에서의 직전 위치의 주변 등과 같이, 출사 단부(13a)와 시료 스테이지(31) 사이에 있어서 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔에 간섭하지 않고 출사 단부(13a)에 근접하는 위치이다. 접촉부(62)는, 변위 부재(45)의 X축 방향에 있어서의 전자 빔 경통(13)에 가까운 측의 선단부에 설치되어 있다. 접촉부(62)의 외형은, 예를 들면, 원환판형으로 형성되어 있으며, 접촉부(62)에는, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔을 통과시키는 관통 구멍(62a)이 형성되어 있다. 관통 구멍(62a)의 크기는, 예를 들면, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)보다 큰 것 등과 같이, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔에 간섭하지 않는 크기이다. 접촉부(62)는, 예를 들면, 개폐부(61)가 퇴출 위치에 배치되는 경우에 관통 구멍(62a)이 삽입 위치에 배치되도록, 개폐부(61)에 대한 상대 위치가 설정되어 있다.
변위 부재(45)는, 제2 지지 부재(44) 및 케이블(46)을 통하여, 시료실(11)의 외부의 단자(41b)에 전기적으로 접속되므로, 접촉부(62)와 조사 대상의 접촉 유무에 따른 전기 특성의 변화는, 시료실(11)의 외부에서 단자(41b)에 접속되는 도통 센서(24)에 의해 검출된다.
제어 장치(21)는, 입력 디바이스(22)로부터 출력되는 신호 또는 미리 설정된 자동 운전 제어 처리에 의해 생성되는 신호 등에 의해, 하전 입자 빔 장치(10)의 동작을 통합적으로 제어한다. 입력 디바이스(22)는, 조작자의 입력 조작에 따른 신호를 출력하는 마우스 및 키보드 등이다.
제어 장치(21)는, 자동적인 시퀀스 제어에 있어서의 모드 선택 및 가공 설정 등의 각종의 설정을 행하기 위한 화면을, 표시 장치(23)로 하여금 표시하게 한다. 제어 장치(21)는, 2차 하전 입자 검출기(15) 및 EDS 검출기(16) 등의 각종의 검출기에 의해 검출되는 상태량에 의거하여 생성하는 화상 데이터를, 화상 데이터의 조작 화면과 함께 표시 장치(23)로 하여금 표시하게 한다. 제어 장치(21)는, 예를 들면, 전자 빔 또는 집속 이온 빔의 조사 위치를 주사하면서 2차 하전 입자 검출기(15)에 의해 검출되는 2차 하전 입자의 검출량을, 조사 위치에 대응시킨 휘도 신호로 변환하여, 2차 하전 입자의 검출량의 2차원 위치 분포에 의해 조사 대상의 형상을 나타내는 화상 데이터를 생성한다. 제어 장치(21)는, 생성한 화상 데이터와 함께, 각 화상 데이터의 확대, 축소, 이동, 및 회전 등의 조작을 실행하기 위한 화면을, 표시 장치(23)로 하여금 표시하게 한다.
도통 센서(24)는, 변위 부재(45)의 접촉부(62)와 시료대(12)에 고정되는 조사 대상 사이의 도통에 관한 전기 특성을 검출한다. 도통 센서(24)는, 예를 들면, 변위 부재(45)에 통전하는 통전 회로와, 변위 부재(45)와 시료실(11) 사이에 설치되는 저항계 등을 구비하고, 변위 부재(45)와 조사 대상의 도통에 관한 전기 특성으로서 전기 저항값을 검출하여, 전기 저항값 신호를 제어 장치(21)에 송신한다. 제어 장치(21)는, 도통 센서(24)에 의해 검출된 전기 저항값이 미리 정한 저항값보다 큰 경우에, 변위 부재(45)와 조사 대상의 도통이 없고, 변위 부재(45)의 접촉부(62)와 조사 대상이 접촉하고 있지 않다고 판단한다. 제어 장치(21)는, 도통 센서(24)에 의해 검출된 전기 저항값이 미리 정한 저항값 이하인 경우에, 변위 부재(45)와 조사 대상이 전기적으로 접속되고, 변위 부재(45)의 접촉부(62)와 조사 대상이 접촉했다고 판단한다. 제어 장치(21)는, 시료대(12)의 구동 시에 변위 부재(45)와 조사 대상이 접촉했다고 판단한 경우에는, 시료대(12)의 구동을 정지함으로써, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)에 조사 대상이 접촉하는 것을 막는다.
또한, 도통 센서(24)는, 상술한 전기 저항값에 한정되지 않고, 예를 들면, 전류 또는 전압 등과 같이, 변위 부재(45)와 조사 대상 사이의 전기 특성의 변화를 검지할 수 있는 상태량을 검출해도 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 하전 입자 빔 장치(10)에 의하면, 구동 기구(42)의 구동에 의해 삽입 위치와 퇴출 위치 사이에서 변위하는 개폐부(61)를 구비하므로, 스퍼터 입자 및 가스 등의 부유 입자가 전자 빔 경통(13)의 내부에 침입하여 부착되는 것을 막을 수 있다. 시료 스테이지(31)의 동작 시에 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)보다 먼저 시료 S 등의 조사 대상과 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부(62)를 구비하므로, 인위적인 실수 등이 생겨도 전자 빔 경통(13)에 시료 S 등의 조사 대상이 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
구동 기구(42)는, 적어도 시료 스테이지(31)의 경사축 T에 평행한 이동 방향으로 변위 부재(45)를 변위시키는 액추에이터(51)를 구비하므로, 경사축 T의 축둘레에 있어서의 시료대(12)의 회전에 대해 변위 부재(45)의 구동이 간섭하는 것을 억제할 수 있다.
접촉부(62)의 외형은 원환판형으로 형성되어 있으므로, 예를 들면, 경사축 T의 축둘레에 있어서의 시료대(12)의 회전에 수반하는, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)에 대한 소정의 접근 방향에서의 조사 대상의 접근에 더하여, 출사 단부(13a)에 대한 임의의 접근 방향에 대해서도 조사 대상의 접촉 유무를 검지할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면 조사 대상의 표면의 요철 등에 기인하여, X축 및 Y축에 평행한 평면 내의 임의의 접근 방향에 있어서 조사 대상이 출사 단부(13a)에 접근하는 경우여도, 조사 대상과 출사 단부(13a)의 접촉이 생기는 것을 막을 수 있다.
시료실(11) 및 구동 기구(42)와, 변위 부재(45) 사이를 전기적으로 절연함과 함께, 조사 대상과 시료실(11)을 전기적으로 접속하므로, 변위 부재(45)와 조사 대상의 도통에 관한 전기 특성의 변화에 의해, 변위 부재(45)와 조사 대상의 접촉 유무를 용이하게 정밀도 있게 검지할 수 있다.
시료실(11) 및 구동 기구(42)와, 변위 부재(45) 사이를 열적으로 절연하므로, 냉각 부재(19)에 의해 변위 부재(45)를 조사 대상보다 저온으로 냉각하는 경우여도, 구동 기구(42)가 냉각되는 것을 막아, 구동 기구(42)의 매끄러운 동작을 확보할 수 있다.
이하, 상술한 실시 형태의 변형예에 대해서 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
도 6은, 상술한 실시 형태의 제1 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 변위 부재(45)를 시료 스테이지(31)측에서 본 평면도이며, 개폐부(61)가 삽입 위치에 있어서 출사 단부(13a)의 개구(13b)를 폐색하는 상태를 나타내는 도이다.
상술한 실시 형태에 있어서, 변위 부재(45)의 접촉부(62)의 외형은, 원환판형으로 형성됨으로써, 접촉부(62)는, 전자 빔 경통(13)의 출사 단부(13a)의 주변에 대한 조사 대상의 임의의 접근 방향에 있어서 출사 단부(13a)보다 먼저 조사 대상과 접촉 가능해진다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 접촉부(62)의 외형은, 예를 들면, 접촉부(62)가 소정의 접근 방향에 있어서 출사 단부(13a)보다 먼저 조사 대상과 접촉 가능해지는 형상으로 형성되어도 된다.
제1 변형예에 관련된 접촉부(62)의 외형은, 시료 스테이지(31)가 Y축에 대해 경사질 때에 경사축 T의 축둘레에 있어서의 시료대(12)의 회전 방향이 소정 방향(예를 들면, 도 2에 나타내는 시계 방향)으로 설정되는 것에 따라, 이 소정 방향에 대해 접촉부(62)가 출사 단부(13a)보다 먼저 조사 대상과 접촉 가능해지는 형상으로 형성되어 있다. 제1 변형예에 관련된 접촉부(62)는, 예를 들면, 개폐부(61)의 Y축 방향에 있어서의 집속 이온 빔 경통(14)에 먼 측의 단부(61a)로부터 X축 방향으로 돌출하는 돌출부(62b)를 구비하고 있다. 돌출부(62b)는, 예를 들면, 출사 단부(13a)에 대한 Z축 방향에서의 직전 위치로부터 Y축 방향으로 이동한 주변 등과 같이, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔에 간섭하지 않고 출사 단부(13a)에 근접하는 위치에 배치되어 있다.
제1 변형예에 의하면, 경사축 T의 축둘레에 있어서의 시료대(12)의 회전에 대해, 접촉부(62)가 출사 단부(13a)보다 먼저 조사 대상과 접촉 가능해지도록 설정할 수 있어, 조사 대상과 출사 단부(13a)의 접촉이 생기는 것을 막을 수 있다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 변위 부재(45)를 시료 스테이지(31)측에서 본 평면도이며, 관찰부(63)가 삽입 위치에 있어서 출사 단부(13a)의 개구(13b)의 일부를 덮는 상태를 나타내는 도이다.
상술한 실시 형태에 있어서, 변위 부재(45)는 개폐부(61) 및 접촉부(62)를 구비한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 변위 부재(45)는, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔 또는 조사 대상으로부터 발생하는 2차 하전 입자의 일부를 차단하는 관찰부(63)를 구비해도 된다.
제2 변형예에 관련된 변위 부재(45)는, 예를 들면, 개폐부(61)와 접촉부(62) 사이에 관찰부(63)를 구비하고 있다. 관찰부(63)에는, 적어도 조사 대상으로부터 발생하는 2차 하전 입자의 일부를 통과시키는 관찰 관통 구멍(63a)이 형성되어 있다. 관찰 관통 구멍(63a)의 크기는, 예를 들면, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔에 간섭하지 않고, 조사 대상으로부터 발생하는 2차 하전 입자의 일부를 통과시키도록, 접촉부(62)의 관통 구멍(62a)보다 작게 형성되어 있다.
제2 변형예에 관련된 변위 부재(45)는, 예를 들면, 구동 기구(42)에 의한 X축 방향에서의 변위 부재(45)의 구동에 따라, 개폐부(61), 접촉부(62), 및 관찰부(63) 각각을, 삽입 위치와 삽입 위치로부터 떨어진 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되어 있다.
제2 변형예에 의하면, 스퍼터 입자 및 가스 등의 부유 입자가 전자 빔 경통(13)의 내부에 침입하여 부착되는 것을, 보다 한층 막을 수 있다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태의 제3 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)의 변위 부재(45)를 시료 스테이지(31)측에서 본 평면도이며, 조리개부(64)가 삽입 위치에 있어서 출사 단부(13a)의 개구의 대부분을 덮는 상태를 나타내는 도이다.
상술한 실시 형태에 있어서, 변위 부재(45)는 개폐부(61) 및 접촉부(62)를 구비한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 변위 부재(45)는, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔을 좁히기 위한 조리개부(64)를 구비해도 된다. 이 조리개부(64)를 구비하는 변위 부재(45)는, 예를 들면, 전자 빔 경통(13)이 주사형 전자현미경 및 투과형 전자현미경 등의 전자현미경을 구성함과 함께, 위상 회복 처리가 실행되는 경우에 이용된다.
제3 변형예에 관련된 변위 부재(45)는, 예를 들면, 개폐부(61)와 접촉부(62) 사이에 조리개부(64)를 구비하고 있다. 조리개부(64)에는, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 조사되는 전자 빔의 일부를 통과시키는 미소한 조리개 관통 구멍(64a)이 형성되어 있다. 조리개 관통 구멍(64a)의 크기는, 예를 들면, 출사 단부(13a)의 개구(13b)의 직경이 수mm 정도인 것에 반해, 조리개 관통 구멍(64a)의 직경이 수μm로부터 수십μm 정도가 되도록 형성되어 있다.
제3 변형예에 관련된 변위 부재(45)는, 예를 들면, 구동 기구(42)에 의한 X축 방향에서의 변위 부재(45)의 구동에 따라, 개폐부(61), 접촉부(62), 및 조리개부(64) 각각을, 삽입 위치와, 삽입 위치로부터 떨어진 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되어 있다.
변위 부재(45)의 조리개부(64)는, 이른바 제한 시야 회절에 있어서의 제한 시야 조리개로서 이용된다. 조리개부(64)는, 전자 빔 경통(13)으로부터 조사 대상에 전자 빔을 조사하고, 조사 대상으로부터의 2차 전자 또는 투과 전자를 검출하는 경우에 있어서, 전자 회절상의 관찰 시에 삽입 위치에 배치되며, 실상의 관찰 시에 삽입 위치로부터 떨어진 위치에 배치된다. 조리개부(64)는, 예를 들면, 실상의 관찰 시에 삽입 위치로부터 떨어진 위치에 배치되는 경우에, 접촉부(62)의 관통 구멍(62a)이 삽입 위치에 배치되도록, 접촉부(62)에 대한 상대 위치가 설정되어 있다.
삽입 위치에 배치된 조리개부(64)는, 위상 회복 처리에 있어서의 실공간 상의 구속 조건으로서, 조사 대상을 포함하는 관찰 영역과, 관찰 영역의 외측에 있어서 제로 포텐셜이 되는 외측 영역을 형성함으로써, 위상 회복 처리의 집속성을 향상시킨다. 전자 회절상의 관찰 시에는, 전자 빔을 렌즈에 의해 넓혀, 원하는 시야를 조리개부(64)에 의해 선택하므로, 전자 빔의 조사 밀도를 저감하면서, 균일한 강도 분포로 하여, 전자 회절상의 분해능을 증대시킬 수 있다.
또한, 위상 회복 처리는, 먼저, 랜덤으로 생성한 실공간의 실상을 푸리에 변환하여 역공간의 전자 회절상을 생성한다. 그리고, 생성한 전자 회절상의 진폭을, 실험적으로 취득한 전자 회절상(역공간)의 진폭으로 치환하여, 역푸리에 변환에 의해 실상(실공간)을 재구성한다. 이와 같이, 푸리에 변환과 역푸리에 변환을 반복함으로써, 실상의 위상 정보를 회복한다.
도 9는, 상술한 실시 형태의 제3 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)로서 전자 빔 경통(13)을 구비하는 투과형 전자현미경의 실상 모드 및 전자 회절상 모드에 있어서의 전자 빔의 경로를 나타내는 도이다.
제3 변형예에 관련된 하전 입자 빔 장치(10)는, 실상 및 전자 회절상의 강도 분포를 얻기 위한 결상계의 적어도 일부를 구성하는 전자 빔 경통(13)과, 전자 빔의 조사에 의한 조사 대상의 투과 전자를 검출하는 검출기(71)와, 검출기(71)에 의한 투과 전자의 검출을 가능하게 하도록 조사 대상(시료 S 등)을 유지하는 시료 홀더(72)를 구비하고 있다.
실상 모드의 경우, 전자원(81)으로부터 방출된 전자 빔(82)은, 조사 렌즈(83)에 의해 집속된 후에, 콘덴서 조리개(84)에 의해 작은 조사 각도를 가지는 부분 만으로 커트되고, 또한 대물렌즈(85)에 의해 서브 nm직경의 가는 전자 빔(82)으로 집속된다. 이 전자 빔(82)은, 주사 코일(86)에 의해 시료 S 중 수십 nm직경의 조사 영역(87)에 주사하면서 조사된다. 조사 영역(87)에서 산란되어 투과한 투과 전자는, 대물렌즈(88)를 통하여 검출기(71)에 의해 검출된다. 검출기(71)의 직전에 배치된 검출 각도 제한 조리개(89)는, 검출기(71)에 의해 검출되는 투과 전자의 검출 각도 범위를 설정한다.
전자 회절상 모드의 경우, 전자원(81)으로부터 방출된 전자 빔(82)은, 조사 렌즈(83)에 의해 넓혀진 후에, 콘덴서 조리개(84)에 의해 균일한 밝기를 가지는 부분 만으로 커트된다. 콘덴서 조리개(84)를 통과한 전자 빔(82)은, 대물렌즈(85)에 의해 평행하게 된다. 이 때 주사 코일(86)에 의한 전자 빔(82)의 주사는 행해지지 않는다. 시료 S의 바로 윗쪽의 삽입 위치에는, 구동 기구(42)에 의한 X축 방향에서의 변위 부재(45)의 구동에 따라, 조리개부(64)의 조리개 관통 구멍(64a)이 배치된다. 조리개 관통 구멍(64a)의 형상은, 실상 모드의 경우의 조사 영역(87)의 형상과 일치하도록 형성되어 있으며, 조리개부(64)에서 커트된 후의 전자 빔(82)은, 실상 모드의 경우와 동일한 조사 영역(87)에 조사된다.
제3 변형예에 의하면, 조리개부(64)의 조리개 관통 구멍(64a)에 의해, 위상 회복 처리의 집속성을 향상시켜, 전자 회절상의 관찰 시에 전자 빔의 조사 밀도를 저감하면서, 균일한 강도 분포로 하여, 전자 회절상의 분해능을 증대시킬 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않는다. 이들 신규 실시 형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다. 예를 들면, 상술한 실시 형태에서는, 경사축 T에 평행한 이동 방향으로 변위 부재(45)를 변위시키는 액추에이터(51)를 구비함으로써, 경사축 T의 축둘레에 있어서의 시료대(12)의 경사에 대해 변위 부재(45)의 구동이 간섭하는 것을 억제한다고 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 액추에이터(51)는, 경사축 T에 평행한 이동 방향이 아니어도, 경사축 T의 축둘레에 있어서의 시료대(12)의 경사에 간섭하지 않는 범위에서 변위 부재(45)를 변위시켜도 된다.
10 하전 입자 빔 장치 11 시료실
12 시료대 13 전자 빔 경통
13a 출사 단부 13b 개구
14 집속 이온 빔 경통 15 2차 하전 입자 검출기
16 EDS 검출기 17 가스 공급부
18 니들 19 냉각 부재
20 셔터 기구 21 제어 장치
22 입력 디바이스 23 표시 장치
24 도통 센서 42 구동 기구
43 절연 부재 45 변위 부재
61 개폐부 62 접촉부
62a 관통 구멍 62b 돌출부
63 관찰부 63a 관찰 관통 구멍
64 조리개부 64a 조리개 관통 구멍
S 시료

Claims (8)

  1. 시료를 올려놓는 시료 스테이지와,
    상기 시료 스테이지를 수용하는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 경통과,
    상기 하전 입자 빔 경통의 출사 단부와 상기 시료 스테이지 사이의 삽입 위치와, 상기 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 상기 시료 스테이지의 동작 시에 상기 출사 단부보다 먼저 상기 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재와,
    상기 변위 부재를 변위시키는 구동 수단과,
    상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 검지 수단을 구비하고,
    상기 접촉부는 상기 하전 입자 빔 경통으로부터 상기 시료에 조사되는 상기 하전 입자 빔을 통과시키는 관통 구멍을 가지고, 상기 접촉부는 상기 개폐부가 상기 퇴출 위치에 배치될 경우에 상기 관통 구멍이 상기 삽입 위치에 배치되도록, 상기 개폐부에 대한 상대 위치가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  2. 시료를 올려놓는 시료 스테이지와,
    상기 시료 스테이지를 수용하는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 경통과,
    상기 하전 입자 빔 경통의 출사 단부와 상기 시료 스테이지 사이의 삽입 위치와, 상기 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 상기 시료 스테이지의 동작 시에 상기 출사 단부보다 먼저 상기 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재와,
    상기 변위 부재를 변위시키는 구동 수단과,
    상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 검지 수단을 구비하고,
    상기 구동 수단은, 적어도 상기 시료 스테이지의 경사축에 평행한 이동 방향으로 상기 변위 부재를 변위시키는 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 수단은, 적어도 상기 시료 스테이지의 경사에 간섭하지 않는 범위에서 상기 변위 부재를 변위시키는 액추에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  4. 시료를 올려놓는 시료 스테이지와,
    상기 시료 스테이지를 수용하는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 경통과,
    상기 하전 입자 빔 경통의 출사 단부와 상기 시료 스테이지 사이의 삽입 위치와, 상기 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 상기 시료 스테이지의 동작 시에 상기 출사 단부보다 먼저 상기 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재와,
    상기 변위 부재를 변위시키는 구동 수단과,
    상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 검지 수단과,
    상기 시료실 및 상기 구동 수단과, 상기 변위 부재 사이를 전기적으로 절연하는 전기 절연 부재를 구비하고,
    상기 검지 수단은,
    상기 시료실의 외부로부터 상기 변위 부재에 전압을 인가하는 전원과,
    상기 시료와 상기 시료실을 전기적으로 접속하는 전기 접속 부재를 구비하고,
    상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 상기 시료와 상기 접촉부의 도통 유무에 의해 검지하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  5. 시료를 올려놓는 시료 스테이지와,
    상기 시료 스테이지를 수용하는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 경통과,
    상기 하전 입자 빔 경통의 출사 단부와 상기 시료 스테이지 사이의 삽입 위치와, 상기 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 상기 시료 스테이지의 동작 시에 상기 출사 단부보다 먼저 상기 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재와,
    상기 변위 부재를 변위시키는 구동 수단과,
    상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 검지 수단과,
    상기 시료실 및 상기 구동 수단과, 상기 변위 부재 사이를 열적으로 절연하는 열 절연 부재와,
    상기 변위 부재를 상기 시료보다 저온으로 냉각하는 냉각 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 냉각 수단은,
    상기 시료의 근방에 배치되는 냉각 부재와,
    상기 냉각 부재와 상기 변위 부재를 열적으로 접속하는 열 접속 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  7. 시료를 올려놓는 시료 스테이지와,
    상기 시료 스테이지를 수용하는 시료실과,
    상기 시료에 하전 입자 빔을 조사하는 하전 입자 빔 경통과,
    상기 하전 입자 빔 경통의 출사 단부와 상기 시료 스테이지 사이의 삽입 위치와, 상기 삽입 위치로부터 떨어진 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 개폐부, 및 상기 시료 스테이지의 동작 시에 상기 출사 단부보다 먼저 상기 시료와 접촉 가능한 접촉 위치에 설치되는 접촉부를 가지는 변위 부재와,
    상기 변위 부재를 변위시키는 구동 수단과,
    상기 시료와 상기 접촉부의 접촉 유무를 검지하는 검지 수단과,
    상기 시료의 투과 하전 입자 또는 산란 하전 입자를 검출하여 실상과 회절상의 강도 분포를 얻는 결상계를 구비하고,
    상기 변위 부재는,
    상기 삽입 위치와 상기 퇴출 위치 사이에서 변위 가능하게 설치되는 조리개부를 구비하고,
    상기 조리개부에는 상기 삽입 위치에 있어서 상기 하전 입자 빔을 통과시키는 조리개 관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하전 입자 빔 경통으로서, 상기 시료에 전자 빔을 조사하는 전자 빔 경통과,
    상기 시료에 집속 이온 빔을 조사하는 집속 이온 빔 경통을 구비하는 것을 특징으로 하는 하전 입자 빔 장치.
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