JP3753628B2 - Electron beam equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料を電子線で観察する電子線装置に係り、特に試料を電子線で走査して透過像を観察する方式の走査透過型電子顕微鏡に好適な電子線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子線装置の一種に電子顕微鏡があるが、この場合、高精度の観察には、試料像の倍率校正及びカメラ長の補正が必要である。
【0003】
ところで、この倍率校正及びカメラ長の補正は、光学顕微鏡における対物測微計と同様、標準試料を用いるのが一般的であり、このため、従来は、観察対象を必要に応じて標準試料に置換え、標準試料により倍率の校正とカメラ長の補正を行っていた。
【0004】
ここで、最近では、ナノメートル領域における測長の必要性が増大しており、この結果、観察の精度保持と向上のため、電子顕微鏡の倍率校正及びカメラ長補正の頻度も増すばかりであるが、このとき、上記従来の方法では、その都度、電子顕微鏡に対する試料の入替えが必要になって、観察効率が低下してしまう。
【0005】
そこで、例えば特開平7−288094の公報などによれば、予め標準試料を電子顕微鏡の本体内に設置しておき、必要に応じて標準試料と交換して観察ができ、倍率校正及びカメラ長補正に容易に対応することができるようにした方法が提案されており、これが従来技術の状況である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、適切な標準試料の設置について配慮がされておらず、試料像の鮮明化と倍率校正及びカメラ長補正に問題があった。
【0007】
すなわち、電子顕微鏡による試料像の鮮明化と、正しい倍率校正及びカメラ長補正には、非点収差が補正されていることが前提となるが、従来技術では、この非点収差の補正に必要な標準試料について配慮がされていないので、試料像の鮮明化と倍率校正及びカメラ長補正に問題が生じてしまうのである。
【0008】
本発明の目的は、短時間で迅速に非点収差補正が行なえ、鮮明な試料像による的確な倍率校正及びカメラ長補正が容易に得られるようにした電子線装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電子線により試料を走査して像観察を行うようにした電子線装置において、前記電子線装置の本体内に非晶質と結晶質の双方の領域を備えた標準試料を設け、前記標準試料の中の非晶質領域の像を観察して非点収差を補正する処理を実行し、この後、前記結晶質領域の像を観察して倍率の校正とカメラ長の補正の少なくとも一方の処理を実行することにより達成される。
【0010】
このとき、前記非晶質領域が、非晶質材の素地で構成され、前記結晶質領域が、前記非晶質材の素地の表面に形成したアイランド構造を持つ結晶粒子で構成されているようにしても良く、前記標準試料が、全体を2分割して隣り合わせに配置した非晶質と結晶質の領域で構成されているようにしても良い。
【0011】
更にこのとき、前記標準試料が、観察対象となる試料を保持した試料ホールダとは別の試料ホールダに保持されているようにしても良く、観察対象となる試料を保持した試料ホールダに保持されているようにしても良い。
【0012】
同じく上記目的は、電子線により試料を走査して像観察を行うようにした電子線装置において、前記電子線装置の本体内に非晶質と結晶質の双方の領域を備えた標準試料を保持した試料ホールダを設け、前記標準試料の中の非晶質領域の像を観察して非点収差を補正する処理を実行する前に観察対象となる実試料を保持した試料ホールダの位置を記憶し、前記非点収差を補正する処理が実行された後、前記結晶質領域の像を観察して倍率の校正とカメラ長の補正の少なくとも一方の処理を実行し、次いで前記実試料を保持した試料ホールダの位置が前記記憶した位置に自動的に戻される処理を実行するようにして達成される。
【0013】
同じく上記目的は、電子線により試料を走査して像観察を行うようにした電子線装置において、非晶質と結晶質の双方の領域を備えた標準試料を、観察対象となる実試料を保持した試料ホールダに保持させ、前記標準試料の中の非晶質領域の像を観察して非点収差を補正する処理を実行する前に観察対象となる実試料の位置を記憶し、前記非点収差を補正する処理が実行された後、前記結晶質領域の像を観察して倍率の校正とカメラ長の補正の少なくとも一方の処理を実行し、次いで前記実試料の位置が前記記憶した位置に自動的に戻される処理を実行するようにしても達成される。
【0014】
このときも、前記非晶質領域が、非晶質材の素地で構成され、前記結晶質領域が、前記非晶質材の素地の表面に形成したアイランド構造を持つ結晶粒子で構成されるようにしても良く、前記標準試料が、全体を2分割して隣り合わせに配置した非晶質と結晶質の領域で構成されるようにしても良い。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による電子線装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明を走査透過型電子顕微鏡に適用した場合の一実施形態で、この図は、走査透過型電子顕微鏡の基本機能の発揮に必要な部分だけを示した構成図で、図において、1が走査透過型電子顕微鏡の本体を表わす。
【0017】
そして、この顕微鏡本体1の内部に、上端(図の上端)から順次、電子源2、収束レンズ3、走査コイル4、実試料用の試料ホールダ5、対物レンズ6、それに透過電子検出器7が設けられている。
【0018】
このとき、試料ホールダ5には、観察対象となる試料Pが載置されるが、この実施形態では、この実試料用の試料ホールダ5とは別に、更に標準試料用の試料ホールダ11が顕微鏡本体1に設けてあり、この標準試料ホールダ11には、図3に示すように、標準試料Rが取付けられている。
【0019】
これら試料ホールダ5と標準試料ホールダ11、それに走査コイル4は、それぞれ制御回路10により制御されるようになっているが、ここで、この制御回路10は、所定のプログラムが搭載されたコンピュータなどを備え、所定のシーケンスによる処理を実行することができるように構成されている。
【0020】
これにより、まず、試料Pを観察する際には、電子源2から発射された電子8が、図1に示すように、試料Pに入射されるように、試料ホールダ4を位置決め制御する。そして、この結果、試料Pを透過した電子9を対物レンズ6により透過電子検出器7に投射して画像信号を検出し、これにより、試料Pの像(拡大像)が得られるようにする。
【0021】
一方、倍率校正及びカメラ長補正と非点収差補正のため、標準試料Rを観察する際は、電子源2から発射された電子線8が、図2に示すように、標準試料Rに入射されるように、標準試料ホールダ11を位置決め制御する。
【0022】
次に、標準試料Rについて説明する。
【0023】
まず、倍率校正及びカメラ長補正に使用する標準試料には、結晶性試料を用いる。
【0024】
これは、入射電子に対する試料の結晶方位の違いによって、いろいろな間隔と方向を持った結晶格子縞が観察でき、この結果、倍率校正とカメラ長補正が可能になるからである。
【0025】
詳しく説明すると、結晶格子縞の間隔は原子と原子の間隔を表わすから、物性として定まった値になる。そこで、原子間隔が既知の材料を試料として結晶格子縞を観察し、その間隔を測定することにより、倍率が校正でき、電子線回折像を観察することにより、カメラ長を補正することができる。
【0026】
次に、非点収差の補正に使用する標準試料には、非晶質試料を用いる。
【0027】
ここで、結晶性試料の場合、像に非点収差があったときでも、その非点収差の量によっては、方向性を持つ粒子のつながりが、結晶格子縞の像に良く似た状態で観察されてしまう。従って、結晶性試料による透過像の非点収差補正は困難である。
【0028】
一方、非晶質試料の場合は、原子がランダムに配列されている。従って、この場合に原子が特定の方向に揃って観察されたとすると、それは対物レンズの非点収差方向と量を表わすことになり、非点収差の補正が可能になる。
【0029】
そこで、この実施形態では、以上のような結晶質試料と非晶質試料特有の透過像の見え方の違いを利用して、必要に応じて各々の補正が行えるようになっている。
【0030】
ここで、上記のことから明らかなように、標準試料Rは、結晶質と非晶質の双方の材料を備えていることが重要である。
【0031】
そして、このための構成としては、図3に示すように、アイランド構造を持つ結晶粒子を非晶質膜上に配置した標準試料や、図4に示すように、結晶質部と非晶質部を張合わせた標準試料などが考えられる。また、非晶質の試料と結晶質の試料を別個に用意する方法も考えられる。
【0032】
この中で、最適と考えられるのが、非晶質膜上に結晶粒子のアイランド構造を持った標準試料である。
【0033】
それは、結晶格子像の観察だけではなく、結晶粒子の方向性などから、低倍率観察においても、非点収差補正が可能になるからである。
【0034】
上記したように、図3の標準試料Rは、このアイランド構造による標準試料の一実施形態で、図において、多数の粒子として示されているのがアイランド構造の結晶粒子で、素地が非晶質膜を表わしている。
【0035】
そして、この実施形態では、一例として、非晶質カーボン膜の表面に金を粒子状に蒸着して作成した試料を標準試料Rとして用いている。
【0036】
ここで、金は原子間隔が既知な上、経時変化し難く安定した材料なので、標準試料には最適であるといえる。
【0037】
次に、この実施形態の動作について、図4のフローチャートにより詳細に説明する。
【0038】
まず、所望の試料Pを試料ステージ5に載置し(S1)、次いで、この試料Pに対応して、所望の観察条件を電子線装置に設定する(S2)。
【0039】
ここで、所望の観察条件とは、例えば走査電子顕微鏡などにおける可動絞り位置合せ、焦点、電圧、中心合せ等、通常の電子線装置における軸調整のことである。
【0040】
次に、非点収差の補正を行なうか否かを選択し、制御回路10に指示する(S3)。
【0041】
ここで、NO、すなわち非点収差は補正しないとする指示がなされたときは、そのまま処理S2で設定された観察条件のもとで、制御回路10により電子顕微鏡が動作される。つまり、この場合は通常の観察処理になり、試料Pの像が観察できることになる(S4)。
【0042】
一方、処理S3でYES、すなわち非点収差補正の実行が指示されたときはS5以降の処理に進み、制御回路10は、まず試料Pが載置されている試料ステージ5の現在の位置、例えば直角座標系で表わされている位置を記憶して位置Xとした後、この試料ステージ5を電子線の経路から外し、代りに標準試料Rが載置されている試料ステージ11を電子線の経路に入れる(S5)。つまり、このときは、図1の状態から、図2の状態に変えられることになる。
【0043】
そこで、この試料ステージ11に載置されている標準試料Rの非晶質領域、すなわち図3における素地領域に電子線を入射させ、この領域による像を観察して非点収差が最小になるように、補正処理を行なう(S6)。
【0044】
このときの非点収差の補正処理は、走査電子顕微鏡に備えられている調整装置を用いて行なう。
【0045】
非点収差補正を終わったら、今度は、倍率校正とカメラ長補正を実行するか否かを選択し、制御回路10に指示する(S7)。
【0046】
ここで、NO、つまり倍率校正とカメラ長補正を実行しないことが指示された場合は、試料ステージ11を電子線の経路から外し、今度は試料Pが載置されている試料ステージ5を、処理S5で記憶した位置Xに戻す(S8)。
【0047】
従って、このときは、ここで図2の状態から図1の状態に戻され、試料ステージ5に載置されている試料Pが電子線の経路の中に置かれることになり、この場合は、処理S2で設定された観察条件のもとで試料Pの観察動作が行なえる状態に、制御回路10により電子顕微鏡が制御され、この結果、非点収差補正された試料Pの像が観察できることになる(S9)。
【0048】
一方、処理S7でYES、つまり倍率校正とカメラ長補正の実行が指示されたときは処理S10以降の処理に進み、試料ステージ11に載置されている標準試料Rの観察を継続するのであるが、今度は、標準試料Rの結晶質領域、すなわち図3におけるアイランド構造の結晶粒子部分に電子線を入射させ、結晶質領域から得られる結晶格子像と電子回折像を観察することになる。
【0049】
そして、まず結晶格子像を観察し、倍率を校正する(S10)。
【0050】
すなわち、上記したように、結晶格子縞の間隔は原子と原子の間隔を表わし、物性として定まった値になり、この場合、標準試料Rが非晶質カーボン膜の表面に金を粒子状に蒸着して作成されているので、原子間隔は既知であり、従って、結晶格子縞を観察し、その間隔を測定することにより、倍率が校正できることになる。
【0051】
また、この結果、電子線回折像を観察することにより、カメラ長を補正することができる。
【0052】
こうして倍率校正とカメラ長補正を終わったら、次に制御回路10に補正終了を指令する。
【0053】
これにより、制御回路10は、試料ステージ11を電子線の経路から外し、試料Pが載置されている試料ステージ5を、電子線の経路の中の、処理S5で記憶した位置Xに戻す(S11)。
【0054】
従って、このときも、図2の状態から図1の状態に戻され、試料ステージ5に載置されている試料Pが再び電子線の経路中に置かれることになる。
【0055】
この結果、ここでも処理S2で設定された観察条件のもとで試料Pの観察動作が行なえる状態に、制御回路10により電子顕微鏡が制御され、試料Pの像が観察できる状態になるが(S12)、ここでは、試料Pの像が、非点収差補正されただけではなく、校正された倍率のもとで、且つカメラ長補正された状態で観察できることになる。
【0056】
この実施形態によれば、図3に示すように、アイランド構造を持つ結晶粒子を非晶質膜上に配置した標準試料Rを用いているので、倍率校正とカメラ長補正に先立って、短時間で容易に非点収差を補正することができる。
【0057】
従って、この実施形態によれば、非点収差が補正された試料の鮮明な像に基づく結果として、精確な倍率校正とカメラ長補正を容易に、しかも短時間で得ることができる。
【0058】
ここで、この実施形態の場合、標準試料用の試料ホールダ11の位置(高さ)については、対物レンズ6の電流値が標準の値のとき、電子線の焦点が合うように設定してある。
【0059】
そこで、実際の観察試料Pと標準試料用ホールダ11の焦点が異なる場合は、最初に実観察試料の試料高さを調整して焦点を合わせ、観察試料Pと標準試料用ホールダ11の高さが同程度になるようにしておくのが望ましい。
【0060】
何故なら、対物レンズ6の電流量を変化させて焦点を合わせた場合には、精確な補正が不可能になってしまうからである。
【0061】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【0062】
走査電子顕微鏡の場合、試料面の任意の領域に電子線を偏向させ、その領域を走査して観察することができる。
【0063】
そこで、図5の実施形態では、試料ホールダ5に代えて試料装着部17が備えられている試料台14を用い、この試料台14の、試料装着部17の試料載置面と同じ面に標準試料Rを設け、走査コイル4により電子線8を偏向させることにより、試料装着部17に載置されている試料P(図示してない)の観察時と、標準試料Rの観察時とで、電子線8の入射位置を変えるようにしたものである。
【0064】
従って、この図5の実施形態の場合、図1の実施形態における試料ホールダ11は不要になるので、構成が簡略化でき、コストを抑えることができる。
【0065】
ところで、このような走査透過型電子顕微鏡の場合、図6に示すような、斜め照射が可能な試料ホールダ5Aが用いられることが多いが、この図5の実施形態によれば、この試料ホールダ5Aを用いた場合でも、その試料台14に、標準試料Rを設けるだけで簡単に実施することができる。
【0066】
この図6の試料ホールダ5Aは、図の上側と下側にある軸により、試料台14が回動自在に保持されていて、試料傾斜用の操作棒15で押すことにより、試料傾斜復元用のばね16による復元力に抗して観察面を任意の角度に傾けることができるように構成されているものである。
【0067】
次に、図7は、観察用の試料ホールダ5と、標準試料用の試料ホールダ11の双方を用いた走査透過型電子顕微鏡に、走査コイル4により電子線8を偏向させる方法を適用し、試料ホールダ5に載置されている試料Pの照射時と、試料ホールダ11に載置されている標準試料Rの照射時での電子線8の入射位置の切換えを、電子線の偏向で行なうようにした本発明の一実施形態である。
【0068】
ここで、この図7は、インレンズ形式の走査透過型電子顕微鏡に本発明を適用した場合の一実施形態で、図において、試料ホールダ5、11に対して、図では上側にある磁極片(ポールピース)19と下側にある磁極片20が対物レンズ(図1の実施形態における対物レンズ6に相当)の一部を構成しているもので、ここで、インレンズ形式とは、試料が対物レンズ系の中にあることに由来する。
【0069】
これら図5と図7の実施形態によれば、観察対象となる試料Pと標準試料Rの切換えに試料ホールダを動かす必要がないので、その分、構成が簡単になり、コストの増加を抑えることができる。
【0070】
次に、図8は、標準試料Rの他の一実施形態で、試料全体を結晶質領域と非晶質領域に2分割した上で、隣り合わせに配置したものである。なお、図示してないが、結晶質領域と非晶質領域を別個に設けるようにしてもよい。
【0071】
ここで、この図8の標準試料Rは、断面形状が半円形の結晶質材と非晶質材を用意し、これらを平面部分同士で張り合わせた上で、長さ方向と垂直な面で所定の厚さでスライス(薄切り)することにより、容易に得ることができる。
【0072】
【発明の効果】
本発明によれば、試料の交換を要すること無く、非点収差が補正された試料の像による倍率校正とカメラ長補正が得られる。
【0073】
従って、本発明によれば、精確な倍率校正とカメラ長補正が容易に、しかも短時間で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態が適用された走査透過型電子顕微鏡の或る動作状態を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施形態が適用された走査透過型電子顕微鏡の他の動作状態を示す説明図である。
【図3】本発明の一実施形態における標準試料の説明図である。
【図4】本発明の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図5】本発明の他の一実施形態が適用された走査透過型電子顕微鏡の動作説明図である。
【図6】本発明の他の一実施形態における試料ホールダの一例を示す説明図である。
【図7】本発明の更に別の一実施形態が適用された走査透過型電子顕微鏡の動作説明図である。
【図8】本発明の一実施形態における標準試料の他の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 電子顕微鏡本体
2 電子源
3 収束レンズ
4 走査コイル
5 実観察用試料の試料ホールダ
6 対物レンズ
7 透過電子検出器
8 入射電子線
9 透過電子線
10 制御回路
11 標準試料用の試料ホールダ
14 試料台
15 試料傾斜用の操作棒
16 試料傾斜復元用ばね
17 試料装着部
19 磁極片
20 磁極片
P 観察対象となる試料
R 標準試料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam apparatus for observing a sample with an electron beam, and more particularly to an electron beam apparatus suitable for a scanning transmission electron microscope in which a sample is scanned with an electron beam to observe a transmission image.
[0002]
[Prior art]
One type of electron beam apparatus is an electron microscope. In this case, for high-precision observation, magnification correction of the sample image and correction of the camera length are necessary.
[0003]
By the way, for this magnification calibration and camera length correction, a standard sample is generally used as in the case of an objective micrometer in an optical microscope. For this reason, conventionally, an observation object is replaced with a standard sample as necessary. The calibration of the magnification and the correction of the camera length were performed using a standard sample.
[0004]
Here, recently, the need for length measurement in the nanometer region has increased, and as a result, the frequency of electron microscope magnification calibration and camera length correction has only increased in order to maintain and improve observation accuracy. In this case, the conventional method requires replacement of the sample with respect to the electron microscope each time, and the observation efficiency is lowered.
[0005]
Therefore, for example, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-288094, a standard sample is set in advance in the main body of the electron microscope, and can be observed by exchanging with the standard sample as necessary. Magnification calibration and camera length correction There has been proposed a method that can easily cope with this, and this is the state of the prior art.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned prior art does not give consideration to the installation of an appropriate standard sample, and has problems in sharpening the sample image, calibrating the magnification, and correcting the camera length.
[0007]
In other words, it is assumed that astigmatism has been corrected in order to clarify the sample image with an electron microscope, correct magnification calibration, and camera length correction. In the prior art, it is necessary to correct this astigmatism. Since no consideration is given to the standard sample, problems arise in the sharpening of the sample image, the magnification calibration, and the camera length correction.
[0008]
An object of the present invention is to provide an electron beam apparatus capable of correcting astigmatism quickly in a short time and easily obtaining accurate magnification calibration and camera length correction with a clear sample image.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the electron beam apparatus that scans a sample with an electron beam and performs image observation, a standard sample having both amorphous and crystalline regions is provided in the body of the electron beam apparatus. The process of correcting the astigmatism by observing the image of the amorphous region in the standard sample is executed, and then observing the image of the crystalline region to perform at least calibration of magnification and correction of the camera length. This is achieved by executing one process.
[0010]
At this time, the amorphous region is composed of an amorphous material substrate, and the crystalline region is composed of crystal grains having an island structure formed on the surface of the amorphous material substrate. Alternatively, the standard sample may be composed of an amorphous region and a crystalline region that are divided into two portions and arranged adjacent to each other.
[0011]
Further, at this time, the standard sample may be held in a sample holder different from the sample holder holding the sample to be observed, or may be held in the sample holder holding the sample to be observed. You may make it.
[0012]
Similarly, in the electron beam apparatus in which an image is observed by scanning the sample with an electron beam, a standard sample having both amorphous and crystalline regions is held in the body of the electron beam apparatus. And store the position of the sample holder holding the actual sample to be observed before executing the process of correcting the astigmatism by observing the image of the amorphous region in the standard sample. After the processing for correcting the astigmatism is executed, the image of the crystalline region is observed to execute at least one of the calibration of magnification and the correction of the camera length , and then the sample holding the actual sample position of the holder is achieved so as to execute the processing is automatically returned before term memory position.
[0013]
Similarly, in the electron beam apparatus in which an image is observed by scanning the sample with an electron beam, a standard sample having both amorphous and crystalline regions is held as an observation target. sample holder is held in the stores observation subject to the actual sample position before performing the process of correcting the observed astigmatism an image of the amorphous regions in the standard sample, the astigmatic after the process of correcting the aberration is performed, the performing at least one of the processing to observe the image with magnification of calibration and camera length of the correction of the crystalline regions, followed by the position of the actual sample has been pre-term memory location It is also achieved by executing the process automatically returned to step (b).
[0014]
Also in this case, the amorphous region is composed of an amorphous material base, and the crystalline region is composed of crystal grains having an island structure formed on the surface of the amorphous material base. Alternatively, the standard sample may be composed of an amorphous region and a crystalline region that are divided into two portions and arranged adjacent to each other.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an electron beam apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a scanning transmission electron microscope. FIG. 1 is a block diagram showing only the parts necessary for the basic functions of the scanning transmission electron microscope. 1 represents the main body of the scanning transmission electron microscope.
[0017]
In the microscope
[0018]
At this time, the sample P to be observed is placed on the
[0019]
The
[0020]
Thereby, when observing the sample P, the positioning of the
[0021]
On the other hand, when observing the standard sample R for magnification calibration, camera length correction, and astigmatism correction, the
[0022]
Next, the standard sample R will be described.
[0023]
First, a crystalline sample is used as a standard sample used for magnification calibration and camera length correction.
[0024]
This is because crystal lattice fringes having various intervals and directions can be observed depending on the crystal orientation of the sample with respect to the incident electrons, and as a result, magnification calibration and camera length correction can be performed.
[0025]
More specifically, the interval between crystal lattice fringes represents the interval between atoms, and thus becomes a value determined as a physical property. Thus, the magnification can be calibrated by observing crystal lattice fringes using a material having a known atomic spacing as a sample and measuring the spacing, and the camera length can be corrected by observing an electron beam diffraction image.
[0026]
Next, an amorphous sample is used as a standard sample used for correcting astigmatism.
[0027]
Here, in the case of a crystalline sample, even when the image has astigmatism, depending on the amount of astigmatism, the connection of particles with directionality is observed in a state that closely resembles the image of the crystal lattice fringe. End up. Therefore, it is difficult to correct astigmatism of a transmission image using a crystalline sample.
[0028]
On the other hand, in the case of an amorphous sample, atoms are randomly arranged. Therefore, in this case, if atoms are observed aligned in a specific direction, it represents the astigmatism direction and amount of the objective lens, and astigmatism can be corrected.
[0029]
Therefore, in this embodiment, each correction can be performed as necessary by utilizing the difference in the appearance of the transmission image unique to the crystalline sample and the amorphous sample as described above.
[0030]
Here, as is clear from the above, it is important that the standard sample R includes both crystalline and amorphous materials.
[0031]
As a configuration for this purpose, as shown in FIG. 3, a standard sample in which crystal particles having an island structure are arranged on an amorphous film, or a crystalline part and an amorphous part as shown in FIG. A standard sample or the like can be considered. A method of preparing an amorphous sample and a crystalline sample separately is also conceivable.
[0032]
Among these, a standard sample having an island structure of crystal grains on an amorphous film is considered optimal.
[0033]
This is because astigmatism correction can be performed not only in the observation of the crystal lattice image but also in the low-magnification observation because of the directionality of the crystal grains.
[0034]
As described above, the standard sample R shown in FIG. 3 is an embodiment of the standard sample having this island structure. In the figure, a large number of particles are shown as island structure crystal particles, and the substrate is amorphous. Represents a membrane.
[0035]
In this embodiment, as an example, a sample prepared by depositing gold in the form of particles on the surface of an amorphous carbon film is used as the standard sample R.
[0036]
Here, since gold is a stable material that has a known atomic spacing and hardly changes with time, it can be said to be optimal for a standard sample.
[0037]
Next, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.
[0038]
First, a desired sample P is placed on the sample stage 5 (S1), and then a desired observation condition is set in the electron beam apparatus corresponding to the sample P (S2).
[0039]
Here, the desired observation condition is, for example, axis adjustment in a normal electron beam apparatus such as movable aperture alignment, focus, voltage, center alignment, etc. in a scanning electron microscope or the like.
[0040]
Next, it is selected whether or not to correct astigmatism, and the
[0041]
Here, when NO, that is, when there is an instruction not to correct astigmatism, the
[0042]
On the other hand, if YES in step S3, that is, if execution of astigmatism correction is instructed, the process proceeds to step S5 and subsequent steps, and the
[0043]
Therefore, an electron beam is incident on the amorphous region of the standard sample R placed on the sample stage 11, that is, the base region in FIG. 3, and the image of this region is observed so that astigmatism is minimized. Then, a correction process is performed (S6).
[0044]
The astigmatism correction process at this time is performed using an adjusting device provided in the scanning electron microscope.
[0045]
When the astigmatism correction is finished, this time, whether or not to execute the magnification calibration and the camera length correction is selected, and the
[0046]
Here, when NO, that is, when it is instructed not to execute the magnification calibration and the camera length correction, the sample stage 11 is removed from the electron beam path, and this time, the
[0047]
Therefore, at this time, the state of FIG. 2 is returned to the state of FIG. 1 and the sample P placed on the
[0048]
On the other hand, if YES in step S7, that is, if execution of magnification calibration and camera length correction is instructed, the process proceeds to step S10 and subsequent steps, and the observation of the standard sample R placed on the sample stage 11 is continued. In this case, an electron beam is incident on the crystalline region of the standard sample R, that is, the crystal grain portion of the island structure in FIG. 3, and the crystal lattice image and the electron diffraction image obtained from the crystalline region are observed.
[0049]
First, the crystal lattice image is observed, and the magnification is calibrated (S10).
[0050]
That is, as described above, the distance between crystal lattice stripes represents the distance between atoms and is a value determined as a physical property. In this case, the standard sample R deposits gold in the form of particles on the surface of the amorphous carbon film. Thus, the atomic spacing is known, and therefore the magnification can be calibrated by observing the crystal lattice fringes and measuring the spacing.
[0051]
As a result, the camera length can be corrected by observing the electron diffraction image.
[0052]
When the magnification calibration and the camera length correction are thus completed, the
[0053]
As a result, the
[0054]
Therefore, also at this time, the state of FIG. 2 is returned to the state of FIG. 1, and the sample P placed on the
[0055]
As a result, the electron microscope is controlled by the
[0056]
According to this embodiment, as shown in FIG. 3, since the standard sample R in which crystal grains having an island structure are arranged on an amorphous film is used, a short time is required prior to magnification calibration and camera length correction. Astigmatism can be easily corrected.
[0057]
Therefore, according to this embodiment, as a result based on a clear image of the sample in which astigmatism is corrected, accurate magnification calibration and camera length correction can be obtained easily and in a short time.
[0058]
Here, in the case of this embodiment, the position (height) of the sample holder 11 for the standard sample is set so that the electron beam is focused when the current value of the
[0059]
Therefore, when the focus of the actual observation sample P and the standard sample holder 11 are different, the sample height of the actual observation sample is first adjusted to be focused, and the height of the observation sample P and the standard sample holder 11 is adjusted. It is desirable to keep the same level.
[0060]
This is because when the focus is adjusted by changing the amount of current of the
[0061]
Next, another embodiment of the present invention will be described.
[0062]
In the case of a scanning electron microscope, an electron beam can be deflected to an arbitrary region on the sample surface, and that region can be scanned and observed.
[0063]
Therefore, in the embodiment of FIG. 5, a
[0064]
Therefore, in the case of the embodiment of FIG. 5, the sample holder 11 in the embodiment of FIG. 1 is not necessary, so that the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
[0065]
Incidentally, in the case of such a scanning transmission electron microscope, a sample holder 5A capable of oblique irradiation as shown in FIG. 6 is often used. According to the embodiment of FIG. 5, this sample holder 5A is used. Even when the sample is used, it can be simply implemented by simply providing the standard sample R on the
[0066]
In the sample holder 5A of FIG. 6, the
[0067]
Next, FIG. 7 shows a case where a method of deflecting an
[0068]
Here, FIG. 7 shows an embodiment in which the present invention is applied to an in-lens scanning transmission electron microscope. In FIG. 7, the pole piece ( A pole piece) 19 and a
[0069]
According to the embodiment of FIG. 5 and FIG. 7, since it is not necessary to move the sample holder for switching between the sample P and the standard sample R to be observed, the configuration is simplified correspondingly, and the increase in cost is suppressed. Can do.
[0070]
Next, FIG. 8 shows another embodiment of the standard sample R, in which the entire sample is divided into a crystalline region and an amorphous region and then arranged adjacent to each other. Although not shown, a crystalline region and an amorphous region may be provided separately.
[0071]
Here, for the standard sample R in FIG. 8, a crystalline material and an amorphous material having a semicircular cross-sectional shape are prepared, and these are bonded to each other on a plane, and then a predetermined surface is perpendicular to the length direction. It can be easily obtained by slicing (thin slice) with a thickness of.
[0072]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain magnification calibration and camera length correction using an image of a sample in which astigmatism is corrected without requiring replacement of the sample.
[0073]
Therefore, according to the present invention, accurate magnification calibration and camera length correction can be obtained easily and in a short time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a certain operating state of a scanning transmission electron microscope to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing another operation state of a scanning transmission electron microscope to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a standard sample in one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of a scanning transmission electron microscope to which another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a sample holder in another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of a scanning transmission electron microscope to which still another embodiment of the present invention is applied.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of a standard sample according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記電子線装置の本体内に非晶質と結晶質の双方の領域を備えた標準試料を設け、
前記標準試料の中の非晶質領域の像を観察して非点収差を補正する処理を実行し、
この後、前記結晶質領域の像を観察して倍率の校正とカメラ長の補正の少なくとも一方の処理を実行することを特徴とする電子線装置。In an electron beam apparatus that scans a sample with an electron beam to perform image observation,
Provide a standard sample with both amorphous and crystalline regions in the body of the electron beam device,
Execute the process of correcting astigmatism by observing an image of an amorphous region in the standard sample,
Thereafter, an image of the crystalline region is observed, and at least one of calibration of magnification and correction of camera length is executed.
前記非晶質領域が、非晶質材の素地で構成され、
前記結晶質領域が、前記非晶質材の素地の表面に形成したアイランド構造を持つ結晶粒子で構成されていることを特徴とする電子線装置。In the invention of claim 1,
The amorphous region is composed of an amorphous material base,
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the crystalline region is composed of crystal particles having an island structure formed on a surface of the amorphous material base.
前記標準試料が、全体を2分割して隣り合わせに配置した非晶質と結晶質の領域で構成されていることを特徴とする電子線装置。In the invention of claim 1,
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the standard sample is composed of an amorphous region and a crystalline region which are divided into two parts and arranged adjacent to each other.
前記標準試料が、観察対象となる試料を保持した試料ホールダとは別の試料ホールダに保持されていることを特徴とする電子線装置。In the invention of claim 1,
An electron beam apparatus, wherein the standard sample is held in a sample holder different from a sample holder holding a sample to be observed.
前記標準試料が、観察対象となる試料を保持した試料ホールダに保持されていることを特徴とする電子線装置。In the invention of claim 1,
An electron beam apparatus, wherein the standard sample is held in a sample holder holding a sample to be observed.
前記電子線装置の本体内に非晶質と結晶質の双方の領域を備えた標準試料を保持した試料ホールダを設け、
前記標準試料の中の非晶質領域の像を観察して非点収差を補正する処理を実行する前に観察対象となる実試料を保持した試料ホールダの位置を記憶し、
前記非点収差を補正する処理が実行された後、前記結晶質領域の像を観察して倍率の校正とカメラ長の補正の少なくとも一方の処理を実行し、次いで前記実試料を保持した試料ホールダの位置が前記記憶した位置に自動的に戻される処理を実行するように構成したことを特徴とする電子線装置。In an electron beam apparatus that scans a sample with an electron beam to perform image observation,
A sample holder holding a standard sample having both amorphous and crystalline regions is provided in the main body of the electron beam apparatus,
Store the position of the sample holder holding the actual sample to be observed before observing the image of the amorphous region in the standard sample and executing the process of correcting astigmatism,
After the processing for correcting the astigmatism is performed, the image of the crystalline region is observed to execute at least one of magnification calibration and camera length correction , and then a sample holder holding the actual sample electron beam apparatus the position of the is characterized by being configured to execute a process automatically returned before term memory position.
非晶質と結晶質の双方の領域を備えた標準試料を、観察対象となる実試料を保持した試料ホールダに保持させ、
前記標準試料の中の非晶質領域の像を観察して非点収差を補正する処理を実行する前に観察対象となる実試料の位置を記憶し、
前記非点収差を補正する処理が実行された後、前記結晶質領域の像を観察して倍率の校正とカメラ長の補正の少なくとも一方の処理を実行し、次いで前記実試料の位置が前記記憶した位置に自動的に戻される処理を実行するように構成したことを特徴とする電子線装置。In an electron beam apparatus that scans a sample with an electron beam to perform image observation,
A standard sample having both amorphous and crystalline regions is held in a sample holder that holds an actual sample to be observed,
Before observing the image of the amorphous region in the standard sample and correcting the astigmatism, store the position of the actual sample to be observed,
After said process of correcting astigmatism is performed, the crystalline by observing the image of the region to perform at least one of the process of the correction of the calibration and camera length magnification, then the position of the actual sample prior Symbol An electron beam apparatus configured to execute a process of automatically returning to a stored position.
前記非晶質領域が、非晶質材の素地で構成され、
前記結晶質領域が、前記非晶質材の素地の表面に形成したアイランド構造を持つ結晶粒子で構成されていることを特徴とする電子線装置。In the invention according to claim 6 or claim 7,
The amorphous region is composed of an amorphous material base,
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the crystalline region is composed of crystal particles having an island structure formed on a surface of the amorphous material base.
前記標準試料が、全体を2分割して隣り合わせに配置した非晶質と結晶質の領域で構成されていることを特徴とする電子線装置。In the invention according to claim 6 or claim 7,
2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the standard sample is composed of an amorphous region and a crystalline region which are divided into two parts and arranged adjacent to each other.
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