电子显微镜及试样的观察方法技术

本发明专利技术提供一种不论试样、晶体取向的种类为何，即使不是熟练者，也能够处理量良好且高精度地对准晶体取向并观察试样的装置及方法。本发明专利技术中，基于显示在显示部(13)上的电子束衍射图案(22b)中的衍射斑点的亮度分布，设定以主斑点(23)位于圆周上的方式重叠显示的拟合用圆形图案(26)，并设定显示为以该显示的圆形图案(26)的中心位置(27)为起点且以位于圆形图案(26)的圆周上的主斑点(23)的位置为终点的矢量(28)，基于该显示的矢量(28)的方向及大小，执行晶体取向对准。由此，不论试样、晶体取向的种类为何，即使不是熟练者，也能够处理量良好且高精度地对准晶体取向并观察试样。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子显微镜及试样的观察方法
本专利技术涉及一种电子显微镜，尤其是涉及能够形成、观察以及记录扫描及透射电子图像和电子束衍射图案的透射电子显微镜。
技术介绍
利用透射电子显微镜对准试样的晶体取向时，会使用电子束衍射图案。通过对准电子束入射方向和晶轴的方向，能够获得原子排列信息并实施晶体识别。此外，要掌握多晶粒子的界面附近的构造时，通过使晶界与电子束轴平行，能够正确获得晶界宽度等。例如，在对半导体设备进行构造评估时，为了正确测量叠层在Si基板上的构造物的长度，会对Si基板的晶体取向进行对准，倾斜试样，以使入射的电子束与基板面平行。这种晶体取向对准是使用结晶性试样时必须采用的技术，另一方面，由于要一边观察电子束衍射图案一边正确地对准晶体取向，所以必须熟悉该技术。另外，此处的结晶性试样是指，试样的局部或全部具有规则正确的排列的试样。例如为单晶、多个微晶的复合物即多晶、准晶。此外，元素单体或由多个元素构成的化合物也属于结晶性试样。专利文献1中，关于晶体取向对准，预先存储对于试样的每一倾斜角度获得的电子束衍射图案的数据，并基于所存储的数据以圆的方式拟合电子束衍射图案的斑点分布，将试样进行自动倾斜，以使圆的半径为最小。此外，关于多个电子束衍射图案，利用1次函数对分别求出的近似圆的中心坐标的轨迹进行近似，求出试样倾斜角，该试样倾斜角可取得1次函数直线与直接斑点中心坐标为最短距离的1次函数直线上的交点，将其设为最佳倾斜角。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2010-212067号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，专利文献1所记载的方法中，必须预先存储与多个不同的试样倾斜角对应的电子衍射图形的数据，需要大量时间才能获得晶带轴(称为晶带的面的集合共有的1个晶轴)，因此处理量低下。鉴于上述课题，本专利技术的目的在于，提供一种不论试样、晶体取向的种类为何，即使不是熟练者，也能够处理量良好且高精度地对准晶体取向并观察试样的装置及方法。解决技术问题所采用的技术方案作为用来解决上述课题的一个方式，根据本专利技术，在试样的晶体取向对准中，基于电子束衍射图案中衍射斑点的亮度分布，设定以主斑点位于圆周上的方式重叠显示的拟合用圆形图案，并设定显示为以该显示的圆形图案的中心位置为起点且以位于圆形图案的圆周上的主斑点的位置为终点的矢量，并基于该显示的矢量的方向及大小，控制所述试样台架的动作。专利技术效果根据本专利技术，不论试样、晶体取向的种类为何，即使不是熟练者，也能够处理量良好且高精度地对准晶体取向并观察试样。附图说明图1是本实施方式所涉及的电子显微镜的基本结构图。图2是本实施方式所涉及的观察电子束衍射图案时的透射电子显微镜的光路图。图3是表示本实施方式所涉及的结晶性试样、电子束以及电子束衍射图案的关系的图。图4是说明第1实施方式所涉及的晶体取向对准的方法的图。图5是表示本实施方式所涉及的用来求出试样的倾斜方向和角度的正交坐标的例子的图表。图6是表示第1实施方式所涉及的晶体取向对准的步骤的流程图。图7是说明第2实施方式所涉及的晶体取向对准的方法的图。图8是说明第3实施方式所涉及的晶体取向对准的方法的图。图9是表示晶体取向对准前后的透射电子图像及电子束衍射图案的一例的图。图10是说明第4实施方式所涉及的晶体取向对准的方法的图。图11是说明与本实施方式所涉及的晶体取向对准处理有关的主体控制部的主要结构的图。具体实施方式(第1实施方式)以下，使用附图说明本专利技术的实施方式。另外，整个说明书中，有时会对各图中相同的各构成部分标注相同的符号，并省略说明。《装置结构》图1表示本实施方式所涉及的电子显微镜的基本结构。电子显微镜1的镜体主要由电子枪2、聚光透镜3、物镜4、中间镜5以及投射镜6构成。试样8搭载在试样保持器7上，试样保持器7从设置在电子显微镜1的镜体的侧面的试样台架32导入内部。通过与试样台架32连接的试样微动驱动机构9，对试样8的移动和倾斜进行控制。在物镜4的上部配置用来收束照射至试样8的电子束15的收束可动光圈16。在物镜4的后焦面形成衍射图案，在该面上具有对物可动光圈17，在像面上具有限制视野光圈18。各可动光圈与光圈驱动控制部19连接，可在水平方向上移动，并对准观察对象，通过光圈驱动控制部19来控制动作以使其在光轴上进出。在投射镜6的下方配置有荧光板10，在荧光板10的下方安装有摄像头11。摄像头11经由摄像头控制部12，与监视器13和图像分析装置14连接。聚光透镜3、物镜4、中间镜5及投射镜6的各透镜连接至透镜电源20。从电子枪2释放出的电子束15经聚光透镜3和收束可动光圈16收束，照射至试样8。透过试样8的电子束15通过物镜4成像，该像经中间镜5和投射镜6放大后，投影至荧光板10上。若移动荧光板10以使其从光轴上脱离，则像会投影至摄像头11上，在监视器13上显示透射像或者电子束衍射图案22，并记录至图像分析装置14中。主体控制部21与试样微动驱动机构9、摄像头控制部12、光圈驱动控制部19以及透镜电源20连接，接收/发送用来控制整个装置的控制信号。试样微动驱动机构9由用来移动试样8的试样移动机构9a以及用来使试样8倾斜的试样倾斜机构9b构成。图1所示的控制系统的结构仅为一例，只要满足本实施方式所要实现的功能，控制单元、通信用布线等的变形例也包含在本实施方式的电子显微镜的范畴内。例如，图1中主体控制部21与各个构成部连接并控制整个装置，但也可构成为，对每一构成部分别具有独立的控制部。《主体控制部的结构》图11是说明主体控制部21所包含的结构中主要与下述本实施方式所涉及的晶体取向对准有关的构成部的图。作为与晶体取向对准有关的构成部，主要有主斑点设定部34、图案设定部35、矢量设定部36、矢量信息获取部、运算部38、试样微动机构指示部39以及观察模式切换部40。另外，主体控制部21除了上述构成部以外，还含有各种构成部。主斑点设定部34设定下述投影至荧光板10或摄像头11上的电子束衍射图案22中的主斑点23的位置。在所设定的主斑点23的位置上，显示标记25。此处，主斑点23的设定也可由操作者进行选择，也可如下所述那样，利用装置来自动决定。图案设定部35设定圆形图案26或圆弧状图案33，以使电子束衍射图案22b的主斑点23位于圆周上。此外，通过图案设定部35能够变更基于电子束衍射图案22b的亮度分布设定的圆形图案26或圆弧状图案33的形状和大小。矢量设定部36在设定完圆形图案26或圆弧状图案33之后，设定以下述中心点(或者中心点的虚拟坐标点)为起点且以主斑点23的位置为原点的矢量V。矢量信息获取部37获取所设定的矢量V的方向和大小的信息，并基于上述信息求出试样8的倾斜方向和倾斜角度。试样微动驱动机构指示部39基于运算部38求出的试样8的倾斜方向和倾斜角度，控制试样微动驱动机构9的试样倾斜机构9b的动作。观察模式切换部40能够按照像观察模式和电子束衍射图案22的观察模式来变更电子显微镜1的观察模式。《光路图》图2表示本实施方式所涉及的观察电子束衍射图案22时的透射电子显微镜1的光路图。本图中，示出了进行移动以使荧光板10脱离光轴时的情况，但也可将荧光板10配置在摄像头11的上部。电子束15平行照射至试样8。在试样8为结晶性试样时，根据结晶，电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子显微镜，其特征在于，具有：电子源，该电子源对试样照射电子束；试样台架，该试样台架保持所述试样；驱动部，该驱动部驱动所述试样台架；检测部，该检测部获取通过照射该电子束而从试样处获得的信号，并检测试样像；显示部，该显示部显示所述试样的电子束衍射像；以及控制部，所述控制部具有：图案设定部，该图案设定部基于显示在所述显示部上的电子束衍射图案中的衍射斑点的亮度分布，设定以主斑点位于圆周上的方式重叠显示的拟合用圆形图案；以及矢量设定部，该矢量设定部设定显示为以该显示的圆形图案的中心位置为起点且以位于所述圆形图案的圆周上的主斑点的位置为终点的矢量，基于该显示的矢量的方向及大小，控制所述驱动部，以使所述试样倾斜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.07 JP 2014-1392731.一种电子显微镜，其特征在于，具有：电子源，该电子源对试样照射电子束；试样台架，该试样台架保持所述试样；驱动部，该驱动部驱动所述试样台架；检测部，该检测部获取通过照射该电子束而从试样处获得的信号，并检测试样像；显示部，该显示部显示所述试样的电子束衍射像；以及控制部，所述控制部具有：图案设定部，该图案设定部基于显示在所述显示部上的电子束衍射图案中的衍射斑点的亮度分布，设定以主斑点位于圆周上的方式重叠显示的拟合用圆形图案；以及矢量设定部，该矢量设定部设定显示为以该显示的圆形图案的中心位置为起点且以位于所述圆形图案的圆周上的主斑点的位置为终点的矢量，基于该显示的矢量的方向及大小，控制所述驱动部，以使所述试样倾斜。2.如权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，所述图案设定部设定为以将所述拟合用圆形图案显示在所述亮度分布所在的区域的内侧。3.如权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，所述图案设定部变更所述圆形图案的大小。4.如权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，所述控制部基于通过所述矢量设定部设定的矢量的方向来求出所述试样的倾斜方向，并基于所述矢量的大小来求出所述试样的倾斜角度。5.如权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，所述控制部在使所述试样倾斜时切换观察模式，以使由该检测部检测出的试样像显示在所述显示部。6.如权利要求1所述的电子显微镜，其特征在于，具有偏向...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢口纪惠，小林弘幸，四辻贵文，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本,JP