JPH07335165A

JPH07335165A - 格子欠陥観察用電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH07335165A
Application number: JP6128471A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kakibayashi; 博司柿林; Hisaya Murakoshi; 久弥村越; Hidekazu Okudaira; 秀和奥平; Takashi Irie; 隆史入江; Jiro Tokita; 二郎鴇田; Keiichi Kanebori; 恵一兼堀; Yasuhiro Mitsui; ▲泰▼裕三井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-10
Filing date: 1994-06-10
Publication date: 1995-12-22
Also published as: EP0686994A1; DE69500907T2; DE69500907D1; EP0686994B1; KR960002461A; US5744800A

Abstract

(57)【要約】【目的】被観察試料とは別個に用意した参照用試料の使
用を可能にすることにより、被観察試料に好ましくない
加工を施さなくても格子欠陥の探索を行なうことができ
る電子顕微鏡を提供すること。試料の種類又は性質に応
じた最適の格子欠陥探索条件を任意に選択することがで
きる電子顕微鏡を提供すること。【構成】電子顕微鏡の筐体に対して挿脱可能な一対の試
料ホルダを電子線軸に沿って上下２段に隣接して配設す
る。一対の試料ホルダは、電子線照射位置（試料観察位
置）に対する据付及び離脱を各試料ホルダごとに独立し
て操作するができるように構成する。また、一対の試料
ホルダは、試料相互間の間隔、電子線軸に対する試料の
設置角度及び電子線軸と直交する面内における試料の設
置角度を選択的に微細調整するための手段を包含するこ
とが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、試料中に低密度で存在
する微小な格子欠陥を観察する場合に適用して好適な電
子顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の材料科学の進展や半導体集積回路
の高集積化に伴い、各種の結晶材料や半導体デバイス中
に低密度に存在する数ナノメートルサイズの微小な格子
欠陥の評価技術に対する需要が高まりつつある。

【０００３】格子欠陥は、例えば「ジャパニーズ・ジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィジクス（Japanese Jou
rnal of Applied Physics)」第２２巻(１９８３年)Ｌ３
６７頁〜Ｌ３６９頁に記載されているように、通常の透
過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）又は走査透過型電子顕微鏡
（ＳＴＥＭ）を用いて観察することができる。同文献に
記載された方法では、先ず、２０００倍〜数万倍の低倍
率で被観察試料の電子顕微鏡像を観察し、ヘテロ界面や
結晶粒界など、格子欠陥が存在する可能性がある場所を
探索する。格子欠陥が存在する可能性がある場所を見付
けた場合は、電子顕微鏡の倍率を数万倍〜十万倍に高
め、その場所を更に細かく観察して格子欠陥を探索す
る。格子欠陥を見付けた場合は、対物絞りの口径を広げ
て高分解能モードにし、見付けた格子欠陥を精密に観察
する。

【０００４】この従来方法は、低倍率で探索した試料の
観察視野を分割し、分割した観察視野を高倍率で繰り返
して探索する必要があるため、格子欠陥の探索に非常に
長時間を必要とするほか、格子欠陥が存在する可能性が
ある場所が多い場合は、倍率の切替操作を頻繁に行なう
ことが必要となる。しかも、この従来方法は、試料の電
子顕微鏡像に混在する電子線回折のコントラスト（濃淡
模様）を利用して格子欠陥を探索するものであるため、
試料に対する電子線の入射角度が適切でない場合には、
当該コントラストが微弱となって格子欠陥を見落とす可
能性がある。

【０００５】一方、例えば「ネイチュア(Nature)」第１
７９巻(１９５７年)７５２頁〜７５５頁には、被観察試
料とは結晶面間隔が若干異なる別の結晶薄膜を被観察試
料上に形成することにより、電子顕微鏡の像面（焦点
面）に現われるモアレ縞を観察して格子欠陥を探索する
方法が提案されている。この方法は、格子欠陥を拡大し
て探索することができる点で優れているが、モアレ発生
用の結晶薄膜を被観察試料上にいちいち形成する必要が
あるほか、形成した結晶薄膜によって被観察試料に好ま
しくない歪が発生し、当該歪が原因となって精密な格子
欠陥の探索又は観察ができない点で問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、被観察試料とは別個に用意した参照用試料の使用を
可能にすることにより、被観察試料に好ましくない加工
を施さなくても格子欠陥の探索を行なうことができる電
子顕微鏡を提案することにある。また、本発明の第２の
目的は、被観察試料及び使用する参照用試料の種類又は
性質に応じた最適の格子欠陥探索条件を任意に選択する
ことができる電子顕微鏡を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の前記課題は、電
子顕微鏡の筐体に対して挿脱可能な一対の試料ホルダを
電子線軸に沿って上下２段に隣接して配設することによ
って効果的に解決することができる。一対の試料ホルダ
は、その一方に搭載した試料のみを観察する場合に他方
の試料ホルダが観察の障害になることを防止するため、
電子線照射位置（試料観察位置）に対する据付及び離脱
を各試料ホルダごとに独立して操作するができるように
構成する必要がある。また、一対の試料ホルダは、最適
の格子欠陥探索条件を実現するため、試料相互間の間
隔、電子線軸に対する試料の設置角度及び電子線軸と直
交する面内における試料の設置角度を選択的に微細調整
するための手段を包含することが望ましい。

【０００８】格子欠陥を探索する場合は、一対の試料ホ
ルダのいずれか一方に参照用試料を搭載し、他方の試料
ホルダに被観察試料を搭載することによって行なう。電
子線軸に対する参照用試料及び被観察試料の配列順序
は、特に限定されない。参照用試料は、原理的には種々
の結晶材料を使用することができるが、実際には、被観
察試料と同一の組成又は結晶構造を有する結晶材料を選
択して使用することが望ましい。また、参照用試料は、
その結晶構造が既知であるほか、格子欠陥が事実上存在
しないものを選択して使用することが望ましい。更に、
参照用試料は、格子欠陥の探索精度を高めるため、被観
察試料との間の結晶面間隔の差が１％未満であり、か
つ、厚さが１００ｎｍ以下であるものを選択して使用す
ることが望ましい。

【０００９】

【作用】本発明に係る電子顕微鏡の原理を図１を参照し
て概念的に説明する。いま、結晶面間隔がｄ₁又はｄ₂で
ある参照用試料及び被観察試料を両者の結晶面が互いに
平行になるように重ねて透過型電子顕微鏡の電子線照射
位置に配設したと仮定する。両試料に電子線を照射する
と、電子顕微鏡の像面には、図１ａに示すように、参照
用試料による電子顕微鏡像１と被観察試料による電子顕
微鏡像２（いずれも回折格子の刻線に類似させた縞模様
として表示してある）が互いに干渉し合ってモアレ像３
が結像する。モアレ縞のピッチｄは、次式によって表わ
すことができる。

【００１０】

【数１】ｄ＝ｄ₁ｄ₂／｜ｄ₁−ｄ₂｜（１）図１ｂは、同様の参照用試料及び被観察試料を電子線軸
と直交する面内において僅かに傾けて重ねた場合を示す
ものであり、この場合のモアレ像３には、両試料の結晶
面とほぼ直角の方向にモアレ縞が現われる。モアレ縞の
ピッチｄは、両試料間の角度差をαとすると、次式で表
わすことができる。

【００１１】

【数２】ｄ＝ｄ₁ｄ₂／(ｄ₁ ²＋ｄ₂ ²−２ｄ₁ｄ₂cosα)^1/2 （２）式１及び式２から明らかなように、モアレ縞のピッチｄ
と被観察試料の結晶面間隔ｄ₂との比（ｄ／ｄ₂）は、両
試料の結晶面間隔の差（ｄ₁−ｄ₂）及び結晶面の角度差
αが小さければ小さいほど大きくなる。このことは、被
観察試料に存在する格子欠陥（電子顕微鏡像２の中央部
分）がＹ字型縞模様又は不連続縞模様としてモアレ像３
において拡大して現われることを意味する。具体的に
は、被観察試料の結晶面間隔が０．２ｎｍであるときの
格子欠陥の拡大率は、参照用試料の結晶面間隔を０．２
２ｎｍ、０．２０２ｎｍ又は０．２００２ｎｍに設定し
た場合、それぞれ１０倍、１０１倍又は１００１倍とな
る。また、両試料の結晶面間隔が同一（ｄ₁＝ｄ₂）であ
り、かつ、両試料の結晶面の相互間に角度差αが存在す
るときの格子欠陥の拡大率は、角度差αを０．１ｒａ
ｄ、０．０１ｒａｄ又は０．００１ｒａｄに設定した場
合、それぞれ１０倍、１００倍又は１０００倍となる。
なお、参照用試料の結晶面間隔が０．２ｎｍ、被観察試
料の結晶面間隔が０．２００２ｎｍであり、かつ、角度
差αが０．００１ｒａｄである場合における格子欠陥の
拡大率は７０７．５倍である。

【００１２】本発明の電子顕微鏡を用いた場合は、前記
従来技術（ネイチュア）の場合のように、モアレ像を発
生させるための特別な加工を被観察試料に施す必要がな
いため、格子欠陥を観察するための準備作業を簡素化す
ることができるほか、被観察試料の加工によって好まし
くない歪が発生する等の問題を回避することが可能とな
る。しかも、試料相互間の間隔、電子線軸に対する試料
の設置角度及び電子線軸と直交する面内における試料の
設置角度を選択的に微細調整するための手段を設けた場
合は、被観察試料及び使用する参照用試料の種類又は性
質に応じて最適の格子欠陥探索条件（拡大率等）を任意
に選択することが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に示した実施例を参照して本発明
に係る電子顕微鏡を更に詳細に説明する。図２〜図１０
における同一の記号は、同一又は類似物を表示するもの
とする。

【００１４】〈実施例１〉図２は、本発明に係る電子顕
微鏡の一実施例を示す全体構成図である。電子顕微鏡の
筐体２１内には、電子銃２２、照射用レンズ系２３、一
対の試料ホルダ２４、結像レンズ系２５、対物絞り２
６、カメラ室２７、撮像装置２８が記載の順序で配設さ
れている。電子銃２２から放射し加速された電子線は、
照射用レンズ系２３によって平行にされた後、一対の試
料ホルダ２４に搭載された試料を照射する。試料を通過
した電子線は、結像用レンズ系２５及び対物絞り２６に
より、カメラ室２７に設けられた撮像装置２８の受像面
上に結像する。撮像装置２８は、電子計算機３１に接続
されており、かつ、この電子計算機は、試料位置制御装
置３２、試料角度制御装置３３及び電子顕微鏡の運転制
御装置３４に接続されている。

【００１５】本発明に係る電子顕微鏡の最も大きな特徴
は、筐体２１に対して挿脱可能な一対の試料ホルダ２４
を採用し、これらの試料ホルダを電子線軸に沿って互い
に隣接して上下２段に配設した点にある。各試料ホルダ
は、それぞれ試料ホルダ操作装置３５に連結され、後で
具体的に説明するように、互いに独立した試料の移動や
回転が可能なように構成されている。試料ホルダ操作装
置３５は、試料位置制御装置３２及び試料角度制御装置
３３により、４種類のモードで動作する。第１の動作モ
ードは、電子線照射位置に対する試料ホルダの据付及び
離脱である。第２の動作モードは、試料相互間の間隔の
微調整である。第３の動作モードは、電子線軸に直交す
る面内における試料の設置角度の微調整である。第４の
動作モードは、電子線軸に対する試料の設置角度の微調
整である。電子計算機３１は、撮像装置２８から送られ
て来た画像データを演算処理し、その結果に基づいて必
要な制御命令を各制御装置３２〜３４に送り込む。撮像
装置２８は、公知のハーピコン撮像管を利用して構成し
た。ハーピコン撮像管の代わりとして公知のＣＣＤ(cha
rge-coupled device）を使用することも可能である。

【００１６】試料ホルダの具体的な構造例を図３〜図６
に示す。本例では、図３に示すように、上側試料ホルダ
２４ａ及び下側試料ホルダ２４ｂが水平面（電子線軸に
直交する面）内において互いに交叉するように配設され
ている。各試料ホルダは、試料搭載孔４０を前半部に設
けた操作棒４１と、当該操作棒を挿脱可能なように収容
して支持するための支持筒４２をもって構成されている
（図４参照）。支持筒４２は、筐体２１の一部に形成し
たフランジ部４３に気密保持用ガスケット４４を介して
取り付けられている。フランジ部４３には、ガスケット
４４を支点として支持筒４２を水平面（電子線軸に直交
する面）内又は垂直面（電子線軸を含む面）内において
微細に揺動させるための２個のアクチュエータ４５及び
４６が設置されている。各試料ホルダ２４ａ，２４ｂに
対向する筐体２１の内壁には、操作棒４１の先端部分を
支えるとともに、同操作棒を軸方向に沿って微細に移動
させるための別のアクチュエータ４７が設置されてい
る。支持筒４２には、操作棒４１をその軸を中心として
微細に回転させるためのパルスモータ４８が設置されて
いる。アクチュエータ４５〜４７及びパルスモータ４８
は、図２に示した試料ホルダ操作装置３５の一部分を構
成するものである。アクチュエータ４５〜４７は、市販
のパルスモータ及び減速機構を組み合わせることによっ
て構成した。

【００１７】操作棒４１は、図４に示すように、その後
端に設けた取手４９を手で操作することにより、支持筒
４２を貫通して筐体２１内に挿入し又は筐体２１から引
き抜くことができるように構成されており、かつ、その
挿入時には、回転ギア５０及び５１を介してパルスモー
タ４８が連結する。筐体２１内に面する支持筒４２のの
端部には、操作棒４１を引き抜いた後の筐体２１の気密
を保持するためのゲート弁５４が配設されている。筐体
２１内の所定位置に対する試料ホルダ２４ａ及び２４ｂ
の据付は、図４の状態（操作棒４１の前半部を支持筒４
２の空洞部５５に挿入した状態）で空洞部５５を排気
し、その真空度を筐体２１内の真空度に近付けた後、取
手４９を操作し、操作棒４１の先端がアクチュエータ４
７に当たるまで押し込むことによって行なう。

【００１８】一対の試料ホルダ２４ａ及び２４ｂを所定
位置に据え付けた状態における両者の位置関係を図５に
示す。本発明の電子顕微鏡では、被観察試料の格子欠陥
を観察する際、参照用試料との間隔を１０μｍ以下に接
近させる必要があるため、上側試料ホルダ２４ａは、そ
の試料搭載孔４０ａが下側試料ホルダ２４ｂの試料搭載
孔４０ｂに向かって突出するような構造になっている。
上側試料ホルダ２４ａに対する試料２９の搭載は、図７
に示した構造の試料把持器６５を用いることによって行
なう。この試料把持器は、蝶番（図示せず）による開閉
が可能なように連結された２枚の円形状メッシュ部材６
６及び６７をもって構成されており、両部材によって試
料２９を挟み込んで固定する。試料２９の搭載は、片方
のメッシュ部材６６の周辺に設けた複数個の止金６８を
試料搭載孔４０ａの側壁に形成した溝７１に嵌合させる
ことによって行なう。なお、下側試料ホルダ２４ｂに対
する試料３０の搭載は、このような止金を有しない類似
構造の試料把持器（図示せず）を使用し、当該試料把持
器を試料搭載孔４０ｂ上に設置した回転受皿５９に載置
することによって行なう（図５参照）。

【００１９】試料２９，３０の相互間の間隔調整は、ア
クチュエータ４５（図３及び図４参照）を動作させ、支
持筒４２をガスケット４４を支点として垂直面内におい
て微細に揺動させることによって行なう。なお、図４に
おいて、５６は、支持筒４２の釣合を取るため、アクチ
ュエータ４５の反対側の間隙（支持筒４２の外壁とフラ
ンジ部４３の内壁との間隙）に配設した圧縮弾性体であ
る。試料間隔の監視又は測定は、上側試料ホルダ２４ａ
の試料搭載孔４０ａの外周に配設した渦電流式変位セン
サ５７（図５参照）を用いて行なう。

【００２０】水平面（電子線軸と直交する面）内におけ
る操作棒４１と直角方向の試料の位置調整は、アクチュ
エータ４６を動作させ、ガスケット４４を支点として支
持筒４２を水平面内において微細に揺動させることによ
って行なう。なお、詳細図示せざるも、支持筒４２の釣
合を取るため、アクチュエータ４６の反対側の間隙に
は、圧縮弾性体が介挿されている。操作棒４１の軸方向
における試料位置の調整は、アクチュエータ４７を動作
させることによって行なう。

【００２１】電子線軸に対する試料の設置角度の微細調
整は、パルスモータ４８を動作させることによって行な
う。水平面内における試料の設置角度の微細調整は、下
側試料ホルダ２４ｂの操作棒４１に内蔵されている試料
回転装置５８に用いることによって行なう。同装置は、
図６に示すように、回転可能な試料受皿５９、同受皿に
巻き付けたプーリー６０、アクチュエータ６１、同アク
チュエータによる往復運動をプーリー６０に伝達するた
めのワイヤ６２をもって構成されている。アクチュエー
タ６１は、前記アクチュエータ４５〜４７及びパルスモ
ータ４８とともに図１に示した試料ホルダ操作装置３５
の一部を構成するものであり、市販のパルスモータ及び
減速機構を組み合わせることによって構成した。

【００２２】次に、本実施例の電子顕微鏡を利用した格
子欠陥観察方法の手順について説明する。なお、参照用
試料は、格子欠陥の観察に先立ってその電子線回折像を
観察し、電子計算機３１を用いて結晶面間隔及び角度を
求めて記録しておくことが望ましい。被観察試料は、上
側試料ホルダ２４ａ又は下側試料ホルダ２４ｂのいずれ
か一方に搭載し、参照用試料は、他方の試料ホルダに搭
載する。被観察試料を上側試料ホルダ２４ａに搭載し、
参照用試料を下側試料ホルダ２４ｂに搭載した場合につ
いて説明する。

【００２３】先ず、被観察試料を搭載した上側試料ホル
ダ２４ａのみを筐体２１内に挿入した後、被観察試料の
全体を低倍率の電子顕微鏡像によって探索し、特に注目
すべき構造部分（格子欠陥が存在する可能性があるヘテ
ロ界面や結晶粒界など）がある場合は、その部分を視野
中心に移すとともに、当該視野における被観察試料の電
子線回折像を撮像装置２８から取り出し、電子計算機３
１の画像処理ソフトを用いて被観察試料の結晶面間隔及
び角度を演算して同計算機に記録する。

【００２４】次に、参照用試料を搭載した下側試料ホル
ダ２４ｂを筐体２１内に挿入し、参照用試料と被観察試
料との間隔が数μｍ以下になるように接近させる。この
状態で低倍率のまま両試料の電子顕微鏡像を結像させる
と、撮像装置２８の受像面にモアレ像が現われる。この
モアレ像による格子欠陥の拡大率を所望の値に設定する
には、先に電子計算機３１に記録しておいた両試料のデ
ータ（結晶面間隔及び角度）に基づき、所望の拡大率を
与えるのに必要な結晶面の角度差αを式２により演算
し、その結果に基づいて水平面内における両試料の設置
角度を微細に調整する。この調整操作は、電子計算機３
１の制御命令を試料回転制御装置３３を介して試料ホル
ダ操作装置３５に伝達することによって行なうことがで
きる。

【００２５】格子欠陥の探索は、電子顕微鏡を低倍率に
保持したまま、アクチュエータ４６及びアクチュエータ
４７を動作させ、被観察試料を参照用試料に対して相対
的に移動させることによって行なう。格子欠陥が存在す
るか否かの判断は、予め電子計算機３１に記録しておい
た標準パターン（格子欠陥を含まない領域のモアレ縞パ
ターン）と探索によって取り込んだモアレ縞パターンを
電子計算機３１により逐次比較することによって自動的
に行なうことができる。電子計算機３１は、観察視野内
に格子欠陥の存在を示すモアレ縞パターンを検知する
と、試料位置制御装置３２に対して試料移動停止の制御
命令を伝達する。

【００２６】電子計算機３１が格子欠陥の存在を検知し
た場合は、下側試料ホルダ２４ｂを取手４９を操作する
ことにより、当該試料ホルダを電子線照射位置（電子顕
微鏡の観察視野）から離脱させた後、電子顕微鏡を高倍
率・高分解能モードに変更して当該格子欠陥を精密に観
察する。高分解能像は、対物絞り２６を電子線軸から外
すか、逆空間で０．１〜０．２ｎｍ以下に対応する絞り
径に切り替えることによって得ることができる。

【００２７】＜実施例２＞本発明の第２の実施例を図８
〜図１０に示す。本実施例では、図８に示すように、一
対の試料ホルダ２４が電子線軸を含む面内において互い
に並列するように配設されている。上側試料ホルダ２４
ａは、３個の試料搭載孔４０ａを軸方向に配設した試料
支持腕８０ａをもって構成されており、一方、下側試料
ホルダ２４ｂは、１個の試料搭載孔４０ｂを配設した下
側試料支持腕８０ｂをもって構成されている。

【００２８】上側試料支持腕８０ａは、軸方向（以下
「Ｘ方向」という）及び軸と直交する方向（以下「Ｙ方
向」という）における摺動が可能なように上側位置調整
基板８１ａに連結されている。下側試料支持腕８０ｂ
は、Ｘ方向の摺動が可能なように中間支持腕８２ｂの先
端に設けた台部８３に連結されており、かつ、中間支持
腕８２ｂは、Ｘ方向及びＹ方向の摺動が可能なように下
側位置調整基板８１ｂに連結されている。上側位置調整
基板８１ａと下側位置調整基板８１ｂとは、４個の間隔
調整用アクチュエータ８４を介して連結されており、全
体として一組の試料保持構造体８５を構成する。上側位
置調整基板８１ａは、共通操作棒８６に連結されてい
る。８７ａ及び８８ａは、上側試料支持腕８０ａをＸ方
向又はＹ方向に移動させるためのアクチュエータであ
り、８７ｂ及び８８ｂは、中間支持腕８２ｂを介して下
側試料支持腕８０ｂをＸ方向又はＹ方向に移動させるた
めのアクチュエータである。なお、８９は、中間支持腕
８２ｂ上において下側試料支持腕８０ｂをＸ方向に移動
させるためのアクチュエータである。

【００２９】図８に示した試料保持構造体８５は、図９
に示した要領で電子顕微鏡内に装填する。本実施例の場
合、試料保持構造体８５は、フランジ部４３を貫通して
筐体２１内に挿入した後、取付用帽体９０を用いてフラ
ンジ部４３に装填される。９１は、ガイドレール９２を
介してフランジ部４３の一部に取り付けた操作用シリン
ダ、９３は、操作用シリンダ９１のピストン、９４は、
当該ピストンの筐体２１側端部に設けたスライダ、９５
は、当該スライダに取り付けた試料移動用アクチュエー
タ、９６は、アクチュエータ９５に取り付けた試料回転
用パルスモータをそれぞれ示す。

【００３０】試料保持構造体８５の装填は、図９ｂの状
態でフランジ部４３の内部を真空に排気した後、ゲート
弁９７を開いて操作用シリンダ９１を動作させることに
よって行なう。シリンダ９１の動作により、そのピスト
ン９３に固定したスライダ９４がガイドレール９２に沿
って図面左方に移動する結果、当該スライダがアクチュ
エータ９５を介して共通操作棒８６を押し込んで図９ａ
に示した状態（試料観察状態）とする。試料交換は、図
９ｂの状態で取付用帽体９０をフランジ部４３から取り
外すことによって行なう。

【００３１】試料保持構造体８５の装填した後の試料位
置の調整及び試料の移動は、アクチュエータ８７ａ，８
８ａ，８７ｂ，８８ｂ（図８参照）を動作させることに
よって行なう。電子線軸に対する試料の設置角度の調整
は、パルスモータ９６（図９参照）を動作させることに
よって行なう。本実施例の場合は、３個の試料搭載孔４
０ａを設けた上側試料支持腕８０ａを採用しているた
め、一回の試料保持構造体８５の装填により、３個の被
観察試料を切り替えて観察することができて極めて効率
的である。被観察試料の切替は、アクチュエータ８９を
動作させ、下側試料支持腕８０ｂの試料搭載孔４０ｂを
上側試料支持腕８０ａの３個の試料搭載孔４０ｂにいず
れかに選択的に対向させることによって行なう。水平面
内における試料の設置角度の調整は、図１０に示すよう
に、上側試料支持腕８０ａに設けたパルスモータ９５を
動作させ、プーリー６０を介して３個の試料受皿５９を
同時に回転させることによって行なう。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、各種材料やデバイスに
おける低密度かつ数nm以下のサイズの結晶欠陥や格子歪
を、低倍率像において短時間にかつ確実に探索しでき
る。このため、特に超高純度の材料に僅かに存在する微
小欠陥、微小格子歪の高分解能像観察及び原子位置や原
子種の解析を、従来の数十分の一以下の時間で効率的か
つ確実に行える。

【００３３】本発明によれば、被観察試料とは別個に用
意した参照用試料の使用が可能となり、被観察試料に好
ましくない加工を施さなくても格子欠陥の探索を行なう
ことができる。被観察試料及び使用する参照用試料の種
類又は性質に応じた最適の格子欠陥探索条件を任意に選
択することができるため、格子欠陥の探索及び観察を短
時間かつ精密に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子顕微鏡の原理を説明するため
の概念図。

【図２】本発明に係る電子顕微鏡の第１の実施例を説明
するための全体構成図。

【図３】第１の実施例において使用する試料ホルダの具
体的構造例を示す斜視図。

【図４】図３の試料ホルダの装填手順を説明するための
断面構造図。

【図５】図３の試料ホルダの試料搭載孔付近の構造を示
す断面図。

【図６】第１の実施例において使用する試料回転手段の
具体例を示す斜視図。

【図７】第１の実施例において使用する試料把持器の具
体例を示す斜視図及び断面図。

【図８】本発明に係る電子顕微鏡の第２の実施例を説明
するための試料ホルダ部分の斜視図。

【図９】同じく第２の実施例を説明するための試料ホル
ダ部分の断面図。

【図１０】第２の実施例において使用する試料回転手段
の具体例を示す平面図。

【符号の説明】

２１…電子顕微鏡筐体、２４…試料ホルダ、２８…撮像
装置２８、３１…電子計算機、３２…試料位置制御装
置、３３…試料角度制御装置、３４…電子顕微鏡運転制
御装置、３５…試料ホルダ操作装置、４０…試料搭載
孔、４１…試料ホルダ操作棒、４２…支持筒、４３…フ
ランジ部、４４…ガスケット、４５，４６，４７…アク
チュエータ、４８…パルスモータ、４９…取手、５５…
空洞部、５９…回転受皿、８０…試料支持腕、８１…位
置調整基板、８２…中間支持腕、８４…アクチュエー
タ、８５…試料保持構造体、８６…共通操作棒、８７，
８８，８９…アクチュエータ、９０…取付用帽体、９１
…操作用シリンダ、９５…アクチュエータ、９６…パル
スモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者入江隆史東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者鴇田二郎東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者兼堀恵一東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者三井 ▲泰▼裕東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子線を放射するための電子銃と、放射さ
れた電子線を試料に照射するための第１の電子レンズ系
と、電子線軸に沿って上下２段に隣接して配設された挿
脱可能な一対の試料ホルダと、試料を通過した電子線を
収束して所定位置に結像させるための第２の電子レンズ
系と、電子線照射位置に対する試料ホルダの据付及び離
脱を各試料ホルダごとに独立して操作するための手段を
備えたことを特徴とする格子欠陥観察用電子顕微鏡。
【請求項２】前記一対の試料ホルダは、電子線軸と直交
する面内において互いに交叉するように配設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
【請求項３】前記一対の試料ホルダは、電子線軸を含む
面内において互いに並列するように配設されていること
を特徴とする請求項１に記載の電子顕微鏡。
【請求項４】前記試料ホルダ操作手段は、試料相互間の
間隔、電子線軸に対する試料の設置角度及び電子線軸と
直交する面内における試料の設置角度を選択的に微細調
整するための手段を包含するものであることを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の電子顕微
鏡。
【請求項５】前記試料ホルダ操作手段は、一方の試料ホ
ルダに搭載された試料に対して他方の試料ホルダに搭載
された試料を電子線軸に直交する面内において相対的に
移動させるための手段を包含するものであることを特徴
とする請求項１〜請求項４のいずれか一に記載の電子顕
微鏡。
【請求項６】前記一対の試料ホルダの少なくとも一方は
複数の試料搭載孔を有するものであり、かつ、当該複数
の試料搭載孔のいずれか一を他方の試料ホルダの試料搭
載孔に選択的に対向させるための手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一に記
載の電子顕微鏡。