TWI782958B - 帶電粒子束裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明的目的在於提供帶電粒子束裝置，其能夠防止起因於人為的錯誤等而導致試樣與電子束鏡筒接觸。該帶電粒子束裝置(10)具有試樣室(11)、試樣載台(31)、向試樣S照射電子束的電子束鏡筒(13)以及照射會聚離子束的會聚離子束鏡筒(14)。帶電粒子束裝置(10)具有移位部件(45)，該移位部件(45)具有：開閉部，其被設置為能夠在電子束鏡筒(13)的出射端部和試樣載台(31)之間的***位置與離開***位置的退出位置之間移位；以及接觸部，其設置於在試樣載台(31)進行動作時能夠比出射端部先與試樣(S)接觸的接觸位置。帶電粒子束裝置(10)具有使移位部件(45)移位的驅動機構(42)和檢測有無試樣(S)與接觸部的接觸的導通感測器(24)。

Description

帶電粒子束裝置
本發明關於帶電粒子束裝置。
以往，公知有如下的複合帶電粒子束裝置，該複合帶電粒子束裝置具有電子束鏡筒和會聚離子束鏡筒、以及對電子束鏡筒的物鏡的開口部進行開閉的旋轉型的快門(例如參照專利文獻1)。 　　專利文獻1：日本特開平5-314941號公報 　　上述現有技術的複合帶電粒子束裝置在向試樣照射會聚離子束的加工時等，通過快門關閉物鏡的開口，從而能夠防止飛濺粒子和氣體等浮游粒子附著在物鏡或電子束鏡筒的內部。 　　可是，在上述現有技術的複合帶電粒子束裝置中，由於根據試樣或者用途的多樣化等使用各種試樣支架，因此需要按每個試樣支架控制試樣載台的不同動作。然而，在試樣相對於試樣支架的安裝或試樣支架的選擇等上發生人為的錯誤的情況下，很難使試樣載台適當地進行動作，因而試樣有可能與電子束鏡筒接觸。
[發明所欲解決之課題] 　　本發明就是鑒於上述情況而完成的，其目的在於提供一種帶電粒子束裝置，該帶電粒子束裝置能夠防止起因於人為的錯誤等而導致試樣與電子束鏡筒接觸。 [解決課題之手段] 　　(1)本發明的一個方式是帶電粒子束裝置，其特徵在於，該帶電粒子束裝置具有：試樣載台，其載置試樣；試樣室，其收納所述試樣載台；帶電粒子束鏡筒，其向所述試樣照射帶電粒子束；移位部件，其具有開閉部和接觸部，該開閉部被設置為能夠在所述帶電粒子束鏡筒的出射端部和所述試樣載台之間的***位置與遠離所述***位置的退出位置之間移位，該接觸部設置於在所述試樣載台進行動作時能夠比所述出射端部先與所述試樣接觸的接觸位置；驅動單元，其使所述移位部件移位；以及檢測單元，其檢測有無所述試樣與所述接觸部的接觸。 　　(2)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(1)中所述的帶電粒子束裝置中，所述驅動單元具有致動器，該致動器使所述移位部件至少在與所述試樣載台的傾斜軸平行的移動方向上移位。 　　(3)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(1)中所述的帶電粒子束裝置中，所述驅動單元具有致動器，該致動器使所述移位部件至少在與所述試樣載台的傾斜不發生干涉的範圍內移位。 　　(4)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(1)至(3)中的任意一項所述的帶電粒子束裝置中，該帶電粒子束裝置具有對所述試樣室和所述驅動單元與所述移位部件之間進行電絕緣的電絕緣部件，所述檢測單元具有：電源，其從所述試樣室的外部向所述移位部件施加電壓；以及電連接部件，其電連接所述試樣和所述試樣室，根據有無所述試樣與所述接觸部的導通來檢測有無所述試樣與所述接觸部的接觸。 　　(5)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(1)至(4)中的任意一項所述的帶電粒子束裝置中，該帶電粒子束裝置具有：熱絕緣部件，其對所述試樣室和所述驅動單元與所述移位部件之間進行熱絕緣；以及冷卻單元，其將所述移位部件冷卻到比所述試樣低的溫度。 　　(6)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(5)中所述的帶電粒子束裝置中，所述冷卻單元具有：冷卻部件，其配置在所述試樣的附近；以及熱連接部件，其對所述冷卻部件和所述移位部件進行熱連接。 　　(7)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(1)至(6)中的任意一項所述的帶電粒子束裝置中，該帶電粒子束裝置具有成像系統，該成像系統檢測所述試樣的透射帶電粒子或散射帶電粒子而獲得實像和繞射像的強度分佈，所述移位部件具有光圈部，該光圈部被設置為能夠在所述***位置與所述退出位置之間移位，在所述光圈部上形成有光圈貫通孔，在所述***位置處，該光圈貫通孔使所述帶電粒子束穿過。 　　(8)另外，本發明的一個方式的特徵在於，在(1)至(7)中的任意一項所述的帶電粒子束裝置中，作為所述帶電粒子束鏡筒，具有向所述試樣照射電子束的電子束鏡筒和向所述試樣照射會聚離子束的會聚離子束鏡筒。 　　根據本發明的帶電粒子束裝置，由於具有在***位置與退出位置之間移位的開閉部，因此能夠防止飛濺粒子和氣體等浮游粒子侵入並附著在帶電粒子束鏡筒的內部。由於具有設置於在試樣載台進行動作時能夠比帶電粒子束鏡筒的出射端部先與試樣接觸的接觸位置的接觸部，因此即使發生人為的錯誤等，也能夠防止試樣與帶電粒子束鏡筒接觸。
以下，參照附圖對本發明的實施方式的帶電粒子束裝置進行說明。 　　圖1是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置10的概略結構的立體圖。圖2是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置10的概略結構的一部分的側視圖。圖3是將本發明的實施方式的帶電粒子束裝置10的快門機構20放大示出的立體圖。圖4是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置10的快門機構20和試樣台12的概略結構的側視圖。 　　本發明的實施方式的帶電粒子束裝置10具有：試樣室11，其能夠將內部維持為減壓狀態；試樣台12，其能夠將試樣S固定在試樣室11的內部；以及固定於試樣室11的電子束鏡筒13和會聚離子束鏡筒14。帶電粒子束裝置10具有固定於試樣室11的檢測器例如二次帶電粒子檢測器15和EDS檢測器16。帶電粒子束裝置10具有向試樣S的表面提供氣體的氣體提供部17、從固定在試樣台12上的試樣S將微小的試樣片(省略圖示)移置到試樣片支架(省略圖示)上的針18、以及配置在試樣S的附近的冷卻部件19。帶電粒子束裝置10具有相對於電子束鏡筒13的出射端部13a的快門機構20。帶電粒子束裝置10在試樣室11的外部具有對帶電粒子束裝置10的動作進行統一控制的控制裝置21、與控制裝置21連接的輸入裝置22、顯示裝置23、以及導通感測器24。 　　另外，以下，X軸、Y軸以及Z軸形成三維正交坐標系，X軸和Y軸與帶電粒子束裝置10的垂直於上下方向的基準面(例如水平面等)平行，Z軸與上下方向(例如與水平面垂直的鉛垂方向等)平行。 　　另外，電子束鏡筒13和會聚離子束鏡筒14的照射對象不限於試樣S，也可以是試樣片、試樣片支架、以及存在於照射區域內的針18等。 　　試樣室11通過能夠維持期望的減壓狀態的氣密構造的耐壓箱體形成。試樣室11能夠通過排氣裝置(省略圖示)進行排氣，直到使內部處於期望的減壓狀態為止。 　　試樣台12具有試樣載台31，其載置試樣S；第一旋轉機構32，其使試樣載台31繞與Z軸平行的旋轉軸的軸旋轉驅動；以及第一支承部33，其對試樣載台31和第一旋轉機構32進行支承。試樣台12具有：載台移動機構34，其使第一支承部33沿X軸、Y軸以及Z軸分別平行移動；以及第二支承部35，其對第一支承部33和載台移動機構34進行支承。試樣台12具有使第二支承部35繞與X軸平行的傾斜軸T的軸旋轉驅動的第二旋轉機構36。第二旋轉機構36固定於試樣室11。第二旋轉機構36使試樣載台31相對於Y軸以任意的角度傾斜。第一旋轉機構32、載台移動機構34以及第二旋轉機構36分別通過根據帶電粒子束裝置10的動作模式等從控制裝置21輸出的控制信號被控制。 　　試樣台12具有與固定在試樣載台31上的照射對象電連接的第一端子12a。第一端子12a例如通過與固定在試樣載台31上的照射對象的表面接觸而電連接。試樣台12具有設置在離開固定在試樣載台31上的照射對象的位置的第二端子12b、以及電連接第一端子12a和第二端子12b的佈線12c。試樣台12的第二端子12b例如通過電纜等電連接部件37而與設置於試樣室11的端子11a電連接。 　　電子束鏡筒13向試樣室11的內部的規定的照射區域內的照射對象照射電子束(EB)。電子束鏡筒13例如以使電子束的出射端部13a在Z軸方向上面向試樣載台31並且使電子束的光軸與Z軸方向平行的方式固定於試樣室11。電子束鏡筒13具有產生電子的電子源、使從電子源射出的電子會聚以及偏轉的電子光學系統。電子光學系統例如具有電磁透鏡和偏轉器等。電子源和電子光學系統通過根據電子束的照射位置和照射條件等從控制裝置21輸出的控制信號被控制。 　　會聚離子束鏡筒14向試樣室11的內部的規定的照射區域內的照射對象照射會聚離子束(FIB)。會聚離子束鏡筒14例如以使會聚離子束的出射端部14a在相對於Z軸傾斜了規定的角度的傾斜方向上面向試樣載台31並且使會聚離子束的光軸與傾斜方向平行的方式固定於試樣室11。會聚離子束鏡筒14具有產生離子的離子源、使從離子源引出的離子會聚以及偏轉的離子光學系統。離子光學系統例如具有聚光透鏡(condenser lenses)等第一靜電透鏡、靜電偏轉器、物鏡等第二靜電透鏡等。離子源和離子光學系統通過根據會聚離子束的照射位置和照射條件等從控制裝置21輸出的控制信號被控制。離子源例如是使用了液體鎵等的液體金屬離子源、電漿型離子源以及氣體電場電離型離子源等。 　　帶電粒子束裝置10能夠通過向照射對象的表面一邊掃描會聚離子束一邊進行照射來執行被照射部的圖像化、基於濺射的各種加工(挖掘、修整(trimming)加工等)、沉積膜(deposited film)的形成等。帶電粒子束裝置10能夠執行從試樣S形成用於透射電子顯微鏡(transmission electron microscope)的透射觀察用的試樣片(例如薄片試樣和針狀試樣等)、以及用於電子束的分析用的分析試樣片等的加工。帶電粒子束裝置10能夠執行使移置在試樣片支架上的試樣片成為適於用於透射電子顯微鏡的透射觀察的期望的厚度的薄膜的加工。帶電粒子束裝置10能夠通過向試樣S、試樣片以及針18等照射對象的表面一邊掃描會聚離子束或電子束一邊進行照射來執行照射對象的表面的觀察。 　　另外，電子束鏡筒13和會聚離子束鏡筒14也可以以調換相互的配置的方式將電子束鏡筒13配置在傾斜方向上，將會聚離子束鏡筒14配置在Z軸方向上。 　　二次帶電粒子檢測器15檢測通過會聚離子束或電子束的照射從照射對象產生的二次帶電粒子(二次電子、二次離子)。EDS檢測器16檢測通過電子束的照射從照射對象產生的X射線。二次帶電粒子檢測器15和EDS檢測器16分別與控制裝置21連接，從二次帶電粒子檢測器15和EDS檢測器16輸出的檢測信號被發送給控制裝置21。 　　在帶電粒子束裝置10中，不限於二次帶電粒子檢測器15和EDS檢測器16，也可以具有其他檢測器。其他檢測器例如是反射電子檢測器以及EBSD檢測器等。反射電子檢測器檢測通過電子束的照射從照射對象反射的反射電子。EBSD檢測器檢測通過電子束的照射從照射對象產生的電子射線後方散射繞射圖案。另外，二次帶電粒子檢測器15中的、用於檢測二次電子的二次電子檢測器和反射電子檢測器也可以收納在電子束鏡筒13的箱體內。 　　氣體提供部17固定於試樣室11。氣體提供部17具有面向試樣載台31配置的氣體噴射部(噴嘴)。氣體提供部17向照射對象提供蝕刻用氣體和沉積用氣體等。蝕刻用氣體用於根據照射對象的材質而選擇性地促進會聚離子束對照射對象的蝕刻。沉積用氣體用於在照射對象的表面上形成金屬或絕緣體等堆積物的沉積膜。 　　針18例如通過與試樣台12獨立設置的針驅動機構18a在試樣室11內移位。針18從固定在試樣台12上的試樣S取出微小的試樣片，對試樣片進行保持並移置到試樣片支架上。 　　氣體提供部17和針驅動機構18a分別通過根據帶電粒子束裝置10的動作模式等從控制裝置21輸出的控制信號被控制。 　　冷卻部件19例如固定於試樣室11。冷卻部件19經由熱傳導部件與設置於試樣室11的外部的液氮容器的冷卻棒熱連接。冷卻部件19通過以冷卻到比照射對象低的溫度的狀態配置在照射對象的附近，吸附飛濺粒子和氣體等浮游粒子，從而抑制照射對象的污染。 　　快門機構20具有第一支承部件41、驅動機構42、絕緣部件43、第二支承部件44、移位部件45。 　　第一支承部件41固定於試樣室11。第一支承部件41的外形例如形成為在X軸方向上延伸的棒狀。第一支承部件41的X軸方向上的前端部41a在試樣室11的內部對驅動機構42進行支承。第一支承部件41將與設置於試樣室11的外部的端子41b電連接的電纜46保持在內部。 　　驅動機構42具有至少在與電子束鏡筒13的光軸交叉的平面內的任意的1軸方向上驅動的致動器，例如向X軸方向和Y軸方向驅動的2軸的致動器51。致動器51例如是壓電致動器。致動器51具有向X軸方向和Y軸方向分別延伸的第一導軌52和第二導軌53、分別沿第一導軌52和第二導軌53移動的第一滑塊54和第二滑塊55。致動器51通過根據帶電粒子束裝置10的動作模式等從控制裝置21輸出的控制信號被控制。 　　絕緣部件43配置在驅動機構42與第二支承部件44之間。絕緣部件43的外形例如形成為板狀。絕緣部件43例如通過樹脂或陶瓷等電絕緣性和熱絕緣性較高的材料形成。絕緣部件43在驅動機構42和試樣室11與第二支承部件44和移位部件45之間保持電絕緣和熱絕緣。 　　第二支承部件44隔著絕緣部件43固定於驅動機構42。第二支承部件44的外形例如形成為在X軸方向上延伸的板狀。第二支承部件44例如通過具有導電性的表面被覆的樹脂材料或非磁性的金屬材料等具有導電性的材料形成。第二支承部件44的X軸方向上的靠近電子束鏡筒13的一側的第一端部44a對移位部件45進行支承。第二支承部件44的X軸方向上的遠離電子束鏡筒13的一側的第二端部44b與電纜46電連接。由此，第二支承部件44與設置於試樣室11的外部的端子41b電連接。第二端部44b通過由鋁和銅等熱傳導率大的材料形成的絞合電纜(twisted wire)或帶狀電纜(ribbon cable)等熱傳導部件47與冷卻部件19熱連接。由此，第二支承部件44被冷卻部件19冷卻到比照射對象還低的溫度。另外，也可以代替熱傳導部件47，而第二端部44b與冷卻氣體循環的冷卻管等熱連接。電纜46、熱傳導部件47以及冷卻管等設置為與驅動機構42對第二支承部件44和移位部件45的驅動不發生干涉。 　　第二支承部件44配置在遠離電子束鏡筒13的出射端部13a與試樣載台31之間的位置，使得即使在通過驅動機構42向X軸方向或Y軸方向上移位的情況下，也不會與從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束產生干涉。 　　圖5是從試樣載台31側觀察本發明的實施方式的帶電粒子束裝置10的快門機構20的移位部件45的俯視圖，是示出開閉部61在***位置處封閉出射端部13a的開口13b的狀態的圖。 　　移位部件45固定於第二支承部件44。移位部件45的形狀例如形成為在X軸方向上延伸的板狀。移位部件45例如通過像鈦等非磁性的金屬材料或具有導電性的表面被覆的樹脂材料等那樣具有導電性的非磁性的材料形成。 　　移位部件45具有開閉部61，該開閉部61被設置為能夠在電子束鏡筒13的出射端部13a和試樣載台31之間的***位置與離開***位置的退出位置之間移位。***位置例如像相對於形成於電子束鏡筒13的出射端部13a的開口13b的Z軸方向上的正前方位置等那樣是開閉部61封閉出射端部13a的開口的位置。退出位置例如像從相對於出射端部13a的開口13b的Z軸方向上的正前方位置向X軸方向偏移後的位置等那樣是由開閉部61解除出射端部13a的開口13b的封閉的位置。開閉部61例如通過驅動機構42對移位部件45在X軸方向上的驅動在***位置與退出位置之間移位。
開閉部61例如在從會聚離子束鏡筒14向照射對象照射會聚離子束的情況下等通過驅動機構42對移位部件45的驅動而配置於***位置。由此，開閉部61配置為封閉電子束鏡筒13的出射端部13a開口13b，例如能夠防止從照射對象產生的飛濺粒子和氣體等浮游粒子侵入到電子束鏡筒13的內部而附著在物鏡等那樣造成內部汙損。
開閉部61例如在對照射對象的會聚離子束的照射結束後等從電子束鏡筒13向照射對象照射電子束的情況下等通過驅動機構42對移位部件45的驅動配置於退出位置。由此，開閉部61配置為開放出射端部13a的開口13b，例如配置為不干涉通過電子束鏡筒13對照射對象的電子束的照射且不干涉二次帶電粒子檢測器15對從照射對象產生的二次電子的觀察。
移位部件45具有接觸部62，該接觸部62設置於在試樣載台31進行動作時能夠比電子束鏡筒13的出射端部13a先與照射對象接觸的接觸位置。接觸位置例如像相對於電子束鏡筒13的出射端部13a的Z軸方向上的正前方位置的周邊等那樣是出射端部13a與試樣載台31之間與從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束不發生干涉而接近出射端部13a的位置。接觸部62設置於移位部件45的X軸方向上的靠 近電子束鏡筒13的一側的前端部。接觸部62的外形例如形成為圓環板狀，在接觸部62上形成有供從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束穿過的貫通孔62a。貫通孔62a的大小例如是以比電子束鏡筒13的出射端部13a大等的方式與從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束不發生干涉的大小。接觸部62例如以在開閉部61配置於退出位置的情況下使貫通孔62a配置於***位置的方式設定相對於開閉部61的相對位置。
由於移位部件45經由第二支承部件44和電纜46與試樣室11的外部的端子41b電連接，和接觸部62與照射對象的接觸有無相對應的電特性的變化，通過在試樣室11的外部與端子41b連接的導通感測器24檢測。
控制裝置21根據從輸入裝置22輸出的信號或通過預先設定的自動運轉控制處理生成的信號等對帶電粒子束裝置10的動作進行統一控制。輸入裝置22是用於輸出與操作者的輸入操作對應的信號的滑鼠和鍵盤等。
控制裝置21使顯示裝置23顯示用於進行自動的序列控制中的模式選擇和加工設定等各種設定的畫面。控制裝置21使根據二次帶電粒子檢測器15和EDS檢測器16等各種檢測器所檢測的狀態量生成的圖像資料與圖像資料的操作畫面一起顯示在顯示裝置23上。控制裝置21例如一邊掃描電子束或會聚離子束的照射位置一邊將二次帶電粒子檢測器15所檢測的二次帶電粒子的檢測量轉換為與照射位置對應的亮度信號，從而根據二次帶電粒子的檢測量的二維位置分佈生成表示照射對象的形狀的圖像資料。控制裝置21使用於執行各圖像資料的放大、縮小、移動以及旋轉等操作的畫面與生成的圖像資料一起顯示在顯示裝置23上。 　　導通感測器24檢測與移位部件45的接觸部62和固定在試樣台12上的照射對象之間的導通相關的電特性。導通感測器24例如具有對移位部件45進行通電的通電電路和設置於移位部件45與試樣室11之間的電阻表等，檢測電阻值作為與移位部件45和照射對象之間的導通相關的電特性，並將電阻值信號發送給控制裝置21。控制裝置21在導通感測器24所檢測的電阻值比預先確定的電阻值大的情況下，判斷為移位部件45與照射對象之間的導通不存在即移位部件45的接觸部62與照射對象不接觸。控制裝置21在導通感測器24所檢測的電阻值為預先確定的電阻值以下的情況下，判斷為移位部件45與照射對象電連接即移位部件45的接觸部62與照射對象接觸。控制裝置21在判斷為在進行試樣台12的驅動時移位部件45與照射對象接觸的情況下，通過停止試樣台12的驅動防止照射對象與電子束鏡筒13的出射端部13a接觸。 　　另外，不限於上述的電阻值，導通感測器24例如也可以檢測能夠檢測電流或電壓等那樣的移位部件45與照射對象之間的電特性的變化的狀態量。 　　如上所述，根據本實施方式的帶電粒子束裝置10，由於具有通過驅動機構42的驅動在***位置與退出位置之間移位的開閉部61，因此能夠防止飛濺粒子和氣體等浮游粒子侵入並附著在電子束鏡筒13的內部。由於具有設置於在試樣載台31進行動作時能夠比電子束鏡筒13的出射端部13a先與試樣S等照射對象接觸的接觸位置的接觸部62，因此即使發生人為的錯誤等，也能夠防止試樣S等照射對象與電子束鏡筒13接觸。 　　由於驅動機構42具有使移位部件45至少在與試樣載台31的傾斜軸T平行的移動方向上移位的致動器51，因此能夠抑制移位部件45的驅動干涉試樣台12繞傾斜軸T的軸旋轉。 　　由於接觸部62的外形形成為圓環板狀，因此例如隨著試樣台12繞傾斜軸T的軸旋轉，除了相對於電子束鏡筒13的出射端部13a的規定的接近方向上的照射對象的接近之外，對於相對於出射端部13a的任意的接近方向也同樣能夠檢測有無照射對象的接觸。由此，即使在例如起因於照射對象的表面的凹凸等而在與X軸和Y軸平行的平面內的任意的接近方向上照射對象接近出射端部13a的情況下，也能夠防止發生照射對象與出射端部13a的接觸。 　　由於在試樣室11和驅動機構42與移位部件45之間進行電絕緣，並且照射對象和試樣室11電連接，因此根據與移位部件45和照射對象之間的導通相關的電特性的變化能夠容易高精度地檢測有無移位部件45與照射對象的接觸。 　　由於試樣室11和驅動機構42與移位部件45之間熱絕緣，因此即使在通過冷卻部件19將移位部件45冷卻到比照射對象低的溫度的情況下，也能夠防止驅動機構42被冷卻，從而確保驅動機構42的順暢的動作。 　　以下，參照附圖對上述實施方式的變形例進行說明。 　　圖6是從試樣載台31側觀察上述實施方式的第一變形例的帶電粒子束裝置10的移位部件45的俯視圖，是示出開閉部61在***位置處封閉出射端部13a的開口13b的狀態的圖。 　　在上述的實施方式中，移位部件45的接觸部62的外形形成為圓環板狀，由此接觸部62在相對於電子束鏡筒13的出射端部13a的周邊的照射對象的任意的接近方向上能夠比出射端部13a先與照射對象接觸，但不限定於此。接觸部62的外形例如也可以形成為接觸部62在規定的接近方向上能夠比出射端部13a先與照射對象接觸的形狀。 　　第一變形例的接觸部62的外形形成為如下的形狀：根據在試樣載台31相對於Y軸傾斜時試樣台12繞傾斜軸T的軸的旋轉方向被設定為規定的方向(例如圖2所示的順時針方向)，接觸部62相對於該規定的方向能夠比出射端部13a先與照射對象接觸。第一變形例的接觸部62例如具有從開閉部61的Y軸方向上的、遠離會聚離子束鏡筒14的一側的端部61a向X軸方向突出的突出部62b。突出部62b例如像從相對於出射端部13a的Z軸方向上的正前方位置向Y軸方向偏移的周邊等那樣配置在與從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束不發生干涉而接近出射端部13a的位置。 　　根據第一變形例，能夠設定為接觸部62能夠相對於試樣台12繞傾斜軸T的軸旋轉比出射端部13a先與照射對象接觸，因此能夠防止發生照射對象與出射端部13a的接觸。 　　圖7是從試樣載台31側觀察本發明的實施方式的第二變形例的帶電粒子束裝置10的移位部件45的俯視圖，是示出觀察部63在***位置處覆蓋出射端部13a的開口13b的一部分的狀態的圖。 　　在上述的實施方式中，移位部件45具有開閉部61和接觸部62，但不限定於此。移位部件45也可以具有遮擋從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束或從照射對象產生的二次帶電粒子的一部分的觀察部63。 　　第二變形例的移位部件45例如在開閉部61與接觸部62之間具有觀察部63。在觀察部63上形成有至少供從照射對象產生的二次帶電粒子的一部分穿過的觀察貫通孔63a。觀察貫通孔63a的大小例如形成為比接觸部62的貫通孔62a小，使得從照射對象產生的二次帶電粒子的一部分穿過而不與從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束產生干涉。 　　第二變形例的移位部件45例如設置為能夠通過驅動機構42對移位部件45在X軸方向上的驅動使開閉部61、接觸部62、以及觀察部63分別在***位置與遠離***位置的位置之間移位。 　　根據第二變形例，能夠進一步防止飛濺粒子和氣體等浮游粒子侵入並附著在電子束鏡筒13的內部。 　　圖8是從試樣載台31側觀察本發明的實施方式的第三變形例的帶電粒子束裝置10的移位部件45的俯視圖，是示出光圈部64在***位置處覆蓋出射端部13a的開口的大部分的狀態的圖。 　　在上述的實施方式中，移位部件45具有開閉部61和接觸部62，但不限定於此。移位部件45也可以具有用於縮窄從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束的光圈部64。具有該光圈部64的移位部件45例如在電子束鏡筒13構成掃描型電子顯微鏡和透射型電子顯微鏡等電子顯微鏡並且執行相位恢復處理的情況下使用。 　　第三變形例的移位部件45例如在開閉部61與接觸部62之間具有光圈部64。在光圈部64上形成有供從電子束鏡筒13照射到照射對象的電子束的一部分穿過的微小的光圈貫通孔64a。光圈貫通孔64a的大小例如形成為：相對於出射端部13a的開口13b的直徑為幾mm左右，光圈貫通孔64a的直徑為幾μm至幾十μm左右。 　　第三變形例的移位部件45例如設置為能夠通過驅動機構42對移位部件45在X軸方向上的驅動使開閉部61、接觸部62以及光圈部64分別在***位置與遠離***位置的位置之間移位。 　　移位部件45的光圈部64被用作所謂的限制視野繞射中的限制視野光圈。在從電子束鏡筒13向照射對象照射電子束並檢測來自照射對象的二次電子或透射電子的情況下，光圈部64在進行電子繞射像的觀察時配置於***位置，在進行實像的觀察時配置於遠離***位置的位置。光圈部64例如以在進行實像的觀察時配置於遠離***位置的位置的情況下使接觸部62的貫通孔62a配置於***位置的方式設定相對於接觸部62的相對位置。 　　作為相位恢復處理中的實際空間上的約束條件，配置於***位置的光圈部64形成包含照射對象的觀察區域和觀察區域的外側的成為零電位(zero potential)的外側區域，由此提高了相位恢復處理的收斂性。在進行電子繞射像的觀察時，通過透鏡擴展電子束，由光圈部64選擇期望的視野，因此能夠降低電子束的照射密度並且成為均勻的強度分佈，從而增大了電子繞射像的解析度。 　　另外，在相位恢復處理中，首先對隨機生成的實際空間的實像進行傅立葉轉換而生成逆向空間的電子繞射像。然後，用實驗獲取的電子繞射像(逆向空間)的振幅置換生成了的電子繞射像的振幅，並通過傅立葉逆變換而重構實像(實際空間)。這樣，通過重複進行傅立葉轉換和傅立葉逆變換來恢復實像的相位資訊。 　　圖9是示出作為上述實施方式的第三變形例的帶電粒子束裝置10具有電子束鏡筒13的透射型電子顯微鏡的實像模式和電子繞射像模式下的電子束的路徑的圖。 　　第三變形例的帶電粒子束裝置10具有：電子束鏡筒13，其構成用於獲得實像和電子繞射像的強度分佈的成像系統的至少一部分；檢測器71，其檢測基於電子束的照射的照射對象的透射電子；以及試樣支架72，其以能夠使檢測器71檢測透射電子的方式對照射對象(試樣S等)進行保持。 　　在實像模式的情況下，從電子源81釋放的電子束82在通過照射透鏡83而收斂之後，通過聚光光圈(condenser aperture)84而被切成僅具有較小的照射角度的部分，進而通過物鏡85收斂成次奈米(sub-nanometer)直徑細的電子束82。該電子束82通過掃描線圈86向試樣S中的幾十nm直徑的照射區域87一邊進行掃描一邊進行照射。在照射區域87中散射而透射過的透射電子由檢測器71經由物鏡88進行檢測。配置在檢測器71的正前方的檢測角度限制光圈89設定檢測器71所檢測的透射電子的檢測角度範圍。
在電子繞射像模式的情況下，從電子源81釋放的電子束82在通過照射透鏡83擴展之後，通過聚光光圈84而被切割(cut)成僅具有均勻的明亮度的部分。穿過聚光光圈84的電子束82通過物鏡85變得平行。此時，不進行掃描線圈86對電子束82的掃描。和驅動機構42對移位部件45在X軸方向上的驅動對應地，光圈部64的光圈貫通孔64a配置於試樣S的正上方的***位置。光圈貫通孔64a的形狀形成為與實像模式的情況下的照射區域87的形狀一致，被光圈部64切割後的電子束82照射到與實像模式的情況相同的照射區域87。
根據第三變形例，通過光圈部64的光圈貫通孔64a來提高相位恢復處理的收斂性，在進行電子繞射像的觀察時能夠降低電子束的照射密度並且成為均勻的強度分佈，從而增大電子繞射像的解析度。
另外，上述實施方式是作為例子而提示的，並不意味著對發明的範圍進行限定。這些新的實施方式可以通過其 他各種方式來實施，在不脫離發明的主旨的範圍內，可以進行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含於發明的範圍和主旨內並且包含於申請專利範圍中所記載的發明及其均等的範圍內。例如，在上述的實施方式中，通過具有使移位部件45向與傾斜軸T平行的移動方向上移位的致動器51，抑制移位部件45的驅動干涉試樣台12繞傾斜軸T的軸的傾斜，但不限定於此。致動器51可以不使移位部件45向與傾斜軸T平行的移動方向上移位，也可以使移位部件45在不干涉與試樣台12繞傾斜軸T的軸的傾斜的範圍內移位。
10:帶電粒子束裝置
11:試樣室
12:試樣台
13:電子束鏡筒
13a:出射端部
13b:開口
14:會聚離子束鏡筒
15:二次帶電粒子檢測器
16:EDS檢測器
17:氣體提供部
18:針
19:冷卻部件
20:快門機構
21:控制裝置
22:輸入裝置
23:顯示裝置
24:導通感測器
42:驅動機構
43:絕緣部件
45:移位部件
61:開閉部
62:接觸部
62a:貫通孔
62b:突出部
63:觀察部
63a:觀察貫通孔
64:光圈部
64a:光圈貫通孔
S:試樣
11a:端子
12a:第一端子
12c:佈線
14a:出射端部
18a:驅動機構
31:試樣載台
37:電連接部件
41:第一支承部件
44:第二支承部件
51:致動器
55:第二滑塊
71:檢測器
89:檢測角度限制光圈
圖1是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的概略結構的立體圖。 　　圖2是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的一部分的概略結構的側視圖。 　　圖3是將本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的快門機構放大示出的立體圖。 　　圖4是示出本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的快門機構和試樣台的概略結構的側視圖。 　　圖5是從試樣載台側觀察本發明的實施方式的帶電粒子束裝置的移位部件的俯視圖，是示出開閉部在***位置處封閉出射端部的開口的狀態的圖。 　　圖6是從試樣載台側觀察本發明的實施方式的第一變形例的帶電粒子束裝置的移位部件的俯視圖，是示出開閉部在***位置處封閉出射端部的開口的狀態的圖。 　　圖7是從試樣載台側觀察本發明的實施方式的第二變形例的帶電粒子束裝置的移位部件的俯視圖，是示出觀察部在***位置處覆蓋出射端部的開口的一部分的狀態的圖。 　　圖8是從試樣載台側觀察本發明的實施方式的第三變形例的帶電粒子束裝置的移位部件的俯視圖，是示出光圈部在***位置處覆蓋出射端部的開口的大部分的狀態的圖。 　　圖9是示出作為本發明的實施方式的第三變形例的帶電粒子束裝置具有電子束鏡筒的透射型電子顯微鏡的實像模式和電子繞射像模式下的電子束的路徑的圖。
10‧‧‧帶電粒子束裝置
11‧‧‧試樣室
12‧‧‧試樣載台
13‧‧‧電子束鏡筒
14‧‧‧會聚離子束鏡筒
15‧‧‧二次帶電粒子檢測器
16‧‧‧EDS檢測器
17‧‧‧氣體提供部
18‧‧‧針
18a‧‧‧針驅動機構
19‧‧‧冷卻部件
20‧‧‧快門機構
21‧‧‧控制裝置
22‧‧‧輸入裝置
23‧‧‧顯示裝置
24‧‧‧導通感測器
31‧‧‧試樣載台
32‧‧‧第一旋轉機構
33‧‧‧第一支承部
34‧‧‧載台移動機構
35‧‧‧第二支承部
36‧‧‧第二旋轉機構
41b‧‧‧端子
42‧‧‧驅動機構
43‧‧‧絕緣部件
45‧‧‧移位部件
S‧‧‧試樣
T‧‧‧傾斜軸

Claims (7)

  1. 一種帶電粒子束裝置，其特徵在於具有：試樣載台，其載置試樣；試樣室，其收納所述試樣載台；帶電粒子束鏡筒，其向所述試樣照射帶電粒子束；移位部件，其具有開閉部和接觸部，該開閉部被設置為能夠在所述帶電粒子束鏡筒的出射端部和所述試樣載台之間的***位置與離開所述***位置的退出位置之間移位，該接觸部是設置於在所述試樣載台進行動作時能夠比所述出射端部先與所述試樣接觸的所述***位置處、且藉由設置有貫通孔而構成為不干涉所述帶電粒子束的接觸部，並且當所述接觸部配置在所述***位置之情況下所述開閉部被配置在所述退出位置；驅動單元，其使所述移位部件移位；以及檢測單元，其檢測有無所述試樣與所述接觸部的接觸；在該帶電粒子束裝置中，作為所述帶電粒子束鏡筒係具有向所述試樣照射電子束的電子束鏡筒和向所述試樣照射會聚離子束的會聚離子束鏡筒，當向所述試樣照射所述會聚離子束時，所述移位部件可以移位到防止由所述會聚離子束產生的浮游粒子侵入並附著在電子束鏡筒內部的位置。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的帶電粒子束裝置，其中，所述驅動單元具有致動器，該致動器使所述移位部件至少在與所述試樣載台的傾斜軸平行的移動方向上移位。
  3. 根據申請專利範圍第1項所述的帶電粒子束裝置，其中，所述驅動單元具有致動器，該致動器使所述移位部件至少在與所述試樣載台的傾斜不發生干涉的範圍內移位。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的帶電粒子束裝置，其中，該帶電粒子束裝置具有對所述試樣室和所述驅動單元與所述移位部件之間進行電絕緣的電絕緣部件，所述檢測單元具有：電源，其從所述試樣室的外部向所述移位部件施加電壓；以及電連接部件，其電連接所述試樣和所述試樣室，根據有無所述試樣與所述接觸部的導通來檢測有無所述試樣與所述接觸部的接觸。
  5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的帶電粒子束裝置，其中具有：熱絕緣部件，其對所述試樣室和所述驅動單元與所述 移位部件之間進行熱絕緣；以及冷卻單元，其將所述移位部件冷卻到比所述試樣低的溫度。
  6. 根據申請專利範圍第5項所述的帶電粒子束裝置，其特徵在於，所述冷卻單元具有：冷卻部件，其配置在所述試樣的附近；以及熱連接部件，其對所述冷卻部件和所述移位部件進行熱連接。
  7. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項所述的帶電粒子束裝置，其中，該帶電粒子束裝置具有成像系統，該成像系統檢測所述試樣的透射帶電粒子或散射帶電粒子而獲得實像和繞射像的強度分佈，所述移位部件具有光圈部，該光圈部被設置為能夠在所述***位置與所述退出位置之間移位，在所述光圈部上形成有光圈貫通孔，在所述***位置處，該光圈貫通孔使所述帶電粒子束通過。
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