JP4521247B2 - Sample table for charged particle beam equipment - Google Patents
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本発明は、走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)や集束イオンビーム(Focus Ion Beam:FIB)加工観察装置などの荷電粒子線装置用の試料台に係り、特に試料交換棒を用いて試料台を試料室にセットする方式の荷電粒子線装置用の試料台に関する。 The present invention relates to a sample stage for a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope (SEM) or a focused ion beam (FIB) processing observation apparatus, and more particularly to a sample stage using a sample exchange rod. The present invention relates to a sample stage for a charged particle beam apparatus of a type in which is set in a sample chamber.
走査電子顕微鏡や集束イオンビーム加工観察装置等の荷電粒子線(電子ビーム,イオンビーム)を用いて試料の観察,加工を実施する荷電粒子線装置では種々の形式の試料台
(試料を保持するステージ)が用いられる。そのような試料台では試料の観察部位を変えるためX軸,Y軸方向の2次元方向の移動に加え、角度を傾ける(θ方向)機構を備えるのが普通である。しかし、θ方向の移動機構はステージの機構によりその可動角度が制限される。そのため、ステージの傾斜角度以上で試料を観察または加工する必要があるときは、試料を装置内部から取り出し、試料台から一旦取り外した後、希望する傾斜面をもつ試料台に付け直し装置内部に再導入して観察を行うか、あるいは特開2002−319362号公報に記載されるような特殊試料台を用い、ステージ機構の傾斜角度以上の高角度傾斜にて観察を行いたい場合は上記同様に試料を装置内部から取り出し試料ホルダーから試料台を取り外し90°回転して取り付け直すなどの必要があった。集束イオンビーム加工観察装置にて試料の断面を作製したのち、走査電子顕微鏡にて断面を観察する場合も同様である。更に集束イオンビーム加工観察装置と、走査透過電子顕微鏡(Scanning
Transmission Electron Microscope:STEM)または走査型電子顕微鏡が一体になったFIB−STEM、FIB−SEMでは加工面と観察面が異なるため前述同様試料または試料台を付け直す必要があった。
Various types of sample platforms are used in charged particle beam devices that perform observation and processing of samples using charged particle beams (electron beams, ion beams) such as scanning electron microscopes and focused ion beam processing observation devices.
(Stage holding sample) is used. Such a sample stage is usually provided with a mechanism for tilting the angle (θ direction) in addition to the two-dimensional movement in the X-axis and Y-axis directions in order to change the observation site of the sample. However, the moving angle of the θ-direction moving mechanism is limited by the stage mechanism. Therefore, when it is necessary to observe or process the sample at an angle greater than the tilt angle of the stage, remove the sample from the inside of the device, remove it from the sample table, reattach it to the sample table with the desired inclined surface, and re-install it inside the device. When the sample is introduced for observation or when a special sample stage as described in JP-A No. 2002-319362 is used and observation is to be performed at a high angle tilt greater than the tilt angle of the stage mechanism, the sample is the same as above. It was necessary to remove the sample from the inside of the apparatus, remove the sample table from the sample holder, rotate it 90 °, and reattach it. The same applies to the case where a cross section of a sample is prepared with a focused ion beam processing observation apparatus and then the cross section is observed with a scanning electron microscope. Furthermore, a focused ion beam processing observation device and a scanning transmission electron microscope (Scanning)
Transmission Electron Microscope (STEM) or FIB-STEM and FIB-SEM in which a scanning electron microscope is integrated have different processing surfaces and observation surfaces.
上記のような試料の付け直しは、一定の作業時間を必要とするため観察効率が低下するという問題があった。また、試料汚染,損傷を引き起こす可能性があった。顕微鏡観察用試料は非常に小さいことが多く、試料の紛失の可能性もあった。 The reattachment of the sample as described above has a problem that the observation efficiency is lowered because a certain work time is required. In addition, sample contamination and damage could occur. Microscopic observation samples were often very small, and there was a possibility of sample loss.
本発明の目的は試料や試料台を付け外すことなく、装置内で試料を高角度に傾斜できる機構を備えた試料台を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a sample stage provided with a mechanism capable of tilting a sample at a high angle in the apparatus without detaching the sample and the sample stage.
上記目的を達成するための本発明の構成は以下の通りである。 The configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
試料を載置する可動部材と、該可動部材を予め定められた経路で移動させるレール部と、該レール部を保持するレール保持部と、該レール保持部を試料ステージに取り付ける取り付け部と、前記可動部材に設けられ、該可動部材を前記レールに沿って移動させるために外部から該可動部材を押し出す押出し部材を取り付ける受け穴と、を備え、前記レール部は前記レール保持部に設けられた溝であり、該溝に嵌合する突起部が前記可動部材に設けられており、前記可動部材は屈曲可能な接続部を介して2つ以上の構成部材から構成され、該構成部材は各々前記突起部を備え、かつ該構成部材に対応して少なくとも2つの異なる前記レール部を前記レール保持部が備えた荷電粒子線装置用試料台。
A movable member for placing the sample; a rail part for moving the movable member along a predetermined path; a rail holding part for holding the rail part; an attachment part for attaching the rail holding part to the sample stage; And a receiving hole for attaching an extrusion member that pushes out the movable member from the outside for moving the movable member along the rail, and the rail portion is a groove provided in the rail holding portion. And a protrusion that fits into the groove is provided on the movable member, and the movable member is composed of two or more components through a bendable connecting portion, and each of the components is the protrusion. A charged particle beam apparatus sample stage , wherein the rail holding portion includes at least two different rail portions corresponding to the constituent members .
可動部材は試料が装着できるものであればどのような形状でも良いが、平板が最も簡単な構造であり、コストも小さい。電子顕微鏡の試料室に入る程度の大きさであるので、可動部材の大きさは20mm角以下が目安となる。 The movable member may have any shape as long as the sample can be mounted, but a flat plate has the simplest structure and is low in cost. Since the size is enough to enter the sample chamber of the electron microscope, the size of the movable member should be 20 mm square or less.
レールが溝になっており、可動部にガイド球が取り付けられて該溝に嵌るような構造のものが単純かつ信頼性が高いが、それに限らず、所定のレール上で可動部材が移動するような構造のものであればどのようなものでも良い。押出し部材は、試料台を顕微鏡の試料室に移動させ、試料室内の試料ステージに固定できる、いわゆる試料交換棒が単純かつ低コストであるが、単純に可動部材を移動させるだけの機能を備えたものであっても構わない。 The rail has a groove, and a structure in which a guide ball is attached to the movable part and fits in the groove is simple and highly reliable. However, not limited to this, the movable member moves on a predetermined rail. Any structure may be used as long as it has a simple structure. The extruding member is simple and low-cost, so-called sample exchange rod that can move the sample stage to the sample chamber of the microscope and fix it to the sample stage in the sample chamber, but it has the function of simply moving the movable member It doesn't matter.
装置の傾斜角度限界を超える角度までの試料傾斜が可能となる。従い、装置外へ試料を取り出す必要がなく作業効率向上,試料の汚染,破壊の低減が可能となる。 It is possible to tilt the sample up to an angle exceeding the tilt angle limit of the apparatus. Accordingly, it is not necessary to take out the sample outside the apparatus, and it is possible to improve work efficiency and reduce contamination and destruction of the sample.
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の試料台および試料ホルダーが用いられる荷電粒子線装置の中で特に一般的な走査電子顕微鏡の構成を示した断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a typical scanning electron microscope in a charged particle beam apparatus in which a sample stage and a sample holder of the present invention are used.
本装置は電子ビーム1を取り出すための電子銃2を有する電子銃室3と集束レンズ4,偏向コイル5,対物レンズ6を有し、試料ステージ10,検出器11aおよび検出器11bと試料交換棒7を有する試料室12および装置内を真空に保つための排気ポンプ13と排気配管14から構成されている。試料8(従来型試料台18),試料ホルダー9は試料交換棒7(請求項の押出し部材に相当)を用いて試料室内に設置される。
This apparatus has an electron gun chamber 3 having an
電子銃2から取り出された電子ビーム1は、集束レンズ4と対物レンズ6によって細く集束され、偏向コイル5によって試料8上を走査する。走査された試料8から放出された二次荷電粒子を検出器11aで捕らえる又は、試料8を透過した透過電子を検出器11bで捕らえることにより画像観察を行う。
The
図2(a)は、本発明の傾斜機能を有した試料台の詳細な構成を示す斜視図である。 FIG. 2A is a perspective view showing a detailed configuration of the sample stage having the tilt function of the present invention.
試料台18aと試料交換棒受け19からなる試料台部(請求項の可動部材に相当),試料台固定部17(請求項のレール保持部の相当),ホルダー台座15とホルダー固定部
16からなる台座部(請求項の取り付け部に相当)から構成されるものとする。
It consists of a sample stage part (corresponding to the movable member in the claims), a sample stage fixing part 17 (corresponding to the rail holding part in the claims), a
試料を傾斜する方法は、試料台固定部17に図2(b)に示すようなガイド溝20を設け、試料台18および試料交換棒受け19に備えられたガイド球21(請求項の突起部に相当)がこのガイド溝20に沿ってスライドし、試料台18aを傾斜させる機構とする。そのため、FIBおよびSEMのステージ機構単体では実現できなかったステージ機構の限界角度以上の試料傾斜を達成する。
In order to incline the sample, a
また、真空状態の装置内部で傾斜角度変更を可能にするため、試料交換棒7の操作で試料傾斜角度を変更する機構を試料台部に備える。試料台部は図3(a),図3(b)に示すように試料台18aと試料交換棒受け19と数個のガイド球21と回転軸機構22によって構成されるものとし、試料交換棒受け19は試料交換棒受け穴23aを有する構造とする。試料台18aと試料交換棒受け19の間には回転軸機構22を取り付けることとし、試料交換棒7の操作で試料台18aの角度を変更できる機構とした。
Further, in order to make it possible to change the tilt angle inside the apparatus in a vacuum state, a mechanism for changing the sample tilt angle by operating the
試料交換棒7は試料台部を押出す際に上下に位置ずれしないことが望ましい。従って、図2(b)に示すように下側のレールは押出し棒の押出し軌跡に平行(直線状)になっており、この軌跡で試料台部を押出すことにより、上側のレール部に嵌っているガイド球が設けられた試料台が屈曲しながら角度を変えていく。もちろん、試料交換棒が試料台部を押出す際に上下に位置ずれしても良い構造の試料台であれば、このような構造でなくとも良い。例えばレール溝が1本(1対)であっても良い。
It is desirable that the
加えて、この試料傾斜機構を備えた試料ホルダーでは、試料8を単独で傾斜させることができるため、FIB又はSEMのステージ機構24と併用することで、図4に示すような試料の2軸傾斜を可能としている。
In addition, in the sample holder equipped with this sample tilting mechanism, the
また、透過電子像観察用試料台18bは透過電子像観察用試料固定台(メッシュ試料台)27を固定するために、図5に示すようなメッシュ試料台固定用ネジ穴28を有し、メッシュ試料台おさえ25とメッシュ試料台おさえネジ26を備えた物とする。加えて、台座部には図6(a),図6(b)に示すように透過電子像観察を可能にするための透過電子通過孔29を備え、高角度散乱透過電子像観察を可能にするための高角度散乱透過電子反射板31を取り付けるための高角度散乱透過電子反射板取り付け用ネジ穴30も備えることとした。
Further, the transmission electron image
さらに、試料台部18bは取り外し可能とし、従来の試料台を固定可能である機能を付与した試料台18cと交換可能であることを特徴とする。図7に従来型試料台の固定を可能とするためのネジ32を備えた試料台部18cを示す。これにより従来型の試料台および試料前処理方法を適用することが実現できる。
Further, the
台座部は図8のようにホルダー台座15と試料交換棒差込口23bまたは試料交換棒差込口23cを有するホルダー固定部16aまたはホルダー固定部16bから構成され、それぞれの装置に対応した試料交換棒受け穴23b,試料交換棒受け穴23cを備えたホルダー固定部16aまたはホルダー固定部16bのみ交換可能とすることで、FIBおよびSEMに限らず装着方法の異なるいかなる装置間でも試料8や試料台18aおよび試料固定部17の交換を不要とする機構を設けた。
As shown in FIG. 8, the pedestal portion is composed of a
1…電子ビーム、2…電子銃、3…電子銃室、4…集束レンズ、5…偏向コイル、6…対物レンズ、7…試料交換棒、8…試料、9…試料ホルダー、10…試料ステージ、11a,11b…検出器、12…試料室、13…排気ポンプ、14…排気配管、15…ホルダー台座、16…ホルダー固定部、17…試料台固定部、18…従来型試料台、18a…試料台、18b…透過電子像観察用試料台、18c…従来試料台観察用試料台、19…試料交換棒受け、20…ガイド溝、21…ガイド球、22…回転軸機構、23…試料交換棒受け穴、24…荷電子粒子線装置のステージ機構、25…メッシュ試料台おさえ、26…メッシュ試料台おさえネジ、27…透過電子像観察用試料固定台(メッシュ試料台)、28…メッシュ試料台固定用ネジ穴、29…透過電子通過孔、30…高角度散乱透過電子反射板固定用ネジ穴、31…高角度散乱透過電子反射板、32…従来型試料台固定用ネジ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該可動部材を予め定められた経路で移動させるレール部と、
該レール部を保持するレール保持部と、
該レール保持部を試料ステージに取り付ける取り付け部と、
前記可動部材に設けられ、該可動部材を前記レールに沿って移動させるために外部から該可動部材を押し出す押出し部材を取り付ける受け穴と、
を備え、
前記レール部は前記レール保持部に設けられた溝であり、該溝に嵌合する突起部が前記可動部材に設けられており、
前記可動部材は屈曲可能な接続部を介して2つ以上の構成部材から構成され、該構成部材は各々前記突起部を備え、
かつ該構成部材に対応して少なくとも2つの異なる前記レール部を前記レール保持部が備えたことを特徴とする荷電粒子線装置用試料台。 A movable member for placing a sample;
A rail portion for moving the movable member along a predetermined route;
A rail holding portion for holding the rail portion;
An attachment part for attaching the rail holding part to the sample stage;
A receiving hole that is provided in the movable member and attaches an extrusion member that pushes the movable member from the outside in order to move the movable member along the rail;
Equipped with a,
The rail portion is a groove provided in the rail holding portion, and a protrusion that fits into the groove is provided in the movable member,
The movable member is composed of two or more constituent members via a bendable connecting portion, and each of the constituent members includes the protrusion.
A charged particle beam apparatus sample stage , wherein the rail holder includes at least two different rail portions corresponding to the constituent members .
前記レール保持部は1対の対向する平行平板であることを特徴とする荷電粒子線装置用試料台。 The sample stage for a charged particle beam device according to claim 1 ,
The rail holder is a pair of opposed parallel flat plates, the charged particle beam apparatus sample stage.
前記可動部材は透過型電子顕微鏡用試料固定台が保持可能なように該透過型電子顕微鏡用試料固定台の保持部材を備え、
前記取り付け部は前記試料を透過した電子線が透過可能な孔部を備えたことを特徴とする荷電粒子線装置用試料台。 The sample stage for a charged particle beam device according to claim 1,
The movable member includes a holding member for the transmission electron microscope sample fixing base so that the transmission electron microscope sample fixing base can be held;
The charged particle beam apparatus sample stage, wherein the attachment portion includes a hole through which an electron beam transmitted through the sample can pass .
高角度散乱透過電子反射板を前記取り付け部に備えたことを特徴とする荷電粒子線装置用試料台。 In the sample stage for a charged particle beam device according to claim 3 ,
A sample stage for a charged particle beam apparatus comprising a high-angle scattering transmission electron reflecting plate in the mounting portion .
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