本發(fā)明涉及一種電子顯微鏡，尤其是涉及能夠形成、觀察以及記錄掃描及透射電子圖像和電子束衍射圖案的透射電子顯微鏡。

背景技術(shù)：

利用透射電子顯微鏡對(duì)準(zhǔn)試樣的晶體取向時(shí)，會(huì)使用電子束衍射圖案。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)電子束入射方向和晶軸的方向，能夠獲得原子排列信息并實(shí)施晶體識(shí)別。此外，要掌握多晶粒子的界面附近的構(gòu)造時(shí)，通過(guò)使晶界與電子束軸平行，能夠正確獲得晶界寬度等。例如，在對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)行構(gòu)造評(píng)估時(shí)，為了正確測(cè)量疊層在Si基板上的構(gòu)造物的長(zhǎng)度，會(huì)對(duì)Si基板的晶體取向進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，傾斜試樣，以使入射的電子束與基板面平行。

這種晶體取向?qū)?zhǔn)是使用結(jié)晶性試樣時(shí)必須采用的技術(shù)，另一方面，由于要一邊觀察電子束衍射圖案一邊正確地對(duì)準(zhǔn)晶體取向，所以必須熟悉該技術(shù)。

另外，此處的結(jié)晶性試樣是指，試樣的局部或全部具有規(guī)則正確的排列的試樣。例如為單晶、多個(gè)微晶的復(fù)合物即多晶、準(zhǔn)晶。此外，元素單體或由多個(gè)元素構(gòu)成的化合物也屬于結(jié)晶性試樣。

專利文獻(xiàn)1中，關(guān)于晶體取向?qū)?zhǔn)，預(yù)先存儲(chǔ)對(duì)于試樣的每一傾斜角度獲得的電子束衍射圖案的數(shù)據(jù)，并基于所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以圓的方式擬合電子束衍射圖案的斑點(diǎn)分布，將試樣進(jìn)行自動(dòng)傾斜，以使圓的半徑為最小。此外，關(guān)于多個(gè)電子束衍射圖案，利用1次函數(shù)對(duì)分別求出的近似圓的中心坐標(biāo)的軌跡進(jìn)行近似，求出試樣傾斜角，該試樣傾斜角可取得1次函數(shù)直線與直接斑點(diǎn)中心坐標(biāo)為最短距離的1次函數(shù)直線上的交點(diǎn)，將其設(shè)為最佳傾斜角。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)2010-212067號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

但是，專利文獻(xiàn)1所記載的方法中，必須預(yù)先存儲(chǔ)與多個(gè)不同的試樣傾斜角對(duì)應(yīng)的電子衍射圖形的數(shù)據(jù)，需要大量時(shí)間才能獲得晶帶軸(稱為晶帶的面的集合共有的1個(gè)晶軸)，因此處理量低下。

鑒于上述課題，本發(fā)明的目的在于，提供一種不論試樣、晶體取向的種類為何，即使不是熟練者，也能夠處理量良好且高精度地對(duì)準(zhǔn)晶體取向并觀察試樣的裝置及方法。

解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案

作為用來(lái)解決上述課題的一個(gè)方式，根據(jù)本發(fā)明，在試樣的晶體取向?qū)?zhǔn)中，基于電子束衍射圖案中衍射斑點(diǎn)的亮度分布，設(shè)定以主斑點(diǎn)位于圓周上的方式重疊顯示的擬合用圓形圖案，并設(shè)定顯示為以該顯示的圓形圖案的中心位置為起點(diǎn)且以位于圓形圖案的圓周上的主斑點(diǎn)的位置為終點(diǎn)的矢量，并基于該顯示的矢量的方向及大小，控制所述試樣臺(tái)架的動(dòng)作。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，不論試樣、晶體取向的種類為何，即使不是熟練者，也能夠處理量良好且高精度地對(duì)準(zhǔn)晶體取向并觀察試樣。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)施方式所涉及的電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)施方式所涉及的觀察電子束衍射圖案時(shí)的透射電子顯微鏡的光路圖。

圖3是表示本實(shí)施方式所涉及的結(jié)晶性試樣、電子束以及電子束衍射圖案的關(guān)系的圖。

圖4是說(shuō)明第1實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的方法的圖。

圖5是表示本實(shí)施方式所涉及的用來(lái)求出試樣的傾斜方向和角度的正交坐標(biāo)的例子的圖表。

圖6是表示第1實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的步驟的流程圖。

圖7是說(shuō)明第2實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的方法的圖。

圖8是說(shuō)明第3實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的方法的圖。

圖9是表示晶體取向?qū)?zhǔn)前后的透射電子圖像及電子束衍射圖案的一例的圖。

圖10是說(shuō)明第4實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的方法的圖。

圖11是說(shuō)明與本實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)處理有關(guān)的主體控制部的主要結(jié)構(gòu)的圖。

具體實(shí)施方式

(第1實(shí)施方式)

以下，使用附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，整個(gè)說(shuō)明書中，有時(shí)會(huì)對(duì)各圖中相同的各構(gòu)成部分標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略說(shuō)明。

《裝置結(jié)構(gòu)》

圖1表示本實(shí)施方式所涉及的電子顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)。電子顯微鏡1的鏡體主要由電子槍2、聚光透鏡3、物鏡4、中間鏡5以及投射鏡6構(gòu)成。

試樣8搭載在試樣保持器7上，試樣保持器7從設(shè)置在電子顯微鏡1的鏡體的側(cè)面的試樣臺(tái)架32導(dǎo)入內(nèi)部。通過(guò)與試樣臺(tái)架32連接的試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9，對(duì)試樣8的移動(dòng)和傾斜進(jìn)行控制。

在物鏡4的上部配置用來(lái)收束照射至試樣8的電子束15的收束可動(dòng)光圈16。在物鏡4的后焦面形成衍射圖案，在該面上具有對(duì)物可動(dòng)光圈17，在像面上具有限制視野光圈18。各可動(dòng)光圈與光圈驅(qū)動(dòng)控制部19連接，可在水平方向上移動(dòng)，并對(duì)準(zhǔn)觀察對(duì)象，通過(guò)光圈驅(qū)動(dòng)控制部19來(lái)控制動(dòng)作以使其在光軸上進(jìn)出。

在投射鏡6的下方配置有熒光板10，在熒光板10的下方安裝有攝像頭11。攝像頭11經(jīng)由攝像頭控制部12，與監(jiān)視器13和圖像分析裝置14連接。

聚光透鏡3、物鏡4、中間鏡5及投射鏡6的各透鏡連接至透鏡電源20。

從電子槍2釋放出的電子束15經(jīng)聚光透鏡3和收束可動(dòng)光圈16收束，照射至試樣8。透過(guò)試樣8的電子束15通過(guò)物鏡4成像，該像經(jīng)中間鏡5和投射鏡6放大后，投影至熒光板10上。若移動(dòng)熒光板10以使其從光軸上脫離，則像會(huì)投影至攝像頭11上，在監(jiān)視器13上顯示透射像或者電子束衍射圖案22，并記錄至圖像分析裝置14中。

主體控制部21與試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9、攝像頭控制部12、光圈驅(qū)動(dòng)控制部19以及透鏡電源20連接，接收/發(fā)送用來(lái)控制整個(gè)裝置的控制信號(hào)。試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9由用來(lái)移動(dòng)試樣8的試樣移動(dòng)機(jī)構(gòu)9a以及用來(lái)使試樣8傾斜的試樣傾斜機(jī)構(gòu)9b構(gòu)成。圖1所示的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)僅為一例，只要滿足本實(shí)施方式所要實(shí)現(xiàn)的功能，控制單元、通信用布線等的變形例也包含在本實(shí)施方式的電子顯微鏡的范疇內(nèi)。例如，圖1中主體控制部21與各個(gè)構(gòu)成部連接并控制整個(gè)裝置，但也可構(gòu)成為，對(duì)每一構(gòu)成部分別具有獨(dú)立的控制部。

《主體控制部的結(jié)構(gòu)》

圖11是說(shuō)明主體控制部21所包含的結(jié)構(gòu)中主要與下述本實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)有關(guān)的構(gòu)成部的圖。作為與晶體取向?qū)?zhǔn)有關(guān)的構(gòu)成部，主要有主斑點(diǎn)設(shè)定部34、圖案設(shè)定部35、矢量設(shè)定部36、矢量信息獲取部、運(yùn)算部38、試樣微動(dòng)機(jī)構(gòu)指示部39以及觀察模式切換部40。另外，主體控制部21除了上述構(gòu)成部以外，還含有各種構(gòu)成部。

主斑點(diǎn)設(shè)定部34設(shè)定下述投影至熒光板10或攝像頭11上的電子束衍射圖案22中的主斑點(diǎn)23的位置。在所設(shè)定的主斑點(diǎn)23的位置上，顯示標(biāo)記25。此處，主斑點(diǎn)23的設(shè)定也可由操作者進(jìn)行選擇，也可如下所述那樣，利用裝置來(lái)自動(dòng)決定。

圖案設(shè)定部35設(shè)定圓形圖案26或圓弧狀圖案33，以使電子束衍射圖案22b的主斑點(diǎn)23位于圓周上。此外，通過(guò)圖案設(shè)定部35能夠變更基于電子束衍射圖案22b的亮度分布設(shè)定的圓形圖案26或圓弧狀圖案33的形狀和大小。

矢量設(shè)定部36在設(shè)定完圓形圖案26或圓弧狀圖案33之后，設(shè)定以下述中心點(diǎn)(或者中心點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)點(diǎn))為起點(diǎn)且以主斑點(diǎn)23的位置為原點(diǎn)的矢量V。

矢量信息獲取部37獲取所設(shè)定的矢量V的方向和大小的信息，并基于上述信息求出試樣8的傾斜方向和傾斜角度。

試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)指示部39基于運(yùn)算部38求出的試樣8的傾斜方向和傾斜角度，控制試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9的試樣傾斜機(jī)構(gòu)9b的動(dòng)作。

觀察模式切換部40能夠按照像觀察模式和電子束衍射圖案22的觀察模式來(lái)變更電子顯微鏡1的觀察模式。

《光路圖》

圖2表示本實(shí)施方式所涉及的觀察電子束衍射圖案22時(shí)的透射電子顯微鏡1的光路圖。本圖中，示出了進(jìn)行移動(dòng)以使熒光板10脫離光軸時(shí)的情況，但也可將熒光板10配置在攝像頭11的上部。電子束15平行照射至試樣8。在試樣8為結(jié)晶性試樣時(shí)，根據(jù)結(jié)晶，電子束15中會(huì)存在不受到衍射而直線前進(jìn)的電子束15a以及受到衍射的電子束15b，以相同角度進(jìn)行衍射后的電子束15b會(huì)在物鏡4的后焦面集中到1點(diǎn)上，并在后焦面上形成電子束衍射圖案22a。

形成這些電子束衍射圖案22a的電子束15還會(huì)在物鏡4的像面上成像。像面上配置有限制視野光圈18，通過(guò)該限制視野光圈18的打開(kāi)角度，來(lái)調(diào)整觀察電子束衍射圖案22的像的區(qū)域。

在觀察電子束衍射圖案22a時(shí)，使中間鏡5的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)形成在物鏡4的后焦點(diǎn)的電子束衍射圖案22a，利用中間鏡5和投射鏡6進(jìn)行放大并投影至熒光板10或攝像頭11上，獲得投影后的電子束衍射圖案22b。此外，在像觀察模式中，使中間鏡5的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)成像在像面上的像，通過(guò)中間鏡5和投射鏡6進(jìn)行放大，并投影至熒光板10或攝像頭11上。

此時(shí)，通過(guò)從鏡體中抽出限制視野光圈18，從而觀察整個(gè)視野。此外，通過(guò)在鏡體內(nèi)配置限制視野光圈18，調(diào)整打開(kāi)角度，從而觀察試樣8中與打開(kāi)角度相應(yīng)的視野中形成的電子束衍射圖案22a。

圖3表示本實(shí)施方式所涉及的結(jié)晶性的試樣8、電子束15與電子束衍射圖案22a的關(guān)系。(a)是與試樣8的晶面的晶軸8a平行地入射電子束15的狀態(tài)，(b)是相對(duì)于試樣8的晶面的晶軸8a，以從晶帶軸算起θ的角度入射電子束15的狀態(tài)。此處，將(a)中與試樣8的晶面的晶軸8a平行地入射電子束15的狀態(tài)稱為晶帶軸入射的狀態(tài)。根據(jù)圖3(a)，入射至結(jié)晶性試樣8的電子束15的衍射角θ、從主斑點(diǎn)23至衍射斑點(diǎn)24的距離R以及攝像頭長(zhǎng)度L的關(guān)系可表示如下：

〔式1〕R＝Ltanθ～Lθ

此處，L使用預(yù)先已知的結(jié)晶性試樣8來(lái)求得，形成電子束衍射圖案22a的面上的距離R以及相對(duì)于試樣8的晶面的晶軸8a入射電子束15的角度θ可通過(guò)測(cè)量衍射圖案22上的距離R，并根據(jù)式(1)來(lái)求得。

圖3(b)是試樣8傾斜角度θ的情況，如本圖所示，可知為了與晶軸8a平行地入射電子束15即晶帶軸入射，需要將試樣8傾斜角度θ。

圖9是表示晶體取向?qū)?zhǔn)前后的透射電子圖像以及電子束衍射圖案的一例的圖。(a)、(c)表示將Si器件的構(gòu)造的局部放大的透射電子圖像，(b)、(d)分別表示與(a)、(c)的Si基板29的晶體取向?qū)?yīng)的電子束衍射圖案22b。根據(jù)(b)所示的電子束衍射圖案22b的結(jié)果可知，(a)中電子束15的入射偏離了Si基板29的晶軸。另一方面，根據(jù)(d)所示的電子束衍射圖案22的結(jié)果可知，(c)中電子束15為對(duì)Si基板29進(jìn)行晶帶軸入射的狀態(tài)。對(duì)(a)、(c)的各個(gè)透射電子圖像進(jìn)行比較后可知，與(a)相比，(c)中Si基板29的界面更銳化，形成在其上的柵極電極30的邊緣(圖中箭頭部)31也更銳化。這表示各個(gè)界面與所入射的電子束15平行，由此可知例如為了正確評(píng)估柵極30與Si基板29之間的柵氧化膜的厚度，重要的是所入射的電子束15與試樣8的關(guān)系成為如(c)那樣的晶帶軸入射狀態(tài)。根據(jù)本實(shí)施方式，由于可容易得到能夠獲取(c)所示的透射電子圖像的晶帶軸入射的條件，所以能夠迅速且正確地測(cè)定材料構(gòu)造物的長(zhǎng)度。

圖4是說(shuō)明第1實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)處理的方法的圖。

首先，在監(jiān)視器13上顯示電子束衍射圖案22。操作者通過(guò)鼠標(biāo)的點(diǎn)擊操作等，選擇例如顯示在監(jiān)視器13上的投影至熒光板10或攝像頭11后的電子束衍射圖案22b的主斑點(diǎn)(直接射束)23時(shí)，顯示標(biāo)記25(a)，將其位置設(shè)為原點(diǎn)0(0，0)，獲得與試樣8的傾斜方向α、β相應(yīng)的X，Y正交坐標(biāo)(b)。此處，雖然示出了顯示X，Y正交坐標(biāo)的例子，但也可實(shí)際上并不顯示在監(jiān)視器13上，而是將所獲得的X，Y正交坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)并實(shí)施處理。

此時(shí)，在與主斑點(diǎn)23接近的衍射斑點(diǎn)的強(qiáng)度幾乎相同的情況下，難以選擇主斑點(diǎn)23。在這種情況下，暫時(shí)將試樣臺(tái)架32移動(dòng)至沒(méi)有試樣8的場(chǎng)所，預(yù)先存儲(chǔ)發(fā)光的斑點(diǎn)的位置信息，接著，移動(dòng)試樣臺(tái)架32以顯示投影至熒光板10或攝像頭11后的試樣8上的電子束衍射圖案22b，并將與預(yù)先存儲(chǔ)的斑點(diǎn)一致的位置決定為主斑點(diǎn)。由此，即使在接近的位置上存在強(qiáng)度幾乎相同的衍射斑點(diǎn)，也能夠正確選擇主斑點(diǎn)23的位置。另外，上述例子中說(shuō)明了操作者選擇主斑點(diǎn)23的位置的情況，但也可通過(guò)主體控制部21的指示，自動(dòng)選擇按照上述方法預(yù)先存儲(chǔ)的主斑點(diǎn)23的位置。

接著，若在監(jiān)視器13上進(jìn)行點(diǎn)擊，則重疊顯示圓形圖案26以使電子束衍射圖案22b的主斑點(diǎn)23位于其圓周上(步驟606)。此時(shí)，操作者能夠?qū)?yīng)于電子束衍射圖案22b的亮度分布，調(diào)整圓形圖案26的大小。

此處，使第2標(biāo)記27顯示在圓形圖案26的中心，存儲(chǔ)X，Y正交坐標(biāo)上的第2標(biāo)記27的位置的坐標(biāo)P(x，y)，并從點(diǎn)P至點(diǎn)0顯示矢量28(d)。

將0(0，0)、P(x，y)的各個(gè)X，Y正交坐標(biāo)上的坐標(biāo)位置的信息及矢量28的大小、方向的信息發(fā)送至主體控制部21的矢量信息獲取部37。

此處，使用圖5，如下所述，通過(guò)主體控制部21的運(yùn)算部38根據(jù)矢量28的方向求出試樣8的傾斜方向，根據(jù)矢量28的大小R即α坐標(biāo)的差x和β坐標(biāo)的差y，通過(guò)式(1)求出α和β軸的試樣8的傾斜角度。

主體控制部21基于求出的試樣8的傾斜方向、傾斜角度，控制試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9的試樣傾斜機(jī)構(gòu)9b，使試樣8傾斜。

此處，如果P(x，y)與0(0，0)一致，則電子束15入射晶帶軸。此外，通過(guò)在試樣8傾斜時(shí)切換為像觀察模式，從而能夠確認(rèn)由限制視野光圈18限制的視野的大小。即使在因試樣8傾斜而發(fā)生視野移動(dòng)時(shí)，也能夠通過(guò)操作者手動(dòng)或主體控制部21自動(dòng)地操作試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9的試樣移動(dòng)機(jī)構(gòu)9a來(lái)調(diào)節(jié)試樣微動(dòng)等，從而防止在試樣8傾斜時(shí)失去視野?；陬A(yù)先獲取的傾斜角度與位置偏移量的關(guān)系或基于校正計(jì)算式來(lái)求出視野移動(dòng)的調(diào)整量并校正位置偏移的方法中，有時(shí)會(huì)由于試樣臺(tái)架的再現(xiàn)性、精度的原因，而無(wú)法調(diào)整至實(shí)際的試樣8的位置，但通過(guò)這樣在像觀察模式的像觀察時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整視野移動(dòng)，從而能夠可靠地校正位置偏移。

圖5是表示本實(shí)施方式所涉及的用來(lái)求出試樣8的傾斜方向和傾斜角度的X，Y正交坐標(biāo)的圖表。橫軸是與試樣傾斜軸的α軸對(duì)應(yīng)的X軸，縱軸是與試樣傾斜軸的β軸對(duì)應(yīng)的Y軸，將電子束衍射圖案22的主斑點(diǎn)23位置設(shè)為原點(diǎn)0(0，0)。此外，將對(duì)應(yīng)于電子束衍射圖案22的亮度分布重疊顯示的圓形圖案26的中心點(diǎn)設(shè)為P(x，y)。根據(jù)從點(diǎn)P至點(diǎn)0的矢量28，求出試樣8的傾斜角度和方向。此時(shí)，根據(jù)式(1)，傾斜角的α成分為α’＝-x/L，β成分為β’＝-y/L。

圖6是表示第1實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的動(dòng)作步驟的流程圖。

首先，設(shè)定倍率(步驟601)。此時(shí)，為了在試樣8傾斜時(shí)即使視野發(fā)生移動(dòng)也能夠容易追蹤，優(yōu)選設(shè)定為適當(dāng)?shù)谋堵室韵隆?/p>

接著，為了決定限制視野，使用試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9的試樣移動(dòng)機(jī)構(gòu)9a、試樣傾斜機(jī)構(gòu)9b，決定用來(lái)對(duì)準(zhǔn)晶體取向的試樣8上的視野(步驟602)。

其后，對(duì)于要進(jìn)行晶體取向?qū)?zhǔn)的試樣8，使用光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19插入限制視野光圈18(步驟603)。

此處，將電子束衍射圖案22的觀察模式設(shè)為開(kāi)啟(步驟604)。由此，使中間鏡5的焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)形成在物鏡4的后焦點(diǎn)的電子束衍射圖案22a，通過(guò)主體控制部21控制中間鏡5和投射鏡6的透鏡電源20，使得利用中間鏡5和投射鏡6放大電子束衍射圖案22，并投影至熒光板10或攝像頭11上。由此，獲得投影至熒光板10或攝像頭11后的電子束衍射圖案22b。通過(guò)主體控制部21的控制，投影至熒光板10或攝像頭11的電子束衍射圖案22b會(huì)經(jīng)由攝像頭控制部12顯示在監(jiān)視器13上。

接著，操作者通過(guò)利用鼠標(biāo)等輸入裝置的點(diǎn)擊操作等選擇顯示在監(jiān)視器13上的電子束衍射圖案22b的主斑點(diǎn)(直接射束)23，并利用主體控制部21的主斑點(diǎn)設(shè)定部34顯示主斑點(diǎn)23的位置(步驟605)。

此時(shí)，在與主斑點(diǎn)23接近的衍射斑點(diǎn)的強(qiáng)度幾乎相同的情況下，難以選擇主斑點(diǎn)23。在這種情況下，暫時(shí)將試樣臺(tái)架32移動(dòng)至沒(méi)有試樣8的場(chǎng)所，預(yù)先存儲(chǔ)發(fā)光的斑點(diǎn)的位置信息，接著移動(dòng)試樣臺(tái)架32以顯示試樣8上的電子束衍射圖案22，并將與預(yù)先存儲(chǔ)的位置一致的位置決定為主斑點(diǎn)23。由此，即使在接近的位置上存在強(qiáng)度幾乎相同的衍射斑點(diǎn)的情況下，也能夠正確選擇主斑點(diǎn)23。另外，上述例子中說(shuō)明了操作者選擇主斑點(diǎn)的情況，但也可通過(guò)主體控制部21的指示，進(jìn)行自動(dòng)選擇。

接著，通過(guò)在監(jiān)視器13上進(jìn)行點(diǎn)擊，經(jīng)由主體控制部21的圖案設(shè)定部35重疊顯示圓形圖案26，以使主斑點(diǎn)23位于其圓周上(步驟606)。此時(shí)，操作者能夠?qū)?yīng)于電子束衍射圖案22b的亮度分布，調(diào)整圓形圖案26的大小。此處，主體控制部21的圖案設(shè)定部35能夠顯示為，將圓形圖案26配置在電子束衍射圖案22b的衍射斑點(diǎn)的亮度分布的內(nèi)側(cè)。

由此，決定圓形圖案26及其中心點(diǎn)(矢量的起點(diǎn))P(x，y)，并顯示連接圓形圖案26的中心點(diǎn)P(x，y)與主斑點(diǎn)23的位置即原點(diǎn)(矢量的終點(diǎn))0(0，0)的矢量V28。

接著，若在監(jiān)視器13上進(jìn)行點(diǎn)擊，則對(duì)應(yīng)于矢量28的方向和大小(長(zhǎng)度)，傾斜試樣8(步驟607)。此處，關(guān)于試樣8的傾斜，將0(0，0)、P(x，y)的各個(gè)X，Y正交坐標(biāo)上的坐標(biāo)位置的信息以及矢量28的大小、方向的信息發(fā)送至主體控制部21的矢量信息獲取部37，并通過(guò)運(yùn)算部38求出試樣8的傾斜方向、傾斜角度，基于求出的結(jié)果，經(jīng)由試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)指示部39實(shí)施傾斜。

在試樣8開(kāi)始傾斜的同時(shí)，電子顯微鏡1通過(guò)主體控制部21的觀察模式切換部40變更為像觀察模式，并在監(jiān)視器13上顯示試樣8傾斜時(shí)的像。此時(shí)，即使在因試樣8傾斜而發(fā)生視野移動(dòng)時(shí)，也能夠通過(guò)操作者手動(dòng)或主體控制部21自動(dòng)地操作試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9的試樣移動(dòng)機(jī)構(gòu)9a來(lái)調(diào)節(jié)試樣微動(dòng)等，從而防止在試樣8傾斜時(shí)失去視野?；陬A(yù)先獲取的傾斜角度與位置偏移量的關(guān)系或基于校正計(jì)算式求出視野移動(dòng)的調(diào)整量并校正位置偏移的方法中，有時(shí)會(huì)由于試樣臺(tái)架的再現(xiàn)性和精度的原因，無(wú)法調(diào)整至實(shí)際的試樣8的位置，但通過(guò)這樣在像觀察模式的像觀察時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整視野移動(dòng)，從而能夠可靠地校正位置偏移。此外，除了調(diào)節(jié)試樣微動(dòng)以外，還可以通過(guò)控制未圖示的偏向器來(lái)變更電子束15的照射區(qū)域，從而調(diào)整視野移動(dòng)。

若試樣8的傾斜動(dòng)作結(jié)束，則通過(guò)主體控制部21的觀察模式切換部40變更為電子束衍射圖案22b的觀察模式，并在監(jiān)視器13上顯示電子束衍射圖案22b(步驟608)。

接著，確認(rèn)所顯示的電子束衍射圖案22的晶體取向?qū)?zhǔn)結(jié)果(步驟609)。此處，圓形圖案26的中心點(diǎn)P(x，y)和電子束衍射圖案22b的主斑點(diǎn)23的位置即原點(diǎn)0(0，0)仍有偏移時(shí)，再?gòu)牟襟E608開(kāi)始重復(fù)步驟609的動(dòng)作。

如果圓形圖案26的中心與電子束衍射圖案22b的主斑點(diǎn)23重疊，則結(jié)束晶體取向?qū)?zhǔn)，開(kāi)啟像觀察模式，對(duì)試樣8進(jìn)行觀察、測(cè)長(zhǎng)(步驟610)。

另外，上述步驟607中，在進(jìn)行當(dāng)試樣8傾斜時(shí)發(fā)生視野移動(dòng)的情況下的校正時(shí)，優(yōu)選切換為像模式來(lái)進(jìn)行應(yīng)對(duì)。此時(shí)，例如在限制視野光圈18較小，僅靠光圈內(nèi)所含的視野難以確認(rèn)移動(dòng)時(shí)，也可以通過(guò)與切換為像模式連動(dòng)地抽出限制視野光圈18來(lái)顯示整個(gè)視野，在視野移動(dòng)的校正后驅(qū)動(dòng)光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)19，以在切換為電子束衍射圖案22b的觀察模式時(shí)再次放入限制視野光圈18。此外，在試樣8傾斜時(shí)不發(fā)生視野移動(dòng)的情況下，可以省略切換為像模式的操作。

(第2實(shí)施方式)

圖7是說(shuō)明本實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的動(dòng)作的圖。

圓形圖案

第1實(shí)施方式中，在上述圖4的例子中說(shuō)明了使衍射圖案22的亮度分布與圓形圖案26的大小擬合的方法。但是，在開(kāi)始觀察衍射圖案22時(shí)，在晶體取向與晶帶軸入射偏離較大時(shí)，上述方法有時(shí)會(huì)難以通過(guò)圓形圖案26實(shí)施擬合。

因此，第2實(shí)施方式中，首先利用光標(biāo)25將主斑點(diǎn)23指定為原點(diǎn)0(0，0)(a)，接著，在電子束衍射圖案22b的衍射斑點(diǎn)即亮度分布較多的區(qū)域重疊顯示，以使顯示的圓形圖案26的圓周必須通過(guò)主斑點(diǎn)23即光標(biāo)25(b)。此時(shí)，基于連接顯示為圓形圖案26的中心點(diǎn)P(x，y)的標(biāo)記27與主斑點(diǎn)23即標(biāo)記25的矢量28，求出試樣8的傾斜角度，并再次顯示為圓形圖案26，重復(fù)同樣的動(dòng)作(c，d)，最終使圓形圖案26的中心點(diǎn)P(x，y)與主斑點(diǎn)23即原點(diǎn)0(0，0)的坐標(biāo)一致，從而能夠使晶體取向成為晶帶軸入射。根據(jù)上述方法，需要將傾斜試樣8的動(dòng)作重復(fù)數(shù)次，但即使開(kāi)始觀察時(shí)晶體取向與晶帶軸入射偏離較大，也能夠容易地對(duì)準(zhǔn)晶體取向。

(第3實(shí)施方式)

圖8是表示第3實(shí)施方式所涉及的晶體取向?qū)?zhǔn)的方法的圖。本實(shí)施方式中，說(shuō)明了使用圓弧狀圖案(圓周的局部)33代替上述圓形圖案26來(lái)進(jìn)行擬合的方法。

開(kāi)始觀察電子束衍射圖案22b時(shí)，在晶體取向與晶帶軸入射偏離較大的情況下，首先將主斑點(diǎn)23設(shè)為原點(diǎn)O(0，0)，顯示選項(xiàng)標(biāo)記25(a)。接著，以通過(guò)作為主斑點(diǎn)23的原點(diǎn)0(0，0)、即標(biāo)記25且與電子束衍射圖案22b的亮度分布擬合的方式，顯示圓弧狀圖案33(b)。顯示所擬合的圓弧狀圖案33上的任意2點(diǎn)的坐標(biāo)(x1，y1)、(x2，y2)，并記錄(c)。所擬合的圓弧狀圖案33為圓形圖案26的圓周的一部分，將圓形圖案26的虛擬半徑設(shè)為r時(shí)，通過(guò)以下聯(lián)立方程(2-1、2-2、2-3)能夠求出圓形圖案26的中心點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)點(diǎn)P(a，b)。

〔式2-1〕a²+b²＝r²

〔式2-2〕(x₁-a)²+(y₁-b)²＝r²

〔式2-3〕(x₂-a)²+(y₂-b)²＝r²

根據(jù)上式求出的結(jié)果，能夠獲得從中心點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)點(diǎn)P(a，b)至原點(diǎn)0(0，0)即標(biāo)記25的矢量28，求出相應(yīng)的試樣8的傾斜量和方向，通過(guò)試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)9的試樣傾斜機(jī)構(gòu)9b使試樣8傾斜，并進(jìn)行晶體取向?qū)?zhǔn)，能夠調(diào)整成晶帶軸入射(d)。

根據(jù)本實(shí)施方式，即使在電子束15的入射與晶帶軸偏離較大，難以通過(guò)圓形圖案26實(shí)施擬合時(shí)，也能夠利用圓弧狀圖案33求出中心點(diǎn)的虛擬坐標(biāo)點(diǎn)，從而實(shí)施晶體取向?qū)?zhǔn)。

(第4實(shí)施方式)

圖10是說(shuō)明第4實(shí)施方式所涉及的動(dòng)作的圖。(a)表示相對(duì)于電子束15的入射軸，晶體取向偏離晶帶軸時(shí)的電子束衍射圖案22b，(b)表示相對(duì)于電子束15的入射軸，晶體取向與晶帶軸一致即晶帶軸入射的狀態(tài)下的電子束衍射圖案22b。本實(shí)施方式中，與衍射斑點(diǎn)擬合的圓形圖案26的圓周并不顯示為線狀，而是顯示為半透明的任意寬度的帶狀標(biāo)記。由此，即使在衍射斑點(diǎn)上重疊顯示，也能夠確認(rèn)衍射斑點(diǎn)的位置。因此，與上述實(shí)施方式相比，能夠更容易地進(jìn)行對(duì)于衍射斑點(diǎn)的擬合。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1……電子顯微鏡

2……電子槍

3……聚光透鏡

4……物鏡

5……中間鏡

6……投射鏡

7……試樣保持器

8……試樣

8……晶軸

9……試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)

9a……試樣移動(dòng)機(jī)構(gòu)

9b……試樣傾斜機(jī)構(gòu)

10……熒光板

11……攝像頭

12……攝像頭控制部

13……監(jiān)視器

14……圖像分析部

15……電子束

16……收束可動(dòng)光圈

17……對(duì)物可動(dòng)光圈

18……限制視野可動(dòng)光圈

19……可動(dòng)光圈驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)

20……透鏡電源

21……主體控制部

22a……電子束衍射圖案

22b……投影至熒光板或攝像頭后的電子束衍射圖案

23……主斑點(diǎn)

24……衍射斑點(diǎn)

25……標(biāo)記

26……圓形圖案

27……標(biāo)記

28……矢量

29……Si基板

30……柵極電極

31……柵極電極邊緣

32……試樣臺(tái)架

33……圓弧狀圖案(圓周的局部)

34……主斑點(diǎn)設(shè)定部

35……圖案設(shè)定部

36……矢量設(shè)定部

37……矢量信息獲取部

38……運(yùn)算部

39……試樣微動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)指示部

40……觀察模式切換部