带电粒子束装置和带电粒子束装置的控制方法

技术领域

本发明涉及带电粒子束装置和带电粒子束装置的控制方法。

背景技术

已知通过对透射型电子显微镜(TEM)或扫描透射型电子显微镜(STEM)应用CT法而能进行三维结构物的结构观察/结构解析的手法(层析成像：Tomography)(例如，专利文献1)。在层析成像中，使试样以各种各样的角度倾斜，并取得每个倾斜角度的透射电子显微镜像(倾斜像系列)。在此，若使试样倾斜，则试样的表观的厚度会改变，因此要进行：根据试样的倾斜角度来改变曝光时间(倾斜像的数据取得时间)，使得倾斜角度越大则曝光时间越长。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2005-19218号公报

发明内容

发明要解决的问题

若如上述这样通过检测器的数据取得时间来控制电子束照射量，则在取得倾斜像系列时需要很多时间。当数据取得时间变长时，会出现试样漂移(drift)，从而招致取得图像的劣化，另外，试样由于电子束照射而受到的损伤也会变大。

本发明是鉴于如以上这样的问题而完成的，根据本发明的若干方案，能够提供可防止数据取得时间的长时间化的带电粒子束装置和带电粒子束装置的控制方法。

用于解决问题的方案

(1)本发明的带电粒子束装置包含：消隐器，其进行带电粒子束的消隐；载台，其保持试样且使所述试样能倾斜；消隐控制部，其对所述带电粒子束的消隐进行控制来向所述试样照射脉冲束；以及倾斜控制部，其控制所述试样的倾斜角度，所述消隐控制部基于所述试样的倾斜角度来设定所述脉冲束的占空比。

另外，本发明涉及带电粒子束装置的控制方法，所述带电粒子束装置具备：消隐器，其进行带电粒子束的消隐；以及载台，其保持试样且使所述试样能倾斜，所述带电粒子束装置的控制方法包含：消隐控制工序，对所述带电粒子束的消隐进行控制来向所述试样照射脉冲束；以及倾斜控制工序，控制所述试样的倾斜角度，在所述消隐控制工序中，基于所述试样的倾斜角度来设定所述脉冲束的占空比。

根据本发明，通过根据倾斜角度改变脉冲束的占空比来控制带电粒子束照射量，因此能够防止数据取得时间的长时间化。

(2)在本发明的带电粒子束装置和带电粒子束装置的控制方法中，也可以是，所述消隐控制部(在所述消隐控制工序中)将所述占空比设定为：所述倾斜角度的绝对值越大，则所述占空比越大。

(3)在本发明的带电粒子束装置和带电粒子束装置的控制方法中，也可以是，所述消隐器是静电偏转板。

附图说明

图1是示出本实施方式的带电粒子束装置的构成的一个例子的图。

图2是示出脉冲束的占空比与电子束照射量的关系的图。

图3是示出处理部的处理的流程的流程图。

附图标记说明

1…电子显微镜(带电粒子束装置)，10…电子显微镜主体，11…电子束源，12…消隐器，13…照射透镜系统，14…偏转器，15…载台，16…物镜，17…投影透镜，18…检测器，20…消隐器控制装置，21…载台控制装置，100…处理部，102…消隐控制部，104…倾斜控制部，106…像取得部，108…三维像构建部，110…操作部，120…显示部，130…存储部，OA…光轴，S…试样，TA…倾斜轴。

具体实施方式

以下，使用附图来详细说明本发明的优选的实施方式。并且，以下所说明的实施方式并不是要对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当的限制。另外，以下所说明的所有构成不一定都是本发明的必需构成要素。

图1是示出本实施方式的带电粒子束装置(电子显微镜)的构成的一个例子的图。在此，说明电子显微镜具有透射型电子显微镜(TEM)的构成的情况，但电子显微镜也可以具有扫描透射型电子显微镜(STEM)的构成。此外，本实施方式的电子显微镜也可以设为将图1的构成要素(各部)中的一部分省略的构成。

如图1所示，电子显微镜1包含电子显微镜主体10、处理部100、操作部110、显示部120以及存储部130。

电子显微镜主体10包含电子束源11、消隐器(blanker)12、照射透镜系统13、偏转器14、载台15、物镜16、投影透镜17、检测器18、消隐器控制装置20以及载台控制装置21。

电子束源11产生电子束(带电粒子束的一个例子)。电子束源11将从阴极放出的电子在阳极进行加速来将电子束放出。作为电子束源11，例如能够使用电子枪。

消隐器12配置在电子束源11的后级。消隐器12进行电子束的消隐(blanking)。作为消隐器12，使用能以高速进行开启/关闭(非照射/照射)的切换的静电偏转板(静电光闸)。消隐器12由消隐器控制装置20来控制。

照射透镜系统13配置在消隐器12的后级。照射透镜系统13由多个聚焦透镜(省略图示)构成。照射透镜系统13对照射到试样S的电子束(入射电子束)的收敛角进行调整。

偏转器14配置在照射透镜系统13的后级。偏转器14具有多个偏转线圈、以及用于对流到该多个偏转线圈的电流量进行控制的电流控制部(省略图示)。偏转器14通过由电流控制部对流到各偏转线圈的电流进行控制来使入射电子束二维地偏转。

载台15以使试样S位于偏转器14的后级的方式保持试样S。载台15由载台控制装置21来控制，使试样S在水平方向或垂直方向上移动，另外使试样S旋转、倾斜。载台15构成为能以与光轴OA正交的倾斜轴TA为中心(轴)倾斜，以使得试样S以倾斜轴TA为中心(轴)倾斜的方式保持试样S。

物镜16配置在试样S的后级。物镜16使透射过试样S的电子束成像。投影透镜17配置在物镜16的后级。投影透镜17将由物镜16所成像的像进一步放大，并使其在检测器18上成像。

检测器18配置在投影透镜17的后级。检测器18对由投影透镜17成像的透射电子显微镜像进行检测。作为检测器18的例子，能够举出具有由二维配置的CCD(Charge CoupledDevice：电荷耦合器件)形成的受光面的CCD相机。检测器18检测出的透射电子显微镜像的像信息被输出到处理部100。

操作部110用于让用户输入操作信息，将所输入的操作信息输出到处理部100。操作部110的功能能够由键盘、鼠标、触摸面板型显示器等硬件来实现。

显示部120显示由处理部100生成的图像，其功能能够由LCD、CRT等来实现。显示部120对由处理部100生成的透射电子显微镜像或重构截面像、三维像进行显示。

存储部130存储用于使计算机作为处理部100的各部发挥功能的程序、各种数据，并且作为处理部100的工作区域发挥功能，其功能能够由硬盘、RAM等来实现。

处理部100进行对消隐器控制装置20、载台控制装置21等进行控制的处理、取得透射电子显微镜像的处理、构建试样S的三维像的处理等处理。处理部100的功能能够由各种处理器(CPU、DSP等)等硬件或程序来实现。处理部100包含消隐控制部102、倾斜控制部104、像取得部106、三维像构建部108。

消隐控制部102通过生成控制信号并将其输出到消隐器控制装置20来控制消隐器12对电子束的消隐，通过使电子束的消隐以高速进行开启/关闭来向试样S照射脉冲束。

倾斜控制部104通过生成控制信号并将其输出到载台控制装置21来以多个等级控制试样S(载台15)的倾斜角度。消隐控制部102基于由倾斜控制部104设定的倾斜角度来控制脉冲束的占空比(电子束的照射期间与非照射/照射的周期之比)。

像取得部106通过取入从检测器18输出的像信息来进行取得透射电子显微镜像(TEM像)的处理。像取得部106取得在试样S(载台15)被设定为各倾斜角度时得到的每个倾斜角度的透射电子显微镜像(倾斜像系列)。例如，像取得部106取得在试样S从-60°至+60°为止以1°为步距按121个等级倾斜时得到的121枚透射电子显微镜像。此外，试样S的最大倾斜角度(在上述的例子中为60°)和步距角度(在上述的例子中为1°)预先作为设定信息存储于存储部130。

三维像构建部108进行用于基于由像取得部106取得的倾斜像系列来构建试样S的三维像的处理。具体地说，三维像构建部108通过对构成倾斜像系列的透射电子显微镜像应用CT法来重构截面像，通过将所得到的重构截面像的系列进行叠加来构建试样S的三维像。

在此，若为了取得倾斜像而使试样S倾斜，则试样S的表观的(光轴OA方向的)厚度会改变。即，透射过试样S的电子束量(电子束透射量)根据试样S的倾斜角度而改变，倾斜角度的绝对值越大，则电子束透射量越少。因此，在本实施方式的手法中，对消隐器12进行控制来向试样S照射脉冲束，以试样S的倾斜角度的绝对值越大则脉冲束的占空比越大的方式(即，电子束照射量越多的方式)，控制电子束的消隐。图2示出脉冲束的占空比(在消隐的开启/关闭的周期中关闭的期间所占的比例)与电子束照射量的关系。具体地说，当将试样S的倾斜角度设为θ，将最大倾斜角度设为θmax(θmax＜90°)时，通过以下的式(1)来设定脉冲束的占空比DR。

DR＝cos(|θmax|-|θ|)…(1)

由此，能够与试样S的倾斜角度θ无关地使电子束透射量恒定。这样，在本实施方式的手法中，通过根据试样S的倾斜角度θ改变脉冲束的占空比DR来控制电子束照射量，因此，能够防止倾斜像系列的取得时间(数据取得时间)的长时间化。并且，由于不需要长的数据取得时间，因此，能够抑制试样漂移的发生，防止取得图像的劣化。另外，能够将与倾斜角度θ相应的合适的量的电子束照射到试样S，因此，能够将试样S由于电子束的照射而受到的损伤抑制得小。

接下来，使用图3的流程图来说明处理部100的处理的一个例子。首先，消隐控制部102对消隐器12(消隐器控制装置20)进行控制来将电子束的消隐设为关闭，向试样S照射电子束(步骤S10)。此外，此时的试样S的倾斜角度θ为0°。接着，像取得部106基于来自检测器18的像信息取得透射电子显微镜像，将通知像取得完成的信号输出到消隐控制部102(步骤S11)。探测到该信号的消隐控制部102对消隐器12进行控制来将电子束的消隐设为开启，使得电子束不向试样S进行照射(步骤S12)。

接着，倾斜控制部104按照存储部130中存储的设定信息，对载台15(载台控制装置21)进行控制来使试样S倾斜为目标角度，将通知倾斜完成的信号输出到消隐控制部102(步骤S13)。探测到该信号的消隐控制部102基于试样S的当前的倾斜角度θ，通过式(1)来设定占空比DR(步骤S14)，并对消隐器12进行控制来向试样S照射所设定的占空比DR的脉冲束(步骤S15)。接着，像取得部106基于来自检测器18的像信息取得透射电子显微镜像，将通知像取得完成的信号输出到消隐控制部102(步骤S16)。探测到该信号的消隐控制部102对消隐器12进行控制来将电子束的消隐设为开启(步骤S17)。

接着，处理部100判断是否完成了目标枚数的透射电子显微镜像(倾斜像系列)的取得(步骤S18)，在尚未完成倾斜像系列的取得的情况下(步骤S18的“否”)，转移至步骤S13。在完成了倾斜像系列的取得的情况下(步骤S18的“是”)，三维像构建部108从倾斜像系列重构截面像(步骤S19)，通过将重构截面像的系列进行叠加来构建三维像(步骤S20)。

此外，在步骤S10中，也可以与步骤S14、S15同样，基于试样S的倾斜角度θ(＝0°)，通过式(1)来设定占空比DR，向试样S照射所设定的占空比DR的脉冲束。

此外，本发明不限于上述的实施方式，能进行各种变形。本发明包含与实施方式中说明的构成实质上相同的构成(例如，功能、方法及结果相同的构成、或者目的及效果相同的构成)。另外，本发明包含将实施方式中说明的构成的非本质的部分进行了置换的构成。另外，本发明包含与实施方式中说明的构成起到相同的作用效果的构成或者能够达到相同目的的构成。另外，本发明包含对实施方式中说明的构成附加了公知技术的构成。

例如，在上述实施例中，说明的是将本发明应用于透射型电子显微镜或扫描透射型电子显微镜的情况，但本发明不限于此。本发明的带电粒子束装置只要是对被保持为可倾斜的试样照射带电粒子束的装置可以是任意的装置，本发明也能够应用于扫描电子显微镜(SEM)或聚焦离子束装置(FIB)。