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JP2008066057A - Scanning transmission electron microscope - Google Patents

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JP2008066057A
JP2008066057A JP2006241231A JP2006241231A JP2008066057A JP 2008066057 A JP2008066057 A JP 2008066057A JP 2006241231 A JP2006241231 A JP 2006241231A JP 2006241231 A JP2006241231 A JP 2006241231A JP 2008066057 A JP2008066057 A JP 2008066057A
Authority
JP
Japan
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sample
electron beam
hole
electron microscope
scanning transmission
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006241231A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Kazumori
森 啓 悦 数
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP2006241231A priority Critical patent/JP2008066057A/en
Publication of JP2008066057A publication Critical patent/JP2008066057A/en
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Abstract

【課題】電子線回折像の解像度を向上させる走査透過電子顕微鏡を提供する。
【解決手段】 試料ステージ9上に装着される試料ホルダー30内の電子線通過孔は、電子線光軸Oに沿った方向の孔31と該孔に連なり且つ該孔の方向に対し垂直な方向の孔33から成り、孔31と孔33との境界部に散乱角制限絞り11が挿入され、孔33内に電子線光軸Oに対し傾けてシンチレーター13が設けられており、該孔33の出口部には光電子像倍管14が設けられている。
【選択図】図3
A scanning transmission electron microscope for improving the resolution of an electron diffraction image is provided.
An electron beam passage hole in a sample holder 30 mounted on a sample stage 9 is connected to a hole 31 in a direction along the electron beam optical axis O and a direction perpendicular to the direction of the hole. The scattering angle limiting stop 11 is inserted at the boundary between the hole 31 and the hole 33, and the scintillator 13 is provided in the hole 33 so as to be inclined with respect to the electron beam optical axis O. A photoelectron image multiplier 14 is provided at the outlet.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、試料ホルダーを備えた走査透過電子顕微鏡に関する。   The present invention relates to a scanning transmission electron microscope provided with a sample holder.

走査透過電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope:通称STEM)は、透過型電子顕微鏡と走査型電子顕微鏡のそれぞれの特徴を併せ持った電子顕微鏡である。特に、電子銃として電界放出形電子銃を使用した走査透過電子顕微鏡は、加速電圧が5kVから数10kVという比較的低い加速電圧でも、極めて高いコントラストで、高分解能の透過電子像が得られることで注目されており、最近、微細化や多層構造化が著しい勢いで進んでいる半導体の断面微細構造の評価、計測手段としても使用されている。   A scanning transmission electron microscope (commonly known as STEM) is an electron microscope having the characteristics of both a transmission electron microscope and a scanning electron microscope. In particular, a scanning transmission electron microscope using a field emission electron gun as an electron gun can obtain a high-resolution transmission electron image with extremely high contrast even at a relatively low acceleration voltage of 5 kV to several tens of kV. It has been attracting attention and is also used as a means for evaluating and measuring the cross-sectional microstructure of semiconductors, which have recently been remarkably miniaturized and multilayered.

図1は、走査透過電子顕微鏡装置の一概略図を示したものである。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a scanning transmission electron microscope apparatus.

図中1は電子銃、2は該電子銃1から放出された一次電子線である。3は前記電子銃1からの電子線2を、例えば、薄膜状の試料5上に集束させるための集束レンズ、4X,4Yは前記電子線2で前記試料5上をX方向、Y方向に走査するためのX方向走査コイル、Y方向走査コイルである。   In the figure, 1 is an electron gun, and 2 is a primary electron beam emitted from the electron gun 1. 3 is a focusing lens for focusing the electron beam 2 from the electron gun 1 on, for example, a thin film sample 5, and 4X and 4Y are scanning the sample 5 in the X and Y directions with the electron beam 2. An X-direction scanning coil and a Y-direction scanning coil.

6は前記試料5を固定する試料ホルダーで、中央部に電子線光軸Oに沿って、前記試料5を透過した電子7(透過電子と称す)が通過する孔8が開けられている。   Reference numeral 6 denotes a sample holder for fixing the sample 5, and a hole 8 through which an electron 7 transmitted through the sample 5 (referred to as a transmitted electron) passes is formed along the electron beam optical axis O in the center.

9は前記試料ホルダー6が装着される試料ステージで、中央部に電子線光軸Oに沿って、前記孔8に連続する孔10が開けられている。   Reference numeral 9 denotes a sample stage on which the sample holder 6 is mounted. A hole 10 is formed in the center along the electron beam optical axis O so as to continue to the hole 8.

11は前記透過電子7の通過を制限する散乱角制限絞り、12は該散乱角制限絞り11を通過した透過電子である。   Reference numeral 11 denotes a scattering angle limiting stop for limiting the passage of the transmitted electron 7, and reference numeral 12 denotes a transmitted electron that has passed through the scattering angle limiting stop 11.

13は前記透過電子12を光に変換するシンチレーター、14は該変換された光を電子信号に変換する光電子増倍管で、前記シンチレーター13とで透過電子検出手段を構成している。   Reference numeral 13 denotes a scintillator that converts the transmitted electron 12 into light, and reference numeral 14 denotes a photomultiplier tube that converts the converted light into an electronic signal. The scintillator 13 constitutes transmitted electron detection means.

尚、前記試料ステージ9、散乱角制限絞り11、シンチレーター13、光電子増倍管14は走査透過電子顕微鏡装置本体100の試料室(図示せず)内に配置され、前記試料ホルダー6は前記試料ステージ9に対し着脱可能に成っている。   The sample stage 9, the scattering angle limiting aperture 11, the scintillator 13, and the photomultiplier tube 14 are arranged in a sample chamber (not shown) of the scanning transmission electron microscope apparatus main body 100, and the sample holder 6 is the sample stage. 9 is detachable.

上記構成の走査透過電子顕微鏡装置は以下のように動作する。   The scanning transmission electron microscope apparatus having the above configuration operates as follows.

先ず、オペレーターは、薄膜状の試料5が固定されている試料ホルダー6を試料ステージ9上に装着する。   First, the operator mounts the sample holder 6 on which the thin film sample 5 is fixed on the sample stage 9.

電子銃1から放出された電子線2は、図示しない加速手段で加速され、集束レンズ3によって集束され、X方向、Y方向走査コイル4X,4Yによって前記試料5上を走査する。   The electron beam 2 emitted from the electron gun 1 is accelerated by an accelerating means (not shown), focused by a focusing lens 3, and scanned on the sample 5 by X and Y direction scanning coils 4X and 4Y.

この様な電子線2による試料5上の走査により、前記試料5中で散乱して、或いは散乱することなく該試料を透過した電子7が試料5下面から出射する。   By scanning on the sample 5 with such an electron beam 2, the electrons 7 scattered in the sample 5 or transmitted through the sample without scattering are emitted from the lower surface of the sample 5.

前記透過電子7は、前記試料5内部の状態、該試料の厚さ、該試料を成す原子の種類によって、その強度、散乱角度が異なっている。又、この透過電子の散乱角度は、電子線2の加速電圧によっても変化し、例えば、加速電圧が低くなると試料によって散乱される割合が多くなり、前記試料下面から出射する透過電子の電子線光軸Oからの出射角度(散乱角度)が大きくなる。   The transmitted electrons 7 have different intensities and scattering angles depending on the state inside the sample 5, the thickness of the sample, and the kind of atoms constituting the sample. The scattering angle of the transmitted electrons also changes depending on the acceleration voltage of the electron beam 2. For example, when the acceleration voltage decreases, the ratio of scattering by the sample increases, and the electron beam light of the transmitted electrons emitted from the lower surface of the sample. The emission angle (scattering angle) from the axis O increases.

前記試料5下面から出射した透過電子7は、前記試料ホルダー6と試料ステージ9の孔8,10を通過した後、散乱角制限絞り11に達する。該絞りは、特定の散乱角を有する透過電子のみが通過できるように中心部に開けられた孔の口径が制限されている。   The transmitted electrons 7 emitted from the lower surface of the sample 5 pass through the holes 8 and 10 of the sample holder 6 and the sample stage 9 and then reach the scattering angle limiting stop 11. The aperture is limited in the diameter of the hole formed in the center so that only transmitted electrons having a specific scattering angle can pass therethrough.

この様な透過電子の通過を制限させる散乱角制限絞りとしては、上記に示した構造のもののように中央部に孔を有し、該孔の口径で透過電子の通過を制限するものの外に、図2に示す様に、中心部に遮蔽板17を配置して透過電子7の通過を制限するもの(16)がある。   As a scattering angle limiting stop for limiting the passage of such transmitted electrons, in addition to those having a hole in the center as in the structure shown above, and restricting the passage of transmitted electrons by the diameter of the hole, As shown in FIG. 2, there is one (16) in which a shielding plate 17 is arranged at the center to restrict the passage of transmitted electrons.

一般的に、前者の絞り11を使用すると電子線回折像は明視野像を形成し、後者の絞り16を使用すると暗視野像を形成する。   In general, when the former diaphragm 11 is used, the electron diffraction image forms a bright field image, and when the latter diaphragm 16 is used, a dark field image is formed.

前記散乱角制限絞り11を通過した透過電子12は、シンチレーター13に衝突して光に変換され、更に、光電子増倍管14によって電気信号に変換される。そして、図示しない増幅手段で増幅され、A/D変換器(図示せず)を介して表示手段(図示せず)に送られる。   The transmitted electrons 12 that have passed through the scattering angle limiting aperture 11 collide with the scintillator 13 and are converted into light, and further converted into an electrical signal by the photomultiplier tube 14. Then, it is amplified by an amplifying means (not shown) and sent to a display means (not shown) via an A / D converter (not shown).

該表示手段(図示せず)は、送られてきた信号を輝度変調し、前記試料5の内部構造を反映した電子線回折像を表示する。   The display means (not shown) modulates the intensity of the transmitted signal and displays an electron diffraction pattern reflecting the internal structure of the sample 5.

実公開昭59−150159号公報No. 59-150159

さて、前記の如き構造の走査透過電子顕微鏡には次の様な問題がある。   The scanning transmission electron microscope having the above structure has the following problems.

前記散乱角制限絞り11の特に孔部を含む孔近傍が電子線の衝突により汚れてきた場合、前記散乱角制限絞り11交換する必要がある。   When the vicinity of the hole including the hole portion of the scattering angle limiting stop 11 is contaminated by the collision of the electron beam, the scattering angle limiting stop 11 needs to be replaced.

該散乱角制限絞り11を交換する場合、使用中の散乱角制限絞りは試料室内に固定されているため、装置全体を完全に止め、試料室を開けてから交換作業を行っている。そのため、著しく長い作業時間が発生している。   When the scattering angle limiting diaphragm 11 is replaced, the scattering angle limiting diaphragm in use is fixed in the sample chamber. Therefore, the entire apparatus is completely stopped and the replacement operation is performed after the sample chamber is opened. Therefore, a remarkably long working time is generated.

又、前記試料5を透過した電子は、前記シンチレーター13に達するまでに、前記試料ホルダー6の孔8と試料ステージ9の孔10とを通過しなければならない。即ち、前記試料5から透過電子検出手段迄の距離が長いので、散乱角が大きい透過電子(図1において18で示した透過電子)は前記試料ホルダー6や試料ステージ9の内壁に衝突してしまう。すると、該衝突した箇所から二次電子が発生し、該二次電子が透過電子検出手段に入ると、結果的に、表示手段(図示せず)に表示される電子線回折像のノイズとなってしまい、解像度の低下を招いている。   Further, the electrons transmitted through the sample 5 must pass through the hole 8 of the sample holder 6 and the hole 10 of the sample stage 9 before reaching the scintillator 13. That is, since the distance from the sample 5 to the transmission electron detection means is long, transmission electrons having a large scattering angle (transmission electrons indicated by 18 in FIG. 1) collide with the inner wall of the sample holder 6 or the sample stage 9. . Then, secondary electrons are generated from the colliding portion, and when the secondary electrons enter the transmission electron detection means, the result is noise of an electron beam diffraction image displayed on the display means (not shown). This leads to a decrease in resolution.

本発明は、この様な問題を解決する事を目的としてなされたもので、新規な
走査透過電子顕微鏡を提供するものである。
The present invention has been made for the purpose of solving such problems, and provides a novel scanning transmission electron microscope.

本発明の走査透過電子顕微鏡は、ステージ上に装着された試料ホルダーにセットされた試料上に、電子銃からの電子線を集束させると共に、前記試料上を該電子線で走査し、該試料を透過し、前記試料ホルダー内の電子線通過孔内を通り、更に、絞りを通過した透過電子をシンチレーターで光に変換し、該光を光電検出手段で電気信号に変換し、該電気信号に基づいた前記試料の電子線回折像を得るように成した走査透過電子顕微鏡において、前記試料ホルダー内の電子線通過孔内に、前記絞りと前記シンチレーターを設けたことを特徴とする。   The scanning transmission electron microscope of the present invention focuses an electron beam from an electron gun on a sample set in a sample holder mounted on a stage, and scans the sample with the electron beam. The transmitted electrons that pass through the electron beam passage hole in the sample holder and further pass through the aperture are converted into light by a scintillator, and the light is converted into an electric signal by a photoelectric detection means. Based on the electric signal A scanning transmission electron microscope configured to obtain an electron beam diffraction image of the sample is characterized in that the diaphragm and the scintillator are provided in an electron beam passage hole in the sample holder.

本発明によれば、散乱角制限絞りの交換が容易となり、短い時間で交換が可能となる。   According to the present invention, the scattering angle limiting diaphragm can be easily replaced and can be replaced in a short time.

また、本発明によれば、明視野像用と暗視野用の散乱角制限絞りの交換だけで、明視野像と暗視野像の観察が容易に出来るようになり観察効率も向上する。   Further, according to the present invention, it is possible to easily observe a bright field image and a dark field image only by exchanging the scattering angle limiting diaphragms for the bright field image and the dark field, and the observation efficiency is improved.

また、本発明によれば、試料と透過電子検出手段間の距離が短くすることが可能となったので、試料を透過した透過電子が透過電子検出手段に到達する前に途中の通路内壁との衝突が少なくなり、電子線回折像へのノイズが軽減され、コントラストの良い解像度の高い電子線回折像を得ることが出来る。   In addition, according to the present invention, since the distance between the sample and the transmitted electron detecting means can be shortened, the transmitted electrons that have passed through the sample can reach the inner wall of the passage before reaching the transmitted electron detecting means. Collisions are reduced, noise on the electron beam diffraction image is reduced, and an electron beam diffraction image with high contrast and high resolution can be obtained.

以下に添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

図3は、本発明の一例として示した走査透過電子顕微鏡装置の概略図である。図中、前記図1にて使用した記号と同一記号を付したものは同一構成要素を示す。   FIG. 3 is a schematic diagram of a scanning transmission electron microscope apparatus shown as an example of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those used in FIG. 1 denote the same components.

図3に一例を示した本発明の走査透過電子顕微鏡と図1に示す従来の走査透過電子顕微鏡との構成上の差異は、主に、試料ホルダーの構造にある。   The structural difference between the scanning transmission electron microscope of the present invention shown in FIG. 3 and the conventional scanning transmission electron microscope shown in FIG. 1 is mainly in the structure of the sample holder.

即ち、従来の試料ホルダーは中央部に電子線が通過する孔を有し、試料を載せるだけの構造であったが、図3に示す走査透過電子顕微鏡の試料ホルダー30は、以下の様な構造を有する。   That is, the conventional sample holder has a hole through which an electron beam passes at the center and has a structure in which only the sample is placed. The sample holder 30 of the scanning transmission electron microscope shown in FIG. 3 has the following structure. Have

即ち、図3に示す試料ホルダーは、試料5を載置し、中央部に電子線光軸方向(垂直方向)に沿った電子線通過孔31を有する第一筒体32と、該電子線通過孔31に連なる水平方向(電子線光軸Oに垂直な方向)の電子線通過孔33を有する第二筒体34とから成る。   That is, the sample holder shown in FIG. 3 mounts the sample 5 and has a first cylinder 32 having an electron beam passage hole 31 along the electron beam optical axis direction (vertical direction) at the center, and the electron beam passage The second cylinder 34 has an electron beam passage hole 33 in a horizontal direction (a direction perpendicular to the electron beam optical axis O) connected to the hole 31.

そして、前記第一筒体32の第二筒体34との境界部には隙間が開けられており、ここに、散乱角制限絞り11が挿入可能に成っている。又、該散乱角制限絞り11が挿入された時に、該散乱角制限絞り11の水平度を調整して前記隙間において固定するためのネジ35A,35Bが前記第一筒体32の周囲に設けられている。   And the clearance gap is opened in the boundary part with the 2nd cylinder 34 of the said 1st cylinder 32, and the scattering angle limiting aperture_diaphragm | restriction 11 can be inserted here. Further, when the scattering angle limiting aperture 11 is inserted, screws 35A and 35B are provided around the first cylindrical body 32 for adjusting the level of the scattering angle limiting aperture 11 and fixing it in the gap. ing.

前記第二筒体34の電子線通過孔33内には、前記第一電子線通過孔31を通過してくる透過電子を光に変換して、水平方向の電子線通過孔33に沿って該孔の出口に向かわせるシンチレーター13が電子線光軸方向(垂直方向)に対して傾けて(例えば45度)配置されている。   In the electron beam passage hole 33 of the second cylindrical body 34, the transmitted electrons passing through the first electron beam passage hole 31 are converted into light, and the electron beam passage hole 33 in the horizontal direction is converted into light. A scintillator 13 that is directed toward the exit of the hole is disposed so as to be inclined (for example, 45 degrees) with respect to the electron beam optical axis direction (vertical direction).

尚、前記前記第二筒体34の電子線通過孔33の出口には、光電子像倍管14の入射面が接するように、試料ステージ9上に取り付けられている。   Note that the exit of the electron beam passage hole 33 of the second cylindrical body 34 is mounted on the sample stage 9 so that the incident surface of the photoelectron image multiplier tube 14 is in contact therewith.

この様な構成の走査透過電子顕微鏡装置において、オペレーターは、観察したい薄膜状の試料を作成し、試料ホルダー30の第1筒体32上に装着する。そして、該第一筒体32の第二筒体34との境界部に設けられた隙間に、散乱角制限絞り11を挿入し、ネジ35A,35Bの押圧を調節して該絞りの水平度を調整して、該絞りを前記隙間内に固定する。   In the scanning transmission electron microscope apparatus having such a configuration, the operator creates a thin film sample to be observed and mounts it on the first cylinder 32 of the sample holder 30. Then, the scattering angle limiting diaphragm 11 is inserted into a gap provided at the boundary between the first cylinder 32 and the second cylinder 34, and the pressing of the screws 35A and 35B is adjusted to adjust the level of the diaphragm. Adjust to fix the aperture in the gap.

この様に試料5を装着し且つ散乱角制限絞り11を取り付けた試料ホルダー30を、試料室50に取り付けられた試料交換室51に一旦搬入した後、試料室50に搬入する。   The sample holder 30 to which the sample 5 is attached and the scattering angle limiting aperture 11 is attached is once loaded into the sample exchange chamber 51 attached to the sample chamber 50 and then loaded into the sample chamber 50.

図4は走査透過電子顕微鏡装置の一概要図を示したものである。図中50は試料室、55は該試料室50に搭載されている電子顕微鏡鏡筒、51は試料交換室、54は試料ホルダー30を載置させるホルダー載置台、52は前記試料交換室51と大気との間にある第1ゲートバルブ、53は前記試料交換室51と前記試料室50との間にある第2ゲートバルブ、更に、大気中に、大気から試料交換室51に試料ホルダー30を搬入するための第1搬入機構(図示せず)が、前記試料交換室51内に、該試料交換室51から試料室50に試料ホルダー30を搬入するための第2搬入機構(図示せず)がそれぞれ設けられている。   FIG. 4 shows a schematic diagram of a scanning transmission electron microscope apparatus. In the figure, reference numeral 50 denotes a sample chamber, 55 denotes an electron microscope barrel mounted in the sample chamber 50, 51 denotes a sample exchange chamber, 54 denotes a holder mounting table on which the sample holder 30 is placed, and 52 denotes the sample exchange chamber 51. A first gate valve 53 between the sample exchange chamber 51 and the sample chamber 50, and a sample holder 30 from the atmosphere to the sample exchange chamber 51 in the atmosphere. A first carry-in mechanism (not shown) for carrying a sample holder 30 into the sample chamber 50 from the sample exchange chamber 51 into the sample exchange chamber 51 is not shown. Are provided.

大気から試料交換室51に前記試料ホルダー30を入れる時には第2ゲートバルブ53を閉めた状態で第1ゲートバルブ52を開け、第1搬入機構(図示せず)により該試料ホルダー30を試料交換室51内に備えられているホルダー載置台54に載せる。そして、前記第1ゲートバルブ52を閉め、前記試料交換室51内が所定の圧力になるまで排気した後、第2ゲートバルブ53を開け、第2搬入機構(図示せず)により前記試料ホルダー30を試料ステージ9上に装着し、前記第2ゲートバルブ53を閉める。   When the sample holder 30 is put into the sample exchange chamber 51 from the atmosphere, the first gate valve 52 is opened with the second gate valve 53 closed, and the sample holder 30 is placed in the sample exchange chamber by a first carry-in mechanism (not shown). 51 is placed on a holder mounting table 54 provided in 51. Then, the first gate valve 52 is closed and the sample exchange chamber 51 is evacuated until a predetermined pressure is reached, then the second gate valve 53 is opened, and the sample holder 30 is opened by a second carry-in mechanism (not shown). Is mounted on the sample stage 9, and the second gate valve 53 is closed.

そして、試料室50内が所定の圧力に達した後、電子顕微鏡鏡筒55内の電子銃1からの電子線で前記試料5を走査する。この走査により、該試料5下面から出射した透過電子7は、前記試料ホルダー30を成す第一筒体32の電子線通過孔31と散乱角制限絞り11の孔を通過し、第二筒体34内に設けられたシンチレーター13に衝突する。該シンチレーター13に衝突した透過電子はここで光に変換され、水平方向に開けられた電子線通過孔33を通って、該孔の出口に対向配置されている光電子増倍管14に入射する。該入射した光は、ここで電気信号に変換された後、増幅器(図示せず)で増幅され、更に、A/D変換器(図示せず)でA/D変換されてから表示手段(図示せず)に送られる。該表示手段は、送られてきた信号を輝度変調し、前記試料5の内部構造に反映した明視野の電子線回折像を表示する。   Then, after the inside of the sample chamber 50 reaches a predetermined pressure, the sample 5 is scanned with the electron beam from the electron gun 1 in the electron microscope barrel 55. Through this scanning, the transmitted electrons 7 emitted from the lower surface of the sample 5 pass through the electron beam passage hole 31 of the first cylinder 32 and the hole of the scattering angle limiting aperture 11 constituting the sample holder 30, and the second cylinder 34. It collides with the scintillator 13 provided inside. The transmitted electrons that have collided with the scintillator 13 are converted into light here, and enter the photomultiplier tube 14 disposed opposite to the exit of the hole through the electron beam passage hole 33 formed in the horizontal direction. The incident light is converted into an electrical signal here, amplified by an amplifier (not shown), A / D converted by an A / D converter (not shown), and then displayed on the display means (see FIG. (Not shown). The display means modulates the intensity of the transmitted signal and displays a bright-field electron diffraction image reflected on the internal structure of the sample 5.

次に、暗視野の電子線回折像を観察する場合には、前記第2ゲートバルブ53を開けて、第2搬入機構(図示せず)により前記試料ホルダー30を試料交換室51のホルダー載置台54に載せ、前記第2ゲートバルブ53を閉める。そして、第1ゲートバルブ52を開け、第1搬入機構(図示せず)により前記試料ホルダー30を大気中に搬送する。そして、前記試料ホルダー30から散乱角制限絞り11を取り外して、代わりに、図2に示す如き、中央部に遮蔽板17を有する暗視野用の散乱角度制限絞り16を装着する。そして、前記と同様の一連の動作を行って、前記試料ホルダー30を前記試料ホルダー9に装着する。この様に、同じ試料ホルダーを使用して、電子線回折像の明視野像と暗視野像の観察が容易になり、又、短い時間で明視野用と暗視野用の散乱角度制限絞りの交換作業が可能となり大幅な作業改善が可能となる。   Next, when observing a dark-field electron diffraction image, the second gate valve 53 is opened, and the sample holder 30 is placed on the holder mounting table in the sample exchange chamber 51 by a second carry-in mechanism (not shown). 54, the second gate valve 53 is closed. Then, the first gate valve 52 is opened, and the sample holder 30 is transported to the atmosphere by a first carry-in mechanism (not shown). Then, the scattering angle limiting diaphragm 11 is removed from the sample holder 30, and instead, a dark field scattering angle limiting diaphragm 16 having a shielding plate 17 at the center is mounted as shown in FIG. Then, the sample holder 30 is mounted on the sample holder 9 by performing the same series of operations as described above. In this way, using the same sample holder, it is easy to observe the bright-field and dark-field images of the electron diffraction pattern, and it is also possible to exchange the scattering angle limiting diaphragms for bright and dark fields in a short time. Work becomes possible, and the work can be greatly improved.

尚、前記例の様に、シンチレーター13を傾けて(例えば45度)第2筒体34内に配置する代わりに、図5に示すように、水平にシンチレーター13を配置し、その後方に傾けた(例えば45度)反射ミラー36を配置し、前記シンチレーター13で発光した光を電子線通過孔33に向かわせ、光電子像倍管14に入射させるように成しても良い。   Instead of placing the scintillator 13 in the second cylinder 34 by tilting (for example, 45 degrees) as in the above example, the scintillator 13 is placed horizontally and tilted rearward as shown in FIG. A reflection mirror 36 (for example, 45 degrees) may be disposed so that the light emitted from the scintillator 13 is directed toward the electron beam passage hole 33 and is incident on the photoelectron image multiplier tube 14.

又、前記試料5とシンチレーター13との間の距離(即ち、カメラ長)を可変出来るように成すことにより、電子線回折像の倍率を可変出来るように成しても良い。   Further, the magnification of the electron diffraction image may be made variable by making the distance between the sample 5 and the scintillator 13 (that is, the camera length) variable.

又、前記例では、シンチレーター13からの光を電子線通過孔33を通じて光電子像倍管14に導くように成したが、前記シンチレーター13の後面に光伝達媒体(例えば、ライトガイドや光ファイバー)を配置させて、前記シンチレーター13からの光を光電子像倍管14に導くようにしても良い。   In the above example, the light from the scintillator 13 is guided to the photoelectron image multiplier 14 through the electron beam passage hole 33. However, a light transmission medium (for example, a light guide or an optical fiber) is disposed on the rear surface of the scintillator 13. Then, the light from the scintillator 13 may be guided to the photoelectron image multiplier tube 14.

従来の走査透過電子顕微鏡装置の一例を示した概略図である。It is the schematic which showed an example of the conventional scanning transmission electron microscope apparatus. 暗視野制限用の散乱角制限絞りの一例を示しているAn example of a scattering angle limiting stop for limiting the dark field is shown. 本発明の走査透過電子顕微鏡装置の試料ホルダー部の一概略例を示している。1 shows a schematic example of a sample holder portion of a scanning transmission electron microscope apparatus of the present invention. 本発明の走査透過電子顕微鏡装置の一概略図である。1 is a schematic view of a scanning transmission electron microscope apparatus of the present invention. 本発明の走査透過電子顕微鏡装置の試料ホルダー部の他の一概略例を示している。The other schematic example of the sample holder part of the scanning transmission electron microscope apparatus of this invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1…電子銃
2…一次電子線
3…集束レンズ
4X…X方向走査コイル
4Y…Y方向走査コイル
5…試料
6…試料ホルダー
7、12、15…透過電子
8、10…電子線通過孔
9…試料ステージ
11、16…散乱角制限絞り
13…シンチレーター
14…光電子増倍管
17…遮蔽板
30…試料ホルダー
31…電子線通過孔
32…第一筒体
33…電子線通過孔
34…第二筒体
35A,35B…ネジ
36…反射ミラー
50…試料室
51…試料交換室
52…第1ゲートバルブ
53…第2ゲートバルブ
54…ホルダー載置台
55…電子顕微鏡鏡筒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun 2 ... Primary electron beam 3 ... Condensing lens 4X ... X direction scanning coil 4Y ... Y direction scanning coil 5 ... Sample 6 ... Sample holder 7, 12, 15 ... Transmission electron 8, 10 ... Electron beam passage hole 9 ... Sample stage 11, 16 ... Scattering angle limiting aperture 13 ... Scintillator 14 ... Photomultiplier tube 17 ... Shield plate 30 ... Sample holder 31 ... Electron beam passage hole 32 ... First cylinder 33 ... Electron beam passage hole 34 ... Second cylinder Body 35A, 35B ... Screw 36 ... Reflection mirror 50 ... Sample chamber 51 ... Sample exchange chamber 52 ... First gate valve 53 ... Second gate valve 54 ... Holder mounting table 55 ... Electron microscope column

Claims (7)

ステージ上に装着された試料ホルダーにセットされた試料上に、電子銃からの電子線を集束させると共に、前記試料上を該電子線で走査し、該試料を透過し、前記試料ホルダー内の電子線通過孔内を通り、更に、絞りを通過した透過電子をシンチレーターで光に変換し、該光を光電検出手段で電気信号に変換し、該電気信号に基づいた前記試料の電子線回折像を得るように成した走査透過電子顕微鏡において、前記試料ホルダー内の電子線通過孔内に、前記絞りと前記シンチレーターを設けたことを特徴とする走査透過電子顕微鏡。   An electron beam from an electron gun is focused on a sample set in a sample holder mounted on a stage, and the sample is scanned with the electron beam, transmitted through the sample, and electrons in the sample holder The transmitted electrons that have passed through the line passing hole and further passed through the aperture are converted into light by a scintillator, the light is converted into an electric signal by a photoelectric detection means, and an electron beam diffraction image of the sample based on the electric signal is obtained. The scanning transmission electron microscope according to claim 1, wherein the diaphragm and the scintillator are provided in an electron beam passage hole in the sample holder. 前記試料ホルダー内の電子線通過孔は、電子線光軸に沿った方向の孔と該孔に連なり且つ該孔の方向に対し垂直な方向の孔から成り、該孔の出口部に前記光電検出手段が設けられていることを特徴とする請求項1記載の走査透過電子顕微鏡。   The electron beam passage hole in the sample holder is composed of a hole in a direction along the electron beam optical axis and a hole in a direction perpendicular to the direction of the hole. 2. A scanning transmission electron microscope according to claim 1, further comprising means. 前記シンチレーターは、変換した光が前記光電変換手段に向かう様に、電子線光軸に対し傾斜して設けられていることを特徴とする請求項1記載の走査透過電子顕微鏡。   The scanning transmission electron microscope according to claim 1, wherein the scintillator is provided so as to be inclined with respect to the electron beam optical axis so that the converted light is directed to the photoelectric conversion means. 前記シンチレーターは電子線光軸に対し垂直な方向に設けられ、変換した光が前記光電変換手段に向かう様に、その後部に、反射ミラーが設けられていることを特徴とする請求項1記載の走査透過電子顕微鏡。   The scintillator is provided in a direction perpendicular to the electron beam optical axis, and a reflection mirror is provided at the rear thereof so that the converted light travels toward the photoelectric conversion means. Scanning transmission electron microscope. 前記試料と前記シンチレーター間の距離が可変に成っていることを特徴とする請求項1記載の走査透過電子顕微鏡。   The scanning transmission electron microscope according to claim 1, wherein a distance between the sample and the scintillator is variable. 前記試料ホルダーに、電子線光軸に対し垂直な方向に前記絞りを挿入及び抜き出しが可能な隙間が開けられていることを特徴とする請求項1記載の走査透過電子顕微鏡。   2. The scanning transmission electron microscope according to claim 1, wherein a gap is formed in the sample holder so that the diaphragm can be inserted and extracted in a direction perpendicular to the electron beam optical axis. 前記隙間に前記絞りを挿入した際、該絞りの水平度を調節するための押圧手段が前記試料ホルダーに設けられていることを特徴とする請求項6記載の走査透過電子顕微鏡。   7. The scanning transmission electron microscope according to claim 6, wherein when the diaphragm is inserted into the gap, pressing means for adjusting the level of the diaphragm is provided on the sample holder.
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