(57)【要約】【課題】  本発明は走査型顕微鏡に関し、滑り機構・ガイド機構における当たり面圧力の不足を補うため、観察部位の探索を終了した後に、試料ステージの粗動機構を固定し、機械的振動による観察画像へのノイズの影響を低減することができる走査型顕微鏡を提供することを目的としている。【解決手段】  試料上を走査して走査の結果得られた画像を得る走査型顕微鏡において、試料を３次元方向に移動させる試料ステージ１１と、該試料ステージ１１を機械的に固定する粗動固定機構３５と、電子線走査領域のイメージシフトを行なうイメージシフトコイル９を有し、倍率が所定の閾値を超えたら、前記粗動固定機構３５により試料ステージ１１を固定し、前記イメージシフトコイル９により画像をシフトさせて画像を得るように構成する。【選択図】    図１
2007080648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上を走査して走査の結果得られた画像を得る走査型顕微鏡において、
試料を３次元方向に移動させる試料ステージと、
該試料ステージを機械的に固定する粗動固定機構と、
電子線走査領域のイメージシフトを行なうイメージシフト機構を有し、
倍率が所定の閾値を超えたら、前記粗動固定機構により試料ステージを固定し、前記イメージシフト機構により画像をシフトさせて画像を得る
ようにしたことを特徴とする走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超高真空において、用いられる走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界解放射型電子銃を搭載した超高真空走査型顕微鏡（例えばオージェマイクロプローブ）では、高倍率での２次電子像観察及びオージェ像観察時に、観察画像の画質を低下する一つの要因である振動によるノイズを軽減するために、試料ステージの送り機構や支持機構に様々な工夫を行なっている。この方法の一つに試料ホルダを電子照射系の対物レンズ或いはこれに類する構造物に接触させることによって、試料ステージを固定して振動などによって発生するノイズを除去する方法がある。
【０００３】
図２は従来の保持機構の説明図である。図において、１は鏡筒、２は電子照射系対物レンズ、３は試料、４は該試料３の上部に設けられたピン、５は試料ホルダである。６は超高真空分析室である。このピン４と電子照射系対物レンズ２間は試料ホルダ５側に設けられたピン４と電子照射系対物レンズ２とを接触させることにより、振動を軽減している。
【０００４】
従来のこの種の装置としては、倍率の大小に応じて、静電型偏光器と電磁型偏光器を使い分ける技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、試料を装着した試料台を電子顕微鏡の倍率に連動した移動量で移動させ、蛍光板上の電子線量の強度を入力し、任意の輝度又は色調で表示させる技術が知られている（例えば特許文献２参照）。また、ウエハの振動を防止させるために、ウエハの裏面に振動を防止するための可動接触子を接触させる技術が知られている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９９４６０号公報（段落００１７〜００２３、図１）
【特許文献２】Ｗ０９６／３１８９７号公報（第３頁〜４頁、第１図）
【特許文献３】特開平７−２０１２９８号公報（段落０００７〜００１５、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２に示すような従来の手法では、試料ステージの移動可能範囲に制限が生じる、或いは構造物に試料ステージ或いは試料ホルダを接触させる際にこれらの機構に不具合が生じる可能性もある。また、超高真空走査型顕微鏡（オージェ電子分光装置、走査型電子顕微鏡、ＥＰＭＡ等を含む）で使用する試料ステージは、超高真空を達成するために必要な焼きだし（ベーキング）に対応するために滑り機構・ガイド機構に十分な当たり面圧力を付加することができない。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、前述したような滑り機構・ガイド機構における当たり面圧力の不足を補うため、観察部位の探索を終了した後に、試料ステージの粗動機構を固定し、機械的振動による観察画像へのノイズの影響を低減することができる走査型顕微鏡を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）前記した課題を解決する本発明は、試料上を走査して走査の結果得られた画像を得る走査型顕微鏡において、試料を３次元方向に移動させる試料ステージと、該試料ステージを機械的に固定する粗動固定機構と、電子線走査領域のイメージシフトを行なうイメージシフト機構を有し、倍率が所定の閾値を超えたら、前記粗動固定機構により試料ステージを固定し、前記イメージシフト機構により画像をシフトさせて画像を得るようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
（１）請求項１記載の発明によれば、先ず、粗動固定機構により倍率が所定の閾値を超えるまで試料ステージを移動させて固定させ、次にその状態でイメージシフト機能により画像を得るようにすることで、機械的振動による観察画像へのノイズの影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。
図１は本発明を用いたオージェマイクロプローブの一実施の形態例を示す構成図である。図２と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、６はその内部を超高真空に維持する超高真空容器（以下分析室という）、７は電子銃、８は電子線を集束させるコンデンサレンズ、９はイメージをシフトさせるイメージシフトコイル、１０は対物レンズである。１１は試料３（図示せず）を載置した試料ステージ、１２は試料交換室、１３は試料交換室１２と嵌合され、試料を試料位置まで搬送する試料搬送棒である。試料交換室の排気ポンプは図示していない。
【００１０】
２０は全体の動作を制御するコンピュータ、２１は該コンピュータ２０と接続され、スキャン・イメージシフト制御を行なう電子照射系制御ユニットである。２２はコンピュータ２０と接続され、モータドライブ制御やピエゾ制御を行なう試料ステージ制御ユニット、２３は該試料ステージ制御ユニット２２と接続され、ユーザが各種の操作を行なう試料ステージ操作卓である。２４は該試料ステージ制御ユニット２２により制御される駆動モータ、２５は試料ステージの送り機構、２６は試料ステージのガイド、２７はガイド２６に設けられたベアリング、２８は可動部を固定する可動部固定機構、２９はガタを吸収するための引っ張りコイルバネ、３０はステージを固定する圧電素子である。３５はステージ粗動機構であり、ガイド２６，ベアリング２７，可動部固定機構２８及び引っ張りコイルバネ２９よりなるステージ駆動機構である。Ａは平面図、Ｂは側面図である。
【００１１】
電子銃７は試料に照射する電子線を発生する。対物レンズ１０は電子銃７で発生した電子ビームを試料上に合焦させる。試料ステージ１１は測定試料を装着し、目的部位に移動させるための手段である。超高真空容器６はターボ分子ポンプ又はスパッタイオンポンプ等によって排気され、被測定試料を超高真空（例えば１０-8Ｐａ）に保つための真空容器（分析室）である。
【００１２】
試料交換室１２は、試料３を分析室６に導入するためのエアロック室である。
試料搬送棒１３は、試料交換室１２に導入された被測定試料を分析室６に搬送するための手段である。スキャン・イメージシフトコイル（以下シフトコイルという）９は、試料上における電子線の走査領域を電気的に移動するシフトコイルである。ステージ粗動機構３５（駆動モータ２４と送り機構２５とステージ移動部３１よりなる）は、真空内或いは真空外に装着されたモータ等の駆動力を伝達し、試料を観察場所まで移動するための機構である。
【００１３】
ステージ固定機構２８は、ステージ粗動機構３５に与圧を付加し、外部からの振動伝達によるノイズを除去するための機構である。試料ステージ操作卓２３は、試料ステージ１１を操作し、観察目的部位を観察場所まで移動するための制御装置である。このように構成された装置の動作を説明すれば、以下の通りである。
【００１４】
観察試料３を搭載した試料ホルダ５（図示せず）を試料交換室１２に挿入し、真空排気する。次に、試料交換室１２の真空排気完了後、試料ホルダ５を超高真空容器（分析室）６の試料ステージ１１に装着する。次に、電子線を試料面に照射し、低倍率で観察目的部位を探索する。この際の試料の移動はステージの粗動機構で行なう。
【００１５】
観察倍率を必要に応じて高い倍率に変更し、観察目的部位を観察画像の中心に移動する。観察倍率の閾値（後述）を超えた高い倍率が選択された時点で試料ステージ１１の粗動固定機構３５を動作させ、試料ステージ１１のステージ粗動機構３５に与圧を付加する。ステージ固定機構はピエゾ素子３０と移動ステージとによって構成され、ピエゾ素子３０に印加された電圧に応じて生じるピエゾ素子の伸張動作で粗動機構に対する与圧を発生する。この与圧により、ステージ粗動機構３５がステージ固定機構により所定の方向に固定される。ピエゾ素子３０は、ステージ粗動機構３５に対して与圧を付加し、外部からの振動伝達によるノイズを除去する。以上の動作はＸ，Ｙ，Ｚ３軸方向について行われる。
【００１６】
試料ステージ粗動機構３５の動作によって生じる観察画像上での像の移動は、固定機構動作前後の２次電子像の比較によって算出される画像移動量を元にイメージシフトコイル９を利用して画像観察領域の移動によって補正する。試料ステージ１１の粗動固定機構３５が動作した後の試料面上に対する観察部位の移動は、イメージシフトコイル９による電子線照射領域の移動によって行なう。
【００１７】
観察倍率の選択が閾値より低い値となった場合は、試料ステージ粗動機構３５を解除し、試料ステージ１１による観察部位の移動を許可する。この時、高倍率で使用していたイメージシフトコイル９による電子線照射領域の移動値を試料ステージ１１のＸ／Ｙ駆動軸に反映し、観察部位の「飛び」を抑制する。
【００１８】
ここで、観察倍率の閾値について説明する。観察倍率の閾値は、装置が設置される場所での床振動，加速度等のデータを元に算出され、その環境下で２次電子像を撮影した際に画像上にひげ状のノイズとして目視確認できる２次電子像を撮影した際にひげ状のノイズとして目視確認できる２次電子像の観察倍率を意味する。
【００１９】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ピエゾ素子を利用した粗動固定機構により従来型の試料ステージ固定機構のように特別なステージ位置のみでの粗動固定ではなく、ステージ可動範囲内の任意の位置で粗動機構を固定することができる。また、「倍率閾値」を利用して観察部位の移動方法をステージ駆動からイメージシフト機能に切り替えることによって、ステージ固定機構の動作状態を意識することなく、観察部位の選定動作を自由に行なうことができる。
【００２０】
このように、本発明によれば、滑り機構・ガイド機構における当たり面圧力の不足を補うため、観察部位の探索を終了した後に、試料ステージの粗動機構を固定し、機械的振動による観察画像へのノイズの影響を低減することができる走査型顕微鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を用いたオージェマイクロプローブの一実施の形態例を示す構成図である。
【図２】従来の保持機構の構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
６    超高真空容器
７    電子銃
８    コンデンサレンズ
９    イメージシフトコイル
１０  対物レンズ
１１  試料ステージ
１２  試料交換室
１３  試料搬送棒
２０  コンピュータ
２１  電子照射制御ユニット
２２  試料ステージ制御ユニット
２３  試料ステージ操作卓
２４  駆動モータ
２５  送り機構
２６  ガイド
２７  ベアリング
２８  可動部固定機構
２９  引っ張りコイルバネ
３０  ピエゾ素子
３５  ステージ粗動機構
【図１】
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【図２】
2007080648.tif 000004