本發(fā)明涉及試樣觀察裝置，更具體地，涉及在觀察大氣壓中的試樣時，能提高所觀察試樣圖像之分辨率(resolution)的試樣觀察裝置、安裝于此的蓋組件及試樣觀察方法。

背景技術(shù)：

掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)是使用在試樣的圖像生成及成分分析等的裝置，在各種顯示裝置、太陽能電池或半導(dǎo)體芯片等制造領(lǐng)域，適用于檢測試樣或基片(wafer)等的工藝中。

但是，利用掃描電子顯微鏡來檢測大氣壓中的試樣或基片等時，存在無法生成所希望品質(zhì)之圖像的問題。其原因是從試樣或基片所放射的背散射電子(back scattered electron)及二次電子(secondary electron)等，在到達(dá)掃描電子顯微鏡途中受大氣干涉而損失一部分，從而掃描電子顯微鏡難以充分獲得所述電子。因此，需要研發(fā)出適用于各種顯示裝置、太陽能電池或半導(dǎo)體芯片等制造領(lǐng)域里，從而可以生成高品質(zhì)的試樣或基片圖像的新型結(jié)構(gòu)及方式的裝置。

【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】

專利文獻(xiàn)1：KR10-2014-0027687A

專利文獻(xiàn)2：KR10-1321049B1

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種在觀察大氣壓中的試樣時，能提高所觀察試樣圖像之分辨率的試樣觀察裝置、蓋組件及試樣觀察方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種在觀察大氣壓中的試樣時，能順利收集從試樣放射之二次電子及背散射電子的試樣觀察裝置、蓋組件及試樣觀察方法。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的試樣觀察裝置，用于觀察大氣中的試樣，所述試樣觀察裝置包括：柱體部，內(nèi)部形成真空空間，一側(cè)形成有開放口，并具有能產(chǎn)生電子束的電子束發(fā)生裝置；支撐部，與所述柱體部的開放口相對設(shè)置，在大氣壓下支撐所述試樣；蓋部，與所述柱體部的開放口相結(jié)合，具有電子束能通過的透過窗及用于收集從所述試樣產(chǎn)生之電子的收集本體；以及檢測部，與所述蓋部相連，用于檢測基于收集的電子所產(chǎn)生的電流。

還可以包括：信號處理部，與所述檢測部相連，用于處理所檢測的電流。

所述蓋部可以包括：主體，在中央領(lǐng)域形成有貫通口，具有多個層；收集本體，結(jié)合在所述貫通口；以及透過窗，形成在所述收集本體的中央領(lǐng)域。

所述主體的多個層中，至少一層可以包含絕緣體層。

所述主體包含沿上下方向?qū)盈B結(jié)合的下部層、中間層及上部層，其中所述中間層可以包含絕緣體。

所述主體經(jīng)由絕緣性密封環(huán)，可以與所述柱體部相結(jié)合。

所述檢測部可以包括：接觸針，與所述主體及所述收集本體的至少一部分領(lǐng)域相接觸；以及傳輸線，與所述接觸針相連而傳輸電流。

所述接觸針位于所述柱體部的內(nèi)部，所述傳輸線可以貫通所述柱體部而設(shè)置。

所述收集本體具有導(dǎo)電性，并可以與所述主體直接接合。

所述收集本體包含硅單晶材質(zhì)，并可以收集在大氣壓下電子束入射到試樣之后，從試樣所放射的二次電子。

所述蓋部還可以包含用于噴射氣體的氣體噴射口。

還可以包括：偏差電源供給器，與所述支撐部相連，以用于向所述試樣施加偏差電源。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的蓋組件，結(jié)合在利用電子束來觀察試樣的裝置，所述蓋組件包括：主體，在中央領(lǐng)域形成有貫通口，并具有絕緣體；收集本體，結(jié)合在所述貫通口，用于收集從所述試樣所放射的電子；以及透過窗，形成在所述收集本體的中央領(lǐng)域，以使電子束通過。

所述主體包含沿上下方向?qū)盈B結(jié)合的下部層、中間層及上部層，其中所述中間層包含絕緣體，所述下部層及上部層包含導(dǎo)電體。

所述下部層及上部層可以包含不銹鋼材質(zhì)，所述中間層可以包含橡膠及塑料中的至少一個。

在所述主體的多個層之間形成有氣體流路，于朝向所述收集本體的所述主體之端部可以設(shè)有與所述氣體流路相連的氣體噴射口。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的試樣觀察方法，用于觀察位于大氣中的試樣，所述方法包括如下步驟：與內(nèi)部形成了真空的柱體部相隔，在大氣中準(zhǔn)備試樣；向所述試樣放射電子束；在大氣壓氣氛下，收集向所述試樣入射的電子束與所述試樣發(fā)生沖突后從試樣放射的電子；檢測基于獲取的電子所生成的電流；以及處理所檢測的電流，從而形成圖像。

在大氣壓氣氛下收集電子的步驟包括：通過所述柱體部露于大氣中的部位，獲取從所述試樣產(chǎn)生的二次電子(secondary electron)。

在大氣壓氣氛下收集電子的步驟還可以包括：在所述柱體部的內(nèi)部，收集入射到所述試樣的電子束與所述試樣沖突后從試樣放射的背散射電子(back scattered electron)。

所述形成圖像的步驟可以包括：將來自所收集的二次電子的信號和來自所收集的所述背散射電子的信號相加，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為圖像。

在所述大氣壓氣氛下收集電子的步驟之前，可以包括如下步驟：在所述柱體部與所述試樣之間的空間，形成惰性氣體氣氛。

在所述大氣壓氣氛下收集電子的步驟之前，可以包括如下步驟：向置于大氣中的所述試樣，施加偏差電源。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)，在觀察大氣壓中的試樣時，能順利收集從試樣放射之二次電子及背散射電子，尤其能高效地容易收集二次電子，因此可以提高試樣圖像的分辨率。

例如，在各種顯示裝置、太陽能電池或半導(dǎo)體芯片等制造領(lǐng)域里，當(dāng)適用于檢測試樣或基片的工藝時，對于從試樣放射的電子中由于能級低而以往無法收集的二次電子，利用試樣觀察裝置的收集本體，在大氣壓氣氛下，可以高效地容易收集。由此，在試樣的圖像生成中，不僅可以利用背散射電子，而且還可以使用二次電子，因此能夠生成高品質(zhì)的試樣圖像。

附圖說明

圖1是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察裝置的概略圖。

圖2是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之蓋組件的試樣觀察裝置的部分放大圖。

圖3是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之蓋組件的試樣觀察裝置的部分模式圖。

圖4是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之蓋組件的試樣觀察裝置的部分模式圖。

圖5是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之透過窗形成于蓋部的過程的圖。

圖6是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察方法的圖。

【附圖標(biāo)記說明】

10：試樣 100：柱體部

200：支撐部 300：蓋部

310：主體 312：中間層

314：貫通口 320：收集本體

330A：透過窗 350：絕緣性密封環(huán)

400：檢測部 410：接觸針

420：傳輸線 500：信號處理部

600：第二檢測部 700：第三檢測部

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖更加詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明并非局限在以下所揭示的實(shí)施例，而是可以表現(xiàn)為互不相同的各種形態(tài)。本發(fā)明的實(shí)施例只是為了完整揭示本發(fā)明，向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完整告知本發(fā)明的范疇而提供。為了說明本發(fā)明的實(shí)施例，附圖可以被夸張或放大，且附圖中的相同符號標(biāo)記指代同一個要素。

圖1至圖4是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察裝置及蓋組件的圖。此時，圖1是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察裝置的概略圖，圖2是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之蓋組件的試樣觀察裝置的部分放大圖。并且，圖3及圖4是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之蓋組件的試樣觀察裝置的部分模式圖。圖5是用于說明本發(fā)明實(shí)施例之透過窗形成于蓋部的過程的工序圖。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察裝置、安裝于此的蓋組件及適用于此的試樣觀察方法，其所揭示的技術(shù)特征是在觀察大氣壓中的試樣時，能提高所觀察試樣圖像的分辨率(resolution)。

首先，參照圖1至圖2，說明本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察裝置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察裝置是用于觀察和分析大氣中的各種試樣10的裝置，其包括柱體部100、支撐部200、蓋部300以及檢測部400。

試樣10，可以是在包含LCD、OLED及LED的各種顯示裝置、太陽能電池或半導(dǎo)體芯片等的制造工藝中，使用于各種電子元件之制造的晶圓或玻璃面板。

當(dāng)然，試樣10并非局限在上述之情形，其可以是如下廣義上的試樣，即可以包括：與大小或形狀無關(guān)地在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下，由固相、液相或固相與液相的混合狀態(tài)所構(gòu)成的各種有機(jī)物、無機(jī)物或其混合物。

柱體部100，在其內(nèi)部形成真空空間，一側(cè)可以形成開放口110，且在內(nèi)部可以設(shè)置能產(chǎn)生電子束的電子束發(fā)生裝置120。柱體部100，沿一個方向延伸而形成，在支撐部200的上側(cè)，以與支撐部200交叉的方向配置。柱體部100，例如可以是在內(nèi)部能容置電子束發(fā)生裝置120的各種形狀的容器，可以由不銹鋼(SUS)材質(zhì)構(gòu)成。為了電子束的發(fā)生及加速，柱體部100的內(nèi)部真空可以控制在預(yù)定大小，例如1.5E-6torr至1.5E-7torr左右。

柱體部100的下側(cè)端部，可以形成開放口110。開放口，例如可以形成為中空的圓筒體形狀，在外周面上可以形成所定的螺紋，由此蓋部300可容易裝拆到柱體部100。

另外，柱體部100可以電性接地(earth)，由此從試樣10放射的電子流向柱體部100側(cè)而不發(fā)生損失，被集中到蓋部300的收集主體320得以收集。

電子束發(fā)生裝置120，在被控制為真空氣氛的柱體部100的內(nèi)部，可以設(shè)置為用于產(chǎn)生及加速所定的電子束。例如，電子束發(fā)生裝置120，可以包括配置在柱體部100的內(nèi)部上側(cè)的電子放射裝置121，以用于從柱體部100的內(nèi)部上側(cè)向柱體部100的開放口110側(cè)放射電子。并且，電子束發(fā)生裝置120，可以包括配置在柱體部100的內(nèi)部下側(cè)的多個透鏡(lens)，以用于將從電子放射裝置121放射的電子向柱體部100的開放口110側(cè)施以聚集和加速。

電子放射裝置121可以包含：例如利用場致發(fā)射方式和熱輻射方式中的一種方式，能以所希望大小的加速電壓及探針電流來放射電子的電子槍(Electron gun)。本實(shí)施例中，作為電子放射裝置121例舉了場致發(fā)射型肖特基方式的電子槍，所述的電子槍在電子槍的第一陽極施加所定的高電壓，由此從電子槍的尖端(tip)放射電子，在第二陽極施加所定的加速電壓，從而可加速放射電子束。

多個透鏡可以包括：用于聚集電子束的聚束透鏡(Condenser lens)122；以及用于調(diào)節(jié)電子束焦點(diǎn)的物鏡(Objective lens)123。在此，聚束透鏡122和物鏡123起到利用電磁力來聚集從電子放射裝置121所放射之電子束的作用。多個透鏡，以從電子放射裝置121側(cè)朝著柱體部100的開放口110側(cè)的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，可以依次配置聚束透鏡122和物鏡123，且還可以配置用于通過電子束的光圈(aperture，未圖示)、用于控制電子束之像差的像差校正電磁鐵(stigmator，未圖示)、用于校正電子束之偏向的掃描線圈(Scanning coil，未圖示)。而且，電子束發(fā)生裝置120可以連接所定的控制器(未圖示)，以用于控制基于電子束發(fā)生裝置120的電子束之產(chǎn)生及加速。

支撐部200可以與柱體部100的開放口對向而設(shè)置，可以形成為具有能支撐試樣10的所定形狀及大小之支撐面的各種形狀及結(jié)構(gòu)。例如，支撐部200可以是在大氣壓下能支撐試樣10的各種構(gòu)成及方式的工作臺(stage)，本發(fā)明對此不作特別限定。

并且，支撐部200可以連接偏差電壓供給器210。偏差電壓供給器210，例如向試樣10以負(fù)電壓施加偏差電源，從而增加從試樣10放射的二次電子與試樣10間的反彈力，以對二次電子施加向收集主體320方向的力。由此，收集主體320可以更順利地收集二次電子。例如，當(dāng)觀察試樣10之圖像時，若向試樣10施加偏差電源，則與不向試樣10施加偏差電源時相比，其圖像的分辨率可以增加例如5倍至10倍左右。

接著，參照圖2至圖4，說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蓋部300。蓋部300可以是具有主體310、收集本體320及透過窗330A，且氣密結(jié)合到柱體部100的開放口，從而保持柱體部100之內(nèi)部真空的蓋組件。所述的蓋部300，在將電子束向柱體部100的外部通過的同時，將從試樣10產(chǎn)生的背散射電子和X線通過到柱體部100之內(nèi)，并收集從試樣10產(chǎn)生的二次電子，以生成電流。

主體310是起到蓋部300之本體作用的例如圓板形狀的部件，其可以具有多個層，此時在多個層中可以包含至少一個層的絕緣體層。例如，主體310可以具有上下方向相互層疊結(jié)合的下部層313、中間層312及上部層311，此時中間層312可以包含絕緣體。

主體310的上部層311及下部層313可以是由導(dǎo)電性材質(zhì)，例如不銹鋼(SUS)材質(zhì)所形成的導(dǎo)電性部件，中間層312可以是由橡膠(rubber)或塑料(plastic)等材質(zhì)所制成的絕緣體(insulator)。上部層311與下部層313經(jīng)由中間層312可以達(dá)到電絕緣。此時，中間層312可以由一體型的單一部件來構(gòu)成，或者由分離型的多個部件所構(gòu)成而配置為放射狀。

上部層311與下部層313被中間層312得以絕緣，由此在收集本體320所收集的二次電子可以無損失地傳遞到上部層311，并在上部層311生成為電流，由檢測部400得以檢測。

如圖2、圖4之(a)及圖4之(b)所示，主體310可以形成為中央領(lǐng)域及其附近向下側(cè)彎曲凸出，向下側(cè)彎曲凸出的所述中央領(lǐng)域被上下貫通而形成貫通口314。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，上部層311和下部層313各自中央領(lǐng)域附近的貫通端部，可以具有朝著中央領(lǐng)域的中心向下傾斜的結(jié)構(gòu)。此時，上部層311的貫通端部，被下部層313的貫通端部包圍而位于其內(nèi)側(cè)，并在被下部層313的貫通端部所包圍的內(nèi)側(cè)，可以向下部層313的下側(cè)露出。

收集本體320在主體310的上部層311的貫通端部以直接粘貼或接合的方式結(jié)合到主體310的貫通口314，由此可以密封貫通口314，電連接到上部層311。收集本體320可以是呈圓板形狀或四角板形狀等各種形狀的導(dǎo)電性板部件，例如可以是包含硅(Si)單晶材質(zhì)的硅晶圓或碳化硅(SiC)晶圓，或者包含石墨(C)晶圓等的導(dǎo)電性晶圓。由此，收集本體320，可以順利收集：基于入射到大氣壓下的試樣10的電子束，從試樣10所放射的電子，例如二次電子。

透過窗330A可以包含薄膜(membrane)，例如100nm以下厚度，更具體為3nm至100nm厚度的氮化硅(SiN)膜，其形成在收集本體320的中央領(lǐng)域，以用于通過背散射電子(BSE)、X線及電子束，并通過或收集二次電子(SE)。

通常，背散射電子(BSE)及X線由于比二次電子(SE)能量大，因此通過透過窗330A可以到達(dá)至第二檢測部600及第三檢測部700，而二次電子(SE)由于能量小，因此以往存在無法到達(dá)至第二檢測部600的問題。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng)由收集本體320可以收集未能通過透過窗330A的二次電子，因此具有能以高分辨率觀察試樣的效果。

接著，參照圖5，說明本發(fā)明實(shí)施例的透過窗330A形成于收集本體320之中央領(lǐng)域的過程。

在收集本體320的一面形成透過性薄膜330，例如氮化硅膜。在未形成透過性薄膜330的收集本體320的另一面，朝著收集本體320的所述一面的方向，于收集本體320的中央領(lǐng)域蝕刻出導(dǎo)通孔(via hole)?；趯?dǎo)通孔，在收集本體320的中央領(lǐng)域，可以形成透過窗330A。

在此，圖5只是示出了在收集本體320的一面形成用于保持柱體部100內(nèi)部真空的透過性薄膜330的一個示例，本發(fā)明對此不作特別限定。即，除了上述的過程外，采用任意用于形成透過性薄膜330的方式皆無妨。

接著，參照圖2至圖4，說明蓋部300的其他構(gòu)成部分。蓋部300的主體310可裝拆地結(jié)合在柱體部100的開放口，為此，蓋部300可以包括連接部件340，例如插座(socket)或連接器(connector)。并且，蓋部300的主體310能氣密結(jié)合在柱體部100的開放口，為此，在主體310與柱體部100的開放口之間，可以設(shè)置絕緣性密封環(huán)350。即，主體310經(jīng)由連接部件340及絕緣性密封環(huán)350可以與柱體部100相結(jié)合。

連接部件340可以形成為內(nèi)部以上下方向開放的中空的圓筒體形狀或環(huán)狀。為了使得主體310夾緊結(jié)合到連接部件340的內(nèi)周面，連接部件340的內(nèi)周面大小及形狀與主體310的大小及形狀相對應(yīng)。連接部件340的內(nèi)周面上下方向?qū)挾瓤梢孕纬蔀楸戎黧w310的上下方向厚度大。在連接部件340的內(nèi)周面下側(cè)，沿著內(nèi)周面的周圍方向延伸形成有凸出端部，在連接部件340的所述凸出端部上，可以接觸或緊貼支撐主體310的下部層313。在連接部件340的內(nèi)周面上側(cè)，沿著內(nèi)周面的周圍方向延伸形成有螺紋，而連接部件340的該螺紋可以與柱體部100的開放口螺紋相螺紋連接。連接部件340，可以是不銹鋼(SUS)材質(zhì)或塑料材質(zhì)(plastic)。

絕緣性密封環(huán)350，例如可以是O型環(huán)，在主體310的上部層311與柱體部100的開放口之間，使之達(dá)到氣密結(jié)合。由此，柱體部100的內(nèi)部可以保持真空，且柱體部100與主體310的上部層311可以實(shí)現(xiàn)電性絕緣。據(jù)此，由收集本體320所收集的二次電子，經(jīng)由主體310的上部層311，可以無損失地傳遞到檢測部400。

蓋部300可以包括：將氣體向下傾斜噴射的氣體噴射口360A；以及與氣體噴射口360A相連，從而供給氣體的氣體流路360。雖然未圖示，但是所述氣體流路360連接于單獨(dú)設(shè)置在蓋部300外側(cè)的氣體供給源，從而可以接收氣體。氣體流路360，在主體310的多個層之間，朝著氣體噴射口360A延伸而形成，例如可以在主體310的上部層311與下部層313之間，貫通中間層312而延伸形成。此時，為了達(dá)到電性絕緣，氣體流路360可以與上部層311和下部層313相間隔，或者由絕緣性膜施以包覆。

當(dāng)然，此外還可以由各種結(jié)構(gòu)來形成氣體流路360。例如，當(dāng)中間層312由分離型的多個部件所構(gòu)成而配置為放射狀時，氣體流路360可以是形成于上部層311、下部層313及中間層312之間的相隔的空間。

氣體噴射口360A，可以形成在向著收集本體320側(cè)的主體310的貫通端部。例如，氣體噴射口360A，可以是在上部層311的貫通端部與下部層313的貫通端部之間，沿著朝收集本體320之下側(cè)中間位置的方向，向下傾斜延伸的氣體流路360的端部。

氣體噴射口360A形成為多個，其可以是以收集本體320為中心放射狀配置的結(jié)構(gòu)。由此，可以從收集本體320的360°全方位噴射惰性氣體，例如氦(He)氣、氖(Ne)氣、氬(Ar)氣或者將這些氣體至少混合兩種以上的混合氣體，從而在收集本體320的下側(cè)，可以局部形成惰性氣體氣氛。

另外，當(dāng)氣體流路360為形成在上部層311、下部層313及中間層312之間的相隔空間時，氣體噴射口360A可以是形成于上部層311的貫通端部與下部層313的貫通端部之間的環(huán)形相隔空間。

接著，參照圖3，說明從試樣所放射的二次電子傳遞到檢測部的過程。此時，為了方便說明，以后述之檢測部的接觸針直接接觸于硅(Si)單晶材質(zhì)之收集本體的狀態(tài)為基準(zhǔn)加以說明。當(dāng)然，檢測部的接觸針，可以接觸在能接收被收集于收集本體之二次電子的各種位置，因此如圖2所示，可以接觸在主體310的上部層311，或者如圖3所示，可以接觸在收集本體。

若電子束入射到試樣，則從試樣放射出背散射電子(BSE)、X線及二次電子。背散射電子及X線，通過氮化硅(SiN)材質(zhì)的透過窗而入射到柱體部的內(nèi)部。二次電子，其一部分被氮化硅(SiN)材質(zhì)的透過窗吸收而收集到硅(Si)單晶材質(zhì)的收集本體，而剩余部分通過氮化硅(SiN)材質(zhì)的透過窗而直接收集到硅(Si)單晶材質(zhì)的收集本體。被收集到收集本體的二次電子生成所定的電流，而檢測部對此進(jìn)行檢測。此時，在透過窗與試樣之間所形成的、例如200μm以下寬度的空間里，可以局部形成惰性氣體氣氛，由此二次電子能順利被收集到收集本體。

接著，參照圖2，說明本發(fā)明實(shí)施例的檢測部400。檢測部400，與蓋部300相連，用于檢測由蓋部300收集的電子所生成的電流。檢測部400，可以包括：接觸針410，接觸于主體310及收集本體320的至少一部分領(lǐng)域；以及傳輸線420，與接觸針410相連，用于傳輸電流。接觸針410，在柱體部100的內(nèi)部，可以與蓋部300的主體310的上部層311相接觸連接。傳輸線420，其一部分貫通柱體部100，從而一側(cè)端部可以與接觸針410相連。傳輸線420可以包括能絕緣的被覆線。

當(dāng)然，除此之外，檢測部400只要能與收集本體320相電性連接，其結(jié)構(gòu)及方式可以進(jìn)行各種變更，本發(fā)明的實(shí)施例對此不作特別限定。例如，檢測部400，可以在柱體部100的外側(cè)，與蓋部300的收集本體320相電連接。

本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察裝置還可以包括：信號處理部500，與檢測部400相連，用于處理所檢測的電流。信號處理部500，對由檢測部400檢測的電流施以處理，從而可以形成為圖像。例如，將位于透過窗330A下側(cè)之試樣10的觀察對象領(lǐng)域劃分為多個像素，向多個像素中的一個注射電子束。若根據(jù)電子束，電子從試樣10放射而被收集到收集本體320，則檢測部400檢測基于所收集的電子而生成的電流。由檢測部400所檢測的電流，在信號處理部500得以放大及處理，進(jìn)而被選擇輸出為與之對應(yīng)的圖像信號，例如有關(guān)像素的亮度值。通過反復(fù)執(zhí)行上述的過程，可以形成多個像素各自的圖像信號，由此能夠形成試樣10之觀察對象領(lǐng)域的圖像。

本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察裝置還可以包括：第二檢測部600，收集向柱體部100內(nèi)散射的背散射電子，并將之傳遞到信號處理部500；以及第三檢測部700，收集向柱體部100內(nèi)散射的X線，由此檢測試樣10的成分。

第二檢測部600可以是例如所定板狀的半導(dǎo)體檢測器，在柱體部100內(nèi)，相對于蓋部300的收集本體320沿上下方向排列，配置為對視收集本體320。此時，第二檢測部600的中央領(lǐng)域沿上下方向貫通而形成電子束通路，電子束通過該電子束通路，可以入射到蓋部300的透過窗330A。第二檢測部600獲取將透過窗330A透過而入射到柱體部100內(nèi)的背散射電子，基于獲取的背散射電子所生成的電流被傳遞到信號處理部500，以用于生成圖像。

第三檢測部700，例如包括能量分散型分光檢測器(Energy dispersive X-ray spectroscopy Detector,EDS Detector)，其一部分貫通柱體部100，從而可以配置為端部在柱體部100的內(nèi)部朝向蓋部300的透過窗330A。能量分散型分光檢測器，利用硅單晶的p-i-n半導(dǎo)體元件，以能量形態(tài)檢測基于電子束照射而從試樣10獲取之X線的能量的方式，檢測試樣10的表面成分。為此，第三檢測部700可以與數(shù)據(jù)處理部(未圖示)相連，數(shù)據(jù)處理部將從第三檢測部700輸出之X線的能量大小數(shù)據(jù)及各能量大小別檢測頻率數(shù)數(shù)據(jù)與事先輸入的各成分別放射X線固有能量大小數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而定量、定性分析試樣10的成分，并將之輸出為視覺信息。

前述試樣觀察裝置的蓋部300，可以適用為利用電子束來觀察各種試樣的各種裝置上所安裝的蓋組件。以下，對此進(jìn)行說明。

本發(fā)明實(shí)施例的蓋組件是利用電子束來觀察試樣的各種裝置上所結(jié)合的蓋組件，其可以包括主體310、收集本體320及透過窗330A。

主體310在中央領(lǐng)域形成有貫通口314，可以包括沿上下方向?qū)盈B結(jié)合的下部層313、中間層312及上部層311。此時，主體310的中間層312可以包含絕緣體，下部層313及上部層311可以包含導(dǎo)電體。例如，下部層313及上部層311分別可以包含不銹鋼材質(zhì)，中間層312可以包含橡膠及塑料中的至少一種。主體310在多個層之間具有氣體流路360，在朝向收集本體320的主體310之貫通端部上，可以具有與氣體流路360相連的氣體噴射口360A。此時，氣體噴射口360A，沿朝向收集本體320之下側(cè)中心位置的方向，向下傾斜而形成，由此可以向下傾斜噴射氣體。

收集本體320結(jié)合在主體310的貫通口314，用于收集從試樣10產(chǎn)生的電子，透過窗330A形成在收集主體320的中央領(lǐng)域，電子束通過該透過窗330A可以注射到試樣。

前述蓋組件的構(gòu)成及方式，可以適用本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察裝置的蓋部300的構(gòu)成及方式，因此省略對此的詳細(xì)說明。

圖6是示出了本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察方法的順序圖。參照圖1至圖3及圖6，本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察方法，是用于觀察位于大氣中之試樣的方法，其包括如下步驟：與內(nèi)部形成了真空的柱體部相隔，在大氣中準(zhǔn)備試樣；向試樣放射電子束；在大氣壓氣氛下，收集向試樣入射的電子束與所述試樣發(fā)生沖突后從試樣放射的電子；檢測基于獲取的電子所生成的電流；以及，處理所檢測的電流，從而形成圖像。

首先，于步驟S100，在大氣壓中準(zhǔn)備試樣。利用所定的輸送機(jī)器人(未圖示)，向本發(fā)明實(shí)施例之試樣觀察裝置的支撐部200裝載試樣。為此，支撐部200可以形成為與試樣的大小及形狀相對應(yīng)的板形式，而且在支撐部200還可以包括額外的托舉銷(lift pin，未圖示)。

試樣10，例如可以是在包含LCD、OLED及LED的各種顯示裝置、太陽能電池或半導(dǎo)體芯片等的制造工藝中，使用于各種電子元件之制造的晶圓或玻璃面板。當(dāng)然，試樣10并非局限在上述之情形，其可以是如下廣義上的試樣，即可以包括：與大小或形狀無關(guān)地在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓狀態(tài)下，由固相、液相或固相與液相的混合狀態(tài)所構(gòu)成的各種有機(jī)物、無機(jī)物或其混合物。

若試樣10置于支撐部200的上部面，則將內(nèi)部形成了真空的柱體部100，從試樣10的上側(cè)，與試樣10對視的方式設(shè)置。接著，沿上下方向升降柱體部100及支撐部200中的至少一個，從而可以在例如200μm以下的范圍內(nèi)，精密調(diào)節(jié)試樣觀察裝置的透過窗330A與試樣10之間的空間D。

接著，于步驟S200，向試樣10放射電子束。在此，利用設(shè)置在柱體部100內(nèi)的電子束發(fā)生裝置120及各透鏡，將電子放射及加速為所定的加速電壓及探針電流。所加速的電子束，通過安裝在柱體部100之開放口的蓋部300，被控制為數(shù)nm至數(shù)百nm的探針大小，從而在試樣10上的所希望位置可以形成焦點(diǎn)。此時，在向蓋部300的透過窗330A下側(cè)所間隔的所定位置上，以數(shù)μm至數(shù)百μm范圍的高度，精密調(diào)節(jié)電子束的焦點(diǎn)，從而可以向試樣10的所希望位置放射電子束，以使發(fā)生沖突。

接著，于步驟S300，在大氣壓氣氛下，收集從試樣所放射的電子。在此，從試樣放射的電子，是指向試樣入射的電子束與試樣發(fā)生沖突后，從試樣所放射的電子。此時，作為基于入射到試樣的電子束從試樣所放射的電子，包含基于相對高的能級而具備方向性，沿所定的方向，例如從試樣10朝柱體部100的方向直線前進(jìn)的背散射電子(back scattered electron)。并且，作為基于入射到試樣的電子束從試樣所放射的電子，還包含基于相對低的能級而向試樣10的附近散射的二次電子(secondary electron)。

于大氣壓氣氛中收集電子的上述過程可以包括如下的步驟：根據(jù)蓋部300的透過窗330A，通過柱體部100露于大氣中的部位，獲取從試樣產(chǎn)生的二次電子。此時，二次電子被收集在蓋部300的收集本體320，所收集的二次電子經(jīng)由與收集本體320直接接觸及結(jié)合的蓋部300的上部層311，電性傳遞至檢測部400及信號處理部500。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的試樣觀察方法還可以包括如下步驟：與在大氣壓中收集電子的上述步驟一同，由柱體部100內(nèi)的第二檢測部600收集從試樣所放射的背散射電子。例如，背散射電子通過蓋部300的透過窗330A而可以被收集到柱體部100內(nèi)的第二檢測部600，第二檢測部600將所收集的背散射電子可以電性傳遞至信號處理部500。

接著，于步驟S400，檢測基于如上所述獲取的二次電子及背散射電子所產(chǎn)生的電流。例如，經(jīng)由主體310的上部層311，檢測部400可以檢測基于被收集在收集本體320的二次電子所產(chǎn)生的電流。

接著，于步驟S500，處理所檢測的電流而形成圖像。該步驟可以由信號處理部500來實(shí)施。此時，將來自所收集的二次電子的信號和來自所收集的背散射電子的信號相加，而可以轉(zhuǎn)換為圖像，由此能提高圖像的品質(zhì)。由所檢測的電流來形成圖像的上述步驟及方式可以采用公知技術(shù)，因此省略其詳細(xì)說明。

另外，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括如下步驟：在實(shí)施于大氣壓氣氛下收集電子的步驟之前或同時，在柱體部100與試樣10之間的空間，形成惰性氣體氣氛。例如，在放射電子束之前或者放射電子束的同時，從蓋部300的氣體噴射口360A可以噴射氦氣、氖氣、氬氣或其混合氣體。由此，可以將透過窗330A與試樣10之間的例如200μm寬的空間D，形成為惰性氣氛，從而可以容易高效地收集二次電子。如此，由于能高效收集二次電子，因此可以生成高品質(zhì)的試樣圖像。

并且，本發(fā)明的實(shí)施例可以包括如下步驟：在實(shí)施于大氣壓氣氛下收集電子的步驟之前或同時，向準(zhǔn)備在大氣中的試樣10，施加偏差電壓。例如，在放射電子束之前或者放射電子束的同時，利用與支撐部200相連的偏差電壓供給器210，可以向試樣施加數(shù)百伏(V)左右的負(fù)電壓。由此，從試樣放射的電子根據(jù)與試樣間的反彈力，可以向收集本體320側(cè)順利移動，從而收集本體320能夠容易高效地收集二次電子。如此，由于能高效收集二次電子，因此可以生成高品質(zhì)的試樣圖像。

此時，在柱體部100與試樣10之間的空間形成惰性氣體氣氛的步驟，以及向準(zhǔn)備在大氣中的試樣10施加偏差電源的步驟，對兩者間的順序不做特別限定，可以先實(shí)施兩個步驟中的一個，或者可以同時實(shí)施兩個步驟。

應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本發(fā)明的上述實(shí)施例是為了說明本發(fā)明而提供，并非用于限定本發(fā)明。并且本發(fā)明的上述實(shí)施例所揭示的構(gòu)成及方式，可以相互結(jié)合或交叉適用，從而可以變形為不同的各種形態(tài)，而這種變形例顯然可以被視為在本發(fā)明的范疇內(nèi)。即，本發(fā)明在權(quán)利要求及其等同的技術(shù)思想范圍內(nèi)，可以體現(xiàn)為不同的各種形態(tài)，本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例。