帶電粒子線裝置、試樣臺單元以及試樣觀察方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及可在大氣壓或比大氣壓稍負壓狀態(tài)的規(guī)定氣體環(huán)境下進行觀察的帶電粒子線裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了觀察物體的微小區(qū)域，使用掃描型電子顯微鏡(SEM)和透過型電子顯微鏡(TME)等。一般來說，在這些裝置中將用于配置試樣的機箱真空排氣，使試樣環(huán)境變?yōu)檎婵諣顟B(tài)拍攝試樣?？墒?，生物化學試樣和液體試樣等由于真空受到損傷或狀態(tài)改變。另一方面，要用電子顯微鏡觀察這樣的試樣的要求高，近年來，開發(fā)可在大氣壓下觀察觀察對象試樣的SEM裝置和試樣保持裝置等。
[0003]這些裝置由于理論上在電子光學系統(tǒng)與試樣之間設置電子線可透過的隔膜而分隔真空狀態(tài)與大氣狀態(tài)，所以，任何裝置在試樣和電子光學系統(tǒng)之間設置隔膜這點是共通的。
[0004]例如，在專利文獻I中公開了將電子光學鏡筒的電子源側(cè)向下配置、將物鏡側(cè)向上配置，在電子光學鏡筒末端的電子線的出射孔上通過O型圈設置電子線能夠透過的隔膜的SEM。在記載于該文獻的發(fā)明中，將含有觀察對象試樣的液體直接載置于隔膜上，從試樣的下面照射一次電子線，檢測反射電子或二次電子進行SEM觀察。試樣保持于由設置于隔膜周圍的環(huán)狀部件和隔膜而構(gòu)成的空間內(nèi)，還在該空間內(nèi)注滿水等液體。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2009-158222號公報(美國專利申請公開第2009/0166536號說明書)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所需要解決的課題
[0009]現(xiàn)有的SEM裝置和試樣保持裝置在試樣與隔膜接觸的方面上是共通的。因此，每更換試樣就需要更換使真空與大氣分離的隔膜。
[0010]例如，記載于專利文獻I中的SEM由于在進行試樣更換時需要將帶搭載試樣的隔膜的環(huán)狀部件卸下，因此需要將帶電粒子光學鏡筒側(cè)的真空狀態(tài)轉(zhuǎn)換為大氣狀態(tài)。因此，并不是能以高處理能力進行試樣更換的裝置。
[0011]而且，即使是在隔膜與試樣為非接觸狀態(tài)下觀察的方式，在試樣是液狀的情況下，由于在自然狀態(tài)下由表面張力而導致試樣表面與隔膜不平行，如果不接近到隔膜與試樣接觸就不能觀察，每當進行試樣更換就需要進行隔膜的更換。
[0012]本發(fā)明鑒于所產(chǎn)生的問題而完成，其目的在于提供一種可高處理能力地進行配置于大氣壓或與其同程度的壓力環(huán)境下的試樣更換的試樣觀察方法以及帶電粒子線裝置。
[0013]用于解決課題的方法
[0014]為了解決上述課題，本發(fā)明的特征為:在可維持被真空排氣的機箱的氣密狀態(tài)且在使上述一次帶電粒子線透過或通過的第一隔膜與上述試樣之間具備可使上述一次帶電粒子線透過或通過的第二隔膜，通過上述第二隔膜對試樣照射上述一次帶電粒子線。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可高處理能力地進行配置于大氣壓或與其同程度的壓力環(huán)境下的試樣更換的試樣觀察方法以及帶電粒子線裝置。
[0017]上述以外的課題、結(jié)構(gòu)以及效果通過以下實施方式的說明而清楚。
【附圖說明】
[0018]圖1是實施例1的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖
[0019]圖2是試樣搭載方法的詳細圖。
[0020]圖3是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0021]圖4是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0022]圖5是接觸防止部件的詳細圖。
[0023]圖6是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0024]圖7是隔膜、試樣、試樣臺的結(jié)構(gòu)例。
[0025]圖8是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0026]圖9是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0027]圖10是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0028]圖11是隔膜、試樣、檢測器附近的詳細圖。
[0029]圖12是實施例2的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖13是實施例3的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖14是實施例3的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖15是實施例4的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，使用附圖關(guān)于各實施方式進行說明。
[0034]以下，作為帶電粒子線裝置的一例，關(guān)于帶電粒子線顯微鏡進行說明。可是，這是本發(fā)明的僅僅一例，本發(fā)明不限定于以下說明的實施方式。本發(fā)明也可適用于掃描電子顯微鏡、掃描離子顯微鏡、掃描透過電子顯微鏡、這些與試樣加工裝置的復合裝置、或應用這些的分析、檢查裝置。
[0035]另外，在本說明書中，所謂的“大氣壓”是大氣環(huán)境或規(guī)定的氣體環(huán)境，意味著大氣壓或稍負壓狀態(tài)的壓力環(huán)境。具體地說，是大約15Pa(大氣壓)?13Pa左右。
[0036]實施例1
[0037]〈裝置結(jié)構(gòu)〉
[0038]在本實施例中，關(guān)于基本的實施方式進行說明。在圖1中，表示本實施例的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0039]圖1中所示的帶電粒子顯微鏡主要由帶電粒子光學鏡筒2、與帶電粒子光學鏡筒2連接并支撐該部件的機箱(真空室)、配置于大氣環(huán)境下的試樣載物臺5以及控制這些的控制系統(tǒng)構(gòu)成。在帶電粒子顯微鏡的使用時，帶電粒子光學鏡筒2和第一機箱的內(nèi)部由真空泵4真空排氣。真空泵4的啟動?停止動作也由控制系統(tǒng)控制。圖中，真空泵4只表示一個，也可以表示兩個以上。帶電粒子光學鏡筒2以及機箱7未圖示的柱等由基座270支撐。
[0040]帶電粒子光學鏡筒2由產(chǎn)生帶電粒子線的帶電粒子源8、將已產(chǎn)生的帶電粒子線聚集并向鏡筒下部引導而作為一次帶電粒子線掃描試樣6的光學透鏡I等要素構(gòu)成。帶電粒子光學鏡筒2以向機箱7內(nèi)部突出的方式設置，通過真空密封部件123固定于機箱7上。在帶電粒子光學鏡筒2的端部上配置檢測由上述一次帶電粒子線的照射而得到的二次帶電粒子(二次電子或反射電子)的檢測器3。
[0041]本實施例的帶電粒子顯微鏡作為控制系統(tǒng)具備裝置使用者使用的電腦35、與電腦35連接進行通信的上位控制部36、按照從上位控制部36輸出的命令進行真空排氣系統(tǒng)和帶電粒子光學系統(tǒng)等的控制的下位控制部37。電腦35具備顯示裝置操作畫面(GUI)的監(jiān)控器、鍵盤和鼠標等的向操作畫面的輸入機構(gòu)。上位控制部36、下位控制部37以及電腦35分別由通信線43、44連接。
[0042]下位控制部37是收發(fā)用于控制真空泵4、帶電粒子源8、光學透鏡I等的控制信號的部位，還將檢測器3的輸出信號變換為數(shù)字圖像信號并輸送至上位控制部36。在圖中將來自檢測器3的輸出信號經(jīng)由前置放大器等的增幅器154連接于下位控制部37。也可以不需要增幅器。
[0043]在上位控制部36和下位控制部37中，模擬電路和數(shù)字電路等可以混在一起，另夕卜，上位控制部36和下位控制部37也可以統(tǒng)一為一個。并且，圖1所示的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只不過為一例，控制單元、閥、真空泵或通信用的配線等的變形例只要滿足本實施例所意圖的功能，就屬于本實施例的SEM或帶電粒子線裝置的范疇。
[0044]在機箱7連接一端連接于真空泵4的真空配管16，能使內(nèi)部維持為真空狀態(tài)。同時，具備用于將機箱內(nèi)部大氣開放的泄漏閥14，在維護時等，能使機箱7的內(nèi)部大氣開放。泄漏閥14可以沒有，也可以兩個以上。另外，位于機箱7中的泄漏閥14的配置位置不限于圖1中所示的位置，可以配置于機箱7上的其他位置。
[0045]在機箱下面，上述帶電粒子光學鏡筒2的正下面的位置具備第一隔膜10。該第一隔膜10可使從帶電粒子光學鏡筒2的下端放出的一次帶電粒子線透過或通過，一次帶電粒子線通過第一隔膜10最終到達搭載于試樣臺52的試樣6。由第一隔膜10構(gòu)成的密閉空間可真空排氣。因此，在本實施例中，由于通過第一隔膜10能夠維持被真空排氣的空間的氣密狀態(tài)，所以，能夠?qū)щ娏Ｗ庸鈱W鏡筒2維持為真空狀態(tài)且能夠?qū)⒃嚇?維持為大氣壓觀察。另外，觀察中可自由更換試樣6。
[0046]<第一隔膜>
[0047]第一隔膜10成膜或蒸鍍于基座9上。第一隔膜10是石墨材料、有機材料、金屬材料、四氮化三硅、碳化硅、氧化硅等?；?例如是硅和金屬部件那樣的部件。第一隔膜10部可以是配置多個的多窗?？赏高^或通過一次帶電粒子線的隔膜的厚度是數(shù)nm?數(shù)μπι左右。第一隔膜需要在用于將大氣壓和真空分離的差壓下不破損。因此，第一隔膜10的面積是從數(shù)十μπι大至數(shù)mm左右的大小。第一隔膜10的形狀可以不是正方形，而是長方形等那樣的形狀。關(guān)于形狀無論什么樣的形狀都可以。
[0048]支撐第一隔膜10的基座9配置于隔膜保持部件155上。未圖示，基座9和隔膜保持部件155通過可真空密封的粘合劑或兩面膠帶粘合。隔膜保持部件155通過真空密封部件124可裝卸地固定于機箱7的下面?zhèn)取５谝桓裟?0在帶電粒子線透過的要求上，由于厚度為數(shù)nm?數(shù)μ m左右以下非常薄，所以，存在經(jīng)時劣化或在準備觀察時破損的可能性。另夕卜，第一隔膜10以及支撐第一隔膜10的基座9小的情況下，直接裝卸非常困難。因此，如本實施例，使第一隔膜10以及基座9與隔膜保持部件155 —體化，不是直接而是通過隔膜保持部件155裝卸基座9，所以，第一隔膜10以及基座9的操作(尤其是更換)變