带电粒子束装置、隔膜的位置调整方法以及隔膜位置调整工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够在大气压或从大气压稍稍加压亦或是负压状态的规定的气体环境中对试样进行观察的带电粒子束装置。
【背景技术】
[0002]为了观察物体的微小的区域，使用扫描式电子显微镜(SEM)、透射式电子显微镜(TEM)等。一般情况下，对在这些装置中用于配置试样的机箱进行真空排气，使试样环境成为真空状态从而拍摄试样。然而，生物化学试样、液体试样等因为真空而受到破坏，或是改变状态。另一方面，对于以电子显微镜观察这样的试样的需求较大，近年，正在开发能够在大气压下对观察对象试样进行观察的SEM装置、试样保持装置等。
[0003]这些装置的原理在于，在电子光学系统与试样之间设置电子束能够透射的隔膜或微小的贯通孔从而将真空状态与大气状态分隔，任一种情况均在试样与电子光学系统之间设置隔膜方面共通。
[0004]例如，在专利文献I中公开有如下的SEM，使电子光学镜筒的电子源侧朝下或使物镜侧朝上配置，并在电子光学镜筒末端的电子束的出射孔上隔着O形圈设置有能够透射电子束的隔膜。在该文献所记载的发明中，将观察对象试样直接载置于隔膜上，并从试样的下面照射一次电子束，检测反射电子或二次电子从而进行SEM观察。试样被保持于由设置于隔膜周围的环状部件和隔膜构成的空间内，再有在该空间内注满水等液体。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009 — 158222号公报(美国专利申请公开第2009/0166536号说明书)
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]以往的带电粒子束装置均是专门为了在大气压下或与大气压大致同等压力的气体环境下进行观察而制造的装置，不存在能够使用通常的高真空式带电粒子显微镜简便地进行大气压或与大气压大致同等压力的气体环境下的观察的装置。
[0010]例如，专利文献I所记载的SEM是构造上非常特殊的装置，不能实行通常高真空环境下的SEM观察。
[0011]再有，将载置有试样的大气压空间与电子光学镜筒内部的真空空间隔离的隔膜为了使电子束透射而非常薄，因此破损的可能性较高。在更换隔膜时需要调整隔膜位置，但在现有技术的方法中，无法容易地进行该隔膜位置的调整。
[0012]本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种带电粒子束装置，没有较大地改变以往的高真空式带电粒子显微镜的结构，便能够在大气环境或气体环境下观察试样，另外能够简便地进行隔膜位置的调整作业。
[0013]用于解决课题的方法
[0014]为了解决上述课题，例如采用专利申请范围所记载的结构。
[0015]本申请为解决上述课题而包含多个单元，举其中一个例子，一种带电粒子束装置，其具备将一次带电粒子束照射在试样上的带电粒子光学镜筒和真空泵，上述带电粒子束装置的特征在于，具备:机箱，其成为上述带电粒子束装置的一部分且内部被上述真空泵真空排气；隔膜，其能够拆装，并以将载置有上述试样的空间的压力保持为比上述机箱内部的压力大的方式将载置有上述试样的空间隔离，且能够使上述一次带电粒子束透射或通过；以及可动部件，其能够以保持载置有上述试样的空间的压力和上述机箱内部的压力的状态移动上述隔膜。
[0016]发明的效果
[0017]根据本发明，能够提供带电粒子束装置，没有较大地改变以往的高真空式带电粒子显微镜的结构，便能够在大气环境或气体环境下观察试样，另外能够简便地进行隔膜位置的调整作业。
[0018]上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明将变得明确。
【附图说明】
[0019]图1是实施例1的带电粒子显微镜的整体结构图。
[0020]图2是操作可动部件时的整体结构图。
[0021]图3是紧固部件使用销和孔的结构例。
[0022]图4是表示带电粒子显微镜图像的一个例子的图。
[0023]图5是紧固部件使用橡胶板的结构例。
[0024]图6是紧固部件使用具有凹凸的部件的结构例。
[0025]图7是紧固部件使用不同特性的部件彼此的组合的结构例。
[0026]图8是紧固部件使用搭扣的结构例。
[0027]图9是紧固部件使用搭扣的钩的结构例。
[0028]图10是紧固部件使用弹簧柱塞和孔的结构例。
[0029]图11是紧固部件使用橡胶板和磁铁的结构例。
[0030]图12是图3的A — A剖面立体图。
[0031]图13是表示紧固部件的紧固方向的图。
[0032]图14是紧固部件的配置结构例。
[0033]图15是实施例2的带电粒子显微镜的整体结构图。
[0034]图16是表示拉出板部件的状态的实施例2的带电粒子显微镜的图。
[0035]图17是表示用作高真空SEM的状态的实施例2的带电粒子显微镜的图。
[0036]图18是实施例2的带电粒子显微镜的动作说明图。
[0037]图19是操作实施例2的可动部件时的整体结构图。
[0038]图20是薄膜位置调整的操作说明图。
[0039]图21是实施例3的带电粒子显微镜的整体结构图。
[0040]图22是实施例4的带电粒子显微镜的整体结构图。
[0041]图23是实施例5的带电粒子显微镜的整体结构图。
【具体实施方式】
[0042]以下，使用附图对各实施方式进行说明。
[0043]以下，作为带电粒子束装置的一个例子，对带电粒子束显微镜进行说明。但是这只是本发明的一个例子，本发明并不限定于以下说明的实施方式。本发明也能够适用于扫描电子显微镜、扫描离子显微镜、扫描透射电子显微镜、这些显微镜与试样加工装置的复合装置或是应用了这些显微镜的解析、检查装置。
[0044]另外，本说明书中所谓的“大气压”是大气环境或规定的气体环境，是指大气压或稍微有点负压亦或是加压状态的压力环境。具体来说从大约15Pa(大气压)到大约13Pa左右。
[0045]实施例1
[0046]在本实施例中，对基本的实施方式进行说明。图1表示本实施例的带电粒子显微镜的整体结构图。图1所示的带电粒子显微镜主要包括:带电粒子光学镜筒2 ;将带电粒子光学镜筒支撑于装置设置面的第一机箱7 (以下有时也称为真空室)；插入第一机箱7而使用的第二机箱121 (以下有时也称为附件)；以及对它们进行控制的控制系统。在使用带电粒子显微镜时，带电粒子光学镜筒2与第一机箱的内部由真空泵4进行真空排气。真空泵4的启动以及停止动作也由控制系统控制。图中，真空泵4仅表示了一个，但也可以为两个以上。
[0047]带电粒子光学镜筒2由产生带电粒子束的带电粒子源8、将产生的带电粒子束聚焦并向镜筒下部引导且作为一次带电粒子束而对试样6进行扫描的光学透镜I等要素构成。带电粒子光学镜筒2以向第一机箱7内部突出的方式设置，并隔着真空密封部件123而固定于第一机箱7。在带电粒子光学镜筒2的端部配置有检测因上述一次带电粒子束的照射而得到的二次粒子(二次电子或反射电子、离子等的二次带电粒子、或光子、X射线等)的检测器3。在图1所示的结构例中，检测器3设置于第一机箱7的内部，但也可以配置于带电粒子光学镜筒2内或第二机箱121的内部。
[0048]本实施例的带电粒子显微镜，作为控制系统，具备装置使用者使用的计算机35、与计算机35连接并进行通信的上位控制部36、以及根据从上位控制部36发送的命令进行真空排气系统或带电粒子光学系统等的控制的下位控制部37。计算机35具备显示装置的操作画面(GUI)的显示器和键盘、鼠标等针对操作画面的输入单元。上位控制部36、下位控制部37以及计算机35分别由通信线43、44连接。
[0049]下位控制部37是发送接收用于控制真空泵4、带电粒子源8以及光学透镜I等的控制信号的部位，再将检测器3的输出信号转换为数字图像信号并向上位控制部36发送。图中来自检测器3的输出信号与下位控制部37连接，但也可以在之间放入前置放大器等增幅器。也可以在上位控制部36与下位控制部37中混用模拟电路、数字电路等，或者也可以将上位控制部36与下位控制部37统一成一个。此外，图1所示的控制系的结构不过是一个例子，控制单元、阀、真空泵或通信用的配线等的变形例只要满足本实施例意图的功能，便属于本实施例的带电粒子束显微镜的范畴。
[0050]在第一机箱7连接有一端连接于真空泵4的真空配管16，从而能够将内部维持在真空状态。同时，具备用于将机箱内部向大气开放的泄漏阀14，在维修保养时等，能够将第一机箱7的内部向大气开放。泄漏阀14既可以没有，也可以有两个以上。另外，第一机箱7的泄漏阀14的配置部位不限于图1所示的地方，也可以配置于第一机箱7上的其它位置。再有，第一机箱7在侧面具备开口部，并通过该开口部供上述第二机箱121插入。
[0051]第二机箱121由长方体形状的主体部131和配合部132构成。如下所述，主体部131的长方体形状的侧面中至少一个侧面成为开放面9。主体部131的长方体形状的侧面中，除设置有隔膜保持部件47的面以外的面既可以由第二机箱121的壁构成，也可以是第二机箱121自身没有壁而是在装入第一机箱7的状态下由第一机箱7的侧壁构成。第二机箱121的位置被固定于第一机箱7的侧面或内壁面亦或是带电粒子光学镜筒。主体部131通过上述的开口部而插入第一机箱7内部，并在装入第一机箱7的状态下具有容纳观察对象即试样6的功能。配合部132构成与设置有第一机箱7的开口部的侧面侧的外壁面相配合的面，并隔着真空密封部件126固定于上述侧面侧的外壁面。由此，第二机箱121整体嵌合于第一机箱7。上述的开口部利用带电粒子显微镜的真空试样室原本具备的试样的搬入、搬出用的开口来制造最简便。即、若配合原本打开的孔的大小来制造第二机箱121，并在孔周围安装真空密封部件126，则装置的改造仅为所需的最小限度即可。另外，第二机箱121还能够从第一机箱7取下。
[0052]在主体部131的上面侧具备薄膜10，其在第二机箱121整体嵌合于第一机箱7的情况下位于上述带电粒子光学镜筒2的正下方。该薄膜10能够使从带电粒子光学镜筒2的下端放射的一次带电粒子束透射或通过，一次带电粒子束通过薄膜10最终到达试样6。
[0053]利用到达试样6的带电粒子束从试样内部或表面放射出反射带电粒子、透射带电粒子等二次粒子。由检测器3检测出该二次粒子。检测器3位于被一次带电粒子束照射的试样面侧，所以能够取得试样表面的信息。检测器3是能够检测到以数keV到数十keV的能量飞来的带电粒子的检测元件。另外，该检测元件还可以具有信号的增幅单元。本检测元件根据装置结构的要求，优选为薄且平。例如是由硅等半导体材料制作的半导体检测器、能够在玻璃面或内部将带电粒子信号转换为光的闪烁检测器等。
[0054]在现有技术中，试样被保持在充满液体的隔膜内部，由于进行一次大气压观察后试样被浸湿，因此将相同状态的试样在大气环境以及高真空环境两者下进行观察是非常困难的。另外，由于液体始终与隔膜接触，因此还存在隔膜破损的可能性非常高的问题。另一方面，根据本实施例的方案，试样6以与隔膜10非接触的状态配置，因此能够不改变试样的状态而既在高真空下又在大气压下进行观察。另外，因为试样没有载置在隔膜上所以能够降低因试样而导致隔膜破损的可能性。