带电粒子束装置、样本图像取得方法以及程序记录介质的制作方法
【专利摘要】本发明的带电粒子束装置具备：数据处理部，其从检测器的信号中除去一次带电粒子束在到达样本以前由于被散射而对一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。例如，在用电子显微镜观察处于非真空气氛中的样本(6)的情况下，从通过检测器取得的信号中除去一次带电粒子束由于隔膜(10)或存在于非真空空间(12)中的气体而散射从而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。由此，能够简便地得到高质量的图像。
【专利说明】
带电粒子束装置、样本图像取得方法以及程序记录介质
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种能够在大气压下、希望的气压下或气体种类下观察样本的带电粒子束装置。
【背景技术】
[0002]为了观察物体的微小区域，可以使用扫描型电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等。一般在这些装置中，对用于配置样本的壳体进行真空排气，使样本气氛成为真空状态而拍摄样本。但是，生物化学样本、液体样本等由于真空而受到损害、或状态发生变化。另一方面，希望通过电子显微镜观察这样的样本的需求很大，因此强烈希望一种能够在大气压下、希望的气压下或气体种类下对观察对象样本进行观察的SEM装置。
[0003]因此，近年来公开了一种SEM装置，其在电子光学系统和样本之间设置电子束能够透过的隔膜、微小孔来分隔电子束飞来的真空状态和样本气氛，由此能够在大气压下、希望的气压下或气体种类下配置样本。在本公知文献中，公开了一种装置，其能够使用配备在隔膜正下方的样本台，在隔膜和样本非接触的状态下实施样本位置变更和大气压下的SEM观察。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2012-221766号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]在将观察对象样本气氛设为大气压下、希望的气压下或气体种类下的情况下，存在以下的问题，即由于导入的隔膜、大气气体、导入气体，电子射束受到散射，显微镜图像变得不清楚。例如，在隔膜和样本为非接触的状态下向放置于大气压下的样本照射带电粒子束的装置中，如果隔膜和样本之间的距离长，则由于大气中的气体分子，形成带电粒子束受到散射的不清楚的显微镜像。因此，使隔膜和样本接近来减少由于大气的气体分子而散射的量是重要的。
[0009]但是，如果使样本和隔膜过于接近，则有可能由于样本和隔膜接触而使隔膜破损。
[0010]另外，在专利文献I中，提出了一种通过导入轻元素气体来减少因隔膜和样本之间的气体分子造成的散射的方法和装置。通过导入轻元素气体，能够在隔膜和样本所维持的状态下取得高质量的图像。但是，用户需要始终设置储气罐而在进行图像观察时每次释放气体，在观察时变得麻烦。进而，即使导入轻元素气体，电子束被散射的情况也不变。其结果是可以认为在用电子显微镜观察处于非真空气氛的样本的情况下画质异常恶化是常识性的，因此，能够有效地利用这样的装置的情况有限。
[0011]如果对以上进行总结，则在现有的方法中存在以下的问题，即由于电子束因气体分子、隔膜而被散射的影响，难以简便地得到高质量的图像。
[0012]本发明就是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于:在观察对象样本的近旁的气氛为大气下等希望的非真空状态时，简便地取得减小了电子束因气体、隔膜而散射所造成的影响后的图像。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]为了解决上述问题，本发明的特征在于，具备:带电粒子光学镜筒，其内部被真空排气;样本台，其将样本载置在非真空空间中；检测器，其检测向上述样本照射从上述带电粒子光学镜筒出射的一次带电粒子束而得到的二次带电粒子;数据处理部，其从上述检测器的信号中除去到上述一次带电粒子束到达上述样本为止由于散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，在观察对象样本的近旁的气氛为大气下等希望的非真空状态时，不使用特殊的气体就能够取得高质量的图像。
[0017]通过以下的实施方式的说明能够了解上述以外的问题、结构以及效果。
【附图说明】
[0018]图1是带电粒子束在大气压下的平均自由行程。
[0019]图2是通过带电粒子显微镜取得的图像。
[0020]图3是原理说明图。
[0021]图4是原理说明图。
[0022]图5是通过带电粒子显微镜取得的图像和对该图像进行了图像处理后的图像。
[0023]图6是实施例1的带电粒子显微镜的结构图。
[0024]图7是实施例1的隔膜-样本近旁说明图。
[0025]图8是实施例1的隔膜-样本近旁说明图。
[0026]图9是实施例1的操作画面。
[0027]图10是实施例1的实施流程说明图。
[0028]图11是实施例1的数据收发说明图。
[0029]图12是原理说明图。
[0030]图13是实施例1的操作画面。
[0031]图14是实施例1的操作画面。
[0032]图15是实施例2的带电粒子显微镜的结构图。
[0033]图16是实施例3的带电粒子显微镜的结构图。
[0034]图17是实施例4的带电粒子显微镜的结构图。
[0035]图18是原理说明图。
[0036]图19是实施例5的带电粒子显微镜的结构图。
[0037]图20是实施例5的带电粒子显微镜的结构图。
[0038]图21是原理说明图。
[0039]图22是实施例6的带电粒子显微镜的结构图。
[0040]图23是实施例7的操作画面。
【具体实施方式】
[0041]以下，使用【附图说明】各实施方式。
[0042]以下，作为带电粒子束装置的一个例子，说明带电粒子显微镜。但是，这是本发明的简单的一个例子，本发明并不限于以下说明的实施方式。本发明也能够应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、它们和样本加工装置的复合装置、或应用了它们的分析/检查装置。
[0043]另外，在本说明书中，“大气压”是指大气气氛或预定的气体气氛，表示大气压或稍微负压状态的压力环境。具体地说，是约15Pa(大气压)?13Pa左右。
[0044]〈原理说明〉
[0045]在能够在大气压下进行观察的带电粒子束装置中，样本和隔膜必须接近。我们计算的结果是带电粒子束的加速电压和一个气压下的带电粒子束的平均自由行程之间的关系如图1那样。平均自由行程是指能够不被散射妨碍地前进的距离的平均值。例如，在加速电压10kV的情况下，200μπι左右为平均自由行程。此外，存在如后述那样不散射而以平均自由行程以上飞来，并对显微镜图像的分辨率起作用的无散射带电粒子束。因此，通过实验可知，在实际通过带电粒子束显微镜对大气中的样本进行观察的情况下，隔膜和样本之间的距离与图1所示的平均自由行程相比能够为数倍至5倍左右。即，在带电粒子束的加速电压为IkV?10kV左右的范围的情况下，样本和隔膜之间的距离必须为ΙΟΟΟμπι左右以下。
[0046]在图2中表示用扫描型电子显微镜观察放置在大气中的观察样本而得的实验结果。加速电压是15kV，隔膜和样本之间的距离是约70μπι。文字“9”由金属构成，除此以外是由Si构成的样本。在图中，A部和B部由相同材料构成，但图像的亮度不同。与A部相比，更明亮地观察到B部。另外，文字“9”的周边看起来模糊。另一方面，能够清楚地识别出文字“9”的边沿。
[0047]一般在电子显微镜中，在向某一点进行射束照射的情况下，不检测来自所照射的区域以外的信号。一般以此为前提在样本上扫描射束照射点，取得比射束形状的大小充分大的视野的图像。即，所取得的图像中的一点的亮度值对应于向与样本上的该一点对应的地方照射射束时的二次带电粒子的检出量。因此，在用现有的具有高真空的样本室的电子显微镜观察图2的样本的情况下，应该是文字“9”的部分变亮而除此以外的部分变暗，A部和B部的亮度大致不变。但是，在图2的SEM像的情况下，与A部相比更亮地观察到B部。无法通过普通的电子显微镜取得图2那样的图像。在向B部照射电子束的状态下检测出来自B部以外的信号。对于在向B部的区域照射电子束时检测出来自B部以外的信号的情况，推测为实际上也向B部以外的区域照射了电子束的一部分。即，实际向样本照射的射束形状的大小与视野的大小接近。以下研究该现象。
[0048]使用图3说明在大气压下进行观察的带电粒子束装置的普通结构要素。图3(a)是表示带电粒子显微镜的结构的概念图。在具备带电粒子源8的带电粒子光学镜筒2中具备能够产生电磁场的聚光镜、物镜等带电粒子光学部件。从带电粒子源8到隔膜10的图中上表面为止的空间11是真空。另外，从隔膜10的图中下表面到样本6为止的空间12是由大气或希望的气体气氛所产生的非真空空间。此外，以下，所谓非真空空间的距离，只要没有特别说明，就是带电粒子束通过该非真空空间的路径的长度，是指带电粒子束方向的长度。通常垂直地向隔膜10照射带电粒子束，因此隔膜和样本之间的距离为非真空空间的距离。如果简化地记述该结构，则如图3(b)那样。如果将释放带电粒子的面设为物面8a，则透镜301、透镜302、透镜303与能够聚集带电粒子束的聚光透镜301a、302a、303a对应。另一方面，能够将隔膜10部和非真空气氛的空间12分别记述为使带电粒子束散射的散射透镜1a和散射透镜12a ο
[0049]在此，带电粒子显微镜的光学镜筒的长度(从带电粒子源到物镜的焦点位置)基于加速电压，但一般是1mm?100mm左右。必须使带电粒子束射束聚集，因此一般如果加速电压增大，则光学镜筒的长度也变长。即，如果将光学镜筒的长度设为hi，将隔膜和样本之间的距离设为h2，则以下的关系成立。
[0050]hl/h2> 1000……(式I)
[0051]因此，与图3(b)的图示相比，实际上隔膜和样本之间的距离h2与hi相比非常小。SP，该结构的特征特别在于以下一点，即在聚光透镜303a和样本面6a之间，接近地导入了非常薄的2个散射透镜。
[0052]通过了隔膜的带电粒子包含由于隔膜而散射的带电粒子、没有散射的带电粒子。隔膜处的带电粒子束的散射量依存于隔膜10的材料种类m、密度P、厚度t。通过了隔膜的带电粒子入射到非真空气氛的空间12。入射到非真空气氛的空间12的带电粒子由于气氛气体而散射。在此，也存在能够一次都没有散射地前进的带电粒子。非真空气氛的空间中的带电粒子束的散射量依存于从隔膜10到样本6的距离z(在图3中为h2)、非真空气氛的气体种类a、气体压力P(或密度)。另外，隔膜和非真空气氛中的散射量还依存于带电粒子束的照射能量E(也称为加速电压)。例如，如图1所示，可以说加速电压越高，则平均自由行程越大，即越难以散射。如果对以上进行总结，则在用一个散射透镜函数(或劣化函数)A表现表示隔膜和非真空气氛的空间的2个散射透镜时，散射透镜函数如以下记述的那样。
[0053]A=A(m，p，t，a，P，z，E)......(式 2)
[0054]另外，在将经由隔膜和非真空气氛的空间之前的带电粒子束形状设为F，将经由隔膜和非真空气氛的空间之后的带电粒子束形状设为G的情况下，用以下的式子进行记述。
[0055]G=A(m，p，t，a，P，z，E) XF......(式3)
[0056]此外，也存在即使如上述那样经由散射透镜函数也一次都没有由于隔膜、非真空气氛而散射的飞来的带电粒子束。为了说明该情况，使用图4(a)说明隔膜1a和非真空气氛的空间12a中的带电粒子束的散射。射束30 5表示即将入射到隔膜I Oa前的射束的形状。此后，如果透过隔膜10a，则在隔膜中和非真空气氛中，很多带电粒子散射。另一方面，也存在能够一次都不散射地前进的带电粒子。以下，将不由于隔膜和非真空气氛的气体而散射地前进的带电粒子称为“无散射带电粒子”，将散射了一次以上的带电粒子称为“散射带电粒子”。射束这样散射的结果是，到达样本6时的射束形状如306那样。在该图中，横向是表示射束形状的距离(即样本面上的空间距离)，纵向表示带电粒子数。射束306由以下部分构成，即由无散射带电粒子构成的射束307、由散射带电粒子构成的射束308。
[0057]在图4(b)中只放大表示出射束形状。如果将无散射带电粒子数表示为NO，将散射带电粒子数表示为NI，则无散射带电粒子数NO相当于射束形状内部的307a的部分(面积)，散射带电粒子数NI相当于射束形状内部的308a的部分(面积)。即，在将样本6配置在大气下的带电粒子显微镜装置中，被光学透镜汇聚的射束305在即将到达样本前为用射束306表示的形状。如果将入射的带电粒子束的射束直径设为do，将无散射带电粒子的射束直径设为dl，将散射带电粒子的射束直径设为d2，则它们的关系如下。
[0058]d2>d0 ?dl……(式 4)
[0059]入射的带电粒子束的射束直径d0和无散射带电粒子的射束直径dl大致相等，因此所取得的显微镜图像的分辨率由无散射带电粒子的射束直径dl决定。即，只要剩下射束307，即使用其他表现也充分剩余无散射带电粒子的个数，则可以说维持了分辨率。此外，用上述d0、dl、d2表示的射束直径，只要射束直径的定义相同，则也可以具体地用射束直径、半径或半值宽度等来规定。以下，只要没有特别说明，则射束形状或斑点形状是指表示射束直径的大小的参数。
[0060]接着，讨论dl和d2的大小。带电粒子束的射束直径(dl)—般最大是Inm?10nm左右。另外，在因隔膜的材料、厚度、气体造成的散射中，虽然依存于距离等参数，但典型的是散射带电粒子束的射束直径(d2)为1nm?1000nm左右。隔膜和样本之间的距离z越大，则散射量越是增加，因此有时d2比1000nm还大。根据以上说明，可以说在带电粒子束的散射成为问题的情况下，以下的式子成立。
[0061]d2/dl > 10……(式5)
[0062]基于以上的研究，能够通过在图4中说明的散射带电粒子来说明在图2中取得的电子显微镜图像。即，可以认为在向图2的B部照射电子束时也向文字“9”的部分照射了散射电子的射束308。与此相对，A部远离文字“9”，因此在向A部照射电子束时，射束308不照射到文字“9”的部分，比B部暗地观察到A部。另一方面，通过无散射电子的射束307而维持了分辨率，因此可以清楚地观察到文字“9”的边沿。
[0063]该现象的起因是如用(式5)表示的那样，与无散射带电粒子束的射束直径相比，散射带电粒子束的射束直径非常大。其结果是向样本上的广范围照射了散射带电粒子束。这样在广范围内产生带电粒子的散射的影响是向处于非真空环境下的样本照射带电粒子束时的特征性现象，是在现有的具有真空样本室的电子显微镜中不会产生的现象。
[0064]根据以上的现象和研究，我们发现用配置在带电粒子光学镜筒2和样本6之间的非常薄的散射透镜表示的隔膜、非真空气氛引起一次带电粒子束的斑点形状变化，但只要剩余无散射带电粒子束307，则维持图像分辨率。另外，如(式I)所示，引起射束的散射的原因在空间上非常压缩，因此理论上能够计算在该空间中产生的射束形状变化。即，非常简单地根据计算、模拟等求出(式2)所示的散射透镜函数A，计算散射后的射束形状G。可以说从后述的图像复原的观点出发，该点也是非常重要的结构。
[0065]〈图像复原〉
[0066]以下说明的图像复原是通过对取得图像进行某种运算处理来复原分辨率、画质的劣化的处理。另外，以下说明的图像复原不只包含对取得后的图像进行运算处理而进行复原的情况，还包含对从检测器输出的信号进行运算处理并根据处理后的信号生成图像的情况。
[0067]在用于观察真空下的样本的电子显微镜中，以前已知使用通过实验掌握的射束形状进行图像复原的方法。例如在对没有噪声、分辨率劣化等的理想图像F叠加了基于分辨率的劣化等的劣化函数A的卷积和噪声η时，以下表示取得图像G的模型。
[0068]G=A.F+n……(式6)
[0069]根据该关系，从取得图像G和劣化函数A推定理想图像F。将其称为图像复原。该对应关系与(式3)等同。即，求出表示射束形状的劣化的劣化函数A，对该形状进行反卷积处理，由此能够实施图像复原。但是，此前没有实施根据此前在大气气氛下、希望的气压下、或气体种类下散射的射束形状推定理想图像F的处理。这可以认为是因为无法进行散射的区域的控制。另一方面，如上述那样，在能够在大气压下进行观察的电子显微镜的情况下，能够将画质劣化因素看作非常薄的散射透镜，决定射束形状的劣化程度的因素压缩在从隔膜到样本的局部空间中。其结果是对决定射束形状的散射透镜函数产生决定作用的参数只是因隔膜和非真空气氛的空间产生的参数，另外能够对它们进行控制，因此求出图像复原所需要的劣化函数A非常简单。这在本发明中是重要点之一。
[0070]散射透镜函数A(劣化函数A)的参数中的在装置中使用的隔膜是已知的，因此隔膜10的材料种类M、密度P、厚度t是已知的。即，能够预先计算因隔膜而散射的散射量。另外，如后述那样通过由装置的用户指定，能够知道带电粒子束的加速电压、非真空气氛的气体种类、压力以及非真空气氛空间的距离。即，能够根据这些观察条件预先求出无散射带电粒子数NO和散射带电粒子束数NI之间的比例、无散射带电粒子的射束直径dl、散射带电粒子的射束直径d2的值、射束形状等。其结果是能够只剩下因无散射带电粒子产生的射束307a，从图像信号中除去因散射带电粒子产生的射束308a的影响。由此，如后述那样，能够进行此前没有实施的、根据在大气气氛下、或希望的气压或气体种类的气氛下散射的射束形状推定理想图像F并进行图像复原。此外，在此“除去”不只包含完全除去的情况，还包含部分地除去因散射带电粒子产生的影响，降低射束劣化对图像的影响的情况。
[0071]成为图像复原处理的对象的射束形状是图4(a)所示那样的形状306。因此，作为(式6)中的散射透镜函数A的模型，例如使用如图4(b)那样由宽度dl构成的第一波形307a和由宽度d2构成的第二波形308b的和即可。第一波形307a表示无散射带电粒子束的斑点形状，第二波形308b表示散射带电粒子束的斑点形状。被散射的带电粒子束有时再次受到散射，因此有时无法单纯地用2个波形分布的和来记述。在该情况下，可以维持使入射的电子数N固定那样的条件，作为dl、d2、d3……dn等多个波形的和来制作射束形状。此外，上述波形例如是高斯分布等，但也可以用任意的波形的和来表示。如果决定了散射透镜函数A的模型，则能够用(式2)根据上述的m、P、t、a、P、z、E的参数来确定散射透镜函数A。通过使用该确定的散射透镜函数A对取得图像G进行反卷积处理，能够复原理想图像F。
[0072]本发明的要点之一是发现了以下的情况:在考虑分离为无散射带电粒子和散射带电粒子的2个(或2个以上)波形而进行用于图像复原的运算处理时，通过补充分别表示这些无散射带电粒子和散射带电粒子的波形，能够制作到达样本时的劣化了的射束形状(即散射透镜函数的模型)。在图5中比较上述的图像复原处理前后的图像。图5(a)是图像复原前，图5(b)是图像复原后。图5是在满足(式5)的观察条件的情况下，将无散射带电粒子束和散射带电粒子束的和作为散射透镜函数A的模型，如上述那样进行反卷积处理，由此复原图2所示的取得图像的结果。确认了通过进行图像复原，能够大幅地降低因散射电子造成的文字“9”周边的亮度的渗色。另外，还能够清楚地观察到文字“9”的边沿。
[0073]在该图像复原中，重要的是掌握散射透镜函数的参数来进行图像复原处理。因此，以下说明根据上述的散射透镜函数的参数进行图像复原的带电粒子束装置和图像处理方法。此外，也可以如后述那样，由用户自身输入带电粒子束的加速电压、非真空气氛的气体种类、压力、以及与非真空气氛空间的距离对应的无散射带电粒子数NO和散射带电粒子数NI之间的比例、以及无散射带电粒子的射束直径dl、散射带电粒子的射束直径d2的值。另夕卜，也可以预先计算散射的影响，将到达样本时成为怎样的射束306的形状保存在计算机内的存储部中，使用在存储部中存储的数据对通过检测器取得的信号进行反卷积处理，由此自动地进行图像复原。
[0074]基于上述散射透镜函数的图像复原方法，对具有将能够看作散射透镜的物体压缩地配置在局部的带电粒子光学系统的装置非常有效。通过以下的实施例表示这样的装置的【具体实施方式】，但本发明的应用并不限于以下的实施例。
[0075]实施例1
[0076]〈基本装置结构说明〉
[0077]在本实施例中，说明基本的实施方式。在图6中表示本实施例的带电粒子显微镜的整体结构图。
[0078]图6所示的带电粒子显微镜主要由带电粒子光学镜筒2、与带电粒子光学镜筒2连接并支持它的壳体(真空室)7、配置在大气气氛下的样本台5、以及控制它们的控制系统构成。在使用带电粒子显微镜时，通过真空栗4对带电粒子光学镜筒2和壳体7的内部进行真空排气。还通过控制系统对真空栗4的启动、停止动作进行控制。在图中真空栗4只示出一个，但也可以是2个以上。假设带电粒子光学镜筒2和壳体7被未图示的柱、基座支撑。
[0079]带电粒子光学镜筒2由产生带电粒子束的带电粒子源8、光学透镜I等要素构成，该光学透镜I使所产生的带电粒子束汇聚而导向镜筒下部，作为一次带电粒子束扫描样本6。带电粒子光学镜筒2被设置成向壳体7内部突出，经由真空密封构件123固定在壳体7上。在带电粒子光学镜筒2的端部，配置检测通过照射上述一次带电粒子束而得到的二次带电粒子(二次电子或反射电子)的检测器3。检测器3既可以位于带电粒子光学镜筒2的外部，也可以位于内部。在带电粒子光学镜筒中，除此以外，也可以包括其他透镜、电极、检测器，一部分也可以与上述不同，包含在带电粒子光学镜筒中的带电粒子光学系统的结构并不限于此。
[0080]作为控制系统，本实施例的带电粒子显微镜具备由装置使用者使用的计算机35、与计算机35连接并依照所收发的命令进行真空排气系统、带电粒子光学系统等的控制的控制部36。计算机35具备显示装置的操作画面(GUI)的监视器33、键盘、鼠标等向操作画面的输入单元。控制部36和计算机35分别通过通信线连接。
[0081]控制部36是收发用于控制真空栗4、带电粒子源8、光学透镜I等的控制信号的部位，进而将检测器3的输出信号变换为数字图像信号，经由计算机35显示到画面33。通过控制部36生成的图像被显示在计算机35的监视器33中。在图中，经由前置放大器等放大器154将来自检测器3的输出信号与控制部36连接。如果不需要放大器，则也可以没有。
[0082]在控制部36中，既可以是模拟电路、数字电路等混合存在，也可以由2个以上的控制部构成。在带电粒子显微镜中，除此以外，也可以包含控制各部分的动作的控制部。控制部36既可以作为硬件由专用的电路基板构成，也可以由被计算机35执行的软件构成。在由硬件构成的情况下，可以通过在布线基板上、或半导体芯片或封装内集成执行处理的多个运算器来实现。在由软件构成的情况下，可以通过在计算机中安装高速的通用CPU，执行用于执行希望的运算处理的程序来实现。此外，图6所示的控制系统的结构只不过是一个例子，控制单元、阀、真空栗或通信用的布线等的变形例子只要满足本实施例所希望的功能，就属于本实施例的SEM乃至带电粒子束装置的范畴。
[0083]在壳体7上连接有一端与真空栗4连接的真空配管16，能够将内部维持为真空状态。同时，具备用于对壳体内部进行大气释放的泄压阀14，在维护等时，能够对壳体7的内部进行大气释放。泄压阀14也可以没有，还可以有2个以上。另外，泄压阀14在壳体7中的配置位置并不限于图6所示的地方，也可以配置在壳体7上的其他位置。
[0084]在壳体下面，在上述带电粒子光学镜筒2的正下的位置具备隔膜10。该隔膜10能够使从带电粒子光学镜筒2的下端释放的一次带电粒子束透过或通过，一次带电粒子束通过隔膜10最终到达搭载在样本台52上的样本6。能够对由隔膜10构成的封闭空间(即带电粒子光学镜筒2和壳体7的内部)进行真空排气。样本被配置在非真空空间，因此隔膜10必须能够维持真空空间和非真空空间的差压。在本实施例中，通过隔膜10来维持被真空排气的空间的气密状态，因此能够将带电粒子光学镜筒2维持为真空状态并且将样本6维持为大气压来进行观察。另外，即使在照射带电粒子束的状态下，设置了样本的空间也是大气气氛或与大气气氛的空间连通，因此能够在观察中自由地更换样本6。
[0085]隔膜10被成膜或蒸镀在基座9上。隔膜10是碳材料、有机材料、金属材料、四氮化三硅、碳化硅、氧化硅等。基座9例如是硅、金属构件那样的构件。隔膜10部也可以是被配置多个的多窗。能够使一次带电粒子束透过或通过的隔膜的厚度是数nm?数μπι左右。隔膜必须在用于分离大气压和真空的差压下不破损。因此，隔膜10的面积是从数十μπι到最大数nm左右的大小。隔膜10的形状可以不是正方形而是长方形等那样的形状。关于形状，可以是任意的形状。如果制作隔膜10的基座是硅，在硅上将隔膜材料成膜后通过湿式蚀刻进行加工，则如图那样，隔膜上部和下部的面积不同。即，基座9的图中上侧开口面积比隔膜面积大。
[0086]在隔膜保持构件155上具备支持隔膜10的基座9。虽然没有图示，但基座9和隔膜保持构件155通过能够进行真空密封的O形环、填料、粘接剂、双面胶带等粘接。隔膜保持构件155经由真空密封构件124可装卸地固定在壳体7的下面侧。由于带电粒子束透过的要求，隔膜10非常薄为厚度数nm?数μπι左右以下，因此在经时劣化或观察准备时有可能破损。另外，隔膜10和支持它的基座9小，因此非常难以直接进行操作。因此，如本实施例那样，使隔膜10和基座9与隔膜保持构件155—体化，使得能够不直接而经由隔膜保持构件155对基座9进行操作，由此非常容易进行隔膜10和基座9的处理(特别是更换)。即，在隔膜10破损的情况下，连同隔膜保持构件155进行更换即可。假设在必须直接更换隔膜10的情况下，也可以将隔膜保持构件155取出到装置外部，在装置外部连同与隔膜10—体化的基座9进行更换。
[0087]另外，虽然没有图示，但也可以将能够观察样本的光学显微镜配置在样本6的正下方或近旁。在该情况下，隔膜10位于样本上侧，光学显微镜从样本下侧观察。因此，在该情况下，样本台52必须针对光学显微镜的光是透明的。作为透明的构件，是透明玻璃、透明塑料、透明的晶体等。作为更普通的样本台，有载玻片(或薄片)、盘(或皿)等透明样本台等。
[0088]另外，也可以具备温度加热器、能够在样本中产生电场的电压施加部等。在该情况下，能够观察样本加热或冷却的情况、向样本施加电场的情况。
[0089]另外，也可以配置2个以上的隔膜。例如，也可以在带电粒子光学镜筒2的内部有隔膜。或者，也可以在分离真空和大气的第一隔膜的下侧具备第二隔膜，将样本内包在第二隔膜和样本台之间。
[0090]另外，作为其他实施方式，也可以将样本放入环境单元中，配置在通常的高真空带电粒子显微镜的样本台来进行观察。环境单元是通过在密闭状态下内包样本整体来导入到真空装置内部而在真空室内局部地维持样本近旁的气氛的容器。在环境单元内部也可以具备样本高度调整机构。在除去设置于环境单元中的用于分离真空和局部气氛的隔膜和样本之间的散射的情况下，上述的图像复原处理也是有效的。在本发明中，与隔膜的个数、种类无关，只要满足在本实施例中希望的功能，就属于本实施例的SEM乃至带电粒子束装置的范畴。
[0091]另外，虽然没有图示，但也可以在样本6的正下方配置能够检测透过了样本6的带电粒子束的检测器。该检测器是能够检测和放大以数keV?数十keV的能量飞来的带电粒子束的检测元件。例如，可以使用用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变换为光的闪烁器或荧光发光材料、YAG(钇铝石榴石)元件等。将来自检测器的电信号或光信号经由布线、光传送路径或光检测器等发送到由上位控制部36、下位控制部37构成的控制系统。能够从这样的直接或间接地搭载了样本的检测器检测透过带电粒子信号。因此，通过使搭载了样本6的检测器整体接近隔膜10，能够取得大气中的样本6的透过带电粒子束图像。在该情况下，本实施例的图像复原法也是有效的。
[0092]在壳体7所具备的隔膜10的下部具备配置在大气气氛下的样本台5。由此，将样本载置于大气气氛(非真空空间)中。样本台5至少具备具有能够使样本6接近隔膜10的高度调整功能的Z轴驱动机构。当然，也可以具备在样本面内方向上移动的XY驱动机构。此外，虽然没有图示，但作为调整样本6和隔膜10之间的距离的机构，也可以代替使样本6移动的Z轴驱动机构或在此基础上具备在样本方向(图中上下方向)上驱动隔膜10和隔膜保持构件155的驱动机构。或者，也可以具备使带电粒子光学镜筒2、真空壳体7在垂直方向可动的驱动机构，使带电粒子光学镜筒2、真空壳体7整体向样本侧移动。将通过使隔膜、样本、或带电粒子光学镜筒可动而使隔膜和样本之间的距离可变的这些机构统称为距离调整机构。
[0093]在本实施例中，设定和控制来自带电粒子束源8的带电粒子束到达样本时的能量E。在控制部36和带电粒子光学镜筒2之间设置有照射能量控制部59。照射能量控制部59例如是通过改变向带电粒子束源8供给的电压而能够变更带电粒子束向样本的照射能量E的高压电源。照射能量控制部59可以位于控制部36的内部。另外，作为其他例子，照射能量控制部59也可以是变更来自带电粒子束源的带电粒子束的加速电压的电极。另外，也可以是可变地控制能够使一次带电粒子束加速或减速的向光学透镜的电压的电源。另外，作为其他例子，也可以是能够向样本台施加电压的电源。这样的控制系统既可以位于控制部36内，也可以位于控制部36和光学透镜I之间。另外，也可以适当地组合使用上述带电粒子束的照射能量控制部的具体例子。
[0094]计算机35构成为包括数据收发部60、数据存储部61、外部接口62、数据处理部63。数据收发部60进行检测信号的接收等而收发各种数据。数据存储部61能够存储图像信号。外部接口 62与监视器33、键盘、鼠标等用户接口 34连接。数据处理部63将检测信号变换为图像信号并输出。进而，在本实施例中，数据处理部63如上述那样，实施除去由于一次带电粒子束到达样本以前被散射而对斑点形状产生的影响的处理，即图像复原处理。在本实施例中，一次带电粒子束由于隔膜、以及隔膜和样本之间的大气而被散射。可以通过用户接口34输入用于图像复原的散射透镜函数的参数。数据处理部63使用这些散射透镜函数的参数，求出由无散射带电粒子和散射带电粒子构成的射束形状。如上述那样，能够根据隔膜和材料种类、密度、厚度求出因隔膜产生的散射量，能够根据隔膜和样本之间的距离、大气的气体种类、压力求出因隔膜和样本之间的大气产生的散射量。能够根据这样求出的散射量求出对一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。然后，针对取得的图像或当前取得的图像信号，如上述那样实施图像复原处理，除去由于散射对斑点形状产生的影响。其结果是能够在监视器33中显示降低了散射带电粒子的影响的显微镜图像。此外，在散射透镜函数参数已知时没有必要进行输入的情况下，使用预先保存的图像取得条件和散射透镜函数参数之间的对应关系求出射束形状即可。具体地说，预先将图像取得条件和散射透镜函数参数的对应表保存在数据存储部61中，在自动地读入图像取得条件后，使用该对应表自动地读入与图像取得条件对应的散射透镜函数参数，确定散射透镜函数，使用它进行图像复原。
[0095]在图6所示的装置结构中，如果每次使用同一种类的隔膜，则隔膜10的材料种类M、密度P、厚度t没有变动而是固定的。另外，只要是在大气压下使用，则非真空空间(大气空间)的气体种类A、压力P也大致是固定的。即，在本实施例中，图6中使散射透镜函数参数变动的因素只有隔膜10和样本6之间的距离Z。因此，以下记载求出隔膜和样本之间的距离的多个方法。
[0096]在图7(a)中，只图示出隔膜和样本的周边部。在本实施例中，在样本6和隔膜10之间具备距离控制构件400。将距离控制构件设置成从样本台突起，如图7(a)所示，相对于样本6，始终将距离控制构件400的前端配置在隔膜侧。另外，如图7(b)所示，在使样本台401的位置向隔膜10的方向接近的状态下，距离控制构件400与隔膜保持构件155接触。由此，能够使隔膜10和样本6之间的距离成为某固定值。另一方面，样本6的高度B有时根据样本而变化。因此，理想的是具备能够与样本B的高度对应地调整距离控制构件400的高度A的调整机构。例如，距离控制构件400是螺栓，将样本台401侧设为螺母402，由此通过旋转距离控制构件400的螺栓部，能够变更距离控制构件400的高度A。此外，调整机构只要能够使距离控制构件400的样本和隔膜接触的位置向带电粒子光学镜筒的光轴方向移动即可。
[0097]在将从样本台401到样本表面的距离(样本的厚度)设为B，将隔膜保持构件155和隔膜10之间的距离设为C的情况下，使距离控制构件400与隔膜保持构件155接触的情况下的隔膜和样本之间的距离Z为下式。
[0098]Z=(A-B)-C……(式7)
[0099]如上述那样，从带电粒子束的平均自由行程的观点出发，理想的是隔膜和样本之间的距离Z短。具体地说，可以为ΙΟΟΟμπι以下。另外，隔膜10和样本6不接触，因此必须依照下式。
[0100]A-B>C……(式 8)
[0101]根据以上的关系式，如果使用距离控制构件，则能够保证样本和隔膜之间的距离是Zo
[0102]接着，使用图8说明配置了距离控制构件408的其他形式。在该情况下，在保持了隔膜10的基座9上具备距离控制构件408。距离控制构件408既可以是预先在基座9上成膜的薄膜，也可以是后安装的衬垫等。例如，如果使样本6与厚度已知的距离控制构件408接触，则能够掌握与隔膜之间的距离Z。或者，在接触后再次使样本和距离控制构件408离开某已知的距离，由此能够控制样本6和隔膜10之间的距离。
[0103]另外，虽然没有图示，但也可以从图6的装置的图中横向通过照相机等掌握距离。或者，也可以通过激光器等测量隔膜和样本之间的距离。另外，也可以从数据收发部400向未图示的驱动控制部发送信号，电气驱动样本台等，由此控制样本和隔膜之间的距离。此夕卜，虽然没有图示，但也可以代替通过载置了样本6的样本台5移动来使样本6和隔膜10接近，而通过在图中上下方向上驱动隔膜10和隔膜保持构件155的驱动机构来使样本6和隔膜10接近。或者，通过在本带电粒子束装置以外的地方测量样本6的高度，只要已知样本高度，则即使不使用上述说明的方法，也能够根据样本台5的高度掌握隔膜10和样本6之间的距离。
[0104]〈操作画面〉
[0105]在图9中表示操作画面的一个例子。在此，说明使用通过操作画面输入的参数进行图像复原的例子。
[0106]操作画面700具备设定观察条件的条件设定部701、显示所取得的原始图像的图像显示部702、显示图像复原后的图像的图像显示部703、图像调整部704、图像复原参数设定部705等。条件设定部701具备照射能量E设定部706、照射开始按键707、照射停止按键708、图像保存按键709、图像读出按键710等。在图像显示部702中显示图像复原前的图像，在图像显示部703中显示复原后的图像。图像调整部704具备焦点调整部715、亮度调整部716、对比度调整部717等。
[0107]图像复原参数设定部705是输入与对一次带电粒子束的散射起作用的物质相关联的参数的输入栏。具体地说，具备隔膜-样本间距离设定部711、输入图像取得时的加速电压的加速电压输入部723、倍率设定部732、图像复原开始按键713、调整图像复原后的图像的亮度、对比度的按键。在此，如果假设与隔膜有关的信息已知，并且隔膜和样本之间的空间是大气，则通过设定隔膜-样本间距离Z、加速电压E和倍率，能够计算图4所示那样的散射带电粒子射束形状。当然，不只是隔膜-样本间距离Z，也可以使得能够输入上述其他参数作为与对一次带电粒子束的散射起作用的物质相关联的参数。此外，设定倍率是为了决定构筑图像的一个像素的大小(像素尺寸)是多少。也可以代替倍率而使得能够输入像素尺寸。
[0108]根据这些值决定无散射带电粒子束的射束直径dl、散射带电粒子束的射束直径d2、无散射带电粒子比例NO/(N0+N1)。对于它们，如上述那样预先准备计算式、计算表，同时使用保存在计算机内的已知的参数，由此自动进行计算。通过对使用该结果取得的图像进行反卷积处理，能够除去射束的散射的影响。但是，在隔膜-样本间距离与输入者的设想不同等情况下，有时图像复原结果不适当。在该情况下，也可以不使用自动计算出的值，而由用户手动地输入无散射带电粒子束的射束直径dl、散射带电粒子束的射束直径d2、无散射带电粒子比例N0/(N0+N1)。也可以具备能够选择设定是自动地计算这些值、还是由用户输入的按键726、727。另一方面，在该操作繁琐的情况下，也可以不显示设定参数的部位725。通过这样能够由用户输入图像复原处理所使用的参数，用户能够搜索更接近现实的射束形状。或者，用户调整参数的结果是能够得到在成为最接近理想图像的图像时使用的射束形状接近实际的射束形状这样的见解。
[0109]此外，在调用图像时，如果读入记载了取得图像时的图像取得信息的文件，则能够节省输入加速电压和倍率的麻烦。
[0110]另外，也可以汇总这些参数而置换为某个参数来进行输入。例如，是表示反卷积处理的强弱的参数。更具体地说，将图像复原处理的强度水平分为I?10，水平I与d2/dl = 10对应，水平10与d2/dl = 1000对应即可。在该情况下，也可以代替输入参数的数值，而显示滑块等输入单元。如果这样，则用户以图像复原处理水平来实施图像复原，如果对结果不满意则以其他水平再次实施图像复原即可，用户应该选择的参数仅为图像复原处理的水平，因此是非常简便的操作。
[0111]〈特定区域图像复原〉
[0112]在图5中图示了处理图像整体的结果。但是，在如图10那样样本6存在大的凹凸等情况下，隔膜10和样本6之间的距离不均匀，隔膜和样本表面之间的距离依存于样本上的位置。例如，在6a的位置，隔膜和样本表面之间的距离是Zl，与此相对，在6b的位置，隔膜和样本表面之间的距离是Z2。如果隔膜和样本表面之间的距离根据样本上的位置而不同，则散射透镜函数的参数不同。因此，如果入射了入射射束形状305，则到达样本表面的带电粒子束的射束形状306成为图10的下图所示那样。即，因无散射带电粒子和散射带电粒子所产生的射束的形状、它们的个数不同，因此到达样本表面时的射束形状不同。因此，不能说根据一个散射透镜参数统一地对混合存在样本6a部和样本6b部的图像的全部区域进行图像复原处理是最优的。
[0113]因此，使用分别的参数对6a近旁和6b近旁的图像进行图像复原。在图11中表示用于进行该处理的操作画面。在画面700中具有读出图像的按键710、显示所读入的图像的图像显示部702、显示复原后的图像的图像显示部703。对于图像复原参数设定部705等没有特别记载的部分，如图9所说明的那样。在画面700中具备设定图像复原区域的区域设定部729。在区域设定部729中，能够选择四角、圆、三角等图形，能够向图像显示部702上输入希望的图形所示的范围。用指定的参数对包含在所显示的图形的内部的图像进行图像复原。即，在画面700中，用户能够指定一张图像中要进行图像复原处理的区域。不只是四角、圆等已知的形状，也可以使用户能够手绘地自由描绘区域那样地进行区域设定。
[0114]另外，也可以使得能够对一个图像在多个位置设定成为基于同一参数的图像复原的对象的区域。例如，是图中的区域730、区域731等。如果在这样的状态下按下图像复原开始按键723，则开始图像复原，在图像显示部703显示复原后的图像。在该状态下，成为根据相同的参数在2处实施了图像复原的状况。接着，在希望根据其他参数对其他区域实施图像复原的情况下，例如如果按下复原图像调用按键729，则在图像显示部702中调用复原后的图像，然后重复进行同样的步骤，由此能够进而根据其他参数实施图像复原而重写其结果。
[0115]另外，作为其他例子，也可以如图12那样在图像复原参数设定部705中设置能够对每个区域分别设定参数的输入栏733(多个参数设定部)。在多个参数设定部中，也可以具备明示能够选择与所输入的数值参数对应的区域的按键。保持按下选择按键(图中区域A的按键等)的状态地设定参数，在区域设定部729中选择图形，在图像显示部702上指定区域730(图中A部)。接着，通过多个参数设定部选择其他参数的按键(图中区域B按键)，同样地选择其他区域731(图中B部)。这样，能够使用相互不同的参数统一地对包含在一张图像中的区域730和区域731进行图像复原，因此不需要再次读入所保存的图像的操作。
[0116]〈步骤说明〉
[0117]以下，使用图13说明进行图像取得的步骤。最初，在步骤500中设定加速电压着，在步骤501中拍摄图像。接着，在步骤502中保存希望的图像。从保存的图像中选择实施图像复原处理的图像。或者也可以调用希望的图像(步骤511)。接着，在步骤512中，进行取得该图像时的加速电压E、倍率(或像素尺寸)的设定。在此后的步骤503中，设定进行图像复原的图像内的区域。在对图像全部进行图像复原处理的情况下，也可以没有该步骤。接着，在步骤504中，设定隔膜-样本间距离Z。如上述那样，在该步骤504中设定的参数也可以不是隔膜-样本间距离Z，而是任意置换后的参数。在步骤505中，使用所设定的参数决定与散射带电粒子束有关的参数。与散射带电粒子束有关的参数是无散射带电粒子束的射束直径dl、散射带电粒子束的射束直径d2、无散射带电粒子束比例N0/(N0+N1)等。如上述那样，在希望手动地输入与散射带电粒子有关的参数的情况下，在该步骤中进行输入。
[0118]另外，如图12所示那样，在希望设定多个图像复原区域的情况下，返回到步骤503，决定其他的图像复原区域。如果所设定的参数是满意的值，则开始图像复原。接着，确认复原后的图像(步骤507)，如果结果不满意，则再设定参数。如果没有问题，则保存复原后的图像(步骤510)，结束图像复原处理。
[0119]另外，在图9的说明中，如上述那样，在步骤504?505的处理中输入参数非常繁琐，因此也可以置换为表示反卷积处理的强弱的参数等而进行计算。
[0120]另外，在显微镜保存了图像时将加速电压、倍率等信息嵌入到图像文件自身中的情况下、保存到其他文件中等情况下，在步骤511中调用图像文件时，同时读入这些文件，由此也可以不需要步骤512。
[0121]此外，本实施例的图像复原处理也可以在与带电粒子显微镜装置独立的计算机上实施。在图14中说明该状态。在带电粒子显微镜装置上附设计算机35，与其独立地设置计算机35’。计算机35和计算机35’能够经由通信布线、记录介质等收发数据。经由计算机35向计算机35’发送在包含散射带电粒子束的状态下取得的带电粒子显微镜图像。在计算机35’中，能够通过图11或图12那样的操作画面，如上述那样设定图像复原所使用的参数、成为图像复原对象的区域。然后，如图13的步骤511那样，计算机35’调用所接收到的图像数据，实施图像复原。此外，在通过另外配置的计算机35’实施图像复原的情况下，如图9的操作画面那样不需要带电粒子束的照射条件、焦点调整等的设定部。根据图14的实施方式，能够不使用控制带电粒子显微镜的计算机35，而通过其他计算机实施图像复原操作，因此能够高效地实施图像取得和图像复原。此外，在图14的实施方式的情况下，通过将专用的软件安装到计算机35’中，能够进行本实施例的图像复原处理。该专用的软件至少具有:显示图11或图12所示那样的能够进行参数的设定的操作画面的功能;使用该参数决定散射透镜函数，进行图像复原处理的功能。该专用的软件非暂时地被存储在实体的计算机可读取的记录介质中。
[0122]也可能由没有习惯使用带电粒子束装置的初学者使用如在本实施例或其他实施例中所述那样在大气压下观察样本的带电粒子束装置，不能说一定容易将样本配置在能够取得最优图像的位置，但根据在本实施例中说明的方法，即使样本和隔膜之间的距离远离，通过实施图像复原也能够取得良好的图像。其结果是起到能够不损坏隔膜、样本地飞跃性地提高使用方便性的效果。
[0123]以上，在本实施例中说明了进行与样本和隔膜之间的距离对应的图像复原的装置和方法，但各控制结构、布线路径以及操作画面也可以配置在上述以外的地方，只要满足本实施例所希望的功能，就属于本实施例的SEM乃至带电粒子束装置的范畴。
[0124]实施例2
[0125]以下，针对能够简便地在大气下进行样本观察的装置结构，说明普通的带电粒子束装置。在图15中表示本实施例的带电粒子显微镜的整体结构图。与实施例1同样地，本实施例的带电粒子显微镜也由带电粒子光学镜筒2、将该带电粒子光学镜筒支持在装置设置面上的壳体(真空室)7、样本台5等构成。这些各要素的动作/功能、或对各要素附加的附加要素与实施例1大致相同，因此省略详细说明。
[0126]在本结构中，具备插入到壳体7(以下称为第一壳体)而使用的第二壳体(配件)121。第二壳体121由立方体形状的主体部131和组合部132构成。如后述那样，主体部131的立方体形状的侧面中的至少一个侧面为开放面15。主体部131的立方体形状的侧面中的设置隔膜保持构件155的面以外的面既可以由第二壳体121的壁构成，也可以在第二壳体121自身没有壁而在组装到第一壳体7的状态下由第一壳体7的侧壁构成。第二壳体121固定在第一壳体7的侧面、或内壁面、或带电粒子光学镜筒上。主体部131具有容纳作为观察对象的样本6的功能，通过上述开口部而插入到第一壳体7内部。组合部132构成与设置了第一壳体7的开口部的侧面侧的外壁面的组合面，经由真空密封构件126固定在上述侧面侧的外壁面上。由此，第二壳体121整体与第一壳体7嵌合。利用带电粒子显微镜的真空样本室原来就具备的样本的运入/运出用的开口来制造上述开口部最为简便。即，如果与原来开口的孔的大小一致地制造第二壳体121，将真空密封构件126安装在孔的周围，则装置的改造为必要最小限即可。另外，也能够从第一壳体7卸下第二壳体121。
[0127]第二壳体121的侧面是至少以样本能够出入的大小的面与大气空间连通的开放面15，在观察中，将容纳在第二壳体121的内部(图的虚线的右侧:以后称为第二空间)的样本6放置在大气压状态下。此外，图15是与光轴平行的方向的装置截面图，因此对开放面15只图示出一个面，但如果通过图15的纸面向里方向和向外方向的第一壳体的侧面进行真空密封，则第二壳体121的开放面15并不限于一个面。在将第二壳体121组装到第一壳体7的状态下，开放面至少是一个面以上即可。另一方面，第一壳体7与真空栗4连接，能够对由第一壳体7的内壁面和第二壳体的外壁面和隔膜10构成的闭合空间(以下称为第一空间)进行真空排气。配置隔膜以便将第二空间的压力保持得比第一空间的压力大，由此，在本实施例中能够在压力上隔离第二空间。即，通过隔膜10将第一空间11维持为高真空，另一方面，将第二空间12维持为大气压或与大气压大致同等的压力的气体气氛，因此在装置的动作过程中，能够将带电粒子光学镜筒2、检测器3维持为真空状态，并且能够将样本6维持为大气压。另夕卜，第二壳体121具有开放面，因此在观察中，能够自由地更换样本6。即，能够保持第一空间11为真空状态地在大气中移动样本6或进出装置。
[0128]在第二壳体121的上面侧，在第二壳体121整体与第一壳体7嵌合的情况下在上述带电粒子光学镜筒2的正下的位置具备隔膜10。该隔膜10能够使从带电粒子光学镜筒2的下端释放的一次带电粒子束透过或通过，一次带电粒子束通过隔膜10最终到达样本6。
[0129]在第二壳体121的内部配置样本台5。在样本台5上配置样本6。在使隔膜10和样本6接近时使用样本台5。样本台既可以手动操作，也可以使样本台5具备电动机等驱动机构，从装置外部通过电气通信来操作。
[0130]如以上那样，导入具备隔膜的配件部，由此能够使用进行普通的真空下的摄像的带电粒子束装置在大气压或气体气氛下进行样本观察。另外，本实施例的配件是从样本室的侧面插入的方式，因此容易大型化。
[0131]通过本实施例的装置结构，根据实施例1所述的方法，也能够起到以下效果，即能够不损害隔膜、样本地简单并且准确地调整样本位置。
[0132]在本实施例中说明的装置结构中，也由于隔膜的散射、以及隔膜和样本之间的大气空间中的散射，射束形状劣化，因此上述图像复原是有效的。图像复原所使用的参数、图像复原处理的方法如上述那样，因此省略说明。
[0133]实施例3
[0134]在图16中表示本实施例的带电粒子显微镜的整体结构图。与实施例2同样，本实施例的带电粒子显微镜也由带电粒子光学镜筒2、相对于装置设置面而支持该带电粒子光学镜筒的第一壳体(真空室)7、插入到第一壳体7而使用的第二壳体(配件)121、控制系统等构成。这些各要素的动作/功能、或对各要素附加的附件要素与实施例1、2大致相同，因此省略详细的说明。
[0135]在本实施例的带电粒子显微镜的情况下，能够用盖构件122盖住成为第二壳体121的至少一个侧面的开放面，能够实现各种功能。以下对其进行说明。
[0136]在本实施例的带电粒子显微镜中，作为通过变更样本位置而移动观察视野的单元的样本台5与盖构件122连结。在样本台5中具备向面内方向的XY驱动机构和向高度方向的Z轴驱动机构。在盖构件122上安装有成为支持样本台5的底板的支持板107，样本台5被固定在支持板107。将支持板107安装得朝向盖构件122向第二壳体121的相对面并向第二壳体121的内部延伸。从Z轴驱动机构和XY驱动机构分别伸出支轴，各个盖构件122所具有的操作把手108和操作把手109连接起来。装置用户通过操作这些操作把手108、109来调整样本6在第二壳体121内的位置。
[0137]在本实施例的带电粒子显微镜中，具备向第二壳体内供给置换气体的功能。例如是储气罐和气体供给管。或者也可以代替它，而具备能够形成与第一空间11或作为装置外部的外部气体不同的气压状态的功能。例如是能够稍微进行抽真空的栗。从带电粒子光学镜筒2的下端释放的带电粒子束通过维持为高真空第一空间，通过隔膜10，进而进入维持为大气压或(比第一空间低的)低真空度的第二空间。然后，向样本6照射带电粒子束。在大气空间中，电子束由于气体分子而被散射，因此平均自由行程缩短。即，如果隔膜10和样本6之间的距离大，则一次带电粒子束、或由于照射带电粒子束而产生的二次电子、反射电子或透射电子等不会到达样本和检测器3。另一方面，带电粒子束的散射概率与气体分子的质量数、密度成正比。因此，如果能够用质量数比大气轻的气体分子置换第二空间、或稍微进行抽真空，则电子束的散射概率降低，使得带电粒子束能够到达样本。另外，即使不是第二空间的全体，只要至少能够对第二空间中的带电粒子束的通过路径、即隔膜10和样本6之间的大气进行气体置换或抽真空即可。
[0138]由于以上的理由，在本实施例的带电粒子显微镜中，在盖构件122上设置气体供给管100的安装部(气体导入部)。此外，在此称为气体供给管，但通过作为排气管来利用，也能够用于如上述那样稍微抽真空。气体供给管100通过连结部102与储气罐103连结，由此将置换气体导入到第二空间12内。在气体供给管100的中途配置有气体控制用阀101，能够控制流过管内的置换气体的流量。因此，信号线从气体控制用阀101延伸到下位控制部37，装置用户通过显示在计算机35的监视器上的操作画面，能够控制置换气体的流量。另外，气体控制用阀101也可以手动操作来开闭。
[0139]作为置换气体的种类，如果是氮气、水蒸气等比大气轻的气体，则能够得到图像S/N的改善效果，但质量更轻的氦气、氢气具有更大的图像S/N的改善效果。
[0140]置换气体是轻元素气体，因此容易存留在第二空间12的上部，难以置换下侧。因此，在盖构件122上，在气体供给管100的安装位置的下侧设置连通第二空间的内外的开口。例如，在图16中，在压力调整阀104的安装位置设置开口。由此，被从气体导入部导入的轻元素气体挤压，大气气体从下侧的开口排出，因此能够高效地用气体置换第二壳体121内。此夕卜，也可以将该开口兼用作粗排气口。
[0141]也可以代替上述开口而设置压力调整阀104。该压力调整阀104具有如果第二壳体121的内部压力成为一个气压以上则自动地打开阀的功能。通过具备具有这样的功能的压力调整阀，能够在导入轻元素气体时，如果内部压力成为一个气压以上则自动地打开，向装置外部排出氮、氧等大气气体成分，使轻元素气体充满装置内部。此外，如果也有时在带电粒子显微镜中具备图示的储气罐或真空栗103，则也有时由装置用户事后进行安装。
[0142]另外，即使是氦气、氢气那样的轻元素气体，电子束散射有时也大。在该情况下，用真空栗代替储气罐103即可。另外，通过稍微抽真空，能够将第二壳体内部设为极低真空状态(即接近大气压的压力的气氛)。即，能够将第一隔膜10和样本6之间的空间设为真空。例如，可以在第二壳体121或盖构件122上设置真空排气口，对第二壳体121内稍微进行真空排气。然后，可以导入置换气体。该情况下的真空排气，只要将残留在第二壳体121内部的大气气体成分减少到一定量以下即可，因此不需要进行高真空排气，粗排气就够了。此外，也可以具备能够在这时监视空间12的压力的压力计80。
[0143]另外，虽然没有图示，但罐103部也可以是复合地连接储气罐和真空栗所得的复合气体控制单元等。虽然没有图示，但也可以在第二壳体121内部配置用于加热样本6的加热机构。
[0144]另外，除了二次电子检测器、反射电子检测器以外，也可以还设置X射线检测器、光检测器，使得能够进行EDS分析、荧光线的检测。X射线检测器、光检测器也可以配置在第一空间11或第二空间12的任意一个中。
[0145]这样在本装置结构中，能够将载置了样本的空间控制为从大气压(约15Pa)到约13Pa的任意的真空度。在现有的所谓低真空扫描电子显微镜中，电子束色谱柱和样本室连通，因此如果降低样本室的真空度而成为接近大气压的压力，则电子束色谱柱中的压力也联动地变化，难以将样本室控制为大气压(约15Pa)?约13Pa的压力。根据本实施例，通过薄膜对第二空间和第一空间进行隔离，因此能够自由地控制被第二壳体121和盖构件122围住的第二空间12中的气氛的压力和气体种类。因此，能够将样本室控制为此前难以控制的大气压(约15Pa)?约13Pa的压力。进而，不只是大气压(约15Pa)下的观察，还能够使其连续地变化为其近旁的压力而观察样本的状态。即，本实施例的结构与上述之前的结构相比，具有第二壳体内部的第二空间12被闭合的特征。因此，例如能够提供一种能够将气体导入隔膜10和样本6之间、或者进行真空排气的带电粒子束装置。
[0146]在本实施例中，将样本台5及其操作把手108、109、气体供给管100、压力调整阀104全部集成地安装在盖构件122上。因此，装置用户能够对第一壳体的同一面进行上述操作把手108、109的操作、样本的更换操作、或气体供给管100、压力调整阀104的操作。因此，与将上述构成物散乱地安装在样本室的其他面的结构的带电粒子显微镜相比，极大地提高了操作性。
[0147]除了以上说明的结构，也可以设置检测第二壳体121和盖构件122的接触状态的接触监视器，监视第二空间是关闭还是打开。
[0148]以上，除了实施例1、2的效果以外，本实施例的装置还能够进行从大气压下到希望的置换气体种类或希望的压力下的观察。另外，能够在与第一空间不同的压力的气氛下进行样本观察。另外，通过卸下隔膜而使第一空间和第二空间连通，实现以下的SEM，其除了能够进行大气或预定的气体气氛下的观察以外，还能够进行与第一空间相同的真空状态下的样本观察。根据本实施例的装置结构，通过实施例1、2所述的方法，也能够起到以下的效果，即能够不损害隔膜、样本地简单并且准确地调整样本位置。
[0149]在本实施例中，一次带电粒子束也由于隔膜和非真空空间即隔膜和样本之间的气体而散射。如果与上述的方法同样，则能够除去由于这些散射而对一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。参数、运算处理方法如上述那样。但是，在本实施例的装置中，在向样本和隔膜之间导入气体，或设为比大气压低的压力的情况下，图4所示的样本到达射束形状变化。这是因为相当于图3的空间12的散射透镜12a的散射透镜函数变化。
[0150]即，(式2)中的气体种类a和气体压力P变化。如果向样本和隔膜之间的空间加入轻元素气体，则必须设定散射量更少的a，在稍微抽真空的情况下，必须设定散射量更少的压力P。另外，在通过导入气体或轻微地抽真空而改变样本和隔膜之间的距离的情况下，还必须重新变更输入它。如上述那样，如果导入轻元素气体，或设为比大气压低的压力，则平均自由行程伸长，因此散射带电粒子射束直径d2有减小的倾向。因此，在本实施例的装置的操作画面中，在图9等的操作画面中具备能够输入向空间12导入的气体种类a、通过压力计80测量出的气体压力P的设定部，由此能够实施上述图像复原。
[0151]实施例4
[0152]在本实施例中，说明作为实施例1的变形例子的带电粒子光学镜筒2相对于隔膜10位于下侧的结构。在图17中表示本实施例的带电粒子显微镜的结构图。省略图示真空栗、控制系统等。另外，作为真空室的壳体7、带电粒子光学镜筒2被柱、支架等支持在装置设置面上。各要素的动作/功能或对各要素附加的附加要素与上述实施例大致相同，因此省略详细说明。
[0153]如图17(a)所示，在本实施例的装置中，具备使样本6接近隔膜10的样本台5。在本实施例的装置结构中，观察图中样本6下侧的样本面。换言之，在本实施例的装置结构中，装置上方作为大气压空间而开放。在该情况下，也能够通过实施例1、2所说明的方法调整隔膜和样本之间的距离。
[0154]也可以如图17(b)那样，将样本6直接搭载在隔膜10侧(图中箭头)。在该情况下并不一定需要样本台5。为了对本实施例应用实施例1、2所说明的方法而使隔膜和样本6接近，使用规定厚度并在隔膜10和样本6之间成膜的薄膜、可装卸的箔材等接触防止构件56。在该情况下，接触防止构件56相当于实施例1、2所述的距离调整机构。通过放置接触防止构件56，能够放心地配置样本6。例如，准备多个各种各样的厚度已知的接触防止构件56。最初，将厚度为11的接触防止构件56配置在基座9上。接着，搭载样本6。由此，能够使隔膜10和样本6接触而不破损地实施观察。
[0155]在图17(a)、(b)的任意一个结构中，射束形状由于隔膜处的散射、以及隔膜和样本之间的大气空间中的散射而劣化，因此上述图像复原是有效的。图像复原所使用的参数、图像复原处理的方法如上述那样，因此省略说明。
[0156]实施例5
[0157]在上述以前的实施例中，说明了在隔膜10和样本6非接触的状态下配置在大气下的带电粒子显微镜观察的装置和方法。在本实施例中，记载在隔膜和样本接触的状态下对配置在大气气氛中的样本进行显微镜观察的装置中执行图像复原的方法。
[0158]使用图18说明在大气压下进行观察的带电粒子束装置的普通结构要素。对与图3相同的点省略说明。在图18中，隔膜10的图中下面侧是非真空空间，隔膜10的图中上侧是真空空间。与隔膜10接触地保持样本。如果简化地记述该结构，则如图18(b)那样。样本与隔膜10接触，因此不存在图3所说明的那样的与非真空空间对应的散射透镜12a。即，只存在因隔膜10产生的散射透镜10a，散射量依存于隔膜10的材料种类m、密度P、厚度t以及带电粒子束的照射能量E。如果设为只基于隔膜的散射透镜函数(或劣化函数)A，则以下记述散射透镜函数。
[0159]A=A(m，p，t，E)......(式 9)
[0160]另外，在将入射到隔膜前的带电粒子射束形状设为F，将透过隔膜后的带电粒子射束形状设为G的情况下，记述为以下。
[0161]G=A(m，P，t，E) XF……(式 10)
[0162]如果将入射到隔膜10的射束形状设为射束305，则到达样本6的射束形状如射束306那样。不存在因隔膜和样本之间的非真空气氛产生的散射透镜(图3的12a)，因此与实施例I?实施例5的装置相比，因散射带电粒子造成的射束少。即，散射带电粒子射束直径d2小。但是，与图3的情况同样地产生因隔膜10产生的散射。其结果是与图3的情况同样地，成为混合存在因无散射带电粒子束产生的射束307和因散射带电粒子束产生的射束308的射束。因此，上述图像复原法是有用的。
[0163]在图19中表示本实施例的带电粒子装置。带电粒子光学镜筒2和壳体7被未图示的柱、基座支撑。另外，也可以如图17所示那样为带电粒子光学镜筒相对于隔膜10位于下侧的结构。在本结构中，隔膜10与样本6接触这一点以外的结构与实施例1相同。也可以如实施例
2、实施例3中说明的图15、图16那样为对普通的带电粒子显微镜装置附加配件的结构。在直接使样本与隔膜接触并保持的情况下，在将样本6装载到隔膜保持构件155上后，使隔膜保持构件155与壳体7接触而使空间11成为真空，照射带电粒子束，由此取得图像。然后，对取得的图像实施上述图像复原。
[0164]作为下一个例子，在图20中记载使隔膜和样本接触而观察的其他带电粒子显微镜装置。在本结构中，将能够在非真空气氛的局部空间中密闭地内包样本6的容器100配置在带电粒子装置的样本台5上。样本6与隔膜10接触。样本6在带电粒子显微镜装置外部被直接搭载到容器100的盖101所具备的隔膜10上。通过未图示的螺栓等固定盖101和容器100。由此，将容器100的内部保持为与容器100的外部的空间不同的局部气氛空间。接着，向带电粒子显微镜装置内部导入容器100，实施带电粒子显微镜观察。在该情况下，从带电粒子源8释放的带电粒子束在经由若干个光学透镜I后，通过真空空间11，经由隔膜10到达样本6。在该情况下，容器100的外部为真空，因此与图19的装置同样地，使带电粒子束散射的因素主要只是隔膜10。
[0165]在这些使样本6与隔膜接触的装置结构的情况下，对与隔膜10接触的样本部位进行观察。因此，带电粒子束散射只依存于隔膜10的材料种类、密度、厚度。与隔膜有关的参数是已知的，因此在计算(式1)时，没有应该由用户设定的参数。因此，在实施通过本带电粒子显微镜装置取得的图像的图像复原的情况下，不需要输入在图9的操作画面中说明的那样的隔膜-样本间距离。若进行其他表现，也可以说隔膜-样本间距离是O。其结果是能够预先求出射束形状306变得如何，因此可以将因隔膜产生的散射量存储在计算机35中，在取得图像时始终进行相同参数下的图像复原处理。但是，希望观察的样本部并不一定限于与隔膜接触。在该情况下，为了设置成能够调整散射量，也可以具有任意的散射量调整部。
[0166]在本实施例中所说明的装置结构的情况下，不存在因隔膜和样本之间的非真空空间的气氛产生的散射，因此能够取得更清晰的图像。进而，用户不需要注意因非真空空间的气氛造成的散射透镜函数的参数，因此能够进行更简便的图像复原。
[0167]实施例6
[0168]在本实施例中，与实施例1?5不同，说明不配置隔膜而将样本配置在低真空下等的例子。例如，是能够在低真空区域中实施SEM观察的低真空SEM等。此外，以下，低真空是指KT1Pa?13Pa左右。在该情况下，带电粒子束在到达样本为止也由于在低真空环境下残余的气体而散射。与实施例1?5相比，散射的量少，但在本实施例的情况下，上述图像复原也是有效的。
[0169]使用图21说明本带电粒子束装置的普通的构成要素。对于与图3相同的点，省略说明。隔膜10的图中下面侧的空间13是低真空空间。样本被配置在低真空下。一般，带电粒子束源8的周边为低真空是不理想的，因此通过真空栗4和配管16将带电粒子束源8的气氛维持为高真空(10—1Pa以下)。为了尽量避免壳体7内的气体进入到带电粒子源侧，具有开微小孔的小孔82等。也可以设置多个小孔，多阶段地形成差压。以下，低真空空间是指从小孔82(在具有多个小孔的情况下，为最接近样本的小孔)到样本6(图中h3部)。
[0170]相对于作为离开物镜的距离的工作距离，相对地决定该低真空空间h3的距离(SP从小孔到样本的距离)。小孔82的位置和物镜303的位置是装置固有的，能够根据物镜303的磁场强度掌握工作距离。即，能够与样本的位置无关地求出对样本对焦的位置。因此，通过与工作距离进行相对比较，能够掌握低真空空间h3的距离。
[0171]如果简化地记述该结构，则如图21(b)那样。如果与上述实施例进行比较，则没有隔膜10，因此与低真空空间13对应的散射透镜13a成为使带电粒子束散射的主要因素。散射量依存于从隔膜10到样本6的距离z(在图21(a)中为h3)、低真空空间的气体种类a和气体压力P(或密度)、带电粒子束的照射能量E。即，如果设为该情况下的因低真空空间产生的散射透镜函数(或劣化函数)A，则以下记述散射透镜函数。
[0172]A=A(a，P，z，E)……(式 11)
[0173]另外，在将经由低真空空间前的带电粒子射束形状设为F，将经由低真空空间后的带电粒子射束形状设为G的情况下，记述为以下。
[0174]G=A(a，P，z，E) XF……(式 12)
[0175]如果设入射到低真空空间的射束形状为射束305，则到达样本6的射束形状如射束306那样。没有因隔膜产生的散射透镜12a，因此与实施例1?实施例5的装置相比，因散射带电粒子产生的射束的散射量少。即，散射带电粒子射束直径d2小。但是，成为具有因无散射带电粒子束产生的射束307、因散射带电粒子束产生的射束308的射束，因此上述说明的图像复原法是有用的。
[0176]在图22中表示本实施例的带电粒子装置的例子。在该装置中，将样本配置在低真空空间13中。在带电粒子光学镜筒2中具备小孔82使得壳体7内部的气体不进入带电粒子源8。为了使壳体7内成为低真空的真空度，具备泄压阀81和压力计80。泄压阀81例如与大气侧连接，能够通过泄压阀的开闭量使大气气体进入壳体7内。另外，能够通过压力计80测量压力。泄压阀81和压力计80与控制部36电连接，能够通过计算机35实施真空度的控制。另外，虽然没有图示，但也可以设置多个真空栗使得气体不会经由配管16混入带电粒子源侧。在这样的装置中，具有能够进行与上述同样的图像复原的数据处理部。通过上述的图像复原的处理，通过在低真空下取得的图像的图像复原，能够改善画质。
[0177]在图23中表示操作画面的一个例子。对于与图9等相同的点，省略说明。在操作画面700中具备:真空度设定部733，其能够设定壳体7内部的真空度，并设为所设定的真空度。另外，在图像复原参数设定部705中具备设定低真空空间h3的距离的输入栏734。在输入栏734中，也可以代替地输入样本高度或与物镜的工作距离，使用该值求出低真空空间h3的距离。另外，还具备设定真空度的输入栏735。作为其他条件，设定加速电压和倍率。由此，能够决定图像复原参数，进行上述图像复原。这样，能够根据用户参数输入的参数最优化图像复原处理。
[0178]此外，在调用复原对象的图像来进行处理的情况、在所显示的图像中附带有表示取得该图像时的条件的信息的情况下，加速电压、倍率等条件是已知的，因此用户不需要输入。另外，即使由与带电粒子束装置分别地设置的计算机进行图像复原处理，只要读入记述了取得图像时的样本位置、工作距离、真空度、加速电压、取得图像时的倍率等图像取得信息的文件或实施其他操作，则也能够节省用户输入上述参数的全部或一部分的麻烦。
[0179]此外，本发明并不限于上述实施例，包含各种变形例子。例如，为了容易理解地说明本发明而详细说明了上述实施例，并不一定限于具备所说明的全部结构。另外，可以将某实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外，也可以向某实施例的结构追加其他实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，可以进行其他结构的追加/删除/置换。另外，例如可以通过用集成电路进行设计等而用硬件实现上述各结构、功能、处理部、处理单元等的一部分或全部。另外，也可以由处理器解释用于实现各个功能的程序并执行，而用软件实现上述各结构、功能等。
[0180]可以将实现各功能的程序、表、文件等信息放置在存储器、硬盘、SSD(固态驱动器)等记录装置、或IC卡、SD卡、光盘等记录介质中。
[0181]另外，表示出认为说明上必要的控制线、信息线，并不一定限于在产品上表示出全部的控制线、信息线。实际上可以考虑将几乎全部的结构相互连接起来。
[0182]符号说明
[0183]1:光学透镜;2:带电粒子光学镜筒;3:检测器;4:真空栗;5:样本台；6:样本;7:壳体;8:带电粒子源；9:基座；10:隔膜；11:第一空间(或真空空间)；12:第二空间(或大气空间)；13:低真空空间；14:泄压阀；16:真空配管；17:台支持台；18:支柱；19:盖构件用支持构件;20:底板;33:监视器;34:键盘、鼠标等用户接口； 35:计算机;36:控制部;43、44、45:通信线;52:基座;53:光轴;60:数据收发部;61:数据存储部;62:外部接口； 63:数据处理部;64:台控制部;80:压力计;81:泄压阀；82:小孔；100:气体供给管;101:气体控制用阀；102:连结部；103:储气罐或真空栗；104:压力调整阀；107:支持板；108、109:操作把手；121:第二壳体；122、130:盖构件；123、124、125、126、128、129:真空密封构件；131:主体部；132:组合部；154:信号放大器;155:隔膜保持构件;155:基座；200:光轴；301:透镜I ； 302:透镜2; 303:透镜3; 305:入射射束形状;306:样本到达射束形状;307:无散射带电粒子射束形状;308:散射带电粒子射束形状;400:距离控制构件;401:样本台；402:螺母;407:真空密封构件;408:距离控制构件;500:步骤;700:操作画面;701:条件设定部;702:图像显示部;703:图像复原后图像显示部；704:图像调整部；705:阈值设定部；706:照射能量E设定部；707:照射开始按键;708:照射停止按键;709:图像保存按键;710:图像读出按键;711:隔膜-样本间距离设定部;713:图像复原开始按键;715:焦点调整部;716:亮度调整部;717:对比度调整部;720:无散射带电粒子直径设定部;721:散射带电粒子直径设定部;722:无散射带电粒子比例设定部;723:图像复原开始按键;724:自动对比度调整按键;725:手输入部;726:自动输入选择按键;727:手动输入选择按键;728:自动噪声调整按键;729:图像复原区域设定部;730:设定部;731:设定部;732:倍率设定部;733:多个参数设定部;734:真空度设定部。
【主权项】
1.一种带电粒子束装置，其特征在于，具备: 带电粒子光学镜筒，其内部被真空排气； 样本台，其将样本载置在非真空空间中； 检测器，其检测通过向上述样本照射从上述带电粒子光学镜筒出射的一次带电粒子束而得到的二次带电粒子;以及 数据处理部，其从上述检测器的信号中除去由于上述一次带电粒子束直到到达上述样本为止被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于， 该带电粒子束装置具备:能够维持与上述带电粒子光学镜筒的内部连通并维持为真空状态的空间与配置上述样本的非真空空间的差压，并且使上述一次带电粒子束透过或通过的隔膜， 上述数据处理部从上述检测器的信号中除去由于上述一次带电粒子束通过上述隔膜时被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。3.根据权利要求2所述的带电粒子束装置，其特征在于， 上述数据处理部与上述隔膜的材料种类、密度以及厚度对应地求出对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。4.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于， 上述数据处理部从上述检测器的信号中除去上述一次带电粒子束因存在于上述非真空空间中的气体被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。5.根据权利要求4所述的带电粒子束装置，其特征在于， 上述数据处理部与上述气体的种类、上述一次带电粒子束在上述非真空空间中通过的距离以及上述气体的压力对应地，求出对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。6.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于， 上述带电粒子光学镜筒的长度hi和上述非真空空间中上述一次带电粒子束通过的距离 h2 之比 hl/h2 2 1000，h2 为 Imm 以下。7.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于， 上述数据处理部使用上述一次带电粒子束中到达上述样本之前没有被散射的无散射带电粒子束的斑点形状和上述一次带电粒子束中到达上述样本之前被散射了的散射带电粒子束的斑点形状，生成到达上述样本时的上述一次带电粒子束的斑点形状的模型。8.根据权利要求7所述的带电粒子束装置，其特征在于， 上述无散射带电粒子束的斑点形状的宽度d I是Inm以上、10nm以下， 上述散射带电粒子束的斑点形状的宽度d2是I Onm以上、I OOOOnm以下， 上述dl和上述d2之间的关系满足d2/dl > 10。9.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于， 该带电粒子束装置具备: 显示器，其显示用户能够指定根据来自上述检测器的信号形成的一幅图像中设为图像复原的处理对象的区域的操作画面。10.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其特征在于， 该带电粒子束装置具备: 显示器，其显示用户能够指定根据来自上述检测器的信号形成的一幅图像中使用第一参数组进行图像复原的处理的第一区域、和使用与上述第一参数组不同的第二参数进行图像复原的处理的第二区域的操作画面。11.一种样本图像取得方法，其特征在于， 从内部被真空排气的带电粒子光学镜筒出射一次带电粒子束； 向载置在非真空空间中的样本照射上述一次带电粒子束； 检测通过向上述样本照射上述一次带电粒子束而得到的二次带电粒子； 从上述检测器的信号中除去由于上述一次带电粒子束直到到达上述样本为止被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。12.根据权利要求11所述的样本图像取得方法，其特征在于， 从上述带电粒子光学镜筒出射的上述一次带电粒子束透过或通过隔膜，该隔膜能够维持与上述带电粒子光学镜筒的内部连通并维持为真空状态的空间与配置上述样本的非真空空间的差压， 从上述检测器的信号中除去由于上述一次带电粒子束通过上述隔膜时被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。13.根据权利要求12所述的样本图像取得方法，其特征在于， 与上述隔膜的材料种类、密度以及厚度对应地求出对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。14.根据权利要求11所述的样本图像取得方法，其特征在于， 从上述检测器的信号中除去上述一次带电粒子束因存在于上述非真空空间中的气体被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。15.根据权利要求14所述的样本图像取得方法，其特征在于， 与上述气体的种类、上述一次带电粒子束在上述非真空空间中通过的距离以及上述气体的压力对应地，求出对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。16.根据权利要求11所述的样本图像取得方法，其特征在于， 使用上述一次带电粒子束中到达上述样本之前没有被散射的无散射带电粒子束的斑点形状、和上述一次带电粒子束中到达上述样本之前被散射了的散射带电粒子束的斑点形状，生成到达上述样本时的上述一次带电粒子束的斑点形状的模型，并使用该模型求出对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。17.根据权利要求16所述的样本图像取得方法，其特征在于， 上述无散射带电粒子束的斑点形状的宽度d I是Inm以上、10nm以下， 上述散射带电粒子束的斑点形状的宽度d2是I Onm以上、I OOOOnm以下， 上述dl和上述d2之间的关系满足d2/dl > 10。18.根据权利要求11所述的样本图像取得方法，其特征在于， 针对根据来自上述检测器的信号形成的一幅图像中由用户指定的一部分区域，进行图像复原的处理。19.根据权利要求11所述的样本图像取得方法，其特征在于， 用户能够指定根据来自上述检测器的信号形成的一幅图像中使用第一参数组进行图像复原的处理的第一区域、和使用与上述第一参数组不同的第二参数进行图像复原的处理的第二区域。20.—种程序记录介质，其记录通过与带电粒子束装置连接的计算机执行的程序，该带电粒子束装置具备:带电粒子光学镜筒，其内部被真空排气;样本台，其将样本载置在非真空空间中；检测器，其检测向上述样本照射从上述带电粒子光学镜筒出射的一次带电粒子束而得到的二次带电粒子， 该程序记录介质的特征在于， 上述程序进行以下的处理，即从上述检测器的信号中除去由于上述一次带电粒子束直到到达上述样本为止被散射而对上述一次带电粒子束的斑点形状产生的影响。
【文档编号】H01J37/16GK105874558SQ201480072130
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年12月3日
【发明人】大南佑介, 中平健治, 田中麻纪, 河西晋佐
【申请人】株式会社日立高新技术