带电粒子线装置的制造方法
【专利说明】带电粒子线装置
[0001]本申请是申请日为2011年11月2日、申请号为201180066230.2、发明名称为“带电粒子线装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种带电粒子线装置的技术。
【背景技术】
[0003]为了观察物体的微小的区域，使用扫描型电子显微镜(SEM)或透射型电子显微镜(TEM)等。一般而言，在这些装置中，对用于配置试料的第2箱体进行真空排气，使试料环境成为真空状态然后对试料进行拍摄。另一方面，想要用电子显微镜观察生物化学试料或液体试料等因真空而受损或者状态改变的试料这样的需求变大，近年来，开发出在大气压下可对观察对象试料进行观察的SEM装置或试料保持装置等。
[0004]这些装置设置原理上电子线可在电子光学系统与试料间透射的薄膜或者微小的贯通孔，隔开真空状态与大气状态，都在试料与电子光学系统之间设置薄膜这一点是共通的。
[0005]例如，专利文献I (日本特开2009 — 245944号公报)公开了一种环境单体的发明，其在上表面侧设有使电子线通过的孔眼的浅底盘状的圆筒容器内收纳观察试料，将该圆筒容器设在SEM第2箱体内，进而在该圆筒容器上从第2箱体的外部连接软线，由此，可将容器内部近似地维持成大气环境。在此所谓“近似地”，是指若将第2箱体内部真空排气，则从孔眼流出气体，所以严格来说并不是在大气压环境下进行观察。
[0006]在专利文献2(日本特开2007 - 294365号公报)中公开了一种大气压SEMJii子光学镜筒的电子源侧朝下，并使目镜侧朝上配置，电子光学镜筒末端的电子线的出射孔上隔着O形环而设有电子线可透射的薄膜。在该文献所记载的发明中，将观察对象试料直接载置在薄膜上，从试料下方照射一次电子线，对反射电子或者二次电子进行检测，从而进行SEM观察。试料的保持是通过在薄膜周围设置的环状部件而进行的。通过专利文献2公开的发明，特别实现适于液体试料的观察的大气压SEM。
[0007]另外，虽然不是大气压SEM的发明，在专利文献3 (日本特开2007 — 188821号公报)中公开了一种小型SEM的发明，其将小型的电子光学镜筒保持在管套内，在该管套下表面设置真空密封件，使管套整体与观察对象物密接，由此，不使用第2箱体就能进行SEM观察。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开2009 - 245944号公报(美国专利公报2009/0242763)
[0011]专利文献2:日本特开2007 - 294365号公报
[0012]专利文献3:日本特开2007 - 188821号公报
[0013]在所述专利文献I或者专利文献2所述的现有技术中，存在无法观察大型试料的问题。例如，在专利文献I所公开的环境单体的情况下，无法观察比单元的容积大的试料。另外，在专利文献2所公开的大气压SEM的情况下，由于在上述环状部件的内部载置试料，所以由于电子光学镜筒的稳定性的问题，无法载置大型的试料。但是，在带电粒子显微镜的观察对象物中，还存在很多生物试料等需要不切断而观察的试料，强烈希望实现一种不进行尺寸调整就能在大气压或者气体环境中观察对象物的装置。
【发明内容】
[0014]本发明是鉴于所述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够在大气环境或者气体环境下观察大型试料的带电粒子线装置及带电粒子显微镜。
[0015]本发明提供一种采用分隔真空环境与大气环境(或气体环境)的薄膜的构成的带电粒子线装置，其具备:收纳带电粒子光学系统的带电粒子光学镜筒；将从该带电粒子光学镜筒射出的一次带电粒子线到达所述薄膜的路径维持为真空环境的箱体；相对于装置设置面支承上述带电粒子光学镜筒与第I箱体的机构，作为该支承机构，采用具有用于搬入大型试料的开放口的箱体或者支柱等箱体以外的形状的机构，由此，解决上述问题。通过薄膜的一次带电粒子线到达试料的路径的长度可通过适当的手段调整。
[0016]发明效果
[0017]即便是非常大的试料，也可以在大气压下或者气体环境中实现基于带电粒子线的观察。另外，能够实现在观察中可在不使薄膜破损的情况下改变试料的观察对象位置的带电粒子线装置。
【附图说明】
[0018]图1是实施例1的带电粒子线装置的整体构成图。
[0019]图2是实施例2的带电粒子线装置的整体构成图。
[0020]图3是在实施例2的带电粒子线装置中使用的操作画面的构成例。
[0021]图4是在实施例2的带电粒子线装置中使用的操作画面的构成例。
[0022]图5是实施例3的带电粒子线装置的整体构成图。
[0023]图6是实施例4的带电粒子线装置的整体构成图。
[0024]图7是实施例4的带电粒子线装置的变形例。
[0025]图8是实施例5的带电粒子线装置的整体构成图。
【具体实施方式】
[0026]以下的说明是举使用电子线的SEM为例来进行的说明，但不言而喻，还可以适用于照射离子射束并检测二次电子或反射电子的SIM (Scanning 1n Microscope)或者使用轻元素的离子射束的离子显微镜等其他的带电粒子线装置。另外，以下说明的各实施例及特征，只要在不脱离本发明范围的范围内，还可以适当组合。
[0027]实施例1
[0028]本实施例的带电粒子装置的整体构成图如图1所示。图1所示的装置是将带电粒子线在试料6上扫描，对得到的二次电子或者反射电子进行检测并图像化的扫描型显微镜，大体包括:电子光学镜筒2 ;支承该电子光学镜筒2的第I箱体7 ;收纳观察对象试料的第2箱体8 ;在第I箱体7的下表面设置的供一次电子线透射的薄膜10。电子光学镜筒2以突出到第I箱体7内部的方式设置，在电子光学镜筒2的端部配置有对上述二次电子或者反射电子进行检测的检测器3。在图1所示的构成例中，检测器3设置在第I箱体7的内部，但也可以配置在电子光学镜筒2内或者第2箱体8的内部。
[0029]还可以取代薄膜10，将供一次电子线透射的贯通孔设置在第I箱体7的底面上。图中的点划线表示一次电子线光轴，电子光学镜筒2和第I箱体7以及薄膜10与一次电子线光轴同轴组装。
[0030]作为装置的控制系统，具备供装置使用者使用的个人电脑35 ;与个人电脑35连接并进行通信的上位控制部36 ;以及按照上位控制部36发出的命令而进行真空排气系统或电子光学系统等的控制的下位控制部37。个人电脑35具备:显示装置的操作画面(GUI)的监视器；以及键盘、鼠标等向操作画面输入的输入机构。上位控制部36、下位控制部37以及个人电脑35分别由通信线43、44连接。下控制位部37是发送/接收用于控制真空排气泵4、气体控制阀101、电子源O、光学透镜I等的控制信号的部位，进而还将检测器3的输出信号转换为数字图像信号并发送给上位控制部36。在上位控制部36和下位控制部37可以混有模拟电路或数字电路等，另外，上位控制部36与下位控制部37还可以统一为一个。需要说明的是，图1所示的控制系统的构成只不过是一例，控制单元或阀、真空排气泵或者通信用的配线等的变形例，只要满足本实施例所指的功能，都属于本实施例的SEM或带电粒子线装置的范畴。
[0031]电子光学镜筒2在内部收纳电子光学系统，电子光学系统包括放出一次电子线的电子源O、对电子线的轨道进行控制的各种光学透镜1、使电子线的轨道偏向的各种偏向器等而构成。当装置是SIM或者离子显微镜的情况下，电子光学镜筒2与电子光学系统也变成带电粒子光学镜筒、带电粒子光学系统，电子源为离子源。各种光学透镜以及各种偏向器由静电透镜或者静电偏向器构成。这是因为在离子射束的情况下，若使用磁场型的透镜.偏向器，则引起质量分离。
[0032]电子光学镜筒2以及第I箱体7内部(严格来说，是由第I箱体7与电子光学镜筒2的表面构成的封闭空间)至少在装置动作中被真空排气泵4真空排气，从而维持在压力低于大气压的状态。因此，在第I箱体7的相对于电子光学镜筒2的接合部具备真空密封部件17。另一方面，第2箱体8具备使内部向大气开放的开口部81 (或者开口面)，在试料的观察中，内部被始终置于大气开放状态。
[0033]需要说明的是，在以后的说明中，有时将第2箱体8以及第I箱体7的内部的空间分别称为第I空间12、第2空间11。