带电粒子显微镜以及试样拍摄方法技术

本发明专利技术提供能够在大气中观察二次电子图像的电子显微镜以及观察方法。更具体地，本发明专利技术的带电粒子显微镜具有从带电粒子光学镜筒(2)内部的真空空间分离载置试样的非真空空间的隔壁(31)、上部电极(35)、载置试样(100)的下部电极(5)、对上部电极和下部电极中的至少任一方施加电压的电源(21)、调整试样与所述隔壁的间隔的试样间隙调整机构(9)、以及基于在下部电极吸收到的电流来形成所述试样图像的图像形成部(15)。利用在上部电极与下部电极之间施加电压时产生的气体分子与电子的电离碰撞的放大效果，来选择性地测量二次电子。检测方式使用测量在下部电极流过的电流值的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带电粒子显微镜以及试样拍摄方法
本专利技术涉及利用带电粒子束来获取试样图像的带电粒子显微镜。
技术介绍
即使在显微镜中，在对光源利用了电子的电子显微镜也能够以nm量级观察表面形状。其中，扫描型电子显微镜(以下，SEM)广泛用于观察微小表面形状、观察组成构造。SEM是利用偏转器扫描由电子透镜聚焦在试样表面的电子束(一次电子束)，检测从试样被照射了电子束的区域产生的放射电子并进行图像化的装置。放射电子包括具有表面形状信息的低能量放射电子(以下，称作二次电子)以及具有与一次电子束相同程度的能量并具有组成信息的背散射电子(以下，称作反射电子)。在观察软物质或生物试样的情况下，优选在不产生形状变形、水分蒸发的大气压下进行高分辨度观察。但是，电子束由于与气体分子的碰撞而被散射，因此在分辨度大气压下降低。因此，对构成电子透镜、偏转器等电子光学系统的镜筒进行真空排气。通常，在SEM中，由于对镜筒和设置试样的框体进行真空排气，因此试样被配置在真空下。由于这种理由，电子显微镜不适于观察含水的试样、形态由于气压变化而发生变化的试样。近年，实用化的SEM中，在构成需要保持真空的电子光学系统的镜筒与设置试样的框体之间设置电子束能够透过的隔膜或微细孔，能够在期待气压下保持试样并进行观察。由此，可以在大气下、期待气体压下或者气体种类下观察试样。将在不使分离镜筒和框体的隔膜与试样接触的条件下照射电子束的方式称作隔膜非接触型。隔膜非接触型的装置中，在试样与隔膜间具有非真空空间，一次电子束在该非真空空间通过，被照射到试样。并且，来自试样的放射电子中，气体对散射的影响较小的具有高能量的反射电子在试样与隔膜间的非真空空间以及隔膜中透过，通过设置在镜筒内的检测器进行检测。专利文献1公开了隔壁非接触型的扫描电子显微镜。专利文献1的扫描电子显微镜具有下述机构：在将镜筒和框体分离的隔膜与试样间具有圆盘型阴极电极，且在该电极与试样间形成电场使放射电子放大，经由该电极检测放射电子的机构。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-262886号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题作为扫描电子显微镜的优点，能够通过检测二次电子来获取试样的表面图像。然而，由于二次电子的能量低，因此在大气下、期待气体压下或者气体种类下能够观察试样的电子显微镜中，二次电子由于试样室内的气体分子被散射，并且不能在隔膜中透过，难以进行检测。另外，专利文献1中，由于检测电极设置在试样的正上方，因此除了由于电场而被放大的二次电子的信号，还将检测到反射电子。因此，难以区别于反射电子来获取二次电子，并获取以表面形状信息为主对比度的图像。本专利技术的目的在于，在大气下、期待气体压下或者气体种类下能够观察试样的电子显微镜中，获取以表面形状信息为主对比度的图像。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本专利技术的带电粒子显微镜具有：隔壁，其将带电粒子光学镜筒内部的真空空间与载置试样的非真空空间分离；上部电极；下部电极，其载置试样；电源，其对上部电极和下部电极中的至少任一方施加电压；试样间隙调整机构，其调整试样与所述隔壁的间隔；以及图像形成部，其基于在下部电极吸收到的电流来形成所述试样的图像。利用对上部电极与下部电极之间施加电压时产生的气体分子与电子的电离碰撞的放大效果来选择性地测量二次电子。检测方式使用测量在基板流动的电流值的方法。专利技术的效果根据本专利技术，通过与一次电子的扫描同步来测定在上部电极或者下部电极吸收的电流，从而在大气下、期待气体压下或者气体种类下能观察试样的电子显微镜中，能够获取以表面形状信息为主对比度的图像。上述以外的课题、结构及效果通过以下实施方式的说明得以明确。附图说明图1是实施例1中使用的装置的结构图。图2是表示用于在大气压下选择性地获取二次电子的方法的图。图3是表示大气压空间中的电子能量与平均自由工序关系的模拟结果。图4是表示用于选择性地获取二次电子的流程图的一例的图。图5(a)是说明通过反射电子检测器获取到的大气压SEM图像的图。图5(b)是表示使用实施例1的拍摄方法时电场与试样GAP关系的基板电流图像的图。图6是表示实施例2中保持在大气下的第二框体的概要的图。图7(a)是表示本专利技术中确保部电极的导电性的结构的一例的图。图7(b)是表示本专利技术中确保部电极的导电性的结构的一例的图。图8(a)是表示本专利技术中用于降低漏电流的支架结构的一例的图。图8(b)是表示本专利技术中用于降低漏电流的支架结构的一例的图。图9是表示对实施例3的漏电流实际测定后的结果的图。图10是表示本专利技术中具有校正漏电流的电路的装置结构的一例的图。图11是表示实施例3中用于去除漏电流部分的电路结构的一例的图。图12是表示实施例4中环境单元支架型的二次电子检测结构的一例的图。图13是表示实施例5中利用光学式显微镜测定试样GAP方法的一例的图。图14是表示实施例5中对试样GAP进行电测定的方法的一例的图。图15(a)是表示利用电子在扫描型电子显微镜中测定试样GAP的方法的一例的图。图15(b)是表示利用电子在扫描型电子显微镜中测定试样GAP的方法的一例的图。图16是表示设定本专利技术的拍摄条件的操作GUI的一例的图。具体实施方式本专利技术中，在隔壁与试样之间形成使二次电子放大的电场，且通过使隔壁与试样之间的距离成为由反射电子的散射引起的放大所不影响的距离，从而选择性地检测二次电子信号。以下，参照附图详细说明本专利技术的实施例。以下，作为带电粒子显微镜的一例，针对扫描电子显微镜(SEM)进行说明。但是，这只是本专利技术的一个例子，本专利技术并不限定为以下所说明的实施方式。还可以适用于例如扫描离子显微镜、扫描透过电子显微镜、它们与试样加工装置的复合装置、或者应用了它们的解析及检查装置。另外，在本说明书中“大气压”是指大气气氛或者预定气体气氛，其含义为大气压或者与其相同程度的压力环境。具体地为大约10^5Pa(大气压)～大约10^3Pa程度。另外，本说明书中“隔壁”是指通过将试样室内的非真空空间与电子光学镜筒内的真空空间分离从而保持两者气压差，并且带电粒子束能够透过或者通过的构造。例如意味着隔板、薄膜、或者包括它们的部件。此外，将用作隔壁的薄膜称作“隔膜”，在以下，说明使用隔膜来隔离非真空空间与真空空间的实施例，但是在适用本专利技术时，有时也能将隔膜置换为小孔。实施例1图1中表示本实施例的扫描型电子显微镜的结构。扫描型电子显微镜主要由电子光学系统、位移台机构系统、SEM控制系统、信号处理系统以及SEM操作系统构成。电子光学系统由产生电子束的电子束源1、使产生的电子束聚焦并将其导向电子光学镜筒2下部，从而作为一次电子束聚焦在试样上的光学透镜7、以及对一次电子进行扫描的偏转器6等要素构成，它们收纳在电子光学镜筒2中。在电子束光学镜筒2的端部，配置检测通过照射上述一次电子束而得到的放射电子的检测器8。检测器8可以在电子束光学镜筒2的外部也可以在内部。电子光学镜筒2中除此之外还可以包括其他透镜、电极、检测器，也可以一部分与上述不同，电子束光学镜筒2中包含的电子光学系统的结构不限于此。位移台机构系统的机构包括：载置试样的试样支架5、能够在XYZ轴方向移动的位移台9、使试样支架5与其他部件绝缘的绝缘体101。试样支架5可以是后述的能够施加电压的结构，在该情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带电粒子显微镜，其中，该带电粒子显微镜具有：带电粒子光学镜筒，其使带电粒子束聚焦并照射到试样；隔壁，其使载置所述试样的非真空空间与所述带电粒子光学镜筒内部的真空空间分离；上部电极；下部电极，其载置所述试样；电源，其对所述上部电极和所述下部电极中的至少任一方施加电压；试样间隙调整机构，其调整所述试样与所述隔壁的间隔；以及图像形成部，其基于在所述下部电极吸收到的电流来形成所述试样的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种带电粒子显微镜，其中，该带电粒子显微镜具有：带电粒子光学镜筒，其使带电粒子束聚焦并照射到试样；隔壁，其使载置所述试样的非真空空间与所述带电粒子光学镜筒内部的真空空间分离；上部电极；下部电极，其载置所述试样；电源，其对所述上部电极和所述下部电极中的至少任一方施加电压；试样间隙调整机构，其调整所述试样与所述隔壁的间隔；以及图像形成部，其基于在所述下部电极吸收到的电流来形成所述试样的图像。2.根据权利要求1所述的带电粒子显微镜，其中，所述隔壁是所述带电粒子束能够透过的薄膜或者所述带电粒子束通过的隔板。3.根据权利要求1所述的带电粒子显微镜，其中，基于存在于载置所述试样的非真空空间的气体中的、所述带电粒子束的平均自由工序，来调整所述试样与所述隔壁的间隔。4.根据权利要求1所述的带电粒子显微镜，所述试样与所述隔壁的间隔被调整为存在于载置所述试样的非真空空间的气体中的、从所述试样放射的反射电子的平均自由工序的3倍以下。5.根据权利要求1所述的带电粒子显微镜，其中，在所述隔壁的与所述试样相对的面配置绝缘部件或者绝缘膜。6.根据权利要求1所述的带电粒子显微镜，其中，该带电粒子显微镜具有：漏电流测量部，其在不对所述试样照射所述带电粒子束且在所述上部电极与所述下部电极之间施加电场状态下，测量由所述下部电极吸收的漏电流，所述图像形成部基于从对所述试样照射所述带电粒子束且在所述上部电极与所述下部电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄子美南，津野夏规，大南祐介，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本,JP