帶電粒子束裝置以及過濾部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠在大氣壓或者比大氣壓稍低的負(fù)壓狀態(tài)的規(guī)定的氣體環(huán)境下進(jìn)行觀察的帶電粒子束裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了觀察物體的微小的區(qū)域，使用掃描式電子顯微鏡(SEM)、透射式電子顯微鏡(TEM)等。一般而言，對在這些裝置中用于配置試料的箱體進(jìn)行真空排氣，使試料環(huán)境為真空狀態(tài)而對試料進(jìn)行拍攝。然而，生物化學(xué)試料、液體試料等因真空而受到損傷，或者狀態(tài)變化。另一方面，想利用電子顯微鏡觀察這樣的試料的需求變多，近幾年，開發(fā)了能夠在大氣壓下對觀察對象試料進(jìn)行觀察的SEM裝置、試料保持裝置等。
[0003]這些裝置中，在原理上在電子光學(xué)系統(tǒng)與試料之間設(shè)置電子束能夠透射的隔膜而分隔真空狀態(tài)和大氣狀態(tài)，均在試料與電子光學(xué)系統(tǒng)之間設(shè)置隔膜這一點(diǎn)上是共通的。
[0004]例如，專利文獻(xiàn)I中公開了如下SEM:將電子光學(xué)鏡筒的電子源側(cè)配置為朝下，并且將物鏡側(cè)配置為朝上，在電子光學(xué)鏡筒末端的電子束的出射孔上，經(jīng)由O型圈設(shè)有電子束能夠透射的隔膜。在該文獻(xiàn)所記載的發(fā)明中，將包括觀察對象試料的液體直接載置在隔膜上，從試料的下表面照射一次電子束，檢測反射電子或者二次電子而進(jìn)行SEM觀察。試料保持在由配置于隔膜的周圍的環(huán)狀部件和隔膜構(gòu)成的空間內(nèi)，另外在該空間內(nèi)充滿水等液體。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009 — 238426號公報(bào)(美國專利申請公開第2009/0242762號說明書)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]在能夠在大氣壓下進(jìn)行觀察的SEM裝置中，當(dāng)在試料觀察過程中隔膜損傷了的情況下，因大氣壓下的試料側(cè)與真空下的帶電粒子光學(xué)鏡筒側(cè)之間的氣壓差，大氣從試料側(cè)向帶電粒子光學(xué)鏡筒流入。此時(shí)，在難以固定于試料臺(tái)的試料、例如液體或凝膠狀的試料、或者含水試料的情況下，存在試料被吸入帶電粒子光學(xué)鏡筒內(nèi)的擔(dān)憂，此時(shí)污染帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)、檢測器從而成為帶電粒子顯微鏡的性能降低、故障的原因。
[0010]因此，需要防止隔膜損傷時(shí)的污染的保護(hù)機(jī)構(gòu)。例如專利文獻(xiàn)I中具備如下機(jī)構(gòu):其具有隔開試料側(cè)和帶電粒子光學(xué)鏡筒側(cè)的分隔部件，通過監(jiān)視真空度來察知隔膜的損傷情況，并通過關(guān)閉分隔部件來防止試料向帶電粒子光學(xué)鏡筒流入。但是，需要追加分隔部件、分隔部件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，從而存在裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜化這一問題。另外，從監(jiān)視真空度變化起至分隔部件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作的時(shí)間的時(shí)滯無法避免，存在在這期間產(chǎn)生污染這一問題。
[0011]本發(fā)明是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種帶電粒子束裝置，S卩、在能夠在大氣壓下進(jìn)行觀察的SEM裝置中，利用簡單的結(jié)構(gòu)能夠沒有時(shí)滯地防止帶電粒子光學(xué)鏡筒的污染。
[0012]用于解決課題的方案
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明是一種在非真空環(huán)境下放置試料的帶電粒子束裝置，其特征在于，具備過濾部件，該過濾部件至少在上述一次帶電粒子束照射于上述試料的狀態(tài)下配置在該一次帶電粒子束的路徑上，使上述一次帶電粒子束以及從上述試料得到的二次帶電粒子透射或者通過，并且在上述隔膜破損了的情況下對飛散的飛散物的至少一部分進(jìn)行遮蔽。
[0014]發(fā)明的效果如下。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，利用簡單的結(jié)構(gòu)，能夠沒有時(shí)滯且有效地減少試料對帶電粒子光學(xué)鏡筒產(chǎn)生的污染的可能性。
[0016]通過以下的實(shí)施方式的說明，會(huì)清楚上述的以外的課題、結(jié)構(gòu)以及效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是實(shí)施例1的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是過濾器周邊的詳細(xì)圖。
[0019]圖3是過濾器的詳細(xì)圖。
[0020]圖4是過濾器周邊的詳細(xì)圖。
[0021]圖5是過濾器的詳細(xì)圖。
[0022]圖6是過濾器周邊的詳細(xì)圖。
[0023]圖7是過濾器周邊的詳細(xì)圖。
[0024]圖8是過濾器周邊的詳細(xì)圖。
[0025]圖9是過濾器周邊的詳細(xì)圖。
[0026]圖10是實(shí)施例2的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖11是實(shí)施例3的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖12是實(shí)施例4的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下，使用附圖對各實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0030]以下，作為帶電粒子束裝置的一個(gè)例子，對帶電粒子束顯微鏡進(jìn)行說明。但是，這僅僅是本發(fā)明的一個(gè)例子，本發(fā)明不限定于以下即將說明的實(shí)施方式。本發(fā)明也能夠適用于掃描電子顯微鏡、掃描離子顯微鏡、掃描透視電子顯微鏡、它們與試料加工裝置的復(fù)合裝置、或者應(yīng)用了它們的解析、檢查裝置。
[0031]并且，本說明書中的“大氣壓”是指大氣環(huán)境或者規(guī)定的氣體環(huán)境，是大氣壓或者稍低的負(fù)壓狀態(tài)的壓力環(huán)境。具體而言約為105Pa(大氣壓)至13Pa左右。
[0032]實(shí)施例1
[0033]<裝置結(jié)構(gòu)>
[0034]本實(shí)施例中，對基本的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1中表示本實(shí)施例的帶電粒子顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0035]圖1所示的帶電粒子顯微鏡主要由帶電粒子光學(xué)鏡筒2、與帶電粒子光學(xué)鏡筒2連接且對其進(jìn)行支承的箱體(真空室)7、配置在大氣環(huán)境下的試料載置臺(tái)5、以及對它們進(jìn)行控制的控制系統(tǒng)構(gòu)成。在使用帶電粒子顯微鏡時(shí)，帶電粒子光學(xué)鏡筒2和第一箱體的內(nèi)部由真空栗4進(jìn)行真空排氣。真空栗4的起動(dòng)、停止動(dòng)作也由控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。圖中，僅表示一個(gè)真空栗4，但也可以是兩個(gè)以上。帶電粒子光學(xué)鏡筒2以及箱體7通過利用未圖示的柱等固定于基臺(tái)270而被支承。
[0036]帶電粒子光學(xué)鏡筒2由產(chǎn)生帶電粒子束的帶電粒子源8、使產(chǎn)生的帶電粒子束聚集而向鏡筒下部引導(dǎo)且作為一次帶電粒子束而掃描試料6的光學(xué)透鏡I等要素構(gòu)成。帶電粒子光學(xué)鏡筒2以向箱體7內(nèi)部突出的方式設(shè)置，經(jīng)由真空密封部件123固定于箱體7。在帶電粒子光學(xué)鏡筒2的端部，配置有對通過上述一次帶電粒子束的照射而得到的二次帶電粒子(二次電子或者反射電子)進(jìn)行檢測的檢測器3。
[0037]本實(shí)施例的帶電粒子顯微鏡作為控制系統(tǒng)而具備裝置使用者所使用的計(jì)算機(jī)35、與計(jì)算機(jī)35連接來進(jìn)行通信的上位控制部36、以及根據(jù)從上位控制部36送來的命令而進(jìn)行真空排氣系統(tǒng)、帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)等的控制的下位控制部37。計(jì)算機(jī)35具備顯示裝置的操作畫面(GUI)的監(jiān)視器、和鍵盤或鼠標(biāo)等向操作畫面進(jìn)行輸入的輸入機(jī)構(gòu)。上位控制部36、下位控制部37以及計(jì)算機(jī)35分別以通信線43、44連接。
[0038]下位控制部37是收發(fā)用于對真空栗4、帶電粒子源8、光學(xué)透鏡I等進(jìn)行控制的控制信號的部位，并且將檢測器3的輸出信號變換為數(shù)字圖像信號而向上位控制部36發(fā)送。圖中，來自檢測器3的輸出信號經(jīng)由前置放大器等增幅器154而與下位控制部37連接。若不需要增幅器則也可以沒有。
[0039]也可以在上位控制部36和下位控制部37中混有模擬電路、數(shù)字電路等，并且上位控制部36和下位控制部37也可以統(tǒng)一為一個(gè)。此外，圖1所示的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)例子，控制單元、閥、真空栗或者通信用的布線等的變形例只要滿足本實(shí)施例所想要實(shí)現(xiàn)的功能，也屬于本實(shí)施例的SEM乃至帶電粒子束裝置的范疇。
[0040]在箱體7連接有真空配管16，該真空配管16的一端與真空栗4連接，能夠?qū)?nèi)部維持為真空狀態(tài)。同時(shí)，具備用于使箱體內(nèi)部大氣釋放的泄漏閥14，在維護(hù)時(shí)等，能夠使箱體7的內(nèi)部大氣釋放。也可以沒有泄漏閥14，也可以有兩個(gè)以上。并且，箱體7的配置泄漏閥14的配置位置不限定于圖1所示的場所，也可以配置于箱體7上的其它位置。
[0041]在箱體下表面，且在成為上述帶電粒子光學(xué)鏡筒2的正下方的位置具備隔膜10。該隔膜10能夠使從帶電粒子光學(xué)鏡筒2的下端放出的一次帶電粒子束透射或者通過，一次帶電粒子束通過隔膜10而最終到達(dá)搭載于試料臺(tái)52的試料6。由隔膜10構(gòu)成的封閉空間能夠進(jìn)行真空排氣。由此，在本實(shí)施例中，由于維持通過隔膜10進(jìn)行真空排氣的空間的氣密狀態(tài)，所以能夠?qū)щ娏Ｗ庸鈱W(xué)鏡筒2維持為真空狀態(tài)，并且能夠維持大氣壓地觀察試料6。并且，在觀察過程中，能夠自由更換試料6。
[0042]在基臺(tái)9上成膜或者蒸鍍隔膜10。隔膜10是碳材料、有機(jī)材料、金屬材料、氮化硅、碳化硅、氧化硅等?；_(tái)9例如是硅、金屬部件之類的部件。也可以是配置有多個(gè)隔膜10部的多窗。能夠使一次帶電粒子束透射或者