CN103858204B - 检查或观察装置及试样的检查或观察方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能使用便利性良好地利用带电粒子技术及光学技术可靠地对试样进行检查或观察的检查装置、观察装置。检查或观察装置具备：第一框体(7)，其形成第一空间(11)的至少一部分，该第一空间(11)构成从带电粒子照射部放出的一次带电粒子线到达试样期间的至少一部分的区域且能维持成真空状态；第二框体(121)，其设于该第一框体(7)，形成能收纳所述试样的第二空间(12)的至少一部分；隔壁部(10)，其配置于从所述带电粒子照射部照射出的一次带电粒子线向试样上照射时的所述带电粒子照射部的同轴上，将所述第一空间与所述第二空间隔开；光学式观察部，其对所述试样照射光，从与所述带电粒子照射部相同的方向检测来自所述试样的光。

Description

检查或观察装置及试样的检查或观察方法
技术领域
本发明涉及能利用带电粒子技术及光学技术进行检查或观察的技术。例如涉及能利用可在大气压或规定的气体气氛中对被观察试样进行观察的带电粒子显微镜及光学显微镜进行观察的观察技术。
背景技术
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，对用于配置试样的第二框体进行真空排气，使试样气氛为真空状态而进行拍摄。另一方面，使用光学显微镜及电子显微镜这两者在大气压下对生物化学试样或液体试样等遇真空受损或状态改变的试样进行观察的需求增大，近年来，开发出能在大气压下对观察对象试样进行观察的SEM装置。
这些装置从原理上来说在电子光学系统与试样之间设置电子线能透过的隔膜而将真空状态与大气状态隔开，共通点为均在试样与电子光学系统之间设置薄膜。
在专利文献1中记载有将电子光学镜筒的电子源侧朝下配置且将物镜侧朝上配置，在电子光学镜筒末端的电子线的出射孔侧设有电子线能透过的薄膜的大气压SEM。在专利文献1所记载的发明中，将观察对象试样直接载置到薄膜上，从试样的下表面照射一次电子线，检测反射电子或二次电子来进行SEM观察。在专利文献1中记载有适于试样配置在薄膜周围设置的环状构件和薄膜上的液体内、尤其是适于液体中的试样观察的大气压SEM。另外，还记载有通过将光学显微镜的光轴与电子显微镜的光轴配置成同轴而能进行光学显微镜观察和电子显微镜观察这样的内容。
另外，在专利文献2中记载有通过使光学显微镜和配置有隔膜的电子显微镜并列而利用光学显微镜及电子显微镜交替地对配置于大气压下的试样进行观察的装置结构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-153086号公报(美国专利公开公报2010/0096549号)
专利文献2：日本特开2001-241940号公报(美国专利公开公报2001/0008272号)
发明内容
发明要解决的课题
具备大气压下的观察功能的现有的带电粒子显微镜或带电粒子线装置均是为了专用于大气压下的观察而制造的装置，不存在能使用通常的高真空带电粒子显微镜来简单地进行大气压/气体气氛下的观察的装置。
例如，专利文献1中记载的大气压SEM是结构非常特殊的装置，不能执行通常的高真空气氛下的SEM观察。另外，由于光学显微镜与电子显微镜对置，因此，作为能利用光学显微镜和电子显微镜从试样的两面进行观察的试样来说，仅限于液体等透明试样，使用便利性存在问题。
例如，就该装置而言，无法利用光学显微镜及电子显微镜观察在硅基板上制作成的半导体微细图案等的相同部位。另外，即使是相同试样，由于光学显微镜和电子显微镜的观察方向正相反，因此若要对各自的观察结果进行比对的话，则需要复杂的处理。
专利文献2也是结构非常特殊的装置，无法利用配置于真空下的电子显微镜来观察通常的试样。特别由于是电子束透镜暴露于大气中的装置，因此，难以利用电子束可靠地观察试样，使用受到限制，因此，使用便利性存在问题。
本发明鉴于上述问题而作成，其目的在于提供能够使用便利性良好地利用带电粒子技术及光学技术可靠地对试样进行检查或观察的检查装置、观察装置、检查方法或观察方法。
用于解决课题的手段
根据本发明的一方案，提供一种检查或观察装置，其具备：带电粒子照射部，其照射一次带电粒子线；第一框体，其形成第一空间的至少一部分，该第一空间构成从所述带电粒子照射部放出的一次带电粒子线到达试样期间的至少一部分的区域且能维持成真空状态；第二框体，其设于该第一框体，形成能收纳所述试样的第二空间的至少一部分；排气装置，其对所述第一空间进行排气；检测器，其检测通过来自所述带电粒子照射部的照射而得到的带电粒子线；隔壁部，其配置于从所述带电粒子照射部照射出的一次带电粒子线向试样上照射时的所述带电粒子照射部的同轴上，将所述第一空间与所述第二空间隔开；光学式观察部，其对所述试样照射光，从与所述带电粒子照射部相同的方向检测来自所述试样的光；试样载置部，其载置所述试样。
根据本发明的另一方案，提供一种试样的检查或观察方法，对载置于试样载置部的试样照射光，利用光学式观察部检测来自所述试样的光，使载置于所述试样载置部的试样移动至从带电粒子照射部放出的一次带电粒子线能照射到的位置，从与所述光学式观察部相对于所述试样的方向相同的方向自带电粒子照射部放出的一次带电粒子线通过被维持成真空状态的第一空间，并通过配置于所述带电粒子照射部的同轴上的将所述第一空间与第二空间隔开的隔壁部，而照射到载置于所述试样载置部的试样上，利用检测部检测带电粒子线。
发明效果
根据本发明，能提供可使用便利性良好地利用带电粒子技术及光学技术可靠地对试样进行检查或观察的检查装置、观察装置、检查方法或观察方法。
附图说明
图1是第一实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图2是第二实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图3是第三实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图4是第四实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图5是第五实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图6是第六实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图7是第七实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图8是第八实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图9是第八实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的将试样载置台与盖构件一起拉出的结构图。
图10a是第九实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
图10b是第九实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置的整体结构图。
具体实施方式
以下，使用附图说明各实施方式。
需要说明的是，作为本发明的一实施方式，通过相对于带电粒子显微镜配备的真空室从该真空室的开口部插入及装配将内部压力维持成比所述真空室的压力高的状态且能收纳所述试样的附加设备，来提高使用便利性。真空室的开口部例如设于真空室的侧面。另外，上述的附加设备具备对使一次带电粒子线向附加设备内部透过或通过的薄膜进行保持的功能，由此，构成为能确保真空室与附加设备内部的压力差。而且，通过将以光为光源且检测光的光学显微镜安装于上述真空室或上述附加设备，而能利用带电粒子显微镜及光学显微镜进行观察。
在此，上述附加设备从上述真空室的开口部插入到框体内部而被使用。在以下的说明中，有时也将上述真空室称作第一框体，将上述附加设备称作相对于上述真空室的第二框体。
<第一实施方式>
在第一实施方式中，说明最基本的实施方式。图1表示本实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。图1所示的带电粒子显微镜主要包括：用于照射一次带电粒子线的作为带电粒子照射部的带电粒子光学镜筒2；将带电粒子光学镜筒2支承于装置设置面的第一框体(真空室)7；插入到第一框体7而被使用的第二框体(附加设备)121；光学显微镜；及对上述构件进行控制的控制系统。第一框体7形成第一空间的至少一部分，该第一空间构成从带电粒子光学镜筒2放出的一次带电粒子线到达试样期间的至少一部分的区域，且能维持成真空状态。另外，第二框体121配备于第一框体7，形成能收纳试样的第二空间的至少一部分。
在使用带电粒子显微镜时，利用真空泵4对带电粒子光学镜筒2和第一框体的内部进行真空排气。真空泵4的起动、停止动作也由控制系统来控制。图中仅示出一个真空泵4，但可以为两个以上。
带电粒子光学镜筒2由带电粒子源0、光学透镜1等要素构成，该带电粒子源0用于产生带电粒子线，该光学透镜1用于将产生的带电粒子线会聚而向镜筒下部引导，作为一次带电粒子线对试样6进行扫描。带电粒子光学镜筒2以向第一框体7内部突出的方式设置，经由真空密封构件123而固定于第一框体7。在带电粒子光学镜筒2的端部配置有用于对通过上述一次带电粒子线的照射而得到的二次带电粒子(二次电子或反射电子)进行检测的检测器3。作为检测部的检测器3优选如图1所示那样设于第一框体7的内部。由此，能在真空中对通过上述一次带电粒子线的照射而得到的二次带电粒子(二次电子或反射电子)进行检测，能更可靠地进行检测。另外，也优选检测器3设于带电粒子光学镜筒2内。另外，根据情况不同，检测器3也可以配置于第二框体121的内部。
本实施方式的带电粒子显微镜作为控制系统而具备供装置使用者使用的个人计算机35、与个人计算机35连接来进行通信的上位控制部36、按照从上位控制部36发出的命令进行真空排气系统和带电粒子光学系统等的控制的下位控制部37。个人计算机35具备显示装置的操作画面(GUI)的监视器、及键盘和鼠标等用于向操作画面进行输入的输入机构。上位控制部36、下位控制部37及个人计算机35分别通过通信线43、44相连接。
下位控制部37是收发用于对真空泵4、带电粒子源0、光学透镜1、光源201、镜筒200等进行控制的控制信号的部位，而且将检测器3的输出信号转换为数字图像信号而向上位控制部36发送。在图中，虽然将来自检测器3的输出信号连到下位控制部37，但也可以在检测器3与下位控制部37之间设置前置放大器等放大器。
在上位控制部36和下位控制部37中，可以混合存在有模拟电路、数字电路等，另外，上位控制部36和下位控制部37也可以统一成一个。需要说明的是，图1所示的控制系统的结构只不过是一例，控制单元、阀、真空泵或通信用的配线等的变形例只要满足在本实施方式中想要的功能，则属于本实施方式的SEM或带电粒子线装置的范畴。
在第一框体7上连接有一端与真空泵4连接的真空配管16，能将第一框体7的内部维持成真空状态。同时，具备用于将框体内部向大气开放的泄漏阀14，在维护等时，能将第一框体7的内部向大气开放。泄漏阀14可以没有，也可以有两个以上。另外，泄漏阀14在第一框体7的配置部位不限于图1所示的部位，也可以配置于第一框体7上的其它位置。而且，第一框体7在侧面具备开口部，通过该开口部插入上述第二框体121。
第二框体121由长方体形状的主体部131、对合部132和保持部132A构成。主体部131具有收纳作为观察对象的试样6的功能，通过上述的开口部而插入到第一框体7内部。对合部132构成与第一框体7的设有开口部的侧面侧的外壁面对合的对合面，经由真空密封构件126而固定于上述侧面侧的外壁面。保持部132A构成为对光学显微镜(镜筒200等)进行保持。
由此，第二框体121整体嵌合于第一框体7。上述的开口部利用带电粒子显微镜的真空试样室原本配备的试样的搬入、搬出用的开口来制造的话非常简单。也就是说，若与原本开设的孔的大小匹配来制造第二框体121，并在孔的周围安装真空密封构件126，则装置的改造在必要最小限度内即可。即，能在不对现有的高真空型的带电粒子显微镜的结构进行大幅变更的情况下进行装置的改造。
在主体部131的上表面侧，在第二框体121整体嵌合于第一框体7的情况下成为上述带电粒子光学镜筒2的正下方的位置处设置薄膜10。该薄膜10能使从带电粒子光学镜筒2的下端放出的一次带电粒子线透过或通过，一次带电粒子线通过薄膜10最终到达试样6。
在带电粒子线为电子线的情况下，薄膜10的厚度优选为电子线能透过这种程度的厚度，典型为20μm程度以下即可。也可以代替薄膜而使用具备一次带电粒子线的通过孔的孔构件，该情况下的孔径从实际的能利用真空泵进行差动排气的要求出发期望为面积1mm2程度以下。在带电粒子线为离子的情况下，由于难以在不使薄膜破损的情况下贯通薄膜，因此使用面积1mm2程度以下的孔。
图中的单点划线表示一次带电粒子线的光轴203，带电粒子光学镜筒2和第一框体7及薄膜10构成为与一次带电粒子线光轴同轴地配置。试样6与薄膜10之间的距离利用适当高度的试样台17进行调整。试样台17构成为用于载置试样的试样载置部。
光学显微镜由第二框体121的保持部132A保持。光学显微镜至少由用于照射光的光源201和光学显微镜的镜筒200构成。
镜筒200至少具备光学透镜和用于检测图像的图像检测部。光学显微镜将图像作为数字信号等信号，通过通信线43进行数据传送。作为光学式观察部的镜筒200从与带电粒子光学镜筒2相同的方向检测来自试样6的光。
需要说明的是，光学显微镜等的光检测部可以由将光直接转换为数字信号的CCD元件那样的检测元件构成，也可以由能直接通过目视进行观察的目镜等构成。
镜筒200的光轴204与电子显微镜的光轴203之间的距离作为已知的距离而被设定为规定距离。
在利用光学显微镜观察试样之后，通过使试样台17移动所述规定距离，由此能利用光学显微镜和电子显微镜观察相同部位。另外，与专利文献1记载的光学显微镜和电子显微镜对置的结构不同，能从相同方向观察相同部位，能提高使用便利性。
如图1所示，第二框体121的侧面是开放面，收纳于第二框体121内部(图中的虚线的右侧，以后称作第二空间12)的试样6在观察中被置于大气压状态。另一方面，在第一框体7连接有真空泵4，能对由第一框体7的内壁面和第二框体121的外壁面及薄膜10构成的封闭空间(以下称为第一空间11)进行真空排气。因此，不是专利文献2记载那样的电子束透镜暴露于大气中的装置，在装置的动作中能将带电粒子光学镜筒2和检测器3维持成真空状态，且将试样6维持在大气压下，从而能可靠地进行试样6的观察。另外，对载置于试样台17的试样6照射光，利用镜筒200检测来自试样6的光，使载置于试样台17的试样6移动至从带电粒子光学镜筒2放出的一次带电粒子线能照射到的位置，从与镜筒200相对于试样6的方向相同的方向自带电粒子光学镜筒2放出的一次带电粒子线通过能维持成真空状态的第一空间11，且通过配置于带电粒子光学镜筒2的同轴上的将第一空间11与第二空间12隔开的薄膜10，而照射到载置于试样台17的试样6上，能利用检测器3对带电粒子线进行检测，从而能实现试样的检查方法或试样的观察方法。
而且，第二框体121具有开放面，因此，能在利用光学显微镜或电子显微镜观察的过程中自由地更换试样6。
另外，能实现即使对尺寸比较大的试样也能在大气压下进行检查或观察的检查装置或观察装置。
需要说明的是，优选的是，光学显微镜的镜筒200的光轴204和带电粒子光学镜筒2的光轴203设成平行。由此，能进一步实现从相同方向观察相同部位。只要大致能从相同方向观察相同部位，则也可以将镜筒200的光轴204和电子显微镜的光轴203配置成倾斜。需要说明的是，本说明书中的带电粒子光学镜筒2和从相同方向检测来自试样6的光的光学显微镜的镜筒200与专利文献1记载那样的光学显微镜和电子显微镜对置的结构不同，只要是带电粒子光学镜筒2和镜筒200相对于试样6配置于上方的情况，则都包含在内。
另外，薄膜10配置于从带电粒子光学镜筒2照射出的一次带电粒子线向试样6上照射时的带电粒子光学镜筒2的同轴上，作为将第一空间11与第二空间12隔开的隔壁部发挥功能。
<第二实施方式>
说明第二实施方式。图2表示第二实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第二实施方式与第一实施方式的不同点大致在于：具备薄膜保持构件47；能使第二框体121内为1气压的大气气氛下、气体气氛下或真空气氛；作为试样载置部的试样载置台5具备驱动系统。
在以下的说明中，关于与第一实施方式重复的部分，尽量省略说明。
在本实施方式中，薄膜10与第一实施方式不同，借助薄膜保持构件47能装拆地固定于第二框体121的主体部131的上表面。薄膜10相对于薄膜保持构件47以真空密封的方式固接，但也可以使用O型密封圈等真空密封构件124，还可以使用粘接剂等有机材料或胶带等进行固接。
薄膜保持构件47经由真空密封构件能装拆地固定于第二框体121的顶板的下表面侧。薄膜10基于使电子线透过的要求而非常薄，厚度为20μm程度以下，因此可能发生时效劣化或在观察准备时发生破损。另一方面，薄膜10由于薄而非常难以直接进行操作。如本实施方式那样不直接对薄膜10进行操作而能经由薄膜保持构件47对薄膜10进行操作，使得薄膜10的处理(尤其是更换)非常容易。也就是说，在薄膜10发生了破损的情况下，连同薄膜保持构件47一起更换即可，即使在必须直接更换薄膜10的情况下，也可以将薄膜保持构件47取出到装置外部，在装置外部进行薄膜10的更换。需要说明的是，也可以代替薄膜而使用具有面积为1mm2以下程度的孔的孔构件，这一点与第一实施方式相同。
能利用盖构件122覆盖第二框体121的开放面，从而能实现各种功能。以下进行说明。
在本实施方式的观察装置中，具备向第二框体121内供给置换气体的功能。从带电粒子光学镜筒2的下端放出的电子线通过被维持成高真空的第一空间11，通过图2所示的薄膜10(或孔构件)，进而进入到被维持成大气压或(比第一空间低的)低真空度的第二空间12。但是，在真空度低的空间中，电子线因气体分子而散射，因此平均自由行程变短。也就是说，若薄膜10与试样6的距离大，则电子线或通过电子线照射而产生的二次电子或反射电子不会到达试样。另一方面，电子线的散射概率与气体分子的质量数成比例。因此，若利用质量数比大气轻的气体分子置换第二空间12，则电子线的散射概率降低，电子线能到达试样。作为置换气体的种类，若为氮气、水蒸气等比大气轻的气体，则能体现出图像S/N的改善效果，就质量更轻的氦气、氢气而言，图像S/N的改善效果更大。
光学显微镜的镜筒200构成为，上部分处于装置外部的外部气体空间，下部分即至少物镜配置于第二空间12。镜筒200相对于第二框体121以真空密封的方式固接，但也可以使用O型密封圈等真空密封构件124，还可以利用粘接剂等有机材料或胶带等进行固接。光学显微镜的镜筒200的光源201配置于第二空间12。
就通常的光学显微镜而言，物镜与试样之间的距离越近越能以高倍率进行观察，在本实施方式中，光学显微镜的光源201和镜筒200的作为检测部的物镜配置成位于第二空间12内，因此能在更近的位置观察试样6。
基于以上的理由，在本实施方式的观察装置中，在盖构件122上设有气体供给管100的安装部(气体导入部)。气体供给管100通过连结部102与储气瓶103连结，由此向第二空间12内导入置换气体。在气体供给管100的中途配置有气体控制用阀101，能控制在管内流动的置换气体的流量。因此，从气体控制用阀101向下位控制部37伸出有信号线，装置使用者能在显示于个人计算机35的监视器上的操作画面中对置换气体的流量进行控制。
置换气体由于是轻元素气体，因此容易积存于第二空间12的上部，下侧难以进行置换。因此，优选在盖构件122的比气体供给管100的安装位置靠下侧的位置(在图2中为压力调整阀104的安装位置)设置开口。由此，大气气体被从气体导入部导入的轻元素气体挤压而从下侧的开口排出，因此，能高效率地对第二框体121内进行置换。需要说明的是，该开口也可以兼用作后述的粗排气口。
也可以在第二框体121或盖构件122上设置真空排气口。通过在该真空排气口连接真空泵，由此也能使第二空间12成为真空状态。这样，能进行通常的SEM无法实现的例如0.1气压等的超低真空状态下的电子显微镜观察。
另外，优选的是，也可以在从真空排气口对第二框体121内进行一次真空排气之后向第二框体121内导入置换气体。该情况下的真空排气只要使残留于第二框体121内部的大气气体成分减少至一定量以下即可，因此，不需要进行高真空排气，粗排气就足够。但是，在对生物体试样等含有水分的试样等进行观察的情况下，置于一次真空状态的试样会因水分蒸发而状态发生变化。因此，优选如上述那样从大气气氛直接导入置换气体。上述的开口在导入置换气体之后由盖构件封闭，从而能有效地将置换气体封入第二空间12内。
若在上述开口的位置安装三通阀，则能将该开口兼用作粗排气口及大气泄漏用排气口。即，将三通阀的一方安装于盖构件122，将一方连接于粗排气用真空泵，在剩余一方上安装泄漏阀，这样就能实现上述的兼用排气口。
也可以代替上述的开口而设置压力调整阀104。该压力调整阀104具有在第二框体121的内部压力成为1气压以上时自动地打开阀的功能。通过设置具有这样的功能的压力调整阀，由此在导入轻元素气体时，若内部压力成为1气压以上，则该压力调整阀自动地打开而将氮气、氧气等大气气体成分排出到装置外部，能使轻元素气体充满于装置内部。需要说明的是，图示的储气瓶103有时安置于观察装置，有时由装置使用者在事后进行安装。
接着，说明试样6的位置调整方法。本实施方式的观察装置具备试样载置台5作为观察视野的位置调整机构。在试样载置台5设置向面内方向驱动的XY驱动机构及向高度方向驱动的Z轴驱动机构。在盖构件122上安装有成为用于支承试样载置台5的底板的支承板107，试样载置台5固定于支承板107。支承板107相对于盖构件122的与第二框体121对置的对置面以朝向第二框体121的内部延伸的方式安装。从Z轴驱动机构及XY驱动机构分别伸出有支承轴，所述支承轴分别与操作旋钮108及操作旋钮109连结。装置使用者通过操作这些操作旋钮108及操作旋钮109，来调整试样6在第二框体121内的位置。
在调整试样位置时，通常在确定面内方向的位置之后调整高度方向的位置，为了防止薄膜10的破损，试样6的高度方向的位置需要调整为不过分接近薄膜10。因此，在本实施方式的观察装置中，也可以利用光学显微镜(光源201和镜筒200)预先测定试样6与镜筒200之间的距离，基于该测定值和预先求出的薄膜10的下表面的高度与镜筒200的下端的高度的关系，来设定试样6与薄膜10的距离。
接着，说明能使试样载置台5在可利用光学显微镜观察试样6的位置与可利用带电粒子显微镜观察试样6的位置之间移动的移动机构。该移动机构至少构成为能使试样载置部在第一位置与第二位置之间移动，该第一位置是从带电粒子光学镜筒2照射出的一次带电粒子线能照射到试样6上的位置，该第二位置是能利用光学显微镜的镜筒200检测来自试样6的光的位置。需要说明的是，该移动机构也可以兼具试样6的更换功能。本实施方式的观察装置在第一框体7的底面及盖构件122的下端部分别具备底板20、盖构件用支承构件19。
底板20具备在试样载置台5移动时作为引导件来使用的支柱18。在通常的状态下，支柱18收纳于在底板20设置的收纳部，在试样载置台5移动时向盖构件122的拉出方向延伸。支柱18及设于底板20的收纳部至少构成为能使试样载置台5在可利用光学显微镜观察试样6的位置和可利用带电粒子显微镜观察试样6的位置之间移动这样的长度。通过使用该移动机构，能够在利用光学显微镜观察试样6之后，利用带电粒子显微镜观察试样6。也就是说，通过使支柱18向盖构件122的拉出方向延伸或保持支柱18已被延伸的状态，由此能使试样载置台5配置于可利用光学显微镜观察试样6的位置，即，能使试样6的观察对象部位配置于光学显微镜的镜筒200的光轴204上。另外，通过使支柱18向与盖构件122的拉出方向相反的方向收纳于底板20的收纳部或保持支柱18已被收纳的状态，由此能使试样载置台5配置于可利用带电粒子显微镜观察试样6的位置，即，能使试样6的相同观察对象部位配置于带电粒子显微镜的带电粒子光学镜筒2的光轴203上。
另外，支柱18具备在拆下时作为引导件来使用的功能。支柱18构成为具备在拆下时向盖构件122的拉出方向延伸这样的功能。同时，支柱18固定于盖构件用支承构件19，从而在将盖构件122从第二框体121拆下时，避免盖构件122与观察装置主体完全地分离。由此，能防止试样载置台5或试样6的落下。盖构件122经由真空密封构件125能拆卸地固定于第二框体121。另一方面，盖构件用支持构件19也相对于底板20能拆卸地固定，从而能将盖构件122及盖构件用支承构件19整个从第二框体121拆下。
在利用光学显微镜观察试样6之后利用带电粒子显微镜观察试样6的情况下，首先，使试样载置台5配置于能利用光学显微镜观察试样6的位置，即，使试样6的观察对象部位配置于光学显微镜的镜筒200的光轴204上，来进行观察。接着，将盖构件122向第二框体121内压入，使试样载置台5大致配置于能利用带电粒子显微镜观察试样6的位置。在利用未图示的连结构件将盖构件122固定于对合部132之后，导入置换气体。接着，转动试样载置台5的Z轴操作旋钮来利用使试样6向薄膜10接近等的位置调整机构进行位置调整，利用带电粒子显微镜观察试样6的用光学显微镜观察过的相同观察对象部位。以上的操作能在带电粒子光学镜筒2的动作连续的状态下执行，因此，本实施方式的观察装置能迅速地开始观察。
另外，在将试样向第二框体121内搬入的情况下，首先，转动试样载置台5的Z轴操作旋钮而使试样6远离薄膜10。接着，打开压力调整阀104，将第二框体内部向大气开放。然后，在确认第二框体内部未成为减压状态或极端的增压状态之后，将盖构件122向装置主体的相反侧拉出。由此，成为能更换试样6的状态。更换试样之后，将盖构件122向第二框体121内压入，利用未图示的连结构件将盖构件122固定于对合部132，之后导入置换气体。以上的操作能在带电粒子光学镜筒2的动作连续的状态下执行，因此，本实施方式的观察装置能在更换试样后迅速地开始观察。
在本实施方式中，试样载置台5及其操作旋钮108、109、气体供给管100、压力调整阀104全部集中安装于盖构件122。因此，装置使用者能相对于第一框体的同一面进行上述操作旋钮108、109的操作、试样载置台的移动操作、试样的更换作业、或者气体供给管100、压力调整阀104的装拆作业。因此，与上述结构物分散地安装于试样室的其它面的结构的扫描电子显微镜相比，能提高操作性和使用便利性。
<第三实施方式>
说明第三实施方式。图3表示第三实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第三实施方式与第二实施方式的不同点大致在于：光学显微镜的镜筒200全部收纳于第二空间12内，将通信线43向装置外部引出；具备用于改变光学显微镜的位置的驱动机构205。在以下的说明中，关于与第二实施方式重复的部分，尽量省略说明。
在本实施方式中，第二框体121的保持部132A的上方侧突起，保持部132A的上表面的高度位置与第一框体7的上表面的高度位置大致一致。在保持部132A的内侧壁设有使光学显微镜相对于试样6向接近或远离的方向(上下方向)移动的驱动机构205。在通常的光学显微镜中，通过控制物镜等光学透镜与试样的距离而能对准图像的焦点。通过利用驱动机构205使光学显微镜整体相对于试样6向接近或远离的方向移动，由此能在不改变试样6的高度位置的情况下进行对焦。本实施方式特别适于光学显微镜配备的用于检测图像的图像检测部为CCD元件的情况。
需要说明的是，可以将驱动机构205构成为能使光学显微镜的光源201和镜筒200移动，也可以构成为仅能使光源201和镜筒200的物镜等光学透镜移动，也可以构成为不能使光源201移动而仅能使镜筒200移动，也可以构成为不能使光源201移动而仅能使镜筒200的物镜等光学透镜移动。即，构成为使光学显微镜的一部分或全部相对于试样6向接近或远离的方向移动即可。
镜筒200的光轴204与电子显微镜的光轴203之间的距离作为已知的距离而被设定为规定距离。
在利用光学显微镜观察试样之后使试样台17移动所述规定距离，从而能利用光学显微镜和电子显微镜观察相同部位。另外，与专利文献1记载那样的光学显微镜与电子显微镜对置的结构不同，能从大致相同方向观察相同部位，从而能提高使用便利性。
<第四实施方式>
说明第四实施方式。图4表示第四实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第四实施方式与第二实施方式的不同点大致在于：将光学显微镜的光源201配置于试样6的下侧；在作为试样载置部的试样载置台5上构成有来自光源201的光能透过的作为透过部的空洞部206。在以下的说明中，关于与第二实施方式重复的部分，尽量省略说明。
在试样6不透明的情况下，光源201需要从试样6的上侧进行照射，但在试样6透明或使光透过的情况下，通过将光源201配置得比试样6靠下侧，由此能获取光在试样6中透过而得到的光学显微镜图像。优选的是，如图4所示，将光源201配置得比试样载置台5靠下侧。在该情况下，在试样载置台5上构成空洞部206以使光能透过。
需要说明的是，光学显微镜也可以构成为能装拆。在将光学显微镜从保持部132A拆下的情况下，为了能对装置外部与第二空间12内部进行气氛分离而在光学显微镜存在过的部位覆盖盖等为好。
<第五实施方式>
说明第五实施方式。图5表示第五实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第五实施方式与第二实施方式的不同点大致在于：示出作为具备光学显微镜的高真空SEM使用的方式。在以下的说明中，关于与第二实施方式重复的部分，尽量省略说明。
如本实施方式所示，也能作为具备光学显微镜的高真空SEM来使用。
图5表示在将盖构件122固定于第二框体121的状态下将气体供给管100和压力调整阀104从盖构件122拆下、之后利用盖构件130闭塞气体供给管100和压力调整阀104的安装位置的状态下的具备光学显微镜的带电粒子显微镜。在该前后的操作中，若将薄膜保持构件47从第二框体121拆下，则能使第一空间11和第二空间12相连，能利用真空泵4对第二框体内部进行真空排气。由此，能在安装了第二框体121的状态下进行高真空SEM观察。
需要说明的是，作为图5的结构的变形例，也可以将安装有薄膜保持构件47的状态下的第二框体121及光学显微镜整个拆下，将盖构件122直接固定于第一框体7的对合面。
利用该结构也能使第一空间11与第二空间12相连，能利用真空泵4对第二框体121内部进行真空排气。需要说明的是，该结构与通常的SEM装置的结构相同。
如以上说明那样，在本实施例中，试样载置台5及其操作旋钮108、操作旋钮109、气体供给管100、压力调整阀104全部集中安装于盖构件122。因此，装置使用者能相对于第一框体的同一面进行上述操作旋钮108、操作旋钮109的操作、试样的更换作业、或者气体供给管100、压力调整阀104的装拆作业。因此，与上述结构物分散地安装于试样室的其它面的结构的扫描电子显微镜相比，操作性得到极大的提高。
<第六实施方式>
说明第六实施方式。图6表示第六实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第六实施方式与第二实施方式的不同点大致在于：将光学显微镜配置于装置外部；在第二框体121的保持部132A的与光学显微镜的镜筒200对置的位置构成有窗215。在以下的说明中，关于与第二实施方式重复的部分，尽量省略说明。
如图6所示，在本实施方式中，光学显微镜的镜筒200及光源201全部配置于装置外部，至少在第二框体121的保持部132A构成有用于供光通过的窗215。
就通常的光学显微镜而言，物镜与试样之间的距离短的话，则能以高倍率进行观察，因此，与本实施方式的镜筒200的配置相比，在第一实施方式～第五实施方式中说明的例如图1～图5所示的结构的光学显微镜的分辨率较高，因此优选。但是，在图6的结构中，能将光学显微镜整体配置于装置外(第二空间12外)，因此，能制成省去利用密封构件202等将第二框体与外部气体进行气氛隔断的麻烦的结构，能制成更简单的结构。需要说明的是，在试样6为透明材料或能透过光的构件的情况下，也可以如图4所示那样将光源201配置得比试样载置台5靠下侧。
<第七实施方式>
说明第七实施方式。图7表示第七实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第七实施方式是第二实施方式的变形例，与第二实施方式的不同点大致在于：代替支承板107而具备使作为试样载置部的试样载置台5在镜筒200的光轴204与电子显微镜的光轴203之间移动的试样载置台移动机构107A；增大第二空间12使得第二框体121的保持部132A能向试样载置台5的镜筒200的光轴204侧移动。
作为移动机构的试样载置台移动机构107A构成为能通过通信线43与下位控制部37之间数据收发使试样载置台移动机构107A驱动而使试样载置台5移动的信号。该移动机构至少构成为能使试样载置台5在第一位置与第二位置之间移动，该第一位置是从带电粒子光学镜筒2照射出的一次带电粒子线能照射到试样6上的位置，该第二位置是能利用光学显微镜的镜筒200检测来自试样6的光的位置。
在利用光学显微镜观察试样6之后，利用试样载置台移动机构107A使试样载置台5移动上述的规定距离，从而能利用光学显微镜和电子显微镜观察相同部位。
另外，与专利文献1记载那样的光学显微镜与电子显微镜对置的结构不同，能从大致相同方向观察相同部位，从而能提高使用便利性。
另外，如前所述，第二框体121能处于1气压的大气气氛下、气体气氛下或真空气氛，因此能在各种气氛条件下利用光学显微镜和电子显微镜交替地进行观察。
需要说明的是，在本实施方式中，也能适用于上述的第三实施方式～第六实施方式。
<第八实施方式>
说明第八实施方式。图8表示第八实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。第八实施方式是第六实施方式的变形例，与第六实施方式的不同点大致在于：第二框体121的保持部132A与对合部132一体化(或对合部132兼具保持部132A的功能)；具备使光学显微镜的镜筒200相对于试样6向接近或远离的方向(上下方向)移动的位置调整机构209。在以下的说明中，关于与第六实施方式重复的部分，尽量省略说明。如图8所示，第二框体121的保持部132A与对合部132一体化，使光学显微镜(镜筒200及光源201)相对于试样6向接近或远离的方向(上下方向)移动的位置调整机构209设于该保持部132A。位置调整机构209由用于保持光学显微镜的保持体207、用于支承保持体的支承棒208和能调整支承棒208上的保持体207的上下方向的位置的调整部209A构成。
图9表示将试样载置台5与盖构件122一起拉出的结构。在拉出试样载置台5之后，使用位置调整机构209使光学显微镜以接近试样6的方式移动至能观察试样6的位置来进行观察。在关闭盖构件122时，通过使用位置调整机构209使光学显微镜的下端的位置变得比盖构件122的上端高而能进行观察。在本结构的情况下，在第二框体121的对合部132例如设置螺纹孔，在该螺纹孔中安装支承棒208，从而能安装光学显微镜，相反地，通过从该螺纹孔中拆下支承棒208而能使光学显微镜脱离，光学显微镜的装拆变得简单。因此，与第二实施方式的结构相比，第二框体121的结构非常简便简单。需要说明的是，光学显微镜也可以构成为支承于第一框体7，也可以构成为由盖构件122来支承。
<第九实施方式>
说明第九实施方式。图10a、图10b表示第九实施方式中的作为具备光学显微镜的带电粒子显微镜的观察装置(检查装置)的整体结构图。
如图10a、图10b所示，第九实施方式是与上述的实施方式的不同点大致在于盖构件122的配置(试样载置台5的移动方向)相对于带电粒子显微镜的带电粒子光学镜筒2及光学显微镜的镜筒200的配置的关系的构成例。相对于带电粒子光学镜筒2和光学显微镜的镜筒200的排列方向而言，拆下试样载置台5的方向为水平方向且为垂直的方向。带电粒子光学镜筒2和光学显微镜的镜筒200在与将试样载置台5相对于第二空间12装拆的方向垂直的面内沿水平方向排列。
在以下的说明中，关于与上述的实施方式重复的部分，尽量省略说明。如图10a、图10b所示，将第二框体121配置为覆盖带电粒子光学镜筒2的下侧，该第二框体121构成为能在将用于保持试样载置台5的盖构件122打开而使得用于取出试样载置台5的取出口开放的状态下配置薄膜10。在第二框体121的上端与第一框体7的上部下表面之间具备密封构件125。第一空间11与第二空间12通过第二框体121能气氛分离。带电粒子光学镜筒2和光学显微镜的镜筒200以与用于取出试样载置台5的取出口面对的方式排列，因此能在打开盖构件122而使用于取出试样载置台5的取出口开放的状态下容易地对带电粒子光学镜筒2和光学显微镜的镜筒200进行维护。
需要说明的是，第二框体121也可以构成为从图中下侧螺纹紧固于第一框体7，也可以构成为从第一框体7的上部上表面侧螺纹紧固于第一框体7。
图10a、图10b所示的结构仅凭借安装第二框体121就能在第二空间12的压力高于第一空间11的压力的状态下进行电子显微镜观察。需要说明的是，优选的是，光学显微镜的镜筒200的光轴204和带电粒子光学镜筒2的光轴203设成平行。由此，能进一步实现从相同方向观察相同部位。需要说明的是，只要大致能从相同方向观察相同部位，则也可以将镜筒200的光轴204和电子显微镜的光轴203配置成倾斜。
另外，光学显微镜也可以如即使拆下也能利用带电粒子显微镜进行观察那样构成为能装拆。
优选的是，如图10a、图10b所示，也可以构成为配设用于形成试样导入室210的框体214。在该情况下，优选的是，将试样载置台5及盖构件122始终固定，能从试样导入室210向第二空间12内搬运试样6。如图10b所示，可以在试样导入室210构成有门211和门212、试样导入杆213。需要说明的是，光学显微镜也可以设于试样导入室210。
接着，说明构成为配设有试样导入室210的情况下的作用。
首先，打开门211，将试样6或搭载有试样6的试样托架配置于试样导入室210内。然后，关闭门211，打开门212。而且，利用试样导入杆213将试样6或配置有试样6的试样托架向试样载置台5上搬运。由此，无需拆下具备试样载置台5的盖构件122就能将试样6向第二空间内搬运。
作为该结构的特征，在轻元素气体等经由气体供给口100进入第二空间12内的情况下，即使更换试样6，大气也不易混入第二空间12内的气氛中，不需要伴随着更换而导入大量的轻元素气体，从而能大幅减少该气体的使用量、使用频率。
符号说明
0带电粒子源
1光学透镜
2带电粒子光学镜筒
3检测器
4真空泵
5试样载置台
6试样
7第一框体
10薄膜
11第一空间
12第二空间
14泄漏阀
16真空配管
18支柱
19盖构件用支承构件
20底板
35个人计算机
36上位控制部
37下位控制部
43、44通信线
47薄膜保持构件
100气体供给口
101气体控制用阀
102连结部
103储气瓶
104压力调整阀
107支承板
108、109操作旋钮
121第二框体
122、130盖构件
123、124、125、126、202密封构件
131主体部
132对合部
200镜筒
201光源
203、204光轴
205驱动机构
206空洞部
207保持体
208支承棒
209位置调整机构
210试样导入室
211、212门
213试样导入杆
214框体
215窗

Claims (12)

1.一种检查或观察装置，其具备：
带电粒子照射部，其照射一次带电粒子线；
第一框体，其形成第一空间的至少一部分，该第一空间构成从所述带电粒子照射部放出的一次带电粒子线到达试样期间的至少一部分的区域且能维持成真空状态；
第二框体，其设于该第一框体，形成能收纳所述试样的第二空间的至少一部分；
排气装置，其对所述第一空间进行排气；
检测器，其在所述第一空间检测通过来自所述带电粒子照射部的照射而得到的带电粒子线；
隔壁部，其在所述第二框体上配置于从所述带电粒子照射部照射出的一次带电粒子线向试样上照射时的所述带电粒子照射部的同轴上，将所述第一空间与所述第二空间以确保所述第一空间与所述第二空间的压力差的方式隔开；
光学显微镜，其包括光源和光学式观察部，所述光源对所述试样照射光，所述光学式观察部从与所述带电粒子照射部相同的方向在所述第二空间检测来自所述试样的光；
试样载置部，其设于所述第二空间，载置所述试样，
所述检查或观察装置能对配置于所述第二空间的状态的所述试样进行基于所述带电粒子照射部的观察和基于所述光学式观察部的观察。
2.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
具备移动机构，该移动机构构成为能使所述试样载置部在第一位置与第二位置之间移动，该第一位置是从所述带电粒子照射部照射出的一次带电粒子线能照射到试样上的位置，该第二位置是能利用所述光学式观察部检测来自所述试样的光的位置。
3.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
在所述第二空间具有用于导入气体的气体导入口。
4.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
所述光学式观察部的一部分或全部设于所述第二空间。
5.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
具备使所述光学式观察部的一部分或全部相对于所述试样向接近或远离的方向移动的驱动机构。
6.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
所述光源配置于所述第二空间。
7.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
所述光源与所述光学式观察部对置配置，
在所述试样载置部具有光能透过的透过部。
8.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
所述带电粒子照射部和所述光学式观察部以与从所述第二空间取出所述试样载置部的取出口面对的方式排列。
9.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
所述光学式观察部配置于所述第一框体外及所述第二框体外，
在所述第二框体的与所述光学式观察部对置的位置处具有能使光通过的窗。
10.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
所述带电粒子照射部和所述光学式观察部在与将所述试样载置部相对于所述第二空间装拆的方向垂直的面内沿水平方向排列。
11.根据权利要求1所述的检查或观察装置，其中，
在所述第二空间具有用于搬运试样的试样导入室。
12.一种试样的检查或观察方法，其中，
对载置于试样载置部的试样照射光，该试样载置部设于能收纳所述试样的第二空间，利用光学式观察部在所述第二空间检测来自所述试样的光，
使载置于所述试样载置部的试样移动至所述第二空间内的从带电粒子照射部放出的一次带电粒子线能照射到的位置，
从设在与所述光学式观察部相对于所述试样的方向相同的方向上的带电粒子照射部放出的一次带电粒子线通过被维持成真空状态的第一空间，并通过配置于所述带电粒子照射部的同轴上的将所述第一空间与所述第二空间以确保所述第一空间与所述第二空间的压力差的方式隔开的隔壁部，而照射到载置于所述试样载置部的试样上，利用检测部在所述第一空间检测来自所述试样的带电粒子线。
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