CN109075002B - 带电粒子显微镜以及试样拍摄方法 - Google Patents

带电粒子显微镜以及试样拍摄方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109075002B
CN109075002B CN201680084947.2A CN201680084947A CN109075002B CN 109075002 B CN109075002 B CN 109075002B CN 201680084947 A CN201680084947 A CN 201680084947A CN 109075002 B CN109075002 B CN 109075002B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
charged particle
lower electrode
gap
upper electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201680084947.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109075002A (zh
Inventor
庄子美南
津野夏规
大南祐介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Publication of CN109075002A publication Critical patent/CN109075002A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109075002B publication Critical patent/CN109075002B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/16—Vessels; Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/023—Means for mechanically adjusting components not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/09—Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/20—Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/03—Mounting, supporting, spacing or insulating electrodes
    • H01J2237/036—Spacing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/03—Mounting, supporting, spacing or insulating electrodes
    • H01J2237/038—Insulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2002—Controlling environment of sample
    • H01J2237/2003—Environmental cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24564—Measurements of electric or magnetic variables, e.g. voltage, current, frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/2602—Details
    • H01J2237/2605—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/2602—Details
    • H01J2237/2605—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere
    • H01J2237/2608—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere with environmental specimen chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/282—Determination of microscope properties
    • H01J2237/2826—Calibration

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明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。

Description

带电粒子显微镜以及试样拍摄方法
技术领域
本发明涉及利用带电粒子束来获取试样图像的带电粒子显微镜。
背景技术
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
发明内容
发明要解决的课题
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。
本发明的目的在于，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，本发明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。
发明的效果
根据本发明，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行程关系的模拟结果。
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)是表示本发明中确保上部电极的导电性的结构的一例的图。
图7(b)是表示本发明中确保上部电极的导电性的结构的一例的图。
图8(a)是表示本发明中用于降低漏电流的支架结构的一例的图。
图8(b)是表示本发明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是表示本发明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是表示设定本发明的拍摄条件的操作GUI的一例的图。
具体实施方式
本发明中，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发明的实施例。
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，这只是本发明的一个例子，本发明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，但是在适用本发明时，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，在该情况下也能够作为下部电极33发挥功能。通过位移台9在Z方向上的移动能够调整保持有隔膜31的隔膜保持部件35(上部电极32)与试样支架5(下部电极33)的距离。另外位移台9可以是能够倾斜的。此外，隔膜保持部件与试样支架的距离也可以替换为隔膜与试样的距离、或者试样GAP。本实施例中，使用位移台9来调整试样GAP，但是隔膜单元30本身具有能够在Z方向移动的构造，也可以通过移动隔壁单元30 来调整试样GAP。调整试样GAP的机构称作试样GAP调整机构。
SEM控制系统的结构包括：加速电压控制部10、偏转信号控制部11、电子透镜控制部12、XYZ位移台控制部13、排气系统控制部16以及电压施加控制部21。加速电压控制部10通过控制电子光学系统的各部件来控制一次电子束的加速电压。偏转信号控制部11控制偏转器6来控制一次电子束的偏转量，使一次电子束在试样上进行扫描照射。电子透镜控制部12控制其他电子透镜、电极。XYZ位移台控制部13根据用户指示或者自动地控制位移台9的移动量。排气系统控制部16控制真空泵的动作，控制电子光学镜筒2内部、第一框体3内部以及第二框体4内部的真空度。电压施加控制部21通过如后述那样控制能够对隔膜保持部件35(上部电极32)和试样支架5(下部电极33) 的至少任一方施加电压的电源，来控制对它们施加的电压。即，本实施例中隔膜保持部件35作为上部电极32发挥功能，试样支架5作为下部电极33发挥功能。优选能对上部电极32或者下部电极33施加正负两个极性的电压。由此能在试样与隔膜间的空间(试样GAP)形成期待电场。另外，上部电极32、下部电极33可以分别独立于隔膜保持部件、试样支架来进行设置。电压施加控制部21也可以为可变电压电源。
信号处理系统的结构包括：检测信号控制部14、图像形成部15以及电流电压变换部19。检测信号控制部14进行对来自检测器8的信号进行电流-电压变换的处理，并输出到图像形成部。图像形成部15基于从检测器输出的信号和来自偏转信号控制部11的电子束照射位置的信息来生成图像。电流电压变换部19至少与试样支架5(下部电极33)连接，将由下部电极33的至少一方检测的电流变换为电压信号并输出到图像形成部15。电流电压变换部19可以与上部电极32以及下部电极33双方连接，可以以能够检测任一方中的电流的方式进行切换，也可以是在双方分别能检测电流的结构。
SEM操作系统的结构包括操作各部分控制系统的操作部17、以及显示控制值或由图像形成部处理过的图像的监视器等显示部18。
上述控制部、图像生成部可以通过专用电路基板构成为硬件，也可以由与带电粒子显微镜连接的由计算机执行的软件来构成。在由硬件构成的情况下，能够通过将执行处理的多个运算器集成在配线基板上、或者半导体芯片或者封装内来实现。在由软件构成的情况下，能够通过在计算机搭载高速通用CPU，执行程序来实现，其中该程序执行期待的运算处理。通过存储有该程序的存储介质，也可以使既有装置升级。另外，这些装置、电路、计算机之间通过有线或者无线网络连接，收发适当数据。
电子光学镜筒2设置为在第一框体3内部突出。第一框体3经过电子光学镜筒端部的物镜的磁极的孔与电子光学镜筒2内部连通，成为支撑电子光学镜筒2的构造。另外，通过排气管与真空泵28连接，从而第一框体3内部被维持为真空状态。第一框体3内部气压可以是与电子光学镜筒内部同等程度的真空度，也可以是相比电子光学镜筒的真空度为低真空。
试样配置在第二框体4(也称试样室)内部。图1的例子中，第二框体4设置为在第一框体的下部支撑第一框体3，但是配置不限于此。第二框体4内部为非真空，即为大气气氛或者预定气体气氛。在第二框体4内部为大气的情况下，第二框体可以通过开口部对大气开放。另外在使第二框体4内部为预定压力的气体气氛的情况下，设置气体导入口即可。另外，在根据需要使第二框体 4内部为真空状态时，优选在第二框体4设置能够与真空泵连接的排气口。
真空的电子光学镜筒2内部以及第一框体3内部与非真空的第二框体4 内部通过隔壁(例如隔膜单元30)来隔离。隔膜单元30设在第一框体3的下表面中上述电子束光学镜筒2正下方的位置。隔壁单元30由隔膜31、形成有隔膜31的基座34、以及保持基座34的隔膜保持部件35构成。隔膜31能够使从电子光学镜筒2的下端放射的一次电子束透过或者通过，且需要能够维持真空的第一框体内部与非真空的第二框体内部的差压。隔膜31的素材为碳材、有机材、金属材、氮化硅、碳化硅、氧化硅等。隔膜31的厚度优选为一次电子及反射电子能够透过的膜厚。厚度取决于隔膜31的窗口尺寸、材料，可以使用大约20nm的厚度。隔膜31可以是配置为多个的多窗口。隔膜31的形状可以不是正方形，而是长方形等形状。形状可以是任何形状。另外，隔膜31 自身有无导电性均可。在以下所说明的本实施例中，作为一个例子，使用了膜厚20μ0、附有窗口尺寸250μ5的SiN膜的隔膜单元30，但是本技术不受隔膜尺寸的限制。
基座34例如是有机硅、金属部件那样的部件。隔膜保持部件35是将隔膜 31以及基座34以分隔于第一框体3与第二框体4之间的方式进行安装的部件。隔膜保持部件35可以是如下文所述那样能够施加电压的结构，该情况下，也能够作为上部电极32发挥功能。
一次电子束通过隔膜单元30并最终到达在试样支架5(下部电极33)搭载的试样100。若试样100被照射一次电子束，则从试样放射二次电子以及反射电子。使用图2根据后述的原理，在本实施例中，能够将二次电子作为流入下部电极33的电流进行检测。来自与下部电极33连接的电流电压变换部19的信号通过图像形成部15与偏转器6同步检测，形成基板电流图像。基板电流图像经由操作部17显示在显示部18中。
以下，使用图1中所说明的装置，对将试样设置在大气压空间的状态下选择性检测二次电子的方法。
以下，在本说明书中，下部电极的电流量表现为基板电流量或下部电极电流图像，测定下部电极的电流量表现为基板电流测量或下部电极电流测量，通过控制部使测量到的基板电流成像后得到的图像表述为基板电流图像或下部电极像。另外，在本说明书中，将隔膜-试样之间的距离称作试样GAP。此外，此处的隔膜-试样间的距离是指隔膜表面与试样表面之间的距离或者隔膜表面与试样支架表面的距离。
大气压中存在大量气体分子，如果具有能量的一个电子与气体分子碰撞，则产生生成一个电子和一个离子的放大现象。无电场情况下，通过碰撞而产生的电子、离子消失，而如果施加电场，通过碰撞而产生的电子、离子会雪崩式放大。这对于光子也产生同样现象。这些电子的电离碰撞所产生的电子放大量表述为eαx，电子的电离碰撞越多，则放大量也增加。本发明人利用该放大现象设计了选择性检测低能量二次电子的方法。
使用图2说明对二次电子进行放大并检测的原理。图2中，将一次电子束表现为PE，将二次电子表现为SE，将反射电子表现为BSE，将由放大的二次电子引起的电子/离子电流表现为I。另外，图2中省略记载试样。
若一次电子束照射到试样，则从试样表面放射二次电子以及反射电子。二次电子与存在于隔膜31与下部电极33之间的非真空空间的气体分子发生电离碰撞而被放大。更具体地，通过与气体分子的电离碰撞，生成正离子和电子，二次电子失去能量。之后生成的正离子和电子分别与其他气体分子碰撞，再次生成正离子和电子。重复该过程，从而二次电子被放大。本实施例中，通过电压施加控制部21在隔膜31与下部电极33间的非真空空间形成电场，从而对二次电子赋予放大所需的能量，通过增加电离碰撞总数，能够放大来自二次电子的信号分量。
被放大的电子或者离子被上部电极32或者下部电极33吸收。图2中表示通过下部电极进行电流检测的例子。图2的情况下，通过电压施加控制部21 对上部电极施加正电压，但是也可以考虑使通过电离碰撞而生成的正离子和电子在下部电极33混合存在并被吸收。
此时，反射电子也同样通过与气体分子的电离碰撞而被放大，但是由于反射电子的能量远高于二次电子，因此在试样GAP小的情况下，在通过电离碰撞重复放大之前在隔膜31中通过。因此，通过设为不存在反射电子的电离碰撞或较少的试样GAP，能够选择性地检测由二次电子引起的放大电流部分。通过控制位移台9能够调整试样GAP。
与气体分子的碰撞次数由试样GAP(x)/电子的平均自由行程(λ)＝平均散射次数(γ)来决定，试样GAP中平均的放大总量可以简单地由γeα(E)x来表示。基于该关系，如下简单地表示通过电场放大的反射电子及二次电子的电流量。
[数学式1]
IBSE＝ηγBSEeα(E)x
[数学式2]
ISE＝δγSEeα(E)x
此处，η及δ是照射一次电子束时从试样放射的电子放射率，反射电子的电子放射率是η，二次电子的电子放射率是δ。γSE及γBSE是平均散射次数， x是试样GAP，α(E)是根据电场而变化的电子放大量。本实施例中的电子放射率的范围为：η为0.01-0.6，δ为0.1-1。由于通过气体分子与电子的碰撞产生电子的放大，因此如果反射电子以无散射状态通过隔膜31到达真空中，则γBSE＝0，因此在下部电极检测不到IBSE的信号分量。另外，由于二次电子通过与空气分子的1次碰撞而失去能量，因此二次电子的平均散射次数γSE＝1。
根据上述两个数学式，如果为γBSE<γSE的条件，则通过下部电极能选择性检测二次电子。此外，实际上在γBSE与γSE接近的情况下，依赖于电子放射率η、δ，但是通常η<δ，因此如果γBSE<γSE，则可以说能够选择性地检测二次电子。此处由于如果减小试样GAP则能减小γBSE，因此调整试样GAP 满足γBSE<γSE即可。
图3表示根据逻辑式求出各加速电压与平均自由行程的关系，表示的是大气压空间中一次电子束的加速电压与平均自由行程的关系。纵轴是平均自由行程，横轴是加速电子的能量。可知随着加速电压增高，电子的平均自由行程量也增加。例如，在加速电压10keV时，平均自由行程为20μ0，加速电压20keV 的情况下，平均自由行程为40μ0，加速电压30keV的情况下，平均自由行程为60μ0。反射电子的能量由一次电子束的加速电压决定，因此对应于加速电压，调整试样GAP使得γBSE<γSE，从而可以选择性使二次电子放大并进行检测。
图4表示选择性检测放射电子并获取具有所希望的信息的基板电流图像的流程。首先，通过位移台机构系统，将视野移动至试样的观察部位(S1)。使用SEM的操作配置来设定基本观察条件即加速电压、照射电流(S2)。
接着，基于载置试样的非真空空间中存在的气体中的一次电子束的平均自由行程，调整试样GAP(S3)。在求取平均自由行程时，将S2中已设定加速电压的加速电压用作参数。该步骤中，设定试样GAP小于一次电子束的平均自由行程λPE。平均自由行程可以根据试样室内的气体的压力以及种类通过模拟等自动计算，也可以由用户求出。试样GAP通过位移台机构系统使试样在Z 方向移动进行调整即可。若实施该步骤，则成为对试样照射一次电子束的状态。
接着，通过电压施加控制部21，在上部电极与下部电极间形成电场(S4)。此时，对应于所希望的信息是反射电子图像还是二次电子图像，来调整电压值。在想获取反射电子图像的情况下，调整为IBSE>ISE。在想获取二次电子图像的情况下，调整为IBSE<ISE。实际上，在使用图5所示说明那样不施加电压的情况下，得到反射电子的分量多的图像，因此在想得到二次电子图像的情况下施加电场即可。如果增大施加电压，则如使用图9在下文所述那样，从上部电极流向下部电极的漏电流增大。因此，施加电压优选设定为漏电流小于由放大后的二次电子流向基板所导致的电流量。这种施加电压的值可预先设定为预定值。
在该阶段得不到所希望的信息的情况下，再次调整试样GAP(S5)。该步骤中，调整为γBSE<γSE。试样GAP越接近，则γBSE越小，因此在实施步骤S4 后不能获取二次电子图像的情况下，只要使试样位移台进一步靠近隔膜即可。
经由试样流向基板的电流经电流电压变换部19变换为信号电压，同步于偏转部6的偏转信号，被采样的信号电压通过图像形成部15作为图像数据显示在显示部或者被保存(S6)。
因此，实际上，只要重复步骤S5和S6，一边观看图像一边调整试样GAP 直至得到所希望的图像即可。
使用图5(a)(b)说明在调整了试样GAP和电场情况下的获取图像的区别。为了评价本实施例对二次电子的选择性，试样使用了具有SiC区域和Au区域的试验用试样(SiC/Au基板)。试验用试样使用SiC/Au的理由是因为SiC和Au 在加速电压30kV时反射电子的放射率为Au高于SiC，二次电子的放射率为 SiC较高。
图5(a)是由设置在电子光学镜筒2下部的反射电子检测器8获取到的 SiC/Au基板的大气压SEM图像。判定为Au比SiC区域更亮的对比度，是源自反射电子的图像。
图5(b)示出验证在试样与隔膜之间形成的电场与试样GAP关系的结果。图5(b)中，对试样与隔膜之间形成的电场设为无电场和100V/μ0的例子进行比较。实验条件为加速电压30kV、照射电流2nA，比较试样GAP为50μ0、 100μ0、150μ5情况下的无电场时/施加电场时的基板电流图像。基板电流信号是使电子放射率的差反转得到的对比度。因此，图5(b)中，使基板电流信号反转，进行图像化。基板电流图像如果是由反射电子的放大量形成的图像，则 Au比SiC更亮，如果是二次电子的放大量形成的图像，则SiC更亮。
由图5(b)可知，在无电场情况下，基板电流图像是反射电子的放射率高的 Au较亮，SiC较暗。在无电场情况下，二次电子不被放大，被试样再次吸收。由于从试样放射的电子仅为反射电子，因此形成源自反射电子的对比度。另外，该结果在各试样GAP下具有相同倾向。在使试样GAP为50μ0并对试样GAP 之间施加100V/μ0电场的情况下，SiC较亮，Au较暗，可知对比度与反射电子图像(图5(a))相反。放射电子中返回下部电极侧的电子是通过电离碰撞生成的正离子成分，因此基板电流量增加。由此，可知选择性地获取了由二次电子引起的放大信号。另外，在电场100V/μ0的情况下，在试样GAP为50μ0、 100μ0时发现相同现象，而使试样GAP为150μ5，则随着反射电子的平均散射次数增加，源自反射电子的放大信号分量增加，因此获取的基板电流图像接近反射电子图像。
由该结果确认为：在试样间隙的条件下，能够测量源自二次电子信号的电离碰撞所引起的放大量。
如果试样GAP超过100μ0，则一次电子束的散射量也增加，因此分辨度下降。因此，保证分辨度的试样GAP优选为x≤3λPE。另外，能够选择性地检测二次电子的试样GAP的范围为x≤3λBSE。此处λBSE表示反射电子在载置有试样的空间的非真空空间中存在的气体中的平均自由行程。但是，λBSE的值根据对试样GAP间施加的电场而变化。另外，此处以λBSE的3倍为阈值，而实际阈值依赖于试样的材料、装置结构。但是，即使在该种情况下，也基于λBSE与λSE的关系来决定。并且，对试样GAP施加的电压优选为空气的绝缘击穿电场的3kV/mm以下。例如，试样GAP为50μm的情况下，对上部电极施加的电压在为150V以下。另外，根据本实施例，通过调整试样GAP，能够选择性地控制作为检测对象的放射电子。在放射电子行进的距离(试样GAP) 长的情况下，由于能量高的反射电子大多重复电离碰撞，因此相比二次电子产生较多电子和离子，在基板电流上重叠较多通过反射电子放大的信号。即，在 x≤3λBSE的范围内，成为源自二次电子的电流图像，在x≥3λBSE，成为反射电子分量多的电流图像。
以上，若使用本实施例，则通过在大气压下调整试样GAP能够选择性地产生由二次电子的电离碰撞所引起的放大现象，并获取具有起因于二次电子的信息的图像。
图6中示出了在大气下保持试样以及试样台的第二框体内部的概要。此外，图6中，省略了第二框体4附近以外的与图1相同的部分，但是在该第二框体 4上部设置有与图1相同的电子束光学镜筒2。使用图1，如上所述，隔膜保持部件35作为上部电极32发挥功能，试样支架5作为下部电极33发挥功能。
图6中，通过由电压施加控制部21控制的电压施加机构22对上部电极 32施加电压。例如，电压施加机构22是在前端具有板簧构造的金属棒。通过板簧部分与上部电极接触并对上部电极施加电压。图6中，将电压施加机构 22设为经由第二框体的壁面的插入部插入，在第二框体4外与电压施加控制部21连接的构造。可以使用试样位移台5侧的端子从外部对电压施加机构22 施加电压。另外，也可以在第二框体4设置有与试样支架5连接的端子。另外，也可以省略电压施加机构22，使电压施加控制部21直接与上部电极32连接。但是，在与上部电极直接连接的情况下，如果隔膜31破损，则在将作为上部电极的隔膜保持部件从装置拆除时，需要将配线拆除。对此，如图6所示，通过经由电压施加机构22连接，在更换隔膜时只需拆除电压施加机构22的接触部即可，将提高作业效率。
下部电极33与电流电压变换部19连接，被下部电极33吸收的电流变换为电压，输出到图像形成部15。试样100载置于作为下部电极33的试样支架 5上。
另外本实施例中，虽然是对上部电极32施加电压的结构，但是也可以对下部电极33施加电压。该情况下，与下部电极33连接的电流电压变换部19 通过电压施加控制部21成为电性浮空的电路结构，上部电极32接地。
通过位于上部电极32与第二框体4间的O型圈等密封材料39使设置试样的空间保持大气状态。另外通过位移台9的Z轴可以调整试样GAP。
本实施例中，虽然将第二框体4的环境设为大气，而第二框体内部的气体也可以为不同于大气的气体。例如可以包括He、Ar。尤其是，相比于气体分子，由于He的元素号和密度小，因此具有平均自由行程长这一性质。因此，通过在第二框体内部的气体中包含He，使平均自由行程延长，易于调整试样 GAP。另外，本发明中不一定必须是大气压，能够适用的真空度范围为1330Pa 至大气压。如果压力减小，则气体中的分子密度减小，因此空气分子与电子碰撞的概率减少。因此，使平均自由行程延长。即使在低真空下，通过将试样 GAP调整为γBSE<γSE，也能够选择性地检测二次电子。现实中，例如只要使试样GAP为反射电子的平均自由行程3倍以内的试样GAP(x≤3λBSE)即可。
如图6所示，对于通过施加在上部电极32的电压而在隔膜31与试样之间形成所希望的电场，需要使上部电极32与隔膜31电连接。图7是用于确保上部电极32与隔膜31的导电性的结构例。
图7(a)中示出了一个例子。隔膜单元由在基座上成膜的电子可透过的隔膜 31和固定隔膜的由金属材料制作的上部电极32构成。在上部电极32的中心部具有用于一次电子束以及反射电子通过的开口部，设置为中心与隔膜31的 SiN开口部一致。形成有隔膜31的基座34与上部电极32使用粘着剂36来固定。此时，使上部电极32的开口部和隔膜31的SiN开口部都不阻挡一次电子束以及反射电子。此外，粘着剂36有无导电性均可。
如果一次电子以及反射电子透过的隔膜31的SiN开口部导电性不充分，则每当电子透过，逐渐积累负电荷。于是，由于隔膜31带负电，因此对一次电子束的轨道产生影响，或者隔膜与试样间产生的漏电流等的噪音分量增加。因此，通过以导电性材料37连接上部电极32和隔膜31，确保上部电极32与隔膜31之间的导电性，去除积蓄在隔膜31中的负电荷。作为导电性材料37 可使用例如银糊、碳糊、Cu带。在基座34具有导电性的情况下，也可以由粘着剂36兼具导电性材料37的作用。
图7(b)中示出了使用导电盖38相对于上部电极32固定隔膜31以及基座 34的例子。可以如图7(b)所示，通过由具有导电性的材料构成的盖(导电盖38) 将基座安装在上部电极32，来取代图7(a)的通过导电性材料来进行粘着。进而，可以在基座34与上部电极32之间设置O型圈等密封材料47。导电盖38相对于隔膜以及上部电极能够装卸。在图7(b)的例子中，也如图6所示，上部电极 32经由O型圈等密封材料39安装在第二框体4，将第二框体4内部从带电粒子光学镜筒内部的真空空间分离。图7(a)的例子中，由于隔膜粘着固定在上部电极，因此在更换隔膜时需要按上部电极来进行更换。对此，如图7(b)所示那样，通过可装卸的导电盖进行固定，因此不再需要在更换隔膜时更换作为隔膜保持部件的上部电极本身，通过拆除导电盖能够将隔膜31以及基座34从上部电极取下来进行更换。因此，能够重复使用上部电极。
以上，若使用本实施例，则能够通过电压施加机构在大气压下选择性地获取二次电子。如果由上部电极检测二次电子，则由于反射电子也同样入射到上部电极，因此难以对反射电子和二次电子进行区分检测。相对于此，如本实施例这样，使用由下部电极测量基板电流来检测被放大二次电子的方法，根据在试样GAP间形成的电场和试样GAP的大小，能够区分检测二次电子和反射电子。
实施例2
上述实施例中，在通过电压施加控制部对上部电极施加了电压时，存在产生从上部电极流入下部电极的漏电流的可能性。本实施例中，对减小该种漏电流引起的噪音的方法进行说明。以下，省略说明与实施例1相同部分。
为了选择性地获取二次电子，在试样GAP为几十μm-几百μm的状态下需要对上部电极或者下部电极施加几V-几十V的电压。例如，如果试样GAP 为50μm，电压为5V，则产生大约100V/mm的电场。于是，如图8 (a)的箭头所示，沿着大气中的分子，从上部电极向下部电极产生漏电流。如果该漏电流的量级为照射电子束下所测量的几nA的信号以上，则不能正常测定具有表面形状的电子所引起的信号。因此，本实施例中，针对在隔膜支架与下部电极间介入绝缘材料来减少漏电流的方法来进行说明。
图8(a)是用于减少漏电流的试样支架结构。在隔膜31与试样100之间设置有绝缘部件40。换言之，绝缘部件40以与试样相对的方式设置在隔膜31 表面。此外，在绝缘材料的中央部(基座34的开口部)设有孔，一次电子束以及反射电子能够通过。绝缘部件40设置在隔膜31的外周，不与隔膜31的SiN 开口部重合。由此，使上部电极32与下部电极33之间高电阻化，减少流向下部电极33的漏电流。此时使用的绝缘部件40可以是透明胶带、聚酰亚胺带。另外，如图8(b)所示，也可以使用在隔膜31本身形成有保护涂膜、PIQ膜等绝缘膜41的部件。
图9是对上部电极32施加电压情况下流向下部电极33的漏电流的实际测定结果。图9是如图8(a)所示相对于隔膜支架30粘贴有一层膜厚50μm的聚酰亚胺带状态下的实际测定结果。将纵轴设为漏电流量，将横轴设为对上部电极施加的电压，是针对各试样GAP实际测定的结果。由该结果可知，存在仅依靠聚酰亚胺带不能去除的漏电流部分，流向下部电极33的漏电流量与所施加的电压和试样GAP成正比。
由于漏电流在形成基板电流图像时成为背景，因此在本实施例中，针对流向下部电极的电流信号，设有电流测量处理部23。
图10中表示本实施例中装置的整体结构。电流测量处理部23以外与图1 相同，因此省略说明。电流测量处理部23是测定漏电流并仅补偿漏电流部分的调整电路。用于补偿的漏电流量优选在每次观察时测定。例如，在更换试样的情况下，优选重新测定在变更焦点距离(试样GAP)情况下用于补偿的漏电流。即，在对上部电极与下部电极之间施加电场的状态下，通过对试样照射带电粒子束，从流入下部电极的电流量减去用于补偿的漏电流量。如果设定用于补偿的漏电流量，则通过电流测量处理部23进行从流入下部电极33的电流减去每次(即对每一像素)设定的漏电流量部分的处理，将补偿调整后的电流信号部分输出到图像形成部15形成图像。
说明作为补偿的漏电流的测定方法。首先，在不照射一次电子束的状态下从电压施加控制部21对上部电极32施加电压，产生电场。此时，流入下部电极33的电流量是漏电流，因此测定其值。该实际测定的漏电流量作为下部电极电流测定用的补偿部分输入电流测量处理部23并进行存储。但是，在电场强的情况下，由于漏电流不稳定，因此难以选择校正值。因此，可校正的电场范围优选为1V/μm以下。
图11中示出用作电流测量处理部23的补偿调整电路的具体例子。该电路是一个例子，只要能够调整补偿且具有信号放大电路即可。该电路设置在第二框体内、第二框体外均可。另外，作为不使用补偿调整电路的方法，具有通过软件安装电流测量处理部23的方法。该情况下，例如通过电流电压变换部19 进行信号变换后，在图像形成部15中可以从输入至图像形成部15的信号数字性减去补偿部分。即图像形成部15也能对每个像素调整辉度。
以上，若使用本实施例，则能够减少漏电流所引起的噪音，能够提高大气压下二次电子图像的图像质量。
实施例3
在实施例中，针对下述SEM结构进行说明，在进行了真空排气的框体内配置胶囊状试样单元，能够选择来自处于大气压下的试样的二次电子并进行检测。该试样单元具有能够设置试样的空间，能够使试样单元内部为任意气体种类、压力的气氛。本实施例中使试样单元内部为大气。
图12中示出了设置有试样单元的第二框体4内部概要图。第二框体的外部由于与图1相同，因此省略说明。试样单元50由上部电极32、下部电极33 以及密封材料44构成。密封材料44形成试样单元50的侧壁，密封上部电极 32和下部电极33，在真空空间中保持大气压空间。上部电极安装有隔膜单元 30。本实施例中，上部电极32作为试样单元的盖发挥功能。试样100配置在试样单元内部的下部电极上。即，设置在上部电极32及隔膜单元30与下部电极33之间。
另外，由电压施加控制部21控制的电压施加机构22设置为能够与上部电极32接触，对上部电极32施加电压。与上述实施例相同地，也可以对下部电极33施加电压，来取代对上部电极32施加电压。下部电极33与电流电压变换部19连接。此时，下部电极33与上部电极32之间的密封材料44保持大气压空间，且必须电性分离。因此，密封材料44的至少一部分使用不通电的绝缘材料。绝缘材料可以为例如O型圈，也可以为凝胶片、粘着剂。另外，密封材料44自身也可以由绝缘材料构成。另外，该绝缘材料也可以作为用于确保或者调整试样GAP的垫片来使用。
另外，在使试样GAP可变时，可以变更密封材料44的高度，或者使用设在试样单元内的位移台机构来进行变更。位移台机构的动作通过可在XYZ方向移动的XYZ位移台控制部来控制。本实施例中，在胶囊内设置有XYZ位移台9。该位移台通过绝缘体101与下部电极33电性绝缘。
若使用本实施例的胶囊状的试样单元，则能够在上部电极32与下部电极 33之间施加电压，能够调整试样100与隔膜31之间的试样GAP。因此，即使在进行了真空排气的框体内，也能够在将试样设置为大气压空下的状态下获取二次电子图像。
实施例4
本实施例中，针对用于测量试样GAP的电极间距离控制部进行说明。以下，省略对与实施例1相同部分的说明。
如上所述，在实施本发明时，试样GAP的控制非常重要。通过准确测定试样GAP的高度，能够缩窄试样GAP。由此，由于在大气压下能够减少1次电子的散射，因此分辨度提升。进而，由于反射电子所引起的电离散射的放大部分的信号分量减少，因此二次电子的选择性提高，在基板电流图像中可以更鲜明地获取反映了表面形状的对比度。
图13中示出了利用光学式显微镜测定试样GAP的示意图。在支架内设置有试样的状态下，通过固定夹具45夹持固定上部电极32、密封材料44、下部电极33，生成密闭空间。此时，设置试样100，使得观察到的部位来到SiN开口部正下方。在支架内内置有XYZ位移台9的情况下，可通过XYZ位移台调整试样中希望观察的部位来到正下方。首先，通过光学式显微镜分别调整试样面和SiN隔膜面配合聚焦位置，测量试样面与隔膜面的聚焦位置的差，将该差作为试样GAP。关于试样GAP的调整方法，可以通过选择使用厚度不同的多种密封材料44来调整试样GAP，也可以通过调整固定夹具部45的固定力，在挤压率的范围内调整密封材料44。图13的方法对于使用图12那样的环境单元型的支架的情况有效。
图14中作为另一例子还叙述了使用漏电流测定试样GAP的方法。图14 所示方法中，对具有设置试样100的部分比上端低构造的高度调整用试样台 46上的上端面，设置观察到的试样100的面。如果考虑设置试样对电场的影响，则考虑优选使高度调整用试样台46的上端面与试样100的表面平齐。具体地，以光学显微镜等的聚焦点为基准，使高度调整用试样台46的上端面与试样100的表面平齐即可。此时，从电压施加控制部21施加标准施加电压，测定此时流动的漏电流。根据预先求出的漏电流与试样GAP的关系，由测定得到的漏电流的大小求出试样GAP。标准施加电压在每个装置中恒定，并预先进行设定。预先测定漏电流与试样GAP的关系，并存储在数据库等中。
图15中作为另一例子还叙述了利用电子在扫描型电子显微镜中测定试样 GAP的方法。在大气压空间中由于与气体分子碰撞，耀斑量增多，在到达试样之前，光束直径变大。真空中，由于基本没有气体分子，因此为基本没有耀斑的光束直径。如果试样GAP增大，则相应地电子与气体分子的碰撞次数增加，耀斑量增加。因此，如果使用耀斑量作为参数，则能够测定试样GAP。
图15的方法中，作为用于测定试样GAP的标准试样，使用在Si或者Al 上设置的、由薄膜上的Au、Cu、Pt等重金属类所生成的试样。标准试样设置在试样支架5的任意位置。
图15(a)中示意性地图示了在真空中获取耀斑量测定试样的显示部。另外，图15(b)中表示在大气中获取耀斑量测定试样的SEM的模型图。对于用户，通过显示部18以及操作部17，输入测定环境的气体分子的种类、压力、加速电压、温度，由这些参数通过模拟求出耀斑量。或者，也可以针对代表性的加速电压、测定环境，将预先模拟得到的结果存储在数据库等中。而且，图15(a)(b) 是为了进行说明而进行画面显示的例子，若能够通过图像处理自动求出耀斑量，则可以不进行画面显示。
在实际的测定环境中，测定耀斑量后，通过图像处理部比较或者对照实际测定出的耀斑量与通过模拟计算出的耀斑量，从而由获取到的耀斑量求出试样 GAP。耀斑量与试样GAP的关系可以通过模拟来求出，也可以通过预先设定的关系式来求出。或者可以预先存储耀斑量与试样GAP的关系的数据，通过与该数据对照来求出试样GAP。
以上，若使用本实施例，则能够测定试样GAP，因此能够得到分辨度高、二次电子的选择性高的基板电流图像。
实施例5
本实施例中，叙述观察条件自动设定的启动方法。本实施例中使用的装置能够与上述各实施例组合。
图16中示出了本实施例中使用的用户界面即操作GUI。图16的操作GUI 显示在显示部18中。另外数据的输入通过与操作部17连接的鼠标、键盘等进行。在设定观察条件时，图16的画面可以自动启动，也可以将观察条件自动设定为默认值。例如，加速电压可设定为默认值。另外，点击气体种类按钮 29来选择观察时的试样室内的气体种类，输入该气体的压力。另外，根据加速电压预先计算平均自由行程，在硬盘或者存储器上作为数据库来存储。操作部17求出对应于设定为测定条件的加速电压的平均自由行程。因此平均自由行程没有必要由用户进行计算，只要输入试样室内的气体信息即可自动设定。
另外，观察条件设定画面具有施加电压输入窗口25，用户向施加电压输入窗口25输入想施加在上部电极或者下部电极的电压。被施加所输入值的电压。
另外，观察条件设定画面可以具有漏电流测定按钮26。用户通过点击漏电流测定按钮26，能够测定由下部电极检测的基板电流。因此，通过在上述实施例中所说明的条件下按下漏电流测定按钮，能够测定漏电流。进而，如果点击补偿按钮27，则如上述实施例中所述，测定出的漏电流部分被设定为由下部电极检测的基板电流的补偿。
此外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的内容，并不限定为必须具备所说明的全部结构。另外，某个实施例的部分结构能够置换为其他实施例的结构，另外，也可以在某个实施例的结构的基础上追加其他实施例的结构。另外，关于各实施例的部分结构，能够追加、删除、置换其他结构。另外，上述各结构、功能、处理部、处理方法等可以是它们的一部分或者全部通过例如集成电路进行设计等由硬件来实现。另外，上述各结构、功能等也可以通过处理器解释并执行实现各自功能的程序，而由软件来实现。
实现各功能的程序、表、文件等信息能保存在存储器、硬盘、SSD(Solid StateDrive：固态硬盘)等存储装置或者IC卡、SD卡、光盘等存储介质。
另外，控制线、信息线表示在说明时被认为需要的线，不一定示出制品的全部控制线、信息线。实际上可以考虑几乎所有结构都相互连接。
符号的说明
1：电子枪，2：电子光学镜筒，3：第一框体，4：第二框体，5：试样支架，6：偏转器，7：光学透镜，8：检测器，9：XYZ位移台，10：加速电压控制部，11：偏转信号控制部，12：电子透镜控制部，13：XYZ位移台控制部，14：检测信号控制部，15：图像形成部，16：排气系统控制部，17：操作部，18：显示部，19：电流电压变换部，21：电压施加控制部，22：电压施加机构，23：电流测量处理部，24：图像显示部，28：真空泵，30：隔膜单元， 31：隔膜，32：上部电极，33：下部电极，34：基座，35：隔膜保持部件，36：粘着剂，37：导电材料，38：导电盖，39：密封材料，40：绝缘材料，41：绝缘膜，42：电阻，43：位移台基座，44：密封材料，45：固定夹具，46：高度调整用试样台，50：试样单元，100：试样，101：绝缘体。

Claims (11)

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即试样间隙；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，所述带电粒子显微镜根据耀斑量求出所述试样间隙。
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行程，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行程的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之间施加电场状态下在所述下部电极吸收的电流减去所述漏电流而得到的电流值来形成所述图像。
7.根据权利要求6所述的带电粒子显微镜，其中，该带电粒子显微镜具有：
存储部，其存储所述试样与所述隔壁的间隔、与所述漏电流的大小之间的关系；以及
控制部，其基于所述漏电流的大小来求出所述试样与所述隔壁的间隔。
8.一种试样拍摄方法，其中，
在通过隔壁从带电粒子光学镜筒内部的真空空间分离出的非真空空间中配置的下部电极载置试样，
使聚焦后的带电粒子束向所述试样照射，
对上部电极和所述下部电极中的至少任一方施加电压，
调整所述试样与所述隔壁的间隔即试样间隙，
测定在所述下部电极吸收到的电流，
基于所述电流来形成所述试样的图像，
根据耀斑量求出所述试样间隙。
9.根据权利要求8所述的试样拍摄方法，其中，
基于存在于载置所述试样的非真空空间的气体中的、来自所述试样的放射电子的平均自由行程，来调整所述试样与所述隔壁的间隔。
10.根据权利要求8所述的试样拍摄方法，
将所述试样与所述隔壁的间隔调整为从所述试样放射的反射电子在所述非真空空间中的平均自由行程的3倍以下。
11.根据权利要求8所述的试样拍摄方法，其中，
在不对所述试样照射所述带电粒子束且在所述上部电极和所述下部电极之间施加电场状态下，测定在所述下部电极吸收的漏电流，
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和所述下部电极之间施加电场状态下在所述下部电极吸收的电流减去所述漏电流而得到的电流值来形成所述图像。
CN201680084947.2A 2016-04-22 2016-04-22 带电粒子显微镜以及试样拍摄方法 Expired - Fee Related CN109075002B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2016/062697 WO2017183168A1 (ja) 2016-04-22 2016-04-22 荷電粒子顕微鏡および試料撮像方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109075002A CN109075002A (zh) 2018-12-21
CN109075002B true CN109075002B (zh) 2020-09-29

Family

ID=60115818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680084947.2A Expired - Fee Related CN109075002B (zh) 2016-04-22 2016-04-22 带电粒子显微镜以及试样拍摄方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210233740A1 (zh)
JP (1) JP6539779B2 (zh)
CN (1) CN109075002B (zh)
DE (1) DE112016006577T5 (zh)
WO (1) WO2017183168A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020084729A1 (ja) * 2018-10-25 2020-04-30 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置、荷電粒子線装置のオートフォーカス処理方法、及び検出器
US11355624B2 (en) * 2019-04-05 2022-06-07 Stmicroelectronics S.R.L. Electrically confined ballistic devices and methods

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525524A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 ��ʽ����������ʾ�� 平板式图像显示装置
JP2005149733A (ja) * 2003-11-11 2005-06-09 Jeol Ltd 走査電子顕微鏡
WO2010084860A1 (ja) * 2009-01-22 2010-07-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡
CN103168221A (zh) * 2010-10-08 2013-06-19 株式会社日立高新技术 漂浮于液体表面的试样的扫描电子显微镜观察方法
WO2014038287A1 (ja) * 2012-09-05 2014-03-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置用部材、荷電粒子線装置および隔膜部材
CN104094376A (zh) * 2012-02-09 2014-10-08 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
WO2015025545A1 (ja) * 2013-08-23 2015-02-26 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 隔膜取付部材および荷電粒子線装置
CN104520967A (zh) * 2012-09-27 2015-04-15 株式会社日立高新技术 带电粒子线装置
CN104584181A (zh) * 2012-08-20 2015-04-29 株式会社日立高新技术 带电粒子线装置及试样观察方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008262886A (ja) 2007-04-12 2008-10-30 Beam Seiko:Kk 走査型電子顕微鏡装置
US9679741B2 (en) * 2010-11-09 2017-06-13 Fei Company Environmental cell for charged particle beam system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525524A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 ��ʽ����������ʾ�� 平板式图像显示装置
JP2005149733A (ja) * 2003-11-11 2005-06-09 Jeol Ltd 走査電子顕微鏡
WO2010084860A1 (ja) * 2009-01-22 2010-07-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡
CN103168221A (zh) * 2010-10-08 2013-06-19 株式会社日立高新技术 漂浮于液体表面的试样的扫描电子显微镜观察方法
CN104094376A (zh) * 2012-02-09 2014-10-08 株式会社日立高新技术 带电粒子束装置
CN104584181A (zh) * 2012-08-20 2015-04-29 株式会社日立高新技术 带电粒子线装置及试样观察方法
WO2014038287A1 (ja) * 2012-09-05 2014-03-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置用部材、荷電粒子線装置および隔膜部材
CN104520967A (zh) * 2012-09-27 2015-04-15 株式会社日立高新技术 带电粒子线装置
WO2015025545A1 (ja) * 2013-08-23 2015-02-26 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 隔膜取付部材および荷電粒子線装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6539779B2 (ja) 2019-07-03
JPWO2017183168A1 (ja) 2019-02-14
US20210233740A1 (en) 2021-07-29
CN109075002A (zh) 2018-12-21
WO2017183168A1 (ja) 2017-10-26
DE112016006577T5 (de) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6012191B2 (ja) 荷電粒子顕微鏡に用いられる検出方法
US8946629B2 (en) Inspection apparatus
US9601310B2 (en) Charged particle microscope with barometric pressure correction
US20060060794A1 (en) Method of preventing charging, and apparatus for charged particle beam using the same
US9620331B1 (en) Method for analyzing an object and charged particle beam device for carrying out the method
JP6586525B2 (ja) 荷電粒子線装置
US9997331B1 (en) Charged-particle beam microscopy
CN109075002B (zh) 带电粒子显微镜以及试样拍摄方法
US20150213995A1 (en) High-voltage energy-dispersive spectroscopy using a low-voltage scanning electron microscope
US8963084B2 (en) Contamination reduction electrode for particle detector
US11538659B2 (en) Charged particle beam device, autofocus processing method of charged particle beam device, and detector
KR20140143683A (ko) 전자선 검사 장치
JP2002289129A (ja) 低真空走査電子顕微鏡
US10049855B2 (en) Detecting charged particles
CN103779159B (zh) 聚焦粒子束系统和分析带电粒子束的能量的方法
JP4283835B2 (ja) 荷電粒子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法
US12094684B1 (en) Scanning charged-particle-beam microscopy with energy-dispersive x-ray spectroscopy
EP4306945A1 (en) Method of assessing a sample, apparatus for assessing a sample
JP2005135611A (ja) 複合型荷電粒子ビーム装置
JP2008071492A5 (zh)
WO2022248296A2 (en) Manipulation of carrier transport behavior in detector
JP4960393B2 (ja) 荷電粒子線装置及び該装置を用いたデバイス製造方法
JP5530811B2 (ja) 走査電子顕微鏡装置
KR20090070038A (ko) 반도체 소자의 결함 분석방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200929

Termination date: 20210422

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee