JP2016001629A - 試料観察方法 - Google Patents
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【解決手段】荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が試料に到達する間の少なくとも一部の領域となる真空状態に維持可能な第一空間の少なくとも一部を形成する第一の筐体と、該第一筐体に具備され前記試料を格納可能な第二空間の少なくとも一部を形成する第二筐体と、前記荷電粒子照射部から照射された一次荷電粒子線が試料上に照射する際の前記荷電粒子照射部の同軸上に配置され、前記第一空間と前記第二空間とを隔てる隔壁部と、前記試料に対し光を照射し、前記荷電粒子照射部と同方向から前記試料からの光を検出する光学式観察部と、を備える検査又は観察装置が提供される。
【選択図】 図1
Description
。さらに光を光源とし光を検出する光学顕微鏡を上記真空室若しくは上記アタッチメントに取り付けることにより、荷電粒子顕微鏡及び光学顕微鏡による観察を行うことが可能となる。
第一の実施形態では、最も基本的な実施形態について説明する。図1には、本実施形態における光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。図1に示される荷電粒子顕微鏡は、主として、一次荷電粒子線を照射する荷電粒子照射部としての荷電粒子光学鏡筒2、荷電粒子光学鏡筒2を装置設置面に対して支持する第1筐体(真空室)7、第1筐体7に挿入して使用される第2筐体(アタッチメント
)121、光学顕微鏡、及びこれらを制御する制御系によって構成される。第1筐体7は
、荷電粒子光学鏡筒2から放出された一次荷電粒子線が試料に到達する間の少なくとも一部の領域となる真空状態に維持可能な第一空間の少なくとも一部を形成する。また、第2筐体121は、第1筐体7に具備され、試料を格納可能な第二空間の少なくとも一部を形成する。
、各々通信線43、44により接続される。
、一次荷電粒子線は、薄膜10を通って最終的に試料6に到達するよう構成されている。
荷電粒子線が電子線の場合には、薄膜10の厚さは、好適には、電子線が透過できる程度の厚さ、典型的には20μm程度以下とすると良い。薄膜に替えて、一次荷電粒子線の通過孔を備えるアパーチャ部材を用いてもよく、その場合の孔径は、現実的な真空ポンプで差動排気可能という要請から、面積1mm2程度以下であることが望ましい。荷電粒子線
がイオンの場合は、薄膜を破損させる事なしに貫通させることが困難であるため、面積1mm2程度以下のアパーチャを用いる。
第二の実施形態について、説明する。図2に、第二の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第二の実施形態が、第一の実施形態と異なる点は、概ね、薄膜保持部材47を備えている点と、第2筐体121内が1気圧の大気雰囲気下やガス雰囲気下や真空雰囲気にすることができるように構成されている点、試料載置部としての試料ステージ5が駆動系を備えている点である。以下の説明では、第一の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
特に交換)が非常に容易となる。つまり、薄膜10が破損した場合には、薄膜保持部材47ごと交換すればよく、万が一薄膜10を直接交換しなければならない場合でも、薄膜保持部材47を装置外部に取り出し、薄膜10の交換を装置外部で行うことができる。なお
、薄膜に替えて、面積1mm2以下程度の穴を有するアパーチャ部材を使用できる点は、第
一の実施形態と同様である。
、第2空間12内に位置するように配置されているので、より近い位置で試料6を観察することができる。
、第2筐体121内を効率的に置換できる。なお、この開口を後述する粗排気ポートと兼用しても良い。
真空状態での電子顕微鏡観察が可能となる。
。ただし、生体試料など水分を含む試料などを観察する場合、一度真空状態に置かれた試料は、水分が蒸発して状態が変化する。従って、上述のように、大気雰囲気から直接置換ガスを導入する方が好ましい。上記の開口は、置換ガスの導入後、蓋部材で閉じることにより、置換ガスを効果的に第2空間12内に閉じ込めることができる。
。通常の状態では、支柱18は底板20に設けられた格納部に格納されており、試料ステージ5の移動の際に蓋部材122の引出し方向に延伸するように構成される。支柱18及び底板20に設けられた格納部は、少なくとも試料ステージ5を光学顕微鏡で試料6を観察可能な位置との荷電粒子顕微鏡で試料6を観察可能な位置とで移動可能な長さで構成されている。この移動機構を用いることにより、光学顕微鏡にて試料6を観察した後に、荷電粒子顕微鏡で試料6を観察することができる。つまり、蓋部材122の引き出し方向に支柱18を延伸させる若しくは延伸されたままの状態とすることで、試料ステージ5を、光学顕微鏡で試料6を観察可能な位置、すなわち、光学顕微鏡の鏡筒200の光軸204上に試料6の観察対象部位を配置させることが可能となる。また、蓋部材122の引出し方向と反対方向に支柱18を底板20の格納部に格納させる若しくは格納されたままの状態とすることで、試料ステージ5を、荷電粒子顕微鏡で試料6を観察可能な位置、すなわち、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子光学鏡筒2の光軸203上に試料6の同観察対象部位を配置させることが可能となる。
、支柱18は蓋部材用支持部材19に固定されており、蓋部材122を第2筐体121から取り外した際に、蓋部材122と観察装置本体とが完全には分離しないようになっている。これにより、試料ステージ5あるいは試料6の落下を防止することができる。蓋部材122は第2筐体121に真空封止部材125を介して取り外し可能に固定される。一方
、蓋部材用支持部材19も底板20に対して取り外し可能に固定されており、蓋部材122および蓋部材用支持部材19を丸ごと第2筐体121から取り外すことが可能である。
、図示しない締結部材にて蓋部材122を合わせ部132に固定後、置換ガスを導入する
。以上の操作は、荷電粒子光学鏡筒2の動作を継続したまま実行することができ、従って本実施形態の観察装置は、試料交換後、迅速に観察を開始することができる。
第三の実施形態について、説明する。図3に、第三の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第三の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡の鏡筒200の全てを第2空間12内に収納し、通信線43を装置外部に引き出すように構成されている点と、光学顕微鏡の位置を変更するための駆動機構205を備えている点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
。保持部132Aの内側壁には、光学顕微鏡を試料6に対し遠近方向(上下方向)へ移動させる駆動機構205が備えられている。一般的な光学顕微鏡では対物レンズなどの光学レンズと試料との距離を制御することで画像の焦点を合わせることができる。駆動機構205により、光学顕微鏡全体を試料6に対して遠近方向へ移動させることで、試料6の高さ位置を変更することになく焦点を合わせることができる。本実施形態では、特に、光学顕微鏡に備えられた、画像を検出する画像検出部がCCD素子の場合に好適となる。
第四の実施形態について、説明する。図4に、第四の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第四の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡の光源201を試料6の下側に配置するように構成されている点と、試料載置部としての試料ステージ5に光源201からの光が透過可能な透過部としての空洞部206が構成されている点である。以下の説明では
、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
第五の実施形態について、説明する。図5に、第五の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第五の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡を具備した高真空SEMとして使用する形態を示す点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
第六の実施形態について、説明する。図6に、第六の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第六の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡が装置外部に配置されている点と、第2筐体121の保持部132Aの光学顕微鏡の鏡筒200に対向する位置に窓215が構成されている点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
、本実施形態の鏡筒200の配置よりも第一の実施形態〜第五の実施形態で説明した例えば、図1〜図5に示す構成のほうが光学顕微鏡の分解能が高くなるため、好適である。しかしながら、図6の構成では光学顕微鏡全体を装置外(第2空間12外)に配置できるため、封止部材202などで第2筐体を外気と雰囲気遮断する手間が省ける構成とすることができ、より簡便な構成とすることができる。なお、試料6が透明材若しくは光を透過する部材である場合には、図4に示すように光源201が試料ステージ5よりも下側に配置されてもよい。
第七の実施形態について、説明する。図7に、第七の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第七の実施形態は、第二の実施形態の変形例であり、第二の実施形態と異なる点は、概ね、支持板107に代えて、試料載置部としての試料ステージ5を鏡筒200の光軸204と電子顕微鏡の光軸203との間で移動させる試料ステージ移動機構107Aを備えている点と、第2筐体121の保持部132Aが、試料ステージ5の鏡筒200の光軸204側への移動が可能なように第2空間12を大きく構成している点である。
第八の実施形態について、説明する。図8に、第八の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第八の実施形態は、第六の実施形態の変形例であり、第六の実施形態と異なる点は、概ね、第2筐体121の保持部132Aが合わせ部132と一体化されている(若しくは、合わせ部132が保持部132Aの機能を兼ねている)点と、光学顕微鏡の鏡筒200が試料6に対し遠近方向(上下方向)に移動する位置調整機構209を備えている点である。以下の説明では
、第六の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。図8に示すように、第2筐体121の保持部132Aが合わせ部132と一体化されており、光学顕微鏡(鏡筒200及び光源201)が試料6に対し遠近方向(上下方向)に移動する位置調整機構209が、当該保持部132Aに具備されている。位置調整機構209は、光学顕微鏡を保持する保持体207と、保持体を支持する支持棒208と、支持棒208における保持体207の上下方向の位置を調整可能に構成される調整部209Aとで構成されている。
、ねじ穴を設け、そのねじ穴に支持棒208を取り付けることで光学顕微鏡を装着可能となり、その逆にねじ穴から支持棒208と取り外すことで光学顕微鏡を脱離可能となり、光学顕微鏡の着脱が簡便となる。そのため、第二の実施形態の構成と比較し第2筐体121の構造が非常に簡素でシンプルなものとすることができる。なお、光学顕微鏡は第1筐体7に支持されるように構成されてもよく、蓋部材122にて支持されるように構成されてもよい。
第九の実施形態について、説明する。図10a、図10bに、第九の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置(検査装置)の全体構成図を示す。第九の実施形態は、図10a、図10bに示すように、概ね、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子光学鏡筒2及び光学顕微鏡の鏡筒200の配置に対する蓋部材122の配置(試料ステージ5の移動方向)関係が上述した実施形態とは異なる構成例である。荷電粒子光学鏡筒2と光学顕微鏡の鏡筒200との並んでいる方向に対して試料ステージ5を取り外す方向が水平方向、垂直な方向となっている。試料ステージ5を第2空間12から着脱する方向と対向する方向に、荷電粒子光学鏡筒2と光学顕微鏡の鏡筒200が並んでいるように構成されている。
。なお、好適には、光学顕微鏡の鏡筒200の光軸204と荷電粒子光学鏡筒2の光軸203とが平行になるように設けると良い。これにより、さらに同方向から同部位を観察することが可能となる。なお、概ね同方向から同部位を観察可能であれば、鏡筒200の光軸204と電子顕微鏡の光軸203とが斜めになるように配置されてもよい。
1 光学レンズ
2 荷電粒子光学鏡筒
3 検出器
4 真空ポンプ
5 試料ステージ
6 試料
7 第1筐体
10 薄膜
11 第1空間
12 第2空間
14 リークバルブ
16 真空配管
18 支柱
19 蓋部材用支持部材
20 底板
35 パソコン
36 上位制御部
37 下位制御部
43、44 通信線
47 薄膜保持部材
100 ガス供給口
101 ガス制御用バルブ
102 連結部
103 ガスボンベ
104 圧力調整弁
107 支持板
108、109 操作つまみ
121 第2筐体
122、130 蓋部材
123、124、125、126、128、202 封止部材
131 本体部
132 合わせ部
200 鏡筒
201 光源
203、204 光軸
205 駆動機構
206 空洞部
207 保持体
208 支持棒
209 位置調整機構
210 試料導入室
211、212 扉
213 試料導入ロッド
214 筐体
215 窓
Claims (3)
- 荷電粒子線を照射する荷電粒子光学鏡筒と、真空室と、試料が格納される試料室とを有する荷電粒子線装置を用いた試料観察方法であって、
前記荷電粒子線を透過する薄膜によって前記試料室を前記真空室より圧力が高い状態に維持し、
前記薄膜の下面の高さと光学顕微鏡の鏡筒の下端の高さとの距離を求め、
前記試料と前記鏡筒との距離を測定し、
前記距離と前記関係に基づいて、前記試料と前記薄膜との距離を設定する試料観察方法。 - 請求項1に記載の試料観察方法において、
前記荷電粒子線が前記試料に照射されるときの第一位置と前記光学式顕微鏡により前記試料を観察するときの第二位置との間で、前記試料を載置する試料載置部を移動する試料観察方法。 - 請求項1に記載の試料観察方法において、
前記荷電粒子線装置は前記試料を載置する試料載置部を有しており、
前記試料載置部に配置された状態の前記試料に対して、前記荷電粒子線装置による観察と前記光学式顕微鏡による観察を行う試料観察方法。
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