[发明专利]带电粒子显微镜以及试样拍摄方法

说明书

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。

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