放大观察设备制造技术

本发明专利技术提供一种放大观察设备，其可以平滑地切换电子显微镜图像和光学放大观察图像的观察域。该放大观察设备包括：封闭主体部分的端面的一对端面板；安装在主体部分的圆柱形外表面的第一位置上的电子束成像装置；安装在外表面上不同于第一位置的第二位置上的光学成像装置；旋转装置，沿外表面旋转两个成像装置以使得从两个成像装置的每一个到两个成像装置的公共旋转轴的距离保持恒定，并且两个成像装置的光轴都朝向旋转轴；布置在样本室中的样本台，其被布置到基本与旋转轴的高度相同的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种放大观察设备，其中可以利用诸如光学显微镜之类的光学观察装置获得光学图像的光学成像装置被添加到诸如扫描电子显微镜(SEM)之类的电子显微镜。
技术介绍
例如，透射电子显微镜和扫描电子显微镜都是众所周知的带电粒子束设备，其中使用带电粒子束照射观察目标样本所获得的信号被检测以获得观察图像。在电子显微镜中，例如，电子行进方向自由偏转，并且图像形成系统如在光学显微镜中一样被设计为电光方式。电子显微镜的示例包括透射电子显微镜、反射电子显微镜、扫描电子显微镜、以及表面发射式电子显微镜(场离子显微镜)，透射电子显微镜使用电子透镜形成透过样本或样本的电子的图像，反射电子显微镜形成从样本表面反射的电子的图像，扫描电子显微镜中使用聚焦的电子束来扫描样本表面以使用来自每个扫描点的二次电子形成图像，表面发射式电子显微镜形成通过加热或离子照射从样本发射的电子的图像(例如，参见日本未审查专利公开No. 9-97585)。在作为电子显微镜的一个示例的扫描电子显微镜(SEM)中，使用诸如二次电子检测器和反射电子检测器之类的检测器来取出在用细电子束(电子探针)照射观察目标样本的过程中所产生的二次电子和反射电子，并将它们显示在诸如CRT和LCD之类的显示屏上， 主要观察样本的表面模式。另一方面，在透射电子显微镜(TEM)中，电子束透过薄膜样本， 此时样本中的原子所散射和衍射的电子被获得作为电子衍射图案或透射电子显微镜图像， 并可以主要观察到物质的内部结构。当使用电子束照射固态样本时，电子凭借电子能量透过固态样本。此时，电子与构成样本的原子核之间的相互作用产生弹性碰撞、弹性散射、以及与能量损耗相关的非弹性散射。非弹性散射激发样本元素的壳内(In-shell)电子或X射线，并且二次电子被发射以损耗对应于非弹性散射的能量。二次电子的发射量取决于碰撞角度。另一方面，由弹性散射向后散射以及再次从样本发射的反射电子的发射量对于原子序数是唯一的。在SEM中， 利用二次电子和反射电子。在SEM中，使用电子照射样本，并且检测所发射的二次电子或反射电子来形成观察图像。其中检测器接收透过样本的光的扫描透射电子显微镜(STEM)也被已知为一种扫描电子显微镜。尽管诸如SEM、TEM和STEM之类的电子显微镜有效地用于高放大率的观察中，但是电子显微镜不能很好地以低放大率进行显示。通常，电子显微镜可以执行最大放大率为几万倍至几十万倍或者几百万倍的显示。另一方面，电子显微镜可以执行最小放大率为几倍至几十倍的显示。例如，在SEM中，通常可以以约5倍至约50倍的最小放大率执行观察。在使用电子显微镜的观察中，由于从开始就以高放大率执行显示，因此观察视域变得非常窄。 从而，很难执行视域搜索，以最终找到样本上要观察的部位。优选地，从广视域状态(即，以低放大率显示样本的状态)到窄视域状态(即，以高放大率显示样本的状态)逐渐执行视域搜索。为了方便这种电子显微镜的视域搜索，已知的一种方法是利用其中使用可见波长的光或红外波长的光的光学显微镜以及光学观察设备(光学成像装置)(例如，参见日本未审查专利公开No. 9-97585)。在使用光学成像装置的观察中，通常可以以相同大小(一比一)或更小的低放大率执行显示。使用光学成像装置以低放大率观察样本从而粗略地执行视域搜索之后，使用电子显微镜执行观察。为了实现此，电子显微镜与以低放大率执行显示的观察光学系统结合使用。基于使用CMOS照相机等的观察光学系统以低放大率执行的显示来执行视域搜索。然后，在观察光学系统切换为SEM等的电子束成像装置时以高放大率执行观察。在日本未审查专利公开No. 9-97585的结构中，如图27所示，设置在腔室内的样本台在两个成像装置之间移动，以从光学成像装置和电子束成像装置的成像装置以相同视域获得样本的图像。即，成像装置侧固定，样本侧被载物台驱动部分移动或倾斜，从而移动和改变观察图像的视域。例如，在从正上方聚焦一个样本来获得图像之后，改变成像装置与样本之间的角度，从而以倾斜的姿势获取图像。此时，由于每个成像装置与样本之间的焦距每次都随着角度的改变而变化，因此必须对焦点位置进行校正。当使用两个成像装置以关于样本的相同的倾斜角度获得样本的图像时，存储一个成像装置中所使用的角度，将样本台移动到另一成像装置侧，并且再现所述一个成像装置中所使用的角度以固定焦点位置。因此，需要非常麻烦的调节工作来使用两个成像装置获得相同的图像。另外，存在以下问题在成像装置侧固定时震荡样本台以改变观察点的类型中，对于重的样本来说，会产生移位。即，当样本台倾斜时，由于样本的重量，会产生沿载物台倾斜表面方向的分量。当样本台在XY方向上具有冲程功能(Stroke function)时，XY冲程的重量可能增大或减小，并且为了防止XY轴传动装置的反冲而设置的弹簧可能不工作。因此，即使样本被固定到样本台以当样本台倾斜时不会下滑，但重的样本仍会下落，除非其被牢固地固定。为了解决上述问题，在日本未审查专利公开No. 5-41194中提出了一种观察设备。 在所述观察设备中，如图28所示，为光学成像装置和电子显微镜准备XY载物台，光学成像装置和电子显微镜构成观察装置IOX以放置样本台33X，样本SAx置于样本台33X上，并且通过传输杆来平移置于XY载物台上的样本台33X，从而获得观察位置。但是，在该结构中， 样本台33X在从一个XY载物台拉出之后平移，并且样本台33X返回到另一 XY载物台。因此，必须以U形移动样本台33X，这导致样本台33X的移动机构变复杂的问题。由于XY载物台的坐标位置彼此独立，因此XY载物台的坐标彼此之间不完全匹配。 即使XY载物台上的XY坐标位置彼此匹配，由于以倾斜姿势获得样本的图像时观察装置与样本之间的焦点位置改变，因此也必须对焦点位置进行校正。当使用两个观察装置以相同的倾斜角度获得同一样本的图像时，存储一个成像装置中所使用的角度，将样本台移动到另一观察装置侧，并且将角度调节为所存储的角度以固定焦点位置。为了正确地获得具有相同视域和观察点的图像，需要这种非常麻烦的调节工作。日本未审查专利公开No. 10-214583公开了一种电子显微镜。如图29所示，所述电子显微镜包括线性平移机构，其将从真空室拉出的样本台直接移动到光学成像装置的观察位置。但是，在该电子显微镜中，由于主要物理地移动样本台，因此类似于日本未审查专利公开No. 5-41194，很难在多个观察装置之间正确地匹配相对坐标位置。在两个电子显微镜中，在观察装置之间进行切换的过程中，必须将样本台从真空室中拉出以及将样本台插入真空室中。由于在打开和关闭真空室之后需要花费很长的时间来抽空真空室，因此在观察装置之间切换的过程中将产生等待时间。当平移机构包含于真空室中时，遗憾的是括大了真空室，从而需要大容量的真空泵，并且延长了抽空所需的时间。
技术实现思路
如上所述，在传统的观察设备中，存在以下问题不容易通过具有不同光轴的光学成像装置和电子显微镜成像装置来获得具有相同视域的图像。本专利技术鉴于上述情况而做出，其目的是为了提供一种在电子显微镜图像和光学放大观察图像之间平滑切换的放大观察设备。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个实施例，放大观察设备可以包括主体部分，具有基本为圆柱形的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种放大观察设备，包括：主体部分，其具有基本为圆柱形的外表面，并且主体部分的内部空间可以减压为样本室；一对端面板，其封闭主体部分的端面，这些端面彼此相对布置；电子束成像装置，其作为第一观察装置，该电子束成像装置安装在主体部分的圆柱形外表面的第一位置上，用于获得样本室中的电子显微镜图像；光学成像装置，其作为第二观察装置，该光学成像装置安装在主体部分的圆柱形外表面的第二位置上，用于获得样本室中的光学图像，第二位置不同于第一位置；旋转装置，其使电子束成像装置和光学成像装置沿着主体部分的圆柱形外表面旋转，以使得从电子束成像装置和光学成像装置中的每一个到电子束成像装置和光学成像装置的公共旋转轴的距离保持恒定，并且电子束成像装置和光学成像装置的光轴都朝向该旋转轴；样本台，其布置在样本室中，用于放置观察目标的样本；以及样本台调节部分，其将置于样本台上的样本的观察表面的高度调节为基本与旋转轴的高度相同的位置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏原光宏，
申请(专利权)人：株式会社其恩斯，
类型：发明
国别省市：JP