JP6118870B2 - Sample observation method - Google Patents

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Description

本発明は、荷電粒子技術及び光学技術にて検査又は観察可能な技術に関する。例えば、被観察試料を大気圧あるいは所定のガス雰囲気中で観察可能な荷電粒子顕微鏡及び光学顕微鏡にて観察可能な観察技術に関する。   The present invention relates to a technique that can be inspected or observed by charged particle technology and optical technology. For example, the present invention relates to an observation technique capable of observing a sample to be observed with a charged particle microscope and an optical microscope that are observable at atmospheric pressure or a predetermined gas atmosphere.

物体の微小な領域を観察するために、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などが用いられる。一般的に、これらの装置では試料が配置するための第二の筐体を真空排気し、試料雰囲気を真空状態にして撮像する。一方、生物化学試料や液体試料など真空によってダメージを受ける、あるいは状態が変わる試料を大気圧下で光学顕微鏡及び電子顕微鏡の両方を用いて観察したいというニーズは大きく、近年、観察対象試料を大気圧下で観察可能なＳＥＭ装置が開発されている。   In order to observe a minute region of an object, a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), or the like is used. In general, in these apparatuses, the second casing for placing the sample is evacuated and the sample atmosphere is evacuated to perform imaging. On the other hand, there is a great need for observing samples that are damaged or change their state, such as biochemical samples and liquid samples, under atmospheric pressure using both an optical microscope and an electron microscope. SEM devices that can be observed below have been developed.

これらの装置は、原理的には電子光学系と試料の間に電子線が透過可能な隔膜を設けて真空状態と大気状態を仕切るもので、いずれも試料と電子光学系との間に薄膜を設ける点で共通する。   These devices, in principle, provide a diaphragm capable of transmitting an electron beam between an electron optical system and a sample to partition a vacuum state and an atmospheric state. In either case, a thin film is provided between the sample and the electron optical system. Common in terms of provision.

特許文献１には、電子光学鏡筒の電子源側を下向きに配置し、対物レンズ側を上向きに配置し、電子光学鏡筒末端の電子線の出射孔側に電子線が透過できる薄膜を設けた大気圧ＳＥＭが記載されている。特許文献１に記載された発明では、観察対象試料を薄膜上に直接載置し、試料の下面から一次電子線を照射して、反射電子あるいは二次電子を検出してＳＥＭ観察を行う。試料は、薄膜の周囲に設置された環状部材と薄膜状の液体内に配置されており、特に液体中の試料観察に好適な大気圧ＳＥＭが記載されている。また、光学顕微鏡の光軸と電子顕微鏡の光軸とが同軸となるように配置することによって、光学顕微鏡観察と電子顕微鏡観察を行うことができることが記載されている。   In Patent Document 1, the electron source side of the electron optical column is disposed downward, the objective lens side is disposed upward, and a thin film capable of transmitting an electron beam is provided on the electron beam exit hole side at the end of the electron optical column. Atmospheric pressure SEM is described. In the invention described in Patent Document 1, a sample to be observed is placed directly on a thin film, a primary electron beam is irradiated from the lower surface of the sample, reflected electrons or secondary electrons are detected, and SEM observation is performed. The sample is arranged in an annular member installed around the thin film and the thin film liquid, and an atmospheric pressure SEM suitable for observing the sample in the liquid is described. Further, it is described that the optical microscope observation and the electron microscope observation can be performed by arranging the optical axis of the optical microscope and the optical axis of the electron microscope so as to be coaxial.

また、特許文献２には、光学顕微鏡と隔膜が配置された電子顕微鏡を並べることによって、大気圧下に配置された試料の光学顕微鏡及び電子顕微鏡にて交互に観察する装置構成が記載されている。   Patent Document 2 describes an apparatus configuration in which an optical microscope and an electron microscope on which a diaphragm is arranged are arranged side by side to alternately observe a sample arranged at atmospheric pressure with an optical microscope and an electron microscope. .

特開２００８−１５３０８６号公報（米国特許公開公報２０１０／００９６５４９号）JP 2008-153086 A (US Patent Publication No. 2010/0096549) 特開２００１−２４１９４０号公報（米国特許公開公報２００１／０００８２７２号）JP 2001-241940 A (US Patent Publication 2001/0008272)

大気圧下での観察機能を備えた従来の荷電粒子顕微鏡あるいは荷電粒子線装置は、いずれも大気圧下での観察専用に製造された装置であり、通常の高真空荷電粒子顕微鏡を使用して大気圧／ガス雰囲気下の観察を簡便に行える装置は存在しなかった。   Both conventional charged particle microscopes and charged particle beam devices equipped with an observation function under atmospheric pressure are specially manufactured for observation under atmospheric pressure. There was no device that could easily perform observation under atmospheric pressure / gas atmosphere.

例えば、特許文献１に記載の大気圧ＳＥＭは構造的に非常に特殊な装置であり、通常の高真空雰囲気でのＳＥＭ観察は実行不可能である。また、光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向しているために、光学顕微鏡と電子顕微鏡により試料の両面から観察可能な試料としては液体などの透明試料のみと限られるものとなり、使い勝手に問題があった。   For example, the atmospheric pressure SEM described in Patent Document 1 is a structurally very special device, and SEM observation in a normal high vacuum atmosphere cannot be performed. In addition, since the optical microscope and the electron microscope are opposed to each other, the sample that can be observed from both sides of the sample by the optical microscope and the electron microscope is limited to only a transparent sample such as a liquid, and there is a problem in usability.

例えば、本装置ではシリコン基板上に作成された半導体微細パターンなどの同部位を光学顕微鏡及び電子顕微鏡にて観察することできない。また、同じ試料でも光学顕微鏡と電子顕微鏡とで観察方向が正反対となるため、夫々の観察結果を照合しようとすると複雑な処理が必要となってしまうものである。   For example, in this apparatus, the same part such as a semiconductor fine pattern formed on a silicon substrate cannot be observed with an optical microscope and an electron microscope. In addition, even in the same sample, the observation directions of the optical microscope and the electron microscope are opposite to each other, so that complicated processing is required to collate the observation results.

特許文献２も構造的に非常に特殊な装置であり、通常の試料を真空下に配置した電子顕微鏡にて観察することはできない。特に、電子ビームレンズが大気にむき出しになっている装置であるため、電子ビームによる試料の的確な観察が困難となり、限られた使用しかできないため、使い勝手に問題があった。   Patent Document 2 is also a structurally very special device and cannot be observed with an electron microscope in which a normal sample is placed under vacuum. In particular, since the electron beam lens is exposed to the atmosphere, it is difficult to accurately observe the sample with the electron beam, and it can be used only limitedly.

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、使い勝手良く試料を荷電粒子技術及び光学技術にて的確に検査又は観察することが可能な検査装置、観察装置、検査方法又は観察方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and provides an inspection apparatus, an observation apparatus, an inspection method, or an observation method capable of accurately inspecting or observing a sample with a charged particle technique and an optical technique with ease of use. For the purpose.

本発明の一態様によれば、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が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a sample observation method using a charged particle beam apparatus having a charged particle optical column that irradiates a charged particle beam, a vacuum chamber, and a sample chamber in which a sample is stored, The sample chamber is maintained at a higher pressure than the vacuum chamber by a thin film that transmits the charged particle beam, and the distance between the height of the lower surface of the thin film and the height of the lower end of the barrel of the optical microscope is determined, A sample observation method is provided in which a distance from the lens barrel is measured, and a distance between the sample and the thin film is set based on the distance and the relationship .

本発明によれば、使い勝手良く、試料を荷電粒子技術及び光学技術にて的確に検査又は観察することが可能な検査装置、観察装置、検査方法又は観察方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an inspection apparatus, an observation apparatus, an inspection method, or an observation method that is easy to use and can accurately inspect or observe a sample by a charged particle technique and an optical technique.

第一の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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 1st embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 2nd embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope provided with the optical microscope in 3rd embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 4th embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 5th embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope provided with the optical microscope in 6th embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 7th embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 8th embodiment. 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の試料ステージを蓋部材ごと引き出した構成図。The block diagram which pulled out the sample stage of the observation apparatus as a charged particle microscope provided with the optical microscope in 8th Embodiment with the cover member. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 9th embodiment. 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の全体構成図。The whole block diagram of the observation apparatus as a charged particle microscope which comprised the optical microscope in 9th embodiment.

以下、図面を用いて各実施形態について説明する。   Each embodiment will be described below with reference to the drawings.

なお、本発明の一態様としては、荷電粒子顕微鏡に備えられた真空室に対して、内部の圧力を前記真空室の圧力よりも高い状態に維持しつつ前記試料を格納できるアタッチメントを、上記真空室の開口部から挿入及び装着することにより、使い勝手を向上させる。真空室の開口部は、例えば、真空室の側面に設けられる。また、上記のアタッチメントは、一次荷電粒子線をアタッチメント内部に透過あるいは通過させる薄膜を保持する機能を備えており、これにより、真空室とアタッチメント内部との圧力差を確保可能に構成される
。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。 Note that as an aspect of the present invention, an attachment that can store the sample while maintaining an internal pressure higher than the pressure in the vacuum chamber with respect to the vacuum chamber provided in the charged particle microscope is the vacuum. Usability is improved by inserting and installing from the opening of the chamber. The opening part of a vacuum chamber is provided in the side surface of a vacuum chamber, for example. In addition, the attachment has a function of holding a thin film that allows the primary charged particle beam to pass through or pass through the inside of the attachment, and is configured to ensure a pressure difference between the vacuum chamber and the inside of the attachment. Further, by attaching an optical microscope that detects light using light as a light source to the vacuum chamber or the attachment, observation with a charged particle microscope and an optical microscope can be performed.

ここで、上記アタッチメントは、上記真空室の開口部から筐体内部に挿入されて使用される。以下の説明では、上記真空室を第１筐体、上記アタッチメントを上記真空室に対する第２筐体と呼ぶこともある。   Here, the attachment is used by being inserted into the housing from the opening of the vacuum chamber. In the following description, the vacuum chamber may be referred to as a first housing, and the attachment may be referred to as a second housing for the vacuum chamber.

＜第一の実施形態＞
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。 <First embodiment>
In the first embodiment, the most basic embodiment will be described. In FIG. 1, the whole block diagram of the observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope provided with the optical microscope in this embodiment is shown. The charged particle microscope shown in FIG. 1 mainly includes a charged particle optical column 2 as a charged particle irradiation unit that irradiates a primary charged particle beam, and a first housing that supports the charged particle optical column 2 with respect to the apparatus installation surface. The body (vacuum chamber) 7, the second housing (attachment) 121 used by being inserted into the first housing 7, an optical microscope, and a control system for controlling them. The first housing 7 forms at least a part of the first space that can be maintained in a vacuum state, which is at least a part of the region while the primary charged particle beam emitted from the charged particle optical column 2 reaches the sample. To do. The second casing 121 is provided in the first casing 7 and forms at least a part of a second space in which a sample can be stored.

荷電粒子顕微鏡の使用時には荷電粒子光学鏡筒２と第１筐体の内部は真空ポンプ４により真空排気される。真空ポンプ４の起動・停止動作も制御系により制御される。図中、真空ポンプ４は一つのみ示されているが、二つ以上あってもよい。   When the charged particle microscope is used, the charged particle optical column 2 and the inside of the first housing are evacuated by the vacuum pump 4. The start / stop operation of the vacuum pump 4 is also controlled by the control system. Although only one vacuum pump 4 is shown in the figure, two or more vacuum pumps may be provided.

荷電粒子光学鏡筒２は、荷電粒子線を発生する荷電粒子源０、発生した荷電粒子線を集束して鏡筒下部へ導き、一次荷電粒子線として試料６を走査する光学レンズ１などの要素により構成される。荷電粒子光学鏡筒２は第１筐体７内部に突き出すように設置されており、真空封止部材１２３を介して第１筐体７に固定されている。荷電粒子光学鏡筒２の端部には、上記一次荷電粒子線の照射により得られる二次荷電粒子（二次電子あるいは反射電子）を検出する検出器３が配置される。検出部としての検出器３は、好適には図１に示すように第１筐体７の内部に設けると良い。これにより、上記一次荷電粒子線の照射により得られる二次荷電粒子（二次電子あるいは反射電子）を真空中にて検出することが可能となり、より正確に検出することが可能となる。また、好適には、検出器３は、荷電粒子光学鏡筒２内に設けるようにしても良い。また、検出器３は、場合により、第２筐体１２１の内部に配置してもよい。   The charged particle optical column 2 is an element such as a charged particle source 0 that generates a charged particle beam, an optical lens 1 that focuses the generated charged particle beam and guides it to the lower part of the column and scans the sample 6 as a primary charged particle beam. Consists of. The charged particle optical column 2 is installed so as to protrude into the first housing 7, and is fixed to the first housing 7 through a vacuum sealing member 123. A detector 3 for detecting secondary charged particles (secondary electrons or reflected electrons) obtained by irradiation with the primary charged particle beam is disposed at the end of the charged particle optical column 2. The detector 3 as the detection unit is preferably provided inside the first housing 7 as shown in FIG. Thereby, secondary charged particles (secondary electrons or reflected electrons) obtained by irradiation with the primary charged particle beam can be detected in a vacuum, and can be detected more accurately. Preferably, the detector 3 may be provided in the charged particle optical column 2. Further, the detector 3 may be disposed inside the second housing 121 depending on circumstances.

本実施形態の荷電粒子顕微鏡は、制御系として、装置使用者が使用するパソコン３５、パソコン３５と接続され通信を行う上位制御部３６、上位制御部３６から送信される命令に従って真空排気系や荷電粒子光学系などの制御を行う下位制御部３７を備える。パソコン３５は、装置の操作画面（ＧＵＩ）が表示されるモニタと、キーボードやマウスなどの操作画面への入力手段を備える。上位制御部３６、下位制御部３７およびパソコン３５は
、各々通信線４３、４４により接続される。 The charged particle microscope of the present embodiment has a control system such as a personal computer 35 used by the user of the apparatus, an upper control unit 36 connected to the personal computer 35 for communication, and a command sent from the upper control unit 36 in accordance with an evacuation system and a charge. A lower control unit 37 that controls the particle optical system and the like is provided. The personal computer 35 includes a monitor on which an operation screen (GUI) of the apparatus is displayed, and input means for an operation screen such as a keyboard and a mouse. The upper control unit 36, the lower control unit 37, and the personal computer 35 are connected by communication lines 43 and 44, respectively.

下位制御部３７は真空ポンプ４、荷電粒子源０や光学レンズ１、光源２０１、鏡筒２００等を制御するための制御信号を送受信する部位であり、さらには検出器３の出力信号をディジタル画像信号に変換して上位制御部３６へ送信する。図では検出器３からの出力信号を下位制御部３７に接続しているが、プリアンプなどの増幅器を間にいれてもよい。   The lower control unit 37 is a part that transmits and receives control signals for controlling the vacuum pump 4, the charged particle source 0, the optical lens 1, the light source 201, the lens barrel 200, and the like. It converts into a signal and transmits to the high-order control part 36. Although the output signal from the detector 3 is connected to the lower control unit 37 in the figure, an amplifier such as a preamplifier may be interposed.

上位制御部３６と下位制御部３７ではアナログ回路やディジタル回路などが混在していてもよく、また上位制御部３６と下位制御部３７が一つに統一されていてもよい。なお、図１に示す制御系の構成は一例に過ぎず、制御ユニットやバルブ、真空ポンプあるいは通信用の配線などの変形例は、本実施形態で意図する機能を満たす限り、本実施形態のＳＥＭないし荷電粒子線装置の範疇に属する。   The upper control unit 36 and the lower control unit 37 may include a mixture of analog circuits, digital circuits, etc., and the upper control unit 36 and the lower control unit 37 may be unified. The configuration of the control system shown in FIG. 1 is merely an example, and modifications of the control unit, the valve, the vacuum pump, the communication wiring, and the like can be applied to the SEM of this embodiment as long as the functions intended by this embodiment are satisfied. It belongs to the category of charged particle beam equipment.

第１筐体７には、一端が真空ポンプ４に接続された真空配管１６が接続され、内部を真空状態に維持できる。同時に、筐体内部を大気開放するためのリークバルブ１４を備え、メンテナンス時などに、第１筐体７の内部を大気開放することができる。リークバルブ１４は、なくてもよいし、二つ以上あってもよい。また、第１筐体７での配置箇所は、図１に示された場所に限られず、第１筐体７上の別の位置に配置されていてもよい。更に、第１筐体７は、側面に開口部を備えており、この開口部を通って上記第２筐体１２１が挿入される。   A vacuum pipe 16 having one end connected to the vacuum pump 4 is connected to the first housing 7 so that the inside can be maintained in a vacuum state. At the same time, a leak valve 14 for releasing the inside of the housing to the atmosphere is provided, and the inside of the first housing 7 can be opened to the atmosphere during maintenance. The leak valve 14 may not be provided, and may be two or more. Moreover, the arrangement location in the 1st housing | casing 7 is not restricted to the location shown by FIG. 1, You may arrange | position in the other position on the 1st housing | casing 7. FIG. Furthermore, the first housing 7 has an opening on the side surface, and the second housing 121 is inserted through the opening.

第２筐体１２１は、直方体形状の本体部１３１と合わせ部１３２と保持部１３２Ａにより構成されている。本体部１３１は、観察対象である試料６を格納する機能を持ち、上記の開口部を通って第１筐体７内部に挿入される。合わせ部１３２は、第１筐体７の開口部が設けられた側面側の外壁面との合わせ面を構成し、真空封止部材１２６を介して上記側面側の外壁面に固定される。保持部１３２Ａは、光学顕微鏡（鏡筒２００等）を保持するように構成されている。   The second housing 121 includes a rectangular parallelepiped main body 131, a mating portion 132, and a holding portion 132A. The main body 131 has a function of storing the sample 6 to be observed, and is inserted into the first housing 7 through the opening. The mating portion 132 forms a mating surface with the outer wall surface on the side surface side where the opening of the first housing 7 is provided, and is fixed to the outer wall surface on the side surface side via the vacuum sealing member 126. The holding unit 132A is configured to hold an optical microscope (such as the lens barrel 200).

これによって、第２筐体１２１全体が第１筐体７に嵌合される。上記の開口部は、荷電粒子顕微鏡の真空試料室にもともと備わっている試料の搬入・搬出用の開口を利用して製造することが最も簡便である。つまり、もともと開いている穴の大きさに合わせて第２筐体１２１を製造し、穴の周囲に真空封止部材１２６を取り付ければ、装置の改造が必要最小限ですむ。すなわち、従来の高真空型の荷電粒子顕微鏡の構成を大きく変更することなく、装置の改造をすることができる。   As a result, the entire second housing 121 is fitted into the first housing 7. The opening is most easily manufactured using the opening for loading and unloading the sample originally provided in the vacuum sample chamber of the charged particle microscope. That is, if the second casing 121 is manufactured according to the size of the hole that is originally open and the vacuum sealing member 126 is attached around the hole, the modification of the apparatus is minimized. That is, the apparatus can be modified without greatly changing the configuration of the conventional high vacuum type charged particle microscope.

本体部１３１の上面側には、第２筐体１２１全体が第１筐体７に嵌合された場合に上記荷電粒子光学鏡筒２の直下になる位置に薄膜１０を備える。この薄膜１０は、荷電粒子光学鏡筒２の下端から放出される一次荷電粒子線を透過ないし通過させることが可能であり
、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。 On the upper surface side of the main body 131, the thin film 10 is provided at a position immediately below the charged particle optical column 2 when the entire second housing 121 is fitted into the first housing 7. The thin film 10 can transmit or pass the primary charged particle beam emitted from the lower end of the charged particle optical column 2, and the primary charged particle beam finally reaches the sample 6 through the thin film 10. It is configured to
When the charged particle beam is an electron beam, the thickness of the thin film 10 is preferably set to a thickness that can transmit the electron beam, typically about 20 μm or less. In place of the thin film, an aperture member having a primary charged particle beam passage hole may be used. In this case, the hole diameter should be about 1 mm 2 or less because of the requirement that a differential vacuum pumping is possible with a realistic vacuum pump. Is desirable. When the charged particle beam is an ion, it is difficult to penetrate without damaging the thin film, so an aperture having an area of about 1 mm 2 or less is used.

図中の一点鎖線は、一次荷電粒子線の光軸２０３を示しており、荷電粒子光学鏡筒２と第１筐体７および薄膜１０は、一次荷電粒子線光軸と同軸に配置されるように構成されている。試料６と薄膜１０との距離は、適当な高さの試料台１７にて調整する。試料台１７は、試料を載置する試料載置部として構成されている。   The one-dot chain line in the figure indicates the optical axis 203 of the primary charged particle beam, and the charged particle optical column 2, the first housing 7, and the thin film 10 are arranged coaxially with the primary charged particle beam optical axis. It is configured. The distance between the sample 6 and the thin film 10 is adjusted by a sample stage 17 having an appropriate height. The sample stage 17 is configured as a sample placement unit on which a sample is placed.

光学顕微鏡は、第２筐体１２１の保持部１３２Ａに保持されている。光学顕微鏡は、少なくとも光を照射するための光源２０１と光学顕微鏡の鏡筒２００とで構成されている。鏡筒２００は、光学レンズと、画像を検出するための画像検出部とを少なくとも備えている。光学顕微鏡は、画像をディジタル信号などの信号とし、通信線４３でデータ転送するよう構成されている。光学式観察部としての鏡筒２００は、荷電粒子光学鏡筒２と同方向から試料６からの光を検出するよう構成されている。   The optical microscope is held by the holding portion 132 </ b> A of the second housing 121. The optical microscope includes at least a light source 201 for irradiating light and a lens barrel 200 of the optical microscope. The lens barrel 200 includes at least an optical lens and an image detection unit for detecting an image. The optical microscope is configured to use an image as a signal such as a digital signal and transfer data through the communication line 43. The lens barrel 200 as an optical observation unit is configured to detect light from the sample 6 from the same direction as the charged particle optical lens barrel 2.

なお、光学顕微鏡等の光検出部は、光を直接ディジタル信号に変換するＣＣＤ素子のような検出素子で構成されてもよいし、直接目視にて観察できる接眼レンズなどで構成されてもよい。   The light detection unit such as an optical microscope may be configured with a detection element such as a CCD element that directly converts light into a digital signal, or may be configured with an eyepiece that can be directly observed visually.

鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３間の距離は既知の距離として、所定の距離に設定されている。   The distance between the optical axis 204 of the lens barrel 200 and the optical axis 203 of the electron microscope is set to a predetermined distance as a known distance.

光学顕微鏡にて試料を観察した後に、試料台１７を前記所定の距離分だけ移動させることによって、光学顕微鏡と電子顕微鏡にて同部位を観察することが可能となる。また、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、同方向から同部位を観察することが可能となり、使い勝手を向上させることができる。   After observing the sample with the optical microscope, the same part can be observed with the optical microscope and the electron microscope by moving the sample stage 17 by the predetermined distance. In addition, unlike the configuration in which the optical microscope and the electron microscope face each other as described in the cited document 1, it is possible to observe the same part from the same direction, and the usability can be improved.

図１に示すように第２筐体１２１の側面は開放面であり、第２筐体１２１の内部（図の点線より右側；以降、第２空間１２とする）に格納される試料６は、観察中、大気圧状態に置かれる。一方、第１筐体７には真空ポンプ４が接続されており、第１筐体７の内壁面と第２筐体１２１の外壁面および薄膜１０によって構成される閉空間（以下、第１空間１１とする）を真空排気可能である。よって、特許文献２に記載のような、電子ビームレンズが大気にむき出しになっている装置ではなく、装置の動作中、荷電粒子光学鏡筒２や検出器３を真空状態に維持でき、かつ試料６を大気圧に維持することができ、試料６の的確な観察が可能となる。また、試料台１７に載置された試料６に対して、光を照射し、鏡筒２００により試料６からの光を検出し、試料台１７に載置された試料６を、荷電粒子光学鏡筒２から放出された一次荷電粒子線が照射可能な位置に移動させ、試料６に対する鏡筒２００と同方向から荷電粒子光学鏡筒２から放出された一次荷電粒子線が、真空状態に維持可能な第１空間１１を通り、荷電粒子光学鏡筒２の同軸上に配置された、第１空間１１と第２空間１２とを隔てる薄膜１０を通り、試料台１７に載置された試料６に照射し、検出器３により荷電粒子線を検出することができ、試料の検査又は試料の観察方法が実現される。   As shown in FIG. 1, the side surface of the second housing 121 is an open surface, and the sample 6 stored inside the second housing 121 (right side of the dotted line in the figure; hereinafter referred to as the second space 12) is During observation, it is placed at atmospheric pressure. On the other hand, a vacuum pump 4 is connected to the first housing 7, and a closed space (hereinafter referred to as a first space) constituted by the inner wall surface of the first housing 7, the outer wall surface of the second housing 121, and the thin film 10. 11) can be evacuated. Therefore, it is not an apparatus in which the electron beam lens is exposed to the atmosphere as described in Patent Document 2, but the charged particle optical column 2 and the detector 3 can be maintained in a vacuum state during the operation of the apparatus, and the sample 6 can be maintained at atmospheric pressure, and the sample 6 can be accurately observed. In addition, the sample 6 placed on the sample stage 17 is irradiated with light, the light from the sample 6 is detected by the lens barrel 200, and the sample 6 placed on the sample stage 17 is charged with the charged particle optical mirror. The primary charged particle beam emitted from the tube 2 can be moved to a position where it can be irradiated, and the primary charged particle beam emitted from the charged particle optical column 2 from the same direction as the column 200 with respect to the sample 6 can be maintained in a vacuum state. The sample 6 placed on the sample stage 17 passes through the thin film 10 that passes through the first space 11, is disposed on the same axis of the charged particle optical column 2, and separates the first space 11 and the second space 12. Irradiation can be performed, and the charged particle beam can be detected by the detector 3, and a sample inspection or sample observation method is realized.

さらに、第２筐体１２１が開放面を有するので、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察中に、試料６を自由に交換できる。   Furthermore, since the second casing 121 has an open surface, the sample 6 can be freely exchanged during observation with an optical microscope or an electron microscope.

また、比較的大きなサイズの試料であっても大気圧で検査又は観察可能な検査装置又は観察装置が実現される。   Further, an inspection apparatus or an observation apparatus that can inspect or observe even a relatively large sample at atmospheric pressure is realized.

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。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。なお、本明細書における荷電粒子光学鏡筒２と同方向から試料６からの光を検出する光学顕微鏡の鏡筒２００とは、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、荷電粒子光学鏡筒２と鏡筒２００とが、試料６に対して上方に配置されていれば、含まれるものとする。   Preferably, the optical axis 204 of the optical microscope barrel 200 and the optical axis 203 of the charged particle optical barrel 2 are preferably provided in parallel. This makes it possible to further observe the same part from the same direction. If the same part can be observed from substantially the same direction, the optical axis 204 of the lens barrel 200 and the optical axis 203 of the electron microscope may be arranged obliquely. The optical microscope barrel 200 of the optical microscope that detects light from the sample 6 from the same direction as the charged particle optical barrel 2 in this specification is opposite to the optical microscope and the electron microscope described in the cited document 1. Unlike the configuration, the charged particle optical lens barrel 2 and the lens barrel 200 are included if they are arranged above the sample 6.

また、薄膜１０は、荷電粒子光学鏡筒２から照射された一次荷電粒子線が試料６上に照射する際の荷電粒子光学鏡筒２の同軸上に配置され、第１空間１１と第２空間１２とを隔てる隔壁部として機能する。   The thin film 10 is disposed on the same axis of the charged particle optical column 2 when the primary charged particle beam irradiated from the charged particle optical column 2 irradiates the sample 6, and the first space 11 and the second space are arranged. 12 functions as a partition wall separating 12.

＜第二の実施形態＞
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。 <Second Embodiment>
A second embodiment will be described. FIG. 2 shows an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that it generally includes a thin film holding member 47 and the inside of the second housing 121 is in an atmospheric atmosphere, gas atmosphere, or vacuum atmosphere of 1 atm. The configuration is such that the sample stage 5 as the sample mounting portion is provided with a drive system. In the following description, the description overlapping with the first embodiment is omitted as much as possible.

本実施形態では、薄膜１０は、第一の実施形態とは異なり、第２筐体１２１の本体部１３１の上面に対して薄膜保持部材４７を介して脱着可能に固定されている。薄膜１０は、薄膜保持部材４７に対して真空シールするように固着されているが、Ｏリングなどの真空封止部材１２４を使用しても良いし、接着剤等の有機材料あるいはテープなどで固着してもよい。   In the present embodiment, unlike the first embodiment, the thin film 10 is detachably fixed to the upper surface of the main body 131 of the second housing 121 via the thin film holding member 47. The thin film 10 is fixed to the thin film holding member 47 so as to be vacuum-sealed. However, a vacuum sealing member 124 such as an O-ring may be used, or may be fixed with an organic material such as an adhesive or a tape. May be.

薄膜保持部材４７は、第２筐体１２１の天井板の下面側に真空封止部材を介して脱着可能に固定される。薄膜１０は、電子線が透過する要請上、厚さ２０μｍ程度以下と非常に薄いため、経時劣化あるいは観察準備の際に破損する可能性がある。一方、薄膜１０は薄いため直接ハンドリングすることが非常に困難である。本実施形態のように、薄膜１０を直接ではなく薄膜保持部材４７を介してハンドリングできることで、薄膜１０の取扱い（
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。 The thin film holding member 47 is detachably fixed to the lower surface side of the ceiling plate of the second housing 121 via a vacuum sealing member. The thin film 10 is very thin with a thickness of about 20 μm or less because of the requirement for transmission of the electron beam, and therefore there is a possibility that it deteriorates with time or breaks during observation preparation. On the other hand, since the thin film 10 is thin, it is very difficult to handle it directly. As in this embodiment, the thin film 10 can be handled through the thin film holding member 47 instead of directly.
In particular, replacement is very easy. That is, when the thin film 10 is damaged, the thin film holding member 47 may be replaced. Even if the thin film 10 must be replaced directly, the thin film holding member 47 is taken out of the apparatus and the thin film 10 is replaced. Can be done externally. In addition, it is the same as that of 1st embodiment that the aperture member which has a hole of about 1 mm < 2 > or less can be used instead of a thin film.

第２筐体１２１の開放面を蓋部材１２２で蓋うことができるようになっており、種々の機能が実現できる。以下ではそれについて説明する。   The open surface of the second housing 121 can be covered with the lid member 122, and various functions can be realized. This will be described below.

本実施形態の観察装置においては、第２筐体１２１内に置換ガスを供給する機能を備えている。荷電粒子光学鏡筒２の下端から放出された電子線は、高真空に維持された第１空間１１を通過して、図２に示す薄膜１０（あるいはアパーチャ部材）を通過し、更に、大気圧あるいは（第１空間よりも）低真空度に維持された第２空間１２に侵入する。ところが、真空度の低い空間では電子線は気体分子によって散乱されるため、平均自由行程は短くなる。つまり、薄膜１０と試料６の距離が大きいと電子線あるいは電子線照射により発生する二次電子または反射電子が試料まで届かなくなる。一方、電子線の散乱確率は、気体分子の質量数に比例する。従って、大気よりも質量数の軽いガス分子で第２空間１２を置換すれば、電子線の散乱確率が低下し、電子線が試料に到達できるようになる。置換ガスの種類としては、窒素や水蒸気など、大気よりも軽いガスであれば画像Ｓ／Ｎの改善効果が見られるが、質量のより軽いヘリウムガスや水素ガスの方が、画像Ｓ／Ｎの改善効果が大きい。   The observation apparatus according to the present embodiment has a function of supplying a replacement gas into the second housing 121. The electron beam emitted from the lower end of the charged particle optical column 2 passes through the first space 11 maintained at a high vacuum, passes through the thin film 10 (or aperture member) shown in FIG. Or it penetrate | invades into the 2nd space 12 maintained by the low vacuum degree (than 1st space). However, since the electron beam is scattered by gas molecules in a low vacuum space, the mean free path is shortened. That is, when the distance between the thin film 10 and the sample 6 is large, secondary electrons or reflected electrons generated by electron beam or electron beam irradiation do not reach the sample. On the other hand, the scattering probability of electron beams is proportional to the mass number of gas molecules. Therefore, if the second space 12 is replaced with gas molecules having a lighter mass number than the atmosphere, the scattering probability of the electron beam decreases and the electron beam can reach the sample. As the type of the replacement gas, if the gas is lighter than the atmosphere, such as nitrogen or water vapor, the effect of improving the image S / N can be seen, but helium gas or hydrogen gas having a lighter mass has a better image S / N. Great improvement effect.

光学顕微鏡の鏡筒２００は上部分が装置外部の外気空間にあり、下部分、すなわち、少なくとも対物レンズが第２空間１２に配置されるように構成されている。鏡筒２００は、第２筐体１２１に対して真空シールするように固着されているが、Ｏリングなどの真空封止部材１２４を使用しても良いし、接着剤等の有機材料あるいはテープなどで固着してもよい。光学顕微鏡の鏡筒２００の光源２０１は第２空間１２に配置されるように構成されている。   The lens barrel 200 of the optical microscope is configured such that the upper part is in the outside air space outside the apparatus, and the lower part, that is, at least the objective lens is arranged in the second space 12. The lens barrel 200 is fixed to the second housing 121 so as to be vacuum-sealed. However, a vacuum sealing member 124 such as an O-ring may be used, or an organic material such as an adhesive or a tape. It may be fixed with. The light source 201 of the lens barrel 200 of the optical microscope is configured to be disposed in the second space 12.

一般的な光学顕微鏡は対物レンズと試料間の距離が近いほうが高倍率で観察できるが、本実施形態では、光学顕微鏡の光源２０１と鏡筒２００の検出部としての対物レンズとが
、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。 A general optical microscope can be observed at a higher magnification when the distance between the objective lens and the sample is shorter, but in this embodiment, the light source 201 of the optical microscope and the objective lens as the detection unit of the lens barrel 200 are in the second space. The sample 6 can be observed at a closer position.

以上の理由から、本実施形態の観察装置では、蓋部材１２２にガス供給管１００の取り付け部（ガス導入部）を設けている。ガス供給管１００は連結部１０２によりガスボンベ１０３と連結されており、これにより第２空間１２内に置換ガスが導入される。ガス供給管１００の途中には、ガス制御用バルブ１０１が配置されており、管内を流れる置換ガスの流量を制御できる。このため、ガス制御用バルブ１０１から下位制御部３７に信号線が伸びており、装置ユーザは、パソコン３５のモニタ上に表示される操作画面で、置換ガスの流量を制御できる。   For the above reasons, in the observation apparatus of the present embodiment, the lid member 122 is provided with an attachment portion (gas introduction portion) for the gas supply pipe 100. The gas supply pipe 100 is connected to the gas cylinder 103 by the connecting portion 102, whereby the replacement gas is introduced into the second space 12. A gas control valve 101 is arranged in the middle of the gas supply pipe 100, and the flow rate of the replacement gas flowing through the pipe can be controlled. For this reason, a signal line extends from the gas control valve 101 to the lower control unit 37, and the apparatus user can control the flow rate of the replacement gas on the operation screen displayed on the monitor of the personal computer 35.

置換ガスは、軽元素ガスであるため、第２空間１２の上部に溜まりやすく、下側は置換しにくい。そこで、好適には、蓋部材１２２でガス供給管１００の取り付け位置よりも下側（図２では圧力調整弁１０４の取り付け位置）に開口を設けると良い。これにより、ガス導入部から導入された軽元素ガスに押されて大気ガスが下側の開口から排出されるため
、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。 Since the replacement gas is a light element gas, it easily accumulates in the upper part of the second space 12, and the lower side is difficult to replace. Therefore, it is preferable to provide an opening on the lower side of the attachment position of the gas supply pipe 100 with the lid member 122 (the attachment position of the pressure regulating valve 104 in FIG. 2). Thereby, since it pushes by the light element gas introduced from the gas introduction part and atmospheric gas is discharged | emitted from lower opening, the inside of the 2nd housing | casing 121 can be substituted efficiently. Note that this opening may also be used as a rough exhaust port described later.

第２筐体１２１あるいは蓋部材１２２に真空排気ポートを設けてもよい。この真空排気ポートに真空ポンプを接続させることで、第２空間１２を真空状態にすることも可能である。こうすることで、通常のＳＥＭでは実現できない例えば０.１気圧などといった超低
真空状態での電子顕微鏡観察が可能となる。 A vacuum exhaust port may be provided in the second casing 121 or the lid member 122. By connecting a vacuum pump to the evacuation port, the second space 12 can be evacuated. This makes it possible to observe an electron microscope in an ultra-low vacuum state such as 0.1 atm, which cannot be realized by a normal SEM.

また、好適には、真空排気ポートから第２筐体１２１内を一度真空排気してから置換ガスを導入してもよい。この場合の真空排気は、第２筐体１２１内部に残留する大気ガス成分を一定量以下に減らせればよいので高真空排気を行う必要はなく、粗排気で十分である
。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。 Preferably, the replacement gas may be introduced after the second casing 121 is once evacuated from the evacuation port. The vacuum evacuation in this case does not require high vacuum evacuation because the atmospheric gas component remaining in the second housing 121 may be reduced to a certain amount or less, and rough evacuation is sufficient. However, when observing a sample containing moisture such as a biological sample, the sample once placed in a vacuum state changes its state due to evaporation of moisture. Therefore, as described above, it is preferable to introduce the replacement gas directly from the air atmosphere. The opening can be closed in the second space 12 by closing the opening with a lid member after the introduction of the replacement gas.

上記開口の位置に三方弁を取り付ければ、この開口を粗排気ポートおよび大気リーク用排気口と兼用することができる。すなわち、三方弁の一方を蓋部材１２２に取り付け、一方を粗排気用真空ポンプに接続し、残り一つにリークバルブを取り付ければ、上記の兼用排気口が実現できる。   If a three-way valve is attached to the position of the opening, this opening can be used also as a rough exhaust port and an air leak exhaust port. That is, if one of the three-way valves is attached to the lid member 122, one is connected to the rough exhaust vacuum pump, and the leak valve is attached to the other one, the above-described dual exhaust port can be realized.

上述の開口の代わりに圧力調整弁１０４を設けても良い。当該圧力調整弁１０４は、第２筐体１２１の内部圧力が１気圧以上になると自動的にバルブが開く機能を有する。このような機能を有する圧力調整弁を備えることで、軽元素ガスの導入時、内部圧力が１気圧以上になると自動的に開いて窒素や酸素などの大気ガス成分を装置外部に排出し、軽元素ガスを装置内部に充満させることが可能となる。なお、図示したガスボンベ１０３は、観察装置に備え付けられる場合もあれば、装置ユーザが事後的に取り付ける場合もある。   A pressure regulating valve 104 may be provided instead of the above-described opening. The pressure regulating valve 104 has a function of automatically opening the valve when the internal pressure of the second housing 121 becomes 1 atm or more. By providing a pressure regulating valve with such a function, when light element gas is introduced, it automatically opens when the internal pressure reaches 1 atm or more and discharges atmospheric gas components such as nitrogen and oxygen to the outside of the device. The element gas can be filled in the apparatus. Note that the illustrated gas cylinder 103 may be provided in the observation apparatus or may be attached later by the apparatus user.

次に、試料６の位置調整方法について説明する。本実施形態の観察装置は、観察視野の位置調整手段として試料ステージ５を備えている。試料ステージ５には、面内方向へのＸＹ駆動機構および高さ方向へのＺ軸駆動機構を備えている。蓋部材１２２には試料ステージ５を支持する底板となる支持板１０７が取り付けられており、試料ステージ５は支持板１０７に固定されている。支持板１０７は、蓋部材１２２の第２筐体１２１への対向面に対し第２筐体１２１の内部に向かって延伸するよう取り付けられている。Ｚ軸駆動機構およびＸＹ駆動機構からはそれぞれ支軸が伸びており、各々操作つまみ１０８および操作つまみ１０９と繋がっている。装置ユーザは、これらの操作つまみ１０８および操作つまみ１０９を操作することにより、試料６の第２筐体１２１内での位置を調整する。   Next, a method for adjusting the position of the sample 6 will be described. The observation apparatus of this embodiment includes a sample stage 5 as a position adjustment means for the observation visual field. The sample stage 5 includes an XY drive mechanism in the in-plane direction and a Z-axis drive mechanism in the height direction. A support plate 107 serving as a bottom plate for supporting the sample stage 5 is attached to the lid member 122, and the sample stage 5 is fixed to the support plate 107. The support plate 107 is attached to the surface of the lid member 122 facing the second housing 121 so as to extend toward the inside of the second housing 121. Support shafts extend from the Z-axis drive mechanism and the XY drive mechanism, respectively, and are connected to the operation knob 108 and the operation knob 109, respectively. The apparatus user adjusts the position of the sample 6 in the second housing 121 by operating these operation knobs 108 and 109.

試料位置を調整する際には、通常、面内方向の位置を決めてから高さ方向の位置を調整するが、薄膜１０の破損を防止するため、試料６の高さ方向の位置は薄膜１０に近づき過ぎないように調整する必要がある。そこで、本実施形態の観察装置では、光学顕微鏡（光源２０１と鏡筒２００）により、予め試料６と鏡筒２００との距離を測定し、この測定値と、予め求めておいた薄膜１０の下面の高さと鏡筒２００の下端の高さとの関係とに基づいて、試料６と薄膜１０の距離を設定するようにしてもよい。   When adjusting the position of the sample, the position in the height direction is usually adjusted after determining the position in the in-plane direction. However, in order to prevent the thin film 10 from being damaged, the position of the sample 6 in the height direction is adjusted. It is necessary to adjust so that it does not get too close. Therefore, in the observation apparatus of this embodiment, the distance between the sample 6 and the lens barrel 200 is measured in advance by an optical microscope (the light source 201 and the lens barrel 200), and the measured value and the lower surface of the thin film 10 determined in advance are measured. The distance between the sample 6 and the thin film 10 may be set based on the relationship between the height of the lens barrel 200 and the height of the lower end of the lens barrel 200.

次に、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試料ステージ５を移動可能な移動機構について、説明する。本移動機構は、試料載置部を荷電粒子光学鏡筒２から照射された一次荷電粒子線が試料６上に照射する第一位置と、光学顕微鏡の鏡筒２００により試料６からの光を検出する第二位置との間で移動可能に少なくとも構成される。なお、本移動機構は、試料６の交換機能も兼ねることができる。本実施形態の観察装置は、第１筐体７の底面および蓋部材１２２の下端部に、蓋部材用支持部材１９、底板２０をそれぞれ備える。   Next, a moving mechanism capable of moving the sample stage 5 between a position where the sample 6 can be observed with the optical microscope and a position where the sample 6 can be observed with the charged particle microscope will be described. This moving mechanism detects the light from the sample 6 by the first position where the primary charged particle beam irradiated from the charged particle optical column 2 irradiates the sample 6 onto the sample 6 and the column 200 of the optical microscope. Configured to be movable between the second position and the second position. The moving mechanism can also serve as a replacement function for the sample 6. The observation apparatus of this embodiment includes a lid member support member 19 and a bottom plate 20 on the bottom surface of the first housing 7 and the lower end portion of the lid member 122, respectively.

底板２０には、試料ステージ５の移動の際にガイドとして使用される支柱１８を備える
。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。 The bottom plate 20 includes a column 18 that is used as a guide when the sample stage 5 is moved. In a normal state, the support column 18 is stored in a storage unit provided on the bottom plate 20, and is configured to extend in the pull-out direction of the lid member 122 when the sample stage 5 is moved. The storage portion provided in the support column 18 and the bottom plate 20 is configured to have a length that can be moved at least between the position where the sample 6 can be observed with the charged particle microscope and the position where the sample 6 can be observed with the optical microscope. Has been. By using this moving mechanism, after observing the sample 6 with an optical microscope, the sample 6 can be observed with a charged particle microscope. That is, by extending the column 18 in the pulling-out direction of the lid member 122 or in a state where the column 18 is stretched, the sample stage 5 can be observed at the position where the sample 6 can be observed with the optical microscope, that is, the lens barrel 200 of the optical microscope. It is possible to arrange the observation target portion of the sample 6 on the optical axis 204 of the sample. In addition, the column 18 can be stored in the storage portion of the bottom plate 20 in the direction opposite to the direction in which the lid member 122 is pulled out, or the sample 6 can be observed with the charged particle microscope. It is possible to place the observation target portion of the sample 6 on the position, that is, on the optical axis 203 of the charged particle optical column 2 of the charged particle microscope.

また、支柱１８は、取り外しの際にガイドとして使用される機能を備える。取り外しの際に蓋部材１２２の引出し方向に延伸するような機能を備えるように構成される。同時に
、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。 Moreover, the support | pillar 18 is provided with the function used as a guide in the case of removal. It is configured to have a function of extending in the pull-out direction of the lid member 122 at the time of removal. At the same time, the support column 18 is fixed to the lid member support member 19, and when the lid member 122 is removed from the second housing 121, the lid member 122 and the observation apparatus main body are not completely separated. Yes. Thereby, the sample stage 5 or the sample 6 can be prevented from dropping. The lid member 122 is detachably fixed to the second housing 121 via a vacuum sealing member 125. On the other hand, the cover member support member 19 is also detachably fixed to the bottom plate 20, and the cover member 122 and the cover member support member 19 can be removed from the second housing 121 in their entirety.

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を観察する場合には、まず、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て、観察する。次に、蓋部材１２２を第２筐体１２１内に押し込み、試料ステージ５を、概ね荷電粒子顕微鏡で試料６を観察可能な位置に試料６を配置させる。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。次に、試料ステージ５のＺ軸操作つまみを回して試料６を薄膜１０へ近づける等位置調整手段にて位置調整し、荷電粒子顕微鏡にて光学顕微鏡で観察した試料６の同観察対象部位を観察する。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、迅速に観察を開始することができる。   In the case of observing the sample 6 with the charged particle microscope after observing the sample 6 with the optical microscope, first, the sample stage 5 is placed at a position where the sample 6 can be observed with the optical microscope, that is, the lens barrel 200 of the optical microscope. The observation target part of the sample 6 is placed on the optical axis 204 and observed. Next, the lid member 122 is pushed into the second housing 121, and the sample 6 is placed on the sample stage 5 at a position where the sample 6 can be observed with a charged particle microscope. After fixing the lid member 122 to the mating portion 132 with a fastening member (not shown), a replacement gas is introduced. Next, the Z-axis operation knob of the sample stage 5 is turned to adjust the position by the equal position adjusting means for bringing the sample 6 closer to the thin film 10, and the observation target portion of the sample 6 observed with the optical microscope is observed with the charged particle microscope. To do. The above operation can be performed while the operation of the charged particle optical column 2 is continued. Therefore, the observation apparatus of the present embodiment can start observation quickly.

また、第２筐体１２１内に試料を搬入する場合には、まず試料ステージ５のＺ軸操作つまみを回して試料６を薄膜１０から遠ざける。次に、圧力調整弁１０４を開放し、第２筐体内部を大気開放する。その後、第２筐体内部が減圧状態あるいは極端な与圧状態になっていないことを確認後、蓋部材１２２を装置本体とは反対側に引き出す。これにより試料６を交換可能な状態となる。試料交換後は、蓋部材１２２を第２筐体１２１内に押し込み
、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。 When the sample is carried into the second casing 121, first, the sample 6 is moved away from the thin film 10 by turning the Z-axis operation knob of the sample stage 5. Next, the pressure regulating valve 104 is opened, and the inside of the second housing is opened to the atmosphere. Thereafter, after confirming that the inside of the second housing is not in a reduced pressure state or an extremely pressurized state, the lid member 122 is pulled out to the side opposite to the apparatus main body. As a result, the sample 6 can be exchanged. After the sample replacement, the lid member 122 is pushed into the second housing 121, and the lid member 122 is fixed to the mating portion 132 with a fastening member (not shown), and then a replacement gas is introduced. The above operation can be performed while the operation of the charged particle optical column 2 is continued. Therefore, the observation apparatus of this embodiment can start observation quickly after exchanging the sample.

本実施形態では、試料ステージ５およびその操作つまみ１０８、１０９、ガス供給管１００、圧力調整弁１０４が全て蓋部材１２２に集約して取り付けられている。従って装置ユーザは、上記操作つまみ１０８、１０９の操作、試料ステージの移動操作、試料の交換作業、あるいはガス供給管１００、圧力調整弁１０４の脱着作業を第１筐体の同じ面に対して行うことができる。よって、上記構成物が試料室の他の面にバラバラに取り付けられている構成の走査電子顕微鏡に比べて操作性や使い勝手を向上させることができる。   In the present embodiment, the sample stage 5 and its operation knobs 108 and 109, the gas supply pipe 100, and the pressure adjustment valve 104 are all attached to the lid member 122 in an integrated manner. Accordingly, the apparatus user performs the operation of the operation knobs 108 and 109, the operation of moving the sample stage, the operation of exchanging the sample, or the operation of detaching the gas supply pipe 100 and the pressure adjustment valve 104 on the same surface of the first housing. be able to. Therefore, operability and usability can be improved as compared with a scanning electron microscope having a configuration in which the above-described components are separately attached to other surfaces of the sample chamber.

＜第三の実施形態＞
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。 <Third embodiment>
A third embodiment will be described. FIG. 3 is an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the third embodiment. The third embodiment is different from the second embodiment in that the entire barrel 200 of the optical microscope is generally housed in the second space 12 and the communication line 43 is drawn out of the apparatus. And a drive mechanism 205 for changing the position of the optical microscope. In the following description, the description overlapping with the second embodiment is omitted as much as possible.

本実施形態では、第２筐体１２１の保持部１３２Ａの上方側が突起し、保持部１３２Ａの上面の高さ位置と第１筐体７の上面の高さ位置とが概ね一致するように構成されている
。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。 In the present embodiment, the upper side of the holding portion 132A of the second housing 121 protrudes, and the height position of the upper surface of the holding portion 132A and the height position of the upper surface of the first housing 7 are substantially matched. ing. A driving mechanism 205 that moves the optical microscope in the perspective direction (vertical direction) with respect to the sample 6 is provided on the inner wall of the holding portion 132A. In a general optical microscope, an image can be focused by controlling the distance between an optical lens such as an objective lens and a sample. By moving the entire optical microscope in the perspective direction with respect to the sample 6 by the drive mechanism 205, the focus can be adjusted without changing the height position of the sample 6. In the present embodiment, it is particularly suitable when the image detection unit provided in the optical microscope for detecting an image is a CCD element.

なお、駆動機構２０５を、光学顕微鏡の光源２０１と鏡筒２００とを移動可能に構成しても良いし、光源２０１と鏡筒２００の対物レンズなどの光学レンズのみを移動可能に構成しても良いし、光源２０１は移動させずに、鏡筒２００のみを移動可能に構成しても良いし、光源２０１は移動させずに、鏡筒２００の対物レンズなどの光学レンズのみを移動可能に構成しても良い。すなわち、光学顕微鏡の一部または全部を試料６に対して遠近方向に移動させるように構成されると良い。   Note that the drive mechanism 205 may be configured to be movable between the light source 201 and the lens barrel 200 of the optical microscope, or may be configured to be able to move only the optical lens such as the objective lens of the light source 201 and the lens barrel 200. It is good that only the lens barrel 200 can be moved without moving the light source 201, or only the optical lens such as the objective lens of the lens barrel 200 can be moved without moving the light source 201. You may do it. In other words, a part or all of the optical microscope may be configured to move in the perspective direction with respect to the sample 6.

鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３間の距離は既知の距離として、所定の距離に設定されている。   The distance between the optical axis 204 of the lens barrel 200 and the optical axis 203 of the electron microscope is set to a predetermined distance as a known distance.

光学顕微鏡にて試料を観察した後に、試料台１７を前記所定の距離分だけ移動させることによって、光学顕微鏡と電子顕微鏡にて同部位を観察することが可能となる。また、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、概ね同方向から同部位を観察することが可能となり、使い勝手を向上させることができる。   After observing the sample with the optical microscope, the same part can be observed with the optical microscope and the electron microscope by moving the sample stage 17 by the predetermined distance. Further, unlike the configuration in which the optical microscope and the electron microscope are opposed to each other as described in the cited document 1, it is possible to observe the same part from substantially the same direction, and usability can be improved.

＜第四の実施形態＞
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。 <Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. FIG. 4 shows an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the fourth embodiment. The fourth embodiment differs from the second embodiment in that the light source 201 of the optical microscope is generally arranged below the sample 6 and the sample stage as the sample mounting portion. 5 is that a hollow portion 206 is formed as a transmissive portion through which light from the light source 201 can be transmitted. In the following description, the description overlapping with the second embodiment is omitted as much as possible.

試料６が透明でない場合、光源２０１は試料６の上側から照射させる必要があるが、試料６が透明な場合や光を透過させる場合には、光源２０１を試料６よりも下側に配置することにより、試料６中を光が透過された光学顕微鏡画像を取得することができる。好適には、図４に示すように、光源２０１を試料ステージ５よりも下側に配置すると良い。この場合、光が透過可能なように試料ステージ５に空洞部２０６が構成されている。   When the sample 6 is not transparent, the light source 201 needs to be irradiated from the upper side of the sample 6. However, when the sample 6 is transparent or transmits light, the light source 201 should be disposed below the sample 6. Thus, an optical microscope image in which light is transmitted through the sample 6 can be acquired. Preferably, the light source 201 is disposed below the sample stage 5 as shown in FIG. In this case, the cavity 206 is formed in the sample stage 5 so that light can be transmitted.

なお、光学顕微鏡は、着脱可能として構成してもよい。光学顕微鏡が、保持部１３２Ａからはずされている場合には、装置外部と第２空間１２内部とが雰囲気分離できるように光学顕微鏡が存置されていた箇所に蓋などをかぶせるようにすれば良い。   Note that the optical microscope may be configured to be detachable. When the optical microscope is removed from the holding portion 132A, a lid or the like may be placed on the place where the optical microscope is located so that the atmosphere outside the apparatus and the inside of the second space 12 can be separated.

＜第五の実施形態＞
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。 <Fifth embodiment>
The fifth embodiment will be described. FIG. 5 shows an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the fifth embodiment. The fifth embodiment differs from the second embodiment in that it generally shows a form used as a high vacuum SEM equipped with an optical microscope. In the following description, the description overlapping with the second embodiment is omitted as much as possible.

本実施形態で示すように、光学顕微鏡を具備した高真空ＳＥＭとして使用することも可能である。   As shown in this embodiment, it can also be used as a high vacuum SEM equipped with an optical microscope.

図５は、蓋部材１２２を第２筐体１２１に固定した状態で、ガス供給管１００と圧力調整弁１０４を蓋部材１２２から取り外した後、ガス供給管１００と圧力調整弁１０４の取り付け位置を蓋部材１３０で塞いだ状態の光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡を示している。この前後の操作で、薄膜保持部材４７を第２筐体１２１から取り外しておけば、第１空間１１と第２空間１２をつなげることができ、第２筐体内部を真空ポンプ４で真空排気することが可能となる。これにより、第２筐体１２１を取り付けた状態で、高真空ＳＥＭ観察が可能となる。   FIG. 5 shows the attachment positions of the gas supply pipe 100 and the pressure adjustment valve 104 after the gas supply pipe 100 and the pressure adjustment valve 104 are removed from the cover member 122 with the lid member 122 fixed to the second housing 121. The charged particle microscope provided with the optical microscope of the state closed with the cover member 130 is shown. If the thin film holding member 47 is removed from the second casing 121 by the operation before and after this, the first space 11 and the second space 12 can be connected, and the inside of the second casing is evacuated by the vacuum pump 4. It becomes possible. As a result, high vacuum SEM observation is possible with the second housing 121 attached.

なお、図５の構成の変形例として、薄膜保持部材４７が取り付けてある状態の第２筐体１２１および、光学顕微鏡を丸ごと取り外し、蓋部材１２２を第１筐体７の合わせ面に直接固定してもよい。   As a modification of the configuration of FIG. 5, the entire second housing 121 with the thin film holding member 47 attached and the optical microscope are removed, and the lid member 122 is directly fixed to the mating surface of the first housing 7. May be.

本構成によっても第１空間１１と第２空間１２をつなげることができ、第２筐体１２１内部を真空ポンプ４で真空排気することが可能となる。なお、この構成は一般的なＳＥＭ装置の構成と同じである。   Also with this configuration, the first space 11 and the second space 12 can be connected, and the inside of the second housing 121 can be evacuated by the vacuum pump 4. This configuration is the same as that of a general SEM apparatus.

以上説明したように、本実施例では、試料ステージ５およびその操作つまみ１０８、操作つまみ１０９、ガス供給管１００、圧力調整弁１０４が全て蓋部材１２２に集約して取り付けられている。従って装置ユーザは、上記操作つまみ１０８、操作つまみ１０９の操作、試料の交換作業、あるいはガス供給管１００、圧力調整弁１０４の脱着作業を第１筐体の同じ面に対して行うことができる。よって、上記構成物が試料室の他の面にバラバラに取り付けられている構成の走査電子顕微鏡に比べて操作性が非常に向上している。   As described above, in this embodiment, the sample stage 5 and its operation knob 108, operation knob 109, gas supply pipe 100, and pressure adjustment valve 104 are all attached to the lid member 122 in an integrated manner. Therefore, the apparatus user can perform the operation of the operation knob 108 and the operation knob 109, the sample replacement operation, or the detachment operation of the gas supply pipe 100 and the pressure adjustment valve 104 on the same surface of the first housing. Therefore, the operability is greatly improved as compared with a scanning electron microscope having a configuration in which the above-described components are separately attached to the other surfaces of the sample chamber.

＜第六の実施形態＞
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。 <Sixth embodiment>
The sixth embodiment will be described. FIG. 6 shows an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the sixth embodiment. The sixth embodiment is different from the second embodiment in that the optical microscope is generally disposed outside the apparatus and the optical microscope barrel 200 of the holding portion 132A of the second housing 121 is opposed to the second embodiment. The window 215 is formed at the position where In the following description, the description overlapping with the second embodiment is omitted as much as possible.

図６に示すように、本実施形態では、光学顕微鏡の鏡筒２００および光源２０１、全てを装置外部に配置されており、少なくとも第２筐体１２１の保持部１３２Ａに光を通すための窓２１５が構成されている。   As shown in FIG. 6, in this embodiment, the lens barrel 200 and the light source 201 of the optical microscope are all arranged outside the apparatus, and a window 215 for allowing light to pass through at least the holding portion 132A of the second casing 121. Is configured.

一般的な光学顕微鏡は、対物レンズと試料間距離が短いほうが高倍率で観察できるため
、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。 Since a general optical microscope can be observed at a higher magnification when the distance between the objective lens and the sample is shorter, for example, as described in the first to fifth embodiments rather than the arrangement of the lens barrel 200 of the present embodiment, The configuration shown in FIGS. 1 to 5 is more preferable because the resolution of the optical microscope is higher. However, since the entire optical microscope can be arranged outside the apparatus (outside the second space 12) in the configuration of FIG. 6, it is possible to eliminate the trouble of blocking the second housing from the atmosphere with the sealing member 202 or the like. A simpler configuration can be obtained. When the sample 6 is a transparent material or a member that transmits light, the light source 201 may be disposed below the sample stage 5 as shown in FIG.

＜第七の実施形態＞
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。 <Seventh embodiment>
The seventh embodiment will be described. FIG. 7 shows an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the seventh embodiment. The seventh embodiment is a modification of the second embodiment, and is different from the second embodiment in that the sample stage 5 as a sample mounting portion is generally replaced with the support plate 107 and the lens barrel 200. The sample stage moving mechanism 107A for moving between the optical axis 204 of the sample microscope and the optical axis 203 of the electron microscope, and the holding portion 132A of the second housing 121 are the optical axes of the lens barrel 200 of the sample stage 5. The second space 12 is configured to be large so that it can be moved to the 204 side.

移動機構としての試料ステージ移動機構１０７Ａは、試料ステージ移動機構１０７Ａを駆動させて試料ステージ５を移動させる信号を、通信線４３にて下位制御部３７との間でデータ送受信するよう構成されている。本移動機構は、試料ステージ５を荷電粒子光学鏡筒２から照射された一次荷電粒子線が試料６上に照射する第一位置と、光学顕微鏡の鏡筒２００により試料６からの光を検出する第二位置との間で移動可能に少なくとも構成される。   The sample stage moving mechanism 107A as the moving mechanism is configured to transmit and receive data to and from the lower control unit 37 via the communication line 43 by driving the sample stage moving mechanism 107A and moving the sample stage 5. . This moving mechanism detects light from the sample 6 by the first position where the primary charged particle beam irradiated from the charged particle optical column 2 on the sample stage 5 irradiates the sample 6 and the column 200 of the optical microscope. At least configured to be movable between the second position.

光学顕微鏡にて試料６を観察した後に、試料ステージ５を試料ステージ移動機構１０７Ａにより、上述した所定の距離分だけ移動させることによって、光学顕微鏡と電子顕微鏡にて同部位を観察することが可能となる。   After observing the sample 6 with the optical microscope, the sample stage 5 can be observed by the optical microscope and the electron microscope by moving the sample stage 5 by the above-mentioned predetermined distance by the sample stage moving mechanism 107A. Become.

また、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、概ね同方向から同部位を観察することが可能となり、使い勝手を向上させることができる。   Further, unlike the configuration in which the optical microscope and the electron microscope are opposed to each other as described in the cited document 1, it is possible to observe the same part from substantially the same direction, and usability can be improved.

また、前述の通り、第２筐体１２１は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ため、各種雰囲気条件で光学顕微鏡と電子顕微鏡にて交互に観察することが可能となる。   In addition, as described above, the second housing 121 can be in an atmospheric atmosphere of 1 atm, a gas atmosphere, or a vacuum atmosphere, so that it can be observed alternately with an optical microscope and an electron microscope under various atmospheric conditions. It becomes.

なお、本実施形態においては、上述した第三の実施形態〜第六の実施形態にも適用可能である。   In addition, in this embodiment, it is applicable also to 3rd embodiment-6th embodiment mentioned above.

＜第八の実施形態＞
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。 <Eighth embodiment>
The eighth embodiment will be described. FIG. 8 is an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the eighth embodiment. The eighth embodiment is a modification of the sixth embodiment. The difference from the sixth embodiment is that the holding portion 132A of the second housing 121 is generally integrated with the mating portion 132 ( Alternatively, the alignment unit 132 also serves as the function of the holding unit 132A) and the lens barrel 200 of the optical microscope includes a position adjustment mechanism 209 that moves in the perspective direction (vertical direction) with respect to the sample 6. . In the following description, the description overlapping with the sixth embodiment is omitted as much as possible. As shown in FIG. 8, the holding part 132A of the second housing 121 is integrated with the mating part 132, and the optical microscope (the lens barrel 200 and the light source 201) moves in the perspective direction (vertical direction) with respect to the sample 6. A position adjusting mechanism 209 is provided in the holding portion 132A. The position adjustment mechanism 209 includes a holding body 207 that holds the optical microscope, a support bar 208 that supports the holding body, and an adjustment unit 209A that can adjust the vertical position of the holding body 207 in the support bar 208. It is configured.

図９に試料ステージ５を蓋部材１２２ごと引き出した構成を示す。試料ステージ５を引き出した後に、位置調整機構２０９を用いて試料６を観察できる位置まで光学顕微鏡を試料６に近づけるように移動させて観察する。蓋部材１２２を閉じるときは、位置調整機構２０９を用いて光学顕微鏡を下端の位置が蓋部材１２２の上端よりも高くなるように変更することで観察が可能となる。本構成の場合、第２筐体１２１の合わせ部１３２に例えば
、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。 FIG. 9 shows a configuration in which the sample stage 5 is pulled out together with the lid member 122. After the sample stage 5 is pulled out, the position adjustment mechanism 209 is used to move the optical microscope closer to the sample 6 to a position where the sample 6 can be observed for observation. When closing the lid member 122, observation is possible by changing the optical microscope so that the position of the lower end is higher than the upper end of the lid member 122 using the position adjusting mechanism 209. In the case of this configuration, for example, a screw hole is provided in the mating portion 132 of the second housing 121, and the support rod 208 is attached to the screw hole, so that an optical microscope can be attached. By removing the optical microscope, the optical microscope can be detached, and the optical microscope can be easily attached and detached. Therefore, the structure of the second housing 121 can be very simple and simple compared to the configuration of the second embodiment. The optical microscope may be configured to be supported by the first housing 7 or may be configured to be supported by the lid member 122.

＜第九の実施形態＞
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。 <Ninth Embodiment>
The ninth embodiment will be described. FIGS. 10 a and 10 b show an overall configuration diagram of an observation apparatus (inspection apparatus) as a charged particle microscope including the optical microscope according to the ninth embodiment. In the ninth embodiment, as shown in FIGS. 10a and 10b, the arrangement of the cover member 122 relative to the arrangement of the charged particle optical column 2 of the charged particle microscope and the column 200 of the optical microscope (movement of the sample stage 5) This is a configuration example in which the (direction) relationship is different from that of the above-described embodiment. The direction in which the sample stage 5 is removed from the direction in which the charged particle optical column 2 and the column 200 of the optical microscope are arranged is a horizontal direction and a vertical direction. The charged particle optical column 2 and the column 200 of the optical microscope are arranged in a direction opposite to the direction in which the sample stage 5 is attached to and detached from the second space 12.

以下の説明では、上述した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１０ａ、図１０ｂに示すように、第２筐体１２１は、試料ステージ５を保持する蓋部材１２２を開けて、試料ステージ５を取り出す取出し口が開放された状態で、薄膜１０を配置可能に構成された第２筐体１２１を荷電粒子光学鏡筒２の下側を覆うように配置する。第２筐体１２１の上端と第１筐体７の上部下面との間には、封止部材１２５が具備されている。第１空間１１と第２空間１２が第２筐体１２１により、雰囲気分離されるように構成されている。試料ステージ５を取り出す取出し口が荷電粒子光学鏡筒２と光学顕微鏡の鏡筒２００とが対向するように並んでいるため、蓋部材１２２を開けて、試料ステージ５を取り出す取出し口が開放された状態で、荷電粒子光学鏡筒２と光学顕微鏡の鏡筒２００とを容易にメンテナンスすることが可能となる。   In the following description, the description overlapping with the above-described embodiment is omitted as much as possible. As shown in FIGS. 10a and 10b, the second casing 121 can dispose the thin film 10 in a state where the lid member 122 that holds the sample stage 5 is opened and the extraction port for taking out the sample stage 5 is opened. The configured second casing 121 is arranged so as to cover the lower side of the charged particle optical column 2. A sealing member 125 is provided between the upper end of the second housing 121 and the upper lower surface of the first housing 7. The first space 11 and the second space 12 are configured to be separated from each other by the second housing 121. Since the outlet for taking out the sample stage 5 is arranged so that the charged particle optical column 2 and the barrel 200 of the optical microscope face each other, the lid 122 is opened and the outlet for taking out the sample stage 5 is opened. In this state, the charged particle optical barrel 2 and the optical microscope barrel 200 can be easily maintained.

なお、第２筐体１２１は図中下側から第１筐体７に対してネジ止めされるように構成されてもよいし、第１筐体７の上部上面側から第１筐体７に対してネジ止めされるように構成されてもよい。   The second housing 121 may be configured to be screwed to the first housing 7 from the lower side in the figure, or from the upper upper surface side of the first housing 7 to the first housing 7. You may comprise so that it may be screwed with respect to it.

図１０ａ、図１０ｂで示した構成は、第２筐体１２１を取り付けるだけで第２空間１２の圧力が第１空間１１の圧力よりも高い状態で電子顕微鏡観察が可能とすることができる
。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。 The configurations shown in FIGS. 10 a and 10 b can enable observation with an electron microscope in a state in which the pressure in the second space 12 is higher than the pressure in the first space 11 simply by attaching the second housing 121. Preferably, the optical axis 204 of the optical microscope barrel 200 and the optical axis 203 of the charged particle optical barrel 2 are preferably provided in parallel. This makes it possible to further observe the same part from the same direction. Note that the optical axis 204 of the lens barrel 200 and the optical axis 203 of the electron microscope may be arranged obliquely as long as the same part can be observed from substantially the same direction.

また、光学顕微鏡は取り外しても荷電粒子顕微鏡での観察が可能なように着脱可能としてもよい。   Moreover, even if it removes an optical microscope, it is good also as attachment or detachment so that observation with a charged particle microscope is possible.

好適には、図１０ａ、図１０ｂに示すように、試料導入室２１０を形成する筐体２１４を配備するように構成しても良い。この場合、好適には、試料ステージ５及び蓋部材１２２を常に固定しておき、試料導入室２１０から第２空間１２へ試料６を搬送可能に構成するとよい。図１０ｂに示したように、試料導入室２１０には、扉２１１と扉２１２、試料導入ロッド２１３が構成されるとよい。なお、光学顕微鏡は、試料導入室２１０に具備されていてもよい。   Preferably, as shown in FIGS. 10a and 10b, a housing 214 that forms the sample introduction chamber 210 may be provided. In this case, preferably, the sample stage 5 and the lid member 122 are always fixed, and the sample 6 can be transported from the sample introduction chamber 210 to the second space 12. As shown in FIG. 10 b, the sample introduction chamber 210 may include a door 211, a door 212, and a sample introduction rod 213. The optical microscope may be provided in the sample introduction chamber 210.

次に試料導入室２１０を配備するように構成した場合の作用について説明する。   Next, an operation when the sample introduction chamber 210 is arranged will be described.

はじめに、扉２１１をあけて、試料６または試料６が搭載された試料ホルダを試料導入室２１０内に配置する。その後、扉２１１を閉じて、扉２１２を開ける。そして、試料導入ロッド２１３にて、試料６または試料６が配置された試料ホルダを試料ステージ５上に搬送する。これにより、試料ステージ５を備えた蓋部材１２２をはずすことなく試料６を第２空間へ搬送することが可能となる。   First, the door 211 is opened, and the sample 6 or the sample holder on which the sample 6 is mounted is placed in the sample introduction chamber 210. Thereafter, the door 211 is closed and the door 212 is opened. Then, the sample introduction rod 213 conveys the sample 6 or the sample holder on which the sample 6 is arranged onto the sample stage 5. Thereby, the sample 6 can be transported to the second space without removing the lid member 122 provided with the sample stage 5.

この構成の特徴としては、第２空間１２内にガス供給口１００経由で軽元素ガスなどが入っている場合に、試料６を交換したとしても第２空間１２内の雰囲気に大気が混入しにくくなり、交換に伴い、大量の軽元素ガスを導入させる必要がなく、当該ガスの使用量、頻度を大幅に減らすことができる。   As a feature of this configuration, when a light element gas or the like is contained in the second space 12 via the gas supply port 100, even if the sample 6 is replaced, the atmosphere is less likely to be mixed into the atmosphere in the second space 12. Thus, it is not necessary to introduce a large amount of light element gas with the replacement, and the amount and frequency of use of the gas can be greatly reduced.

０ 荷電粒子源
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 0 charged particle source 1 optical lens 2 charged particle optical column 3 detector 4 vacuum pump 5 sample stage 6 sample 7 first housing 10 thin film 11 first space 12 second space 14 leak valve 16 vacuum pipe 18 column 19 lid member Support member 20 Bottom plate 35 Personal computer 36 Upper control unit 37 Lower control unit 43, 44 Communication line 47 Thin film holding member 100 Gas supply port 101 Gas control valve 102 Connection unit 103 Gas cylinder 104 Pressure adjustment valve 107 Support plate 108, 109 Operation knob 121 Second housing 122, 130 Lid member 123, 124, 125, 126, 128, 202 Sealing member 131 Main body part 132 Matching part 200 Lens tube 201 Light source 203, 204 Optical axis 205 Drive mechanism 206 Cavity part 207 Holder 208 Support rod 209 Position adjustment mechanism 210 Sample introduction chamber 211, 212 Door 213 Fee introduction rod 214 housing 215 window

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関係を求め、
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。 A sample observation method using a charged particle beam apparatus having a charged particle optical column that irradiates a charged particle beam, a vacuum chamber, and a sample chamber in which a sample is stored,
Maintaining the sample chamber at a higher pressure than the vacuum chamber by a thin film that transmits the charged particle beam;
Finding the relationship between the height of the lower surface of the thin film and the height of the lower end of the lens barrel of the optical microscope,
Measure the distance between the sample and the lens barrel,
Based on the relationship between the distance, setting the distance between the said thin film sample, the sample observation method. 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、請求項１記載の試料観察方法。 Between the second position when observing the sample by the first position and the optical microscope when the charged particle beam is irradiated to the sample, to move the sample placing portion for placing the sample, The sample observation method according to claim 1 . 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顕微鏡による観察を行う、請求項１記載の試料観察方法。 The charged particle beam apparatus has a sample placement unit for placing the sample,
The sample observation method according to claim 1, wherein observation with the charged particle beam device and observation with the optical microscope are performed on the sample in a state of being placed on the sample placement unit.
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