试样观察装置、盖组件及试样观察方法与流程

本发明涉及试样观察装置，更具体地，涉及在观察大气压中的试样时，能提高所观察试样图像之分辨率(resolution)的试样观察装置、安装于此的盖组件及试样观察方法。

背景技术：

扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)是使用在试样的图像生成及成分分析等的装置，在各种显示装置、太阳能电池或半导体芯片等制造领域，适用于检测试样或基片(wafer)等的工艺中。

但是，利用扫描电子显微镜来检测大气压中的试样或基片等时，存在无法生成所希望品质之图像的问题。其原因是从试样或基片所放射的背散射电子(back scattered electron)及二次电子(secondary electron)等，在到达扫描电子显微镜途中受大气干涉而损失一部分，从而扫描电子显微镜难以充分获得所述电子。因此，需要研发出适用于各种显示装置、太阳能电池或半导体芯片等制造领域里，从而可以生成高品质的试样或基片图像的新型结构及方式的装置。

【现有技术文献】

专利文献1：KR10-2014-0027687A

专利文献2：KR10-1321049B1

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在观察大气压中的试样时，能提高所观察试样图像之分辨率的试样观察装置、盖组件及试样观察方法。

本发明的另一目的在于提供一种在观察大气压中的试样时，能顺利收集从试样放射之二次电子及背散射电子的试样观察装置、盖组件及试样观察方法。

根据本发明实施形态的试样观察装置，用于观察大气中的试样，所述试样观察装置包括：柱体部，内部形成真空空间，一侧形成有开放口，并具有能产生电子束的电子束发生装置；支撑部，与所述柱体部的开放口相对设置，在大气压下支撑所述试样；盖部，与所述柱体部的开放口相结合，具有电子束能通过的透过窗及用于收集从所述试样产生之电子的收集本体；以及检测部，与所述盖部相连，用于检测基于收集的电子所产生的电流。

还可以包括：信号处理部，与所述检测部相连，用于处理所检测的电流。

所述盖部可以包括：主体，在中央领域形成有贯通口，具有多个层；收集本体，结合在所述贯通口；以及透过窗，形成在所述收集本体的中央领域。

所述主体的多个层中，至少一层可以包含绝缘体层。

所述主体包含沿上下方向层叠结合的下部层、中间层及上部层，其中所述中间层可以包含绝缘体。

所述主体经由绝缘性密封环，可以与所述柱体部相结合。

所述检测部可以包括：接触针，与所述主体及所述收集本体的至少一部分领域相接触；以及传输线，与所述接触针相连而传输电流。

所述接触针位于所述柱体部的内部，所述传输线可以贯通所述柱体部而设置。

所述收集本体具有导电性，并可以与所述主体直接接合。

所述收集本体包含硅单晶材质，并可以收集在大气压下电子束入射到试样之后，从试样所放射的二次电子。

所述盖部还可以包含用于喷射气体的气体喷射口。

还可以包括：偏差电源供给器，与所述支撑部相连，以用于向所述试样施加偏差电源。

根据本发明实施形态的盖组件，结合在利用电子束来观察试样的装置，所述盖组件包括：主体，在中央领域形成有贯通口，并具有绝缘体；收集本体，结合在所述贯通口，用于收集从所述试样所放射的电子；以及透过窗，形成在所述收集本体的中央领域，以使电子束通过。

所述主体包含沿上下方向层叠结合的下部层、中间层及上部层，其中所述中间层包含绝缘体，所述下部层及上部层包含导电体。

所述下部层及上部层可以包含不锈钢材质，所述中间层可以包含橡胶及塑料中的至少一个。

在所述主体的多个层之间形成有气体流路，于朝向所述收集本体的所述主体之端部可以设有与所述气体流路相连的气体喷射口。

根据本发明实施形态的试样观察方法，用于观察位于大气中的试样，所述方法包括如下步骤：与内部形成了真空的柱体部相隔，在大气中准备试样；向所述试样放射电子束；在大气压气氛下，收集向所述试样入射的电子束与所述试样发生冲突后从试样放射的电子；检测基于获取的电子所生成的电流；以及处理所检测的电流，从而形成图像。

在大气压气氛下收集电子的步骤包括：通过所述柱体部露于大气中的部位，获取从所述试样产生的二次电子(secondary electron)。

在大气压气氛下收集电子的步骤还可以包括：在所述柱体部的内部，收集入射到所述试样的电子束与所述试样冲突后从试样放射的背散射电子(back scattered electron)。

所述形成图像的步骤可以包括：将来自所收集的二次电子的信号和来自所收集的所述背散射电子的信号相加，进而转换为图像。

在所述大气压气氛下收集电子的步骤之前，可以包括如下步骤：在所述柱体部与所述试样之间的空间，形成惰性气体气氛。

在所述大气压气氛下收集电子的步骤之前，可以包括如下步骤：向置于大气中的所述试样，施加偏差电源。

根据本发明的实施形态，在观察大气压中的试样时，能顺利收集从试样放射之二次电子及背散射电子，尤其能高效地容易收集二次电子，因此可以提高试样图像的分辨率。

例如，在各种显示装置、太阳能电池或半导体芯片等制造领域里，当适用于检测试样或基片的工艺时，对于从试样放射的电子中由于能级低而以往无法收集的二次电子，利用试样观察装置的收集本体，在大气压气氛下，可以高效地容易收集。由此，在试样的图像生成中，不仅可以利用背散射电子，而且还可以使用二次电子，因此能够生成高品质的试样图像。

附图说明

图1是用于说明本发明实施例之试样观察装置的概略图。

图2是用于说明本发明实施例之盖组件的试样观察装置的部分放大图。

图3是用于说明本发明实施例之盖组件的试样观察装置的部分模式图。

图4是用于说明本发明实施例之盖组件的试样观察装置的部分模式图。

图5是用于说明本发明实施例之透过窗形成于盖部的过程的图。

图6是用于说明本发明实施例之试样观察方法的图。

【附图标记说明】

10：试样 100：柱体部

200：支撑部 300：盖部

310：主体 312：中间层

314：贯通口 320：收集本体

330A：透过窗 350：绝缘性密封环

400：检测部 410：接触针

420：传输线 500：信号处理部

600：第二检测部 700：第三检测部

具体实施方式

以下，参照附图更加详细说明本发明的实施例。但是，本发明并非局限在以下所揭示的实施例，而是可以表现为互不相同的各种形态。本发明的实施例只是为了完整揭示本发明，向本领域的普通技术人员完整告知本发明的范畴而提供。为了说明本发明的实施例，附图可以被夸张或放大，且附图中的相同符号标记指代同一个要素。

图1至图4是用于说明本发明实施例之试样观察装置及盖组件的图。此时，图1是用于说明本发明实施例之试样观察装置的概略图，图2是用于说明本发明实施例之盖组件的试样观察装置的部分放大图。并且，图3及图4是用于说明本发明实施例之盖组件的试样观察装置的部分模式图。图5是用于说明本发明实施例之透过窗形成于盖部的过程的工序图。

根据本发明实施例的试样观察装置、安装于此的盖组件及适用于此的试样观察方法，其所揭示的技术特征是在观察大气压中的试样时，能提高所观察试样图像的分辨率(resolution)。

首先，参照图1至图2，说明本发明实施例的试样观察装置。根据本发明实施例的试样观察装置是用于观察和分析大气中的各种试样10的装置，其包括柱体部100、支撑部200、盖部300以及检测部400。

试样10，可以是在包含LCD、OLED及LED的各种显示装置、太阳能电池或半导体芯片等的制造工艺中，使用于各种电子元件之制造的晶圆或玻璃面板。

当然，试样10并非局限在上述之情形，其可以是如下广义上的试样，即可以包括：与大小或形状无关地在标准大气压状态下，由固相、液相或固相与液相的混合状态所构成的各种有机物、无机物或其混合物。

柱体部100，在其内部形成真空空间，一侧可以形成开放口110，且在内部可以设置能产生电子束的电子束发生装置120。柱体部100，沿一个方向延伸而形成，在支撑部200的上侧，以与支撑部200交叉的方向配置。柱体部100，例如可以是在内部能容置电子束发生装置120的各种形状的容器，可以由不锈钢(SUS)材质构成。为了电子束的发生及加速，柱体部100的内部真空可以控制在预定大小，例如1.5E-6torr至1.5E-7torr左右。

柱体部100的下侧端部，可以形成开放口110。开放口，例如可以形成为中空的圆筒体形状，在外周面上可以形成所定的螺纹，由此盖部300可容易装拆到柱体部100。

另外，柱体部100可以电性接地(earth)，由此从试样10放射的电子流向柱体部100侧而不发生损失，被集中到盖部300的收集主体320得以收集。

电子束发生装置120，在被控制为真空气氛的柱体部100的内部，可以设置为用于产生及加速所定的电子束。例如，电子束发生装置120，可以包括配置在柱体部100的内部上侧的电子放射装置121，以用于从柱体部100的内部上侧向柱体部100的开放口110侧放射电子。并且，电子束发生装置120，可以包括配置在柱体部100的内部下侧的多个透镜(lens)，以用于将从电子放射装置121放射的电子向柱体部100的开放口110侧施以聚集和加速。

电子放射装置121可以包含：例如利用场致发射方式和热辐射方式中的一种方式，能以所希望大小的加速电压及探针电流来放射电子的电子枪(Electron gun)。本实施例中，作为电子放射装置121例举了场致发射型肖特基方式的电子枪，所述的电子枪在电子枪的第一阳极施加所定的高电压，由此从电子枪的尖端(tip)放射电子，在第二阳极施加所定的加速电压，从而可加速放射电子束。

多个透镜可以包括：用于聚集电子束的聚束透镜(Condenser lens)122；以及用于调节电子束焦点的物镜(Objective lens)123。在此，聚束透镜122和物镜123起到利用电磁力来聚集从电子放射装置121所放射之电子束的作用。多个透镜，以从电子放射装置121侧朝着柱体部100的开放口110侧的方向为基准，可以依次配置聚束透镜122和物镜123，且还可以配置用于通过电子束的光圈(aperture，未图示)、用于控制电子束之像差的像差校正电磁铁(stigmator，未图示)、用于校正电子束之偏向的扫描线圈(Scanning coil，未图示)。而且，电子束发生装置120可以连接所定的控制器(未图示)，以用于控制基于电子束发生装置120的电子束之产生及加速。

支撑部200可以与柱体部100的开放口对向而设置，可以形成为具有能支撑试样10的所定形状及大小之支撑面的各种形状及结构。例如，支撑部200可以是在大气压下能支撑试样10的各种构成及方式的工作台(stage)，本发明对此不作特别限定。

并且，支撑部200可以连接偏差电压供给器210。偏差电压供给器210，例如向试样10以负电压施加偏差电源，从而增加从试样10放射的二次电子与试样10间的反弹力，以对二次电子施加向收集主体320方向的力。由此，收集主体320可以更顺利地收集二次电子。例如，当观察试样10之图像时，若向试样10施加偏差电源，则与不向试样10施加偏差电源时相比，其图像的分辨率可以增加例如5倍至10倍左右。

接着，参照图2至图4，说明根据本发明实施例的盖部300。盖部300可以是具有主体310、收集本体320及透过窗330A，且气密结合到柱体部100的开放口，从而保持柱体部100之内部真空的盖组件。所述的盖部300，在将电子束向柱体部100的外部通过的同时，将从试样10产生的背散射电子和X线通过到柱体部100之内，并收集从试样10产生的二次电子，以生成电流。

主体310是起到盖部300之本体作用的例如圆板形状的部件，其可以具有多个层，此时在多个层中可以包含至少一个层的绝缘体层。例如，主体310可以具有上下方向相互层叠结合的下部层313、中间层312及上部层311，此时中间层312可以包含绝缘体。

主体310的上部层311及下部层313可以是由导电性材质，例如不锈钢(SUS)材质所形成的导电性部件，中间层312可以是由橡胶(rubber)或塑料(plastic)等材质所制成的绝缘体(insulator)。上部层311与下部层313经由中间层312可以达到电绝缘。此时，中间层312可以由一体型的单一部件来构成，或者由分离型的多个部件所构成而配置为放射状。

上部层311与下部层313被中间层312得以绝缘，由此在收集本体320所收集的二次电子可以无损失地传递到上部层311，并在上部层311生成为电流，由检测部400得以检测。

如图2、图4之(a)及图4之(b)所示，主体310可以形成为中央领域及其附近向下侧弯曲凸出，向下侧弯曲凸出的所述中央领域被上下贯通而形成贯通口314。根据上述的结构，上部层311和下部层313各自中央领域附近的贯通端部，可以具有朝着中央领域的中心向下倾斜的结构。此时，上部层311的贯通端部，被下部层313的贯通端部包围而位于其内侧，并在被下部层313的贯通端部所包围的内侧，可以向下部层313的下侧露出。

收集本体320在主体310的上部层311的贯通端部以直接粘贴或接合的方式结合到主体310的贯通口314，由此可以密封贯通口314，电连接到上部层311。收集本体320可以是呈圆板形状或四角板形状等各种形状的导电性板部件，例如可以是包含硅(Si)单晶材质的硅晶圆或碳化硅(SiC)晶圆，或者包含石墨(C)晶圆等的导电性晶圆。由此，收集本体320，可以顺利收集：基于入射到大气压下的试样10的电子束，从试样10所放射的电子，例如二次电子。

透过窗330A可以包含薄膜(membrane)，例如100nm以下厚度，更具体为3nm至100nm厚度的氮化硅(SiN)膜，其形成在收集本体320的中央领域，以用于通过背散射电子(BSE)、X线及电子束，并通过或收集二次电子(SE)。

通常，背散射电子(BSE)及X线由于比二次电子(SE)能量大，因此通过透过窗330A可以到达至第二检测部600及第三检测部700，而二次电子(SE)由于能量小，因此以往存在无法到达至第二检测部600的问题。根据本发明的实施例，经由收集本体320可以收集未能通过透过窗330A的二次电子，因此具有能以高分辨率观察试样的效果。

接着，参照图5，说明本发明实施例的透过窗330A形成于收集本体320之中央领域的过程。

在收集本体320的一面形成透过性薄膜330，例如氮化硅膜。在未形成透过性薄膜330的收集本体320的另一面，朝着收集本体320的所述一面的方向，于收集本体320的中央领域蚀刻出导通孔(via hole)。基于导通孔，在收集本体320的中央领域，可以形成透过窗330A。

在此，图5只是示出了在收集本体320的一面形成用于保持柱体部100内部真空的透过性薄膜330的一个示例，本发明对此不作特别限定。即，除了上述的过程外，采用任意用于形成透过性薄膜330的方式皆无妨。

接着，参照图2至图4，说明盖部300的其他构成部分。盖部300的主体310可装拆地结合在柱体部100的开放口，为此，盖部300可以包括连接部件340，例如插座(socket)或连接器(connector)。并且，盖部300的主体310能气密结合在柱体部100的开放口，为此，在主体310与柱体部100的开放口之间，可以设置绝缘性密封环350。即，主体310经由连接部件340及绝缘性密封环350可以与柱体部100相结合。

连接部件340可以形成为内部以上下方向开放的中空的圆筒体形状或环状。为了使得主体310夹紧结合到连接部件340的内周面，连接部件340的内周面大小及形状与主体310的大小及形状相对应。连接部件340的内周面上下方向宽度可以形成为比主体310的上下方向厚度大。在连接部件340的内周面下侧，沿着内周面的周围方向延伸形成有凸出端部，在连接部件340的所述凸出端部上，可以接触或紧贴支撑主体310的下部层313。在连接部件340的内周面上侧，沿着内周面的周围方向延伸形成有螺纹，而连接部件340的该螺纹可以与柱体部100的开放口螺纹相螺纹连接。连接部件340，可以是不锈钢(SUS)材质或塑料材质(plastic)。

绝缘性密封环350，例如可以是O型环，在主体310的上部层311与柱体部100的开放口之间，使之达到气密结合。由此，柱体部100的内部可以保持真空，且柱体部100与主体310的上部层311可以实现电性绝缘。据此，由收集本体320所收集的二次电子，经由主体310的上部层311，可以无损失地传递到检测部400。

盖部300可以包括：将气体向下倾斜喷射的气体喷射口360A；以及与气体喷射口360A相连，从而供给气体的气体流路360。虽然未图示，但是所述气体流路360连接于单独设置在盖部300外侧的气体供给源，从而可以接收气体。气体流路360，在主体310的多个层之间，朝着气体喷射口360A延伸而形成，例如可以在主体310的上部层311与下部层313之间，贯通中间层312而延伸形成。此时，为了达到电性绝缘，气体流路360可以与上部层311和下部层313相间隔，或者由绝缘性膜施以包覆。

当然，此外还可以由各种结构来形成气体流路360。例如，当中间层312由分离型的多个部件所构成而配置为放射状时，气体流路360可以是形成于上部层311、下部层313及中间层312之间的相隔的空间。

气体喷射口360A，可以形成在向着收集本体320侧的主体310的贯通端部。例如，气体喷射口360A，可以是在上部层311的贯通端部与下部层313的贯通端部之间，沿着朝收集本体320之下侧中间位置的方向，向下倾斜延伸的气体流路360的端部。

气体喷射口360A形成为多个，其可以是以收集本体320为中心放射状配置的结构。由此，可以从收集本体320的360°全方位喷射惰性气体，例如氦(He)气、氖(Ne)气、氩(Ar)气或者将这些气体至少混合两种以上的混合气体，从而在收集本体320的下侧，可以局部形成惰性气体气氛。

另外，当气体流路360为形成在上部层311、下部层313及中间层312之间的相隔空间时，气体喷射口360A可以是形成于上部层311的贯通端部与下部层313的贯通端部之间的环形相隔空间。

接着，参照图3，说明从试样所放射的二次电子传递到检测部的过程。此时，为了方便说明，以后述之检测部的接触针直接接触于硅(Si)单晶材质之收集本体的状态为基准加以说明。当然，检测部的接触针，可以接触在能接收被收集于收集本体之二次电子的各种位置，因此如图2所示，可以接触在主体310的上部层311，或者如图3所示，可以接触在收集本体。

若电子束入射到试样，则从试样放射出背散射电子(BSE)、X线及二次电子。背散射电子及X线，通过氮化硅(SiN)材质的透过窗而入射到柱体部的内部。二次电子，其一部分被氮化硅(SiN)材质的透过窗吸收而收集到硅(Si)单晶材质的收集本体，而剩余部分通过氮化硅(SiN)材质的透过窗而直接收集到硅(Si)单晶材质的收集本体。被收集到收集本体的二次电子生成所定的电流，而检测部对此进行检测。此时，在透过窗与试样之间所形成的、例如200μm以下宽度的空间里，可以局部形成惰性气体气氛，由此二次电子能顺利被收集到收集本体。

接着，参照图2，说明本发明实施例的检测部400。检测部400，与盖部300相连，用于检测由盖部300收集的电子所生成的电流。检测部400，可以包括：接触针410，接触于主体310及收集本体320的至少一部分领域；以及传输线420，与接触针410相连，用于传输电流。接触针410，在柱体部100的内部，可以与盖部300的主体310的上部层311相接触连接。传输线420，其一部分贯通柱体部100，从而一侧端部可以与接触针410相连。传输线420可以包括能绝缘的被覆线。

当然，除此之外，检测部400只要能与收集本体320相电性连接，其结构及方式可以进行各种变更，本发明的实施例对此不作特别限定。例如，检测部400，可以在柱体部100的外侧，与盖部300的收集本体320相电连接。

本发明实施例的试样观察装置还可以包括：信号处理部500，与检测部400相连，用于处理所检测的电流。信号处理部500，对由检测部400检测的电流施以处理，从而可以形成为图像。例如，将位于透过窗330A下侧之试样10的观察对象领域划分为多个像素，向多个像素中的一个注射电子束。若根据电子束，电子从试样10放射而被收集到收集本体320，则检测部400检测基于所收集的电子而生成的电流。由检测部400所检测的电流，在信号处理部500得以放大及处理，进而被选择输出为与之对应的图像信号，例如有关像素的亮度值。通过反复执行上述的过程，可以形成多个像素各自的图像信号，由此能够形成试样10之观察对象领域的图像。

本发明实施例的试样观察装置还可以包括：第二检测部600，收集向柱体部100内散射的背散射电子，并将之传递到信号处理部500；以及第三检测部700，收集向柱体部100内散射的X线，由此检测试样10的成分。

第二检测部600可以是例如所定板状的半导体检测器，在柱体部100内，相对于盖部300的收集本体320沿上下方向排列，配置为对视收集本体320。此时，第二检测部600的中央领域沿上下方向贯通而形成电子束通路，电子束通过该电子束通路，可以入射到盖部300的透过窗330A。第二检测部600获取将透过窗330A透过而入射到柱体部100内的背散射电子，基于获取的背散射电子所生成的电流被传递到信号处理部500，以用于生成图像。

第三检测部700，例如包括能量分散型分光检测器(Energy dispersive X-ray spectroscopy Detector,EDS Detector)，其一部分贯通柱体部100，从而可以配置为端部在柱体部100的内部朝向盖部300的透过窗330A。能量分散型分光检测器，利用硅单晶的p-i-n半导体元件，以能量形态检测基于电子束照射而从试样10获取之X线的能量的方式，检测试样10的表面成分。为此，第三检测部700可以与数据处理部(未图示)相连，数据处理部将从第三检测部700输出之X线的能量大小数据及各能量大小别检测频率数数据与事先输入的各成分别放射X线固有能量大小数据进行比较，从而定量、定性分析试样10的成分，并将之输出为视觉信息。

前述试样观察装置的盖部300，可以适用为利用电子束来观察各种试样的各种装置上所安装的盖组件。以下，对此进行说明。

本发明实施例的盖组件是利用电子束来观察试样的各种装置上所结合的盖组件，其可以包括主体310、收集本体320及透过窗330A。

主体310在中央领域形成有贯通口314，可以包括沿上下方向层叠结合的下部层313、中间层312及上部层311。此时，主体310的中间层312可以包含绝缘体，下部层313及上部层311可以包含导电体。例如，下部层313及上部层311分别可以包含不锈钢材质，中间层312可以包含橡胶及塑料中的至少一种。主体310在多个层之间具有气体流路360，在朝向收集本体320的主体310之贯通端部上，可以具有与气体流路360相连的气体喷射口360A。此时，气体喷射口360A，沿朝向收集本体320之下侧中心位置的方向，向下倾斜而形成，由此可以向下倾斜喷射气体。

收集本体320结合在主体310的贯通口314，用于收集从试样10产生的电子，透过窗330A形成在收集主体320的中央领域，电子束通过该透过窗330A可以注射到试样。

前述盖组件的构成及方式，可以适用本发明实施例之试样观察装置的盖部300的构成及方式，因此省略对此的详细说明。

图6是示出了本发明实施例之试样观察方法的顺序图。参照图1至图3及图6，本发明实施例的试样观察方法，是用于观察位于大气中之试样的方法，其包括如下步骤：与内部形成了真空的柱体部相隔，在大气中准备试样；向试样放射电子束；在大气压气氛下，收集向试样入射的电子束与所述试样发生冲突后从试样放射的电子；检测基于获取的电子所生成的电流；以及，处理所检测的电流，从而形成图像。

首先，于步骤S100，在大气压中准备试样。利用所定的输送机器人(未图示)，向本发明实施例之试样观察装置的支撑部200装载试样。为此，支撑部200可以形成为与试样的大小及形状相对应的板形式，而且在支撑部200还可以包括额外的托举销(lift pin，未图示)。

试样10，例如可以是在包含LCD、OLED及LED的各种显示装置、太阳能电池或半导体芯片等的制造工艺中，使用于各种电子元件之制造的晶圆或玻璃面板。当然，试样10并非局限在上述之情形，其可以是如下广义上的试样，即可以包括：与大小或形状无关地在标准大气压状态下，由固相、液相或固相与液相的混合状态所构成的各种有机物、无机物或其混合物。

若试样10置于支撑部200的上部面，则将内部形成了真空的柱体部100，从试样10的上侧，与试样10对视的方式设置。接着，沿上下方向升降柱体部100及支撑部200中的至少一个，从而可以在例如200μm以下的范围内，精密调节试样观察装置的透过窗330A与试样10之间的空间D。

接着，于步骤S200，向试样10放射电子束。在此，利用设置在柱体部100内的电子束发生装置120及各透镜，将电子放射及加速为所定的加速电压及探针电流。所加速的电子束，通过安装在柱体部100之开放口的盖部300，被控制为数nm至数百nm的探针大小，从而在试样10上的所希望位置可以形成焦点。此时，在向盖部300的透过窗330A下侧所间隔的所定位置上，以数μm至数百μm范围的高度，精密调节电子束的焦点，从而可以向试样10的所希望位置放射电子束，以使发生冲突。

接着，于步骤S300，在大气压气氛下，收集从试样所放射的电子。在此，从试样放射的电子，是指向试样入射的电子束与试样发生冲突后，从试样所放射的电子。此时，作为基于入射到试样的电子束从试样所放射的电子，包含基于相对高的能级而具备方向性，沿所定的方向，例如从试样10朝柱体部100的方向直线前进的背散射电子(back scattered electron)。并且，作为基于入射到试样的电子束从试样所放射的电子，还包含基于相对低的能级而向试样10的附近散射的二次电子(secondary electron)。

于大气压气氛中收集电子的上述过程可以包括如下的步骤：根据盖部300的透过窗330A，通过柱体部100露于大气中的部位，获取从试样产生的二次电子。此时，二次电子被收集在盖部300的收集本体320，所收集的二次电子经由与收集本体320直接接触及结合的盖部300的上部层311，电性传递至检测部400及信号处理部500。

另外，根据本发明实施例的试样观察方法还可以包括如下步骤：与在大气压中收集电子的上述步骤一同，由柱体部100内的第二检测部600收集从试样所放射的背散射电子。例如，背散射电子通过盖部300的透过窗330A而可以被收集到柱体部100内的第二检测部600，第二检测部600将所收集的背散射电子可以电性传递至信号处理部500。

接着，于步骤S400，检测基于如上所述获取的二次电子及背散射电子所产生的电流。例如，经由主体310的上部层311，检测部400可以检测基于被收集在收集本体320的二次电子所产生的电流。

接着，于步骤S500，处理所检测的电流而形成图像。该步骤可以由信号处理部500来实施。此时，将来自所收集的二次电子的信号和来自所收集的背散射电子的信号相加，而可以转换为图像，由此能提高图像的品质。由所检测的电流来形成图像的上述步骤及方式可以采用公知技术，因此省略其详细说明。

另外，本发明的实施例可以包括如下步骤：在实施于大气压气氛下收集电子的步骤之前或同时，在柱体部100与试样10之间的空间，形成惰性气体气氛。例如，在放射电子束之前或者放射电子束的同时，从盖部300的气体喷射口360A可以喷射氦气、氖气、氩气或其混合气体。由此，可以将透过窗330A与试样10之间的例如200μm宽的空间D，形成为惰性气氛，从而可以容易高效地收集二次电子。如此，由于能高效收集二次电子，因此可以生成高品质的试样图像。

并且，本发明的实施例可以包括如下步骤：在实施于大气压气氛下收集电子的步骤之前或同时，向准备在大气中的试样10，施加偏差电压。例如，在放射电子束之前或者放射电子束的同时，利用与支撑部200相连的偏差电压供给器210，可以向试样施加数百伏(V)左右的负电压。由此，从试样放射的电子根据与试样间的反弹力，可以向收集本体320侧顺利移动，从而收集本体320能够容易高效地收集二次电子。如此，由于能高效收集二次电子，因此可以生成高品质的试样图像。

此时，在柱体部100与试样10之间的空间形成惰性气体气氛的步骤，以及向准备在大气中的试样10施加偏差电源的步骤，对两者间的顺序不做特别限定，可以先实施两个步骤中的一个，或者可以同时实施两个步骤。

应当认识到本发明的上述实施例是为了说明本发明而提供，并非用于限定本发明。并且本发明的上述实施例所揭示的构成及方式，可以相互结合或交叉适用，从而可以变形为不同的各种形态，而这种变形例显然可以被视为在本发明的范畴内。即，本发明在权利要求及其等同的技术思想范围内，可以体现为不同的各种形态，本发明技术领域的普通技术人员应当理解在本发明的技术思想范围内可以实现各种实施例。