CN101996839A - 粒子束装置、光阑组件及在粒子束装置中改变束流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种粒子束装置(1)，其具有光阑孔可调的第一光阑组件(8)。本发明还涉及一种用于粒子束装置(1)的光阑组件(8)。此外，本发明还涉及一种用于在粒子束装置(1)中调整束流的方法。粒子束装置(1)包括具有第一极靴(6a)和第二极靴(6b)的第一聚束透镜(6)。可以相对于第二光阑组件(9)相互独立地调整第一极靴(6a)与第二极靴(6b)两者。第二光阑组件(9)被设计为压力级光阑，其将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域相互隔开。根据本发明的方法涉及调整该粒子束装置(1)中的束流。

Description

粒子束装置、光阑组件及在粒子束装置中改变束流的方法
技术领域
本发明涉及一种具有光阑组件的粒子束装置。本发明还涉及一种用于粒子束装置的光阑组件。此外，本发明还涉及一种用于在粒子束装置中设定束流的方法。这里、上文以及下文中，当提及粒子束装置时，其应该包括电子束设备，尤其是扫描电子显微镜(以下也称作SEM)和透射电子显微镜(以下也称作TEM)、以及离子束设备。因此本发明并不限于电子束设备。其适用于任何粒子束装置。
背景技术
电子束设备(尤其是SEM)可用来分析物体(试样)的表面。为此目的，在SEM中利用电子束产生器产生电子束(以下也称作初始电子束)，并通过物镜将其聚焦到要被分析的物体上。利用偏转设备，在要被分析的物体的表面上方网格图样中引导初始电子束。在此过程中，初始电子束的电子开始与物体相互作用，作为此相互作用的结果，产生了被检测的相互作用的粒子以及或者相互作用的辐射。评估(evaluate)由此产生的检测信号。
相互作用的粒子具体包括从物体表面发射的电子(所谓的二次电子)，或者从初始电子束中散射回的电子(所谓的背散射(backscatter)电子)。通过电子束设备的至少一个检测器检测二次电子和背散射电子。使用由此产生的检测器信号产生图像。
通常感兴趣的是高分辨率图像的产生。因此，要使电子束设备在所谓的高分辨率模式下工作。在电子束设备的情况中，电子束产生器产生具有大约在
Figure BSA00000314563500011
至
Figure BSA00000314563500013
之间的范围中(例如，
Figure BSA00000314563500014
)的预定束流的初始电子束。基本上沿着电子束设备的光轴将初始电子束引向要被分析的试样。在电子束设备内部安装第一光阑，可将初始电子束的束流减小到大约至例如，在样品方向上位于第一光阑下游的第二光阑再次减小束流，即，减小到几个
Figure BSA00000314563500018
至大约
Figure BSA00000314563500019
的值，例如在
Figure BSA000003145635000110
至
Figure BSA000003145635000111
之间的范围内。束流的所述减小使得初级电子束中的剩余电子相互间的相互作用保持小到可忽略不计，因此，可以避免由此引起的初级电子束的扩散。这对于高分辨率的图像产生十分重要。
除上述高分辨率的图像产生之外，还有其它可以与电子束设备一起用于分析要被分析的物体的分析方法。其尤其包括所谓的EBSD方法(电子背散射衍射)，其中，确定在初始电子束已经入射到要被分析的物体上之后从物体反射回的电子的衍射图样。另一种分析方法基于对在初始电子束已经入射到要被分析的物体上时从物体发出的阴极射线发光的检测。其它分析方法包括，例如能量色散X射线谱(EDX)的分析以及波长色散X射线谱(WDX)的分析。但上述分析方法期望在高流模式下操作电子束设备。这意味着初始电子束以几个范围中(例如
Figure BSA00000314563500022
至
Figure BSA00000314563500023
之间)的束流入射到要被分析的物体上。这使得在上述分析方法中产生获得更好的计数率，这对所述方法的评估有益。
因此，需要能够改变粒子束(尤其是电子束)的束流，以便能够为粒子束装置的所需工作模式(高分辨率模式或者高流模式)设定合适的束流。在高分辨率模式中，应该允许在产生图像时获得良好的图像分辨率，诸如0.5nm至3.0nm之间的范围中，视初始电子束的能量而定。
从现有技术可知，也可以提供具有一个或多个压力级(pressure stage)的电子束装置，所述压力级将电子束装置分隔为具有不同压力的真空区域。因此，例如，压力级可将其中放置电子束产生器的、且通常具有超高真空(10-6至10-10Pa)的第一区域与具有高真空(10-1至10-5Pa)的第二区域隔开。第二区域可以是例如在其中放置样品的电子束装置的样品腔，或者是通向样品腔的中间压力区域。在某些电子束装置中，同时还将压力级设计为光阑。通过压力级防止第一区域的超高真空被来自第二区域的污染(例如，由于在样品区域中引入的气体)破坏。
从现有技术可知，有一种电子束装置允许针对所需的工作模式设定束流，这种已知的电子束装置具有电子束产生器以及用于将初始电子束聚焦到要被分析的物体上的物镜。此外，这种已知的电子束装置还具有第一聚采透镜和第二聚束透镜，并将其如此设计：当从电子束产生器向物镜方向看时，第一聚束透镜在第二聚束透镜之前。此外，还提供了位于电子束产生器与第一聚束透镜之间的第一光阑组件。此外还提供了位于第一聚束透镜和第二聚束透镜之间的第二光阑组件。第二光阑组件被设计为压力级光阑。第一光阑组件具有多个不同的光阑孔。通过在垂直于光轴的平面中移动第一光阑组件，并通过将所需的光阑孔引导到初始电子束下方，而设定束流。这种已知的电子束装置也应该允许对被设计为压力级光阑的第二光阑组件的污染的阻止。所述污染物来自入射在压力级光阑上的初始电子束。
但是，现有技术的缺点在于：对于第一聚束透镜的某些激励(excitation)，初始电子束将不透过第二光阑组件。初始电子束的束线路径并非模式独立(所述模式描述所选的初始能量和束流)。这种情况也称作初始电子束的“离散(straying)”。因此期望获得尽可能独立于模式的初始电子束路径。
此外，从现有技术可知，还存在一种粒子束装置具有包括第一光阑元件和第二光阑元件的光阑组件。第一光阑元件和第二光阑元件均具有V形槽，所述V形槽可合作形成光阑孔。第一光阑元件和第二光阑元件重叠，并且可以反向运动。这允许设定光阑孔的大小，并因此设定来自粒子束装置的粒子束的束流。
关于上述现有技术，可参阅US 7,550,724B2以及US 2007/0138403A1。
现有技术描述的这两种光阑组件存在缺点。通过操作器使用手动操作杆(pivot lever)机械地移动它们，或者通过用来设定光阑孔的致动器马达移动它们。由于操纵器的机械部件不可避免地存在误差，因此为了在粒子束的束路径中获得特定的光阑孔而必须为各个光阑组件设定的位置通常无法重现。因此，为了获得所需的束流，必须重新调整光阑组件。通常，通过在观察束流的同时，在操纵器的帮助下移动光阑组件而执行重新调整。
即使通过压电元件操作操纵器，也无法充分好地设定光阑组件的位置以达到一定的束流。利用压电元件进行设定还容易存在例如由于迟滞引起的误差。因此，当使用压电元件来致动操纵器时，必须使用复杂的测量系统来确定操纵器所经过的路径，以能够将光阑组件的所需光阑孔准确定位在粒子束下方。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种光阑组件以及一种具有光阑组件的粒子束装置，它们能够简单而足够好地设定粒子束的束流，并且能够获得尽量与模式独立的粒子束的束线路径。此外，本发明还具有提供一种在图像产生时能够获得良好分辨率的方法的目的。
根据本发明，通过具有一种粒子束装置实现此目的。该粒子束装置，具有粒子束产生器，用于产生形成粒子束的粒子；物镜，用于将粒子束聚焦到样品上；第一聚束透镜和第二聚束透镜，从所述粒子束产生器朝向所述物镜观察，首先放置所述第一聚束透镜，然后是所述第二聚束透镜；第一光阑组件，其位于所述粒子束产生器和所述第一聚束透镜之间；以及第二光阑组件，其位于所述第一聚束透镜和所述第二聚束透镜之间；其中所述第一聚束透镜具有第一极靴和第二极靴，其中，从所述粒子束产生器朝向所述物镜观察，首先放置所述第一极靴，然后是所述第二极靴；可以相对于所述第二光阑组件相互独立地调整所述第一极靴以及所述第二极靴；并且优选是薄膜光阑的所述第二光阑组件是将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域相互分隔开的压力级光阑。提供了根据本发明的光阑组件。该光阑组件位于粒子束装置(1)中，具有可调光阑孔，其中所述光阑组件具有第一光阑元件和第二光阑元件，所述第一光阑元件和所述第二光阑元件一起合作来形成光阑孔；光阑组件(8)具有第一止挡元件；并且所述第一光阑元件是可移动的，使其接触第一止挡元件以形成所述光阑孔。提供用于在粒子束装置中改变粒子束的束流的方法。该粒子束装置具有粒子束产生器，用于产生粒子束；物镜，用于将所述粒子束聚焦到样品上；第一聚束透镜和第二聚束透镜，从所述粒子束产生器朝向物镜观察，首先放置所述第一聚束透镜，然后是所述第二聚束透镜；第一光阑组件，其位于所述粒子束产生器和所述第一聚束透镜之间；以及第二光阑组件，其位于所述第一聚束透镜和所述第二聚束透镜之间；所述第一光阑组件具有孔尺寸可调的光阑孔，并且所述孔尺寸至少可以在一个第一孔尺寸和一个第二孔尺寸之间变化，所述第一孔尺寸大于所述第二孔尺寸；所述方法包括以下步骤：改变所述第一聚束透镜的激励，其中在第一束流中，在所述第二光阑组件的区域中产生所述粒子束的交叉点，并且，在第二束流中，在与所述第二光阑组件相距预定距离处产生所述粒子束的交叉点，且所述第一束流大于所述第二束流，并且在所述第二束流中，为了减小能量扩散和粒子束扩散，将所述第一光阑组件设定为它的第二孔尺寸。在以下说明、所附权利要求和/或附图中提供本发明的示例实施例和替代实施例的其它特征和/或替代特征。
根据本发明的粒子束装置具有产生粒子的粒子束产生器。所述粒子形成粒子束。此外，还提供用于将粒子束聚焦到样品上的物镜。此外，粒子束装置还具有第一聚束透镜和第二聚束透镜。从粒子束产生器朝向物镜方向观察，在粒子束装置中首先放置第一聚束透镜，然后放置第二聚束透镜。换句话说，上述部件沿着粒子束装置的光轴按照以下顺序排列：粒子束产生器、第一聚束透镜、第二聚束透镜、物镜。此外，根据本发明的粒子束装置还至少具有位于于粒子束产生器和第一聚束透镜之间的第一光阑组件。除第一光阑组件之外，至少还提供位于第一聚束透镜和第二聚束透镜之间的第二光阑组件。
第一聚束透镜具有第一极靴(pole shoe)和第二极靴，从粒子束产生器朝向物镜观察，首先放置第一极靴，然后是第二极靴。换句话说，上述部件按照以下顺序沿着粒子束装置的光轴排列：粒子束产生器、第一光阑组件、第一极靴、第二极靴、第二光阑组件、第二聚束透镜、物镜。通常也将第一极靴称作上极靴，同时将第二极靴称作下极靴。可以相对于第二光阑组件相互独立地调整第一极靴与第二极靴两者。这意味着第一极靴与第二光阑组件的相对位置可调整，第二极靴同样如此。此外，第二光阑组件被提供为将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域分隔开来的压力级光阑，第一压力和第二压力通常相互不同。
第二光阑组件例如可以被设计成圆形光阑，其具有用于粒子束穿过的孔，孔在10μm至100μm的范围上延伸，优选25μm至50μm，例如35μm。
上述粒子束装置具有两个有益的特性。一方面，粒子束的束流在很大范围上(例如在
Figure BSA00000314563500051
至
Figure BSA00000314563500052
的范围上)可连续变化。可以通过改变第一聚束透镜的激励状态予以实现。另一方面，第二光阑组件被设计成压力级，例如，其将其中布置粒子束产生器并且通常具有超高真空(10-6Pa至10-10Pa)的第一区域与具有高真空(10-1Pa至10-5Pa)的第二区域分隔开。第二区域可以是例如其中已经放置样品的粒子束装置的样品腔，或者可以是通向样品腔的中间压力区域。通过第二光阑组件阻止第一区域的超高真空度被来自第二区域的污染(例如由于样品区域中引入的气体)破坏。被设计为压力级的第二光阑组件的压力密封(pressure-tight)安装使得更难以对其进行机械调整。因此，为了使初始电子束的路径始终保持与模式独立，已经为第一聚束透镜的第一极靴与第二极靴两者提供了相对于第二光阑组件的可调整性。这里，可以使第一极靴和第二极靴的可调整性互相独立设定。经过思考确定：整体地调整第一聚束透镜(即始终同时调整第一极靴和第二极靴)不足以获得独立于模式的束路径。替代地，相互独立地调整第一极靴与第二极靴真正必要。
当使用薄膜光阑作为第二光阑组件时，可以通过相应聚焦的粒子束加热第二光阑组件，从而移除层积的污染物。这里，即上文以及下文中，薄膜光阑应被理解为在光阑边缘区域内的材料厚度以及在至少为双倍光阑孔直径(例如，大约100μm)的区域内的材料厚度小于10μm的光阑。
例如，根据要被使用的分析方法设定束流。例如，如果要产生要被分析的物体的图像，则将粒子束装置设定为它的高分辨率模式。为此，将选择例如
Figure BSA00000314563500053
至
Figure BSA00000314563500054
Figure BSA00000314563500055
范围中的束流。但，如果期望在高电流模式下工作，以便使用例如上述的其它分析方法，则应该选择例如至几百
Figure BSA00000314563500057
范围中的束流。
第二聚束透镜也具有可用于本发明的特殊功能。所以，通过利用第二聚束透镜，可以调整物镜中的粒子束直径，从而可针对所选束流产生良好的横向分辨率。
为了获得特别好的而且独立于模式的粒子束的束路径，在本发明的其它或替代实施例中，第二聚束透镜已被提供为具有第三极靴和第四极靴，其中，从粒子束产生器朝向物镜观察，首先放置第三极靴，然后是第四极靴。换句话说，粒子束装置的上述部件按照以下顺序沿着粒子束装置的光轴排列：粒子束产生器、第一光阑组件、第一极靴、第二极靴、第二光阑组件、第三极靴、第四极靴、物镜。可以相对于第二光阑组件一起或者相互独立地调整第三极靴与第四极靴。
在本发明的其它或替代实施例中，在第一聚束透镜和第二聚束透镜之间至少布置一个偏转设备。例如，将偏转设备设计为具有第一偏转组件和第二偏转组件的偏转系统，这种偏转系统也称作双偏转系统。例如，使第二光阑组件位于第一偏转组件和第二偏转组件之间。利用偏转装置，例如利用所述的偏转系统，在粒子束穿过第二光阑组件之后，使其相对于第二聚束透镜偏转与调整。这样也将产生良好、而且独立于模式的粒子束的束路径。
在本发明的另一或替代实施例中，第一光阑组件具有孔径尺寸可变的光阑孔。此实施例尤其被提供来用于高分辨率模式。例如，光阑组件具有带有第一孔尺寸和第二孔尺寸的光阑孔，其中第一孔尺寸大于第二孔尺寸。将光阑孔从第一孔尺寸改变到第二孔尺寸将使得粒子提前从粒子束中削除(blank out)(即在第一光阑组件上)。否则，无论如何都将在第二光阑组件上削除这些粒子。此方法减小或避免来自粒子束的粒子之间的相互作用，所述相互作用可以在第一光阑组件与第二光阑组件之间发生。这样抵消了粒子束的变宽，从而在产生图像时提高分辨率。在此实施例中，由第一光阑组件的最大光阑孔确定粒子束的最大束流。
在本发明的另一或替代实施例中，第一光阑组件具有第一光阑元件和第二光阑元件，所述第一光阑元件和第二光阑元件一起合作来形成光阑孔。换句话说，将第一光阑元件与第二光阑元件互相相对彼此放置以形成光阑孔。第一光阑元件和第二光阑元件互相相对彼此可移动，从而形成光阑孔。所以，例如将第一光阑元件或者第二光阑元件设计为可移动。可选地，例如，将第一光阑元件和第二光阑元件均设计为可移动。
在本发明的另一或替代实施例中，第一光阑组件还具有第一光阑止挡元件和第二光阑止挡元件。第一光阑元件是可移动的，使其接触第一光阑止挡元件以形成光阑孔。附加或替换地，第二光阑元件是可移动的，使其接触第二光阑止挡元件以形成光阑孔。在本发明的另一或替代实施例中，第一光阑组件具有第一止挡元件和第二止挡元件，可移动地设计第一光阑元件，使得其接触第一止挡元件以形成具有第一孔尺寸的光阑孔，或者，使得其接触第二止挡元件以形成具有第二孔尺寸的光阑孔。第一孔尺寸和第二孔尺寸被设计为不同。所以，例如，例如第二孔尺寸大于第一孔尺寸。由于第一止挡元件和第二止挡元件，因此第一光阑元件可以占据的两个位置被预定。在其中第一光阑元件接触第一止挡元件的第一位置中，第一光阑元件与第二光阑元件一起合作，从而提供具有第一孔尺寸的光阑孔。在其中第一光阑元件接触第二止挡元件的第二位置中，第一光阑元件与第二光阑元件一起合作，从而提供具有第二孔尺寸的光阑孔。例如，在将第一光阑组件安装到粒子束装置中之前，将第一止挡元件和第二止挡元件装配在底板上，并且，可在启动粒子束装置之前对它们进行调整。因此，可以获得相当明确的、用于粒子束穿过的光阑孔的孔尺寸。第一孔尺寸和第二孔尺寸可以在例如大约从10μm至500μm的范围中，其中，例如可以旋转第二孔尺寸大于第一孔尺寸(或者相反)。
在本发明的另一或替代实施例中，将第二光阑元件设计为可移动。此外，第一光阑组件还具有第三止挡元件和第四止挡元件。可移动地设计第二光阑元件，使得其接触第三止挡元件或第四止挡元件以形成光阑孔。此示例实施例允许通过移动第一光阑元件并且使第一光阑元件与第一止挡元件或第二止挡元件接触；以及，通过移动第二光阑元件并且使第二光阑元件接触第三止挡元件或第三止挡元件，设定光阑孔。可选地，还可以仅移动和接触第一光阑元件，或者仅移动和接触第二光阑元件，用于设定光阑孔的目的。移动第一光阑元件与第二光阑元件两者允许对相当小的光阑孔的第一孔尺寸(例如，从10μm至100μm范围中)，以及相当大的光阑孔的第二孔尺寸(例如，从50μm至500μm范围中)的特别简单的选择。
在本发明的另一或替代实施例中，将前述第一光阑止挡元件设计为第二止挡元件，同时将前述第二光阑止挡元件设计为第三止挡元件。
在本发明的另一或替代示例实施例中，第一光阑组件至少具有一个用于移动第一光阑元件和/或者第二光阑元件的驱动组件。例如，第一光阑组件具有用于移动第一光阑元件的第一驱动组件，以及用于移动第二光阑元件的第二驱动组件。可选地，还提供单独的驱动组件来移动第一光阑元件与第二光阑元件两者。驱动组件具有，例如压电元件、电磁移动元件以及/或者双金属元件。例如，弯曲压电元件、压电惯性驱动器、块(block)压电元件以及/或者压电尺蠖(inchworm)适合作为压电元件。适合作为双金属元件的是提供所需运动的、并且尤其是没有磁性且可以在超高真空环境下使用而不会对其有强烈影响的任何金属组合。以上列举的驱动组件并未穷举。而是，可以使用适合于本发明的任何驱动组件。
为了给驱动组件(例如，上述压电元件或上述电磁移动元件)供能并对其进行控制，例如提供向驱动组件供应等于驱动组件的控制电压的电压的供应组件。如果将驱动组件设计为双金属元件，则提供向驱动组件供能或从其排出热量的供应组件。例如，将供应组件布置在粒子束装置的高压供应组件内部。通过高压供应线路将供应组件的控制信号传输给驱动组件。除此之外，例如驱动组件还被设计为可使用光信号进行控制。为此，驱动组件具有例如光学传感器，可以利用光束照射所述光学传感器对其进行开关。接着，光学传感器控制驱动组件。如果不希望在驱动组件上存在光学传感器，则本发明的另一或替代实施例例如通过将光束(例如激光束)注入粒子束装置中对设计为驱动组件的双金属元件进行照射和加热，以获得驱动所需的弯曲。上述实施例的优点在于，粒子束产生器与第一聚束透镜之间的安装空间通常较小，而且可以因此控制驱动组件，而不必为控制输入线路提供额外的安装空间。
在本发明的另一或替代实施例中，通过弹性连接元件连接第一光阑组件的第一光阑元件和第二光阑元件。例如，将弹性连接元件设计为双金属元件。在此实施例中，驱动组件的调整行程可以大于将第一光阑元件从第一止挡元件移动到第二止挡元件实际所需的行程，或者大于将第二光阑元件从第三止挡元件移动到第四止挡元件真实所需的行程。弹性连接元件补偿不需要的调整行程。因此，设定调整行程中的误差(尤其是由于机械误差的误差)将不再使光阑孔的孔尺寸不同于所需的孔尺寸。在本发明的一种实施例始终将调整行程选择为大于第一光阑元件或第二光阑元件在第一和第二止挡元件之间或者在第三和第四止挡元件之间所必须经过的行程。在第一光阑元件已经接触第一止挡元件或第二止挡元件之后，或者在第二光阑元件已经和接触第三止挡元件或第四止挡元件之后，通过弹性连接元件占据(即补偿)驱动组件提供的但并不需要的调整行程。
在本发明的另一或替代实施例中，第一光阑元件和/或者第二光阑元件至少部分被设计为具有弹性。这样实现了与以上所解释的、关于弹性连接元件的效果和优点完全相同的效果和优点。在此实施例中，特别地，第一光阑元件具有由第一铰链点连接的第一接合件和第二接合件。替代地或额外地，第二光阑元件具有通过第二接点连接的第三接合件和第四接合件。例如，第一接点和/或第二接点可以被设计为具有弹性。第一接点和/或第二接点可以被设计成固态(solid)铰链点。固态铰链点的特征在于其具有被降低了弯曲刚度的部位。该部位也保证第一接合件和第二接合件相互连接为整体。这相应地适用于第三接合件和第四接合件。通常通过直径上的局部减小获得降低的弯曲刚度。直径上的减小可以具有不同的几何形状。固态铰链点的特征在于它们可以在没有额外维护与没有摩擦的情况下执行运动。
在本发明的另一或替代实施例中，第一光阑止档元件、第二光阑止档元件、第一止挡元件、第二止挡元件、第三止挡元件和/或第四止挡元件被设计为偏心的。这允许精确地定位上述止挡元件，从而获得所需的光阑孔的孔尺寸。例如，在将第一光阑组件安装在粒子束装置中之前设定偏心元件。
在粒子束装置的另一或替代示例实施例中，第一光阑组件相对于接地电位具有从1kV至20kV的范围中(例如5kV至15kV，特别地为8kV)的电位。接地电位是例如样品腔外壳的电位。这里，第一光阑组件处在与粒子束产生器的阳极相同的电位上。因此，使用粒子束产生器所产生的粒子可以被毫无问题地加速到阳极电位。利用以下将详细解释的减速设备，粒子可以接着被减速到对样品的进一步分析所需要的电位。
本发明提供了根据本发明的光阑组件。其具有可调整的光阑孔，并被设计为安装在粒子束装置之中。此外，光阑组件还具有第一光阑元件和第二光阑元件，其中，所述第一光阑元件和第二光阑组件一起合作来形成光阑孔。此外，光阑组件还具有第一止挡元件，可移动第一光阑元件，使其接触第一止挡元件以形成光阑孔。光阑组件具有与以上所列相同的特性和优点。明确地将它们引用到这里。下面将陈述光阑组件的几个特殊特征，然而，光阑组件在任何情况下均能够具有以上所列的单个特征或特征的组合。
根据光阑组件的一个实施例，光阑组件具有第二止挡元件。此外，第一光阑元件是可移动的，使其接触第一止挡元件以形成具有第一孔尺寸的光阑孔，或者使其接触第二止挡元件以形成具有第二孔尺寸的光阑孔。在另一或替代实施例中，第二光阑元件被设计为可移动。光阑组件具有第三止挡元件，第二光阑元件是可移动的，使其接触第三止挡元件以形成光阑孔。在另一或替代实施例中，光阑组件具有第四止挡元件。第二光阑元件是可移动的，使其接触第三止挡元件或第四止挡元件以形成光阑孔。
在光阑组件的另一或替代示例实施例中，光阑组件具有至少一个用来移动第一光阑元件和/或第二光阑元件的驱动组件。特别地，所述驱动组件具有压电元件、电磁移动元件和/或双金属元件。此外，特别地，所述驱动组件具有向驱动组件供应电压的供应组件。替代地或额外地，驱动组件具有向驱动组件供应或者排出热量的供应组件。在另一示例实施例中，驱动组件被设计为利用光信号进行控制。
在光阑组件的另一或替代示例实施例中，通过弹性连接元件连接第一光阑元件和第二光阑元件。特别地，可将弹性连接元件设计为双金属元件。
在光阑组件的另一或替代示例实施例中，第一光阑元件和/或者第二光阑元件至少部分被设计为具有弹性。特别地，第一光阑元件具有通过第一接点连接的第一接合件和第二接合件。替代地或额外地，第二光阑元件具有通过第二接点相互连接的第三接合件和第四接合件。特别地，第一接点和/或第二接点被设计为具有弹性。例如将第一接点和/或第二接点设计为固态铰链点。
在光阑组件的另一或替代示例实施例中，第一止挡元件、第二止挡元件、第三止挡元件和/或者第四止挡元件被设计成偏心的。
本发明提供了一种在产生图像时可以获得良好图像分辨率的方法。该方法被用于在粒子束装置中改变粒子束的束流，所述粒子束装置具有用于产生粒子束的粒子束产生器、用于将粒子束聚焦到样品上的物镜、第一聚束透镜和第二聚束透镜，其中，从粒子束产生器朝向物镜观察，首先放置第一聚束透镜，然后是第二聚束透镜。此外，粒子束装置具有位于粒子束产生器和第一聚束透镜之间的第一光阑组件、以及位于第一聚束透镜和第二聚束透镜之间的第二光阑组件。第一光阑组件具有孔尺寸可变的光阑孔，所述孔尺寸至少可以在第一孔尺寸和第二孔尺寸之间变化，且第一孔尺寸大于第二孔尺寸。该方法具有第一聚束透镜的激励状态上的改变，其中，对于第一束流(例如从
Figure BSA00000314563500101
至几百
Figure BSA00000314563500102
的范围中)，在第二光阑组件的区域中(例如，在第二光阑组件的紧挨的附近)产生粒子束的交叉点(crossover)，并且其中，对于第二束流(例如，从至的范围中)，在远离第二光阑组件预定距离处产生粒子束的交叉点，且第一束流大于第二束流。当将从第一聚束透镜的主平面至第二光阑组件的距离定于为D，且将交叉点至第一聚束透镜主平面的距离定义为L时，以下描述适用。如果
L＜0.45×D[关系式1]，
则粒子束装置被在高分辨率模式中操作(例如，束流在从大约至
Figure BSA00000314563500106
的范围中)。如果
0.75×D＜L＜1.25×D[关系式2]，
则粒子束装置被在高流模式中操作(例如，束流在从
Figure BSA00000314563500107
至
Figure BSA00000314563500108
的范围中)。如果
0.45×D＜L＜0.75×D[关系式3]，
则粒子束装置被在过渡范围中操作，其中，如果不要限制束流，则应当在适当的部位选择具有大光阑孔的第一光阑组件。
此外，该方法具有以下步骤：对于第二束流，为了减小能量宽度与虚拟源尺寸的扩大，将第一光阑组件设定为第二孔尺寸。将光阑孔从第一孔尺寸改变到第二孔尺寸，可使得粒子提早从粒子束中削除(即，在第一光阑组件处)。否则，无论如何，这些粒子都将在第二光阑组件处被削除。这降低和阻止了在第一光阑组件和第二光阑组件之间可能发生的、粒子束中的粒子之间的相互作用。因此在产生图像时提高了分辨率。
随着L变大，束流将会上升，且分辨率将下降。在高分辨率模式中，分辨率将适度下降(例如，随着束流从
Figure BSA00000314563500111
升高到
Figure BSA00000314563500112
分辨率从1.4nm下降到2nm)。在高流模式中，分辨率不再如此好。例如，其约为5nm。但其也可能会变得更差。
在该方法的另一示例实施例中，对于小于第一束流但大于第二束流的第三束流，如此操作第一聚束透镜和第二聚束透镜，使得粒子束产生器与物镜之间不会出现粒子束的交叉点。此设置也称作无交叉点模式。无交叉点模式与高分辨率模式在后者的束流上段范围中重叠(
Figure BSA00000314563500113
)，例如在
0.3×D＜L＜0.45×D[关系式4]的情况下。
在该重叠中，由于缺少交叉点，无交叉点模式的分辨率略好于高分辨率模式(如果在相同束流的情况下比较这两个模式)。对于小于
Figure BSA00000314563500114
的束流，其中
L＜0.3×D[关系式5]，
则仅剩的操作模式为高分辨率模式。在该模式中，粒子束装置将获得其最佳的分辨率。
上述范围值仅为示例。它们可以根据可定义的参数(例如，所使用的透镜的类型和/或光阑直径)而变化。
附图说明
以下，将基于示例实施例更详细地解释本发明。
图1示出了具有光阑孔可调的光阑组件的SEM的示意图；
图2示出了具有可调的光阑孔的光阑组件的第一示例实施例的示意图；
图3和图4示出了根据图2的光阑组件的另一视图；
图5示出了止挡元件的示意图；
图6示出了具有可调的光阑孔的光阑组件的第二示例实施例的示意图；
图7示出了图1中的SEM在高分辨率模式中的另一示意图；
图8示出了图1中的SEM在高流模式中的另一示意图；
图9示出了图1中的SEM在选择了无交叉点的束路径的情况下的另一示意图；以及
图10示出了具有另一光阑孔可调的光阑组件的SEM的示意图。
具体实施方式
以下将借助SEM形式的粒子束装置更详细地解释本发明。然而，应该明确指出，本发明并非仅限于SEM。而是，可以在任何粒子束装置(尤其是离子束装置)中实施本发明。
图1示出了SEM 1的示意图。SEM 1具有电子源2(阴极)形式的电子束产生器、引出(extraction)电极3以及置于SEM 1的束导管5的末端上的阳极4。例如，可将电子源2设计为热场发射器。然而，本发明并非仅限于这种电子源，而是可以使用任何电子源。
从电子源2发出的电子形成初始电子束。由于电子源2和阳极4之间的电位差，电子被加速到阳极电位。在此示例实施例中，相对于样品腔外壳(未示出)的接地电位的阳极电位在1kV与20kV之间，例如5kV至15kV，特别地为8kV，但可选地，其也可以是接地电位。
束导管5上安装有两个聚束透镜，即第一聚束透镜6和第二聚束透镜7，从电子源2朝向物镜10观察，首先放置的第一聚束透镜6，然后是第二聚束透镜7。
第一聚束透镜6具有第一极靴6a和第二极靴6b，从电子源2朝向物镜10观察，首先放置是第一极靴6a，然后是第二极靴6b。第二聚束透镜7具有类似的设计，其提供了第三极靴7a和第四极靴7b。从电子源2朝向物镜10观察，首先放置的是第三极靴7a，然后是第四极靴7b。通常将第一极靴6a(或第三极靴7a)称作上极靴，同时，第二极靴6b(或第四极靴7b)称作下极靴。
第一光阑组件8位于阳极4和第一聚速成透镜6之间。第一光阑组件8与阳极4和束导管5均处在高压电位(即，阳极4的电位)或者接地。固定的第二光阑组件9位于第一聚束透镜6和第二聚束透镜7之间。以下可以发现第一聚束透镜6、第二聚束透镜7、第一光阑组件8和第二光阑组件9的功能与效果的更多细节。
可以通过第一调整机构23相对于第二光阑组件9相互独立地调整聚束透镜6的第一极靴6a与第二极靴6b。这意味着第一极靴6a相对第二光阑组件9之间的相对位置是可调的。此原则相应地适用于第二极靴6b。也可通过第二调整机构24相对于第二光阑组件9相互独立地调整第二聚束透镜7的第三极靴7a与第四极靴7b。
第一线圈6c位于第一聚束透镜6中，同时，第二线圈7c位于第二聚束透镜7中。可以利用第一线圈6c和第二线圈7c获得所需要的对第一极靴6a以及第二极靴6b或者对第二极靴7a与第四极靴7b的磁激励。
物镜10具有物镜极靴11，其中有孔。束导管5穿过该孔。此外，在极靴11中放置有第三线圈12。静电减速设备位于束导管5的下游。该减速设备具有单电极15和形成于束导管5的末端上并面向样品16的电极管14。因此，电极管14与束导管5均处在阳极4的电位上，同时，单电极15和样品16处在比阳极4的电位低的电位上。在此情况中，其是样品腔外壳(未示出)的接地电位。因此，初始电子束的电子可以被减速到分析样品16所需的期望能量。
此外，SEM 1具有扫描装置13，通过其可以偏转初始电子束，并且时样品16进行扫描。在此过程中，初始电子束的电子与样品16相互作用。作为此相互作用的结果，将产生被检测的相互作用粒子和/或者相互作用辐射。对以这种方式获得的检测信号进行评估。
作为相互作用粒子，特别地，从样品16的表面发射电子(所谓的二次电子)，或者向后散射的初始电子束的电子(所谓的背散射电子)。用于检测二次电子和/或背散射电子，在电子束导管5中放置检测系统，其具有第一检测器17和第二检测器18。这里，第一检测器17位于沿着光轴A的源侧上，同时，第二检测器18位于沿着束导管5中的光轴A的样品侧上。此外，第一检测器17与第二检测器18朝向SEM 1的光轴A相互偏移。第一检测器17与第二检测器18两者均具有初始电子束可以穿过的通孔，并且，它们近似处于阳极4和束导管5的电位。SEM1的光轴A穿过相应的通孔。
第二检测器18被用于检测从样品16以相对较大的空间角度脱离的电子。它们主要是二次电子。然而，在样品16上向后散射的电子(背散射电子)与二次电子相比，在从样品16脱离时具有相对较高的动能，其仅有很少的部分被第二检测器18检测到，因为，背散射电子被物镜10聚焦到离光轴A相对较近，这允许它们穿过第二检测器18的通孔。因此，第一检测器17被用来捕获背散射电子。由第一检测器17和第二检测器18产生的检测信号被用于生成样品16表面的图像。
应该明确指出：第一光阑组件8和第二光阑组件9的光阑孔以及第一检测器17和第二检测器18的通孔均以放大的方式表示。第一检测器17和第二检测器18的通孔具有1mm至5mm之间的最大长度。例如，它们具有圆形设计，并且直径在1mm至3mm的范围中。以下将更详细地解释第一光阑组件8和第二光阑组件9的光阑孔的尺寸。
在这里所示的示例实施例中，第二光阑组件9被设计为具有用于初始电子束穿过的孔的圆光阑，所述孔的具有从25μm至50μm的范围的，例如为35μm。第二光阑组件9被设计为压力级光阑。其将其中布置电子源2并具有超高真空(10-6至10-10Pa)的第一区域从具有高真空(10-1至10-5Pa)的第二区域分隔开。第二区域是导管5的通向样品腔(未示出)的中间压力区域。以下还将对此进行详细解释。
在图像产生之外，还存在可以被用于在SEM 1的帮助下分析样品16的分析方法。它们包括EBSD方法(电子背散射衍射)，其中确定散射电子的衍射图样。另一分析方法则基于检测阴极射线发光，其在初始电子束入射到样品16上时从样品16发出。其它分析方法包括例如能量色散X射线谱(EDX)的分析以及波长色散X射线谱(WDX)的分析。对于这些其它的分析方法，至少提供一个第三检测器19，其位于束导管5和样品16之间的区域中。也可以提供额外的第三检测器19(未示出)。
如上文已提及，为了在样品16表面的图像中获得足够好的分辨率，应使SEM1在高分辨率模式中操作。然而，对于所述的其它研究方法，需要高计数率，因此，应使SEM 1在高电流模式中操作。
为了能够在这两个模式(高分辨率模式和高电流模式)之间切换，首先合适地激励第一聚束透镜6。这连续地改变束流，例如在至
Figure BSA00000314563500142
的范围中。在高分辨率模式中，现在也可以为第一光阑组件8选择不同的光阑孔，以使得反正要在第二光阑组件9处削除的电子提早从初始电子束中削除。图2至图4示意地示出了第一光阑组件8的实施例，如在根据图1的SEM 1中所提供和使用的。第一光阑组件8具有第一光阑元件85，该光阑元件85具有第一接合件86和第二接合件87。第一接合件86和第二接合件87通过第一接点88相互连接。此外，第一光阑组件8还提供了第二光阑元件89，该光阑元件89具有第三接合件90和第四接合件91。第三接合件90和第四接合件91通过第二接点92相互连接。
第一接点88和第二接点92均被设计为具有弹性，并且均被设计成固态铰链点。固态铰链点的特征在于，其具有降低了弯曲刚度的部位，第一接点88和第二接点92各自具有基本上平行于SEM 1的光轴A的运动轴。光轴A垂直于图2至4的绘图平面。
在第一光阑元件85的第二接合件87与第二光阑元件89的第四接合件91之间布置了被第一固定元件93和第二固定元件94固定的压电元件95。压电元件95被设计为弯曲压电元件形式(也称作压电弯曲致动器)。但应该明确地指出：本发明并非仅限于弯曲压电元件。相反，可以使用任何适用的驱动组件，例如，压电惯性驱动器、块压电元件以及/或者压电尺蠖。压电元件95与图1中所示的控制与供应装置20相连。如此放置和开关控制与供应装置20使得它的控制与供应信号叠加在第一光阑组件8的阳极电压上。
在第一光阑元件8的第一接合件86上安装有第一限制元件96。第二光阑元件89的第三接合件90适用类似原则，其中安装第二限制元件97。第一限制元件96以及第二限制元件97各自具有V形槽，所述V形槽一起合作来形成光阑孔98。第一限制元件96和第二限制元件97相互重叠，并且可以在互相相反的方向上移动。这能够设定光阑孔98的尺寸，以下将对此进行详细解释。
在第一接合件86的第一末端100区域中布置有第一止挡元件81和第二止挡元件82。此外，在第三接合件90的第二末端101区域中布置有第三止挡元件83和第四止挡元件84。图5示意地示出了第一止挡元件81。其它止挡元件具有相同的设计。第一止挡元件81被设计为偏心的，并且具有限制件81a和导向元件81b。导向元件81b被安装在图2至图4中所示的底板102中。上述止挡元件81至84、第一固定元件93以及第二固定元件94都位于此底板102上。
如图2和图4中所示，存在两种设置，其中，一方面，第一接合件86接触第二止挡元件82，并且第三接合件90接触第三止挡元件83(附图2)；另一方面，第一接合件86接触第一止挡元件81，并且第三接合件90接触第四止挡元件84(附图4)。这两种设置提供了具有第一孔尺寸(附图2)和具有第二孔尺寸(附图4)的光阑孔98。在此背景中，以及上下文中，“孔尺寸”指一维尺寸(延伸范围)，其描述光阑孔之一的直径，或者第一限制元件96的边缘与第二限制元件97的边缘之间的最大距离。基于第一止挡元件81、第二止挡元件82、第三止挡元件83和第四止挡元件84被设计为偏心的事实，可以准确地定位上述止挡元件，从而获得期望的光阑孔98的孔尺寸(第一孔尺寸或第二孔尺寸)，分别通过光阑孔98在一个方向上的最大延伸范围表示第一孔尺寸和第二孔尺寸。这里，例如在将第一光阑组件8装配到SEM 1中之前设定上述止挡元件。第一孔尺寸和第二孔尺寸例如在大约10μm至500μm的范围中。此外，第二孔尺寸被选择为大于第一孔尺寸(或者相反)，例如，第一孔尺寸为50μm，第二孔尺寸为200μm。
关于SEM 1，现在可以通过控制压电元件95移动第一光阑元件85和第二光阑元件89，在第一孔尺寸和第二孔尺寸之间切换。图2示出了未激励状态中的压电元件95。在该状态中，第一接点88和第二接点92被预先张紧，使得第一接合件86接触第二止挡元件82上，并且，第三接合件90接触第三止挡元件83。第一限制元件96和第二限制元件97相互重叠，并且一起合作使得光阑孔98具有第一孔尺寸。图3示出了过渡状态。在此状态中，压电元件95已被激励从而轻微弯曲。这移动第一接合件86，使其变得位于第一止挡元件81和第二止挡元件82之间。此外，移动第三接合件90，使其变得位于第三止挡元件83和第四止挡元件84之间。第一接点88和第二接点92被松弛。图4示出的状态为：压电元件95被激励并弯曲，从而第一接合件86接触第一止挡元件81，并且第三接合件90接触第四止挡元件84。第一接点88和第二接点92均被再次张紧。第一限制元件96和第二限制元件97相互重叠，并且一起合作来使得光阑孔98具有第二孔尺寸。
如上所述，第一接点88和第二接点92被设计为具有弹性。此外，如此激励压电元件95，使得所提供的调整行程大于在相应的止挡元件之间移动第一接合件86和第二接合件90所需的实际行程。在第一接合件86已经接触第一止挡元件81或者第二止挡元件82之后，并且在第三接合件90已经接触第三止挡元件83或者第四止挡元件84之后，通过弹性构造占据(即补偿)压电元件95因弯曲而提供但并不需要的调整行程。这避免了来自机械误差的导致光阑孔的孔尺寸不同于第一孔尺寸或第二孔尺寸的误差。
如上文已提及，初始电子束的束流可以在预定范围中连续变化，例如从
Figure BSA00000314563500161
至
Figure BSA00000314563500162
的范围中设定。通过改变第一聚束透镜6的激励予以实现这一点。
第二光阑组件9被设计成如上所述的压力级光阑。第二光阑组件9阻止第一区域的超高真空被来自第二区域的污染(例如由于在样品区域中引入的气体)破坏。
为了使初始电子束的路径始终保持与模式独立，可以利用第一调整机构23相对于第二光阑组件9调整第一聚束透镜6的第一极靴6a与第二极靴6b两者。这里，使第一极靴6a和第二极靴6b的调整相互独立。研究表明：整体地调整第一聚束透镜6(即，一起调整第一极靴6a和第二极靴6b)不足以获得独立于模式的束路径。而是，相互独立地调整第一极靴6a和第二极靴6b确实必要。
为了获得特别好而且独立于模式的初始电子束的束路径，在此本实施例中可以利用第二调整机构24相对于第二光阑组件9同时或者相互独立地调整第二聚束透镜7的第三极靴7a和第三极靴7b。可选地，利用包括第一偏转组件25、第二偏转组件26和第三偏转组件27的偏转系统使初始电子束在第二光阑组件9和样品16之间偏转，使得独立于模式的束路径可得。但是应该明确指出：本发明并非仅限于上述数量的偏转组件。而是，可以仅采用一个偏转组件，或者采用两个偏转组件，或者甚至采用三个以上的偏转组件。
图7示出了根据图1的SEM 1，包括初始电子束的束路径的一部分。这里以及后续附图中以放大的尺寸表示粒子束的直径。图7中的SEM 1处在高分辨率模式中。第一聚束透镜6被如此激励，使得初始电子束的交叉点离电子源2相对较近。如果第一聚束透镜6的主平面与第二光阑组件9之间的距离被定义为D，并且交叉点与第一聚束透镜6的主平面的距离被定义为L，则在高分辨率模式中将满足
L＜0.45×D  [关系式1]，
其中，束流例如在约
Figure BSA00000314563500171
至
Figure BSA00000314563500172
的范围中。同时，对第一光阑组件8选择小的光阑孔。因此，在第一光阑组件8处已经将反正要在第二光阑组件9处被削除的初始电子束的大部分削除。由此可以使得初始电子束中的剩余电子互相之间的相互作用可以忽略不计，从而避免初始电子束的扩大。因此，可以在产生图像时，获得良好的分辨率。
图8再次示出了根据附图1的SEM 1，包括初始电子束在高电流模式中的束路径的一部分。第一聚束透镜6被如此激励，使得在第二光阑组件9的附近获得初始电子束的交叉点。这里，交叉点位于第一聚束透镜6和第二光阑组件9之间。但可选地，也可以将交叉点安排在第二光阑组件9和第二聚束透镜7之间。因此，可以使大部分初始电子束穿过第二光阑组件9。在高电流模式中，满足
0.75×D＜L＜1.25×D[关系式2]，
其中，束流例如在从
Figure BSA00000314563500173
至
Figure BSA00000314563500174
的范围中。
图9再次示出了根据图1的SEM 1，包括初始电子束的束路径的一部分，这里已经将束流选择为使其介于高束流和低束流之间。这是高流模式和高分辨率模式之间的过渡区域。在此实施例中，如此操作第一聚束透镜6和第二聚束透镜7，使得电子源2和物镜10之间不出现初始电子束的交叉点。在图9所示的无交叉点模式中，该模式与高分辨率模式大致在其束流上段范围中(
Figure BSA00000314563500175
至
Figure BSA00000314563500176
)重叠，例如当满足
0.3×D＜L＜0.45×D[关系式4]时。
在该重叠内，由于缺少交叉点，无交叉点模式呈现出略好于高分辨率模式的分辨率(当比较具有相同束流的两个模式时)。对于小于
Figure BSA00000314563500177
的束流，其中满足
L＜0.3×D[关系式5]，
则仅可以在高分辨率模式中操作。
初始电子束的束流被设定为要被使用的分析方法的函数。如果要生成样品16表面的图像，则可以将SEM 1设定为它的高分辨率模式。为此，选择例如
Figure BSA00000314563500181
至
Figure BSA00000314563500182
范围中的束流。但，如果为了应用上述分析方法而要在高流模式中操作，则选择例如从至几百
Figure BSA00000314563500184
范围中的束流。
在SEM 1上，第二聚束透镜7能够调整物镜10中的初始电子束的直径，从而针对所选的束流获得良好的横向分辨率。
图6示出了第一光阑组件8的另一示例实施例。光阑组件8类似于根据图2至图4的示例实施例。由相同的附图标记标识相同的部件。与相据图2至图4的实施例相反地，第一光阑元件85和第二光阑元件89没有接合件。替代地，第一光阑元件85和第二光阑元件89通过双金属元件99相互连接。双金属元件99又被连接到控制和供应组件20。控制和供应组件20具有光学传感器21和加热与冷却元件22。当光线入射在光学传感器21上时，可以开启加热与冷却元件22，依次控制双金属元件99。双金属元件99可以根据热和冷的供应而弯曲，因此使第一光阑元件85和第二光阑元件89移动到止挡元件处的位置中，以获得光阑孔98的第一孔尺寸或者第二孔尺寸。使用光学传感器21具有优点，因为电子源2与第一聚束透镜6之间的安装空间很小，并且这允许在没有为控制输入线路提供额外空间的情况下控制双金属元件99。图6中所示的双金属元件99被设计为具有弹性，并且，其效果和优点与关于第一接点88和第二接点92的弹性实施例所讨论的相同。如果不期望使控制与供应组件20位于在底板102上，以免该区域中的真空度变差，则采用另一实施例，即通过将光束(例如，激光束)注入SEM 1中而照射和加热双金属元件99，以获得用于驱动所需的弯曲。
图10示出了SEM 1的另一示例实施例。图10中的SEM 1对应于图1中的SEM 1。由相同的附图标记标识相同的部件。与相据图1的示例实施例相反，第一光阑组件8具有位于阳极4和第一光阑组件8之间的圆光阑组件8a。圆光阑组件8a提供具有第一孔尺寸的光阑孔，然而，第一光阑组件8提供具有第二孔尺寸和第三孔尺寸的光阑孔。第一孔尺寸大大大于第三孔尺寸。第一孔尺寸小于第二孔尺寸。在此实施中，第一光阑组件8对应于根据图2至图4的实施例，其中，在第一光阑组件8上，仅提供第一光阑止挡元件182用于第一光阑元件85，并且仅提供第二光阑止挡元件183用于第二光阑元件89。这些足以移动第一光阑元件85和第二光阑元件89，以获得第一孔尺寸(就是实际获得的有效孔)或者第三孔尺寸。上述实施例的优点在于，几乎完全阻止了第一限制元件96和第二限制元件97的区域中的散射电子。可选地，第一孔尺寸还可以略微大于或者几乎等于第二孔尺寸。在此实施例中，将需要第一止挡元件81、第二止挡元件82、第三止挡元件83和第四止挡元件84，而不是第一光阑止挡元件182和第二光阑止挡元件183。现在，通过移动第一光阑元件85和第二光阑元件89，可以获得第二孔尺寸或第三孔尺寸。在此实施例中，至少阻止了第一限制元件96和第二限制元件97的区域中的大部分散射电子。
附图标记列表
1SEM(扫描电子显微镜)
2电子源
3引出电极
4阳极
5束导管
6第一聚束透镜
6a第一极靴
6b第二极靴
6c第一线圈
7第二聚束透镜
7a第三极靴
7b第四极靴
7c第二线圈
8第一光阑组件
9第二光阑组件
10物镜
11物镜极靴
12第三线圈
13扫描装置
14电极管
15电极
16样品
17第一检测器
18第二检测器
19第三检测器
20控制与供应组件
21光学传感器
22加热与冷却元件
23第一调整机构
24第二调整机构
25第一偏转组件
26第二偏转组件
27第三偏转组件
A光轴
81第一止挡元件
81a 限制件
81b  导向元件
82第二止挡元件
83第三止挡元件
84第四止挡元件
85第一光阑元件
86第一接合件
87第二接合件
88第一接点
89第二光阑元件
90第三接合件
91第四接合件
92第二接点
93第一固定元件
94第二固定元件
95压电元件
96第一限制元件
97第二限制元件
98光阑孔
99双金属元件
100第一末端
101第二末端
102底板
182第一光阑止挡元件
183第二光阑止挡元件

Claims (35)

1.一种粒子束装置(1)，具有
粒子束产生器(2)，用于产生形成粒子束的粒子；
物镜(10)，用于将粒子束聚焦到样品(16)上；
第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和第二聚采透镜(7，7a，7b，7c)，从所述粒子束产生器(2)朝向所述物镜(10)观察，首先放置所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)，然后是所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)；
第一光阑组件(8)，其位于所述粒子束产生器(2)和所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)之间；以及
第二光阑组件(9)，其位于所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)之间；
其中
所述第一聚束透镜(6)具有第一极靴(6a)和第二极靴(6b)，其中，从所述粒子束产生器(2)朝向所述物镜(10)观察，首先放置所述第一极靴(6a)，然后是所述第二极靴(6b)；
可以相对于所述第二光阑组件(9)相互独立地调整所述第一极靴(6a)以及所述第二极靴(6b)；并且
优选是薄膜光阑的所述第二光阑组件(9)是将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域相互分隔开的压力级光阑。
2.根据权利要求1所述的粒子束装置(1)，其中
所述第二聚束透镜(7)具有第三极靴(7a)和第四极靴(7b)，从所述粒子束产生器(2)朝向所述物镜(10)观察，首先首先放置所述第三极靴(7a)，然后是所述第四极靴(7b)；并且
可以相对于所述第二光阑组件(9)同时或者相互独立地调整所述第三极靴(7a)和所述第四极靴(7b)。
3.根据权利要求1或2所述的粒子束装置(1)，其中，在所述第一光阑组件(8)和所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)之间放置至少一个偏转组件(25，26，27)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有孔尺寸可调的光阑孔(98)。
5.根据权利要求4所述的粒子束装置(1)，其中
所述第一光阑组件(8)具有第一光阑元件(85)和第二光阑元件(89)；
所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89)一起合作来形成光阑孔(98)；并且
所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89)相对彼此可移动。
6.根据权利要求5所述的粒子束装置(1)，
所述第一光阑组件(8)具有第一光阑止挡元件(182)和第二光阑止挡元件(183)；
所述第一光阑元件(85)是可移动的，使其接触所述第一光阑止挡元件(182)以形成所述光阑孔(98)；并且/或者
所述第二光阑元件(89)是可移动的，使其接触所述第二光阑止挡元件(183)以形成所述光阑孔(98)。
7.根据权利要求5所述的粒子束装置(1)，其中
所述第一光阑组件(8)具有第一止挡元件(81)和第二止挡元件(82)；并且
移动所述第一光阑元件(85)是可移动的，使其接触所述第一止挡元件(81)以形成具有第一孔尺寸的光阑孔(98)，或者使其接触所述第二止挡元件(82)以形成具有第二孔尺寸的光阑孔(98)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的粒子束装置(1)，其中
所述第一光阑组件(8)具有第三止挡元件(83)和第四止挡元件(84)；并且
所述第二光阑元件(89)是可移动的，使其接触所述第三止挡元件(83)或者所述第四止挡元件(84)以形成所述光阑孔(98)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的粒子束装置(1)，其中，所述第一光阑组件(8)具有至少一个用于移动所述第一光阑元件(85)和/或所述第二光阑元件(89)的驱动组件(95，99)。
10.根据权利要求9所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)至少具有以下特征之一：
所述驱动组件(95)具有压电元件；
所述驱动组件具有电磁移动元件；或者
所述驱动组件(99)具有双金属元件。
11.根据权利要求9或10所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述驱动组件(95)具有向所述驱动组件(95)供应电压的供应组件(20)；或者
所述驱动组件(99)具有向所述驱动组件(99)供应或者从所述驱动组件(99)排出热量的供应组件(20)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述驱动组件(99)被设计为利用光信号进行控制。
13.根据权利要求5至12中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89)通过弹性连接元件(99)相互连接。
14.根据权利要求13所述的粒子束装置(1)，其中所述弹性连接元件(99)被设计为双金属。
15.根据权利要求5至12中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)至少具有以下特征之一：
所述第一光阑元件(85)被设计为至少部分具有弹性；或者
所述第二光阑元件(89)被设计为至少部分具有弹性。
16.根据权利要求15所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述第一光阑元件(85)具有通过第一接点(88)相互连接的第一接合件(86)和第二接合件(87)；或者
所述第二光阑元件(89)具有通过第二接点(92)相互连接的第三接合件(90)和第四接合件(91)。
17.根据权利要求16所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述第一接点(88)被设计为具有弹性；或者
所述第二接点(92)被设计为具有弹性。
18.根据权利要求6至17所述的粒子束装置(1)，其中第一光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述第一光阑止挡元件(182)被偏心地设计；
所述第二光阑止挡元件(183)被偏心地设计；
所述第一止挡元件(81)被偏心地设计；
所述第二止挡元件(82)被偏心地设计；
所述第三止挡元件(83)被偏心地设计；或者
所述第四止挡元件(84)被偏心地设计。
19.根据上述权利要求中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)相对于接地电位的电位在从1kV至20kV的范围中。
20.一种位于粒子束装置(1)中的、具有可调光阑孔(98)的光阑组件(8)，其中
所述光阑组件(8)具有第一光阑元件(85)和第二光阑元件(89)，所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89)一起合作来形成光阑孔(98)；
所述光阑组件(8)具有第一止挡元件(81，82)；并且
所述第一光阑元件(85)是可移动的，使其接触第一止挡元件(81，82)以形成所述光阑孔(98)。
21.根据权利要求20所述的光阑组件(8)，其中
所述光阑组件(8)具有第二止挡元件(82)；并且
所述第一光阑元件(85)是可移动的，使其接触所述第一止挡元件(81)以形成具有第一孔尺寸的光阑孔(98)，或者使其接触所述第二止挡元件(82)以形成具有第二孔尺寸的光阑孔(98)。
22.根据权利要求20或21所述的光阑组件(8)，其中
所述光阑组件(8)具有第三止挡元件(83)，并且
所述第二光阑元件(89)是可移动的，使其接触所述第三止挡元件(83)以形成所述光阑孔(98)。
23.根据权利要求22所述的光阑组件(8)，其中
所述光阑组件(8)具有第四止挡元件(84)；并且
所述第二光阑元件(89)是可移动的，使其接触所述第三止挡元件(83)或者所述第四止挡元件(84)以形成所述光阑孔(98)。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的光阑组件(8)，其中所述光阑组件(8)具有至少一个用于移动所述第一光阑元件(85)和/或者所述第二光阑元件(89)的驱动组件(95，99)。
25.根据权利要求24所述的光阑组件(8)，其中所述光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述驱动组件(95)具有压电元件，
所述驱动组件具有电磁移动元件；或者
所述驱动组件(99)具有双金属元件。
26.根据权利要求24或25所述的光阑组件(8)，其中所述光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述驱动组件(95)具有向所述驱动组件(95)供应电压的供应组件(20)，或者
所述驱动组件(99)具有向所述驱动组件(99)供应或者从所述驱动组件(99)排出热量的供应组件(20)。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的光阑组件(8)，其中所述驱动组件(99)被设计为利用光信号进行控制。
28.根据权利要求20至27中任一项所述的光阑组件(8)，其中所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89)通过弹性连接元件(99)相互连接。
29.根据权利要求28所述的光阑组件(8)，其中所述弹性连接元件(99)被设计为双金属。
30.根据权利要求20至27所述的光阑组件(8)，其中所述光阑组件(8)至少具有以下特征之一：
所述第一光阑元件(85)被设计为至少部分具有弹性；或者
所述第二光阑元件(89)被设计为至少部分具有弹性。
31.根据权利要求30所述的光阑组件(8)，其中所述光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述第一光阑元件(85)具有通过第一接点(88)相互连接的第一接合件(86)和第二接合件(87)，或者
第二光阑元件(89)具有通过第二接点(92)相互连接的第三接合件(90)和第四接合件(91)。
32.根据权利要求31所述的光阑组件(8)，其中所述光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述第一接点(88)被设计为具有弹性；或者
所述第二接点(92)被设计为具有弹性。
33.根据权利要求20至32中任一项所述的光阑组件(8)，其中，所述光阑组件(8)具有以下特征的至少之一：
所述第一止挡元件(81)被偏心地设计；
所述第二止挡元件(82)被偏心地设计；
所述第三止挡元件(83)被偏心地设计；或者
所述第四止挡元件(84)被偏心地设计。
34.一种在粒子束装置(1)中改变粒子束流的方法，所述粒子束装置具有：
粒子束产生器(2)，用于产生粒子束；
物镜(10)，用于将所述粒子束聚焦到样品(16)上；
第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)，从所述粒子束产生器(2)朝向物镜(10)观察，首先放置所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)，然后是所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)；
第一光阑组件(8)，其位于所述粒子束产生器(2)和所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)之间；以及
第二光阑组件(9)，其位于所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)之间；
所述第一光阑组件(8)具有孔尺寸可调的光阑孔(98)，并且所述孔尺寸至少可以在一个第一孔尺寸和一个第二孔尺寸之间变化，所述第一孔尺寸大于所述第二孔尺寸；
其中所述方法包括以下步骤：
改变所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)的激励，其中在第一束流中，在所述第二光阑组件(9)的区域中产生所述粒子束的交叉点，并且，在第二束流中，在与所述第二光阑组件(9)相距预定距离处产生所述粒子束的交叉点，且所述第一束流大于所述第二束流，并且
在所述第二束流中，为了减小能量扩散和粒子束扩散，将所述第一光阑组件(8)设定为它的第二孔尺寸。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，对于小于所述第一束流但大于所述第二束流的第三束流，操作所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)使得所述粒子束产生器(2)和所述物镜(10)之间不出现所述粒子束的交叉点。
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