CN102197301A - 被抽真空的装置和扫描电子显微镜 - Google Patents

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Abstract

一种被抽真空的装置，包括：密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器。所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙。所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间。所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜。所述密封外壳的第一部分成形为配合由保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定的空间。

Description

被抽真空的装置和扫描电子显微镜
技术领域
此申请要求2008年9月28日提交的美国临时专利系列号61/100735的优先权，于此通过引用将其并入。
背景技术
高分辨率显微术用于不同领域的研究和开发、质量保证和生产中，不同领域诸如是材料科学、生命科学、半导体工业和食品工业。
追溯至十七世纪的光学显微术已经遇到了难以逾越的障碍，由深紫外光子的波长限定，给出了约80nm的最精细的分辨率。
多个光学显微术源于其相对低的价格、容易使用以及全都转变为可用性的各种成像环境。
扫描电子显微镜(SEM)提供精细得多的分辨率(下至几个纳米)，但是为了实现该高分辨率，检测的对象应当放置在真空环境中并通过电子束对其进行束扫描。
通过可以包括发射器的电子束源生成电子束。发射器具有相对短的寿命并且在SEM的预期使用期限期间必需更换多次。W发射器将典型地工作数百个小时，LaB6发射器超过1000小时且肖特基发射器典型地操作超过10000小时。
电子束可以通过SEM的一个或多个孔隙。典型的孔隙具有有限的预期使用期限并且应当不时更换。
SEM的维护涉及更换发射器、孔隙以及SEM的其它部件。更换过程是耗时的并且还需要将SEM设计的足够大以容许这些部件的拆卸。SEM必需装备有用于拆卸的真空端口。另外，该部件的更换后接着是将SEM的腔室从大气压排空到高真空，并可能还需要加热电子源腔室(所谓的烘烤过程)。
SEM的腔室大并且通常连接至一个或多个高吞吐量真空泵。
即使在达到真空水平时，在使系统完全可操作之前仍然存在数个步骤：发射器的对准并且就灯丝电流和电位来说找到其最佳工作点。此过程是耗时的并且需要专门技术。例如，更换更换肖特基发射器并使系统处于完全操作模式的整个周期能够花费超过12个小时。
存在对提供特征在于快速更换方案的SEM的增长的需求。
发明内容
一种被抽真空的(vacuumed)装置，包括：密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器；其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合(fit)由保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定的空间。
一种包括被抽真空的装置和耦合至所述被抽真空的装置的真空泵的设备。
一种扫描电子显微镜，包括：保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件；其中，所述不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定空间；被抽真空的装置，所述被抽真空的装置包括：密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器；其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；并且其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合所述空间。
一种用于维护扫描电子显微镜的方法，所述方法包括：以第二被抽真空的装置更换第一被抽真空的装置，其中，所述更换包括以可释放(releasable)方式将所述第二被抽真空的装置连接至所述扫描电子显微镜的不被抽真空的部件。
一种用于对对象进行成像的方法，所述方法包括：通过可更换的被抽真空的装置的电子束源生成电子束；引导所述电子束传播通过被抽真空的空间并朝向所述可更换的被抽真空的装置的密封外壳的孔隙；其中，所述孔隙通过膜密封，所述膜经受所述被抽真空的空间和其中安置有所述对象的不被抽真空的环境之间的压力差；通过所述被抽真空的装置的检测器检测粒子，其中，响应于所述电子束和所述对象的相互作用生成所检测的粒子；以及输出来自所述检测器的检测信号；其中，所述检测信号一旦被处理就对所述对象的至少一部分的图像的生成起作用；其中，在生成和检测步骤期间，所述被抽真空的装置的第一部分放置在由扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件限定的空间内，以及其中，所述被抽真空的装置的所述第一部分成形为配合所述空间。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的被抽真空的装置的示意性横截面；
图2是根据本发明的实施例的被抽真空的装置的示意性横截面；
图3是根据本发明的实施例的设备的示意性横截面；
图4是根据本发明的实施例的设备的示意性横截面；
图5是根据本发明的实施例的设备的示意性横截面；
图6是根据本发明的实施例的SEM的示意性横截面；
图7是根据本发明的实施例的不被抽真空的外壳以及线圈和透镜的示意性横截面；
图8示例根据本发明的实施例的用于维护扫描电子显微镜的方法；
图9示例根据本发明的实施例的用于对对象进行成像的方法；
图10是根据本发明的实施例的SEM的示意性横截面；
图11是根据本发明的实施例的SEM的示意性横截面；
图12是根据本发明的实施例的SEM的示意性横截面；以及
图13是根据本发明的实施例的SEM的示意性横截面。
具体实施方式
根据本发明的实施例，提供了一种SEM、一种设备以及一种被抽真空的装置。SEM可以包括该设备。该设备可以包括该被抽真空的装置。被抽真空的装置也称作可更换的被抽真空的装置。
根据本发明的各实施例，SEM获得位于不被抽真空的环境中的对象的图像。SEM包括一个或多个不被抽真空的部件和被抽真空的装置(或设备)。不被抽真空的部件是不位于被抽真空的环境中的部件。
在被抽真空的装置中保持真空，但是通常在SEM的其它部分中不保持真空。如果被抽真空的装置错误地运作，则需要更换整个被抽真空的装置。被抽真空的装置相对小，并且通过使用低吞吐量真空泵能够十分容易地保持被抽真空的装置内的真空。
可整体更换被抽真空的装置，被抽真空的装置是密封的并且可以包括应当保持在真空的所有部件。这简化了SEM的维护。代替由熟练的人来维护和更换发射器或孔隙，可以容易地更换整个被抽真空的装置。
附加地或替代地，因为更换后没有耗时的排空阶段或气体去除阶段(诸如烘烤阶段)，所以更换过程是非常迅速的并且对SEM的吞吐量具有最小影响。
被抽真空的装置能够相对小，因为其不需要包括用于更换电子束源或孔隙的通道口，并且因为至外部部件(诸如腔室、阀、真空泵)的接口的数量被减小到最小。
被抽真空的装置可以包括密封外壳，密封外壳可以包括非常小的第一部分和稍微大的第二部分。两个部分可以相对小并且具有非常小的覆盖区。
方便地，密封外壳具有第一部分，第一部分成形为配合由SEM的一个或多个不被抽真空的部件限定的空间。此空间能够由外壳(所谓的不被抽真空的外壳)或另一机械接口限定，另一机械接口也围绕(或至少部分围绕)其它不被抽真空的部件，其它不被抽真空的部件诸如是线圈、透镜等。
根据本发明的实施例，被抽真空的装置(并且特别是密封外壳的第一部分)可以紧密地配合到由SEM的一个或多个不被抽真空的部件限定的空间中。第一部分能够在侧向和水平维度的至少一个维度上以数十微米(例如约50微米)的机械公差进行配合。
根据本发明的实施例，SEM可以包括对准器，对准器能够在一个或两个轴上相对于该空间移动被抽真空的装置。即使被抽真空的装置紧密配合，也能够使用对准器。对准器能够包括一个或多个螺杆和一个或多个螺杆插座(screw receptacle)。
应当注意，能够通过由诸如线圈的不被抽真空的部件引入电磁场来补偿SEM的被抽真空的装置和不被抽真空的部件之间的可能的失准的至少一部分。
一个或多个不被抽真空的部件可以围绕(或至少部分围绕)被抽真空的装置(或至少被抽真空的装置的密封外壳的第一部分)并且可以影响被抽真空的装置内的电子束的传播。可以影响电子束的轨迹并补偿可能的失准的不被抽真空的部件的非限制性范例是偏转线圈。
被抽真空的装置包括诸如发射器的电子束源，其可以预对准、预调节、并设定至其最佳操作参数。更换过程不涉及设定发射器、将其与被抽真空的装置的其它部件预对准或设定最佳条件，因为它们在被抽真空的装置的制造过程中已经设定。
方便地，SEM的所有被抽真空的部件布置在被抽真空的装置中。此特征简化了被抽真空的装置的制造并开放了使用不同材料和制造技术的机会，该制造技术如今天使用的用于大量生产，并对产品成本具有显著影响。
被抽真空的装置是可更换的并且可以包括密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器。薄膜密封密封外壳的孔隙。密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间。
电子束源配置为生成电子束，该电子束在被抽真空的空间传播、与电子光学部件相互作用并通过薄膜。密封外壳的第一部分成形为配合由保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定的空间。
被抽真空的装置可以包括多个检测器、多个电子光学部件或其组合。为简化解释，大多数以下描述指包括单个孔隙和单个检测器的被抽真空的装置。
密封外壳可以包括电子束可以通过的多个孔隙。该一个或多个孔隙可以由一个或多个膜密封。膜可以是薄的并且甚至是非常薄的——它们可以具有几个纳米的厚度，并且甚至更薄。每个膜对电子束是透明的或半透明的，并且维持保持在密封外壳内的不被抽真空的环境和被抽真空的环境之间的压力差异。
如果被抽真空的装置具有比可以布置用于形成一个或多个阵列的那些膜多的多个膜。则不同的膜在大小、厚度上不同，或二者均不同。
可以通过将电子束朝向膜偏转、通过在膜和电子束源之间引入机械运动，或通过前二者的组合，而引导电子束通过膜。例如，膜能够连接至连接至移动部分(或设置于移动部分上)(诸如膜盒)的框架，移动部分使得能够相对于电子束的光轴移动膜。
膜的框架也能够相对于真空装置电学上浮置，容许测量由撞击到框架上的电子生成的电流(例如通过连接框架到皮安计)。能够给框架提供偏置以增强检测。
被抽真空的装置的电子光学部件可以包括孔隙、格栅、透镜、用于对电子束进行加速或减速的电极、分束器等。电子光学部件可以是影响电子束的轨迹、电子束的形状、电子束的焦点等的任何部件。
SEM可以包括保持在不被抽真空的环境中的一个或多个电子光学部件，并且那些称作不被抽真空的部件。
密封外壳可以包括成形为配合真空泵的输出端的单个开口，真空泵配置为保持被抽真空的空间中的真空。真空泵可以是离子泵。
密封外壳的第一部分可以具有圆柱形状——其可以成形为长和窄的管。第一部分可以具有毫米直径——其直径可以在几毫米和几十毫米之间的范围中变化。
应当注意，第一部分的横截面可以大于几十毫米但是较小的尺寸可以导致较容易保持在真空的较小的被抽真空的空间——能够使用较低吞吐量的真空泵来保持真空。例如，第一部分的直径可以在3和15毫米之间的范围中变化。
根据本发明的各实施例，被抽真空的装置也可以具有第二部分。第二部分可以比第一部分大——其可以具有较大的横截面。其可以具有圆柱形状，但是这不是必需的。
较大的第二部分提供至真空泵的连接性并且也可以提供至SEM的一个或多个不被抽真空的部件的连接性。第二部分适于通过使用螺杆或其它接口或导引部件以可释放方式连接至SEM的一个或多个不被抽真空的部件(诸如不被抽真空的外壳)。
第二部分可以成形为配合SEM的对准器，该对准器配置为对准被抽真空的装置和扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件。对准器能够沿两个或三个轴提供对准。
根据本发明的实施例，密封外壳仅具有单个开口(除由膜密封的孔隙外)，并且此开口提供至真空泵的接口。
根据本发明的实施例，密封外壳是无阀外壳——其不包括任何阀。根据本发明的另一实施例，密封外壳可以包括一个或多个阀，该一个或多个阀可以用于控制来自(或至)真空泵的粒子的流动。
根据本发明的实施例，密封外壳限定非常小的被抽真空的空间——其体积不超过几百立方厘米。
如上述，被抽真空的装置(或至少密封外壳的第一部分)成形为配合由SEM的一个或多个不被抽真空的部件限定的空间。
根据本法明的实施例，被抽真空的装置(或至少第一部分)成形为使得紧密配合到空间中。从而，在放置在该空间后，在第一部分和诸如不被抽真空的外壳的接口不被抽真空的部件之间存在不显著的空间。
根据本发明的实施例，密封外壳包括至少一个(外部可访问的)连接器。连接器可以有助于以下至少之一：(i)向被抽真空的装置的检测器提供功率；(ii)向被抽真空的装置的检测器提供控制或配置信号；(iii)接收来自被抽真空的装置的检测器的检测信号或处理的检测信号；(iv)接收从膜框架(frame)检测的电流；(v)给膜框架提供偏置。
被抽真空的装置可以提供至电子束源的连接性(经由一个或多个引脚、电缆、连接器等)、电子束源的提取和高压部件(或电极)；膜和真空泵可以连接至被抽真空的装置。
应当注意，被抽真空的装置的每个检测器可以具有其自己的检测器连接器，多个检测器能够共享连接器，并且单个检测器能够连接至多于单个检测器连接器。
根据本发明的实施例，被抽真空的装置限定被抽真空的空间，该空间太小以致不能在其内包括对准线圈、会聚透镜、散光束移动线圈、扫描线圈或物镜。能够由低吞吐量真空泵保持被抽真空的空间中的真空。
被抽真空的装置可以包括一个或多个检测器，该多个检测器可以彼此不同或彼此类似。被抽真空的装置的检测器可以检测电子、光子、X射线辐射等。电子检测器可以是基于闪烁器的检测器或固态检测器。X射线检测器可以是Si漂移检测器。被抽真空的检测器可以有助于能量色散光谱等。
被抽真空的装置的电子源可以由亮度不同的各种材料制成，并且真空水平需要例如W发射器、LaB6发射器、或场发射器。
方便地，在被抽真空的装置的制造过程中(特别是在组装步骤期间)，能够对其进行烘烤以减少或甚至除去蒸气。
被抽真空的装置能够由例如玻璃、铝或不锈钢的不同材料制成。
被抽真空的装置可以包括孔隙。将孔隙制造和组装在受控的并清洁的环境中，然后将其安置在密封外壳内而不将其暴露于污染物。这可以归因于由SEM获得的图像质量并且可以延长孔隙的预期使用期限。
根据本发明的实施例，被抽真空的装置能够均具有T形横截面，因为第一和第二部分中的每一个具有圆柱形状——其中第二部分比第一部分宽，且两个部分是共轴的。
根据本发明的实施例，提供了一种设备。该设备包括被抽真空的装置和连接至该被抽真空的装置的真空泵。这空泵配置为保持被抽真空的装置内的真空。真空泵的特征可以在于低吞吐量。其吞吐量可以在每秒2和3升之间的范围变化。真空泵可以是离子泵、电池供电真空泵或电池操作离子泵。
该设备可以包括连接至被抽真空的装置的对准器。对准器可以配置为对准被抽真空的装置和SEM的至少一个不被抽真空的部件。应当注意，对准器可以不包括在该设备中，而是可以仅在一旦该设备连接至SEM时连接至该设备。根据本发明的实施例，对准器的一个或多个部件能够属于该设备，并且对准器的一个或多个其它部件能够视为SEM的不被抽真空的单个部件(或多个部件)。
根据本发明的各种实施例，提供了SEM。SEM包括保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的部件，并且还包括被抽真空的装置。
SEM可以包括如以上示例的设备和一个或多个不被抽真空的部件，不被抽真空的部件诸如是但不限于对准线圈、会聚透镜、散光束移动线圈、扫描线圈或物镜。
SEM可以配置为仅保持被抽真空的空间中的真空。
SEM可以包括用于支撑不被抽真空的环境中的对象的台。台能够沿一个、两个或三个轴移动对象。
根据本发明的实施例，SEM可以包括用于将不同气体混合物引入到不被抽真空的环境以增强检测和对比度的气体引入器。气体引入器可以引入He或氮的浓缩混合物，但是可以提供其它气体混合物。能够在对象附近提供气体混合物，但这不是必需的。
根据本发明的实施例，SEM能够包括其中可以安置对象的腔室、小隔间或隔间(统称腔室)。腔室包括容许对对象进行成像的窗口。腔室能够包括或连接至一个或多个控制器，该控制器可以配置为控制腔室内不被抽真空的环境的至少一个参数。例如，控制器能够控制腔室内的气体组分、温度、压力、湿度或其组合。温度能够由包括加热元件、冷却元件等的控制器控制。气体组分能够由包括气体过滤器、气体引入器等的控制器控制。
根据本发明的实施例，SEM包括z台，该z台配置为改变被抽真空的装置相对于扫描电子显微镜的台的高度。z台可以具有几百微米的行程，但是也可以提供其它行程。z台可以容许将密封外壳的孔隙安置在距对象期望的距离。这可以优化SEM的图像获取条件并简化SEM的设计工艺，因为如果孔隙和对象之间的距离可以控制——特别是在对象能够处于不同高度时，较容易设计SEM。
根据本发明的实施例，SEM包括至少一个不被抽真空的检测器——至少一个未安置在被抽真空的环境中的检测器。不被抽真空的检测器可以检测电子、X射线可见光子或红外(IR)光子。检测器能够检测散射电子、透射电子或其组合，并可以使得能够生成扫描透射图像。
图1是根据本发明的实施例的被抽真空的装置30的示意性横截面。
被抽真空的装置30包括密封外壳20、电子束源40、检测器60、孔隙50和连接器80。密封外壳20包括第一部分31和第二部分32。
密封外壳20限定被抽真空的空间70，电子束9在被抽真空的空间中传播。密封外壳20具有由膜102密封的孔隙104。气球形圆圈(balloon)100更详细地示例孔隙104和膜102。
虚线9示例电子束9的路径并且能够限定其光轴。
图2是根据本发明的实施例的被抽真空的装置30’的示意性横截面。
而图1的被抽真空的装置30不包括任何开口(除孔隙104外)，被抽真空的装置30’包括开口82，开口82用作至真空泵(未示出)的接口。一旦真空泵连接至开口82，则密封外壳80保持密封。应当注意，开口82之前能够存在阀(未示出)。
图3是根据本发明的实施例的设备20的示意性横截面。设备20包括被抽真空的装置30’和真空泵90。
图4是根据本发明的实施例的设备20’的示意性横截面。设备20’包括真空泵90和被抽真空的装置，被抽真空的装置包括两个孔隙50和51。这两个孔隙50和51包括在密封外壳20的第一部分31’中。
图5是根据本发明的实施例的设备20”的示意性横截面。设备20”与设备20’的不同在于包括对准器110。对准器110示例为连接至第二部分32’的下表面和侧表面。
图6是根据本发明的实施例的SEM 10的示意性横截面。
SEM 10包括设备20和不被抽真空的部件，不被抽真空的部件诸如是台101、螺杆104、螺杆插座106、z台102、不被抽真空的外壳120、线圈和透镜121-124以及支撑元件103。图6还示例由台101支撑的对象8。对象8位于不被抽真空的环境中。
设备20并且特别是设备的被抽真空的装置的第一部分31配合到由不被抽真空的外壳120限定的空间中。
不被抽真空的外壳120还围绕线圈和透镜121-124。这些线圈和透镜包括枪对准线圈121、会聚透镜122、散光束移动和扫描线圈123以及物镜124。
不被抽真空的外壳120包括限定部分围绕第一部分的空间的内壁，并且还包括限定其中设置线圈和透镜121-124的空间的附加壁。
z台102设置于不被抽真空的外壳120和第二部分之间。
螺杆104用于相对于不被抽真空的外壳120沿虚水平轴移动设备20，该虚水平轴平行于其上绘示有图6的页面。一个或多个附加螺杆(未示出)可以用于相对于不被抽真空的外壳120沿另一虚水平轴移动设备20，该另一虚水平轴垂直于其上绘示有图6的页面。
螺杆插座106也可以用作限制设备20和不被抽真空的外壳120之间的相对运动的停止器。
SEM 10可以包括图像处理器(未示出)、存储器单元和将来自检测器60的检测信号转换为对象8的图像的其它数字部件。也能够通过单独的或遥控的图像处理器来实施图像处理。
图7是根据本发明的实施例的不被抽真空的外壳120与线圈和透镜121-124的示意性横截面。
图7还示例由不被抽真空的外壳120限定的空间130。
图10是根据本发明的实施例的SEM 10’的示意性横截面。
SEM 10’与SEM 10的不同在于包括诱导物210，诱导物210可以将气体、化学品、气体混合物等诱导至设置对象8的不被抽真空的环境。连接至诱导物210的虚线示意性地示例从诱导物输出的气体混合物。
图11是根据本发明的实施例的SEM”的示意性横截面。
SEM 10”与SEM 10的不同在于包括腔室220、控制器224和腔室220的窗口222。窗口222对应由检测器60检测的电子束和粒子是透明的或半透明的。控制器224可以影响或控制腔室220内不被抽真空的环境的至少一个参数。
图12是根据本发明的实施例的SEM 10”’的示意性横截面。
图12的SEM 10”’与图11的SEM 10”的不同在于具有末端开口的(open ended)腔室222’。末端开口的腔室222’和台101限定闭合的隔间，对象设置于隔间中。末端开口的腔室配备有(或连接至)控制器224’。
图13是根据本发明的实施例的SEM 10””的示意性横截面。
图13的SEM 10””与图11的SEM 10”的不同在于具有不具有窗口的末端开口的腔室222”。末端开口的腔室222”和不被抽真空的外壳120的较低部分限定闭合的隔间，对象设置于该隔间中。末端开口的腔室222”配备有(或连接至)控制器224’。
应当注意，腔室能够由台101、不被抽真空的外壳120和附加结构部件限定。台101的上表面可以形成腔室的较低部分，而不被抽真空的外壳120的下表面可以形成腔室的较上部分。
应当注意，当腔室可以密封、部分密封或根本不密封。
图8示例根据本发明的实施例的用于维护扫描电子显微镜的方法300。
方法300以步骤310开始，步骤310通过更换被抽真空的装置来更换第一被抽真空的装置。
步骤310可以包括以可释放方式将第二被抽真空的装置连接至扫描电子显微镜的不被抽真空的部件。
步骤310可以包括通过将被抽真空的装置的密封外壳的第一部分插入到由SEM的一个或多个不被抽真空的部件限定的空间中而将第二被抽真空的装置连接至不被抽真空的外壳。
步骤310可以包括更换更换的设备，该更换的设备包括第一被抽真空的装置和真空泵。
第二被抽真空的装置和第一被抽真空的装置中的每一个包括密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜和检测器。薄膜密封密封外壳的孔隙。密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间。电子束源配置为生成在被抽真空的空间传播、与电子光学部件相互作用并通过薄膜的电子束。
步骤310后接着是步骤后320，步骤320仅保持被抽真空的装置的被抽真空的空间内的真空。因此，在SEM的其它部分内不获得真空，并且也不保持真空。
方法300可以适用于更换图1-5的任何设备和被抽真空的装置并且可以涉及维护诸如图6中示例的SEM的SEM。
步骤310可以包括至少一个以下操作：(i)拔掉连接至密封外壳的一个或多个连接器的电缆，诸如拔掉检测器电缆、发射器电缆或拔掉该二者；(ii)卸下第一被抽真空的装置(或包括更换的被抽真空的装置的更换的设备)；(iii)以可释放方式将第二被抽真空的装置连接至SEM的一个或多个不被抽真空的部件——这可以包括将被抽真空的装置(或至少更换被抽真空的装置的密封外壳的第一部分)插入到由SEM的一个或多个不被抽真空的部件限定的空间中；(iv)连接检测器和发射器电缆；(v)开通发射器；以及(vi)相对于一个或多个不被抽真空的部件对准被抽真空的装置。
步骤310可以包括确定更换更换的被抽真空的装置。确定可以响应于诸如亮度和稳定性的发射器性能的退化；归因于膜的污染图像质量的退化、真空泵的错误运作、检测器性能的退化等。
步骤310后也可以跟着对对象进行成像的步骤330。
图9示例根据本发明的实施例的用于对对象进行成像的方法400。
通过初始化步骤410开始方法400。初始化步骤410可以包括将对象放置在SEM的台上、设定SEM的一个或多个检测器、更换SEM的被抽真空的装置等。
步骤410后跟着步骤420，步骤420通过被抽真空的装置的电子束源生成电子束并引导电子束传播通过被抽真空的空间并朝向被抽真空的装置的密封外壳的孔隙；其中，孔隙由膜密封，膜经受被抽真空的空间和不被抽真空的环境之间的压力差，对象安置于不被抽真空的环境中。其中，被抽真空的装置是整体可更换的。
步骤420后跟着步骤430，步骤430通过被抽真空的装置的检测器检测粒子，其中，响应于电子束和对象的相互作用生成检测的粒子。
步骤430后跟着步骤440，步骤440输出来自检测器的检测信号。检测信号一旦被处理就对对象的至少一部分的图像的生成起作用。
在步骤400期间或至少在步骤420、430和440期间，被抽真空的装置的第一部分放置在由扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件限定的空间内。被抽真空的装置的第一部分成形为配合该空间。
方法400可以包括步骤460，步骤460影响其中设置对象的不被抽真空的环境。步骤460可以与步骤420和430并行执行，但这不是必须的。
步骤460可以包括以下至少之一：将气体引入至其中设置对象的不被抽真空的环境；将氮引入至其中设置对象的不被抽真空的环境；将He引入至其中设置对象的不被抽真空的环境；将化学品引入至其中设置对象的不被抽真空的环境；在对对象进行成像时，控制腔室内不被抽真空的环境的至少一个参数；其中在对对象进行成像时，对象安置于腔室内。在步骤420-440期间对对象进行成像。
能够由图6的SEM 10实施方法400。
能够通过采用常规工具、方法学和部件实施本发明。因此，这里不详细阐述该工具、部件和方法学的细节。在先前的描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本发明的完全的理解。然而，应当认识到，可以实施本发明，而不采取具体阐述的细节。
本公开中示出并描述了本发明的仅范例性实施例和其通用性的一些范例。应当理解，本发明能够用于各种其它组合和环境中，并且能够在如于此表述的创新概念的范围内进行改变或修改。

Claims (46)

1.一种被抽真空的装置，包括：
密封外壳，
电子束源，
电子光学部件，
薄膜，以及
检测器；
其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；
其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；
其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；
其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合由保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定的空间。
2.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述密封外壳包括成形为配合真空泵的输出端的单个开口，所述真空泵配置为保持所述被抽真空的空间中的真空。
3.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述密封外壳的所述第一部分具有圆柱形状。
4.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述密封外壳的所述第一部分具有圆柱形状和毫米直径。
5.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述密封外壳的所述第一部分具有圆柱形状和在3毫米与5毫米之间的范围变化的直径。
6.如权利要求1所述的被抽真空的装置，包括第二部分；其中，所述第二部分的横截面大于所述第一部分的横截面。
7.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述第二部分成形为配合对准器，所述对准器配置为对准所述被抽真空的装置和所述扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件。
8.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述被抽真空的装置配置为以可释放方式耦合至对准器。
9.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述密封外壳仅具有单个开口。
10.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述密封外壳是无阀外壳。
11.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述被抽真空的空间不超过几百立方厘米。
12.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述被抽真空的装置成形为紧密配合到所述空间中。
13.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述外壳包括检测器连接器。
14.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述被抽真空的装置基本包括密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器。
15.如权利要求1所述的被抽真空的装置，其中，所述被抽真空的空间太小以致不能在其内包括对准线圈、会聚透镜、散光束移动线圈、扫描线圈或物镜。
16.一种包括如任一前述权利要求所述的被抽真空的装置和耦合至所述被抽真空的装置的真空泵的设备。
17.如权利要求16所述的设备，其中，所述真空泵的特征在于低吞吐量。
18.如权利要求16所述的设备，其中，所述真空泵的特征在于在每秒2升与3升之间的范围变化的吞吐量。
19.如权利要求16所述的设备，其中，所述真空泵是离子泵。
20.如权利要求16所述的设备，其中，所述真空泵是电池供电的真空泵。
21.一种包括如权利要求1-15的任一项所述的被抽真空的装置和耦合至所述被抽真空的装置的对准器的设备；其中，所述对准器配置为对准所述被抽真空的装置和所述扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件。
22.一种扫描电子显微镜，包括：
保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件；其中，所述不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定空间；
被抽真空的装置，所述被抽真空的装置包括：
密封外壳，
电子束源，
电子光学部件，
薄膜，以及
检测器；
其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；
其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；
其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；并且
其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合所述空间。
23.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，其中，所述被抽真空的装置配置为以可释放方式耦合到所述扫描电子显微镜的不被抽真空的部件。
24.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，其中，扫描电子显微镜配置为仅保持所述被抽真空的空间中的真空。
25.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，包括用于支撑不被抽真空的环境中的对象的台。
26.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，包括对准器，所述对准器用于对准所述被抽真空的装置和所述扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件。
27.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，包括z台，所述z台配置为相对于所述扫描电子显微镜的台改变所述被抽真空的装置的高度。
28.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，包括如权利要求2-15的任一项所述的被抽真空的装置。
29.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，包括至少一个不被抽真空的检测器。
30.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，其中，所述扫描电子显微镜的所述不被抽真空的部件包括对准线圈、会聚透镜、散光束移动线圈、扫描线圈或物镜。
31.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，还包括腔室和用于控制所述腔室内的不被抽真空的环境的至少一个参数的控制器；其中，所述腔室配置为容纳所述对象。
32.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，还包括腔室和在对所述对象进行成像时用于控制所述腔室内的不被抽真空的环境的至少一个参数的控制器；其中，在对所述对象进行成像时，所述对象安置于所述腔室内。
33.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，还包括用于将气体引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境的气体引入器。
34.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，还包括用于将氮引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境的气体引入器。
35.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，还包括用于将He引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境的气体引入器。
36.如权利要求22所述的扫描电子显微镜，还包括用于将化学品引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境的引入器。
37.一种用于维护扫描电子显微镜的方法，所述方法包括：
以第二被抽真空的装置更换第一被抽真空的装置，其中，所述更换包括以可释放方式将所述第二被抽真空的装置连接至所述扫描电子显微镜的不被抽真空的部件。
38.如权利要求37所述的方法，其中，在所述更换之后接着仅保持所述被抽真空的装置的被抽真空的空间内的真空。
39.如权利要求37所述的方法，其中，所述第二被抽真空的装置和所述第一被抽真空的装置中的每一个包括密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器；其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；并且其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合所述空间。
40.如权利要求37所述的方法，还包括对所述对象进行成像。
41.一种用于对对象进行成像的方法，所述方法包括：
通过可更换的被抽真空的装置的电子束源生成电子束；
引导所述电子束传播通过被抽真空的空间并朝向所述可更换的被抽真空的装置的密封外壳的孔隙；其中，所述孔隙通过膜密封，所述膜经受所述被抽真空的空间和其中安置有所述对象的不被抽真空的环境之间的压力差；
通过所述被抽真空的装置的检测器检测粒子，其中，响应于所述电子束和所述对象的相互作用生成所检测的粒子；以及
输出来自所述检测器的检测信号；其中，所述检测信号一旦被处理就对所述对象的至少一部分的图像的生成起作用；
其中，在生成和检测步骤期间，所述被抽真空的装置的第一部分放置在由扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件限定的空间内，以及
其中，所述被抽真空的装置的所述第一部分成形为配合所述空间。
42.如权利要求41所述的方法，还包括将气体引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境。
43.如权利要求41所述的方法，还包括将氮引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境。
44.如权利要求41所述的方法，还包括将He引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境。
45.如权利要求41所述的方法，还包括将化学品引入至其中设置有所述对象的不被抽真空的环境。
46.如权利要求41所述的方法，还包括在对所述对象进行成像时，控制所述腔室内的不被抽真空的环境的至少一个参数；其中，在对所述对象进行成像时，所述对象安置在腔室内。
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