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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung
für ein
teilchenoptisches Rastermikroskop, ein teilchenoptisches Rastermikroskop
mit einer entsprechenden Fokussier- und Positionierhilfe, sowie
ein Verfahren zur Fokussierung und Positionierung eines Objekts
in einem teilchenoptischen Rastermikroskop.
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Bei
Rasterelektronenmikroskopen und anderen teilchenoptischen Rastergeräten erfolgt
die Positionierung des Objekts relativ zur teilchenoptischen oder
elektronenoptischen Strahlachse mit Hilfe des in drei zueinander
senkrechten Richtungen verstellbaren Objekttischs. Zur Beobachtung
des Objekts während
der Positionierung dient eine CCD-Kamera mit einer, häufig infraroten, Kammerbeleuchtung.
Da die Optik der CCD-Kamera eine sehr große Schärfentiefe hat, ist es kaum
möglich,
das Objekt in Richtung der optischen Achse der CCD-Kamera mit einer
Genauigkeit besser als etwa 5 mm zu positionieren. Bei anschließender Umschaltung
auf Elektronenbestrahlung bzw. teilchenoptische Bestrahlung und
Aufzeichnung eines Bildes des Objekts mithilfe der durch die Teilchenbestrahlung
ausgelösten
Sekundärteilchen
wie Rückstreuelektronen,
Sekundärelektronen oder
Lichtquanten, die entweder vom Objekt selbst ausgelöst werden
oder durch Wechselwirkung von Rückstreu-
oder Sekundärelektronen
mit Gasmolekülen
in der Kammer entstehen, kann es dann vorkommen, dass selbst bei
eingestellter geringer Vergrößerung das
gewünschte
Objektdetail nicht im Bild zu sehen ist, weil der vom Teilchenstrahl
abgerasterte Bereich kleiner als die Positioniergenauigkeit im Bild
der CCD-Kamera ist und demzufolge der interessierende Objektbereich
noch außerhalb
des durch den Teilchenstrahl abgerasterten Bereichs liegt.
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Darüber hinaus
dient das CCD-Kamerabild auch zur Positionierung des Objekts in
Richtung der teilchenoptischen Strahlachse, also um die Objektebene
in die durch den Arbeitsabstand des teilchenoptischen Objektivs
definierte Ebene zu bringen. Für
einen ungeübten
Benutzer ist dieses ebenfalls nur mit einer Genauigkeit von einigen
Millimetern möglich, was
häufig
für ein
auch nur grob fokussiertes teilchenoptisches Bild nicht ausreicht.
Deshalb ist es häufig
erforderlich, unter teilchenoptischer Bestrahlung und der dabei
bestehenden Positionier-Empfindlichkeit sowohl die gewünschte Stelle
auf dem Objekt zu suchen als auch das Objekt auf den richtigen Arbeitsabstand
einzustellen.
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In
der
JP 63254649 ist
bereits vorgeschlagen worden, bei einem Rasterelektronenmikroskop
zusätzlich
ein optisches Mikroskop vorzusehen, mit dessen Laserstrahl ein Hilfssignal
für die
Erzeugung eines Autofokussignals für die Elektronenoptik erzeugt
wird.
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Als
weiterer für
die vorliegende Erfindung relevanter Stand der Technik sind die
JP 2004 4319 518 ,
JP 10352776 ,
JP 03141544 ,
US 6714289 und die
US 2003 000 6372 anzuführen.
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Es
ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fokussier-
und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop
anzugeben, die einfach aufgebaut ist und sowohl das Einstellen eines
Objekts auf den Arbeitsabstand des teilchenoptischen Objektivs erleichtert
als auch die Positionierung eines interessierenden Objektdetails senkrecht
zur teilchenoptischen Achse des Rastermikroskops erleichtert. Dieses
Ziel wird durch eine Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
ist ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Teilchen-Rastermikroskop
anzugeben, bei dem sowohl das Einstellen eines Objekts auf den Arbeitsabstand
des teilchenoptischen Objektivs erleichtert als auch die Positionierung
eines interessierenden Objektdetails senkrecht zur teilchenoptischen Achse
des Rastermikroskops erleichtert ist. Dieses Ziel wird durch ein
Teilchen-Rastermikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum einfacheren
und zuverlässigen
Einstellen eines Objekts auf den Arbeitsabstand des teilchenoptischen
Objektivs und zum einfacheren und zuverlässigen Positionierung eines
interessierenden Objektdetails senkrecht zur teilchenoptischen Achse eines
Rastermikroskops anzugeben. Dieses Ziel wird durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche gegeben.
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Eine
Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung für ein teilchenoptisches Rastermikroskop
weist eine Beleuchtungseinrichtung auf, die einen kollimierten oder
fokussierten Lichtstrahl unter einem ersten Winkel zur teilchenoptischen
Strahlachse erzeugt, der die teilchenoptische Strahlachse des Rastermikroskops
an einer vordefinierten Position schneidet. Die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung
weist weiterhin eine für
die Wellenlänge
des Lichtstrahls sensitive Kamera auf, mit der ein Bild eines auf
dem Objekttisch positionierten Objekts unter einem zweiten Winkel
relativ zur teilchenoptischen Strahlachse aufgenommen wird. Weiterhin
ist ein Display vorgesehen sowie eine Steuerungseinrichtung für die Erzeugung
eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes auf dem Display zusammen
mit einer Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Strahlachse
in dem Bild anzeigt.
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Ein
Teilchenstrahlsystem nach der Erfindung weist einen Teilchenstrahlerzeuger,
eine Objektivlinse, eine Probenkammer und einen in der Probenkammer
angeordneten Objekttisch auf. Weiterhin ist eine Fokussier- und
Positionierhilfseinrichtung vorgesehen, die einen kollimierten oder
fokussierten Lichtstrahl unter einem ersten Winkel zur teilchenoptischen
Strahlachse erzeugt, der die teilchenoptische Strahlachse des Rastermikroskops
an einer vordefinierten Position schneidet. Die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung
weist weiterhin eine für
die Wellenlänge
des Lichtstrahls sensitive Kamera auf, mit der ein Bild eines auf
dem Objekttisch positionierten Objekts unter einem zweiten Winkel
relativ zur teilchenoptischen Strahlachse aufgenommen wird. Weiterhin
ist ein Display vorgesehen sowie eine Steuerungseinrichtung für die Erzeugung
eines mit der Kamera aufgenommenen Bildes auf dem Display zusammen
mit einer Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Strahlachse
in dem Bild anzeigt.
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Ein
Verfahren zur Fokussierung und Positionierung eines Objekts in einem
Teilchen-Rastermikroskop
nach der Erfindung erfolgt mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen eines Lichtstrahls, der die teilchenoptische
Achse des Objektivs an einer vorgegebenen Position schneidet,
- b) Bereitstellen einer Kamera, die für die Wellenlänge des
Lichtstrahls sensitiv ist,
- c) Bereitstellen eines Displays, auf dem die Lage der teilchenoptischen
Achse des Objektivs markiert ist,
- d) Aufzeichnen eines Bildes eines auf dem Objekttisch positionierten
Objekts mit der Kamera,
- e) Positionieren des Objekttischs in Richtung der teilchenoptischen
Achse des Objektivs bis in dem auf dem Display dargestellten Bild
des Objekts der Lichtstrahl das Objekt auf der Markierung schneidet,
und
- f) Umschalten des teilchenoptischen Rastermikroskops auf Bestrahlung
des Objekts mit Elektronen und Darstellung eines Bilds des Objekts
durch detektierte Teilchen oder Lichtquanten, die durch Bestrahlung
des Objekts mit geladenen Teilchen erzeugt sind.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1:
Die Prinzipskizze eines Rasterelektronenmikroskops mit einer Fokussier-
und Positionierhilfseinrichtung im Schnitt;
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2:
das Rasterelektronenmikroskop aus 1 in einer
zur 1 senkrechten Schnittebene;
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3:
ein Kamerabild eines Objekts mit überlagerter Markierung, und
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4:
ein Blockdiagramm der bei einem Fokussier- und Positionierverfahren
ablaufenden Verfahrensschritte.
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Das
Rasterelektronenmikroskop in 1 weist
eine Probenkammer (1) und daran aufgenommen die elektronenoptische
Säule (2)
auf. In der elektronenoptischen Säule (2) sind die für die Strahlformung
des Strahls geladener Teichen erforderlichen Elemente ausgenommen.
Zur Erzeugung des Teilchenstrahls ist ein Teilchenemitter (3)
beispielsweise in Form einer thermischen Elektronenquelle, eines LAB6-Emitters
oder einer thermischen oder kalten Feldemissionsquelle vorgesehen. Über mit
entsprechendem elektrostatischem Potenzial beaufschlagte Elektroden
(4, 5) werden die geladenen Teilchen aus dem Emitter
(3) extrahiert und auf die gewünschte Zielenergie des Teilchenstrahls
beschleunigt. Sind die Teilchen des Teilchenstrahls negativ geladen,
wie z.B. bei Elektronen, sind die elektrostatischen Potenziale der
Elektroden (4, 5) positiv gegenüber dem elektrostatischen
Potenzial des Emitters (3). Sind hingegen die Teilchen
des Teilchenstrahls positiv geladen, wie z.B. bei Positronen oder
Ionen, sind die elektrostatischen Potenziale der Elektroden (4, 5)
negativ gegenüber
dem elektrostatischen Potenzial des Emitters (3).
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Die
Strahlformung des Teilchenstrahls erfolgt über eine Kondensorlinse (6)
und eine Objektivlinse (8). Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind sowohl die Kondensorlinse (6) als auch die Objektivlinse
(8) als magnetische Linsen ausgebildet, weshalb sie als
magnetische Polschuhe mit darin aufgenommenen Magnetspulen (9, 20)
dargestellt sind. Sowohl die Kondensorlinse (6) als auch
die Objektivlinse (8) können
jedoch auch als elektrostatische Linse ausgebildet sein. Weiterhin
kann insbesondere auch die Objektivlinse (8) als elektrostatische-magnetische Kombinationslinse
ausgebildet sein, die sowohl ein Magnetfeld als auch eine elektrostatisches
Feld erzeugt.
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In
oder in der Nähe
der Hauptebene der Objektivlinse (8) ist die Strahlablenkeinrichtung
angeordnet, die in dem in 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
durch Ablenkspulen (10) realisiert ist, die etwa in Höhe des Polschuhspalts
der Objektivlinse (8) angeordnet sind. Mit Hilfe der Strahlablenkeinrichtung
kann der von der Objektivlinse (8) fokussierte Teilchenstrahl
senkrecht zur teilchenoptischen Strahlachse (7) (nachfolgend
auch kurz optische Achse (7) genannt), die durch die Rotationssymmetrie
der Objektivlinse (8) definiert ist, abgelenkt werden.
Die Strahlablenkeinrichtung kann auch als so genanntes Doppelablenksystem
mit zwei in Richtung der optischen Achse (7) aufeinander
folgenden Einzelablenksystemen ausgebildet sein. Auch ist eine Anordnung
der Ablenkspulen auf der Höhe
des Polschuhspalts der Objektivlinse nicht zwingend.
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In
der Probenkammer (1) ist ein Objekttisch (11)
aufgenommen. Der Objekttisch (11) ist über nicht näher dargestellte Verstelleinrichtungen
in drei zueinandersenkrechten Richtungen verstellbar, was durch
die Pfeile (12) angedeutet ist, und zusätzlich um eine senkrecht zur
teilchenoptischen Achse (7) stehende Achse kippbar.
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An
einer seitlichen Öffnung
(13) der Probenkammer (1) ist ein Diodenlaser
(15), der einen kollimierten oder fokussierten Lichtstrahl
erzeugt, an einer Verstelleinheit (14) aufgenommen. Die Öffnung, an
der der Diodenlaser (15) aufgenommen ist, kann dabei eine
Flanschöffnung
sein. Der Diodenlaser enthält
dabei eine Laserdiode (17) mit einer vorgeschalteten Optik
(18), die einen Lichtstrahl einlang einer Achse (19)
bereitstellen. Die der Laserdiode vorgeschaltete Optik (18)
erzeugt einen Fokus des Laserstrahls an der Stelle entlang der Laserstrahlachse (19),
an der dieser die teilchenoptische Strahlachse (7) schneidet. Über die
Verstelleinheit (14) ist der Diodenlaser (15)
in beiden zur Laserstrahlachse (19) senkrechten Richtungen
verstellbar.
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Die
Aufnahme des Diodenlasers (15) an der Probekammer (1)
relativ zur teilchenoptischen Säule (2)
ist derart, dass die Ebenen, in denen je nach Positionierung des
Diodenlasers (15) mittels der Verstelleinheit (14)
die Strahlachse (19) des Laserstrahls liegt, stets unter
einem Neigungswinkel (α)
zur teilchenoptischen Achse (7) liegen, wobei dieser Neigungswinkel
(α) ungleich
0° und 90° ist und
vorzugsweise im Bereich 20° bis
70° liegt.
Mit Hilfe der Verstelleinheit (14) wird dann die Strahlachse
(19) des Diodenlasers so einjustiert, dass die Strahlachse
(19) des Laserstrahls die teilchenoptische Achse (7)
an einer vordefinierten Position schneidet.
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Wie
der zur 1 senkrechten Schnittdarstellung
in 2 zu entnehmen ist, ist an einer weiteren Flanschöffnung (25)
der Probenkammer (1) ein Kameramodul (21) mit
einem Kamerachip (22), beispielsweise einem für Infrarotlicht
empfindlichen CCD-Chip, und einem Kameraobjektiv (23) angeordnet.
Der Kamerachip (22) ist dabei auch für die Wellenlänge des
Diodenlasers (15) sensitiv. Die optische Achse (24)
des Kameramoduls ist ebenfalls unter einem Winkel (β) zur teilchenoptischen
Achse (7) geneigt, wobei der Neigungswinkel (β) des Kameramoduls
(21) vom Neigungswinkel (α) des Diodenlasers (15)
abweichen kann aber nicht muss. Der Neigungswinkel (β) des Kameramoduls
(21) ist so gewählt,
dass mit dem Kamerachip (22) die Oberfläche des Objekttischs (11)
schräg
von oben beobachtbar ist und auf einem Monitor oder Display (26)
demzufolge eine geneigte Aufsicht auf den Objekttisch (11) und
ein darauf aufgenommenes Objekt darstellbar ist.
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Weiterhin
vorgesehen ist eine nicht dargestellte Kammerbeleuchtung, durch
die der Bereich um den Objekttisch mit Licht einer Wellenlänge ausgeleuchtet
wird, für
die der Kamerachip (22) sensitiv ist.
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Die
Ausgangssignale des Kameramoduls (21) werden zunächst einer
Steuerungseinrichtung (27) zugeführt, durch die den mit dem
Kamerachip (22) aufgezeichneten Bildern weitere Informationen überlagert
werden können,
so dass auf dem Monitor (26) entsprechende überlagerte
Bilder angezeigt werden. Insbesondere wird durch die Steuerungseinrichtung
(27) eine Markierung in Form eines Strichs erzeugt, die
die Lage der teilchenoptischen Achse (7) in dem mit dem
Kamerachip (22) aufgenommenen Bild angibt. Die Ausdehnung
der Markierung ist dabei in Richtung der teilchenoptischen Achse
größer als senkrecht
zur teilchenoptischen Achse (7).
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Die
Positionierung des Objekts erfolgt dann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems
nach dem in der 4 als Blockdiagramm dargestellten
Verfahren. Zunächst
wird in dem mit dem Kamerachip (22) aufgenommen Bild des
Objekts, das auf dem Monitor (26) mit der überlagerten
Markierung, die die Lage der teilchenoptischen Achse (7)
angibt, dargestellt wird, der Auftreffpunkt des vom Lasermodul (15)
erzeugten Lichtstrahls auf dem Objekt oder dem Objekttisch gesucht.
Ein entsprechendes überlagertes Bild
eines auf dem Objekttisch (11) aufgenommenen Objekts (32)
ist in der (3) dargestellt. In dem
Bild ist neben dem Objekttisch (11) der untere Bereich des
Polschuhs der Objektivlinse (8) zu sehen. Weiterhin zu
sehen ist der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls auf dem
Objekttisch sowie die Markierung (30), die als Annotation
die Lage der teilchenoptischen Achse (7) angibt. Die Ablage
zwischen dem Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls und der
Markierung (30) gibt an, dass die Oberfläche des
Objekts (32) sich noch nicht im gewünschten Arbeitsabstand entlang
der teilchenoptischen Achse (7) befindet. Demzufolge wird
dann zunächst
in einem ersten Schritt (40) mithilfe des Antriebs des
Objekttischs (11) dieser zunächst in Richtung der optischen
Achse verschoben, bis der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls
auf der Markierung (30) liegt, die die Lage der teilchenoptischen
Achse angibt. Wenn dieses erfolgt ist, wird anschließend in
einem zweiten Schritt (42) mithilfe der anderen Antriebe
des Objekttischs (11) das Objekt senkrecht zur teilchenoptischen
Achse (7) verschoben, bis in dem mit dem Kamerachip (22)
aufgezeichneten optischen Bild die Markierung (30) im Bereich
eines interessierenden Objektdetails liegt. Wenn bei dieser Bewegung
senkrecht zur teilchenoptischen Achse sich die Lage des Auftreffpunktes
(31) des Laserstrahls von der Markierung weg bewegt, wird
anschließend
noch einmal der erste Schritt (41) wiederholt und der Objekttisch
in Richtung der teilchenoptischen Achse (7) verfahren,
bis der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls wieder mit
der Markierung zusammen fällt.
Ein Auseinanderwandern des Auftreffpunkts des Laserstrahls von der
Markierung kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Oberfläche des
Objekts nicht senkrecht zur teilchenoptischen Achse (7)
liegt.
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Erst
nachdem die zuvor beschriebene Positionierung in Richtung der teilchenoptischen
Achse und Navigation senkrecht zur teilchenoptischen Achse erfolgt
ist, also die Markierung (30) in dem mit dem Kamerachip
(22) aufgenommenen überlagerten
Bild mit einem interessierenden Objektdetail zusammen fällt und
weiterhin der Auftreffpunkt (31) des Laserstrahls auf der
Objektoberfläche
auf der Markierung (30) liegt, erfolgt in einem nachfolgenden
Schritt (43) die Umschaltung auf teilchenoptische Mikroskopie, indem
Signale mit einem Detektor (33) detektiert und zur Bilderzeugung
verwendet werden, die durch Bestrahlung des Objekts mit Primärteilchen
entstehen. Derartige durch Teilbestrahlung ausgelöste Sekundärteilchen
können
Rückstreuelektronen,
Sekundärelektronen
oder Lichtquanten sein, die entweder vom Objekt selbst ausgelöst werden
oder durch Wechselwirkung von Rückstreu-
oder Sekundärelektronen
mit Gasmolekülen
in der Probenkammer entstehen.
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Die
erstmalige Einjustierung des Systems kann mithilfe eines Objekts
erfolgen, das eine markante Stelle, beispielsweise eine spitzwinklige
Kante, aufweist. Unter Teilchenbestrahlung wird zunächst diese
Stelle aufgesucht und durch Verschieben des Objekttischs diese markante
Stelle so in Richtung der teilchenoptischen Achse (7) verfahren,
bis diese markante Objektstelle sich im gewünschten Arbeitsabstand in Richtung
der teilchenoptischen Achse befindet, beispielsweise indem die mit
dem Teilchenstrahl erzeugten Signale die maximale laterale Auflösung zeigen.
Anschließend
wird dann der Diodenlaser (15) mithilfe der Verstelleinheit
so positioniert, dass in dem mit dem Kamerachip (22) aufgenommenen
Bild der Lichtstrahl genau an der markanten Objektstelle auf das
Objekt auftrifft. Im letzten Schritt wird dann im Videobild mithilfe
der Steuerungseinrichtung (27) eine Linie als Markierung
eingerichtet, die durch die markante Objektstelle verläuft und
in Richtung auf die Mitte der Objektivlinse zuläuft. Die eingerichtete Markierung
wird dann als Annotation abgespeichert und steht später zur
Verfügung,
wenn Objekte mit weniger prägnanten
Objektdetails mikroskopiert werden sollen. Besonders einfach lässt sich
die Markierung erzeugen, wenn der Kamerachip (22) so an
der Probenkammer orientiert aufgenommen ist, dass die Vertikalrichtung
im mit dem Kamerachip aufgenommenen Bild mit der Richtung der teilchenoptischen Achse übereinstimmt.
Die Markierung (30) ist dann einfach im Bild die Bildspalte
oder ein Teil der Bildspalte, in der die markante Objektstelle liegt.
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Anzumerken
ist in diesem Zusammenhang noch, dass der Schnittpunkt des Lichtstrahls
mit der teilchenoptischen Achse auf jeden sinnvoll vom Kunden gewünschten
Arbeitsabstand – also
auf jede in der Praxis wünschenswerte
Position entlang der teilchenoptischen Achse – eingestellt werden kann.
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Die
Stromversorgung des Diodenlasers kann über eine variable Stromquelle
oder ein Widerstandspotentiometer variierbar sein, so dass die Helligkeit des
Laserstrahls variierbar ist und dadurch den aktuellen Helligkeitsbedingungen
und eventuell einem unterschiedlichen Reflexionsverhalten des Objekts für das Licht
des Laserstrahls und dem IR-Licht der Kammerbeleuchtung angepasst
werden kann. Bei Bedarf kann die Helligkeitsregelung des Diodenlasers
auch softwaregestützt
automatisiert erfolgen.
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Da
die meisten Rasterelektronenmikroskope bereits über eine (häufig infrarote) Kammerbeleuchtung
und eine Kamera verfügen,
mit der ein Bild des Objekttisches aufgenommen werden kann, ist
ein Hilfsmodul gemäß der vorliegenden
Erfindung leicht an bereits existierenden Geräten nachrüstbar. Es braucht lediglich
an einem freien Port der Probenkammer das Lasermodul mit der erforderlichen
Verstelleinrichtung aufgenommen zu werden. Die Einkopplung des Laserstrahls
kann dabei auch durch eine Glasplatte erfolgen, die die Probenkammer
vakuumdicht gegenüber
der Außenwelt
abschließt. Weiterhin
ist – soweit
nicht ohnehin vorhanden – noch
eine Video-Mischeinrichtung zu ergänzen, mit der im Videobild
der Kamera die gewünschte
Markierung erzeugt und abgespeichert werden kann.
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Bei
der anhand der 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsform
sind die optische Achse (24) des Kameramoduls und die Laserstahlachse (19)
senkrecht oder nahezu senkrecht zueinander ausgerichtet. Dadurch
ergibt sich eine besonders deutliche Verlagerung des Auftreffpunkts
des Laserfokus auf dem Objekt in dem mit der Kamera aufgenommenen
Bild in Abhängigkeit
von einer Veränderung
der Position des Objekttischs in Richtung der teilchenoptischen
Achse. Aus diesem Grund sollten die optische Achse (24)
des Kameramoduls und die Laserstahlachse (19) einen Winkel
einschließen,
der deutlich von 0° und
180° abweicht,
beispielsweise im Bereich zwischen 45° und 135° liegt.
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In
der anhand der 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsform
ist die Beleuchtungseinrichtung als Diodenlaser ausgebildet, der
einen fokussierten Lichtstrahl erzeugt. Die Beleuchtungseinrichtung
kann jedoch auch anderweitig realisiert werden, beispielsweise durch
eine Glühlampe
oder eine LED, die mithilfe einer vorgeschalteten Optik einen fokussierten
Lichtstrahl erzeugt, dessen Fokus idealer Weise im Schnittpunkt
des Lichtstrahls mit der teilchenoptischen Achse liegt. Alternativ
kann anstelle eines Diodenlasers auch ein Gaslaser, ein Festkörperlaser,
ein Faserlaser oder eine fasergekoppelte Lichtquelle eingesetzt
werden. Soweit der vom Laser oder einer anderen Lichtquelle emittierte
Strahl hinreichend kollimiert ist (mit einem Strahldurchmesser unter
ca. 0,5 mm im Bereich, in dem der Lichtstrahl die teilchenoptische
Achse schneidet) wäre
auch keine fokussierende Vorsatzoptik erforderlich.
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Anstelle
der Einkopplung des Laserstrahls über einen Port von außen in die
Probekammer, kann auch der gesamte Diodenlaser einschließlich der Verstelleinrichtung
innerhalb der Probenkammer angeordnet sein.
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Auch
kann bei Einsatz einer fasergekoppelten Lichtquelle diese außerhalb
der Probenkammer angeordnet sein und die Faser in die Probenkammer hineingeführt sein.
In diesem Fall wäre
dann das Austrittsende der Faser an einer innerhalb der Probenkammer
anzuordnenden Verstelleinrichtung aufzunehmen.
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Bei
dem anhand der 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist als Kammerbeleuchtung eine Infrarotbeleuchtung und als Kamera entsprechend
eine für
IR sensitive Kamera vorgesehen. Die Kammerbeleuchtung kann jedoch
auch eine andere Wellenlänge
aufweisen; entsprechend sollte dann auch die Kamera für eine andere
Wellenlänge oder
einen anderen Wellenlängenbereich
sensitiv sein. Auch der Diodenlaser muss nicht im infraroten Spektralbereich
emittieren sondern kann eine beliebige Wellenlänge haben. Einzig ist erforderlich,
dass die Kamera gleichzeitig sowohl für die Kammerbeleuchtung als
auch für
das Licht der Beleuchtungseinrichtung der Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung
sensitiv ist.
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Soweit
die Fokussier- und Positionierhilfseinrichtung universell für Probenkammern
unterschiedlicher Größe eingesetzt
werden soll, ist es nützlich, wenn
durch die Optik (18) die Lage des Laserfokus entlang der
Laserstrahlachse (19) variierbar ist. Wenn hingegen der
Diodenlaser auch bei unterschiedlichen Probenkammern stets im nahezu
gleichen Abstand vom Schnittpunkt der Laserstrahlachse mit der teilchenoptischen
Achse angeordnet werden kann, kann auch ein Diodenlaser mit einer
festen Optik und daraus resultierender fester Lage des Laserfokus
entlang der Laserstrahlachse zum Einsatz kommen.
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In
dem anhand der 1 und 2 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist der Detektor (33) für
Signale, die durch Bestrahlung des Objekts mit Primärteilchen
entstehen, in der Probenkammer angeordnet. Alternativ kann dieser
Detektor jedoch auch in der teilchenoptischen Säule beispielsweise etwa im
der Teilchenquelle zugewandten Bereich des Objektivs (so genannter
In-Lens-Detektor) angeordnet sein oder es können ein oder mehrere Detektoren in
der Probenkammer und ein weiterer Detektor in der teilchenoptischen
Säule angeordnet
sein. Der Detektor (33) für Signale, die durch Bestrahlung
des Objekts mit Primärteilchen
entstehen, kann beispielsweise ein Everhardt-Thornley-Detektor,
ein EDX-Detektor
oder ein Lichtdetektor oder eine Elektrode sein.