-
Bereich der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein Teilchenstrahlsystem mit einer Teilchenstrahlquelle
zur Erzeugung eines Primärteilchenstrahls, einem Elektronendetektor und
einem Röntgendetektor.
-
Kurze Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
-
Ein
herkömmliches Teilchenmikroskop umfasst eine Teilchenstrahlquelle
zur Erzeugung eines Primärteilchenstrahls und einen Elektronendetektor. Das
Teilchenmikroskop kann eine Elektronenstrahlquelle als Teilchenquelle
umfassen, um ein Elektronenmikroskop zu bilden, oder es kann eine
Ionenquelle als Primärteilchenquelle umfassen, um ein Ionenmikroskop
zu bilden. Es ist bekannt, ein Elektronenmikroskop mit einem Röntgendetektor
zu kombinieren, um Röntgenstrahlung zu detektieren, welche durch
den Primärteilchenstrahl an einer zu untersuchenden Probe
erzeugt wird. Diese Röntgenstrahlung kann für
einzelne Elemente charakteristische Röntgenstrahlung enthalten,
so dass aus Detektionssignalen des Röntgendetektors auf
in der Probe enthaltene Elemente geschlossen werden kann. Die Analyse
der Röntgenstrahlung kann eine Analyse einer Energie von
detektierten Röntgenquanten umfassen. Eine solche Art der
Analyse wird herkömmlicherweise als energie-dispersive
Röntgenspektroskopie (EDX, ”Energy Dispersive
X-ray spectroscopy”) bezeichnet.
-
Ein
herkömmliches Elektronenmikroskop, welches mit einem Röntgendetektor
kombiniert ist, ist aus
US 2006/0138325 A1 bekannt. Darin empfängt der
Röntgendetektor Röntgenstrahlung, welche von einer
Probe ausgeht und dort durch einen auf die Probe fokussierten Primärteilchenstrahl
erzeugt wird. Da durch den Primärteilchenstrahl ebenfalls
Sekundärelektronen erzeugt werden, welche von der Probe ausgehen,
umfasst der Röntgendetektor eine Elektronenfalle, um zu
verhindern, dass Sekundärelektronen in dem Röntgendetektor
Detektionssignale auslösen, welche als vermeintliche Röntgensignale
interpretiert werden. Die Elektronenfalle kann beispielsweise eine
magnetische Elektronenfalle sein.
-
Bei
herkömmlichen Kombinationen aus einem Elektronenmikroskop
und einem Röntgendetektor wurde die Nachweisempfindlichkeit
für Röntgenstrahlung insbesondere bei niedrigen
Energien des Primärteilchenstrahls für zu gering
empfunden.
-
Überblick über
die Erfindung
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Teilchenstrahlsystem
mit einer Teilchenstrahlquelle, einem Elektronendetektor und einem Röntgendetektor
anzugeben, welches den Nachweis von Röntgenstrahlung auf
einfachere Weise oder/und mit einer höheren Qualität
ermöglicht.
-
Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung umfasst ein Teilchenstrahlsystem eine Teilchenstrahlquelle
zur Erzeugung eines Primärteilchenstrahls, eine Objektivlinse,
um den Primärteilchenstrahl in einer Objektebene zu fokussieren,
einen Elektronendetektor, um durch den Primärteilchenstrahl
an der Probe hervorgerufener Sekundärelektronen zu detektieren,
und einen Röntgendetektor, welcher wenigstens zwei Halbleiterdetektoren
aufweist, von denen ein jeder eine der Probe zugewandte Detektionsfläche
und eine zwischen der Probe und der Detektionsfläche angeordnete
Folie aufweist. Hierbei unterscheiden sich die vor zwei verschiedenen
Halbleiterdetektoren angeordneten Folien hinsichtlich ihres Transmissionsgrades
für Sekundärelektronen.
-
Der
Röntgendetektor ist insbesondere frei von magnetischen
Elektronenfallen. Die Erfinder haben nämlich erkannt, dass
in der Nähe einer Objektivlinse zur Fokussierung des Primärteilchenstrahls herkömmlicherweise
angeordnete magnetische Elektronenfallen des Röntgendetektors
die von der magnetischen Objektivlinse erzeugten Felder zur Fokussierung
des Elektronenstrahls stören, die Fokussierung des Primärteilchenstrahls
beeinträchtigen und damit eine Ortsauflösung des
Systems beeinträchtigen.
-
Bei
dem Röntgendetektor gemäß der Ausführungsform
der Erfindung könnten Sekundärelektronen durch
das jeweilige Fenster vor dem Halbleiterdetektor hindurchtreten
und von dem Halbleiterdetektor nachgewiesen werden. Da sich allerdings
zwei verschiedene Fenster hinsichtlich ihres Transmissionsgrades
für Sekundärelektronen unterscheiden, werden die
beiden Fenster von einer unterschiedlichen Anzahl von Sekundärelektronen
durchsetzt, so dass die beiden Halbleiterdetektoren ebenfalls eine unterschiedliche
Anzahl von Ereignissen detektieren, welche auf das Auftreffen von
Elektronen zurückgehen. Hierdurch ist es möglich,
für einen der beiden Halbleiterdetektoren einen Anteil
der auf den Nachweis von Elektronen zurückgehenden Zählereignisse zu
ermitteln und entsprechend einen verbleibenden Anteil an Zählereignissen
den nachgewiesenen Röntgenquanten zuzuordnen und somit
eine vergleichsweise genaue Zählung der durch den Primärteilchenstrahl
erzeugten Röntgenquanten ohne Einsatz beispielsweise einer
magnetischen Elektronenfalle zu ermöglichen.
-
Gemäß weiterer
Ausführungsformen der Erfindung umfasst der Röntgendetektor
einen Ring, welcher den Strahlgang des Primärteilchenstrahls umgibt
und welcher die wenigstens zwei Halbleiterdetektoren derart trägt,
dass deren Detektionsflächen einer Objektebene der Objektivlinse
zugewandt sind. Gemäß beispielhafter Ausführungsformen
hierin umfasst der Röntgendetektor mehr als zwei Halbleiterdetektoren,
wie beispielsweise drei, vier, acht oder mehr Halbleiterdetektoren.
Hierbei können die Detektionsflächen der einzelnen
Halbleiterdetektoren in einer gemeinsamen Ebene liegen, und die
einzelnen Halbleiterdetektoren können als Segmente ausgebildet
sein, so dass sie zusammen eine Kreisfläche ausfüllen,
welche eine zentrale Öffnung für den Durchtritt
des Primärteilchenstrahls aufweist.
-
Gemäß weiterer
Ausführungsformen der Erfindung umfasst ein Teilchenstrahlsystem
eine Teilchenstrahlquelle zur Erzeugung eines Primärteilchenstrahls,
eine Objektivlinse, um den Primärteilchenstrahl in einer
Objektebene zu fokussieren, einen Elektronendetektor, um durch den
Primärteilchenstrahl an der Probe hervorgerufene Sekundärelektronen
zu detektieren, und einen Röntgendetektor, welcher einen
ersten Halbleiterdetektor umfasst, der eine der Objektebene zugewandte
Detektionsfläche aufweist. Das Teilchenstrahlsystem kann
ferner einen Antrieb und eine Folie umfassen, welche an den Antrieb
gekoppelt ist, wobei der Antrieb dazu konfiguriert ist, die erste
Folie zwischen einer ersten Stellung, in der sie zwischen dem Halbleiterdetektor
und der Objektebene angeordnet ist, und einer zweiten Stellung,
in der sie nicht zwischen dem Halbleiterdetektor und der Objektebene
angeordnet ist, hin und her zu bewegen.
-
Die
erste Folie, welche wahlweise vor dem ersten Halbleiterdetektor
angeordnet werden kann, weist einen Transmissionsgrad für
Elektronen auf, der kleiner als 1 ist. Somit lässt sich
durch Anordnen der ersten Folie vor dem ersten Halbleiterdetektor und
durch Entfernen der ersten Folie vor dem Halbleiterdetektor eine
Nachweisempfindlichkeit des Halbleiterdetektors für Sekundärelektronen
variieren. Ähnlich wie vorangehend zu der Ausführungsform, welche
zwei Halbleiterdetektoren mit zwei Folien verschiedenen Transmissionsgrads
für Elektronen umfasst, beschrieben, können mit
dieser Ausführungsform nacheinander zwei Messungen durchgeführt werden,
welche sich hinsichtlich des Transmissionsgrads für Elektronen
unterscheiden, woraus dann mit vergleichsweise hoher Zuverlässigkeit
auf die durch Röntgenquanten hervorgerufenen Zählereignisse rückgeschlossen
werden kann.
-
Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform hierin ist eine zweite Folie
vorgesehen, welche ebenfalls an den Antrieb gekoppelt ist und dann
vor dem Halbleiterdetektor angeordnet ist, wenn die erste Folie
nicht vor dem Halbleiterdetektor angeordnet ist und umgekehrt.
-
Ausführungsbeispiele
-
Ausführungsformen
der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher
erläutert. Hierbei zeigt:
-
1 ein
Teilchenstrahlsystem gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung,
-
2 einen
Querschnitt eines Röntgendetektors des in 1 gezeigten
Teilchenstrahlsystems, und zwar geschnitten entlang einer Linie
II-II in 3,
-
3 eine
Draufsicht von unten durch den in 2 gezeigten
Röntgendetektor,
-
4 zeigt
einen Graphen, der einen Transmissionsgrad von Fenstern des in den 2 und 3 gezeigten
Röntgendetektors für Elektronen repräsentiert,
-
5 zeigt
einen Graphen, der einen Transmissionsgrad von Fenstern des in den 2 und 3 gezeigten
Röntgendetektors für Röntgenstrahlung
repräsentiert,
-
6 zeigt
einen Graphen, der mit dem in den 2 und 3 gezeigten
Röntgendetektor detektierte Zählraten repräsentiert,
-
7 ein
Teilchenstrahlsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, und
-
8 eine
Detailansicht von unten eines Teilchenstrahlsystems gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Teilchenstrahlsystems 1,
welches eine Elektronenstrahlquelle 5 mit einer Kathode 7 und
Extraktor- und Supressorelektroden 9 umfasst, um einen
Primärteilchenstrahl 13 zu erzeugen. Der Primärteilchenstrahl 13 durchsetzt
zunächst eine Kondensorlinse 11, eine Ausnehmung 15 in
einem Elektronendetektor 17 und eine Objektivlinse 19,
um den Primärteilchenstrahl 13 an einem Ort 21 in
einer Objektebene 23 zu fokussieren. In der Objektebene 23 ist
eine Oberfläche eines Objekts 25 angeordnet, welches
in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel zu analysieren
ist.
-
Die
Objektivlinse 19 umfasst eine Ringspule 27, welche
in einem Ringkern 29 angeordnet ist, welcher ein ringförmiges
oberes Polende 31 und ein ringförmiges unteres
Polende 32 umfasst, so dass in einem Ringspalt zwischen
den beiden Polenden 31, 32 ein den Elektronenstrahl 13 fokussierendes
Magnetfeld erzeugt wird.
-
Das
Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner ein Strahlrohr 35,
welches die Objektivlinse 19 zentral durchsetzt, von dem
Primärteilchenstrahl 13 durchlaufen wird und nahe
der Polenden 31, 32 in einer Endelektrode 37 endet.
Zwischen der Endelektrode 37 und der Objektebene 23 ist
eine Abschlusselektrode 36 angeordnet, wobei ein zwischen
der Abschlusselektrode 36 und der Endelektrode 37 bereitgestelltes
elektrostatisches Feld eine fokussierende Wirkung auf den Primärteilchenstrahl 13 ausübt.
Die durch das elektrostatische Feld zwischen den Elektroden 36 und 37 erzeugte
fokussierende Wirkung und die durch das Magnetfeld zwischen den
Polenden 31 und 32 bereitgestellte fokussierende
Wirkung bilden gemeinsam die fokussierende Wirkung der Objektivlinse 19 des
Elektronenstrahlsystems 1. Über eine Steuerung 39 können
an die Abschlusselektrode 36, die Endelektrode 37,
die Kathode 7, die Extraktor- und Supressorelektroden 9 einstellbare Spannungen
angelegt werden, um eine kinetische Energie der Elektronen des Primärteilchenstrahls 13 beim
Auftreffen an dem Ort 21 auf der Probe 25 einzustellen
und um die fokussierende Wirkung des elektrostatischen Feldes einzustellen.
Hierbei kann insbesondere an die Abschlusselektrode durch die Steuerung 39 auch
Massepotential oder ein hiervon verschiedenes Potential angelegt
sein.
-
In
der Objektivlinse 19 sind ferner Ablenker 41 angeordnet,
welche ebenfalls von der Steuerung 39 kontrolliert werden,
um den Elektronenstrahl 13 abzulenken und den Ort 21,
an dem der Primärteilchenstrahl 13 in der Objektebene 23 auf
das Objekt 25 trifft, zu variieren und um insbesondere
einen Teil der Probe 25 systematisch mit dem Primärteilchenstrahl 13 abzuscannen.
-
Der
auf die Probe 25 treffende Primärteilchenstrahl
führt dazu, dass von der Probe 25 wiederum Sekundärelektronen
ausgehen, welche zum Teil in das Strahlrohr 35 eintreten
und von dem Elektronendetektor 17 nachgewiesen werden können.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung umfasst der Begriff Sekundärelektronen
sämtliche Arten von Elektronen, welche nach Richten des
Primärteilchenstrahls hin zur Probe 25 von dieser
ausgehen und durch den Elektronendetektor 17 nachgewiesen
werden können. Insbesondere umfasst der Begriff somit rückgestreute
Elektronen, deren kinetische Energie der kinetischen Energie der
Primärteilchen entspricht oder etwas geringer ist, Sekundärelektronen
im engeren Sinne, deren kinetische Energie beim Austritt aus der
Probe wesentlich kleiner ist als die kinetische Energie der Primärteilchen
beim Auftreffen auf die Probe. In 1 ist eine
Trajektorie eines exemplarischen Sekundärelektrons mit
dem Bezugszeichen 43 versehen.
-
Das
Teilchenstrahlsystem 1 umfasst ferner einen Röntgendetektor 47,
welcher zwischen der Objektivlinse 19 und der Objektebene 23 angeordnet
ist. Der Röntgendetektor 47 weist eine zentrale
Ausnehmung 49 auf, um den Primärteilchenstrahl 13 und
Sekundärelektronen 43 hindurchtreten zu lassen.
Radial außerhalb der Ausnehmung 49 umfasst der
Röntgendetektor 47 mehrere Detektionsflächen 51 zum Nachweis
von Röntgenquanten, welche durch den auf die Probe 25 gerichteten
Primärteilchenstrahl 13 erzeugt werden. Eine exemplarische
Trajektorie eines an dem Ort 21 durch den Primärteilchenstrahl 13 erzeugten
und auf den Röntgendetektor 47 treffenden Röntgenquants
ist in 1 mit dem Bezugszeichen 53 versehen.
-
Ein
Aufbau des Röntgendetektors 47 ist in den 2 und 3 im
Schnitt bzw. in Draufsicht schematisch dargestellt. Der Röntgendetektor 47 umfasst
einen ringförmigen Träger mit einer oberen Platte 55 mit
einer zentralen Bohrung, um die Ausnehmung 49 zum Durchtritt
des Primärteilchenstrahls 13 und der Sekundärelektronen 43 bereitzustellen. An
der Unterseite der Platte 55 sind vier separate Halbleiterdetektoren 57 flächig
derart angebracht, dass eine Nachweisfläche 59 eines
jeden Halbleiterdetektors 57 der Objektebene 23 zugewandt
ist. Vor der Nachweisfläche 59 eines jeden Halbleiterdetektors 57 ist
jeweils eine Folie 61 angeordnet, um ein Auftreffen von
Sekundärelektronen auf der Detektionsfläche 59 des
Halbleiterdetektors 57 wenigstens teilweise zu verhindern.
In dem in 2 gezeigten Beispiel ist die
Folie 61 mit einem kleinen Abstand von der Detektionsfläche 59 angeordnet.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Folie an der Detektionsfläche
anliegt oder als Folien-Schicht direkt auf die Detektionsfläche
aufgebracht und von dieser getragen ist.
-
Die
Folien 61 können austauschbar sein, indem sie
nicht fest mit dem Halbleiterdetektor 57 verbunden sind,
sondern durch Rahmen oder ähnliches gehaltert sind. In
dem in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind an der Platte 55 Vorsprünge 63 vorgesehen,
an deren Enden Zungen 65 angebracht sind, die die Folien 61 haltern
können. Beispielsweise können die Folien 61 zwischen
den Zungen 65 und einem radial außen liegenden
Ringvorsprung 66 der Platte 55 eingeklemmt sein.
-
In
dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
umfasst der Röntgendetektor 57 vier voneinander
separate Halbleiterdetektoren 57, welche eine Konfiguration
von vier Quadranten um die Ausnehmung 49 bilden. Die vier
Halbleiterdetektoren 57 weisen jeweils einen gleichen Aufbau und
gleiche Eigenschaften auf, und Detektionssignale der vier Halbleiterdetektoren 57 werden
durch die Steuerung 39 separat erfasst.
-
Die
vier Folien 61, welche vor den Detektionsflächen 59 der
vier Halbleiterdetektoren 57 angeordnet sind, weisen allerdings
unterschiedliche Eigenschaften auf. Es sind zwei verschiedene Arten von
Folien vorgesehen. Zwei Folien, welche in der 3 mit
dem Bezugszeichen 61 versehen sind, haben einen Transmissionsgrad
für Sekundärelektronen, welcher jeweils größer
ist als der Transmissionsgrad für Sekundärelektronen
der beiden anderen Folien, welche in 2 mit dem
Bezugszeichen 61' versehen sind.
-
Die
beiden Arten von Folien mit unterschiedlichen Transmissionsgraden
für Sekundärelektronen dienen dazu, den Nachweis
von Sekundärelektronen durch den Röntgendetektor
zu unterdrücken, ohne hierbei auch den Nachweis von Röntgenquanten
allzu sehr zu unterdrücken. Insbesondere können
die Folien mit den unterschiedlichen Transmissionsgraden für
Sekundärelektronen dazu eingesetzt werden, aus Unterschieden
in den Zählraten, welche von den einzelnen Halbleiterdetektoren
erzeugt werden, auf den Anteil von nachgewiesenen Sekundärelektronen zu
schließen und entsprechend den verbleibenden Anteil der
Zählraten dem Nachweis von Röntgenquanten zuzuordnen
und hierdurch die Qualität des Nachweises der Röntgenquanten
zu verbessern.
-
Die
Folien 61 sind bevorzugt aus einem Material aus Elementen
mit kleiner Ordnungszahl gefertigt, um für Röntgenquanten
gut durchlässig zu sein. Sämtliche Folien können
aus dem gleichen Material gefertigt sein und sich hinsichtlich ihrer
Dicke unterscheiden, um den unterschiedlichen Transmissionsgrad
für Sekundärelektronen bereitzustellen. Die Folien
können beispielsweise aus Polyester bestehen. Beispiele
für ein geeignetes Polyester sind Terephtalat-Polyester,
wie z. B. Polyethylenterephtalat-Polyester. Geeignete Folien sind
beispielsweise Folien, welche unter der Produktbezeichnung Mylar
von der Firma DuPont, Wilmington, USA bezogen werden können.
Geeignete Dicken dieser Folien liegen im Bereich von 0,1 μm
bis 50 μm, insbesondere im Bereich von 1,0 μm
bis 10 μm. Andere geeignete Folien können unter
der Produktbezeichnung AP3.3 von der Firma MoxTek, Orem, USA, bezogen
werden. Ein Beispiel für ein weiteres Material für
die Folien ist Beryllium.
-
In
den nachfolgend anhand der 4 und 5 erläuterten
Beispielen ist eine Folie mit dem größeren Transmissionsgrad
für Elektronen durch eine Folie der Dicke 1 μm
des Materials AP3.3 gebildet, und eine Folie mit dem kleineren Transmissionsgrad
für Elektronen ist durch eine Folie des Materials Mylar
mit der Dicke 6 μm gebildet.
-
4 zeigt
den durch Simulationsrechnungen erhaltenen Transmissionsgrad für
Elektronen der beiden Fenster für unterschiedliche kinetische
Energien der Elektronen.
-
5 zeigt
den ebenfalls durch Simulationsrechnungen erhaltenen Transmissionsgrad
für Röntgenstrahlung der beiden Folien für
unterschiedliche Energien der Röntgenstrahlung.
-
In
dem nachfolgend anhand der 6 erläuterten
Beispiel ist eine Folie mit dem größeren Transmissionsgrad
für Elektronen durch eine Folie der Dicke 1 μm
des Materials Mylar gebildet, und eine Folie mit dem kleineren Transmissionsgrad
für Elektronen ist durch eine Folie desselben Materials
mit der Dicke 6 μm gebildet.
-
6 zeigt
im Experiment gemessene Zählraten, wie sie durch die Halbleiterdetektoren
des in dem Teilchenstrahlsystem 1 montierten Röntgendetektors 47 erhalten
werden, wenn der Primärteilchenstrahl auf eine Probe aus
Mangan gerichtet wird. In 6 sind die
Zählraten für den Halbleiterdetektor, vor dem
die dünne Folie angeordnet ist und für den Halbleiterdetektor,
vor dem die dicke Folie angeordnet ist, jeweils in Abhängigkeit
von der kinetischen Energie der Primärteilchen beim Auftreffen
auf die Probe dargestellt.
-
Aus 6 ist
ersichtlich, dass die Zählraten für das dünne
Fenster und das dicke Fenster einen unterschiedlichen Verlauf in
Abhängigkeit von der Energie aufweisen, so dass es durch
Vergleich der Zählraten, welche mit der dünnen
Folie und der dicken Folie gewonnen werden, möglich ist,
aus den Messsignalen mehr Information zu gewinnen und insbesondere
den Anteil an detektierten Röntgenquanten in diesen Signalen
mit höherer Qualität zu ermitteln.
-
In
dem vorangehend erläuterten Ausführungsbeispiel
umfasst der Röntgendetektor vier separate einzelne Halbleiterdetektoren.
Es ist jedoch möglich, anstatt der vier separaten Halbleiterdetektoren
eine andere Zahl von Halbleiterdetektoren einzusetzen. Ferner werden
in dem vorangehend erläuterten Ausführungsbeispiel
zwei verschiedene Arten von Folien mit unterschiedlichem Transmissionsgrad für
Sekundärelektronen eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich,
eine höhere Zahl von Folien mit unterschiedlichen Transmissionsgraden
für Sekundärelektronen einzusetzen.
-
Die
von den einzelnen Halbleiterdetektoren 57 erzeugten Nachweissignale
werden von der Steuerung 39 ausgelesen, ebenso wie die
Nachweissignale des Elektronendetektors 17. Hierbei können
aus den Nachweissignalen der einzelnen Halbleiterdetektoren und
den Nachweissignalen des Elektronendetektors elektronenmikroskopische
Bilder erzeugt werden, indem durch Ansteuern der Ablenker 41 der Primärteilchenstrahl 13 an
verschiedene Orte 21 auf der Probe 25 gescannt
wird und den jeweiligen Orten zugeordnete detektierte Intensitäten
der einzelnen Detektoren gespeichert werden. Die sich derart ergebenden
Bilder können beispielsweise auf einem Bildschirm 81 dargestellt
werden, und die Steuerung 39 kann beispielsweise über
eine Tastatur 82 bedient werden. Es ist auch möglich,
die durch die einzelnen Detektoren, d. h. die mit den verschiedenen
Fenstern 61, 61' versehenen Halbleiterdetektoren 57 zur
Detektion von Röntgenstrahlung und den Elektronendetektor 17,
miteinander zu verrechnen, um aus den Detektionssignalen abgeleitete
Messgrößen zu erhalten, welche wiederum als Bilder
in Abhängigkeit von den jeweiligen Orten 21, auf
welche der Primärteilchenstrahl gerichtet ist, darzustellen.
-
Nachfolgend
werden weitere Ausführungsformen eines Teilchenstrahlsystems
erläutert. Dabei werden Komponenten, die hinsichtlich ihrer
Struktur oder Funktion Komponenten der vorangehend erläuterten
Ausführungsform ähnlich sind, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen, welche zur Unterscheidung durch einen zusätzlichen
Buchstaben ergänzt sind.
-
7 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines Teilchenstrahlsystems 1a,
welches einen ähnlichen Aufbau aufweist, wie das anhand
der 1 bis 6 erläuterte Teilchenstrahlsystem.
Das Teilchenstrahlsystem 1a umfasst wiederum eine Objektivlinse 19a,
vor welcher ein Röntgendetektor 47a angeordnet
ist, der einen Halbleiterdetektor 57 umfasst, vor dessen
Detektionsfläche eine Folie 61a angeordnet ist.
-
Zwischen
dem Röntgendetektor 47a und einer Objektebene 23a der
Objektivlinse 19a ist an einem ringförmigen Träger 71 eine
Folie 73 gehaltert. Der Träger 71 ist
an einer Stange 75 befestigt, welche einen Vakuummantel 77 des
Elektronenstrahlsystems 1a durch eine Dichtung 79 verschiebbar durchsetzt.
An dem Vakuummantel 77 ist ferner ein motorischer Antrieb 81 getragen,
welcher von einer Steuerung (39, in 7 nicht
gezeigt) des Elektronenstrahlsystems 1a kontrolliert wird.
Durch Betätigen des Antriebs 81 kann die Stange 75 in
deren Längsrichtung hin und her verschoben werden, wie dies
durch einen Pfeil 83 in 7 angedeutet
ist. Durch Betätigen des Antriebs 81 ist es somit
möglich, die Folie 73 vor dem Detektor 47a anzuordnen
bzw. von einer Position vor dem Detektor 47a zu entfernen.
Die Folie 73 stellt somit in den beiden Stellungen unterschiedliche
Transmissionsgrade für Elektronen bereit. Durch Betätigen
des Antriebs 81 ist es somit möglich, wahlweise
vor dem Halbleiterdetektor 57a des Röntgendetektors 47a Folie 73 anzuordnen,
um die Nachweischarakteristik für Röntgenstrahlung
des Halbleiterdetektors zu beeinflussen.
-
Die
Folie 61a, welche durch den Röntgendetektor 47a getragen
ist, ist optional und kann auch weggelassen werden, wobei die Nachweischarakteristik
für Elektronen ebenfalls durch Verlagern der Folie 73 durch
den Antrieb möglich ist.
-
8 ist
eine Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines
Teilchenstrahlsystems 1b, wobei diese Ausführungsform
der anhand der 7 erläuterten Ausführungsform ähnlich
ist. 8 zeigt eine Draufsicht auf einen Röntgendetektor 47b von unten,
wie von einer Objektebene (vgl. 23a in 7) aus
gesehen, wobei an einem Träger 71b gehaltene Folien 73b und 73b' wahlweise
vor Detektionsflächen 59b des Rontgendetektors 47b anordenbar sind.
Hierzu ist die Halterung 71b an einer Stange 75b getragen,
welche durch einen in 8 nicht dargestellten Antrieb
hin und her verlagerbar ist, wie dies durch einen Pfeil 83b angedeutet
ist. Die beiden Folien 73b und 73b' unterscheiden
sich hinsichtlich ihrer Transmissionscharakteristik für
Sekundärelektronen. In dem in 8 gezeigten
Beispiel umfasst der Röntgendetektor 47b vier
Halbleiterdetektoren, welche jeweils eine Detektionsfläche 59b aufweisen.
Vor den Detektionsflächen kann eine zusätzliche
Folie angebracht sein, wie dies mit der Folie 61a der anhand
der 7 erläuterten Ausführungsform
gezeigt wurde. Eine solche Folie ist jedoch optional und kann auch
weggelassen werden. Sind derartige Folien vor den Detektionsflächen 59b der
verschiedenen Halbleiterdetektoren angeordnet, so können
diese sich auch hinsichtlich ihrer Transmissionscharakteristik für
Sekundärelektronen unterscheiden. Es ist auch möglich,
eine von der Zahl 4 verschiedene Zahl von Halbleiterdetektoren
an dem Röntgendetektor vorzusehen. Insbesondere ist es
auch möglich, lediglich einen einzigen Halbleiterdetektor
vorzusehen und gleichwohl die Möglichkeit bereitzustellen,
Messungen mit unterschiedlichen Transmissionscharakteristiken für
Sekundärelektronen durchzuführen, da ja an dem
Träger 71b zwei verschiedene Folien 73b und 73b' angebracht
sind, welche sich hinsichtlich ihrer Transmissionscharakteristik
für Sekundärelektronen unterscheiden und welche
wahlweise vor dem Röntgendetektor 47b anordenbar
sind.
-
Hierbei
ist es auch möglich, dass von den beiden Folien 73b und 73b' lediglich
eine Folie, z. B. die Folie 73b, vorhanden ist und die
andere Folie 73b' nicht vorhanden ist. Durch das Hin- und
Herverlagern der lediglich einen Folie 73b ist es dann gleichwohl
möglich, zwei Messungen aufzunehmen, die sich hinsichtlich
der Transmissionscharakteristik für Sekundärelektronen
unterscheiden.
-
Die
in den anhand der 7 und 8 erläuterten
Ausführungsformen an dem durch den Antrieb verlagerbaren
Träger gehalterten ein oder mehreren Folien können
aus den gleichen Materialien und mit vergleichbaren Dicken gefertigt
sein, wie dies vorangehend für die Folien 61 in
dem anhand der 1 bis 6 erläuterten
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.
-
Es
ist auch möglich, den Motor für den Antrieb innerhalb
des Vakuummantels anzuordnen oder anstatt des durch die Steuerung
des Elektronenstrahlsystems kontrollierten motorischen Antriebs 81 einen
handbetätigten Antrieb zur Verlagerung der ein oder mehreren
Folien 73 vor dem Detektor 47a bereitzustellen.
-
In
den vorangehend erläuterten Ausführungsformen
ist das Teilchenstrahlsystem jeweils ein Elektronenstrahlsystem,
bei welchem ein Elektronenstrahl als Primärelektronenstrahl
eingesetzt wird, um Elektronen und Röntgenquanten aus einer
Probe auszulösen, welche dann durch einen Elektronendetektor
bzw. einen Röntgendetektor detektiert werden. Es ist jedoch
auch möglich, anstatt des Elektronenstrahls einen Ionenstrahl
als Primärteilchenstrahl einzusetzen, um die Elektronen
und Röntgenquanten aus der Probe auszulösen. Beispiele
für hierfür geeignete Systeme zur Erzeugung eines
Ionenstrahls als Primärteilchenstrahl sind aus
US 2007/0228287 A1 und
aus
US 2007/0215802
A1 bekannt, deren Offenbarung in die vorliegende Anmeldung
vollumfänglich aufgenommen wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform stellt die Erfindung ein Teilchenstrahlsystem
bereit, welches eine Elektronenstrahlquelle zur Erzeugung eines
Primärteilchenstrahls, eine Objektivlinse zur Fokussierung des
Primärteilchenstrahls, einen Elektronendetektor und einen
Röntgendetektor umfasst. Der Röntgendetektor weist
mehrere Halbleiterdetektoren auf, deren Detektionsflächen
jeweils der Objektebene zugewandt sind. Zwischen der Objektebene
und der Detektionsfläche ist jeweils mindestens eine Folie
vorgesehen, wobei für verschiedene Halbleiterdetektoren
verschiedene Folien vorgesehen sind, die sich hinsichtlich ihres
Transmissionsgrades für Sekundärelektronen unterscheiden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2006/0138325
A1 [0003]
- - US 2007/0228287 A1 [0050]
- - US 2007/0215802 A1 [0050]