DE102015204091A1

DE102015204091A1 - Verfahren und Vorrichtungen zur Ladungskompensation

Info

Publication number: DE102015204091A1
Application number: DE102015204091.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmaunz; Markus Esseling; Dirk Zeidler
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2035-03-07
Also published as: US10115558B2; US20160260574A1; DE102015204091B4

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer teilchenoptischen Vorrichtung, bei dem elektrische Aufladungen einer zu untersuchenden Probe vermindert werden. Die verwendete teilchenoptische Vorrichtung umfasst eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, einen Rastergenerator zum gerichteten Führen des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche und mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probe entstehen. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte: a) Bereitstellen einer Probe, die mindestens eine Probenoberfläche aufweist; b) Raster eines Primärelektronenstrahls über die Probenoberfläche für die Dauer eines Zeitintervalls I1; c) Detektieren von Wechselwirkungsprodukten; d) Einleiten eines Gasimpulses für die Dauer eines Zeitintervalls I2, so dass ein Bereich der Probenoberfläche entladen wird, und wobei sich das Zeitintervall I2 und das Zeitintervall I1 zeitlich überschneiden; e) Erzeugen eines ersten Bildes der Probe anhand der detektierten Wechselwirkungsprodukte; f) Auswählen eines Teilbilds aus dem ersten erzeugten Bild der Probe, derart, dass Bildbereiche, die Bildstörungen aufweisen, im Teilbild nicht enthalten sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Kompensation von unerwünschten Aufladungen, die bei der teilchenoptischen Abbildung elektrisch nicht leitender oder schlecht leitender Proben auftreten können.
Bei der Abbildung einer Probe in einer teilchenoptischen Vorrichtung wie beispielsweise einem Rasterelektronenmikroskop (REM) wird die Probe mit einem Strahl geladener Teilchen – in diesem Beispiel mit Elektronen – bestrahlt. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Teilchen des Primärteilchenstrahls und der Probe werden Wechselwirkungsprodukte wie beispielweise Sekundärelektronen frei gesetzt, die detektiert und zur Erzeugung einer Abbildung der Probe genutzt werden.
Üblicherweise sollten Proben, die auf diese Weise abgebildet werden, elektrisch leitend sein. Dies ist erforderlich, damit die durch die Bestrahlung mit Elektronen auf die Probe aufgebrachten elektrischen Ladungen abfließen können. Gleiches gilt auch, wenn die Probe nicht mit einem Elektronenmikroskop, sondern mit Hilfe eines Ionenmikroskops abgebildet wird und die Probe dementsprechend mit Ionen bestrahlt wird. In beiden Fällen wird bei Verwendung von nicht-leitenden Probenmaterialen verhindert, dass die auf die Probenoberfläche aufgebrachte Ladung abfließt, so dass es zu einer Ansammlung von elektrischen Ladungen auf der Probe kommt.
Solche elektrostatischen Aufladungen wirken sich in der Regel störend auf die Bildaufnahme aus, da sie zu einer lokalen Signalveränderung führen, die den Informationsgehalt des aufgenommenen Bildes verfälscht. Außerdem kann es zu unerwünschtem Auswandern des Bildes oder zu Verzerrungen des Bildes kommen. Auch kann die Freisetzung von Sekundärelektronen aus der Probe vermindert werden, was zu einer Verminderung des Bildkontrastes führt.
Aufladungsartefakte können auch auftreten, wenn auf einer an sich elektrisch leitfähigen Probe Schmutzpartikel vorhanden sind, die sich wie lokale Isolatoren verhalten, so dass sich die Schmutzpartikel aufladen und Signalverstärkungen hervorrufen, die den Bildeindruck stören.
Bei der Beobachtung im REM kann die Aufladung der Probe negativ oder positiv sein. Das Vorzeichen der Aufladung hängt unter anderem ab von der Landeenergie, mit der die Primärelektronen auf der Probe auftreffen, und von der lokalen Zusammensetzung der Probe.
Wenn die Primärelektronen mit einer Energie auftreffen, die geringer ist als eine erste kritische Energie, welche von Zusammensetzung und Beschaffenheit der Probe abhängt, übersteigt die Zahl der Primärelektronen die Zahl der aus dem Probenmaterial ausgelösten Sekundärelektronen, so dass es zu einer negativen Aufladung kommt. Eine negative Aufladung kann auch auftreten, wenn die Primärelektronen eine Landeenergie aufweisen, die höher ist als eine zweite kritische Energie, die wiederum von Zusammensetzung und Beschaffenheit der Probe bestimmt wird. Wenn die zweite kritische Energie überschritten wird, dringen Primärelektronen tief in die Probe ein, so dass an der Probenoberfläche nur wenige Sekundärelektronen frei gesetzt werden.
Wenn hingegen die kinetische Energie der Primärelektronen so gewählt ist, dass mehr Sekundärelektronen ausgelöst als durch einfallende Primärelektronen ersetzt werden, lädt sich die Probe positiv auf.
Bei der Abbildung mit Hilfe eines fokussierten Ionenstrahls (FIB), der üblicherweise aus positiven Ionen wie z. B. Ga⁺- oder He⁺-Ionen besteht, kann es durch das Auftreffen des Primärteilchenstrahls zu einem Überschuss an positiven Ladungen kommen.
Um teilchenoptische Abbildungen mit verbesserter Qualität und verbessertem Informationsgehalt zu erhalten, ist es grundsätzlich wünschenswert, elektrische Aufladungen der Probe zu verhindern, zu kompensieren oder zumindest zu verringern.
Kurze Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Es sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen beschrieben worden, mit denen den genannten, unerwünschten Aufladungsartefakten entgegengewirkt werden kann.
Durch Aufbringen einer Beschichtung aus leitfähigen Materialien wie Metallen oder Kohlenstoff auf die Probenoberfläche kann die Probe elektrisch leitfähig gemacht oder ihre Leitfähigkeit verbessert werden. Nachteilig hieran ist, dass die Probe vor der Beobachtung in der teilchenoptischen Vorrichtung aufwändig präpariert werden muss. Auch kann eine Beschichtung der Probe generell unerwünscht sein.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Probe im Niedervakuum-Betrieb beobachtet wird. Nachteilig hieran ist, dass ein besonderes Niedervakuummikroskop mit einem speziell gestalteten Vakuumsystem und einem speziellen Detektionssystem benötigt wird.
Bei Elektronenmikroskopen, die elektrostatische Immersionslinsen verwenden, also Objektivlinsen, bei denen die Probe innerhalb der Objektivlinse liegt und eine Potentialdifferenz zwischen der Probe und den Polschuhen der Objektivlinse herrscht, kann es außerdem bei zu geringem Vakuum zu Überschlägen zwischen dem Polschuh der Objektivlinse und der Probe kommen.
Insbesondere für das Arbeiten mit Ionenmikroskopen ist zur Vermeidung von positiven Aufladungen vorgeschlagen worden, die Probe zusätzlich zur Ionenbestrahlung auch mit Elektronen zu bestrahlen, um die positiven Ladungen durch negative Ladungen zu neutralisieren. Zu diesem Zweck muss das verwendete Ionenmikroskop eine zusätzliche elektronenoptische Säule (flood gun) umfassen. Dieses Verfahren ist allerdings nicht geeignet für elektrostatische Immersionslinsen, da die hier vorhandenen Extraktionsfelder die geladenen Teilchen beschleunigen, so dass unter anderem Aufladungseffekte noch verstärkt würden.
Eine weitere Methode beruht auf der Ionisation von Gasen. Dabei wird Gas in die Nähe der Probe eingeleitet, so dass der auftreffende Primärteilchenstrahl oder die emittierten Sekundärelektronen mit Gasmolekülen wechselwirken. Dadurch können geladene Gas-Teilchen und zusätzliche Elektronen entstehen, die die Aufladung der Probenoberfläche verringern oder ganz kompensieren. Nachteilig hieran ist, dass der Überlapp des Elektronenstrahls mit den Gasmolekülen, also das gleichzeitige Vorhandensein von Elektronenstrahl und Gasmolekülen, so kurz wie möglich sei muss. Andernfalls wechselwirken die Sekundärelektronen mit den geladenen Gas-Teilchen und können deshalb nicht mehr zur Erzeugung einer Abbildung genutzt werden, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt. Das bedeutet also, dass Gas in unmittelbarer Nähe der Probenoberfläche eingeleitet werden muss, so dass die dazu notwendigen Bauteile in der Regel zwischen Objektivlinse und Probe angeordnet sind, was sich nachteilig auf den Betrieb der teilchenoptischen Vorrichtung auswirken kann. Außerdem kann sich ein Überschuss an Gas im Vakuumsystem der Vorrichtung nachteilig auf Vakuumpumpen und Teilchenquelle auswirken.
Als Stand der Technik sind folgende Dokumente zu betrachten:

Überblick über die Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren vorzuschlagen, mit denen unerwünschte elektrische Aufladungen einer Probe in einer teilchenoptischen Vorrichtung verringert oder neutralisiert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1, 10 und 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche 2–3, 11–15 und 20–21 gegeben.
Außerdem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Vorrichtungen vorzuschlagen, mit denen die erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Vorrichtungen gemäß der Ansprüche 4, 16 und 22 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die abhängigen Ansprüche 5–9, 17–18 und 23 gegeben.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Ionisation von Gasmolekülen ein geeignetes Verfahren zur Verringerung oder zur Neutralisation von unerwünschten Aufladungen einer Probe ist. Daher werden verschiedene, alternative Verfahren zur Ladungskompensation mittels Gasionisation vorgeschlagen. Durch Ionisation von Gasmolekülen, die in der Nähe der Probenoberfläche vorhanden sind, entstehen geladene Gas-Teilchen, die geeignet sind, die auf der Probenoberfläche angesammelte Ladung abzuschwächen oder gänzlich zu neutralisieren. Auf diese Weise werden Aufladungsartefakte verhindert und man erhält Abbildungen der Probe mit verbesserter Qualität.
Bei einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens wird ein geeignetes Gas gezielt in der Nähe der zu untersuchenden Probe eingeleitet. Die Ionisation kann durch Einwirkung eines Primärteilchenstrahls erfolgen, also eines Strahls geladener Teilchen. Die geladenen Teilchen können Elektronen oder Ionen sein. Es ist auch denkbar, dass die Ionisation auf der Einwirkung von Sekundärelektronen, also von Produkten der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probenmaterial, beruht. Die erzeugten Gasionen und Elektronen vermögen die Ladungen der Probe zu neutralisieren. Es ist auch denkbar, dass Gasionen durch andere Mechanismen erzeugt werden, beispielweise durch Stoßionisation oder Photoionisation.
Der Primärteilchenstrahl wird rasterförmig über die Probenoberfläche geführt, wobei mittels eines Detektors Wechselwirkungsprodukte detektiert werden und ein Bild der Probe erzeugt wird, aus dem ein Teilbild mit guter Bildqualität ausgewählt wird.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird Gas in Form eines Molekularstrahls über die Probenoberfläche geleitet. Dabei wird Gas mit hohem Druck, der einige bar betragen kann, durch eine Apertur in eine evakuierte Kammer expandiert. Aus dem sich ausbildenden Mach'schem Expansionskegel wird mit Hilfe eines Skimmers, der in diesen Expansionskegel vor die Schockfront hineinragt, der laminare Teil der Gasströmung ausgeschnitten. Der so erzeugte, sich linear ausbreitende Gasjet wird vorzugsweise an der Probe vorbeigeleitet, so dass durch Wechselwirkungsprozesse Ionen erzeugt werden, die geeignet sind, die Aufladung der Probe zu kompensieren. Die Ionisation kann durch Einwirkung des Primärteilchenstrahls erfolgen, der gleichzeitig dazu dient, Wechselwirkungsprodukte zu erzeugen, die detektiert und zur Bilderzeugung genutzt werden.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens macht man sich zunutze, dass in der Probenkammer der teilchenoptischen Vorrichtung nie ein absolutes Vakuum herrscht, sondern immer ein gewisser Anteil an Restgas vorhanden ist. Mittels eines fokussierten Laserstrahls, der parallel zur Probenoberfläche geführt wird und der in der Nähe des Auftrefforts des Primärteilchenstrahls oder in der Nähe der aufgeladenen Probenbereiche knapp oberhalb der Probenoberfläche fokussiert wird, werden Moleküle des Restgases durch Hochfeldionisation ionisiert.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert.
1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die geeignet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
2 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt schematisch den Ablauf von Verfahrensschritten, die über einer Zeitachse aufgetragen sind.
4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Abbildung einer Probe als Anwendungsbeispiel.
5 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt schematisch eine Vorrichtung, die geeignet ist, eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
7 und 8 zeigen schematisch weitere Vorrichtung, die geeignet sind, besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
9 zeigt schematisch den Ablauf von Verfahrensschritten, die über einer Zeitachse aufgetragen sind.
1 zeigt am Beispiel eines Rasterelektronenmikroskops (REM) eine teilchenoptische Vorrichtung 101, die geeignet ist, eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Ausführung der Erfindung ist jedoch nicht auf Rasterelektronenmikroskope beschränkt, sondern kann auch mit anderen teilchenoptischen Vorrichtungen ausgeführt werden, beispielsweise mit Ionenmikroskopen.
Die in 1 gezeigte teilchenoptische Vorrichtung 101 verfügt über eine Elektronenquelle 104, die sich in einer elektronenoptischen Säule 103 befindet und die einen Primärteilchenstrahl, in diesem Fall einen Primärelektronenstrahl, erzeugen kann. Der Primärteilchenstrahl ist ein Strahl geladener Teilchen, im vorliegenden Beispiel ein Elektronenstrahl.
Die Probe 113 befindet sich auf einem Probentisch 114 innerhalb einer Probenkammer 102, die zur Aufnahme einer Probe ausgebildet ist und in der Vakuumbedingungen herrschen. Der Probentisch 114 ist so ausgebildet, dass er in mehreren Richtungen verfahrbar ist, vorzugsweise wenigstens in den drei zueinander senkrecht stehenden Raumrichtungen x, y und z senkrecht und parallel zur optischen Achse 106 der elektronenoptischen Säule 103.
Der Primärteilchenstrahl ist auf die Probe 113 gerichtet, wird entlang der optischen Achse 106 der elektronenoptischen Säule 103 beschleunigt, durch Linsensysteme 105, 107 gebündelt und durch wenigstens eine Aperturblende 108 beschnitten. Außerdem umfasst die elektronenoptische Säule 103 ein Ablenksystem 109, mit dessen Hilfe der Primärteilchenstrahl in definierter Weise, zum Beispiel zeilenweise über die Probenoberfläche geführt werden kann, was als „Rastern”, „Scannen” oder „Abtasten” bezeichnet wird.
Wenn Teilchen des Primärteilchenstrahls auf die Oberfläche der Probe 113 auftreffen, werden aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den auftreffenden Teilchen und dem Probenmaterial Wechselwirkungsprodukte, beispielsweise Sekundärelektronen (SE), frei gesetzt, die mit Hilfe eines Detektors detektiert werden können. Zu diesem Zweck umfasst die teilchenoptische Vorrichtung mindestens einen ersten Detektor 110. Aus den mit dem Detektor 110 detektierten Signalen kann über eine Auswerte- und Steuereinheit 111 ein Bild der Probe erzeugt werden.
Da der Primärteilchenstrahl schrittweise über die Probenoberfläche geführt wird, werden verschiedene Orte auf der Probe bestrahlt, so dass am jeweils bestrahlten Ort Wechselwirkungsprodukte emittiert werden. Durch die Detektion der Wechselwirkungsprodukte erhält man Bildinformationen vom jeweiligen Probenort, wobei die Bildinformation als Bildpunkt (pixel) dargestellt werden kann.
Der Primärteilchenstrahl kann beispielsweise zeilenförmig über die Probe gerastert werden (line scan). Das bedeutet, dass der Primärteilchenstrahl entlang einer einzelnen Zeile über die Probenoberfläche geführt wird. Nach Erreichen des Zeilenendes wird der Primärteilchenstrahl an die Anfangsposition der nächsten Zeile gelenkt und der Primärteilchenstrahl rastert anschließend entlang dieser nächsten Zeile. Das zeilenweise Abrastern geschieht mit einer wählbaren Scanfrequenz, so dass pro Zeiteinheit jeweils eine vorbestimmte Anzahl von Zeilen abgescannt wird. Es ist auch denkbar, dass mehrere Zeilen direkt nacheinander abgerastert werden.
Das Raster ist jedoch nicht auf das zeilenweise Raster beschränkt. Es ist auch denkbar, dass der Primärteilchenstrahl spiralförmig oder mäanderförmig oder in einer beliebigen anderen Form über die Probe geführt wird. Es ist auch denkbar, das gesamte abzurasternde Bildfeld in einzelne, definierte Unterblöcke aufzuteilen. Dann werden die Probenbereiche, die den einzelnen Unterblöcken entsprechen, nacheinander mit dem Primärteilchenstrahl abgetastet, wobei die Reihenfolge beliebig festgelegt werden kann. Die einzelnen Abtastungen (Scans) der Unterblöcke können dann unter Berücksichtigung ihrer Lage im Bildfeld zu einem Gesamtbild der Probe zusammengefügt werden.
Außerdem umfasst die teilchenoptische Vorrichtung 101 eine Gaseinleitungsvorrichtung 112, die eine Nadel umfasst, die als Gaskanüle ausgebildet sein kann und mit der gasförmige Stoffe in die Probenkammer geleitet werden können. Die Gaseinleitungsvorrichtung 112 umfasst außerdem ein Reservoir zum Vorhalten des einzuleitenden Gases und eine Leitung, die Reservoir und Kanüle miteinander verbindet. Die Leitung umfasst ein Mikroventil, mit dem die Einleitung des Gases gesteuert werden kann. Zu diesem Zweck kann das Mikroventil mindestens zwei Schaltzustände einnehmen, und zwar einen Schaltzustand „offen”, bei dem Gas durch die Gaskanüle strömt und somit in die Probenkammer eingeleitet wird, und einen Schaltzustand „geschlossen”, bei dem der Gasfluss durch die Gaskanüle unterbunden ist.
Vorteilhafterweise kann das Mikroventil mit einer Schaltzeit von weniger als 200 μs geschaltet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Mikroventil in 100 μs oder weniger geschaltet wird. Das bedeutet also, dass das Mikroventil innerhalb von 200 μs bzw. 100 μs vom geschlossenen in den offenen Schaltzustand oder vom offenen in den geschlossenen Schaltzustand wechseln kann. Somit ist es möglich, das Gas pulsartig in die Probenkammer einzuleiten.
Vorzugsweise ist die Gaseinleitungsvorrichtung so ausgebildet, dass wenigstens die Gaskanüle innerhalb der Probenkammer verfahrbar ist. Dadurch ist die Öffnung der Gaskanüle an verschiedenen Positionen positionierbar, so dass Gas gezielt an vorbestimmten Stellen in der Nähe der Probe oder unmittelbar an der Probenoberfläche eingeleitet werden kann.
Anhand von 1 wird die Erfindung für den Fall erläutert, dass die teilchenoptische Vorrichtung, mit der die Erfindung ausgeführt wird, ein Elektronenstrahlgerät ist. Die Erfindung kann jedoch auch mit einem Ionenstrahlgerät oder einem Zweistrahlmikroskop ausgeführt werden. Zudem kann die teilchenoptische Vorrichtung auch als Vielstrahlgerät ausgebildet sein, bei dem eine Vielzahl von Teilchenstrahlen, beispielsweise Elektronenstrahlen, gleichzeitig die Probe abtasten.
Unter einem Zweistrahlmikroskop wird ein Kombinationsgerät aus Elektronenstrahlgerät und Ionenstrahlgerät verstanden. Ein Zweistrahlmikroskop verfügt über zwei Strahlquellen, die Primärteilchenstrahlen erzeugen können, und zwar eine Elektronenquelle, die sich in einer elektronenoptischen Säule befindet und die einen Elektronenstrahl erzeugen kann und eine Ionenquelle, die sich in einer ionenoptischen Säule befindet und die einen Ionenstrahl erzeugen kann. Ionenstrahlgeräte und Elektronenstrahlgeräte sind grundsätzlich ähnlich aufgebaut. Ionenstrahlgeräte weisen jedoch – im Unterschied zu Elektronenstrahlgeräten – anstelle einer Elektronenquelle eine Ionenquelle auf und umfassen anstelle von magnetischen Linsen oder kombinierten elektrostatisch-magnetischen Linsen nur elektrostatische Linsen. Außerdem müssen je nach Polarität der Ionen natürlich auch die Polaritäten der an die verschiedenen Bauteile angelegten Potentiale und Potentialdifferenzen entsprechend angepasst sein.
2 zeigt ein Flussdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt 201 wird eine Probe, die mindestens eine Probenoberfläche aufweist, bereitgestellt. Dazu wird die zu untersuchende Probe in die Probenkammer der teilchenoptischen Vorrichtung, beispielsweise einem Rasterelektronenmikroskop, eingebracht und auf einem Probentisch unterhalb der Objektivlinse positioniert.
Dann wird im Schritt 202 der Primärteilchenstrahl über die Probenoberfläche der Probe gerastert, so dass Wechselwirkungsprodukte erzeugt werden, die aus der Probe frei gesetzt werden. Dies geschieht für die Dauer eines ersten Zeitintervalls I₁. In Schritt 203 werden die emittierten Wechselwirkungsprodukte mit Hilfe eines oder mehrerer Detektoren detektiert. Diese Wechselwirkungsprodukte können beispielweise Sekundärelektronen (SE) oder rückgestreute Elektronen (BSE) sein.
Dann wird Gas während eines Zeitintervalls I₂ über die Gaseinleitungsvorrichtung der teilchenoptischen Vorrichtung in die Probenkammer eingeleitet (Schritt 204), wobei sich das Zeitintervall I₂ mit dem Zeitintervall I₁ überschneidet. Wenn die Probe mit einem Primärelektronenstrahl bestrahlt wird, kann es zu einer Aufladung der Probe kommen. Die zeitliche Überschneidung von Zeitintervall I₂ mit Zeitintervall I₁ bewirkt, dass gleichzeitig mit dem Bestrahlen auch Gasmoleküle an der Probenoberfläche vorhanden sind. Die geladenen Teilchen des Primärteilchenstrahls oder die Wechselwirkungsprodukte treffen auf vorhandene neutrale Gasmoleküle, so dass beispielsweise durch Stoßionisation Gasmoleküle ionisiert werden und somit ausreichend viele geladene Gas-Teilchen und auch Elektronen erzeugt werden, um die Probe zu entladen. Wenn als Primärteilchenstrahl ein Elektronenstrahl eingesetzt wird, entstehen geladene Gas-Teilchen in Form von positiven Ionen und Elektronen. Die bei der Gasionisation erzeugten Elektronen werden von der negativ geladenen Probenoberfläche abgestoßen. Gleichzeitig werden die positiven Gas-Ionen von der negativ geladenen Probenoberfläche angezogen und bewirken einen Ladungsausgleich, so dass die Probe neutralisiert wird.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Zeitintervall I₂ beispielweise nur etwa 100 ms dauert. Das bedeutet also, dass das Mikroventil zum Einleiten des Gases nur für die Dauer des Zeitintervalls I₂ geöffnet wird, so dass Gas also in Form eines kurzen Gaspules in die Nähe der Probe geleitet wird. Beispielsweise dauert der Gasimpuls weniger als 100 ms.
Grundsätzlich wird das derart eingeleitete Gas nach einer gewissen Zeit durch die Aktivität der Vakuumpumpen, die die Probenkammer evakuieren, aus der Probenkammer entfernt. Das pulsförmige Einleiten von Gas hat den Vorteil, dass das Volumen des insgesamt eingeleiteten Gases gering bleibt und somit die Pumpen des Vakuumsystems weniger belastet werden. Außerdem werden so unerwünschte Wechselwirkungen mit Sekundärelektronen minimiert.
Zweckmäßigerweise ist die Gaskanüle so positioniert, dass sich die Öffnung der Gaskanüle in einem Millimeter Abstand oder weniger von der Probenoberfläche befindet, vorzugsweise in einem Abstand zwischen 1000 μm und 10 μm, so dass sich die ausströmenden Gasmoleküle direkt über der Probenoberfläche verteilen.
Das eingeleitete Gas kann jedes geeignete Gas sein, zum Beispiel Stickstoff, Sauerstoff oder gasförmiges Wasser. Es kann vorteilhaft sein, ein inertes Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass die Gasmoleküle nicht in unerwünschter Weise chemisch mit dem Probenmaterial oder anderen in der Probenkammer vorhandenen Materialien reagieren.
In Schritt 205 wird anhand der detektierten Wechselwirkungsprodukte ein erstes Bild der Probe erzeugt. Da sich Zeitintervall I₁ und Zeitintervall I₂ überschneiden, wird während des Einzugs eines Bildes zunächst ein Probenbereich abgebildet, der sich langsam aufgrund der Bestrahlung mit dem Primärteilchenstrahl aufladen wird, so dass Aufladungsartefakte im Bild vorhanden sind. Dann erfolgt der Gaspuls, der im Bild als überschießendes Detektorsignal sichtbar wird. Die nach dem Einleiten des Gases aufgenommenen Bildbereiche weisen keine Aufladungen mehr auf und sind somit geeignet, um im nachfolgenden Schritt als Teilbild ausgewählt zu werden.
In Schritt 206 wird aus dem Bild der Probe ein Teilbild ausgewählt. Die geschieht derart, dass nur Bildbereiche mit guter Bildqualität ausgewählt werden. Bildbereiche, in denen Aufladungsartefakte dargestellt sind oder bei denen der Gaspuls sichtbar ist, sollten nicht ausgewählt werden.
In einem optionalen Schritt 207 werden die Schritte 202 bis 206 wenigstens einmal wiederholt. Dabei wiederholt sich das Zeitintervall I₁ mit einer Periodendauer I₁, während das Zeitintervall I₂ mit einer Periodendauer I₂ wiederholt wird, wobei die beiden Periodendauern verschieden lang sind. Auch bei der Wiederholung der Schritte 202 bis 206 wird ein Teilbild im nunmehr erzeugten Bild ausgewählt, so dass die verschiedenen Teilbilder zu einem zusammengesetzten Bild der Probe zusammengeführt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass aufgrund des diskontinuierlichen, vorzugsweise pulsförmigen Einleitens von Gas und der definierten zeitlichen Abfolge der Verfahrensschritte, die Entladungsphase und die Bildaufnahmephase voneinander getrennt werden können. Dadurch wird vermieden, dass störende Gasmoleküle in der Nähe der Probenoberfläche vorhanden sind, wenn ein Bildbereich aufgenommen wird, dessen Abbildung später als Teilbild ausgewählt werden soll.
Zur Verdeutlichung der bisher beschriebenen ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in 3 die zeitliche Abfolge der in der Beschreibung zu 2 genannten Zeitintervalle dargestellt. Unter einem Zeitintervall wird ein Zeitabschnitt einer bestimmten Dauer verstanden. Jedes Zeitintervall beginnt zu einem bestimmten Zeitpunkt und endet zu einem anderen Zeitpunkt. Die Zeitspanne zwischen dem Anfangs- und dem Endzeitpunkt definiert die Dauer des Zeitintervalls.
In 3 sind die Verfahrensschritte 202 und 204 schematisch in Form von Kurven 301, 302, und 303, die über der Zeitachse (Abszisse) aufgetragen sind, dargestellt. In dieser schematischen Darstellung markiert die Ordinaten-Beschriftung „0” den ausgeschalteten oder geschlossenen Zustand, die Ordinaten-Beschriftung „1” den eingeschalteten oder offenen Zustand.
Die Kurve 301 stellt die Bestrahlung der Probenoberfläche mittels des Primärteilchenstrahls dar. Für die Dauer des Zeitintervalls I₁ wird der Primärteilchenstrahl auf die Probenoberfläche gerichtet (Zustand „1”). Dabei kann der Primärteilchenstrahl auf vielerlei Arten über die zu bestrahlende Region der Probe geführt werden, beispielsweise in Zeilen, Sinuswellen oder in Mäandern. Bevorzugt wird der Primärteilchenstrahl im für die konkrete Anwendung üblichen Scanmodus über die Probe geführt. Das Zeitintervall I₁ beginnt zu einem Zeitpunkt I₁ und endet zu einem Zeitpunkt t₂.
Nach Ende des Zeitintervalls I₁ wird die Probe nicht mehr bestrahlt (Zustand „0”). Es ist allerdings auch denkbar, dass nach Ende des Zeitintervalls I₁ der Primärteilchenstrahl weiterhin auf die Probe gerichtet ist, wenn die dabei entstehenden Wechselwirkungsprodukte nicht detektiert werden, oder – wenn die Wechselwirkungsprodukte doch detektiert werden-, dass dann die detektierten Signale jedoch nicht zur Erzeugung eines Bildes verwendet werden.
Das Einleiten von Gas während des Zeitintervalls I₂ ist durch die Kurven 302 und 303 verdeutlicht. Kurve 302 stellt den Schaltzustand des Mikroventils dar. Es kann entweder in geöffnetem (1) oder geschlossenem (0) Schaltzustand sein. In geöffnetem Zustand strömt Gas durch das Mikroventil und wird über eine Kanüle in die Probenkammer eingeleitet. Das Mikroventil befindet sich für die Dauer des Zeitintervalls I₂ im geöffneten Zustand.
Das Zeitintervall I₂ ist zeitlich überschneidend mit dem Zeitintervall I₁. Das Zeitintervall I₂ beginnt zu einem Zeitpunkt t₃ und endet zu einem Zeitpunkt t₄, wobei der Zeitpunkt t₃ vorteilhafterweise zeitlich nach dem Zeitpunkt t₁ und vor dem Zeitpunkt t₂ liegt, so dass also das Zeitintervall I₂ mit dem Zeitintervall I₁ überlappt, insbesondere das Zeitintervall I₂ vollständig innerhalb des Zeitintervalls I₁ liegt.
Dies hat zur Folge, dass das Raster des Primärteilchenstrahls über die Probe und das Einleiten des Gases zeitweise gleichzeitig erfolgen. Entscheidend ist dabei, dass in der Nähe der Probenoberfläche sowohl Gas-Moleküle als auch Primärteilchen und/oder Sekundärelektronen vorhanden sind, so dass geladene Gas-Teilchen und Elektronen entstehen können, die die Probenaufladung zu neutralisieren vermögen.
Nach Ablauf des Zeitintervalls I₂ ist das Mikroventil im geschlossenen Zustand. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Mikroventil nur kurz, also für einige Hundert Millisekunden oder weniger als 100 ms, beispielsweise für 50 μs geöffnet ist, so dass das Gas in Form eines Gaspulses eingeleitet wird.
Die Kurve 303 stellt den Fluss des durch das Mikroventil in die Gaskanüle abgegebenen Gases dar. Der Kurvenverlauf der Kurve 303 entspricht gleichzeitig auch dem Fluss des aus der Gaskanüle in Richtung zur Probe abgegebenen Gases. Auch der lokale Partialdruck, der an der Probenoberfläche durch das von der Gaskanüle abgegebene Gas erzeugt wird, folgt einem ähnlichen zeitlichen Verlauf wie Kurve 303.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das Bestrahlen der Probe mit dem Primärteilchenstrahl, das Detektierten von Wechselwirkungsprodukten und das Einleiten von Gas wiederholt. Dabei wird das Zeitintervall I₁ mit der Periodendauer T₁ wiederholt, während das Zeitintervall I₂ mit der Periodendauer T₂ wiederholt wird, wobei die Periodendauern T₁ und T₂ verschieden lang sind. So wird erreicht, dass das Einleiten des Gases immer zu einem anderen Zeitpunkt nach Beginn des Bildaufnahme-Zyklus erfolgt, so dass die Zone der optimalen Probenentladung über die Probe wandert und bei jedem Bildeinzug an einer anderen Probenstelle lokalisiert ist.
Vorteilhafterweise liegt die Dauer der beschriebenen Zeitintervalle im Bereich von Millisekunden oder Mikrosekunden. Um die zeitliche Abfolge der verschiedenen Zeitintervalle zu bewerkstelligen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Rastergenerator der teilchenoptischen Vorrichtung oder das Mikroventil der teilchenoptischen Vorrichtung als Taktgeber verwendet wird. Das bedeutet, dass der Rastergenerator ausgebildet ist, um als Taktgeber (Master) die zeitliche Abfolge der Zeitintervalle der Verfahrensschritte zu steuern. In diesem Fall ist das Mikroventil ausgebildet, um im Sinne eines Slave von einem Taktgeber gesteuert zu werden. Alternativ ist das Mikroventil ausgebildet, um als Taktgeber (Master) die zeitliche Abfolge der Zeitintervalle der Verfahrensschritte zu steuern; in diesem Fall ist insbesondere der Rastergenerator ausgebildet um im Sinne eines Slave von einem externen Taktgeber gesteuert zu werden.
4 zeigt ein Anwendungsbeispiel. Im oberen Teil der 4 sind fünf nebeneinander angeordnete Bilder der Probe dargestellt, wobei pro aufgenommenem Bild je zweimal ein Gaspuls – erkennbar an den sogenannten Entladungszonen – eingeleitet wurde. Die Entladungszonen sind als helle Steifen im jeweiligen Bild sichtbar. Sie entsprechen den Zonen auf der Probenfläche, über die der Teilchenstrahl während des Einleitens des Gases im Zeitintervall I₂ gescannt wird.
Aus den Bildern werden solche Teilbereiche 401, 402, 403, 404, 405 ausgewählt und ausgeschnitten, die jeweils keine Bildstörungen, d. h. keine Aufladungsartefakte und keine Abbildung der Entladungszonen enthalten. Der untere Teil der 4 zeigt ein aus den ausgewählten Teilbildern 401, 402, 403, 404, 405 zusammengesetztes Bild der Probe, wobei in dieser Darstellung zur besseren Erklärung die Ränder der ursprünglichen Teilbilder durch Trennstriche gekennzeichnet wurden, so dass im zusammengesetzten Bild fünf einzelne Teilbilder 411, 412, 413, 414, 415 erkennbar sind, wobei 411 dem ursprünglichen Teilbild 401 entspricht, 412 dem ursprünglichen Teilbild 402 usw.
Die vorliegende Erfindung kann auch in einer weiteren Ausführungsform ausgebildet sein, die wiederum in verschiedenen Ausgestaltungen ausgeprägt sein kann. 5 stellt diese Ausführungsform in einem Flussdiagramm dar.
In Schritt 501 wird eine Probe bereitgestellt, wobei die Probe wenigstens eine Probenoberfläche aufweist. Dann wird Gas bereit gestellt (Schritt 502). In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird das Gas in Form eines Molekularstrahls in die Vakuumkammer eingeleitet. Alternativ kann in einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung Restgas verwendet werden, das sich in der Vakuumkammer befindet. In Schritt 503 wird eine aktivierende Strahlung bereitgestellt. In der ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird zu diesem Zweck ein Primärteilchenstrahl, also beispielsweise ein Primärelektronenstrahl oder ein fokussierter Ionenstrahl, eingesetzt. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird zu diesem Zweck Laserstrahlung verwendet. Die Bereitstellung einer aktivierenden Strahlung ist aber nicht unbedingt erforderlich, da sich Gasionen auch spontan bilden können durch thermische Stoßprozesse der Gasmoleküle untereinander oder durch thermische Stoßprozesse der Gasmoleküle mit mechanischen Oberflächen der Probenkammer oder der Probe.
In Schritt 504 wird ein Primärteilchenstrahl bereit gestellt, der die Probenoberfläche abtastet. Es ist auch denkbar, dass das Bereitstellen der aktivierenden Strahlung 503 und das Bereitstellen des Primärteilchenstrahls 504 in einem Verfahrensschritt zusammengefasst werden.
In Schritt 505 werden Wechselwirkungsprodukte detektiert.
In einer optionalen Ausgestaltung des Verfahrens (Schritt 506) werden die Schritte 502 bis 505 wiederholt. In einer weiteren optionalen Ausgestaltung (Schritt 507) wird ein zusammengesetztes Bild erzeugt.
Die 6, 7 und 8 zeigen teilchenoptische Vorrichtungen, die geeignet sind, die Ausgestaltungen der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kann mit einer speziell ausgebildeten teilchenoptischen Vorrichtung ausgeführt werden. Diese teilchenoptische Vorrichtung umfasst im Wesentlichen die in 1 und der zugehörigen Beschreibung beschriebenen Elemente. 6 zeigt daher schematisch nur einen Teil der teilchenoptischen Vorrichtung, wobei insbesondere die unterschiedliche Ausgestaltung dieser Vorrichtung im Gegensatz zu der in 1 beschriebenen Vorrichtung dargestellt wird.
Die in 6 gezeigte teilchenoptische Vorrichtung umfasst einen Probentisch 605, der sich in der Probenkammer unterhalb des Objektivs 601 befindet und auf dem eine Probe 606 aufgenommen werden kann. Das Objektiv 601 weist eine Objektivlinse 608 und eine optische Achse auf 602. Außerdem umfasst die teilchenoptische Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines Molekularstrahls, die einen Gaseinlass 610, eine Expansionsdüse 611 und einen Skimmer 613 umfassen. Die Expansionsdüse 611 weist vorteilhafterweise eine kleine Apertur auf, deren Durchmesser beispielsweise zwischen 1 μm und 100 μm beträgt.
Die teilchenoptische Vorrichtung umfasst vorteilhafterweise ferner Verbindungen 614 zu einer zweiten Pumpstufe und zu einer weiteren Vakuumpumpe 616. Außerdem umfasst die Vorrichtung mindestens ein Reservoir zum Vorhalten des einzuleitenden Gases und mindestens eine Leitung, über die das Gas aus dem Reservoir zur Probenkammer geleitet werden kann, um das Gas in Form des Molekularstrahls in die Probenkammer zu leiten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitung ein Mikroventil umfasst. Dabei sollte das Mikroventil so ausgestaltet sein wie bereits oben beschrieben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Expansionsdüse mit dem Mikroventil gekoppelt ist. Geeignet sind Gase, die üblicherweise zur Ladungskompensation eingesetzt werden, wie beispielsweise Edelgase, Stickstoff oder Sauerstoff, also insbesondere Gase, die sich chemisch inert verhalten.
Bei dem Verfahren gemäß der ersten Ausgestaltung dieser Ausführungsform der Erfindung wird die zu untersuchende Probe 606 auf dem Probentisch 605 unterhalb des Objektivs 601 bereitgestellt. Mit Hilfe einer Teilchenstrahlquelle (nicht dargestellt) wird ein Primärteilchenstrahl erzeugt, der entlang der optischen Achse 602 beschleunigt wird und auf die Probe 606 gerichtet ist.
Die Mittel zum Erzeugen eines Molekularstrahls generieren einen gerichteten Strahl aus sich schnell bewegenden Gasmolekülen, der als Molekularstrahl 604 aufgefasst werden kann. Dazu wird Gas mit hohem Druck, der einige bar betragen kann, über den Gaseinlass 610 und die Expansionsdüse 611 in die evakuierte Kammer expandiert. Aus dem sich ausbildenden Mach'schem Expansionskegel wird mit Hilfe des Skimmers 613, der in diesen Expansionskegel vor die Schockfront hineinragt, der laminare Teil der Gasströmung ausgeschnitten. Der Skimmer 613 dient als differentielle Druckstufe 612, d. h. die Gasmoleküle, welche nicht durch den Skimmer 613 in die Probenkammer gelangen, werden aus der Druckstufe 612 mit Hilfe einer Turbomolekularpumpe oder einer anderen geeigneten Pumpe abgepumpt.
Da das Gas durch die Überschallexpansion auf eine Temperatur von wenigen zehn bis einigen Kelvin lateral abgekühlt ist und in longitudinaler Richtung, das heißt in Ausbreitungsrichtung der Moleküle, eine sehr schmale Temperaturverteilung besitzt, finden im geskimmten, laminaren Gasjet hinter dem Skimmer 613 nur wenige Stöße zwischen den Molekülen statt. Daher breitet sich der durch den Skimmer 613 hindurchtretende laminare Gasfluss linear aus, d. h. der Durchmesser des Gasflusses an jeder Position ist im Wesentlichen gegeben durch die Größe der Düse 611 und den Durchmesser des Skimmers 613 sowie durch das Verhältnis der Abstände von Skimmer 613 und Düse 611 und der gewünschten Position.
Mithilfe des Skimmers 613 kann also der laminare Teil des Gas-Strahls herausgeschnitten werden. Man erhält einen lateral kalten Molekularstrahl, der eine Divergenz von weniger als 10° aufweist, bevorzugt von weniger als 5° oder 1°. Der so erzeugte Molekularstrahl 604 wird über eine Lochblende 615 geführt und dadurch ein zweites Mal geskimmt und schließlich in die Probenkammer 617 eingeleitet. Auch hier gelten wieder lineare Ausbreitungsbedingungen, das heißt, der Durchmesser des Gasjets an der Probenoberfläche wird durch die Größe der Lochblende, der Düse und der jeweiligen Abstände von Lochblende, Expansionsdüse und Probe bestimmt.
Innerhalb des Gasjets 604 werden Drücke von 10^–4 mbar, vorzugsweise 10^–3 mbar oder höher erreicht, während gleichzeitig die Teilchendichte außerhalb des Strahles durch den Druck der Vakuumkammer gegeben ist (typischerweise 10^–6 mbar oder geringer). Der Gasjet 604 wird dabei bevorzugt an der Probe vorbeigeleitet und auf eine weitere Pumpe – beispielsweise eine Turbomolekularpumpe – gerichtet, die als Absaugvorrichtung 607 dient und die Teilchen absaugt. Dadurch ist es möglich, lokale höhere Teilchendichten zu erzeugen.
Es ist auch denkbar, den Gasjet vor dem Eintreten in die Probenkammer ein drittes Mal zu skimmen. Dadurch kann die lokale Drucküberhöhung gesteigert werden.
Wenn der Gasjet 604 nun direkt an der Stelle des Auftreffens des Elektronenstrahles senkrecht zum Elektronenstrahl und parallel zur Probenoberfläche knapp über die Probenoberfläche geleitet wird, kann die Ladungskompensation erfolgen. Vorteilhaft ist dabei, dass der gerichtete, laminare, transversal kalte Teilchenstrahl die Partialdrücke in der Probenkammer und der Elektronensäule nur unwesentlich erhöht.
Die Gasteilchen dieses Gasjets 604 können sich dabei mit einer Geschwindigkeit von mehreren hundert Meter pro Sekunde bewegen. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Gasmoleküle des Molekularstrahls 604 eine relative kinetische Energie aufweisen, die in z-Richtung, d. h. in Ausbreitungsrichtung des Gasjets, im Wesentlichen einheitlich und in den zur z-Richtung orthogonalen Richtungen x und y nahe 0 ist.
Der Molekularstrahl 604 ist so ausgerichtet, dass er zwischen Objektiv 601 und Oberfläche der Probe 606 verläuft, so dass durch Wechselwirkungsprozesse Ionen erzeugt werden, die geeignet sind, die Aufladung der Probe zu kompensieren. In einer vorteilhalten Ausprägung der Erfindung verläuft der Molekularstrahl im Wesentlichen parallel zur Probenoberfläche. Dadurch wird vermieden, dass die Gasmoleküle des Molekularstrahls gestreut werden. Es ist auch denkbar, dass der Molekularstrahl streifend auf die Oberfläche der Probe 606 einfällt, also unter einem flachen Einfallswinkel von 0,1° bis 10° zwischen Molekularstrahl und Oberfläche der Probe 606, besonders bevorzugt unter einem Einfallswinkel von 0,1° bis 5°.
Aufgrund der Expansion des Gasstrahls nach Austritt aus der Düse wird der Molekularstrahl stark gekühlt, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 20 K und 40 K. Dies hat den Vorteil, dass der Strahldurchmesser klein gehalten wird und eine Aufweitung des Strahls durch thermische Effekte vermieden oder möglichst klein gehalten wird.
Der Molekularstrahl kann kontinuierlich in die Probenkammer eingeleitet werden. Es ist aber auch denkbar, den Molekularstrahl diskontinuierlich, beispielsweise gepulst einzuleiten. Zu diesem Zweck sollten die Gas-Stöße mit der Rasterfrequenz des Primärteilchenstrahls abgestimmt sein, so dass die Teilchen des Primärteilchenstrahls und die Gasteilchen des Gaspulses zusammentreffen, damit eine Gasionisation stattfinden kann. Dazu sollte die Öffnungs-/Schließfrequenz des Mikroventils mit der Rasterfrequenz des Primärteilchenstrahls abgestimmt sein. Es ist auch möglich, den Rastergenerator der teilchenoptischen Vorrichtung als Taktgeber (Master) einzusetzen. Alternativ kann der Schaltzustand des Mikroventils als Taktgeber (Master) verwendet werden.
9 zeigt – analog zu 3 – den zeitlichen Verlauf der Bestrahlung mittels Primärteilchenstrahl (Kurve 901) und das Einleiten des Molekularstrahls während des Zeitintervalls I₂ (Kurven 902 und 903). Für die Dauer des Zeitintervalls I₁ wird der Primärteilchenstrahl auf die Probenoberfläche gerichtet (Zustand „1”). Wie für 3 beschrieben, kann der Primärteilchenstrahl dabei auf vielerlei Arten über die Probenoberfläche geführt werden.
Nach Ende des Zeitintervalls I₁ wird die Probe nicht mehr bestrahlt (Zustand „0”). Es ist allerdings auch denkbar, dass nach Ende des Zeitintervalls I₁ der Primärteilchenstrahl weiterhin auf die Probe gerichtet ist, wenn die dabei entstehenden Wechselwirkungsprodukte nicht detektiert werden, oder – wenn die Wechselwirkungsprodukte doch detektiert werden-, dass dann die detektierten Signale jedoch nicht zur Erzeugung eines Bildes verwendet werden.
Die Kurve 902 stellt den Schaltzustand des Mikroventils dar. Es kann entweder in geöffnetem (1) oder geschlossenem (0) Schaltzustand sein. In geöffnetem Zustand strömt Gas durch das Mikroventil und wird als Molekularstrahl in die Probenkammer eingeleitet. Das Mikroventil befindet sich für die Dauer des Zeitintervalls I₂ im geöffneten Zustand.
Die Kurve 903 stellt den Fluss des durch das Mikroventil in die Gaskanüle abgegebenen Gases dar. Der Kurvenverlauf der Kurve 903 entspricht gleichzeitig auch dem Fluss des Molekularstrahls.
Wie für 3 bereits beschrieben, überschneidet das Zeitintervall I₂ zeitlich mit dem Zeitintervall I₁. Dies hat zur Folge, dass das Rastern des Primärteilchenstrahls über die Probe und das Einleiten des Molekularstrahls zeitweise gleichzeitig erfolgen. Dadurch sind in der Nähe der Probenoberfläche sowohl Gas-Moleküle als auch Primärteilchen und/oder Sekundärelektronen vorhanden, so dass geladene Gas-Teilchen und Elektronen entstehen können, die die Probenaufladung zu neutralisieren vermögen. Nach Ablauf des Zeitintervalls I₂ ist das Mikroventil im geschlossenen Zustand. Die Zeitintervalle I₁ und I₂ können auch teilweise oder vollständig disjunkt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das Bestrahlen der Probe mit dem Primärteilchenstrahl, das Detektierten von Wechselwirkungsprodukten und das Einleiten des Molekularstrahls wiederholt. Dabei wird das Zeitintervall I₁ mit der Periodendauer T₁ wiederholt, während das Zeitintervall I₂ mit der Periodendauer T₂ wiederholt wird, wobei die Zeitintervalle T₁ und T₂ verschieden lang sein können, so dass die Zone der optimalen Probenentladung über die Probe wandert und bei jedem Bildeinzug an einer anderen Probenstelle lokalisiert ist. Alternativ ist auch möglich, dass die Periodendauer T₁ und die Periodendauer T₂ gleich lang sind und während der Bestrahlung kein Bildeinzug stattfindet.
Beim gepulsten Einleiten des Molekularstrahls wird das Mikroventil für einige Hundert Millisekunden geöffnet, um den Molekularstrahl als Puls einzuleiten. Es ist auch denkbar, dass das Mikroventil nur einige Hundert Mikrosekunden geöffnet wird. Die Öffnungszeit hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise von dem Druck, mit dem die Expansionsdüse beladen wird und von deren Durchmesser, der üblicherweise zwischen 10 μm bis 40 μm beträgt. Außerdem können sich weitere Parameter wie Gastemperatur, Gasart und Pumpleistung der verschiedenen Druckstufen auf die Länge der erforderlichen Öffnungszeit auswirken.
Um die zeitliche Abfolge der verschiedenen Zeitintervalle zu bewerkstelligen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Rastergenerator der teilchenoptischen Vorrichtung oder das Mikroventil der teilchenoptischen Vorrichtung als Taktgeber verwendet wird. Das bedeutet, dass der Rastergenerator ausgebildet ist, um als Taktgeber (Master) die zeitliche Abfolge der Zeitintervalle der Verfahrensschritte zu steuern. Alternativ ist das Mikroventil ausgebildet, um als Taktgeber (Master) die zeitliche Abfolge der Zeitintervalle der Verfahrensschritte zu steuern. Wie bereits weiter oben beschrieben, ist im ersten Fall dann das Mikroventil und im zweiten Fall der Rastergenerator ausgebildet um im Sinne eines Slave von einem externen Taktgeber gesteuert zu werden.
In 7 ist eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, die Elektronenmikroskope mit Immersionslinsen betrifft, also Elektronenmikroskope, bei denen die Probe innerhalb des elektrischen und/oder magnetischen Feldes des Objektivs lokalisiert ist. Die teilchenoptische Vorrichtung entspricht der in 6 dargestellten und in der zugehörigen Beschreibung beschriebenen Vorrichtung.
Die teilchenoptische Vorrichtung umfasst einen Probentisch 705 zur Aufnahme einer Probe 706, der sich in der Probenkammer unterhalb des Objektivs 701. Das Objektiv verfügt über eine optische Achse 702. Außerdem weist die Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines Molekularstrahls (analog zur Beschreibung der 6) auf, und zwar eine Düse 711, einen Skimmer 713, der in einer ersten Pumpstufe 712 lokalisiert ist, eine Blende 715 sowie eine Absaugvorrichtung 707 zum Absaugen des Molekularstrahls 704 und mehrere Pumpstufen 714, 716. Ferner umfasst die teilchenoptische Vorrichtung zusätzlich eine Extraktionselektrode 709, mit der eine Spannung an der Objektivlinse angelegt werden kann, so dass ein elektrostatisches Immersionsfeld zwischen Probe 706 und Objektivlinse 708 erzeugt werden kann, das sich schnell ein- und ausschalten lässt. Außerdem umfasst die Vorrichtung Verbindungen zu einer zweiten Pumpstufe 714 und zu einer weiteren Vakuumpumpe 716.
Beispielsweise wird an die Objektivlinse 708 ein Potential von –28 kV angelegt, während die Probe 706 ein Potential von –30 kV aufweist. Durch dieses Extraktionsfeld wird einerseits erreicht, dass die Primärelektronen auf die gewünschte Landeenergie abgebremst werden und andererseits, dass die gebildeten Sekundärelektronen zum Detektor hin beschleunigt werden. Das Immersionsfeld kann eingeschaltet oder ausgeschaltet sein, wobei zwischen diesen beiden Zuständen mit einer Schaltzeit von einigen Mikrosekunden, beispielsweise 200 μs oder weniger, gewechselt werden kann, wie dieses beispielsweise in der WO2012041464 A1 beschrieben ist.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Extraktionsspannung alternierend mit dem Primärteilchenstrahl ein- und ausgeschaltet wird. Das bedeutet, dass die Extraktionsspannung nur angelegt wird, wenn der Primärteilchenstrahl eingeschaltet ist. Wenn Produkte der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probe detektiert werden sollen, sollte das Extraktionsfeld eingeschaltet sein. Wenn keine Wechselwirkungsprodukte detektiert werden, ist es unerheblich, ob das Extraktionsfeld ein- oder ausgeschaltet ist.
Das Öffnen des Mikroventils geschieht jedoch nur, wenn das Extraktionsfeld ausgeschaltet ist. Das Extraktionsfeld wird erst wieder angelegt, wenn das Mikroventil geschlossen ist und damit kein Gas mehr eingeleitet wird. Der Primärteilchenstrahl ist während der Öffnung des Mikroventils auf die Probe gerichtet.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass die Ladungskompensation bei der Probenabbildung mithilfe von elektrostatischen Immersionslinsen möglich wird, wobei nur eine geringe Gaslast im Vakuumsystem der teilchenoptischen Vorrichtung aufgebaut wird, da der Molekularstrahl auf ein geringes Volumen beschränkt bleibt. Durch das Ausschalten des Extraktionsfeldes während des Gaspulses werden Überschläge durch ionisierte Teilchen, welche sonst im Extraktionsfeld beschleunigt würden, vermieden. Außerdem werden keine Kanülen oder ähnliche Bauteile in der Nähe der Objektivlinse oder der Probenoberfläche benötigt.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des Verfahrens macht man sich zunutze, dass in der Probenkammer der teilchenoptischen Vorrichtung nie ein absolutes Vakuum herrscht, sondern immer ein gewisser Anteil an Restgas vorhanden ist. Mittels eines fokussierten Laserstrahls, der parallel zur Probenoberfläche geführt wird und der in der Nähe des Auftrefforts des Primärteilchenstrahls oder in der Nähe der aufgeladenen Probenbereiche knapp oberhalb der Probenoberfläche fokussiert wird, werden Moleküle des Restgases durch Hochfeldionisation erzeugt.
Dies geschieht vorzugsweise bei einer lokalen Leistungsdichte von 10¹⁰ W/cm² bis 10¹³ W/cm² oder 10¹⁴ W/cm², was durch hinreichend kurze Laserpulse (im Nano-, Pico- oder Femtosekunden-Bereich) erreicht werden kann. Die erzeugten freien Ladungsträger in Form von positiven Ionen oder Elektronen können mit demselben Mechanismus wie beim Gasionisationsverfahren eine Ladungskompensation erfahren. Hierbei ist es vorteilhaft, die Detektoren für den Zeitpunkt des Laserpulses kurzzeitig blind zu schalten.
Diese alternativen Ausführungsform des Verfahrens kann mit einer weiteren speziell ausgebildeten teilchenoptischen Vorrichtung ausgeführt werden. Eine solche teilchenoptische Vorrichtung ist in 8 dargestellt und umfasst im Wesentlichen die in 1 und der zugehörigen Beschreibung beschriebenen Elemente. 8 zeigt daher schematisch nur einen Teil der teilchenoptischen Vorrichtung, der die unterschiedliche Ausgestaltung dieser Vorrichtung im Gegensatz zu der in 1 beschriebenen Vorrichtung darstellt.
Die in 8 gezeigte Vorrichtung umfasst ein Objektiv 801 mit einer optischen Achse 802, einen Probentisch 805, der sich in der Probenkammer befindet und auf dem eine Probe 806 aufgenommen werden kann. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Laservorrichtung 803 zum Erzeugen eines Laserstrahls 804, wobei die Vorrichtung 803 vorteilhafterweise eine Linse 807 aufweist.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass keinerlei Vorrichtungen zum Einleiten von Gas vorhanden sein müssen, da Restgas in der Probenkammer der teilchenoptischen Vorrichtung vorhanden ist. Üblicherweise ist in der Vakuumkammer Restgas in der Größenordnung von 10^–4 bis 10^–8 mbar vorhanden.
Die verwendetet Laser-Vorrichtung 803 kann einen gepulsten Laser umfassen, beispielsweise einen gepulster Festkörperlaser. Alternativ kann auch ein geeigneter Laser anderer Bauart verwendet werden, wie ein Gaslaser oder ein Excimerlaser. Geeignet ist ein Laser, der in der Lage ist, eine Feldstärke zu erzeugen, die eine Mehrphotonen-Photoionisation des Restgases ermöglicht.
Bei dem Verfahren gemäß dieser Ausgestaltung dieser Ausführungsform der Erfindung wird die zu untersuchende Probe 806 auf dem Probentisch 805 unterhalb des Objektivs 801 bereitgestellt. Mit Hilfe einer Teilchenstrahlquelle (nicht dargestellt) wird ein Primärteilchenstrahl erzeugt, der entlang der optischen Achse 802 beschleunigt wird und auf die Probe 806 gerichtet ist. Die Laser-Vorrichtung 803 erzeugt einen gerichteten Laserstrahl 804. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der von der Laser-Vorrichtung 803 erzeugte Laserstrahl 804 fokussiert ist. Durch Einwirkung des Laserstrahls auf die Moleküle des Restgases kommt es aufgrund von Mehrphotonen-Photoionisation zur Bildung von geladenen Gas-Teilchen und Elektronen, die elektrische Aufladungen der Probe neutralisieren können.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der fokussierte Laserstrahl den Bahnverlauf des Primärteilchenstrahls schneidet. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig, solange sich die Bahnverläufe räumlich hinreichend nahe kommen, so dass die geladenen Teilchen den Weg zu der Probenstelle finden, die aufgeladen worden ist, um dort eine Entladung zu bewirken.
Auch bei dieser Ausgestaltung ist denkbar, dass sie mit einer Vorrichtung mit elektrostatischer Immersionslinse kombiniert wird analog wie in 7 beschrieben. Hierbei wird die Extraktionsspannung alternierend mit dem Laserstahl ein- und ausgeschaltet. Das heißt, dass ein Laserpuls nur abgegeben wird, wenn das Extraktionsfeld ausgeschaltet ist. Umgekehrt wird die Extraktionsspannung nur angelegt, wenn kein Laserpuls abgegeben wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn der Detektor während des Laserpulses blind geschaltet wird, um ihn vor hohen Signalen zu schützen, wenn ohne Immersionslinse gearbeitet wird.
Bezugszeichenliste

101: Teilchenoptische Vorrichtung
102: Probenkammer
103: Elektronenoptische Säule
104: Elektronenquelle
105: Erstes Linsensystem
106: Optische Achse der Elektronensäule
107: Zweites Linsensystem
108: Aperturblende
109: Ablenksystem
110: Detektor
111: Auswerte- und Steuereinheit
112: Gaseinleitungsvorrichtung
113: Probe
114: Probentisch
201: Schritt: Bereitstellen einer Probe
202: Schritt: Raster des Primärteilchenstrahls
203: Schritt: Detektieren von Wechselwirkungsprodukten
204: Schritt: Einleiten eines Gases
205: Schritt: Erzeugen eines Bildes
206: Schritt: Auswählen eines Teilbildes
207: Schritt: Wiederholen
301: Bestrahlen der Probe mit Primärteilchenstrahl
302: Schaltzustand Mikroventil
303: Gasfluss durch Mikroventil/Gaskanüle
401: Erstes Teilbild
402: Zweites Teilbild
403: Drittes Teilbild
404: Viertes Teilbild
405: Fünftes Teilbild
411: Erstes Teilbild im zusammengesetzten Bild
412: Zweites Teilbild im zusammengesetzten Bild
413: Drittes Teilbild im zusammengesetzten Bild
414: Viertes Teilbild im zusammengesetzten Bild
415: Fünftes Teilbild im zusammengesetzten Bild
501: Schritt: Bereitstellen einer Probe
502: Schritt: Bereitstellen eines Gases
503: Schritt: Bereitstellen einer aktivierenden Strahlung
504: Schritt: Bereitstellen eines Primärteilchenstrahls
505: Schritt: Detektieren von Wechselwirkungsprodukten
506: Schritt: Wiederholen von Verfahrensschritten
507: Schritt: Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes
601: Objektiv einer teilchenoptischen Vorrichtung
602: optische Achse
603: Zweite Pumpstufe
604: Molekularstrahl
605: Probentisch
606: Probe
607: Absaugvorrichtung
608: Objektivlinse
610: Gaseinlass
611: Expansionsdüse
612: Erste Pumpstufe
613: Skimmer
614: Verbindung zur zweiten Pumpstufe
615: Blende
616: Verbindung zur Vakuumpumpe
617: Probenkammer
701: Objektiv einer teilchenoptischen Vorrichtung
702: optische Achse
703: Zweite Pumpstufe
704: Molekularstrahl
705: Probentisch
706: Probe
707: Absaugvorrichtung
708: Objektivlinse
709: Extraktionselektrode
710: Gaseinlass
711: Düse
712: Erste Pumpstufe
713: Skimmer
714: Verbindung zur zweiten Pumpstufe
715: Blende
716: Verbindung zur Vakuumpumpe
717: Vakuumkammer
801: Objektiv einer teilchenoptischen Vorrichtung
802: optische Achse
803: Laservorrichtung
804: Laserstrahl
805: Probentisch
806: Probe
807: Linse
901: Bestrahlen der Probe mit Primärteilchenstrahl
902: Schaltzustand Mikroventil
903: Gasfluss des Molekularstahls

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19851622 A1 [0017]
EP 1455379 [0017]
DE 3332248 A1 [0017]
DE 102012001267 A1 [0017]
WO 2012041464 A1 [0102]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer teilchenoptischen Vorrichtung, wobei elektrische Aufladungen einer zu untersuchenden Probe vermindert werden und die teilchenoptische Vorrichtung umfasst: – eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, – eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, – einen Rastergenerator zum gerichteten Führen des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche, – mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probe entstehen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Bereitstellen einer Probe, die mindestens eine Probenoberfläche aufweist; b) Raster eines Primärelektronenstrahls über die Probenoberfläche für die Dauer eines Zeitintervalls I₁; c) Detektieren von Wechselwirkungsprodukten; d) Einleiten eines Gasimpulses für die Dauer eines Zeitintervalls I₂, so dass ein Bereich der Probenoberfläche entladen wird, und wobei sich das Zeitintervall I₂ und das Zeitintervall I₁ zeitlich überschneiden; e) Erzeugen eines ersten Bildes der Probe anhand der detektierten Wechselwirkungsprodukte; f) Auswählen eines Teilbilds aus dem ersten erzeugten Bild der Probe, derart, dass Bildbereiche, die Bildstörungen aufweisen, im Teilbild nicht enthalten sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Schritte umfasst: g) Wiederholen der Schritte b) bis d), wobei das Raster eines Primärelektronenstrahls über die Probenoberfläche für die Dauer des Zeitintervalls I₁ mit einer Periodendauer von T₁ wiederholt wird und das Einleiten eines Gasimpulses für die Dauer des Zeitintervalls I₂ mit einer Periodendauer von T₂ wiederholt wird, wobei T₁ und T₂ voneinander verschieden sind; h) Erzeugen eines zweiten Bildes der Probe anhand der bei der Wiederholung von Schritt c) detektierten Wechselwirkungsprodukte; i) Auswählen eines Teilbilds aus dem zweiten erzeugten Bild der Probe, derart, dass Bildbereiche, die Bildstörungen aufweisen, im Teilbild nicht enthalten sind; j) Zusammenführen des Teilbilds des ersten Bilds und des Teilbilds des zweiten Bilds zu einem zusammengesetzten Bild der Probe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Gasimpuls weniger als 100 ms dauert.
Teilchenoptische Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend – eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, – eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, – einen Rastergenerator zum gerichteten Führen des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche, – mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probe entstehen, und – eine Gaszuführungsanordnung zum Einleiten eines Gases, wobei die Gaszuführungsanordnung ein Mikroventil umfasst.
Teilchenoptische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Mikroventil eine Schaltzeit von weniger als 100 μs aufweist.
Teilchenoptische Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Mikroventil ausgebildet ist, um als Taktgeber (Master) die zeitliche Abfolge der Zeitintervalle der Verfahrensschritte b) bis e) zu steuern.
Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Rastergenerator ausgebildet ist, um als Taktgeber (Master) die zeitliche Abfolge der Zeitintervalle der Verfahrensschritte b) bis e) zu steuern.
Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die teilchenoptischen Vorrichtung ein Rasterelektronenmikroskop ist.
Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die teilchenoptischen Vorrichtung ein Ionenstrahlmikroskop ist.
Verfahren zum Betreiben einer teilchenoptischen Vorrichtung, wobei elektrische Aufladungen einer zu untersuchenden Proben vermindert werden und die teilchenoptische Vorrichtung umfasst: – eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, – eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, – einen Rastergenerator zum Raster des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche, – mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probe entstehen; – eine Vorrichtung zum Einleiten von Gas; wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Bereitstellen einer Probe, die mindestens eine Probenoberfläche aufweist; b) Raster eines Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche; c) Bereitstellen eines Gases in Form eines Molekularstrahls, so dass ein Bereich der Probenoberfläche entladen wird; d) Detektieren von Wechselwirkungsprodukten.
Verfahren nach Anspruch 10, das ferner umfasst: e) Erzeugen eines Bildes der Probe anhand der detektierten Wechselwirkungsprodukte.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei der Molekularstrahl im Wesentlichen parallel zur Probenoberfläche verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Molekularstrahl diskontinuierlich in die Vakuumkammer eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Molekularstrahl eine Divergenz von weniger als 10° aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei ein Extraktionsfeld zwischen Objektivlinse und Probe angelegt wird und die Extraktionsspannung alternierend mit dem Molekularstrahl ein- und ausgeschaltet wird.
Teilchenoptische Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 15 umfassend: – eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, – eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, – einen Rastergenerator zum Raster des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche, – mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen dem über die Probenoberfläche gerasterten Primärteilchenstrahl und der Probe entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Mittel zum Erzeugen eines Molekularstrahls umfasst, so dass ein Molekularstrahl in die Vakuumkammer einleitbar ist.
Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 16, wobei die Vorrichtung in Mikroventil zum Einleiten des Molekularstrahls umfasst, das eine Schaltzeit von weniger als 100 μs aufweist.
Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Vorrichtung eine Extraktionselektrode umfasst, durch die ein Immersionsfeld erzeugbar ist und die mit einer Schaltzeit von weniger als 200 μs ein- und ausschaltbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer teilchenoptischen Vorrichtung, wobei elektrische Aufladungen einer zu untersuchenden Proben vermindert werden und die teilchenoptische Vorrichtung umfasst: – eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, – eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, – einen Rastergenerator zum Raster des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche, – mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen Primärteilchenstrahl und Probe entstehen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Bereitstellen einer Probe, die mindestens eine Probenoberfläche aufweist; b) Raster eines Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche; c) Bereitstellen eines Gases in Form von in der Vakuumkammer vorhandenem Restgas; d) Bereitstellen eines Laserstrahls, wobei durch das Zusammenwirken von Laserstrahl und Gasmolekülen des Restgases geladene Gas-Teilchen entstehen, so dass ein Bereich der Probenoberfläche entladen wird; e) Detektieren von Wechselwirkungsprodukten.
Verfahren nach Anspruch 19, das ferner umfasst: f) Erzeugen eines Bildes der Probe anhand der detektierten Wechselwirkungsprodukte.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei ein Extraktionsfeld zwischen Objektivlinse und Probe angelegt wird und die Extraktionsspannung alternierend mit dem Laserstrahl ein- und ausgeschaltet wird.
Teilchenoptische Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 19 bis 21 umfassend: – eine Vakuumkammer zur Aufnahme einer Probe, – eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines auf die Probe gerichteten Primärteilchenstrahls, – einen Rastergenerator zum Raster des Primärteilchenstrahls über die Probenoberfläche, – mindestens einen Detektor zum Detektieren von Wechselwirkungsprodukten, die bei der Wechselwirkung zwischen dem über die Probenoberfläche gerasterten Primärteilchenstrahl und der Probe entstehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines Laserstrahls enthält.
Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei die Vorrichtung eine Extraktionselektrode umfasst, durch die ein Immersionsfeld erzeugbar ist, das alternierend mit dem Laserstrahl ein- und ausschaltbar ist.