DE102015207484B4

DE102015207484B4 - Hochspannungsversorgungseinheit und Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät sowie Teilchenstrahlgerät

Info

Publication number: DE102015207484B4
Application number: DE102015207484.6A
Authority: DE
Inventors: Edgar Fichter; Jörg Fober; Dirk Preikszas; Christian Hendrich; Michael Schnell; Momme MOMMSEN
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: DE102015207484A1; US20180211815A1; US20160314931A1; US9953804B2; US10546717B2

Abstract

Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (Ua) für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit- mindestens einer ersten Stromquelle (501) zur Bereitstellung eines ersten Stroms (I1),- mindestens einer ersten Spannungsquelle (502), die an der ersten Stromquelle (501) über eine erste Leitung (503) angeschlossen ist,- mindestens einer zweiten Stromquelle (504) zur Bereitstellung eines zweiten Stroms (I2), wobei die zweite Stromquelle (504) über eine zweite Leitung (506) mit der ersten Stromquelle (501) verbunden ist,- mindestens einer zweiten Spannungsquelle (505), die mit der zweiten Stromquelle (504) über eine dritte Leitung (507) verbunden ist,- mindestens einem Einstell- und/oder Regelkreis (508) zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung (Ua), wobei der Einstell- und/oder Regelkreis (508) über eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung (510) mit der ersten Stromquelle (501) und/oder der zweiten Stromquelle (504) verbunden ist, und mit- mindestens einem Rückführwiderstand (511), durch den ein dritter Strom (13) fließt, wobei- der Rückführwiderstand (511) mit dem Einstell- und/oder Regelkreis (508) durch eine vierte Leitung (512) verbunden ist,- der Rückführwiderstand (511) mit der ersten Stromquelle (501) durch eine fünfte Leitung (513, 506) verbunden ist,- der Rückführwiderstand (511) mit der zweiten Stromquelle (504) durch eine sechste Leitung (513, 506) verbunden ist, und wobei- der Rückführwiderstand (511), die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) durch eine siebte Leitung (514) mit einem Hochspannungsanschluss (509) verbunden sind, durch welche ein vierter Strom (14) fließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät, wobei das Teilchenstrahlgerät beispielsweise als ein Elektronenstrahlgerät und/oder als ein lonenstrahlgerät ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Widerstands-Schaltungsanordnung für die vorgenannte Hochspannungsversorgungseinheit.
Elektronenstrahlgeräte, insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend auch SEM genannt) und/oder ein Transmissionselektronenmikroskop (nachfolgend auch TEM genannt), werden zur Untersuchung von Objekten (auch Proben genannt) verwendet, um Kenntnisse hinsichtlich der Eigenschaften und Verhalten der Objekte unter bestimmten Bedingungen zu erhalten.
Bei einem SEM wird ein Elektronenstrahl (nachfolgend auch Primärelektronenstrahl genannt) mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und durch ein Strahlführungssystem auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Zur Fokussierung wird eine Objektivlinse verwendet. Mittels einer Ablenkeinrichtung wird der Primärelektronenstrahl rasterförmig über eine Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geführt. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem zu untersuchenden Objekt. Als Folge der Wechselwirkung entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - und Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen. Die Sekundärelektronen und Rückstreuelektronen werden mit mindestens einem Teilchendetektor detektiert. Der Teilchendetektor erzeugt Detektionssignale, welche zur Erzeugung eines Bildes des Objekts verwendet werden. Man erhält somit eine Abbildung des zu untersuchenden Objekts. Die Wechselwirkungsstrahlung umfasst beispielsweise Röntgenstrahlung und/oder Kathodolumineszenzstrahlung. Die Wechselwirkungsstrahlung wird mit mindestens einem Strahlungsdetektor detektiert, welcher Detektionssignale erzeugt. Diese Detektionssignale werden beispielsweise zur Erzeugung von Spektren verwendet, mit denen Eigenschaften des zu untersuchenden Objekts bestimmt werden.
Bei einem TEM wird ebenfalls ein Primärelektronenstrahl mittels eines Strahlerzeugers erzeugt und mittels eines Strahlführungssystems auf ein zu untersuchendes Objekt fokussiert. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt hindurchtretenden Elektronen werden durch ein System, das ein Objektiv aufweist, auf einen Leuchtschirm oder auf einen Detektor - beispielsweise in Form einer Kamera - abgebildet. Das vorgenannte System umfasst beispielsweise zusätzlich auch ein Projektiv. Die Abbildung kann dabei auch im Scan-Modus eines TEM erfolgen. Ein derartiges TEM wird in der Regel als STEM bezeichnet. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, an dem zu untersuchenden Objekt zurückgestreute Elektronen und/oder von dem zu untersuchenden Objekt emittierte Sekundärelektronen mittels eines weiteren Detektors zu detektieren, um ein zu untersuchendes Objekt abzubilden.
Es ist bekannt, die Funktion eines STEM und eines SEM in einem einzelnen Teilchenstrahlgerät zu integrieren. Mit diesem Teilchenstrahlgerät sind somit Untersuchungen von Objekten mit einer SEM-Funktion und/oder mit einer STEM-Funktion möglich.
Ferner ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Objekt in einem Teilchenstrahlgerät zum einen mit Elektronen und zum anderen mit Ionen zu analysieren und/oder zu bearbeiten. Beispielsweise ist an dem Teilchenstrahlgerät eine Elektronenstrahlsäule angeordnet, welche die Funktion eines SEM aufweist. Zusätzlich ist an dem Teilchenstrahlgerät eine lonenstrahlsäule angeordnet. Mittels eines in der lonenstrahlsäule angeordneten lonenstrahlerzeugers werden Ionen erzeugt, die zur Bearbeitung eines Objekts verwendet werden. Beispielsweise wird bei der Bearbeitung Material des Objekts abgetragen oder es wird ein Material auf das Objekt aufgebracht. Zusätzlich oder alternativ werden die Ionen zur Bildgebung verwendet. Die Elektronenstrahlsäule mit der SEM-Funktion dient insbesondere der weiteren Untersuchung des bearbeiteten oder unbearbeiteten Objekts, aber auch zur Bearbeitung des Objekts.
Bei den vorbeschriebenen Teilchenstrahlgeräten ist es vorgesehen, die geladenen Teilchen des Teilchenstrahls auf eine bestimmte Energie zu beschleunigen. Genauer gesagt ist es vorgesehen, die Elektronen des Primärelektronenstrahls und/oder die Ionen des lonenstrahls auf eine bestimmte Energie zu beschleunigen. Dies wird nachfolgend anhand von Elektronen eines Primärelektronenstrahls erläutert. Für Ionen eines lonenstrahls gilt analoges.
Sowohl bei einem SEM als auch bei einem TEM werden Elektronen mittels eines Strahlerzeugers erzeugt. Die Elektronen treten aus dem Strahlerzeuger aus und bilden den Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem Strahlerzeuger und einer Anode auf ein Potential beschleunigt. Hierzu wird üblicherweise der Strahlerzeuger mit einer negativen Hochspannung versorgt. Bei einem SEM liegt diese beispielsweise im Bereich von 0 V bis (- 50) kV gegenüber dem Massepotential. Bei einem TEM liegt die Hochspannung beispielsweise im Bereich von (- 5) kV bis (-4) MV gegenüber dem Massepotential. Um eine gewünschte Maximalauflösung oder einen gewünschten Kontrast zu erzielen und/oder um sich auf eine gewünschte durchstrahlbare Objektdicke und/oder Begrenzung der Schädigung des Objekts einzustellen, ist es bekannt, die Hochspannung auf einen bestimmten Wert einzustellen. Um ferner eine gute Auflösung in den durch die Teilchenstrahlgeräte zur Verfügung gestellten Endbildern zu erzielen, ist es wünschenswert, die an dem Strahlerzeuger angelegte Spannung so stabil wie möglich zu halten. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist es wünschenswert, dass die von einer Hochspannungsversorgungseinheit zur Verfügung gestellte Hochspannung keinen Schwankungen unterliegt, welche eine gute Auflösung in Endbildern begrenzen würden.
Aus dem Stand der Technik ist eine Hochspannungsversorgungseinheit für ein Teilchenstrahlgerät bekannt, welche eine Wechselspannungsquelle aufweist, die von einem Amplitudenregler über einen gewünschten Sollwert der Hochspannung eingestellt und deren Ausgangsspannung einem Aufwärtstransformator zugeführt wird. Der Aufwärtstransformator transformiert die Wechselspannung aufwärts. Die Ausgangsspannung des Aufwärtstransformators wird wiederum einem Cockroft-Walton-Generator zugeführt, welcher die Ausgangsspannung des Aufwärtstransformators multipliziert. Die auf diese Weise entstehende Hochspannung wird über ein Siebglied oder mehrere Siebglieder aus Widerständen und Kondensatoren geglättet. Die auf diese Weise geglättete Hochspannung wird über einen Messwiderstand dem Amplitudenregler zugeführt. Über einen kapazitiven Teiler bestehend aus einem ersten Kondensator und einem zweiten Kondensator können Schwankungen der geglätteten Hochspannung erfasst und einem Verstärker zugeführt werden. Der Verstärker kann ein Ausgangssignal bereitstellen, welches dem Amplitudenregler zugeführt wird und in Gegenphase zu den Schwankungen der geglätteten Hochspannung wirkt. Auf diese Weise können die Schwankungen der geglätteten Hochspannung zusätzlich gedämpft werden.
Die bei den Teilchenstrahlgeräten eingesetzten Hochspannungsversorgungseinheiten weisen den Nachteil auf, dass sie nur einen 1-Quadranten-Betrieb ermöglichen. Dies bedeutet, dass die bekannten Hochspannungsversorgungseinheiten nur Spannungswerte bereitstellen können, die einem einzelnen Quadranten zuzuordnen sind. Man spricht dann auch von einer unipolaren Spannungsversorgungseinheit, die einen Laststrom nur in einer Richtung ermöglicht. Dies wird anhand der 1 näher erläutert. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungs-Verhaltens, bei der auf der Abszissenachse der Strom und auf der Ordinatenachse die Spannung aufgetragen sind. Die Abszissenachse und die Ordinatenachse schneiden sich in einem Ursprung. Der Ursprung trennt negative Stromwerte (I_-) von positiven Stromwerten (I₊). Darüber hinaus trennt der Ursprung negative Spannungswerte (U_-) von positiven Spannungswerten (U+). Die Abszissenachse und die Ordinatenachse trennen 4 Quadranten voneinander, nämlich einen ersten Quadranten I, einen zweiten Quadranten II, einen dritten Quadranten III und einen vierten Quadranten IV. Bei der unipolaren Spannungsversorgungseinheit werden nur Spannungswerte bereitgestellt, die einem einzelnen der vorgenannten Quadranten zuzuordnen sind. Wünschenswert ist aber ein 4-Quadranten-Betrieb, so dass Spannungswerte in allen vier Quadranten (vgl. 1) bereitgestellt werden können. Das in 1 dargestellte Rechteck wird durch eine maximal erzielbare positive Spannung U_+max, eine maximal erzielbare negative Spannung U_-max, einen maximal erzielbaren positiven Strom I_+max und einen maximal erzielbaren negativen Strom l_-max begrenzt. Innerhalb des dargestellten Rechtecks soll der Arbeitsbereich einer gewünschten bipolaren Spannungsversorgungeinheit liegen. Demnach wird eine bipolare Spannungsversorgungseinheit gewünscht, welche einen Laststrom in zwei Richtungen ermöglicht. Bei weiteren Anwendungsformen ist es wünschenswert, zumindest einen 2-Quadranten-Betrieb zur Verfügung zu stellen, mit der eine unipolare Spannungsversorgungseinheit gebildet werden kann.
Hinsichtlich des Standes der Technik wird ferner auf die DE 28 44 183 A1 , die US 2002/0145396 A1 , US 5 773 784 A die US 4 427 886 A die die DE 697 09 817 T2 , die US 2009/0295269 A1 sowie die DE 10 2006 035 793 A1 verwiesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hochspannungsversorgungseinheit und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät sowie ein Teilchenstrahlgerät mit einer Hochspannungsversorgungseinheit anzugeben, die einen 4-Quadranten-Betrieb oder einen 2-Quadranten-Betrieb ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 12 gegeben. Ferner ist eine Widerstands-Schaltungsanordnung für eine Hochspannungsversorgungseinheit eines Teilchenstrahlgeräts durch die Merkmale des Anspruchs 15 gegeben. Ein erfindungsgemäßes Teilchenstrahlgerät ist durch die Merkmale des Anspruchs 21 gegeben. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und/oder den beigefügen Zeichnungen.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit ist zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung für ein Teilchenstrahlgerät vorgesehen. Die Ausgangsspannung ist beispielsweise eine Gleichspannung im Bereich von (-300) kV bis 300 kV. Die Erfindung ist aber nicht auf den vorgenannten Bereich eingeschränkt. Vielmehr betrifft die Erfindung jeglichen geeigneten Bereich einer Ausgangsspannung.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist mindestens eine erste Stromquelle zur Bereitstellung eines ersten Stroms auf. Ferner weist sie mindestens eine erste Spannungsquelle auf, die an der ersten Stromquelle über eine erste Leitung angeschlossen ist. Die erste Spannungsquelle stellt eine Betriebsspannung für die erste Stromquelle zur Verfügung. Die Hochspannungsversorgungseinheit weist ferner mindestens eine zweite Stromquelle zur Bereitstellung eines zweiten Stroms auf, wobei die zweite Stromquelle über eine zweite Leitung mit der ersten Stromquelle verbunden ist. Zur Versorgung der zweiten Stromquelle mit einer Betriebsspannung ist mindestens eine zweite Spannungsquelle mit der zweiten Stromquelle über eine dritte Leitung verbunden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als eine einzige Spannungsquelle ausgebildet. Mit anderen Worten bildet bei diesem Ausführungsbeispiel die einzige Spannungsquelle sowohl die erste Spannungsquelle als auch die zweite Spannungsquelle. Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist darüber hinaus mindestens einen Einstell- und/oder Regelkreis zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung auf. Die Ausgangsspannung ist eine Hochspannung, welche mindestens einer Hochspannungsbaueinheit des Teilchenstrahlgeräts zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an mindestens eine Hochspannungsbaueinheit des Teilchenstrahlgeräts die Ausgangsspannung angelegt.
Die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit weist auch eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung auf, welche den Einstell- und/oder Regelkreis mit der ersten Stromquelle und/oder der zweiten Stromquelle verbindet. Mittels der Kopplungseinrichtung ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung möglich, durch Signale des Einstell- und/oder Regelkreises die erste Stromquelle und/oder die zweite Stromquelle einzustellen und/oder zu regeln. Insbesondere ist es demnach vorgesehen, dass der zweite Strom bei der vorgenannten Ausführungsform mittels der Signale des Einstell- und/oder Regelkreises eingestellt und/oder geregelt wird.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit mindestens ein Rückführwiderstand vorgesehen. Der Rückführwiderstand ist sowohl mit dem Einstell- und/oder Regelkreis, der ersten Stromquelle als auch mit der zweiten Stromquelle über Leitungen verbunden. Genauer gesagt ist der Rückführwiderstand mit dem Einstell- und/oder Regelkreis durch eine vierte Leitung verbunden. Ferner ist der Rückführwiderstand mit der ersten Stromquelle durch eine fünfte Leitung verbunden. Darüber hinaus ist der Rückführwiderstand mit der zweiten Stromquelle durch eine sechste Leitung verbunden. Durch den Rückführwiderstand fließt ein dritter Strom. Der Rückführwiderstand, die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle sind darüber hinaus durch eine siebte Leitung mit einem Hochspannungsanschluss verbunden, durch welche ein vierter Strom fließt. Mindestens zwei der vorgenannten Leitungen können identisch oder zumindest teilweise identisch sein.
Die Erfindung beruht darauf, dass erkannt wurde, dass mittels einer unipolaren ersten Stromquelle und einer unipolaren zweiten Stromquelle eine bipolare Spannungsversorgungseinheit ausgebildet werden kann, welche einen Laststrom in zwei Richtungen ermöglicht. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die erfindungsgemäße Hochspannungsversorgungseinheit im 4-Quadranten-Betrieb betrieben werden. Im 4-Quadranten-Betrieb sind die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet. Wenn die erste Spannungsquelle und die zweite Spannungsquelle als eine einzige Spannungsquelle ausgebildet sind, dann wird eine unipolare Spannungsversorgungseinheit bereitgestellt, die einen 2-Quadranten-Betrieb ermöglicht.
Beispielsweise dient die erste Stromquelle dem Vorgeben eines maximalen positiven Stroms I_+max, der in dem ersten Quadranten I und dem vierten Quadranten IV erzielt werden soll (vgl. 1). Beispielsweise stellt die zweite Stromquelle, die mit der ersten Stromquelle in Reihe geschaltet ist, den 4-Quadranten-Betrieb der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit sicher. Die zweite Stromquelle bestimmt den betragsmäßig maximalen negativen Strom I_-max in dem zweiten Quadranten II und dem dritten Quadranten III (vgl. 1). Bei der Erfindung ist es insbesondere vorgesehen, die Ausgangsspannung über den im Rückführwiderstand fließenden dritten Strom mittels des Einstell- und/oder Regelkreises auszuregeln. Der zweite Strom wird dann mittels des Einstell- und/oder Regelkreises derart eingestellt und geregelt, dass beispielsweise gilt: $I_{2} = I_{1} - I_{3} - I_{4}$
wobei I₁ der erste Strom, I₂ der zweite Strom, I₃ der dritte Strom und I₄ der vierte Strom sind.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Stromquelle als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist und dass die zweite Stromquelle als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist. Der Einstell- und/oder Regelkreis wirkt dann auf die erste Stromquelle derart, dass der erste Strom einstellbar ist. Alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass die erste Stromquelle als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist und dass die zweite Stromquelle als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist. Wiederum alternativ hierzu ist es vorgesehen, dass sowohl die erste Stromquelle als auch die zweite Stromquelle jeweils als einstellbare Stromquelle ausgebildet sind. Der Einstell- und/oder Regelkreis wirkt dann sowohl auf die erste Stromquelle als auch auf die zweite Stromquelle derart, dass sowohl der erste Strom als auch der zweite Strom einstellbar sind. Dadurch verringern sich bei gleichem maximalem Ausgangsstrom Imax die Verlustleistungen sowohl in den beiden Stromquellen als auch in der Hochspannungsversorgungseinheit.
Bei einer wiederum weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass der Rückführwiderstand als Widerstandskette ausgebildet ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass der Rückführwiderstand n Widerstände aufweist, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Rückführwiderstand zusätzlich eine Halterung, beispielsweise eine Leiterplatte oder eine freie Verdrahtung, aufweist, an welcher die n Widerstände angeordnet sind. Darüber hinaus weist der Rückführwiderstand eine Kühleinheit auf. Die Kühleinheit ist mit den n Widerständen thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt existiert ein Temperaturfluss zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kühleinheit zu jedem der n Widerstände einen identischen Wärmewiderstand aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Halterung und der Kühleinheit mindestens eine wärmeleitende Isolierung angeordnet ist. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und wird daher als Isolierung bezeichnet. Sie ist aber wärmeleitend. Die wärmeleitende Isolierung ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung auch aus Silikon ausgebildet sein. Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kühleinheit derart an der wärmeleitenden Isolierung angeordnet ist, dass die Kühleinheit die wärmeleitende Isolierung berührt. Beispielsweise ist es auch vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung jeden der n Widerstände berührt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele gewährleisten, dass die n Widerstände einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit haben. Demnach stellt sich für alle n Widerstände dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit ein. Der Temperaturkoeffizient von Widerständen (also die Abhängigkeit des Widerstandswertes von der Temperatur) streut statistisch um einen mittleren Temperaturkoeffizienten. Bei Präzisionswiderständen kann diese Streuung der Temperaturkoeffizienten sehr klein sein, insbesondere klein gegen den mittleren Temperaturkoeffizienten. Durch die oben beschriebene gleiche Temperatur in den n Widerständen wird eine Änderung oder Drift eines Widerstands-Teilerverhältnisses der Widerstandskette aufgrund des mittleren Temperaturkoeffizienten und einer Änderung der gemeinsamen Temperatur der n Widerstände vermieden. Die Ausgangsspannung bleibt daher stabiler und unterliegt kaum messbaren Schwankungen oder Driften.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten der n Widerstände im Wesentlichen identisch sind. Der Spannungskoeffizient eines Widerstands beschreibt die Abhängigkeit des Widerstands von einer angelegten Spannung. Wie oben bereits erwähnt, ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass jeder der n Widerstände identisch ausgebildet ist. Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, ist dann eine Teilspannung des Rückführwiderstands unabhängig von den Spannungskoeffizienten der n Widerstände. Somit ist der Rückführwiderstand im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands (also einem der n Widerstände) multipliziert mit der Anzahl der n Widerstände linear verhält. Wenn die Maximalspannung eines Teilwiderstands 100 V und die Anzahl der Widerstände 400 beträgt, dann ist die Linearität in einem Spannungsbereich bis zu 40 kV gegeben. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass das vorgenannte Zahlenbeispiel nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle in Reihe geschaltet sind. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist die Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit bipolar.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochspannungsversorgungseinheit ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Hochspannungsversorgungseinheit mindestens eine Rückführeinheit mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler aufweist, wobei die Rückführeinheit mit dem Rückführwiderstand verbunden ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Rückführeinheit parallel zu dem Rückführwiderstand geschaltet ist. Hierdurch ist es möglich, eine Änderung der Ausgangsspannung schneller zu messen und somit den durch den Rückführwiderstand fließenden dritten Strom schneller zu bestimmen. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, mittels des Einstell- und/oder Regelkreises den zweiten Strom der zweiten Stromquelle schneller einzustellen und/oder zu regeln. Ferner ermöglicht es die Rückführeinheit, die Restwelligkeit und ein Rauschen der Ausgangsspannung aufgrund einer höheren Empfindlichkeit bei der Bestimmung des dritten Stroms zu reduzieren. Der Begriff Restwelligkeit wird nachfolgend erläutert. Die Gleichspannung wird beispielsweise durch eine Gleichrichtung einer Wechselspannung erzeugt. Oft entsteht dabei eine Spannung, die eine Überlagerung einer Gleichspannung und einer Wechselspannung ist. Um die Wechselspannung soweit wie möglich zu unterdrücken, werden beispielsweise Glättungskondensatoren eingesetzt, welche die Spannung im Wesentlichen glätten, also den Anteil der Wechselspannung reduzieren. Der Anteil der Wechselspannung in der Spannung nach der Glättung wird als Restwelligkeit bezeichnet. Diese kann mit der vorstehenden Ausführungsform reduziert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der kapazitive Spannungsteiler einen ersten Kondensator und einen zweiten Kondensator aufweist, wobei der zweite Kondensator die Kapazität Null aufweist. Dies entspricht dann einem Teilerverhältnis von 1. Dies wird weiter unten näher erläutert.
Die Erfindung betrifft auch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist mindestens eine Hochspannungsversorgungseinheit zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung auf. Die Hochspannungsversorgungseinheit kann jegliche Ausgestaltung aufweisen. Bei einer Ausführungsform ist die Hochspannungsversorgungseinheit beispielsweise eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Hochspannungsversorgungseinheit als Hochspannungsversorgungseinheit im 1-Quadrantenbetrieb oder im 2-Quadrantenbetrieb ausgebildet.
Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mindestens eine Rauschunterdrückungseinheit auf, welche über mindestens eine Verbindungsleitung mit der Hochspannungsversorgungseinheit zum Leiten der Ausgangsspannung der Hochspannungsversorgungseinheit in die Rauschunterdrückungseinheit verbunden ist. Die Rauschunterdrückungseinheit umfasst mindestens eine Rauschmesseinrichtung zum Erfassen eines Rauschens der Ausgangsspannung sowie mindestens eine Verstärker-Filter-Einheit, wobei die Verstärker-Filter-Einheit durch eine achte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit mindestens einen Regelkreis (nachfolgend Rauschregelkreis genannt), wobei der Rauschregelkreis mit der Verstärker-Filter-Einheit durch eine neunte Leitung verbunden ist und wobei der Rauschregelkreis durch eine zehnte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit mindestens einen Hochspannungsanschluss, an dem die Hochspannung anliegt, wobei der Hochspannungsanschluss mit dem Rauschregelkreis durch eine elfte Leitung verbunden ist.
Die vorgenannte Schaltungsanordnung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Verbesserung des Rauschens der Hochspannungsversorgungseinheit dadurch erzielt werden kann, dass ein Unterdrücken des Rauschens der Hochspannungsversorgungseinheit am Ausgangsanschluss der Hochspannungsversorgungseinheit erfolgt. Mit anderen Worten ausgedrückt erfolgt die Rauschunterdrückung unter Verwendung der Ausgangsspannung - also der Hochspannung -, welche mit einem Mess- und Regelkreis erfasst und unterdrückt wird. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit der Rauschunterdrückungseinheit weist den Vorteil auf, dass die Rauschunterdrückung nicht in der Hochspannungsversorgungseinheit und in deren Einstell- und/oder Regelkreis erfolgt, sondern im Grunde direkt auf die Ausgangsspannung der Hochspannungsversorgungseinheit wirkt, beispielsweise auf die Ausgangsspannung addiert wird. Es hat sich gezeigt, dass die Rauschunterdrückung dann besonders einfach und wirkungsvoll ist.
Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Rauschmesseinrichtung einen Spannungsteiler umfasst. Beispielsweise ist der Spannungsteiler als ein kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel kann einer der Kondensatoren des kapazitiven Spannungsteilers auch eine Kapazität von Null aufweisen. Dies entspricht dann einem Teilerverhältnis von 1. Dies wird weiter unten näher erläutert.
Die Erfindung betrifft auch eine Widerstands-Schaltungsanordnung für eine Hochspannungsversorgungseinheit eines Teilchenstrahlgeräts. Beispielsweise ist die Hochspannungsversorgungseinheit eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale. Die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung weist n Widerstände auf, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen.
Ferner weist die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung eine Halterung, beispielsweise in Form einer Leiterplatte oder in Form einer freien Verdrahtung, auf, an welcher die n Widerstände angeordnet sind. Darüber hinaus weist die erfindungsgemäße Widerstands-Schaltungsanordnung eine Kühleinheit auf. Die Kühleinheit ist mit den n Widerständen thermisch gekoppelt. Mit anderen Worten ausgedrückt existiert ein Temperaturfluss zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kühleinheit zu jedem der n Widerstände einen identischen Wärmewiderstand aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Widerstands-Schaltungsanordnung ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass zwischen der Halterung und der Kühleinheit mindestens eine wärmeleitende Isolierung angeordnet ist. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und wird daher als Isolierung bezeichnet. Sie ist aber wärmeleitend. Die wärmeleitende Isolierung ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung auch aus Silikon ausgebildet sein.
Ferner ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Kühleinheit derart an der wärmeleitenden Isolierung angeordnet ist, dass die Kühleinheit die wärmeleitende Isolierung berührt. Beispielsweise ist es auch vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung jeden der n Widerstände berührt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele gewährleisten, dass die n Widerstände einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit haben. Demnach stellt sich für alle n Widerstände dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den n Widerständen und der Kühleinheit ein. Hierdurch wird eine Änderung oder Drift eines Widerstandsteilerverhältnisses aufgrund des mittleren Temperaturkoeffizienten und einer Änderung der gemeinsamen Temperatur der n Widerstände vermieden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten der n Widerstände im Wesentlichen identisch sind. Der Spannungskoeffizient eines Widerstands beschreibt die Abhängigkeit des Widerstands von einer angelegten Spannung. Es ist bei diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass jeder der n Widerstände identisch ausgebildet ist und insbesondere einen identischen Widerstandswert aufweist. Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, ist dann eine Teilspannung der Reihenschaltung der n Widerstände unabhängig von den Spannungskoeffizienten der n Widerstände. Somit ist die Reihenschaltung im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands multipliziert mit der Anzahl n der Widerstände linear verhält. Hierzu wird auf die bereits weiter oben gemachten Ausführungen verwiesen, die auch hier gelten.
Die Erfindung betrifft auch ein Teilchenstrahlgerät zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts. Das Teilchenstrahlgerät weist mindestens einen Strahlerzeuger zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen und mindestens eine Objektivlinse zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt auf. Als geladene Teilchen sind beispielsweise Elektronen oder Ionen vorgesehen. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät mit mindestens einem Detektor zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung versehen, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt entstehen. Die Wechselwirkungsteilchen sind beispielsweise Elektronen. Insbesondere werden Elektronen vom Objekt emittiert (die sogenannten Sekundärelektronen). Auch Elektronen des Primärelektronenstrahls, die am Objekt gestreut werden, werden beispielsweise detektiert. Insbesondere ist es vorgesehen, Elektronen des Primärelektronenstrahls, die am Objekt zurückgestreut werden, zu detektieren (die sogenannten Rückstreuelektronen). Als Wechselwirkungsstrahlung wird beispielsweise Kathodolumineszenzlicht oder werden Röntgenstrahlen detektiert.
Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist darüber hinaus mindestens eine Hochspannungsbaueinheit auf, an der eine Hochspannung anliegt. Als Hochspannungsbaueinheit wird jede Baueinheit eines Teilchenstrahlgeräts verstanden, an dem eine Hochspannung anliegt oder angelegt werden kann. Beispielsweise ist/sind dies der Strahlerzeuger des Teilchenstrahlgeräts und/oder eine Elektrode des Teilchenstrahlgeräts. Das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät weist darüber hinaus eine Hochspannungsversorgungseinheit mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf. Zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf. Wiederum zusätzlich oder alternativ hierzu weist das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät eine Widerstands-Schaltungsanordnung mit mindestens einem der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale oder mit einer Kombination von mindestens zwei der weiter oben oder weiter unten genannten Merkmale auf.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder als lonenstrahlgerät ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Elektronenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät mit Korrekturelementen zur Korrektur von Abbildungsfehlern, beispielsweise chromatische und/oder sphärische Aberrationen, ausgebildet.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungs-Verhältnisses einer Spannungsversorgungseinheit;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilchenstrahlgeräts in Form eines SEM;
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kombinationsgeräts mit einem Elektronenstrahlgerät und einem lonenstrahlgerät;
4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Teilchenstrahlgeräts mit einem System zur Korrektur von chromatischer Aberration und sphärischer Aberration;
5 zeigt eine weitere schematische Darstellung des Teilchenstrahlgeräts gemäß 4;
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Hochspannungsversorgungseinheit;
7 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit;
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit;
9 zeigt eine schematische Teilansicht einer Ausführungsform eines Rückführwiderstands;
10 zeigt eine schematische Seitenansicht des Rückführwiderstands gemäß 9;
10A zeigt eine weitere Ansicht des Rückführwiderstands gemäß 9;
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit;
12 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit; sowie
13 zeigt eine schematische Darstellung eines Schaltbildes einer noch weiteren Hochspannungsversorgungseinheit mit einer Rauschunterdrückungseinheit.

Die Erfindung wird nun mittels Teilchenstrahlgeräten in Form eines SEM und in Form eines Kombinationsgeräts, das eine Elektronenstrahlsäule und eine Ionenstrahlsäule aufweist, näher erläutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung bei jedem Teilchenstrahlgerät, insbesondere bei jedem Elektronenstrahlgerät und/oder jedem lonenstrahlgerät eingesetzt werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines SEM 100. Das SEM 100 weist einen ersten Strahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 101 auf, welche als Kathode ausgebildet ist. Ferner ist das SEM 100 mit einer Extraktionselektrode 102 sowie mit einer Anode 103 versehen, die auf ein Ende eines Strahlführungsrohrs 104 des SEM 100 aufgesetzt ist. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 als thermischer Feldemitter ausgebildet. Die Erfindung ist allerdings nicht auf eine derartige Elektronenquelle 101 eingeschränkt. Vielmehr ist jede Elektronenquelle verwendbar.
Die Elektronenquelle 101 liegt auf einem Hochspannungspotential. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 101 austreten, bilden einen Primärelektronenstrahl. Die Elektronen werden aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 101 und der Anode 103 auf Anodenpotential beschleunigt. Das Anodenpotential beträgt bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel (-5) kV bis 20 kV gegenüber einem Massepotential eines Gehäuses einer Probenkammer 120, beispielsweise 5 kV bis 15 kV, insbesondere 8 kV. Es könnte aber alternativ auch auf Massepotential liegen.
An dem Strahlführungsrohr 104 sind zwei Kondensorlinsen angeordnet, nämlich eine erste Kondensorlinse 105 und eine zweite Kondensorlinse 106. Dabei sind ausgehend von der Elektronenquelle 101 in Richtung einer ersten Objektivlinse 107 zunächst die erste Kondensorlinse 105 und dann die zweite Kondensorlinse 106 angeordnet. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass weitere Ausführungsformen des SEM 100 nur eine einzelne Kondensorlinse aufweisen können. Zwischen der Anode 103 und der ersten Kondensorlinse 105 ist eine erste Blendeneinheit 108 angeordnet. Die erste Blendeneinheit 108 liegt zusammen mit der Anode 103 und dem Strahlführungsrohr 104 auf einem Hochspannungspotential, nämlich dem Potential der Anode 103 oder auf Masse. Die erste Blendeneinheit 108 weist mehrere erste Blendenöffnungen 108A auf, von denen eine in 2 dargestellt ist. Jede der mehreren ersten Blendenöffnungen 108A weist einen unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser auf. Mittels eines Verstellmechanismus (nicht dargestellt) ist es möglich, eine gewünschte erste Blendenöffnung 108A auf eine optische Achse OA des SEM 100 einzustellen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die erste Blendeneinheit 108 alternativ auch nur eine einzige erste Blendenöffnung 108A aufweisen kann. In diesem Fall kann ein Verstellmechanismus nicht vorgesehen sein. Die erste Blendeneinheit 108 ist in diesem Fall ortsfest. Zwischen der ersten Kondensorlinse 105 und der zweiten Kondensorlinse 106 ist eine ortsfeste zweite Blendeneinheit 109 angeordnet. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die zweite Blendeneinheit 109 verschiebbar ausgebildet.
Die erste Objektivlinse 107 weist Polschuhe 110 auf, in denen eine Bohrung ausgebildet ist. Durch diese Bohrung ist das Strahlführungsrohr 104 geführt. In den Polschuhen 110 sind ferner Spulen 111 angeordnet. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.
In einem unteren Bereich des Strahlführungsrohrs 104 ist eine elektrostatische Verzögerungseinrichtung angeordnet. Diese weist eine einzelne Elektrode 112 und eine Rohrelektrode 113 auf. Die Rohrelektrode 113 ist an einem Ende des Strahlführungsrohrs 104 angeordnet, welches einem Objekt 114 zugewandt ist. Die Rohrelektrode 113 liegt gemeinsam mit dem Strahlführungsrohr 104 auf dem Potential der Anode 103, während die einzelne Elektrode 112 sowie das Objekt 114 auf einem gegenüber dem Potential der Anode 103 niedrigeren Potential liegen. Im vorliegenden Fall ist dies das Massepotential des Gehäuses der Probenkammer 120. Auf diese Weise können die Elektronen des Primärelektronenstrahls auf eine gewünschte Energie abgebremst werden, die für die Untersuchung des Objekts 114 erforderlich ist. Das Objekt 114 und die einzelne Elektrode 112 können aber auch auf unterschiedlichen und von Masse verschiedenen Potentialen liegen. Dadurch kann man einerseits den Ort der Verzögerung der Primärelektronen verschieben, andererseits kann man die Trajektorien der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen beeinflussen, auf die nachfolgend noch eingegangen wird.
Das SEM 100 weist ferner eine Rastereinrichtung 115 auf, durch die der Primärelektronenstrahl abgelenkt und über das Objekt 114 gerastert werden kann. Die Elektronen des Primärelektronenstrahls treten dabei in Wechselwirkung mit dem Objekt 114. Als Folge der Wechselwirkung entsteht bzw. entstehen Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, welche detektiert werden. Als Wechselwirkungsteilchen werden insbesondere Elektronen aus der Oberfläche des Objekts 114 emittiert - sogenannte Sekundärelektronen - oder Elektronen des Primärelektronenstrahls zurückgestreut - sogenannte Rückstreuelektronen.
Zur Detektion der Sekundärelektronen und/oder der Rückstreuelektronen ist eine Detektoranordnung im Strahlführungsrohr 104 angeordnet, die einen ersten Detektor 116 und einen zweiten Detektor 117 aufweist. Der erste Detektor 116 ist dabei entlang der optischen Achse OA quellenseitig angeordnet, während der zweite Detektor 117 objektseitig entlang der optischen Achse OA im Strahlführungsrohr 104 angeordnet ist. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 sind in Richtung der optischen Achse OA des SEM 100 versetzt zueinander angeordnet. Sowohl der erste Detektor 116 als auch der zweite Detektor 117 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche der Primärelektronenstrahl treten kann. Der erste Detektor 116 und der zweite Detektor 117 liegen annähernd auf dem Potential der Anode 103 und des Strahlführungsrohrs 104. Die optische Achse OA des SEM 100 verläuft durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen.
Der zweite Detektor 117 dient der Detektion derjenigen Elektronen, die unter einem relativ großen Raumwinkel aus dem Objekt 114 austreten. Dabei handelt es sich in erster Linie um Sekundärelektronen. An dem Objekt 114 zurückgestreute Elektronen - also Rückstreuelektronen -, die im Vergleich zu den Sekundärelektronen eine relativ hohe kinetische Energie beim Austritt aus dem Objekt 114 aufweisen, werden dagegen vom zweiten Detektor 117 nur zu einem geringen Anteil erfasst, da die Rückstreuelektronen in Richtung der optischen Achse OA gesehen relativ nahe zum zweiten Detektor 117 von der ersten Objektivlinse 107 zur optischen Achse OA fokussiert werden und somit durch die Durchgangsöffnung des zweiten Detektors 117 durchtreten können. Der erste Detektor 116 dient daher im Wesentlichen zur Erfassung der Rückstreuelektronen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des SEM 100 kann der erste Detektor 116 zusätzlich oder alternativ mit einer Gitterelektrode (nicht dargestellt) ausgebildet sein. Die Gitterelektrode ist an der zum Objekt 114 gerichteten Seite des ersten Detektors 116 angeordnet. Die Gitterelektrode weist ein hinsichtlich des Potentials des Strahlführungsrohrs 104 negatives Potential derart auf, dass nur Rückstreuelektronen mit einer hohen Energie durch die Gitterelektrode zu dem ersten Detektor 116 gelangen. Zusätzlich oder alternativ weist der zweite Detektor 117 eine Gitterelektrode auf, die analog zur vorgenannten Gitterelektrode des ersten Detektors 116 ausgebildet ist und eine analoge Funktion aufweist.
Die mit dem ersten Detektor 116 und dem zweiten Detektor 117 erzeugten Detektionssignale werden verwendet, um ein Bild oder Bilder der Oberfläche des Objekts 114 zu erzeugen. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die Blendenöffnungen der ersten Blendeneinheit 108 und der zweiten Blendeneinheit 109 sowie die Durchgangsöffnungen des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 übertrieben dargestellt sind. Die Durchgangsöffnung des ersten Detektors 116 und des zweiten Detektors 117 haben eine Längsausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA gesehen im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Beispielsweise sind sie kreisförmig ausgebildet und weisen einen Durchmesser im Bereich von 1 mm bis 3 mm auf.
Die zweite Blendeneinheit 109 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Lochblende ausgestaltet und ist mit einer zweiten Blendenöffnung 118 für den Durchtritt des Primärelektronenstrahls versehen, welche eine Ausdehnung senkrecht zur optischen Achse OA gesehen im Bereich vom 5 µm bis 500 µm aufweist, beispielsweise 35 µm. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die zweite Blendeneinheit 109 auch mit mehreren zweiten Blendenöffnungen 118 ausgebildet sein, die mechanisch zum Primärelektronenstrahl verschoben werden können oder die durch die Verwendung von elektrischen und/oder magnetischen Ablenkelementen vom Primärelektronenstrahl erreicht werden können. Die zweite Blendeneinheit 109 ist als eine Druckstufenblende ausgebildet. Sie trennt einen ersten Bereich, in welchem die Elektronenquelle 101 angeordnet ist und in welchem ein Ultrahochvakuum herrscht (10^-6 Pa bis 10^-10 Pa), von einem zweiten Bereich, der ein Hochvakuum aufweist (10^-1 Pa bis 10^-5 Pa). Der zweite Bereich ist der Zwischendruckbereich des Strahlführungsrohrs 104, welcher zur Probenkammer 120 hinführt.
Neben der Bilderzeugung können mit dem SEM 100 weitere Untersuchungsverfahren durchgeführt werden. Hierzu zählt das sogenannte EBSD-Verfahren („Electron Backscattered Diffraction“), bei dem Beugungsmuster von gestreuten Elektronen ermittelt werden. Ein weiteres Untersuchungsverfahren basiert auf der Detektion von Kathodolumineszenzlicht, das bei Einfall des Primärelektronenstrahls auf das Objekt 114 aus dem Objekt 114 austritt. Weitere Untersuchungsverfahren sind beispielsweise die Untersuchung mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und die Untersuchung mittels wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (WDX). Für diese weiteren Untersuchungsverfahren ist mindestens ein dritter Detektor 119 vorgesehen, der im Bereich der Probenkammer 120 beispielsweise zwischen dem Strahlführungsrohr 104 und dem Objekt 114 seitlich des Objekts 114 angeordnet ist. Der dritte Detektor 119 kann auch ein Everhart-Thornley-Detektor sein, der in der Probenkammer 120 üblicherweise bei dem SEM 100 angeordnet ist. Das SEM 100 weist ferner einen vierten Detektor 121 auf, welcher in der Probenkammer 120 angeordnet ist. Genauer gesagt ist der vierte Detektor 121 von der Elektronenquelle 101 entlang der optischen Achse OA aus gesehen hinter dem Objekt 114 angeordnet. Der Primärelektronenstrahl durchstrahlt das zu untersuchende Objekt 114. Beim Durchtritt des Primärelektronenstrahls durch das zu untersuchende Objekt 114 treten die Elektronen des Primärelektronenstrahls mit dem Material des zu untersuchenden Objekts 114 in Wechselwirkung. Die durch das zu untersuchende Objekt 114 hindurchtretenden Elektronen werden durch den vierten Detektor 121 detektiert.
3 zeigt ein Teilchenstrahlgerät in Form eines Kombinationsgeräts 200. Das Kombinationsgerät 200 weist zwei Teilchenstrahlsäulen auf. Zum einen ist das Kombinationsgerät 200 mit dem SEM 100 versehen, wie es in der 2 bereits dargestellt ist, allerdings ohne die Probenkammer 120. Vielmehr ist das SEM 100 an einer Probenkammer 201 angeordnet. Das SEM 100 dient der Erzeugung eines ersten Teilchenstrahls, nämlich des bereits weiter oben beschriebenen Primärelektronenstrahls. Zum anderen ist das Kombinationsgerät 200 mit einem Ionenstrahlgerät 300 versehen, das ebenfalls an der Probenkammer 201 angeordnet ist.
Das SEM 100 ist hinsichtlich der Probenkammer 201 vertikal angeordnet. Hingegen ist das lonenstrahlgerät 300 um einen Winkel von ca. 50° geneigt zum SEM 100 angeordnet. Es weist einen zweiten Strahlerzeuger in Form eines lonenstrahlerzeugers 301 auf. Mit dem lonenstrahlerzeuger 301 werden Ionen erzeugt, die einen zweiten Teilchenstrahl in Form eines lonenstrahls bilden. Die Ionen werden mittels einer Extraktionselektrode 302, die auf einem vorgebbaren Potential liegt, beschleunigt. Der zweite Teilchenstrahl gelangt dann durch eine Ionenoptik des lonenstrahlgeräts 300, wobei die Ionenoptik eine Kondensorlinse 303 und eine zweite Objektivlinse 304 aufweist. Die zweite Objektivlinse 304 erzeugt schließlich eine Ionensonde, die auf das an einem Probenhalter 305 angeordnete Objekt 114 fokussiert wird.
Oberhalb der Objektivlinse 304 (also in Richtung des lonenstrahlerzeugers 301) sind eine einstellbare Blende 306, eine erste Elektrodenanordnung 307 und eine zweite Elektrodenanordnung 308 angeordnet, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 und die zweite Elektrodenanordnung 308 als Rasterelektroden ausgebildet sind. Mittels der ersten Elektrodenanordnung 307 und der zweiten Elektrodenanordnung 308 wird der zweite Teilchenstrahl über die Oberfläche des Objekts 114 gerastert, wobei die erste Elektrodenanordnung 307 in eine erste Richtung und die zweite Elektrodenanordnung 308 in eine zweite Richtung wirken, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Damit erfolgt das Rastern zum Beispiel in x-Richtung. Das Rastern in einer dazu senkrechten y-Richtung erfolgt durch weitere, um 90° verdrehte Elektroden (nicht dargestellt) an der ersten Elektrodenanordnung 307 und an der zweiten Elektrodenanordnung 308.
Die in der 3 dargestellten Abstände zwischen den einzelnen Einheiten des Kombinationsgeräts 200 sind übertrieben dargestellt, um die einzelnen Einheiten des Kombinationsgeräts 200 besser darzustellen.
4 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Teilchenstrahlgeräts nach der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel des Teilchenstrahlgeräts ist mit dem Bezugszeichen 400 versehen und umfasst einen Spiegelkorrektor zum Korrigieren beispielsweise von chromatischer und sphärischer Aberration. Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst eine Teilchenstrahlsäule 401, die als Elektronenstrahlsäule ausgebildet ist und im Wesentlichen einer Elektronenstrahlsäule eines korrigierten SEM entspricht. Das Teilchenstrahlgerät 400 ist aber nicht auf ein SEM mit einem Spiegelkorrektor eingeschränkt. Vielmehr kann das Teilchenstrahlgerät jegliche Art von Korrektureinheiten umfassen.
Die Teilchenstrahlsäule 401 umfasst einen Teilchenstrahlerzeuger in Form einer Elektronenquelle 402 (Kathode), eine Extraktionselektrode 403 und eine Anode 404. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 als ein thermischer Feldemitter ausgebildet. Elektronen, die aus der Elektronenquelle 402 austreten, werden zu der Anode 404 aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen der Elektronenquelle 402 und der Anode 404 beschleunigt. Demnach wird ein Teilchenstrahl in Form eines Elektronenstrahls entlang einer ersten optischen Achse OA1 gebildet.
Der Teilchenstrahl wird entlang eines Strahlweges geführt, welcher der ersten optischen Achse OA1 entspricht, nachdem der Teilchenstrah I aus der Elektronenquelle 402 ausgetreten ist. Zur Führung des Teilchenstrah Is werden eine erste elektrostatische Linse 405, eine zweite elektrostatische Linse 406 und eine dritte elektrostatische Linse 407 verwendet.
Ferner wird der Teilchenstrahl entlang des Strahlwegs unter Verwendung einer Strahlführungseinrichtung eingestellt. Die Strahlführungseinrichtung dieses Ausführungsbeispiels umfasst eine Quelleneinstelleinheit mit zwei magnetischen Ablenkeinheiten 408, die entlang der ersten optischen Achse OA1 angeordnet sind. Darüber hinaus umfasst das Teilchenstrahlgerät 400 elektrostatische Strahlablenkeinheiten. Eine erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die bei einer Ausführungsform als Quadrupol ausgebildet ist, ist zwischen der zweiten elektrostatischen Linse 406 und der dritten elektrostatischen Linse 407 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409 ist ebenfalls hinter den magnetischen Ablenkeinheiten 408 angeordnet. Eine erste Multipoleinheit 409A in Form einer ersten magnetischen Ablenkeinheit ist an einer Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Darüber hinaus ist eine zweite Multipoleinheit 409B in Form einer zweiten magnetischen Ablenkeinheit an der anderen Seite der ersten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 409 angeordnet. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B werden zur Einstellung des Teilchenstrahls hinsichtlich der Achse der dritten elektrostatischen Linse 407 und des Eingangsfensters einer Strahlablenkeinrichtung 410 eingestellt. Die erste elektrostatische Strahlablenkeinheit 409, die erste Multipoleinheit 409A und die zweite Multipoleinheit 409B können wie ein Wienfilter zusammenwirken. Ferner ist am Eingang der Strahlablenkeinrichtung 410 ein weiteres magnetisches Ablenkelement 432 angeordnet.
Die Strahlablenkeinrichtung 410 wird als Teilchenstrahlablenker verwendet, welcher den Teilchenstrahl in einer bestimmten Weise ablenkt. Die Strahlablenkeinrichtung 410 umfasst mehrere magnetische Sektoren, nämlich einen ersten magnetischen Sektor 411A, einen zweiten magnetischen Sektor 411B, einen dritten magnetischen Sektor 411C, einen vierten magnetischen Sektor 411D, einen fünften magnetischen Sektor 411E, einen sechsten magnetischen Sektor 411F und einen siebten magnetischen Sektor 411G. Der Teilchenstrahl tritt in die Strahlablenkeinrichtung 410 entlang der ersten optischen Achse OA1 ein und wird durch die Strahlablenkeinrichtung 410 in die Richtung einer zweiten optischen Achse OA2 abgelenkt. Die Strahlablenkung erfolgt mittels des ersten magnetischen Sektors 411A, mittels des zweiten magnetischen Sektors 411B und mittels des dritten magnetischen Sektors 411C. Die zweite optische Achse OA2 kann in einem Winkel von 30° bis 120° zu der ersten optischen Achse OA1 ausgerichtet sein. Die Strahlablenkeinrichtung 410 lenkt auch den Teilchenstrahl ab, welcher entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt ist, und zwar in die Richtung einer dritten optischen Achse OA3. Die Strahlablenkung wird durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E bereitgestellt. Bei dem Ausführungsbeispiel in 4 wird die Ablenkung von der zweiten optischen Achse OA2 zu der dritten optischen Achse OA3 durch Ablenkung des Teilchenstrahls in einem Winkel von 90° bereitgestellt. Somit verläuft die dritte optische Achse OA3 koaxial zu der ersten optischen Achse OA1. Es wird aber darauf hingewiesen, dass das Teilchenstrahlgerät 400 nach der hier beschriebenen Erfindung nicht auf Ablenkwinkel von 90° eingeschränkt ist. Vielmehr kann jeder geeignete Ablenkwinkel durch die Strahlablenkeinrichtung 410 gewählt werden, beispielsweise 70° oder 110°, so dass die erste optische Achse OA1 nicht koaxial zu der dritten optischen Achse OA3 verläuft. Hinsichtlich weiterer Details der Strahlablenkeinrichtung 410 wird Bezug genommen auf die EP 1 388 882 A2 .
Nachdem der Teilchenstrahl durch den ersten magnetischen Sektor 411A, den zweiten magnetischen Sektor 411B und den dritten magnetischen Sektor 411C abgelenkt wurde, wird der Teilchenstrahl entlang der zweiten optischen Achse OA2 geführt. Der Teilchenstrahl wird zu einem elektrostatischen Spiegel 414 geführt und verläuft auf dem Weg zu dem elektrostatischen Spiegel 414 entlang einer vierten elektrostatischen Linse 415, einer dritten Multipoleinheit 416A in Form einer magnetischen Ablenkeinheit, einer zweiten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 416, einer dritten elektrostatischen Strahlablenkeinheit 417 und einer vierten Multipoleinheit 416B in Form einer magnetischen Ablenkeinheit. Der elektrostatische Spiegel 414 umfasst eine erste Spiegelelektrode 413A, eine zweite Spiegelelektrode 413B und eine dritte Spiegelelektrode 413C. Elektronen des Teilchenstrahls, die an dem elektrostatischen Spiegel 414 zurückreflektiert werden, verlaufen wieder entlang der zweiten optischen Achse OA2 und treten wieder in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein. Sie werden dann durch den dritten magnetischen Sektor 411C, den vierten magnetischen Sektor 411D und den fünften magnetischen Sektor 411E zu der dritten optischen Achse OA3 abgelenkt.
Die Elektronen des Teilchenstrahls treten aus der Strahlablenkeinrichtung 410 aus und werden entlang der dritten optischen Achse OA3 zu dem Objekt 425 geführt, das untersucht werden soll. Auf dem Weg zum Objekt 425 wird der Teilchenstrahl zu einer fünften elektrostatischen Linse 418, einem unteren Strahlführungsrohr 420, einer fünften Multipoleinheit 418A, einer sechsten Multipoleinheit 418B und einer Objektivlinse 421 geführt. Die fünfte elektrostatische Linse 418 ist eine elektrostatische Immersionslinse. Der Teilchenstrahl wird durch die fünfte elektrostatische Linse 418 auf ein elektrisches Potential des unteren Strahlführungsrohrs 420 abgebremst oder beschleunigt.
Der Teilchenstrahl wird durch die Objektivlinse 421 in eine Fokusebene fokussiert, in welcher das Objekt 425 angeordnet ist. Das Objekt 425 ist an einem beweglichen Probentisch 424 angeordnet. Der bewegliche Probentisch 424 ist in einer Probenkammer 426 des Teilchenstrahlgeräts 400 angeordnet.
Die Objektivlinse 421 kann als eine Kombination einer magnetischen Linse 422 und einer sechsten elektrostatischen Linse 423 ausgebildet sein. Das Ende des unteren Strahlführungsrohrs 420 kann ferner eine Elektrode einer elektrostatischen Linse sein. Teilchen des Teilchenstrahlgeräts 400 werden - nachdem sie aus dem unteren Strahlführungsrohr 420 austreten - auf ein Potential des Objekts 425 abgebremst, das auf dem Probentisch 424 angeordnet ist. Die Objektivlinse 421 ist nicht auf eine Kombination der magnetischen Linse 422 und der sechsten elektrostatischen Linse 423 eingeschränkt. Vielmehr kann die Objektivlinse 421 jegliche geeignete Form annehmen. Beispielsweise kann die Objektivlinse auch als rein magnetische Linse oder nur als rein elektrostatische Linse ausgebildet sein.
Der Teilchenstrahl, der auf das Objekt 425 fokussiert wird, wechselwirkt mit dem Objekt 425. Es werden Wechselwirkungsteilchen erzeugt. Insbesondere werden Sekundärelektronen aus dem Objekt 425 emittiert oder Rückstreuelektronen werden an dem Objekt 425 zurückgestreut. Die Sekundärelektronen und/oder die Rückstreuelektronen werden wieder beschleunigt und in das untere Strahlführungsrohr 420 entlang der dritten optischen Achse OA3 geführt. Insbesondere verlaufen die Bahnen der Sekundärelektronen und der Rückstreuelektronen auf dem Weg des Strahlverlaufs des Teilchenstrahls in entgegengesetzter Richtung zum Teilchenstrahl.
Das Teilchenstrahlgerät 400 umfasst einen ersten Detektor 419, welcher entlang des Strahlwegs zwischen der Strahlablenkeinrichtung 410 und der Objektivlinse 421 angeordnet ist. Sekundärelektronen, welche in Richtungen verlaufen, die hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 in einem großen Winkel ausgerichtet sind, werden durch den ersten Detektor 419 detektiert. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche hinsichtlich der dritten optischen Achse OA3 an der Position des ersten Detektors 419 einen kleinen Achsenabstand haben - d.h. Rückstreuelektronen und Sekundärelektronen, welche an der Position des ersten Detektors 419 einen kleinen Abstand von der dritten optischen Achse OA3 haben - treten in die Strahlablenkeinrichtung 410 ein und werden durch den fünften magnetischen Sektor 411E, den sechsten magnetischen Sektor 411F und den siebten magnetischen Sektor 411G entlang eines Detektionsstrahlwegs 427 zu einem zweiten Detektor 428 abgelenkt. Der Ablenkwinkel beträgt beispielsweise 90° oder 110°. Der zweite Detektor 428 erzeugt Detektionssignale basierend auf den detektierten Rückstreuelektronen und/oder Sekundärelektronen.
Der erste Detektor 419 erzeugt Detektionssignale, die weitgehend durch emittierte Sekundärelektronen erzeugt werden. Die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 und den zweiten Detektor 428 erzeugt werden, werden zu einer Elektronikeinheit (nicht dargestellt) geführt und werden verwendet, um Informationen über die Eigenschaften des Wechselwirkungsbereichs des fokussierten Teilchenstrahls mit dem Objekt 425 zu erhalten. Insbesondere wird der fokussierte Teilchenstrahl über das Objekt 425 unter Verwendung einer Rastereinrichtung 429 gerastert. Durch die Detektionssignale, die durch den ersten Detektor 419 und den zweiten Detektor 428 erzeugt werden, kann dann ein Bild des gerasterten Bereichs des Objekts 425 erzeugt werden und auf einer Darstellungseinheit, beispielsweise einem Monitor, angezeigt werden.
Eine Filterelektrode 430 kann vor dem zweiten Detektor 428 angeordnet werden. Die Filterelektrode 430 wird beispielsweise dazu verwendet, um Sekundärelektronen von den Rückstreuelektronen aufgrund des Unterschiedes ihrer kinetischen Energie zu trennen.
5 zeigt nochmals das Teilchenstrahlgerät 400 gemäß der 4. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zur besseren Übersicht wurden in der 5 im Vergleich zur 4 zahlreiche Bezugszeichen weggelassen. Die Anode 404 ist mit einem oberen Strahlführungsrohr 431 verbunden. Demnach ist das obere Strahlführungsrohr 431 zusammen mit der Anode 404 auf demselben Potential, beispielsweise dem Anodenpotential. Das obere Strahlführungsrohr 431 erstreckt sich von der Anode 404 bis zur fünften elektrostatischen Linse 418. Das elektrostatische Feld der fünften elektrostatischen Linse 418 wird durch das Potential der Anode 404, auf dem die Elektrode in Form des oberen Strahlführungsrohrs 431 liegt, und durch das Potential bestimmt, auf dem eine Elektrode 433 liegt, die mit dem unteren Strahlführungsrohr 420 elektrisch verbunden ist (vgl. 4). Im Bereich des elektrostatischen Spiegels 414 ist ein weiteres Strahlführungsrohr 431A angeordnet. Das weitere Strahlführungsrohr 431A und ein inneres Gehäuse der Strahlablenkeinrichtung 410 sind elektrisch mit dem oberen Strahlführungsrohr 431 verbunden und liegen auf demselben Potential wie das obere Strahlführungsrohr 431.
Hochspannungsbaueinheiten der in den 2 bis 5 dargestellten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 und 400 liegen auf Hochspannung, die von mindestens einer Hochspannungsversorgungseinheit bereitgestellt wird. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 101 mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500 verbunden. Ferner ist die Extraktionselektrode 102 mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500' verbunden, und die Anode 103 des SEM 100 ist mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500" verbunden (vgl. 2). Bei dem Kombinationsgerät 200 sind beispielsweise der lonenstrahlerzeuger 301 und die Extraktionselektrode 302 im lonenstrahlgerät 300 mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 500 verbunden. Zudem können weitere Linsen des lonenstrahlgeräts 300, beispielsweise die Kondensorlinse 303 und/oder die zweite Objektivlinse 304, als elektrostatische Linsen ausgelegt sein, die ebenfalls mit einer Hochspannungsversorgungseinheit verbunden sind und von dieser Hochspannungsversorgungseinheit versorgt werden. Beispielsweise ist diese Hochspannungsversorgungseinheit die Hochspannungsversorgungseinheit 500. Die Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Hochspannungsbaueinheiten eingeschränkt. Vielmehr kann jede weitere Hochspannungsbaueinheit der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte mit der Hochspannungsversorgungseinheit 500 oder einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit elektrisch verbunden sein.
Bei dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Teilchenstrahlgeräts 400 kann mindestens eines der nachfolgend genannten Hochspannungsbaueinheiten des Teilchenstrahlgeräts 400 auf Hochspannung liegen, von einer Hochspannungsversorgungseinheit angesteuert und versorgt werden: die Elektronenquelle 402, die Extraktionselektrode 403, die Anode 404, die erste elektrostatische Linse 405, die zweite elektrostatische Linse 406, die dritte elektrostatische Linse 407, die erste Spiegelelektrode 413A, die zweite Spiegelelektrode 413B, die dritte Spiegelelektrode 413C, die vierte elektrostatische Linse 415, das untere Strahlführungsrohr 420 sowie die Filterelektrode 430. Beispielsweise ist die Elektronenquelle 402 mit einer ersten Hochspannungsversorgungseinheit 500A elektrisch verbunden. Ferner ist beispielsweise die Extraktionselektrode 403 mit einer zweiten Hochspannungsversorgungseinheit 500B elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die Anode 404 mit einer dritten Hochspannungsversorgungseinheit 500C elektrisch verbunden. Das obere Strahlführungsrohr 431 kann beispielsweise mit einer vierten Hochspannungsversorgungseinheit 500D elektrisch verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass die Anode 404 mit dem oberen Strahlführungsrohr 431 elektrisch verbunden ist, wie dies bereits weiter oben beschrieben ist. In diesem Fall wird das Potential des oberen Strahlführungsrohrs 431 über die Anode 404 mit der dritten Hochspannungsversorgungseinheit 500C versorgt. Die vierte Hochspannungsversorgungseinheit 500D wird dann nicht benötigt. Die erste elektrostatische Linse 405 ist mit einer fünften Hochspannungsversorgungseinheit 500E elektrisch verbunden. Ferner ist die zweite elektrostatische Linse 406 mit einer sechsten Hochspannungsversorgungseinheit 500F elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die dritte elektrostatische Linse 407 mit einer siebten Hochspannungsversorgungseinheit 500G elektrisch verbunden. Das untere Strahlführungsrohr 420 ist mit einer achten Hochspannungsversorgungseinheit 500H elektrisch verbunden. Ferner ist die dritte Spiegelelektrode 413C mit einer neunten Hochspannungsversorgungseinheit 500I elektrisch verbunden. Darüber hinaus ist die zweite Spiegelelektrode 413B mit einer zehnten Hochspannungsversorgungseinheit 500J elektrisch verbunden. Ferner ist die erste Spiegelelektrode 413A mit einer elften Hochspannungsversorgungseinheit 500K elektrisch verbunden. Die vierte elektrostatische Linse 415 ist mit einer zwölften Hochspannungsversorgungseinheit 500L elektrisch verbunden. Bei einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Filterelektrode 430 mit einer dreizehnten Hochspannungsversorgungseinheit 500M elektrisch verbunden ist.
Die erste bis dreizehnte Hochspannungsversorgungseinheiten 500A bis 500M können identisch ausgebildet sein. Beispielsweise sind sie wie die Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet, die nachfolgend näher erläutert wird. Zunächst wird auf die 6 eingegangen.
6 zeigt in einem schematischen Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung, durch welche die Hochspannungsversorgungseinheit 500 gegeben ist. Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist eine erste Stromquelle 501 zur Bereitstellung eines ersten Stroms I₁, auf. Die erste Stromquelle 501 kann beispielsweise als Konstant-Stromquelle ausgebildet sein, so dass der von der ersten Stromquelle 501 zur Verfügung gestellte erste Strom I₁ konstant ist. Alternativ ist vorgesehen, die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle auszubilden, so dass der erste Strom I₁ eingestellt werden kann. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ist die erste Stromquelle 501 vorzugsweise eine Konstant-Stromquelle. An der der ersten Stromquelle 501 ist über eine erste Leitung 503 eine erste Spannungsquelle 502 angeschlossen. Die erste Spannungsquelle 502 stellt eine Betriebsspannung für die erste Stromquelle 501 zur Verfügung.
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist ferner eine zweite Stromquelle 504 zur Bereitstellung eines zweiten Stroms I₂ auf. Die zweite Stromquelle 504 ist beispielsweise als eine einstellbare Stromquelle ausgebildet, so dass der von der zweiten Stromquelle 504 zur Verfügung gestellte zweite Strom I₂ einstellbar ist. Alternativ ist es vorgesehen, die zweite Stromquelle 504 als Konstant-Stromquelle auszubilden, sodass der zweite Strom I₂ konstant ist. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ist die zweite Stromquelle 504 als eine einstellbare Stromquelle ausgebildet. Die zweite Stromquelle 504 ist über eine zweite Leitung 506 mit der ersten Stromquelle 501 verbunden. Die erste Stromquelle 501 ist mit der zweiten Stromquelle 504 in Reihe geschaltet. Zur Versorgung der zweiten Stromquelle 504 mit einer Betriebsspannung ist eine zweite Spannungsquelle 505 mit der zweiten Stromquelle 504 über eine dritte Leitung 507 verbunden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, sowohl die erste Stromquelle 501 als auch die zweite Stromquelle 504 als einstellbare Stromquellen auszubilden.
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist darüber hinaus einen Einstell- und/oder Regelkreis 508 zur Einstellung einer Ausgangsspannung U_a auf. Die Ausgangsspannung U_a wird an einem Hochspannungsanschluss 509 bereitgestellt und abgegriffen. Die Ausgangsspannung U_a ist eine Hochspannung, welche mindestens einer der weiter oben genannten Hochspannungsbaueinheiten von einem der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400 zur Verfügung gestellt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird an mindestens einer der vorgenannten Hochspannungsbaueinheiten eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400 die Ausgangsspannung U_a angelegt.
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 auf, welche den Einstell- und/oder Regelkreis 508 mit der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 verbindet. Wenn die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist, kann die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 zusätzlich oder alternativ den Einstell- und/oder Regelkreis 508 mit der ersten Stromquelle 501 verbinden. In der 6 ist die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 schematisch mit gestrichelten Linien dargestellt. Beispielsweise ist die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 als Lichtleiter ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist vorgesehen, dass die optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung 510 an dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 eine Sendeeinheit und an der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 eine Empfangseinheit aufweist. Die Sendeeinheit ist beispielsweise als LED und die Empfangseinheit ist beispielsweise als ein Lichtempfänger ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist eine Übertragung mittels Funksignalen zwischen der Empfangseinheit und der Sendeeinheit vorgesehen. Beispielsweise ist jede elektronische Kopplung oder Übertragung verwendbar, die eine Trennung oder Isolation der unterschiedlichen Hochspannungspotentiale erlaubt.
Die Hochspannungsversorgungseinheit 500 weist einen Rückführwiderstand 511 auf. Der Rückführwiderstand 511 ist mit dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 durch vierte Leitungen 512 verbunden. Darüber hinaus ist der Rückführwiderstand 511 mit der ersten Stromquelle 501 durch eine fünfte Leitung 513 und durch Teile der zweiten Leitung 506 verbunden. Auch mit der zweiten Stromquelle 504 ist der Rückführwiderstand 511 verbunden, und zwar über die fünfte Leitung 513 und Teile der zweiten Leitung 506.
Durch den Rückführwiderstand 511 fließt ein dritter Strom I₃, welcher durch die fünfte Leitung 513 fließt. Ferner sind der Rückführwiderstand 511, die erste Stromquelle 501 und die zweite Stromquelle 504 durch eine siebte Leitung 514 mit dem Hochspannungsanschluss 509 verbunden, durch welche ein vierter Strom I₄ fließt. Der vierte Strom I4 kann bei einer elektrostatischen Anwendung auch den Betrag Null aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist nicht nur der Rückführwiderstand 511, sondern zusätzlich mindestens ein weiterer Rückführwiderstand (nicht dargestellt) vorgesehen, der parallel zum Rückführwiderstand 511 geschaltet ist. Der weitere Rückführwiderstand kann beispielsweise wie der Rückführwiderstand 511 ausgebildet sein, auf den weiter unten noch näher eingegangen wird. Der weitere Rückführwiderstand dient der Reduzierung des Rauschens.
Die Baueinheiten der Hochspannungsversorgungseinheit 500, also die erste Stromquelle 501, die erste Spannungsquelle 502, die zweite Stromquelle 504, die zweite Spannungsquelle 505, der Einstell- und/oder Regelkreis 508 und/oder der Rückführwiderstand 511 können jegliche geeignete Ausgestaltung annehmen. Ein Ausführungsbeispiel, wie die Baueinheiten der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet sind, ist in der 7 dargestellt. 7 beruht auf der 6. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die erste Stromquelle 501 wird durch eine Kaskadenschaltung von bipolaren Transistoren, insbesondere bipolare Transistoren mit isolierter Gate-Elektrode (sogenannte IGBTs), oder von Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (sogenannte MOSFETs) gebildet. Analoges gilt für die zweite Stromquelle 504, die zudem noch die Empfangseinheit 510A der optischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung 510 aufweist.
Der Einstell- und/oder Regelkreis 508 weist eine Spannungssollwertvorgabeeinheit 515 zur Vorgabe einer Spannung U_f und eine Regeleinheit 516 auf. Darüber hinaus weist der Einstell- und/oder Regelkreis 508 die Sendeeinheit 510B der optischen und/oder elektronischen Kopplungseinrichtung 510 auf.
Der Rückführwiderstand 511 ist beispielsweise als Widerstandskette ausgebildet. Bei dem in der 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Rückführwiderstand 511 n Widerstände auf, die mit R₁ bis R_n gekennzeichnet sind. Die n Widerstände sind in Reihe geschaltet sind. Beispielsweise ist n eine ganze Zahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise im Bereich von 200 bis 600 oder beispielsweise im Bereich von 300 bis 500. Bei einem Ausführungsbeispiel ist n beispielsweise 400. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die n Widerstände identisch ausgebildet sind und jeweils einen identischen Widerstandswert aufweisen. Wenn die zweite Stromquelle 504 einstellbar ist, dient die erste Stromquelle 501 der Hochspannungsversorgungseinheit 500 dem Vorgeben eines maximalen positiven Stroms, nämlich des ersten Stroms I₁. Die einstellbare zweite Stromquelle 504 stellt den 4-Quadranten-Betrieb der Hochspannungsversorgungseinheit 500 sicher. Die Ausgangsspannung U_a wird wie folgt eingestellt. Die über dem Rückführwiderstand 511 abfallende Spannung wird gemessen, um daraus den dritten Strom I₃ zu bestimmen. Der zweite Strom I₂ wird dann mittels des Einstell- und/oder Regelkreis 508 derart eingestellt und geregelt, dass gilt: $I_{2} = I_{1} - I_{3} - I_{4} .$
Es wird demnach der dritte Strom I₃ gemessen, um den zweiten Strom I₂ einzustellen. Durch die Einstellung des zweiten Stroms I₂ stellt sich auch der dritte Strom I₃ neu ein. Dann stellt sich die Ausgangsspannung U_a gegenüber einem Bezugspotential U_b entsprechend einem Teilerverhältnis der Widerstandskette gemäß folgender Gleichung ein: $U_{a} = U_{ƒ} \cdot (- \frac{(R_{m + 1} + R_{m + 2} + \dots + R_{n})}{R_{1} + R_{2} + \dots + R_{n}}) = - U_{ƒ} \cdot (\frac{n - m}{m})$
wobei U_a die Ausgangsspannung, U_f die oben erwähnte vorgegebene Spannung, R₁ bis R_m die Werte der ersten Widerstände sind, die in Reihe geschaltet sind und in 7 als einzelner Widerstand dargestellt sind, und R_m+1 bis R_n die Werte der weiteren Widerstände der Widerstandskette sind.
Wenn die erste Stromquelle 501 als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist und wenn die zweite Stromquelle 504 als Konstant-Stromquelle ausgebildet ist, dann gibt die zweite Stromquelle 504 einen maximalen negativen Strom I₂ vor. Die Einstellung der Ausgangsspannung U_a erfolgt dann analog der obigen Ausführungen, wobei die einstellbare erste Stromquelle 501 die Funktion der oben genannten einstellbaren zweiten Stromquelle 504 übernimmt.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, sowohl die erste Stromquelle 501 als auch die zweite Stromquelle 504 als einstellbare Stromquellen auszubilden. Dann ist es möglich, den maximalen positiven Strom und den maximalen negativen Strom beliebig einzustellen.
Das Bezugspotential U_b des Einstell- und/oder Regelkreises 508 kann ein beliebiges Potential annehmen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Bezugspotential U_b des Einstell- und/oder Regelkreises 508 eine Ausgangsspannung einer weiteren Hochspannungsversorgungseinheit ist, welche identisch oder ähnlich der Hochspannungsversorgungseinheit 500 ausgebildet sein kann. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht demnach vor, eine Reihenschaltung von Hochspannungsversorgungseinheiten 500 zu bilden. Falls der vierte Strom I₄ (also der Laststrom) in den Hochspannungsbaueinheiten - wie für elektrostatische Einheiten in Teilchenstrahlgeräten üblich - vernachlässigbar ist, ergeben sich für die Ströme zwischen den unterschiedlichen Hochspannungsversorgungseinheiten 500 im Grunde nur die dritten Ströme I₃ in die jeweiligen Rückführwiderstände 511, die bei einer konstanten Ausgangsspannungskonfiguration nur kaum messbaren Schwankungen unterliegen.
Wenn die erste Stromquelle 501 nicht als Konstant-Stromquelle, sondern als einstellbare Stromquelle ausgebildet ist, kann der Strom I₁ der ersten Stromquelle 501 beispielsweise ebenfalls von dem Einstell- und/oder Regelkreis 508 eingestellt werden (nicht dargestellt). Dies wurde bereits weiter oben erläutert.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500. 8 beruht auf der 7. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß der 7 weist die Ausführungsform der Hochspannungsversorgungseinheit 500 der 8 eine Rückführeinheit 517 auf, welche mit einem kapazitiven Spannungsteiler versehen ist. Der kapazitive Spannungsteiler weist hier einen ersten Kondensator C1 und einen zweiten Kondensator C2 auf. Ferner weist die Rückführeinheit 517 eine Verstärker- und Filtereinheit 518 auf. Die Rückführeinheit 517 ist parallel zum Rückführwiderstand 511 geschaltet. Hierdurch ist es möglich, eine Änderung der Ausgangsspannung U_a schneller zu messen und somit den durch den Rückführwiderstand 511 fließenden dritten Strom I₃ schneller zu bestimmen. Mittels des Einstell- und/oder Regelkreis 508 ist es dann möglich, den zweiten Strom I₂ der einstellbaren zweiten Stromquelle 504 schneller einzustellen und/oder zu regeln. Ferner ermöglicht es die Rückführeinheit 517, die Restwelligkeit und das Rauschen aufgrund einer höheren Empfindlichkeit bei der Bestimmung des dritten Stroms I₃ zu reduzieren. Dies ist bereits weiter oben erläutert worden. Es wird auf das weiter oben Erläuterte Bezug genommen.
Die 9, 10 und 10A zeigen ein Ausführungsbeispiel des Rückführwiderstands 511 in Form einer Widerstands-Schaltungsanordnung in einer schematischen Darstellung. 9 zeigt das Ausführungsbeispiel des Rückführwiderstands 511 in einer Draufsicht ohne eine Kühleinheit. 10 zeigt das Ausführungsbeispiel des Rückführwiderstands 511 in einer seitlichen Darstellung mit einer Kühleinheit. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen.
Der Rückführwiderstand 511 der 9 weist insgesamt 9 Widerstände R₁ bis R₉ auf. Das Ausführungsbeispiel ist aber nicht auf diese Anzahl Widerstände eingeschränkt. Vielmehr kann der Rückführwiderstand 511 jegliche geeignete Anzahl an Widerständen aufweisen, beispielsweise eine Anzahl im Bereich von 2 bis 800, beispielsweise bis zu 400. Die Widerstände R₁ bis Rg sind beispielsweise an einer Leiterplatte 519 angeordnet und in Reihe geschaltet. Hierzu werden Leiterbahnen auf der Leiterplatte 519 verwendet, die aus Gründen der Übersichtlichkeit hier nicht dargestellt sind. Alternativ hierzu können die Widerstände R₁ bis Rg frei verdrahtet sein. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel unter Verwendung einer Leiterplatte 519 sind die Widerstände R₁ bis Rg im selben Abstand zu einander und zu der Leiterplatte 519 angeordnet. Ferner sind die Widerstände R₁ bis R₉ identisch ausgebildet, und zwar hinsichtlich ihrer baulichen Ausbildung als auch hinsichtlich ihres Widerstandswertes. Die Widerstände R₁ bis R₉ stammen bevorzugt aus derselben Fertigungscharge. Es ist dann auch davon auszugehen, dass die weiteren technischen Spezifikationen, beispielsweise der Temperaturkoeffizient und der Spannungskoeffizient der einzelnen Widerstände, identisch sind oder nur geringfügig voneinander abweichen. Auch hier gilt das hinsichtlich der Streuung der Temperaturkoeffizienten bereits weiter oben Gesagte.
Der Rückführwiderstand 511 ist in 10 in einer seitlichen Darstellung schematisch dargestellt. Die Widerstände R₁ bis Rg sind von einer wärmeleitenden Isolierung 521 umgeben, welche den Raum zwischen den Widerständen R₁ bis R₉ vollständig einnimmt. Mit anderen Worten ausgedrückt umgibt die wärmeleitenden Isolierung 521 die Widerstände R₁ bis Rg vollständig. Die wärmeleitende Isolierung 521 ist beispielsweise als ein Verguss insbesondere in Form einer Masse aus Epoxy oder aus Polyurethan oder in Form einer Isolierflüssigkeit ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die wärmeleitende Isolierung 521 auch aus Silikon ausgebildet sein. Die wärmeleitende Isolierung ist elektrisch nicht leitend und weist eine für ein Isoliermaterial hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Zusätzlich zu der wärmeleitenden Isolierung 521 weist der Rückführwiderstand 511 eine Kühleinheit 520 auf. Die Kühleinheit 520 ist beispielsweise wasserdurchflossen und ist derart ausgestaltet, dass sie im Wesentlichen an ihrer gesamten Oberfläche eine im Wesentlichen konstante Temperatur aufweist. Die Kühleinheit 520 kann Teil eines hier nicht weiter dargestellten Gehäuses sein.
Die Kühleinheit 520 liegt auf der wärmeleitenden Isolierung 521 auf und ist zu den Widerständen R₁ bis R₉ mit einem identischen Abstand angeordnet. Dieser Abstand liegt beispielsweise im Bereich von 0,2 mm bis 1 mm. Der Abstand ist auf diesen Bereich aber nicht eingeschränkt. Vielmehr ist jeder geeignete Abstand verwendbar.
Die wärmeleitende Isolierung 521 ist derart ausgebildet, dass die Kühleinheit 520 an der wärmeleitenden Isolierung 521 angeordnet ist. Beispielsweise liegt die Kühleinheit 520 auf der wärmeleitenden Isolierung 521 auf. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die wärmeleitende Isolierung 521 jeden der Widerstände R₁ bis Rg berührt.
Die Kühleinheit 520 ist mit den Widerständen R₁ bis R₉ thermisch gekoppelt. Es existiert ein Temperaturfluss zwischen den Widerständen R₁ bis Rg und der Kühleinheit 520. Bei der in 9 und 10 dargestellten Ausführungsform des Rückführwiderstands 511 ist es gewährleistet, dass die Widerstände R₁ bis R₉ einen im Wesentlichen identischen Wärmewiderstand zu der Kühleinheit 520 haben. Durch die identische Verlustleitung für alle Widerstände R₁ bis R₉ stellt sich demnach dieselbe Temperaturdifferenz zwischen den Widerständen R₁ bis Rg und der Kühleinheit 520 ein. Hierdurch wirken sich der mittlere Temperaturkoeffizient der Widerstände R₁ bis R₉ zusammen mit Temperaturänderungen der Kühleinheit 520 oder mit Änderungen der Verlustleistung der Widerstände R₁ bis R₉, die ebenfalls mit einer gemeinsamen Temperaturänderung der Widerstände R₁ bis R₉ verbunden ist, auf die Widerstände R₁ bis Rg gleich aus, sodass das Teilerverhältnis R₁ / (R₁ + R₂ + ... + R₉) konstant bleibt. Es hat sich gezeigt, dass bei der vorbeschriebenen Ausführungsform für alle Widerstände R₁ bis R₉ sich eine identische Temperaturdifferenz hinsichtlich der Kühleinheit 520 einstellt. Unter Berücksichtigung dessen ist die Teilspannung U₁ (vgl. beispielsweise 10A) näherungsweise unabhängig von der Temperaturdifferenz. Dies wird nachfolgend näher erläutert. Für die Teilspannung U₁ gilt bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der 9, 10 und 10A $U_{1} = U_{a} \cdot \frac{R_{1}}{(R_{1} + R_{2} + R_{3} + R_{4} + R_{5} + R_{6} + R_{7} + R_{8} + R_{8} + R_{9})}$
Da bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Widerstände R₁ bis R₉ identisch aufgebaut sind, kann näherungsweise davon ausgegangen werden, dass die Widerstände R₁ bis Rg einen mittleren Temperaturkoeffizienten TK aufweisen. Dann gilt für die Teilspannung U₁ $U_{1} = U_{a} \cdot \frac{R \cdot (1 + T K \cdot Δ T)}{(R_{1} + R_{2} + R_{3} + R_{4} + R_{5} + R_{6} + R_{7} + R_{8} + R_{8} + R_{9}) \cdot (1 + T K \cdot Δ T)}$
Es ist ersichtlich, dass die Teilspannung U₁ näherungsweise unabhängig von der Temperaturdifferenz ΔT hinsichtlich der Kühleinheit 520 und der Verlustleistung in den Widerständen R₁ bis R₉ ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Rückführwiderstands 511 ist vorgesehen, dass die Spannungskoeffizienten VK der Widerstände R₁ bis R₉ im Wesentlichen identisch sind. Wie oben gesagt, weisen alle Widerstände R₁ bis R₉ denselben Widerstandswert R auf. Durch die Reihenschaltung der Widerstände R₁ bis Rg fällt darum an jedem der Widerstände R₁ bis R₉ die gleiche Spannung U ab. Unter Berücksichtigung, dass für den Widerstand in Abhängigkeit der angelegten Spannung gilt $R (U) = R_{O V} + V K \cdot R_{O V} \cdot U$
wobei Rov der Widerstand bei einer Spannung von U= 0V ist, und dass bei identischen Widerständen für das Teilverhältnis gilt $\frac{U_{1}}{U_{a}} = \frac{R}{n \cdot R} = \frac{1}{9}$
dann ist die Teilspannung U₁ des Rückführwiderstands 511 unabhängig von den Spannungskoeffizienten der Widerstände R₁ bis Rg, denn es gilt: $U_{1} = U_{a} \cdot \frac{R_{O V} \cdot (1 + V K \cdot U)}{(n \cdot R_{O V}) \cdot (1 + V K \cdot U)} = \frac{1}{9}$
Somit ist der Rückführwiderstand 511 im Grunde ein Spannungsteiler, der sich bis zur Maximalspannung eines Teilwiderstands multipliziert mit der Anzahl n der Widerstände linear verhält.
11 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät, beispielsweise eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist die Hochspannungsversorgungseinheit 500 auf, die bereits weiter oben erläutert wurde. Am Hochspannungsanschluss 509 liegt die Ausgangsspannung U_a an, welche von der Hochspannungsversorgungseinheit 500 zur Verfügung gestellt wird. Die Schaltungsanordnung weist auch eine Rauschunterdrückungseinheit 522 auf, die über eine Verbindungsleitung 523 mit der Hochspannungsversorgungseinheit 500 verbunden ist. Die Ausgangsspannung U_a wird mittels der Verbindungsleitung 523 der Rauschunterdrückungseinheit 522 zugeführt. Hierauf wird weiter unten näher eingegangen. Ferner wird die Rückführung der Hochspannungsversorgungseinheit 500, nämlich der Rückführwiderstand 511 oder alternativ die Rückführeinheit 517 über die fünfte Leitung 513 an einen Spannungsanschluss 531 angeschlossen.
Die Rauschunterdrückungseinheit 522 umfasst eine Rauschmesseinrichtung, die einen ersten Kondensator 524, beispielsweise einen Hochspannungskondensator, und einen zweiten Kondensator 525, beispielsweise einen Hochspannungskondensator, aufweist. Der erste Kondensator 524 kann auch keine Kapazität aufweisen, so dass das Teilerverhältnis dann 1 wäre. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass der erste Kondensator 524 beispielsweise eine vernachlässigbare kleine Kapazität aufweist oder dass der erste Kondensator 524 beispielsweise aus der Schaltung entfernt wird. An der Stelle des ersten Kondensators 524 wird die Leitung unterbrochen, so dass sich zwei Enden der Leitung nahe gegenüberliegen. Ferner weist die Rauschunterdrückungseinheit 522 eine Verstärker-Filter-Einheit 526 auf, die über eine Leitung 527 mit der Rauschmesseinrichtung verbunden ist. Darüber hinaus ist die Rauschunterdrückungseinheit 522 mit einem Rauschregelkreis 528 versehen, wobei der Rauschregelkreis 528 mit der Verstärker-Filter-Einheit 526 durch eine Leitung 529 verbunden ist und wobei der Rauschregelkreis 528 durch eine Leitung 530 mit der Rauschmesseinrichtung in Form des ersten Kondensators 524 und des zweiten Kondensators 525 verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Rauschunterdrückungseinheit 522 den Spannungsanschluss 531, an dem die Hochspannung anliegt. Der Spannungsanschluss 531 ist mit dem Rauschregelkreis 528 durch eine Leitung verbunden. Mit U_pos ist die positive Versorgungsspannung und mit U_neg ist die negative Versorgungsspannung für die Rauschunterdrückungseinheit 522 gekennzeichnet.
Die Schaltungsanordnung gemäß der 11 verbessert das Rauschen der Hochspannungsversorgungseinheit 500 dadurch, dass der Rauschregelkreis 528 nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang, dem Spannungsanschluss 531, die rauscharme Hochspannung bereitgestellt wird. Die Rauschunterdrückung erfolgt durch Messung des Wechselspannungsanteils der Hochspannung am Spannungsanschluss 531 mit der Rauschmesseinrichtung in Form des ersten Kondensators 524 mit einem parallel geschalteten Widerstand 532 und des zweiten Kondensators 525 und Unterdrückung des Rauschens mit dem Rauschregelkreis 528. Der mit der Rauschmesseinrichtung gemessene Wechselspannungsanteil der Hochspannung wird als Eingangssignal zu der Verstärker-Filter-Einheit 526 geführt. Als weiteres Eingangssignal erhält die Verstärker-Filter-Einheit 526 die Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 500. Das Ausgangssignal der Verstärker-Filter-Einheit 526 und die Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 500 werden dem Rauschregelkreis 528 zugeführt. Das Ausgangssignal des Rauschregelkreises 528 wird dann am Spannungsanschluss 531 als rauscharme Hochspannung bereitgestellt. Die Rauschunterdrückung wirkt direkt auf die Hochspannung der Hochspannungsversorgungseinheit 500 und wird beispielsweise auf die Hochspannung addiert. Die Grenzfrequenzen der Verstärker-Filter-Einheit 526 sollten unterschiedlich zu den Grenzfrequenzen der Hochspannungsversorgungseinheit 500 sein. Beispielsweise unterscheiden sich die Grenzfrequenzen der Verstärker-Filter-Einheit 526 und die Grenzfrequenzen der Hochspannungsversorgungseinheit 500 um einen Faktor 10. Hierdurch werden Eigenschwingungen der Schaltungsanordnung vermieden.
Der Widerstand 532 hat zwei Funktionen. Zum einen bildet er zusammen mit der Parallelkapazität des Kondensators 524, 525 einen Hochpass mit einer definierten Grenzfrequenz. Zum anderen dominiert er den Leckstrom im zweiten Kondensator 525, der beispielsweise als ein Hochspannungskondensator mit hohem Spannungsabfall ausgebildet ist, bei dem sowohl interne Leckströme als auch externe Kriechströme nicht vernachlässigbar sind. Am ersten Kondensator 524 stellt sich dann eine Gleichspannung nahe bei 0V ein.
12 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät, beispielsweise eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400. Das Ausführungsbeispiel der 12 beruht auf dem Ausführungsbeispiel der 11. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 11 ist es bei dem Ausführungsbeispiel der 12 vorgesehen, dass die positive Versorgungsspannung U_pos und die negative Versorgungsspannung U_neg durch die Hochspannungsversorgungseinheit 500 bereitgestellt wird. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die beiden Versorgungsspannungen auch auf jegliche andere geeignete Weise zur Verfügung gestellt werden kann, beispielsweise durch Photozellen oder durch induktive Übertragung.
13 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät, beispielsweise eines der vorgenannten Teilchenstrahlgeräte 100, 200 oder 400. Das Ausführungsbeispiel der 13 beruht zum einen auf dem Ausführungsbeispiel der 7. Ferner beruht das Ausführungsbeispiel der 13 auf der 12. Gleiche Bauteile sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die 13 zeigt eine detailliertere Darstellung des Abgriffs der positiven Versorgungsspannung U_pos und der negativen Versorgungspannung U_neg an der Hochspannungsversorgungseinheit 500. So werden sowohl die positive Versorgungsspannung U_pos als auch die negative Versorgungsspannung U_neg an der zweiten Leitung 506 abgegriffen. Zwischen einem ersten Abgriff 535 für die positive Versorgungspannung U_pos und einem zweiten Abgriff 536 für die negative Versorgungsspannung U_neg sind eine erste Zenerdiode 533 und eine zweite Zenerdiode 534 in Reihe geschaltet.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Bezugszeichenliste

100: SEM
101: Elektronenquelle
102: Extraktionselektrode
103: Anode
104: Strahlführungsrohr
105: erste Kondensorlinse
106: zweite Kondensorlinse
107: erste Objektivlinse
108: erste Blendeneinheit
108A: erste Blendenöffnung
109: zweite Blendeneinheit
110: Polschuhe
111: Spulen
112: einzelne Elektrode
113: Rohrelektrode
114: Objekt
115: Rastereinrichtung
116: erster Detektor
117: zweiter Detektor
118: zweite Blendenöffnung
119: dritter Detektor
120: Probenkammer
121: vierter Detektor
200: Kombinationsgerät
201: Probenkammer
300: Ionenstrahlgerät
301: lonenstrahlerzeuger
302: Extraktionselektrode im lonenstrahlgerät
303: Kondensorlinse
304: zweite Objektivlinse
305: Probenhalter
306: einstellbare Blende
307: erste Elektrodenanordnung
308: zweite Elektrodenanordnung
400: Teilchenstrahlgerät mit Korrektoreinheit
401: Teilchenstrahlsäule
402: Elektronenquelle
403: Extraktionselektrode
404: Anode
405: erste elektrostatische Linse
406: zweite elektrostatische Linse
407: dritte elektrostatische Linse
408: magnetische Ablenkeinheiten
409: erste elektrostatische Strahlablenkeinheit
409A: erste Multipoleinheit
409B: zweite Multipoleinheit
410: Strahlablenkeinrichtung
411A: erster magnetischer Sektor
411B: zweiter magnetischer Sektor
411C: dritter magnetischer Sektor
411D: vierter magnetischer Sektor
411E: fünfter magnetischer Sektor
411F: sechster magnetischer Sektor
411G: siebter magnetischer Sektor
413A: erste Spiegelelektrode
413B: zweite Spiegelelektrode
413C: dritte Spiegelelektrode
414: elektrostatischer Spiegel
415: vierte elektrostatische Linse
416: zweite elektrostatische Strahlablenkeinheit
416A: dritte Multipoleinheit
416B: vierte Multipoleinheit
417: dritte elektrostatische Strahlablenkeinheit
418: fünfte elektrostatische Linse
418A: fünfte Multipoleinheit
418B: sechste Multipoleinheit
419: erster Detektor
420: unteres Strahlführungsrohr
421: Objektivlinse
422: magnetische Linse
423: sechste elektrostatische Linse
424: Probentisch
425: Objekt
426: Probenkammer
427: Detektionsstrahlweg
428: zweiter Detektor
429: Rastereinrichtung
430: Filterelektrode
431: oberes Strahlführungsrohr
431A: weiteres Strahlführungsrohr
432: weiteres magnetisches Ablenkelement
433: weitere Elektrode
500: Hochspannungsversorgungseinheit
500': Hochspannungsversorgungseinheit
500": Hochspannungsversorgungseinheit
500A: erste Hochspannungsversorgungseinheit
500B: zweite Hochspannungsversorgungseinheit
500C: dritte Hochspannungsversorgungseinheit
500D: vierte Hochspannungsversorgungseinheit
500E: fünfte Hochspannungsversorgungseinheit
500F: sechste Hochspannungsversorgungseinheit
500G: siebte Hochspannungsversorgungseinheit
500H: achte Hochspannungsversorgungseinheit
500I: neunte Hochspannungsversorgungseinheit
500J: zehnte Hochspannungsversorgungseinheit
500K: elfte Hochspannungsversorgungseinheit
500L: zwölfte Hochspannungsversorgungseinheit
500M: dreizehnte Hochspannungsversorgungseinheit
501: erste Stromquelle
502: erste Spannungsquelle
503: erste Leitung
504: zweite Stromquelle
505: zweite Spannungsquelle
506: zweite Leitung
507: dritte Leitung
508: Einstell- und/oder Regelkreis
509: Hochspannungsanschluss
510: optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung
510A: Empfangseinheit
510B: Sendeeinheit
511: Rückführwiderstand
512: vierte Leitungen
513: fünfte Leitung
514: siebte Leitung
515: Spannungssollwertvorgabeeinheit
516: Regeleinheit
517: Rückführeinheit
518: Verstärker- und Filtereinheit
519: Leiterplatte
520: Kühleinheit
521: wärmeleitende Isolierung
522: Rauschunterdrückungseinheit
523: Verbindungsleitung
524: erster Kondensator
525: zweiter Kondensator
526: Verstärker-Filter-Einheit
527: Leitung
528: Rauschregelkreis
529: Leitung
530: Leitung
531: Spannungsanschluss
532: Widerstand
533: erste Zenerdiode
534: zweite Zenerdiode
535: erster Abgriff
536: zweiter Abgriff
C1: erster Kondensator
C2: zweiter Kondensator
R1-Rn: Widerstände
R1-R9: Widerstände
I1: erster Strom
I2: zweiter Strom
I3: dritter Strom
I4: vierter Strom
OA: optische Achse
OA1: erste optische Achse
OA2: zweite optische Achse
OA3: dritte optische Achse
Ua: Ausgangsspannung
Uf: Führungsspannung
Ub: Bezugspotential
U1: Teilspannung
Upos: positive Versorgungsspannung
Uneg: negative Versorgungsspannung

Claims

Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (U_a) für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit - mindestens einer ersten Stromquelle (501) zur Bereitstellung eines ersten Stroms (I₁), - mindestens einer ersten Spannungsquelle (502), die an der ersten Stromquelle (501) über eine erste Leitung (503) angeschlossen ist, - mindestens einer zweiten Stromquelle (504) zur Bereitstellung eines zweiten Stroms (I₂), wobei die zweite Stromquelle (504) über eine zweite Leitung (506) mit der ersten Stromquelle (501) verbunden ist, - mindestens einer zweiten Spannungsquelle (505), die mit der zweiten Stromquelle (504) über eine dritte Leitung (507) verbunden ist, - mindestens einem Einstell- und/oder Regelkreis (508) zur Einstellung und/oder Regelung der Ausgangsspannung (U_a), wobei der Einstell- und/oder Regelkreis (508) über eine optische und/oder elektronische Kopplungseinrichtung (510) mit der ersten Stromquelle (501) und/oder der zweiten Stromquelle (504) verbunden ist, und mit - mindestens einem Rückführwiderstand (511), durch den ein dritter Strom (13) fließt, wobei - der Rückführwiderstand (511) mit dem Einstell- und/oder Regelkreis (508) durch eine vierte Leitung (512) verbunden ist, - der Rückführwiderstand (511) mit der ersten Stromquelle (501) durch eine fünfte Leitung (513, 506) verbunden ist, - der Rückführwiderstand (511) mit der zweiten Stromquelle (504) durch eine sechste Leitung (513, 506) verbunden ist, und wobei - der Rückführwiderstand (511), die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) durch eine siebte Leitung (514) mit einem Hochspannungsanschluss (509) verbunden sind, durch welche ein vierter Strom (14) fließt.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 1, wobei eines der folgenden Merkmale an der Hochspannungsversorgungseinheit (500) ausgebildet ist: - die erste Stromquelle (501) ist als einstellbare Stromquelle ausgebildet und die zweite Stromquelle (504) ist als Konstant-Stromquelle ausgebildet; - die erste Stromquelle (501) ist als Konstant-Stromquelle ausgebildet und die zweite Stromquelle (504) ist als einstellbare Stromquelle ausgebildet; oder - sowohl die erste Stromquelle (501) als auch die zweite Stromquelle (504) sind jeweils als einstellbare Stromquelle ausgebildet.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rückführwiderstand (511) als Widerstandskette ausgebildet ist.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 3, wobei - der Rückführwiderstand (511) n Widerstände (R₁ bis R_n) aufweist, wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände (R₁ bis R_n) in Reihe geschaltet sind, - der Rückführwiderstand (511) eine Halterung (519) aufweist, an welcher die n Widerstände (R₁ bis R_n) angeordnet sind, und wobei - der Rückführwiderstand (511) eine Kühleinheit (520) aufweist, wobei die Kühleinheit (520) für einen Temperaturfluss zwischen den n Widerständen (R₁ bis R_n) und der Kühleinheit (520) mit den n Widerständen (R₁ bis R_n) thermisch gekoppelt ist und wobei die Kühleinheit (520) zu jedem der n Widerstände einen nahezu identischen Wärmewiderstand aufweist.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 4, wobei zwischen der Halterung (519) und der Kühleinheit (520) mindestens eine wärmeleitende Isolierung (521) angeordnet ist, wobei die wärmeleitende Isolierung (521) elektrisch nicht leitend ist.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach Anspruch 5, wobei die Kühleinheit (520) derart an der wärmeleitenden Isolierung (521) angeordnet ist, dass die Kühleinheit (520) die wärmeleitende Isolierung (521) berührt.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die wärmeleitende Isolierung (521) jeden der n Widerstände (R₁ bis R_n) berührt.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei jeder der n Widerstände (R₁ bis R_n) identisch ausgebildet ist.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsversorgungseinheit (500) mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist: (i) die erste Stromquelle (501) und die zweite Stromquelle (504) sind in Reihe geschaltet; oder (ii) die Ausgangsspannung (U_a) ist bipolar.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsversorgungseinheit (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die Hochspannungsversorgungseinheit (500) weist mindestens eine Rückführeinheit (517) mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2) auf, wobei die Rückführeinheit (517) mit dem Rückführwiderstand (511) verbunden ist; - die Hochspannungsversorgungseinheit (500) weist mindestens eine Rückführeinheit (517) mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2) auf, wobei die Rückführeinheit (517) parallel zu dem Rückführwiderstand (511) geschaltet ist; oder - die Hochspannungsversorgungseinheit (500) weist mindestens eine Rückführeinheit (517) mit mindestens einem kapazitiven Spannungsteiler (C1, C2) auf, wobei der kapazitive Spannungsteiler einen ersten Kondensator (C1) und einen zweiten Kondensator (C2) aufweist, wobei der zweite Kondensator (C2) die Kapazität Null aufweist.
Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochspannungsversorgungseinheit (500) eines der folgenden Merkmale aufweist: - die erste Spannungsquelle (502) und die zweite Spannungsquelle (505) sind als unterschiedliche Spannungsquellen ausgebildet; oder - die erste Spannungsquelle (502) und die zweite Spannungsquelle (505) sind als einzige Spannungsquelle ausgebildet.
Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Hochspannung für ein Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400), mit - mindestens einer Hochspannungsversorgungseinheit (500) zur Bereitstellung einer Ausgangsspannung (U_a), und mit - mindestens einer Rauschunterdrückungseinheit (522), welche über mindestens eine Verbindungsleitung (523) mit der Hochspannungsversorgungseinheit (500) zum Leiten der Ausgangsspannung (U_a) der Hochspannungsversorgungseinheit (500) in die Rauschunterdrückungseinheit (522) verbunden ist, wobei die Rauschunterdrückungseinheit (522) umfasst: - mindestens eine Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) zum Erfassen eines Rauschens der Ausgangsspannung (U_a), - mindestens eine Verstärker-Filter-Einheit (526), wobei die Verstärker-Filter-Einheit (526) durch eine achte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) verbunden ist, - mindestens einen Regelkreis (528), wobei der Regelkreis (528) mit der Verstärker-Filter-Einheit (526) durch eine neunte Leitung verbunden ist und wobei der Regelkreis (528) durch eine zehnte Leitung mit der Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) verbunden ist, und mit - mindestens einem Hochspannungsanschluss (531), an dem die Hochspannung anliegt, wobei der Hochspannungsanschluss (531) mit dem Regelkreis (528) durch eine elfte Leitung verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, wobei die Rauschmesseinrichtung (524, 532, 525) einen Spannungsteiler umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, wobei die Schaltungsanordnung eines der folgenden Merkmale aufweist: - der Spannungsteiler ist als ein kapazitiver Spannungsteiler (524, 525) ausgebildet; oder - der Spannungsteiler ist als ein kapazitiver Spannungsteiler (524, 525) mit einem ersten Kondensator (524) und einem zweiten Kondensator (525) ausgebildet, wobei der erste Kondensator (524) die Kapazität Null aufweist.
Widerstands-Schaltungsanordnung (511) für eine Hochspannungsversorgungseinheit (500) eines Teilchenstrahlgeräts (100, 200, 400), mit - n Widerständen (R₁ bis R''), wobei n eine ganze Zahl ist und die n Widerstände (R₁ bis R_n) in Reihe geschaltet sind, - einer Halterung (519), an welcher die n Widerstände (R₁ bis R_n) angeordnet sind, und mit - einer Kühleinheit (520), wobei die Kühleinheit (520) für einen Temperaturfluss zwischen den n Widerständen (R₁ bis R_n) und der Kühleinheit (520) mit den n Widerständen (R₁ bis R_n) thermisch gekoppelt ist und wobei die Kühleinheit (520) zu jedem der n Widerstände (R₁ bis R_n) einen nahezu identischen Wärmewiderstand aufweist.
Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach Anspruch 15, wobei die Halterung (519) als Leiterplatte (519) oder in Form einer freien Verdrahtung ausgebildet ist.
Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach Anspruch 15 oder 16, wobei zwischen der Halterung(519) und der Kühleinheit (520) mindestens eine wärmeleitende Isolierung (521) angeordnet ist.
Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach Anspruch 17, wobei die Kühleinheit (520) derart an der wärmeleitenden Isolierung (521) angeordnet ist, dass die Kühleinheit (520) die wärmeleitende Isolierung (521) berührt.
Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, wobei die wärmeleitende Isolierung (521) jeden der n Widerstände (R₁ bis R_n) berührt.
Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei jeder der n Widerstände (R₁ bis R_n) identisch ausgebildet ist.
Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) zur Analyse und/oder Bearbeitung eines Objekts (114, 425), mit - mindestens einem Strahlerzeuger (101, 301, 402) zur Erzeugung eines Teilchenstrahls mit geladenen Teilchen, - mindestens einer Objektivlinse (107, 304, 421) zur Fokussierung des Teilchenstrahls auf das Objekt (114, 425), - mindestens einem Detektor (116, 117, 119, 121, 419, 428) zur Detektion von Wechselwirkungsteilchen und/oder Wechselwirkungsstrahlung, wobei die Wechselwirkungsteilchen und/oder die Wechselwirkungsstrahlung aufgrund einer Wechselwirkung des Teilchenstrahls mit dem Objekt (114, 425) entstehen/entsteht, und mit - mindestens einer Hochspannungsbaueinheit (101, 102, 103, 301, 302, 402, 403, 404, 405, 406, 407, 413A, 413B, 413C, 415, 420, 430) an der eine Hochspannung anliegt, wobei das Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) ferner eines der folgenden Merkmale aufweist: (a) mindestens eine Hochspannungsversorgungseinheit (500) nach einem der Ansprüche 1 bis 11; (b) mindestens eine Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 14; und (c) mindestens eine Widerstands-Schaltungsanordnung (511) nach einem der Ansprüche 15 bis 20.
Teilchenstrahlgerät (100, 200, 400) nach Anspruch 21, wobei das Teilchenstrahlgerät als Elektronenstrahlgerät und/oder lonenstrahlgerät ausgebildet ist.