DE112010000743B4

DE112010000743B4 - Detektor und Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen mit einem solchen Detektor

Info

Publication number: DE112010000743B4
Application number: DE112010000743.8T
Authority: DE
Inventors: Junichi Katane; Sukehiro Ito
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2010-01-20
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2030-01-21
Also published as: CN103871811B; CN102308357B; WO2010089958A1; US8294097B2; KR101247865B1; CN103871811A; KR20130014609A; CN102308357A; US8692195B2; JP2010182550A; KR20110112409A; DE112010000743T5; JP5352262B2; KR101396676B1; US20130026363A1; US20110291010A1

Abstract

Detektor (29, 31, 41) zur Verwendung in einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, wobei die Vorrichtung umfasst:eine Quelle (1) geladener Teilchen;ein optisches System für geladene Teilchen, das einen von der Quelle (1) emittierten Strahl (2) primärer geladener Teilchen fokussiert, um damit eine Probe (5) abzutasten; undeine Probenkammer (8), die in ihrem Inneren einen konstanten Gasdruck halten kann,wobei der Detektor (29, 31, 41) folgendes umfasst:eine Elektrode (9) zum Erzeugen einer Gasszintillation unter Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode, undeinen lichtdurchlässigen Lichtleiter (20), wobei der Detektor (29, 31, 41) eingerichtet ist, mittels des Lichtleiters (20), Licht aus der durch die Elektrode erzeugten Gasszintillation zu detektieren,dadurch gekennzeichnet, dassder Lichtleiter (20) aus mehreren optischen Fasern (56) aufgebaut ist,ein Material des Lichtleiters Quarz ist,der Lichtleiter (20) ausgelegt ist, Licht in einem Spektralbereich, der zumindest vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Lichtbereich reicht und im Wesentlichen dem Emissionsspektrum von Stickstoff entspricht, durchzulassen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die einen Strahl geladener Teilchen in der Art eines Elektronenstrahls und eines Ionenstrahls verwendet, und insbesondere eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die Mittel zum Detektieren von Licht in einem Bereich, der zumindest vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Lichtbereich reicht, und eine kombinierte Verwendung der Lichtdetektion und der Ionenstromdetektion.
Stand der Technik
Bei einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, typischerweise in der Art eines Rasterelektronenmikroskops, wird eine Probe mit einem fein fokussierten Strahl geladener Teilchen abgetastet, wodurch gewünschte Informationen (beispielsweise ein Probenbild) von der Probe erhalten werden.
Bei einer solchen Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen war bisher bei einem Beobachtungsverfahren für einen Grobvakuumbereich (etwa 1 Pa bis 3000 Pa) eine Beobachtung unter Verwendung reflektierter Elektronen mit verhältnismäßig hoher Energie allgemein üblich. Dies liegt daran, dass in einem Fall, in dem eine große Anzahl von Gasmolekülen, die in einem Grobvakuum existieren, und Elektronen, die ein Bildsignal aufweisen, wiederholt miteinander kollidieren, die die Bildinformationen aufweisenden Elektronen bei diesem Detektionsprozess ihre Energie verlieren und einen Detektor daher nicht erreichen können, so dass die Beobachtung unter Verwendung von Elektronen mit einer höheren Energie, d.h. von reflektierten Elektronen, als ein Verfahren zum Ermöglichen einer einfacheren Beobachtung erwogen wurde. Der Materialtyp einer Beobachtungsprobe, insbesondere die Atomnummer, ist daher in dem erhaltenen Bild in erheblichem Maße sichtbar, so dass dieses Verfahren gegenwärtig häufig beispielsweise für eine Oberflächenbeobachtung und Oberflächenanalyse auf dem Materialgebiet verwendet wird. Überdies kann einer hohen Abtastgeschwindigkeit (TV-Abtastung und dergleichen), unabhängig von einem Hochvakuum oder einem Grobvakuum, ausreichend Rechnung getragen werden, und dies ist einer der Gründe, aus denen dieses Verfahren hauptsächlich für einen Detektor verwendet wurde.
In den letzten Jahren wurde ein Detektionsverfahren, bei dem Sekundärelektronen mit einer kleinen Energie verwendet werden, aktiv untersucht. Beispiele sind die Patentdokumente 1, 2 und 3. Bei einem großen Teil der existierenden Verfahren wird eine Elektrode vorab über einer Probe angeordnet, und es wird eine Kaskadenverstärkung verwendet, bei der von der Probe erzeugte Sekundärelektronen beschleunigt werden, so dass sie zur Verstärkung wiederholt mit innerhalb einer Probenkammer vorhandenen Gasmolekülen kollidieren.
Hierfür sind grob zwei Detektionsverfahren bekannt. Eines ist ein Elektronenstrom-Detektionsverfahren, bei dem die verstärkten Sekundärelektronen selbst detektiert werden, und das andere ist ein Ionendetektionsverfahren, bei dem positive Ionen detektiert werden, die erzeugt werden, wenn die Sekundärelektronen und die Gasmoleküle miteinander kollidieren.
Als repräsentative Beispiele der herkömmlichen Technologien kann Patentdokument 1 für das Elektronenstromverfahren zitiert werden, und die Patentdokumente 2 und 3 können für das Ionenstromverfahren zitiert werden.
Die beiden nach den beiden Verfahren erhaltenen Bilder ähneln in hohem Maße einem Hochvakuum-Sekundärelektronenbild, weil eine Grundsignalquelle die Sekundärelektronen von der Beobachtungsprobe sind, und es ist möglich, ein Bild zu erhalten, das von jenen eines Bilds reflektierter Elektronen verschiedene Eigenschaften aufweist, d.h. ein Bild, das Informationen über eine Extremfläche der Beobachtungsprobe aufweist.
Literatur:

Patentdokument 1: US 4 785 182 A
Patentdokument 2: japanische Patentveröffentlichung (Kokai) JP 2001 / 126 655 A
Patentdokument 3: japanische Patentveröffentlichung (Kokai) JP 2006 / 228 586 A
Patentdokument 4: japanische Patentveröffentlichung (Kokai) JP 2003 / 515 907 A
Patentdokument 5: japanische Patentveröffentlichung (Kokai) JP 2004 / 503 062 A
Patentdokument 6: US 6 781 124 B2
Patentdokument 7: US 7 193 222 B2
Patentdokument 8: US 6 979 822 B1
Nicht-Patentdokument 1: Molecular Spectra and Molecular Structure D. Van Nostrand Company, Inc.

Ferner offenbart DE 101 26 698 A1 einen Detektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterer Stand der Technik ist in US 2006/0186337 A1 , US 2003/0080293 A1 , US 2005/0230620 A1 , US 4438332 A und in P. Dorenbos et al.: „Absolute light yield measurements on BaF2 crystals and the quantum efficiency of several photomultiplier tubes", Nuclear Science, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 40 (1993), No. 4, August 1993, Seiten 424-430 angegeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Andererseits tritt anders als beim Hochvakuum-Sekundärelektronenbild und beim Bild reflektierter Elektronen eine Schwierigkeit in Bezug auf die technische Funktionsweise, nämlich eine Schwierigkeit einer Beobachtung bei einer hohen Abtastgeschwindigkeit, auf. Ein verständlicher Grund hierfür besteht darin, dass die eine verhältnismäßig geringe Fluggeschwindigkeit aufweisenden Ionen in dem Kaskadenverstärkungsprozess der Elektronen und Ionen als Mittler für die ein Bild erzeugenden Elektronen wirken, so dass eine Differenz zwischen einem schließlich zu beobachtenden Bild und der Abtastgeschwindigkeit eines Primärelektronenstrahls auftritt. Das heißt, dass die Detektionsgeschwindigkeit physikalisch begrenzt ist.
Insbesondere hat sich in den letzten Jahren der Bedarf an einem im Grobvakuum erhaltenen Bild auf die Erfassung eines Extremflächenbilds einer Beobachtungsprobe und eine Sekundärelektronenbeobachtung mit einer ausreichend hohen Qualität, so dass sie mit dem Hochvakuum-Sekundärelektronenbild vergleichbar ist, gerichtet. Zusätzlich umfassen Gebiete, welche eine solche Sekundärelektronenbeobachtung in einem Grobvakuum erfordern, einen weiten Bereich, der das Gebiet biologischer bzw. chemischer Materialien, das geologische Gebiet, das Halbleitergebiet und dergleichen einschließt.
Daher wurden gemäß der vorliegenden Erfindung Detektionseinrichtungen, welche als Signalquelle Licht statt Elektronen und Ionen einsetzen, die herkömmlich für die Detektion verwendet wurden, zur Beobachtung einer Extremfläche einer Probe im Grobvakuum untersucht.
Ein Detektionsverfahren und ein Bildbeobachtungsverfahren, bei denen diese Detektionseinrichtungen verwendet werden, sind in den Patentdokumenten 4 und 5 sowie den ähnlichen Patentdokumenten 6, 7 und 8 als herkömmliche Technologien offenbart.
Wenn Elektronen, Gasmolekülen und Ionen, die sich in einem Entladungszustand (einschließlich eines Plasmazustands) befinden, eine hohe Energie gegeben wird, machen die Elektronen, Gasmoleküle und Ionen einen Energieniveauübergang vom Grundzustand in den angeregten Zustand durch und kehren nach einer kurzen Zeit in den Grundzustand zurück (sie werden einige ns im angeregten Zustand gehalten und kehren dann nach kurzer Zeit zurück). Bei der Rückkehr in den Grundzustand emittieren die Elektronen, Gasmoleküle und Ionen, entsprechend der Energie am Übergang, Photonen. Dieses Licht weist ein Spektrum auf, das insbesondere für den Gastyp, d.h. seine Atome oder Moleküle, spezifisch ist. Im Fall eines Detektionsverfahrens, bei dem dieses Lichtemissionsphänomen (Gasszintillation) verwendet wird, wird natürlich das Licht detektiert. Dementsprechend wird selbst bei einer hohen Abtastgeschwindigkeit eine ausreichende Ansprechgeschwindigkeit erzielt, und das erhaltene Bild ähnelt in hohem Maße dem Hochvakuum-Sekundärelektronenbild.
In den vorstehend erwähnten Dokumenten wurde keine Beschreibung des vom Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen erzeugten Lichttyps gefunden, und ihr Inhalt bietet keine weiteren Verbesserungen der Funktionsweise, und es lässt sich aus ihnen kein Mehrwert entnehmen.
Bei der Verwendung dieses Phänomens ist es besonders wichtig, dass der Weg zum Erreichen einer Optimierung vom behandelten Lichttyp abhängt.
Das Spektrum der im Vakuum auftretenden Lichtemission hängt vom Typ des eingeleiteten Gases ab. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass die Wellenlänge des Lichts dieses Typs von der Wellenlänge der Lichtemission eines normalerweise in einem REM verwendeten Szintillators (in der Nähe von etwa 420 nm) verschieden ist und sich bis in den Vakuumultraviolettbereich mit einer kürzeren Wellenlänge erstreckt.
Weil sich die Lichtwellenlänge bis in den Vakuumultraviolettbereich erstreckt, wird davon ausgegangen, dass die in den Patentdokumenten 4 und 5 offenbarten Technologien eine begrenzte effektive Detektion aufweisen. Dies liegt daran, dass in dem Detektor, der das normalerweise beim REM verwendete Licht verwendet, wie vorstehend beschrieben wurde, das Material eines Lichtleiters und einer Photomultiplier-Röhre so ausgewählt werden, dass sie für das Emissionsspektrum des Szintillators geeignet sind, so dass zumindest die Lichtdurchlässigkeit des Lichtleiters und die Licht-Photoelektronen-Konvertierungsrate der Photomultiplier-Röhre bei anderen Wellenlängen erheblich abnehmen (siehe die 4 und 5).
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine effiziente Detektionstechnologie unter Verwendung von Licht im Grobvakuum als Detektionssignalquelle bereitzustellen.
Ferner wurde zusätzlich zu der vorstehend erwähnten Aufgabe eine kombinierte Verwendung einer Lichtdetektion und einer Ionenstromdetektion untersucht.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Lichteigenschaften ist die Anordnung des herkömmlichen Detektionsverfahrens selbst, insbesondere die Ionenstromdetektion, verhältnismäßig einfach, und es lassen sich daher Einrichtungen verwirklichen, bei denen das Verfahren zum Detektieren von Bildinformationen aufweisendem Licht und die Ionenstromdetektion miteinander kombiniert werden.
Durch ein Experiment konnte eine unterschiedliche Bildqualität zwischen einem durch die Ionenstromdetektion mit dem herkömmlichen Detektionsverfahren erhaltenen Bild und einem durch die Detektion des die Bildinformationen aufweisenden Lichts erhaltenen Bild bestätigt werden. Beide sind Bilder, die dem Hochvakuum-Sekundärelektronenbild erheblich ähneln, abhängig vom Typ einer zu beobachtenden Probe kann jedoch eine Kontrastdifferenz zwischen ihnen erhalten werden. Dementsprechend ist diese unterschiedliche Bildqualität sehr nützlich, und es liegt nahe, dass verschiedene Proben beobachtet werden können. Dies bedeutet, dass die vorstehend beschriebene Einrichtung für Benutzer auf sehr verschiedenen Gebieten und für Benutzer auf Gebieten, die von den herkömmlichen Technologien abgedeckt werden, nützlich ist.
Natürlich kann bei der Behandlung des die Bildinformationen aufweisenden Lichts eine Ansprechgeschwindigkeit erhalten werden, die ausreicht, um einer schnellen Abtastung in der Art einer TV-Abtastung Rechnung zu tragen.
Angesichts des vorstehend Erwähnten besteht eine weitere Aufgabe darin, die Leistungsfähigkeit und die Funktionen sowohl des Detektionsverfahrens, das Licht als Detektionssignalquelle verwendet, als auch des Detektionsverfahrens, das Ionen als Detektionssignalquelle verwendet, möglichst weit zu entwickeln und auf diese Weise eine optimale Konfiguration einer Detektionseinheit zu erzielen, und dadurch den Wert eines erhaltenen Bilds zu erhöhen und Benutzern auf weiten Gebieten das Beobachtungsbild bereitzustellen.
Lösung des Problems
Wenngleich bei dem Experiment, auf dem die vorliegende Erfindung beruht, das emittierte Licht auch Licht im Bereich sichtbarer Wellenlängen enthielt, enthielt es wie erwartet einen großen Anteil Licht mit Wellenlängen vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich. Daher werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Eigenschaften des zu behandelnden Lichts in ausreichendem Maße berücksichtigt, so dass eine Konfiguration angenommen wird, die eine Detektion vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich ermöglicht.
Angesichts des vorstehend Erwähnten sieht die Erfindung einen Detektor nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 und eine Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6 mit einem solchen Detektor vor. Der Detektor umfasst den in Anspruch 1 genauer angegebenen Lichtleiter (optischen Wellenleiter) aus einem Material, das Licht durchlassen kann, welches zumindest vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reicht.
Zusätzlich ist für die kombinierte Verwendung der Lichtdetektion und der Ionendetektion eine auf ein Grobvakuum (1 Pa bis 3000 Pa) geregelte Probenkammer vorgesehen, und der Detektor weist auf: eine Steuereinheit, die eine positive Elektrode aufweist, bei der +300 bis +500 V an mindestens eine Elektrode angelegt sind, Bildinformationen aufweisendes Licht durch einen Lichtleiter (optischen Wellenleiter) detektiert, der in der Nähe der positiven Elektrode angeordnet ist, das Licht durch eine Photomultiplier-Röhre, die mit dem Lichtleiter verbunden ist, in Photoelektronen konvertiert und verstärkt und dann ein Bild erzeugt, und eine Steuereinheit, welche als ein Stromsignal einen Bildinformationen aufweisenden Ionenstrom von einer anderen Elektrode mit einem Potential, das von jenem der Elektrode verschieden ist, detektiert und ein Bild erzeugt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die Leistungsfähigkeit und die Funktionen sowohl des Detektionsverfahrens, das Licht in einem Grobvakuum als Detektionssignalquelle verwendet, als auch des Detektionsverfahrens, das Ionen als Detektionssignalquelle verwendet, wobei es sich um eine herkömmliche Technologie handelt, möglichst weit zu entwickeln und auf diese Weise eine optimale Konfiguration einer Detektionseinheit zu erzielen, um den Wert eines erhaltenen Bilds zu erhöhen und Benutzern auf weiten Gebieten das Beobachtungsbild bereitzustellen.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines Rasterelektronenmikroskops, das ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine vergrößerte Ansicht eines Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, und eines Everhart-Thornley-Detektors (Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor),
3 Diagramme von Emissionsspektrums-Analyseergebnissen von Luft (aus dem Nicht-Patentdokument 1),
4 Graphen, welche die Lichtdurchlässigkeiten von Acryl und Quarz zeigen (aus Datenblättern von SUMIPEX, Sumitomo Chemical Co., Ltd./quartz, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.),
5 Graphen von Strahlungsempfindlichkeitskurven von Photomultiplier-Röhren (aus einem Datenblatt von Hamamatsu Photonics K.K.),
6 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels einer Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
7 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
8 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels eines Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
9 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
10 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
11 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
12 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
13 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
14 eine schematische Ansicht eines Konfigurationsbeispiels des Lichtleiters und der Elektrode des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist,
15 eine schematische Ansicht, wobei der Lichtleiter und eine halb eingetretene Objektivlinse des Detektors, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, konfiguriert werden,
16 eine Ansicht eines durch den Detektor, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, erfassten Bilds und eines nach einem herkömmlichen Verfahren erfassten REM-Bilds und
17 eine Ansicht eines durch den Detektor, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, erfassten Bilds und eines nach einem herkömmlichen Verfahren erfassten REM-Bilds.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend werden einige als Beispiel dienende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Ausführungsform 1
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in Bezug auf ein Rasterelektronenmikroskop, das Bildinformationen aufweisendes Licht detektiert, eine Ausführungsform beschrieben, die sich auf einen Detektor bezieht, welcher aufweist: eine Detektionseinheit, die Bildinformationen aufweisendes Licht detektiert, das durch ein Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen erhalten wird, das in einer auf ein Grobvakuum (beispielsweise 1 Pa bis 3000 Pa) geregelten Probenbeobachtungskammer auftritt, und eine Detektionseinheit, die einen Bildinformationen aufweisenden Ionenstrom detektiert, der durch Kaskadenverstärkung (Gasverstärkung) von Elektronen und Gasmolekülen erhalten wird.
1 ist eine Konfigurationsansicht, welche eine externe Konfiguration eines Rasterelektronenmikroskops schematisch zeigt, in dem ein Detektor angeordnet ist, der ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist.
Das in 1 dargestellte Rasterelektronenmikroskop weist auf: ein elektronenoptisches System mit einer Objektivlinse 4, eine Probenbeobachtungskammer 8, eine Photomultiplier-Röhre 21, welche durch einen Lichtleiter 20 detektiertes Licht in Photoelektronen konvertiert und verstärkt, eine Steuereinheit 22, welche ein ausgegebenes Bildsignal verarbeitet, um dadurch ein Bild zu erzeugen, ähnlich eine Steuereinheit 22, die ein von detektierten Sekundärelektronen abgeleitetes Stromsignal positiver Ionen verarbeitet, um dadurch ein Bild zu erzeugen, ein Bildverarbeitungs-Endgerät 23, das mit den Steuereinheiten verbunden ist, und dergleichen. Das Bildverarbeitungs-Endgerät 23 weist auf: eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines erzeugten Bilds, eine Informationseingabeeinrichtung zum Eingeben von Informationen, die für den Betrieb einer Vorrichtung erforderlich sind, in eine auf der Anzeigeeinrichtung angezeigte GUI und dergleichen. Es sei bemerkt, dass jeweilige Bestandteile des elektronenoptischen Systems, beispielsweise die Beschleunigungsspannung eines Primärelektronenstrahls, der jeder Elektrode zuzuführende Strom und die an jede Elektrode anzulegende Spannung und dergleichen, automatisch oder entsprechend einem gewünschten Wert, der von einem Benutzer auf dem Bildverarbeitungs-Endgerät 23 eingegeben wird, durch eine Beobachtungsbedingungs-Steuereinheit 24 eingestellt werden.
Eine Elektronenquelle 1, die in dem Rasterelektronenmikroskop enthalten ist, emittiert einen Primärelektronenstrahl 2 von im Allgemeinen 0,3 kV bis 30 kV. Eine mehrstufige Linse 3 wird so gesteuert, dass geeignete Beobachtungsbedingungen erhalten werden, und ihre Funktion besteht darin, den Primärelektronenstrahl zu konvergieren. Die Objektivlinse 4 hat in ähnlicher Weise eine Funktion, den Primärelektronenstrahl zu konvergieren, so dass er auf einer zu beobachtenden Probe 5 ein Bild erzeugt und auf einen geeigneten Beobachtungspunkt fokussiert wird. Ein Ablenker 25 bewegt für das Abtasten die Bestrahlungsposition des Primärelektronenstrahls auf der Probe 5 innerhalb eines gewünschten Bereichs eines Beobachtungsgesichtsfelds. Zusätzlich kann die Abtastgeschwindigkeit durch eine Ablenksignal-Steuereinheit 26 geändert werden, welche den Ablenker 25 steuert. Bei der Bestrahlung mit dem Primärelektronenstrahl werden Sekundärelektronen 6 und reflektierte Elektronen 7 von der Probe emittiert.
Der Vakuumgrad innerhalb der Probenbeobachtungskammer 8 wird durch Öffnen/Schließen eines Nadelventils 28 für eine Atmosphäreneinlassöffnung 27 in die Probenbeobachtungskammer 8 gesteuert. Dieses Grobvakuum-REM ist nicht nur mit einem Beobachtungsmodus für das Grobvakuum, sondern auch einem Beobachtungsmodus für ein Hochvakuum versehen, und das Nadelventil 28 ist bei der Beobachtung unter Hochvakuum geschlossen, wodurch das Innere der Probenbeobachtungskammer 8 in einem Hochvakuumzustand mit 10^-3 Pa oder weniger gehalten wird. Dabei werden die von der Probe 5 erzeugten Sekundärelektronen 6 durch einen Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor detektiert. Normalerweise detektiert der Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor die Sekundärelektronen 6 durch einen als Everhart-Thornley-Detektor 29 bezeichneten Detektor, der einen Szintillator 55 und eine Photomultiplier-Röhre aufweist. In der Nähe des Szintillators sind +10 kV 43 angelegt, und es wird ferner durch eine Sekundärelektronen-Kollektorelektrode 30, an die typischerweise +300 V angelegt sind, im Inneren der Probenbeobachtungskammer 8 ein Potentialgradient bereitgestellt, um die Wirksamkeit des Sammelns der Sekundärelektronen 6 zu erhöhen.
Die reflektierten Elektronen 7 werden durch einen unmittelbar unterhalb der Objektivlinse 4 angeordneten Reflexionselektronendetektor 31 detektiert. Ein Halbleiterdetektor oder eine Mikrokanalplatte wird für den Reflexionselektronendetektor 31 verwendet. Falls ein Halbleiterdetektor verwendet wird, kann die Reflexionselektronendetektion sogar in dem später zu beschreibenden Grobvakuum-Beobachtungsmodus ausgeführt werden. Hier wird angenommen, dass der Reflexionselektronendetektor 31 ein Halbleiterdetektor ist.
Von den detektierten Sekundärelektronen und reflektierten Elektronen abgeleitete Signale werden elektrisch verstärkt, durch die Steuereinheit 22 einer A/D-Wandlung unterzogen und synchron mit dem Abtasten des Primärelektronenstrahls 2 auf dem Bildverarbeitungs-Endgerät 23 angezeigt. Dadurch kann ein REM-Bild innerhalb des Bereichs des Beobachtungsgesichtsfelds erhalten werden.
Bei der Beobachtung im Grobvakuum wird das Innere der Probenkammer 8 durch Öffnen/Schließen des Nadelventils 28 bei einem angegebenen Gasdruck 19 gehalten. Zusätzlich wird das Potential der Sekundärelektronen-Kollektorelektrode 30 auf das Erdungspotential geschaltet. Der typische Gasdruck 19 innerhalb der Probenkammer beträgt 1 bis 300 Pa und kann in einem Spezialfall auf bis zu 3000 Pa geregelt werden.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Bilds durch das Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen und die Kaskadenverstärkung (Gasverstärkung) der Elektronen und der Gasmoleküle zur Beobachtung im Grobvakuum beschrieben.

(1) In der auf eine Grobvakuumatmosphäre (1 Pa bis 3000 Pa) geregelten Probenkammer 8 werden die Sekundärelektronen 6 von einer Probe 5 erzeugt, die mit dem Primärelektronenstrahl 2 bestrahlt wird.
- (1)-1 Elektronen und positive Ionen werden durch Kollision zwischen Primärelektronen und neutralen Gasmolekülen innerhalb der Probenkammer erzeugt.
- (1)-2 Die Sekundärelektronen 6 werden von der Probe 5 erzeugt.
(2) Die von der Probe 5 erzeugten Sekundärelektronen 6 werden durch eine oberhalb der Probe angeordnete erste Elektrode 9 (+300 V bis +500 V) angezogen und kollidieren wiederholt mit den neutralen Gasmolekülen, so dass die Elektronen und die positiven Ionen durch die durch eine Elektronenlawine hervorgerufene Kaskadenverstärkung erzeugt werden. Dabei haben die reflektierten Elektronen die gleiche Energie wie die Primärelektronen, und sie kollidieren in ähnlicher Weise mit den neutralen Gasmolekülen, so dass die Elektronen und die positiven Ionen erzeugt werden.
- (2)-1 Von den Sekundärelektronen herrührende Elektronen 10 und positive Ionen 11 werden durch die Elektronenlawine der Sekundärelektronen von der Probe verstärkt.
- (2)-2 Ähnlich werden von den reflektierten Elektronen herrührende Elektronen 12 und positive Ionen 13 erzeugt.
Ein Verfahren zum Detektieren des Stroms positiver Ionen an dieser Stelle, d.h. der von den Sekundärelektronen herrührenden positiven Ionen 11 und der von den reflektierten Elektronen herrührenden positiven. Ionen 13, um dadurch ein Bild zu erfassen, wird als Ionenstrom-Detektionsverfahren bezeichnet. Ferner wird in Bezug auf das Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen ein Bild durch den folgenden Prozess erfasst.
(3) Den Elektronen und den neutralen Gasmolekülen wird durch die hohe Energie in einem Plasmazustand (Entladung) infolge eines durch die positive Elektrode oberhalb der Probe gebildeten elektrischen Felds Energie verliehen, so dass der Übergang von einem Grundzustand 14 in einen angeregten Zustand 15 erfolgt.
- (3)-1 Vom Grundzustand 14 (stabiler Atom-/Molekülzustand) in den angeregten Zustand 15 (instabiler Atom-/Molekülzustand).
(4) Bei der Rückkehr aus dem instabilen angeregten Zustand in den Grundzustand wird Licht, dessen Energie der Übergangsenergie am Übergang in. den angeregten Zustand entspricht, d.h. Bildinformationen aufweisendes Licht (Ultraviolettlicht/sichtbares Licht) 17 erzeugt.
- (4)-1 Es wird Licht erzeugt, dessen Emissionswellenlängenspitze vom Typ der neutralen Gasmoleküle 18 und vom Gasdruck 19 innerhalb der Probenbeobachtungskammer 8 abhängt.
(5) Das unter Punkt (4) emittierte Licht wird direkt durch eine Fläche des Lichtleiters 20 detektiert, das Licht wird durch die Photomultiplier-Röhre (PMT) 21 in Elektronen konvertiert und verstärkt, und das Bild wird dann durch die Steuereinheit 22 betrachtet.

2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Detektors 41 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine positive Spannung von +300 V bis +500 V ist an die in der Nähe des Lichtleiters 20 angeordnete erste Elektrode 9 angelegt, und ein. Potentialgradient ist im Inneren der Probenbeobachtungskammer bereitgestellt. Die Gasszintillation in den vorstehenden Punkten (3) und (4) wird gleichzeitig mit der durch die Elektronenlawine in dem vorstehenden Punkt (2) hervorgerufenen Kaskadenverstärkung durch diesen Potentialgradienten erzeugt. Der im vorstehenden Punkt (2) erwähnte die Bildinformationen aufweisende positive Ionenstrom, d.h. die von den Sekundärelektronen herrührenden positiven Ionen 11 und die von den reflektierten Elektronen herrührenden positiven Ionen 13, wird durch eine andere zweite Elektrode 32 mit einem Potential, das von jenem der ersten Elektrode 9 verschieden ist, detektiert, durchläuft eine elektrische Verstärkungsschaltung und wird durch die Steuereinheit 22 zur Erzeugung des Beobachtungsbilds verwendet.
Andererseits wird das in den vorstehenden Punkten (3) und (4) erwähnte die Bildinformationen aufweisende Licht 17 direkt durch den Lichtleiter 20 detektiert, durch das Innere des Lichtleiters übertragen und in die mit dem Lichtleiter verbundene Photomultiplier-Röhre 21 eingeführt. Anschließend wird das Licht in Photoelektronen konvertiert und verstärkt und dann durch eine elektrische Verstärkungsschaltung 42 um einen gewünschten Faktor verstärkt und in ähnlicher Weise durch die Steuereinheit 22 zur Erzeugung des Beobachtungsbilds verwendet.
Der in 2 dargestellte Lichtleiter ist so konfiguriert, dass er Licht, das vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reicht, ausreichend durchlassen kann. Zusätzlich hat die Photomultiplier-Röhre eine Funktionsweise, die es ermöglicht, dass vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reichendes Licht in Photoelektronen konvertiert und verstärkt wird.
Mit Bezug auf die 3 wird nachstehend die Notwendigkeit beschrieben, Licht zu behandeln, das vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reicht, um das Licht dieses Typs zu detektieren. 3 zeigt Emissionsspektrum-Analyseergebnisse 44 von Luft entsprechend Nicht-Patentdokument 1. Wie in den Figuren dargestellt ist, ist der Hauptmolekülanteil in Luft Stickstoff, und die von Stickstoffmolekülen abgeleiteten Ergebnisse werden in dem erhaltenen Emissionsspektrum vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich beobachtet. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist das Grobvakuum-REM normalerweise mit einem Mechanismus versehen, der das Innere der Probenbeobachtungskammer 8 bei dem gegebenen Gasdruck 19 hält, indem das Nadelventil 28 geöffnet bzw. geschlossen wird, und im Allgemeinen wird die Atmosphäre (Luft) in die Probenbeobachtungskammer 8 eingelassen. Dementsprechend kann das Spektrum des die Bildinformationen aufweisenden Lichts als dem Spektrum von Stickstoff im Wesentlichen gleichwertig angesehen werden.
Hier ist es zum Detektieren von Licht, das vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reicht, notwendig, dass ein Lichtleiter (optischer Wellenleiter) das Licht in diesem Bereich ausreichend durchlassen kann und das Licht durch die Photomultiplier-Röhre in Photoelektronen konvertiert und verstärkt werden kann. Unter Verwendung der folgenden Ausdrücke werden Effekte beschrieben, die auftreten, wenn das vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reichende Licht detektiert wird.
4 zeigt die Lichtdurchlässigkeit 45 von Acryl und die Lichtdurchlässigkeit 46 von Quarz als Materialbeispiele für den Lichtleiter. Wie in den Figuren dargestellt ist, lässt Quarz das vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reichende Licht, im Gegensatz zu Acryl, ausreichend durch.
Zusätzlich zeigt 5 einen Vergleich zwischen Strahlungsempfindlichkeitskurven der Photomultiplier-Röhren, d.h. eine Strahlungsempfindlichkeitskurve 47 der normalerweise in dem REM verwendeten Photomultiplier-Röhre und eine Strahlungsempfindlichkeitskurve 48 der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Photomultiplier-Röhre.
Unter der Annahme, dass die Anzahl der Lichtphotonen, die in den Lichtleiter eintreten, N ist, λ die Wellenlänge ist, h die Plancksche Konstante (6,626 × 10^-34 Js) ist, c.die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (2,998 × 10⁸ m/s) ist, G der Verstärkungsfaktor der Photomultiplier-Röhre ist, L(λ) der Lichtdurchlässigkeitseinflussdes Lichtleiters ist, P(λ) die Strahlungsempfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich ist, in dem die Photomultiplier-Röhre arbeitet, und λ_max bzw. λ_min die maximale bzw. die minimale Wellenlänge des in den Lichtleiter eintretenden Lichts ist, lässt sich die Stärke I des Detektionssignals, das als Bildsignal von der Photomultiplier-Röhre ausgegeben wird, folgendermaßen ausdrücken: $I=GNhc \int_{λ_{min}}^{λ_{max}} \frac{L (λ) P (λ)}{λ} d λ$
Dann sind nach Ausdruck (1) die Bedingungen für das Erhöhen der Stärke des Detektionssignals die folgenden:

a. Der Verstärkungsfaktor G der Photomultiplier-Röhre ist groß,
b. die Anzahl N der Photonen des in den Lichtleiter eintretenden Lichts ist groß, und
c. die folgende rechte Seite, welche die Lichtdurchlässigkeit des Lichtleiters und die Strahlungsempfindlichkeit der Photomultiplier-Röhre betrifft, ist groß.

\int_{λ_{min}}^{λ_{max}} \frac{L (λ) P (λ)}{λ} d λ

Von diesen Bedingungen hängen a. und c. vom Material des Lichtleiters und vom Typ der Photomultiplier-Röhre ab. Im Allgemeinen beträgt der Verstärkungsfaktor der Photoelektronen der Photomultiplier-Röhre 10⁵ bis 10⁶, und c. wird daher als die sich auf die Wellenlänge des eintretenden Lichts beziehende Bedingung angesehen. Hier wird angenommen, dass die Wellenlänge des in den Lichtleiter eintretenden Lichts von der maximalen Wellenlänge λ_max = 600 nm im sichtbaren Lichtbereich bis zur minimalen Wellenlänge λ_min = 200 nm im Vakuumultraviolettbereich reicht. Zusätzlich wird der folgende Wert verglichen zwischen dem Fall, in dem Spezifikationen, die normalerweise in einem Standard-REM verwendet werden, auf den Lichtleiter und die Photomultiplier-Röhre angewendet werden, und dem Fall, in dem darauf Spezifikationen gemäß den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung angewendet werden. $\int_{λ_{min}}^{λ_{max}} \frac{L (λ) P (λ)}{λ} d λ$

- Fall der normalerweise beim REM verwendeten Konfiguration (von etwa 400 nm bis 600 nm) $\int_{λ_{min}}^{λ_{max}} \frac{L (λ) P (λ)}{λ} d λ = \frac{211,6 \times 18,097}{160000} = 0,02393$
- Fall der Konfiguration, die ausreichend dem sich bis ins Ultraviolette erstreckenden Bereich Rechnung trägt (von 200 nm bis 600 nm) $\int_{λ_{min}}^{λ_{max}} \frac{L (λ) P (λ)}{λ} d λ = \frac{368 \times 22,681}{160000} = 0,05217$

Wie vorstehend dargestellt wurde, kann eine etwa 2,18fache Wirkung erwartet werden.
Nachstehend wird das Lichtspektrum beim Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen untersucht, und es wird die Stärke des als Bildsignal entnommenen Detektionssignals untersucht, wodurch die Wichtigkeit der vorstehend erwähnten Erfindung bestätigt werden kann.
Mit diesen Ergebnissen ermöglicht die Verwendung eines Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskops mit einer optimalen Konfiguration das Verbessern der Funktionsweise des Detektionsverfahrens unter Verwendung des die Bildinformationen aufweisenden Lichts.
Es sei bemerkt, dass es erwünscht ist, dass die Form des Lichtleiters 20 eine möglichst große Detektionsfläche aufweist und dass ferner Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des Lichtleiters gebildet werden können, um die Oberfläche zu vergrößern.
Andererseits kann die Anordnung für die Detektion des die Bildinformationen aufweisenden Ionenstroms verhältnismäßig leicht eingerichtet werden. Weil die Elektronenlawine (Kaskaden-Gasverstärkungsphänomen) in der Nähe der ersten Elektrode 9, an die eine positive Spannung angelegt ist, am aktivsten auftritt, ist die andere zweite Elektrode 32, die ein von jenem der ersten Elektrode 9 verschiedenes Potential aufweist, an der in 2 dargestellten Position bereitgestellt, und der Ionenstrom, d.h. die von den Sekundärelektronen herrührenden positiven Ionen 11 und die von den reflektierten Elektronen herrührenden positiven Ionen 13, werden durch die andere zweite Elektrode 32 detektiert.
Der so erhaltene Bildsignalstrom wird einer Signalverarbeitung durch die Steuereinheit 22, wie sie in 1 dargestellt ist oder wie sie vorstehend beschrieben wurde, unterzogen, so dass seine Beobachtung möglich wird.
Es wird als wirksam angesehen, die Elektroden auf diese Weise in der Nähe des Lichtleiters anzuordnen, weil Licht (insbesondere Vakuumultraviolettlicht), das an einem Ort erzeugt wird, an dem das Kaskadenverstärkungsphänomen auftritt, auch wirksam detektiert werden kann. Gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform sind die Elektroden um den Lichtleiter herum angeordnet, es können jedoch ähnliche Effekte erwartet werden, solange die Elektroden in der Nähe des Lichtleiters angeordnet sind.
Ausführungsform 2
Es werden die Formen der ersten Elektrode 9 und der zweiten Elektrode 32 beschrieben.
Die Hauptfunktion der ersten Elektrode 9 besteht darin, einen Potentialgradienten innerhalb der auf einen gewünschten Gasdruck eingestellten Probenbeobachtungskammer 8 zu erzeugen und insbesondere einen konzentrierten Potentialgradienten zu erzeugen, der das Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen und die Elektronenlawine (Kaskaden-Gasverstärkungsphänomen) aktiv hervorruft.
Wenn die Form der ersten Elektrode 9 demgemäß ein netzartiges Muster mit einem Intervall von mehreren Mikrometern bis mehreren Millimetern, ein plattenartiges Muster, ein Muster in der Art mehrerer Balken oder ein ringartiges Muster ist, wie in 6 dargestellt ist, können die Wirkungen des Phänomens kostengünstig erhalten werden. Insbesondere kann in dem Fall, in dem die Elektrode als ein Muster in der Art mehrerer Balken ausgebildet ist, ihr vorderer Endteil, welcher der Probe 5 gegenübersteht, eine scharfe Form in der Art einer Nadel aufweisen.
Es ist wichtig, dass die erste Elektrode 9 so ausgebildet ist, dass sie das Licht, das in den Lichtleiter 20 eintritt, nicht blockiert, weil der das Licht detektierende Lichtleiter 20 in ihrer Nähe angeordnet ist. Zusätzlich steuert die erste Elektrode 9, wie vorstehend beschrieben wurde, die Phänomene, die direkt zu dem Bild beitragen.
Daher ist die Steuerung der Spannung der ersten Elektrode 9 und des Gasdrucks der Probenbeobachtungskammer möglich gemacht. Eine Tabelle optimaler Bedingungen für jede Spannung, jeden Gasdruck und jeden Gastyp kann vorab experimentell erhalten werden, und es kann ein System gebildet werden, bei dem eine optimale Bedingung automatisch ausgewählt wird, indem auf einer GUI nur von einem Benutzer angeforderte notwendige Informationen eingegeben werden.
Zusätzlich besteht eine Hauptfunktion der zweiten Elektrode 32 darin, die die Bildinformationen aufweisenden Ionen 11 und 13, die durch die Elektronenlawine verstärkt werden (Kaskaden-Gasverstärkungsphänomen), zu detektieren. Demgemäß ist die zweite Elektrode 32 mit der elektrischen Verstärkungsschaltung 42 verbunden, die um einen gewünschten Faktor verstärkt, und der detektierte Signalstrom muss sofort elektrisch verstärkt werden. Weil zusätzlich die extreme Nähe zur ersten Elektrode 9, an die eine positive Spannung angelegt ist, die optimale Position ist, ist es notwendig, die zweite Elektrode 32 so zu bilden, dass sie das in den Lichtleiter 20 eintretende Licht nicht blockiert, wie in Bezug auf die Form der ersten Elektrode 9 dargelegt wurde.
Dementsprechend können die Wirkungen auf ähnliche Weise verhältnismäßig kostengünstig erhalten werden, wenn die Form der zweiten Elektrode 32 ein netzartiges Muster mit einem Intervall von mehreren Mikrometern bis mehreren Millimetern, ein plattenartiges Muster, ein Muster in der Art mehrerer Balken, ein ringartiges Muster, wie in 6 dargestellt ist, oder dergleichen ist. Die zweite Elektrode 32 kann auf der Innenseite oder auf der Außenseite der ersten Elektrode 9 angeordnet sein.
Ausführungsform 3
8 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen mit einer Konfiguration gemäß Anspruch 1. Die vorliegende Ausführungsform gleicht abgesehen von der Form des Lichtleiters Ausführungsform 1. Die Form dieses Lichtleiters unterscheidet sich von den anderen durch Berücksichtigung des eintretenden Lichts und der Form des Lichtleiters.
Dieser Lichtleiter verjüngt sich, so dass er zum eintretenden Licht hin scharf ist, und er ist dafür eingerichtet, an seiner Oberfläche so viel Licht wie möglich zu empfangen, das in verschiedenen Richtungen eintritt. Um das Licht verlustfrei durchzulassen, kann dieser Lichtleiter unter einem Winkel ausgebildet sein, der unter Berücksichtigung des kritischen Winkels ψ der inneren Totalreflexion erhalten wird, welcher anhand des Brechungsindex n₁ des Lichtleiters und des Lichteintrittswinkels θ berechnet wird, wie nachstehend beschrieben wird. $\begin{array}{l} sin ψ= \frac{sin θ}{n} = \frac{sin (90 °)}{1,49} = 0,6711 \\ ∵ ψ= {sin}^{- 1} (0,6711) = 42,155 ° \end{array}$
In einem Fall, in dem der Eintrittswinkel θ 90 Grad ist, d.h. das Licht senkrecht in die Oberfläche des Lichtleiters eintritt, beträgt der kritische Winkel ψ der inneren Totalreflexion nach dem vorstehenden Ausdruck etwa 42 Grad, weil der Brechungsindex n eines üblichen Materials für den Lichtleiter (PMMA-Acrylharz) etwa 1,49 bis 1,5 beträgt.
Zusätzlich wird in einem Fall, in dem der Lichtleiter säulenförmig ist, nur innerhalb von etwa 42 Grad, entsprechend dem halben Raumwinkel an der Position, emittiertes Licht von dem durch die Bodenfläche der Säulenform empfangenen Licht an der Außenumfangsfläche innerhalb des Lichtleiters totalreflektiert und zu seiner Oberfläche am anderen. Ende durchgelassen. Diese innere Totalreflexion führt zu einer Transmission mit einem kleinen Verlust und einer hohen Effizienz. Unter der Annahme, dass der Brechungsindex n₀ von Luft = · 1 ist, durchläuft isotrop erzeugtes Licht in dem folgenden Verhältnis den Lichtleiter, während es darin eingeschlossen ist. $\frac{1}{2} (1 - sin ψ) = \frac{1}{2} (1 - \frac{n_{0}}{n_{1}}) = 16,7 %$
Wie anhand des vorstehenden Ausdrucks ersichtlich ist, ist es in Bezug auf einen Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor für einen der Untersuchungspunkte zur Erhöhung des Lichtdurchlassgrads bevorzugt, ein Material mit einem möglichst hohen Brechungsindex auszuwählen.
Ausführungsform 4
9 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen mit der Konfiguration gemäß Anspruch 1. Die vorliegende Ausführungsform gleicht abgesehen von der Form des Lichtleiters Ausführungsform 1. Die Form dieses Lichtleiters unterscheidet sich von den anderen durch Berücksichtigung des eintretenden Lichts und der Form des Lichtleiters.
Dieser Lichtleiter ist durch Bündeln mehrerer dünner linearer optischer Fasern 56 mit einem Band 51 gebildet. Eine Detektions-Lichtempfangsfläche eines Lichtleiters 50 der gebündelten optischen Fasern ist trompetenartig ausgebreitet und detektiert Licht, das sich dem Detektor in verschiedenen Richtungen nähert. Weil das Licht von der Probe 5, welche die Bildsignalquelle ist, im Wesentlichen radial in den Lichtleiter eintritt, wird ein Verfahren zum Detektieren des Lichts verwendet, bei dem die Vorderenden der optischen Fasern verwendet werden, welche in verschiedene Richtungen der trompetenartigen Form weisen.
Das Licht wird in jeder der gebündelten optischen Fasern des Lichtleiters 50 totalreflektiert und bis zum Ende übertragen. Anschließend wird das übertragene Licht unmittelbar zu der damit verbundenen Photomultiplier-Röhre geleitet, und ein Bild wird durch die elektrische Verstärkungsschaltung 42 erzeugt.
Ausführungsform 5
10 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform gleicht abgesehen von der Form des Lichtleiters Ausführungsform 1. Die Form dieses Lichtleiters richtet sich insbesondere auf das Verfahren zum Detektieren des die Bildinformationen aufweisenden Lichts, und es unterscheidet sich von den anderen dadurch, dass ein zweiter Lichtleiter 39 bis in die Nähe der Objektivlinse vorgeschoben ist und unmittelbar oberhalb der zu betrachtenden Probe 5 angeordnet ist und eine fünfte Elektrode 40, die der ersten Elektrode 9 entspricht, zusammen mit dem zweiten Lichtleiter 39 konfiguriert ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Ausführungsform besteht darin, den Abstand zwischen der Probe 5 und dem die Detektionseinheit darstellenden Lichtleiter zu verringern, und ihre Merkmale bestehen darin, dass der Beobachtungsarbeitsabstand (WD) minimiert werden kann, Licht mit höherer Effizienz detektiert werden kann und eine Beobachtung mit einer hohen Auflösung möglich ist.
Wie in 10 dargestellt ist, durchläuft der Primärelektronenstrahl gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Umgebung des Lichtleiters, weshalb dieser Umgebung eine elektrische Leitfähigkeit verliehen wird. Durch das zwischen der Probe 5 und der fünften Elektrode 40 auftretende Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen erzeugtes Licht wird unmittelbar durch den zweiten Lichtleiter 39. detektiert. Der zweite anzuordnende Lichtleiter 39 kann eine Form aufweisen, welche die Umgebung der Objektivlinse in einem ringartigen Muster umgibt, wie in 10 dargestellt ist.
Ausführungsform 6
11 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Ausführungsform gleicht abgesehen vom Lichtleiter 20, der ersten Elektrode 9 und der zweiten Elektrode 32 Ausführungsform 1. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von den anderen dadurch, dass auf Ausführungsform 1 ein Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor angewendet wird, wobei der Lichtleiter 20, die erste Elektrode 9 und die zweite Elektrode 32 von den vorstehend beschriebenen aus Ausführungsform 1 verschieden sind, und die Ausführungsform, die dies verwirklichen soll, ist in 11 dargestellt.
Der Lichtleiter 20 ist als ein Doppelfunktions-Lichtleiter 33 konfiguriert und hat einen Aufbau, der in zwei Funktionen für einen Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor und für die Detektion von Licht in einem Grobvakuum unterteilt ist. Der Doppelfunktions-Lichtleiter 33 kann aus einem Material und einem Teil bestehen, oder er kann aus einer optischen Faser bestehen, die vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich reichendes Licht durchlassen kann und zu einer beliebigen Form gebogen werden kann.
Zusätzlich ist eine der ersten Elektrode 9 entsprechende dritte Elektrode 34 an einer Stelle angeordnet, an der sie die Bahnen der Hochvakuum-Sekundärelektronen nicht behindert, wie beispielsweise in 11 dargestellt ist. Ähnlich Ausführungsform 1 können die Wirkungen verhältnismäßig kostengünstig erhalten werden, wenn die Form ein netzartiges Muster mit einem Intervall von mehreren Mikrometern bis mehreren Millimetern, ein ringartiges Muster, ein plattenartiges Muster, ein Muster in der Art mehrerer Balken oder dergleichen ist.
Zusätzlich ist ähnlich Ausführungsform 1 eine der zweiten Elektrode 32 entsprechende vierte Elektrode 38 auf der Innenseite oder der Außenseite der dritten Elektrode 34 angeordnet. Wenn ihre Form ähnlich ein netzartiges Muster mit einem Intervall von mehreren Mikrometern bis mehreren Millimetern, ein ringartiges Muster, ein plattenartiges Muster, ein Muster in der Art mehrerer Balken oder dergleichen ist, können die Wirkungen verhältnismäßig kostengünstig erhalten werden.
Eine durch Ausführungsform 3 erhaltene Wirkung besteht darin, dass die Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die den Detektor aufweist, welcher unabhängig vom Vakuummodus zum Beobachten eines Bilds integriert ist, einem Benutzer bereitgestellt werden kann.
Bei einem existierenden Rasterelektronenmikroskop wird normalerweise ein für die Beobachtung von Hochvakuum-Sekundärelektronen vorgesehener Detektor bei einem Hochvakuum verwendet und ein für die Beobachtung von Grobvakuum-Sekundärelektronen vorgesehener Detektor unter Verwendung einer Ionenstromdetektion bei einem Grobvakuum verwendet. Dementsprechend ist die Probenbeobachtungskammer 8 mit Öffnungen versehen, um beide entsprechenderweise anzuordnen.
Andererseits kann im Fall der Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Öffnung für den in der Probenbeobachtungskammer zu präparierenden Detektor lediglich aus einer Öffnung bestehen, die für den unabhängig vom Vakuummodus integrierten Detektor vorgesehen ist. Entgegen den in den letzten Jahren aufgetretenen Anforderungen, dass eine zunehmende Anzahl von Benutzern eine breite Beobachtungsvielfalt wünscht, kann diese Wirkung ein Rasterelektronenmikroskop bereitstellen, das skalierbar ist, um spezielle Hilfsgeräte anzubringen, welche entsprechend den Wünschen eines Kunden speziell ausgelegt sind, und es können zusätzlich verschiedene Analysevorrichtungen bereitgestellt werden (andere Vorrichtungen, die für Röntgenstrahlen vorgesehen sind, wie WDX: wellenlängendispersiver Röntgenstrahlanalysator und EDX: energiedispersiver Röntgenstrahlanalysator, EBSP: Kristallteilchenanalysator, CL: Kathodenlumineszenzspektrometer, Raman-Spektrometer und dergleichen). Zusätzlich ist es infolge der unterschiedlichen erhaltenen Bildqualitäten möglich, sich vom Konzept des Vakuummodus frei zu machen und ein charakteristisches Sekundärelektronenbild zu beobachten, und es kann demgemäß erwartet werden, dass ein breiter Bereich von Benutzern nahtlos eine Oberflächenbetrachtung ausführen kann, ohne den Typ einer zu betrachtenden Probe zu berücksichtigen.
Ausführungsform 7
12 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform ähnelt der in Ausführungsform 1 beschriebenen Konfiguration, sie unterscheidet sich von den anderen jedoch dadurch, dass die verwendete Photomultiplier-Röhre eine existierende Photomultiplier-Röhre ist, so dass der damit behandelte Wellenlängenbereich der sichtbare Bereich ist (insbesondere in der Nähe von 420 nm) .
Weil der von der Photomultiplier-Röhre, die Licht in Photoelektronen konvertiert und verstärkt, behandelte Wellenlängenbereich der sichtbare Bereich ist, ist es für das wirksame Konvertieren des Lichts in Photoelektronen notwendig, die Wellenlänge des Licht im Vakuumultraviolettbereich enthaltenden detektierten Lichts durch irgendwelche Mittel in Licht im sichtbaren Bereich umzuwandeln. Diese Mittel können durch Aufbringen eines Leuchtstoffs, der mit Licht im Vakuumultraviolettbereich reagiert, indem er Licht im sichtbaren Bereich emittiert, beispielsweise auf die Oberfläche des Lichtleiters 20, verwirklicht werden, wie in 12 dargestellt ist. Der Leuchtstoff dieses Typs enthält Komponenten, wie BaMgAl₁₀O₁₇: Eu und dergleichen und wird in den letzten Jahren für PDPs (Plasmadisplays) und dergleichen verwendet. Bei der Verwendung des Leuchtstoffs, der in Reaktion auf Licht im Vakuumultraviolettbereich Licht emittiert, wird verglichen mit der direkten Detektion durch den Lichtleiter eine leichte Ansprechverzögerung (um einige hundert Mikrosekunden) erwartet, die hohe Abtastgeschwindigkeit im REM beträgt jedoch normalerweise bis zu 0,033 s/Rahmen (bis zu 33 ms/Rahmen), so dass diese Ansprechverzögerung nicht problematisch wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind an der Oberfläche eines Lichtleiters 35 zur Wellenlängenkonvertierung Unregelmäßigkeiten ausgebildet, wodurch das Aufbringen des Leuchtstoffs auf die Oberfläche erleichtert werden kann. Zusätzlich können diese Unregelmäßigkeiten vorab mit einer Form versehen werden, die unter Berücksichtigung des kritischen Reflexionswinkels, abhängig vom Material des Lichtleiters wie in Ausführungsform 2, erhalten werden.
Ausführungsform 8
Als nächstes wird auf der Grundlage einer ähnlichen Idee wie jener aus Ausführungsform 7 davon ausgegangen, dass die Wellenlänge des eintretenden Lichts konvertiert wird. Aus Gründen der Bequemlichkeit wird die Beschreibung unter Verwendung des in 2 dargestellten Detektors 41 gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
Der in 2 verwendete Lichtleiter 20 ist durch den Lichtleiter 35 zur Wellenlängenkonvertierung ersetzt, und gleichzeitig wird eine in dem REM normalerweise verwendete Photomultiplier-Röhre unverändert verwendet.
Der Lichtleiter für die Wellenlängenkonvertierung, der Licht im Ultraviölettbereich in Licht im sichtbaren Bereich konvertiert, hat in Bezug auf die Konvertierungswirksamkeit einige Probleme, er ist jedoch in der Hinsicht vorteilhaft, dass die normalerweise in dem REM verwendete Photomultiplier-Röhre verwendet werden kann. Wenngleich das Verfahren im Wesentlichen jenem von Ausführungsform 7 ähnelt, können in diesem Fall ausreichende Wirkungen erwartet werden, indem einfach das Material des Lichtleiters gewechselt wird, während die Schwierigkeiten des Aufbringens des Leuchtstoffs vermieden werden.
Ausführungsform 9
13 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform ähnelt der in 1 beschriebenen Konfiguration, unterscheidet sich von den anderen jedoch dadurch, dass eine transparente Elektrode 36, die die Bildinformationen aufweisendes Licht ausreichend durchlassen kann, durch Dampfabscheidung als eine der ersten Elektrode 9 in der Nähe des Lichtleiters entsprechende Elektrode auf die Oberfläche des Lichtleiters aufgebracht ist.
In den letzten Jahren ist es möglich geworden, einfach für ein PDP (Plasma-Display) entwickelte Technologien zu verwenden. Die transparente Elektrode gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine dieser Technologien, und sie wird auf die vorliegende Erfindung angewendet. Der Typ des zu behandelnden Lichts, d.h. Licht im Vakuumultraviolettbereich, die Lichtemission des Leuchtstoffs und die Technologie für das PDP, einschließlich der transparenten Elektrode, kann ausreichend auf eine Detektorstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet werden. Wie in 13 dargestellt ist, ist ein Dünnfilm mit einer elektrischen Leitfähigkeit und einer hohen Transparenz in der Art eines durch Dampfabscheidung aufgebrachten ITO-Films auf die Oberfläche eines kombinierten Lichtleiters 37 mit einer hohen Transparenz und Lichtdurchlässigkeit aufgebracht. Dieser eine elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Transparenz aufweisende Film lässt sich unmittelbar entsprechend der ersten Elektrode 9 einsetzen, wodurch es möglich ist, das Gasszintillations-Lichtemissionsphänomen und das Kaskaden-Gasverstärkungsphänomen zu erzeugen, wie in den Ausführungsformen 1 und 3 beschrieben ist. Ganz anders als bei den Ausführungsformen 1 und 3 besteht hier nicht die Befürchtung, dass solche Strukturen wie die erste Elektrode 9 und die zweite Elektrode 32 in der Nähe des die Detektionseinheit darstellenden Lichtleiters angeordnet werden könnten, wodurch das eintretende Licht blockiert werden würde.
Es ist erwünscht, dass Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche des kombinierten Lichtleiters 37 ausgebildet sind, und seine Vorsprünge können so ausgebildet sein, dass ähnliche Wirkungen wie jene der in Ausführungsform 1 beschriebenen ersten Elektrode 9 erhalten werden können.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann nur die transparente Elektrode einfach durch Dampfabscheidung auf die Oberfläche des Lichtleiters aufgebracht sein, und es ist alternativ, wie in 13 dargestellt ist, auch möglich, eine Doppelstruktur einzusetzen, bei der der kombinierte Lichtleiter 37 verwendet wird, der eine Seite aufweist, auf die die transparente Elektrode 36 durch Dampfabscheidung aufgebracht ist, und eine andere Seite, auf die der in Ausführungsform 5 beschriebene Leuchtstoff aufgebracht ist.
Ausführungsform 10
14 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von den anderen Ausführungsformen, dass ein optischer Weg unter Verwendung des Lichtleiters 20 und eines verzweigenden Lichtleiters (aus einer optischen Faser hergestellt) 65 verzweigt ist, der optische Weg des Lichtleiters bei einem Hochvakuum verwendet wird, während der aus der optischen Faser bestehende optische Weg bei einem Grobvakuum verwendet wird, und die Detektion und Bilderzeugung unter Verwendung einer Photomultiplier-Röhre ausgeführt werden.
Im Fall eines aus Acryl, Quarz oder dergleichen hergestellten Lichtleiters, der Licht mit einem breiten Wellenlängenbereich durchlassen kann, ist es aus Materialproblemen, Herstellungsproblemen und dergleichen schwierig, seinen optischen Weg zu verzweigen. Zusätzlich gibt es nicht unbedingt nur eine Richtung des innerhalb der Probenkammer emittierten Lichts, weshalb es erwünscht ist, dass der optische Weg frei gebogen und an einer optimalen Position frei angeordnet werden kann.
Die in 14 dargestellte Konfiguration kann die vorstehend erwähnten Probleme und Schwierigkeiten auf einmal lösen. Bei dieser Gelegenheit ist es, wie in Ausführungsform 1 beschrieben wurde, erwünscht, eine Photomultiplier-Röhre bereitzustellen, die das Merkmal aufweist, dass sie vom Ultraviolettbereich bis zum sichtbaren Bereich betrieben werden kann. Die in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschriebene Elektrode ist um eine Detektionseinheit am vorderen Ende einer optischen Faser bereitgestellt, die für die Lichtdetektion im Grobvakuum verwendet wird (in 14 um den vorderen Endteil des verzweigenden Lichtleiters 65 und die erste Elektrode 9).
Ausführungsform 11
In Bezug auf die in 8 dargestellte Konfiguration ist es bei dem optischen Weg (Lichtleiter) möglich, eine Detektion nicht nur durch eine der Probe zugewandte Fläche, sondern auch durch eine Seitenfläche des Lichtleiters zu ermöglichen. Entsprechend der allgemeinen Verwendung des Lichtleiters wird die Detektion durch eine der Probe zugewandte planare Fläche ausgeführt, sie kann jedoch auch durch eine Seitenfläche des Lichtleiters erfolgen, um möglichst viel des emittierten Lichts zu detektieren.
Ausführungsform 12
15 zeigt eine weitere Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von den anderen Ausführungsformen, dass eine hohe Auflösung durch die Verwendung einer halb eingetretenen (semi-in) Objektivlinse 62 erreicht wird, eine Beobachtung sowohl im Hochvakuummodus als auch im Grobvakuummodus durch Bereitstellen einer Auslassöffnung 66 für den Vakuumbetrieb möglich ist, eine Gasverstärkungswirkung verwendet wird, bei der Sekundärelektronen 64 und Gasmoleküle miteinander kollidieren, wobei die Sekundärelektronen 64 innerhalb der Objektivlinse durch den Einfluss eines durch die halb eingetretene Objektivlinse erzeugten Streumagnetfelds nach oben bewegt werden, während die Gasmoleküle in der Objektivlinse verbleiben, und durch die Gasverstärkungswirkung emittiertes Licht zur Erzeugung des Bilds detektiert wird.
In dem Fall, in dem die halb eingetretene Objektivlinse im Grobvakuum verwendet wird, ist die Auslassöffnung für den Vakuumbetrieb im Allgemeinen an einer dem maximalen Magnetfeld entsprechenden Position einer Hauptfläche der Linse bereitgestellt. Der Durchmesser des Öffnungslochs wird als etwa 100 µm bis 1000 µm gewählt, und die von der Probe erzeugten Sekundärelektronen werden durch den Einfluss des Magnetfelds der halb eingetretenen Objektivlinse nach oben bewegt, durchlaufen dieses Loch und werden in die Linse gezogen. Bei einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, bei der die Wirkung des Aufwärtsbewegens der Sekundärelektronen durch das Magnetfeld verwendet wird, können nur die Sekundärelektronen, die von der Oberfläche der Probe nach oben bewegt werden, durch ExB (Wien-Filter) mit einer Detektionseffizienz von im Wesentlichen 100 % eingefangen werden, ohne den Primärelektronenstrahl zu beeinflussen.
Die vorliegende Ausführungsform sieht ein Detektionsverfahren im Grobvakuum vor, das von jenen der anderen Ausführungsformen dadurch stark verschieden ist, dass die vorstehend erwähnte Wirkung verwendet wird, um eine sehr wirksame Lichtdetektion und eine hohe Auflösung durch eine größere Anzahl von Sekundärelektronen und eine geringere Aberration der halb eingetretenen Objektivlinse zu verwirklichen.
Schließlich sind die Wirkungen der erhaltenen Bilder in den 16 und 17 dargestellt.
Das Licht und der Ionenstrom, die jeweils die Bildinformationen aufweisen, werden gleichzeitig detektiert und gleichzeitig beobachtet, so dass ein in 16 dargestelltes Beobachtungsbild photographiert werden kann. 16 zeigt ein die Bildinformationen aufweisendes Ionenstrombild 57 und ein durch Detektieren des die Bildinformationen aufweisenden Lichts erhaltenes Bild 58.
Wie in 16 dargestellt ist, ähneln beide Bilder erheblich einem Hochvakuum-Sekundärelektronenbild, es können jedoch teilweise verschiedene Kontraste beobachtet werden. Es ist sehr wahrscheinlich, dass eine große Anzahl von Benutzern auf dem Gebiet biologischer bzw. chemischer Materialien, auf einem geologischen Gebiet, einem Halbleitergebiet und dergleichen gleichzeitig Bilder betrachten möchte, deren Kontraste, abhängig vom Typ der Probe 5, verschieden sind.
Zusätzlich zeigt 17 ein Bild 59 beim schnellen Abtasten durch Detektieren des die Bildinformationen aufweisenden Ionenstroms und ein Bild 60 beim schnellen Abtasten durch Detektieren des die Bildinformationen aufweisenden Lichts. Der Vergleich zwischen diesen Bildern zeigt besonders charakteristische Eigenschaften, wenn das die Bildinformationen aufweisende Licht detektiert wird. Ursprünglich erfolgt die Detektion unter Verwendung von Licht, und es ergibt sich hierbei, wie vorstehend beschrieben wurde, ein anderes Ansprechverhalten eines Bildsignals als bei Ionen mit einer verhältnismäßig geringen Fluggeschwindigkeit. Zusätzlich erfolgt die Verstärkung nicht durch eine elektrische Verstärkungsschaltung wie bei dem Ionenstrom-Detektionsverfahren, sondern durch die Photomultiplier-Röhre. Daher ist es möglich, entsprechend der schnellen Abtastgeschwindigkeit eines Fernsehgeräts (bis zu 0,033 s/Rahmen) schnell auf ein Signal zur Erzeugung eines Beobachtungsbilds durch die Steuereinheit 22 anzusprechen.
Bezugszeichenliste

1: Elektronenquelle
2: Primärelektronenstrahl
3: Mehrstufige Linse
4: Objektivlinse
5: Probe
6: Sekundärelektronen
7: Reflektierte Elektronen
8: Probenbeobachtungskammer
9: Erste Elektrode
10: Von Sekundärelektronen herrührende Elektronen
11: Von Sekundärelektronen herrührende positive Ionen
12: Von reflektierten Elektronen herrührende Elektronen
13: Von reflektierten Elektronen herrührende positive
: Ionen
14: Grundzustand
15: Angeregter Zustand
16: Übergangsenergie
17: Bildinformationen aufweisendes Licht (Ultraviolettbereich/sichtbarer Bereich)
18: Gasmoleküle
19: Gasdruck
20: Lichtleiter
21: Photomultiplier-Röhre (PMT)
22: (Bilderzeugungs)-Steuereinheit
23: Bildverarbeitungs-Endgerät
24: Beobachtungsbedingungs-Steuereinheit
25: Ablenker
26: Ablenksignal-Steuereinheit
27: Atmosphäreneinlassöffnung
28: Nadelventil
29: Everhart-Thornley-Detektor (Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor)
30: Sekundärelektronen-Kollektorelektrode
31: Reflexionselektronendetektor
32: Zweite Elektrode
33: Doppelfunktions-Lichtleiter
34: Dritte Elektrode
35: Lichtleiter zur Wellenlängenkonvertierung
36: Transparente Elektrode
37: Kombinierter Lichtleiter
38: Vierte Elektrode
39: Zweiter Lichtleiter
40: Fünfte Elektrode
41: Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung
42: Elektrische Verstärkungsschaltung
43: +10 kV
44: Emissionsspektrum-Analyseergebnisse von Luft
45: Lichtdurchlässigkeit des Lichtleiters (Acryl)
46: Lichtdurchlässigkeit von Quarz
47: Strahlungsempfindlichkeitskurve der normalerweise im
: REM verwendeten Photomultiplier-Röhre
48: Strahlungsempfindlichkeitskurve der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Photomultiplier-Röhre
49: Sich verjüngender Lichtleiter
50: Lichtleiter gebündelter optischer Fasern
51: Band
52: Leuchtstoff, der unter Lichtemissiön mit Licht im Ultraviolettbereich reagiert
53: Bildinformationen aufweisendes Licht im sichtbaren Bereich
54: Gesamt-REM-Steuereinheit
55: Szintillator für Hochvakuum-Sekundärelektronendetektor
56: Dünne Leitung einer optischen Faser
57: Ionenstrombild
58: Bild von Bildinformationen aufweisendem Licht
59: Bild bei der schnellen Abtastung durch Detektieren des Ionenstroms
60: Bild bei der schnellen Abtastung durch Detektieren von Bildinformationen aufweisendem Licht
61: Erdungselektrode
62: Halb eingetretene Objektivlinse
63: ExB (Wien-Filter)
64: Durch Magnetfeld aufwärts bewegte Sekundärelektronen
65: Verzweigender Lichtleiter (aus einer optischen Faser gebildet)
66: Auslassöffnung für den Vakuumbetrieb

Claims

Detektor (29, 31, 41) zur Verwendung in einer Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Quelle (1) geladener Teilchen; ein optisches System für geladene Teilchen, das einen von der Quelle (1) emittierten Strahl (2) primärer geladener Teilchen fokussiert, um damit eine Probe (5) abzutasten; und eine Probenkammer (8), die in ihrem Inneren einen konstanten Gasdruck halten kann, wobei der Detektor (29, 31, 41) folgendes umfasst: eine Elektrode (9) zum Erzeugen einer Gasszintillation unter Anlegen einer positiven Spannung an die Elektrode, und einen lichtdurchlässigen Lichtleiter (20), wobei der Detektor (29, 31, 41) eingerichtet ist, mittels des Lichtleiters (20), Licht aus der durch die Elektrode erzeugten Gasszintillation zu detektieren, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (20) aus mehreren optischen Fasern (56) aufgebaut ist, ein Material des Lichtleiters Quarz ist, der Lichtleiter (20) ausgelegt ist, Licht in einem Spektralbereich, der zumindest vom Vakuumultraviolettbereich bis zum sichtbaren Lichtbereich reicht und im Wesentlichen dem Emissionsspektrum von Stickstoff entspricht, durchzulassen.
Detektor (29, 31, 41) nach Anspruch 1, wobei eine Spannung der Elektrode und ein Gasdruck der Probenkammer (8) durch Auswahl einer im Vorhinein erhaltenen Tabelle optimaler Bedingungen gesteuert werden.
Detektor (29, 31, 41) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Elektrodenform ein netzartiges Muster, ein ringartiges Muster, ein plattenartiges Muster oder ein Muster in der Art mehrerer Balken ist.
Detektor (29, 31, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (20) vom Boden einer Objektivlinse (4) des optischen Systems geladener Teilchen ausgeht und oberhalb der Probe (5) angeordnet ist.
Detektor (29, 31, 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektrode (9) in der Nähe der Seitenfläche des Lichtleiters (20) angeordnet ist.
Vorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, umfassend: eine Quelle (1) geladener Teilchen; ein optisches System geladener Teilchen, das einen von der Quelle (1) emittierten Strahl (2) primärer geladener Teilchen fokussiert, um damit eine Probe (5) abzutasten; und eine Probenkammer (8), die dazu fähig ist, in ihrem Inneren einen konstanten Gasdruck zu halten, wobei: die Vorrichtung ferner einen Detektor (29, 31, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.