DE112011103393T5

DE112011103393T5 - Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen

Info

Publication number: DE112011103393T5
Application number: DE112011103393T
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Tanigaki; Hideki Hirota; Katsuji Ito; Takayuki Asakawa; Yasuhira Nagakubo
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-10-06
Also published as: US20130193343A1; KR20130086041A; DE112011103393B4; WO2012046775A1; TW201222617A; JPWO2012046775A1; CN103155089A; US8729497B2; KR101399831B1; CN103155089B

Abstract

Es wird eine Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen angegeben, die die Übergabe einer Probe zwischen einer FIB und einem SEM in einer isolierten atmosphärischen Umgebung erleichtert. Es wird eine Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 zum Anbringen eines Deckels 9 an einem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 isoliert von Luft und zum Entfernen des Deckels von dem Probenhalter innerhalb eines Probenwechslers 5 angegeben, der mit einer Probenkammer 4 der FIB 1 oder des SEM über eine Sperre verbunden ist. Der Deckel 9 wird entfernt, indem einfach ein Wechselschieber 11 verschoben wird, wodurch lediglich der Probenhalter in die Probenkammer 4 gebracht wird. Die Probe befindet sich in einer von Luft entkoppelten atmosphärischen Umgebung, beispielsweise unter Vakuum, auf dem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 und anschießend wird die Probe von der Außenluft isoliert, indem der Deckel 9 an dem Probenhalter angebracht wird; die Probe kann in der FIB 1 oder dem SEM bearbeitet und betrachtet werden, indem einfach der Probenwechselschieber 11 in diese Position gebracht wird, und, wenn der Probenwechselschieber 11 herausgezogen wird, kann ferner der Zustand der Entkoppelung zwischen Probe und Außenluft beibehalten werden, indem der Deckel des Probenhalters in der Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 angebracht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und insbesondere auf eine Probenaufnahmevorrichtung zum Überführen einer Probe zwischen einer Ionenfeinstrahlanlage (im Folgenden auch als ”FIB” (Focused Ion Beam) bezeichnet) und einem Rasterelektronenmikroskop (im Folgenden auch als ”SEM” (Scanning Electron Microscope) bezeichnet).
Stand der Technik
Das folgende Verfahren wird üblicherweise oft benutzt: eine FIB wird zur Feinbearbeitung einer Probe eingesetzt und die feinbearbeitete Probe wird dann im SEM betrachtet; wenn ein Defekt oder Ähnliches wahrgenommen wird, wird er durch Betrachtung im SEM analysiert, worauf die Probe zur FIB zurückgebracht und nochmals bearbeitet wird. Für dieses Verfahren muss die Probe zwischen der Probenkammer der FIB und der Probenkammer des SEM übergeben werden, und es wurden bereits verschiedene Probenaufnahmevorrichtungen vorgeschlagen, um den verschiedenen Problemen gerecht zu werden, einschließlich eines durch eine Vakuumprobenkammer verursachten Problems und eines Problems in Zusammenhang mit der Positionierung zur Feinbearbeitung und Betrachtung einer Probe.
Beispielsweise wird in dem Patentdokument 1 vorgeschlagen, zur Unterstützung der Erkennung eines Bereichs (oder von Bereichen), der (die) an einer Probe mit einer FIB bearbeitet werden soll(en), und eines Bereichs (oder von Bereichen), der (die) an der Probe nach dem Überführen mit einem SEM betrachtet werden soll(en), die dazu erforderliche Information in einem Probeneinsatz, der die Probe aufnehmen soll, vorab zu speichern, wobei das Positionieren der Probe dann einfach dadurch erfolgen kann, dass der Probeneinsatz an der FIB oder dem SEM angebracht wird.
Liste der Referenzen des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP 2001-291483A

Kurzbeschreibung der Erfindung
Problemstellung
Die Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Li-Ionen-Akkumulatoren erfolgte in den vergangenen Jahren sehr aktiv, und FIB und SEM unter Einsatz von Strahlen geladener Teilchen wurde verwendet, um die für die Elektroden von Li-Ionen-Akkumulatoren verwendeten Materialien zu betrachten und zu analysieren. Lithium weist eine sehr hohe Reaktivität auf und neigt dazu, schnell mit der Feuchtigkeit der atmosphärischen Luft zu reagieren. Deshalb muss während des Überführens der als Probe verwendeten Elektroden, beispielsweise wenn die Probe von der FIB zum SEM gebracht wird, die atmosphärische Umgebung, in der sich das Li befindet, unter Vakuum oder einer Inertgas-Atmosphäre, wie unter einer Argon-Atmosphäre, gehalten werden.
In der Vergangenheit gab es jedoch weder Verfahren, um zwischen FIB und SEM unter Verwendung von Strahlen geladener Teilchen wie oben beschrieben die für die Probe günstigste atmosphärische Umgebung beizubehalten, noch Probenaufnahmevorrichtungen, die die atmosphärische Umgebung zwischen FIB und SEM isoliert aufrechterhalten.
Es ist künftig zu erwarten, dass der Bedarf für die Betrachtung und Analyse von hochreaktiven Materialien wie Li unter Verwendung von Strahlen geladener Teilchen in der Zukunft steigen wird, und man kann ebenso davon ausgehen, dass der Bedarf für eine regulierbare atmosphärische Umgebung für die Probe in der Zukunft steigen wird.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der neuen Anforderungen gemacht und eine ihrer Aufgaben besteht darin, eine Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen bereitzustellen, wobei die Probenaufnahmevorrichtung das Überführen einer Probe zwischen einer FIB und einem SEM in einer isolierten atmosphärische Umgebung ermöglichen soll.
Lösung der Problemstellung
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgabe ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: eine Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die eine Probe zwischen einer Ionenfeinstrahlanlage (FIB) und einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) übergibt und die aufweist: einen Probenwechsler, der mit einer Probenkammer der FIB oder einer Probenkammer des SEM in Kontakt steht, wobei in dem Probenwechsler eine von der Außenluft isolierte atmosphärische Umgebung gebildet werden kann, und einen Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter, der ausgebildet ist, die Probe aufzunehmen und dabei die Probe mit Hilfe eines Deckels, der auf den Probenhalter gesetzt wird, von der Außenluft zu entkoppeln; wobei der Probenwechsler mit einem Mechanismus zum Entfernen des Deckels ausgestattet ist, der ausgebildet ist, innerhalb des Probenwechslers den Deckel von dem Probenhalter zu entfernen, wenn der mit dem Deckel versehene Probenhalter von dem Probenwechsler in die Probenkammer gebracht wird, sodass das Überführen, Bearbeiten und Betrachten der Probe in der entkoppelten atmosphärischen Umgebung einfacher ist.
Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung kann der Probenwechsler sowohl für die FIB als auch das SEM bereitgestellt werden, und ferner gehen auch die konkrete Struktur des Probenwechslers und die Struktur des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen hervor.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Da die Probe gemäß der vorliegenden Erfindung auch dann, wenn die Probe sehr reaktiv ist und zur Reaktion mit Feuchtigkeit und Sauerstoff in der Atmosphäre neigt, in einfacher Weise in die von der Außenluft entkoppelte atmosphärische Umgebung gebracht werden kann, kann eine Reihe von Schritten von der Bearbeitung des als Probe vorgesehenen Materials bis zu seiner Betrachtung und Analyse durchgeführt werden, ohne dass es atmosphärischer Luft ausgesetzt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung der Grundkonfiguration einer Ausführungsform einer Ionenfeinstrahlanlage, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Probenwechslers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 2(a) eine Schnittansicht ist, die das Beladen eines Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters darstellt, 2(b) eine Schnittansicht ist, die den beladenen Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter zeigt, und 2(c) eine Seitenansicht ist, die den beladenen Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter zeigt.
3 ist eine Ansicht, die die Arbeitsweise zum Führen des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei 3(a) eine Seitenansicht ist, die das Einführen des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters zeigt, 3(b) eine Seitenansicht des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters mit entferntem Deckel zeigt, und 3(c) eine Seitenansicht des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters zeigt, der in eine Probenkammer überführt wurde.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Atmosphärenentkoppelungs-Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 4(a) die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit in Draufsicht zeigt, 4(b) ein Querschnitt der Atmosphärenentkoppelungs-Einheit ist und 4(c) die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit in einer Seitenansicht zeigt.
5 veranschaulicht eine Ausführungsform des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 5(a) eine Draufsicht des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters ist, 5(b) eine Querschnittsdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters ist und 5(c) eine Querschnittsdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters ist.
6 veranschaulicht eine andere Ausführungsform des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei 6(a) eine Draufsicht des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters ist, 6(b) eine Querschnittsdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters ist und 6(c) eine Querschnittsdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters ist.
7 veranschaulicht eine Ausführungsform des austauschbaren Probenaufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei es sich bei 7(a) um eine Draufsicht des austauschbaren Probenaufnehmers und bei 7(b) um eine Schnittansicht des austauschbaren Probenaufnehmers handelt.
8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des austauschbaren Probenaufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei es sich bei 8(a) um eine Draufsicht des austauschbaren Probenaufnehmers und bei 8(b) um eine Schnittansicht des austauschbaren Probenaufnehmers handelt.
9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des austauschbaren Probenaufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei es sich bei 9(a) um eine Draufsicht des austauschbaren Probenaufnehmers und bei 9(b) um eine Schnittansicht des austauschbaren Probenaufnehmers handelt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 erläutert die Grundkonfiguration eines Atmosphärenentkoppelungs-Systems für eine FIB gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Gehäuse 1 der FIB umfasst eine Ionenkanone 2, eine elektrostatische Linse 3, eine Probenkammer 4 und einen Probenwechsler 5. Ein aus der Ionenkanone 2 emittierter Ionenstahl 6 wird mit Hilfe der elektrostatischen Linse 3 fokussiert und auf eine Probe gerichtet. Ein Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 ist so ausgebildet, dass er in die Probenkammer 4 eingeführt und aus der Probenkammer 4 herausgezogen werden kann. Das Einführen und Herausziehen des Probenhalters erfolgt dadurch, dass der Probenhalter 7 verschoben wird, indem ein Wechselschieber 11 durch den Probenwechsler 5, der mit der Probenkammer in Kontakt ist, geschoben bzw. gezogen wird.
Die Probenkammer 4 und der Probenwechsler 5 sind hier über eine Sperre in Kontakt. Der Wechselschieber 11 ist so ausgebildet, dass er nach dem Einbringen des Probenhalters 7 in die Probenkammer 4 durch Schieben des Wechselschiebers von dem Probenhalter getrennt und in den Probenwechsler 5 zurück gezogen werden kann, sodass die Sperre zur Durchführung der FIB-Bearbeitung oder dergleichen geschlossen werden kann. Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 ist in einem Bereich der Spitze des Wechselschiebers 11 so angeschraubt, dass er an dem Wechselschieber 11 angebracht und davon gelöst werden kann. Genauer ist beispielsweise der Bereich der Spitze des Wechselschiebers 11 zur Bildung eines Außengewindes mit einem Gewinde versehen, und der Probenhalter 7 weist ein Schraubenloch 13 (Innengewinde, siehe 2) auf, das zu dem Außengewinde im Bereich der Spitze des Wechselschiebers 11 passt. Der Probenhalter 7 kann im Bereich der Spitze des Wechselschiebers 11 aufgeschraubt werden, indem der Wechselschieber 11 gedreht wird, um den Gewindeabschnitt im Bereich der Spitze in dem Schraubenloch 13 festzuziehen. Der Probenhalter 7 kann von dem Wechselschieber 11 gelöst werden, indem der Wechselschieber 11 in die der Schraubenbefestigungsrichtung entgegengesetzte Richtung gedreht wird, wobei sich der Probenhalter 7 dabei in einem fixierten Zustand befindet. Auf einer Seite des Probenwechslers 5, die der mit der Probenkammer 4 in Kontakt stehenden Seite gegenüberliegt, wird der Wechselschieber 11 über einen Dichtmechanismus wie einen O-Ring in den Probenwechsler 5 eingebracht.
Der Probenwechsler 5 ist so ausgebildet, dass darin mit einer an dem FIB-Gehäuse 1 vorgesehenen Vakuumpumpe ein Vakuum erzeugt oder ein Inertgas oder dergleichen eingebracht werden kann, wobei die Sperre zwischen Probenwechsler und Probenkammer 4 dabei geschlossen ist. Demnach kann im Inneren des Probenwechslers 5 unabhängig von der Probenkammer 4 eine von der Außenluft entkoppelte atmosphärische Umgebung vorliegen.
Im Inneren des Probenwechslers 5 ist eine Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 mittels einer Befestigungsvorrichtung 8 für die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit sicher befestigt und ein Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel 9 wird durch die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 an dem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter befestigt oder von ihm gelöst.
Beim Bearbeiten einer Probe wird der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 auf den Wechselschieber 11 geschraubt, und lediglich der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 wird mit dem Wechselschieber 11 über die in dem Probenwechsler 5 befindliche Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 in die Probenkammer 4 gebracht.
Zu diesem Zeitpunkt bleibt der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel 9 wie in der Figur gezeigt in dem Probenwechsler 5 zurück.
Um den Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 nach der Bearbeitung der Probe aus der Probenkammer zu entnehmen, wird der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 auf den Wechselschieber 11 geschraubt und herausgezogen, sodass der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel 9 in dem Probenwechsler 5 an dem Probenhalter 7 angebracht wird, wobei der Probenhalter dadurch aus der Probenkammer 4 entfernt wird und dabei die Atmosphäre in der Probenkammer 4 erhalten bleibt.
1 zeigt ein FIB-Gehäuse, in ähnlicher Weise wird jedoch ein anderer Probenhalter 5 über einen Schieber an das SEM-Gehäuse gekoppelt, sodass unabhängig von der Probenkammer 4 des SEM eine von der Außenluft entkoppelte atmosphärische Umgebung erzeugt werden kann.
2 erläutert die innere Struktur des Probenwechslers 5. Die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 ist in dem Probenwechsler 5 mit der Befestigungsvorrichtung 8 für die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit sicher befestigt. Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 und der Deckel 9 sind so ausgebildet, dass sie in der Atmosphärenentkoppelungs-Einheit zusammen bis zu der vorgegebenen Position gleiten, und der Deckel 9 ist so ausgebildet, dass er in der vorgegebenen Position an dem Probenhalter angebracht oder von ihm gelöst werden kann. 2(a) ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' der 2(c), die einen Zustand zeigt, bei dem der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 und der Deckel 9 in die in dem Probenwechsler 5 befindliche Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 eingebracht werden. 2(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' der 2(c), die einen Zustand zeigt, bei dem der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 und der Deckel 9 in die in dem Probenwechsler 5 befindliche Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 eingebracht sind. 2(c) ist eine teilweise transparente Schnittansicht, die den in 2(b) dargestellten Fall von der Seite zeigt. Wie in 2(b) dargestellt ist, weist die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 einen Gleitkanal 10d zum Verschieben des Probenhalters 7 und einen Gleitkanal 10b zum Verschieben des Deckels 9 auf. Im Falle der Gleitkanäle 10b und 10d ist 10b breiter als 10d und beide stehen vertikal über eine Stufe 10c in Verbindung. Wie in 2(a) dargestellt ist, können der Probenhalter 7 und der Deckel 9 in vertikaler Richtung gleiten und in die und aus den Gleitkanälen 10d und 10b gelangen. Zudem kann der Probenhalter 7 durch Schieben des Wechselschiebers 11 in Richtung des in 2(c) dargestellten Pfeils in axialer Richtung des Wechselschiebers 11 bis in eine vorgegebenen Position (Probenhalter-Ruheposition) in der Probenkammer wie in den 3(b) und 3(c) gezeigt verschoben werden. Der Deckel 9 kann wiederum zusammen mit dem Probenhalter 7 verschoben werden, bis er mit einem Stopper 10a in Kontakt kommt, der an einem Ende der Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 vorgesehen ist, wobei er, nachdem er mit dem Stopper 10a in Kontakt gekommen ist, dort verbleibt, sodass der Deckel 9 von dem Probenhalter 7 getrennt wird und lediglich der Probenhalter 7 zu der Probenkammer 4 befördert wird.
3 ist eine Ansicht, die den Vorgang des Transports des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters 7 von dem Probenwechsler 5 in die Probenkammer 4 erläutert. Wie in 3(a) dargestellt ist, werden der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 und der Deckel 9 in die in dem Probenwechsler 5 befindliche Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 eingebracht, danach wird der Deckel 9 von dem Probenhalter 7 gelöst, indem der Wechselschieber 11 wie in 3(b) gezeigt verschoben wird und lediglich der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 wird in die Probenkammer 4 gebracht, indem der Wechselschieber 11 wie in 3(c) gezeigt noch weiter geschoben wird. Nach dem Einbringen wird der Probenhalter 7 von dem Wechselschieber 11 gelöst, indem der Wechselschieber herausgedreht wird, danach wird der Wechselschieber 11 aus der Probenkammer 4 entfernt und die Bearbeitung der Probe wird begonnen. Das Herausdrehen erfolgt durch eine Kombination aus der statischen Reibungskraft des Probenhalters 7 und dem Drehmoment des Wechselschiebers 11 in der Löserichtung der Schraube.
Nach Beendigung der Bearbeitung der Probe mit dem Ionenstahl 6 in der Probenkammer 4 wird der Wechselschieber 11 erneut in das in der Probenkammer 4 befindliche Schraubenloch eingebracht und der Probenhalter 7 wird auf den Wechselschieber 11 geschraubt, worauf der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 herausgezogen wird, indem der Wechselschieber 11 in eine durch den Pfeil in 3(c) angegebene Richtung gezogen wird, wobei die atmosphärische Umgebung weiterhin von der Außenluft isoliert bleibt. Hierbei wird der Deckel 9 in der umgekehrten Reihenfolge des oben beschriebenen, in 3(a) dargestellten Ablaufs erneut an dem Probenhalter 7 angebracht.
Als nächstes ist eine Ausführungsform einer Atmosphärenentkoppelungs-Probeneinheit in 4 veranschaulicht. Die Atmosphärenentkoppelungs-Probeneinheit 10 ist zum Befestigen in dem Probenwechsler 5 mit Hilfe der Befestigungsvorrichtung 8 für die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit ausgebildet. Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 und der Deckel 9 werden über diese Einheit aneinander befestigt oder voneinander gelöst. 4(a) zeigt die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 in Draufsicht, 4(b) ist eine Querschnittsdarstellung der Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 und 4(c) zeigt die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit 10 in einer Seitenansicht.
5 ist eine Konstruktionszeichnung der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter-Baugruppe. Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 weist einen Atmosphärenentkoppelungs-O-Ring 12 zum Entkoppeln der atmosphärische Umgebung auf, der die atmosphärische Umgebung zwischen dem Halter und dem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel 9 von der Außenluft abtrennt, um die atmosphärische Umgebung des Bereichs, in dem sich die Probe befindet, aufrechtzuerhalten. Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel 9 weist einen solchen Aufbau auf, dass er an dem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 durch die Befestigungsschrauben 14 sicher befestigt werden kann, um die Entkoppelung der Atmosphäre noch weiter zu verbessern.
Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 weist ferner einen Aufbau auf, bei dem ein austauschbarer Probenaufnehmer eingebracht werden kann, wobei seine Position durch einen Führungsstift 17 für den austauschbaren Probenaufnehmer vorgegeben ist und wobei er mittels Befestigungsschrauben 18 für den austauschbaren Probenaufnehmer befestigt wird. Ferner weist der austauschbare Probenaufnehmer 16 einen Aufbau auf, der in Abhängigkeit von der bearbeiteten Form und dem Material der Probe wählbar und austauschbar ist. Außerdem weist der austauschbare Probenaufnehmer 16 einen solchen Aufbau auf, dass er mit einem Mikroprobenaufsatz 19 versehen werden kann. 5(a) zeigt den Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter in Draufsicht, 5(b) ist eine Schnittdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters und 5(c) ist eine Schnittdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters.
6 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters. Der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 hat gemäß dieser Ausführungsform eines solchen Aufbau, dass der austauschbare Probenaufnehmer 16 (siehe 5 und 7 und nachfolgende Figuren) eingebracht werden kann. Wenn der austauschbare Probenaufnehmer 16 in den Probenhalter eingebracht wird, ist die Position, in der er befestigt wird, durch einen Führungsstift 17 für den austauschbaren Probenaufnehmer vorgegeben. Ferner weist der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 Schraubenlöcher 20 für die Befestigungsschrauben für den austauschbaren Probenaufnehmer zur Befestigung des austauschbaren Probenaufnehmers 16 auf.
Zur Befestigung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckels ist der austauschbare Probenaufnehmer ferner mit Schraubenlöchern 15 für Befestigungsschrauben des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckels ausgestattet. 6(a) zeigt den Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter in Draufsicht, 6(b) ist eine Schnittdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters und 6(c) ist eine Schnittdarstellung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters.
7 veranschaulicht eine Ausführungsform des austauschbaren Probenaufnehmers 16. Der austauschbare Probenaufnehmer 16 weist Durchgangslöcher für Befestigungsschrauben des austauschbaren Probenaufnehmers 16 auf, durch die der Aufnehmer 16 in dem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter 7 befestigt wird. Ferner weist der austauschbare Probenaufnehmer 16 Probenhalteplatten 22 zur Befestigung einer unbearbeiteten Probe und Schrauben für die Probenhalteplatten auf, sodass die Positionierung der Probe uneingeschränkt durch die Schraubenlöcher 25 für die Probenhalteplatten erfolgen kann.
Zudem ist ein Mikroprobenaufsatz 19 als Element zur Befestigung einer Mikroprobe vorgesehen, wobei dieses Element vom Kartuschentyp und austauschbar ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material des Elements zur Befestigung einer Mikroprobe um ein Material, das kein Problem für die Elementaranalyse aufwirft und das leitfähig ist, wie graphitischer Kohlenstoff.
Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Probenebene, auf der eine unbearbeitete Probe angebracht wird, bündig mit der Probenebene sein kann, auf der eine Mikroprobe angebracht wird, wobei es sich bei 7(a) und 7(b) um eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht des austauschbaren Probenaufnehmers 16 hierfür handelt.
8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des austauschbaren Atmosphärenentkoppelungs-Probenaufnehmers 16. 8(a) ist eine Draufsicht und 8(b) ist eine Schnittdarstellung, wobei die mit den in 7 dargestellten Elementen identischen Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und wobei auf deren Beschreibung verzichtet wird. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Probenebene, auf der eine unbearbeitete Probe angebracht wird, in Bezug auf die Probenebene, auf der eine Mikroprobe angebracht wird, geneigt ist.
9 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des austauschbaren Atmosphärenentkoppelungs-Probenaufnehmers 16. 9(a) ist eine Draufsicht und 9(b) ist eine Schnittdarstellung, wobei die oben bereits erwähnten Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und wobei auf deren Beschreibung verzichtet wird. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Probenebene, auf der eine Mikroprobe angebracht wird, eine flache Ebene ist, deren Höhe sich von der Probenebene unterscheidet, auf der eine unbearbeitete Probe angebracht wird.
Bislang wurden verschiedene Ausführungsformen beschrieben, die es alle ermöglichen, dass sich die Atmosphäre in dem Bereich, in dem sich eine Probe befindet, in einem von der Außenluft isolierten Zustand befindet, beispielsweise unter Vakuum oder unter Inertgas, und dass eine Reihe von Schritten von der Bearbeitung der Probe bis zur Betrachtung der Probe durchgeführt werden können, ohne dass sie atmosphärischer Luft ausgesetzt ist. Auf diese Weise kann die Probe auch dann in einfacher Weise bearbeitet, betrachtet und analysiert werden, wenn es sich bei der Probe um ein hochreaktives Material oder ein Material handelt, das dazu neigt, mit der Feuchtigkeit und dem Sauerstoff in atmosphärischer Luft zu reagieren, wodurch zur Forschung und Entwicklung neuer Materialien, die erwartungsgemäß in der Zukunft entwickelt werden, in großen Umfang beigetragen wird.
Liste der Bezugszeichen

1...FIB Gehäuse, 2...Ionenkanone, 3...elektrostatische Linse, 4...Probenkammer, 5...Probenwechsler, 6...Ionenstrahl, 7...Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter, 8...Befestigungsvorrichtung für die Atmosphärenentkoppelungs-Einheit, 9...Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel, 10...Atmosphärenentkoppelungs-Einheit, 11...Wechselschieber, 12...Atmosphärenentkoppelungs-O-Ring, 13...Schraubenloch für den Wechselschieber, 14...Befestigungsschrauben für den Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckel, 15...Schraubenloch für die Befestigungsschraube des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalterdeckels, 16...austauschbarer Probenaufnehmer, 17...Führungsstift für den austauschbaren Probenaufnehmer, 18...Befestigungsschraube für den austauschbaren Probenaufnehmer, 19...Mikroprobenaufsatz, 20...Schraubenloch für die Befestigungsschraube des austauschbaren Probenaufnehmers, 21...Nut für den Atmosphärenentkoppelungs-O-Ring, 22...Probenhalteplatte, 23...Schraube für die Probenhalteplatte, 24...Durchgangsloch für die Befestigungsschraube des austauschbaren Probenaufnehmers, 25...Schraubenloch für die Probenhalteplatte.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-291483 A [0004]

Claims

Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die eine Probe zwischen einer Ionenfeinstrahlanlage (FIB) und einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) überführt und die aufweist: einen Probenwechsler, der mit einer Probenkammer der FIB oder einer Probenkammer des SEM in Kontakt steht, wobei in dem Probenwechsler eine von der Außenluft entkoppelte atmosphärische Umgebung gebildet werden kann; und einen Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter, der ausgebildet ist, die Probe zu halten und dabei die Probe mit Hilfe eines Deckels, der auf den Probenhalter gesetzt wird, von der Außenluft zu entkoppeln; wobei der Probenwechsler mit einem Mechanismus zum Entfernen des Deckels ausgestattet ist, der ausgebildet ist, innerhalb des Probenwechslers in der von der Außenluft isolierten atmosphärischen Umgebung den Deckel von dem Probenhalter zu entfernen, wenn der mit dem Deckel versehene Probenhalter von dem Probenwechsler in die Probenkammer gebracht wird.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei der Probenwechsler sowohl für die Probenkammer der FIB als auch der Probenkammer des SEM vorgesehen ist.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Probenwechsler einen Mechanismus umfasst, der in Übereinstimmung mit der Bewegung beim Entfernen des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters den Deckel auf dem Probenhalter anbringt.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 3, wobei der Probenwechsler eine Atmosphärenentkoppelungs-Einheit umfasst, die in Übereinstimmung mit der Gleitbewegung des Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalters den Deckel an dem Probenhalter anbringt oder den Deckel von dem Probenhalter entfernt.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 4, wobei der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter einen Wechselschieber umfasst, der den Probenhalter so bewegt, dass der Probenhalter zwischen dem Probenwechsler und der mit dem Probenwechsler in Verbindungen stehenden Probenkammer verfährt.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei der Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter einen Probenaufnehmer aufweist, auf dem gleichzeitig sowohl eine unbearbeitete Probe vor FIB als auch eine Mikroprobe nach FIB platziert ist.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6, wobei der Probenaufnehmer an dem Atmosphärenentkoppelungs-Probenhalter befestigt und von ihm gelöst werden kann.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Probenaufnehmer einen Mechanismus aufweist, der die unbearbeitete Probe vor FIB und die Mikroprobe nach FIB auf unterschiedlichen Höhen oder bei unterschiedlichen Neigungswinkeln hält.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 8, wobei es sich bei dem Material einer Einheit zum Halten der Mikroprobe um ein Material handelt, das kein Problem für die Elementaranalyse darstellt und das leitfähig ist, wie graphitischer Kohlenstoff.
Probenaufnahmevorrichtung für einen Strahl geladener Teilchen nach Anspruch 1, wobei die von Außenluft isolierte atmosphärische Umgebung gebildet wird, indem Inertgas zugeführt wird, wobei die Probe in der Inertgasatmosphäre bearbeitet und betrachtet werden kann.