DE112012003809T5 - Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung und Probenuntersuchungs- und Betrachtungsverfahren - Google Patents

Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung und Probenuntersuchungs- und Betrachtungsverfahren Download PDF

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Abstract

Es wird eine Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung vorgestellt, mit der auf einfache Weise die Untersuchung und Betrachtung einer Probe mit einer Ladungsteilchentechnik und einer optischen Technik möglich ist. Die Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung umfaßt ein erstes Gehäuse, das zumindest einen Teil eines ersten Raums umschließt, der wenigstens zum Teil einen Bereich bildet, durch den ein primärer Ladungsteilchenstrahl von einem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt die Probe erreicht, wobei der erste Raum im Vakuumzustand gehalten werden kann; ein zweites Gehäuse, das am ersten Gehäuse angebracht ist und das zumindest einen Teil eines zweiten Raums umschließt, in dem die Probe untergebracht werden kann; einen Trennwandabschnitt, der den ersten Raum vom zweiten Raum abtrennt, wobei der Trennwandabschnitt so angeordnet ist, daß er zum Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt koaxial ist, wenn die Probe mit dem primären Ladungsteilchenstrahl vom Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt bestrahlt wird; und einen optischen Betrachtungsabschnitt zum Einstrahlen von Licht auf die Probe und Erfassen des Lichts von der Probe aus der gleichen Richtung wie im Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Untersuchen und Betrachten durch eine Ladungsteilchentechnik und eine optische Technik. Die Erfindung umfaßt eine Technik zum Betrachten einer Probe bei Atmosphärendruck oder in einer vorgegebenen Gasatmosphäre mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • Stand der Technik
  • Zum Betrachten von mikroskopischen Bereichen auf einem Gegenstand werden Rasterelektronenmikroskope (REMs), Transmissionselektronenmikroskope (TEMs) und dergleichen eingesetzt. Bei diesen Geräten wird im allgemeinen ein zweites Gehäuse, in dem sich eine Probe befindet, vor der Erzeugung einer Abbildung evakuiert, um als Atmosphäre für die Probe einen Vakuumzustand zu erzeugen. Andererseits gibt es das Erfordernis, Proben, etwa biochemische Proben und flüssige Proben, sowohl mit einem optischen Mikroskop als auch mit einem Elektronenmikroskop unter Atmosphärendruck zu betrachten und nicht im Vakuum, das diese Proben schädigt oder den Zustand davon verändert. In den letzten Jahren wurden daher REM-Geräte entwickelt, mit denen eine Probe unter Atmosphärendruck betrachtet werden kann.
  • Diese Geräte haben im Prinzip einen Aufbau, bei dem zwischen dem elektrooptischen System und der Probe eine Trennwand vorgesehen ist, die den Elektronenstrahl durchläßt, um den Vakuumzustand und den atmosphärischen Zustand voneinander zu trennen. Alle diese Geräte haben daher das Merkmal gemeinsam, daß zwischen der Probe und dem elektrooptischen System ein dünner Film angeordnet ist.
  • Die Patent-Druckschrift 1 beschreibt ein Atmosphärendruck-REM mit einem Aufbau, bei dem die elektronenoptische Säule so angeordnet ist, daß sich die Seite mit der Elektronenquelle unten befindet und die Seite mit der Objektivlinse oben, wobei am Ende der elektronenoptischen Säule auf der Seite der Abgabeöffnung für den Elektronenstrahl ein dünner Film angebracht ist, der für den Elektronenstrahl durchlässig ist. Bei der in der Patent-Druckschrift 1 beschriebenen Erfindung wird die zu betrachtende Probe direkt auf dem dünnen Film angebracht, die Probe wird von unten mit dem primären Elektronenstrahl bestrahlt, und es werden die reflektierten Elektronen oder die Sekundärelektronen erfaßt, um eine REM-Betrachtung durchzuführen. Die Probe befindet sich in einem ringförmigen Element (das an der Peripherie des dünnen Films angeordnet ist) in einer den dünnen Film bildenden Flüssigkeit. Die Druckschrift beschreibt also ein Atmosphärendruck-REM, das besonders für die Betrachtung einer Probe in einer Flüssigkeit geeignet ist. Es ist außerdem angegeben, daß das Elektronenmikroskop und ein optisches Mikroskop so angeordnet sind, daß die optischen Achsen koaxial sind, so daß sowohl eine Betrachtung mit dem optischen Mikroskop als auch eine Betrachtung mit dem Elektronenmikroskop erfolgen kann.
  • Die Patent-Druckschrift 2 beschreibt einen Vorrichtungsaufbau, bei dem ein optisches Mikroskop und ein Elektronenmikroskop, das mit einer Trennwand versehen ist, derart ausgerichtet sind, daß eine Probe unter Atmosphärendruck abwechselnd mit dem optischen Mikroskop und dem Elektronenmikroskop betrachtet werden kann.
  • Dokumente zum Stand der Technik
  • Patent-Druckschriften
    • Patent-Druckschrift 1: JP-2008-153086-A (Veröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 2010/0096549)
    • Patent-Druckschrift 2: JP-2001-241940-A (Veröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 2001/0008272)
  • Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
  • Problem, das mit der Erfindung gelöst werden soll
  • Alle herkömmlichen Ladungsteilchenmikroskope oder Ladungsteilchenstrahlvorrichtungen mit der Funktion zum Betrachten unter Atmosphärendruck sind Vorrichtungen, die ausschließlich für die Betrachtung unter Atmosphärendruck hergestellt werden. Es gibt keine Vorrichtung, mit der unter Verwendung eines gewöhnlichen Hochvakuum-Ladungsteilchenmikroskops leicht eine Betrachtung unter Atmosphärendruck oder in einer Gasatmosphäre möglich ist.
  • Zum Beispiel ist das in der Patent-Druckschrift 1 beschriebene Atmosphärendruck-REM eine Vorrichtung mit einem sehr speziellen Aufbau, und es ist unmöglich, damit eine gewöhnliche REM-Betrachtung im Hochvakuum durchzuführen. Da das optische Mikroskop und das Elektronenmikroskop einander gegenüber angeordnet sind, sind die Proben auf transparente Proben beschränkt, die von beiden Seiten betrachtet werden können, etwa flüssige Proben. Das in Patent-Druckschrift 1 beschriebene Atmosphärendruck-REM hat daher nur eine begrenzte Einsatzfähigkeit.
  • Bei diesem Atmosphärendruck-REM ist es unmöglich, den gleichen Teil eines mikroskopischen Halbleitermusters auf einem Siliziumsubstrat und dergleichen sowohl mit dem optischen Mikroskop als auch dem Elektronenmikroskop zu betrachten. Selbst wenn die Probe von zwei Seiten betrachtet werden kann, ist die Betrachtungsrichtung des optischen Mikroskops der Betrachtungsrichtung des Elektronenmikroskops genau entgegengesetzt. Wenn die Beobachtungsergebnisse von den zwei Arten von Mikroskopen zusammengeführt werden sollen, ist daher eine aufwendige Bearbeitung erforderlich.
  • Auch die in der Patent-Druckschrift 2 beschriebene Vorrichtung ist eine vom Aufbau her sehr spezielle Vorrichtung, und es ist unmöglich, damit eine Probe unter dem Elektronenmikroskop zu betrachten, die sich wie gewöhnlich im Vakuum befindet. Da die Vorrichtung eine Elektronenstrahllinse aufweist, die der Atmosphärenluft ausgesetzt ist, ist es außerdem schwierig, die Probe mit dem Elektronenstrahl geeignet zu betrachten. Auch die Einsatzmöglichkeiten dieser Vorrichtung sind daher begrenzt.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erwähnten Probleme gemacht. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Untersuchungsvorrichtung, eine Betrachtungsvorrichtung, ein Untersuchungsverfahren und ein Betrachtungsverfahren zu schaffen, bei der bzw. bei dem auf einfache Weise die jeweils geforderte Untersuchung oder Betrachtung einer Probe mit einer Ladungsteilchentechnik und einer optischen Technik möglich ist.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Gemäß einem Modus umfaßt die vorliegende Erfindung eine Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt zum Einstrahlen eines primären Ladungsteilchenstrahls; mit einem ersten Gehäuse, das zumindest einen Teil eines ersten Raums umschließt, der im Vakuumzustand gehalten werden kann, wobei der erste Raum wenigstens zum Teil einen Bereich bildet, durch den der primäre Ladungsteilchenstrahl, der von dem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt abgegeben wird, eine Probe erreicht; mit einem zweiten Gehäuse, das zumindest einen Teil eines zweiten Raums umschließt, in dem die Probe untergebracht werden kann, wobei das zweite Gehäuse am ersten Gehäuse vorgesehen ist; mit einer Evakuiervorrichtung zum Evakuieren des ersten Raums; mit einem Detektor zum Erfassen des Ladungsteilchenstrahls, der vom Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt eingestrahlt wird; mit einem Trennwandabschnitt, der den ersten Raum vom zweiten Raum abtrennt, wobei der Trennwandabschnitt so angeordnet ist, daß er zum Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt koaxial ist, wenn die Probe mit dem primären Ladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, der vom Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt abgegeben wird; mit einem optischen Betrachtungsabschnitt zum Einstrahlen von Licht auf die Probe und zum Erfassen des Lichts von der Probe aus der gleichen Richtung wie im Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt; und mit einem Probenanbringungsabschnitt zum Anbringen der Probe.
  • Gemäß einem anderen Modus umfaßt die vorliegende Erfindung ein Probenuntersuchungs- und Probenbetrachtungsverfahren mit einem Einstrahlen von Licht auf eine Probe, die an einem Probenanbringungsabschnitt angebracht ist, und einem Erfassen des Lichts von der Probe durch einen optischen Betrachtungsabschnitt; mit einem Bewegen der Probe, die am Probenanbringungsabschnitt angebracht ist, in eine Position, in der die Probe mit einem primären Ladungsteilchenstrahl bestrahlt werden kann, der von einem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt emittiert wird; mit einem Bestrahlen der Probe, die am Probenanbringungsabschnitt angebracht ist, mit dem primären Ladungsteilchenstrahl, der von dem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt emittiert wird, mit Bezug zur Probe aus der gleichen Richtung wie im optischen Betrachtungsabschnitt, wobei der primäre Ladungsteilchenstrahl durch einen ersten Raum, der im Vakuumzustand gehalten werden kann, und durch einen Trennwandabschnitt läuft, der koaxial zum Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt angeordnet ist und der den ersten Raum von einem zweiten Raum abtrennt; und mit einem Erfassen eines Ladungsteilchenstrahls von der Probe durch einen Erfassungsabschnitt.
  • Auswirkungen der Erfindung
  • Mit der erfindungsgemäßen Untersuchungsvorrichtung, der erfindungsgemäßen Betrachtungsvorrichtung, dem erfindungsgemäßen Untersuchungsverfahren und dem erfindungsgemäßen Betrachtungsverfahren ist es möglich, auf einfache Weise die jeweils geforderte Untersuchung oder Betrachtung von Proben mit einer Ladungsteilchentechnik und einer optischen Technik durchzuführen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 2 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 3 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 4 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 5 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 6 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 7 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer siebten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 8 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer achten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 9 ist eine allgemeine schematische Darstellung der achten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop in einem Zustand, in dem ein Probentisch zusammen mit einem Abdeckelement herausgezogen wurde.
  • 10a ist eine allgemeine schematische Darstellung einer neunten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • 10b ist eine allgemeine schematische Darstellung der neunten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop.
  • Arten der Erfindungsausführung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Anbauteil, das eine Probe aufnehmen kann, während der Druck im Inneren auf einem Druck gehalten wird, der höher ist als der Druck in der Vakuumkammer des Ladungsteilchenmikroskops, durch einen Öffnungsabschnitt in die Vakuumkammer eingesetzt und in der Vakuumkammer angebracht, wodurch die Verwendung erleichtert wird. Der Öffnungsabschnitt der Vakuumkammer befindet sich zum Beispiel an einer Seitenfläche der Vakuumkammer. Das Anbauteil hat außerdem die Aufgabe, einen dünnen Film zu halten, durch den ein primärer Ladungsteilchenstrahl in das Innere des Anbauteils gelangen kann, wodurch zwischen der Innenseite der Vakuumkammer und der Innenseite des Anbauteils ein Druckunterschied aufrecht erhalten werden kann. An der Vakuumkammer oder am Anbauteil ist ein optisches Mikroskop angebracht, bei dem als Lichtquelle Licht verwendet wird und das Licht erfaßt wird, wodurch eine Betrachtung mit dem Ladungsteilchenmikroskop und eine Betrachtung mit dem optischen Mikroskop erfolgen kann.
  • Das Anbauteil wird dabei durch Einführen durch den Öffnungsabschnitt der Vakuumkammer in das Innere eines Gehäuses verwendet. In der folgenden Beschreibung wird die Vakuumkammer manchmal als erstes Gehäuses bezeichnet und in Relation zur Vakuumkammer das Anbauteil als zweites Gehäuse.
  • <Erste Ausführungsform>
  • Als erste Ausführungsform wird die elementarste Ausführungsform beschrieben. Die 1 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop bei dieser Ausführungsform. Das Ladungsteilchenmikroskop der 1 umfaßt im wesentlichen eine optische Ladungsteilchensäule 2 als Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt zum Einstrahlen eines primären Ladungsteilchenstrahls; ein erstes Gehäuses (die Vakuumkammer) 7 für die Aufnahme der optischen Ladungsteilchensäule 2 mit Bezug zu einer Anbringungsoberfläche für die Vorrichtung; ein zweites Gehäuse (das Anbauteil) 121, das in einem Zustand Verwendung findet, in dem es in das erste Gehäuse 7 eingesetzt ist; ein optisches Mikroskop und ein Steuersystem zum Steuern dieser Komponenten. Das erste Gehäuse 7 bildet wenigstens einen Teil eines ersten Raums, der wenigstens einen Teil eines Bereichs darstellt, durch den der primäre Ladungsteilchenstrahl, der von der optischen Ladungsteilchensäule 2 abgestrahlt wird, eine Probe erreicht, wobei der erste Raum im Vakuumzustand gehalten werden kann. Das zweite Gehäuse 121 ist am ersten Gehäuse 7 angebracht und bildet wenigstens einen Teil eines zweiten Raums, in dem die Probe untergebracht werden kann.
  • Bei der Verwendung des Ladungsteilchenmikroskops werden das Innere der optischen Ladungsteilchensäule 2 und das Innere des ersten Gehäuses von einer Vakuumpumpe 4 evakuiert. Das Starten und Stoppen der Vakuumpumpe 4 wird auch vom Steuersystem gesteuert. In der Zeichnung ist nur eine Vakuumpumpe 4 dargestellt, es können jedoch auch zwei und mehr Vakuumpumpen vorgesehen werden.
  • Die optische Ladungsteilchensäule 2 umfaßt solche Elemente wie eine Ladungsteilchenquelle 0 zum Erzeugen eines Ladungsteilchenstrahls und optische Linsen 1, mit denen der erzeugte Ladungsteilchenstrahl fokussiert und zum unteren Abschnitt der optischen Säule geleitet und als primärer Ladungsteilchenstrahl über die Probe 6 geführt wird. Die optische Ladungsteilchensäule 2 ist so angeordnet, daß sie in das Innere des ersten Gehäuses 7 vorsteht, sie ist über ein Vakuumdichtelement 123 am ersten Gehäuse 7 befestigt. Am Endabschnitt der optischen Ladungsteilchensäule 2 ist ein Detektor 3 angebracht, der die sekundären Ladungsteilchen (Sekundärelektronen oder reflektierten Elektronen) erfaßt, die bei der Bestrahlung mit dem primären Ladungsteilchenstrahl entstehen. Vorzugsweise ist der Detektor 3 als Erfassungsabschnitt wie in der 1 gezeigt im Inneren des ersten Gehäuses 7 angeordnet. Dadurch wird sichergestellt, daß die sekundären Ladungsteilchen (Sekundärelektronen oder reflektierten Elektronen), die bei der Bestrahlung mit dem primären Ladungsteilchenstrahl erzeugt werden, im Vakuum erfaßt werden, wodurch die Erfassung genauer wird. Der Detektor 3 kann auch in der optischen Ladungsteilchensäule 2 oder in Abhängigkeit von den jeweiligen Umständen sogar im zweiten Gehäuse 121 angeordnet sein.
  • Das Steuersystem des Ladungsteilchenmikroskops besteht aus einem PC 35, der vom Nutzer der Vorrichtung verwendet wird, einem übergeordneten Steuerabschnitt 36, der mit dem PC 35 verbunden ist und der zur Übertragung verwendet wird, und einem nachgeordneten Steuerabschnitt 37, der das Evakuiersystem, das optische System für die Ladungsteilchen und dergleichen entsprechend den Befehlen steuert, die vom übergeordneten Steuerabschnitt 36 übertragen werden. Der PC 35 umfaßt einen Monitor, an dem ein Betriebsbildschirm (mit einer graphischen Benutzeroberfläche) für die Vorrichtung angezeigt wird, und Einrichtungen für die Eingabe in den Betriebsbildschirm, etwa eine Tastatur oder eine Maus. Der übergeordnete Steuerabschnitt 36, der nachgeordneten Steuerabschnitt 37 und der PC 35 sind über Verbindungsleitungen 43, 44 miteinander verbunden.
  • Der nachgeordnete Steuerabschnitt 37 ist ein Abschnitt für die Übertragung und die Aufnahme von Steuersignalen zum Steuern der Vakuumpumpe 4, der Ladungsteilchenquelle 0, der optischen Linsen 1, einer Lichtquelle 201, eines Linsentubus 200 usw. Der nachgeordnete Steuerabschnitt 37 wandelt das Ausgangssignal des Detektors 3 in ein digitales Bildsignal um und überträgt das digitale Bildsignal zum übergeordneten Steuerabschnitt 36. In der Zeichnung wird das Ausgangssignal vom Detektor 3 zum nachgeordneten Steuerabschnitt 37 übertragen, zwischen dem Detektor 3 und dem nachgeordneten Steuerabschnitt 37 kann jedoch auch noch ein Verstärker oder ein Vorverstärker geschaltet sein.
  • Im übergeordneten Steuerabschnitt 36 und im nachgeordneten Steuerabschnitt 37 können sich sowohl Analogschaltungen als auch Digitalschaltungen in gemischter Form befinden. Der übergeordnete Steuerabschnitt 36 und der nachgeordnete Steuerabschnitt 37 können jedoch auch von einem einzigen einheitlichen System gebildet werden. Der in der 1 gezeigte Aufbau des Steuersystems ist nur ein Beispiel. Modifikationen der Steuereinheit, der Ventile, der Vakuumpumpen, der Verbindungsleitungen usw. gehören auch zu der REM- oder Ladungsteilchenstrahlvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, solange die bei dieser Ausführungsform vorgesehenen Funktionen erfüllt werden.
  • Mit dem ersten Gehäuse 7 ist eine Vakuumleitung 16 verbunden, deren anderes Ende an die Vakuumpupe 4 angeschlossen ist, so daß das Innere des ersten Gehäuses 7 im Vakuumzustand gehalten werden kann. Das erste Gehäuse 7 ist außerdem mit einem Leckventil 14 versehen, damit das Innere des ersten Gehäuses 7 bei Wartungsarbeiten oder in ähnlichen Situationen zur Atmosphärenluft hin geöffnet werden kann. Das Leckventil 14 kann auch weggelassen werden, oder es werden im Gegenteil zwei oder mehr Leckventile vorgesehen. Die Stelle, an der das Leckventil 14 am ersten Gehäuse 7 angebracht ist, ist nicht auf die in der 1 gezeigte Stelle beschränkt, sondern kann sich auch an einer anderen Position befinden. An einer seiner Seitenflächen ist das erste Gehäuse 7 mit einem Öffnungsabschnitt versehen. Durch diesen Öffnungsabschnitt wird das zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingesetzt.
  • Das zweite Gehäuse 121 umfaßt einen rechteckigen Parallelepiped-Hauptkörperabschnitt 131, einen Ansetzabschnitt 132 und einen Halteabschnitt 132A. Der Hauptkörperabschnitt 131 hat die Funktion, die Probe 6 als den zu betrachtenden Gegenstand aufzunehmen, und wird durch den Öffnungsabschnitt in das Innere des ersten Gehäuses 7 eingesetzt. Der Ansetzabschnitt 132 bildet eine Ansetzfläche an der Wandaußenseite der Seitenfläche des ersten Gehäuses 7, in der der Öffnungsabschnitt vorgesehen ist. Der Ansetzabschnitt 132 wird mit einem Vakuumdichtelement 126 dazwischen an der Wandaußenseite der Seitenfläche befestigt. Der Halteabschnitt 132A ist dafür vorgesehen, das optische Mikroskop (den Linsentubus 200 usw.) zu halten.
  • Dadurch wird erreicht, daß das zweite Gehäuse 121 vollständig in das erste Gehäuse 7 eingesetzt werden kann. Am leichtesten und einfachsten wird der Öffnungsabschnitt von der Probeneinsetz-/Probenentfernungsöffnung gebildet, die bereits in der Vakuumprobenkammer des Ladungsteilchenmikroskops vorhanden ist. Insbesondere wenn das zweite Gehäuse 121 entsprechend der Größe einer bereits vorhandenen Öffnung ausgestaltet und das Vakuumdichtelement 126 am Umfang der Öffnung angebracht wird, hält sich der Aufwand für die Änderungen an der Vorrichtung für den gerade beschriebenen Aufbau in Grenzen. Mit anderen Worten können die Änderungen an der Vorrichtung erfolgen, ohne daß der Aufbau eines herkömmlichen Ladungsteilchenmikroskops vom Hochvakuumtyp stark modifiziert werden muß.
  • An der Oberseite des Hauptkörperabschnitts 131 ist an der Stelle, die sich unter der optischen Ladungsteilchensäule 2 befindet, wenn das zweite Gehäuse 121 vollständig in das erste Gehäuse 7 eingesetzt ist, ein dünner Film 10 angeordnet. Der dünne Film 10 ist für den primären Ladungsteilchenstrahl durchlässig, der vom unteren Ende der optischen Ladungsteilchensäule 2 abgegeben wird. Der primäre Ladungsteilchenstrahl läuft somit durch den dünnen Film 10 und erreicht schließlich die Probe 6. Wenn der Ladungsteilchenstrahl ein Elektronenstrahl ist, ist der dünne Film 10 vorzugsweise nur so dick, daß der Elektronenstrahl vom dünnen Film 10 durchgelassen wird; in der Regel beträgt die Dicke dann nicht mehr als etwa 20 μm. Anstelle des dünnen Films kann auch ein Lochelement mit einer Öffnung zum Durchlassen des primären Ladungsteilchenstrahls vorgesehen sein. Hinsichtlich des Durchmessers der Öffnung hat die Öffnung wegen des Erfordernisses einer differentiellen Evakuierung mit einer realen Vakuumpumpe am besten eine Fläche von nicht mehr als etwa 1 mm2. Wenn der Ladungsteilchenstrahl ein Ionenstrahl ist, wird eine Öffnung mit einer Öffnungsfläche von nicht mehr als etwa 1 mm2 verwendet, da es schwierig ist, einen Ionenstrahl durch einen dünnen Film durchzulassen, ohne daß der dünne Film beschädigt wird.
  • Die strichpunktierte Linie in der Zeichnung bezeichnet die optische Achse 203 des primären Ladungsteilchenstrahls. Die optische Ladungsteilchensäule 2 und das erste Gehäuse 7 sowie der dünne Film 10 sind koaxial zur optischen Achse des primären Ladungsteilchenstrahls angeordnet. Der Abstand zwischen der Probe 6 und dem dünnen Film 10 wird mit einem Probentisch 17 mit einer geeigneten Höhe eingestellt. Der Probentisch 17 ist als Probenanbringungsabschnitt zum Anbringen der Probe ausgestaltet.
  • Das optische Mikroskop wird vom Halteabschnitt 132A am zweiten Gehäuse 121 gehalten. Das optische Mikroskop umfaßt wenigstens eine Lichtquelle 201 zur Abgabe von Licht und den Linsentubus 200 für das optische Mikroskop. Der Linsentubus 200 enthält wenigstens eine optische Linse oder Linsen und einen Abbildungserfassungsabschnitt zum Erfassen einer Abbildung. Das optische Mikroskop ist so aufgebaut, daß es eine Abbildung in ein Signal, etwa ein digitales Signal, umwandelt und über die Verbindungsleitung 43 einen Datenaustausch ausführt. Der Linsentubus 200 ist als optischer Betrachtungsabschnitt so aufgebaut, daß er Licht von der Probe 6 aus der gleichen Richtung aufnimmt wie die optische Ladungsteilchensäule 2.
  • Der optische Erfassungsabschnitt in der Form des optischen Mikroskops kann eine Erfassungsvorrichtung wie eine CCD-Vorrichtung zur direkten Umwandlung von Licht in ein digitales Signal enthalten oder ein Okular und dergleichen, das eine direkte visuelle Betrachtung erlaubt.
  • Der Abstand zwischen der optischen Achse 204 des Linsentubus 200 und der optischen Achse 203 des Elektronenmikroskops wird als vorab bekannter Abstand auf einen vorgegebenen Abstand eingestellt.
  • Durch eine Bewegung des Probentisches 17 nach einer Betrachtung der Probe unter dem optischen Mikroskop um eine Strecke, die dem vorgegebenen Abstand entspricht, kann der gleiche Teil der Probe mit dem optischen Mikroskop und dem Elektronenmikroskop betrachtet werden. Außerdem wird der gleiche Teil unter dem optischen Mikroskop und dem Elektronenmikroskop aus der gleichen Richtung betrachtet, im Gegensatz zu einem Aufbau, bei dem das optische Mikroskop und das Elektronenmikroskop einander gegenüberliegend angeordnet sind, wie es in der zitierten Druckschrift 1 der Fall ist. Im Ergebnis wird die Brauchbarkeit verbessert.
  • Wie in der 1 gezeigt, ist die Seitenfläche des zweiten Gehäuses 121 offen, so daß sich die Probe 6, die sich im Inneren des zweiten Gehäuses 121 (auf der rechten Seite der gestrichelten Linie in der Darstellung; dieser Raum wird im folgenden als zweiter Raum 12 bezeichnet) befindet, bei der Betrachtung in einem Atmosphärendruckzustand befindet. Mit dem ersten Gehäuse 7 ist die Vakuumpumpe 4 verbunden, und der geschlossenen Raum (im folgenden als erster Raum 11 bezeichnet), der von den Innenwandflächen des ersten Gehäuses 7 und des Außenwandflächen des zweiten Gehäuses 121 sowie dem dünnen Film 10 definiert wird, kann evakuiert werden. Bei der vorliegenden Vorrichtung sind die Elektronenstrahllinsen daher nicht wie bei der in der Patent-Druckschrift 2 beschriebenen Vorrichtung der Atmosphäre ausgesetzt. Entsprechend können im Betrieb der Vorrichtung die optische Ladungsteilchensäule 2 und der Detektor 3 im Vakuumzustand gehalten werden, während die Probe 6 unter Atmosphärendruck gehalten wird, so daß eine geeignete Betrachtung möglich ist. Außerdem wird die Probe 6, die sich auf dem Probentisch 17 befindet, mit Licht bestrahlt, wobei das von der Probe 6 reflektierte Licht vom Linsentubus 200 erfaßt wird. Dann wird die Probe 6, die sich auf dem Probentisch 17 befindet, in eine Position gebracht, an der die Probe 6 mit dem primären Ladungsteilchenstrahl von der optischen Ladungsteilchensäule 2 bestrahlt werden kann. Die Probe 6, die sich auf dem Probentisch 17 befindet, wird dann mit dem primären Ladungsteilchenstrahl von der optischen Ladungsteilchensäule 2 bestrahlt, und der primäre Ladungsteilchenstrahl von der Probe 6 wird vom Detektor 3 aus der gleichen Richtung erfaßt wie der Linsentubus 200. Dabei läuft der primäre Ladungsteilchenstrahl durch den ersten Raum 11, der im Vakuumzustand gehalten werden kann, und durch den dünnen Film 10, der koaxial zur optischen Ladungsteilchensäule 2 angebracht ist, um den ersten Raum 11 vom zweiten Raum 12 zu trennen. Damit läßt sich ein Probenuntersuchungs- und Probenbetrachtungsverfahren verwirklichen.
  • Da das zweite Gehäuse 121 an der Seite offen ist, kann die Probe 6 bei der Betrachtung mit dem optischen Mikroskop oder dem Elektronenmikroskop beliebig ersetzt werden.
  • Auch kann eine Untersuchungsvorrichtung oder eine Betrachtungsvorrichtung verwirklicht werden, bei der die Untersuchung oder Betrachtung unter Atmosphärendruck erfolgen kann, auch wenn die Probe eine vergleichsweise große Probe ist.
  • Vorzugsweise verlaufen die optische Achse 204 des Linsentubus 200 des optischen Mikroskops und die optische Achse 203 der optischen Ladungsteilchensäule 2 parallel zueinander. Das hat den Vorteil, daß der gleiche Teil der Probe mit den beiden Arten von Mikroskopen aus der gleichen Richtung betrachtet werden kann. Die optische Achse 204 des Linsentubus 200 und die optische Achse 203 des Elektronenmikroskops können auch schräg zueinander verlaufen, solange der gleiche Teil der Probe mit den beiden Arten von Mikroskopen im wesentlichen aus der gleichen Richtung betrachtet werden kann. Der Ausdruck ”der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops zum Erfassen von Licht von der Probe 6 aus der gleichen Richtung wie die optische Ladungsteilchensäule 2” umfaßt hier jedes System mit einer optischen Ladungsteilchensäule 2 und einem Linsentubus 200, die über der Probe 6 angeordnet sind. Den Gegensatz dazu bildet der in der zitierten Druckschrift 1 beschriebene Aufbau, bei dem das optische Mikroskop und das Elektronenmikroskop einander gegenüber angeordnet sind.
  • Der dünne Film 10 dient auch als Trennwandabschnitt, der den ersten Raum 11 vom zweiten Raum 12 trennt und der so angeordnet ist, daß er zur optischen Ladungsteilchensäule 2 koaxial ist, wenn die Probe 6 mit dem primären Ladungsteilchenstrahl von der optischen Ladungsteilchensäule 2 bestrahlt wird.
  • <Zweite Ausführungsform>
  • Es wird nun eine zweite Ausführungsform beschrieben. Die 2 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der zweiten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß ein Halteelement 47 für den dünnen Film 10 vorgesehen ist, daß das zweite Gehäuse 121 so ausgestaltet ist, daß eine Luftatmosphäre von 1 atm, eine Gasatmosphäre oder ein Vakuum im Inneren ausgebildet werden können, und daß ein Probentisch 5 als Probenanbringungsabschnitt mit einem Antriebssystem versehen ist. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung von gleichen Teilen wie in der ersten Ausführungsform so weit wie möglich vermieden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der dünne Film 10 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform mittels des Halteelements 47 für den dünnen Film abnehmbar an der Oberseite des Hauptkörperabschnitts 131 des zweiten Gehäuses 121 angebracht. Der dünne Film 10 ist vakuumdicht am Halteelement 47 für den dünnen Film angebracht. Die Anbringung kann mit einem Vakuumdichtelement 124, etwa einem O-Ring, oder mittels eines organischen Materials wie Klebstoff oder mit einem Klebeband und dergleichen erfolgen.
  • Das Halteelement 47 für den dünnen Film ist mit einem Vakuumdichtelement abnehmbar an der Unterseite der Deckplatte des zweiten Gehäuses 121 angebracht. Der dünne Film 10 ist sehr dünn, nicht mehr als 20 μm dick, um einen Elektronenstrahl durchlassen zu können. Der dünne Film 10 kann daher mit der Zeit schlechter werden oder bei der Vorbereitung für eine Betrachtung zerstört werden. Andererseits ist der dünne Film 10 sehr schwer direkt handzuhaben. Wenn der dünne Film 10 wie bei der vorliegenden Ausführungsform nicht direkt, sondern mittels des Halteelements 47 für den dünnen Film gehandhabt werden kann, wird die Handhabung (insbesondere das Ersetzen) sehr vereinfacht. Wenn der dünne Film 10 zerstört ist, reicht es aus, das Halteelement 47 für den dünnen Film mit dem dünnen Film 10 daran als Ganzes auszutauschen. Auch wenn der dünne Film 10 direkt ausgetauscht werden soll, ist es möglich, das Halteelement 47 für den dünnen Film aus der Vorrichtung herauszunehmen und den dünnen Film außerhalb der Vorrichtung zu ersetzen. Anstelle des dünnen Films kann wie bei der ersten Ausführungsform auch ein Lochelement mit einer Öffnung mit einer Fläche von nicht als etwa 1 mm2 verwendet werden.
  • Die offene Seite des zweiten Gehäuses 121 kann mit einem Abdeckelement 122 abgedeckt werden, wodurch sich verschiedene Funktionen verwirklichen lassen. Auf diesen Punkt wird weiter unten noch eingegangen.
  • Bei der Betrachtungsvorrichtung dieser Ausführungsform ist eine Funktion zum Zuführen eines Ersatzgases in das zweite Gehäuse 121 vorgesehen. Der vom unteren Ende der optischen Ladungsteilchensäule 2 abgegebene Elektronenstrahl läuft durch den ersten Raum 11, in dem ein Hochvakuum aufrecht erhalten wird, und dann durch den dünnen Film 10 (oder das Lochelement) der 2 und dann weiter in den zweiten Raum 12, der unter Atmosphärendruck oder einem geringen Vakuumgrad (geringer als der Grad im ersten Raum) gehalten wird. In einem Raum mit einem geringen Vakuumgrad wird der Elektronenstrahl an den Gasmolekülen gestreut, so daß die mittlere freie Weglänge kurz ist. Wenn der Abstand zwischen dem dünnen Film 10 und der Probe 6 groß ist, erreicht der Elektronenstrahl oder erreichen die Sekundärelektronen oder reflektierten Elektronen, die bei der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugt werden, nicht die Probe. Die Streuwahrscheinlichkeit des Elektronenstrahls ist proportional zur Massenzahl der Gasmoleküle. Wenn die Atmosphäre im zweiten Raum 12 durch Gasmoleküle ersetzt wird, deren Massenzahl kleiner ist als die von atmosphärischer Luft, nimmt die Streuwahrscheinlichkeit des Elektronenstrahls ab, und der Elektronenstrahl kann die Probe erreichen. Als Ersatzgas wird in diesem Fall ein Gas verwendet, das leichter ist als atmosphärische Luft, etwa Stickstoff oder Wasserdampf, wodurch eine Verbesserung des Rauschabstands der Abbildung erreicht wird. Eine noch stärkere Verbesserung des Rauschabstands der Abbildung wird mit Heliumgas oder Wasserstoffgas erreicht, deren Massenzahl noch kleiner ist.
  • Der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops ist so ausgestaltet, daß sich sein oberer Abschnitt in dem Raum mit atmosphärischer Luft außerhalb der Vorrichtung befindet, während sein unterer Abschnitt oder zumindest die Objektivlinse im zweiten Raum 12 angeordnet ist. Der Linsentubus 200 ist vakuumdicht am zweiten Gehäuse 121 befestigt. Die Befestigung kann mit einem Vakuumdichtelement 124, etwa einem O-Ring, oder mit einem organischen Material wie Klebstoff oder mit einem Klebeband und dergleichen erfolgen. Im zweiten Raum 12 ist auch die Lichtquelle 201 für den Linsentubus 200 des optischen Mikroskops angeordnet.
  • Bei einem optischen Mikroskop kann im allgemeinen die Betrachtung mit einer stärkeren Vergrößerung erfolgen, wenn der Abstand zwischen der Objektivlinse und der Probe klein ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Lichtquelle 201 für das optische Mikroskop und die Objektivlinse als Erfassungsabschnitt des Linsentubus 200 so angeordnet, daß sie sich im zweiten Raum 12 befinden. Dadurch kann die Betrachtung der Probe 6 aus einer näheren Position erfolgen.
  • Bei der Betrachtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist das Abdeckelement 122 mit einem Anbringungsabschnitt (Gaseinführabschnitt) für eine Gaszuführleitung 100 versehen. Die Gaszuführleitung 100 ist über einen Verbindungsabschnitt 102 mit einer Gasflasche 103 verbunden, aus der das Ersatzgas in den zweiten Raum 12 eingeführt wird. Die Gaszuführleitung 100 ist an einem Zwischenabschnitt mit einem Gassteuerventil 101 versehen, wodurch die Durchflußrate des Ersatzgases in der Leitung kontrolliert werden kann. Vom Gassteuerventil 101 erstreckt sich eine Signalleitung zum nachgeordneten Steuerabschnitt 37. Der Benutzer der Vorrichtung kann die Durchflußrate des Ersatzgases mittels des am Monitor des PCs 35 angezeigten Betriebsbildschirms steuern.
  • Das Ersatzgas, ein Gas aus leichten Elementen, neigt dazu, sich im oberen Abschnitt des zweiten Raums 12 zu sammeln. Es ist daher schwierig, die Atmosphäre an der Unterseite des zweiten Raums 12 durch das Ersatzgas zu ersetzen. Vorzugsweise wird daher das Abdeckelement 122 unterhalb der Anbringungsstelle der Gaszuführleitung 100 mit einer Öffnung versehen (in der 2 befindet sich die Öffnung an der Anbringungsstelle eines Druckregelventils 104). Dadurch kann das Atmosphärenluftgas durch das am Gaszuführabschnitt zugeführte Gas aus leichten Elementen herausgedrückt und durch die Öffnung an der Unterseite abgeführt werden. Die Atmosphäre im zweiten Gehäuse 121 kann damit wirkungsvoll ersetzt werden. Die Öffnung kann im übrigen auch als Grobevakuierungsöffnung ausgestaltet sein, wie es später noch beschrieben wird.
  • Das zweite Gehäuse 121 oder das Abdeckelement 122 können mit einer Evakuieröffnung versehen sein. Durch das Anschließen einer Vakuumpumpe an diese Evakuieröffnung ist es möglich, auch den zweiten Raum 12 in einen Vakuumzustand zu bringen. Dadurch wird eine elektronenmikroskopische Betrachtung in einem extrem geringen Vakuumzustand von zum Beispiel 0,1 atm möglich, die mit einem gewöhnlichen REM nicht durchgeführt werden kann.
  • Das Ersatzgas kann in das zweite Gehäuse 121 eingeführt werden, nachdem das Innere des zweiten Gehäuses 121 über die Evakuieröffnung evakuiert wurde. Die Evakuierung ist in diesem Fall nur dazu erforderlich, die Menge an Atmosphärenluftgaskomponenten im zweiten Gehäuse 121 auf oder unter eine bestimmte Menge zu bringen. Es ist daher unnötig, eine Evakuierung auf einen hohen Vakuumgrad durchzuführen, und eine Grobevakuierung reicht aus. Bei der Betrachtung einer Wasser enthaltenden Probe, etwa einer Bioprobe, ist jedoch zu beachten, daß die Probe im Vakuumzustand einer Zustandsänderung durch das Verdampfen von Wasser unterliegt. In einem solchen Fall ist es besser, das Ersatzgas wie oben beschrieben direkt beginnend mit der Luftatmosphäre zuzuführen. Die Öffnung wird mit dem Abdeckelement verschlossen, nachdem das Ersatzgas eingeführt wurde, wodurch das Ersatzgas wirkungsvoll im zweiten Raum 12 eingeschlossen wird.
  • Mit einem an der Stelle der Öffnung angebrachten Dreiwegeventil kann die Öffnung auf kombinierte Weise als Grobevakuierungsöffnung und Lufteinlaßöffnung verwendet werden. Wenn einer der drei Anschlüsse des Dreiwegeventils am Abdeckelement 122 angebracht wird, wird dazu ein anderer Anschluß mit einer Grobevakuierpumpe und der verbleibende Anschluß mit einem Leckventil verbunden und auf diese Weise die gerade erwähnte kombinierte Evakuier/Belüftungsöffnung realisiert.
  • An Stelle der erwähnten Öffnung kann auch ein Druckregelventil 104 vorgesehen werden. Das Druckregelventil 104 öffnet sich automatisch, wenn der Druck im zweiten Gehäuse 121 1 atm erreicht oder übersteigt. Durch das Vorsehen eines Druckregeventils mit einer solchen Funktion wird sichergestellt, daß, wenn der Innendruck beim Einführen von Gas aus leichten Elementen 1 atm erreicht oder übersteigt, das Druckregelventil 104 automatisch öffnet und die Atmosphärenluftkomponenten wie Stickstoff und Sauerstoff nach außen abgibt, wodurch das Innere der Vorrichtung mit dem Gas aus leichten Elementen gefüllt werden kann. Die Gasflasche 103 kann als Teil der Betrachtungsvorrichtung mitgeliefert werden oder nach der Installation der Vorrichtung vom Benutzer angeschlossen werden.
  • Es wird nun ein Verfahren zum Einstellen der Position der Probe 6 beschrieben. Die Betrachtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist als Positionseinstellvorrichtung mit Bezug zum Sichtfeld der Betrachtung mit einem Probentisch 5 versehen. Der Probentisch 5 ist mit einem XY-Antriebsmechanismus zum Antreiben in der XY-Ebene und mit einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus zum Antreiben in der Höhenrichtung ausgerüstet. Am Abdeckelement 122 ist eine Halteplatte 107 angebracht, die als Bodenplatte zum Halten des Probentisches 5 dient. Der Probentisch 5 ist an der Halteplatte 107 befestigt. Die Halteplatte 107 ist an der Seite des Abdeckelements 122, die zum zweiten Gehäuse 121 zeigt, derart angebracht, daß sie sich in das Innere des zweiten Gehäuses 121 erstreckt. Vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus und vom XY-Antriebsmechanismus weg erstrecken sich jeweils Antriebswellen, die mit einem Betätigungsknopf 108 bzw. einem Betätigungsknopf 109 verbunden sind. Der Benutzer der Vorrichtung betätigt die Betätigungsknöpfe 108 und 109 und stellt damit die Position der Probe 6 im zweiten Gehäuse 121 ein.
  • Beim Einstellen der Probenposition wird in der Regel zuerst die Position in der Ebene (horizontalen Ebene) festgelegt und dann die Position in der Höhenrichtung. Um eine Zerstörung des dünnen Films 10 zu verhindern, sollte die Position der Probe 6 in der Höhenrichtung so eingestellt werden, daß sich die Probe 6 nicht zu nahe am dünnen Film 10 befindet. Dazu kann bei der Betrachtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform folgende Prozedur angewendet werden. Der Abstand zwischen der Probe 6 und dem Linsentubus 200 wird vorher mit dem optischen Mikroskop (der Lichtquelle 201 und dem Linsentubus 200) gemessen. Auf der Basis der Beziehung zwischen der Höhe der Unterseite des dünnen Films 10 und der Höhe des unteren Endes des Linsentubus 200, die vorher bestimmt wurde, wird der Abstand zwischen der Probe 6 und dem dünnen Film 10 eingestellt.
  • Es folgt nun eine Beschreibung des Bewegungsmechanismusses, mit dem der Probentisch 5 zwischen der Position zur Betrachtung der Probe 6 mit dem optischen Mikroskop und der Position zur Betrachtung der Probe 6 mit dem Ladungsteilchenmikroskop bewegt werden kann. Der Bewegungsmechanismus ist so ausgestaltet, daß zumindest sichergestellt ist, daß der Probenanbringungsabschnitt zwischen einer ersten Position, an der die Probe 6 mit dem primären Ladungsteilchenstrahl von der optischen Ladungsteilchensäule 2 bestrahlt wird, und einer zweiten Position, an der Licht von der Probe 6 vom Linsentubus 200 des optischen Mikroskops erfaßt wird, bewegt werden kann. Der Bewegungsmechanismus kann auch so ausgestaltet sein, daß er eine Funktion zum Ersetzen der Probe 6 aufweist. Die Betrachtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem Abdeckelement-Halteelement 19 und einer Bodenplatte 20 am Boden des ersten Gehäuses 7 bzw. am unteren Endabschnitt des Abdeckelements 122 versehen.
  • Die Bodenplatte 20 umfaßt eine Haltestange 18, die bei der Bewegung des Probentisches 5 als Führung verwendet wird. Im Normalzustand befindet sich die Haltestange 18 in einem Aufbewahrungsabschnitt in der Bodenplatte 20. Beim Bewegen des Probentisches 5 erstreckt sich die Haltestange 18 in der Richtung, in die das Abdeckelement 122 herausgezogen wird. Die Haltestange 18 und der Aufbewahrungsabschnitt in der Bodenplatte 20 sind so ausgestaltet, daß sie zumindest eine solche Länge haben, daß der Probentisch 5 zwischen einer Position, an der die Probe 6 unter dem optischen Mikroskop betrachtet werden kann, und einer Position bewegt werden kann, an der die Probe 6 unter dem Ladungsteilchenmikroskop betrachtet werden kann. Mit diesem Bewegungsmechanismus kann die Probe 6 unter dem Ladungsteilchenmikroskop betrachtet werden, nachdem sie unter dem optischen Mikroskop betrachtet wurde. Wenn die Haltestange 18 in der Herausziehrichtung des Abdeckelements 122 herausgezogen oder im herausgezogenen Zustand gehalten wird, kann der Probentisch 5 in eine Position gebracht werden, in der die Probe 6 unter dem optischen Mikroskop betrachtet werden kann, das heißt es kann der zu betrachtende Teil der Probe 6 in der optischen Achse 204 des Linsentubus 200 des optischen Mikroskops angeordnet werden. Wenn die Haltestange 18 entgegen der Herausziehrichtung des Abdeckelements 122 in den Aufbewahrungsabschnitt in der Bodenplatte 20 hineingeschoben oder im hineingeschobenen Zustand gehalten wird, kann der Probentisch 5 in eine Position gebracht werden, in der die Probe 6 unter dem Ladungsteilchenmikroskop betrachtet werden kann, das heißt es kann der zu betrachtende Teil der Probe 6 in der optischen Achse 203 der optischen Ladungsteilchensäule 2 des Ladungsteilchenmikroskops angeordnet werden.
  • Die Haltestange 18 dient außerdem beim Abnehmen des Abdeckelements 122 als Führung. Die Haltestange 18 ist dazu so ausgestaltet, daß sie sich in der Herausziehrichtung des Abdeckelements 122 erstreckt, wenn das Abdeckelement 122 abgenommen wird. Die Haltestange 18 ist außerdem so am Abdeckelement-Halteelement 19 befestigt, daß, wenn das Abdeckelement 122 vom zweiten Gehäuse 121 abgenommen wird, das Abdeckelement 122 und der Hauptkörper der Betrachtungsvorrichtung nicht vollständig voneinander getrennt werden. Dadurch wird sichergestellt, daß der Probentisch 5 oder die Probe 6 nicht herunterfallen. Das Abdeckelement 122 ist mittels eines Vakuumdichtelements 125 abnehmbar am zweiten Gehäuse 121 befestigt. Das Abdeckelement-Halteelement 19 ist abnehmbar an der Bodenplatte 20 befestigt. Das Abdeckelement 122 und das Abdeckelement-Halteelement 19 können daher wie ein Körper vom zweiten Gehäuse 121 abgenommen werden.
  • Wenn die Probe 6 nach einer Betrachtung unter dem optischen Mikroskop unter dem Ladungsteilchenmikroskop betrachtet werden soll, wird der Probentisch 5 zuerst an einer Position angeordnet, an der die Probe 6 unter dem optischen Mikroskop betrachtet werden kann. Mit anderen Worten wird der zu betrachtende Teil der Probe 6 in der optischen Achse 204 des Linsentubus 200 des optischen Mikroskops angeordnet. In diesem Zustand erfolgt die Betrachtung. Dann wird das Abdeckelement 122 in das zweite Gehäuse 121 hineingedrückt, um den Probentisch 5 so zu bewegen, daß die Probe 6 in etwa in einer Position ist, in der die Probe 6 unter dem Ladungsteilchenmikroskop betrachtet werden kann. Das Abdeckelement 122 wird mit Befestigungselementen (nicht gezeigt) am Ansetzabschnitt 132 befestigt und danach ein Ersatzgas eingeführt. Mit der Positionseinstelleinrichtung erfolgt dann eine Positionseinstellung. Zum Beispiel wird die Probe 6 durch Drehen des Z-Achsen-Betätigungsknopfes für den Probentisch 5 näher an den dünnen Film 10 gebracht. Dann wird der gleiche Teil der Probe 6, der mit dem optischen Mikroskop betrachtet wurde, unter dem Ladungsteilchenmikroskop betrachtet. Diese Vorgänge können ausgeführt werden, während der Betrieb der optischen Ladungsteilchensäule 2 weitergeht. Mit der Betrachtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist daher ein schneller Beginn der Betrachtung möglich.
  • Wenn eine Probe 6 in das zweite Gehäuse 2 gebracht werden soll, wird zuerst die Probe 6 durch Drehen des Z-Achsen-Betätigungsknopfes für den Probentisch 5 vom dünnen Film 10 weg bewegt. Dann wird das Druckregelventil 104 geöffnet, wodurch das Innere des zweiten Gehäuses 121 der Atmosphärenluft ausgesetzt wird. Nachdem festgestellt wurde, daß im Inneren des zweiten Gehäuses 121 kein Zustand mit verringertem Druck und kein Zustand mit erhöhtem Druck herrscht, wird das Abdeckelement 122 zu der dem Vorrichtungshauptkörper entgegengesetzten Seite herausgezogen. Damit wird ein Zustand erreicht, in dem die Probe 6 ausgetauscht werden kann. Nach dem Austauschen der Probe wird das Abdeckelement 122 wieder in das zweite Gehäuse 121 hineingeschoben und mit den Befestigungselementen (nicht gezeigt) am Ansetzabschnitt 132 befestigt, gefolgt von einem Einführen des Ersatzgases. Diese Vorgänge können ausgeführt werden, während der Betrieb der optischen Ladungsteilchensäule 2 weitergeht. Mit der Betrachtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist daher ein schneller Beginn der Betrachtung nach einem Austauschen der Probe möglich.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Probentisch 5, die Betätigungsknöpfe 108, 109 dafür, die Gaszuführleitung und das Druckregelventil 122 alle konzentriert am Abdeckelement 122 angebracht. Dadurch kann der Benutzer der Vorrichtung die Betätigung der Betätigungsknöpfe 108 und 109, das Bewegen des Probentisches, das Ersetzen einer Probe und das Anbringen und Abnehmen der Gaszuführleitung 100 und des Druckregelventils 104 auf der gleichen Seite des ersten Gehäuses vornehmen. Die Verwendbarkeit der Vorrichtung ist damit im Vergleich zu Rasterelektronenmikroskopen erhöht, bei denen diese Komponenten getrennt und verstreut an verschiedenen Seiten einer Probenkammer angebracht sind.
  • <Dritte Ausführungsform>
  • Es wird nun eine dritte Ausführungsform beschrieben. Die 3 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der dritten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops sich vollständig im zweiten Raum befindet, daß eine Verbindungsleitung 43 nach außen herausgezogen ist, und daß die Vorrichtung einen Antriebsmechanismus 205 zum Ändern der Position des optischen Mikroskops aufweist. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung von gleichen Teilen wie in der zweiten Ausführungsform so weit wie möglich vermieden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberseite des Halteabschnitts 132A des zweiten Gehäuses 121 so weit hochgezogen, daß die Höhenposition der Oberseite des Halteabschnitts 132 und die Höhenposition der Oberseite des ersten Gehäuses 7 im wesentlichen übereinstimmen. An der Innenseite des Halteabschnitts 132A ist der Antriebsmechanismus 205 zum Bewegen des optischen Mikroskops zur Probe 6 hin und davon weg (in vertikaler Richtung) angebracht. Bei einem optischen Mikroskop erfolgt das Scharfstellen einer Abbildung im allgemeinen dadurch, daß der Abstand zwischen einer optischen Linse, etwa der Objektivlinse, und der Probe verändert wird. Durch den Antriebsmechanismus 205 wird das optische Mikroskop als Ganzes von der Probe 6 weg und zur Probe 6 hin bewegt, wodurch die Scharfstellung erfolgen kann, ohne daß die Höhenposition der Probe 6 verändert wird. Die vorliegende Ausführungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn der Abbildungserfassungsabschnitt am optischen Mikroskop zum Erfassen der Abbildung eine CCD-Vorrichtung ist.
  • Der Antriebsmechanismus 205 kann so ausgestaltet sein, daß die Lichtquelle 201 und der Linsentubus 200 des Mikroskops bewegt werden kann, oder daß nur die Lichtquelle 201 und eine optische Linse wie die Objektivlinse des Linsentubus 200 bewegt werden kann. Alternativ kann der Antriebsmechanismus 205 so ausgestaltet sein, daß nur der Linsentubus 200 ohne die Lichtquelle 201 bewegt werden kann, oder daß nur eine optische Linse wie die Objektivlinse des Linsentubus 200 bewegt werden kann, ohne daß die Lichtquelle 201 bewegt wird. Vorzugsweise wird dieser Teil oder der ganze Körper des Mikroskops zur Probe 6 hin und davon weg bewegt.
  • Der Abstand zwischen der optischen Achse 204 des Linsentubus 200 und der optischen Achse 203 des Elektronenmikroskops wird als vorab bekannter Abstand auf einen vorgegebenen Abstand festgelegt.
  • Nach dem Betrachten einer Probe unter dem optischen Mikroskop wird der Probentisch 17 um eine Strecke bewegt, die dem vorgegebenen Abstand entspricht, wodurch der gleiche Teil der Probe unter dem optischen Mikroskop und unter dem Elektronenmikroskop betrachtet werden kann. Außerdem kann der gleiche Teil der Probe aus im wesentlichen der gleichen Richtung mit den beiden Arten von Mikroskopen betrachtet werden, im Gegensatz zu einem Aufbau, bei dem ein optisches Mikroskop und ein Elektronenmikroskop einander gegenüber angeordnet sind wie bei der zitierten Druckschrift 1. Die Verwendbarkeit der Vorrichtung wird dadurch erhöht.
  • <Vierte Ausführungsform>
  • Es wird nun eine vierte Ausführungsform beschrieben. Die 4 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der vierten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß die Lichtquelle 201 des optischen Mikroskops unter der Probe 6 angeordnet ist und daß der Probentisch 5 als Probenanbringungsabschnitt mit einem Hohlraum 206 als Durchlaßabschnitt versehen ist, der das Licht von der Lichtquelle 201 durchläßt. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung von gleichen Teilen wie in der zweiten Ausführungsform so weit wie möglich vermieden.
  • Wenn die Probe 6 nicht transparent ist, ist es erforderlich, daß die Lichtquelle 201 Licht von oben auf die Probe 6 einstrahlt. Wenn die Probe 6 jedoch transparent oder für Licht durchlässig ist, kann die Lichtquelle 201 unter der Probe 6 angeordnet werden, so daß eine optische Mikroskopabbildung im Durchlicht durch die Probe 6 erhalten werden kann. Vorzugsweise ist wie in der 4 gezeigt die Lichtquelle 201 unter dem Probentisch 5 angeordnet. In diesem Fall ist der Probentisch 5 mit dem Hohlraum 206 versehen, der das Licht durchläßt.
  • Das optische Mikroskop kann auch so ausgestaltet sein, daß es angebracht und abgenommen werden kann. Wenn das optische Mikroskop vom Halteabschnitt 132A abgenommen wird, wird vorzugsweise die Stelle, an der sich das Mikroskop befunden hat, mit einer Abdeckung (einem Deckel) und dergleichen abgedeckt, so daß die Außenseite der Vorrichtung auf atmosphärischer Basis von der Innenseite des zweiten Raums 12 getrennt werden kann.
  • <Fünfte Ausführungsform>
  • Es wird nun eine fünfte Ausführungsform beschrieben. Die 5 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der fünften Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß sie einen Modus zeigt, in dem die Vorrichtung als Hochvakuum-REM verwendet wird, das mit einem optischen Mikroskop versehen ist. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung von gleichen Teilen wie in der zweiten Ausführungsform so weit wie möglich vermieden.
  • Wie diese Ausführungsform zeigt, kann die Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) der vorliegenden Erfindung auch als Hochvakuum-REM verwendet werden, das mit einem optischen Mikroskop versehen ist.
  • Die 5 zeigt ein mit einem optischen Mikroskop versehenes Ladungsteilchenmikroskop in einem Zustand, in dem die Anbringungsstellen der Gaszuführleitung 100 und des Druckregelventils 104 mit Abdeckelementen 122 verschlossen worden sind, nachdem die Gaszuführleitung 100 und das Druckregelventil 104 vom Abdeckelement 122 abgenommen wurden, und in dem das Abdeckelement 122 am zweiten Gehäuse 121 befestigt ist. Wenn vor oder nach diesem Vorgang auch das Halteelement 47 für den dünnen Film vom zweiten Gehäuse 121 abgenommen wurde, stehen der erste Raum 11 und der zweite Raum 12 miteinander in Verbindung, so daß das Innere des zweiten Gehäuses von der Vakuumpumpe 4 evakuiert werden kann. Dadurch wird eine Betrachtung mit einem Hochvakuum-REM in einem Zustand möglich, in dem das zweite Gehäuse 121 angebracht ist.
  • Als Modifikation des Aufbaus der 5 kann das zweite Gehäuse 121 mit dem daran angebrachten Halteelement 47 für den dünnen Film und dem optischen Mikroskop vollständig demontiert werden und das Abdeckelement 122 direkt an einer Ansetzfläche des ersten Gehäuses 7 befestigt werden.
  • Bei diesem Aufbau stehen der erste Raum 11 und der zweite Raum 12 miteinander in Verbindung, so daß das Innere des zweiten Gehäuses 121 von der Vakuumpumpe 4 evakuiert werden kann. Dieser Aufbau entspricht im übrigen dem Aufbau einer üblichen REM-Vorrichtung.
  • Wie oben beschrieben sind bei der vorliegenden Ausführungsform der Probentisch, die Betätigungsknöpfe 108, 109 dafür, die Gaszuführleitung 100 und das Druckregelventil 104 alle konzentriert am Abdeckelement 122 angebracht. Dadurch kann der Benutzer der Vorrichtung die Betätigung der Betätigungsknöpfe 108 und 109, das Ersetzen der Probe und das Anbringen und Abnehmen der Gaszuführleitung 100 und des Druckregelventils 104 auf der gleichen Seite des ersten Gehäuses vornehmen. Die Verwendbarkeit der Vorrichtung ist damit im Vergleich zu Rasterelektronenmikroskopen erhöht, bei denen diese Komponenten getrennt und verstreut an verschiedenen Seiten einer Probenkammer angebracht sind.
  • <Sechste Ausführungsform>
  • Es wird nun eine sechste Ausführungsform beschrieben. Die 6 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der sechsten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß das optische Mikroskop außerhalb der Vorrichtung angeordnet ist und der Halteabschnitt 132A des zweiten Gehäuses 121 an der dem Linsentubus 200 des optischen Mikroskops gegenüberliegenden Stelle mit einem Fenster 215 versehen ist. In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung von gleichen Teilen wie in der zweiten Ausführungsform so weit wie möglich vermieden.
  • Wie in der 6 gezeigt, sind bei der vorliegenden Ausführungsform sowohl der Linsentubus 200 als auch die Lichtquelle für das optische Mikroskop außerhalb der Vorrichtung angeordnet, und der Halteabschnitt 132A für das zweite Gehäuses 121 ist mit wenigstens dem lichtdurchlässigen Fenster 215 versehen.
  • Bei einem optischen Mikroskop kann die Betrachtung im allgemeinen dann mit einer stärkeren Vergrößerung erfolgen, wenn der Abstand zwischen der Objektivlinse und der Probe kürzer ist. Die Aufbauten für die erste bis fünfte Ausführungsform bzw. die in den 1 bis 5 gezeigten Aufbauten ergeben höhere Auflösungen für das optische Mikroskop und sind daher der Anordnung des Linsentubus 200 bei der vorliegenden Ausführungsform vorzuziehen. Bei dem Aufbau der 6 kann jedoch das optische Mikroskop vollständig außerhalb der Vorrichtung (außerhalb des zweiten Raums 12) angeordnet werden. Der Aufwand für die Abdichtung des zweiten Gehäuses von der Außenluft durch ein Abdichtelement 202 und dergleichen kann daher vermieden werden, wodurch der Aufbau einfacher wird. Wenn die Probe 6 transparent oder lichtdurchlässig ist, kann die Lichtquelle wie in der 4 gezeigt auch unter dem Probentisch 5 angeordnet werden.
  • <Siebte Ausführungsform>
  • Es wird nun eine siebte Ausführungsform beschrieben. Die 7 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der siebten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die siebte Ausführungsform ist eine Modifikation der zweiten Ausführungsform. Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß anstelle der Halteplatte 107 ein Probentisch-Bewegungsmechanismus 107A zum Bewegen des Probentisches 5 als Probenanbringungsabschnitt zwischen der optischen Achse 204 des Linsentubus 200 und der optischen Achse 203 des Elektronenmikroskops angebracht ist und daß der zweite Raum 12 so groß ist, daß der Halteabschnitt 132A des zweiten Gehäuses 121 relativ zum Probentisch 5 zu der Seite der optischen Achse 204 des Linsentubus 200 bewegt werden kann.
  • Der Probentisch-Bewegungsmechanismus 107A ist als Bewegungsmechanismus so aufgebaut, daß die Signale zum Antreiben des Probentisch-Bewegungsmechanismusses 107A zum Bewegen des Probentisches 5 (auf einer Datenbasis) durch eine Verbindungsleitung 43 vom nachgeordneten Steuerabschnitt 37 zum Bewegungsmechanismus übertragen werden. Der Bewegungsmechanismus ist so aufgebaut, daß der Probentisch 5 zumindest zwischen einer Position, an der die Probe 6 mit dem primären Ladungsteilchenstrahl von der optischen Ladungsteilchensäule 2 bestrahlt wird, und einer zweiten Position bewegt werden kann, an der Licht von der Probe 6 vom Linsentubus 200 des optischen Mikroskops erfaßt wird.
  • Nach einer Betrachtung der Probe 6 unter dem optischen Mikroskop wird der Probentisch vom Probentisch-Bewegungsmechanismus 107A um eine Strecke bewegt, die dem oben erwähnten vorgegebenen Abstand entspricht, wodurch der gleiche Teil der Probe 6 sowohl mit dem optischen Mikroskop als auch mit dem Elektronenmikroskop betrachtet werden kann.
  • Der gleiche Teil der Probe 6 wird dabei mit den beiden Arten von Mikroskopen aus im wesentlichen der gleichen Richtung betrachtet, im Gegensatz zu dem in der zitierten Druckschrift 1 beschriebenen Aufbau, bei dem das optische Mikroskop und das Elektronenmikroskop einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Verwendbarkeit der Vorrichtung wird dadurch erhöht.
  • Im zweiten Gehäuse 121 kann wie oben erwähnt eine Luftatmosphäre bei 1 atm, eine Gasatmosphäre und eine Vakuumatmosphäre ausgebildet werden. Es kann damit abwechselnd eine Betrachtung unter dem optischen Mikroskop und eine Betrachtung unter dem Elektronenmikroskop unter verschiedenen atmosphärischen Bedingungen erfolgen.
  • Diese Ausführungsform der Vorrichtung kann auch bei der oben beschriebenen dritten bis sechsten Ausführungsform angewendet werden.
  • <Achte Ausführungsform>
  • Es wird nun eine achte Ausführungsform beschrieben. Die 8 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung der achten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Die achte Ausführungsform ist eine Modifikation der sechsten Ausführungsform. Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform im wesentlichen darin, daß ein Halteabschnitt 132A des zweiten Gehäuses 121 einheitlich mit dem Ansetzabschnitt 132 ausgebildet ist (oder der Ansetzabschnitt 132 auch als Halteabschnitt 132A dient), und daß die Vorrichtung einen Positionseinstellmechanismus 209 umfaßt, mit dem der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops (in vertikaler Richtung) auf die Probe 6 zu und davon weg bewegt werden kann. In der folgenden Beschreibung die Beschreibung von gleichen Teilen wie bei der sechsten Ausführungsform so weit wie möglich weggelassen. Wie in der 8 gezeigt, ist der Halteabschnitt 132A des zweiten Gehäuses 121 einheitlich mit dem Ansetzabschnitt 132 ausgebildet. Der Halteabschnitt 132A ist mit dem Positionseinstellmechanismus 209 versehen, mit dem das optische Mikroskop (der Linsentubus 200 und die Lichtquelle) in vertikaler Richtung auf die Probe 6 zu und davon weg bewegt werden kann. Der Positionseinstellmechanismus 209 umfaßt einen Halter 207 zum Halten des optischen Mikroskops, einen Haltestab 208 zum Halten des Halters und einen Einstellabschnitt 209A, mit dem die Position des Halters 207 am Haltestab 208 in vertikaler Richtung eingestellt werden kann.
  • Die 9 zeigt die Anordnung, wenn der Probentisch 5 zusammen mit dem Abdeckelement 122 herausgezogen wurde. Nach dem Herausziehen des Probentisches 5 wird das optische Mikroskop mit dem Positionseinstellmechanismus 209 zur Probe 6 bewegt und in eine Position gebracht, in der die Probe 6 betrachtet werden kann, und die Betrachtung durchgeführt. Beim Schließen des Abdeckelements 122 wird das optische Mikroskop mit dem Positionseinstellmechanismus 209 in eine Position gebracht, in der das untere Ende des optischen Mikroskops über dem oberen Ende des Abdeckelements 122 liegt. Bei diesem Aufbau ist der Ansetzabschnitt 132 des zweiten Gehäuses 121 zum Beispiel mit einer Gewindebohrung versehen. Nach dem Einschrauben des Haltestabs 208 in die Gewindebohrung kann das optische Mikroskop angebracht werden. Mit dem Herausschrauben des Haltestabs 208 aus der Gewindebohrung wird das optische Mikroskop entfernt. Das optische Mikroskop kann damit leicht angebracht und entfernt werden. Der Aufbau des zweiten Gehäuses 121 kann damit im Vergleich zur zweiten Ausführungsform sehr stark vereinfacht werden. Das optische Mikroskop kann auch vom ersten Gehäuse 7 oder vom Abdeckelement 122 gehalten werden.
  • <Neunte Ausführungsform>
  • Es wird nun eine neunte Ausführungsform beschrieben. Die 10a und 10b zeigen jeweils eine allgemeine schematische Darstellung der neunten Ausführungsform einer Betrachtungsvorrichtung (Untersuchungsvorrichtung) mit einem Ladungsteilchenmikroskop und einem optischen Mikroskop. Wie in den 10a und 10b gezeigt, ist die neunte Ausführungsform ein Ausgestaltungsbeispiel, bei dem sich die Beziehung der Anordnung des Abdeckelements 122 (der Bewegungsrichtung des Probentisches 5) relativ zur Anordnung der optischen Ladungsteilchensäule 2 des Ladungsteilchenmikroskops und des Linsentubus 200 des optischen Mikroskops von der in den oben beschriebenen Ausführungsformen unterscheidet. Die Abnahmerichtung des Probentisches 5 ist horizontal und senkrecht zu der Richtung, in der die optische Ladungsteilchensäule 2 und der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops ausgerichtet sind. Die optische Ladungsteilchensäule 2 und der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops sind daher in einer solchen Richtung ausgerichtet, daß beide in die Richtung zeigen, in der der Probentisch 5 in den zweiten Raum 12 eingesetzt und daraus entnommen wird.
  • In der folgenden Beschreibung wird die Beschreibung von gleichen Teilen wie in den obigen Ausführungsformen so weit wie möglich vermieden. Wie in den 10a und 10b gezeigt, ist das zweite Gehäuse 121 so ausgestaltet, daß daran der dünne Film 10 angebracht werden kann. Wenn das Abdeckelement 122 geöffnet ist und damit die Herausnahmeöffnung zum Herausnehmen des Probentisches 5 offen ist, ist das zweite Gehäuse 121 so angeordnet, daß die Unterseite der optischen Ladungsteilchensäule 2 abgedeckt ist. Zwischen dem oberen Ende des zweiten Gehäuses 121 und der Unterseite des oberen Abschnitts des ersten Gehäuses 7 ist ein Abdichtelement 125 angeordnet. Durch das zweite Gehäuse 121 werden der erste Raum 11 und der zweite Raum 12 voneinander in atmosphärischer Hinsicht getrennt. Da die optische Ladungsteilchensäule 2 und der Linsentubus 200 des optischen Mikroskops in eine solche Richtung ausgerichtet sind, daß beide zur Herausnahmeöffnung zum Herausnehmen des Probentisches 5 zeigen, ist die Wartung der optischen Ladungsteilchensäule 2 und des Linsentubus 200 des optischen Mikroskops einfach, wenn das Abdeckelement 122 und damit die Herausnahmeöffnung zum Herausnehmen des Probentisches 5 offen ist.
  • Das zweite Gehäuse 121 kann in der Darstellung von unten an das erste Gehäuse 7 angeschraubt sein, oder es kann von der Seite der Oberseite des oberen Abschnitts des erstes Gehäuses 7 an das erste Gehäuse 7 angeschraubt sein.
  • Mit dem in den 10a und 10b gezeigten Aufbau ist sichergestellt, daß durch das simple Vorhandensein des zweiten Gehäuses 121 bei der Betrachtung mit dem Elektronenmikroskop der Druck im zweiten Raum 12 höher ist als der Druck im ersten Raum 11. Vorzugsweise verlaufen die optische Achse 204 des Linsentubus 200 des optischen Mikroskops und die optische Achse 203 der optischen Ladungsteilchensäule 2 parallel zueinander. Dadurch wird die Möglichkeit verbessert, mit den beiden Arten von Mikroskopen den gleichen Teil der Probe aus der gleichen Richtung zu betrachten. Die optische Achse 204 des Linsentubus 200 und die optische Achse 203 des Elektronenmikroskops können auch schräg zueinander verlaufen, solange es damit möglich ist, den gleichen Teil der Probe mit den beiden Arten von Mikroskopen im wesentlichen aus der gleichen Richtung zu betrachten.
  • Es kann auch ein abnehmbarer Aufbau vorgesehen werden, so daß die Betrachtung mit dem Ladungsteilchenmikroskop auch dann erfolgen kann, wenn das optische Mikroskop abgenommen ist.
  • Wie in den 10a und 10b gezeigt, wird vorzugsweise ein Gehäuse 214 vorgesehen, das eine Probeneinführkammer 210 bildet. In diesem Fall wird vorzugsweise ein Aufbau vorgesehen, bei dem der Probentisch 5 und das Abdeckelement 122 immer feststehen und die Probe 6 durch die Probeneinführkammer 210 in den zweiten Raum 12 eingeführt wird. Wie in der 10b gezeigt, ist die Probeneinführkammer 210 vorzugsweise mit einer Tür 211, einer Tür 212 und einem Probeneinführstab 213 versehen. Das optische Mikroskop kann in der Probeneinführkammer 210 angeordnet sein.
  • Es wird nun die Vorgehensweise bei der Verwendung der Probeneinführkammer 210 beschrieben.
  • Zuerst wird die Tür 211 geöffnet und die Probe 6 oder ein Probenhalter mit der Probe 6 darauf in der Probeneinführkammer 210 angeordnet. Dann wird die Tür 211 geschlossen und die Tür 212 geöffnet. Mit dem Probeneinführstab 213 wird die Probe 6 oder der Probenhalter mit der Probe 6 darauf auf den Probentisch 5 gesetzt. Damit kann die Probe 6 in den zweiten Raum gebracht werden, ohne daß das Abdeckelement 122 mit dem Probentisch 5 abgenommen werden muß.
  • Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß sich die Atmosphäre im zweiten Raum 12 auch dann nicht mit der Atmosphärenluft vermischt, wenn die Probe 6 unter der Bedingung ersetzt wird, daß durch die Gaszuführöffnung 100 ein Gas aus leichten Elementen und dergleichen in den zweiten Raum 12 eingeführt wird. Es ist daher nicht erforderlich, beim Austauschen der Probe 6 eine große Menge des Gases aus leichten Elementen zuzuführen. Die Menge an verwendetem Gas und die Häufigkeit der Gaszuführung kann damit stark verringert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 0
    Ladungsteilchenquelle
    1
    Optische Linse
    2
    Optische Ladungsteilchensäule
    3
    Detektor
    4
    Vakuumpumpe
    5
    Probentisch
    6
    Probe
    7
    Erstes Gehäuse
    10
    Dünner Film
    11
    Erster Raum
    12
    Zweiter Raum
    14
    Leckventil
    16
    Vakuumleitung
    18
    Haltestange
    19
    Abdeckelement-Halteelement
    20
    Bodenplatte
    35
    PC
    36
    Übergeordneter Steuerabschnitt
    37
    Nachgeordneter Steuerabschnitt
    43, 44
    Verbindungsleitung
    47
    Halteelement für den dünnen Film
    100
    Gaszuführöffnung
    101
    Gassteuerventil
    102
    Verbindungsabschnitt
    103
    Gasflasche
    104
    Druckregelventil
    107
    Halteplatte
    108, 109
    Betätigungsknopf
    121
    Zweites Gehäuse
    122, 130
    Abdeckelement
    123, 124, 125, 126, 128, 202
    Abdichtelement
    131
    Hauptkörperabschnitt
    132
    Ansetzabschnitt
    200
    Linsentubus
    201
    Lichtquelle
    203, 204
    Optische Achse
    205
    Antriebsmechanismus
    206
    Hohlraum
    207
    Halter
    208
    Haltestab
    209
    Positionseinstellmechanismus
    210
    Probeneinführkammer
    211, 212
    Tür
    213
    Probeneinführstab
    214
    Gehäuse
    215
    Fenster

Claims (13)

  1. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung mit einem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt zum Einstrahlen eines primären Ladungsteilchenstrahls; einem ersten Gehäuse, das zumindest einen Teil eines ersten Raums umschließt, der im Vakuumzustand gehalten werden kann, wobei der erste Raum wenigstens zum Teil einen Bereich bildet, durch den der primäre Ladungsteilchenstrahl, der von dem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt abgegeben wird, eine Probe erreicht; einem zweiten Gehäuse, das zumindest einen Teil eines zweiten Raums umschließt, in dem die Probe untergebracht werden kann, wobei das zweite Gehäuse am ersten Gehäuse vorgesehen ist; einer Evakuiervorrichtung zum Evakuieren des ersten Raums; einem Detektor zum Erfassen des Ladungsteilchenstrahls, der vom Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt eingestrahlt wird; einem Trennwandabschnitt, der den ersten Raum vom zweiten Raum abtrennt, wobei der Trennwandabschnitt so angeordnet ist, daß er zum Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt koaxial ist, wenn die Probe mit dem primären Ladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, der vom Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt abgegeben wird; einem optischen Betrachtungsabschnitt, mit dem Licht auf die Probe geworfen wird und das Licht von der Probe aus der gleichen Richtung wie im Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt erfaßt wird; und mit einem Probenanbringungsabschnitt zum Anbringen der Probe.
  2. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Bewegungsmechanismus zum Bewegen des Probenanbringungsabschnitts zwischen einer ersten Position, an der die Probe mit dem primären Ladungsteilchenstrahl vom Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt bestrahlt wird, und einer zweiten Position, an das Licht von der Probe vom optischen Betrachtungsabschnitt erfaßt wird.
  3. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Erfassungsabschnitt einen Ladungsteilchenstrahl von der Probe im ersten Raum erfaßt, und wobei der optische Betrachtungsabschnitt das Licht von der Probe im zweiten Raum erfaßt.
  4. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Gaszuführanschluß zum Einführen von Gas in den zweiten Raum.
  5. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der optische Betrachtungsabschnitt zum Teil oder ganz im zweiten Raum angeordnet ist.
  6. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Antriebsmechanismus zum Bewegen eines Teils oder des ganzen optischen Betrachtungsabschnitts auf die Probe zu und davon weg.
  7. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei im zweiten Raum eine Lichtquelle angeordnet ist.
  8. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle so angeordnet ist, daß sie dem optischen Betrachtungsabschnitt gegenüberliegt, und wobei der Probenanbringungsabschnitt mit einem durchlässigen Abschnitt versehen ist, der lichtdurchlässig ist.
  9. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt und der optische Betrachtungsabschnitt so ausgerichtet sind, daß beide einer Herausnahmeöffnung gegenüberliegen, durch die der Probenanbringungsabschnitt aus dem zweiten Raum herausgenommen wird.
  10. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der optische Betrachtungsabschnitt außerhalb des ersten Gehäuses und außerhalb des zweiten Gehäuses vorgesehen ist, und wobei das zweite Gehäuse an einer Stelle, die dem optischen Betrachtungsabschnitt gegenüberliegt, mit einem lichtdurchlässigen Fenster versehen ist.
  11. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt und der optische Betrachtungsabschnitt in einer Richtung ausgerichtet sind, daß beide in die Richtung zeigen, in der der Probenanbringungsabschnitt in den zweiten Raum gebracht und daraus entfernt wird.
  12. Untersuchungs- und Betrachtungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einer Probeneinführkammer, durch die die Probe in den zweiten Raum gebracht wird.
  13. Probenuntersuchungs- und Probenbetrachtungsverfahren mit einem Einstrahlen von Licht auf eine Probe, die an einem Probenanbringungsabschnitt angebracht ist, und einem Erfassen des Lichts von der Probe durch einen optischen Betrachtungsabschnitt; einem Bewegen der Probe, die am Probenanbringungsabschnitt angebracht ist, in eine Position, in der die Probe mit einem primären Ladungsteilchenstrahl bestrahlt werden kann, der von einem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt abgegeben wird; einem Bestrahlen der Probe, die am Probenanbringungsabschnitt angebracht ist, mit dem primären Ladungsteilchenstrahl, der von dem Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt abgegeben wird, mit Bezug zur Probe aus der gleichen Richtung wie im optischen Betrachtungsabschnitt, wobei der primäre Ladungsteilchenstrahl durch einen ersten Raum, der im Vakuumzustand gehalten werden kann, und durch einen Trennwandabschnitt läuft, der koaxial zum Ladungsteilchenbestrahlungsabschnitt angeordnet ist und der den ersten Raum von einem zweiten Raum abtrennt; und mit einem Erfassen eines Ladungsteilchenstrahls von der Probe durch einen Erfassungsabschnitt.
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