DE112013001628T5

DE112013001628T5 - Ladungsteilchenstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE112013001628T5
Application number: DE112013001628.1T
Authority: DE
Inventors: c/o HITACHI HIGH-TECHNOLOGIES CO Ominame Yusuke; c/o HITACHI HIGH-TECHNOLOGIES Ajima Masahiko; c/o HITACHI HIGH-TECHNOLOGIES Ito Sukehiro; c/o HITACHI HIGH-TECHNOLOGIES Kawanishi Shinsuke; c/o HITACHI HIGH-TECHNOLOGIES Ohtaki Tomohisa
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-12-31
Also published as: US9263232B2; DE202013012182U1; CN104246965B; US20150129763A1; WO2013157474A1; CN104246965A; JP5936424B2; JP2013225419A

Abstract

Eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung (1) umfaßt einen optischen Ladungsteilchen-Linsentubus (10), ein Stützgehäuse (20) für den optischen Ladungsteilchen-Linsentubus (10) und ein Einsetzgehäuse (30), das in das Stützgehäuse (20) eingesetzt ist. In der Nähe des Mittelpunkts des Magnetfelds einer Objektivlinse ist ein erstes Blendenelement (15) angeordnet. Ein zweites Blendenelement (31) ist derart angeordnet, daß es einen Öffnungsabschnitt an der Oberseite des Einsetzgehäuses (30) von außen verschließt. Wenn ein primärer Ladungsteilchenstrahl (12) auf eine Probe (60) eingestrahlt wird, die an der Unterseite des zweiten Blendenelements (31) angeordnet ist, werden die dabei emittierten sekundären Ladungsteilchen von einem Detektor (16) erfaßt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung zur vergrößerten Betrachtung eines Mikrobereichs auf einer Probe in einem Zustand, bei dem der größte Teil der Probe, die zur Betrachtung vorgesehen ist, dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
STAND DER TECHNIK
Zur vergrößerten Betrachtung eines Mikrobereichs auf einer Probe wird in der Regel eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung verwendet, etwa ein REM (Rasterelektronenmikroskop) oder ein TEM (Transmissionselektronenmikroskop). Bei der Betrachtung mit einem REM oder einem TEM wird die zur Betrachtung vorgesehene Probe in einer Probenkammer angeordnet, die vollständig evakuiert wird, und der Mikrobereich der Probe im Hochvakuum betrachtet.
Manchmal ist es jedoch auch erforderlich, einen Mikrobereich auf einer Probe unter Atmosphärendruck mit einem REM oder TEM zu betrachten. Zum Beispiel beschreiben die Patent-Druckschriften 1 und 2 ein REM, bei dem ein Mikrobereich auf einer Probe in einem Zustand betrachtet wird, bei dem die Probe zum größten Teil dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
Bei dem in der Patent-Druckschrift 1 beschriebenen REM ist keine besondere Probenkammer vorgesehen, sondern nur ein zylindrisches Schutzrohr, das die Linsentubuseinheit des REM abdeckt. Das zylindrische Schutzrohr ist dabei so ausgestaltet, daß die eine Seite (die Oberseite) davon geschlossen ist, während die andere Seite (die Unterseite) davon offen ist. Die Linsentubuseinheit ist an der geschlossenen Oberseite des Schutzrohrs angeordnet. Wenn dabei die zur Betrachtung vorgesehene Probe so angebracht wird, daß sie die offene Unterseite des Schutzrohrs verschließt, wird die Innenseite des Schutzrohrs zu einem abgeschlossenen Raum. Dadurch kann bei einer Evakuierung die Innenseite des Schutzrohrs in einem gewissen Vakuumzustand gehalten werden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, durch die Einstrahlung eines Elektronenstrahls von der Linsentubuseinheit auf die Probenoberfläche einen Mikrobereich an der Probenoberfläche zu betrachten. Mit dem in der Patent-Druckschrift 1 beschriebenen REM ist es somit möglich, einen Mikrobereich der Probe, der zur Innenseite des Schutzrohrs weist, in einem Zustand zu betrachten, bei dem der größte Teil der Probe dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
Das REM der Patent-Druckschrift 2 unterscheidet sich im Aufbau etwas vom REM der Patent-Druckschrift 1. Das Schutzrohr (d. h. der Vakuumbehälter) der Patent-Druckschrift 2 hat die Form einer Halbkugel. Mit beiden REMs ist es jedoch gleichermaßen möglich, eine Probe zu betrachten, die dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist. Auch mit dem REM der Patent-Druckschrift 2 ist es somit möglich, einen Mikrobereich einer Probe, der zur Innenseite des Schutzrohrs weist, in einem Zustand zu betrachten, bei dem der größte Teil der Probe dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
DRUCKSCHRIFTEN ZUM STAND DER TECHNIK
Patent-Druckschriften

Patent-Druckschrift 1: JP 2007-188821
Patent-Druckschrift 2: JP 2004-031207

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE MIT DER ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
Bei einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung wie einem REM ist in der Regel in dem Raum, in dem die Ladungsteilchenquelle und die optischen Linsen und dergleichen angeordnet sind, ein Hochvakuum erforderlich. Damit wird sichergestellt, daß sich der Raum zumindest dann, wenn an das Filament der Ladungsteilchenquelle und die optischen Linsen in diesem Raum eine Hochspannung angelegt wird, nicht auf Atmosphärendruck befindet.
Bei den REMs der Patent-Druckschriften 1 und 2 werden die für die Betrachtung vorgesehene Probe und ein Schutzrohr verwendet, um einen geschlossenen Raum zu schaffen, der evakuiert wird, um einen Elektronenstrahl auf die Probe einzustrahlen. Wenn die Beobachtungsposition auf der Probe geändert wird, wird das Vakuum im Schutzrohr aufgehoben und der Atmosphärendruck hergestellt. Bei den REMs der Patent-Druckschriften 1 und 2 müssen daher jedesmal die Hochspannungsquellen und die Vakuumpumpen abgeschaltet werden, wenn die Beobachtungsposition auf der Probe geändert wird, wodurch jedesmal Zeit verlorengeht, bis das Schutzrohr wieder evakuiert ist. Dadurch sind diese REMS nicht besonders benutzerfreundlich.
Angesichts dieser Nachteile des beschriebenen Standes der Technik ist die vorliegende Erfindung auf eine Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gerichtet, mit der der Benutzer eine Probe betrachtet, die Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfaßt einen optischen Ladungsteilchen-Linsentubus, der eine Ladungsteilchenquelle und Elektronenlinsen enthält; ein Stützgehäuse, an dessen Oberseite der optische Ladungsteilchen-Linsentubus angeordnet ist und das an einer Seitenfläche einen Öffnungsabschnitt aufweist; und ein Einsetzgehäuse mit einem Öffnungsabschnitt an einer Seitenfläche, das so in das Stützgehäuse eingesetzt wird, daß der Öffnungsabschnitt des Einsetzgehäuses in die gleiche Richtung weist wie der Öffnungsabschnitt des Stützgehäuses und der Öffnungsabschnitt des Stützgehäuses verschlossen wird.
Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung umfaßt des weiteren ein erstes Blendenelement mit einer kleinen Öffnung im Mittelteil davon, das in der Umgebung des Mittelpunkts des Magnetfelds einer Objektivlinse der Elektronenlinsen des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus derart angeordnet ist, daß der Raum mit der Ladungsteilchenquelle isoliert ist; ein zweites Blendenelement mit einer kleinen Öffnung im Mittelteil davon, das an der Oberseite der Innenseite des Einsetzgehäuses derart angeordnet ist, daß ein Öffnungsabschnitt in dem Bereich, auf den der primäre Ladungsteilchenstrahl bei in das Stützgehäuse eingesetzten Einsetzgehäuse eingestrahlt wird, von außen verschlossen wird; und einen Detektor zum Erfassen von sekundären Ladungsteilchen, die von der Probe emittiert werden, wenn der von der Ladungsteilchenquelle emittierte primäre Ladungsteilchenstrahl durch die kleine Öffnung im ersten Blendenelement und die kleine Öffnung im zweiten Blendenelement läuft und die Probe bestrahlt, die in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe der Unterseite des zweiten Blendenelements angeordnet ist.
AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Benutzerfreundlichkeit einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung zum Betrachten einer Probe, die dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist, zu erhöhen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Aufbau einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Darstellung des Prozesses zum Erhalten einer Abbildung durch die Einstrahlung eines primären Ladungsteilchenstrahls auf eine Probe bei der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Aufbau eines wesentlichen Teils der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Darstellung eines Beispiels für den Aufbau eines Membranelements, das am Ende eines runden Rohrelements angebracht ist.
5 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Aufbau einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Aufbau eines wesentlichen Teils der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Aufbau einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen genauer beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die 1 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der 1 gezeigt, umfaßt die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 einen optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10, der als Ladungsteilchenbestrahlungseinheit dient, um einen primären Ladungsteilchenstrahl zu emittieren und einzustrahlen, ein Stützgehäuse 20, an dem der optische Ladungsteilchen-Linsentubus 10 angebracht ist, ein Einsetzgehäuse 30, das in das Stützgehäuse 20 eingesetzt wird, und ein Steuersystem 50, das diese Komponenten steuert.
Wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl ein Elektronenstrahl ist, wird die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 im allgemeinen Elektronenmikroskop genannt. Wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl ein Ionenstrahl ist, wird die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 Ionenstrahlmikroskop genannt.
Das Stützgehäuse 20 ist ein hexaedrisches oder zylindrisches Gehäuse mit einem großen Öffnungsabschnitt an der Oberseite und einem weiteren großen Öffnungsabschnitt an einer Seitenfläche des Gehäuses. Der optische Ladungsteilchen-Linsentubus 10 ist dabei so angeordnet, daß er den Öffnungsabschnitt an der Oberseite des Stützgehäuses 20 verschließt und abdichtet. Das Einsetzgehäuse 30 wird durch den Öffnungsabschnitt an der Seitenfläche des Stützgehäuses 20 derart eingesetzt, daß dessen Öffnungsabschnitt verschlossen und abgedichtet wird.
Das Einsetzgehäuse 30 ist ein hexaedrisches oder zylindrisches Gehäuse mit einem Öffnungsabschnitt an der gleichen Seite, an der sich der Öffnungsabschnitt des Stützgehäuses 20 befindet. Wenn das Einsetzgehäuse 30 in das Stützgehäuse 20 eingesetzt und am Stützgehäuse 20 befestigt wird, wird der Raum zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30 zu einem geschlossenen Raum. Dieser geschlossene Raum wird im folgenden erster Raum 200 genannt. Bei dem vom Einsetzgehäuse 30 gebildeten Raum ist der Öffnungsabschnitt auf der gleichen Seite wie beim Stützgehäuse 20 ausgebildet, so daß dieser Raum ein unter Atmosphärendruck stehender Raum ist. Dieser unter Atmosphärendruck stehende Raum wird im folgenden zweiter Raum 300 genannt.
Der optische Ladungsteilchen-Linsentubus 10 enthält eine Ladungsteilchenquelle 11, die einen primären Ladungsteilchenstrahl emittiert, eine Anzahl von Elektronenlinsen 13, die den von der Ladungsteilchenquelle 11 abgegebenen Ladungsteilchenstrahl längs einer optischen Achse 12 beschleunigt, auslenkt, scannt und konvergiert, und dergleichen. Durch die Mittelabschnitte der Elektronenlinsen 13, die der primäre Ladungsteilchenstrahl durchläuft, verläuft ein rundes Rohrelement 14, das die Elektronenlinsen 13 von der oberen Elektronenlinse bis zur untersten Elektronenlinse (d. h. der Objektivlinse) durchsetzt. Am unteren Ende des runden Rohrelements 14 befindet sich ein erstes Blendenelement 15 mit einer kleinen Öffnung in der Mitte des Elements 15, durch die der primäre Ladungsteilchenstrahl verläuft.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Raum, in dem der primäre Ladungsteilchenstrahl von der Ladungsteilchenquelle 11 emittiert und beschleunigt wird, einschließlich des Raums innerhalb des runden Rohrelements 14 Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 genannt. Der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 steht über eine Vakuumleitung 41 mit einem Vakuumventil 42 mit einer Vakuumpumpe 43 in Verbindung und wird von der Vakuumpumpe 43 evakuiert.
Der optische Ladungsteilchen-Linsentubus 10 ist so aufgebaut, daß ein Teil des Tubus 10 von der Oberseite des Stützgehäuses 20 in dessen Innenseite vorsteht, das heißt in das Innere des ersten Raums 200 vorsteht. Der Tubus 10 ist über ein Vakuum-Dichtelement 201 fest mit dem Stützgehäuse 20 verbunden. Der optische Ladungsteilchen-Linsentubus 10 ist dabei so angeordnet, daß sich die Ladungsteilchenquelle 11 im oberen Abschnitt des Tubus 10 befindet. Der primäre Ladungsteilchenstrahl wird daher nach unten zur Innenseite (d. h. dem ersten Raum 200) des Stützgehäuses 20 abgestrahlt.
An der Außenseite des unteren Endes des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 (d. h. innerhalb des ersten Raums 200) ist ein Detektor 16 angeordnet. Der Detektor 16 erfaßt sekundäre Ladungsteilchen wie Sekundärelektronen und reflektierte Elektronen, die von einer Probe 60 abgegeben werden, wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Probe 60 einfällt.
Die Stelle, an der der Detektor 16 angebracht ist, ist nicht wie in der 1 gezeigt auf die Außenseite des unteren Endes des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 beschränkt, sondern der Detektor 16 kann auch innerhalb des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 angeordnet werden. Gegebenfalls kann der Detektor 16 auch außerhalb des ersten Raums 200 angeordnet werden, das heißt im zweiten Raum 300 des Einsetzgehäuses 30.
Der Raum zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30, das heißt der erste Raum 200 steht über eine Vakuumleitung 44 mit einem Vakuumventil 45 mit einer Vakuumpumpe 46 in Verbindung und wird von der Vakuumpumpe 46 evakuiert. Das Stützgehäuse 20 ist mit einem Leckventil 47 versehen, durch das das Innere des Stützgehäuses 20 zur Luft hin geöffnet werden kann. Der erste Raum 200 wird bei Wartungsarbeiten und dergleichen zur Luft hin geöffnet.
Das Einsetzgehäuse 30 wird von einem hexaedrischen oder zylindrischen Einsetzabschnitt 34 mit dem Öffnungsabschnitt an der Seitenfläche, einem Ansetzabschnitt 32 und einem Halteabschnitt 33 am Umfang des Öffnungsabschnitts gebildet. Der Einsetzabschnitt 34 wird vollständig in das Stützgehäuse 20 eingesetzt und nimmt die für die Betrachtung vorgesehene Probe 60 und einen Probentisch 61 auf. Der Ansetzabschnitt 32 und der Halteabschnitt 33 dienen als Ansetzflächen, die an die Außenwand am Umfang des Öffnungsabschnitts des Stützgehäuses 20 angesetzt werden. Dabei werden der Ansetzabschnitt 32 und der Halteabschnitt 33 über Vakuum-Dichtelemente 202 und 203 fest mit der Außenwand verbunden.
An der Oberseite des Einsetzabschnitts 34 des Einsetzgehäuses 30 ist in der Umgebung der Stelle, an der die optische Achse 12 des primären Ladungsteilchenstrahls verläuft, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen. An diesem Öffnungsabschnitt ist ein zweites Blendenelement 31 mit einer kleinen Öffnung in der Mitte angeordnet. Das zweite Blendenelement 31 ist dabei so angebracht, daß die optische Achse 12 durch die Mitte der kleinen Öffnung verläuft.
In der 1 ist zwischen der Probe 60 und dem zweiten Blendenelement 31 ein Abstand zu sehen. Wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl auf die Probe 60 eingestrahlt wird, um die Vorderseite der Probe 60 zu betrachten, steht jedoch die Probe 60 mit dem zweiten Blendenelement 31 in engem Kontakt oder befindet sich in unmittelbarer Nähe davon. Wenn die Probe 60 mit dem zweiten Blendenelement 31 in engem Kontakt steht, ist die Vorderseite der Probe 60 mit den evakuierten ersten Raum 200 in Kontakt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Probentisch 61, an dessen Oberseite sich die Probe 60 befindet, so aufgebaut, daß zumindest die Höhenposition der Oberseite eingestellt oder kontrolliert werden kann. Das heißt, daß der Abstand zwischen der Probe 60 und dem zweiten Blendenelement 31 auf der Basis von Anweisungen von einem PC 53 und dergleichen, in den ein Benutzer Daten eingibt, geeignet eingestellt werden kann.
Bei der beschriebenen Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 steht der Raum unterhalb der Unterseite des zweiten Blendenelements 31 unter Atmosphärendruck. Der erste Raum 200, das heißt der Raum zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30, ist aufgrund der kleinen Öffnung im zweiten Blendenelement 31 nicht vollständig abgeschlossen. Wenn die Probe 60 nicht mit dem zweiten Blendenelement 31 in engem Kontakt steht, kann der erste Raum 200 in einen differentiellen Pumpzustand gebracht werden, in dem der erste Raum 200 von der Vakuumpumpe 46 evakuiert wird, während Luft durch die kleine Öffnung des zweiten Blendenelements 31 eingesaugt wird.
Damit der erste Raum 200 durch das differentielle Abpumpen in einen Vakuumzustand gebracht werden kann, muß die kleine Öffnung im zweiten Blendenelement 31 wirklich klein sein. Es wurde experimentell bestätigt, daß bei einem differentiellen Abpumpen ein Vakuum von 1 Pa oder weniger sichergestellt werden kann, wenn der Durchmesser der kleinen Öffnung im zweiten Blendenelement 31 etwa 0,1 bis 1 mm beträgt und eine kleine oder mittlere Vakuumpumpe mit einer Pumpgeschwindigkeit von einigen zehn bis einigen hundert l/min als Vakuumpumpe 46 verwendet wird.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau läuft der primäre Ladungsteilchenstrahl von der Ladungsteilchenquelle 11 durch die kleinen Öffnungen im ersten Blendenelement 15 und im zweiten Blendenelement 31 zur Vorderseite der Probe 60. Die von der Probe 60 bei der Bestrahlung mit dem primären Ladungsteilchenstrahl abgegebenen sekundären Ladungsteilchen laufen durch die Öffnung im zweiten Blendenelement 31 zum Detektor 16 und werden dort erfaßt. Der größte Teil des Raumes, in dem diese Prozesse ablaufen, kann als im Vakuum befindlich betrachtet werden.
Bei der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 dieser Ausführungsform verläuft der primäre Ladungsteilchenstrahl, der von der Ladungsteilchenquelle 11 emittiert wird, zum größten Teil durch einen evakuierten Raum (d. h. den Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 und den ersten Raum 200), wobei nur die Umgebung der Vorderseite der Probe 60 davon ausgenommen ist. Auch die von der Probe 60 abgegebenen sekundären Ladungsteilchen bewegen sich zum größten Teil durch den evakuierten ersten Raum 200, bis sie den Detektor 16 erreichen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist damit die Streuung des primären Ladungsteilchenstrahls an Luftmolekülen gering. Es kann damit eine klare Abbildung erhalten werden, auch wenn der größte Teil der Probe 60 dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist.
Gemäß der obigen Beschreibung wird der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 von der Vakuumpumpe 43 evakuiert und der erste Raum 200 von der Vakuumpumpe 46. Die Anordnung der Vakuumpumpe 43 ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können drei oder mehr Vakuumpumpen verwendet werden, oder für die Vakuumpumpen 43 und 46 wird eine einzige Vakuumpumpe verwendet. Auch kann das Leckventil 47 weggelassen werden, oder es werden zwei oder mehr Leckventile angeordnet.
Wie in der 1 gezeigt, umfaßt das Steuersystem 50 eine nachgeordnete Steuereinheit 51, eine übergeordnete Steuereinheit 52, den PC 53 und dergleichen.
Die nachgeordnete Steuereinheit 51 umfaßt eine Steuerschaltung zum Erzeugen von Steuersignalen zum getrennten Steuern der Vakuumpumpen 43 und 46, der Ladungsteilchenquelle 11, der Elektronenlinsen 13 und dergleichen, eine Verstärkungsschaltung zum Erfassen des vom Detektor 16 erfaßten Signals und eine Signalverarbeitungsschaltung zum Umwandeln des erfaßten und von der Verstärkungsschaltung verstärkten Signals in ein digitalen Abbildungssignal. Die nachgeordnete Steuereinheit 51 überträgt das erfaßte und umgewandelte Signal zur übergeordneten Steuereinheit 52 und dergleichen.
Die übergeordnete Steuereinheit 52 besteht zum Beispiel aus einem allgemeinen Steuercomputer und dergleichen und überträgt Steuerinformationen für die integrierte Steuerung der Ladungsteilchenquelle 11, der Elektronenlinsen 13, der Vakuumpumpen 43 und 46 und dergleichen entsprechend den vom Benutzer mittels der PCs 53 festgelegten verschiedenen Betrachtungsbedingungen zur nachgeordneten Steuereinheit 51. Außerdem nimmt die übergeordnete Steuereinheit 52 das digitale Abbildungssignal von der nachgeordneten Steuereinheit 51 auf, überträgt das erhaltene digitale Abbildungssignal an den PC 53 und speichert das digitale Abbildungssignal als Abbildungsdaten in einem Speicher.
Der PC 53 weist als Eingabevorrichtung eine Tastatur, eine Maus und dergleichen und als Ausgabevorrichtung eine Anzeigevorrichtung, etwas einen LCD-Bildschirm (eine Flüssigkristallanzeige), auf. Der PC 53 zeigt an der Anzeigevorrichtung einen Arbeitsbildschirm (ein GUI: Graphisches Benutzerinterface) an, wenn der Benutzer die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 betreibt, und veranlaßt den Benutzer zur Eingabe der verschiedenen Betrachtungsbedingungen, falls dies erforderlich ist. Bei der Übernahme einer Abbildung von der übergeordneten Steuereinheit 52 zeigt der PC 53 die erhaltene Abbildung an der Anzeigevorrichtung an.
Der Aufbau des Steuersystems 50 ist nicht auf diesen beschriebenen Aufbau beschränkt. Die übergeordnete Steuereinheit 52 und die nachgeordnete Steuereinheit 51 können zu einer einzigen Steuervorrichtung integriert sein, oder die übergeordnete Steuereinheit 52 und der PC 53 werden von einem einzigen Steuercomputer gebildet. Die nachgeordnete Steuereinheit 51, die übergeordnete Steuereinheit 52 und der PC 53 können aus speziell dafür vorgesehenen digitalen und analogen Schaltungen oder aus digital-analogen Mischschaltungen und dergleichen bestehen, solange sie ihre vorgesehenen Funktionen erfüllen.
In der 1 sind die Verbindungsleitungen, mit denen die nachgeordnete Steuereinheit 51, die übergeordnete Steuereinheit 52 und der PC 53 miteinander verbunden sind, und die Steuerleitungen, über die die nachgeordnete Steuereinheit 51 mit der Ladungsteilchenquelle 11, den Elektronenlinsen 13, dem Detektor 16, den Vakuumventilen 42 und 45, den Vakuumpumpen 43 und 46 und dergleichen verbunden sind, nur beispielhaft für den Aufbau dargestellt. In der 1 sind nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen und Verbindungsleitungen dargestellt.
Die 2 zeigt den Prozeß zum Erhalten einer Abbildung durch Einstrahlung eines primären Ladungsteilchenstrahls auf die Probe 60 bei der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform.
Die übergeordnete Steuereinheit 52 betreibt die Vakuumpumpen 43 und 46 über die nachgeordnete Steuereinheit 51, um den Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 und den ersten Raum 200 zu evakuieren (Schritt S11). Dann führt die übergeordnete Steuereinheit 52 über die nachgeordnete Steuereinheit 51 der Ladungsteilchenquelle 11 und den Elektronenlinsen 13 eine Spannung oder einen Strom zu, der die Beobachtungsbedingungen (etwa für die Vergrößerung) erfüllt, die vorab am PC 53 eingestellt wurden, um mit der Einstrahlung eines primären Ladungsteilchenstrahls zu beginnen (Schritt S12). Danach kann eine Abbildung der Probe 60 aufgenommen werden, die an der Anzeigevorrichtung des PCs 53 angezeigt werden kann.
Da sich die Probe 60 auf dem Probentisch 61 befindet, steuert die übergeordnete Steuereinheit 52 über die nachgeordnete Steuereinheit 51 die Bewegung des Probentisches 61 derart, daß sich der Zielbereich für die Betrachtung auf der Probe 60 genau unter dem Mittelpunkt der kleinen Öffnung im zweiten Blendenelement 31 befindet (Schritt S13). Darüberhinaus steuert die übergeordnete Steuereinheit 52 den Probentisch 61 über die nachgeordnete Steuereinheit 51 so, daß die Probe 60 in eine Position angehoben wird, bei der sich die Probe 60 in unmittelbarer Nähe des zweiten Blendenelements 31 befindet oder damit in Kontakt kommt (Schritt S14). Als Folge davon befindet sich der Raum in der Umgebung des Abschnitts, in dem die Vorderseite der Probe 60 der kleinen Öffnung im zweiten Blendenelement 31 gegenüberliegt, zum größten Teil im evakuierten Zustand. Dabei steuert die übergeordnete Steuereinheit 52 die nachgeordnete Steuereinheit 51 derart, daß von der Vorderseite der Probe 60 mit dem am Detektor 16 erhaltenen Signal eine Abbildung erzeugt wird, und die erzeugte Abbildung wird an der Anzeigevorrichtung des PCs 53 angezeigt (Schritt S15).
Beim Ersetzen der Probe 60 und beim Bewegen des Zielbereichs für die Betrachtung veranlaßt die übergeordnete Steuereinheit 52 über die nachgeordnete Steuereinheit 51, daß der Abstand zwischen der Probe 60 und dem zweiten Blendenelement 31 vorübergehend vergrößert wird. Nach dem Ersetzen der Probe 60 oder der Bewegung des Zielbereichs für die Betrachtung veranlaßt die übergeordnete Steuereinheit 52, daß die Probe 60 wieder in die unmittelbare Umgebung des zweiten Blendenelements 31 gebracht wird oder damit in Kontakt kommt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform können nach dem Beginn der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls im Schritt S12 die Schritte S13 bis S15 wiederholt ausgeführt werden, ohne daß dazu der Zustand geändert werden muß. Es ist damit nicht erforderlich, die Vakuumpumpen 43 und 46 anzuhalten oder die der Ladungsteilchenquelle 11 zugeführte Hochspannung zu unterbrechen, wenn der Zielbereich für die Betrachtung auf der Probe 60 geändert wird oder die Probe 60 durch eine andere Probe ersetzt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist es somit möglich, den Zielbereich für die Betrachtung auf der Probe 60 zu verändern oder die Probe 60 zu ersetzen, ohne die Vakuumpumpen 43 und 46 anzuhalten und ohne die der Ladungsteilchenquelle 11 zugeführte Hochspannung abzuschalten. Es entfällt damit nicht nur das Ein/Ausschalten der Vakuumpumpen 43 und 46 und der Hochspannungsquelle beim Verändern des Zielbereichs für die Betrachtung oder dem Austauschen der Probe 60, sondern es entfallen auch die Wartezeiten für das Evakuieren und für das Stabilisieren der Hochspannung. Die Benutzbarkeit der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 wird dadurch erheblich vergrößert.
Wenn die Probe 60 mit dem zweiten Blendenelement 31 in Kontakt (das heißt in engen Kontakt) gebracht wird, befindet sich der Raum (d. h. der erste Raum 200) an der Oberseite des zweiten Blendenelements 31 unter Vakuum, während der Raum (d. h. der zweite Raum 300) an der Unterseite der Probe 60 unter Atmosphärendruck steht. Entsprechend ist anzunehmen, daß eine große Kraft erforderlich ist, um die Probe 60 vom zweiten Blendenelement 31 zu trennen. Für die zum Trennen der Probe 60 vom zweiten Blendenelement 31 erforderliche Kraft wird ein kurzes Rechenbeispiel angegeben.
Dabei wird angenommen, daß der Durchmesser der kleinen Öffnung im zweiten Blendenelement 31 1 mm beträgt. Auch wird der zwischen dem ersten Raum 200 und der Probe 60 bestehende Druck nicht berücksichtigt, da angenommen wird, daß dieser Druck wesentlich kleiner ist als der Atmosphärendruck.
Die auf die Probe 60 über die kleine Öffnung mit der Fläche A durch den Atmosphärendruck P_air einwirkende Kraft F_air ergibt sich dann zu F_air = P_air [N/m²] × A [m²] = 10⁵ × (0,5 × 10^–3)² × π = 0,078 [N].
Dabei steht das Symbol ”N” für Newton (die Einheit der Kraft) und ”n” für die Kreiszahl.
Wenn weiter angenommen wird, daß die Masse ”M” der Probe 60 zum Beispiel 10 g beträgt und die Schwerkraftbeschleunigung auf der Erde α_G ist, berechnet sich die Schwerkraft F_G auf die Probe 60 zu F_G = M [kg] × α_G [m/s²] = 0,01 × 9,8 = 0,098 [N].
Aus dieser Berechnung ergibt sich, daß die Beziehung ”F_air < F_G” erfüllt ist, was bedeutet, daß sich die Probe 60 aufgrund ihres eigenen Gewichts vom zweiten Blendenelement 31 löst und abfällt, auch wenn die Probe 60 nur eine Masse (ein Gewicht) von 10 g hat.
Die obige Berechnung zeigt aber auch, daß sich die Probe 60 nicht aufgrund ihres eigenen Gewichts vom zweiten Blendenelement 31 löst und abfällt, wenn die Probe 60 ein Gewicht hat, das deutlich kleiner als 10 g ist. In diesem Fall ist es erforderlich, die Probe 60 dadurch vom zweiten Blendenelement 31 zu lösen, daß vom Probentisch 61 eine Kraft auf die Probe ausgeübt wird. In einem solchen Fall wird zum Beispiel der Probentisch 61 mit einer daran durch ein doppelseitiges Klebeband und dergleichen befestigten Probe 60 nach unten bewegt, um die Probe 60 vom zweiten Blendenelement 31 zu lösen. Wenn die Probe 60 eine flache Scheibe oder Platte mit einer gewissen Steifigkeit ist, kann an der Oberseite des Probentisches 61 auch ein Befestigungselement zum Fixieren des Umfangs der Probe 60 am Probentisch 61 vorgesehen werden.
Das zweite Blendenelement 31 ist vorzugsweise austauschbar und so ausgebildet, daß es leicht vom Einsetzgehäuse 30 abgenommen werden kann, da bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls kontaminierendes Material darauf abgelagert wird. Durch das Vorsehen von zum Beispiel Schraubenlöchern, Ansetzelementen und dergleichen zum Befestigen des zweiten Blendenelements 31 am Einsetzgehäuse 30 kann das zweite Blendenelement 31 durch Ansetzen und Festschrauben befestigt werden.
Das zweite Blendenelement 31 besteht vorzugsweise aus einem leitenden Material und ist geerdet, um bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls eine Aufladung zu verhindern.
Wie in der 1 gezeigt, ist jeweils im mittleren Abschnitt der Elektronenlinsen 13, durch den der primäre Ladungsteilchenstrahl verläuft, das dünne runde Rohrelement 14 eingesetzt, das von der oberen Elektronenlinse 13 bis zur untersten Elektronenlinse 13 durchläuft. Am unteren Ende des runden Rohrelements 14 ist das erste Blendenelement 15 mit einer kleinen Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 1 mm oder weniger in der Mitte angeordnet.
Durch das runde Rohrelement 14 und das erste Blendenelement 15 kann der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 mit der Ladungsteilchenquelle 11 im Hochvakuum gehalten werden. Das heißt, daß das runde Rohrelement 14 den Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 von dem Raum isoliert, in dem die Magnetfeldspulen der Elektronenlinsen 13 angeordnet sind, und daß das erste Blendenelement 15 den Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 vom ersten Raum 200 isoliert, das heißt von dem Raum zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30.
Durch das differentielle Abpumpen des Ladungsteilchen-Erzeugungsraums 100 mit der Vakuumpumpe 43 durch die kleine Öffnung in der Mitte des ersten Blendenelements 15 kann der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 in einem höheren Vakuum gehalten werden als der erste Raum 200. Auch wenn durch die kleine Öffnung im zweiten Blendenelement 31 Luft in den ersten Raum 200 eindringt und deshalb das Vakuum im ersten Raum 200 schlechter ist, verhindert das erste Blendenelement 15, daß dadurch auch das Vakuum im Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 schlechter wird.
Das runde Rohrelement 14 besteht aus einem nichtmagnetischen Körper. Die Magnetfeldspulen der Elektronenlinsen 13, deren Magnetfelder innerhalb des runden Rohrelements 14 ausgebildet werden, sind nämlich außerhalb des runden Rohrelements 14 angeordnet.
Der Außendurchmesser des runden Rohrelements 14 ist kleiner als der Innendurchmesser der Elektronenlinsen 13, so daß das runde Rohrelement 14 von oben in die Elektronenlinsen 13 eingesetzt und daraus entnommen werden kann, das heißt in der Richtung von der Ladungsteilchenquelle 11. Da das runde Rohrelement 14 leicht entnommen werden kann, kann auch das erste Blendenelement 15 leicht ausgetauscht werden.
Bei der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird der primäre Ladungsteilchenstrahl von der Ladungsteilchenquelle 11 emittiert, die im optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 angeordnet ist. Der Raum (d. h. der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100), durch den der primäre Ladungsteilchenstrahl läuft, wird vom ersten Blendenelement 15 mit einer kleinen Öffnung in seiner Mitte von dem Raum (d. h. dem ersten Raum 200) zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30 isoliert. Der Raum (d. h. der erste Raum 200) zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30 wird vom zweiten Blendenelement 31 mit der kleinen Öffnung in seiner Mitte von dem Raum (d. h. dem Atmosphärendruckraum oder zweiten Raum 300) im Einsetzgehäuse 30 isoliert.
Jede der kleinen Öffnungen im Blendenelement 15 und im zweiten Blendenelement 31 sind jeweils ausreichend klein. Dadurch kann der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 und der Raum (d. h. der erste Raum 200) zwischen dem Stützgehäuse 20 und dem Einsetzgehäuse 30 durch die Evakuierung mit den Vakuumpumpen 43 und 46 im Vakuumzustand gehalten werden.
Entsprechend läuft der von der Ladungsteilchenquelle 11 emittierte primäre Ladungsteilchenstrahl, der auf die Probe 60 eingestrahlt wird, die in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe der Unterseite des zweiten Blendenelements 31 angeordnet ist, fast nur durch Vakuum. Der Detektor 16 erfaßt die von der Probe 60 bei der Bestrahlung emittierten sekundären Ladungsteilchen, die ebenfalls fast nur durch Vakuum gelaufen sind. Es kann damit eine klare Abbildung der Probe 60 erhalten werden.
Bei der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die Probe 60 im zweiten Raum 300 angeordnet, das heißt in einem Atmosphärendruckraum. Dadurch kann der Zielbereich für die Betrachtung auf der Probe 60 leicht geändert und die Probe 60 leicht ausgetauscht werden. Auch wenn der Zielbereich für die Betrachtung auf der Probe 60 geändert oder die Probe 60 ausgetauscht wird, brauchen dazu weder die Hochspannung für den optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 noch die Vakuumpumpen 43 und 46 abgeschaltet werden.
Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform
Die 3 zeigt schematisch den Aufbau des wesentlichen Teils der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 bei einem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in der 3 gezeigt, unterscheidet sich das Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform im Aufbau dadurch von der ersten Ausführungsform, daß als Element zum Verbessern des Vakuums im Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 gegenüber dem Vakuum im ersten Raum 200 an Stelle des ersten Blendenelements 15 ein Membranelement 15a verwendet wird. Der übrige Aufbau des Modifikationsbeispiels ist der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
Das heißt, daß wie in der 3 gezeigt das Membranelement 15a mit einem leitenden Kleber 152 am unteren Ende des runden Rohrelements 14 angebracht ist. Das Membranelement 15a besteht aus einem Membran-Halteelement 151 mit einer im wesentlichen kreisförmigen kleinen Öffnung in der Mitte und einer Membran 150 aus einem dünnen Plättchen aus einem Material wie Silizium und Siliziumoxid, das so angeordnet ist, daß es die kleine Öffnung verschließt.
Die Membran 150 liegt somit im Weg des von der Ladungsteilchenquelle 11 emittierten primären Ladungsteilchenstrahls. Die Dicke des dünnen Plättchens, aus dem die Membran 150 besteht, sollte ausreichend gering sein, damit der primäre Ladungsteilchenstrahl beim Durchgang durch die Membran nicht gestreut wird. Durch eine solche Streuung wird die Auflösung einer mit dem Steuersystem 50 gemachten Abbildung schlechter. Bei Experimenten, die von den Erfindern und anderen durchgeführt wurden, konnte jedoch bestätigt werden, daß die Abnahme der Auflösung akzeptabel ist, solange die Dicke des Plättchens etwa 100 nm oder weniger beträgt.
Das Material für das dünne Plättchen, das die Membran 150 bildet, ist nicht auf Silizium oder Siliziumoxid beschränkt. Das Material kann zum Beispiel Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, ein Epoxidharz, einen mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff und dergleichen umfassen.
Bei dem Modifikationsbeispiel ist das Membranelement 15a in der Mitte des Magnetfelds 1311 der Objektivlinse 131 angeordnet (siehe 3). In diesem Fall hat das Membranelement 15a die folgenden Auswirkungen auf die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1.
Erstens dient das Membranelement 15a wie das erste Blendenelement 15 als Element zum Isolieren des Ladungsteilchen-Erzeugungsraums 100 vom ersten Raum 200. Das Membranelement 15a ist so aufgebaut, als ob die Membran 150 (das dünne Plättchen) an der kleinen Öffnung des ersten Blendenelements 15 angeordnet wäre. Der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 kann daher mit der Membran 150 besser vom ersten Raum 200 isoliert werden. Auch wenn Luft durch die kleine Öffnung des zweiten Blendenelements 31 strömt, kann damit der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 im Hochvakuum gehalten werden.
Zweitens unterbricht das Membranelement 15a einen außerhalb der optischen Achse 12 verlaufenden primären Ladungsteilchenstrahl und bildet damit eine Irisblende. Wie in der 3 gezeigt, wird der Weg eines außerhalb der optischen Achse 12 verlaufenden primären Ladungsteilchenstrahls 122 durch das starke Magnetfeld der Objektivlinse 131 stark verändert. Ein von der optischen Achse 12 abweichender primärer Ladungsteilchenstrahl 122 und ein in der Umgebung der optischen Achse 12 verlaufender primärer Ladungsteilchenstrahl 121 werden daher auf verschiedene Positionen fokussiert. Die Brennpunkte der primären Ladungsteilchenstrahlen 121 und 122 können daher nicht gleichzeitig auf der Vorderseite der Probe 60 liegen. Dieses Phänomen wird sphärische Aberration genannt.
Deshalb ist bei der vorliegenden Ausführungsform am unteren Ende des runden Rohrelements 14 im Mittelpunkt des Magnetfelds 1311 der Objektivlinse 131 das Membranelement 15a mit der Membran 150 angeordnet, die kleiner ist als der Durchmesser des runden Rohrelements 14. Durch diese Anordnung wird der primäre Ladungsteilchenstrahl 122, der außerhalb der optischen Achse 12 liegt, vom Membran-Halteelement 151 ausgeblendet. Nur der primäre Ladungsteilchenstrahl 121, der in der Nähe der optischen Achse 12 verläuft, kann das Membranelement 15a passieren, so daß die sphärische Aberration verringert wird.
Auch das erste Blendenelement 15 der ersten Ausführungsform hat diese Auswirkungen.
Anhand der 3 erfolgt nun eine ergänzende Beschreibung der Adhäsion zwischen der Probe 60 und dem zweiten Blendenelement 31. Wie beschrieben, wird bei der ersten Ausführungsform die Probe 60 in die unmittelbare Umgebung des zweiten Blendenelements 31 oder in Kontakt damit gebracht. Es wird angenommen, daß, wenn die Probe 60 in Kontakt mit dem zweiten Blendenelement 31 gebracht wird, die Probe 60 am zweiten Blendenelement 31 haftet und damit verhindert wird, daß Luft im Kontaktbereich eindringt. Wenn die Probe 60 jedoch an ihrer Vorderseite Unebenheiten aufweist, dringt im Kontaktbereich zwischen der Probe 60 und dem zweiten Blendenelement 31 Luft ein, wodurch die Umgebung der kleinen Öffnung im zweiten Blendenelement 31, das heißt der Raum oberhalb des Zielbereichs für die Betrachtung der Probe 60, nicht gut evakuiert werden kann. Deshalb kann wie in der 3 gezeigt an der Stelle, an der das zweite Blendenelement 31 mit der Probe 60 in Kontakt kommt, ein flexibles Element 310 etwa in der Art einer Gummidichtung angeordnet werden, die das Eindringen von Luft verhindert.
Anhand der 4 erfolgt nun außerdem eine ergänzende Beschreibung der Anbringung des Membranelements 15a am runden Rohrelement 14. Die 4 zeigt ein Beispiel für die Anordnung des Membranelements 15a am Ende des runden Rohrelements 14.
Bei dem Beispiel der 3 ist das Membranelement 15a mit dem leitenden Kleber 152 am Ende des runden Rohrelements 14 angebracht. Bei dem Beispiel der 4 ist das Membranelement 15a mit einem Befestigungselement 140 aus Metall, an dem ein Gewinde 142 ausgebildet ist, am Ende des runden Rohrelements 14 angebracht. Der Abstand zwischen dem Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 und dem ersten Raum 200 wird von einem Dichtelement 141, etwa einem O-Ring, geschlossen.
Die ergänzende Beschreibung der 4 gilt auf die gleiche Weise auch für das erste Blendenelement 15.
Bei dem Modifikationsbeispiel der ersten Ausführungsform der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 sind der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 und der erste Raum 200 voneinander durch das erste Blendenelement 15 (bzw. das Membranelement 15a) isoliert, und der erste Raum 200 und der zweite Raum 300 sind voneinander durch das zweite Blendenelement 31 isoliert. Das erste Blendenelement 15 und das zweite Blendenelement 31 weisen jeweils eine kleine Öffnung auf, die entweder wirklich klein sind oder von dem dünnen Plättchen verschlossen sind.
Durch das Abpumpen, das heißt das differentielle Abpumpen der einzelnen Räume mit den Vakuumpumpen 43 und 46 können der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100 und der erste Raum 200 im Vakuum gehalten werden.
Dabei befindet sich die Probe 60 im zweiten Raum 300, das heißt in einem Raum, der unter Atmosphärendruck steht. Dadurch kann der Benutzer den Zielbereich für die Betrachtung auf der Probe 60 beliebig verändern oder die Probe 60 durch eine andere Probe ersetzen, ohne daß dazu die Vakuumpumpen 43 und 46 angehalten oder die der Ladungsteilchenquelle 11 zugeführte Hochspannung abgeschaltet werden muß. Die Anordnung der Probe 60 in einem Raum, der unter Atmosphärendruck steht (d. h. im zweiten Raum 300) erleichtert das Aufnehmen einer Abbildung von einem Mikrobereich an der Vorderseite der Probe 60, auch wenn die Probe 60 sehr groß ist.
Mit der ersten Ausführungsform wird daher eine benutzerfreundliche Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 erhalten.
Aus der Sicht des Herstellers der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 hat die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform den großen Vorteil, daß die Vorrichtung 1 dadurch hergestellt werden kann, daß nur ein Teil einer herkömmlichen Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einer Probenkammer modifiziert zu werden braucht, da das Gehäuse der herkömmlichen Probenkammer direkt als Stützgehäuse 20 verwendet werden kann. Das Gehäuse der herkömmlichen Probenkammer weist eine Öffnung zum Einsetzen und Herausnehmen der Probe 60 auf. Der Öffnungsabschnitt der vorliegenden Ausführungsform kann als Öffnung zum Einsetzen und Anbringen des Einsetzgehäuses 30 verwendet werden.
Es ist damit möglich, die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform dadurch herzustellen, daß nur das Einsetzgehäuse 30 hinzugefügt wird, ohne daß dazu der Aufbau der herkömmlichen Ladungsteilchenstrahlvorrichtung stark verändert werden muß. Im Ergebnis sinken dadurch die Herstellungskosten.
Zweite Ausführungsform
Die 5 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im folgenden werden im wesentlichen nur diejenigen Bauteile der zweiten Ausführungsform beschrieben, die sich von den entsprechenden Bauteilen der ersten Ausführungsform unterscheiden. Gleiche Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben.
Wie in der 5 gezeigt, unterscheidet sich die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1a der zweiten Ausführungsform von der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß der Öffnungsabschnitt des Einsetzgehäuses 30 von einem Abdeckelement 70 verschlossen wird. Das Abdeckelement 70 ist über Vakuum-Dichtelemente 701 und 702 dicht an das Einsetzgehäuse 30 angesetzt, so daß der Raum innerhalb des Einsetzgehäuses 30, das heißt der zweite Raum 300 verschlossen ist. Das Abdeckelement 70 ist abnehmbar am Einsetzgehäuse 30 befestigt.
Wie in der 5 gezeigt, enthält das Abdeckelement 70 ein Drucksteuerventil 48 zum Steuern des Innendrucks im Einsetzgehäuse 30, das heißt des Drucks im zweiten Raum 300. Durch Öffnen/Schließen des Drucksteuerventils 48 kann der Luftdruck oder Vakuumdruck im zweiten Raum 300 eingestellt werden.
Zum Beispiel wird, wenn der erste Raum 200 von der Vakuumpumpe 46 evakuiert wird, auch der zweite Raum 300 durch die kleine Öffnung im zweiten Blendenelement 31 evakuiert. Wenn der Druck im Einsetzgehäuse 30, das heißt der Druck im zweiten Raum 300, auf Atmosphärendruck bleiben soll, bleibt das Drucksteuerventil 48 vollständig geöffnet. Wenn der Druck dagegen relativ zum Atmosphärendruck negativ bleiben soll, kann das Drucksteuerventil 48 etwas geschlossen werden. Vor dem Drucksteuerventil 48 kann auch eine Vakuumpumpe angeordnet werden, die den zweiten Raum 300 evakuiert.
Es ist auch möglich, durch das Drucksteuerventil 48 ein Gas wie Stickstoff oder ein Edelgas in das Einsetzgehäuse 30 (d. h. den zweiten Raum 300) einzuführen. Damit kann dann auch eine Probe 60 über längere Zeit betrachtet werden, die oxidationsanfällig ist.
Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1a der zweiten Ausführungsform ist mit dem Abdeckelement 70 versehen. Zum Bewegen des Zielbereichs für die Betrachtung auf der Probe 60 von außerhalb des Abdeckelements 70 ist daher ein Mechanismus erforderlich. Anhand der 5 wird ein solcher Mechanismus zum Bewegen des Zielbereichs für die Betrachtung beschrieben.
Wie in der 5 gezeigt, ist im Inneren des Einsetzgehäuses 30 am Abdeckelement 70 eine Halteplatte 64 angebracht, die sich horizontal zur Rückseite des Einsetzgehäuses 30 erstreckt. An der Oberseite der Halteplatte 64 ist der Probentisch 61 angebracht. Die Halteplatte 64 stellt damit für den Probentisch 61 eine Bodenplatte dar, die den Probentisch 61 hält.
Der Probentisch 61 ist mit einem XY-Antriebsmechanismus, mit dem die Probe 60 in der horizontalen Ebene bewegt wird, und mit einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus versehen, mit dem die Probe 60 in der Höhenrichtung bewegt wird. An der Außenseite des Abdeckelements 70 sind Betätigungsknöpfe 62 und 63 angebracht, die über Steuerstäbe 621 und 631 mit dem XY-Antriebsmechanismus bzw. dem Z-Achsen-Antriebsmechanismus verbunden sind. Durch geeignetes Betätigen der Betätigungsknöpfe 62 und 63 kann der Benutzer den XY-Antriebsmechanismus und den Z-Achsen-Antriebsmechanismus bedienen und die Probe 60 in der Richtung der X-, Y- und Z-Achsen bewegen. In der 5 ist nur ein Betätigungsknopf 62 zum Betätigen des XY-Antriebsmechanismus dargestellt. Zum Steuern der Bewegung in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse sind jedoch tatsächlich zwei Betätigungsknöpfe angebracht.
Bei der Einstellung der Position der Probe 60 legt der Benutzer in der Regel zuerst die Betrachtungsposition in der XY-Ebene fest und stellt dann die Position in der Höhenrichtung ein. Der Benutzer bewegt daher bei der vorliegenden Ausführungsform die Probe 60 manuell in die Richtungen X und Y, um den Zielbereich für die Betrachtung festzulegen, und bewegt dann die Probe 60 entsprechend der Höhe der Unterseite des zweiten Blendenelements 31 und der Höhe der Probe 60 nach oben. Diese Höhen werden vorab berechnet.
Wenn der Antriebsmechanismus für die Bewegung des Probentisches 61 auf der Basis von Steuersignalen gesteuert wird, die von der übergeordneten Steuereinheit 52 erhalten werden, können die Betätigungsknöpfe 62 und 63 und die Steuerstäbe 621 und 631 entfallen.
Bei der zweiten Ausführungsform ist an der Unterseite des Stützgehäuses 20 eine Bodenplatte 72 vorgesehen, so daß die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 über die Bodenplatte 72 auf einem Fußboden angeordnet werden kann. Die Bodenplatte 72 ist mit einer Aufnahmeöffnung versehen, in die vom Öffnungsabschnitt des Stützgehäuses 20 her ein horizontaler Haltestab 73 eingesetzt und entnommen werden kann. Das Ende des Haltestabs 73, das sich am Umfang des Öffnungsabschnitts des Stützgehäuses 20 befindet, ist an einem Abdeckungshalteelement 71 befestigt, das das untere Ende des Abdeckelements 70 hält.
Das heißt, daß das untere Ende des Abdeckelements 70 sowohl am Abdeckungshalteelement 71 als auch am Haltestab 73 befestigt ist. Das Abdeckelement 70 wird daher so festgehalten, daß es bezüglich des Fußbodens aufrecht steht, wenn sich der Haltestab 73, der mit dem Abdeckungshalteelement 71 verbunden ist, in der Aufnahmeöffnung in der Bodenplatte 72 befindet. Der Benutzer kann damit das Abdeckelement 70 mit der Halteplatte 64 und dem Probentisch 61 darauf aus dem Einsetzgehäuse 30 entnehmen, wobei der Haltestab 73 und die Aufnahmeöffnung für den Haltestab 73 in der Bodenplatte 72 verhindern, daß das Abdeckelement 70 und der Probentisch 61 herunterfallen, wenn sie aus dem Einsetzgehäuse 30 genommen werden.
Der Haltestab 73 ist nicht auf ein stabartiges Element begrenzt, sondern kann auch ein plattenartiges Element oder ein kammartiges Element mit einer Anzahl von stabartigen Elementen sein. In einem solchen Fall ist die Bodenplatte 72 mit einer Aufnahmeöffnung bzw. mit Aufnahmeöffnungen versehen, die dem plattenartigen bzw. kammartigen Element entspricht/entsprechen.
Beim Ersetzen der Probe 60 in der wie oben beschrieben aufgebauten Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1a bedient der Benutzer zuerst den Betätigungsknopf 63, der die Höhe des Probentisches 61 steuert, um die Probe 60 vom zweiten Blendenelement 31 zu trennen. Dann entfernt der Benutzer das Abdeckelement 70 und den Probentisch 61 vom Einsetzgehäuse 30, nachdem er sich vergewissert hat, daß das Innere des Einsetzgehäuses (d. h. der zweite Raum 300) relativ zum Atmosphärendruck nicht in einem Zustand verringerten oder erhöhten Drucks ist. Damit befindet sich der Probentisch 61 außerhalb des Einsetzgehäuses 30, und der Benutzer kann die Probe 60 ganz einfach ersetzen.
Nach dem Ersetzen der Probe 60 setzt der Benutzer das Abdeckelement 70 wieder auf und bringt damit den Probentisch 61 in das Einsetzgehäuse 30, wobei das Abdeckelement 70 in engen Kontakt mit dem Einsetzgehäuse 30 gebracht und daran befestigt wird. Danach kann der Benutzer durch Betätigen des Betätigungsknopfs 63 zum Einstellen der Betrachtungsposition auf der Probe 60 sofort eine Abbildung der Probe 60 erhalten. Vor dem Einstellen der Betrachtungsposition auf der Probe 60 kann der Benutzer Stickstoffgas und dergleichen in das Einsetzgehäuse 30 (d. h. den zweiten Raum 300) einführen, und er kann alternativ das Einsetzgehäuse 30 über das Drucksteuerventil 48 evakuieren.
Die beschriebenen Benutzeroperationen können in einem Zustand erfolgen, in dem der Betrieb, etwa das Aussenden eines Ladungsteilchenstrahls in den optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10, kontinuierlich weitergeführt wird, oder in einem Zustand, in dem die Evakuierung des Ladungsteilchen-Erzeugungsraums 100 und des ersten Raums 200 kontinuierlich weiter erfolgen. Dadurch kann der Benutzer die Probe 60 schnell ersetzen und sofort wieder eine Abbildung der ersetzten Probe 60 erhalten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Probentisch 61, die Betätigungsknöpfe 62 und 63 und das Drucksteuerventil 48 alle fest am Abdeckelement 70 angebracht. Entsprechend kann der Benutzer das Betätigen der Betätigungsknöpfe 62 und 63, das Ersetzen der Probe 60, das Steuern des Drucksteuerventils 48, das Abnehmen einer Gaszuführleitung und dergleichen an der gleichen Seite des Stützgehäuses 20 ausführen. Die Bedienbarkeit und Nutzbarkeit sind daher für den Benutzer erhöht.
Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform
Die 6 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines wesentlichen Teils der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1a bei einem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform ist zu den Komponenten der zweiten Ausführungsform ein Positionseinstellmechanismus zum Einstellen der Position des zweiten Blendenelements 31 hinzugefügt. Die anderen Komponenten des Modifikationsbeispiels sind die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform.
Da das zweite Blendenelement 31 eine Komponente ist, die mit der Probe 60 in Kontakt kommt, kann es kontaminiert werden und auch zerbrechen. Es ist daher erforderlich anzunehmen, daß das zweite Blendenelement 31 oft abgenommen wird, um gereinigt oder ersetzt zu werden. Wenn ein neues zweites Blendenelement 31 eingesetzt wird, ist es erforderlich, eine Operation zum Ausrichten des Mittelpunkts der kleinen Öffnung 31a des zweiten Blendenelements zur optischen Achse 12 des vom optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 eingestrahlten primären Ladungsteilchenstrahls auszuführen. Daher wird bei dem Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform der Positionseinstellmechanismus hinzugefügt, mit dem die Position des zweiten Blendenelements 31 eingestellt werden kann.
Da das zweite Blendenelement 31 dünn und klein ist, ist es schwierig, einen Bewegungsmechanismus vorzusehen, mit dem die Position des zweiten Blendenelements 31 selbst eingestellt werden kann. Bei dem Modifikationsbeispiel ist daher das zweite Blendenelement 31 nicht direkt am Öffnungsabschnitt des Einsetzgehäuses 30 angebracht, sondern es ist zwischen dem Einsetzgehäuse 30 und dem zweiten Blendenelement 31 ein Blendenhalteelement 311 angeordnet.
Das heißt, daß wie in der 6 gezeigt das zweite Blendenelement 31 abnehmbar am Blendenhalteelement 311 angebracht ist. Das zweite Blendenelement 31 kann dabei mit einem Kleber 312 und dergleichen vakuumdicht am Blendenhalteelement 311 angebracht werden oder auch mit Schrauben und einem O-Ring vakuumdicht angeschraubt werden. Das zweite Blendenelement 31 und das Blendenhalteelement 311 sind vorzugsweise aus einem leitenden Material und geerdet, um bei der Einstrahlung des primären Ladungsteilchenstrahls eine Aufladung zu verhindern.
Das Blendenhalteelement 311, an dem das zweite Blendenelement 31 angebracht ist, ist an der inneren Seitenfläche des Einsetzgehäuses 300 (d. h. auf der Seite des zweiten Raums 300) derart angeordnet, daß es den Öffnungsabschnitt an der Oberseite des Einsetzgehäuses 30 verschließt. Das Blendenhalteelement 311 ist dabei so angeordnet, daß es längs der inneren Seitenfläche des Einsetzgehäuses 30 in den Richtungen X und Y zum Beispiel um etwa ±1 cm beweglich ist.
An der Außenseite des Abdeckelements 70, das den zweiten Raum 300 im Einsetzgehäuse 30 verschließt, ist ein Betätigungsknopf 313 zum Bewegen des Blendenhalteelements 311 angebracht. Wenn der Benutzer den Betätigungsknopf 313 dreht, fährt ein Steuerstab 314 vor und zurück. Das Blendenhalteelement 311 bewegt sich entsprechend dem Vor- und Zurückfahren des Steuerstabs 314. Der Betätigungsknopf 313 kann aus zwei Knöpfen für die Bewegungen in den X- und Y-Richtungen bestehen.
Zum Bewegen des Blendenhalteelements 311 kann auch ein Motor verwendet werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, am Abdeckelement 70 den Betätigungsknopf 313 vorzusehen. Wenn der für die Bewegung verwendete Motor vom Steuersystem 50 gesteuert wird, kann auch die Bewegung des Blendenhalteelements 311, d. h. die Positionseinstellung des zweiten Blendenelements 31 vom Steuersystem 50 durchgeführt werden.
Der Benutzer kann das Blendehalteelement 311 mit dem zweiten Blendenelement 31 mit dem oben beschriebenen Aufbau in den Richtungen der X- und Y-Achsen bewegen, so daß die Positionseinstellung derart erfolgen kann, daß der Mittelpunkt der kleinen Öffnung 31a des zweiten Blendenelements 31 zur optischen Achse 12 des primären Ladungsteilchenstrahls ausgerichtet ist.
Bei dem oben beschriebenen Modifikationsbeispiel der zweiten Ausführungsform wird das zweite Blendenelement 31 vom Blendenhalteelement 311 gehalten, da angenommen wird, daß das zweite Blendenelement 31 klein ist. Es kann jedoch auch das zweite Blendenelement 31 vergrößert und beweglich gemacht werden.
Dritte Ausführungsform
Die 7 zeigt schematisch ein Beispiel für den Aufbau einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im folgenden werden im wesentlichen nur diejenigen Bauteile der dritten Ausführungsform beschrieben, die sich von den entsprechenden Bauteilen der ersten Ausführungsform unterscheiden. Gleiche Komponenten wie bei der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht noch einmal beschrieben.
Wie in der 7 gezeigt, unterscheidet sich die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1b der dritten Ausführungsform von der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß bei der dritten Ausführungsform das Stützgehäuse 20 und das Einsetzgehäuse 30 der ersten Ausführungsform nicht vorhanden sind.
Bei der dritten Ausführungsform ist statt des Stützgehäuses 20 ein Basiskörper 80 vorgesehen, der auf den Fußboden aufgesetzt wird. Am Basiskörper 80 ist eine Säule 81 angebracht, die vertikal nach oben weist. Von der Säule 81 kragt ein Trägerelement 82 im wesentlichen horizontal aus. Das eine Ende des Trägerelements 82 ist am oberen Abschnitt der Säule 81 angebracht. Am anderen Ende des Trägerelements 82 ist der optische Ladungsteilchen-Linsentubus 10 angebracht.
An der unteren Außenseite des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 ist über ein Vakuum-Dichtelement 901 ein Linsenkörperunterstützungsgehäuse 90 angeordnet, das einen Raum umschließt, der dem ersten Raum der ersten Ausführungsform entspricht. An der Unterseite des Linsenkörperunterstützungsgehäuses 90 ist ein Öffnungsabschnitt derart ausgebildet, daß er die Mitte des Einstrahlbereichs umgibt, auf den der vom optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 abgegebene primäre Ladungsteilchenstrahl eingestrahlt wird. Ein zweites Blendenelement 31 ist so angebracht, daß es den Öffnungsabschnitt verschließt.
In der Mitte des zweiten Blendenelements 31 ist eine kleine Öffnung mit einem Durchmesser von etwa 1 mm oder weniger vorgesehen. Das zweite Blendenelement 31 ist so angeordnet, daß die optische Achse 12 des vom optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 abgegebenen primären Ladungsteilchenstrahls durch den Mittelpunkt der kleinen Öffnung verläuft.
Da das Innere des Linsenkörperunterstützungsgehäuses 90 dem ersten Raum 200 der ersten Ausführungsform entspricht, wird das Innere des Gehäuses 90 durch die Vakuumpumpe 46 evakuiert. Das Linsenkörperunterstützungsgehäuse 90 ist mit einem Leckventil 47 zum Einlassen von Luft in das Innere des Linsenkörperunterstützungsgehäuses 90 bei Wartungsarbeiten und dergleichen versehen.
Einschließlich der Anordnung des Detektors 16 an der unteren Außenseite ist der innere Aufbau des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform ist ein erstes Blendenelement 15 oder ein Membranelement 15a am unteren Ende eines runden Rohrelements 14 angebracht, das in der Mitte der Elektronenlinsen 13 angeordnet ist. Der Ladungsteilchen-Erzeugungsraum 100, der vom runden Rohrelement 14 und dem ersten Blendenelement 15 oder dem Membranelement 15a vom Innenraum des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 isoliert wird, wird mit der Vakuumpumpe 43 evakuiert.
Am Basiskörper 80 ist unterhalb der Stelle, an der sich das zweite Blendenelement 31 befindet, ein Probentisch 61 angeordnet, auf dem sich eine Probe 60 befindet. Es gibt bei der dritten Ausführungsform kein Gehäuse, das dem Einsetzgehäuse 30 entspricht. Ein Vorteil der dritten Ausführungsform ist daher, daß es möglich ist, von einer großen Probe 60 eine Abbildung zu erhalten.
Um diesen Vorteil ausnutzen zu können, enthält die Säule 81 vorzugsweise einen Linsentubus-Einstellmechanismus 84 zum vertikalen Bewegen der Höhenposition, in der das Trägerelement 82 gehalten wird. Es ist auch kein Probentisch 61 erforderlich, wenn der Benutzer die Probe 60 zum Festlegen ihrer Position manuell bewegt. Wenn der Benutzer den optischen Ladungsteilchen-Linsentubus 10 mit dem Linsenkörperunterstützungsgehäuse 90 und dem daran angebrachten zweiten Blendenelement 31 manuell festhält, sind der Basiskörper 80, die Säule 81 und das Trägerelement 82 nicht erforderlich.
Bei der dritten Ausführungsform kann der Benutzer wie bei der ersten Ausführungsform die Probe 60 ersetzen oder den Zielbereich für die Betrachtung verändern, während die Aussendung des primären Ladungsteilchenstrahls in den Ladungsteilchen-Linsentubus kontinuierlich weiter erfolgt und die Evakuierung der Ladungsteilchen-Erzeugungsraums 100 und des Innenraums des Linsenkörperunterstützungsgehäuses 90 fortgeführt wird. Damit kann die Probe 60 schnell ersetzt oder der Zielbereich für die Betrachtung leicht verändert werden. Mit anderen Worten umfaßt die Ausführungsform eine benutzerfreundliche Ladungsteilchenstrahlvorrichtung.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt auch verschiedene Modifikationen. Die Ausführungsformen wurden nur zum Zwecke des besseren Verständnisses der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben und sind nicht notwendigerweise auf die beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt. Die Ausgestaltung einer Ausführungsform kann durch die Ausgestaltung einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Auch kann die Ausgestaltung einer Ausführungsform durch die Ausgestaltung einer anderen Ausführungsform ergänzt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Ladungsteilchenstrahlvorrichtung
10: optischer Ladungsteilchen-Linsentubus
11: Ladungsteilchenquelle
12: optische Achse
13: Elektronenlinse
14: rundes Rohrelement
15: erstes Blendenelement
15a: Membranelement
16: Detektor
20: Stützgehäuse
30: Einsetzgehäuse
31: zweites Blendenelement
32: Ansetzabschnitt
33: Halteabschnitt
34: Einsetzabschnitt
41: Vakuumleitung
42, 45: Vakuumventil
43, 46: Vakuumpumpe
44: Vakuumleitung
46: Vakuumpumpe
47: Leckventil
48: Drucksteuerventil
50: Steuersystem
51: nachgeordnete Steuereinheit
52: übergeordnete Steuereinheit
53: PC
60: Probe
61: Probentisch
64: Halteplatte
70: Abdeckelement
71: Abdeckungshalteelement
72: Bodenplatte
73: Haltestab
80: Basiskörper
81: Säule
82: Trägerelement
84: Linsentubus-Einstellmechanismus
90: Linsenkörperunterstützungsgehäuse
100: Ladungsteilchen-Erzeugungsraum
131: Objektivlinse
140: Befestigungselement aus Metall
141: Dichtelement
142: Gewinde
150: Membran
151: Membran-Halteelement
200: erster Raum
300: zweiter Raum
310: flexibles Element
311: Blendenhalteelement

Claims

Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem optischen Ladungsteilchen-Linsentubus für die Aufnahme einer Ladungsteilchenquelle und von Elektronenlinsen; einem Stützgehäuse, an dessen Oberseite der optische Ladungsteilchen-Linsentubus angebracht ist, mit einem Öffnungsabschnitt an einer Seitenfläche; einem Einsetzgehäuse mit einem Öffnungsabschnitt an einer Seitenfläche, das derart in das Stützgehäuse eingesetzt wird, daß der Öffnungsabschnitt des Einsetzgehäuses in die gleiche Richtung weist wie der Öffnungsabschnitt des gegenüberliegenden Stützgehäuses, um auf diese Weise den Öffnungsabschnitt des Stützgehäuses zu verschließen; einem ersten Blendenelement mit einer kleinen Öffnung im Mittelteil, das in der Nähe des Mittelpunkts des Magnetfelds einer Objektivlinse von den Elektronenlinsen im optischen Ladungsteilchen-Linsentubus derart angeordnet ist, daß davon der Raum isoliert wird, der die Ladungsteilchenquelle enthält; einem zweiten Blendenelement mit einer kleinen Öffnung im Mittelteil, das derart angeordnet ist, daß ein Öffnungsabschnitt an der Oberseite des Einsetzgehäuses von außen verschlossen wird, wobei der Öffnungsabschnitt in dem Einstrahlbereich angeordnet ist, auf den der primäre Ladungsteilchenstrahl eingestrahlt wird, wenn das Einsetzgehäuse in das Stützgehäuse eingesetzt ist; und mit einem Detektor zum Erfassen von sekundären Ladungsteilchen, die von einer Probe abgegeben werden, wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird, durch die kleine Öffnung des ersten Blendenelements und die kleine Öffnung des zweiten Blendenelements gelaufen ist und auf die Probe fällt, die in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe der Unterseite des zweiten Blendenelements angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Raum, in den der primäre Ladungsteilchenstrahl von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird und der primäre Ladungsteilchenstrahl im optischen Ladungsteilchen-Linsentubus verläuft, einen mit der Ausnahme der kleinen Öffnung des ersten Blendenelements abgeschlossenen Raum bildet, der von einer Vakuumpumpe auf einen ersten Vakuumdruck evakuiert wird, und wobei der Raum zwischen dem Stützgehäuse und dem Einsetzgehäuse einen mit der Ausnahme der kleinen Öffnungen des ersten und zweiten Blendenelements abgeschlossenen Raum bildet, der von einer Vakuumpumpe auf einen zweiten Vakuumdruck evakuiert wird, wobei der erste Vakuumdruck höher ist als der zweite Vakuumdruck.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die kleine Öffnung des ersten Blendenelements von einem dünnen Plättchen verschlossen wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl das erste Blendenelement als auch das zweite Blendenelement leitfähig und geerdet sind.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sowohl der Durchmesser des ersten Blendenelements als auch der Durchmesser des zweiten Blendenelements 1 mm oder weniger beträgt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Material für das dünne Plättchen, das die kleinen Öffnungen verschließt, Silizium, Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Siliziumkarbid ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Dicke des dünnen Plättchens, das die kleinen Öffnungen verschließt, 100 nm oder weniger beträgt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Öffnungsabschnitt des Einsetzgehäuses von einem Abdeckelement geschlossen wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Abdeckelement mit einer Leitung mit einem Drucksteuerventil zum Steuern des Drucks im Einsetzgehäuse, das vom Abdeckelement verschlossen wird, versehen ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem optischen Ladungsteilchen-Linsentubus für die Aufnahme einer Ladungsteilchenquelle und von Elektronenlinsen; einem Unterstützungsgehäuse, das einen abgeschlossenen Raum bildet, der eine Abgabeöffnung für den primären Ladungsteilchenstrahl des optischen Ladungsteilchen-Linsentubus umgibt, in dem der primäre Ladungsteilchenstrahl durch die Elektronenlinsen läuft, um an der Öffnung abgegeben zu werden; einem ersten Blendenelement mit einer kleinen Öffnung im Mittelteil, das in der Nähe des Mittelpunkts des Magnetfelds einer Objektivlinse von den Elektronenlinsen im optischen Ladungsteilchen-Linsentubus derart angeordnet ist, daß davon der Raum isoliert wird, der die Ladungsteilchenquelle enthält; einem zweiten Blendenelement mit einer kleinen Öffnung im Mittelteil, das derart angeordnet ist, daß ein Öffnungsabschnitt von außen verschlossen wird, der in dem Einstrahlbereich angeordnet ist, auf den der primäre Ladungsteilchenstrahl eingestrahlt wird, wobei sich der Einstrahlbereich an einer inneren Oberfläche des Unterstützungsgehäuses befindet; und mit einem Detektor zum Erfassen von sekundären Ladungsteilchen, die von einer Probe abgegeben werden, wenn der primäre Ladungsteilchenstrahl, der von der Ladungsteilchenquelle emittiert wird, durch die kleine Öffnung des ersten Blendenelements und die kleine Öffnung des zweiten Blendenelements gelaufen ist und auf die Probe fällt, die in Kontakt mit oder in unmittelbarer Nähe der Unterseite des zweiten Blendenelements angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 10, mit des weiteren einem Trägerelement, an dessen einen Ende der optische Ladungsteilchen-Linsentubus angebracht ist; einer Säule, die das Trägerelement in auskragender Form hält, um den optischen Ladungsteilchen-Linsentubus an der Säule anzubringen; und mit einem Basiskörper zum aufrechten Halten der Säule, wobei das Trägerelement derart angebracht ist, daß die Höhenposition des Trägerelements, das von der Säule gehalten wird, einstellbar ist.