DE112013003552B4

DE112013003552B4 - Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und Probenbeobachtungsverfahren

Info

Publication number: DE112013003552B4
Application number: DE112013003552.9T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi High-Technologies Co Ominami Yusuke; c/o HITACHI HIGH-TECHNOLOGIES Kawanishi Shinsuke; c/o Hitachi High-Technologies Suzuki Hiroyuki; c/o Hitachi High-Technologies C Hosoya Kohtaro; c/o Hitachi High-Technologies Furiki Masanari
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2033-07-09
Also published as: DE112013003552T5; JP2014056785A; KR101675386B1; CN104520966A; WO2014041882A1; JP5930922B2; US20150221470A1; CN104520966B; US9362083B2; KR20150016351A

Abstract

Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem optischen Ladungsteilchentubus (2) zum Aussenden eines Primärladungsteilchenstrahls auf eine Probe und einer Vakuumpumpe (4), die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung aufweisend:ein Gehäuse (7), das Teil der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ist, wobei das Innere des Gehäuses mit der Vakuumpumpe evakuiert wird,ein Diaphragma (10), das einen Raum abtrennt, in dem die Probe angeordnet wird, so dass der Druck in dem Raum höher gehalten wird als der Druck im Inneren des Gehäuses, wobei das Diaphragma abnehmbar ist und ein Durchdringen oder Passieren des Primärladungsteilchenstrahls ermöglicht, undein Ein-/Auslassteil (300), das eingerichtet ist, der Unterseite oder Seite der Probe eine gewünschte Flüssigkeit oder ein gewünschtes Gas zuzuführen und abzuführen,wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, die Probe außer Kontakt mit dem Diaphragma zu halten, während sie mit dem Primärladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, gekennzeichnet durchein Übertragungselement (302), auf dem die Probe angeordnet ist und das aus einem Fasermaterial, einem porösen Körper oder einem Mehrröhrenkörper mit zahlreichen Röhren oder einem Aperturblendenmaterial mit mindestens einem Loch besteht und die Flüssigkeit oder das Gas zwischen dem Ein-/Auslassteil (300) und der Probe hindurchtreten lässt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mikroskoptechnologie, die die Beobachtung in einer Gasatmosphäre bei atmosphärischem Druck oder unter einem bestimmten Druck gestattet.
Stand der Technik
Rasterelektronenmikroskope (SEM/REM) oder Transmissionselektronenmikroskope (TEM) werden verwendet, um verschwindend kleine Bereiche eines Objekts zu beobachten. Im Allgemeinen evakuieren diese Geräte ein Gehäuse, in dem sich eine Probe befindet, um Bilder von der Probe in einem Vakuumzustand zu erhalten. Biochemische Proben oder flüssige Proben können im Vakuum jedoch beschädigt werden oder sich in ihrer Natur verändern. In der Zwischenzeit besteht eine starke Nachfrage nach einer Beobachtung derartiger Proben unter dem Elektronenmikroskop. In den vergangenen Jahren sind REM-Ausrüstung und Probenhaltevorrichtungen entwickelt worden, die eine Beobachtung einer Beobachtungszielprobe bei atmosphärischem Druck ermöglichen.
Im Prinzip stellen diese Geräte eine durchlässige Blende oder eine winzige Öffnung ein, die das Hindurchtreten eines Elektronenstrahls zwischen einem elektronenoptischen System und der Probe ermöglicht, wodurch der Vakuumzustand von dem atmosphärischen Zustand getrennt wird. Gemeinsam ist diesen Geräten die Bereitstellung der Blende (Diaphragma) zwischen der Probe und dem elektronenoptischen System.
Patentdokument 1 beschreibt zum Beispiel ein REM mit einem elektronenoptischen Tubus, dessen Elektronenquelle nach unten gerichtet ist und dessen Objektivlinse nach oben gerichtet ist. Das Ende des elektronenoptischen Tubus, das einen Elektronenstrahl aussendet, weist eine Blende mit einem O-Ring auf, der das Hindurchtreten des Elektronenstrahls durch eine Austrittsöffnung des Tubus ermöglicht. Nach der in diesem Dokument beschriebenen Erfindung wird die Beobachtungszielprobe direkt auf der Blende angeordnet. Die Probe wird dann von unten mit einem Primärelektronenstrahl bestrahlt, so dass reflektierte Elektronen oder Sekundärelektronen für die REM-Beobachtung erfasst werden. Die Probe befindet sich in einem Raum, der durch die Blende und ein kreisförmiges Element gebildet wird, das die Blende umgibt. Außerdem ist dieser Raum mit einer Flüssigkeit wie Wasser gefüllt.
Patentdokument 2 beschreibt die Erfindung einer Umgebungszelle, in der eine Beobachtungsprobe im Inneren eines zylindrischen Gefäßes angeordnet wird, dessen Oberteil eine Blende aufweist, um einen Elektronenstrahl passieren zu lassen. Das in einer Vakuumprobenkammer eines REM installierte zylindrische Gefäß ist mit einem Schlauch von der Außenseite der Kammer verbunden, um das Innere des Gefäßes in einer Luftatmosphäre zu halten.
Zitierliste
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP 2009-158222 A ( US 2009/0166536 A )
Patentdokument 2: JP 2004-515049 A ( WO 2002/045125 A1 )

Außerdem offenbart WO 2010/001399 A1 eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, von der der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgeht. Weiterer Stand der Technik ist in US 2004/0046120 A1 und US 2010/0243888 A1 angegeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Normale Ladungsteilchenstrahlvorrichtungen, die die Funktion bieten, die Beobachtung der Probe in einer Gasatmosphäre oder in einem flüssigen Zustand zu gestatten, sind nicht in der Lage gewesen, die Beobachtung einer trockenen Probe zu ermöglichen, da sie mit einer zugeführten Flüssigkeit gesättigt wird.
Außerdem ist bei der in den Patentdokumenten 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung das Eindringen der Flüssigkeit zwischen der Probe und der Blende unvermeidbar. Das Problem ist in diesem Fall, dass der Elektronenstrahl dazu tendiert, durch die Flüssigkeit gestreut zu werden, so dass der Strahl die eigentlich zu beobachtende Probe möglicherweise nicht erreichen kann. Das heißt, nur der Teil der Probe, der vollständig mit der Blende in Kontakt ist, kann beobachtet werden.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Blende sehr leicht brechen kann, weil die Flüssigkeit ständig in Kontakt mit der Blende ist.
Wie vorstehend anhand von Beispielen erläutert, wiesen die normalen Ladungsteilchenstrahlvorrichtungen nur unzureichende Mittel zum Zuführen einer Flüssigkeit oder eines Gases in die Umgebung der Probe und zur Ermöglichung der Beobachtung dieser Probe auf.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Umstände gemacht worden und stellt eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bereit, die die Beobachtung einer Probe in einer Luftatmosphäre, in einem Vakuumzustand, in einer gewünschten Flüssigkeit oder in einer gewünschten Gasatmosphäre gestattet, wobei die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung außerdem das Zuführen der gewünschten Flüssigkeit oder des gewünschten Gases in das Innere oder die Umgebung der Probe sowie das Abführen aus dem Inneren oder der Umgebung der Probe ermöglicht.
Mittel zur Lösung des Problems
Zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems sieht die Erfindung eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und ein Probenbeobachtungsverfahren nach den beiliegenden Patentansprüchen vor.
Wirkungen der Erfindung
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bereitgestellt, die die Beobachtung einer Probe in einer Luftatmosphäre, in einem Vakuumzustand, in einer gewünschten Flüssigkeit oder in einer gewünschten Gasatmosphäre gestattet, wobei die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung außerdem das Zuführen der gewünschten Flüssigkeit oder des gewünschten Gases in das Innere oder die Umgebung der Probe sowie das Abführen aus dem Inneren oder der Umgebung der Probe ermöglicht.
Weitere Probleme, Aufbauten und Vorteile außer den vorstehend beschriebenen werden aus der Lektüre der folgenden Erläuterung einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ersichtlich.
Figurenliste

1 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Ladungsteilchenmikroskops als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Detailansicht einer Blende.
3 zeigt eine Reihe von Diagrammen zur Erläuterung eines typischen Aufbaus des Ladungsteilchenmikroskops als die erste Ausführungsform.
4 zeigt eine weitere Reihe von Diagrammen zur Erläuterung des typischen Aufbaus des Ladungsteilchenmikroskops als die erste Ausführungsform.
5 zeigt eine weitere Reihe von Diagrammen zur Erläuterung des typischen Aufbaus des Ladungsteilchenmikroskops als die erste Ausführungsform.
6 zeigt eine weitere Reihe von Diagrammen zur Erläuterung des typischen Aufbaus des Ladungsteilchenmikroskops als die erste Ausführungsform.
7 zeigt ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des typischen Aufbaus des Ladungsteilchenmikroskops als die erste Ausführungsform.
8 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Ladungsteilchenmikroskops als eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Ladungsteilchenmikroskops als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt ein Diagramm, in dem ein Probentisch aus dem Ladungsteilchenmikroskop herausgezogen wird, als die dritte Ausführungsform.
11 zeigt eine Reihe von erläuternden Diagrammen mit der Umgebung eines Probentischs 5.
12 zeigt ein Diagramm, wie die Beobachtung im Vakuum mit dem Ladungsteilchenmikroskop als die dritte Ausführungsform durchgeführt wird.
13 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines typischen Aufbaus eines Ladungsteilchenmikroskops als eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
Nachstehend folgt eine Erläuterung von Ladungsteilchenstrahlmikroskopen als ein Beispiel der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Mikroskope nur ein Beispiel für die Ausführung der vorliegenden Erfindung sind und dass die Erfindung nicht auf die im Folgenden diskutierten Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann für Rasterelektronenmikroskope, Rasterionenmikroskope, Rastertransmissionselektronenmikroskope, ein kombiniertes Gerät, das eines dieser Mikroskope mit Probenbearbeitungsausrüstung kombiniert, oder für Analyse-/ Prüfausrüstung angewendet werden, die mit einem dieser Mikroskope arbeitet.
In dieser Beschreibung bezieht sich das Ausdruck „atmosphärischer Druck“ auf eine Luftatmosphäre oder eine vorbestimmte Gasatmosphäre und bezeichnet eine Druckumgebung unter atmosphärischem Druck oder in einem irgendwie negativ oder positiv druckbeaufschlagten Zustand. Insbesondere soll die Umgebung einen Druck von etwa 10⁵ Pa (atmosphärischer Druck) bis etwa 10³ Pa aufweisen.
Erste Ausführungsform
Grundaufbau der Vorrichtung
Die erste Ausführungsform wird hier als die grundlegendste Ausführungsform der Erfindung erläutert. 1 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Ladungsteilchenmikroskops als die erste Ausführungsform. Das in 1 gezeigte Ladungsteilchenmikroskop ist hauptsächlich aus einem optischen Ladungsteilchentubus 2, einem Gehäuse (Vakuumkammer) 7, das mit dem optischen Ladungsteilchentubus verbunden ist und diesen stützt, einem Probentisch 5, der in einer Luftatmosphäre angeordnet ist, und einem Steuerungssystem gebildet, das diese Komponenten steuert. Wenn das Ladungsteilchenmikroskop benutzt werden soll, werden das Innere des optischen Ladungsteilchentubus 2 und das Innere des ersten Gehäuses mit einer Vakuumpumpe 4 evakuiert. Das Steuerungssystem steuert auch das Ein- und Ausschalten der Vakuumpumpe 4. Obwohl nur eine Vakuumpumpe gezeigt ist, können alternativ zwei oder mehr Vakuumpumpen vorgesehen sein. Es wird angenommen, dass der optische Ladungsteilchentubus 2 und das Gehäuse 7 Säulen oder ähnliche Teile (nicht gezeigt) aufweisen, die auf einem Sockel 270 ruhen.
Der optische Ladungsteilchentubus 2 besteht aus Elementen wie einer Ladungsteilchenquelle 8, die einen Ladungsteilchenstrahl erzeugt, und einer optischen Linse 1, die den erzeugten Ladungsteilchenstrahl an der Unterseite des Tubus als einen Primärladungsteilchenstrahl zum Abtasten der Probe 6 bündelt. Der optische Ladungsteilchentubus 2 ist so angeordnet, dass er in das Gehäuse 7 vorsteht, und an dem Gehäuse 7 mithilfe eines Vakuumdichtelements 123 befestigt. Die Spitze des optischen Ladungsteilchentubus 2 weist einen Detektor 3 auf, der Sekundärteilchen (Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen) erfasst, die von der Bestrahlung mit dem Primärladungsteilchenstrahl herrühren.
Das Ladungsteilchenmikroskop nach der ersten Ausführungsform weist das Steuerungssystem auf, das einen Computer 35, der von einem Benutzer der Vorrichtung verwendet wird, eine Master-Steuereinheit 36, die mit dem Computer 35 verbunden ist, um die Kommunikation durchzuführen, und eine Slave-Steuereinheit 37 umfasst, die nach den Anweisungen von der Master-Steuereinheit 36 unter anderem ein Evakuierungssystem und ein optisches Ladungsteilchensystem steuert. Der Computer 35 weist einen Monitor, der einen Bedienbildschirm (GUI - grafische Benutzeroberfläche) für die Vorrichtung anzeigt, und eine Eingabeeinrichtung wie etwa eine Tastatur und eine Maus zur Vornahme von Eingaben in den Bedienbildschirm auf. Die Master-Steuereinheit 36, die Slave-Steuereinheit 37 und der Computer 35 sind über Kommunikationsleitungen 43 und 44 miteinander verbunden.
Die Slave-Steuereinheit 37 ist eine Einheit, die Steuersignale für die Steuerung der Vakuumpumpe 4, der Ladungsteilchenquelle 8 und der optischen Linse 1 sendet und empfängt. Außerdem wandelt die Slave-Steuereinheit 37 das Ausgangssignal von dem Detektor 3 in ein digitales Bildsignal um, ehe das Signal an die Master-Steuereinheit 36 übertragen wird. In 1 wird das Ausgangssignal von dem Detektor 3 über einen Verstärker 154 wie etwa einen Vorverstärker an die Slave-Steuereinheit 37 angelegt. Der Signalverstärker kann weggelassen werden, falls er nicht benötigt wird.
In der Master-Steuereinheit 36 und der Slave-Steuereinheit 37 können sowohl analoge als auch digitale Schaltungen nebeneinander vorliegen. Die Master-Steuereinheit 36 und die Slave-Steuereinheit 37 können alternativ in einer einzigen Einheit zusammengefasst werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der in 1 gezeigte Aufbau des Steuerungssystems nur ein Beispiel ist und dass Varianten der Steuereinheit, Ventile, Vakuumpumpen, Kommunikationsleitungen usw. in den Umfang des REM oder des Ladungsteilchenstrahlmikroskops nach der ersten Ausführungsform fallen, solange diese Varianten die mit dieser Ausführungsform vorgesehenen Funktionen erfüllen.
Das Gehäuse 7 ist mit einer Vakuumleitung 16 verbunden, deren eines Ende an die Vakuumpumpe 4 angeschlossen ist, so dass das Innere des Gehäuses 7 in einem Vakuumzustand gehalten wird. Außerdem weist das Gehäuse 7 ein Leckventil 14 auf, über das das Innere des Gehäuses 7 der Atmosphäre ausgesetzt ist. Bei der Wartung kann das Leckventil 14 das Innere des Gehäuses 7 der Atmosphäre aussetzen. Die Installation des Leckventils 14 ist optional. Es können zwei oder mehr Leckventile 14 installiert werden. Die Installation des Leckventils 14 auf dem Gehäuse 7 ist nicht auf die in 1 gezeigte Stelle beschränkt; das Ventil kann auch an einer anderen Stelle auf dem Gehäuse 7 angeordnet werden.
Die Unterseite des Gehäuses ist mit einer Blende (Diaphragma) 10 versehen, die unmittelbar unter dem optischen Ladungsteilchentubus 2 angeordnet ist. Die Blende 10 erlaubt ein Hindurchtreten oder Passieren des Primärladungsteilchenstrahls, der von dem unteren Ende des optischen Ladungsteilchentubus 2 ausgesendet wird. Nach der Blende 10 erreicht der Primärladungsteilchenstrahl schließlich die Probe 6. Ein geschlossener Raum, der durch die Blende 10 gebildet wird, kann evakuiert werden. Auf diese Weise kann die erste Ausführungsform den optischen Ladungsteilchentubus 2 in einem Vakuumzustand und die Probe 6 bei atmosphärischem Druck halten. Außerdem kann die Probe 6 während der Beobachtung nach Belieben ausgewechselt werden.
Blendenteil
2 zeigt eine Detailansicht der Blende 10. Die Blende 10 ist auf einem Träger 159 gebildet oder aufgebracht. Die Blende 10 besteht aus einem Kohlenstoffmaterial, einem organischen Material, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder Siliziumoxid. Der Träger 159 ist ein Element, das zum Beispiel aus Silizium besteht, und weist ein konisches Loch 165 auf, das in der Regel durch Nassätzen gebildet wird, wie gezeigt. Die Blende 10 wird an der Unterseite angeordnet, wie in 2 gezeigt. Die Blende 10 kann mit mehreren Fenstern ausgebildet sein. Die Blende, die ein Hindurchtreten oder Passieren des Primärladungsteilchenstrahls ermöglicht, muss eine Dicke von etwa mehreren Nanometern bis zu mehreren Mikrometern aufweisen. Anstelle der Blende kann ein Blendenelement mit einem Loch vorgesehen sein, das den Primärladungsteilchenstrahl passieren lässt. In Anbetracht der Anforderung, dass eine allgemein erhältliche Vakuumpumpe zur Differenzialevakuierung in der Lage sein soll, sollte das Loch in diesem Fall vorzugsweise eine Fläche von 1 mm² oder weniger aufweisen. Solange eine Vakuumdruckdifferenz zwischen der Ober- und Unterseite der Blende 10 erzeugt und aufrechterhalten werden kann, kann die Blende 10 unendlich kleine Löcher darin aufweisen.
Ist das Blendenteil 10 jedoch aus mehreren Fenstern gebildet, besteht eine erhöhte Möglichkeit, dass die Probe versehentlich mit der Blende in Berührung kommt und letztere bricht. Daher kann die Blende 10 nur als ein einziges Teil vorgesehen werden.
Die Blende darf aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Vakuum nicht brechen. Dies bedeutet, dass die Fläche der Blende zwischen einigen zig Mikrometern und höchstens mehreren Millimetern betragen sollte. Die Form der Blende 10 ist nicht auf ein Quadrat beschränkt; die Blende kann auch eine andere Form haben, etwa die eines Rechtecks. In der Tat kann die Blende in jeder geeigneten Weise geformt sein. Die in 2 gezeigte Seite, das heißt die Seite, auf der sich der konische Teil 165 befindet, ist so angeordnet, dass sie sich auf der Vakuumseite (der Oberseite in der Zeichnung) befindet. Diese Anordnung ist dafür ausgelegt, dass der Detektor 3 die aus der Probe freigesetzten Sekundärladungsteilchen effizient erfassen kann.
Bei Erreichen der Probe 6 nach dem Hindurchtreten durch die oder dem Passieren der Blende 10 bewirkt der Ladungsteilchenstrahl, dass Sekundärteilchen wie etwa reflektierte oder hindurchgetretene Ladungsteilchen von der Oberfläche oder aus dem Inneren der Probe ausgesendet werden. Der Detektor 3 erfasst die Sekundärteilchen. Der Detektor 3 ist ein Detektionselement, das mit einer Energie von mehreren zig keV emittierte Ladungsteilchenstrahlen erfassen und verstärken kann. Das Detektionselement kann zum Beispiel ein Halbleiterdetektor aus einem Halbleitermaterial wie Silizium sein oder ein Szintillator, der Ladungsteilchensignale intern oder mithilfe seiner Glasoberfläche in Licht umwandeln kann.
Unter der Blende 10, die an dem Gehäuse 7 angebracht ist, ist der Probentisch 5 in der Luftatmosphäre angeordnet. Der Probentisch 5 ist mit einem Höheneinstellmechanismus ausgestattet, der es ermöglicht, dass zumindest die Probe 6 an die Blende 10 herangebracht werden kann. Durch Drehen eines Bedienelements 204 kann zum Beispiel die Probe 6 zu der Blende 10 hin bewegt werden. Natürlich kann der Probentisch 5 auch einen X-Y-Antriebsmechanismus aufweisen, der die Probe in Ebenenrichtung bewegt.
Nach den bekannten Techniken wie der Umgebungszelle, die lokal eine Luftatmosphäre aufrechterhalten kann, ist es nur dann möglich, die Probe in einer Luft- oder Gasatmosphäre zu beobachten, wenn die Probe klein genug ist, um sie in die Zelle einzusetzen. Größere Proben können in der Luft-/Gasatmosphäre nicht beobachtet werden. Außerdem erfordert im Falle der Umgebungszelle das Beobachten verschiedener Proben die Durchführung eines mühsamen Verfahrens zum Wechseln der Probe. Das heißt, die Umgebungszelle muss aus der Vakuumprobenkammer des REM herausgenommen werden und, nachdem die aktuelle Probe gegen eine neue Probe ausgewechselt worden ist, wieder in die Vakuumprobenkammer eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu bleibt nach der Methode nach der ersten Ausführungsform der Raum, in dem die Probe angeordnet wird, offen, so dass die Probe 6, die so groß wie ein Halbleiter-Wafer sein kann, bei atmosphärischem Druck beobachtet werden kann. Außerdem kann die Probe während der Beobachtung frei bewegt und leicht ausgewechselt werden.
Nach einer anderen bekannten Technik, bei der die Probe auf dem oberen Teil der in Flüssigkeit eingetauchten Blende gehalten wird, befindet sich die Blende ständig in Kontakt mit der Flüssigkeit, so dass sie sehr leicht brechen kann. Im Gegensatz dazu wird nach der Methode nach dieser Ausführungsform die Probe nicht auf der Blende angeordnet, so dass die Blende weniger leicht beschädigt werden kann.
Flüssigkeits- oder Gasein-/-auslassteil
Nachstehend folgt eine Erläuterung der grundlegenden Art und Weise, wie Flüssigkeit zu der Probe gebracht wird. 3 zeigt eine Reihe von erläuternden Diagrammen, in denen der optische Ladungsteilchentubus 2 nicht gezeigt ist. Anhand von 3(a) wird ein Aufbau erläutert, bei dem ein Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 mit einem Flüssigkeitsübertragungselement 302 und einer Aperturblende 301 unter der Probe auf dem Probentisch 5 installiert ist. Die Probe wird auf dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 angeordnet. Das Flüssigkeitsübertragungselement 302 ist ein Element, das aus einem porösen Körper, einem Fasermaterial wie Filterpapier, einem Schwamm, einem Aperturblendenmaterial mit mindestens einem Loch oder einem Mehrröhrenkörper mit vielen Röhren besteht und Flüssigkeit oder Gas hindurchtreten lässt. Das Flüssigkeitsübertragungselement 302 ist nahe an oder in Kontakt mit dem Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300. Wenn zum Beispiel eine Flüssigkeit in Pfeilrichtung in der Zeichnung durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 strömen kann, wird die Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 gebracht. Dadurch wird die Probe 6 von unter der Probenfläche, die durch eine gestrichelte Linie in der Zeichnung dargestellt ist, befeuchtet.
Die Probe kann eine biologische Probe wie etwa Zellen, ein Fasermaterial wie etwa Baumwolle oder ein weiches Material wie etwa ein organisches Material sein. Alternativ kann die Probe ein anorganisches Material sein, dessen Oberflächenstruktur oder ein anderer Teil ihren Status verändert, wenn sie bzw. er mit Flüssigkeit befeuchtet wird.
Die zuzuführende Flüssigkeit kann Wasser, eine wässrige Lösung, ein organisches Lösungsmittel wie Ethanol oder eine ionische Flüssigkeit sein.
3(b) zeigt, wie das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 seitlich nahe an das Flüssigkeitsübertragungselement 302 heran oder in Kontakt mit diesem gebracht wird. Wenn das Flüssigkeitsübertragungselement 302 ausreichend dick ist, kann dieser Aufbau verwendet werden.
Das Flüssigkeitsübertragungselement 302 kann auf dem Probentisch 5 zum Beispiel mit einem Metallelement, einem Kleber oder einem Klebeband (nicht gezeigt) befestigt werden. Die Probe 6 kann auch mit einem geeigneten Element auf dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 befestigt werden.
Wenn die Probe 6 ausreichend groß ist, kann sie direkt auf dem Probentisch 5 angeordnet werden (nicht beansprucht). In diesem Fall, wie in 3(c) gezeigt, kann die Flüssigkeit mittels der Aperturblende 301 unter der Probe 6 durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 zugeführt und abgeführt werden. Wenn die Probe ausreichend dick ist, kann das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 seitlich nahe an die Probe 6 heran oder in Kontakt mit dieser gebracht werden, wie in 3(d) gezeigt.
Es folgt eine Erläuterung des Verfahrens, mit dem, wenn die Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, eine Flüssigkeit zu der Probe gebracht wird, um sie zu befeuchten. Obwohl die Erläuterung sich auf die Verwendung des Aufbaus in 3(a) als ein Beispiel bezieht, kann dasselbe Verfahren auch mit den Aufbauten in 3(b) bis 3(d) angewendet werden. Zuerst wird die Probe 6 auf dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 angeordnet. Das Flüssigkeitsübertragungselement 302 wird dann zusammen mit der Probe 6 auf dem Probentisch 5 befestigt. Der Probentisch 5 wird verfahren, um die Probe 6 an die Blende 10 heranzubringen. Als Nächstes wird die Probe 6 mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt. Das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 wird dann nahe an das Flüssigkeitsübertragungselement 302 heran oder mit diesem in Kontakt gebracht. Wenn das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 bereits nahe an das Flüssigkeitsübertragungselement 302 heran oder mit diesem in Kontakt gebracht worden ist, ist dieser Vorgang nicht erforderlich. Das Flüssigkeitsein-/- auslassteil 300 wird dann verwendet, um die Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 zu bringen. Danach wird die Probe mit dem Primärladungsteilchenstrahl bestrahlt, während die Probe 6 nicht in Kontakt mit der Blende ist. Diese Vorgänge ermöglichen es, die Probe 6 zu beobachten, während sie im Laufe der Zeit befeuchtet wird.
Die Durchflussrate der verwendeten Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 oder die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit zugeführt und abgeführt wird, und der zeitliche Ablauf für das Zuführen und Abführen der Flüssigkeit können mittels einer elektrischen Flüssigkeitsein-/-auslassvorrichtung mit einer elektrischen Pumpe oder von Hand mit einer Spritze gesteuert werden. Unter dieser Steuerung ist es möglich, die Probe 6 in dem gewünschten Zustand zu beobachten, in dem die Probe mit einer geregelten Rate befeuchtet oder getrocknet wird.
Das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 kann ein rohrförmiges Material wie eine Düse oder ein Halm sein, über die bzw. den eine Flüssigkeit zugeführt werden kann. Das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 kann an dem Probentisch 5 befestigt oder abnehmbar daran angebracht sein. Alternativ kann das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 ein löffelartiges Teil sein, das verwendet wird, um mehrere Tropfen Flüssigkeit zu transportieren. Die in diesem Fall erforderlichen Schritte können wie folgt aussehen: Die Flüssigkeit wird außerhalb der Vorrichtung auf den Löffel gegeben, der Löffel mit der Flüssigkeit wird nahe an die Probe gebracht und die Probe wird mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Als weitere Alternative kann die Flüssigkeit außerhalb der Vorrichtung mit einem Teil der Probe unter der mit dem Ladungsteilchenstrahl zu bestrahlenden Probenfläche in Kontakt gebracht werden. Die Probe kann dann unter der Blende angeordnet und mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt werden. Solange die Flüssigkeit von der Probenunterseite, die mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt werden soll (zum Beispiel vom Boden oder von der Seite der Probe), zu einem Teil der Probe gebracht werden kann, ist das Verfahren zum Zuführen der Flüssigkeit akzeptabel.
Wenn eine Düse, durch die Flüssigkeit von der Außenseite der Vorrichtung zugeführt werden soll, nicht permanent an der Vorrichtung angebracht ist, wird zuerst die Stelle der Probe, die beobachtet werden soll, mit dem Ladungsteilchenstrahlmikroskop verifiziert. Sodann wird der Probenhalter nach außen gebracht, um die Flüssigkeit mit dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 unter die Probe zuführen zu lassen. Danach wird der Probenhalter für eine weitere Beobachtung wieder zurück auf den Probentisch gebracht. Wenn die Vorrichtung die Düse aufweist, durch die die Flüssigkeit von der Außenseite zugeführt wird, kann eine Flüssigkeit oder ein Gas der Vorrichtung zugeführt oder aus dieser abgeführt werden, während die Bestrahlung mit dem Ladungsteilchenstrahl erfolgt. Dies ermöglicht es, die Probe in Echtzeit zu beobachten, während sie befeuchtet wird.
Mit jedem der vorstehenden Verfahren ist es möglich, die Durchflussrate der Flüssigkeit oder des Gases, die bzw. das durch das Ein-/Auslassteil zugeführt und abgeführt wird, die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit oder das Gas zugeführt und abgeführt werden, oder den zeitlichen Ablauf des Zuführens und Abführens der Substanz automatisch oder manuell zu steuern. Wenn eine Ein-/Auslass-Steuereinheit wie eine elektrische Pumpe verwendet wird, um diese Steuerung automatisch durchzuführen, ist die Einheit einfacher zu benutzen, wenn sie abnehmbar installiert ist.
Wenn das vorstehend genannte Flüssigkeitsein-/-auslassteil verwendet wird, kann die Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt werden, während sie außer Kontakt mit der Blende gehalten wird. Dies macht es möglich, die in einer Luft- oder Gasatmosphäre gehaltene Probe zu beobachten, während sie in einem getränkten Zustand ist, befeuchtet wird oder getrocknet wird.
Es folgt eine Erläuterung des Grunds, weshalb die Probe von der Unterseite der Probenseite, die mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, mit Flüssigkeit befeuchtet wird. Wenn die Flüssigkeit von über der Probe mit einer Düse 303 oder dergleichen zugeführt wird, wie in 4(a) gezeigt, gelangt unerwünschte Flüssigkeit zwischen die Blende und die Probe. Der Ladungsteilchenstrahl 10, der durch die Blende 10 hindurchtritt, wird dann von der Flüssigkeit gestreut, bevor er die Oberseite der Probe 6 erreicht, so dass die Probe 6 nicht beobachtet werden kann. Außerdem besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeit mit der Blende 10 in Berührung kommen kann. Wenn hingegen das Flüssigkeitsein-/- auslassteil 300 von der Unterseite der Probenseite, die mit dem Ladungsteilchenstrahl bestrahlt werden soll, eingeführt wird, kann die Probe 6 befeuchtet werden, ohne dass unerwünschte Flüssigkeit zwischen die Blende 10 und die Probe 6 gelangt. Außerdem können die Probe 6 und die Blende 10 außer Kontakt miteinander gehalten werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau, bei dem die Menge und die Geschwindigkeit der durch das Flüssigkeitsein-/ -auslassteil 300 zugeführten Flüssigkeit gesteuert werden können, kann auch die Rate, mit der die Probe befeuchtet wird, in gewissem Umfang gesteuert werden.
Wenn das Flüssigkeitsübertragungselement 302 verwendet wird, wie in 3(a) gezeigt, wird die Probe 6 indirekt befeuchtet. Dies macht es möglich, die Flüssigkeit mit einer niedrigeren Rate als zuvor in die Probe zu injizieren.
In den vorstehenden Abschnitten wurde diskutiert, wie die Flüssigkeit nur zu der Probe geleitet wird. Andererseits kann Feuchtigkeit auch aus einer zuvor befeuchteten Probe 6 durch das Flüssigkeitsein-/- auslassteil 300 gesaugt werden. Das heißt die befeuchtete Probe 6 kann allmählich trocknen. In diesem Fall muss nur eine Pumpe oder ein ähnliches Teil, das Feuchtigkeit aussaugen kann, an dem Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 angebracht werden. Zum Aussagen der Feuchtigkeit muss die Probe 6 auf dem Probentisch 5 verbleiben. Wenn es sich bei der zu beobachtenden Probe 6 um einen partikelförmigen Stoff wie etwa Pulver handelt, kann die Flüssigkeit ausgesaugt werden, indem das Flüssigkeitsübertragungselement 302 wie etwa ein Netz oder Filterpapier, das zahlreiche unendlich kleine Löcher aufweist, die jeweils kleiner als die Probenpartikel sind, unter der Probe angeordnet wird. Wenn die zu beobachtende Probe 6 ausreichend groß ist, kann die Probe 6 nahe an das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 heran oder in direkten Kontakt mit diesem gebracht werden, so dass die Flüssigkeit aus der Probe gesaugt werden kann.
Während in den vorstehenden Abschnitten ausschließlich diskutiert worden ist, wie Flüssigkeit durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 zugeführt und abgeführt wird, kann damit stattdessen auch ein Gas gehandhabt werden. Ein Strahl eines gewünschten Gases kann lokal auf die Probe 6 angewendet oder aus der Nähe der Probe 6 abgesaugt werden. In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff „Flüssigkeit“ auf ein breites Spektrum von Fluiden einschließlich viskoser Flüssigkeiten, Dispersionsfluide wie Gele und Solen, Kolloide und weicher Materie.
Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil
Es besteht die Möglichkeit, dass die Flüssigkeit an anderen Stellen als der Probe 6 und dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 austreten kann. Um diese Eventualität zu verhindern, kann ein Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 auf dem Probentisch montiert werden, wie in 5(a) gezeigt. Das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 ist wie eine Schale geformt, so dass selbst wenn unerwartet Flüssigkeit nahe der Probe 6 fließen sollte, die Flüssigkeit daran gehindert wird, nach unten zum Probentisch 5 zu fließen. Die Höhe A (in der Zeichnung) auf der Probenoberseite sollte jedoch über der Höhe B des Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteils 308 liegen, so dass das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 nicht stört, wenn die Probenoberseite an die Blende 10 herangeführt wird.
In der Zeichnung sind das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 und das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 in engem Kontakt miteinander. Alternativ kann ein geeignetes Element wie etwa eine Dichtung zwischen dem Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 und dem Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 angeordnet werden, um das Austreten von Flüssigkeit zu verhindern.
Wie in 5(b) gezeigt, kann das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 unter der Oberseite des Probentischs 5 installiert werden. Das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 kann in jeder gewünschten Weise geformt sein und angebracht werden, fällt aber weiter unter den Umfang der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach der ersten Ausführungsform, solange das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 ein versehentliches Austreten von Flüssigkeit verhindert und solange die mit dieser Ausführungsform beabsichtigten Funktionen erfüllt werden.
Wenn eine große Menge Flüssigkeit versehentlich in die Umgebung der Probe 6 gebracht wird, kann die Flüssigkeit an der Blende 10 haften bleiben. Um möglichst weitgehend zu verhindern, dass die Flüssigkeit an der Blende 10 haften bleibt, kann in der Nähe der Blende 10 ein Flüssigkeitsabsorptionselement 309 aus einem Fasermaterial wie Filterpapier oder einem Schwamm (wie in 5 gezeigt) vorgesehen werden. Dies ermöglicht es dem Flüssigkeitsabsorptionselement 309, die Flüssigkeit von der Probe zu absorbieren, ehe die Flüssigkeit mit der Blende 10 in Kontakt kommt. Es kann auch eine zusätzliche Flüssigkeitssaugöffnung vorgesehen werden. Es wird angenommen, dass das Fasermaterial wie Filterpapier oder der Schwamm auswechselbar ist.
Um möglichst weitgehend zu verhindern, dass die Flüssigkeit an der Blende 10 haften bleibt, kann außerdem eine Beschichtung aus hydrophobem Material auf die atmosphärische Seite der Blende 10 (das heißt die Unterseite in der Zeichnung, die der Probe zugewandt ist) aufgebracht werden. Das aufgebrachte Material verhindert, dass die zu der Blende transportierte Flüssigkeit an dieser haften bleibt, so dass die Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsabsorptionselement 309 absorbiert werden kann.
Spannungsbeaufschlagungsteil
Als Nächstes wird anhand von 6(a) der Aufbau erläutert, bei dem ein Temperaturregelteil nahe der Probe 6 installiert ist. Die Zeichnung zeigt, wie ein Temperaturregelteil 305 auf dem Probentisch 5 befestigt ist. Das Temperaturregelteil 305 kann ein Heizelement sein, das die Probe erwärmen kann, oder ein Peltier-Element, das die Probe kühlen kann. Auch wenn nicht gezeigt, kann ein Thermometer vorgesehen sein, um die Temperatur in der Nähe der Probe 6 zu messen. Das Temperaturregelteil 305 kann nicht in der Umgebung des Flüssigkeitsübertragungselements 302 vorgesehen werden, sondern über oder unter diesem. Wenn es erwünscht ist, die Probe 6 zu erwärmen, sollte das Temperaturregelteil 305 vorzugsweise möglichst nahe an der Probe 6 angeordnet sein.
Anhand von 6(b) wird der Aufbau erläutert, bei dem die Temperatur einer Flüssigkeit oder eines Gases, nicht die der Probe, gesteuert werden soll. Das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 weist einen Behälter 306 auf, der die Flüssigkeit oder das Gas enthält. Der Behälter 306 ist mit dem Temperaturregelteil 305 ausgestattet. Es ist daher möglich, die mit dem Temperaturregelteil 305 in ihrer Temperatur geregelte Flüssigkeit oder das Gas in die Nähe der Probe zu bringen oder von dort abzuführen. Auch wenn nicht gezeigt, kann das Temperaturregelteil 305 an dem Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 angebracht sein, das die Flüssigkeit oder das Gas zuführt und abführt. Mit dem so vorgesehenen Behälter 306 kann eine gewünschte Flüssigkeit mithilfe einer elektrischen Pumpe oder einem ähnlichen Teil (nicht gezeigt) zu der Probe 6 zugeführt oder abgeführt werden.
Wie in 7 gezeigt, können nahe der Probe Elektroden 307 vorgesehen sein, die die Probe mit einer Spannung beaufschlagen. Dieser Aufbau macht es möglich, den Ladungsteilchenstrahl zu der Probe 6 auszusenden, zu der die gewünschte Flüssigkeit oder das gewünschte Gas zugeführt und abgeführt wird und die mit der Spannung beaufschlagt wird.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend folgt die Erläuterung eines Vorrichtungsaufbaus, der es der normalen Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ermöglicht, problemlos die Beobachtung der Probe in der Atmosphäre zu gestatten.
8 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Ladungsteilchenmikroskops als die zweite Ausführungsform. Wie bei der ersten Ausführungsform ist das Ladungsteilchenmikroskop nach der zweiten Ausführungsform aus einem optischen Ladungsteilchentubus 2, einem Gehäuse (Vakuumkammer) 7, das den optischen Ladungsteilchentubus gegen eine Vorrichtungsinstallationsfläche stützt, einem Probentisch 5 und einem Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 gebildet. Die Abläufe, Vorgänge und Funktionen der betreffenden Komponenten sowie die hinzugefügten Elemente sind im Wesentlichen dieselben wie nach der ersten Ausführungsform und werden daher nicht weiter im Detail beschrieben.
Zweites Gehäuse
Dieser Aufbau weist ein zweites Gehäuse (Anbauteil) auf, das bei Gebrauch in das Gehäuse 7 (im Folgenden als das erste Gehäuse bezeichnet) eingeschoben wird. Das zweite Gehäuse 121 besteht aus einer quaderförmigen Haupteinheit 131 und einer Anpasseinheit 132. Mindestens eine Seite der Haupteinheit 131 als dem Quader ist eine offene Seite 9, wie später beschrieben wird. Bis auf eine der Seiten der quaderförmigen Haupteinheit 131, an der ein Blendenhalteelement 155 befestigt ist, können die Seiten der Haupteinheit 131 durch die Wände des zweiten Gehäuses 121 gebildet werden. Alternativ kann das zweite Gehäuse 121 auch ohne eigene Wände ausgeführt sein. Stattdessen kann das zweite Gehäuse 121 durch die Seitenwände des ersten Gehäuses 7 gebildet werden, in das das zweite Gehäuse 121 eingebaut ist. Das zweite Gehäuse 121 ist positionsmäßig entweder an einer Seite oder einer Innenwandfläche des ersten Gehäuses 7 befestigt oder an dem optischen Ladungsteilchentubus. Die Haupteinheit 131 hat die Funktion, die zu beobachtende Probe 6 aufzunehmen, und wird durch die vorstehend genannte Öffnung in das erste Gehäuse 7 eingeschoben. Die Anpasseinheit 132 weist eine Passfläche gegen die Außenwandfläche der Seite auf, auf der die Öffnung des ersten Gehäuses 7 vorgesehen ist, und ist an der Außenwandfläche mit einem Vakuumdichtelement 126 befestigt. Auf diese Weise wird das zweite Gehäuse 121 als Ganzes in das erste Gehäuse 7 eingesetzt. Die vorstehend genannte Öffnung wird am einfachsten durch Verwendung der Öffnung gebildet, die eigentlich an der Vakuumprobenkammer des Ladungsteilchenmikroskops vorgesehen ist und zum Einsetzen und Herausnehmen der Probe verwendet wird. Das heißt, das zweite Gehäuse 121 kann in einer Weise hergestellt werden, die der Größe des vorhandenen Lochs entspricht, dessen Umfang mit dem Vakuumdichtelement 126 versehen sein kann. Auf diese Weise kann der Aufwand zur Umgestaltung der Vorrichtung minimiert werden. Außerdem kann das zweite Gehäuse 121 von dem ersten Gehäuse 7 abgenommen werden.
Eine Seite des zweiten Gehäuses 121 ist die offene Seite 9, die mit der Luftatmosphäre in Verbindung steht und groß genug ist, um mindestens die Probe dadurch einsetzen und herausnehmen zu können. Die im Inneren des zweiten Gehäuses 121 (ein Raum rechts von der gestrichelten Linie in 1, nachstehend als der zweite Raum bezeichnet) angeordnete Probe 6 befindet sich bei der Beobachtung in einem atmosphärischen Zustand. Im Übrigen kann es, auch wenn 8 eine Schnittansicht der Vorrichtung parallel zu der optischen Achse ist und nur eine offene Seite 9 zeigt, mehr als eine offene Seite 9 für das zweite Gehäuse 121 geben, solange die Öffnung mit den Seiten des ersten Gehäuses in der Tiefe und vorne in 8 vakuumdicht verschlossen ist. Es muss nur mindestens eine offene Seite geben, wo das zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingesetzt wird. Dabei ist die Vakuumpumpe 4 mit dem ersten Gehäuse 7 verbunden, so dass ein geschlossener Raum (nachstehend als der erste Raum bezeichnet), der durch die Innenwandflächen des ersten Gehäuses 7, die Außenwandflächen des zweiten Gehäuses und die Blende 10 gebildet wird, evakuiert werden kann. Die Blende 10 ist vorgesehen, um den Druck in dem zweiten Raum höher als in dem ersten Raum 11 zu halten. Dies ermöglicht es der zweiten Ausführungsform, den zweiten Raum in Bezug auf den Druck getrennt zu halten. Das heißt, die Blende 10 hält den ersten Raum 11 in einem Hochvakuumzustand, während der zweite Raum 12 in einer Gasatmosphäre bei atmosphärischem Druck oder einem etwa gleichwertigen Druck gehalten wird. Daher können im Betrieb der Vorrichtung der optische Ladungsteilchentubus 2 und der Detektor 3 in dem Vakuumzustand und die Probe 6 bei atmosphärischem Druck gehalten werden. Außerdem kann, weil das zweite Gehäuse 121 mit der offenen Seite versehen ist, die Probe 6 während der Beobachtung beliebig ausgewechselt werden.
Die Oberseite des zweiten Gehäuses 121 ist mit der Blende 10 versehen, die unmittelbar unter dem optischen Ladungsteilchentubus 2 angeordnet ist, wenn das gesamte zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingesetzt ist. Die Blende 10 erlaubt ein Hindurchtreten oder Passieren des Primärladungsteilchenstrahls, der von dem unteren Ende des optischen Ladungsteilchentubus 2 ausgesendet wird. Nach der Blende 10 erreicht der Primärladungsteilchenstrahl schließlich die Probe 6.
Wie vorstehend erläutert, ermöglicht das Installieren des Anbauteils einschließlich der Blende, dass die normale Vakuum-Ladungsteilchenstrahlvorrichtung die Beobachtung der Probe bei atmosphärischem Druck oder in einer Gasatmosphäre gestattet. Außerdem ermöglicht es der vorstehend genannte Flüssigkeitseinlassmechanismus, die Probe bei atmosphärischem Druck, in einer Gasatmosphäre oder in einem befeuchteten Zustand zu beobachten. Weil das Anbauteil nach der zweiten Ausführungsform seitlich in die Probenkammer eingeschoben wird, lässt sich das Anbauteil auch leicht in einer großen Größe herstellen.
Teile zum Befestigen der Blende
Der mit der Blende 10 versehene Träger 159 wird auf dem Blendenhalteelement 155 befestigt. Das Blendenhalteelement 155 wird an dem zweiten Gehäuse 121 angebracht. Der Abstand zwischen dem Blendenhalteelement 155 und dem zweiten Gehäuse 121 ist mit einer Vakuumdichtung 124 wie etwa einem O-Ring oder einer Dichtung vakuumdicht verschlossen. Auch wenn nicht gezeigt, werden der mit der Blende 10 versehene Träger 159 und das Blendenhalteelement 155 mit einem Kleber oder doppelseitigem Klebeband, das zur Vakuumabdichtung geeignet ist, zusammengeklebt oder eingepasst.
Das Blendenhalteelement 155 ist abnehmbar an der Oberseite des zweiten Gehäuses 121 oder genau genommen an der Unterseite einer Deckenplatte mit einem Vakuumdichtelement dazwischen befestigt. Die Blende 10 wird in einer Dicke von mehreren Nanometern bis zu zig Mikrometern ausgeführt, angesichts der Anforderung, dass der Elektronenstrahl durch sie hindurchtreten können muss. Da sie sehr dünn ausgebildet ist, kann die Blende 10 im Laufe der Zeit oder bei der Vorbereitung der Beobachtung brechen. Außerdem ist die Blende 10 so dünn, dass es sehr schwierig ist, sie direkt zu handhaben. Weil diese Ausführungsform es ermöglicht, den mit der Blende 10 versehenen Träger 159 nicht direkt, sondern mithilfe des Blendenhalteelements 155 zu handhaben, ist es deutlich einfacher, die Blende 10 zu handhaben (insbesondere ihren Austausch). Das heißt, wenn die Blende 10 gebrochen ist, kann sie zusammen mit dem Blendenhalteelement 155 ausgetauscht werden. Wenn nur die Blende 10 ausgetauscht werden muss, kann das Blendenhalteelement 155 zuerst von der Vorrichtung abgenommen werden, und danach kann die Blende 10 außerhalb der Vorrichtung ausgewechselt werden. Wie bei der ersten Ausführungsform kann anstelle der Blende ein Blendenelement mit einem Loch mit einer Fläche von 1 mm² oder weniger vorgesehen werden.
Wenn sich das Innere des ersten Gehäuses in einem Vakuumzustand befindet, wird das Blendenhalteelement 155 zu dem Vakuum gezogen, so dass es an dem zweiten Gehäuse 121 haftet und nicht herabfällt. Auch wenn ein Herabfallverhinderungselement 203 oder ein ähnliches Teil zwischen dem zweiten Gehäuse 121 und dem Blendenhalteelement 155 angeordnet ist, kann ein Herabfallen des Blendenhalteelements 155 verhindert werden, wenn das Innere des ersten Gehäuses unter atmosphärischem Druck steht.
Positionseinstellung der Blende
Als Nächstes wird ein Positionseinstellmechanismus für die Blende 10 erläutert. In manchen Fällen kann die optische Achse 200 des optischen Ladungsteilchentubus 2 (das heißt die Bildmitte) nicht mit der Position der Blende 10 ausgerichtet sein, wenn ein mit der Blende versehenes Element an dem zweiten Gehäuse 121 angebracht wird. Wenn das mit dem Ladungsteilchenmikroskop erhaltene Bild nicht im Wesentlichen zentriert ist, können die Blende 10 und die Probe 6 nicht beobachtet werden, wenn die Vergrößerung des Ladungsteilchenstrahlbilds von niedrig auf hoch umgeschaltet wird. Dies erfordert eine grobe Ausrichtung der optischen Achse 200 des optischen Ladungsteilchentubus 2 mit einer Blendenmitte 201. In den folgenden Abschnitt wird angenommen, dass die Position der optischen Achse 200 des optischen Ladungsteilchentubus 2 fest ist.
Um die optische Achse 200 des optischen Ladungsteilchentubus 2 mit der Position der Blende 10 auszurichten, wird ein Blendenpositions-Einstellmechanismus 259 verwendet, der die Blendenposition einstellen kann. 8 zeigt einen Aufbau, bei dem der Einstellmechanismus 259 auf der offenen Seite des zweiten Gehäuses 121 angeordnet ist. Wenn zum Beispiel der Knopf entsprechend gedreht wird, schiebt oder zieht der Einstellmechanismus 259 die Blende 10, um die Blendenposition einzustellen. Der Antriebsmechanismus 259 ist an dem zweiten Gehäuse 121 mittels eines Auflageteils 261 befestigt. In der Zeichnung ist nur ein Einstellmechanismus 259 gezeigt. Weil die Blende auch in der Tiefenrichtung der Zeichnung bewegt werden muss, sind mindestens zwei Einstellmechanismen 259 erforderlich.
Wenn die Antriebsmechanismen 259 betätigt werden, werden das mit der Blende 10 versehene Blendenhalteelement 155 und der Träger 159 entsprechend in der Position eingestellt. Beim Ändern der Position wird das Blendenhalteelement 155 gleitend über die Vakuumdichtung 124 bewegt. Das Blendenhalteelement 155 kann auch entlang von Schienen, Führungen oder dergleichen (nicht gezeigt) verfahren werden.
Alternativ kann ein Element (nicht gezeigt) zum Herstellen von Kontakt mit dem Blendenhalteelement 155 auf dem Probentisch 5 montiert werden, und das Blendenhalteelement 155 kann mithilfe des Probentischs 5 bewegt werden. Das heißt, das vorstehend genannte Element wird zuerst auf dem Probentisch 5 angeordnet. Mithilfe des Bedienelements 204 wird das Element zum Beispiel mit dem Blendenhalteelement 155 in Kontakt gebracht. Danach wird der Probentisch 5 verwendet, um das Blendenhalteelement 155 in X- und Y-Richtung zu bewegen, so dass die Position der Blende 10 geändert werden kann. In diesem Fall sollte es eine ausreichende Reibungskraft zwischen dem Element und dem Blendenhalteelement 155 geben, um das Blendenhalteelement 155 in Querrichtung und in Tiefenrichtung in der Zeichnung zu bewegen.
Probentisch
Im Inneren des zweiten Gehäuses 121 ist der Probentisch 5 vorgesehen, auf dem die Probe angeordnet wird und dessen Position geändert werden kann. Der Probentisch 5 weist einen X-Y-Antriebsmechanismus zum Bewegen in Ebenenrichtung und einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus zum Bewegen in Höhenrichtung auf. In dem zweiten Gehäuse ist auch ein Probentischauflager 17 vorgesehen, das als die Grundplatte zur stützenden Aufnahme des Probentischs 5 dient. Der Probentisch 5 ist auf dem Probentischauflager 17 befestigt. Der Z-Achsen-Antriebsmechanismus und der X-Y-Antriebsmechanismus sind im Inneren des zweiten Gehäuses installiert. Der Benutzer der Vorrichtung stellt die Position der Probe 6 in dem zweiten Gehäuse 121 ein, indem er den Bedienknopf 204 und andere Bedienelemente betätigt. Auch wenn in der Zeichnung im Inneren des zweiten Gehäuses gezeigt, kann der Bedienknopf 204 zum Betätigen auch aus der Vorrichtung herausgezogen oder von der Außenseite mit einem Elektromotor oder dergleichen betätigt werden. Wenn der Probentisch zu groß oder zu sperrig ist, um vollständig im Inneren des zweiten Gehäuses 121 untergebracht zu werden, muss mindestens ein Teil des Antriebsmechanismus mit dem Probentisch nur in dem zweiten Gehäuse 121 angeordnet sein.
Flüssigkeits- oder Gasein-/-auslassteil
Als Nächstes wird das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 erläutert, das der Probe Flüssigkeit zuführen kann. Im Inneren des zweiten Gehäuses 121 ist das Flüssigkeitsein-/ -auslassteil 300 mit der Aperturblende 301 unter der Probe auf dem Probentisch 5 vorgesehen. Wie vorstehend beschrieben, wird die Flüssigkeit oder das Gas, die bzw. das durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 zugeführt und abgeführt wird, über das Flüssigkeitsübertragungselement 302 zu der Probe 6 geleitet. Das Flüssigkeitsübertragungselement 302 kann an dem Probentisch 5 oder auf dem zweiten Gehäuse 121 befestigt werden, zum Beispiel mit einem Metallelement, einem Kleber oder einem Klebeband (nicht gezeigt). Die Probe 6 kann mithilfe geeigneter Elemente auch auf dem Flüssigkeitsübertragungselement 302 befestigt werden. Das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 ist wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut und wird in gleicher Weise verwendet. Die Installation des Flüssigkeitsübertragungselements 302 ist optional. Das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308, das Flüssigkeitsabsorptionselement 309, das Temperaturregelteil 305 und die Elektroden 307 können in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform angebracht werden. Wie bei der ersten Ausführungsform kann ein Gas, keine Flüssigkeit, durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 zugeführt und abgeführt werden.
In den vorstehenden Abschnitten wurde das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 im Inneren des zweiten Gehäuses 121 nach der zweiten Ausführungsform erläutert. Der Anbringungsort und das Verfahren zur Installation des Flüssigkeitsein-/-auslassteils 300 können andere als die vorstehend beschriebenen sein. Diese Anbringungsorte und Installationsverfahren fallen in den Umfang des REM oder der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform, solange die mit dieser Ausführungsform beabsichtigten Funktionen erfüllt werden.
Dritte Ausführungsform
9 zeigt ein Gesamtblockdiagramm eines Ladungsteilchenmikroskops als die dritte Ausführungsform. Wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform ist das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform aus einem optischen Ladungsteilchentubus 2, einem ersten Gehäuse (Vakuumkammer) 7, das den optischen Ladungsteilchentubus gegen eine Vorrichtungsinstallationsfläche stützt, einem zweiten Gehäuse (Anbauteil) 121, das bei Gebrauch in das erste Gehäuse 7 eingeschoben wird, und einem Steuerungssystem gebildet. Die Abläufe, Vorgänge und Funktionen dieser Komponenten sowie die hinzugefügten Elemente sind im Wesentlichen dieselben wie nach der ersten und zweiten Ausführungsform und werden daher nicht weiter im Detail beschrieben.
Im Falle des Ladungsteilchenmikroskops als die dritte Ausführungsform kann eine offene Seite, die mindestens eine der Seiten des zweiten Gehäuses 121 bildet, mit einem Abdeckteil 122 abgedeckt sein, so dass verschiedene Funktionen realisiert werden können. Diese Funktionen werden nachstehend erläutert.
Atmosphäre nahe der Probe
Das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform weist die Funktion zum Zuführen eines Schichtgases in das zweite Gehäuse oder die Funktion zum Erzeugen eines Druckzustands auf, der sich von der Atmosphäre in dem ersten Raum 11 oder außerhalb der Vorrichtung unterscheidet. Der von dem unteren Ende des optischen Ladungsteilchentubus 2 ausgesandte Ladungsteilchenstrahl passiert den ersten Raum, der in einem Hochvakuumzustand gehalten wird, um die in 9 gezeigte Blende 10 zu durchdringen, ehe er in den zweiten Raum gelangt, der bei atmosphärischem Druck oder bei einem negativen Druck (niedriger als der Druck im ersten Raum) gehalten wird. Das heißt, der zweite Raum weist einen schlechteren (das heißt niedrigeren) Vakuumgrad auf als der erste Raum. In dem atmosphärischen Raum wird ein Elektronenstrahl durch Gasmoleküle gestreut, so dass sein mittlerer freier Weg kürzer wird. Das heißt, ein großer Abstand zwischen der Blende und der Probe 6 kann verhindern, dass der Ladungsteilchenstrahl oder die Sekundärelektronen, reflektierten Elektronen oder Transmissionselektronen, die durch den emittierten Ladungsteilchenstrahl erzeugt werden, die Probe oder die Detektoren 3 und 151 erreichen. Dabei ist die Streuungswahrscheinlichkeit des Elektronenstrahls proportional zur Massenzahl und Dichte der Gasmoleküle. Wenn der zweite Raum mit Gasmolekülen gefüllt ist, die eine geringere Massenzahl als die Luft aufweisen, oder wenn der zweite Raum leicht evakuiert ist, nimmt daher die Streuungswahrscheinlichkeit des Elektronenstrahls ab, und der Elektronenstrahl kann die Probe erreichen. Der zweite Raum muss nicht vollständig mit einem Schichtgas gefüllt sein; es muss nur mindestens die Luft entlang des Durchtrittswegs des Elektronenstrahls in dem zweiten Raum, das heißt in einem Raum zwischen der Blende und der Probe, durch das Schichtgas ersetzt werden.
Aus den vorstehenden Gründen weist das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform das Abdeckteil 122 mit einem Anbauteil (Gaseinführungsteil) für eine Gaszufuhrleitung 100 auf. Die Gaszufuhrleitung 100 ist mit einer Gasflasche 103 über einen Verbindungsabschnitt 102 verbunden, der das Einführen des Schichtgases in den zweiten Raum 12 ermöglicht. Auf halbem Weg entlang der Gaszufuhrleitung 100 ist ein Gasregelventil 101 vorgesehen, das die Durchflussrate des Schichtgases regelt, das durch die Leitung fließt. Für Steuerzwecke verläuft eine Signalleitung von dem Gasregelventil 101 zu der Slave-Steuereinheit 37. Der Benutzer der Vorrichtung kann die Durchflussrate des Schichtgases über einen Bedienbildschirm steuern, der auf dem Monitor eines Computers 35 angezeigt wird. Alternativ kann das Gasregelventil 101 manuell geöffnet und geschlossen werden.
Varianten des Schichtgases sind unter anderem Stickstoff und Wasserdampf, die leichter sind als Luft und sich als wirksam erwiesen haben, das Signal-Rausch-Verhältnis der Bilder zu verbessern. Ein Gas mit einer geringeren Masse wie etwa Heliumgas oder Wasserstoffgas ist jedoch effektiver bei der Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses der Bilder.
Weil das Schichtgas ein Leichtelementgas ist, neigt es dazu, im oberen Bereich des zweiten Raums 12 zu bleiben; es ist schwierig, den unteren Bereich des zweiten Raums 12 mit dem Schichtgas zu füllen. Diese Schwierigkeit kann umgangen werden, indem das Abdeckteil 122 mit einer Öffnung zur Verbindung der Innenseite und der Außenseite des zweiten Raums an einer Stelle versehen wird, die niedriger als die Montageposition der Gaszufuhrleitung 100 ist. In 9 ist die Öffnung zum Beispiel an der Stelle vorgesehen, an der ein Druckregelventil 104 angebracht ist. Diese Anordnung bewirkt, dass das atmosphärische Gas unter dem Druck des Leichtelementgases, das durch das Gaseinführungsteil zugeführt wird, an der Öffnung an der Unterseite austritt, so dass das zweite Gehäuse 121 effizient mit dem Gas gefüllt wird. Im Übrigen kann diese Öffnung gleichzeitig auch als eine Vorauslassöffnung genutzt werden, wie später beschrieben wird.
Anstelle der vorstehenden Öffnung kann das Druckregelventil 104 vorgesehen werden. Das Druckregelventil 104 weist die Funktion zum automatischen Öffnen auf, wenn der Druck im Inneren des zweiten Gehäuses 121 höher wird als der atmosphärische Druck. Wenn der Innendruck beim Zuführen eines Leichtelementgases höher wird als der atmosphärische Druck, öffnet sich das Druckregelventil mit dieser Funktion automatisch, um die atmosphärischen Gaskomponenten wie Stickstoff und Sauerstoff zur Außenseite der Vorrichtung hin freizusetzen und dadurch das Innere der Vorrichtung mit dem Leichtelementgas zu füllen. Im Übrigen kann die Gasflasche oder die Vakuumpumpe 103, wie in der Zeichnung gezeigt, entweder bei der Herstellung oder später durch den Benutzer der Vorrichtung an dem Ladungsteilchenmikroskop angebracht werden.
Auch wenn das Leichtelementgas wie Heliumgas oder Wasserstoffgas verwendet wird, kann es eine signifikante Streuung des Elektronenstrahls darin geben. In diesem Fall kann die Gasflasche 103 durch eine Vakuumpumpe ersetzt werden. Dann wird das Innere des zweiten Gehäuses leicht evakuiert, was einen sehr niedrigen Vakuumzustand (das heißt eine Atmosphäre bei einem Druck nahe dem atmosphärischen Druck) in dem zweiten Gehäuse bewirken kann. Eine Evakuierungsöffnung auf dem zweiten Gehäuse 121 oder auf dem Abdeckteil 122 kann zum Beispiel verwendet werden, um das Innere des zweiten Gehäuses 121 zuerst leicht zu evakuieren. Danach kann das Schichtgas in das zweite Gehäuse 121 eingeführt werden. In diesem Fall ist eine Hochvakuumevakuierung nicht nötig; eine Niedrigvakuumevakuierung ist ausreichend, um die in dem zweiten Gehäuse 121 verbliebenen atmosphärischen Gaskomponenten auf einen vorbestimmten Wert oder weniger abzusenken.
Ist die Probe jedoch eine biologische Probe oder dergleichen, die Feuchtigkeit enthält, verdunstet die enthaltene Feuchtigkeit, sobald die Probe in einem Vakuumzustand angeordnet wird, so dass sich der Zustand der Probe verändert. In diesem Fall sollte das Schichtgas vorzugsweise direkt aus der Luftatmosphäre zugeführt werden, wie vorstehend erläutert. Wird die vorstehend genannte Öffnung nach dem Zuführen des Schichtgases mit dem Abdeckteil verschlossen, kann das Schichtgas effektiv in dem zweiten Raum gehalten werden.
Mit der dritten Ausführungsform, wie vorstehend erläutert, ist es möglich, den Raum, in dem die Probe angeordnet wird, auf einen gewünschten Vakuumgrad zu regeln, der vom atmosphärischen Druck (etwa 10⁵ Pa) bis zu etwa 10³ Pa reicht. In dem normalen so genannten Niedrigvakuum-Rasterelektronenmikroskop steht die Elektronenstrahlsäule mit der Probenkammer in Verbindung. Daraus folgt, dass mit dem Senken des Vakuumgrads in der Probenkammer bis nahe an den atmosphärischen Druck eine entsprechende Änderung des Drucks im Inneren der Elektronenstrahlsäule einhergeht. Daher war es schwierig, die Probenkammer auf Drücke vom atmosphärischen Druck (etwa 10⁵ Pa) bis zu etwa 10³ Pa zu regeln. Nach der dritten Ausführungsform trennt hingegen die Blende den zweiten Raum von dem ersten Raum, so dass der Druck und die Art des Gases in dem zweiten Raum, der von dem zweiten Gehäuse 121 und dem Abdeckteil 122 umschlossen ist, frei geregelt werden können. Dies macht es möglich, die Probenkammer auf Drücke vom atmosphärischen Druck (etwa 10⁵ Pa) bis zu etwa 10³ Pa zu regeln - was in der Vergangenheit schwierig zu erreichen war. Außerdem kann der Zustand der Probe nicht nur bei atmosphärischem Druck (etwa 10⁵ Pa) beobachtet werden, sondern auch unter sich kontinuierlich ändernden Drücken nahe diesem.
Es kann auch erwünscht sein, den chemischen Reaktionsprozess der Probenoberfläche zu beobachten. In diesem Fall kann die Flasche 103 ein reaktives Gas wie etwa ein organisches Gas, Sauerstoffgas oder ein anorganisches Gas enthalten. Auch wenn nicht gezeigt, kann die Flasche 103 eine Gasgemischregeleinheit sein, die eine Gasflasche mit einer Vakuumpumpe kombiniert.
Probentisch
Als Nächstes wird der Probentisch 5 erläutert. Das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform weist den Probentisch 5 als eine Einrichtung zum Bewegen des Beobachtungsbereichs durch Ablenken der Probenposition auf. Der Probentisch 5 ist mit einem X-Y-Antriebsmechanismus zum Bewegen in Ebenenrichtung und einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus zum Bewegen in Höhenrichtung versehen. Das Abdeckteil 122 ist mit einer Auflagerplatte 107 versehen, die als die Grundplatte zur stützenden Aufnahme des Probentischs 5 dient. Der Probentisch 5 ist an der Auflagerplatte 107 befestigt. Die Auflagerplatte 107 ist so installiert, dass sie sich von dem Abdeckteil 122 und in das Innere des zweiten Gehäuses 121 zur gegenüberliegenden Stirnseite des zweiten Gehäuses 121 erstreckt. Trägerwellen erstrecken sich von dem Z-Achsen-Antriebsmechanismus und dem X-Y-Antriebsmechanismus, wobei jede der Wellen mit Bedienknöpfen 108 und 109 verbunden ist, die zu dem Abdeckteil 122 gehören. Durch Betätigen der Bedienknöpfe 108 und 109 stellt der Benutzer der Vorrichtung die Position der Probe 6 im Inneren des zweiten Gehäuses 121 ein.
Flüssigkeits- oder Gasein-/-auslassteil
Wie bei den vorherigen Ausführungsformen ist das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 um den Probentisch 5 herum und nahe der Probe 6 installiert. Das Flüssigkeitsein-/ -auslassteil 300 ist mit dem Abdeckteil 122 verbunden. Das Anbringen eines Verbindungsteils 310 auf dem Abdeckteil 122 macht es leichter, ein Flüssigkeitsein-/-auslassregelteil wie etwa eine Flüssigkeitsein-/-auslasspumpe oder eine Spritze von außerhalb der Vorrichtung zu installieren. Auch wenn nicht gezeigt, kann das Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil 308 wie bei den vorherigen Ausführungsformen vorgesehen sein, damit keine Flüssigkeit in das zweite Gehäuse ausläuft.
Wie bei der ersten Ausführungsform kann ein Gas, keine Flüssigkeit, durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 zugeführt und abgeführt werden. Wenn ein Gas zugeführt und abgeführt werden soll, kann die an dem vorstehend genannten Abdeckteil 122 angebrachte Gaszufuhrleitung 100 vorgesehen sein oder nicht.
Spannungsbeaufschlagungsteil
Die dritte Ausführungsform kann auch mit einem Temperatur-Heizelement oder einem Peltier-Element versehen sein, das die Temperatur nahe der Probe 6 oder die Temperatur der Flüssigkeit regeln kann. In der Zeichnung ist das Temperaturregelteil 305 installiert in dem zweiten Gehäuse 121 gezeigt. Das Temperaturregelteil ist mit der Verkabelung 311 verbunden, die von einem Signalein-/- auslassteil 312 kommt, das mit dem Abdeckteil 122 verbunden ist. Mit diesem Aufbau kann die Temperatur in der Umgebung der Probe 6 oder die Temperatur der zuzuführenden Flüssigkeit von der Außenseite der Vorrichtung mithilfe des Signalein-/-auslassteils 312 geregelt werden. Ein Thermometer oder ein ähnliches Teil (nicht gezeigt) kann ebenfalls installiert sein. Außerdem kann eine Spannung an die Probe 6 angelegt werden, indem die mit dem Signalein-/- auslassteil 312 verbundenen Elektroden 307 an das Abdeckteil 122 angeschlossen werden.
Verglichen mit den vorherigen Ausführungsformen ist die dritte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass der Raum 12 im Inneren des zweiten Gehäuses geschlossen ist. Dies macht es möglich, der Probe 6 ein reaktives Gas oder eine Flüssigkeit zuzuführen und den Zustand einer temperaturgeregelten Probe mit der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung zu beobachten.
Wechseln der Probe
Als Nächstes wird der Mechanismus zum Wechseln der Probe 6 erläutert. Das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform weist ein Abdeckteilstützelement 19 und eine Grundplatte 20 auf, die unter dem Boden des ersten Gehäuses 7 und unter der Unterseite des Abdeckteils 122 installiert sind. Das Abdeckteil 122 ist mit einem Vakuumdichtelement 125 dazwischen abnehmbar an dem zweiten Gehäuse 121 befestigt. Das Abdeckteilstützelement 19 ist ebenfalls abnehmbar an der Grundplatte 20 befestigt. Wie in 10 gezeigt, können das Abdeckteil 122 und das Abdeckteilstützelement 19 als Ganzes von dem zweiten Gehäuse 121 abgenommen werden. In der Zeichnung ist die elektrische Verkabelung nicht gezeigt.
Die Grundplatte 20 ist mit einer Stützstange 18 zur Verwendung als Führung beim Ausbau versehen. Im normalen Beobachtungszustand ist die Stützstange 18 in einem Aufbewahrungsteil der Grundplatte 20 untergebracht. Die Stützstange 18 ist so beschaffen, dass sie in der Richtung verläuft, in der das Abdeckteil 122 zum Ausbau herausgezogen wird. Außerdem ist die Stützstange 18 so an dem Abdeckteilstützelement 19 befestigt, dass das Abdeckteil 122 beim Ausbauen aus dem zweiten Gehäuse 121 nicht vollständig von dem Hauptteil des Ladungsteilchenmikroskops gelöst wird. Diese Anordnung soll verhindern, dass der Probentisch 5 oder die Probe 6 herabfallen.
Wenn die Probe in das zweite Gehäuse 121 eingesetzt oder aus diesem herausgenommen wird, wird zuerst der Bedienknopf für die Z-Achse des Probentischs 5 betätigt, um die Probe 6 von der Blende 10 weg zu bewegen. Das Druckregelventil 104 wird sodann geöffnet, um das Innere des zweiten Gehäuses der Atmosphäre auszusetzen. Nach der Verifizierung dessen, dass das Innere des zweiten Gehäuses sich weder in einem negativen Druckzustand noch in einem übermäßigen Druckzustand befindet, wird anschließend das Abdeckteil 122 zur gegenüberliegenden Seite des Vorrichtungskörpers herausgezogen. Nach dem Wechseln der Probe wird das Abdeckteil 122 in das zweite Gehäuse 121 eingeschoben. Nachdem das Abdeckteil 122 mit einem Befestigungselement (nicht gezeigt) an der Anpasseinheit 132 befestigt worden ist, wird das Innere des zweiten Gehäuses 121 je nach Bedarf mit einem Schichtgas gefüllt oder evakuiert. Die vorstehenden Vorgänge können durchgeführt werden, während eine Hochspannung an die optische Linse 1 in dem optischen Ladungsteilchentubus 2 angelegt ist oder der Ladungsteilchenstrahl von der Ladungsteilchenquelle 8 ausgesendet wird. Das heißt, die Vorgänge können durchgeführt werden, während der optische Ladungsteilchentubus 2 kontinuierlich in Betrieb ist und während der erste Raum im Vakuumzustand gehalten wird. Das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform gestattet es daher, dass die Beobachtung kurz nach dem Wechseln der Probe gestartet werden kann.
Positionsmarkierungen
Weil es bei der vorliegenden Erfindung darum geht, einen Differenzialdruck zwischen dem atmosphärischen Druck und einem Vakuum zu bilden, muss die Fläche der Blende sehr klein sein. Aus diesem Grund besteht nach dem Wechseln der Probe 6, während das Abdeckteil 122 herausgezogen ist, wie in 10 gezeigt, die Möglichkeit, dass sich keine Probe unter der Blende 10 befindet, wenn das Abdeckteil 122 in das zweite Gehäuse 121 eingeschoben wird. Daher folgt eine Erläuterung der Markierungsteile zur Ermittlung der Positionsbeziehungen zwischen der Position zur Probenbeobachtung und der Blendenposition. Für die folgende Beschreibung wird angenommen, dass die Position der Blende 10 und die optische Achse 200 des optischen Ladungsteilchentubus 2 zum Beispiel mithilfe der Einstellmechanismen 259 miteinander ausgerichtet sind.
11 zeigt nur den Probentisch, gesehen von dem oberen Teil in 10, während das Abdeckteil 122 herausgezogen wird. Der Probentisch 5 ist auf der Auflagerplatte 107 befestigt. Ein Probenhalter 315 (oder das Flüssigkeitsabsorptionselement 309) und die Probe werden auf dem Probentisch 5 angeordnet. Auf der Auflagerplatte 107 sind ein X-Richtungs-Markierungsteil 313 und ein Y-Richtungs-Markierungsteil 314 vorgesehen. Eine gewünschte Beobachtungsprobe 316 wird an einer markierten Mittelposition 318 angeordnet, die mit dem X-Richtungs-Markierungsteil 313 und dem Y-Richtungs-Markierungsteil 314 ermittelt worden ist (das heißt an dem Schnittpunkt der gestrichelten Linien in den Zeichnungen). Es wird angenommen, dass die markierte Mittelposition 318 so eingestellt worden ist, dass sie unter dem Mittelpunkt der Blende 10 liegt, wenn das Abdeckteil 122 in das zweite Gehäuse eingeschoben wird, wie später beschrieben wird. Es wird außerdem angenommen, dass der Mittelpunkt der Blende 10 zuvor auf der optischen Achse des optischen Ladungsteilchentubus angeordnet worden ist. Folglich kann gesagt werden, dass die markierte Mittelposition 318 die Position des Probentischs angibt, die mit der optischen Achse ausgerichtet ist. Dies macht es möglich, eine bestimmte Position auf dem Probenhalter (oder auf dem Flüssigkeitsabsorptionselement 309) zu ermitteln, an der die Probe so angeordnet werden kann, dass sie unter die Blende 10 kommt, während das Abdeckteil 122 herausgezogen wird.
Als Nächstes wird ein Bedienverfahren zur Betrachtung einer anderen Beobachtungsprobe 317 erläutert. Mit dem herausgezogenen Abdeckteil 122 wird der Probentisch 5 so bewegt, dass die Beobachtungsprobe 317 an die markierte Mittelposition 318 kommt, wie in 11(b) gezeigt. Danach wird das Abdeckteil 122 zurück in das zweite Gehäuse geschoben, wodurch die Beobachtungsprobe 317 beobachtet werden kann.
Einteilungen 319 auf dem X-Richtungs-Markierungsteil 313 und dem Y-Richtungs-Markierungsteil 314 ermöglichen es, die Positionsbeziehung und den Abstand zwischen den Beobachtungsproben 316 und 317 abzulesen. In diesem Fall ist es möglich, nach dem Beobachten der Beobachtungsprobe 318 zu ermitteln, wie der Probentisch bewegt werden muss, um die Beobachtungsprobe 317 in die Beobachtungsposition zu bringen. Daher kann, während das Abdeckteil 122 eingeschoben bleibt, der Probentisch nur um die bekannten Einteilungen bewegt werden, um die Beobachtung der Beobachtungsprobe 317 zu ermöglichen.
Die folgenden Abschnitte erläutern das Verfahren zum Einstellen der markierten Mittelposition 318 (Schnittpunkt der gestrichelten Linien in den Zeichnungen) und der Blendenposition. Die markierte Mittelposition 318 und die Position der Blende 10 werden bei der Montage der Vorrichtung eingestellt. Bei der Montage der Vorrichtung wird zum Beispiel eine Probe mit einer auf ihrer Mitte angebrachten bekannten Ausrichtungsmarkierung auf dem Probenhalter 315 angeordnet. Der Probenhalter 5 wird sodann so bewegt, dass die Ausrichtungsmarkierung unter die Blende in der Ladungsteilchenvorrichtung kommt. Danach wird das Abdeckteil 122 herausgezogen. Nach einer Sichtprüfung, wo die Ausrichtungsmarkierung positioniert ist, werden ein X-Richtungs-Markierungseinstellteil 320 und ein Y-Richtungs-Markierungseinstellteil 321 bewegt, um die markierte Mittelposition 318 (Schnittpunkt der gestrichelten Linien in den Zeichnungen) mit der Position der Ausrichtungsmarkierung auszurichten. Dies macht es möglich, die markierte Mittelposition 318 (Schnittpunkt der gestrichelten Linien in den Zeichnungen) mit der Blende 10 und mit der optischen Achse 200 des optischen Ladungsteilchentubus 2 auszurichten, wenn das Abdeckteil 122 eingeschoben wird.
Das X-Richtungs-Markierungsteil 313 und das Y-Richtungs-Markierungsteil 314 sind unabhängig von dem Probentisch 5 auf der Auflagerplatte 107 befestigt. Das heißt, auch wenn der Probentisch 5 mit dem Bedienelement 108 oder anderen Bedienelementen bewegt wird, bleibt die Position des X-Richtungs-Markierungsteils 313 und des Y-Richtungs-Markierungsteil 314 unverändert. Während das X-Richtungs-Markierungsteil 313 und das Y-Richtungs-Markierungsteil 314 auf der Auflagerplatte 107 befestigt sind, können sie alternativ auf dem Abdeckteil 122, auf dem zweiten Gehäuse 121 oder auf dem ersten Gehäuse 7 vorgesehen werden.
Markierungen wie Einteilungen (nicht gezeigt) können auf dem Probenhalter 315 vorgesehen sein. Die Einteilungen oder andere Markierungen auf dem Probenhalter 315 machen es leicht, festzustellen, welche Entfernung zwischen der Mitte des Probenhalters 315 und der Probe 6 liegt.
Beobachtung im Vakuum
Das Ladungsteilchenmikroskop nach der dritten Ausführungsform kann auch als eine normale Hochvakuum-Ladungsteilchenmikroskopvorrichtung verwendet werden. 12 zeigt ein Gesamtblockdiagramm des Ladungsteilchenmikroskops nach der dritten Ausführungsform, das als ein Hochvakuum-Ladungsteilchenmikroskop verwendet wird. In 12 ist das Steuerungssystem dasselbe wie in 9 und ist daher hier nicht gezeigt. 12 zeigt ein Ladungsteilchenmikroskop, in dem, mit dem an dem zweiten Gehäuse 121 befestigten Abdeckteil 122, die Gaszufuhrleitung 100 von dem Abdeckteil 122 abgenommen ist und die Einbauposition, die durch die Gaszufuhrleitung 100 freigeworden ist, mit dem Abdeckteil 130 abgedeckt ist.
Nachdem die Blende 10 und das Blendenhalteelement 155 zusammen abgenommen worden sind, indem die vorstehende Folge von Vorgängen ausgeführt wird, kann der erste Raum 11 mit dem zweiten Raum 12 verbunden werden, so dass das Innere des zweiten Gehäuses mit der Vakuumpumpe 4 evakuiert werden kann. Dies bewirkt, dass das Innere des zweiten Gehäuses den gleichen Druck annimmt wie das Innere des ersten Gehäuses, so dass mit dem weiter angebauten zweiten Gehäuse 121 eine Beobachtung mit dem Hochvakuum-Ladungsteilchenmikroskop vorgenommen werden kann. Das heißt durch einfaches Abnehmen der Blende 10 zusammen mit dem Blendenhalteelement 155 kann die Ladungsteilchenmikroskopvorrichtung zur Beobachtung bei atmosphärischem Druck oder in einer Gasatmosphäre in eine Hochvakuum-Ladungsteilchenmikroskopvorrichtung verwandelt werden.
Vorstehend wurde erläutert, dass die Blende 10 zusammen mit dem Blendenhalteelement 155 abgenommen wird, um den ersten Raum 11 mit dem zweiten Raum 12 zu verbinden. Alternativ kann ein Blendenelement mit einem Loch darin über der Probe vorgesehen werden. Dies ermöglicht einen leichten Druckunterschied zwischen dem ersten Raum 11 und dem zweiten Raum 12.
Bei der Beobachtung in einem Hochvakuum muss das Verbindungsteil 310, das das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 mit dem Abdeckteil 122 verbindet, geschlossen sein. Wenn eine Beobachtung mit dem Ladungsteilchenmikroskop nicht in einem Hochvakuum, sondern in einem Niedrigvakuum durchgeführt werden soll, kann eine gewünschte Flüssigkeit oder ein gewünschtes Gas durch das Verbindungsteil 310 zugeführt werden. Zugeführtes Wasser verdunstet zum Beispiel bei Erreichen des Flüssigkeitsübertragungselements 302, so dass der Umgebung der Probe 6 Wasserdampf zugeführt werden kann. Das heißt, ein Niedrigvakuumzustand, in dem die Umgebung der Probe mit Wasserdampf gefüllt ist, kann erzeugt werden.
Die zuzuführende Flüssigkeit kann Wasser, eine wässrige Lösung, ein organisches Lösungsmittel wie Ethanol oder eine ionische Flüssigkeit sein. Insbesondere wenn eine ionische Flüssigkeit, die im Vakuum nicht verdunstet, durch das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 eingefüllt wird, kann eine Ladungsteilchenstrahlbeobachtung dessen durchgeführt werden, wie die Probe im Laufe der Zeit mit der ionischen Flüssigkeit gesättigt wird.
Sonstiges
Wie vorstehend erläutert, weist die dritte Ausführungsform den Probentisch 5, die Probentisch-Bedienknöpfe 108 und 109, die Gaszufuhrleitung 100, das Druckregelventil 104 und das Verbindungsteil 310 auf, die zusammen an dem Abdeckteil 122 angebracht sind. Folglich kann der Benutzer der Vorrichtung weiter derselben Seite des ersten Gehäuses zugewandt bleiben, während er die Bedienknöpfe 108 und 109 betätigt oder daran arbeitet, die Probe zu wechseln oder die Gaszufuhrleitung 100, das Druckregelventil 104 und den Flüssigkeitsein-/-auslass zu regeln. Daraus folgt, dass die dritte Ausführungsform verglichen mit dem normalen Ladungsteilchenmikroskop, bei dem die vorstehend genannten Komponenten in verstreuter Weise an verschiedenen Seiten der Probenkammer angeordnet sind, eine deutlich verbesserte Bedienbarkeit bietet.
Der vorstehend beschriebene Aufbau kann mit einem Kontaktmonitor ergänzt werden, um die Kontaktbedingung zwischen dem zweiten Gehäuse 121 und dem Abdeckteil 122 zu erfassen. Dieser Kontaktmonitor kann verwendet werden, um zu überwachen, ob der zweite Raum geschlossen oder geöffnet ist.
Zusätzlich zu dem Detektor für Sekundärelektronen und dem Detektor für reflektierte Elektronen können ein Röntgendetektor und ein Fotodetektor vorgesehen sein, die für die EDS-Analyse und die Detektion von Fluoreszenzlinien geeignet sind. Der Röntgendetektor und der Fotodetektor können entweder in dem ersten Raum 11 oder in dem zweiten Raum 12 installiert sein.
Eine Spannung kann an den Probentisch 5 und den Detektor 151 angelegt werden. Das Anlegen der Spannung an die Probe 6 und den Detektor 150 verleiht den Emissions- und Transmissionselektronen, die von der Probe 6 ausgehen, eine hohe Energie, was die Intensität der Signale erhöhen und dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis der Bilder verbessern kann.
Bei diesem Vorrichtungsaufbau wird der Ladungsteilchenstrahl zu der Probe 6 ausgesendet, während die Probe 6 möglichst nahe an der Blende 10 angeordnet ist. Diese Anordnung kann die Probe 6 versehentlich mit der Blende 10 in Berührung bringen und diese beschädigen. Um diese Eventualität zu verhindern, kann zwischen der Probe 6 und der Blende 10 ein Element zum Ermitteln des Abstands dazwischen vorgesehen werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann die dritte Ausführungsform die Wirkungen der ersten und der zweiten Ausführungsform ergänzen, indem ausgehend von dem atmosphärischen Druck ein Schichtgas zugeführt wird. Diese Ausführungsform ermöglicht es auch, die Probe in einer Atmosphäre unter einem Druck zu beobachten, der sich von dem in dem ersten Raum unterscheidet. Während sie die Beobachtung in der Atmosphäre oder in einer vorbestimmten Gasatmosphäre ermöglicht, stellt die dritte Ausführungsform auch ein REM dar, das die Beobachtung der Probe in demselben Vakuumzustand wie in dem ersten Raum vorsieht.
Obwohl die dritte Ausführungsform vorstehend mit dem Schwerpunkt auf einem Aufbau erläutert worden ist, der für die Verwendung als ein Tisch-Elektronenmikroskop gedacht ist, kann die dritte Ausführungsform auch auf ein Ladungsteilchenmikroskop im großtechnischen Maßstab angewendet werden. Während bei dem Tisch-Elektronenmikroskop die gesamte Vorrichtung oder deren optischer Ladungsteilchentubus von einem Gehäuse auf einer Vorrichtungsinstallationsfläche gestützt wird, muss bei dem Ladungsteilchenmikroskop im großtechnischen Maßstab nur die gesamte Vorrichtung auf einem Rahmen angeordnet sein. Wenn daher das erste Gehäuse 7 auf dem Rahmen angeordnet wird, kann der vorstehend in Verbindung mit der dritten Ausführungsform diskutierte Aufbau unverändert auf das Ladungsteilchenmikroskop im großtechnischen Maßstab angewendet werden.
Vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform wird nachstehend anhand eines Aufbaus als eine Variante nach der ersten Ausführungsform erläutert, wobei der Aufbau einer ist, bei dem der optische Ladungsteilchentubus 2 unter der Blende 10 angeordnet ist. 13 zeigt ein Blockdiagramm des Ladungsteilchenmikroskops als die vierte Ausführungsform. Die Vakuumpumpe und das Steuerungssystem sind in der Zeichnung nicht gezeigt. Es wird angenommen, dass das Gehäuse 7 (Vakuumkammer) und der optische Ladungsteilchentubus 2 mit Säulen und Stützen gegen die Vorrichtungsinstallationsfläche gestützt werden. Die Abläufe, Vorgänge und Funktionen der betreffenden Komponenten sowie die hinzugefügten Elemente sind im Wesentlichen dieselben wie nach den vorstehenden Ausführungsformen und werden daher nicht weiter im Detail beschrieben.
Der Probentisch 5, mit dem die Probe 6 außer Kontakt mit der Blende 10 gehalten wird, ist über der Blende vorgesehen. Das heißt, die Unterseite der Probe 6 aus der Sicht in der Zeichnung soll beobachtet werden. Das Bedienelement 204 zum Betätigen des Probentischs 5 kann verwendet werden, um die Unterseite der Probe nahe an die Blende 10 heranzubringen.
Das Flüssigkeitsein-/-auslassteil 300 ist auf der Oberseite in der Zeichnung vorgesehen. Wenn eine Flüssigkeit zugeführt und abgeführt wird, wie durch einen Pfeil in der Zeichnung gezeigt, kann die Flüssigkeit bezogen auf die Probenoberseite gegenüber der Blende 10 zugeführt und abgeführt werden. Das in der Zeichnung nicht gezeigte Flüssigkeitsübertragungselement 302 kann ebenfalls verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann auch in verschiedenen Varianten realisiert werden. Die vorstehenden Ausführungsformen sind als detaillierte Beispiele erläutert worden, um zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung beizutragen. Die vorliegende Erfindung, wenn ausgeführt, ist nicht unbedingt auf eine Ausführungsform beschränkt, die alle vorstehend beschriebenen Aufbauten umfasst. Ein Teil des Aufbaus einer Ausführungsform kann mit dem Aufbau nach einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Der Aufbau einer bestimmten Ausführungsform kann mit dem Aufbau nach einer anderen Ausführungsform ergänzt werden. Ein Teil des Aufbaus jeder Ausführungsform kann mit einem anderen Aufbau ergänzt werden, weggelassen werden oder ersetzt werden. Die vorstehend beschriebenen Aufbauten, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und Verarbeitungseinrichtungen können zum Teil oder ganz durch Hardware, zum Beispiel durch integrierte Schaltungen implementiert werden. Außerdem können die vorstehend beschriebenen Aufbauten und Funktionen durch Software in Form von Programmen implementiert werden, die bei Interpretation und Ausführung mit einem Prozessor die jeweilige Funktionalität bewirken.
Die Programme, Tabellen, Dateien und anderen Daten zur Implementierung der Funktionen können in Speichergeräten wie Speichern, Festplatten und SSDs (Solid State Drives) oder auf Datenträgern wie IC-Karten, SD-Karten und DVDs gespeichert werden. Die gezeigten Steuerleitungen und Datenleitungen sind diejenigen, die für die Zwecke der Erläuterung für nötig erachtet werden und repräsentieren möglicherweise nicht alle Steuerleitungen und Datenleitungen, die in der Vorrichtung als Produkt nötig sind. In der Praxis können nahezu alle Aufbauten und Strukturen als miteinander verbunden angesehen werden.
Bezugszeichenliste

1:: Optische Linse
2:: Optischer Ladungsteilchentubus
3:: Detektor
4:: Vakuumpumpe
5:: Probentisch
6:: Probe
7:: Erstes Gehäuse
8:: Ladungsteilchenquelle
9:: Offene Seite
10:: Blende
11:: Erster Raum
12:: Zweiter Raum
14:: Leckventil
16:: Vakuumleitung
17:: Probentischauflager
18:: Stützstange
19:: Abdeckteilstützelement
20:: Grundplatte
35:: Computer
36:: Master-Steuereinheit
37:: Slave-Steuereinheit
43, 44, 45:: Kommunikationsleitung
100:: Gaszufuhrleitung
101:: Gasregelventil
102:: Verbindungsabschnitt
103:: Gasflasche oder Vakuumpumpe
104:: Druckregelventil
107:: Auflagerplatte
108, 109:: Bedienknopf
121:: Zweites Gehäuse
122, 130:: Abdeckteil
123, 124, 125, 126, 128, 129:: Vakuumdichtelement
131:: Haupteinheit
132:: Anpasseinheit
154:: Signalverstärker
155:: Blendenhalteelement
156, 157, 158:: Kommunikationsleitung
159:: Träger
200:: Optische Achse des Ladungsteilchenstrahls
201:: Mittelachse der Blende
203:: Herabfallverhinderungselement
204:: Probenpositions-Bedienknopf
270:: Sockel
300:: Flüssigkeitsein-/-auslassöffnung
301:: Aperturblende
302:: Flüssigkeitsübertragungselement
303:: Düse
305:: Temperaturregelteil
306:: Behälter
307:: Elektrode
308:: Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil
309:: Flüssigkeitsabsorptionselement
310:: Verbindungsteil
311:: Verkabelung
312:: Signalein-/-auslassteil
313:: X-Richtungs-Markierungsteil
314:: Y-Richtungs-Markierungsteil
315:: Probenhalter
316:: Beobachtungsprobe
317:: Beobachtungsprobe
318:: Markierte Mittelposition
319:: Einteilungen
320:: X-Richtungs-Markierungseinstellteil
321:: Y-Richtungs-Markierungseinstellteil

Claims

Ladungsteilchenstrahlvorrichtung mit einem optischen Ladungsteilchentubus (2) zum Aussenden eines Primärladungsteilchenstrahls auf eine Probe und einer Vakuumpumpe (4), die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung aufweisend: ein Gehäuse (7), das Teil der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ist, wobei das Innere des Gehäuses mit der Vakuumpumpe evakuiert wird, ein Diaphragma (10), das einen Raum abtrennt, in dem die Probe angeordnet wird, so dass der Druck in dem Raum höher gehalten wird als der Druck im Inneren des Gehäuses, wobei das Diaphragma abnehmbar ist und ein Durchdringen oder Passieren des Primärladungsteilchenstrahls ermöglicht, und ein Ein-/Auslassteil (300), das eingerichtet ist, der Unterseite oder Seite der Probe eine gewünschte Flüssigkeit oder ein gewünschtes Gas zuzuführen und abzuführen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, die Probe außer Kontakt mit dem Diaphragma zu halten, während sie mit dem Primärladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, gekennzeichnet durch ein Übertragungselement (302), auf dem die Probe angeordnet ist und das aus einem Fasermaterial, einem porösen Körper oder einem Mehrröhrenkörper mit zahlreichen Röhren oder einem Aperturblendenmaterial mit mindestens einem Loch besteht und die Flüssigkeit oder das Gas zwischen dem Ein-/Auslassteil (300) und der Probe hindurchtreten lässt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend: ein erstes Gehäuse (7), das Teil der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung ist, wobei das Innere des ersten Gehäuses mit der Vakuumpumpe evakuiert wird, und ein zweites Gehäuse (121), dessen Position an einer Seite oder einer Innenwandfläche des ersten Gehäuses oder an dem optischen Ladungsteilchentubus fixiert ist, wobei das zweite Gehäuse in seinem Inneren die Probe enthält und wobei das Diaphragma (10) auf der Oberseite des zweiten Gehäuses angeordnet ist, der Druck im Inneren des zweiten Gehäuses gleich dem oder höher als der Druck im Inneren des ersten Gehäuses gehalten wird und das Ein-/Auslassteil (300) im Inneren des zweiten Gehäuses angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, weiter aufweisend eine Ein-/Auslassöffnung (303) für die Flüssigkeit oder das Gas als Teil des Ein-/Auslassteils (300), wobei die Ein-/Auslassöffnung unter der Oberfläche der Probe angeordnet ist, auf die der Primärladungsteilchenstrahl ausgesendet wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil des Ein-/Auslassteils (300) an einer Probenplattform oder einem Probentisch (5) befestigt ist, um die Position der Probe zu ändern.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Durchflussrate, die Geschwindigkeit oder der zeitliche Ablauf, mit der bzw. dem die Flüssigkeit oder das Gas durch das Ein-/Auslassteil (300) zugeführt und abgeführt werden, gesteuert werden können.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend ein Flüssigkeitsaustritt-Verhinderungsteil (308), das ein Austreten der durch das Ein-/Auslassteil (300) zugeführten und abgeführten Flüssigkeit an anderen als den gewünschten Stellen verhindert.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend ein Flüssigkeitsabsorptionselement (309), das nahe dem Diaphragma (10) installiert ist und die Flüssigkeit aufnimmt, die durch das Ein-/Auslassteil (300) zugeführt und abgeführt wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens die der Probe zugewandte Seite des Diaphragmas (10) aus einem hydrophoben Material besteht.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend ein Temperaturregelteil (305), das die Temperatur der Flüssigkeit oder des Gases regelt, die bzw. das durch das Ein-/Auslassteil (300) zugeführt und abgeführt wird.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend Elektroden (307), die die Probe mit einer Spannung beaufschlagen.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, weiter aufweisend ein Abdeckteil (122), das mindestens eine Seite des Raums (12) bildet, in dem die Probe angeordnet wird, wobei das Abdeckteil mindestens einen Teil eines Probentischs (5) zum Ändern der Position der Probe und/oder ein Verbindungsteil (310) aufweist, das als ein Anschluss-Port für das Ein-/Auslassteil (300) dient.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, weiter aufweisend einen Probentisch (5), auf dem das Übertragungselement (302) und die Probe angeordnet sind, wobei der Probentisch mit einer Markierung (318) versehen ist, die die Ausrichtung mit der optischen Achse des optischen Ladungsteilchentubus angibt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Markierung durch bewegliche Einteilungen (320, 321) unabhängig von dem Probentisch repräsentiert wird.
Probenbeobachtungsverfahren zum Beobachten einer Probe, die in einem abgetrennten Raum angeordnet wird, dessen Druck mithilfe eines abnehmbaren Diaphragmas (10), das ein Durchdringen oder Passieren eines Primärladungsteilchenstrahls ermöglicht, höher gehalten wird als der Druck im Inneren eines optischen Ladungsteilchentubus (2), wobei die Probe zur Untersuchung mit dem Primärladungsteilchenstrahl bestrahlt wird, mit den folgenden Schritten: Heranbringen der Probe in die Nähe des Diaphragmas, Zuführen einer Flüssigkeit oder eines Gases an die Unterseite oder Seite der Probe und Aussenden des Primärladungsteilchenstrahls auf die Probe, wobei die Probe und das Diaphragma außer Kontakt miteinander gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe auf einem Übertragungselement (302) angeordnet ist, das aus einem Fasermaterial, einem porösen Körper oder einem Mehrröhrenkörper mit zahlreichen Röhren oder einem Aperturblendenmaterial mit mindestens einem Loch besteht und die Flüssigkeit oder das Gas zwischen dem Ein-/Auslassteil (300) und der Probe hindurchtreten lässt.