DE112014001109T5

DE112014001109T5 - Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung und Filterelement

Info

Publication number: DE112014001109T5
Application number: DE112014001109.6T
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Kawanishi; Yusuke Ominami; Masahiko Ajima; Hiroyuki Suzuki
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-03-06
Also published as: WO2014167919A1; JPWO2014167919A1; CN105103262A; US20160071685A1; US9373480B2; JP6078637B2; CN105103262B; DE112014001109B4

Abstract

In einer SEM-Vorrichtung, die Beobachtungen bei Atmosphärendruck ermöglicht, strömt infolge der Druckdifferenz zwischen dem Inneren des optischen Tubus für geladene Teilchen, das sich unter Vakuum befindet, und der Umgebung der Probe, die sich unter Atmosphärendruck befindet, bei einer Beschädigung einer Membran während der Probenbeobachtung Luft aus der Umgebung der Probe in einen optischen Tubus für geladene Teilchen. Zu dieser Zeit kann die Probe in den optischen Tubus für geladene Teilchen gesogen werden. Dann werden ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System und ein Detektor verunreinigt, was eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit oder Fehler des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops hervorruft. Um dem entgegenzutreten, soll mit einer einfachen Struktur verhindert werden, dass der optische Tubus für geladene Teilchef verunreinigt wird, ohne eine zeitliche Verzögerung herbeizuführen. In einer Ladungsteilchenstrahl-Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Probe in eine Nicht-Vakuumumgebung einzubringen, wird ein Filterelement bereitgestellt, das zumindest wenn der Primärladungsteilchenstrahl zur Probe gelenkt wird, auf dem Weg des Primärladungsteilchenstrahls angeordnet ist und ferner dazu eingerichtet ist, den Primärladungsteilchenstrahl und von der Probe herrührende Sekundärladungsteilchen durchzulassen, während es zumindest einen Teil einer Streusubstanz abfängt, die bei einem Membranriss verstreut wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtungen, welche Beobachtungen unter vorgegebenen Gasumgebungen bei einem Atmosphärendruck oder bei einem etwas unterhalb des Atmosphärendrucks liegenden Druck ermöglichen.
Stand der Technik
Zur Beobachtung feiner Bereiche in Objekten wurden Rasterelektronenmikroskope (SEM), Transmissionselektronenmikroskope (TEM) und dergleichen verwendet. Diese Vorrichtungen sind allgemein dafür eingerichtet, ein Gehäuse zur Anordnung einer Probe darin zu evakuieren, um die Umgebung der Probe in einen Vakuumzustand zu versetzen, und sie sind ferner dafür eingerichtet, Bilder der Probe aufzunehmen. Biochemische Proben, flüssige Proben und dergleichen werden jedoch durch das Vakuum beschädigt, oder ihr Zustand wird dadurch geändert. Andererseits ist in den letzten Jahren der Bedarf an der Beobachtung solcher Proben mit Elektronenmikroskopen gewachsen, und es wurden SEM-Vorrichtungen, Probenhaltevorrichtungen und dergleichen entwickelt, welche Beobachtungen von Proben beim Atmosphärendruck ermöglichen.
Diese Vorrichtungen sind im Prinzip dafür eingerichtet, einen Vakuumzustand und einen Atmosphärenluftzustand durch eine Membran, die Elektronenstrahlen durchlassen kann und welche zwischen einem elektronenoptischen System und einer Probe bereitgestellt ist, voneinander zu trennen. Eine Gemeinsamkeit dieser Vorrichtungen besteht darin, dass bei ihnen allen die Membran zwischen der Probe und dem elektronenoptischen System bereitgestellt ist.
Beispielsweise offenbart PTL 1 ein SEM mit einem elektronenoptischen Tubus, der so angeordnet ist, dass eine sich darin befindende Elektronenquelle nach unten weist und auch eine sich darin befindende Objektivlinse nach oben weist, und einer Membran, die Elektronenstrahlen durchlassen kann, welche auf einem Elektronenstrahlemissionsloch am distalen Ende des elektronenoptischen Tubus bereitgestellt ist, wobei sich dazwischen ein O-Ring befindet. Die in diesem Dokument beschriebene Erfindung ist dafür eingerichtet, eine Flüssigkeit, die eine zu beobachtende Probe enthält, direkt auf der Membran anzuordnen, ferner einen Primärelektronenstrahl an ihrer unteren Fläche auf die Probe zu richten und reflektierte Elektronen oder Sekundärelektronen zu detektieren, um SEM-Beobachtungen zu erhalten. Die Probe wird im Raum gehalten, der durch die Membran und ein um die Membran installiertes ringförmiges Element gebildet ist, und dieser Raum ist ferner innen mit einer Flüssigkeit in der Art von Wasser gefüllt.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2009-238426 A ( US 2009/0242762 A )

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer solchen SEM-Vorrichtung, die Beobachtungen unter einem Atmosphärendruck ermöglicht, strömt infolge der Druckdifferenz zwischen dem Inneren des optischen Tubus für geladene Teilchen, das unter Vakuum steht, und der Umgebung der Probe, die sich beim Atmosphärendruck befindet, bei einer Beschädigung der Membran während einer Beobachtung einer Probe Luft aus der Umgebung der Probe in den optischen Tubus für geladene Teilchen. Zu dieser Zeit können Proben, die schwer an einer Probenplattform zu befestigen sind, wie flüssige und gelartige Proben oder wässrige Proben, in den optischen Tubus für geladene Teilchen gesogen werden. In diesem Fall können das mit geladenen Teilchen arbeitende optische System und der Detektor dadurch verunreinigt werden, wodurch eine Verschlechterung der Funktionsweise oder Fehler des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops hervorgerufen werden.
Um diesem Rechnung zu tragen, ist ein Schutzmechanismus zur Verhinderung von Verunreinigungen bei einem Reißen der Membran erforderlich. Beispielsweise ist in PTL 1 ein Unterteilungselement zum Trennen der Probe und des optischen Tubus für geladene Teilchen voneinander vorgesehen und ist dort ferner ein Mechanismus vorgesehen, der dafür eingerichtet ist, den Vakuumgrad zu überwachen, um dadurch ein Reißen der Membran festzustellen und das Unterteilungselement zu schließen, um zu verhindern, dass die Probe in den optischen Tubus für geladene Teilchen strömt. Es ist jedoch erforderlich, zusätzlich das Unterteilungselement und ein Antriebssystem und ein Steuersystem für das Unterteilungselement bereitzustellen, wodurch die Vorrichtungsstruktur kompliziert wird. Ferner ist es unvermeidlich, dass eine zeitliche Verzögerung bis zur Betätigung des Antriebssystems für das Unterteilungselement herbeigeführt wird, weil eine Änderung des Vakuumgrads überwacht wird, wodurch während der zeitlichen Verzögerung Verunreinigungen herbeigeführt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehenden Problems gemacht und strebt an, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, mit einer einfachen Struktur in einer SEM-Vorrichtung, in der Beobachtungen beim Atmosphärendruck ausgeführt werden können, Verunreinigungen eines optischen Tubus für geladene Teilchen zu verhindern, ohne eine zeitliche Verzögerung herbeizuführen.
Lösung des Problems
Zum Lösen des vorstehend erwähnten Problems sieht die vorliegende Erfindung in einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, die dafür eingerichtet ist, eine Probe in einer Nicht-Vakuumumgebung anzuordnen, ein Filterelement vor, das zumindest wenn der Strahl primärer geladener Teilchen zur Probe gelenkt wird, auf dem Weg des Strahls primärer geladener Teilchen angeordnet ist, und ferner dafür eingerichtet ist, den Strahl primärer geladener Teilchen und von der Probe herrührende sekundäre geladene Teilchen durchzulassen, während es zumindest einen Teil einer Streusubstanz, die im Fall eines Reißens der Membran verstreut wird, abfängt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung kann mit einer einfachen Struktur die Möglichkeit wirksam verringert werden, dass der optische Tubus für geladene Teilchen durch Proben verunreinigt wird, ohne dass eine zeitliche Verzögerung herbeigeführt wird.
Andere Aufgaben, Strukturen und Wirkungen als die vorstehend beschriebenen werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen verständlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 den Gesamtaufbau eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 1,
2 Einzelheiten um ein Filter,
die 3(a) bis 3(c) Einzelheiten des Filters,
4 Einzelheiten um den Filter,
die 5(a) bis 5(d) Einzelheiten des Filters,
die 6(a) und 6(b) Einzelheiten um den Filter,
7 Einzelheiten um einen Filter,
8 Einzelheiten um einen Filter,
die 9(a) bis 9(c) Einzelheiten um Filter,
10 den Gesamtaufbau eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 2,
11 den Gesamtaufbau eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 3 und
die 12(a) bis 12(c) den Gesamtaufbau eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 4.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden jeweilige Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Nachstehend wird ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop als ein Beispiel der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung beschrieben. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung soll nicht auf die später beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein. Die vorliegende Erfindung ist auf Rasterelektronenmikroskope, Rasterionenmikroskope, Rastertransmissionselektronenmikroskope, zusammengesetzte Vorrichtungen, welche aus diesen Vorrichtungen und Probenverarbeitungsvorrichtungen bestehen, oder sie verwendende Analyse-/Inspektionsvorrichtungen anwendbar.
Ferner bedeutet in der vorliegenden Patentschrift der Begriff ”Atmosphärendruck” Druckumgebungen in Zuständen bei einem Atmosphärendruck oder leichten Unterdrücken, in einer Atmosphärenluftumgebung oder in einer vorgegebenen Gasumgebung. Er betrifft insbesondere Drücke im Bereich von etwa 10⁵ Pa (Atmosphärendruck) bis 10³ Pa.
Beispiel 1
(Die Vorrichtungsstruktur)
Im vorliegenden Beispiel wird eine grundlegende Ausführungsform beschrieben. 1 zeigt eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß dem vorliegenden Beispiel.
Das in 1 dargestellte mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop besteht hauptsächlich aus einem optischen Tubus 2 für geladene Teilchen, einem Gehäuse (einer Vakuumkammer) 7, das mit dem optischen Tubus 2 für geladene Teilchen verbunden ist und dafür eingerichtet ist, ihn zu tragen, einem Probentisch 5, der sich in einer Atmosphärenluftumgebung befindet, und einem Steuersystem, das dafür eingerichtet ist, sie zu steuern. Wenn das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop verwendet wird, werden die Innenbereiche des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen und des ersten Gehäuses durch eine Vakuumpumpe 4 evakuiert. Das Steuersystem steuert auch die Arbeitsvorgänge zum Aktivieren und Anhalten der Vakuumpumpe 4. In der Figur ist nur eine einzige Vakuumpumpe 4 dargestellt, es können jedoch auch zwei oder mehr Vakuumpumpen bereitgestellt werden. Es wird angenommen, dass der optische Tubus 2 für geladene Teilchen und das Gehäuse 7 getragen werden, indem sie durch Säulen und dergleichen, die nicht dargestellt sind, an einem Untergestell 270 befestigt werden.
Der optische Tubus 2 für geladene Teilchen besteht aus einer Quelle 8 geladener Teilchen zum Erzeugen eines Strahls geladener Teilchen, optischen Linsen 1 zum Kondensieren des erzeugten Strahls geladener Teilchen und um ihn für das Abtasten einer Probe 6, wobei er als ein Strahl primärer geladener Teilchen verwendet wird, auf einen unteren Tubusabschnitt zu richten, und anderen Komponenten. Der optische Tubus 2 für geladene Teilchen ist so installiert, dass er in das Gehäuse 7 vorsteht und am Gehäuse 7 befestigt ist, wobei dazwischen ein Vakuumdichtungselement 123 angeordnet ist. An einem Endabschnitt des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen ist ein Detektor 3 für das Detektieren sekundärer geladener Teilchen (Sekundärelektronen oder reflektierter Elektronen) angeordnet, die sich aus der Bestrahlung mit dem erwähnten Strahl primärer geladener Teilchen ergeben.
Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst einen Computer 35, der von einem Vorrichtungsbenutzer verwendet wird, einen Steuerabschnitt 36 höherer Ordnung, der mit dem Computer 35 verbunden ist und dafür eingerichtet ist, damit zu kommunizieren, und einen Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung, der dafür eingerichtet ist, das Evakuierungssystem und das mit geladenen Teilchen arbeitende optische System gemäß vom Steuerabschnitt 36 höherer Ordnung gesendeten Befehlen zu steuern. Der Computer 35 umfasst einen Bildschirm, der dafür eingerichtet ist, eine Bildschirmdarstellung für das Manipulieren der Vorrichtung (GUI) anzuzeigen, und ein Mittel zur Ausführung einer Eingabe auf der Manipulationsbildschirmdarstellung in der Art einer Tastatur und einer Maus. Der Steuerabschnitt 36 höherer Ordnung, der Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung und der Computer 35 sind durch jeweilige Kommunikationsleitungen 43 und 44 miteinander verbunden.
Der Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung, der ein Abschnitt zum Senden und Empfangen von Steuersignalen für das Steuern der Vakuumpumpe 4, der Quelle 8 geladener Teilchen, der optischen Linsen 1 und dergleichen ist, ist dafür eingerichtet, Ausgangssignale vom Detektor 3 in digitale Bildsignale umzuwandeln und die digitalen Bildsignale zum Steuerabschnitt 36 höherer Ordnung zu senden. In der Figur werden die Ausgangssignale vom Detektor 3 dem Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung über einen Verstärker 154 in der Art eines Vorverstärkers zugeführt. Der Verstärker kann fortgelassen werden, falls er unnötig ist.
Der Steuerabschnitt 36 höherer Ordnung und der Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung können analoge Schaltungen und digitale Schaltungen aufweisen, so dass sie gemischt sind. Auch können der Steuerabschnitt 36 höherer Ordnung und der Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung zu einem einzigen Abschnitt integriert sein. Ferner dient die in 1 dargestellte Struktur des Steuersystems lediglich als Beispiel, und Modifikationsbeispiele wie Steuereinheiten, Ventile, Vakuumpumpen und Kommunikationsverdrahtungen gehören gemäß dem vorliegenden Beispiel zum Umfang des SEM oder der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, vorausgesetzt, dass sie die im vorliegenden Beispiel vorgesehenen Funktionen erfüllen.
Ein Vakuumschlauch 16, der an seinem Ende an die Vakuumpumpe 4 angeschlossen ist, ist an das Gehäuse 7 angeschlossen, so dass das Innere des Gehäuses 7 in einem Vakuumzustand gehalten werden kann. Gleichzeitig weist das Gehäuse 7 ein Leckventil 14 zur Öffnung des Inneren des Gehäuses zur Atmosphäre hin auf, welches das Öffnen des Inneren des Gehäuses 7 zur Atmosphäre während Wartungsarbeiten und dergleichen ermöglicht. Das Leckventil 14 kann auch fortgelassen werden. Auch können zwei oder mehr Leckventile bereitgestellt sein. Ferner ist die Position, an der sich das Leckventil 14 im Gehäuse 7 befindet, nicht auf den in 1 dargestellten Abschnitt beschränkt, und das Leckventil 14 kann auch an einer anderen Position am Gehäuse 7 angeordnet werden.
Eine Membran 10 ist an einer Position unterhalb des vorstehend erwähnten optischen Tubus 2 für geladene Teilchen an der unteren Fläche des Gehäuses bereitgestellt. Die Membran 10 ist in der Lage, den vom unteren Ende des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen emittierten Strahl primärer geladener Teilchen durchzulassen oder hindurchtreten zu lassen, so dass der Strahl primärer geladener Teilchen durch die Membran 10 hindurchtritt und schließlich die auf einer Probenplattform 52 angebrachte Probe 6 erreicht. Der durch die Membran 10 erzeugte geschlossene Raum kann evakuiert werden. Dementsprechend wird gemäß dem vorliegenden Beispiel der evakuierte Raum durch die Membran 10 in einem luftdichten Zustand gehalten, wodurch der optische Tubus 2 für geladene Teilchen in einem Vakuumzustand gehalten werden kann und auch die Probe 6 während Beobachtungen unter dem Atmosphärendruck gehalten werden kann. Ferner kann die Probe 6 während Beobachtungen beliebig ausgetauscht werden.
Die Membran 10 wird durch Abscheidung oder Dampfabscheidung auf einem Untergestell 9 gebildet. Die Membran 10 wird aus einem Kohlenstoffmaterial, einem organischen Material, einem Metallmaterial, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Siliciumoxid oder dergleichen gebildet. Das Untergestell 9 ist ein beispielsweise aus Silicium oder einem Metallmaterial hergestelltes Bauteil. Der Abschnitt der Membran 10 kann auch durch mehrere darin angeordnete Fenster gebildet werden. Die Membran, die in der Lage ist, den Strahl primärer geladener Teilchen durchzulassen oder hindurchtreten zu lassen, hat eine Dicke von etwa einigen Nanometern bis einigen Mikrometern. Die Membran darf bei einer Druckdifferenz, die erforderlich ist, um den Atmosphärendruck und das Vakuum voneinander zu trennen, nicht reißen. Daher hat die Membran 10 eine Fläche mit einer Größe von einigen zehn Mikrometern bis höchstens einigen Millimetern. Die Membran 10 kann rechteckig oder anders geformt sein statt quadratisch zu sein. Ihre Form kann daher beliebig sein.
Das Untergestell 9 für das Tragen der Membran 10 ist auf einem Membranhalteelement 155 bereitgestellt. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, wird angenommen, dass das Untergestell 9 und das Membranhalteelement 155 durch ein Haftmittel, ein doppelseitiges Klebeband oder dergleichen, die für eine Vakuumdichtung geeignet sind, aneinander haften. Das Membranhalteelement 155 ist abnehmbar an der unteren Fläche des Gehäuses 7 befestigt, wobei dazwischen ein Vakuumdichtungselement 124 angeordnet ist. Die Membran 10 hat eine erheblich geringere Dicke, die in den Bereich von etwa einigen Nanometern bis einigen Mikrometern fällt, weil sie Strahlen geladener Teilchen durchlassen muss. Daher kann die Membran 10 durch zeitliche Verschlechterung oder während Vorbereitungen für Beobachtungen reißen. Wenn die Membran 10 und das Untergestell 9, um diese zu tragen, klein sind, ist es ferner schwierig, sie direkt zu handhaben. Daher ist es durch Integrieren der Membran 10 und des Untergestells 9 mit dem Membranhalteelement 155, um zu ermöglichen, dass das Untergestell 9 durch das Membranhalteelement 155 statt direkt gehandhabt wird, wie gemäß dem vorliegenden Beispiel, möglich, die Handhabung (insbesondere das Austauschen) der Membran 10 und des Untergestells 9 erheblich zu vereinfachen. Insbesondere ist es im Fall eines Reißens der Membran 10 möglich, das ganze Membranhalteelement 155 auszutauschen. Selbst wenn die Membran 10 direkt ausgetauscht werden muss, kann das gesamte Membranhalteelement 155 aus der Vorrichtung herausgenommen werden und kann die gesamte Membran 10 oder das gesamte Untergestell 9 außerhalb der Vorrichtung ausgetauscht werden.
Die Membran 10 ist sehr dünn, weshalb sie durch einen Kontakt mit der Probe und durch ihre zeitliche Verschlechterung leicht reißt. Im Fall eines Reißens der Membran 10 während Beobachtungen oder während Vorbereitungen für Beobachtungen strömt Luft aus dem Raum um die Probe 6 infolge der Luftdruckdifferenz zwischen der Umgebung der Probe 6, die unter dem Atmosphärendruck ist, und dem Inneren des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen, das unter Vakuum ist, in den optischen Tubus 2 für geladene Teilchen. Zu dieser Zeit können in Fällen von Proben, die sich schwierig auf dem Probentisch 52 befestigen lassen, wie es bei pulverförmigen, flüssigen und gelartigen Proben oder wässrigen Proben der Fall ist, diese Proben in den optischen Tubus 2 für geladene Teilchen gesogen werden. Das Innere des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen und der Detektor 3 werden durch solche eingesogenen Proben verunreinigt, was zu einer Verschlechterung der Funktionsweise oder zu Fehlern des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops führt.
Die vorliegende Struktur weist einen Filter 200 knapp oberhalb der Membran 10 auf. Der Filter 200 ist am Membranhalteelement 155 befestigt. Der Filter 200 ist dafür eingerichtet, den Strahl primärer geladener Teilchen und die sekundären geladenen Teilchen durchzulassen oder hindurchtreten zu lassen, während zumindest ein Teil bestimmter Störsubstanzen (Streusubstanzen) in der Art von Proben dadurch abgefangen wird. Der Filter 200, dessen Aufbau später beschrieben wird, kann beispielsweise aus einem Netz oder dergleichen bestehen.
Auch kann darin ein Ventil zum Verhindern von Verunreinigungen bereitgestellt sein, dies ist jedoch notwendigerweise damit verbunden, dass die Vorrichtungsstruktur komplizierter wird und Verzögerungen beim Betrieb der Ventile auftreten. Indem der Filter 200 wie vorstehend beschrieben kontinuierlich knapp oberhalb der Membran 10 angeordnet wird, kann er ohne zeitliche Verzögerungen mit dem einfachen Aufbau vor Verunreinigungen geschützt werden. In diesem Fall bedeutet der Begriff ”kontinuierlich”, dass sich der Filter auf dem Weg des Strahls primärer geladener Teilchen befindet, während zumindest der Strahl primärer geladener Teilchen auf die Probe gerichtet ist. Der Begriff ”befindet sich auf dem Weg des Strahls primärer geladener Teilchen” bedeutet, dass er zwischen der Membran und dem optischen Tubus für geladene Teilchen oder zwischen der Membran und dem Detektor angeordnet ist.
Unter der Membran 10, die in das Gehäuse 7 aufgenommen ist, ist der Probentisch 5 bereitgestellt, der sich in der Atmosphärenluftumgebung befindet. Der Probentisch 5 weist einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus mit einer Höheneinstellfunktion auf, wodurch zumindest die Probe 6 näher zur Membran 10 gebracht werden kann. Selbstverständlich kann er auch einen XY-Antriebsmechanismus aufweisen, der in Innerebenenrichtungen der Probe beweglich ist.
In den Beispielen, die später beschrieben werden, sind bevorzugte Proben 6 solche Proben, die eine Flüssigkeit enthalten. Sie sind beispielsweise flüssige Proben in der Art von wässrigen Lösungen, organischen Lösungsmitteln, Ölen, Solen, Gelen, Gelees und Feststoffen, die solche Flüssigkeiten enthalten. In der vorliegenden Patentschrift bedeuten Proben, die ”flüssig” oder ”verflüssigt” sind, gemeinsam Proben mit nicht festen Formen, nämlich im Allgemeinen Proben, die von Proben mit festen Oberflächen verschieden sind, wie vorstehend beispielhaft erläutert wurde. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass solche flüssigen Proben Beobachtungen unterzogen werden, es sei denn, dass etwas anderes spezifiziert wird. Diese Beschreibung soll jedoch den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken, und die vorliegende Erfindung ist auch in Fällen von Proben wirksam, die nicht ”flüssig” sind, wie in Fällen von pulverförmigen Proben. Ferner sind Streusubstanzen nicht auf Substanzen beschränkt, die von Proben abgeleitet wurden, und sie umfassen auch weit gefasst Substanzen, die durch die Luftdruckdifferenz beim Reißen der Membran in den Vakuumraum eingesogen werden.
2 zeigt eine Ansicht von Einzelheiten um den Filter 200. In der Figur ist als Beispiel des Filters 200, um diesen zu beschreiben, eine Platte mit kreisförmigen Löchern 201 und 202 dargestellt. Ein Strahl 71 primärer geladener Teilchen tritt durch das Loch 201, das auf der optischen Achse vorhanden ist, und wird auf die Probe 6 gerichtet. Ein sekundäres geladenes Teilchen 72 tritt durch das Loch 202 und erreicht den Detektor 3. Falls die Membran 10 andererseits beschädigt ist und die flüssige Probe in das Gehäuse 7 eindringt, wird ein wesentlicher Teil der Probe durch die Plattenoberfläche des Filters 200 absorbiert oder abgestoßen. Ein Teil der Probe erreicht die Öffnungsabschnitte der Löcher 201 und 202. Indem die Lochdurchmesser klein genug gemacht werden, kann jedoch infolge der Oberflächenspannung und der Viskosität der Flüssigkeit verhindert werden, dass die Probe durch die Löcher 201 und 202 hindurchtritt, wodurch bewirkt wird, dass sie innerhalb der Löcher 201 und 202 und auf der Unterseite in der Figur verbleibt. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es möglich, den Filter 200 so zu bilden, dass er den Strahl primärer geladener Teilchen durchlassen kann und den Strahl sekundärer geladener Teilchen durchlassen kann, während Störsubstanzen abgefangen werden.
Wenngleich die Probe infolge der Oberflächenspannung und der Viskosität der Flüssigkeit in den Löchern 201 und 202 eingefangen werden kann, wie vorstehend beschrieben wurde, werden nachstehend wirksamere Strukturen beschrieben.
Mit Bezug auf die 3(a) bis (c) werden Strukturen des Filters 200 beschrieben. Die 3(a) bis (c) sind Ansichten des Filters 200 bei Betrachtung vom optischen Tubus 2 für geladene Teilchen. Der Filter lässt den Strahl primärer geladener Teilchen und den Strahl sekundärer geladener Teilchen durch und fängt auch bestimmte Substanzen in der Art von Proben ab. Wenngleich in den 1 und 2 das Element mit den beiden Löchern 201 und 202 verwendet wird, gibt es zahllose Wege, entlang derer reflektierte Elektronenstrahlen oder Sekundärelektronenstrahlen laufen, weshalb zahlreiche Elektronen durch den Filter abgefangen werden, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verringert wird. Durch Bereitstellen von zwei oder mehr Löchern 202 zum Durchlassen reflektierter Elektronen oder von Sekundärelektronen kann das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden (3(a)). Falls die Anzahl der Löcher erhöht wird, erhöht dies die Möglichkeit, dass die Probe die Lochöffnungsabschnitte erreicht. Durch Einstellen der Lochdurchmesser und dergleichen zur Optimierung der Öffnungsbereiche, wie vorstehend beschrieben, kann jedoch das Eindringen der Probe darin verhindert werden.
Die Löcher 201 und 202 können voneinander verschiedene Formen und Größen aufweisen. Ferner sind sie in der Figur als kreisförmige Löcher dargestellt, die Lochformen sind jedoch nicht auf Kreise beschränkt, und sie können auch andere Formen sein. Zum Abfangen von Störsubstanzen ist es bevorzugt, dass die Lochöffnungsbereiche so klein wie möglich gemacht werden. Wenn die Lochöffnungsbereiche verkleinert werden, werden andererseits der Strahl primärer geladener Teilchen und der Strahl sekundärer geladener Teilchen dadurch unterbrochen, was zu Bedenken hinsichtlich einer Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses führt. Der Strahl 71 primärer geladener Teilchen tritt innerhalb eines Bereichs, der als ein für die Vorrichtung spezifischer Wert beschränkt ist, durch den Filter 200 hindurch. Dadurch kann verhindert werden, dass der Strahl 71 primärer geladener Teilchen unterbrochen wird, indem die Form und die Größe des Lochs 201 für das Durchlassen des Strahls primärer geladener Teilchen dadurch so festgelegt werden, dass das Loch 201 mit einer rechteckigen Form oder dergleichen versehen wird, welche mit dem vorstehend erwähnten Bereich übereinstimmt, wodurch ein vorteilhaftes Signal-Rausch-Verhältnis beibehalten wird, während Fremdsubstanzen möglichst weitgehend abgefangen werden.
Ferner kann ein Netz als Filter 200 verwendet werden (3(b)). Ähnlich den Fällen, in denen eine Platte mit Löchern verwendet wird, tritt der Strahl geladener Teilchen durch einen Öffnungsabschnitt im Netz hindurch, und die Flüssigkeit wird durch das Netz eingefangen. In Fällen, in denen eine Platte mit Löchern verwendet wird, gibt es Grenzen für die Lochgrößen, die Lochintervalle und dergleichen infolge von Randbedingungen der maschinellen Bearbeitung und dergleichen, selbst wenn ein Versuch unternommen wird, die Anzahl der Löcher zu vergrößern. Durch die Verwendung eines Netzes kann die Anzahl der Löcher leicht vergrößert werden. Der Filter kann nur in einem Abschnitt eine Netzstruktur aufweisen.
Der Filter 200 kann auch um die Netzmitte herum mit einem Loch 201 zum Hindurchtreten des Strahls primärer geladener Teilchen versehen sein (siehe 3(c)). Dies ermöglicht das Beobachten der Probe, ohne dass verhindert wird, dass das Netz das Gesichtsfeld unterbricht.
Es kann eine Oberflächenbehandlung auf die Oberfläche des Filters 200 angewendet werden. Das Oberflächenbehandlungsverfahren kann entsprechend der abzufangenden Probe ausgewählt werden. Im Fall wasserhaltiger Proben kann beispielsweise eine hydrophile Behandlung auf den Filter 200 angewendet werden, wodurch ein wirksames Einsperren der Probe darin ermöglicht wird. Die vorstehend erwähnte Beschreibung ist lediglich ein Beispiel, und der Filter 200 kann auch mit hydrophoben Eigenschaften versehen werden, um in Fällen, in denen Proben Wasser enthalten, eine wasserabstoßende Wirkung zu haben. Insbesondere ist es durch selektive Verwendung einer hydrophilen oder hydrophoben Behandlung, abhängig von physikalischen Eigenschaften (der Viskosität, der Oberflächenspannung und dergleichen) der Probe möglich, die Einsperrwirkung zu verstärken. In diesem Fall beinhaltet diese Oberflächenbehandlung Einstellungen der mechanischen Eigenschaften in der Art der Oberflächenrauigkeit sowie der Bildung von Beschichtungen aus verschiedenen Materialien auf der Oberfläche durch Plattieren, Beschichten, chemische Formationsbehandlung und dergleichen.
Ferner ist es wünschenswert, dass der Filter 200 eine elektrische Leitfähigkeit aufweist, weil vom Filter 200 getragene elektrische Ladungen den Primär- oder den Sekundärelektronenstrahl beeinflussen können, da er Elektronenstrahlen durchlassen muss. Selbst die elektrische Leitfähigkeit eines aus einem nicht leitenden Material bestehenden elektrischen Filters 200 kann durch Dampfabscheidung oder dergleichen eines Metalls oder von Kohlenstoff auf seiner Oberfläche verbessert werden.
4 zeigt eine Ansicht einer Struktur, wobei ein Filterhalteelement 205 verwendet wird. Der Filter 200 muss gereinigt oder ausgetauscht werden, falls daran Proben haften. Indem der Filter 200 so angebracht wird, dass er leicht abgenommen werden kann, kann seine Wartung zweckmäßiger gemacht werden. Bei der vorliegenden Struktur ist der Filter 200 durch doppelseitige Klebebänder, Klettverschlüsse, Heftzwecken oder dergleichen, die nicht dargestellt sind, abnehmbar am Membranhalteelement 155 befestigt, wobei dazwischen ein Filterhalteelement 205 angeordnet ist. Während der Wartung wird das Membranhalteelement 155, woran die Membran 10 und der Filter 200 angebracht sind, vollständig abgenommen und wird der Filter 200 außerhalb der Vorrichtung vom Membranhalteelement 155 abgenommen und gereinigt oder ausgetauscht, wenn sich Proben an den Filter 200 angelagert haben und es erforderlich ist, ihn zu warten, d. h. die Membran 10 beschädigt wurde. Durch diese Struktur ist es möglich, gleichzeitig die Membran 10 und den Filter 200 abzunehmen, welche zeitgleich gewartet werden müssen. Dies ermöglicht es, ihre Wartung sehr bequem auszuführen. Natürlich können der Filter 200 und das Filterhalteelement 205 integral miteinander gebildet werden. In Fällen, in denen der Filter 200 sehr bequem gehandhabt werden kann, kann er direkt am Membranhalteelement 155 befestigt werden, ohne das Filterhalteelement 205 zu verwenden.
Weil die Membran 10 wie vorstehend beschrieben eine erheblich kleinere Fläche aufweist und auch der Filter 200 kleine Öffnungen zum wirksamen Einsperren der Probe aufweist, kann es, falls die Membran 10 aus der Position der Öffnung im Filter 200 ausgelenkt wird, unmöglich werden, dass der Strahl primärer geladener Teilchen dadurch hindurchtritt. Daher ist es bei der Anbringung des Filters 200 am Dünnfilmhalteelement 155 erforderlich, dafür zu sorgen, dass die Position der Öffnung im Filter 200 mit dem Gesichtsfeldbereich der Membran 10 übereinstimmt. Bei der vorliegenden Struktur hat das Membranhalteelement 155 einen Positionsfestlegungsabschnitt 155a, um die Positionsbeziehung zwischen dem Filterelement und dem Membranhalteelement an einer vorgegebenen Position festzulegen. Der Positionsfestlegungsabschnitt 155a besteht beispielsweise aus einer Positionierungsrippe mit einer L-förmigen Struktur. Durch Pressen oder Einpassen des Filterhalteelements 205, woran der Filter 200 angebracht ist, an den Positionsfestlegungsabschnitt 155a kann die Positionierung der Membran 10 und des Filters 200 erhalten werden. Natürlich können der Filter 200 und das Filterhalteelement 205 auch integral miteinander ausgebildet sein. In Fällen, in denen eine ausreichende Positionierungsgenauigkeit erwartet werden kann, kann der Filter 200 direkt am Membranhalteelement 155 befestigt werden, ohne das Filterhalteelement 205 zu verwenden.
Die 5(a) bis (d) zeigen Einzelheiten des Filters 200. 5(a) ist eine vom optischen Tubus 2 für geladene Teilchen betrachtete Ansicht des Filters 200, und die 5(b) bis (d) sind Ansichten in Richtung der Pfeile A-A in 5(a). Hier wird der Filter mit Bezug auf eine Struktur beschrieben, bei der als Beispiel ein Netz mit einem Loch 201 im Zentrum verwendet wird (5(a)). Bei dieser Struktur ist das Filterhalteelement 205 in seinem Mittelabschnitt mit einem Ausleger 205a versehen und ist das Filterhalteelement 205 ferner mit einem Loch 205b an seiner Mittelposition versehen. Der Filter 200 ist durch ein Haftmittel, doppelseitige Klebebänder, Heftzwecken oder dergleichen, die nicht dargestellt sind, mechanisch am Filterhalteelement 205 befestigt, so dass das Loch 205b mit dem Zentrum des Lochs 201 im Zentrum des Filters zusammenfällt.
Während des Austausches des Filters und während seiner Lagerung können das Netz und dergleichen im Filter 200 leicht durch äußere Kräfte verformt werden, wodurch Positionsabweichungen des Lochs 201 und dergleichen herbeigeführt werden. Durch Unterstützen des Filters 200 unter Verwendung des Auslegers 205a wie bei der vorliegenden Struktur können Verformungen des Filters 200 verhindert werden.
Wenngleich der Filter 200 das Loch 201 in seinem Zentrum aufweist, um zu verhindern, dass das Hindurchtreten des Strahls primärer geladener Teilchen dadurch behindert wird, kann die Probe durch das Loch 201 eindringen. Die vorliegende Struktur weist den Auslegerabschnitt 205a des Filterhalteelements 205 um den Lochabschnitt 201 auf, wodurch infolge hydrodynamischer Widerstände in der Art der Reibung an der Innenfläche des Lochs 205b im Auslegerabschnitt 205a (5(b)) das Eindringen der Probe darin verhindert werden kann. Weil der Abstand L zwischen dem Einlass des Lochs und seinem Auslass vergrößert ist, gibt es größere hydrodynamische Widerstände, wodurch die Wirkung des Verhinderns des Eindringens der Probe darin vergrößert wird. Dies ist in Fällen von Proben mit höheren Viskositäten in der Art von Gelen besonders wirksam.
Der Auslegerabschnitt 205a unterbricht den Sekundärelektronenstrahl oder die Strahlen reflektierter Elektronen, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verringert wird. Durch teilweises Verringern der Dicke T des Auslegerabschnitts 205a kann das Signal-Rausch-Verhältnis auch verbessert werden. 5(c) zeigt ein Beispiel, wobei der Ausleger 205a im Filterhalteelement 205 in seinem Mittelabschnitt, wodurch das Loch 205b sandwichförmig umgeben ist, mit einer geringeren Dicke versehen ist als im anderen Abschnitt. Indem der Ausleger um seine Mitte herum mit einer kleineren Dicke versehen wird, wie in 5(c) gezeigt ist, kann das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden. Ferner zeigt 5(d) ein Beispiel, wobei der Ausleger 205a zwischen seinem Mittelabschnitt, wodurch das Loch 205b sandwichförmig umgeben ist, und dem Außenrandabschnitt des Filterhalteelements 205 mit einer geringeren Dicke versehen ist als im Mittelabschnitt und im Außenrandabschnitt. Indem der Ausleger im Zentrum um das Loch 205b mit einer größeren Dicke versehen wird, während er darum herum mit einer geringeren Dicke versehen wird, wie in 5(d) dargestellt ist, kann das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert werden, während der vorstehend erwähnte Abstand L beibehalten wird, um das Eindringen der Probe durch das Loch 201 zu unterdrücken.
Die Positionierung des Filters 200 und der Membran 10 wird erreicht, indem das Filterhalteelement 205 in das Membranhalteelement 155 und dergleichen eingepasst wird, wie vorstehend beschrieben wurde. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, dass die Achsen des Filters 200 und des Filterhalteelements 205 übereinstimmen. Bei der vorliegenden Struktur können die Achsen leicht in Übereinstimmung miteinander gebracht werden, indem das Loch 205b im Zentrum des Filterhalteelements 205 in Übereinstimmung mit dem Zentrum des Filters 200 gebracht wird. Wenngleich die ein Netz als Filter 200 verwendende Struktur als Beispiel beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Filtertypen anwendbar ist.
Wenngleich eine Platte mit Löchern und ein Netz als Filter 200 bevorzugt sind, werden auch andere Filtertypen beschrieben. Die 6(a) und (b) zeigen eine Struktur, wobei ein Dünnfilm 210 für das Durchlassen von Strahlen geladener Teilchen, insbesondere sekundärer geladener Teilchen, verwendet wird. In der Figur ist der Dünnfilm 210 am Membranhalteelement 155 befestigt, er kann jedoch auch mit einem dazwischen angeordneten Filterhalteelement (nicht dargestellt), ähnlich dem vorstehend erwähnten Filter 200, am Membranhalteelement 155 befestigt sein. Der Dünnfilm 210 weist in seinem Zentrum ein Loch 201 zum Durchlassen eines Strahls primärer geladener Teilchen auf. Durch die Verblendung des Dünnfilms 210 zum Durchlassen des Strahls geladener Teilchen als Filter kann die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses verglichen mit Fällen, in denen eine Platte mit Löchern und ein Netz verwendet werden, verringert werden.
Der Dünnfilm 210 wird durch Abscheidung oder Dampfabscheidung, ähnlich der Membran 10 auf einem Untergestell 210a gebildet (6(a)). Der Dünnfilm 210 wird aus einem Kohlenstoffmaterial, einem organischen Material, einem Metallmaterial, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Siliciumoxid oder dergleichen gebildet. Das Untergestell 210a ist ein Bauelement, das beispielsweise aus Silicium oder einem Metallmaterial besteht. Der Dünnfilmabschnitt 210 kann auch mehrere darin angeordnete Fenster aufweisen. Der Dünnfilm, der den Strahl primärer geladener Teilchen durchlassen kann, hat eine Dicke von etwa einigen Nanometern bis einigen Mikrometern, und der Dünnfilm 210 kann durch daran haftende Proben zerrissen werden. Zur Verstärkung des Dünnfilms 210 kann er mit einem stabförmigen Verstärkungselement 210b an seiner Oberfläche versehen werden (6(b)). Das Verstärkungselement 210b kann durch die gleiche Verarbeitung wie jene für den Dünnfilm 210 gebildet werden oder mechanisch mit dem Dünnfilm 210 verbunden werden, indem das Verstärkungselement 210b daran angeheftet wird, oder dergleichen. Hierdurch kann der Dünnfilm 210 verstärkt werden.
Auch kann das Verstärkungselement 210b so angeordnet werden, dass es den Umfang des Lochs 201 umgibt, wodurch das Eindringen von Proben darin durch hydrodynamische Widerständen wirksam verhindert werden kann, wie vorstehend beschrieben wurde.
Wenngleich vorstehend verschiedene Filtertypen beschrieben wurden, kann auch eine Kombination von ihnen verwendet werden. 7 zeigt ein Beispiel einer Kombination eines Filters 250, wobei ein Dünnfilm verwendet wird (nachstehend als Dünnfilmfilter bezeichnet), und eines Filters 251, wobei ein Netz verwendet wird (nachstehend als Netzfilter bezeichnet). Der Dünnfilmfilter 250 wird mit einem dazwischen angeordneten Filterhalteelement 250a an einem Dünnfilmhalteelement 155 befestigt, und der Netzfilter 251 wird ferner mit einem dazwischen angeordneten Filterhalteelement 251a daran befestigt. Insbesondere werden der Dünnfilmfilter 250 und der Netzfilter 251 seriell angeordnet. Falls eine Probe durch einen gerissenen Abschnitt in der Membran eindringt, wird sie zuerst durch den Dünnfilmfilter 250 eingeschlossen. Falls der Dünnfilmfilter 250 durch fortlaufendes Eindringen von Proben oder dergleichen beschädigt wird, schließt der Netzfilter 251 Proben ein. Durch Kombinieren von zwei oder mehr Filtern, wie vorstehend beschrieben wurde, kann das Eindringen von Proben stabil verhindert werden. Wenngleich der Dünnfilmfilter 250 und der Netzfilter 251 beispielhaft beschrieben wurden, können auch andere Filter kombiniert werden, und es können natürlich auch mehrere Filter desselben Typs kombiniert werden. Auch können Filter in drei oder mehr Stufen oder auch in zwei Stufen angeordnet werden. Auf die vorstehend erwähnte Art kann das Eindringen von Proben stabil verhindert werden.
8 zeigt eine Ansicht der Struktur einer Vorrichtung mit einem Belüftungsloch. Im Fall eines Reißens der Membran 10 strömt Luft darin infolge der Druckdifferenz zwischen dem Inneren des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen und der Umgebung der Probe 6, wie vorstehend beschrieben wurde. Die darin strömende Luft tritt durch die Lochabschnitte 201 und 202 hindurch und strömt in den optischen Tubus 2 für geladene Teilchen. Zu dieser Zeit kann die in den Lochabschnitten 201 und 202 eingeschlossene Probe durch die darin strömende Luft fortgeblasen werden und in den optischen Tubus 2 für geladene Teilchen eindringen. Bei dieser Struktur kann ein Belüftungsloch 203 an einer von einer optischen Achse 53 beabstandeten Position bereitgestellt werden. Das Belüftungsloch 203 ist an einer Position außerhalb des Filters selbst bereitgestellt, um den Raum, der sandwichförmig zwischen der Membran 10 und dem Filter 200 angeordnet ist, in Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses 7 zu bringen. Es kann beispielsweise im Membranhalteelement 155 bereitgestellt werden. Durch das Belüftungsloch 203 wird das Gas, das infolge der Druckdifferenz aus der Umgebung der Membran in den optischen Tubus für geladene Teilchen strömt, im Fall eines Reißens der Membran zumindest teilweise an das Innere des Gehäuses abgegeben. Das dadurch abgegebene Gas wird direkt durch die Vakuumpumpe abgepumpt. Indem das Belüftungsloch 203 mit einer Öffnungsfläche versehen wird, die erheblich größer ist als jene der Löcher 201 und 202, kann die vorstehend erwähnte Druckdifferenz verringert werden, wodurch verhindert wird, dass die durch die Lochabschnitte 201 und 202 eingeschlossene Probe in den optischen Tubus 2 für geladene Teilchen eindringt. In der Nähe des Belüftungslochs 203 kann ein Abfangelement 204 zum Abfangen von Flüssigkeit bereitgestellt werden, während Luft davon durchgelassen wird. In diesem Fall kann durch das Belüftungsloch 203 eingedrungene Flüssigkeit durch das Element 204 eingeschlossen werden.
Das Abfangelement 204 besteht vorzugsweise aus einem Material, das Luft durchlassen kann, während es eine Flüssigkeit abfängt, und Beispiele davon umfassen Schwämme, poröse Materialien, Wasserabsorptionsmaterialien wie Stoffe und Papier, und dergleichen.
Mit Bezug auf die 9(a) bis (c) wird die Anordnung des Filters 200 beschrieben. Die Struktur für das Befestigen des Filters 200 am Dünnfilmhalteelement 155 wurde bereits zuvor beschrieben, es ist angesichts der Funktionsweise jedoch lediglich erforderlich, dass der Filter 200 zwischen dem Dünnfilm 10 und dem Detektor 3 angeordnet werden kann, und es ist auch möglich, eine Struktur zu seiner Befestigung am Gehäuse 7 (9(a)), eine Struktur zu seiner Befestigung am optischen Tubus 2 für geladene Teilchen oder am Detektor 3 (9(b)) oder eine Struktur zu seiner Befestigung am Gehäuse 7 mit dem dazwischen angeordneten Tragelement 252 (9(c)) zu verwenden.
Im Fall seiner Befestigung am Gehäuse 7 mit dem dazwischen angeordneten Tragelement 252 kann der Filter 200 so daran befestigt werden, dass er zusammen mit dem Tragelement 252 von außerhalb des Gehäuses 7 daran angebracht und davon abgenommen werden kann, während das Vakuum durch ein Vakuumdichtungselement 253 darin aufrechterhalten wird. Das Tragelement 252 kann auch mit einem Griff 252a versehen sein. Dies erleichtert es, Arbeitsvorgänge zum Anbringen und Abnehmen des Filters 200 durch eine Seitenfläche oder dergleichen außerhalb des Gehäuses 7 auszuführen, wodurch die Wartbarkeit verbessert wird.
Beispiel 2
Nachstehend wird eine Vorrichtungsstruktur beschrieben, die es ermöglicht, Proben unter Atmosphärenluft leicht mit einer gewöhnlichen mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung zu beobachten. 10 zeigt eine Ansicht des Gesamtaufbaus eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß dem vorliegenden Beispiel. Ähnlich 1 besteht das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß dem vorliegenden Beispiel aus einem optischen Tubus 2 für geladene Teilchen, einem Gehäuse (einer Vakuumkammer) 7 zum Tragen des optischen Tubus für geladene Teilchen in Bezug auf eine Vorrichtungsinstallationsfläche, einem Probentisch 5 und dergleichen. Die Arbeitsgänge und Funktionsweisen dieser jeweiligen Komponenten und zusätzlicher Komponenten, die zusätzlich zu diesen jeweiligen Komponenten bereitgestellt sind, ähneln im Wesentlichen jenen aus Beispiel 1 und werden daher nicht detailliert beschrieben.
Die vorliegende Struktur weist ein zweites Gehäuse (Anbringung) 121 auf, welches verwendet wird, indem es in das Gehäuse 7 eingebracht wird (nachstehend als erstes Gehäuse bezeichnet). Das zweite Gehäuse 121 besteht aus einem Hauptkörperabschnitt 131 mit der Form eines rechteckigen Parallelepipeds und einem Anpassungsabschnitt 132. Wie später beschrieben wird, bildet wenigstens eine Seitenfläche von den rechteckig parallelepipedförmigen Seitenflächen des Hauptkörperabschnitts 131 eine offene Fläche 15. Die anderen Flächen des Hauptkörperabschnitts 131 mit Ausnahme der Fläche, auf der ein Membranhalteelement 155 installiert ist, von den rechteckig parallelepipedförmigen Seitenflächen davon können entweder durch Wände des zweiten Gehäuses 121 oder durch Seitenwände des ersten Gehäuses 7 gebildet sein, wenn das zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 aufgenommen ist, so dass das zweite Gehäuse 121 selbst keine Wand aufweist. Das zweite Gehäuse 121 wird in Position an einer Seitenfläche oder einer Innenfläche des ersten Gehäuses 7 oder am optischen Tubus für geladene Teilchen befestigt. Der Hauptkörperabschnitt 131 hat die Funktion, eine zu betrachtende Probe 6 aufzunehmen, und er wird durch den vorstehend erwähnten Öffnungsabschnitt in das erste Gehäuse 7 eingeführt. Der Anpassungsabschnitt 132 bildet eine Fläche, die mit der Außenwandfläche in der Seitenfläche des ersten Gehäuses 7 in Übereinstimmung zu bringen ist, welche mit dem Öffnungsabschnitt versehen ist und ferner an der Außenwandfläche in der vorstehend erwähnten Seitenfläche befestigt ist, wobei dazwischen ein Vakuumdichtungselement 126 angeordnet ist. Auf diese Weise wird das zweite Gehäuse 121 ganz in das erste Gehäuse 7 eingepasst. Der vorstehend erwähnte Öffnungsabschnitt kann am einfachsten unter Verwendung einer Öffnung für das Einbringen und Entnehmen von Proben dadurch hergestellt werden, welche ursprünglich in der Vakuumprobenkammer im mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop bereitgestellt wurde. Insbesondere sind nur minimale Modifikationen an der Vorrichtung erforderlich, wenn das zweite Gehäuse 121 in Übereinstimmung mit der Größe des Lochs hergestellt wird, das ursprünglich gebildet wurde, und indem das Vakuumdichtungselement 126 um das Loch herum angebracht wird. Ferner kann das zweite Gehäuse 121 vom ersten Gehäuse 7 abgenommen werden.
Eine Seitenfläche des zweiten Gehäuses 121 ist die offene Fläche 15, die mit einem Atmosphärenluftraum kommuniziert, wobei sie eine Ebene mit einer Größe aufweist, wodurch zumindest Proben eingebracht und entnommen werden können. Eine im Inneren des zweiten Gehäuses 121 aufgenommene Probe 6 (auf der rechten Seite in Bezug auf eine gepunktete Linie in der Figur, nachstehend als zweiter Raum bezeichnet) wird während Beobachtungen in einen Atmosphärendruckzustand versetzt. Ferner zeigt 10 nur eine einzige offene Fläche 15, weil die Figuren Schnittansichten der Vorrichtung in einer zur optischen Achse parallelen Richtung sind. Wenn sie durch die Seitenflächen des ersten Gehäuses in der Richtung fort von der in die Papierebene aus den 10 blickenden Person und auf die Person hin vakuumgedichtet wird, ist die offene Fläche 15 im zweiten Gehäuse 121 nicht auf eine einzige Fläche beschränkt. Es ist erforderlich, dass es zumindest eine einzige offene Fläche gibt, wenn das zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 aufgenommen ist. Andererseits ist eine Vakuumpumpe 4 an das erste Gehäuse 7 angeschlossen, wodurch ein Evakuieren des geschlossenen Raums (nachstehend als erster Raum bezeichnet) ermöglicht wird, der durch die Innenwandflächen des ersten Gehäuses 7, die Außenwandflächen des zweiten Gehäuses und die Membran 10 gebildet ist. Indem die Membran so angeordnet wird, dass der Druck im zweiten Raum höher gehalten wird als der Druck im ersten Raum, kann der zweite Raum beim vorliegenden Beispiel druckisoliert werden. Während der erste Raum 11 insbesondere durch die Membran 10 bei einem höheren Vakuum gehalten wird, wird der zweite Raum 12 in einer Gasumgebung beim Atmosphärendruck oder im Wesentlichen beim Atmosphärendruck gehalten. Daher ist es während Arbeitsvorgängen der Vorrichtung möglich, den optischen Tubus 2 für geladene Teilchen und den Detektor 3 in einem Vakuumzustand zu halten und auch die Probe 6 unter dem Atmosphärendruck zu halten. Weil das zweite Gehäuse 121 ferner die offene Fläche aufweist, kann die Probe 6 während Beobachtungen beliebig ausgetauscht werden.
Auf der oberen Fläche des zweiten Gehäuses 121 ist die Membran 10 an einer Position knapp unterhalb des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen bereitgestellt, wenn das zweite Gehäuse 121 ganz in das erste Gehäuse 7 eingepasst ist. Die Membran 10 ist in der Lage, den vom unteren Ende des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen emittierten Strahl primärer geladener Teilchen durchzulassen, und der Strahl primärer geladener Teilchen tritt durch die Membran 10 hindurch und erreicht schließlich die Probe 6.
Der Probentisch 5 und dergleichen werden innerhalb des zweiten Gehäuses 121 angeordnet, wodurch es ermöglicht wird, die Probe 6 beliebig zu bewegen.
Die vorliegende Vorrichtung weist ähnlich Beispiel 1 einen Filter 200 zum Schützen des Inneren des optischen Tubus für geladene Teilchen vor Verunreinigungen auf. Ähnlich Beispiel 1 ist der Filter 200 zwischen dem Dünnfilm 10 und dem Detektor 3 bereitgestellt. Bei der vorliegenden Struktur ist es angesichts der Wartbarkeit bevorzugt, dass der Filter 200 ähnlich Beispiel 1 an einer Position auf dem Membranhalteelement 155 installiert wird. Er kann jedoch auch auf dem zweiten Gehäuse 121, dem Gehäuse 7, dem Detektor 3 oder dem optischen Tubus 2 für geladene Teilchen angeordnet werden. Die Strukturen in Bezug auf den Filter ähneln jenen in Beispiel 1 und werden daher nicht detailliert beschrieben.
Beispiel 3
11 zeigt eine Ansicht der gesamten Struktur eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops beim vorliegenden Beispiel. Ähnlich den Beispielen 1 und 2 besteht das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop beim vorliegenden Beispiel aus einem optischen Tubus 2 für geladene Teilchen, einem ersten Gehäuse (einer Vakuumkammer) 7 zum Tragen des optischen Tubus für geladene Teilchen in Bezug auf eine Vorrichtungsinstallationsfläche, einem zweiten Gehäuse (Anbringung) 121, das verwendet wird, indem es in das erste Gehäuse 7 eingeführt wird, einem Steuersystem und dergleichen. Die Arbeitsvorgänge und Funktionen dieser jeweiligen Komponenten und zusätzlicher Komponenten, die zusätzlich zu diesen jeweiligen Komponenten bereitgestellt sind, gleichen im Wesentlichen jenen aus den Beispielen 1 und 2 und werden daher nicht detailliert beschrieben.
Im Fall des optischen Tubus für geladene Teilchen im vorliegenden Beispiel kann eine offene Fläche, welche zumindest eine einzige Seitenfläche des zweiten Gehäuses 121 bildet, mit einem Deckelelement 122 bedeckt werden, wodurch verschiedene Funktionen verwirklicht werden. Nachstehend wird dies beschrieben.
(In Bezug auf einen Probentisch)
Beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop gemäß dem vorliegenden Beispiel ist das Deckelelement 122 mit dem Probentisch 5 als Mittel zum Ändern der Position der Probe zur Verschiebung des Gesichtsfelds für Beobachtungen versehen. Der Probentisch 5 weist einen XY-Antriebsmechanismus für Innerebenenrichtungen und einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus für eine Höhenrichtung auf. Eine Tragplatte 107, die eine Bodenplatte für das Tragen des Probentisches 5 bildet, ist am Deckelelement 122 angebracht, und der Probentisch 5 ist an der Tragplatte 107 befestigt. Die Tragplatte 107 ist so daran angebracht, dass sie sich ins Innere des zweiten Gehäuses 121 erstreckt, und zwar derart, dass sie der Fläche des Deckelelements 122 gegenübersteht, die dem zweiten Gehäuse 121 zugewandt ist. Jeweilige Tragschäfte erstrecken sich vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus und vom XY-Antriebsmechanismus und sind mit einem Manipulationsknopf 108 bzw. einem im Deckelelement 122 enthaltenen Manipulationsknopf 109 verbunden. Der Benutzer der Vorrichtung kann diese Manipulationsknöpfe 108 und 109 manipulieren, um die Position der Probe 6 innerhalb des zweiten Gehäuses 121 einzustellen.
(In Bezug auf die Umgebung der Probe)
Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß dem vorliegenden Beispiel weist eine Funktion zum Zuführen von Austauschgas in das Innere des zweiten Gehäuses oder eine Funktion zum Erzeugen eines anderen Luftdruckzustands als demjenigen im ersten Raum 11 und demjenigen der Außenluft außerhalb der Vorrichtung auf. Ein vom unteren Ende des optischen Tubus 2 für geladene Teilchen emittierter Strahl geladener Teilchen durchläuft den bei einem höheren Vakuum gehaltenen ersten Raum und tritt durch die Membran 10 hindurch, so dass der Strahl geladener Teilchen auf die Probe 6 gerichtet wird. In einem Atmosphärenluftraum wird ein Elektronenstrahl durch Gasmoleküle gestreut, wodurch die mittlere freie Weglänge verkürzt wird. Wenn es insbesondere einen großen Abstand zwischen der Membran 10 und der Probe 6 gibt, kann der Strahl primärer geladener Teilchen oder können die Sekundärelektronen, die reflektierten Elektronen, die durchgelassenen Elektronen oder dergleichen, die durch die Bestrahlung mit dem Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, die Probe und den Detektor 3 nicht erreichen. Andererseits ist die Wahrscheinlichkeit der Streuung des Strahls geladener Teilchen proportional zur Massenzahl und zur Dichte der Gasmoleküle. Demgemäß ist es durch Austauschen der Gasmoleküle im zweiten Raum durch Gasmoleküle, die eine kleinere Massenzahl aufweisen als jene der Atmosphärenluft, oder durch Ausführen einer leichten Evakuierung darin möglich, die Wahrscheinlichkeit einer Streuung des Elektronenstrahls zu verringern, wodurch ermöglicht wird, dass der Strahl geladener Teilchen die Probe erreicht. Ferner ist es nur erforderlich, zumindest auf der Bewegungsstrecke des Strahls geladener Teilchen im zweiten Raum, nämlich im Raum zwischen der Membran 10 und der Probe 6 statt im gesamten zweiten Raum eine Evakuierung auszuführen oder die Atmosphärenluft durch Gas auszutauschen.
Aus dem vorstehend erwähnten Grund ist beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop gemäß dem vorliegenden Beispiel das Deckelelement 122 mit einem Abschnitt zum Anbringen eines Gaszufuhrschlauchs 100 (eines Gaseinleitabschnitts) daran versehen. Der Gaszufuhrschlauch 100 ist durch einen Kopplungsabschnitt 102, welcher das Einleiten eines Austauschgases in den zweiten Raum 12 ermöglicht, mit einem Gaszylinder 103 gekoppelt. Auf halbem Wege entlang dem Gaszufuhrschlauch 100 ist ein Gassteuerventil 101 angeordnet, welches es ermöglicht, die Durchflussrate des durch das Rohr strömenden Austauschgases zu steuern. Daher erstreckt sich eine Signalleitung vom Gassteuerventil 101 zu einem Steuerabschnitt 37 niederer Ordnung, und der Benutzer der Vorrichtung kann die Durchflussrate des Austauschgases durch eine auf dem Bildschirm eines Computers 35 angezeigte Manipulationsbildschirmdarstellung steuern. Ferner kann das Gassteuerventil 101 geöffnet und geschlossen werden, indem es von Hand manipuliert wird.
In Bezug auf den Typ des Austauschgases sei bemerkt, dass beliebige Gase, die leichter als die Atmosphärenluft sind, wie Stickstoff und Wasserdampf, verwendet werden können, um das Bild-Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern, dass Heliumgas und Wasserstoffgas, die noch kleinere Massen aufweisen, das Bild-Signal-Rausch-Verhältnis jedoch noch stärker verbessern können.
Das Austauschgas ist ein solches Gas eines leichten Elements und neigt daher dazu, sich in einem oberen Abschnitt des zweiten Raums 12 anzusammeln, wodurch es schwieriger wird, einen Austausch an seiner Unterseite vorzunehmen. Daher ist das Deckelelement 122 unterhalb der Position, an der der Gaszufuhrschlauch 100 daran angebracht ist, mit einer Öffnung versehen, um das Innere des zweiten Raums mit dem Außenbereich in Verbindung zu bringen. Beispielsweise ist die Öffnung in 11 an der Position bereitgestellt, wo ein Druckeinstellventil 104 daran angebracht ist. Dies bewirkt, dass Atmosphärenluftgas durch die untere Öffnung abgegeben wird, indem es durch das Gas eines leichten Elements herausgedrückt wird, das durch den Gaseinleitabschnitt eingeleitet wird, wodurch ein wirksamer Gasaustausch im Inneren des zweiten Gehäuses 121 ermöglicht wird. Ferner kann diese Öffnung auch als eine Grobauslassöffnung verwendet werden, wie später beschrieben wird.
An Stelle der vorstehend erwähnten Öffnung kann das Druckeinstellventil 104 bereitgestellt werden. Dieses Druckeinstellventil 104 hat eine Funktion, das Ventil automatisch zu öffnen, wenn der Innendruck im zweiten Gehäuse 121 größer oder gleich 1 atm wird. Durch Bereitstellen des Druckeinstellventils mit dieser Funktion kann das Innere der Vorrichtung mit dem Gas eines leichten Elements gefüllt werden, weil, falls der Innendruck während des Einleitens des Gases eines leichten Elements größer oder gleich 1 atm wird, das Druckeinstellventil automatisch geöffnet wird, um Atmosphärenluftgaskomponenten, wie Stickstoff und Sauerstoff, aus der Vorrichtung auszustoßen. Ferner kann der in der Figur dargestellte Gaszylinder oder die in der Figur dargestellte Vakuumpumpe 103 im mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop bereitgestellt werden oder später durch den Vorrichtungsbenutzer daran angebracht werden.
Ferner kann selbst ein Gas eines leichten Elements wie Heliumgas oder Wasserstoffgas eine stärkere Streuung von Elektronenstrahlen herbeiführen. In diesem Fall kann der Gaszylinder 103 durch eine Vakuumpumpe ersetzt werden. Ferner ist es durch Vornehmen einer leichten Evakuierung damit möglich, das Innere des zweiten Gehäuses in einen extremen Vakuumzustand zu versetzen (nämlich in eine Umgebung, deren Druck dem Atmosphärendruck näher liegt). Insbesondere kann im Raum zwischen der Membran 10 und der Probe 6 ein Vakuum erzeugt werden. Beispielsweise kann das zweite Gehäuse 121 oder das Deckelelement 122 mit einer Vakuumevakuierungsöffnung versehen werden und kann das Innere des zweiten Gehäuses 121 dadurch leicht evakuiert werden. Danach kann ein Austauschgas darin eingeleitet werden. In diesem Fall ist es für das Erhalten einer solchen Evakuierung nur erforderlich, Atmosphärenluft-Gaskomponenten, die innerhalb des zweiten Gehäuses 121 verbleiben, bis auf einen bestimmten Betrag oder darunter zu verringern, weshalb es nicht erforderlich ist, eine starke Evakuierung vorzunehmen, und es ausreicht, eine Grobevakuierung vorzunehmen, um dies in ausreichendem Maße zu erreichen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann beim vorliegenden Beispiel der Raum, in dem die Probe angeordnet wird, auf einen beliebigen Vakuumgrad im Bereich eines Atmosphärendrucks (etwa 10⁵ Pa) bis etwa 10³ Pa geregelt werden. Bei herkömmlichen so genannten Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskopen steht eine Elektronenstrahlsäule in Verbindung mit einer Probenkammer, und falls der Vakuumgrad in der Probenkammer verringert wird, um einen Druck zu erzeugen, der dem Atmosphärendruck darin näher liegt, wird hierdurch daher der Druck in der Elektronenstrahlsäule damit zusammen geändert. Dies hat das Regeln der Probenkammer auf einen Druck im Bereich des Atmosphärendrucks (etwa 10⁵ Pa) bis 10³ Pa erschwert. Beim vorliegenden Beispiel sind der zweite Raum und der erste Raum durch den Dünnfilm voneinander isoliert, wodurch es möglich ist, den Gastyp und den Druck der Umgebung im zweiten Raum 12, der vom zweiten Gehäuse 121 und vom Deckelelement 122 umgeben ist, beliebig zu steuern. Dies ermöglicht es, den Druck der Probenkammer auf einen Wert im Bereich des Atmosphärendrucks (etwa 10⁵ Pa) bis 10³ Pa zu regeln, wenngleich es herkömmlicherweise schwierig war, eine Regelung auf diesen Druckbereich vorzunehmen. Ferner ermöglicht dies, Beobachtungen von Probenzuständen durch kontinuierliches Ändern des Drucks um den Atmosphärendruck sowie Beobachtungen unter dem Atmosphärendruck (etwa 10⁵ Pa) auszuführen.
Wenngleich dies nicht dargestellt ist, kann der Zylinderabschnitt 103 ferner auch als eine Mischgassteuereinheit ausgebildet sein, die aus einem Gaszylinder und einer Vakuumpumpe besteht, welche miteinander verbunden sind oder dergleichen.
Die Struktur gemäß dem vorliegenden Beispiel hat verglichen mit den vorstehend erwähnten Strukturen die Eigenschaft, dass der zweite Raum 12 innerhalb des zweiten Gehäuses geschlossen ist. Hierdurch kann eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, Gas zwischen der Membran 10 und der Probe 6 einzuleiten oder es abzusaugen.
(Andere)
Wie vorstehend beschrieben wurde, sind beim vorliegenden Beispiel der Probentisch 5, die Manipulationsknöpfe 108 und 109 dafür, der Gaszufuhrschlauch 100 und das Druckeinstellventil 104 alle gemeinsam am Deckelelement 122 angebracht. Dies ermöglicht es dem Benutzer der Vorrichtung, Manipulationen der erwähnten Manipulationsknöpfe 108 und 109, Arbeitsvorgänge zum Austauschen der Probe und Manipulationen des Gaszufuhrschlauchs 100 und des Druckeinstellventils 104 durch die gleiche Fläche des ersten Gehäuses auszuführen. Hierdurch kann die Manipulierbarkeit gegenüber mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopen, die so aufgebaut sind, dass die vorstehend erwähnten Bestandteile verteilt an anderen Flächen der Probenkammer angebracht sind, erheblich verbessert werden.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Strukturen kann eine Kontaktüberwachungseinrichtung zum Feststellen des Kontaktzustands zwischen dem zweiten Gehäuse 121 und dem Deckelelement 122 bereitgestellt werden, um zu überwachen, ob der zweite Raum geschlossen oder geöffnet ist.
Ferner können zusätzlich zum Sekundärelektronendetektor und zum Detektor für reflektierte Elektronen ein Röntgenstrahldetektor und ein Photodetektor bereitgestellt werden, um EDS-Analysen und Fluoreszenzstrahldetektionen zu ermöglichen. In Bezug auf die Anordnung des Röntgenstrahldetektors und des Photodetektors sei bemerkt, dass sie entweder im ersten Raum 11 oder im zweiten Raum 12 angeordnet werden können.
Die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Beispiel weist ähnlich den Beispielen 1 und 2 einen Filter 200 auf, um das Innere des optischen Tubus für geladene Teilchen vor Verunreinigungen zu schützen. Ähnlich den Beispielen 1 und 2 ist der Filter 200 zwischen dem Dünnfilm 10 und dem Detektor 3 bereitgestellt. Bei der vorliegenden Struktur ist es hinsichtlich der Wartbarkeit ähnlich den Beispielen 1 und 2 bevorzugt, den Filter 200 an einer Position am Membranhalteelement 155 anzuordnen. Er kann jedoch auch am zweiten Gehäuse 121, am Gehäuse 7, am Detektor 3 oder am optischen Tubus 2 für geladene Teilchen angeordnet werden. Die Strukturen in Bezug auf den Filter gleichen jenen aus den Beispielen 1 und 2 und werden daher nicht detailliert beschrieben.
Wie vorstehend beschrieben, ist es beim vorliegenden Beispiel, zusätzlich zu den Wirkungen aus den Beispielen 1 und 2 möglich, ein Austauschgas beim Atmosphärendruck einzuleiten. Ferner ist es möglich, eine Probe unter einer Umgebung zu beobachten, bei der der Druck von jenem des ersten Raums verschieden ist. Ferner kann durch Entfernen der Membran zur Verbindung des ersten Raums und des zweiten Raums miteinander ein SEM verwirklicht werden, wodurch Beobachtungen von Proben im gleichen Vakuumzustand wie im ersten Raum sowie Beobachtungen in einer Atmosphärenluftumgebung oder einer vorgegebenen Gasumgebung vorgenommen werden können.
Beispiel 4
Beim vorliegenden Beispiel werden als Modifikationsbeispiele von Beispiel 1 Strukturen beschrieben, die jeweils einen unter einer Membran 10 vorhandenen optischen Tubus 2 für geladene Teilchen aufweisen. 12(a) zeigt eine Ansicht der Struktur eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß dem vorliegenden Beispiel. In der Figur sind eine Vakuumpumpe, ein Steuersystem und dergleichen darin nicht dargestellt. Ferner wird angenommen, dass ein Gehäuse 7 als eine Vakuumkammer und der optische Tubus 2 für geladene Teilchen durch Säulen, Träger oder dergleichen von einer Vorrichtungsinstallationsfläche getragen werden. Arbeitsvorgänge und Funktionen dieser jeweiligen Komponenten und zusätzlicher Komponenten, die zusätzlich zu diesen jeweiligen Komponenten bereitgestellt sind, gleichen im Wesentlichen jenen aus den vorstehend erwähnten Beispielen und werden daher nicht detailliert beschrieben.
Es ist ein in einer Atmosphärenluftumgebung angeordneter Probentisch 5 vorgesehen. Eine Probe 6 wird an einer Probenplattform 52 befestigt oder darauf fallen gelassen, und die Probenplattform 52 wird am Probentisch 5 befestigt. Der Probentisch 5 weist einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus mit einer Höheneinstellfunktion auf, wodurch zumindest die Probe 6 näher zur Membran 10 gebracht werden kann. Natürlich kann er auch einen XY-Antriebsmechanismus aufweisen, der in Innerebenenrichtungen der Probe beweglich ist. Die jeweiligen Antriebsmechanismen können durch einen Manipulationsknopf 108 und dergleichen beliebig betätigt werden.
Die vorliegende Struktur weist einen Filter 200 direkt unterhalb eines Dünnfilmhalteelements 155, nämlich zwischen dem Dünnfilm 10 und dem Detektor 3, auf. Die Strukturen in Bezug auf den Filter ähneln jenen in den Beispielen 1 bis 3 und werden daher nicht detailliert beschrieben.
12(b) zeigt ein Beispiel einer Struktur, bei der eine Membran 10a für das Halten einer Probe verwendet wird. Die Probe 6 wird auf der Membran 10a gehalten, und die Membran 10a wird an der Probenplattform 52 befestigt, wobei dazwischen ein Untergestellabschnitt 9 angeordnet ist. Die vorliegende Struktur ermöglicht Beobachtungen, während verhindert wird, dass die Probe 6 davon herunterfällt.
Wie bei einem in 12(c) dargestellten Beispiel einer Struktur kann die Probe 6 auf der Membran 10 angeordnet werden. Bei der vorliegenden Struktur wird die Probe 6 vorab in Kontakt mit der Membran 10 gebracht, wodurch Manipulationen, um die Probe 6 näher zur Membran 10 zu bringen, unnötig werden, was zu einer vorteilhaften Manövrierbarkeit führt.
Ferner soll die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erwähnten Beispiele beschränkt sein und verschiedene Modifikationsbeispiele einschließen. Beispielsweise wurden die vorstehend erwähnten Beispiele detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung so zu erklären, dass sie leicht verstanden werden kann, und die vorliegende Erfindung sollte nicht so verstanden werden, dass sie alle beschriebenen Strukturen aufzuweisen braucht. Ferner kann die Struktur gemäß einem bestimmten Beispiel teilweise durch die Struktur gemäß einem anderen Beispiel ersetzt werden. Auch kann zusätzlich zur Struktur gemäß einem bestimmten Beispiel die Struktur gemäß einem anderen Beispiel bereitgestellt werden. Ferner ist es auch möglich, für einen Teil der Struktur gemäß jedem der Beispiele andere Strukturen hinzuzufügen, zu entfernen oder zu ersetzen. Ferner können die vorstehend erwähnten jeweiligen Strukturen, Funktionen, Verarbeitungsabschnitte, Verarbeitungsmittel und dergleichen teilweise oder vollständig durch Hardware verwirklicht werden, indem sie beispielsweise als integrierte Schaltungen oder dergleichen ausgelegt werden. Ferner können die vorstehend erwähnten jeweiligen Strukturen, Funktionen und dergleichen durch Software verwirklicht werden, so dass Prozessoren Programme interpretieren und ausführen, um ihre jeweiligen Funktionen zu verwirklichen.
Informationen über Programme, Tabellen, Dateien und dergleichen zur Verwirklichung der jeweiligen Funktionen können in Speichervorrichtungen in der Art von Speichern, Festplatten und SSD oder in Aufzeichnungsmedien in der Art von Chipkarten, SD-Karten oder optischen Scheiben aufgenommen werden.
Ferner sind nur die Steuerleitungen und die Informationsleitungen dargestellt, die als für die Beschreibung notwendig angesehen werden, und es sind nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen und Informationsleitungen in den Produkten dargestellt. Tatsächlich kann davon ausgegangen werden, dass fast alle Strukturen miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste

1: Optische Linse, 2: optischer Tubus für geladene Teilchen, 3: Detektor, 4: Vakuumpumpe, 5: Probentisch, 6: Probe, 7: Gehäuse, 8: Quelle geladener Teilchen, 9: Untergestell, 10: Membran, 11: erster Raum, 12: zweiter Raum, 14: Leckventil, 15: offene Fläche, 16: Vakuumschlauch, 17: Tischtragplattform, 18: Tragsäule, 19: Deckelelement-Tragelement, 20: Bodenplatte, 35: Computer, 36: Steuerabschnitt höherer Ordnung, 37: Steuerabschnitt niederer Ordnung, 43, 44 und 45: Kommunikationsleitung, 52: Probenplattform, 53: optische Achse der Strahlen geladener Teilchen, 100: Gaszufuhrschlauch, 101: Gassteuerventil, 102: Kopplungsabschnitt, 103: Gaszylinder und Vakuumpumpe, 104: Druckeinstellventil, 107: Tragplatte, 108 und 109: Manipulationsknopf, 121: zweites Gehäuse, 122: Deckelelement, 123, 124, 125, 126, 128 und 129: Vakuumdichtungselement, 130: Deckelelement, 131: Hauptkörperabschnitt, 132: Anpassungsabschnitt, 154: Signalverstärker, 155: Membranhalteelement, 155a: Positionsfestlegungsabschnitt, 200: Filter, 201 und 202: Loch, 203: Belüftungsloch, 204: Element, 205: Filterhalteelement, 205a: Ausleger, 205b: Loch, 210: Dünnfilm, 210a: Untergestell, 210b: Verstärkungselement, 250: Dünnfilmfilter, 250a: Filterhalteelement, 251: Netzfilter, 251a: Filterhalteelement, 252: Tragelement, 252a: Griff

Claims

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen optischen Tubus für geladene Teilchen zum Lenken eines Strahls primärer geladener Teilchen zu einer Probe, ein Gehäuse, das dafür eingerichtet ist, einen Abschnitt der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung zu bilden und innen durch eine Vakuumpumpe evakuiert zu werden, eine Membran, die einen zu evakuierenden Raum in einem luftdichten Zustand halten kann und auch dafür eingerichtet ist, den Strahl primärer geladener Teilchen durchzulassen, und ein Filterelement, das zumindest wenn der Strahl primärer geladener Teilchen zur Probe gelenkt wird, auf dem Weg des Strahls primärer geladener Teilchen angeordnet ist, und ferner dafür eingerichtet ist, den Strahl primärer geladener Teilchen und von der Probe herrührende sekundäre geladene Teilchen durchzulassen, während es zumindest einen Teil einer Streusubstanz, die im Fall eines Reißens der Membran verstreut wird, abfängt.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filterelement eine Öffnung aufweist, um den Strahl primärer geladener Teilchen und die sekundären geladenen Teilchen durchzulassen.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Öffnung zum Durchlassen des Strahls primärer geladener Teilchen auf der optischen Achse des optischen Tubus für geladene Teilchen liegt.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Filterelement zwei oder mehr Öffnungen zum Durchlassen der sekundären geladenen Teilchen aufweist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Teil des Filterelements ein Netzelement ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filterelement abnehmbar an einem Membranhalteelement installiert ist, das dafür eingerichtet ist, die Membran zu halten.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Membranhalteelement einen Positionsfestlegungsabschnitt aufweist, um die Positionsbeziehung zwischen dem Filterelement und der Membran an einer vorgegebenen Position festzulegen.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filterelement einen Öffnungsabschnitt zum Durchlassen des Strahls primärer geladener Teilchen und einen Dünnfilmabschnitt zum Durchlassen des Strahls sekundärer geladener Teilchen aufweist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Dünnfilmabschnitt an seiner Oberfläche ein Verstärkungselement zum Verstärken des Dünnfilms aufweist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere der Filterelemente in Reihe auf der optischen Achse des optischen Tubus für geladene Teilchen angeordnet sind.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 2, welche ferner ein von der Öffnung verschiedenes Loch aufweist, wobei das Loch dafür eingerichtet ist, einen Raum zwischen dem Filterelement und der Membran in Verbindung mit einem Raum innerhalb des Gehäuses zu bringen und im Fall eines Reißens der Membran zumindest einen Teil des durch die Membran in den optischen Tubus für geladene Teilchen strömenden Gases in das Innere des Gehäuses abzulassen.
Filterelement, das in einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung installiert ist, wobei die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung Folgendes aufweist: einen optischen Tubus für geladene Teilchen zum Lenken eines Strahls primärer geladener Teilchen zu einer Probe, ein Gehäuse, das dafür eingerichtet ist, einen Abschnitt der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung zu bilden und innen durch eine Vakuumpumpe evakuiert zu werden, und eine Membran, die einen zu evakuierenden Raum in einem luftdichten Zustand halten kann und auch dafür eingerichtet ist, den Strahl primärer geladener Teilchen durchzulassen, wobei das Filterelement zumindest wenn der Strahl primärer geladener Teilchen zur Probe gelenkt wird, auf dem Weg des Strahls primärer geladener Teilchen angeordnet ist und ferner dafür eingerichtet ist, den Strahl primärer geladener Teilchen und von der Probe herrührende oder davon reflektierte sekundäre geladene Teilchen durchzulassen, während es zumindest einen Teil einer Streusubstanz, die im Fall eines Reißens der Membran verstreut wird, abfängt.