DE112014003586T5 - Probenhalter und mit geladenen Teilchen arbeitende Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Umgebung einer Probe beim Atmosphärendruck zu halten und Sekundärelektronen wirksam zu detektieren. In einer Probenkammer einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung weist ein Probenhalter (4) Folgendes auf: ein Gaseinleitrohr und ein Gasauslassrohr zum Steuern des Gebiets in der Nähe der Probe (20) zu einer Atmosphärendruckumgebung, ein Durchgangsloch (18) für geladene Teilchen und eine Mikroöffnung (18), welche die Detektion von der Probe (20) emittierter Sekundärelektronen (15) ermöglicht, welche sich gemeinsam über der Probe (20) befinden, und ein Durchgangsloch (19) für geladene Teilchen mit einem Lochdurchmesser, der größer ist als jener der Mikroöffnung (18) oberhalb der Probe (20), um während des Einleitens von Gas das Gas aktiv evakuieren zu können.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Umgebungssteuerung eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Beobachtungssystems. Das System wird bei der Beobachtung einer Probe mit einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, beispielsweise einem Elektronenmikroskop, verwendet, um von der Probe erzeugte Sekundärelektronen wirksam zu detektieren und eine wirksame Erwärmung und Beobachtung der Probe auszuführen, während der Druck in der Nähe der Probe geregelt wird. Dementsprechend ist es bei der Analyse des Verschlechterungsprozesses in einer neuen Brennstoffzelle oder dergleichen für die Beobachtung dynamischer Änderungen der Struktur nach dem Einlassen von Gas und der Erwärmung sehr nützlich, die Beobachtungsumgebung des Elektronenmikroskops mit der eigentlichen Arbeitsumgebung zu koordinieren.
  • Technischer Hintergrund
  • Bei einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, beispielsweise einem Elektronenmikroskop, wird eine Beobachtung einer Probe unter Verwendung eines Transmissionselektronenbilds oder eines Sekundärelektronenbilds im Wesentlichen in einem Zustand ausgeführt, in dem entsprechend der Art der für die Beobachtung zu detektierenden geladenen Teilchen in der Nähe der Probe eine Hochvakuumumgebung aufrechterhalten wird. In den letzten Jahren ist es jedoch erforderlich geworden, die Probe in einer tatsächlichen Arbeitsumgebung zu beobachten. Wenn beispielsweise eine dynamische Änderung der Probe beobachtet wird, während die Probe erwärmt wird, wird eine Technik angewendet, bei der die Beobachtung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem sich die Umgebung der Probe in einem Grobvakuumzustand befindet, während Gas eingeleitet wird. Dabei ist es notwendig, dass die mit geladenen Teilchen arbeitende Vorrichtung die Elektronenkanone nicht negativ beeinflusst. Es gibt eine erhebliche Begrenzung für das Halten des Drucks in der Nähe der Probe in der tatsächlichen Arbeitsumgebung, d. h. beim so genannten Atmosphärendruck. Für diesen Zweck muss ein Halter bereitgestellt werden, um die Probe mit einer Struktur zu laden.
  • Beispielsweise ist für die Beobachtung der Probe eine Struktur bekannt, bei der nur die Umgebung der Probe unter Verwendung eines Dünnfilms isoliert wird, durch den geladene Teilchen oberhalb und unterhalb der Probe wie durch eine Membran hindurchtreten, um in der Nähe der Probe einen Atmosphärendruck zu erhalten (ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2011-175809 ).
  • Ferner gibt es einen Probenheizhalter mit einem Gaseinleitmechanismus zur Beobachtung der dynamischen Änderung der Probe, wenn erwärmt wird, während der Druck geregelt wird, indem ein beliebig ausgewähltes Gas zur Probe geblasen wird, während die Probe erwärmt wird (ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2008-108429 ).
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2011-175809
    • Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2008-108429
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Die vorstehend beschriebenen Techniken betreffen insbesondere die Beobachtung unter Verwendung eines Transmissionselektronenbilds. Es gibt bisher keine Technik zur gleichzeitigen Beobachtung des Transmissionselektronenbilds und des Sekundärelektronenbilds. Weil nur die Umgebung der Probe beim Atmosphärendruck gehalten wird, werden die Sekundärelektronen durch die Membranen blockiert und können nicht detektiert werden.
  • Dementsprechend ist für das Detektieren von Sekundärelektronen und für das Ausführen einer Beobachtung unter Verwendung von ihnen ein Halter zu entwickeln und vorzuschlagen, der mit einem Sekundärelektronendetektionsdurchgang oberhalb einer Probe unter Verwendung einer sehr kleinen Öffnung und einer Spulenheizung zum Erwärmen der Probe über die Öffnung an einem Durchgang für geladene Teilchen versehen ist. Es ist durch Regeln des Drucks in der Nähe der Probe und Erwärmen der Probe durch Einleiten von Gas möglich, eine dynamische Änderung der Probe durch Detektion von Sekundärelektronen zu beobachten.
  • Das heißt, dass eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin besteht, die Umgebung einer Probe beim Atmosphärendruck zu halten und Sekundärelektronen wirksam zu detektieren.
  • Lösung des Problems
  • Zum Lösen der vorstehenden Aufgabe verwendet die vorliegende Erfindung die in den Ansprüchen angegebene Konfiguration.
  • Beispielsweise besteht eines der Merkmale darin, eine Druckregelung in der Nähe der Probe zu ermöglichen und Sekundärelektronen wirksam zu detektieren, um eine dynamische Änderung der Probe zu beobachten. Ferner wird bei der Regelung des Drucks in der Nähe der Probe ein Probenhalter verwendet, der ein differenzielles Absaugloch aufweist, um eine nachteilige Wirkung auf die Elektronenkanone der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, beispielsweise eines Elektronenmikroskops, zu vermeiden. Der Halter hat eine sehr kleine Öffnung als Sekundärelektronendurchgang. Er ist mit einer Gaseinleitdüse und einer sehr kleinen Vakuummessvorrichtung für das Regeln des Drucks in der Nähe der Probe versehen. Er weist ferner eine Heizung zum Erwärmen der Probe auf.
  • Ferner muss, um die Umgebung der Probe im Atmosphärendruckumfeld zu halten, nur die Umgebung der Probe von der Probenkammer der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung isoliert werden und Gas eingeleitet werden. Dabei wird eine Membran im Durchgang für geladene Teilchen verwendet, um die Probe zu beobachten. Wenngleich die geladenen Teilchen durch die Membran hindurchtreten, ist die Detektion der Sekundärelektronen unmöglich, wodurch die Beobachtung beeinträchtigt wird. In Bezug auf dieses Problem wird gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise bei Verwendung des Probenhalters oberhalb der Probe eine sehr kleine Öffnung bereitgestellt, während eine Membran unterhalb der Probe in Bezug auf den Durchgang für geladene Teilchen bereitgestellt wird. Mit dieser Konfiguration wird die Umgebung der Probe im Atmosphärendruckumfeld gehalten. Ferner kann eine Beobachtung unter Verwendung von Sekundärelektronen erfolgen, wodurch das Problem gelöst wird.
  • Es sei bemerkt, dass bei Verwendung eines Probenhalters nachteilige Wirkungen in der Art einer Verschlechterung der Elektronenkanone auftreten könnten, wenn die sehr kleine Öffnung für den Sekundärelektronendurchgang einem Durchgangsloch für von der Elektronenkanone der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, beispielsweise einem Elektronenmikroskop, erzeugte geladene Teilchen überlagert wird, weil diese Öffnung nach der Gaseinleitung auch als Absaugloch verwendet wird. Andererseits wird gemäß der vorliegenden Erfindung beispielsweise durch Verschieben der Position des Durchgangslochs für geladene Teilchen gegenüber der im Probenhalter bereitgestellten sehr kleinen Öffnung das von der sehr kleinen Öffnung ausgelassene Gas nicht direkt zur Elektronenkanone ausgelassen, so dass das Problem gelöst wird. Wenn andererseits ein größeres Auslassloch auf der entgegengesetzten Seite zur sehr kleinen Öffnung des Probenhalters bereitgestellt wird, wird das Gas von dem größeren Auslassloch ausgelassen. Selbst bei dieser Konfiguration, bei der das Durchgangsloch für geladene Teilchen und die sehr kleine Öffnung koaxial bereitgestellt sind, wird die Elektronenkanone nicht beeinträchtigt. Auf diese Weise wird das Problem gelöst.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung kann eine dynamische Änderung unter Verwendung von Sekundärelektronen beobachtet werden, während der Druck in der Nähe einer gewünschten Probe geregelt wird. Weil ferner eine Beobachtung ausgeführt werden kann, während die Probe erwärmt wird, trägt die Erfindung stark zur Erforschung des Verschlechterungsprozesses auf dem Gebiet von Brennstoffzellen bei. Ferner kann zusätzlich zu einer Pulverprobe eine Mikroprobe, die durch die mit geladenen Teilchen arbeitende Vorrichtung, beispielsweise eine mit einem fokussierten Ionenstrahl arbeitende Verarbeitungs- und Beobachtungsvorrichtung, gebildet wurde, in den Probenhalter gemäß der vorliegenden Erfindung geladen werden. Auf diese Weise kann die Arbeitszeit von der Verarbeitung bis zur Beobachtung stark verringert werden, indem alle seriellen Arbeitsschritte von der Verarbeitung bis zur Beobachtung mit einem Halter möglich gemacht werden, was zu einem schnellen Fortschritt der Forschung auf verschiedenen Gebieten beiträgt.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist ein schematisches Diagramm einer Probenkammer einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung und eines Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Positionsbeziehung zwischen geladenen Teilchen in einer Probenkammer einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung für die Beobachtung, einem im Probenhalter bereitgestellten Durchgang für geladene Teilchen und einer Probe dargestellt ist.
  • 2 zeigt die Positionsbeziehung zwischen von der Spitze des Probenhalters und von der Probe abgegebenen Sekundärelektronen und einem Sekundärelektronendetektor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine Draufsicht der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 ist ein schematisches Diagramm der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung und des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Positionsbeziehung zwischen den geladenen Teilchen in der Probenkammer der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung für die Beobachtung, dem im Probenhalter bereitgestellten Durchgang für geladene Teilchen und der Probe dargestellt ist.
  • 6 zeigt eine Schnittansicht der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7 zeigt eine Entwicklungsansicht der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt eine Entwicklungsansicht der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt die Positionsbeziehung zwischen der Spitze des Probenhalters und den geladenen Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt eine Schnittansicht der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: (a) ist ein Diagramm, in dem eine Membran oberhalb der Probe an der Spitze des Probenhalters bereitgestellt ist, und (b) ist ein Diagramm, in dem die Membran unterhalb der Probe an der Spitze des Probenhalters bereitgestellt ist.
  • 11 ist ein schematisches Diagramm einer Kappe an der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 ist ein erklärendes Diagramm, in dem eine Reihe von Arbeitsvorgängen von der Herstellung bis zur Beobachtung der Probe an der Spitze des Probenhalters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt ist: (a) ist eine Draufsicht der Spitze des Probenhalters, worin das Laden einer Probe durch Mikroprobennahme schematisch dargestellt ist, (b) ist eine Draufsicht der Spitze des Probenhalters, worin eine Dünnfilmverarbeitung an der Probe schematisch dargestellt ist, und (c) ist eine Schnittansicht der Spitze des Probenhalters, worin eine Beobachtung schematisch dargestellt ist.
  • 13 zeigt eine Ausführungsform der Probenbeobachtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt ein Grundkonzeptdiagramm der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf eine Probenhalterspitzenkappe 3 zum Blockieren nur des Probenhalters 4, der in einer Probenkammer 2 einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung bereitgestellt ist, und der Umgebung der Probe 20 sei bemerkt, dass die Probenhalterspitzenkappe 3 mit einem Durchgangsloch (einer Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen versehen ist, wodurch geladene Teilchen A1 hindurchtreten, um die Beobachtung geladener Teilchen zu ermöglichen. Die Probenkammer 2 der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung wird mit einer Vakuumpumpe 5 und einem Ventil 6 in einem Hochvakuumzustand gehalten. Der Probenhalter 4 weist ein Gaseinlassrohr 26 und ein Gasauslassrohr 25 auf, um den Druck in der Umgebung der Probe 20 zu ändern. Er hat eine Struktur zum Zuführen von Gas von einer Gasspeichereinheit 10 über das Gasdruckregelventil 6, um die Durchflussrate beim Einleiten von Gas zu steuern und um das Gas mit der Absaugvakuumpumpe 5 und dem Ventil 6 auszustoßen. Ferner ist eine Druckmessvorrichtung 11 zum Detektieren des Drucks in der Umgebung der Probe 20 mit dem Probenhalter 4 verbunden. Ferner ist der Probenhalter 4 mit einer Heizung 16 zum Erwärmen der Probe 20 versehen. Eine Probenheiztemperatursteuereinheit 12 zum Steuern der Temperatur der Heizung 16 ist mit dem Probenhalter verbunden.
  • 2 zeigt ein Konzeptdiagramm einer detaillierten Struktur der Spitze des Probenhalters 4, wie in 1 beschrieben ist. Der Probenhalter 4 ist mit einem O-Ring 21 versehen, um nur die Umgebung der Probe 20 mit der Probenhalterspitzenkappe 3 atmosphärisch zu blockieren. Er weist ferner eine Probenhalterspitzenkappen-Befestigungsschraube 22 zum Fixieren der Probenhalterspitzenkappe 3 auf. In der Probenhalterspitzenkappe 3 ist das Durchgangsloch (die Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen, wodurch die geladenen Teilchen A1 hindurchtreten, an Positionen oberhalb und unterhalb der Probe 20 bereitgestellt. Das Durchgangsloch (die Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen oberhalb der Probe 20 hat einen Lochdurchmesser zum Durchlassen von der Probe 20 abgegebener Sekundärelektronen 15. Es ist möglich, eine Bildbeobachtung mit einer Bildanzeigeeinheit 14 durch den Sekundärelektronendetektor 13 auszuführen.
  • 13 zeigt ein Beobachtungsbeispiel zu dieser Zeit. In 13 sind ein Beobachtungsbild mit den Sekundärelektronen 15 und ein Beobachtungsbild mit Transmissionselektronen kontrastierend gegenübergestellt. Es ist möglich, eine Oberflächenbetrachtung unter Verwendung des Sekundärelektronenbilds zusätzlich zur Betrachtung einer inneren Materialstruktur unter Verwendung des Transmissionsbilds bei einer In-situ-Beobachtung einer Strukturänderung der Probe als eine neue In-situ-Beobachtungstechnik vorzunehmen. Ferner ist der Probenhalter 4 mit der Heizung 16 versehen, worin die Probe 20 eingebracht ist, und er weist eine Schraube für das Befestigen der Heizung 16 auf. Um die Ausstoßkapazität zu erhöhen, hat ein Durchgangsloch für geladene Teilchen und Gasauslassloch 19 unterhalb der Probe 20 einen Durchmesser, der größer als jener des Durchgangslochs (der Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen oberhalb der Probe 20 ist. Bei dieser Konfiguration wird das nach dem Gaseinlass ausgestoßene Gas in einer Richtung ausgestoßen, die unterhalb der Richtung liegt, in der die geladenen Teilchen A1 auftreten. Dementsprechend wird eine Struktur erhalten, bei der die Elektronenkanone der Quelle 28 geladener Teilchen, beispielsweise bei einem Elektronenmikroskop, nicht beeinflusst wird.
  • 5 zeigt ein Grundkonzeptdiagramm der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf die Probenhalterspitzenkappe 3 zum Blockieren nur des Probenhalters 4, der in der Probenkammer 2 der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung bereitgestellt ist, und der Umgebung der Probe 20 sei bemerkt, dass die Probenhalterspitzenkappe 3 mit dem Durchgangsloch (der Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen versehen ist, wodurch die geladenen Teilchen A1 hindurchtreten, um die Beobachtung geladener Teilchen zu ermöglichen. Dabei ist in der Probenhalterspitzenkappe 3 das Durchgangsloch (die Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen, wodurch die geladenen Teilchen A1 hindurchtreten, oberhalb der Probe 20 bereitgestellt, und trennt unterhalb der Probe 20 eine Membran 32 die Umgebung der Probe 20 von der Probenkammer 2 der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, um die geladenen Teilchen A1 durchzulassen. Ferner ist das Durchgangsloch (die Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen, das oberhalb der Probe 20 an der Probenhalterspitzenkappe 3 bereitgestellt ist, an einer Position bereitgestellt, die nicht koaxial mit einem Durchgangsloch für geladene Teilchen und Gasauslassloch 31 für von der Quelle 28 geladener Teilchen abgegebene geladene Teilchen ist. Dementsprechend wird das vom Durchgangsloch (von der Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen, das oberhalb der Probe 20 an der Probenhalterspitzenkappe 3 angeordnet ist, ausgestoßene Gas in einer Richtung injiziert, die von der Auftrittsrichtung der geladenen Teilchen A1 verschieden ist. Auf diese Weise wird eine Struktur erhalten, bei der die Elektronenkanone der Quelle 28 geladener Teilchen, beispielsweise bei einem Elektronenmikroskop, nicht beeinflusst wird. Ferner gleichen die Bestandteile der Probenkammer 2 der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung und des Probenhalters 4 jenen aus 1.
  • Erste Ausführungsform
  • 3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Spitze des in 1 beschriebenen Probenhalters 4 detailliert dargestellt ist. Wie im Fall aus 2 ist der Probenhalter 4 mit dem O-Ring 21 versehen, um nur die Umgebung der Probe 20 mit der Probenhalterspitzenkappe 3 atmosphärisch zu blockieren. Ferner weist er die Probenhalterspitzenkappen-Befestigungsschraube 22 zum Befestigen der Probenhalterspitzenkappe 3 auf. In der Probenhalterspitzenkappe 3 ist das Durchgangsloch (die Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen, wodurch die geladenen Teilchen A1 hindurchtreten, an den Positionen oberhalb und unterhalb der Probe 20 bereitgestellt. Das Durchgangsloch (die Mikroöffnung) 18 für geladene Teilchen oberhalb der Probe 20 hat einen Lochdurchmesser zum Durchlassen der von der Probe 20 abgegebenen Sekundärelektronen 15. Die Bildbeobachtung mit der Bildanzeigeeinheit 14 kann durch den Sekundärelektronendetektor 13 ermöglicht werden. Ferner ist zusätzlich zum Durchgangsloch für geladene Teilchen und Gasauslassloch 19 unterhalb der Probe 20 durch Bereitstellen eines Gasauslasslochs 23 eine Struktur bereitgestellt, um ein differenzielles Abpumpen in einer Richtung vorzunehmen, die von der Richtung der Erzeugungsquelle der geladenen Teilchen A1 verschieden ist. Bei dieser Konfiguration wird das nach dem Gaseinlass abgelassene Gas in einer Richtung abgelassen, die unterhalb der Richtung des Auftretens der geladenen Teilchen A1 liegt, wodurch die Elektronenkanone der Quelle 28 geladener Teilchen, beispielsweise bei einem Elektronenmikroskop, nicht beeinflusst wird.
  • Zweite Ausführungsform
  • 4 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und ist ein detailliertes Diagramm der Spitze des Probenhalters 4. Der Probenhalter 4 ist mit der Heizung 16 zum Laden der Probe 20 versehen, und die Probe 20 wird dort geladen. Ferner weist er eine Struktur auf, die mit dem Gaseinleitrohr 26 und dem auf die Probe 20 gerichteten Gasauslassrohr 25 versehen ist, und er weist ein sehr kleines Druckmesselement 24 zum Detektieren des Drucks in der Umgebung der Probe 20 auf.
  • Dritte Ausführungsform
  • 6 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Spitze des in 5 beschriebenen Probenhalters 4 detailliert dargestellt ist.
  • Vierte Ausführungsform
  • 10 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Beispiel dargestellt ist, bei dem die Positionen der Membran 32 und des Durchgangslochs für geladene Teilchen und des Gasauslasslochs 19 entsprechend den Durchlässen für geladene Teilchen A1 oberhalb und unterhalb der Probe 20 an der Spitze des Probenhalters 4, wie in 6 beschrieben, entsprechend dem Zweck umgekehrt werden. Beispielsweise wird bei einer Beobachtung unter Verwendung von Transmissionselektronen, um Schwierigkeiten mit der Quelle 28 geladener Teilchen infolge des Auslassens aus dem Durchgangsloch für geladene Teilchen und Gasauslassloch 19 zu vermeiden, die Probenhalterspitzenkappe 3 wie in 10-(a) dargestellt bereitgestellt. Bei einer Beobachtung unter Verwendung der Sekundärelektronen 15 wird die Probenhalterspitzenkappe 3 mit der Anordnungsbeziehung in 5 als Bedingung bereitgestellt, wie in 10-(b) dargestellt ist.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 11 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Sie weist eine Struktur auf, die von einem Benutzer entsprechend der Druckbedingung in der Umgebung der Probe 20 geändert werden kann, indem mehrere an der Spitze des Probenhalters 4 anzubringende Probenhalterspitzenkappen 3 bereitgestellt werden, die unterschiedliche Lochdurchmesser des Durchgangslochs für geladene Teilchen und des Gasauslasslochs 19 aufweisen.
  • Sechste Ausführungsform
  • 12 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Probenhalter 4 hat eine Struktur, die mit einer Kerbe in Emissionsrichtung der geladenen Teilchen B35, beispielsweise eines fokussierten Ionenstrahls, zum Laden der Mikroprobe 20 versehen ist, wobei die Mikroprobe 20 durch Mikroprobennahme mit der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, beispielsweise einer mit einem fokussierten Ionenstrahl arbeitenden Bearbeitungsvorrichtung, hergestellt wird. Mit dieser Struktur kann eine Dünnfilmverarbeitung auf der Probe 20 mit den geladenen Teilchen B35, beispielsweise mit einem fokussierten Ionenstrahl, ausgeführt werden. Ferner wird bei der Struktur die Probenhalterspitzenkappe 3 angebracht und wird zusätzlich die Richtung der Probe 20 um 90° gedreht, um die dünnfilmverarbeitete Probe 20 mit der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, beispielsweise einem Elektronenmikroskop, das von der vorstehend erwähnten Vorrichtung verschieden ist, zu betrachten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    geladene Teilchen A
    2
    Probenkammer der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung
    3
    Probenhalterspitzenkappe
    4
    Probenhalter
    5
    Vakuumpumpe
    6
    Ventil
    7
    Gasdruckregelventil
    8
    Mikrodruckmesselementverbinder
    9
    Probenheizverbinder
    10
    Gasspeichereinheit
    11
    Druckmessvorrichtung
    12
    Probenheiztemperatursteuereinheit
    13
    Sekundärelektronendetektor
    14
    Bildanzeigeeinheit
    15
    Sekundärelektronen
    16
    Heizung (Probenladeabschnitt)
    17
    Heizungsbefestigungsschraube
    18
    Durchgangsloch (Mikroöffnung) für geladene Teilchen
    19
    Durchgangsloch für geladene Teilchen und Gasauslassloch
    20
    Probe
    21
    O-Ring
    22
    Probenhalterspitzenkappen-Befestigungsschraube
    23
    Gasauslassloch
    24
    sehr kleines Druckmesselement
    25
    Gasauslassrohr
    26
    Gaseinleitrohr
    27
    Probenhalterspitzenkappen-Befestigungsschraubenloch
    28
    Quelle geladener Teilchen
    29
    Sammellinse A
    30
    Sammellinse B
    31
    Durchgangsloch für geladene Teilchen und Gasauslassloch
    32
    Membran
    33
    Probenhalterspitzenkappen-Lagerkasten
    34
    Mikrosonde
    35
    geladene Teilchen B

Claims (9)

  1. Probenhalter mit einem Gaseinleitrohr und einem Gasauslassrohr zum Steuern der Umgebung einer Probe in einem Atmosphärendruckumfeld in einer Probenkammer einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung mit einem Durchgangsloch für geladene Teilchen, das auch als Mikroöffnung zur Detektion von der Probe abgegebener Sekundärelektronen oberhalb der Probe dient, und mit einem Durchgangsloch für geladene Teilchen zum sicheren Ausführen des Absaugens nach dem Gaseinlass, indem der Lochdurchmesser größer gemacht wird als jener der Mikroöffnung oberhalb der Probe.
  2. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei der Zustand der Probe in einer Gasatmosphäre nach der Probenerwärmung beobachtet werden kann, indem eine Heizung zum Erwärmen der Probe bereitgestellt wird.
  3. Probenhalter nach Anspruch 1, der zusätzlich zum unterhalb der Probe angeordneten Durchgangsloch für geladene Teilchen ein oder mehrere Gasauslasslöcher aufweist.
  4. Probenhalter nach Anspruch 1 mit einem sehr kleinen Druckmesselement zum Prüfen des Drucks in der Umgebung der Probe.
  5. Probenhalter mit einer mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung, wobei ein Durchgangsloch für geladene Teilchen bereitgestellt ist, um eine koaxiale Positionierung der Emissionsrichtung von einer Quelle zur Erzeugung geladener Teilchen abgegebener geladener Teilchen mit dem Probenzentrum in der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung zu vermeiden, und mit einem Gaseinleitrohr und einem Gasauslassrohr zum Steuern der Umgebung der Probe in einem Atmosphärendruckumfeld, einem Durchgangsloch für geladene Teilchen, das auch als Mikroöffnung zur Detektion von der Probe abgegebener Sekundärelektronen oberhalb der Probe dient, und einer Membran unterhalb der Probe, von der die geladenen Teilchen durchgelassen werden.
  6. Probenhalter nach Anspruch 5, wobei die Probenhalterspitzenkappe eine Struktur aufweist, bei der die Positionen der Membranen entsprechend dem Zweck zu einer Position oberhalb oder einer Position unterhalb der Probe änderbar sind.
  7. Probenhalter nach Anspruch 1, wobei die Probenhalterspitzenkappe entsprechend dem Zweck auswählbar ist, indem mehrere Probenhalterspitzenkappen mit unterschiedlichen Lochdurchmessern der Mikroöffnung bereitgestellt werden.
  8. Probenhalter nach Anspruch 1 oder 5 mit einer Struktur, wodurch eine Reihe von Operationen von einer Verarbeitung bis zur Betrachtung mit verschiedenen geladenen Teilchen ausgeführt werden kann und die Probenrichtung in Bezug auf die Emissionsrichtung der geladenen Teilchen beliebig geändert werden kann.
  9. Mit geladenen Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen Probenhalter mit einem Probenhalteteil, der die Probe hält, und einem Umgebungssteuerteil, einschließlich des Probenhalteteils, wodurch die Umgebung in der Nähe der Probe gesteuert wird, wobei sich darin ein Loch mit einer vorgegebenen Größe oberhalb der Probe befindet, eine Quelle zur Erzeugung geladener Teilchen, wodurch geladene Teilchen erzeugt werden, eine Linse, welche die Emissionsrichtung der von der Quelle zur Erzeugung geladener Teilchen erzeugten geladenen Teilchen einstellt, und einen Detektor, der von der Probe erzeugte Sekundärelektronen detektiert, wobei die Achsen der Emissionsrichtung der von der Quelle zur Erzeugung geladener Teilchen emittierten geladenen Teilchen und das Loch des Probenhalters verschoben sind und durch Einstellen der Emissionsrichtung der von der Quelle zur Erzeugung geladener Teilchen erzeugten geladenen Teilchen mit der Linse die von der Quelle zur Erzeugung geladener Teilchen erzeugten geladenen Teilchen durch das Loch zur Probe emittiert werden, während die von der Probe erzeugten Sekundärelektronen vom Probenhalter durch das Loch abgegeben und mit dem Detektor detektiert werden.
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