-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung und insbesondere eine Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung, die mit einem Probentisch versehen ist, in den ein Seitenzugang-Probenhalter eingeführt wird.
-
Stand der Technik
-
Eine Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung, zum Beispiel ein Elektronenmikroskop, wie ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) weist einen Seitenzugang-Probentisch auf, in den ein Probenhalter in Querrichtung relativ zu einem Spiegelkörper eingeführt wird.
-
PTL 1 betrifft einen Seitenzugang-Probentisch. PTL 1 beschreibt einen Aufbau, der Folgendes umfasst: ein Gleitrohr, das in Längsrichtung des Probenhalters gleitet und sich zusammen mit dem Probenhalter bewegen kann; ein Berührungselement, das das Gleitrohr kontaktiert und eine Einstellposition des Probenhalters festlegt; und einen elastischen Körper, der zwischen dem Gleitrohr und dem Berührungselement angeordnet ist. Der Aufbau soll eine Probenverschiebung aufgrund einer Verzerrung eines O-Rings, der eine Dichtung zwischen einer Vakuumprobenkammer und der Atmosphäre im Probenhalter bewirkt, verringern.
-
Literaturverzeichnis
-
Patentliteratur
-
PTL 1: JP-Patentveröffentlichung
JP 2014-38786 A Weitere mit der Erfindung in Verbindung stehende Probenhalterungen in Elektronenmikroskopen oder allgemeiner Ladungsteilchen-Strahlvorrichtungen sind in den Druckschriften
DE 11 2013 003 621 T5 ,
JP 2000-200 577 A ,
JP 2014-89 936 A ,
JP 2010-27 220 A ,
US 2010/0 133 448 A1 und
US 9 012 841 B2 offenbart.
-
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
-
Technisches Problem
-
Ein Elektronenmikroskop, zum Beispiel ein TEM, führt eine Betrachtung unter starken Vergrößerungsbedingungen für eine direkte Betrachtung von Atomen durch, wobei die Anforderungen an eine hohe Auflösung steigen. Unter derartigen Betrachtungsbedingungen kann jedoch eine geringe Verschiebung einer Probe einen starken Einfluss auf das erhaltene Bild ausüben. Insbesondere treten im Fall eines Probentisches mit seitlicher Zufuhr (Seitenzugang-Probentisch) beim Einführen oder Bewegen des Probenhalters Oszillationen in radialer Richtung des Probenhalters auf, d.h. in senkrechter Richtung zur Längsrichtung (axialen Richtung). Das erhaltene Bild wird mit zunehmender Amplitude (Verschiebungsamplitude) beeinträchtigt, was eine Probenbetrachtung mit hoher Präzision erschwert.
-
Mit der in PTL 1 beschriebenen Technik wird der Probenhalter vorübergehend durch das Berührungselement positioniert, und anschließend wird der Probenhalter durch die Federkraft des elastischen Körpers in eine Position zurückgeschoben, die als endgültige Position des Probenhalters festgelegt ist, wodurch eine Verschiebung der Probe vermindert wird. Beim vorstehend beschriebenen Probenhalter werden jedoch Oszillationen in radialer Richtung nicht berücksichtigt.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere eine Verringerung der Verschiebungsamplitude aufgrund von Oszillationen in radialer Richtung eines Probenhalters, um die hochauflösende Probenbetrachtung bei einem Seitenzugang-Probentisch zu ermöglichen.
-
Lösung der Aufgabe
-
Ein Aspekt zur Lösung der vorstehenden Aufgabe besteht in einer Ladungs-Strahlvorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Probenhalter, der so aufgebaut ist, dass er eine Probe hält; und einen Probentisch, in den der Probenhalter eingeführt wird, wobei der Probenhalter Folgendes umfasst: einen Achsenbereich, der so aufgebaut ist, dass er eine Probenunterlage hält, auf der an einem Endbereich eine Probe platziert wird; einen Stufenbereich, der so aufgebaut ist, dass er in radialer Richtung des Achsenbereichs ausgebildet ist; und einen elastischen Körper, der so aufgebaut ist, dass er in der Nähe des Stufenbereichs angeordnet werden kann, wobei der Probentisch Folgendes umfasst: einen zylindrischen Bereich, der so aufgebaut ist, dass er einen Teil des Achsenbereichs aufnehmen kann; einen äußeren zylindrischen Bereich, der so aufgebaut ist, dass er den zylindrischen Bereich aufnehmen kann; und einen Führungsbereich, der so aufgebaut ist, dass er zwischen dem zylindrischen Bereich und dem äußeren zylindrischen Bereich angeordnet werden kann, wobei der Führungsbereich ein Kugelelement umfasst, das so angeordnet ist, dass es zur Rotation in axialer Richtung des Achsenbereichs befähigt ist, wobei der Führungsbereich den zylindrischen Bereich in radialer Richtung des Achsenbereichs trägt, wobei der zylindrische Bereich einen Trägerbereich bildet, der so aufgebaut ist, dass er den Stufenbereich kontaktiert, wenn der Probenhalter eingeführt wird, und wobei ein Kontakt zwischen dem Stufenbereich und dem Trägerbereich eine Reibungskraft in radialer Richtung des Achsenbereichs relativ zum Probenhalter erzeugt.
-
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
-
Der vorerwähnte Aufbau verringert die Verschiebungsamplitude aufgrund von Oszillationen eines Probenhalters in einem Seitenzugang-Probentisch und trägt zu einer Betrachtung mit hoher Auflösung bei.
-
Figurenliste
-
- [1] 1 zeigt den grundlegenden Aufbau einer Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
- [2] 2 zeigt einen Querschnitt in einer x-z-Ebene, wenn ein Probenhalter in einen Probentisch gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (erste Ausführungsform) eingeführt ist.
- [3] 3 zeigt einen Querschnitt in einer x-z-Ebene in einem Zustand, bei dem der Probenhalter in den Probentisch gemäß einer vorliegenden Ausführungsform (erste Ausführungsform) eingeführt ist.
- [4] 4 zeigt einen Querschnitt in einer x-y-Ebene in einem Zustand, bei dem ein Probenhalter in einen Probentisch gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (erste Ausführungsform) eingeführt ist.
- [5] 5 zeigt einen vergrößerten Querschnitt in einer x-y-Ebene eines axialen Trägerbereichs eines Probenhalters und eines ersten Stufenbereichs eines Probenhalters gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (zweite Ausführungsform).
- [6] 6 zeigt einen Querschnitt in einer x-y-Ebene in einem Zustand, bei dem ein Probenhalter in einen Probentisch gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform (dritte Ausführungsform) eingeführt ist.
- [7] 7 zeigt das Einführen eines Probenhalters in einen Probentisch gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
- [8] 8 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Querschnitts eines Probenhalters während der Probenbetrachtung gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
- [9] 9 erläutert die Verschiebungsamplitude in radialer Richtung eines Seitenzugang-Probenhalters.
-
Beschreibung der Ausführungsformen
-
Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen werden gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so dass Wiederholungen in der Beschreibung entfallen können.
-
Aufbau der Vorrichtung
-
1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines TEM, das ein Beispiel für eine Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen darstellt.
-
Ein TEM-Körper 100 umfasst hauptsächlich eine Elektronenkanone 101, eine Beleuchtungslinse 103, eine Objektivlinse 107, eine Projektionslinse 108, eine Probenkammer 111 und einen Detektor 109. Der Körper 100 wird von einer Säule 112 aufgenommen. Eine Probe 106 wird an einem Probenhalter 105 angebracht. Der Probenhalter 105 wird von einem Probentisch 104, der an einer Seitenfläche des TEM-Körpers 100 vorgesehen ist, in die Probenkammer 111 eingeführt. Bei der Probenkammer 111 handelt es sich um einen Raum, der in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Die Probenkammer wird mit einer Vakuumpumpe, die nicht dargestellt ist, während der Betrachtung der Probe evakuiert, so dass sie in einem Vakuumzustand (zum Beispiel etwa 10-5 Pa) gehalten wird. In der Zeichnung befindet sich die Probenkammer 111 in einem Raum unterhalb der Beleuchtungslinse 103 und oberhalb der Projektionslinse 108, wobei jedoch keine Beschränkung hierauf besteht. Der Detektor 109 befindet sich unterhalb der Projektionslinse 108. In der Zeichnung ist eine Steuervorrichtung 110 an jedes Bauteil angeschlossen, um eine allgemeine Steuerung der Vorrichtung vorzunehmen. Es kommt jedoch auch in Betracht, für die einzelnen Komponenten voneinander unabhängige Steuervorrichtungen vorzusehen.
-
Ein von der Elektronenkanone 101 emittierter Elektronenstrahl 102 wird von der Beleuchtungslinse 103 fokussiert, und die auf dem Probenhalter 105 in der Probenkammer 111 angebrachte Probe 106 wird beleuchtet. Ein durch die Probe 106 transmittiertes Elektron erzeugt durch die Objektivlinse 107 ein Bild. Das Bild wird von der Projektionslinse 108 vergrößert und auf den Detektor 109 projiziert. Das projizierte Bild wird über die Steuervorrichtung 110 von einer Ausgabevorrichtung, die nicht dargestellt ist, angezeigt.
7 zeigt das Einführen des Probenhalters in den Probentisch gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
-
Der Probenhalter 105 wird von der Seite des Halterendbereichs 105a in den Probentisch 104 eingeführt. Der Probentisch 104 ist auf einer Seitenoberfläche des TEM-Körpers 100 vorgesehen.
-
8 zeigt den grundlegenden Querschnittaufbau des Probenhalters während der Probenbetrachtung gemäß den erfindungsgemäßen Ausführungsformen.
-
Die auf einer Probenunterlage 211 am Halterendbereich 105a des Probenhalters 105 platzierte Probe 106 wird so angeordnet, dass sie sich während der Betrachtung unterhalb der Elektronenkanone 101 befindet. Die Probe 106 wird mit dem von der Elektronenkanone 101 emittierten Elektronenstrahl betrachtet. Was den Probenhalter 105 betrifft, kann die Probenunterlage 211 mit einem Probenneigungsmechanismus, der nicht dargestellt ist, geneigt werden, so dass die Probe 106 in einem beliebigen Winkel betrachtet werden kann.
-
Erste Ausführungsform
-
Aufbau und Betrieb des Probentisches und des Probenhalters
-
Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb des Probentisches und des Probenhalters gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in Verbindung mit den 2 bis 4 beschrieben.
-
2 zeigt einen Querschnitt in einer x-z-Ebene, wenn der Probenhalter gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den Probentisch eingeführt ist.
-
Der Probentisch 104 besteht hauptsächlich aus einem äußeren Zylinder 201, einem zylindrischen Element 202, einem Balg 203, einem Führungsbereich 204 und einem Stellglied 205. Das zylindrische Element 202 umfasst einen axialen Halterauflagebereich 213 und einen axialen Stellgliedauflagebereich 207, die später beschrieben werden. Der Führungsbereich (Linearbewegung-Auflagebereich) 204, der am äußeren Zylinder 201 befestigt ist, trägt das zylindrische Element 202 in radialer Richtung des Probenhalters 105 zusammen mit dem Kugelelement 206, das in axialer Richtung des Probenhalters 105 drehbar ist. Der Balg 203 verbindet den äußeren Zylinder 201 und das zylindrische Element 202 in axialer Richtung des Probenhalters 105 auf luftdichte Weise. Das Stellglied 205 ist am äußeren Zylinder 201 so angeordnet, dass es eng am axialen Stellgliedauflagebereich 207 des zylindrischen Elements 202 angebracht ist.
-
Der Probenhalter 105 besteht hauptsächlich aus einem Bereich 208 mit großem Durchmesser, einem Bereich 209 mit kleinem Durchmesser, einem ersten Stufenbereich 210, einem zweiten Stufenbereich 216, dem Halterendbereich 105a und der Probenunterlage 211. Ein elastischer Körper 212 ist in der Nähe des ersten Stufenbereichs 210 vorgesehen. Der elastische Körper 212 ist zwischen dem Probenhalter 105 und einer Innenwand des zylindrischen Elements 202 angeordnet. Zu Beispielen für den elastischen Körper 212 gehören ein O-Ring, der aus einem Material, zum Beispiel Kautschuk, gebildet ist, das für die luftdichte Anordnung sowie für Steifigkeit in radialer Richtung des Probenhalters 105 sorgt. Der Halterendbereich 105a gibt einen Bereich an, der sich auf der Probenunterlage 211 seitlich am zweiten Stufenbereich 216 befindet, und der Bereich 209 mit kleinem Durchmesser gibt einen Bereich an, der sich zwischen dem ersten Stufenbereich 210 und dem zweiten Stufenbereich 216 befindet. Der Bereich 208 mit großem Durchmesser gibt einen Bereich an, der sich an der Ausgangsseite des ersten Stufenbereichs 210 befindet, d.h. gegenüber der Seite der Probenunterlage. Der Probenhalter 105 wird eingeführt, wobei der elastische Körper 212 eine Innenwand des zylindrischen Elements 202 des Probentisches 104 kontaktiert, und wird in eine Position bewegt, bei der der erste Stufenbereich 210 des Probenhalters 105 in Kontakt mit dem axialen Halterauflagebereich 213 des zylindrischen Elements 202 kommt. Der eingeführte Probenhalter 105 weist zwei Enden auf, die von einem Halter-Endauflagebereich 214 bzw. von einem Halter-Ausgangsauflagebereich 215 des äußeren Zylinders 201 getragen werden.
-
Wenn der Probenhalter 105 in den Probentisch 104 eingeführt ist, befindet er sich an einer Grenzfläche, die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist, und zwar speziell so, dass der Halterendbereich 105a auf der Seite des elastischen Körpers 212 unter Vakuum steht und das gegenüberliegende Ende der Atmosphäre ausgesetzt ist. Der Probenhalter 105 ist einer Kraft ausgesetzt, die proportional zur Fläche des Bereichs 208 mit großem Durchmesser ist und den axialen Halterauflagebereich 213 in einer +x-Richtung, die in der Zeichnung im Diagramm oben rechts angegeben ist, bewegt. Das Stellglied 205 bewegt und trägt das zylindrische Element 202 in axialer Richtung über einen axialen Aufnahmebereich 207. Somit wird der erste Stufenbereich 210 mittels einer Kraft, die in Bezug auf den axialen Halter-Auflagebereich 213 erzeugt wird und in axialer Richtung des Probenhalters 105 wirkt, in enger Verbindung angebracht und getragen. Ferner erzeugen der axiale Halter-Auflagebereich 213 und der erste Stufenbereich 210 eine Reibungskraft in radialer Richtung aufgrund einer Kraft (normale Reaktion), die in axialer Richtung des Probenhalters 105 wirkt. Daher werden in einem Zustand, bei dem die Probe 106 im Ruhezustand in einer Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung betrachtet wird, der axiale Halter-Auflagebereich 213 und der erste Stufenbereich 210 durch die Reibungskraft fixiert und es kommt zu keinem Rutschvorgang in radialer Richtung. Wenn die Probe 106 gemäß Darstellung in 3 in eine Bestrahlungsposition mit dem Elektronenstrahl 102 gebracht ist, trägt der axiale Halter-Auflagebereich 213 auch in radialer Richtung den ersten Stufenbereich 210.
-
Nachstehend wird die Bewegung des Probenhalters 105 in axialer Richtung beschrieben. Der axiale Stellglied-Auflagebereich 207 wird in -x-Richtung, die im Diagramm rechts oben in der Zeichnung dargestellt ist, durch Betätigung des Stellglieds 205 angedrückt und bewegt, das zylindrische Element 202 wird in der gleichen Richtung bewegt, und der Probenhalter 105, der vom axialen Auflagebereich 213 des zylindrischen Elements 202 getragen wird, wird ebenfalls in die gleiche Richtung bewegt. Wenn das Stellglied 205 in der +x-Richtung, die im Diagramm oben rechts in der Zeichnung dargestellt ist, betätigt wird, werden der Probenhalter 105 und das zylindrische Element 202, die der Kraft in der +x-Richtung ausgesetzt sind, gemeinsam in der +x-Richtung bewegt.
-
3 zeigt einen Querschnitt in einer x-z-Ebene in einem Zustand, bei dem der Probenhalter gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den Probentisch eingeführt ist. Ferner zeigt 4 einen Querschnitt in einer x-y-Ebene in einem Zustand, bei dem der Probenhalter gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den Probentisch eingeführt ist. Wenn das Stellglied 205 in der x-Richtung, die oben rechts in der Zeichnung dargestellt ist, betätigt wird, um die Position der Probe 106 zu bewegen, wird das zylindrische Element 202 in die gleiche Richtung gedrückt und einem Kräftepaar um eine y-Richtung unterworfen. Zu diesem Zeitpunkt trägt der Führungsbereich 204 den äußeren Umfang des zylindrischen Elements 202 mit dem Kugelelement 206, das in der x-Richtung doppelt oder mehrfach ausgebildet ist (5-fach in der vorliegenden Zeichnung), um die Drehung des zylindrischen Elements 202 entlang der y-Richtung zu verhindern. Mit der vorstehenden Konfiguration kann auch der Probenhalter 105, der sich zusammen mit dem zylindrischen Element 202 bewegt, an einer Drehung entlang der y-Richtung gehindert werden.
-
Verringerung der Verschiebungsamplitude
-
Nachstehend wird eine Verringerung der Verschiebungsamplitude in radialer Richtung des Probenhalters mittels der Konfigurationen des Probentisches und des Probenhalters, die vorstehend beschrieben wurden, in Verbindung mit 9 erläutert.
-
9 zeigt die Verschiebungsamplitude in radialer Richtung des Seitenzugang-Probenhalters.
-
Wenn bei einem Seitenzugang-Probentisch der Probenhalter 905 vom Atmosphärenbereich in den Vakuumbereich eingeführt wird, ist es erforderlich, dass eine Probe an einem Ende des Probenhalters 905 angeordnet wird und eine Probenunterlage, die sich am Halterendbereich 905a des Probenhalters 905 befindet, in eine Position zur Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl bewegt und dort festgesetzt wird. Da der Innenraum der Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung unter Vakuum steht, ist es erforderlich, dass ein kleiner luftdichter Bereich vorhanden ist, so dass die Probenunterlage eine zentrale Position der TEM-Säule, bei der es sich um die Position der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl handelt, erreicht, und zwar ausgehend vom Außenbereich der Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung. Daher wird der Probenhalter 905 vorzugsweise in Form eines langen Stabs ausgebildet. Aus diesem Grund neigt der Probenhalter 905 mit der stabähnlichen Gestalt dazu, sich gemäß Darstellung in 9 in radialer Richtung zu bewegen, was zu einer Erhöhung der Verschiebungsamplitude führt. Um die Verschiebungsamplitude an beiden Enden zu verringern und um eine stabile Positionierung der Probe zu erreichen, ist vorzugsweise in der Nähe der beiden Enden eine Auflage vorgesehen. Die Verschiebungsamplitude bezieht sich auf eine Strecke, die sich ergibt, wenn der Probenhalter 905 in radialer Richtung verschoben wird.
-
Aufgrund von Entwicklungsarbeiten der Erfinder wurde festgestellt, dass bei einem Probenhalter 905 mit einer großen axialen Länge selbst dann, wenn an beiden Enden eine Auflage vorgesehen ist, die Verschiebungsamplitude ansteigt.
-
Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß Darstellung in den 2 bis 4 der Führungsbereich 204 fest zwischen dem äußeren Zylinder 201 und dem zylindrischen Element 202 angebracht. Der Führungsbereich 204 stützt das zylindrische Element 202 in radialer Richtung des Probenhalters 105 über das Kugelelement 206. Der Führungsbereich 204 ist vorzugsweise in der Nähe des axialen Halter-Auflagebereichs 213 des zylindrischen Elements 202 angeordnet. Wenn der Probenhalter 105 in den Probentisch 104 eingeführt wird und die Probe 106 in eine Position zur Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl 102 bewegt wird, sind der axiale Halter-Auflagebereich 213 des zylindrischen Elements 202 und der erste Stufenbereich 210 des Probenhalters 105 in einem Kontaktzustand in axialer Richtung angeordnet. Dabei wird eine Reibungskraft zwischen dem axialen Halter-Auflagebereich 213 und dem ersten Stufenbereich 210 erzeugt. Daher kommt es nicht zu einem Verrutschen des Probenhalters 105 in radialer Richtung, so dass sich eine stabile Auflage ergibt.
-
Ferner wird dabei die Position des Probenhalters 105 in radialer Richtung durch den Halter-Endauflagebereich 214 und den Halter-Ausgangsauflagebereich 215 festgelegt. Wie vorstehend ausgeführt, ermöglicht die Reibungskraft, die durch den Kontakt zwischen dem axialen Halter-Auflagebereich 213 und dem ersten Stufenbereich 210 erzeugt wird, auch eine Verringerung von Ausrichtungsfehlern.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist der axiale Auflagebereich 213 eine ringförmige Struktur zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Kontakts mit dem ersten Stufenbereich 210 auf. Jedoch können abweichend von den vorstehenden Ausführungen beispielsweise eine Mehrzahl von Vorsprüngen mit einer grob halbkugelförmigen Gestalt angeordnet sein. Wenn die Probenunterlage 211 in x- und y-Richtung in einem Zustand, bei dem die Probe 106 auf der Probenunterlage 211 mit dem Elektronenstrahl 102 der Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung in z-Richtung bestrahlt wird (vergleiche die Diagramme oben rechts in den 2 und 3), bewegt wird, kommt es tendenziell zu Störungen im erhaltenen Bild. Wenn daher Vorsprünge vorgesehen sind, sind diese Vorsprünge vorzugsweise am axialen Halter-Auflagebereich 213 in symmetrischen Abständen in Bezug zur axialen Richtung des Probenhalters 105 angeordnet. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein vorspringender Bereich am axialen Halter-Auflagebereich 213 vorgesehen; jedoch kann ein vorspringender Bereich auch auf der Seite des ersten Stufenbereichs 210 vorgesehen sein.
-
Ferner ist bei der vorstehenden Ausführungsform der erste Stufenbereich 210 des Probenhalters 105 ungefähr in einer Mittelposition in axialer Richtung vorgesehen. Wenn beide Enden bei der Struktur, bei der der Probenhalter 105 in Form eines Stabs ausgebildet ist, gestützt werden, kommt es tendenziell zu einer Erhöhung der Verschiebungsamplitude ungefähr im Mittelbereich in axialer Richtung. Daher wird der Probenhalter 105 vorzugsweise in einer ungefähren mittleren Position in axialer Richtung gestützt. Jedoch kann der Probenhalter 105 auch an einer anderen Position in axialer Richtung zwischen beiden Enden gestützt werden. Eine derartige Konfiguration kann auch Oszillationen in radialer Richtung des Probenhalters 105 verringern.
-
Ferner betrifft die vorliegende Ausführungsform einen Fall, bei dem es sich beim Material des axialen Halter-Auflagebereichs 213 um das gleiche Material wie beim zylindrischen Element 202 handelt. Es kann jedoch ein hartes Material, zum Beispiel Saphir, verwendet werden. In diesem Fall kann es sich beim Material des ersten Stufenbereichs 210 des Probenhalters 105 um Titan oder dergleichen handeln, um einen erhöhten Reibungskoeffizienten zu erzielen. Daher kann selbst dann, wenn die auf den Probenhalter 105 ausgeübte Kraft zunimmt, der axiale Auflagebereich 213 in stabiler Weise den ersten Stufenbereich 210 halten.
-
Wenn der axiale Trägerbereich 213 die vorspringenden Strukturen in Bezug zum ersten Stufenbereich 210 umfasst, kann der Kontakt mit den Vorsprüngen den ersten Stufenbereich 210 deformieren. In diesem Fall weist der axiale Trägerbereich 213 eine ebene Oberfläche auf oder der erste Stufenbereich 210 umfasst, wie nachstehend in der zweiten Ausführungsform beschrieben, eine vertiefte Struktur. Wenn dabei der axiale Auflagebereich 213 und der erste Stufenbereich 210 in Kontakt kommen, um eine enge Verbindung in axialer Richtung zu erzeugen, wird der erste Stufenbereich 210 nicht deformiert und es wird eine Reibungskraft zwischen dem ersten Stufenbereich 210 und dem zylindrischen Element 202 erzeugt, so dass der Probenhalter 105 in einem Zustand gehalten werden kann, bei dem es kaum zu einem Verrutschen in radialer Richtung kommt. Somit kann der Probenhalter 105 in stabiler Weise in axialer und radialer Richtung gehalten werden, ohne dass eine Deformation des ersten Stufenbereichs 210 durch den axialen Trägerbereich 213 auftritt.
-
Verringerung der Probenverschiebung
-
Bei einer Probenverschiebung handelt es sich um die Erscheinung, dass die Position der Probenunterlage 211 oder die Position der Probe 106 bei der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl 102 in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren variieren, wozu die Deformation einer Komponente der Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung und Temperaturänderungen gehören. Im Fall eines Seitenzugang-Probentisches 104 wird dann, wenn eine Komponente, zum Beispiel der elastische Körper 212, durch die Bewegung des Probenhalters 105 deformiert wird, eine Rückstellkraft erzeugt, um die Deformation, die zu einer Probenverschiebung führt, aufzuheben. Da bei der vorliegenden Ausführungsform der Probenhalter 105 und das zylindrische Element 202 gemeinsam bewegt werden können, wird der elastische Körper 212 nicht deformiert, und eine Probenverschiebung lässt sich zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Verringerung der Verschiebungsamplitude verringern.
-
Zweite Ausführungsform
-
Die vorliegende Ausführungsform betrifft einen Aufbau, bei dem der axiale Halter-Auflagebereich 213 des zylindrischen Elements 202 des Probentisches 104 und der erste Stufenbereich 210 des Probenhalters 105 mittels einer Ausnehmung und eines Vorsprungs montiert werden, wie in Verbindung mit 5 beschrieben wird.
-
5 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht in einer x-y-Ebene des ersten Stufenbereichs 210 des Probentisches gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Es handelt sich um eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A des Probenhalters 105, der oben links in der Zeichnung gestrichelt dargestellt ist. Die vorliegende Konfiguration unterscheidet sich dadurch, dass der erste Stufenbereich 210 des bei der ersten Ausführungsform dargestellten Probenhalters 105 ferner mit einem vertieften Bereich (Ausnehmungsbereich) ausgebildet ist. Die übrigen Bauteile haben die gleichen Funktionen wie die Bauteile bei der ersten Ausführungsform, so dass eine Beschreibung dieser Teile unterbleibt. Der Probenhalter 105 wird einer Kraft in der +x-Richtung unterworfen, und anschließend werden der erste Stufenbereich 210, der den Ausnehmungsbereich bildet, und das zylindrische Element 202 in axialer Richtung des Probenhalters 105 in enge Verbindung gebracht. Dabei sind der erste Stufenbereich 210, der den Ausnehmungsbereich bildet, und der axiale Auflagebereich 213, der den Vorsprungsbereich bildet, so aufgebaut, dass sie gegenseitig in Eingriff gelangen und einen Bereich aufweisen, an dem sie in radialer Richtung miteinander in Kontakt kommen, zusätzlich zur axialen Richtung des Probenhalters 105. Daher wird der Probenhalter 105 am axialen Halter-Auflagebereich 213 in stabiler Weise gehalten. Somit erhöht die Montage zwischen dem Ausnehmungsbereich, der am ersten Stufenbereich 210 ausgebildet ist, und dem Vorsprungsbereich, der am axialen Halter-Auflagebereich 213 ausgebildet ist, die Kontaktfläche in radialer Richtung des Probenhalters 105, was es ermöglicht, die Kontaktsteifigkeit zu erhöhen. Selbst dann, wenn eine Kraft, die größer ist als die Reibungskraft zwischen dem Ausnehmungsbereich, der am ersten Stufenbereich 210 ausgebildet ist, und dem Vorsprungsbereich, der am axialen Auflagebereich 213 ausgebildet ist, angelegt wird, lässt sich ein Zustand aufrechterhalten, bei dem es nicht zu einem gegenseitigen Verrutschen in radialer Richtung des Probenhalters 105 kommt.
-
Dritte Ausführungsform
-
Die vorlegende Ausführungsform beschreibt eine Struktur in Verbindung mit 6, bei der zusätzlich zum vorerwähnten Aufbau der Probentisch 104 einen zweiten axialen Halter-Auflagebereich 218 umfasst und der Probenhalter 105 ferner einen dritten Stufenbereich 217 umfasst. Wie vorstehend ausgeführt, unterscheidet sich die vorliegende Konfiguration darin, dass der bei der ersten Ausführungsform angegebene Probenhalter 105 ferner den dritten Stufenbereich 217 umfasst und der Probentisch 104 den zweiten axialen Halter-Auflagebereich 218 umfasst.
-
Die übrigen Bauteile haben die gleichen Funktionen wie die bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Bauteile, so dass deren Beschreibung unterbleibt.
-
Der Probenhalter 105 besteht vorwiegend aus dem Bereich 208 mit großem Durchmesser, einem Bereich 219 mit mittlerem Durchmesser, dem Bereich 209 mit geringem Durchmesser, dem Halterendbereich 105a, der Probenunterlage 211, dem ersten Stufenbereich 210, dem zweiten Stufenbereich 216 und dem dritten Stufenbereich 217. Ein elastisches Element 220 ist in der Nähe des dritten Stufenbereichs 217 vorgesehen. Das elastische Element 220 weist eine scheibenförmige Gestalt auf.
-
Wenn, wie vorstehend ausgeführt, der Probenhalter 105 in den Probentisch 104 eingeführt wird, wird der Probenhalter 105 aufgrund der Tatsache, dass der Innenraum der Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung unter Vakuum steht, einer Kraft in der +x-Richtung unterworfen, und der erste Stufenbereich 210 und der axiale Auflagebereich 213 des zylindrischen Elements 202 sind eng aneinander befestigt und können aufgrund der Reibungskraft kaum in radialer Richtung verrutschen, so dass der Probenhalter 105 in axialer und radialer Richtung stabil gehalten wird.
-
Der äußere Zylinder 201 des Probentisches 104 umfasst den zweiten axialen Halter-Auflagebereich 218 und das elastische Element 220. Der zweite axiale Halter-Auflagebereich 218 ist an einem Ende des elastischen Elements 220 angeordnet. Wenn der Probenhalter 105 während des Einsetzens in den Probentisch 104 einer Kraft in +x-Richtung unterworfen wird, kommen der dritte Stufenbereich 217 und der zweite axiale Halter-Auflagebereich 218 in Kontakt und bilden eine enge Verbindung.
-
Das elastische Element 220 stellt eine Struktur dar, die eine geringe Steifigkeit in axialer Richtung des Probenhalters 105 sowie eine hohe Steifigkeit in radialer Richtung aufweist, wobei es sich beispielsweise um ein Kautschukelement handelt. Der Probenhalter 105 verrutscht kaum in radialer Richtung, was auf die Reibungskraft zurückzuführen ist, wodurch eine stabilere Auflage ermöglicht wird.
-
Nachstehend wird die Betätigung des Probenhalters 105 in axialer Richtung beschrieben. Wenn das zylindrische Element 202 durch Betätigen des Stellglieds 205 in -x-Richtung bewegt wird, wird der vom zylindrischen Element 202 gehaltene Probenhalter 105 ebenfalls in der gleichen -x-Richtung mitbewegt. Das elastische Element 220 erzeugt beim Einsetzen eine Kraft in -x-Richtung. Der zweite axiale Halter-Auflagebereich 218, der am Ende des elastischen Elements 220 angeordnet ist, folgt dem Probenhalter 105 und wird in einem Zustand, bei dem er eng am dritten Stufenbereich 217 angebracht ist, bewegt.
-
Wenn das Stellglied 205 in +x-Richtung betätigt wird, wird der Probenhalter 105 aufgrund der Tatsache, dass der Innenraum der Ladungsteilchen-Strahlvorrichtung unter Vakuum steht, einer Kraft in +x-Richtung ausgesetzt und in +x-Richtung zusammen mit dem zylindrischen Element 202 bewegt. Wenn dabei der Probenhalter 105 in +x-Richtung bewegt wird, folgt aufgrund der Tatsache, dass die durch Deformation des elastischen Elements 220 erzeugte Reaktionskraft gering ist, der zweite axiale Halter-Auflagebereich 218 der Bewegung des Probenhalters 105 und wird bewegt, während er eng am dritten Stufenbereich 217 angebracht ist.
-
Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann der Probenhalter 105 in radialer Richtung mit höherer Steifigkeit gehalten werden, als es der Fall ist, wenn nur ein einziger axialer Auflagebereich vorgesehen ist, was eine wirksamere Verringerung der Verschiebungsamplitude des Probenhalters 105 bewirkt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Konfiguration mit zwei axialen Auflagebereichen beschrieben. Jedoch können auch drei oder mehr axiale Auflagebereiche vorgesehen sein. Die vorliegenden Ausführungsformen sind nicht auf die vorerwähnten Konfigurationen beschränkt, sondern es sind verschiedene Variationen möglich. Beispielsweise wurden die vorerwähnten Ausführungsformen ausführlich beschrieben, um ein leichtes Verständnis zu ermöglichen, wobei aber nicht notwendigerweise alle beschriebenen Konfigurationen vorhanden sein müssen. Ferner kann ein Teil einer Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform durch eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und eine Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann zur Konfiguration einer bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können unterschiedliche Konfigurationen hinzugefügt, weggelassen oder ersetzt werden, und zwar in Bezug auf einen Teil der Konfigurationen der beschriebenen Ausführungsformen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- TEM-Körper
- 101
- Elektronenkanone
- 102
- Elektronenstrahl
- 103
- Beleuchtungslinse
- 104
- Probentisch
- 105, 905
- Probenhalter
- 105a, 905a
- Halterendbereich
- 106
- Probe
- 107
- Objektivlinse
- 108
- Projektionslinse
- 109
- Detektor
- 110
- Steuervorrichtung
- 111
- Probenkammer
- 112
- Säule
- 201
- äußerer Zylinder
- 202
- zylindrisches Element
- 203
- Balg
- 204
- Führungsbereich
- 205
- Stellglied
- 206
- Kugelelement
- 207
- axialer Stellglied-Auflagebereich
- 208
- Bereich mit großem Durchmesser
- 209
- Bereich mit geringem Durchmesser
- 210
- erster Stufenbereich
- 211
- Probenunterlage
- 212
- elastischer Körper
- 213
- axialer Halter-Auflagebereich
- 214
- Halter-Endauflagebereich
- 215
- Halter-Ausgangsauflagebereich
- 216
- zweiter Stufenbereich
- 217
- dritter Stufenbereich
- 218
- zweiter axialer Auflagebereich
- 219
- Bereich mit mittlerem Durchmesser
- 220
- elastisches Element
