TW202324483A - 利用帶電粒子分析樣品的裝置及方法 - Google Patents

利用帶電粒子分析樣品的裝置及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202324483A
TW202324483A TW111144615A TW111144615A TW202324483A TW 202324483 A TW202324483 A TW 202324483A TW 111144615 A TW111144615 A TW 111144615A TW 111144615 A TW111144615 A TW 111144615A TW 202324483 A TW202324483 A TW 202324483A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
compensation
coil
charged particles
sample
central axis
Prior art date
Application number
TW111144615A
Other languages
English (en)
Inventor
史帝夫 Ｊ 德珍貝
喬漢斯 哈特葛斯
Original Assignee
德商整合動力技術股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 德商整合動力技術股份有限公司 filed Critical 德商整合動力技術股份有限公司
Publication of TW202324483A publication Critical patent/TW202324483A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/09—Diaphragms; Shields associated with electron or ion-optical arrangements; Compensation of disturbing fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02—Details
    • H01J2237/026—Shields
    • H01J2237/0264—Shields magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本發明係有關於利用帶電粒子，例如藉由穿透式或掃描式電子顯微鏡來成像及/或分析及/或處理樣品的一種裝置及一種方法。在此過程中，應減少磁場的影響。 為此，本發明提出一種利用帶電粒子，特別是利用電子束來以高解析度成像及/或分析樣品的裝置，該裝置包括用於提供帶電粒子的設備、具有用於容置及保持該樣品之構件的腔室、用於沿中心軸M Z朝該腔室方向導引該等帶電粒子的設備，及偵測器。可在工作期間為佈置在該腔室中的樣品施加該等帶電粒子。 此外，設有用於補償磁干擾場且用於形成沿該中心軸M Z具有最大延伸度之較佳長條形的補償體積的設備，其中在工作期間可減少存在於該補償體積內部的磁干擾場。

Description

利用帶電粒子分析樣品的裝置及方法
發明領域
本發明係有關於利用帶電粒子，例如藉由穿透式或掃描式電子顯微鏡來成像及/或分析及/或處理樣品的一種裝置及一種方法。在此過程中，應減少磁場的影響。
發明背景
根據反饋控制原理的磁場補償已為吾人所知。其中，在此亦稱作補償體積之一較小的空間體積透過破壞性干涉在一定程度上或大體上成為無場的。為此，一反饋感測器記錄待保護對象附近之磁干擾場，例如地磁場，並且將該信號傳導至控制單元。控制單元基於感測器信號計算出補償電流，將此補償電流導引至補償線圈。隨後，此補償線圈產生磁場，在理想情況下，此磁場與干擾場破壞性疊加，使得干擾的振幅最小化或至少大幅減小。
特別是以加速電子工作的儀器，例如掃描式及/或穿透式電子顯微鏡會受到電磁干擾，因為電磁干擾能夠直接對成像所需電子之軌跡產生不利影響，從而對結果之品質產生不利影響。
這類儀器之典型安裝包含形式為線圈配置的大體積補償結構，此線圈配置通常定義一立方體或長方體區域，此區域內存在儘可能均勻的補償場。在此情形下，儀器放置在該補償場內部。此類補償結構一方面體積極大，但另一方面靈活度極小。此等補償結構通常必須與該處的空間條件相匹配且以較為複雜的方式安裝，方能將儀器佈置在此結構中。由此，可用空間的大小亦對儀器大小形成限制。
申請人之文獻EP 2 544 214 B1中描述過一種更加緊湊的配置。其中，根據某些實施方案，兩個線圈環繞一空間佈置，以補償存在於此空間內部的磁場。所描述的用於磁場補償之系統如此地佈置，使得補償體積能夠主要形成在測量系統的敏感點上。因此，補償體積僅為一極小的空間體積。
根據其他實施方案，作為每個空間方向設置一線圈對的替代，每個空間方向或每個軸線僅設置一個單線圈。在此情形下，補償場明顯更不均勻，但對某些用途而言已足夠，並且節省了三個線圈結構。
該等用於磁場補償之配置的共同之處在於，僅能提供一極為有限的空間體積，此空間體積有一定的磁場補償。因此，磁場補償(如有)僅能在尺寸為幾毫米之極為狹小且大體呈點狀的空間體積中實現。
故可實現的磁場補償在在此樣品之區域或周圍環境中，或至少在該極小的空間體積之外便已大幅減少，使得電磁干擾迅速增加，並且電子通往樣品之軌跡發生變化，最終會影響測量結果的品質。
該磁場補償充分之空間體積的較小延伸度在儀器更大的情況下亦不利，因為掃描式及/或穿透式電子顯微鏡考慮到更高的精度而愈來愈多地具有更長或更高的結構。
因此，對可簡單整合在儀器或環境中，但同時亦提供一磁場補償充分的更大空間體積之靈活的磁場補償的需求不斷增長。
發明概要
有鑒於此，發明人致力於至少減少先前技術的缺點。
由此，本發明之目的在於，提供用於成像及/或分析樣品的一種裝置及一種方法，其中可在更大的區域或空間體積範圍內實現儘可能良好的磁場補償。
其中，應至少沿一預設空間方向在儘可能大的距離範圍內實現儘可能良好的磁場補償，且不需要大體積的補償結構。
其中，用於磁場補償的該裝置及該方法特別是應可在掃描式及/或穿透式電子顯微鏡(REM或TEM)上使用或與其結合使用。
其中，同樣應能夠將本發明整合至已有的調節方案，或將習知的調節方案擴展。
特別是應考慮到設備的可操作性方面的特殊條件以及設備的具體特性。
應儘可能良好地以較小的難度將用於磁場補償的裝置及方法實施或整合在用於成像及/或分析樣品的相應裝置中，特別是實施或整合在掃描式及/或穿透式電子顯微鏡中或其上，較佳同樣實施或整合在具有例如超過1 m、超過2 m甚至超過3 m的較高結構之掃描式及/或穿透式電子顯微鏡中或其上。
出人意料地，該目的簡單地藉由如獨立項中任一項之利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析及/或處理樣品的一種裝置及一種方法而達成。
本發明之較佳實施方式及改良方案參閱相應的附屬項。
有鑒於此，在第一態樣中，本發明係有關於一種利用帶電粒子，特別是利用電子束，以高解析度成像及/或分析及/或處理樣品的裝置，該裝置包括 用於提供帶電粒子的設備， 具有用於容置及保持該樣品之構件的腔室， 用於沿中心軸M Z朝該腔室方向導引帶電粒子的設備， 及偵測器， 其中可在工作期間為佈置在該腔室中的樣品施加帶電粒子， 以及，用於補償磁干擾場且用於形成具有沿中心軸M Z的延伸度之較佳長條形的補償體積的設備， 其中該腔室較佳至少部分地佈置在該補償體積內部， 包括至少兩個補償線圈，該等補償線圈分別由至少一匝導體提供，且其中至少兩個補償線圈沿中心軸M Z並排佈置或對應於該中心軸， 且其中在工作期間可減少存在於該補償體積內部的磁干擾場。
透過該裝置，可在工作期間為佈置在該腔室中的樣品施加帶電粒子，且大體未受到原本存在於該處的磁場的干擾。如此便能在大體或完全不受磁干擾場影響的情況下實施測量，從而在與測量處存在的磁場無關的情況下成像、分析及/或處理樣品。
該補償體積有利地呈長條形，具有沿該裝置的中心軸M Z方向的最大延伸度。該配置使得能夠對三維空間體積中存在於該裝置的放置地點的磁干擾場進行補償，其中既可在水平面內又可沿豎向補償該干擾場。
本發明之用於成像及/或分析樣品的裝置在工作時可豎立佈置，例如穿透式電子顯微鏡中通常即為此情形，但亦可平放佈置。
水平面由空間方向X及Y定義，其垂直線或正交線被稱作空間方向Z。因此，當該裝置豎立佈置時，該裝置的中心軸M Z對應於空間方向Z，該裝置的方向或座標X及Y對應於空間方向X及Y。在工作期間，帶電粒子可沿該裝置的中心軸M Z運動，因此，當豎立佈置時，該中心軸平行於空間方向Z地佈置。
補償體積沿該裝置的中心軸M Z方向的最大延伸度使得裝置工作時帶電粒子穿過補償體積的路徑儘可能長。此路徑特別是指自用於提供帶電粒子的設備或用於導引帶電粒子的設備(以下簡稱發射器)經由容置樣品的地點(以下簡稱樣品座)直至適於偵測帶電粒子的偵測器之路徑。為此，至少兩個補償線圈沿中心軸M Z並排佈置或與該中心軸對應。
在本發明之一種有利實施方式中，除該等至少兩個沿中心軸M Z並排佈置的補償線圈之外，還設有至少另外兩個可對應於該裝置的座標X及Y的補償線圈。因此，當豎立佈置時，對應於該等至少另外兩個補償線圈的軸線M X及M Y對應於空間方向X及Y。故對應於該等軸線的補償線圈與對應於中心方向M Z的該等至少兩個補償線圈正交。
如此便能在補償體積內對存在於所有空間方向X、Y及Z上的磁干擾場進行補償。其中，該二空間方向X及Y同樣可對應於多個補償線圈或僅對應一單獨的補償線圈。
當裝置工作時，可透過補償線圈產生較佳長條形的補償體積，其中現有的磁干擾場，例如放置地點處占主導地位的地磁場及/或來自環境的干擾，如與所選放置地點相關的干擾，以及/或者設備本身所造成的干擾，可得到至少很大補償或在理想情況下大體完全得到補償。因此，補償體積描述補償線圈所產生磁場之一空間體積，在該空間體積內，存在於該處的磁干擾場有所減少，較佳減少至磁通密度的預定最大值。
為此，可有利地應用反饋控制原理，其中可透過破壞性干涉使得一空間體積在一定程度上或大體上成為無場的。為此，可將一補償電流導引至補償線圈，隨後，該補償電流可產生磁場，在理想情況下，該磁場與干擾場破壞性疊加，使得干擾的振幅最小化或至少大幅減小。為此，設有用於測量磁通密度的設備，下文將對該設備進行闡述。
發明人發現，若不僅在帶電粒子撞擊樣品的地點處，即樣品座的地點處，還在發射器的地點處及/或偵測器的地點處實施磁場補償，則透過使得帶電粒子基於干擾性磁場發生偏轉，又可整體上大幅降低測量的不準確性。
因此，特別是在以下情況下，對藉由該裝置成像及分析的影響儘可能小：磁通密度在該等地點的至少兩個、較佳全部三個處儘可能小，該等地點在下文中亦稱作敏感地點，以及/或者，磁通密度在該等敏感地點處儘可能相同。
換言之，在如此地選擇及佈置補償線圈，使得該裝置的較佳該等三個敏感地點上的磁場可得到補償的情況下，可實現利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置的特別高的測量精度。
集中在該等三個敏感地點便能以極為有利的方式設置比習知的具有極大體積的補償線圈的配置更小的補償線圈。藉此，藉由沿中心軸M Z並排佈置的兩個補償線圈已能夠在至少兩個、較佳三個敏感地點處實現足夠良好的補償，其中該二補償線圈可比一個大補償線圈小得多，該大補償線圈包括整個裝置且視情況需要為其提供相應的容置空間。
故磁場補償主要集中在至少兩個、較佳三個敏感地點。若該等地點如一般情況下那樣沿中心軸M Z彼此共線佈置，則透過兩個同樣沿中心軸M Z佈置的補償線圈便已能夠至少在兩個、較佳三個敏感地點處使得帶電粒子小幅偏轉。
根據本發明之一種較佳實施方式，相鄰敏感地點之間的距離可為至少0.1 m或0.2 m，特別是至少0.5 m，較佳至少1 m，尤佳至少1.5 m甚至以上。此點表明，發射器與樣品座間的距離以及/或者樣品座與偵測器間的距離可為0.5 m或以上、1 m或以上，或者1.5 m或以上。故外部敏感地點間，特別是發射器與偵測器間的距離可為1 m或以上，較佳1.5 m或以上，尤佳2 m或以上。
在本發明之一種較佳實施方式中，正交的平面內的延伸度可為至少0.2 m×0.2 m，較佳至少0.3 m×0.3 m，尤佳至少0.4 m×0.4 m、至少0.5 m×0.5 m或以上。
在一種較佳實施方式中，補償體積在中心軸M Z的方向上具有一延伸度，該延伸度為該補償體積在垂直於該中心軸的方向上，即在對應於座標X或Y的方向上的延伸度的至少1.5倍，較佳至少2倍甚至2.5倍。
如此便能在工作中特別有利地構建近似長方體的長條形補償體積，該補償體積在本發明範圍內可視為均勻的。
補償線圈相對於用於成像及/或分析樣品的裝置的配置可決定補償體積相對於該裝置的定向。
在一個有利配置中，所輸送的帶電粒子在補償體積中的路徑段可儘可能長，從而在工作期間，帶電粒子在用於提供帶電粒子的設備與樣品之間的路徑段的儘可能大部分處於補償體積內。
但如上所述，本發明之一重要態樣為，當裝置工作時，特別是可在敏感地點處實現儘可能高的磁場補償，使得磁通密度在該等敏感地點的至少兩個處儘可能小。亦即，該等敏感地點應大體不受外部的磁干擾影響。
在本發明範圍內，補償體積係指相對於周圍的磁干擾場的磁通密度而言具有更小的磁通密度的空間體積。其中，更小應指相對於存在於放置地點的磁干擾場而言減少至少50%，亦即，磁通密度的大小應減少至少一半。
本發明能夠透過至少兩個並排佈置的補償線圈的配置構建一長條形的補償體積，其中特別是發射器、樣品座及/或偵測器處的磁通密度相對於占主導地位的未經過補償的磁通密度減少了至少90%，較佳至少95%，尤佳至少98%。
在此過程中，亦可對磁場隨時間推移而發生的變化進行補償。該補償係自基於地磁場的常規磁通密度出發，但地磁場亦可基於儀器本身或存在於該裝置的放置地點的其他設備而略有增強或改變。
如此便能提供一種利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置，其中在工作期間，發射器及/或樣品座及/或偵測器處的磁通密度為0.2 µT或以下，較佳0.1 µT或以下，尤佳0.05 µT或以下、0.02 µT或以下，甚至0.01 µT或以下。
在本發明之一種特別有利的實施方式中，磁通密度在至少兩個，較佳三個敏感地點處的大小之差為0.05 µT或以下，較佳0.01 µT或以下。此點表明，在工作期間，至少兩個，較佳三個敏感地點處的磁通密度可保持幾乎相同，此點對測量精度產生特別有利的影響。
在一種較佳實施方式中，該用於提供帶電粒子的設備作為電子顯微鏡，例如掃描式電子顯微鏡及/或穿透式電子顯微鏡提供。
在另一實施方式中，該用於提供帶電粒子的設備作為光微影設備提供。
在又一實施方式中，該裝置作為磁共振斷層成像或核磁共振成像的設備提供。
該腔室較佳實施為真空室。該真空室可由側壁、底部及蓋部形成邊界。該腔室可包括用於容置及/或保持樣品的構件，如樣品架，樣品可如此地定位在該樣品架上，從而利用該裝置所提供的粒子來成像、檢查及/或處理該樣品。
因此，在一種較佳實施方式中，本發明之用於補償磁干擾場的設備包括至少四個補償線圈，其中該等補償線圈可如此地整合在原本的儀器或配置中，或整合在該配置的周圍環境中，從而大體不影響該配置的可操作性。
在本發明範圍內，只要磁通密度相應地減小，不僅可用來在工作期間容置樣品的腔室本身，而且該腔室外部的至少一緊鄰的區域皆可稱為補償體積或構成補償體積。
本發明能夠以相對較小的設備技術難度及緊湊的實施方案提供補償充分的補償體積的長條形延伸度，使得不僅該腔室，而且該腔室外部的區域皆可被一起包括在內。
此點使得能夠至少局部地，在理想情況下完全包括帶電粒子在自用於導引帶電粒子之設備通向樣品，在理想情況下通向偵測器之路徑上覆蓋的區域。
因此，在一種有利實施方式中，補償空間在至少局部地，在理想情況下完全覆蓋帶電粒子的軌跡的空間方向上具有長條形的延伸度。如此便能特別有利地補償沿帶電粒子的軌跡對周圍的磁干擾場的影響。
由此，本發明提出，正如文獻EP 2 544 214 B1所描述的那樣，補償體積不僅縮小至例如掃描式及/或穿透式電子顯微鏡，即所謂的REM及/或TEM設備的單獨一個敏感點或區域，而且特別是環繞REM及/或TEM設備的敏感點的至少一個鄰接的區域同樣包括在內。
此舉尤為有利，因為事實證明，在外部電磁干擾起作用的情況下，電子束不僅在撞擊至樣品前即將進行最後一次聚焦及/或過濾之前或之後在影像品質方面受到明顯影響，而且在用於提供帶電粒子的設備與撞擊樣品間的其他路徑段部分上以及自樣品至偵測器的路徑上受到影響。
本發明之用於補償磁干擾場的設備的緊湊實施方案不僅能夠將補償線圈佈置在一空間中，且隨後將用於提供帶電粒子的設備，特別是REM/TEM設備佈置在該空間中。
確切而言，該緊湊的結構還能夠將本發明之用於補償磁干擾場的設備直接整合至REM或TEM設備。
此舉較為有利，因為一方面，用於以高解析度成像及/或分析樣品的整個裝置由此變得更加靈活，且例如自一放置地點至另一放置地點的變換得到大幅簡化。
另一主要優點在於，可在顯微鏡結構形式方面對具體解決方案進行配置及優化，以及可與放置地點的條件無關地正常工作。由此，同樣取消了針對裝置的放置地點對現有干擾場的特定分析，以及相應的特定地點的調整。
如此便能獨立於預設放置位置地構建本發明之裝置，由此，該設備可靈活使用。
另一方面，縮短補償線圈與樣品的距離使得測量品質得到改善，因為能夠對補償進行更精確的設定。
根據本發明，每個單獨的補償線圈皆對應於至少另一較佳處於同一軸線上的線圈。藉此，可形成補償線圈對，其對應於赫姆霍茨配置且可用來形成極佳的均勻磁場。在一種較佳實施方式中，每個座標X及Y皆對應至少一個補償線圈對。特別有利地，至少兩個對應於中心軸M Z的補償線圈構建為補償線圈對。
如此便能提供總共具有至少四個補償線圈對的配置，藉由該配置，磁干擾場在所有空間方向X、Y及Z上皆可得到極佳的補償。
補償線圈對可如此地連接及/或控制，從而僅為補償線圈對的單獨一個補償線圈通電。
發明人發現，在具有兩個並排佈置的補償線圈，特別是具有兩個沿中心方向M Z並排佈置的補償線圈對的配置中，用於補償的控制及調節難度較大。特別是在以下情況下便是該情形：例如透過裝置本身或用於提供帶電粒子的設備或用於導引帶電粒子的設備在工作期間形成另一磁場，該磁場與存在於放置地點的磁場疊加，使得待補償體積中充滿強度不同的磁場，需要對該磁場進行相應的補償。
確切而言，可透過相應地控制各補償線圈來影響進而減小補償體積內部的不同地點處的通量密度，但特別是在沿中心方向M Z佈置的兩個補償線圈之間的區域內可能會迅速導致過度補償，因為該調節可能較為複雜。
雖然此點可透過測量現有的磁通密度來確定並且可相應地進行調節，但該改變亦可能在疊加區域內導致進一步的過度補償，又必須對該過度補償進行補償。
其原因在於，補償體積內部的某個點上的補償程度可能不同程度地受到多個線圈的影響。因此，雖然控制單元可基於感測器信號計算出導引至補償線圈的補償電流。但在此過程中產生的磁場可能會與干擾場疊加，使得干擾的振幅不僅會最小化或至少大幅減小，還會重新增大。因此，特別是在可能持續較長時間的測量期間可能會出現非期望的干擾。
基於此，本發明提出，補償線圈或補償線圈對的對應於中心方向M Z的內線圈與外線圈相比採用不同的構建方案。其中，有利地，與相鄰的內線圈相比，流過外線圈的電流更大。
如此便能以更簡單的方式使得補償體積沿中心方向M Z的延伸度最大化，即使在工作時，亦可在時間上近似恆定地補償補償體積內部的干擾場。
此點例如可透過以下方式實現：相對於外線圈的匝數而言，內線圈具有更小的匝數。換言之，特別有利地，相對於外線圈的匝數N a而言，內線圈的匝數N i更小，即至少比外線圈少一匝，由此，絕對值適用：N a＞ N i。
有利地，如此地調整不同的匝數，使得磁場的梯度自中心開始最小化。
藉此，內線圈對補償體積施加的影響小於外線圈，從而在很大程度上避免了過度補償。由於內線圈的匝數更少，與外線圈相比，流過內線圈的電流更小。因此，在線圈的導體回線的橫截面相等的情況下，與外線圈相比，內線圈中電流整體上可流過的橫截面更小，且產生的磁場更弱。
一般而言，有利地，與屬於外線圈的導體回線的可被電流流過的橫截面相比，屬於內線圈的導體回線的在工作中可被電流流過的橫截面更小，較佳地，減小程度為至少10%且最多70%，較佳至少15%且最多65%，尤佳至少20%且最多60%。
例如可在外線圈的匝數N a= 26且內線圈的匝數N i= 20或N i= 13的情況下，即可被電流流過的橫截面減小約20%或50%的情況下，實現良好的效果。在減小幅度過大的情況下，可能導致內線圈無法再實現足夠的補償。
在該實施方式中，首先假定內外線圈的導體回線的半徑或橫截面相等。
在另一實施方式中，作為替代或補充方案，內外補償線圈的半徑不同，其中內線圈的半徑較佳小於外線圈。透過內線圈實施的補償亦可能由此減少，從而減小過度補償的風險。
綜上所述，補償基於兩步方案，其中首先為每個線圈規定一匝數及/或大小，隨後在工作中根據相應的測量針對每個線圈單獨調節及設定電流。其中，每個補償線圈皆獨立於其他補償線圈地受調節。
為此，用於補償磁干擾場的設備可包括至少一個用於測量磁通密度，即用於偵測或測量磁干擾場的設備。
其中較佳地，至少一個用於測量磁通密度的設備佳可佈置在腔室區域內，較佳佈置在該腔室中。如此便能直接在電子與樣品的交互作用區域內偵測磁通密度，並且可相應地調節相應的補償線圈。
在一種較佳實施方式中，該裝置包括至少兩個此種用於測量磁通密度的設備，該等設備可沿中心軸M Z間隔一定距離地佈置。其優點在於，該補償體積可在中心方向M Z上具有長條形的延伸度。
在本發明之一種實施方式中，至少一個用於測量磁通密度的設備可對應於腔室或佈置在該腔室中，且另一用於測量磁通密度的設備佈置在腔室外部，較佳佈置在用於提供帶電粒子的設備與腔室之間的區域內。藉此，不僅能夠測量並且補償腔室內部的干擾場，還能在供電子在工作期間橫穿的上游區域內測量及補償。
較佳地，用於測量磁通密度的設備佈置在敏感地點附近，即例如佈置在發射器、樣品座及/或偵測器的區域內。
由於用於測量磁通密度的設備同樣可以產生磁干擾場，因此，不建議該設備直接放置在樣品及帶電粒子的路徑段的區域內。
在一種較佳實施方式中，基於補償體積的較佳呈長條形的延伸度，該等至少兩個用於測量磁通密度的設備間較佳在中心方向M Z上具有至少0.2 m、較佳至少0.5 m、尤佳至少1 m的距離，從而即使在補償體積的延伸度較佳呈長條形的情況下，亦能實現極佳的補償。
在一種實施方式中，至少一個用於測量磁通密度的設備佈置在匝數較大的補償線圈的區域內，至少用於測量磁通密度的設備第二佈置在匝數較小的補償線圈的區域內。如此便能更加精確地控制對應的補償線圈，從而進一步減少過度補償。
用於測量磁通密度的設備可包括至少一個感測器，較佳磁場感測器或者磁通閘磁力計或飽和鐵心磁力計。若用於測量磁通密度的設備需佈置在腔室中，則採用真空適用的實施方案。較佳地，用於測量磁通密度的設備可在全部三個空間方向上進行測量。
此外，有利地，設有至少一個補償線圈的電源，以及用於根據偵測到或測量到的磁干擾場來控制及/或調節補償線圈中的電流的設備。
因此，可針對每個補償線圈或針對每個導體單獨通電，該電流例如可在1至3 A範圍內，從而生成期望的補償場。
此外，有利地，設有至少一個用於較佳基於對磁通密度的測量來調節補償線圈的設備，其中用於磁場補償的補償線圈對或補償線圈對的每個單獨的補償線圈皆可由該調節設備控制。
根據本發明之一種實施方式，至少一個補償線圈在中心方向M Z上至少局部地佈置在腔壁的外側及/或內側，其中為此，較佳提供至少局部地在腔壁上延伸的凹槽，且其中該凹槽較佳實施為腔壁中的空腔。為此，腔室的壁部至少局部地提供或具有用於補償線圈的至少一個區段，特別是用於導體的至少一個區段的容置區域。在本發明之一種實施方式中，該用於容置導體的區段或該容置區域由腔壁的外側及/或內側提供。補償線圈，特別是其導體至少局部地佈置在腔壁的外側及/或內側上。例如，至少一匝導體沿腔室的壁部設置。在一種替代或補充實施方式中，該容置區域或該用於容置補償線圈、特別是導體的區段由至少局部地在腔壁上延伸的凹槽提供。例如可提供一凹槽作為腔壁的外側及/或內側中的一種溝槽或凹部。在本發明之該變體中，設有一種開口凹槽，其中導體或補償線圈可局部地或完全埋置在該凹槽中。
但較佳地，該凹槽實施為腔壁中的空腔。在該變體中，設有一種封閉凹槽，例如一種管子，導體或補償線圈可局部地或完全插入該凹槽。第一補償線圈，特別是導體，可與腔室直接連接，例如具體方式為，將導體鋪設至腔壁上及/或插入腔壁。
但第一補償線圈，特別是導體，亦可與腔室間接地，例如經由框架連接，在該框架上將導體展開以提供線匝。
中心方向M Z上的至少另一補償線圈可佈置在腔室外部。
為能夠儘可能精確地成像及/或分析及/或處理樣品，該配置有利地以隔振的方式支承。隔振係指，需要抵消作用於該系統的干擾性運動或振動。在理想情況下，該運動或振動得到補償。該補償較佳在運動的全部六個自由度上實施。故該補償通常亦稱作振動補償。因此，在本發明之範圍內還設有隔振系統，其具有至少一個根據本發明之以隔振的方式支承的用於利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置。
該隔振系統可作為主動及/或被動隔振系統提供。
被動隔振系統的特徵在於以儘可能小的機械剛度「簡單地」支承，以減少外部振動向待隔絕負荷的傳遞。用於支承的空氣軸承及聚合物彈簧元件係為被動隔振系統的兩個示例。
與特徵在於一種對振動的阻尼或一種對負荷的「隔絕」支承的被動隔振系統相比，主動隔振系統的特徵在於對振動進行主動補償。振動所引起的運動透過相應的反向運動來補償。例如，振動所引起的質量加速度被一絕對值大小相等但符號相反的加速度抵消。所產生的負荷總加速度等於零。該負荷保持靜止或保持在期望的位置。
因此，主動隔振系統，可選地結合具有儘可能小的機械剛度的支承，還具有一調節系統，該調節系統包括調節裝置以及感測器及致動器，用來針對性地抵消自外部進入系統的振動。感測器對待支承負荷的運動進行偵測。調節裝置生成補償信號，利用該等補償信號來控制致動器，由此生成補償運動。在此過程中，可應用數位或模擬調節段(Regelungsstrecken)，但亦可將二者相結合應用，即所謂的混合調節段。
在本發明範圍內，亦提供一種利用帶電粒子，特別是利用電子束來以高解析度成像及/或分析及/或處理樣品的方法，其中應用根據本發明的利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置。
根據該方法，用於導引帶電粒子之裝置沿中心方向M Z朝腔室方向提供帶電粒子並且導引至佈置在腔室中的樣品上，其中可在工作期間為佈置在腔室中的樣品施加帶電粒子。
在本發明範圍內，用於補償磁干擾場且用於形成較佳長條形的補償體積的設備較佳如此地佈置，使得最大延伸度平行於中心方向M Z。
其中，該腔室至少部分地佈置在補償體積內部。
其中，本發明之用於補償磁干擾場的設備包括至少四個補償線圈，該等補償線圈分別由至少一匝導體提供，且其中至少兩個補償線圈沿中心軸M Z並排佈置或對應於該中心軸。
在工作期間，可減少存在於該補償體積內部的磁干擾場。
因此，在一種較佳實施方式中，該補償體積既包括具有佈置在腔室中的樣品的區域，又至少局部地包括供所輸送的帶電粒子橫穿的區域。
有利地，該等區段例如可包括在撞擊至樣品前對帶電粒子的聚焦及/或過濾，從而在該等區域內亦可對干擾場進行補償。
本發明之方法特別是可藉由本發明之上述裝置實施。
本發明之裝置特別是適於實施本發明之方法。
如此便能利用本發明之裝置，特別是與掃描式或穿透式電子顯微鏡相結合，提供最高100 pm、較佳最高60 pm、尤佳最高50 pm甚至最高40 pm之解析度。
在此過程中，樣品可引起中心方向M Z上的結構高度增大，增大範圍在1 nm至數微米、較佳至至少3 µm或以上。
本發明之用於磁場補償的裝置及方法特別是可在掃描式及/或穿透式電子顯微鏡(REM或TEM)上使用或與其結合使用。
其中，亦可將該裝置整合至已有的調節方案，或可將習知的調節方案擴展。
藉此提供特別高的靈活性。可實現一更加靈活的結構。為此，可模組化地或作為模組或在單模組中提供該裝置，並且在該處簡單地組裝。
如此，亦可為具有較大結構高度或較高結構之更大的掃描式及/或穿透式電子顯微鏡提供磁場補償，該結構可為1 m或以上，或者2 m或以上，甚至3 m或更高。在此過程中，可使用與迄今為止常見的空間相比明顯更小的空間。
而在用於磁場補償的傳統裝置中，需要較大或極大的空間來容置用於磁場補償的設備，例如結構高度為2 m的穿透式電子顯微鏡相需要約8 m的籠來容置線圈。此點表明，必須為此種顯微鏡提供特殊場地，例如適宜的車間，從而大幅降低放置的可能性。
較佳實施方式之詳細說明
在下文對較佳實施方式之詳細說明中，為清楚起見，相同的元件符號表示該等實施方式中或該等實施方式上大體相同的部件。但為更好地說明本發明，附圖所示較佳實施方式並非總是按正確比例繪示。
圖1a、圖1b示出根據先前技術之補償線圈配置或用於磁場補償的設備31。圖1a僅為說明而以長方體籠50為例示出空間方向X、Y及Z，該籠能夠以簡單的方式使得線圈以赫姆霍茨配置佈置，例如佈置在相應側面51之區域內。
圖1b示出該籠50，其中每個側面51皆剛好與一個補償線圈(「coil」)對應。此處未在圖1b中示出該等補償線圈。在本示例中，籠50在X及Y向上具有200 cm×200 cm之延伸度以及300 cm之高度。
圖2以圖1b中所示實施例中的籠50為例示出空間方向Z上之磁通密度的梯度。圖中示出基於沿中心軸的梯度20之磁通密度的值，該中心軸垂直於空間方向X及Y沿籠50之高度所形成的面。
圖中可看出，借助於按照圖1b所示線圈配置的補償線圈，可很好地補償例如中心區域或中間區域內的磁場，而在補償線圈的外部區域或附近，磁場具有更大梯度。
如圖表所示，具有例如0.2 µT或更小的磁通密度之補償體積的延伸度在空間方向Z上小於1 m。就結構高度例如為2 m的儀器而言，在空間方向Z上僅能提供例如最多1 µT的補償，其對特別敏感的裝置而言可能過高。如下方的圖(減少以%表示)中的梯度21所示，在約2 m的延伸度範圍內，不僅能以圖1b中的配置實現0至將近100%的補償，而且特別是在邊緣區域內可能導致過度補償，過度補償使得現有的干擾場增強。
可實現將近100%的補償因而在一定程度上就磁場而言無干擾之區域在空間方向Z上的延伸度極小，僅為幾厘米。
由此，由根據先前技術之補償線圈配置僅能提供一極小的空間體積供實施實際磁場補償，或者，必須將補償線圈尺寸設計得極大來改善磁場補償。
圖3示出本發明之根據一用於補償磁干擾場的尤佳設備30的補償線圈配置，具有總共四個補償線圈對。當然，亦可採用僅在軸線上設置一個補償線圈或者僅沿中心軸M Z設置兩個補償線圈作為例如一個或所有補償線圈對之替代的配置。但此處所示的對稱結構能夠形成相對更大且更均勻的補償體積。
在所示實施例中，四個補償線圈對分別以赫姆霍茨配置設在一個籠60中，其中各有一補償線圈對沿空間方向X及Y佈置，兩個補償線圈對並排地沿空間方向Z佈置。
若用於補償磁干擾場的設備30整合至用於成像及/或分析在工作中豎立放置之樣品的裝置中，則空間方向Z相當於該裝置的中心軸M Z，為清楚起見，該中心軸在該圖中一併示出。該圖中未示出該裝置。
用於補償磁干擾場的設備30之所示配置定義一長方體籠60，該籠預設一具有方形基面的空間體積，該基面由該二平行於空間方向X及Y之邊62及對應於空間方向Z之邊61形成，在該示例中，該邊即最長邊。在工作期間，可在籠60所定義的空間體積內部實施干擾場補償。
在所示實施例中，籠的基面，即邊62的長度為2 m×2 m，高度，即邊61的長度為3 m。在有利的配置中，最大邊長，即高度，為基面之一邊62的長度的至少1.1倍，使得該籠更確切而言呈長方體而非立方體。其原因在於，相關中心軸M Z對應於兩個線圈對。如此便能形成較佳長條形的補償體積，其具有沿中心軸M Z的長條形延伸度，因此，該補償體積特別有利地同樣至少部分地包括工作中沿該方向輸送之帶電粒子的路徑。
其中，籠之基面的邊長與最長邊61之比對具有兩個並排佈置的線圈對的線圈配置而言在1.1倍至3倍，尤佳2倍，或如圖3之實施例所示的1.5倍間。
當然，其他補償線圈或補償線圈對亦可沿一空間方向，如空間方向Z，並排佈置。如此便能形成更長的補償體積。但在此，控制可能更加複雜，因為同一軸線上的相鄰線圈之間的疊加區域內可能出現過度補償，此點又需要透過適宜的調節策略來補償。
在具有並排的三個補償線圈或補償線圈對的籠配置中，籠之基面的邊長與最長邊61之比在1.1倍至3倍，甚至約3.5倍或4倍間，此點表明，在基面為2 m×2 m的情況下，高度可為6 m、7 m或8 m。但此點亦表明，必須提供足夠大的空間。
圖4示出圖3中的配置的磁場在空間方向Z上或沿裝置的中心軸M Z的梯度80、81，其中為進行對比，同樣示出圖2中的梯度20、21，該等梯度為根據先前技術之配置。因此，梯度80、81示出可透過本發明之用於補償磁干擾場的設備30所實現的磁通密度在減小強度及空間方向Z上的空間延伸度方面的減小。其中，圖1及圖3所示補償線圈所基於的配置在尺寸方面相同。換言之，籠50、60之尺寸相同。
其中，上方的圖表以µT為單位示出工作中沿補償體積的中心軸M Z存在的磁通密度；下方的圖表以百分比示出磁通密度同樣沿中心軸M Z的減小程度。其中，梯度80示出沿中心軸M Z或在空間方向Z上的磁通密度的大小，梯度81示出磁通密度的減小程度。
與圖1所示配置的磁場梯度20、21相比，該圖很好地示出更大強度地補償的可能性，且該補償在空間方向Z上之一明顯更大的延伸度範圍內延伸。
對應於下方的圖表的實施例示出本發明之重大優點，在該實施例中，應認為補償體積將現有的干擾場，即磁通密度減小至少90%。在該示例中，由梯度21形成長度L1，該長度示出補償線圈的該配置中補償場沿空間方向Z的延伸度，且在該長度下，減小程度為90%。在該示例中，長度L1為約0.7 m。與之相比，用L2表示的長度示出本發明之補償線圈配置中補償場沿空間方向Z的延伸度，該長度由梯度82形成。在該示例中，長度L2為約1.8 m。由此，在籠50、60的外尺寸相同的情況下，與先前技術中的配置相比，可提供補償程度相同但明顯更長的補償體積。
為了更好地說明，圖4中還示出該裝置的敏感地點的位置，並且用A標出發射器，用B標出樣品座，用C標出偵測器。因此，圖中亦可看出基於該示例之用於藉由帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置的該等敏感地點與補償體積的距離。在該實施例中，發射器與樣品座間的距離為約0.5 m，樣品座與偵測器間的距離為約0.6 m。
在本發明範圍內，發射器與樣品座間的距離以及/或者樣品座與偵測器間的距離可為0.1 m或以上、0.2 m或以上，特別是0.5 m或以上、1 m或以上或者1.5 m或以上。故發射器與偵測器間的距離亦可為1 m或以上，較佳1.5 m或以上，尤佳2 m或以上。
如圖4所示，發射器及/或樣品座及/或偵測器處的磁通密度為0.2 µT或以下，較佳0.1 µT或以下，尤佳0.05 µT或以下、0.02 µT或以下，甚至0.01 µT或以下。在該實施例中，發射器及偵測器處的磁通密度為0.15 µT，樣品座處的磁通密度為0.10 µT。
因此，在該實施例中，磁通密度在至少兩個，較佳包括發射器、樣品座及/或偵測器在內的三個敏感地點處的大小之差為約0.05 µT，其中以其他配置還可實現更小的差，如0.01 µT或以下。
藉此，在補償方案相同的情況下，明顯更大的儀器或具有更大結構的儀器可與本發明之用於補償磁干擾場的設備30一起工作。
圖5示出圖3所示本發明之補償線圈配置的磁補償場的分佈及強度。本發明之補償線圈配置能夠提供近似長方體的極為均勻的補償體積。
在所描述實施例中，補償體積的基面為約0.8 m×0.8 m；在空間方向Z上的延伸度為約2.8 m。
圖6a及圖6b示出一例示性掃描式電子顯微鏡的橫截面示意圖(圖6a)，以及相關的束導引(圖6b)。
下面以掃描式電子顯微鏡10為例對本發明進行詳細說明。為此，圖6a示出掃描式電子顯微鏡10的橫截面。圖6b示出相關的電子1的束導引。該功能簡述為：藉由電子槍11產生電子1作為帶電粒子。透過施加提取電壓及加速電壓，將電子1導引至樣品90。在束路徑中佈置有大量聚焦設備及/或致偏設備及/或光闌，以相應地設定電子1的軌跡及/或束形狀及/或成像特性。
為此，例示性地設有用於束監測的第一光闌12、集光透鏡13、第一及第二致偏設備15及16，特別是為掃描樣品90而設有物鏡17及物鏡光闌18作為樣品30前方最後的光闌，該光闌較佳可動地佈置以掃描樣品90。此外，束路徑中佈置有閥門14。
樣品90在一腔室19中佈置在樣品架23上或樣品架處。例如可透過機械手24來改變樣品90或樣品架23相對於電子束1的位置。
裝置100包括電子顯微鏡10及腔室19。該掃描式電子顯微鏡10內部及腔室19內部分別形成真空。電子1撞擊在樣品90上並且在該處釋放二次電子。該等二次電子能夠推斷出待檢查樣品90的特性。透過掃描樣品90來逐點檢查該樣品。例如可藉由偵測器(未示出)來偵測背散射電子，隨後進行檢查。
圖中還示出本發明的兩個在空間方向Z上並排佈置的補償線圈41、42。該二線圈41、42共同形成補償線圈對，用來補償磁干擾場，在此即在圖頁平面X-Z內進行補償。較佳地，針對該二空間方向X及Y同樣各設有一補償線圈對。補償線圈41、42由至少一匝導體提供。補償線圈41、42為用於磁場補償的系統40的組成部分。該系統40又為裝置100的組成部分。
補償線圈41、42在此在整個裝置100的範圍內延伸。由此，補償線圈41、42所包括的整個空間體積透過破壞性干涉成為一定程度上無場的。
補償線圈41、42所產生的補償體積大體僅提供在物鏡17或光闌18與樣品30的上側之間的體積中，電子束1撞擊在該上側上。所提供的補償體積既包括電子束1與樣品90的交互作用區域，又包括電子1自用於提供帶電粒子之設備，在實施例中即掃描式電子顯微鏡10出發的路徑。
此外，在該實施例中，本發明之用於磁場補償的系統40的特徵在於，補償線圈對的相鄰的內線圈44與外線圈45採用不同的構建方案。其中，有利地，與相鄰的內線圈44相比，流過外線圈45的電流更大。
因此，在該實施例中，內線圈44所配設的匝數比外線圈45更小。故內線圈44的匝數N i小於外線圈45的匝數N a，即內線圈至少比外線圈少一匝。
在此，可在外線圈45的匝數N a= 26且內線圈44的匝數N i= 20或N i= 13的情況下實現良好的效果。在此過程中，各匝的橫截面皆相等。
在另一實施方式中，亦可將內線圈44的橫截面面積設計得小於外線圈45的橫截面面積。
在該實施例中，用於補償磁干擾場的設備30還包括一用於測量磁通密度，即用於偵測或測量磁干擾場的設備。在所示實施例中，設有並且示意性地繪示出兩個此種用於測量磁通密度的設備24，其中該二設備24中的一個設在樣品90區域內，另一個設在較遠處，特別是工作中所輸送之帶電粒子的路徑的區域內。
用於測量磁通密度的設備24包括至少一個感測器，其可構建為磁場感測器或者磁通閘磁力計或飽和鐵心磁力計。其中，佈置在樣品90區域內的該設備24實施為真空適用的。
此外，設有補償線圈的電源，以及用於根據偵測到或測量到的磁干擾場來控制及/或調節補償線圈中的電流的設備(未繪示)。
因此，可針對每個補償線圈或針對每個導體單獨通電，該電流例如可在1至3 A範圍內，從而生成期望的補償場。
此外，有利地，設有至少一個用於較佳基於對磁通密度的測量來調節補償線圈的設備，其中用於磁場補償的補償線圈對或補償線圈對的每個單獨的補償線圈皆可由該用於調節的設備控制。
當然，在啟動之前或工作之前，可實施測量以測定現有的干擾場，即測定現有的磁輻射，例如地磁場，以校準該設備30。
該裝置能夠在工作中在補償體積內部提供至少一個空間方向上的補償磁通密度，該磁通密度小於1 µT，較佳小於0.8 µT，尤佳小於0.6 µT、小於0.4 µT，且特別是為0.2 µT或以下。在所示實施方式中，該空間方向為空間方向Z。
其中，補償體積可在空間方向Z上具有至少0.5 m、較佳至少1 m、尤佳至少1.5 m甚至以上的延伸度，其中可將磁場抑制90%或以上。其中，與該空間方向正交的平面內的延伸度為至少0.2 m×0.2 m，較佳至少0.3 m×0.3 m，尤佳至少0.4 m×0.4 m、至少0.5 m×0.5 m或以上。在該實施方式中，在長方體的空間體積內部，該均勻的補償體積的磁通密度減小90%或大幅減小。
因此，本發明亦提供一種利用帶電粒子，特別是利用電子束來以高解析度成像及/或分析及/或處理樣品的方法，其中應用根據本發明的利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置100。
根據該方法，用於導引帶電粒子1之裝置沿中心方向M Z朝腔室19方向提供帶電粒子並且導引至佈置在腔室19中的樣品90上，其中可在工作期間為佈置在腔室19中的樣品90施加帶電粒子。
其中，腔室19佈置在補償體積內部。
本發明之方法可藉由本發明之上述裝置100實施。
本發明之裝置100特別是適於實施本發明之方法。
如此便能利用本發明之裝置100，特別是與如圖6a或圖6b所示掃描式或穿透式電子顯微鏡相結合，提供最高100 pm、較佳最高60 pm、尤佳最高50 pm甚至最高40 pm之解析度。
在此過程中，樣品可引起中心方向M Z上的結構高度增大，增大範圍在1 nm至數微米、較佳至至少3 µm或以上。
本發明之用於磁場補償的裝置100及方法特別是可在掃描式及/或穿透式電子顯微鏡(REM或TEM)上使用或與其結合使用。
其中，亦可將該裝置整合至已有的調節方案，或可將習知的調節方案擴展。
藉此提供特別高的靈活性。可實現一更加靈活的結構。為此，可模組化地或作為模組或在單模組中提供該裝置100，並且在該處簡單地組裝。
如此，亦可為具有較大結構高度或較高結構之更大的掃描式及/或穿透式電子顯微鏡提供磁場補償，該結構可為1 m或以上，或者2 m或以上，甚至3 m或更高。在此過程中，可使用與迄今為止常見的空間相比明顯更小的空間。
1:電子；電子束 10:掃描式電子顯微鏡；電子顯微鏡 11:電子槍 12:第一光闌 13:集光透鏡 14:閥門 15:第一致偏裝置 16:第二致偏裝置 17:物鏡 18:物鏡光闌 19:腔室 20:梯度 21:梯度 23:樣品架 24:機械手；用於測量磁通密度的設備 30:用於補償磁干擾場的設備 31:用於磁場補償的設備 40:用於磁場補償的系統 41:補償線圈 42:補償線圈 44:內線圈 45:外線圈 50:籠 60:籠 51:側面 61:邊 62:邊 80:梯度 81:梯度 82:梯度 90:樣本 100:裝置 L1:長度 L2:長度 M X:軸線 M Y:軸線 M Z:中心方向；中心軸 N i:內線圈的匝數 N a:外線圈的匝數 X:空間方向 Y:空間方向 Z:空間方向
本發明之更多細節參閱對所示實施例之說明及所附申請專利範圍。 圖中：
圖1a、圖1b為根據先前技術之補償線圈配置， 圖2為圖1a、圖1b所示配置在中心方向M Z上之磁場梯度， 圖3為本發明之根據具有總共四個補償線圈對之實施例的補償線圈配置， 圖4為圖3所示配置在中心方向M Z上之磁場梯度， 圖5為圖3所示本發明之補償線圈配置的磁補償場的分佈及強度， 圖6a、圖6b為一例示性掃描式電子顯微鏡的橫截面示意圖(圖6a)及相關的束導引(圖6b)。
10:掃描式電子顯微鏡；電子顯微鏡
11:電子槍
12:第一光闌
13:集光透鏡
14:閥門
15:第一致偏裝置
16:第二致偏裝置
17:物鏡
18:物鏡光闌
19:腔室
23:樣品架
24:機械手；用於測量磁通密度的設備
30:用於補償磁干擾場的設備
40:用於磁場補償的系統
41:補償線圈
42:補償線圈
44:內線圈
45:外線圈
90:樣本
100:裝置
X:空間方向
Y:空間方向
Z:空間方向

Claims (22)

  1. 一種利用帶電粒子，特別是利用電子束，以高解析度成像及/或分析樣品的裝置，該裝置包括 用於提供數個帶電粒子的設備， 具有用於容置及保持該樣品之構件的腔室， 用於沿中心軸M Z朝該腔室方向導引該等帶電粒子的設備， 及偵測器， 其中可在工作期間為佈置在該腔室中的樣品施加該等帶電粒子， 以及，用於補償磁干擾場且用於形成沿該中心軸M Z具有一最大的延伸度之較佳長條形的補償體積的設備， 其中該腔室較佳至少部分地佈置在該補償體積內部， 包括至少兩個補償線圈，該等補償線圈分別由至少一匝導體提供，且其中至少兩個補償線圈沿該中心軸M Z並排佈置或對應於該中心軸M Z， 且其中在工作期間可減少存在於該補償體積內部的磁干擾場。
  2. 如請求項1之裝置，其特徵在於，至少另一補償線圈對應於座標X，另一補償線圈對應於座標Y，其中該座標X及該座標Y與該中心軸M Z正交。
  3. 如請求項1或2之裝置，其特徵在於，該補償體積構建為近似長方體，其中較佳地，沿該中心軸M Z方向的該延伸度為垂直於該中心軸M Z的方向的延伸度的至少1.5倍，較佳至少2倍。
  4. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，該等對應於空間方向Z的補償線圈構建為補償線圈對。
  5. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，所有的補償線圈皆構建為補償線圈對。
  6. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，發射器與樣品座間的距離以及/或者樣品座與該偵測器間的距離為0.5 m或以上、1 m或以上，或者1.5 m或以上，以及/或者，發射器與該偵測器間的距離為1 m或以上，較佳1.5 m或以上，尤佳2 m或以上。
  7. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，該發射器及/或該樣品座及/或該偵測器處的磁通密度為0.2 µT或以下，較佳0.1 µT或以下，尤佳0.05 µT或以下、0.02 µT或以下，甚至0.01 µT或以下。
  8. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，磁通密度在至少兩個，較佳包括該發射器、該樣品座及/或該偵測器在內的三個敏感地點處的大小之差為約0.05 µT或以下，較佳0.01 µT或以下。
  9. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，該補償體積具有一長方體的延伸度，其中較佳在該中心軸M Z的方向上的該最長的延伸度為至少0.5 m，較佳至少1 m，尤佳至少1.5 m甚至以上，且其中較佳地，與該方向正交的平面內的延伸度為至少0.2 m×0.2 m，較佳至少0.3 m×0.3 m，尤佳至少0.4 m×0.4 m、至少0.5 m×0.5 m或以上。
  10. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，對應於該中心軸M Z的該等補償線圈的該等內線圈具有比對應於該中心軸M Z的該等補償線圈的該等外線圈更小的匝數。
  11. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，與屬於該外線圈的導體回線的可被電流流過的橫截面相比，屬於該內線圈的導體回線的在工作中可被電流流過的橫截面更小，較佳地，減小程度為至少10%且最多70%，較佳至少15%且最多65%，尤佳至少20%且最多60%。
  12. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，該等至少兩個對應於該中心軸M Z的補償線圈至少局部地佈置在腔壁的外側及/或內側。
  13. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，提供至少一個局部地在該腔壁上延伸的具有凹槽的容置區域，其中該凹槽較佳實施為該腔壁中的空腔。
  14. 如前述請求項中任一項之裝置，該裝置還包括至少一個、較佳兩個或兩個以上的用於測量磁通密度的設備。
  15. 如上一請求項之裝置，其特徵在於，該至少一個用於測量磁通密度的設備佈置在該腔室中或該腔室的區域內。
  16. 如前述兩個請求項中任一項之裝置，其特徵在於，該用於測量磁通密度的設備包括至少一個感測器，較佳磁場感測器或磁通閘磁力計或飽和鐵心磁力計，其中該測量設備較佳在三個空間方向上進行測量。
  17. 如前述請求項中任一項之裝置，該裝置還包括用於較佳基於對磁通密度的測量來以某種方式調節該等補償線圈的設備，使得用於磁場補償的該補償線圈對或該補償線圈對中的每個單獨的補償線圈皆可由該調節設備控制。
  18. 如前述請求項中任一項之裝置，其特徵在於，當沿中心軸M Z工作時，可至少在空間方向Z上提供一減小的磁通密度，其中該磁通密度在至少500 mm、較佳至少1000 mm且尤佳至少1500 mm的長度範圍內為0.2 µT或以下，較佳0.1 µT或以下，尤佳0.05 µT或以下、0.02 µT或以下甚至0.01 µT或以下。
  19. 一種隔振系統，其具有至少一個以隔振的方式支承的配置，該配置包括至少一個如前述請求項中任一項之利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置。
  20. 一種利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的方法，其中應用如前述請求項中任一項之利用帶電粒子以高解析度成像及/或分析樣品的裝置。
  21. 如請求項20之高精度測量的方法，其中解析度為最高100 pm，較佳最高60 pm，尤佳最高50 pm甚至最高40 pm。
  22. 如請求項21之高精度測量的方法，其中該等樣品可引起空間方向Z上的結構高度增大，增大範圍在1 nm至數微米、較佳至至少3 µm或以上。
TW111144615A 2021-12-03 2022-11-22 利用帶電粒子分析樣品的裝置及方法 TW202324483A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021131970.6A DE102021131970A1 (de) 2021-12-03 2021-12-03 Vorrichtung und Verfahren zum Analysieren einer Probe mittels elektrisch geladener Teilchen
DE102021131970.6 2021-12-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202324483A true TW202324483A (zh) 2023-06-16

Family

ID=84439776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111144615A TW202324483A (zh) 2021-12-03 2022-11-22 利用帶電粒子分析樣品的裝置及方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4441767A1 (zh)
AU (1) AU2022402277A1 (zh)
DE (1) DE102021131970A1 (zh)
TW (1) TW202324483A (zh)
WO (1) WO2023099290A1 (zh)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3801877A (en) 1972-09-15 1974-04-02 Foerster Inst Dr Friedrich Apparatus for producing a region free from interfering magnetic fields
DE19718649A1 (de) 1997-05-02 1998-11-05 Peter Heiland Vorrichtung und Verfahren zur aktiven Kompensation magnetischer und elektromagnetischer Störfelder
JP2002033262A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 Nikon Corp 荷電粒子線露光装置の磁気シールド方法
JP2002232182A (ja) * 2001-02-02 2002-08-16 Mti:Kk 内部アクティブ磁気シールド方式の磁気遮蔽室
US20020117969A1 (en) 2001-02-28 2002-08-29 Nikon Corporation Magnetic shielding devices and methods involving active cancellation of external magnetic fields at the column of a charged-particle-beam optical system
JP2002260984A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Nikon Corp 荷電粒子線露光装置の磁気シールド方法
JP2003173755A (ja) 2001-12-06 2003-06-20 Nikon Corp アクティブ磁場キャンセラーを備える荷電粒子線装置
JP2006287015A (ja) 2005-04-01 2006-10-19 Canon Inc 荷電粒子線露光装置
WO2010029725A1 (ja) 2008-09-10 2010-03-18 株式会社竹中工務店 磁気シールドシステム及び磁気シールド方法
DE102009024826A1 (de) 2009-06-13 2011-01-27 Integrated Dynamics Engineering Gmbh Kompensation elektromagnetischer Störfelder
DE102011106433B4 (de) 2011-07-04 2016-10-13 Integrated Dynamics Engineering Gmbh Integrierbare Magnetfeldkompensation für den Einsatz an Raster- und Transmissionselektronenmikroskopen, Schwingungsisolationssystem sowie Verfahren zum Abbilden, Untersuchen und / oder Bearbeiten einer Probe

Also Published As

Publication number Publication date
EP4441767A1 (de) 2024-10-09
DE102021131970A1 (de) 2023-06-07
AU2022402277A1 (en) 2024-07-04
WO2023099290A1 (de) 2023-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI673748B (zh) 用於檢查基板的設備、用於檢查基板的方法
KR100524797B1 (ko) 자기 및 전자기 간섭 필드를 능동적으로 보상하기 위한 방법 및 장치
JP4273141B2 (ja) 集束イオンビーム装置
US11056310B2 (en) Charged-particle beam device
US6838675B2 (en) Specimen observation system for applying external magnetic field
JP5947128B2 (ja) 帯電粒子を用いて試料を結像、検査又は処理する装置及び方法
EP3113206B1 (en) X-ray generator and adjustment method therefor
KR101694239B1 (ko) 하전 입자선 장치
JP4431459B2 (ja) 集束イオン・ビーム装置及び集束イオン・ビーム照射方法
TW202324483A (zh) 利用帶電粒子分析樣品的裝置及方法
CN113597520B (zh) 具有磁执行器的振动隔离系统及磁执行器
US20200303158A1 (en) Electron beam inspection tool and method for positioning an object table
US11476077B2 (en) Interferometric stage positioning apparatus
JP2003068603A (ja) 荷電粒子線露光装置
JPH08273570A (ja) 試料に対する精密作業を行う装置
US11276545B1 (en) Compensating for an electromagnetic interference induced deviation of an electron beam
WO2023042589A1 (ja) ステージ装置、荷電粒子線装置および真空装置
JP2013137915A (ja) 荷電粒子線装置
KR20240112347A (ko) 하전 입자 장치 및 하전 입자 장치 내의 컴포넌트를 위한 플랫폼
WO2024068547A1 (en) Disturbance compensation for charged particle beam devices
JP2023545002A (ja) 調整可能な作動距離付近の高速オートフォーカスを伴うマルチビーム粒子顕微鏡および関連方法
JP2004047492A (ja) 荷電粒子顕微鏡
JPH11297611A (ja) 荷電粒子線描画装置
JPS62119847A (ja) 荷電ビ−ム装置
PL208048B1 (pl) Sposób wyznaczania indukcji pola magnetycznego obecnego w komorze skaningowego mikroskopu elektronowego