DE112014001777T5

DE112014001777T5 - Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112014001777T5
Application number: DE112014001777.9T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Takahoko; Daisuke Kobayashi; Masashi Kimura; Masahiro Sasajima
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2014-04-23
Publication date: 2016-01-14
Also published as: JP5853122B2; US20160086766A1; WO2014181685A1; CN105190824A; JPWO2014181685A1; US9349567B2; CN105190824B

Abstract

Eine Evakuierungsstruktur einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung weist Folgendes auf: eine Vakuumkammer, die mit einer Quelle geladener Teilchen versehen ist, eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und das Innere der Vakuumkammer evakuiert, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, und einen Grobevakuierungsanschluss, der an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in der Vakuumrohrleitung angeschlossen ist. Der Grobevakuierungsanschluss weist Folgendes auf: ein Grobevakuierungsventil, das den Grobevakuierungsanschluss öffnet und schließt, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung.
Stand der Technik
Bei einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung in der Art eines Rasterelektronenmikroskops, eines Transmissionselektronenmikroskops, eines Ionenmikroskops und einer Halbleiterinspektionsvorrichtung wird eine Probe mit unter einer Hochvakuumumgebung erzeugten Strahlen geladener Teilchen bestrahlt und wird ein Beobachtungsbild der Probe erfasst, indem an der Probe reflektierte Elektronen, durch die Probe hindurchtretende Elektronen, von der Probe emittierte Sekundärelektronen oder dergleichen detektiert werden.
Ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) ist ein repräsentatives Beispiel der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung. Das Rasterelektronenmikroskop weist eine Elektronenkanone auf, die aus einer Elektronenquelle eines Feldemissionstyps oder eines thermischen Feldemissionstyps besteht, und von der Elektronenkanone emittierte Elektronenstrahlen werden beschleunigt und an einer Elektronenlinse zu dünnen Elektronenstrahlen gemacht. Beim Rasterelektronenmikroskop wird die Probe mit den Elektronenstrahlen als Primärelektronenstrahlen unter Verwendung eines Abtastablenkers abgetastet und wird ein Bild erfasst, indem erhaltene Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen detektiert werden. Im Fall eines SEM für allgemeine Zwecke wird Wolfram als Material der Elektronenquelle verwendet. Ferner kann Zirkoniumoxid als Material der für die Halbleiterbeobachtung verwendeten Elektronenquelle im Wolfram enthalten sein.
Um gute Elektronenstrahlen während eines langen Zeitraums von der Elektronenquelle zu emittieren, muss die Umgebung der Elektronenquelle in einem Hochvakuumzustand (10^–7 bis 10^–8 Pa) gehalten werden. Daher gibt es im Stand der Technik ein Verfahren zum erzwungenen Evakuieren von Luft in der Umgebung der Elektronenkanone mit einer Ionenpumpe. Ferner gibt es eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, bei der ein höherer Vakuumzustand durch Aufnehmen einer Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter erhalten wird (beispielsweise PTL 1).
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2009-4112 A

Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben einen Fall gründlich untersucht, in dem eine durch eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter zu evakuierende Vakuumkammer zur Atmosphäre geöffnet wird, und die Erfinder sind dabei zu den folgenden Ergebnissen gekommen.
Im Allgemeinen wird eine hauptsächlich Zirkonium (Zr) enthaltende poröse Legierung als ein Getter-Material für die Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter verwendet. Im Vakuum verbleibendes aktives Gas wird an der Oberfläche des Getter-Materials zerlegt, und Oxid, Nitrid und Carbid werden mit dem Getter-Material gebildet und chemisch adsorbiert. Die Adsorptionsgeschwindigkeit wird verringert, wenn die Oberfläche des Getter-Materials mit Adsorptionsgas gesättigt wird, die Oberfläche des Getter-Materials wird jedoch durch Erwärmen des Getter-Materials und Beschleunigen der Diffusion (als Aktivierung bezeichnet) von Adsorptionsgaskomponenten ins Innere des Getter-Materials gereinigt, wodurch eine weitere Adsorption ermöglicht wird.
Bei einem nicht verdampfbaren Getter wird das Getter-Material durch Lösen von Zirkonium und anderen metallischen Materialien zum Erhalten einer Legierung, Zermahlen der erhaltenen Legierung und anschließendes Pressen der zermahlenen Legierung zu einer vorgegebenen Form erhalten. Es wurde herausgefunden, dass, wenn die Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in einen Strömungsweg eingebracht wird, durch den Luft in die Vakuumkammer strömt, wenn die Vakuumkammer durch Öffnen eines Leckventils zur Atmosphäre geöffnet wird, das Getter-Material teilweise in Form feiner Teilchen durch den Luftstrom verstreut werden kann und dass die feinen Teilchen in die Vakuumkammer gestreut werden können. In dem Fall, in dem die feinen Teilchen in die Vakuumkammer gestreut werden und an einer Elektrode haften, an die eine Hochspannung angelegt ist, kann sich das Problem ergeben, dass eine elektrische Entladung bei der Emission von Elektronen auftritt und die Elektronenquelle beschädigt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zu verhindern, dass solche feinen Teilchen der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in die Vakuumkammer gestreut werden.
Lösung des Problems
Zum Lösen der vorstehenden Probleme wird beispielsweise eine im Schutzumfang der Ansprüche erwähnte Struktur verwendet. Wenngleich die vorliegende Anmeldung mehrere Mittel zum Lösen der vorstehend beschriebenen Probleme aufweist, wird ein Beispiel einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung bereitgestellt, welches Folgendes aufweist: ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System, das von einer Quelle geladener Teilchen (Elektronenquelle, Ionenquelle usw.) emittierte Strahlen geladener Teilchen auf eine Probe einstrahlt, und eine Evakuierungsstruktur zum Evakuieren des mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems. Die Evakuierungsstruktur weist Folgendes auf: eine Vakuumkammer, die mit der Quelle geladener Teilchen versehen ist (Elektronenkanonenkammer, Ionenkanonenkammer usw.), eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und dafür ausgelegt ist, das Innere der Vakuumkammer zu evakuieren, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, und einen Grobevakuierungsanschluss, der mit einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in der Vakuumrohrleitung verbunden ist und ein Grobevakuierungsventil, das dafür ausgelegt ist, den Grobevakuierungsanschluss zu öffnen und zu schließen, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre aufweist.
Ferner weist die Evakuierungsstruktur bei einem weiteren Beispiel Folgendes auf: eine Vakuumkammer, die mit der Quelle geladener Teilchen versehen ist, eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und das Innere der Vakuumkammer evakuiert, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, und einen Grobevakuierungsanschluss, der mit der Vakuumkammer verbunden ist und ein Grobevakuierungsventil, das dafür ausgelegt ist, den Grobevakuierungsanschluss zu öffnen und zu schließen, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre aufweist.
Ferner weist die Evakuierungsstruktur bei einem weiteren Beispiel Folgendes auf: eine Vakuumkammer, die mit der Quelle geladener Teilchen versehen ist, eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und dafür ausgelegt ist, das Innere der Vakuumkammer zu evakuieren, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, einen Grobevakuierungsanschluss, der mit einer Position zwischen der Hauptvakuumpumpe und der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in der Vakuumrohrleitung verbunden ist und ein Grobevakuierungsventil, das dafür ausgelegt ist, den Grobevakuierungsanschluss zu öffnen und zu schließen, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre aufweist, und eine Lufteinlassführung, die an einer Verbindungsstelle zwischen dem Grobevakuierungsanschluss und der Vakuumrohrleitung angeordnet ist. Ein Einlassanschluss der Lufteinlassführung erstreckt sich bis zur Seite der Vakuumkammer über die Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter hinaus.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden feine Teilchen in der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter selbst beim Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre zur Hauptvakuumpumpe gestreut, und es gibt wenig Möglichkeiten, dass die feinen Teilchen, sobald sie an der Hauptvakuumpumpe eingefangen wurden, während der Evakuierung nach dem Öffnen der Vakuumkammer an die Atmosphäre wieder zur Vakuumkammer gestreut werden. Daher kann verhindert werden, dass die feinen Teilchen in die Vakuumkammer gestreut werden.
Weitere Merkmale, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen, werden anhand der Beschreibung der vorliegenden Patentschrift und der anliegenden Zeichnung verständlich werden. Ferner werden andere Probleme, Strukturen und Wirkungen zusätzlich zu jenen, die vorstehend beschrieben wurden, anhand der Beschreibung der folgenden Ausführungsformen verständlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Rasterelektronenmikroskops, worauf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird,
2 ein Diagramm einer Evakuierungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform,
3 ein erklärendes Diagramm für einen Beurteilungstest gemäß der ersten Ausführungsform,
4 ein erklärendes Diagramm eines Beurteilungstests bei einem Vergleichsbeispiel,
5 ein Diagramm einer Evakuierungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform und
6 ein Diagramm einer Evakuierungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. Es sei bemerkt, dass spezifische Ausführungsformen gemäß dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung in der anliegenden Zeichnung dargestellt sind, dass diese jedoch dem Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen und nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollten.
Eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung ist eine Vorrichtung, welche elektrisch geladene Teilchen, wie Elektronen und Kationen (geladene Teilchen) in einem elektrischen Feld beschleunigt und eine Probe mit diesen Teilchen bestrahlt. Die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung ist dafür eingerichtet, eine Beobachtung, eine Analyse und eine Bearbeitung einer Probe durch die Verwendung einer Wechselwirkung zwischen der Probe und den geladenen Teilchen auszuführen. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Rasterelektronenmikroskop, ein Rastertransmissionselektronenmikroskop, ein Transmissionselektronenmikroskop, ein Ionenmikroskop, eine mit einem fokussierten Ionenstrahl arbeitende Vorrichtung, eine zusammengesetzte Vorrichtung davon in Kombination mit einer Probenbearbeitungsvorrichtung oder eine Analyse-/Testvorrichtung, worauf die erwähnten Mikroskope und Vorrichtungen angewendet werden, anwendbar.
Nachfolgend wird ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) als ein Beispiel der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung beschrieben. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm des Rasterelektronenmikroskops, worauf eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Das Rasterelektronenmikroskop weist Folgendes auf: ein elektronenoptisches System, welches eine Probe mit von einer Elektronenquelle emittierten Elektronenstrahlen bestrahlt, und eine Evakuierungsstruktur zum Evakuieren des elektronenoptischen Systems.
Bei einem Elektronenmikroskop wird eine Probe 3 mit von der Elektronenquelle 4 innerhalb eines Spiegelkörpers 1 emittierten Primärelektronenstrahlen 2 bestrahlt, und die Probe 3 wird durch Detektieren dadurch erzeugter Sekundärelektronenstrahlen mit einem Detektor beobachtet.
Der Spiegelkörper 1 umfasst die Elektronenquelle 4, einen Ablenker zum Ablenken der Primärelektronenstrahlen 2, eine Objektivlinse 13 zum Fokussieren der Primärelektronenstrahlen 2 auf die Probe 3, mehrere Blenden (beispielsweise eine Blendenelektrode 31) usw. Es sei bemerkt, dass der Spiegelkörper 1 andere Linsen, Elektroden oder Detektoren abgesehen von den vorstehend erwähnten Komponenten aufweisen kann oder Komponenten aufweisen kann, die von den vorstehend erwähnten Komponenten teilweise verschieden sind, und dass die Komponenten des elektronenoptischen Systems nicht darauf beschränkt sind.
Für die Elektronenquelle 4 wird ein einkristalliner Wolframdraht in einer <310>-Richtung verwendet, der eine angeschärfte Spitze aufweist. Die Elektronenquelle 4 ist an einer Spitze eines Wolframfilaments 5 befestigt und innerhalb einer Vakuumkammer 6 angeordnet. Die Vakuumkammer 6 wird durch eine Hauptvakuumpumpe 20 und eine Hilfsvakuumpumpe 23 (Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter) evakuiert und bei 1 × 10^–8 Pa oder weniger, insbesondere 1 × 10^–9 Pa oder weniger, gehalten. Sobald die Hilfsvakuumpumpe 23 durch eine Heizeinheit 24 erwärmt wurde, setzt die Hilfsvakuumpumpe 23 die Evakuierung fort, selbst nachdem die Temperatur gewöhnliche Temperaturen erreicht hat.
Die Vakuumkammer 6 ist über eine kleine Öffnung im Zentrum einer Extraktionselektrode 11 mit einer ersten Zwischenkammer 7 verbunden. Ferner ist die erste Zwischenkammer 7 über eine Öffnung einer Beschleunigungselektrode 12 mit einer zweiten Zwischenkammer 8 verbunden. Eine obere Struktur oberhalb der zweiten Zwischenkammer 8 wird normalerweise als eine FE-Elektronenkanone verwendet. Die zweite Zwischenkammer 8 ist über eine Öffnung der Objektivlinse 13 mit einer Probenkammer 9 verbunden. Die erste Zwischenkammer 7 wird durch eine Ionenpumpe 21 evakuiert, die zweite Zwischenkammer 8 wird durch eine Ionenpumpe 22 evakuiert, und eine Probenkammer 9 wird durch eine Turbomolekularpumpe 25 evakuiert. Daher ist die vorliegende Ausführungsform eine differenzielle Evakuierungsstruktur, wobei mehrere Vakuumkammern durch die Öffnungen verbunden sind.
Zuerst wird die Elektronenquelle 4 durch eine Blitz-Leistungsversorgung 16 blitzartig betrieben, bis eine Adsorptionsschicht beseitigt wurde (Vorgang zum Erwärmen der Elektronenquelle 4 für einen kurzen Zeitraum). Danach wird eine Extraktionsspannung durch eine Hochspannungsversorgung 33 zwischen die Elektronenquelle 4 und die Extraktionselektrode 11 gelegt, und die Elektronenstrahlen 2 werden von der Elektronenquelle 4 emittiert.
Die Elektronenstrahlen 2 werden durch die Beschleunigungsspannung beschleunigt, welche durch die Hochspannungsversorgung 33 zwischen die Elektronenquelle 4 und die Beschleunigungselektrode 12 gelegt ist, und erreichen die zweite Zwischenkammer 8. Der Emissionswinkel der verwendeten Elektronenstrahlen 2 wird festgelegt, indem die Elektronenstrahlen 2 durch die Öffnung hindurchgeführt werden, die an der Blendenelektrode 31 bereitgestellt ist, und indem ein Außenrandabschnitt entfernt wird. Ferner wird die Variation des emittierten Stroms überwacht, indem ein Stromdetektor 15 an die Blendenelektrode 31 angeschlossen wird. Die Überwachung der Stromemission kann auch durch Detektieren des von der Elektronenquelle 4 emittierten Gesamtstroms mit dem Stromdetektor 15 ausgeführt werden.
Danach werden die Elektronenstrahlen 2 durch die Objektivlinse 13 fokussiert, und die auf einer Probenplattform 26 angeordnete Probe 3 wird mit den fokussierten Elektronenstrahlen bestrahlt. Dann werden von der Probe 3 emittierte Elektronen durch einen Detektor 32 für emittierte Elektronen detektiert und wird eine Verarbeitung durch eine Steuervorrichtung 17 ausgeführt, wodurch ein Beobachtungsbild erhalten wird. Das erhaltene Beobachtungsbild wird durch Betreiben einer Betriebsvorrichtung 19 auf der Anzeigevorrichtung 18 angezeigt.
Es sei bemerkt, dass vor der Verwendung der Vorrichtung oder wenn eine Wartung alle paar Monate ausgeführt wird, ein Ausheizvorgang zum Erwärmen der Vakuumkammer 6 durch eine Elektronenkanonenheizung 30 ausgeführt wird. Durch das Ausheizen wird von der Wandoberfläche der Vakuumkammer 6 emittiertes Gas abgeführt, und die Vakuumkammer 6 kann beim Normalbetrieb bei 1 × 10^–8 Pa oder weniger gehalten werden. Das Ausheizen wird auch für die erste Zwischenkammer 7 und die zweite Zwischenkammer 8 ausgeführt. Während des Ausheizens werden ein Grobevakuierungsventil 27, ein Grobevakuierungsventil 28 und ein Grobevakuierungsventil 29 geöffnet, und eine Evakuierung wird in Kombination mit der Ionenpumpe 21, der Ionenpumpe 22 und der Turbomolekularpumpe 25 ausgeführt.
Die vorliegende Ausführungsform weist eine Struktur auf, die sowohl als ein Grobevakuierungsanschluss als auch ein Luftleckevakuierungsanschluss wirkt, welche nachstehend unter Verwendung der Zeichnung beschrieben wird. Der Grobevakuierungsanschluss, welcher das Grobevakuierungsventil 27 aufweist, verzweigt in zwei Abschnitte, und eine Grobevakuierungspumpe ist mit einem der verzweigten Abschnitte verbunden, und ein Leckventil ist am anderen der verzweigten Abschnitte bereitgestellt. Eine Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre wird durch Öffnen des Grobevakuierungsventils 27 und des Leckventils erreicht.
[Erste Ausführungsform]
2 ist ein Diagramm, welches eine Evakuierungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Eine Vakuumkammer 6, wo eine Elektronenquelle 4 angeordnet ist, ist mit einer Vakuumrohrleitung 40 verbunden. Die Vakuumkammer 6 ist über die Vakuumrohrleitung 40 mit einer Hauptvakuumpumpe 20 verbunden. Eine Hilfsvakuumpumpe 23 ist an einer Position zwischen der Hauptvakuumpumpe 20 und der Vakuumkammer 6 in der Vakuumrohrleitung 40 angeordnet. Mit anderen Worten ist die Hilfsvakuumpumpe 23 näher zur Seite der Vakuumkammer 6 angeordnet als die Hauptvakuumpumpe 20.
Ein Grobevakuierungsanschluss (eine Grobevakuierungsöffnung) 41 ist mit einer Position zwischen der Hilfsvakuumpumpe 23 und der Vakuumkammer 6 in der Vakuumrohrleitung 40 verbunden. Mit anderen Worten ist der Grobevakuierungsanschluss 41 näher zur Vakuumkammer 6 als zur Hilfsvakuumpumpe 23 angeordnet.
Der Grobevakuierungsanschluss 41 weist ein Grobevakuierungsventil 27 auf. Ferner ist der Grobevakuierungsanschluss 41 in zwei Abschnitte verzweigt, und eine Grobevakuierungspumpe 43 ist mit einem der verzweigten Abschnitte verbunden, und ein Leckventil 42 ist am anderen der verzweigten Abschnitte bereitgestellt. Ferner ist ein Verbindungsabschnitt zwischen dem Grobevakuierungsanschluss 41 und der Vakuumrohrleitung 40 mit einer Lufteinlassführung 44 versehen. Ein Einlassanschluss 44a der Lufteinlassführung 44 ist zur Seite der Vakuumkammer 6 gerichtet.
Bei einem grundlegenden Leckprozess, bei dem der Zustand von einem Hochvakuum zur Atmosphäre geändert wird, wird das Leckventil 42 nach der Öffnung des Grobevakuierungsventils 27 geöffnet und so gehalten, bis der Druck den Atmosphärendruck erreicht.
Eine Wirkung der vorliegenden Ausführungsform wird durch Ausführen eines Streutests mit feinen Teilchen beim Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre beim Leckprozess beurteilt. Der Beurteilungstest wird für zwei Fälle ausgeführt. Ein Fall ist eine Struktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei der Grobevakuierungsanschluss 41 zwischen der Vakuumkammer 6 und der Hilfsvakuumpumpe 23 bereitgestellt ist, wie in 3 dargestellt ist. Der andere Fall ist ein Vergleichsbeispiel, wobei der Grobevakuierungsanschluss 41 näher zur Seite der Hauptvakuumpumpe 20 angeordnet ist als zur Hilfsvakuumpumpe 23, wie in 4 dargestellt ist. Die 3 und 4 zeigen die feinen Teilchen 50, das Verhalten 51 der feinen Teilchen 50 während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre und einen Luftstrom 52, während die Vakuumkammer zur Atmosphäre geöffnet ist.
In 3 wird der Luftstrom 52 während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre durch die Lufteinlassführung 44 zur Vakuumkammer 6 gerichtet. Die Luft strömt zur Hauptvakuumpumpe 20, nachdem sie innerhalb der Vakuumkammer 6 geströmt ist. Deshalb ist das Verhalten 51 der feinen Teilchen 50 während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre eine Bewegung in Richtung der Seite der Hauptvakuumpumpe 20. Daher kann verhindert werden, dass die feinen Teilchen 50 zur Vakuumkammer 6 gestreut werden, wo sich die Elektronenquelle 4 befindet. Die feinen Teilchen 50, die zur Seite der Hauptvakuumpumpe 20 gestreut werden, werden während der Evakuierung der Vakuumkammer 6 nach dem Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre zur Seite der Hauptvakuumpumpe 20 gestreut und können in der Hauptvakuumpumpe 20 eingefangen werden. Es gibt wenig Möglichkeiten, dass die feinen Teilchen 50 während der Evakuierung nach dem Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre wieder zur Vakuumkammer 6 gestreut werden, sobald sie in der Hauptvakuumpumpe 20 eingefangen wurden.
In 4 ist der Luftstrom 52 während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre in zwei Richtungen zur Seite der Vakuumkammer 6 und zur Seite der Hauptvakuumpumpe 20 gerichtet. Weil der Grobevakuierungsanschluss 41 zwischen der Hilfsvakuumpumpe 23 und der Hauptvakuumpumpe 20 angeordnet ist, werden die feinen Teilchen 50 in 4 in beide Richtungen zur Vakuumkammer 6 und zur Hauptvakuumpumpe 20 gestreut, und es kann nicht verhindert werden, dass die feinen Teilchen 50 zur Vakuumkammer 6 gestreut werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung einschließlich einer Elektronenkanonenkammer in Kombination mit der Hilfsvakuumpumpe 23 (Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter) und der Hauptvakuumpumpe 20 bereitzustellen. Die Hilfsvakuumpumpe 23 ist an einer Position zwischen der Hauptvakuumpumpe 20 und der Vakuumkammer 6 in der Vakuumrohrleitung 40 angeordnet, d. h. näher zur Seite der Vakuumkammer 6 als zur Hauptvakuumpumpe 20 angeordnet. Ferner ist der Grobevakuierungsanschluss (die Grobevakuierungsöffnung) 41 mit einer Position zwischen der Hilfsvakuumpumpe 23 und der Vakuumkammer 6 in der Vakuumrohrleitung 40 verbunden, d. h. näher zur Vakuumkammer 6 als zur Hilfsvakuumpumpe 23 angeordnet. Durch diese Struktur kann verhindert werden, dass die praktische Evakuierungsrate innerhalb der Vakuumkammer verringert wird, und es kann ferner verhindert werden, dass die feinen Teilchen 50 der Hilfsvakuumpumpe 23 (der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter) gestreut werden, während die Vakuumkammer zur Atmosphäre geöffnet ist.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lufteinlassführung 44 am Verbindungsabschnitt zwischen dem Grobevakuierungsanschluss 41 und der Vakuumrohrleitung 40 bereitgestellt und ist der Einlassanschluss 44a der Lufteinlassführung 44 zur Seite der Vakuumkammer 6 gerichtet. Durch diese Struktur kann die Luft während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre wirksamer zur Vakuumkammer 6 geleitet werden, und es wird auch der Luftstrom zur Vakuumkammer 6 stabilisiert. Überdies kann der Zeitraum der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre verkürzt werden, weil die Luft glatt strömt.
Es sei bemerkt, dass gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lufteinlassführung 44 am Verbindungsabschnitt zwischen dem Grobevakuierungsanschluss 41 und der Vakuumrohrleitung 40 bereitgestellt ist, wobei jedoch keine Einschränkung darauf besteht, und es kann auch die Struktur verwendet werden, welche die Lufteinlassführung 44 nicht aufweist.
[Zweite Ausführungsform}
5 ist ein Diagramm, welches eine Evakuierungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Grobevakuierungsanschluss 41 nicht über die Vakuumrohrleitung 40, sondern direkt mit einer Vakuumkammer 6 verbunden. Beispielsweise ist der Grobevakuierungsanschluss 41 mit einer Position verbunden, welche der Vakuumrohrleitung 40 in der Vakuumkammer 6 entgegengesetzt ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Luftstrom 52 während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre von der Vakuumkammer 6 zur Hauptvakuumpumpe 20 gerichtet. Daher ist das Verhalten 51 der feinen Teilchen 50 eine Bewegung in Richtung der Hauptvakuumpumpe 20. Dadurch kann verhindert werden, dass die feinen Teilchen 50 zur Vakuumkammer 6 gestreut werden, wo eine Elektronenquelle 4 angeordnet ist. Ferner ist gemäß dieser Struktur der Grobevakuierungsanschluss 41 direkt mit der Vakuumkammer 6 verbunden. Daher kann der Zeitraum für das Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre verkürzt werden, weil die Luft direkt zur Vakuumkammer 6 strömt.
[Dritte Ausführungsform}
6 ist ein Diagramm, welches eine Evakuierungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Grobevakuierungsanschluss 41 zwischen einer Hilfsvakuumpumpe 23 und einer Hauptvakuumpumpe 20 in der Vakuumrohrleitung 40 angeordnet. Ferner ist ein zwischen dem Grobevakuierungsanschluss 41 und der Vakuumrohrleitung 40 angeschlossener Abschnitt mit einer Lufteinlassführung 44 versehen. Ein Einlassanschluss 44a der Lufteinlassführung 44 ist zur Seite der Vakuumkammer 6 gerichtet. Ferner erstreckt sich der Einlassanschluss 44a der Lufteinlassführung 44 zu einer Position, die der Seite der Vakuumkammer 6 näher liegt als der Hilfsvakuumpumpe 23.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Luftstrom 52 während der Öffnung der Vakuumkammer zur Atmosphäre von der Vakuumkammer 6 zur Hauptvakuumpumpe 20 gerichtet. Die Luft strömt nach der Strömung in der Vakuumkammer 6 zur Hauptvakuumpumpe 20. Weil sich der Einlassanschluss 44a der Lufteinlassführung 44 bis zu der Position erstreckt, welche der Seite der Vakuumkammer 6 näher liegt als der Hilfsvakuumpumpe 23, wird verhindert, dass feine Teilchen 50 durch den zur Vakuumkammer 6 gerichteten Luftstrom erfasst werden. Wie beispielsweise in 6 dargestellt ist, ist das Verhalten 51 der auf die Lufteinlassführung 44 fallenden feinen Teilchen 50 eine Bewegung in Richtung der Hauptvakuumpumpe 20. Daher kann verhindert werden, dass die feinen Teilchen 50 zur Vakuumkammer 6 gestreut werden, wo sich eine Elektronenquelle 4 befindet.
Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene modifizierte Beispiele einschließen kann. Beispielsweise wurden die vorstehenden Ausführungsformen detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung klar zu erklären, sie sind jedoch nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Komponenten aufweisen. Zusätzlich können die Komponenten einer Ausführungsform teilweise durch die Komponenten einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und kann eine Komponente einer Ausführungsform auch zu Komponenten einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können zu einem Teil der Komponenten der jeweiligen Ausführungsformen andere Komponenten hinzugefügt werden, von diesen entfernt werden und durch diese ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

1: Spiegelkörper
2: Elektronenstrahl
3: Probe
4: Elektronenquelle
5: Wolframfilament
6: Vakuumkammer
7: erste Zwischenkammer
8: zweite Zwischenkammer
9: Probenkammer
11: Extraktionselektrode
12: Beschleunigungselektrode
13: Objektivlinse
15: Stromdetektor
16: Blitz-Leistungsversorgung
17: Steuervorrichtung
18: Anzeigevorrichtung
19: Betriebsvorrichtung
20: Hauptvakuumpumpe
21, 22: Ionenpumpe
23: Hilfsvakuumpumpe
24: Heizeinheit
25: Turbomolekularpumpe
26: Probenplattform
27, 28, 29: Grobevakuierungsventil
30: Elektronenkanonenheizung
31: Blendenelektrode
32: Detektor für emittierte Elektronen
33: Hochspannungsversorgung
40: Vakuumrohrleitung
41: Grobevakuierungsanschluss
42: Leckventil
43: Grobevakuierungspumpe
44: Lufteinlassführung
44a: Einlassanschluss

Claims

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System, das dafür ausgelegt ist, von einer Quelle geladener Teilchen emittierte Strahlen geladener Teilchen auf eine Probe einzustrahlen, und eine Evakuierungsstruktur zum Evakuieren des mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems, wobei die Evakuierungsstruktur Folgendes aufweist: eine Vakuumkammer, die mit der Quelle geladener Teilchen versehen ist, eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und dafür ausgelegt ist, das Innere der Vakuumkammer zu evakuieren, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, und einen Grobevakuierungsanschluss, der mit einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in der Vakuumrohrleitung verbunden ist und ein Grobevakuierungsventil, das dafür ausgelegt ist, den Grobevakuierungsanschluss zu öffnen und zu schließen, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre aufweist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Lufteinlassführung aufweist, die an einer Verbindungsstelle zwischen dem Grobevakuierungsanschluss und der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, wobei ein Einlassanschluss der Lufteinlassführung zur Vakuumkammerseite gerichtet ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System, das dafür ausgelegt ist, von einer Quelle geladener Teilchen emittierte Strahlen geladener Teilchen auf eine Probe einzustrahlen, und eine Evakuierungsstruktur zum Evakuieren des mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems, wobei die Evakuierungsstruktur Folgendes aufweist: eine Vakuumkammer, die mit der Quelle geladener Teilchen versehen ist, eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und dafür ausgelegt ist, das Innere der Vakuumkammer zu evakuieren, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, und einen Grobevakuierungsanschluss, der mit der Vakuumkammer verbunden ist und ein Grobevakuierungsventil, das dafür ausgelegt ist, den Grobevakuierungsanschluss zu öffnen und zu schließen, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre aufweist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Grobevakuierungsanschluss mit einer Position verbunden ist, die der Vakuumrohrleitung in der Vakuumkammer entgegengesetzt ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System, das dafür ausgelegt ist, von einer Quelle geladener Teilchen emittierte Strahlen geladener Teilchen auf eine Probe einzustrahlen, und eine Evakuierungsstruktur zum Evakuieren des mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems, wobei die Evakuierungsstruktur Folgendes aufweist: eine Vakuumkammer, die mit der Quelle geladener Teilchen versehen ist, eine Vakuumrohrleitung, die mit der Vakuumkammer verbunden ist, eine Hauptvakuumpumpe, die über die Vakuumrohrleitung angeschlossen ist und dafür ausgelegt ist, das Innere der Vakuumkammer zu evakuieren, eine Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter, die an einer Position zwischen der Vakuumkammer und der Hauptvakuumpumpe in der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, einen Grobevakuierungsanschluss, der mit einer Position zwischen der Hauptvakuumpumpe und der Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter in der Vakuumrohrleitung verbunden ist und ein Grobevakuierungsventil, das dafür ausgelegt ist, den Grobevakuierungsanschluss zu öffnen und zu schließen, und ein Leckventil zum Öffnen der Vakuumkammer zur Atmosphäre aufweist, und eine Lufteinlassführung, die an einer Verbindungsstelle zwischen dem Grobevakuierungsanschluss und der Vakuumrohrleitung angeordnet ist, und einen Einlassanschluss der Lufteinlassführung, der sich bis zur Seite der Vakuumkammer über die Getter-Pumpe mit einem nicht verdampfbaren Getter hinaus erstreckt.