DE112014003268B4 - Membrananbringungselement, mit einem strahl geladener teilchen arbeitende vorrichtung, system, membrananbringungsverfahren sowie verfahren zum inspizieren der qualität - Google Patents

Abstract

Membrananbringungselement zur Montage in einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, die aufweist:einen Tubus einer optischen Linse für geladene Teilchen, zur Bestrahlung einer Probe mit einem Strahl primärer geladener Teilchen,ein Gehäuse, das einen Teil der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung bildet und aus dessen Innerem durch eine Vakuumpumpe Luft abgesaugt werden kann, so dass es sich im Vakuumzustand befindet, undeine Membran, die einen Raum, aus dem die Luft abgesaugt wurde, so dass er sich im Vakuumzustand befindet, in luftdichtem Zustand halten kann und durch die der Strahl primärer geladener Teilchen durchgelassen werden kann,wobei das Membrananbringungselement (155) Folgendes aufweist:einen Membranmontageabschnitt, an dem die Membran angebracht ist, undeinen Gehäusebefestigungsabschnitt, der am Gehäuse der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung anbringbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassam Membranmontageabschnitt eine Anordnung einer TEM-Target-Membran (10) in einem Sockel (9) mit äußerer Form, deren längster Abschnitt eine Länge von 2,8 mm bis 3,2 mm aufweist, angebracht ist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, worin eine Beobachtung in einer vorgegebenen Gasatmosphäre in einem Atmosphärendruckzustand oder bei einem leichten Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck ausgeführt werden kann.
• Technischer Hintergrund
• Zur Beobachtung eines feinen Gebiets eines Objekts wird ein Rasterelektronenmikroskop (SEM), ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder dergleichen verwendet. Im Allgemeinen wird bei diesen Vorrichtungen ein Gehäuse, in dem sich eine Probe befindet, evakuiert, befindet sich die Atmosphäre der Probe in einem Vakuumzustand und wird die Probe dann abgebildet. Eine biologische oder chemische Probe, eine flüssige Probe oder dergleichen wird in einem Vakuumzustand jedoch beschädigt, oder ihr Zustand wird geändert. Andererseits ist ein erhöhter Bedarf an der Beobachtung solcher Proben unter Verwendung eines Elektronenmikroskops aufgetreten, und es wurde vor kurzem eine SEM-Vorrichtung entwickelt, bei der eine Beobachtungszielprobe beim Atmosphärendruck beobachtet werden kann.
• PTL 1 offenbart eine SEM-Vorrichtung, bei der eine Beobachtung beim Atmosphärendruck ausgeführt werden kann. Weil eine Membran, die einen Elektronenstrahl durchlassen kann, zwischen einem elektronenoptischen System und einer Probe bereitgestellt ist, so dass ein Vakuumzustand und ein Atmosphärenzustand im Prinzip getrennt werden, ist diese Vorrichtung von einer Beobachtungstechnik für eine Umgebungszelle oder dergleichen in der Hinsicht verschieden, dass sich die Probe der Membran nähert, so dass eine Beobachtung in einem kontaktfreien Zustand ausgeführt wird.
• Der Oberbegriff des Anspruchs 1 geht von einem Stand der Technik nach der Druckschrift DE 11 2013 003552 T5 aus. Speziell betrifft diese Druckschrift ein Rasterelektronen-Mikroskop mit einer evakuierten Säule und einer in kontrollierter Atmosphäre haltbaren Probenkammer. Die evakuierte Säule und die Probenkammer sind durch eine Membran voneinander getrennt, die an einem Membrananbringungselement angebracht ist und für den primären Elektronenstrahl und Sekundärelektronen durchlässig ist. Verwandter Stand der Technik ist in WO 2010/001399 A1 , US 2004/ 0046120 A1 und DE 11 2012 003182 T5 offenbart.
• Zitatliste
• Patentliteratur
• PTL1: JP 2012 - 221 766 A
• Kurzfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Bei der SEM-Vorrichtung, bei der die Beobachtung beim Atmosphärendruck ausgeführt werden kann, wird die Membran, wenn die Probe durch einen Fehler bei einem Arbeitsvorgang in Kontakt mit der Membran gebracht wird, in einigen Fällen verunreinigt oder zerstört. Wenn die Membran verunreinigt oder zerstört wird, muss sie ausgetauscht werden.
• Die Membran muss dünn genug sein, damit der Strahl geladener Teilchen davon durchgelassen wird, und sie muss eine ausreichende Haltbarkeit aufweisen, damit eine Vakuum- und eine Atmosphärendruckumgebung getrennt werden, so dass eine hoch entwickelte Technologie erforderlich ist, um die Membran herzustellen. Daher wird eine Membran ausschließlich für die SEM-Vorrichtung, worin eine Beobachtung beim Atmosphärendruck ausgeführt werden kann, mit hohen Kosten hergestellt, so dass die Membran kostspielig ist, obwohl sie eine wegwerfbare Komponente ist.
• Zusätzlich ist die Membran in einem winzigen Sockel enthalten, und es ist schwierig, die Membran als einen einzelnen Körper zu handhaben. In PTL 1 ist die Membran dafür ausgelegt, an einem Halteelement befestigt zu werden, und das Halteelement wird unverändert aus der SEM-Vorrichtung entnommen, worin eine Beobachtung beim Atmosphärendruck ausgeführt wird, so dass sich die Membran leicht handhaben lässt. Es gibt jedoch keine Beschreibung zu Problemen komplizierter Arbeitsvorgänge in der Art einer Anbringung der Membran am Halteelement. Der Vorgang des Anbringens der Membran am Halteelement muss sorgfältig ausgeführt werden, weil die Möglichkeit besteht, dass Öffnungen der Membran und des Membranhalteelements exzentrisch angeordnet sind. Wenn die Öffnungen der Membran und des Membranhalteelements exzentrisch angeordnet sind, besteht die Gefahr, dass die Funktionsweise der SEM-Vorrichtung beeinträchtigt wird, weil ein Teil der Strahlen primärer geladener Teilchen und der Strahlen sekundärer geladener Teilchen oder die gesamten Strahlen primärer geladener Teilchen und die gesamten Strahlen sekundärer geladener Teilchen durch das Membranhalteelement blockiert werden, wenn eine Beobachtung unter Verwendung der SEM-Vorrichtung beim Atmosphärendruck ausgeführt wird, wobei eine Positionsanpassung der Mitte der Membran und der optischen Achse des elektronenoptischen Systems ausgeführt wird.
• Wie vorstehend erwähnt, ist es, weil bei der Vorrichtung aus dem Stand der Technik die Kosten, die Einfachheit des Vorgangs oder dergleichen für das Austauschen der Membran nicht ausreichend berücksichtigt wurden, schwierig, die Vorrichtung zu verwenden.
• Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht, und eine ihrer Aufgaben besteht darin, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitzustellen, wobei ein Membrananbringungsvorgang in einer SEM-Vorrichtung, bei der eine Beobachtung beim Atmosphärendruck ausgeführt werden kann, leicht ausgeführt werden kann.
• Lösung des Problems
• Zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems sieht die vorliegende Erfindung ein Membrananbringungselement, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung mit einem solchen Membrananbringungselement, ein System aus einem solchen Membrananbringungselement und einer Membranspannvorrichtung, ein Membrananbringungsverfahren und ein Verfahren, das die Qualität einer an einem solchen Membrananbringungselement angebrachten Membran inspiziert, vor, wie sie jeweils in den anhängenden Patentansprüchen angegeben sind. Das Membrananbringungselement kann auf eine SEM-Vorrichtung angewendet werden, um mit einer Membrananordnung für ein TEM bei Atmosphärendruck zu beobachten.
• Zusätzlich hat das Austauschelement eine Positionsanpassungsstruktur, bei der die Mitte der Membran an die Mitte einer Öffnung des Austauschelements an einem Abschnitt, an dem die Membran angebracht wird, angepasst wird.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Eine Wirkung der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitzustellen, bei der eine Membran mit niedrigen Kosten und guter Bedienbarkeit auch bei einer SEM-Vorrichtung, in der eine Beobachtung bei Atmosphärendruck vorgenommen wird, ausgetauscht werden kann.
• Andere Probleme, Konfigurationen und Wirkungen als die vorstehend beschriebenen werden in der folgenden Ausführungsform klar beschrieben.
• Figurenliste
• [1] 1 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 1.
• [2] 2 zeigt Ansichten von einem Pfeil A-A in 1.
• [3] 3 ist eine detaillierte Ansicht eines Membranhalteelements.
• [4] 4 ist eine detaillierte Ansicht eines anderen Membranhalteelements.
• [5] 5 ist eine detaillierte Ansicht eines weiteren Membranhalteelements.
• [6] 6 ist eine detaillierte Ansicht einer Zusammenbau-Spannvorrichtung.
• [7] 7 ist ein Diagramm eines Zusammenbauvorgangs.
• [8] 8 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops, worin ein Membransockel verwendet wird.
• [9] 9 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 2.
• [10] 10 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 3.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Nachstehend werden jeweilige Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
• Nachstehend wird als ein Beispiel einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop beschrieben. Das mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Mikroskop ist jedoch einfach ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch angewendet werden auf ein Rasterelektronenmikroskop, ein Rasterionenmikroskop, ein Rastertransmissionselektronenmikroskop, eine zusammengesetzte Vorrichtung der Mikroskope und einer Probenverarbeitungsvorrichtung oder eine Analyse- und Inspektionsvorrichtung, worauf die vorstehenden Vorrichtungen angewendet werden.
• Zusätzlich ist „Atmosphärendruck“ in der vorliegenden Patentschrift die Atmosphäre oder eine vorgegebene Gasatmosphäre und bedeutet eine Druckumgebung in einem atmosphärischen Zustand oder einem leichten Unterdruckzustand. Insbesondere beträgt der Atmosphärendruck etwa 10⁵ Pa (Atmosphärendruck) bis 10³ Pa.
• Beispiel 1
• <Konfiguration der Vorrichtung>
• Im vorliegenden Beispiel wird eine grundlegende Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß Beispiel 1.
• Das in 1 dargestellte mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop ist so ausgelegt, dass es hauptsächlich eine Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, ein Gehäuse (eine Vakuumkammer) 7, das mit dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen verbunden ist und diesen trägt, einen Probentisch 5, der in der Atmosphäre angeordnet ist, und ein Steuersystem, welches die vorstehenden Komponenten steuert, aufweist. Wenn das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop verwendet wird, wird durch eine Vakuumpumpe 4 die Luft in den inneren Abschnitten des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und des Gehäuses 7 evakuiert und werden sie dadurch in einen Vakuumzustand gebracht. Start- und Stoppvorgänge der Vakuumpumpe 4 werden auch durch das Steuersystem gesteuert. In der Zeichnung ist eine Vakuumpumpe 4 dargestellt, es können jedoch auch zwei oder mehr Vakuumpumpen bereitgestellt werden. Der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und das Gehäuse 7 weisen Säulen oder dergleichen (nicht dargestellt) auf, welche von einem Sockel 270 getragen werden.
• Der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen ist so ausgelegt, dass er Elemente in der Art einer Quelle 8 geladener Teilchen, die einen Strahl geladener Teilchen erzeugt, und eine optische Linse 1, die den erzeugten Strahl geladener Teilchen auf einen unteren Abschnitt des Linsentubus fokussiert und leitet, aufweist, und es wird dadurch eine Probe 6 mit einem Strahl primärer geladener Teilchen abgetastet. Der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen ist so angeordnet, dass er zu den inneren Abschnitten des Gehäuses 7 vorsteht, und er ist durch ein Vakuumdichtungselement 123 am Gehäuse 7 befestigt. Am Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen ist ein Detektor 3 angeordnet, der sekundäre geladene Teilchen (Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen) detektiert, die durch Bestrahlung mit dem vorstehend beschriebenen Strahl primärer geladener Teilchen erhalten werden. Der Detektor 3 kann innerhalb oder außerhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen angeordnet sein. Der Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen kann eine andere Linse, eine andere Elektrode oder einen anderen Detektor als die vorstehend beschriebenen aufweisen, ein Teil der Konfiguration kann von der vorstehend beschriebenen verschieden sein, und die Konfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems, das im Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen enthalten ist, ist nicht darauf beschränkt.
• Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus dem vorliegenden Beispiel umfasst als Steuersystem einen Computer 35, der von einem Benutzer der Vorrichtung verwendet wird, eine hochrangige Steuereinheit 36, die mit dem Computer 35 verbunden ist und damit kommuniziert, und eine niederrangige Steuereinheit 37, welche ein Vakuumevakuierungssystem oder ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System ansprechend auf einen von der hochrangigen Steuereinheit 36 gesendeten Befehl steuert. Der Computer 35 umfasst einen Bildschirm, auf dem eine Bedienungsbildschirmdarstellung (GUI) der Vorrichtung angezeigt wird, und eine Eingabeeinrichtung für die Bedienungsbildschirmdarstellung in der Art einer Tastatur oder einer Maus. Die hochrangige Steuereinheit 36, die niederrangige Steuereinheit 37 und der Computer 35 sind durch verschiedene Kommunikationsleitungen 43 und 44 verbunden.
• Die niederrangige Steuereinheit 37 ist ein Abschnitt, der ein Steuersignal zum Steuern der Vakuumpumpe 4, der Quelle 8 geladener Teilchen oder der optischen Linse 1 sendet und empfängt, und die niederrangige Steuereinheit wandelt ferner ein Ausgangssignal des Detektors 3 in ein digitales Bildsignal um und sendet das digitale Bildsignal zur hochrangigen Steuereinheit 36. In der Zeichnung wird ein Ausgangssignal von einem Detektor 3 durch einen Verstärker 154 in der Art eines Vorverstärkers an die niederrangige Steuereinheit 37 angelegt. Falls der Verstärker nicht erforderlich ist, kann er fortgelassen werden.
• Die hochrangige Steuereinheit 36 und die niederrangige Steuereinheit 37 können eine Analogschaltung zusammen mit einer Digitalschaltung aufweisen, oder die hochrangige Steuereinheit 36 und die niederrangige Steuereinheit 37 können zu einer Einheit vereinigt sein. Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop kann eine Steuereinheit aufweisen, welche einen Betriebsvorgang der jeweiligen Komponenten zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Komponenten steuert. Die hochrangige Steuereinheit 36 und die niederrangige Steuereinheit 37 können durch eine zweckgebundene Leiterplatte als Hardware ausgelegt sein oder als von einem Computer 35 ausgeführte Software ausgelegt sein. In einem Fall, in dem die Steuereinheiten als Hardware ausgelegt sind, können die Steuereinheiten durch mehrere an einem Zwischenverbindungssubstrat montierte Recheneinheiten verwirklicht sein, oder sie können in einen Halbleiterchip oder eine Halbleiterbaugruppe integriert sein. In einem Fall, in dem die Steuereinheiten als Software ausgelegt sind, ist eine schnelle CPU für allgemeine Zwecke am Computer montiert und können die Steuereinheiten verwirklicht werden, indem ein Programm ausgeführt wird, das einen gewünschten Rechenprozess ausführt. Ferner ist die in 1 dargestellte Konfiguration des Steuersystems nur ein Beispiel, und Modifikationsbeispiele einer Steuereinheit, eines Ventils, einer Vakuumpumpe oder einer Kommunikationsleitung gehören zu einer Kategorie des SEM für die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung des vorliegenden Beispiels, solange die Modifikationsbeispiele eine im vorliegenden Beispiel vorgesehene Funktion erfüllen.
• Ein Ende des Vakuumrohrs 16 ist mit der Vakuumpumpe 4 verbunden, welche mit dem Gehäuse 7 verbunden ist, und das Innere davon wird in einem Vakuumzustand gehalten. Dabei ist ein Leckventil 14, das das Innere des Gehäuses zur Atmosphäre öffnet, bereitgestellt, wodurch das Innere des Gehäuses 7 während Wartungsarbeiten oder dergleichen zur Atmosphäre geöffnet werden kann. Das Leckventil 14 kann fortgelassen sein, oder zwei oder mehr Leckventile 14 können bereitgestellt sein. Zusätzlich kann die Position des Gehäuses 7, wo das Leckventil 14 angeordnet ist, zu einer anderen Position am Gehäuse 7 geändert werden, ohne auf die in 1 dargestellten Positionen beschränkt zu sein.
• Eine Membran 10 ist an einer Position direkt unterhalb des vorstehend beschriebenen Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen auf der unteren Fläche des Gehäuses bereitgestellt. Die Membran 10 kann einen Strahl primärer geladener Teilchen, der vom unteren Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen abgegeben wird, durchlassen, und der Strahl primärer geladener Teilchen erreicht schließlich die auf einem Probensockel 52 montierte Probe 6 durch die Membran 10. Ein geschlossener Raum (d.h. die inneren Abschnitte des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und des Gehäuses 7), welcher durch die Membran 10 getrennt ist, kann in einen Vakuumzustand evakuiert werden. Weil beim vorliegenden Beispiel der Raum, der in einen Vakuumzustand evakuiert wird, durch die Membran 10 in einem luftdichten Zustand gehalten wird, kann der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen im Vakuumzustand gehalten werden und kann die Probe 6 beim Atmosphärendruck gehalten werden und kann eine Beobachtung der Probe ausgeführt werden. Weil zusätzlich der Raum, in dem die Probe angeordnet ist, selbst bei einer Bestrahlung mit dem Strahl geladener Teilchen in der Atmosphäre ist, oder der Raum mit einem Raum in Verbindung steht, welcher der Atmosphäre ausgesetzt ist, kann die Probe 6 während der Beobachtung frei ausgetauscht werden.
• <Membran und Membrananbringungselement>
• Die Membran 10 ist auf dem Sockel 9 ausgebildet oder darauf abgeschieden. Die Membran 10 besteht aus einem Kohlenstoffmaterial, einem organischen Material, einem Metallmaterial, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Siliciumoxid oder dergleichen. Der Sockel 9 ist beispielsweise ein Silicium- oder Metallelement. Im Querschnitt der Membran 10 können mehrere Fenster angeordnet sein. Die Dicke der Membran, wodurch der Strahl primärer geladener Teilchen hindurchtreten kann, beträgt in etwa einige nm bis einige pm. Die Membran darf beim Differenzdruck für das Trennen des Atmosphärendrucks vom Vakuum nicht beschädigt werden. Daher beträgt die Fläche der Membran 10 höchstens einige zehn µm bis einige mm.
• Normalerweise ist die Membran 10 auf dem Markt in einem im Sockel 9 gehaltenen Zustand erhältlich. Ein Benutzer des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops kauft eine Membran in einem Zustand, in dem die Membran im Sockel 9 gehalten ist, und die Membran wird durch das Membranhalteelement 155 am Gehäuse des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops: angebracht.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, muss die Membran dünn genug sein, damit ein Strahl geladener Teilchen dadurch hindurchtreten kann, und sie muss haltbar genug sein, damit eine Vakuum- und eine Atmosphärendruckumgebung getrennt werden, so dass eine ausschließlich für die SEM-Vorrichtung vorgesehene Membran, worin eine Beobachtung beim Atmosphärendruck ausgeführt werden kann, in der Herstellung kostspielig ist, was dazu führt, dass die Membran für eine wegwerfbare Komponente kostspielig ist.
• Demgemäß wird beim vorliegenden Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem ein Dünnfilm, der allgemein verfügbar ist, als die Membran 10 für eine Membrananordnung in einer Umgebungszelle eines Transmissionselektronenmikroskops (TEM) -verwendet wird. Die Membrananordnung für das TEM ist ein aus SiN oder dergleichen auf dem Sockel (Gitter) beispielsweise aus einem Si-Material gebildeter Dünnfilm mit einer Größe von etwa ϕ3 mm und einer Dicke von etwa 200 pm. Die Membrananordnung für das TEM wird so hergestellt, dass sie zur Form eines TEM-Halters passt. Falls die Membrananordnung für das TEM daher kreisförmig ist, beträgt ihr Durchmesser etwa 3 mm, und wenn sie rechteckig ist, beträgt die maximale Länge der Diagonalen etwa 3 mm und beträgt ihre Dicke etwa 200 pm. Dabei weisen die Größe und die Dicke der Membrananordnung für das TEM einen Herstellungsfehler auf, wobei beispielsweise etwa 3 mm von 2,8 mm bis 3,2 mm bedeutet. Weil der Dünnfilm der Membrananordnung für das TEM den Strahl geladener Teilchen durchlässt und haltbar ist, wobei der Dünnfilm einen Vakuumraum von einem Nicht-Vakuumraum trennt, kann der Dünnfilm für das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop des vorliegenden Beispiels verwendet werden. Zusätzlich sind mehrere Typen von Membrananordnungen für das TEM verfügbar und kann ein Benutzer eine Form, die Anzahl oder Materialeigenschaften des Membranabschnitts frei auswählen.
• Der Aufbau eines üblichen mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops ist jedoch vom mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop des vorliegenden Beispiels stark verschieden, insbesondere vom Rasterelektronenmikroskop, und die Membrananordnung für das TEM ist schwierig am mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop des vorliegenden Beispiels anbringbar. Zusätzlich ist der Anbringungsvorgang der Membrananordnung kompliziert und unbequem.
• Demgemäß wird ein Membrananbringungselement (auch als Membranhalteelement oder Verbindungselement bezeichnet), welches die Membrananordnung für das TEM am mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere am Rasterelektronenmikroskop anbringt, beschrieben.
• Das Membrananbringungselement aus dem vorliegenden Beispiel weist einen Membranmontageabschnitt, an dem die Membrananordnung für das TEM angebracht wird, und einen Gehäusebefestigungsabschnitt, in dem die Membrananordnung am Gehäuse des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops angebracht wird, auf. Im Membranmontageabschnitt ist eine Öffnung an einer Position direkt unterhalb der Membran bereitgestellt, wenn die Membran angebracht ist. Die Öffnung durchdringt das Membrananbringungselement in Dickenrichtung, und der durch die Membran hindurchtretende Strahl geladener Teilchen fällt durch die Öffnung auf eine Probe oder auf einen Detektor. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass die Flächengröße der Öffnung auf der Seite der Fläche, wo die Membran montiert wird, kleiner ist als die Flächengröße der Öffnung auf der Seite einer dazu entgegengesetzten Fläche. Beispielsweise hat die Öffnung eine konische Form, die sich von der Fläche, an der die Membran montiert ist, radial aufweitet. Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es in einem Fall, in dem der Detektor auf der zur Probe entgegengesetzten Seite angeordnet ist, wobei sich die Membran dazwischen befindet, möglich, infolge einer solchen Form der Öffnung wirksam von der Probe erzeugte sekundäre geladene Teilchen zu detektieren.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, hat der Membranmontageabschnitt, weil im Wesentlichen alle Sockel der Membrananordnungen für das TEM eine äußere Form mit einer größten Länge von 2,8 mm bis 3,2 mm aufweisen, eine solche Größe, dass der Sockel der Membrananordnung für das TEM mit der entsprechenden Größe angebracht werden kann. Insbesondere kann die maximale Länge der Diagonalen des Membranmontageabschnitts 2,8 mm bis 3,2 mm betragen. Wie beispielsweise in den 2 bis 4 beschrieben wird, kann die maximale Länge der Diagonalen des konkaven Abschnitts oder des konvexen Abschnitts 2,8 mm bis 3,2 mm betragen, wenn der Membranmontageabschnitt konkav oder konvex ist. Wie nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben wird, kann der Membranmontageabschnitt zusätzlich eine konvexe Form aufweisen, wenn die Membrananordnung für das TEM als Membran verwendet wird. Weil das Membrananbringungselement unter Verwendung eines Befestigungselements in der Art einer Schraube oder einer Befestigungsstruktur am Gehäuse angebracht wird, muss der Gehäusebefestigungsabschnitt eine Form aufweisen, die einer auf der Gehäuseseite vorhandenen Anbringungsstruktur entspricht. Ferner kann das Membrananbringungselement durch ein anderes Element am Gehäuse angebracht werden oder einen Teil des Gehäuses 7 bilden.
• <Positionierungsstruktur>
• Der Sockel 9, der die Membran 10 trägt, ist durch einen Klebstoff 200 luftdicht am Membranhalteelement 155 befestigbar. Wenn die Öffnung der Membran 10 und die Öffnung des Membranhalteelements 155 exzentrisch angeordnet sind, besteht die Gefahr, dass ein Teil der Strahlen primärer geladener Teilchen und der Strahlen sekundärer geladener Teilchen, die durch die Öffnung der Membran 10 hindurchgelassen werden, oder die gesamten Strahlen primärer geladener Teilchen oder die gesamten Strahlen sekundärer geladener Teilchen, die davon durchgelassen werden, durch einen Strukturrahmen des Membranhalteelements 155 blockiert werden. Dadurch wird die Funktionsweise des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops verschlechtert, indem sich ihr Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtert. Folglich ist eine Positionierungsstruktur 155a im Membranhalteelement 155 bereitgestellt. Beispielsweise ist die Positionierungsstruktur 155a ein vertiefter Abschnitt, wird der Sockel 9, der die Membran 10 trägt, in die Positionierungsstruktur 155a eingefügt und kann dann die Einstellung der Position der Membran 10 vorgenommen werden.
• 2 zeigt Ansichten von einem Pfeil A-A in 1. Die Positionierungsstruktur 155a kann eine Form aufweisen, die mit der äußeren Form des Sockels 9 gepaart ist, und kann so eingerichtet werden, dass sie eine beliebige Form aufweist, indem die Form des Sockels 9 angepasst wird. Wenn der Sockel beispielsweise, wie in 2a dargestellt ist, eine quadratische Form aufweist, kann die Positionierungsstruktur 155a eine vertiefte Form aufweisen, wobei zwei Flächen des Membranhalteelements 155 orthogonal zueinander sind. Mit anderen Worten ist die Positionierungsstruktur 155a eine zweistufige Struktur mit Wandflächen in Dickenrichtung (einer senkrechten Richtung zur Membranoberfläche) des Membranhalteelements 155. Die vertiefte Form ist in einem Zustand, in dem das Zentrum der Öffnung des Membranhalteelements und das Zentrum der Membran 10 zusammenfallen, entlang zwei zum Sockel 9 orthogonalen Seiten ausgebildet. In diesem Fall wird die Oberfläche des Membranhalteelements 155 in Kontakt mit einer Seitenfläche einer Seite in einer vertieften Form der Positionierungsstruktur 155a und einer Seite des Sockels 9 gebracht und gleitet darauf, bis eine Seite des Sockels 9 an eine andere Seite der vertieften Form angrenzt.
• Daher ist es möglich, den Sockel 9 an der gleichen Position des Membranhalteelements anzubringen, wodurch die Austauschbarkeit und Bearbeitbarkeit der Membran verbessert wird. Ferner ist der Kreuzungswinkel zwischen den beiden vorstehend beschriebenen Seiten nicht auf einen rechten Winkel begrenzt und können die beiden Seiten, beliebige Winkel aufweisen, solange die beiden Seiten nicht parallel zueinander verlaufen. Selbst in diesem Fall ist wenigstens ein Punkt des äußeren Umfangs des Sockels 9 fest in Kontakt mit jeder der beiden Seiten, so dass der Sockel 9 an einer vorgegebenen Position montiert werden kann. Zusätzlich ist die Anzahl der vertieften Formen (Stufenstruktur) nicht auf zwei begrenzt und kann die vertiefte Form drei oder mehr Seiten aufweisen .
• Bei einem anderen Beispiel kann die Positionierungsstruktur 155a eine runde Vertiefung aufweisen. In diesem Fall können vier Ecken des Sockels 9 positioniert werden, um am Umfang der runden Vertiefung montiert zu werden (2b). Mit anderen Worten ist die runde Vertiefung der Positionierungsstruktur 155a ein konkaver Abschnitt mit einer Kreisform mit einem Durchmesser, welcher der maximalen Länge der Diagonalen der äußeren Form des Sockels gleicht oder dieser entspricht. Nachstehend bedeutet in der vorliegenden Patentschrift „gleich oder entsprechend“, das s die Elemente in dem Maße gleich sind, dass sie zueinander passen und miteinander verbunden werden und eine Abmessungstoleranz oder einen Herstellungsfehler zulassen. Im Fall eines Beispiels in 2b ist es, wenn das Membranhalteelement 155 durch eine Drehbank hergestellt wird, möglich, die Positionierungsstruktur 155a im selben Vorgang zu bearbeiten. Daher kann der Herstellungsvorgang vereinfacht werden und können die Kosten des Membranhalteelements verringert werden.
• Bei einem weiteren Beispiel kann der Sockel 9 selbst in einem Fall, in dem er ähnlich den 2a und 2b rund ist, so ausgelegt sein, dass er in Presskontakt mit den beiden als Positionierungsstruktur 155a gebildeten Flächen gelangt (2c), oder der Sockel wird in die runde Vertiefung eingepasst, die ein konkaver Abschnitt ist, dessen Form der äußeren Form des Sockels 9 gleicht (2d).
• In den 2a bis 2d kann durch eine Schneide während einer maschinellen Bearbeitung eine Vermeidungsform 155b oder dergleichen bereitgestellt werden. Insbesondere wird bei der in den 2a oder 2b dargestellten Form die Vermeidungsform 155b bereitgestellt, wodurch ein Vorgang wie die maschinelle Bearbeitung des Membranhalteelements 155 beispielsweise durch eine Dreh- oder Fräsmaschine ausgeführt werden kann, ohne eine Bearbeitung in der Art einer maschinellen elektrischen Entladungsbearbeitung zu verwenden, und es wird erwartet, dass dadurch die Abmessungsgenauigkeit oder die Bearbeitbarkeit verbessert wird. Zusätzlich kann verhindert werden, dass der Sockel 9 während der Positionierung durch R 155d einer durch eine Schneidkantenform 155e erzeugten Kante verschoben wird.
• 3 ist eine Ansicht einer Konfiguration in einem Fall, in dem die Membrananordnung für das TEM für die Membran 10 verwendet wird. Beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop der Konfiguration muss der Abstand zwischen der Membran 10 und der Probe 6 gering sein und einige zehn µm betragen. Wenn sich auf der Probenseite (auf der linken Seite in der rechten Darstellung in 3) der Membran 10 (d.h. X in der Darstellung) ein vorstehendes Objekt befindet, ist es nicht möglich, zu veranlassen, dass sich die Probe 6 der Membran 10 nähert, und ist es schwierig, die Beobachtung durch das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop auszuführen. Wenn die Positionierungsstruktur 155a daher aus der Vertiefung besteht, wie in den 2a und 2c dargestellt ist, muss die Vertiefung so gebildet werden, dass ihre Tiefe geringer ist als die Tiefe des Sockels 9. Wenn der Sockel 9 dünn ist, muss die Vertiefung jedoch flacher sein. Daher besteht die Gefahr, dass der Sockel 9 leicht über die Vertiefung läuft, so dass sich der Sockel nur schwer positionieren lässt. Zusätzlich ist es schwierig, das dünne Membranhalteelement 155 zu bearbeiten, beispielsweise mit einer sehr kleinen Vertiefung zu versehen. Beispielsweise beträgt die Dicke des Sockels der Membrananordnung für das TEM 200 µm oder dergleichen, wodurch ein Problem eines Vorstehens hervorgerufen wird.
• Zur Lösung des Problems hat die Positionierungsstruktur 155a bei einer in 3 dargestellten Konfiguration eine Vorsprungsform, die auf der Seite vorsteht, auf der die Membran und der Sockel angebracht werden, und ist der Sockel 9 an einem vorstehenden Abschnitt der Vorsprungsform bereitgestellt. Mit anderen Worten ist das Membranhalteelement so angebracht, dass der vorstehende Abschnitt auf der Probenseite angeordnet ist. Bei der Konfiguration kann der Benutzer mit der Vorsprungsform als Referenz leicht die Befestigungsposition des Sockels 9 bestimmen. Wenn der Sockel 9 und die Positionierungsstruktur 155a beispielsweise kreisförmig sind und der Durchmesser (D1) des Sockels 9 ohne einen Herstellungsfehler gleich oder entsprechend (D1 ≅ D2) dem Durchmesser (D2) der Positionierungsstruktur 155a ist, wird der Sockel 9 auf der Positionierungsstruktur 155a positioniert und passen der Sockel 9 und der äußere Umfangsabschnitt der Positionierungsstruktur 155a zueinander, so dass ihre Achsen eingestellt werden können. Wenn der Sockel 9 und die Positionierungsstruktur 155a eine rechteckige Form aufweisen, kann der vorstehend beschriebene „Durchmesser“ durch die „maximale Länge der Diagonalen“ ersetzt werden. Im Fall anderer Formen kann der „Durchmesser“ durch "Länge einer langen Seite eines eingeschriebenen Rechtecks der äußeren Form des Sockels 9 ersetzt werden. Nachstehend gilt das Gleiche für die Beschreibung aus den 4 und 5. Nachdem die Positionen des Sockels 9 und des Membranhalteelements 155 angepasst wurden, wird der Sockel 9 durch den Klebstoff 200 oder dergleichen luftdicht befestigt. Weil ein Signal des Strahls sekundärer geladener Teilchen durch den in einem Vakuumraum angeordneten Detektor 3 erhalten wird, kann die Öffnung des Membranhalteelements 155 so gebildet werden, dass sie eine sich verengende Form 155c mit einer großen Öffnung auf der Seite des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen (rechte Seite in der rechten Darstellung in 3) aufweist. Weil dabei die Anzahl der sekundären geladenen Teilchen, die detektiert werden können, erhöht wird, wird das Signal-Rausch-Verhältnis des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops dadurch verbessert.
• Zusätzlich kann, wie in 4 dargestellt ist, der Durchmesser (D1) des Sockels 9 größer sein (D1 > D2) als der Durchmesser (D2) der Positionierungsstruktur 155a. Wenn der Klebstoff 200 oder dergleichen aufgebracht wird, spielt der Sockel 9, falls der Klebstoff auf der Seite des Membranhalteelements auf den Sockel 9 aufgebracht wird, die Rolle einer „Bank“ in Bezug auf den Klebstoff, und es kann verhindert werden, dass die Membran durch den auf der Probenseite (linke Seite von X in der rechten Darstellung in 3) der Membran 10 angebrachten oder darauf fließenden Klebstoff 200 verunreinigt wird.
• Zusätzlich kann, wie in 5 dargestellt ist, der Durchmesser (D1) des Sockels 9 kleiner sein (D1 < D2) als der Durchmesser (D2) der Positionierungsstruktur 155a. Wenn der Sockel 9 befestigt wird, wird er so befestigt, dass er nicht aus der Fläche der Vorsprungsform der Positionierungsstruktur 155a vorsteht, die in Kontakt mit dem Sockel (9) gebracht ist. Insbesondere kann der Durchmesser (D2) der Positionierungsstruktur 155a um einen Spielraum B (einen zulässigen Fehlerbetrag der Anbringungsposition der Membran) eines Positionsverschiebungsbetrags A der Mittelachse 10a der Membran 10 und der Mittelachse 155c der Öffnung des Membranhalteelements 155 größer sein als jener der äußeren Form (D1) des Sockels 9. Der Sockel 9 wird so angeordnet, dass er nicht vom vorstehenden Abschnitt der Positionierungsstruktur vorsteht, wodurch ein zulässiger Fehlerbetrag der Anbringungsposition der Membran leicht festgelegt und geprüft werden kann. Wenn der Durchmesser der Positionierungsstruktur ferner so weit vergrößert wird, dass er den Grenzbereich überschreitet, ist es schwierig, die Mittelachsen der Membran und des Membranhalteelements in Übereinstimmung zu bringen. Daher ist es wünschenswert, dass der Durchmesser der Positionierungsstruktur nicht erheblich größer ist als der Durchmesser des Sockels 9.
• Mit anderen Worten wird zum Prüfen des zulässigen Bereichs der Positionsverschiebung oder zum Verhindern, dass der Klebstoff herumfließt, die Größe der Positionierungsstruktur 155a in Bezug auf jene des Sockels 9 eingestellt, wodurch verschiedene Funktionen ausgeführt werden können.
• <Anbringungs-Spannvorrichtung>
• 6 zeigt eine Konfiguration einer Spannvorrichtung, wenn die Membran am Membranhalteelement angebracht wird. Die Spannvorrichtung ist so ausgelegt, dass sie ein Presselement 201, das gegen die Membran drückt und sie befestigt, Strukturrahmen 202 und 203, welche das Presselement tragen, und eine Sockelplatte 204, welche die Strukturrahmen 202 und 203 trägt, aufweist. Das Presselement 201 ist senkrecht über einem Abschnitt montiert, in dem sich das Membranhalteelement befindet, und das Presselement wird durch den Strukturrahmen 202 gehalten, so dass es in einer in der Darstellung gezeigten vertikal senkrechten Richtung beweglich ist. Wenigstens ein Ende des Presselements 201, das der Membran gegenübersteht, muss sich in einer vertikalen Richtung bewegen. Das Presselement 201 wird veranlasst, sich aus der senkrechten oberen Seite zur senkrechten unteren Seite des Membranhalteelements 155 und des Sockels 9 zu bewegen, wodurch es möglich wird, den Sockel 9, in dem die Membran 10 gehalten wird, gegen das Membranhalteelement 155 zu halten und die Position festzulegen. An einem distalen Endabschnitt des Presselements 201 ist ein Vermeidungsabschnitt 201a ausgebildet, welcher in seinem Zentrum eine vertiefte Form aufweist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das distale Ende des Presselements 201 in Kontakt mit der Membran 10 gebracht wird. Zusätzlich kann das Presselement 201 zum stabilen Ausüben einer Last ein Gewicht 201b aufweisen.
• Die Sockelplatte 204 weist einen Montageabschnitt auf, in dem das Membranhalteelement 155 montiert ist. Im Montageabschnitt ist die Positionierungsstruktur 204a, welche die Positionierung des Membranhalteelements 155 ausführt, bereitgestellt. Die Positionierungsstruktur 204a ist ein Rillenabschnitt, der den gleichen Durchmesser aufweist wie das Membranhalteelement 155. In diesem Fall wird das Membranhalteelement in den Rillenabschnitt eingepasst, und es ist dann möglich, die Mitte der Öffnung des Membranhalteelements in Übereinstimmung mit der Mittelachse des Presselements 201 der Spannvorrichtung zu bringen. Die Positionierungsstruktur 204a ist nicht darauf beschränkt und kann eine in 2 dargestellte Struktur sein. Es ist wichtig, jedes Mal die Mitte der Öffnung des Membranhalteelements mit der Mittelachse des Presselements 201 in Übereinstimmung zu bringen.
• In 6 ist ein Vakuumdichtungselement 205 am Boden des Rillenabschnitts als Positionierungsstruktur 204a bereitgestellt. Das Membranhalteelement 155 wird in den Rillenabschnitt eingepasst, und eine luftdichte Versiegelung wird durch das Vakuumdichtungselement 205 zwischen dem Membranhalteelement 155 und der Sockelplatte 204 ausgeführt. Ein Durchgangsloch 210 ist im Montageabschnitt der Sockelplatte 204 für das Membranhalteelement 155 bereitgestellt. Die Öffnung des Durchgangslochs ist in einer der Membran gegenüberstehenden Fläche angeordnet. Es ist wünschenswert, dass die Größe der Öffnung die Fläche der Membran übersteigt und kleiner als das Membranhalteelement ist. Ein Ende des Durchgangslochs 210 wird durch die Anordnung des Sockels 9 geschlossen, worin das Membranhalteelement 155 und die Membran 10 montiert sind. Zusätzlich wird ein Verbindungsstück 207 durch das um die Öffnung bereitgestellte Vakuumdichtungselement 206 mit dem anderen Ende des Durchgangslochs verbunden. Eine Vakuumpumpe 209 wird durch das Rohr 208 mit dem Verbindungsstück 207 verbunden. Auf diese Weise ist es in 6 möglich, einen Raum auf der unteren Seite des Membranhalteelements 155 zu evakuieren. Ferner wird das Verbindungsstück 207 als Teil der Sockelplatte 204 gebildet und kann dafür ausgelegt werden, die Vakuumpumpe 209 direkt an der Sockelplatte 204 anzubringen. Zum Prüfen des Grads des Vakuumdrucks des Raums, in dem die Luft abgepumpt wird, wird der Druck des abgepumpten Raums durch eine Vakuummessvorrichtung gemessen. Die Vakuummessvorrichtung kann in die Vakuumpumpe 209 aufgenommen sein oder getrennt bereitgestellt sein.
• Zusätzlich ist beim vorliegenden Beispiel der Sockel 9, in dem die Membran 10 gehalten wird, auf dem Membranhalteelement 155 angeordnet, so dass der evakuierte Raum geschlossen ist; der Aufbau der Spannvorrichtung, welche die Membran inspiziert, ist jedoch nicht auf jenen aus 6 begrenzt. Der Raum, in dem die Luft abgepumpt wird, wird zu einem geschlossenen Raum, und es ist dann ersichtlich, dass zumindest ein Teil der Seitenfläche des Raums aus der Membran besteht.
• Ferner ist der Aufbau der Spannvorrichtung nicht darauf beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen möglich. Beispielsweise kann die Öffnung der Sockelplatte 204, wodurch die Luft evakuiert wird, nicht direkt unterhalb der Membran angeordnet werden und wird ein Raum, der in der Darstellung unterhalb der Membran liegt, mit der Vakuumpumpe verbunden und kann luftdicht gehalten werden. Zusätzlich braucht das Presselement 201 keine Stabform aufzuweisen, sondern kann eine L-Form haben.
• Das Verbindungsstück 207 kann an der Sockelplatte 204 anbringbar und davon abnehmbar sein. Das Verbindungsstück 207 wird abgenommen, wenn die Membran 10 montiert wird, und es ist möglich, in der Darstellung von unten durch das Durchgangsloch 210 zu blicken, um die Position der Membran 10 zu prüfen. Zusätzlich kann ein Spiegel oder eine Kamera, wodurch die Membran 10 überwacht wird, um den Abschnitt des Durchgangslochs 210 bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann die Position der Membran 10 während des Zusammenbaus leicht geprüft werden.
• 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Zusammenbauablauf zeigt, wenn die Membran 10 am Membranhalteelement 155 angebracht wird. Im ersten Schritt 250 wird das Membranhalteelement 155 an einer vorgegebenen Position der Sockelplatte 204 eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird das Membranhalteelement 155 in einem Fall, in dem die Positionierungsstruktur 204a auf der Sockelplatte 204 bereitgestellt ist, an einer Position angeordnet, die durch die Positionierungsstruktur definiert ist. Auf diese Weise befindet sich das Membranhalteelement in einem Zustand, in dem es so angeordnet ist, dass die Mitte der Öffnung des Membranhalteelements auf der Mittelachse des Presselements 201 positioniert ist. Im zweiten Schritt 251 wird der Sockel 9 in einem Zustand, in dem die Membran 10 festgehalten ist, auf das Membranhalteelement 155 gesetzt. Zu dieser Zeit wird, wie vorstehend mit Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben wurde, die Positionierung der Membran 10 und des Sockels 9 ausgeführt und werden die Membran 10 und der Sockel 9 an einer vorgegebenen Position im Membranhalteelement 155 montiert. Im dritten Schritt 252 bewegt sich das Presselement 201 senkrecht nach unten, wodurch der Sockel, in dem die Membran 10 gehalten ist, gegen das Membranhalteelement 155 gedrückt wird und daran befestigt wird. Im vierten Schritt 253 wird der Sockel 9, in dem die Membran 10 gehalten ist, durch das Presselement 201 gegen das Membranhalteelement 155 gedrückt und wird der Klebstoff zwischen dem Sockel 9 und dem Membranhalteelement 155 aufgebracht und gehärtet.
• Im fünften Schritt 254 wird die Vakuumpumpe 209 betätigt, wird die Luft im Raum (Raum unterhalb der Membran 10 in 6), der von Wandflächen einschließlich der Membran 10 und der Innenwand der Öffnung der Sockelplatte 204 umgeben ist, evakuiert und wird der Vakuumgrad des Raums geprüft. Weil lediglich geprüft werden kann, ob der Raum einen gewünschten Vakuumgrad aufweist, braucht der Vakuumgrad möglicherweise nicht genau gemessen zu werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, besteht zumindest ein Teil der Seitenfläche des Raums, in dem die Luft abgepumpt wird, aus der Membran 10. Weil kein ausreichender Vakuumgrad erreicht wird, wenn die Membran 10 beschädigt oder zerstört ist, ermöglicht der Prüfvorgang, dass die Qualität der Membran bestätigt wird. Wenn eine zerstörte Membran aus Versehen an dem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop montiert wird und abgepumpt wird, dispergiert die Probe im Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen und wird die Vorrichtung verunreinigt. In diesem Schritt wird die Qualitätsbestätigung der Membran ausgeführt, so dass eine Qualitätsprüfung vorgenommen werden kann, bevor die Membran am mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop angebracht wird. Daher ist es möglich, eine Membran auszuwählen und am mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop anzubringen, die einer Druckdifferenz zwischen dem Vakuum und dem Atmosphärendruck zuverlässig widerstehen kann.
• Im sechsten Schritt 255 wird die Vakuumpumpe angehalten und wird der Raum unterhalb der Membran 10 in 6 zur Atmosphäre geöffnet. Im siebten Schritt 256 wird das Presselement 201 angehoben und werden die Membran 10 und das Membranhalteelement 155 integral entfernt. Ferner ist der in der Zeichnung dargestellte Ablauf lediglich ein Beispiel, und die Reihenfolge kann nach Bedarf geändert werden. Auf diese Weise ermöglicht die Verwendung der Zusammenbau-Spannvorrichtung, dass der Zusammenbau und die Inspektion der Membran einfach ausgeführt werden.
• 8 zeigt eine Konfiguration, bei der ein Membransockel 156 verwendet wird. Bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird der Sockel 9 der Membran 10 unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen am Membranhalteelement 155 befestigt. Daher ist es schwierig, ein vom Klebstofftyp abhängiges Lösen vorzunehmen, und das Membranhalteelement 155 ist daher eine wegwerfbare Komponente. Daraus ergibt sich das Problem, dass die Betriebskosten erhöht werden und der Abfall zunimmt.
• Bei der vorliegenden Konfiguration wird der Sockel 9 am Membransockel 156 befestigt. Der Membransockel 156 wird durch eine Membransockel-Befestigungskomponente 157 unter Verwendung eines Befestigungselements 158 in der Art eines Nagels oder dergleichen am Membranhalteelement 155 angebracht. Der Membransockel 156 wird durch ein Vakuumdichtungselement 159 in der Art eines O-Rings abnehmbar luftdicht gehalten. Der Membransockel 156 wird in ein Loch, eine Vertiefung (nicht dargestellt) oder dergleichen des Membranhalteelements 155 eingepasst, und der Membransockel 156 kann an einer vorgegebenen Position des Membranhalteelements 155 befestigt werden.
• Bei der vorliegenden Konfiguration ist der Membransockel 156 eine wegwerfbare Komponente, der Membransockel 156 ist jedoch vom Membranhalteelement 155 getrennt, und die Anforderungen an die Form des Membransockels 156 sind nicht streng. Dementsprechend kann eine geringere Größe und eine einfache Form bereitgestellt werden, und es ist möglich, die Kosten der wegwerfbaren Komponenten zu verringern und das Abfallgewicht zu verringern. Wenn der Membransockel 156 mit der vorliegenden Konfiguration verwendet wird, wird in der Beschreibung in den 6 und 7 „Membranhalteelement“ durch „Membransockel“ ersetzt, wodurch die Positionsanpassung und Anbringung in ähnlicher Weise verhältnismäßig einfach ausgeführt werden können.
• Beispiel 2
• Nachfolgend wird eine Konfiguration einer Vorrichtung beschrieben, bei der eine Beobachtung der Probe bei Verwendung der üblichen mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung einfach in der Atmosphäre ausgeführt werden kann. 9 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß dem vorliegenden Beispiel. Ähnlich Beispiel 1 ist das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop des vorliegenden Beispiels auch so ausgelegt, dass es den Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, das Gehäuse (die Vakuumkammer) 7, welches den Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen in Bezug auf eine Vorrichtungsmontagefläche trägt, den Probentisch 5 oder dergleichen aufweist. Weil Vorgänge und Funktionen der jeweiligen Komponenten oder zusätzlicher Komponenten, die zu den jeweiligen Komponenten hinzugefügt werden, im Wesentlichen jenen aus Beispiel 1 gleichen, wird auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet.
• Das in 9 dargestellte mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop weist ein zweites Gehäuse (Anbringung) 121 auf, welches in das Gehäuse 7 eingeführt wird (nachstehend erstes Gehäuse). Das zweite Gehäuse 121 ist so ausgelegt, dass es einen rechteckigen parallelepipedförmigen Hauptkörper 131 und einen Passabschnitt 132 aufweist. Wie nachstehend beschrieben wird, ist zumindest eine Seitenfläche von den Seitenflächen der rechteckigen Parallelepipedform des Hauptkörpers 131 eine offene Fläche 15. Die Seitenflächen der rechteckigen Parallelepipedform des Hauptkörpers 131 abgesehen von der Fläche, an der das Membranhalteelement 155 bereitgestellt ist, können durch Wände des zweiten Gehäuses 121 gebildet sein oder durch die Seitenwände des ersten Gehäuses 7 gebildet sein, wenn das zweite Gehäuse 121 keine Wand aufweist und in das erste Gehäuse 7 aufgenommen ist. Die Position des zweiten Gehäuses 121 ist an der Seitenfläche oder der Innenwandfläche des ersten Gehäuses 7 oder am Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen festgelegt. Der Hauptkörper 131 hat eine Funktion, die Probe 6 als ein Beobachtungsziel aufzunehmen, und wird durch die vorstehend beschriebene Öffnung in das Innere des ersten Gehäuses 7 eingeführt. Der Passabschnitt 132 bildet eine Passfläche mit einer Außenwandfläche auf der Seitenflächenseite, wo die Öffnung des ersten Gehäuses 7 bereitgestellt ist, und der Passabschnitt wird durch das Vakuumdichtungselement 126 an der Außenwandfläche auf der Seitenflächenseite befestigt. Auf diese Weise wird das gesamte zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingepasst. Auf die einfachste Art kann die vorstehend beschriebene. Öffnung unter Verwendung der Öffnung zum Einführen und Ausführen der Probe gebildet werden, welche ursprünglich in einer Vakuumprobenkammer des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops bereitgestellt ist. Mit anderen Worten wird die Vorrichtung nur minimal modifiziert, wenn das zweite Gehäuse 121 hergestellt wird, indem die Größe des ursprünglich geöffneten Lochs angepasst wird und das Vakuumdichtungselement 126 um das Loch herum angebracht wird. Zusätzlich kann das zweite Gehäuse 121 aus dem ersten Gehäuse 7 entfernt werden.
• Die Seitenfläche des zweiten Gehäuses 121 ist die geöffnete Fläche 15, die mit dem Luftraum über wenigstens eine Ebene kommuniziert, welche eine Größe aufweist, bei der die Probe eintreten und austreten kann und die innerhalb (auf der rechten Seite von der gepunkteten Linie in der Darstellung, nachstehend als zweiter Raum bezeichnet) des zweiten Gehäuses 121 aufgenommene Probe 6 während der Beobachtung im Atmosphärendruckzustand gehalten wird. Ferner ist 9 eine Schnittansicht der Vorrichtung parallel zur optischen Achse, wobei nur eine Fläche der geöffneten Seite 15 dargestellt ist, wobei jedoch, wenn eine Vakuumdichtung durch die Seitenfläche des ersten Gehäuses in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung der Papierebene in 9 ausgeführt wird, die geöffnete Seite 15 des zweiten Gehäuses 121 nicht auf die eine Fläche begrenzt ist. Die geöffnete Seite kann wenigstens aus einer oder mehreren Flächen bestehen, wenn das zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 aufgenommen ist. Inzwischen wird die Vakuumpumpe 4 mit dem ersten Gehäuse 7 verbunden, so dass der geschlossene Raum (nachstehend als erster Raum bezeichnet), der durch die Innenwandfläche des ersten Gehäuses 7, die Außenwandfläche des zweiten Gehäuses und die Membran 10 gebildet ist, evakuiert werden kann. Die Membran wird so angeordnet, dass der Druck im zweiten Raum höher ist als der Druck im ersten Raum, wodurch beim vorliegenden Beispiel der zweite Raum in Bezug auf den Druck abgetrennt werden kann. Mit anderen Worten wird der zweite Raum 12, während der erste Raum 11 durch die Membran 10 bei einem Hochvakuum gehalten wird, beim Atmosphärendruck oder in einer Gasatmosphäre mit einem Druck, der dem Atmosphärendruck im Wesentlichen gleicht, gehalten. Daher ist es möglich, den Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und den Detektor 3 während des Betriebs der Vorrichtung in einem Vakuumzustand zu halten und die Probe 6 beim Atmosphärendruck zu halten. Weil das zweite Gehäuse 121 überdies die geöffnete Seite aufweist, kann die Probe 6 während der Beobachtung frei ausgetauscht werden.
• Wenn das gesamte zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingepasst ist, ist die Membran 10 an der oberen Flächenseite des zweiten Gehäuses 121 an einer Position direkt unterhalb des vorstehend beschriebenen Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt. Die Membran 10 kann den vom unteren Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen emittierten Strahl primärer geladener Teilchen durchlassen, und der Strahl primärer geladener Teilchen erreicht schließlich durch die Membran 10 die Probe 6.
• Der Probentisch 5 ist innerhalb des zweiten Gehäuses 121 angeordnet, und die Probe 6 kann sich frei bewegen.
• Auch bei dieser Vorrichtung ist die Positionierungsstruktur 155a ähnlich Beispiel 1 im Membranhalteelement 155 bereitgestellt. Weil die Konfiguration der Positionierungsstruktur 155a jener aus Beispiel 1 gleicht, wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
• Beispiel 3
• 10 ist ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß dem vorliegenden Beispiel. Ähnlich den Beispielen 1 und 2 ist das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus dem vorliegenden Beispiel auch so ausgelegt, dass es den Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, das erste Gehäuse (die Vakuumkammer) 7, welches den Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen in Bezug auf eine Vorrichtungsmontagefläche trägt, das zweite Gehäuse (Anbringung) 121, welches in das erste Gehäuse 7 eingeführt wird, das Steuersystem oder dergleichen aufweist. Weil Arbeitsvorgänge und Funktionen der jeweiligen Komponenten oder zu den jeweiligen Komponenten hinzugefügter zusätzlicher Komponenten im Wesentlichen jenen aus den Beispielen 1 und 2 gleichen, wird auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet.
• Beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop aus dem vorliegenden Beispiel kann die die wenigstens eine Seitenfläche des zweiten Gehäuses 121 bildende geöffnete Fläche von einem Abdeckelement 122 bedeckt sein, wodurch verschiedene Funktionen verwirklicht werden können. Nachstehend werden die Funktionen beschrieben.
• <In Bezug auf den Probentisch>
• Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus dem vorliegenden Beispiel weist im Abdeckelement 122 den Probentisch 5 als Mittel zum Bewirken, dass ein Beobachtungsfeld durch Ändern der Position der Probe bewegt wird, auf. Im Probentisch 5 sind ein XY-Antriebsmechanismus in einer Innerebenenrichtung und ein Z-Achsen-Antriebsmechanismus in Höhenrichtung bereitgestellt. Eine Tragplatte 107 als eine Bodenplatte, welche den Probentisch 5 trägt, ist am Abdeckelement 122 angebracht, und der Probentisch 5 ist an der Tragplatte 107 befestigt. Die Tragplatte 107 wird so angebracht, dass sie sich zu einer Fläche des Abdeckelements 122 erstreckt, welche dem zweiten Gehäuse 121 gegenübersteht, und ins Innere des zweiten Gehäuses 121 erstreckt. Achsen vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus und vom XY-Antriebsmechanismus erstrecken sich jeweils zu einem Betätigungsgriff 108 und einem Betätigungsgriff 109 und sind damit zusammenhängend, welche jeweils im Abdeckelement 122 enthalten sind. Der Benutzer der Vorrichtung stellt die Position der Probe 6 im zweiten Gehäuse 121 durch Betätigen der Betätigungsgriffe 108 und 109 ein.
• <In Bezug auf die Atmosphäre in der Nähe der Probe>
• Beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop des vorliegenden Beispiels ist eine Funktion zum Zuführen von Austauschgas in das zweite Gehäuse oder eine Funktion zur Bildung eines Druckzustands, der von jenem im ersten Raum 11 oder der Außenluft außerhalb der Vorrichtung verschieden ist, vorgesehen. Der vom unteren Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen emittierte Strahl geladener Teilchen läuft durch den ersten Raum, der beim Hochvakuum gehalten wird, und durchläuft die Membran 10, und die Probe 6 wird mit dem Strahl geladener Teilchen bestrahlt. Weil der Strahl geladener Teilchen durch Gasmoleküle im Luftraum gestreut wird, ist die mittlere freie Weglänge gering. Mit anderen Worten erreichen, wenn der Abstand zwischen der Membran 10 und der Probe 6 erheblich ist, Sekundärelektronen, Reflexionselektronen oder Transmissionselektronen oder dergleichen, die vom Strahl primärer geladener Teilchen und durch die Bestrahlung mit dem Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, nicht die Probe und den Detektor 3. Dabei ist die Streuwahrscheinlichkeit des Strahls geladener Teilchen proportional zur Massenzahl oder zur Dichte von Gasmolekülen. Wenn die Luft im zweiten Raum dementsprechend durch Gasmoleküle ersetzt wird, deren Massenzahl geringer ist als jene der Atmosphäre oder in geringem Maße eine Evakuierung ausgeführt wird, wird die Streuwahrscheinlichkeit des Strahls geladener Teilchen verringert und kann der Strahl geladener Teilchen die Probe erreichen. Zusätzlich muss ein Gasaustausch oder eine Evakuierung von Luft möglicherweise nicht im gesamten zweiten Raum, sondern lediglich auf einem Weg, durch den der Strahl geladener Teilchen läuft, ausgeführt werden, d.h. in einem Raum zwischen der Membran 10 und der Probe 6 im zweiten Raum.
• Aus den vorstehend beschriebenen Gründen ist beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop des vorliegenden Beispiels ein Anbringungsabschnitt (Gasführungsabschnitt) eines Gaszufuhrrohrs 100 im Abdeckelement 122 bereitgestellt. Das Gaszufuhrrohr 100 ist durch eine Verbindungseinheit 102 mit einem Gaszylinder 103 verbunden, wodurch Austauschgas in den zweiten Raum 12 eingeleitet wird. Ein Gasregelventil 101 ist in der Mitte des Gaszufuhrrohrs 100 angeordnet und kann die Strömungsrate des in einem Rohr strömenden Austauschgases steuern. Daher erstreckt sich eine Signalleitung vom Gasregelventil 101 zur niederrangigen Steuereinheit 37 und kann der Benutzer der Vorrichtung die Strömungsrate des Austauschgases auf einer Bedienungsbildschirmdarstellung steuern, die auf einem Bildschirm eines Computers 35 angezeigt wird. Zusätzlich kann das Gasregelventil 101 manuell geöffnet und geschlossen werden.
• Solange als Austauschgas ein Gas verwendet wird, das leichter als die Atmosphäre ist, wie Stickstoff oder Wasserdampf, ergibt sich eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Bilds, wenn Heliumgas oder Wasserstoffgas verwendet wird, das noch leichter ist, ist die Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses jedoch noch größer.
• Weil das Austauschgas ein Gas eines leichten Elements ist, ist es wahrscheinlich, dass es im oberen Abschnitt des zweiten Raums 12 bleibt, so dass es unwahrscheinlich ist, dass das Gas auf der Unterseite ausgetauscht wird. Daher ist auf der Unterseite des Anbringungsabschnitts des Gaszufuhrrohrs 100 im Abdeckelement 122 eine Öffnung bereitgestellt, die mit der Innen- und der Außenseite des zweiten Raums in Verbindung steht. Beispielsweise ist in 10 eine Öffnung an der Anbringungsposition eines Druckregelventils 104 bereitgestellt. Auf diese Weise kann der Gasaustausch im zweiten Gehäuse 122 wirksam vorgenommen werden, weil das Atmosphärengas durch das Gas eines leichtgewichtigen Elements gedrückt wird, das über den Gasleitweg geleitet wird und von der Öffnung auf der Unterseite ausgestoßen wird. Ferner kann die Öffnung als ein nachstehend beschriebener Grobauslassport dienen.
• Das Druckregelventil 104 kann an Stelle der vorstehend beschriebenen Öffnung bereitgestellt werden. Das Druckregelventil 104 hat eine Funktion, ein Ventil automatisch zu öffnen, wenn der Innendruck des zweiten Gehäuses 121 1 atm oder höher wird. Es wird das Druckregelventil mit einer solchen Funktion bereitgestellt, wobei das Ventil automatisch geöffnet wird, wenn der Innendruck während der Leitung des Gases eines leichtgewichtigen Elements 1 atm oder höher wird. Dann können Atmosphärengaskomponenten wie Stickstoff, Sauerstoff oder dergleichen aus der Vorrichtung ausgestoßen werden, und das Innere der Vorrichtung wird mit dem Gas des leichten Elements gefüllt. Ferner ist in manchen Fällen der in der Zeichnung dargestellte Gaszylinder oder die darin dargestellte Vakuumpumpe 103 im mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop bereitgestellt, und der Benutzer der Vorrichtung bringt sie in einigen Fällen nach Bedarf an.
• Zusätzlich ist in einigen Fällen selbst dann, wenn ein Gas eines leichten Elements bereitgestellt ist, wie Heliumgas oder Sauerstoffgas, die Streuung des Elektronenstrahls erheblich. In diesem Fall kann der Gaszylinder 103 eine Vakuumpumpe aufweisen. Auch wird die Luft in geringem Maße evakuiert, wodurch das Innere des zweiten Gehäuses in einem sehr groben Vakuumzustand sein kann (d.h. in einer Atmosphäre mit einem Druck in der Nähe des Atmosphärendrucks). Mit anderen Worten kann sich der Raum zwischen der Membran 10 und der Probe 6 in einem Vakuumzustand befinden. Beispielsweise ist ein Evakuierungsport im zweiten Gehäuse 121 oder im Abdeckelement 122 bereitgestellt und wird das Innere des zweiten Gehäuses 121 in geringem Maße einer Luftevakuierung unterzogen. Dann kann das Austauschgas eingeleitet werden. Die Evakuierung kann in diesem Fall ausgeführt werden, um die im zweiten Gehäuse 121 verbleibenden Atmosphärengaskomponenten zu verringern, beispielsweise kleiner oder gleich einem bestimmten Betrag, so dass es nicht erforderlich ist, eine starke Luftevakuierung vorzunehmen, sondern eine Grobevakuierung ausreicht.
• Auf diese Weise ist es beim vorliegenden Beispiel möglich, den Raum, in dem die Probe angeordnet ist, so zu regeln, dass er sich bei einem Vakuumgrad befindet, der vom Atmosphärendruck (etwa 10⁵ Pa) bis 10³ Pa reicht. Weil beim Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskop aus dem Stand der Technik eine Elektronenstrahlsäule mit einer Probenkammer kommuniziert, ist es wahrscheinlich, dass der Druck der Elektronenstrahlsäule beeinflusst und geändert wird, wenn der Vakuumgrad der Probenkammer verringert wird und der Druck in der Nähe des Atmosphärendrucks liegt, so dass es schwierig ist, die Probenkammer auf den Druck zu regeln, der vom Atmosphärendruck (etwa 10⁵ Pa) bis 10³ Pa reicht. Weil gemäß dem vorliegenden Beispiel der zweite Raum und der erste Raum durch den Dünnfilm getrennt sind, können der Druck und die Gastypen der Atmosphäre im vom zweiten Gehäuse 121 und vom Abdeckelement 122 umgebenen zweiten Raum 12 frei gesteuert werden. Dementsprechend kann die Probenkammer so gesteuert werden, dass sie einen Druck vom Atmosphärendruck (etwa 10⁵ Pa) bis 10³ Pa aufweist, was schwierig zu steuern ist. Ferner kann nicht nur beim Atmosphärendruck (etwa 10⁵ Pa) beobachtet werden, sondern es kann auch der Zustand der Probe beobachtet werden, was durch kontinuierliches Ändern des Drucks in der Nähe des Atmosphärendrucks erreicht wird.
• Zusätzlich verbindet der Zylinder 103, wenngleich dies nicht dargestellt ist, den Gaszylinder in komplizierter Weise mit der Vakuumpumpe, und es kann sich dabei um eine zusammengesetzte Gassteuereinheit handeln.
• Bei der Konfiguration gemäß dem vorliegenden Beispiel ist verglichen mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration der zweite Raum 12 innerhalb des zweiten Gehäuses geschlossen. Daher kann eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitgestellt werden, in der ein Gas zwischen der Membran 10 und der Probe 6 durchgeleitet werden kann oder die Luft abgesaugt werden kann.
• <Andere Konfigurationen>
• Wie vorstehend beschrieben wurde, sind beim vorliegenden Beispiel der Probentisch 5, die Betätigungsgriffe 108 und 109, das Gaszufuhrrohr 100 und das Druckregelventil 104 alle gemeinsam am Abdeckelement 122 angebracht. Dementsprechend kann der Benutzer der Vorrichtung eine Betätigung der Betätigungsgriffe 108 und 109, einen Austausch der Probe oder Betätigungen des Gaszufuhrrohrs 100 oder des Gasregelventils 104 an derselben Fläche des ersten Gehäuses ausführen. Daher ist die Bedienbarkeit gegenüber dem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop mit einer Konfiguration, bei der die Komponenten getrennt an anderen Flächen der Probenkammer angebracht sind, erheblich verbessert.
• Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist eine Kontaktüberwachungseinrichtung, welche den Kontaktzustand zwischen dem zweiten Gehäuse 121 und dem Abdeckelement 122 detektiert, bereitgestellt, und wird überwacht, ob der zweite Raum geschlossen oder geöffnet ist.
• Zusätzlich zum Sekundärelektronendetektor oder zum Reflexionselektronendetektor kann ein Röntgenstrahldetektor oder ein Lichtstrahldetektor bereitgestellt sein und kann eine EDS-Analyse oder eine Detektion einer Fluoreszenzlinie ausgeführt werden. Der Röntgenstrahldetektor oder der Lichtstrahldetektor kann entweder im ersten Raum 11 oder im zweiten Raum 12 angeordnet sein.
• Ähnlich Beispiel 1 ist die Positionierungsstruktur 155a im Membranhalteelement 155 bereitgestellt. Weil die Konfiguration, die sich auf die Positionierungsstruktur 155a bezieht, die gleiche wie in Beispiel 1 ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet.
• Wie zuvor kann gemäß dem vorliegenden Beispiel zusätzlich zu den Effekten in den Beispielen 1 und 2 von einer Gasatmosphäre zum Austauschgas geführt werden. Zusätzlich kann die Beobachtung der Probe in einer Atmosphäre mit einem Druck ausgeführt werden, der von jenem des ersten Raums verschieden ist. Zusätzlich wird die Membran entfernt und kommuniziert der erste Raum mit dem zweiten Raum. Daher wird ein SEM verwirklicht, das zusätzlich zur Beobachtung in der Atmosphäre oder in einer vorgegebenen Gasatmosphäre zu einer Probenbeobachtung in einem Vakuumzustand in der Lage ist, der jenem des ersten Raums gleicht.
• Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt und schließt verschiedene Modifikationsbeispiele ein. Beispielsweise wurden die Beispiele detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung leicht verständlich zu beschreiben, und die Beispiele sind nicht auf die Kombination der vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Zusätzlich kann ein Teil einer Konfiguration eines Beispiels durch eine andere Konfiguration eines anderen Beispiels ersetzt werden und kann eine Konfiguration eines Beispiels zu einer anderen Konfiguration eines anderen Beispiels hinzugefügt werden. Zusätzlich kann ein Teil der Konfiguration der jeweiligen Beispiele zu einer anderen Konfiguration hinzugefügt, davon fortgenommen werden oder dadurch ersetzt werden. Zusätzlich kann ein Teil aller jeweiligen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und Verarbeitungsmittel durch Entwickeln einer integrierten Schaltung als Hardware verwirklicht werden. Die jeweiligen Konfigurationen, Funktionen oder dergleichen können als Software verwirklicht werden, indem ein Programm interpretiert und ausgeführt wird, bei dem ein Prozessor die jeweiligen Funktionen verwirklicht.
• Informationen eines Programms, das die jeweiligen Funktionen verwirklicht, eine Tabelle, eine Datei oder dergleichen kann auf einer Aufzeichnungsvorrichtung in der Art eines Speichers, einer Festplatte oder eines Halbleiterlaufwerks (SSD) gespeichert sein oder auf einem Aufzeichnungsmedium in der Art einer Chipkarte, einer SD-Karte oder einer optischen Scheibe gespeichert sein.
• Zusätzlich werden Steuerleitungen oder Informationsleitungen gezeigt, die als notwendig angesehen werden, und es werden abhängig von einem Produkt nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen oder Informationsleitungen dargestellt. Tatsächlich kann davon ausgegangen werden, dass im Wesentlichen die gesamten Konfigurationen miteinander verbunden sind.
• Bezugszeichenliste

1:

optische Linse

2:

Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen

3:

Detektor

4:

Vakuumpumpe

5:

Probentisch

6:

Probe

7:

Gehäuse

8:

Quelle geladener Teilchen

9:

Sockel

10:

Membran

11:

erster Raum

12:

zweiter Raum

14:

Leckventil

15:

offene Seite

16:

Vakuumrohr

35:

Computer

36:

hochrangige Steuereinheit

37:

niederrangige Steuereinheit

43,

44: Kommunikationsleitung

52:

Probensockel

100:

Gaszufuhrrohr

101:

Gasregelventil

102:

Verbindungseinheit

103:

Gaszylinder oder Vakuumpumpe

104:

Druckregelventil

107:

Tragplatte

108, 109:

Betätigungsgriff

121:

zweites Gehäuse

122:

Abdeckelement

123,

126: Vakuumdichtungselement

131:

Hauptkörper

132:

Anpassabschnitt

154:

Signalverstärker

155:

Membranhalteelement

155a:

Struktur

155b:

Vermeidungsform

155c:

sich verengende Form

156:

Membransockel

157:

Membransockel-Befestigungskomponente

158:

Nagel

159:

Vakuumdichtungselement

200:

Klebstoff

201:

Presselement

201a:

Vermeidungsabschnitt

201b:

Gewicht

202, 203:

Strukturrahmen

204:

Sockelplatte

204a:

Positionierungsform

205, 206:

Vakuumdichtungselement

207:

Verbindungsstück

208:

Rohr

209:

Vakuumpumpe

210:

Durchgangsloch

250:

Schritt 1

251:

Schritt 2

253:

Schritt 3

254:

Schritt 5

270:

Sockel

Claims (17)

1. Membrananbringungselement zur Montage in einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, die aufweist: einen Tubus einer optischen Linse für geladene Teilchen, zur Bestrahlung einer Probe mit einem Strahl primärer geladener Teilchen, ein Gehäuse, das einen Teil der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung bildet und aus dessen Innerem durch eine Vakuumpumpe Luft abgesaugt werden kann, so dass es sich im Vakuumzustand befindet, und eine Membran, die einen Raum, aus dem die Luft abgesaugt wurde, so dass er sich im Vakuumzustand befindet, in luftdichtem Zustand halten kann und durch die der Strahl primärer geladener Teilchen durchgelassen werden kann, wobei das Membrananbringungselement (155) Folgendes aufweist: einen Membranmontageabschnitt, an dem die Membran angebracht ist, und einen Gehäusebefestigungsabschnitt, der am Gehäuse der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung anbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Membranmontageabschnitt eine Anordnung einer TEM-Target-Membran (10) in einem Sockel (9) mit äußerer Form, deren längster Abschnitt eine Länge von 2,8 mm bis 3,2 mm aufweist, angebracht ist.
2. Membrananbringungselement nach Anspruch 1, wobei die maximale Länge einer Diagonalen des Membranmontageabschnitts 2,8 mm bis 3,2 mm beträgt.
3. Membrananbringungselement nach Anspruch 1, wobei der Membranmontageabschnitt eine konvexe Form aufweist.
4. Membrananbringungselement nach Anspruch 1, wobei der Membranmontageabschnitt eine Positionierungsstruktur (155a) mit einer Form aufweist, die mit einer äußeren Form des Sockels (9) gepaart ist.
5. Membrananbringungselement nach Anspruch 4, wobei die Positionierungsstruktur (155a) eine wenigstens zweistufige Struktur mit Wandflächen in Dickenrichtung des Membrananbringungselements ist, wobei die jeweiligen Wandflächen der zweistufigen Struktur nicht parallel zueinander sind, und wobei mit jeder Wandfläche wenigstens ein Punkt am äußeren Umfang des Sockels (9) in Kontakt steht.
6. Membrananbringungselement nach Anspruch 4, wobei die Positionierungsstruktur (155a) ein konvexer Abschnitt oder ein konkaver Abschnitt mit einer Kreisform mit einem Durchmesser ist, der gleich der maximalen Länge der Diagonalen der äußeren Form des Sockels (9) ist.
7. Membrananbringungselement nach Anspruch 4, wobei die Positionierungsstruktur (155a) ein konvexer Abschnitt oder ein konkaver Abschnitt ist, welcher der äußeren Form des Sockels (9) gleicht.
8. Membrananbringungselement nach Anspruch 4, wobei der Durchmesser oder die maximale Länge der Diagonalen der Positionierungsstruktur (155a) kleiner ist als jener der äußeren Form des Sockels (9).
9. Membrananbringungselement nach Anspruch 4, wobei der Durchmesser oder die maximale Länge der Diagonalen der Positionierungsstruktur (155a) um einen zulässigen Fehlerbetrag der Anbringungsposition der Membran größer ist als jener der äußeren Form des Sockels (9).
10. Membrananbringungselement nach Anspruch 1, welches ferner Folgendes aufweist: eine Öffnung (155c), welche das Membrananbringungselement in einer Fläche, an der die Membran angebracht ist, in Dickenrichtung durchdringt, wobei die Flächengröße der Öffnung auf Seiten derjenigen Fläche, auf der die Membran montiert ist, kleiner ist als die Flächengröße der Öffnung auf Seiten einer Fläche entgegengesetzt zur Fläche, auf der die Membran montiert ist.
11. Membrananbringungselement nach Anspruch 10, wobei die Öffnung eine konische Form (155c) aufweist, die ausgehend von der Fläche, an der die Membran montiert ist, radial aufgeweitet ist.
12. Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen Tubus (2) einer optischen Linse für geladene Teilchen, zur Bestrahlung einer Probe mit einem Strahl primärer geladener Teilchen, ein Gehäuse (7), aus dessen Innerem Luft durch eine Vakuumpumpe (4) abgepumpt werden kann, so dass es sich im Vakuumzustand befindet, und ein Membrananbringungselement nach Anspruch 1 zur Anbringung der Membran an dem Gehäuse, wobei die Membran einen Raum, aus dem die Luft abgepumpt wird, so dass er sich im Vakuumzustand befindet, in luftdichtem Zustand halten und den Strahl primärer geladener Teilchen durchlassen kann.
13. System aus einem Membrananbringungselement nach Anspruch 1 und einer Membrananbringungs-Spannvorrichtung zur Anbringung des Sockels (9) mit der Membran (10) an dem Membranmontageabschnitt des Membrananbringungselements, wobei die Membrananbringungs-Spannvorrichtung Folgendes aufweist: eine Sockelplatte (204) mit einem Membrananbringungselement-Montageabschnitt zur Montage des Membrananbringungselements (155), und ein Presselement (201), das senkrecht über der Montageposition des Membrananbringungselements vorgesehen ist und sich in senkrechter Richtung bewegen kann, so dass das Presselement gegen den Sockel (9) drückt, in dem die Membran (10) gehalten ist und welcher am Membrananbringungselement montiert ist, wobei die Sockelplatte (204) eine Positionierungsstruktur (204a) aufweist, welche die Einstellposition des Membrananbringungselements (155) steuert, so dass sich die Mitte einer Öffnung des Membrananbringungselements (155) auf einer Mittelachse des Presselements (201) befindet.
14. System nach Anspruch 13, wobei die Sockelplatte (204) ein Durchgangsloch (210) aufweist, das im Membrananbringungselement-Montageabschnitt vorgesehen ist, wobei zumindest ein Teil eines Endes des Durchgangslochs (210) von der Membran geschlossen ist, und wobei im anderen Ende des Durchgangslochs ein Vakuumpumpen-Verbindungsabschnitt (207) ausgebildet ist, welcher direkt oder indirekt mit einer Vakuumpumpe (209) verbindet.
15. Membrananbringungsverfahren, das die Membran an dem Membrananbringungselement (155) nach Anspruch 1 anbringt, wobei das Membrananbringungsverfahren folgende Schritte aufweist: Montieren des Membrananbringungselements (155), so dass die Mitte einer Öffnung des Membrananbringungselements an einer vorgegebenen Position positioniert wird, Montieren des Sockels (9), in dem die Membran (10) gehalten ist, auf dem Membrananbringungselement (155), Bewegen eines Presselements (201), das senkrecht über der Membrananbringungselement-Montageposition montiert ist, senkrecht nach unten, und Drücken des Sockels (9), in dem die Membran (10) gehalten ist und welcher auf dem Membrananbringungselement montiert wird, durch das Presselement und Anheften der Membran (10) mit dem Sockel (9) an das Membrananbringungselement (155), während gegen den Sockel gedrückt wird, worin die Membran gehalten ist, wobei beim Montieren des Membrananbringungselements (155) das Membrananbringungselement so montiert wird, dass die Mitte einer Öffnung des Membrananbringungselements auf einer Mittelachse des Presselements (201) positioniert wird.
16. Membrananbringungsverfahren nach Anspruch 15, welches ferner folgenden Schritt aufweist: Bewirken, dass sich ein Raum mit einer Seitenfläche, von der zumindest ein Teil aus der Membran (10) besteht, in einem Vakuumzustand befindet, und Inspizieren der Qualität der Membran.
17. Verfahren, das die Qualität der am Membrananbringungselement (155) nach Anspruch 1 angebrachten Membran inspiziert, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bilden eines geschlossenen Raums, welcher eine Seitenfläche aufweist, von der zumindest ein Teil aus der Membran (10) besteht, wobei der Raum mit einer Vakuumpumpe (209) verbunden ist, Veranlassen, dass sich der geschlossene Raum in einem Vakuumzustand befindet, und Prüfen des geschlossenen Raums auf den Vakuumgrad.

Images