DE112015000280B4 - Rasterelektronenmikroskop und Bilderzeugungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Rasterelektronenmikroskop, welches eine Probe (6), die sich in einem Atmosphärendruckraum (12) befindet, mit einem Elektronenstrahl bestrahlt und dadurch ein Bild der Probe (6) auf der Grundlage eines von der Probe (6) erzeugten Signals erfasst, wobei das Rasterelektronenmikroskop Folgendes aufweist:einen Tubus (2) einer elektronenoptischen Linse (1), welcher eine Elektronenquelle (8) aufweist und die Probe (6) mit einem Primärelektronenstrahl bestrahlt,ein Gehäuse (7), das direkt mit dem Inneren des Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1) verbunden ist und einen Innenraum (11) aufweist, undeinen Isolationsfilm (10), der den Atmosphärendruckraum (12), in dem die Probe (6) angeordnet wird, und das Innere (11) des Gehäuses (7) voneinander isoliert und den Primärelektronenstrahl durchlässt,dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) des Gehäuses (7) zumindest während der Bestrahlung mit dem Primärelektronenstrahl in einen gröberen Vakuumzustand versetzt wird als der Innenraum des Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1), so dass Verunreinigungen auf dem Isolationsfilm (10) durch Bestrahlung des Isolationsfilms (10) mit dem Primärelektronenstrahl zerlegt werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche eine Betrachtung in der Luftatmosphäre oder einer vorgegebenen Gasatmosphäre bei Atmosphärendruck ermöglicht.
  • Technischer Hintergrund
  • Zur Betrachtung eines sehr kleinen Bereichs auf einem Objekt wird ein Rasterelektronenmikroskop (SEM), ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM) oder dergleichen verwendet. Im Allgemeinen wird bei diesen Vorrichtungen ein Gehäuse zur Anordnung einer Probe evakuiert, um die Probenatmosphäre in einen Vakuumzustand zu versetzen, und wird ein Bild der Probe aufgenommen. Weil Elektronenstrahlen durch Gasmoleküle in der Atmosphäre oder dergleichen gestreut werden, wurde es bisher als vorteilhaft angesehen, wenn die Elektronenstrahlen durch ein Vakuum laufen. Biologische/chemische Proben, flüssige Proben und dergleichen werden jedoch durch ein Vakuum beschädigt oder ändern darin ihren Zustand. Es bestand jedoch ein hoher Bedarf an einer Betrachtung solcher Proben mit einem Elektronenmikroskop, und es wurden in der letzten Zeit SEM-Vorrichtungen entwickelt, die eine Betrachtung einer Zielprobe bei. Atmosphärendruck ermöglichen.
  • PTL 1 offenbart eine SEM-Vorrichtung, welche eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ermöglicht. Bei dieser Vorrichtung ist im Prinzip ein Isolationsfilm, der Elektronenstrahlen durchlassen kann, zwischen einem elektronenoptischen System und einer Probe bereitgestellt, wodurch ein Vakuumzustand und ein Atmosphärenzustand voneinander getrennt werden. Dies unterscheidet sich in der Hinsicht von einem Betrachtungsverfahren für eine Umgebungszelle oder dergleichen, dass die Probe in die Nähe des Isolationsfilms gebracht wird und in einem berührungsfreien Zustand betrachtet wird. Dieses Verfahren ermöglicht eine Betrachtung, indem die Elektronenstrahlen bis unmittelbar bevor sie den Isolationsfilm erreichen, infolge des Isolationsfilms ein Hochvakuum durchlaufen, so dass verhindert wird, dass die Elektronenstrahlen gestreut werden, und indem der Bereich, in dem die Streuung der Elektronenstrahlen auftritt, auch auf eine sehr kurze Strecke zwischen dem Isolationsfilm und der Probe beschränkt wird.
  • Dagegen offenbart NPL 1 ein Verfahren zur Bearbeitung eines Diamanten durch Bestrahlen mit Elektronenstrahlen in einer Grobvakuumatmosphäre. NPL 1 erwähnt auch ein Verfahren zum Beseitigen von Nanosäulen auf einem Diamantsubstrat.
  • Zitatliste
  • Patentliteratur
  • PTL 1: JP 2012 221766 A
  • DE 11 2011 104 347 T5 offenbart ein Rasterelektronenmikroskop mit den Merkmalen im Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1. Weitere Beispiele herkömmlicher Rasterelektronenmikroskope sind in DE 11 2013 003 556 T5 und DE 11 2013 003 728 T5 angegeben, die jedoch beide nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht wurden.
  • Nicht-Patentliteratur
  • NPL 1: Jun-ichi NIITSUMA u.a., „Nanoprocessing of Diamond Using a Variable Pressure Scanning Electron Microscope", Japanese Journal of Applied Physics, 2006, Band 45, Nr. 2, S. L71 - L73.
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, welche eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ermöglicht, werden ein Atmosphärendruckraum, in dem eine Probe angeordnet wird, und ein Vakuumraum auf der Seite des mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems durch einen Isolationsfilm voneinander isoliert, der Strahlen geladener Teilchen durchlässt. Weil die Strahlen geladener Teilchen durchgelassen werden müssen, wird die Dicke des Isolationsfilms auf einen sehr kleinen Wert gelegt, weshalb der Isolationsfilm häufig durch Kontakt mit der Probe oder dergleichen beschädigt wird.
  • Ferner hat ein von den Erfindern durchgeführtes Experiment bestätigt, dass selbst dann, wenn die Probe den Isolationsfilm nicht berührt, bei einer Betrachtung mit Strahlen geladener Teilchen das Phänomen auftritt, dass der Isolationsfilm beschädigt wird, wenn er mit Strahlen geladener Teilchen bestrahlt wird oder über längere Zeit damit bestrahlt wird. Wegen dieses Phänomens ist es erforderlich, den Isolationsfilm mit einer bestimmten Häufigkeit auszutauschen, abgesehen davon, dass er ausgetauscht wird, wenn er durch den Kontakt mit der Probe oder dergleichen beschädigt wird. Daher nimmt die Häufigkeit des Austauschens des Isolationsfilms zu und ergeben sich Probleme in der Art einer Verringerung der Zweckmäßigkeit und einer Erhöhung der laufenden Kosten infolge der Austauschvorgänge.
  • Die Erfinder haben herausgefunden, dass die auf dem Isolationsfilm durch die Bestrahlung mit Strahlen geladener Teilchen erzeugten Verunreinigungen der Grund für die Beschädigung des Isolationsfilms durch die Bestrahlung mit Strahlen geladener Teilchen sind. Das heißt, dass die Erfinder herausgefunden haben, dass bei am Isolationsfilm haftenden Verunreinigungen die Möglichkeit einer Zerstörung des Isolationsfilms durch Spannungskonzentrationen an der Grenze mit dem Teil, an dem Verunreinigungen haften, oder durch thermische Spannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationsfilm und dem verunreinigten Teil oder dergleichen zunimmt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitzustellen, bei der die auf dem Isolationsfilm erzeugten Verunreinigungen verringert werden, wodurch die Häufigkeit einer Beschädigung des Isolationsfilms verringert wird und die Zweckmäßigkeit bei niedrigen laufenden Kosten verbessert wird.
  • Lösung des Problems
  • Zum Lösen des vorstehenden Problems weist ein Rasterelektronenmikroskop gemäß der Erfindung die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
  • Durch ein von den Erfindern ausgeführtes Experiment wurde herausgefunden, dass am Isolationsfilm haftende Verunreinigungen zerlegt werden können, wenn der Raum innerhalb des Gehäuses in Kontakt mit der vakuumseitigen Fläche des Isolationsfilms in einen Grobvakuumzustand versetzt wird, d.h. in einen Zustand, in dem noch Gas verbleibt. Es wird davon ausgegangen, dass dieses Phänomen darauf beruht, dass Gasmoleküle innerhalb des Gehäuses, wenn sie mit dem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt werden und auf diese Weise in ein Plasma überführt werden, die am Isolationsfilm haftenden Verunreinigungen zerlegen.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der Erfindung werden im Rasterelektronenmikroskop, das eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ermöglicht, am Isolationsfilm haftende Verunreinigungen zerlegt oder entfernt, wodurch die Möglichkeit einer Beschädigung des Isolationsfilms verringert wird. Auf diese Weise kann ein Rasterelektronenmikroskop bereitgestellt werden, bei dem die Häufigkeit des Austauschens des Isolationsfilms geringer ist und die Zweckmäßigkeit bei niedrigen laufenden Kosten verbessert ist.
  • Probleme, Konfigurationen und vorteilhafte Wirkungen abgesehen von den vorstehend beschriebenen werden in der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen erklärt.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 die Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 1,
    • 2 die Gesamtkonfiguration einer Modifikation von 1,
    • 3 die Gesamtkonfiguration einer Modifikation von 1,
    • 4 die Konfiguration bei einer Kombination mit einem optischen Mikroskop,
    • 5 Einzelheiten einer Probenplattform,
    • 6 die Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 3,
    • 7 die Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 4,
    • 8 die Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 5,
    • 9 die Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 6,
    • 10 die Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 7 und
    • 11 die Gesamtkonfiguration einer Modifikation des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops nach Beispiel 7.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Jede Ausführungsform wird nachstehend unter Verwendung der Zeichnung beschrieben.
  • Nachstehend wird als Beispiel einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung ein mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop beschrieben. Dies ist jedoch einfach ein Beispiel der Erfindung, und die Erfindung ist nicht auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung ist auch auf ein Rasterelektronenmikroskop, ein Rasterionenmikroskop, ein Rastertransmissionselektronenmikroskop, eine kombinierte Vorrichtung von diesen und einer Probenbearbeitungsvorrichtung oder eine diese verwendende Analyse-/Inspektionsvorrichtung anwendbar.
  • Auch bedeutet „Atmosphärendruck“ in dieser Beschreibung eine Luftatmosphäre oder vorgegebene Gasatmosphäre bei Atmosphärendruck oder einem leichten Unterdruck. Insbesondere liegt der Druck zwischen etwa 105 Pa (Atmosphärendruck) und etwa 103 Pa. Dieser Druckbereich kann auch als „Nichtvakuum“ bezeichnet werden.
  • Beispiel 1
  • In diesem Beispiel wird eine grundlegende Ausführungsform beschrieben. 1 zeigt eine Ansicht der Gesamtkonfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops bei diesem Beispiel. Wenngleich das nachstehende Beispiel unter der Annahme eines Rasterelektronenmikroskops beschrieben wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, wie vorstehend erwähnt wurde.
  • Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus 1 besteht hauptsächlich aus einem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, einem Gehäuse (einer Vakuumkammer) 7, die mit dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen verbunden ist und diesen trägt, einem Probentisch 5, der in einer Luftatmosphäre angeordnet ist, und einem Steuersystem, welches diese steuert. Wenn das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop verwendet wird, werden die Innenräume des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und des Gehäuses 7 durch eine Vakuumpumpe 4 abgepumpt. Start- und Stoppvorgänge der Vakuumpumpe 4 werden auch durch das Steuersystem gesteuert. Wenngleich nur eine Vakuumpumpe 4 dargestellt ist, kann es auch zwei oder mehr Vakuumpumpen geben. Es wird angenommen, dass der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und das Gehäuse 7 nicht dargestellte Säulen oder dergleichen aufweisen, welche durch einen Sockel 270 getragen werden.
  • Der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen besteht aus Komponenten in der Art einer Quelle 8 geladener Teilchen, die Strahlen geladener Teilchen erzeugt, und einer optischen Linse 1, welche den erzeugten Strahl geladener Teilchen auf den unteren Teil des Linsentubus konvergiert und leitet und eine Probe 6 mit diesen Strahlen als Strahl primärer geladener Teilchen abtastet. Infolge von Problemen in der Art der Lebensdauer der Quelle geladener Teilchen hat die Atmosphäre um die Quelle geladener Teilchen im Allgemeinen einen Druck von kleiner oder gleich 10-1 Pa (nachstehend als Hochvakuum bezeichnet). Der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen ist so installiert, dass er in das Gehäuse 7 vorsteht, und er ist über ein Vakuumdichtungselement 123 am Gehäuse 7 befestigt. Am Ende der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen ist ein Detektor 3 angeordnet, der sekundäre geladene Teilchen (Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen) detektiert, die sich aus der Bestrahlung mit dem Strahl primärer geladener Teilchen ergeben. Ein Bild der Probe wird auf der Grundlage eines durch den Detektor 3 erhaltenen Signals erfasst. Der Detektor 3 kann sich auch außerhalb oder innerhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen befinden. Der Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen kann andere Linsen, Elektroden oder Detektoren zusätzlich zu diesen aufweisen, und ein Teil des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen kann von den vorstehend erwähnten verschieden sein. Die Konfiguration des im Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen enthaltenen mit geladenen Teilchen arbeitenden optischen Systems ist nicht auf diese beschränkt.
  • Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop umfasst in diesem Beispiel als Steuersystem einen vom Benutzer der Vorrichtung verwendeten Computer 35, eine Steuereinrichtung 36 höherer Ebene, die mit dem Computer 35 verbunden ist und damit kommuniziert, und eine Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene, welche das Vakuumpumpsystem, das mit geladenen Teilchen arbeitende optische System und dergleichen entsprechend von der Steuereinrichtung 36 höherer Ebene übertragenen Befehlen steuert. Der Computer 35 hat einen Bildschirm, wo eine Bedienungsbildschirmdarstellung (GUI) der Vorrichtung angezeigt wird, und Eingabeeinheiten für die Bedienungsbildschirmdarstellung in der Art einer Tastatur und einer Maus . Die Steuereinrichtung 36 höherer Ebene, die Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene und der Computer 35 sind über jeweilige Kommunikationsleitungen 43, 44 verbunden.
  • Die Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene ist ein Abschnitt, der Steuersignale zum Steuern der Vakuumpumpe 4, der Quelle 8 geladener Teilchen und der optischen Linse 1 oder dergleichen sendet und empfängt und auch ein Ausgangssignal vom Detektor 3 in ein digitales Bildsignal umwandelt und das digitale Bildsignal zur Steuereinrichtung 36 höherer Ebene sendet. In der Darstellung ist das Ausgangssignal vom Detektor 3 über einen Verstärker 154 in der Art eines Vorverstärkers mit der Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene verbunden. Der Verstärker kann fortgelassen werden, falls er nicht erforderlich ist.
  • Die Steuereinrichtung 36 höherer Ebene und die Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene können eine Analogschaltung zusammen mit einer Digitalschaltung oder dergleichen aufweisen. Auch können die Steuereinrichtung 36 höherer Ebene und die Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene zu einer Einheit integriert sein. Zusätzlich zu diesen kann das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop auch eine Steuereinrichtung aufweisen, welche Arbeitsvorgänge jedes Teils steuert. Die Steuereinrichtung 36 höherer Ebene und die Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene können durch eine zweckgebundene Leiterplatte als Hardware konfiguriert sein oder durch den Computer 35 als Software ausgeführt werden. Die Konfiguration als Hardware kann durch Integrieren mehrerer Recheneinheiten, welche die Verarbeitung ausführen, auf einer Leiterplatte oder in einem Halbleiterchip oder einer Halbleiterbaugruppe verwirklicht werden. Die Konfiguration als Software kann durch Installieren einer schnellen CPU für allgemeine Zwecke im Computer und durch Ausführen eines Programms, das eine gewünschte Rechenverarbeitung ausführt, verwirklicht werden. Auch dient die in 1 dargestellte Konfiguration des Steuersystems nur als Beispiel. Modifikationen der Steuereinheit, des Ventils, der Vakuumpumpe oder der Verdrahtung für die Kommunikation und dergleichen fallen in den Schutzumfang des SEM oder der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung bei diesem Beispiel, solange die bei diesem Beispiel vorgesehenen Funktionen erreicht werden.
  • Ein Vakuumrohr 16 mit einem Ende, das mit der Vakuumpumpe 4 verbunden ist, ist mit dem Gehäuse 7 verbunden, weshalb das Innere des Gehäuses 7 in einem Vakuumzustand gehalten werden kann. Gleichzeitig ist ein Leckventil 14 zum Öffnen des Inneren des Gehäuses zur Atmosphäre bereitgestellt, so dass das Innere des Gehäuses 7 bei Wartungsarbeiten oder dergleichen zur Atmosphäre geöffnet werden kann. Das Leckventil 14 kann fortgelassen werden, oder es können zwei oder mehr Leckventile bereitgestellt werden. Auch ist die Anordnungsposition des Leckventils 14 im Gehäuse 7 nicht auf den in 1 dargestellten Platz beschränkt. Das Leckventil 14 kann an einer anderen Position am Gehäuse 7 angeordnet werden. Diese Konfigurationen ermöglichen eine freie Einstellung des Vakuumgrads innerhalb des Gehäuses 7. Die Atmosphäre um die Quelle 8 geladener Teilchen muss jedoch auf einem hohen Vakuum gehalten werden, wie vorstehend beschrieben wurde. Demgemäß ist ein Öffnungsloch 62 zum Halten der Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und dem Inneren des Gehäuses 7 bereitgestellt. Das Öffnungsloch 62 ist innerhalb oder direkt unterhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt. Überdies kann im Vakuumrohr 16 eine Durchflussraten-Einstelleinheit für das Einstellen der Absaugdurchflussrate bereitgestellt sein. Die Durchflussraten-Einstelleinheit ist beispielsweise ein Öffnungsloch oder ein Nadelventil oder dergleichen. Die Darstellung zeigt eine Konfiguration, in der das Öffnungsloch 62 direkt unterhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt ist und ein Nadelventil 63 im Vakuumrohr 16 bereitgestellt ist. Diese Konfiguration ist nicht auf die vorstehend erwähnte Kombination beschränkt. Beispielsweise kann, wenn das Öffnungsloch 62 direkt unterhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt ist, eine Vakuumpumpe sowohl im Teil des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen als auch im Teil des Gehäuses 7 bereitgestellt sein. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen durch die Vakuumpumpe 4 evakuiert wird und das Innere des Gehäuses 7 durch eine zweite Vakuumpumpe 4a, die eine andere Pumpe ist, evakuiert wird. Wie in 2 dargestellt ist, kann die zweite Vakuumpumpe 4a eine zweistufige Absaugkonfiguration aufweisen, wobei sie nicht nur mit dem Gehäuse 7, sondern auch mit dem Absaugteil der Vakuumpumpe 4 verbunden sein kann. In diesem Fall kann das Gas innerhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen wirksam abgesaugt werden. Als ein weiteres Beispiel können mit einer einzigen Pumpe oder einem System mit geteilter Strömung oder dergleichen der Teil des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und der Teil des Gehäuses 7 auf unterschiedliche Vakuumgrade gesetzt werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, kann durch Evakuieren des Inneren des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und des Inneren des Gehäuses 7 oder durch Begrenzen der Absaugdurchflussrate davon der Vakuumgrad im Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen höher gemacht werden als jener innerhalb des Gehäuses 7. Demgemäß kann die Umgebung eines Isolationsfilms innerhalb des Gehäuses 7 mit einem gröberen Vakuum versehen werden, während noch eine gute Leistungsfähigkeit der Vorrichtung in der Art einer guten Auflösung erhalten wird.
  • Auf der Unterseite des Gehäuses ist der Isolationsfilm 10 an einer Position bereitgestellt, die direkt unterhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen liegt. Dieser Isolationsfilm 10 kann den vom unteren Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen emittierten Strahl primärer geladener Teilchen durchlassen, so dass er schließlich die auf einer Probenplattform 52 montierte Probe erreicht. Der geschlossene Raum, der durch den Isolationsfilm 10 vom Probenanordnungsraum isoliert ist (d.h. das Innere des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und des Gehäuses 7), kann evakuiert werden. Weil bei diesem Beispiel der luftdichte Zustand des evakuierten Raums durch den Isolationsfilm 10 aufrechterhalten wird, kann der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen in einem Vakuumzustand gehalten werden und kann die Probe 6 betrachtet werden, während die Atmosphäre um die Probe 6 bei Atmosphärendruck gehalten wird. Weil überdies der Raum, in dem die Probe angeordnet ist, in der Luftatmosphäre liegt oder, selbst wenn die Strahlen geladener Teilchen einfallen, mit der Luftatmosphäre kommuniziert, kann die Probe 6 während der Betrachtung frei ausgetauscht werden.
  • Der Isolationsfilm 10 ist auf ein Fundament 9 abgeschieden oder vakuumabgeschieden. Der Isolationsfilm 10 besteht aus Kohlenstoffmaterial, einem organischen Material, einem Metallmaterial, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Siliciumoxid oder dergleichen. Das Fundament 9 besteht beispielsweise aus Silicium oder Metall. Der Isolationsfilm 10 kann aus mehreren Fenstern bestehen. Die Dicke des Isolationsfilms, wodurch der Strahl primärer geladener Teilchen hindurchtreten kann, beträgt einige nm bis einige µm. Der Isolationsfilm darf durch die Druckdifferenz infolge der Trennung des Atmosphärendrucks und des Vakuums nicht beschädigt werden. Daher erstreckt sich der Isolationsfilm 10 höchstens über einige zehn µm bis einige mm.
  • Das den Isolationsfilm 10 tragende Fundament 9 ist auf einem Isolationsfilm-Halteelement 155 bereitgestellt. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, sind das Fundament 9 und das Isolationsfilm-Halteelement 155 durch einen O-Ring, eine Verpackung, einen Klebstoff, ein doppelseitiges Klebeband oder dergleichen, wodurch eine Vakuumdichtung ermöglicht wird, miteinander verbunden. Das Isolationsfilm-Halteelement 155 ist durch ein Vakuumdichtungselement 124 abnehmbar an der Unterseite des Gehäuses 7 befestigt. Der Isolationsfilm 10 weist eine sehr geringe Dicke von einigen nm bis einigen µm oder weniger auf, weil er den Strahl geladener Teilchen durchlassen muss, so dass er durch eine Verschlechterung im Laufe der Zeit oder bei einer Vorbereitung für eine Betrachtung beschädigt werden kann. Weil der Isolationsfilm 10 und das den Isolationsfilm tragende Fundament 9 überdies sehr klein sind, können diese Teile nur sehr schwer direkt gehandhabt werden. Daher wird wie bei diesem Beispiel die Handhabung (insbesondere das Austauschen) des Isolationsfilms 10 und des Fundaments 9 vereinfacht, indem der Isolationsfilm 10 und das Fundament 9 mit dem Isolationsfilm-Halteelement 155 integriert werden, so dass das Fundament 9 nicht direkt sondern über das Isolationsfilm-Halteelement 155 gehandhabt werden kann. Das heißt, dass das Isolationsfilm-Halteelement 155 mit dem Isolationsfilm ausgetauscht werden kann, wenn der Isolationsfilm 10 beschädigt wird. Selbst dann, wenn der Isolationsfilm 10 direkt ausgetauscht werden muss, kann das Isolationsfilm-Halteelement 155 aus der Vorrichtung entnommen werden und kann das mit dem Isolationsfilm 10 integrierte Fundament 9 außerhalb der Vorrichtung ausgetauscht werden.
  • Wenngleich dies nicht dargestellt ist, kann auch ein optisches Mikroskop, welches eine Betrachtung der Probe ermöglicht, direkt unterhalb oder in der Nähe der Probe 6 angeordnet werden. In diesem Fall befindet sich der Isolationsfilm 10 oberhalb der Probe und muss die Probe mit dem optischen Mikroskop von unten betrachtet werden. Daher muss in diesem Fall die Probenplattform 52 für das Licht vom optischen Mikroskop transparent sein. Als transparentes Element kann ein transparentes Glas, ein transparenter Kunststoff, ein transparenter Kristall oder dergleichen verwendet werden. Als eine üblichere Probenplattform kann eine transparente Probenplattform in der Art eines Mikroskopträgers (oder eines präparierten Trägers) oder einer Schale (oder Petrischale) verwendet werden.
  • Auch kann eine Heizung, eine Spannungsanlegeeinheit, die in der Probe ein elektrisches Feld erzeugen kann, oder dergleichen bereitgestellt werden. In diesem Fall kann beobachtet werden, wie die Probe erwärmt oder abgekühlt wird und wie ein elektrisches Feld an die Probe angelegt wird.
  • Auch können zwei oder mehr Isolationsfilme angeordnet werden. Beispielsweise kann ein Isolationsfilm innerhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt werden. Alternativ kann ein zweiter Isolationsfilm unterhalb eines ersten Isolationsfilms bereitgestellt werden, welcher das Vakuum und die Atmosphäre trennt, und kann die Probe zwischen dem zweiten Isolationsfilm und dem Probentisch aufgenommen werden.
  • Auch kann eine Umgebungszelle, die in die Vakuumvorrichtung eingebracht werden kann, während die gesamte Probe darin enthalten ist, als Probe verwendet werden. Beispielsweise kann die nachstehend beschriebene Erfindung auf den Fall angewendet werden, in dem ein Probenhöhen-Einstellmechanismus innerhalb der Umgebungszelle bereitgestellt ist, um die Probe näher zum Isolationsfilm zu bringen, der das Vakuum von der Atmosphäre trennt. Gemäß der Erfindung sind die Anzahl und der Typ des Isolationsfilms nicht besonders beschränkt, und es fallen eine beliebige Anzahl und ein beliebiger Typ in den Schutzumfang des SEM oder der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung dieses Beispiels, solange die vorgesehenen Funktionen bei diesem Beispiel erreicht werden.
  • Wenn die Probe betrachtet wird, die in der Luftatmosphäre durch den Isolationsfilm isoliert ist, werden, wenn der Isolationsfilm 10 mit dem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird, während sich das Innere des Gehäuses 7 in einem Hochvakuumzustand befindet, kohlenwasserstoffbasierte Restgasmoleküle in der Nähe des Isolationsfilms 10 innerhalb des Gehäuses 7 polymerisiert oder vernetzt und haften am Isolationsfilm 10. Fremdstoffe, die auf diese Weise am Isolationsfilm 10 haften, werden im Allgemeinen als Verunreinigung bezeichnet. Infolge der am Isolationsfilm 10 erzeugten Verunreinigung wird ein Teil des Strahls primärer geladener Teilchen oder des Strahls sekundärer geladener Teilchen oder der gesamte Strahl primärer geladener Teilchen oder der gesamte Strahl sekundärer geladener Teilchen abgeschattet oder gestreut, wodurch die Betrachtung mit Strahlen geladener Teilchen beeinträchtigt wird.
  • Auch wird der Isolationsfilm 10, wenn sich Verunreinigungen an ihn anlagern, durch eine Spannungskonzentration am Rand des Teils, an den sich Verunreinigungen angelagert haben, oder durch thermische Spannungen infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen zwischen dem Isolationsfilm und dem verunreinigten Teil oder dergleichen zerstört. Weil am Isolationsfilm 10 Verunreinigungen auftreten und er dadurch beschädigt wird, muss er bei einer Betrachtung bei Atmosphärendruck nach einem vorgegebenen Zeitraum ausgetauscht werden. Demgemäß ergibt sich das Problem, dass infolge der Komplexität des Austauschvorgangs des Isolationsfilms 10 oder infolge der Verringerung der Betriebszeit der Vorrichtung, die durch das Austauschen des Isolationsfilms 10 hervorgerufen wird, die Zweckmäßigkeit der Vorrichtung verringert wird. Zusätzlich ergibt sich auch das Problem einer Erhöhung der laufenden Kosten der Vorrichtung durch das Austauschen des Isolationsfilms 10.
  • Die Erfinder haben herausgefunden, dass die vorstehende Verunreinigung durch den Vakuumgrad im in Kontakt mit dem Isolationsfilm stehenden Raum verringert werden kann. Demgemäß wird bei der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung dieses Beispiels das Innere des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum gebracht. Das heißt, dass, während das Innere des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen in einem Hochvakuum gehalten wird, das Innere des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum gebracht wird, wodurch der Atmosphärendruck im Raum, in dem die Probe angeordnet ist, festgelegt wird. In dieser Beschreibung bedeutet „Grobvakuum“ eine Luftatmosphäre oder eine vorgegebene Gasatmosphäre mit einem Luftdruckbereich zwischen etwa 0,1 Pa und etwa 1000 Pa. Falls der Druck innerhalb des Gehäuses 7 unterhalb von etwa 0, 1 Pa liegt, werden die Restgasmoleküle durch die Bestrahlung mit den Strahlen geladener Teilchen nicht in ein Plasma überführt, so dass die Verunreinigung kaum zerlegt wird. Weil die Anlagerungsgeschwindigkeit der Verunreinigung höher ist als die Zersetzung der Verunreinigung, wie vorstehend beschrieben wurde, ist dies nicht praktisch vertretbar. Falls dagegen der Druck innerhalb des Gehäuses 7 oberhalb von etwa 1000 Pa liegt, wird der Strahl primärer geladener Teilchen innerhalb des Gehäuses 7 gestreut und kann die Probe daher nicht leicht erreichen, wodurch die Auflösung sehr niedrig gemacht wird. Demgemäß wird bei diesem Beispiel als ein Luftdruckbereich, der eine wirksame Zerlegung der Verunreinigung ermöglicht, das Innere des Gehäuses 7 im vorstehend erwähnten Bereich gehalten.
  • Bei der herkömmlichen Vorrichtung zur Betrachtung einer Probe bei Atmosphärendruck werden der Raum bei Atmosphärendruck und der Vakuumraum innerhalb des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen durch den Isolationsfilm voneinander isoliert. Weil Strahlen geladener Teilchen durch den Isolationsfilm und Gasmoleküle bei Atmosphärendruck gestreut werden, ist die Bildqualität schlechter als bei der Betrachtung einer Probe im Hochvakuum. Um die Bildqualität wenigstens etwas zu verbessern, sollte der Strahl primärer geladener Teilchen bis zum Erreichen des Isolationsfilms so wenig wie möglich gestreut werden. Daher wird nicht angenommen, dass der Vakuumgrad auf dem Weg, bis der Strahl primärer geladener Teilchen den Isolationsfilm erreicht, vergröbert wird. Auch wird im Allgemeinen erwartet, dass der durch die Objektivlinse hindurchtretende Strahl primärer geladener Teilchen die Probe erreicht, ohne anschließend beeinflusst zu werden. Auch in dieser Hinsicht wird bei der herkömmlichen Vorrichtung nicht angenommen, dass der Strahl primärer geladener Teilchen auf dem Weg hinter der Objektivlinse absichtlich gestreut wird. Dagegen wird bei diesem Beispiel das Innere des Gehäuses 7, welches der Raum zwischen der Objektivlinse und dem Isolationsfilm ist, in einen Grobvakuumzustand innerhalb des vorstehenden Bereichs von Vakuumgraden versetzt und mit dem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt, wodurch eine Zerlegung der Verunreinigung ermöglicht wird, die an der Oberfläche des Isolationsfilms haftet, der mit dem Inneren des Gehäuses 7 in Kontakt steht.
  • Weil das Innere des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen im Allgemeinen auf einem Hochvakuum liegt, ist es auch notwendig, die Druckdifferenz zwischen dem Inneren des Gehäuses 7 und dem Inneren des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen beizubehalten. Daher kann anders ausgedrückt gesagt werden, dass das „Grobvakuum“ ein Zustand ist, bei dem der Luftdruck höher ist als innerhalb des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen. In diesem Fall, bei dem Kammern mit mehreren verschiedenen Luftdrücken innerhalb des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt sind, wird das Innere des Gehäuses 7 auf ein gröberes Vakuum versetzt als die Kammer mit dem gröbsten Vakuumgrad von diesen Kammern (im Allgemeinen die Seite, auf der der Strahl primärer geladener Teilchen emittiert wird). Auch kann anders ausgedrückt gesagt werden, dass das Gehäuse 7 eine Grobvakuumkammer ist, die zwischen dem auf einem Hochvakuum liegenden Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen und der Probenkammer mit dem Atmosphärendruck bereitgestellt ist. Der durch die Quelle geladener Teilchen erzeugte Strahl primärer geladener Teilchen durchläuft das Innere des auf einem Hochvakuum liegenden Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen und dann das Innere des auf einem Grobvakuumzustand liegenden Gehäuses 7, er wird anschließend vom Isolationsfilm durchgelassen und fällt schließlich auf die Probe bei Atmosphärendruck. Diese Grobvakuumkammer ist bereitgestellt, um den Druck an der Oberfläche, die in Kontakt mit einer Seite des Isolationsfilms steht, auf ein Grobvakuum zu bringen, wobei die Größe des Innenraums nicht spezifisch definiert ist.
  • Das Gehäuse 7 hat eine Einlassöffnung 60 zum Einleiten des Atmosphärengases oder eines beliebigen Gases in das Gehäuse 7. Die Einlassöffnung 60 weist ein Nadelventil 61 auf, das damit verbunden ist und daher die Durchflussrate einstellen kann, mit der das Atmosphärengas oder ein beliebiges Gas eingeleitet wird. Alternativ kann ein Filter oder ein Öffnungsloch mit einem hohen Einströmungswiderstand an Stelle des Nadelventils 61 bereitgestellt sein. Mit diesen Durchflussraten-Einstelleinheiten wird die Durchflussrate des eingelassenen Gases geeignet geregelt. Der Luftdruck innerhalb des Gehäuses 7 kann durch das von der Einlassöffnung 60 eingelassene Gas erhöht werden.
  • Wenn das Innere des Gehäuses 7 durch das von der Einlassöffnung 60 eingelassene Gas in ein Grobvakuum versetzt wird, d.h. in den Zustand, in dem ein Gas vorhanden ist, werden die Gasmoleküle mit dem Primärelektronenstrahl oder dem Sekundärelektronenstrahl bestrahlt und kollidieren Elektronen und die Gasmoleküle miteinander, wodurch die Gasmoleküle ionisiert werden und in ein Plasma überführt werden. Es wird angenommen, dass an diesem Punkt die kohlenwasserstoffbasierte Verunreinigung durch Sputtern mit den ionisierten Gasmolekülen zerlegt wird. Das heißt, dass die Verunreinigung durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl zerlegt werden kann. Auch hängt die Geschwindigkeit dieser Zerlegung von der Menge der Gasmoleküle in der Umgebung, d.h. vom Vakuumgrad, ab. In einem bestimmten Bereich des Vakuumgrads ist die Geschwindigkeit, mit der die Verunreinigung zerlegt wird, höher als die Geschwindigkeit, mit der die Restgasmoleküle polymerisiert oder vernetzt werden und sich als Verunreinigung an den Isolationsfilm anlagern, wie vorstehend beschrieben wurde. Daher kann die Erzeugung der Verunreinigung beschränkt werden.
  • Die Verringerung der Verunreinigung durch Festlegen eines Grobvakuums in der Umgebung des Isolationsfilms 10 wurde vorstehend beschrieben. Auch wird durch Festlegen eines Grobvakuums in der Umgebung des Isolationsfilms 10 die Druckdifferenz gegenüber dem Atmosphärendruck verringert, und es wird auch die Wirkung der Verringerung des auf den Isolationsfilm einwirkenden Drucks erwartet. Demgemäß werden die durch den Atmosphärendruck auf den Isolationsfilm 10 ausgeübten Spannungen verringert und kann die Häufigkeit verringert werden, mit der der Isolationsfilm beschädigt wird. Falls der Luftdruck in der Vakuumatmosphäre jedoch beispielsweise von 0,01 Pa auf 0,1 Pa erhöht wird, um die Druckdifferenz zu verringern, wird der durch den Atmosphärendruck (100 kPa) auf den Isolationsfilm ausgeübte Druck nur um 0,9 × 10-5 % verringert, so dass die durch die Verringerung der Druckdifferenz erzielte Verringerung der Beschädigung des Isolationsfilms gering ist. Das heißt, dass die Verringerung der Verunreinigung des Isolationsfilms 10 zur Verhinderung einer Beschädigung des Isolationsfilms 10 wirksamer ist als die Verringerung der Druckdifferenz durch Einstellen eines Grobvakuums in der Umgebung des Isolationsfilms 10. Daher ist es wichtig, die Verunreinigung durch Bestrahlen des Isolationsfilms mit Strahlen geladener Teilchen in einer Grobvakuumatmosphäre zu zerlegen, wie vorstehend beschrieben wurde.
  • Auch kann, wie in 3 dargestellt ist, in der Einlassöffnung 60 ein Ventil 64 bereitgestellt werden, das zu Öffnungs-/Schließvorgängen in der Lage ist. Demgemäß kann die Atmosphäre innerhalb des Gehäuses 7 auf einen beliebigen Vakuumgrad, entweder ein Hochvakuum oder ein Grobvakuum, gesetzt werden. Wenn sich das Innere des Gehäuses 7 auf einem Grobvakuum befindet, kann der Strahl primärer geladener Teilchen leichter gestreut werden als bei einem Hochvakuum, so dass die Bildqualität abnimmt. Daher ist es vorteilhaft, den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 geeignet ändern zu können.
  • Wenn es beispielsweise nicht erforderlich ist, eine Betrachtung mit einer hohen Bildqualität vorzunehmen, wie bei einer so genannten Gesichtsfeldsuche, um die Betrachtungszielposition der Probe festzulegen, wird innerhalb des Gehäuses 7 ein Grobvakuum eingestellt, um die Verunreinigung des Isolationsfilms 10 zu beschränken, und wird, wenn ein Bild erfasst wird, innerhalb des Gehäuses 7 ein Hochvakuum eingestellt, wodurch die Streuung des Primär- oder Sekundärelektronenstrahls durch die Restgasmoleküle beschränkt wird und ein Bild mit einer hohen Bildqualität und einem guten Signal-Rausch-Verhältnis erfasst wird. Demgemäß kann ein Bild hoher Qualität erfasst werden, während eine Beschädigung des Isolationsfilms 10 durch die Verunreinigung verhindert wird. Auch können ein Gesichtsfeldsuchmodus und ein Bildaufnahmemodus bereitgestellt werden, und es kann auf der Anzeige des Computers 35 eine Schnittstelle dargestellt werden, die es dem Benutzer ermöglicht, eine Anweisung zur Auswahl aus diesen Modi zu geben. Ansprechend auf die Benutzeranweisung steuern die Steuereinrichtungen 36, 37 die Durchflussraten-Einstelleinheit in der Art des Nadelventils 61, um den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 einzustellen. Natürlich kann der Benutzer selbst die Durchflussraten-Einstelleinheit direkt einstellen und auf diese Weise den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 einstellen, ohne den Computer 35 und die Steuereinrichtungen zu verwenden.
  • Als ein weiteres Beispiel kann eine Einheit zum Überwachen einer Verunreinigung auf dem Isolationsfilm 10 bereitgestellt werden und kann die Zeit für die Zerlegung der Verunreinigung auf diese Weise festgelegt werden. Die Erzeugung einer Verunreinigung kann durch Bilderkennung oder dergleichen überwacht werden. Die Zeit, bis sich auf dem Isolationsfilm 10 Verunreinigungen angesammelt haben, wird jedoch anhand verschiedener Bedingungen in der Art der Beschleunigungsspannung und des Vakuumgrads festgelegt, wobei es sich für jede mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung um eine im Wesentlichen konstante Zeit handelt. Daher kann die Erzeugung der Verunreinigung indirekt anhand der kumulativen Summe der Betrachtungszeiten bei Atmosphärendruck vorhergesagt werden, was für das Festlegen des zeitlichen Ablaufs der Zerlegung der Verunreinigung verwendet werden kann. Insbesondere wird die Zeit, bis sich Verunreinigungen auf dem Isolationsfilm 10 ansammeln und die Betrachtung stören, oder die Zeit, bis der Isolationsfilm 10 beschädigt wird, vorab gespeichert, und die Steuereinrichtungen 36, 37 steuern mit einem im Computer 35 oder dergleichen bereitgestellten Zeitgeber die Durchflussraten-Einstelleinheit in der Art des Nadelventils 61, um den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum einzustellen, mit einem vorgegebenen Zyklus. Auf diese Weise kann der Bediener eine SEM-Betrachtung bei Atmosphärendruck bequem ausführen, ohne sich um die Erzeugung einer Verunreinigung Sorgen zu machen.
  • Auch können ein Betrachtungsmodus und ein Reinigungsmodus bereitgestellt werden und kann auf der Anzeige des Computers 35 eine Schnittstelle gezeigt werden, die es dem Benutzer ermöglicht, eine Anweisung zum Auswählen aus diesen Modi zu geben. Ansprechend auf die Benutzeranweisung steuern die Steuereinrichtungen 36, 37 die Durchflussraten-Einstelleinheit in der Art des Nadelventils 61, um den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 einzustellen. Natürlich kann der Benutzer selbst die Durchflussraten-Einstelleinheit direkt einstellen und auf diese Weise den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 ohne die Verwendung des Computers 35 und der Steuereinrichtungen einstellen.
  • Auf diese Weise erfolgt eine Betrachtung mit einem Hochvakuum innerhalb des Gehäuses 7, und wenn die Verunreinigung auf dem Isolationsfilm 10 zugenommen hat, wird das Innere des Gehäuses 7 in ein Grobvakuum überführt und eine Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl ausgeführt. Auf diese Weise kann die Verunreinigung auf dem Isolationsfilm 10 zerlegt werden. Auch können durch beliebiges Umschalten des Vakuumgrads innerhalb des Gehäuses 7 entsprechend den Umständen geeignete Operationen ausgeführt werden, wie das Beschränken der Verunreinigung, das Erhalten eines optimalen SEM-Bilds und das Zerlegen der Verunreinigung.
  • Bisher wurde die Konfiguration beschrieben, bei der der Vakuumgrad zu einem Grobvakuum gemacht wird, um Verunreinigungen zu verringern. Es ist auch möglich, Verunreinigungen durch andere Kontaminationsverringerungsmaßnahmen zu entfernen. Es ergeben sich jedoch die folgenden Probleme, und es kann nicht gesagt werden, dass diese Maßnahmen verglichen mit der vorstehend beschriebenen Verringerung der Verunreinigung durch Bestrahlung mit einem Strahl geladener Teilchen in einem Grobvakuum praktisch wirksam sind.
  • Beispielsweise kann die Anlagerung von Verunreinigungen an den Isolationsfilm durch Bereitstellen einer Heizung zum Erwärmen des Isolationsfilms in der Umgebung des Isolationsfilms 10 verringert werden. In diesem Fall ist der Isolationsfilm 10 sehr dünn und hat im Verhältnis zu seinem Volumen eine große Oberfläche. Daher wird selbst dann, wenn die Umgebung des Isolationsfilms erwärmt wird, die Wärme vom Isolationsfilm abgeleitet, so dass es schwierig ist, den zentralen Teil des Isolationsfilms ausreichend zu erwärmen. Alternativ stellt in einem Fall, in dem auf dem Isolationsfilm ein als Wärmequelle vorgesehenes Element ausgebildet ist, die Erhöhung der laufenden Kosten ein Problem dar, weil sich der Preis des als wegwerfbares Produkt ausgelegten Isolationsfilms erhöht. Die Verunreinigung des Isolationsfilms kann auch verringert werden, indem innerhalb des Gehäuses 7 ein Kühlelement in der Art von Flüssigstickstoff bereitgestellt wird, wodurch das Innere stärker gekühlt werden kann als das Äußere, wobei das gekühlte Kühlelement als Kühlfalle kohlenwasserstoffbasiertes Gas adsorbiert. In diesem Fall muss das Kühlelement in der Nähe des Isolationsfilms angeordnet werden, d.h. zwischen dem Isolationsfilm 10 und dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, und müssen der Isolationsfilm 10 und der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen ausreichend voneinander beabstandet sein. Daher wird der Abstand zwischen dem Isolationsfilm 10 und dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen größer und verlängert sich der Abstand zwischen der Probe 6 und dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, wodurch sich Probleme in der Art einer Verringerung der Auflösung des Bilds ergeben. Überdies ergibt sich bei Verwendung von Flüssigstickstoff für die Kühlung das Problem einer Erhöhung der laufenden Kosten. Es ist auch vorstellbar, dass ein Plasmagenerator im Gehäuse 7 bereitgestellt wird, so dass Verunreinigungen durch das Plasma verringert oder zerlegt werden. In diesem Fall ist es unvermeidlich, dass die Vorrichtungskonfiguration durch die Installation des Plasmagenerators komplizierter wird.
  • Auf der Grundlage dieser Gegebenheiten ist das Einstellen eines Grobvakuums innerhalb des Gehäuses 7 einfach, optimal und am wirksamsten, um die Erzeugung von Verunreinigungen auf dem Isolationsfilm 10 zu verhindern.
  • Beispiel 2
  • Es sei bemerkt, dass im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop, bei dem eine Betrachtung bei Atmosphärendruck möglich ist, das Betrachtungsgesichtsfeld durch den Öffnungsbereich des Isolationsfilms 10 begrenzt ist. Das heißt, dass, während der Isolationsfilm 10 sehr dünn ist, weil er Elektronenstrahlen durchlassen muss, die Fläche des Isolationsfilms 10 sehr klein sein muss, um das Vakuum mit dem ausreichend dünnen Isolationsfilm zu halten. Beispielsweise beträgt die Fläche des Isolationsfilms 10 250 µm × 250 µm, wobei die Fläche des Isolationsfilms 10 klein genug gesetzt wird, um dem Atmosphärendruck standzuhalten. Demgemäß wird die Betrachtung innerhalb des Bereichs der Öffnungsfläche ausgeführt. Daher wird zur Betrachtung einer spezifischen Stelle auf der Probe 6 das Gesichtsfeld wiederholt bewegt, um die Betrachtungszielstelle zu suchen. Dieser Vorgang ist sehr kompliziert, wodurch die Zweckmäßigkeit des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops, das eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ermöglicht, erheblich beeinträchtigt wird.
  • Zur Lösung des Problems wird ein Beispiel beschrieben, bei dem ein optisches Mikroskop oder dergleichen bei der Betrachtung mit dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop zur Gesichtsfeldsuche verwendet wird, wodurch die Zweckmäßigkeit des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops, das eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ermöglicht, verbessert wird. Nachstehend werden eine Vorrichtungskonfiguration und ein Verwendungsverfahren beschrieben. Zur Vereinfachung wird auf die Beschreibung von Teilen verzichtet, die jenen von Beispiel 1 ähneln.
  • 4 zeigt eine Konfiguration, bei der bei der Betrachtung mit dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop eine Gesichtsfeldsuche mit einem optischen Mikroskop ausgeführt wird. Bei dieser Konfiguration wird eine Vorrichtung in der Art eines optischen Mikroskops oder einer Kamera mit einer hohen Vergrößerung verwendet, welche eine Betrachtung mit einer niedrigeren Vergrößerung bei Atmosphärendruck ermöglicht. Als Beispiel wird nachstehend eine Konfiguration beschrieben, bei der ein optisches Mikroskop 160 verwendet wird.
  • Das optische Mikroskop 160 weist eine Probenanbringungsplattform 161 auf, welche die Probenplattform 52 in einer vorgegebenen Positionsbeziehung mit der optischen Achse 160a des optischen Mikroskops halten kann (4 (a)) . Ähnlich ist eine Probenanbringungsplattform 163 für den Probentisch 5 eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops 53 bereitgestellt (4(b)). Die Probenanbringungsplattform 163 kann die Probenplattform 52 in einer vorgegebenen Positionsbeziehung mit der optischen Achse 54 eines Strahls geladener Teilchen halten, wenn der Probentisch 5 an vorgegebenen Koordinaten positioniert wird. Die Positionsbeziehung zwischen der optischen Achse 160a des optischen Mikroskops und der Probenplattform 52, wenn die Probenplattform 52 an der Probenanbringungsplattform 161 montiert wird, und die Positionsbeziehung zwischen der optischen Achse 54 des Elektronenstrahls und der Probenplattform 52, wenn die Probenplattform 52 an der Probenanbringungsplattform 162 montiert wird, stimmen miteinander überein.
  • Wenngleich vorstehend eine vorgegebene Positionsbeziehung erwähnt wurde, wird hier als Beispiel eine Konfiguration beschrieben, welche die Probenanbringungsplattform 161 aufweist, wobei die optische Achse 160a des optischen Mikroskops und die Mittelachse 52a der Probenplattform 52 übereinstimmen.
  • Die Probenanbringungsplattform 161 weist eine Positionierungsstruktur 162 auf, deren Form mit jener der Probenplattform 52 gepaart ist, wie beispielsweise einen Stift oder ein Loch. Wenn die Probenplattform 52 mit der Positionierungsstruktur 162 zusammengepasst ist, können die Mittelachse 52a der Probenplattform 52 und die optische Achse 160a des optischen Mikroskops übereinstimmend gehalten werden. Auch auf dem Probentisch 5 des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops 53 befindet sich eine Positionierungsstruktur 164, welche die gleiche Form wie die Positionierungsstruktur 162 aufweist. Demgemäß wird die Probenplattform 52 so gehalten, dass die Mittelachse 52a und die optische Achse 54 des Elektronenstrahls übereinstimmen, wenn der Probentisch 5 an einer vorgegebenen Position angeordnet ist. Bei den erläuterten Konfigurationen sind die Positionierungsstrukturen 162, 164 beispielsweise Löcher und ist ein Stift 52b auf der Probenplattform 52 bereitgestellt. Es können jedoch auch andere Strukturen in der Art einer Rille und eines Vorsprungs verwendet werden.
  • Demgemäß stimmen das Betrachtungsgesichtsfeld, wenn die Probenplattform 52 mit dem optischen Mikroskop 160 betrachtet wird, und das Betrachtungsgesichtsfeld, wenn die Probenplattform 52 mit dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 53 betrachtet wird, miteinander überein. Das heißt, dass bei dieser Konfiguration die gleiche Probenplattform 52 der Positionierungsstruktur 162 im optischen Mikroskop 160 und der Positionierungsstruktur 164 im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 53 entspricht, so dass eine Betrachtung desselben Gesichtsfelds mit dem optischen Mikroskop 160 und dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 53 ermöglicht wird. Nachstehend werden vorteilhafte Wirkungen dieser Konfiguration auf der Grundlage von Betrachtungsprozeduren beschrieben.
  • Zuerst wird die Probenplattform 52 an der Probenanbringungsplattform 161 des optischen Mikroskops 160 montiert, und während die Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 160 erfolgt, wird die Probe 6 unter Verwendung einer Hand oder einer Pinzette derart eingestellt, dass die Betrachtungszielstelle 6a der Probe 6 in die Mitte des Gesichtsfelds gelangt, woraufhin sie auf der Probenplattform 52 angeordnet und befestigt wird (4(c)). Als nächstes wird die Probenplattform 52 von der Probenanbringungsplattform 161 des optischen Mikroskops 160 entfernt und wird die Probenplattform 52 an der Probenanbringungsplattform 163 des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops 53 montiert. Wenn dann mit der Betrachtung begonnen wird, nachdem der Probentisch 5 in eine vorgegebene Position bewegt wurde, kann die Umgebung der Betrachtungszielstelle 6a der Probe 6 betrachtet werden (4(d)).
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, kann durch Einstellen der Position der Betrachtungszielstelle 6a der Probe 6 während der Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 160 die Betrachtungszielstelle 6a bei: Atmosphärendruck mit dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop betrachtet werden, ohne eine komplizierte Gesichtsfeldsuche im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop auszuführen. Dies verbessert die Zweckmäßigkeit des Gesichtsfeldsuchvorgangs im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop, wodurch eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ermöglicht wird.
  • Wenngleich eine Konfiguration der Probenanbringungsplattform 161 beschrieben wird, wobei die optische Achse 160a des optischen Mikroskops und die Mittelachse 52a der Probenplattform 52 übereinstimmen, ist es selbstverständlich, dass ähnliche Wirkungen erreicht werden, wenn die optische Achse 160a des optischen Mikroskops und die Mittelachse 52a der Probenplattform 52 durch die Probenanbringungsplattform 161 in einer vorgegebenen Positionsbeziehung gehalten werden, wie vorstehend beschrieben wurde.
  • Als nächstes wird ein weiteres Beispiel der Verwendung eines optischen Mikroskops oder dergleichen zur Gesichtsfeldsuche während der Betrachtung mit einem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop beschrieben. Weil beim vorhergehenden Beispiel eine menschliche Hand oder eine Pinzette oder dergleichen verwendet wird, um die Position der Probe während der Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 160 einzustellen, tritt das Problem einer geringen Genauigkeit und Zweckmäßigkeit bei detaillierten Arbeitsvorgängen in der Art einer Feinabstimmung auf. Demgemäß wird nachstehend ein Beispiel beschrieben, bei dem ein Bewegungsmechanismus auf der Probenplattform 52 bereitgestellt ist, so das die Positionseinstellung der Probe durch den Bewegungsmechanismus ausgeführt wird.
  • 5 zeigt eine Konfiguration, bei der ein Bewegungsmechanismus für die Probenplattform 52 bereitgestellt ist. Die Probenplattform 52 aus 5 weist einen Bewegungsmechanismus 165 auf, der in der Lage ist, die Probe in einer Ebene (nachstehend als XY-Ebene bezeichnet) senkrecht zur Richtung der optischen Achse 160a des optischen Mikroskops zu bewegen. Der Bewegungsmechanismus 165 weist Griffe 165a, 165b auf und ist in X- und Y-Richtung frei beweglich. Durch die Betätigung der Griffe 165a, 165b zur Bewegung des Bewegungsmechanismus 165 kann während der Betrachtung mit dem optischen Mikroskop 160 eine beliebige Stelle auf der Probe 6 betrachtet werden und kann die Betrachtungszielstelle 6a gefunden werden und in die Mitte des Gesichtsfelds bewegt werden. Nachdem die Betrachtungszielstelle 6a in die Mitte des Gesichtsfelds des optischen Mikroskops gebracht wurde, kann, wenn die Probenplattform auf dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop 53 montiert wurde und der Probentisch 5 ähnlich dem vorstehend Erwähnten an eine vorgegebene Position gesetzt wurde, die Betrachtungszielstelle betrachtet werden. Das heißt, dass selbst dann, wenn der Bewegungsmechanismus 165 oberhalb der Probenplattform 52 in XY-Richtung bewegt wird, die Positionsbeziehung zwischen der optischen Achse 160a des optischen Mikroskops und der Mittelachse 52a der Probenplattform durch die Positionierungsstruktur 162 ungeändert gehalten wird. Demgemäß kann die Betrachtungszielstelle unter dem optischen Mikroskop 160 einfacher festgelegt und eingestellt werden. Der Vorgang der Gesichtsfeldsuche im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop, wodurch eine Betrachtung bei Atmosphärendruck möglich ist, kann erheblich verbessert werden, und es kann eine weitere Verbesserung der Zweckmäßigkeit erreicht werden.
  • Es wurde die Konfiguration beschrieben, bei der das optische Mikroskop 160 für eine Positionierung zur Betrachtung mit dem mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop verwendet wird. Durch die Verwendung der vorstehend erwähnten Konfiguration kann auch erreicht werden, das ein Farbinformationen aufweisendes Bild eines optischen Mikroskops und ein durch einen Strahl geladener Teilchen erzeugtes Bild mit einer höheren Auflösung oder mit Zusammensetzungsinformationen auf einfache Weise verglichen werden können.
  • Beispiel 3
  • Nachstehend wird eine Vorrichtungskonfiguration beschrieben, mit der eine Probe auf einfache Weise unter Verwendung einer üblichen mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung betrachtet werden kann. 6 zeigt die Gesamtkonfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops bei diesem Beispiel. Wie in Beispiel 1 besteht auch das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus diesem Beispiel aus dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, dem Gehäuse (der Vakuumkammer) 7, welches den Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen auf einer Vorrichtungsinstallationsfläche trägt, dem Probentisch 5 und dergleichen. Die Arbeitsvorgänge und Funktionen von jeder dieser Komponenten oder zu den jeweiligen Komponenten hinzugefügter Komponenten ähneln im Wesentlichen jenen in Beispiel 1, weshalb auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
  • Das in 6 dargestellte mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop weist ein zweites Gehäuse (Anbauteil) 121 auf, das für die Verwendung in das Gehäuse 7 (nachstehend das erste Gehäuse) eingeführt wird. Das zweite Gehäuse 121 besteht aus einem Hauptkörperteil 131 in Form eines rechteckigen Parallelepipeds und einem Verbindungsstück 132. Wie nachstehend beschrieben wird, ist zumindest eine der lateralen Seiten des rechteckigen Parallelepipeds des Hauptkörperteils 131 eine offene Seite 15. Von den lateralen Seiten des rechteckigen Parallelepipeds des Hauptkörperteils 131 können die Seiten, die von der Seite verschieden sind, wo das Isolationsfilm-Halteelement 155 montiert ist, durch Wände des zweiten Gehäuses 121 gebildet sein oder durch Seitenwände des ersten Gehäuses 7 gebildet sein, wobei das zweite Gehäuse 121 selbst keine Wände aufweist und in das erste Gehäuse 7 aufgenommen ist. Die Position des zweiten Gehäuses 121 ist an einer Seitenwand oder Innenwand des ersten Gehäuses 7 oder am Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen fest. Der Hauptkörperteil 131 hat die Funktion, die Probe 6 als ein Betrachtungsziel aufzunehmen, und wird durch die erwähnte Öffnung in das erste Gehäuse 7 eingeführt. Das Verbindungsstück 132 bildet eine Verbindungsfläche zur Außenwandfläche auf der lateralen Seite, wo die Öffnung des ersten Gehäuses 7 bereitgestellt ist, und ist über ein Vakuumdichtungselement 126 an der Außenwandfläche oder auf der lateralen Seite befestigt. Auf diese Weise wird das gesamte zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingepasst. Die vorstehende Öffnung kann am einfachsten unter Verwendung einer Öffnung zum Einbringen und Herausführen einer Probe hergestellt werden, welche sich von Beginn an in der Vakuumprobenkammer des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops befindet. Das heißt, dass die Vorrichtung nur minimal modifiziert werden muss, wenn das zweite Gehäuse 121 so hergestellt wird, dass es ein Loch aufweist, welches mit der Größe des von Anfang an geöffneten Lochs übereinstimmt, und das Vakuumdichtungselement 126 um das Loch herum montiert wird. Auch kann das zweite Gehäuse 121 aus dem ersten Gehäuse 7 entfernt werden.
  • Die laterale Seite des zweiten Gehäuses 121 ist die offene Seite 15, welche durch eine Fläche mit einer ausreichenden Größe, um zumindest eine Probe einzubringen und herauszuführen, mit dem Atmosphärenraum in Verbindung steht. Die im zweiten Gehäuse 121 aufgenommene Probe 6 (rechts der gepunkteten Linie in der Darstellung, nachfolgend als zweiter Raum bezeichnet) befindet sich während der Betrachtung in einem Atmosphärendruckzustand. 6 ist eine Schnittansicht der Vorrichtung in einer zur optischen Achse parallelen Richtung, und sie zeigt daher die offene Seite 15 nur auf einer Seite. Allerdings ist die offene Seite 15 des zweiten Gehäuses 121 nicht auf eine Seite beschränkt, falls durch die lateralen Seiten des ersten Gehäuses in Rückwärtsrichtung und in Vorwärtsrichtung in der Darstellung aus 6 eine Vakuumdichtung bereitgestellt wird. Es genügt, dass zumindest eine Seite eine offene Seite ist, wenn das zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 aufgenommen ist. Dabei wird die Vakuumpumpe 4 mit dem ersten Gehäuse 7 verbunden, wodurch eine Evakuierung eines geschlossenen Raums (nachstehend als erster Raum bezeichnet) ermöglicht wird, der durch die Innenwandfläche des ersten Gehäuses 7, die Außenwandfläche des zweiten Gehäuses und den Isolationsfilm 10 gebildet ist. Weil der Isolationsfilm so eingerichtet ist, dass der Druck im zweiten Raum höher gehalten wird als der Druck im ersten Raum, kann bei diesem Beispiel der zweite Raum druckisoliert werden. Das heißt, dass ein erster Raum 11 durch den Isolationsfilm 10 im Vakuumzustand gehalten wird, während ein zweiter Raum 12 in einer Gasatmosphäre mit dem Atmosphärendruck oder einem Druck, der im Wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck ist, gehalten wird. Daher können während des Betriebs der Vorrichtung der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und der Detektor 3 in einem Vakuumzustand gehalten werden und kann die Probe 6 bei Atmosphärendruck gehalten werden. Weil das zweite Gehäuse 121 die offene Seite aufweist, kann die Probe 6 während der Betrachtung auch frei ausgetauscht werden.
  • Auf der Oberflächenseite des zweiten Gehäuses 121 befindet sich der Isolationsfilm 10 an einer Position, welche direkt unterhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen liegt, wenn das gesamte zweite Gehäuse 121 in das erste Gehäuse 7 eingepasst ist. Dieser Isolationsfilm 10 kann einen vom unteren Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen emittierten Strahl primärer geladener Teilchen durchlassen. Der Strahl primärer geladener Teilchen durchläuft den Isolationsfilm 10 und erreicht schließlich die Probe 6.
  • Der Probentisch 5 oder dergleichen wird innerhalb des zweiten Gehäuses 121 angeordnet, wodurch ermöglicht wird, dass die Probe 6 frei bewegt wird.
  • Auch diese Vorrichtung weist eine Einlassöffnung 60 auf, um das Innere des Gehäuses 7 (d.h. den ersten Raum 11) wie in Beispiel 1 auf ein Grobvakuum zu setzen. Die sich auf die Einlassöffnung 60 beziehende Konfiguration ähnelt jener in Beispiel 1, weshalb auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
  • Beispiel 4
  • 7 zeigt eine Ansicht der Gesamtkonfiguration eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops bei diesem Beispiel. Dieses Beispiel ist eine Modifikation von Beispiel 3. Es wird auf eine detaillierte Beschreibung von ähnlichen Teilen wie jenen in den Beispielen 1 und 3 verzichtet.
  • Beim mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop aus diesem Beispiel kann die offene Seite, die zumindest eine laterale Seite des zweiten Gehäuses 121 bildet, durch ein Abdeckelement bedeckt werden, und es können verschiedene Funktionen verwirklicht werden. Diese werden nachstehend beschrieben.
  • <Über den Probentisch>
  • Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop aus diesem Beispiel weist auf dem Abdeckelement 122 den Probentisch 5 zur Änderung der Probenposition und damit zur Bewegung des Betrachtungsgesichtsfelds auf. Der Probentisch 5 ist mit einem XY-Antriebsmechanismus für eine Innerebenenrichtung und einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus für eine Höhenrichtung versehen. Eine Tragplatte 107 als den Probentisch 5 tragende Bodenplatte ist am Abdeckelement 122 angebracht, und der Probentisch 5 ist an der Tragplatte 107 befestigt. Die Tragplatte 107 ist so angebracht, dass sie zur Fläche des Abdeckelements 122 gerichtet ist, die dem zweiten Gehäuse 121 gegenübersteht, und sich ins Innere des zweiten Gehäuses 121 erstreckt. Tragschäfte erstrecken sich vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus bzw. vom XY-Antriebsmechanismus und sind mit einem Betätigungsgriff 108 bzw. einem Betätigungsgriff 109 verbunden, die am Abdeckelement 122 bereitgestellt sind. Der Benutzer der Vorrichtung stellt die Position der Probe 6 innerhalb des zweiten Gehäuses 121 durch Betätigen dieser Betätigungsgriffe 108 und 109 ein.
  • <Über die Atmosphäre um die Probe>
  • Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop bei diesem Beispiel hat die Funktion, ein Austauschgas in das zweite Gehäuse einzubringen, oder die Funktion, die Bildung eines Luftdruckzustands zu ermöglichen, der von jenem des ersten Raums 11 oder der Außenluft außerhalb der Vorrichtung verschieden ist. Vom unteren Ende des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen emittierte Strahlen geladener Teilchen durchlaufen den in einem Hochvakuum gehaltenen ersten Raum und den Isolationsfilm 10, und die Probe 6 wird mit den Strahlen geladener Teilchen bestrahlt. Im Atmosphärenraum werden die Strahlen geladener Teilchen durch Gasmoleküle gestreut, so dass ihre mittlere freie Weglänge kürzer wird. Das heißt, dass, falls der Abstand zwischen dem Isolationsfilm 10 und der Probe 6 groß ist, der Strahl primärer geladener Teilchen oder die Sekundärelektronen, reflektierten Elektronen, durchgelassenen Elektronen oder dergleichen, die durch die Bestrahlung mit dem Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, die Probe und den Detektor 3 nicht erreichen können. Dabei ist die Wahrscheinlichkeit der Streuung der Strahlen geladener Teilchen proportional zur Massenzahl und zur Dichte der Gasmoleküle. Wenn daher im zweiten Raum die Moleküle der Atmosphäre durch Gasmoleküle mit einer geringeren Massenzahl ersetzt werden oder die Luft in geringem Maße aus dem zweiten Raum abgepumpt wird, nimmt die Streuwahrscheinlichkeit der Strahlen geladener Teilchen ab, wodurch sie die Probe erreichen können. Auch ist es ausreichend, den Gasaustausch oder das Abpumpen der Luft zumindest im Durchgang der Strahlen geladener Teilchen im zweiten Raum, d.h. im Raum zwischen dem Isolationsfilm 10 und der Probe 6, statt im gesamten zweiten Raum, auszuführen.
  • Aus den vorstehend erwähnten Gründen ist im mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop bei diesem Beispiel ein Anbauteil (Gaseinlassteil) für ein Gaszufuhrrohr 100 im Abdeckelement 122 bereitgestellt. Das Gaszufuhrrohr 100 ist durch einen Verbindungsteil 102 mit einem Gaszylinder 103 verbunden. Auf diese Weise wird ein Austauschgas in den zweiten Raum 12 eingelassen. Ein Gasregelventil 101 ist auf halbem Wege im Gaszufuhrrohr 100 angeordnet, wodurch die Regelung der Durchflussrate des durch das Rohr strömenden Austauschgases ermöglicht wird. Daher erstreckt sich eine Signalleitung vom Gasregelventil 101 zur Steuereinrichtung 37 niedrigerer Ebene und kann der Benutzer der Vorrichtung die Durchflussrate des Austauschgases auf einer Bedienungsbildschirmdarstellung, die auf dem Bildschirm des Computers 35 angezeigt wird, regeln. Auch kann das Gasregelventil 101 manuell betätigt werden, um es zu öffnen und zu schließen.
  • Wenn als Austauschgas ein Gas verwendet wird, das leichter ist als Luft, wie Stickstoff oder Wasserdampf, wird eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Bilds erreicht. Bei Verwendung von Helium- oder Wasserstoffgas, die eine geringere Masse aufweisen, wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Bilds jedoch noch stärker verbessert.
  • Das Austauschgas ist ein Gas eines leichten Elements und neigt daher dazu, im oberen Teil des zweiten Raums 12 zu bleiben und kann das Gas auf der Unterseite nicht leicht ersetzen. Demgemäß wird mit dem Abdeckelement 122 unterhalb der Anbringungsposition des Gaszufuhrrohrs 100 eine Öffnung bereitgestellt, welche das Innere und das Äußere des zweiten Raums verbindet. Beispielsweise ist in 8 an der Anbringungsposition eines Druckregelventils 104 eine Öffnung bereitgestellt. Auf diese Weise wird das Atmosphärengas durch das vom Gaseinlassteil eingeleitete Gas eines leichten Elements verdrängt und durch die Öffnung auf der Unterseite ausgestoßen. Daher kann das Gas innerhalb des zweiten Gehäuses 121 wirksam ausgetauscht werden. Diese Öffnung kann auch als eine nachstehend beschriebene Grobauslassöffnung verwendet werden.
  • Das Druckregelventil 104 kann an Stelle der vorstehend erwähnten Öffnung bereitgestellt werden. Das Druckregelventil 104 hat die Funktion, das Ventil automatisch zu öffnen, wenn der Innendruck des zweiten Gehäuses 121 den Standardatmosphärendruck oder einen höheren Druck erreicht. Indem das Druckregelventil mit einer solchen Funktion versehen wird, können Atmosphärengaskomponenten, wie Stickstoff und Sauerstoff, aus der Vorrichtung ausgestoßen werden, weil sich das Ventil automatisch öffnet, wenn der Innendruck während der Einleitung des Gases eines leichten Elements den Standardatmosphärendruck oder einen höheren Druck erreicht, und kann das Innere der Vorrichtung mit dem Gas eines leichten Elements gefüllt werden. In einigen Fällen wird der dargestellte Gaszylinder oder die dargestellte Vakuumpumpe 103 im mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop installiert, während in anderen Fällen der Benutzer der Vorrichtung den Gaszylinder 103 in einem nachfolgenden Vorgang installiert.
  • Allerdings kann selbst ein Gas eines leichten Elements, wie Helium oder Wasserstoff, in manchen Fällen eine erhebliche Elektronenstrahlstreuung hervorrufen. In diesen Fällen kann an Stelle des Gaszylinders 103 eine Vakuumpumpe verwendet werden. Dann kann das Innere des zweiten Gehäuses durch leichtes Abpumpen der Luft in einen sehr groben Vakuumzustand überführt werden (d.h. eine Atmosphäre mit einem Druck in der Nähe des Atmosphärendrucks). Auf diese Weise kann der Raum zwischen dem Isolationsfilm 10 und der Probe 6 in einen sehr groben Vakuumzustand überführt werden. Beispielsweise ist im zweiten Gehäuse 121 oder im Abdeckelement 122 ein Vakuumpumpanschluss bereitgestellt und wird das Innere des zweiten Gehäuses 121 leicht evakuiert. Anschließend kann das Austauschgas darin eingeleitet werden. Bei diesem Vakuumpumpen reicht es aus, die Atmosphärengaskomponenten, die innerhalb des zweiten Gehäuses 121 verbleiben, bis wenigstens auf einen vorgegebenen Betrag zu verringern. Daher ist es nicht notwendig, ein Hochvakuumpumpen auszuführen, und eine Grobevakuierung genügt.
  • Auf diese Weise kann der Raum, in dem die Probe angeordnet wird, bei diesem Beispiel auf einen beliebigen Vakuumgrad geregelt werden, der vom Atmosphärendruck (etwa 105 Pa) bis etwa 103 Pa reicht. Weil beim herkömmlichen so genannten Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskop die Elektronenstrahlsäule und die Probenkammer in Verbindung miteinander stehen, ändert sich, wenn das Vakuum in der Probenkammer bis auf einen Druck in der Nähe des Atmosphärendrucks vergröbert wird, damit einhergehend der Druck innerhalb der Elektronenstrahlsäule, wodurch sich die Probenkammer nur schwer auf einen Druck regeln lässt, der vom Atmosphärendruck (etwa 105 Pa) bis 103 Pa reicht. Weil bei diesem Beispiel der zweite Raum und der erste Raum durch den Dünnfilm voneinander isoliert sind, können der Druck und der Gastyp der Atmosphäre im zweiten Raum 12, der vom zweiten Gehäuse 121 und vom Abdeckelement 122 umgeben ist, frei geregelt werden. Daher kann die Probenkammer auf einen Druck geregelt werden, der vom Atmosphärendruck (etwa 105 Pa) bis 103 Pa reicht, was herkömmlich schwierig war. Überdies kann nicht nur eine Betrachtung bei Atmosphärendruck (etwa 105 Pa) erfolgen, sondern kann auch der Zustand der Probe betrachtet werden, wobei der Druck in der Umgebung davon kontinuierlich geändert wird.
  • Wenngleich dies nicht dargestellt ist, kann der Teil des Zylinders 103 auch eine zusammengesetzte Gasregeleinheit oder dergleichen sein, wobei ein Gaszylinder und eine Vakuumpumpe als eine verbundene Einheit miteinander verbunden sind.
  • Die Konfiguration gemäß diesem Beispiel ist gegenüber den vorhergehenden Konfigurationen dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Raum 12 innerhalb des zweiten Gehäuses geschlossen ist. Daher kann eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung bereitgestellt werden, bei der ein Gas zwischen dem Isolationsfilm 10 und der Probe 6 eingeleitet werden kann oder dort ein Abpumpen vorgenommen werden kann.
  • Auch bei diesem Beispiel ist wie bei den Beispielen 1 und 3 eine Einlassöffnung 60 bereitgestellt, die dazu dient, das Innere des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum zu bringen. Zur Verringerung der am Isolationsfilm haftenden Verunreinigungen ist es wichtig, das Innere des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum zu bringen, und kann der Druck innerhalb des Gehäuses 7 konstant gelassen werden, statt vom Druck im zweiten Raum 12 abzuhängen.
  • Auch kann bei dieser Konfiguration, indem der Isolationsfilm 10 entfernt wird, die Vorrichtung als ein so genanntes gewöhnliches SEM verwendet werden, mit dem nicht nur eine Betrachtung bei Atmosphärendruck, sondern auch eine Betrachtung in einer Vakuumumgebung erfolgt. Das heißt, dass, wenn der Isolationsfilm 10 angebracht wird, eine Betrachtung bei Atmosphärendruck ausgeführt werden kann, das Innere des ersten Raums auf ein Grobvakuum gebracht werden kann und die Verunreinigungen auf dem Isolationsfilm 10 verringert werden können. Wenn der Isolationsfilm 10 entfernt wird, werden das Innere des ersten Raums und das Innere des zweiten Raums 12, worin sich die Probe 6 befindet, auf ein Hochvakuum gebracht, wodurch eine Betrachtung mit einer höheren Auflösung oder einer höheren Vergrößerung ermöglicht wird als bei einem gewöhnlichen mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop.
  • <Andere>
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, werden bei diesem Beispiel der Probentisch 5 und seine Betätigungsgriffe 108, 109, das Gaszufuhrrohr 100 und das Druckregelventil 104 alle konzentriert auf dem Abdeckelement 122 montiert. Daher kann der Benutzer der Vorrichtung Betätigungen der Betätigungsgriffe 108, 109, das Austauschen der Probe oder Arbeitsvorgänge am Gaszufuhrrohr 100 und am Druckregelventil 104 auf derselben Fläche des ersten Gehäuses ausführen. Auf diese Weise wird die Bedienbarkeit gegenüber einem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop, das eine Konfiguration aufweist, bei der die vorstehend erwähnten Komponenten getrennt auf anderen Flächen der Probenkammer montiert sind, erheblich verbessert.
  • Zusätzlich zur vorstehenden Konfiguration kann eine Kontaktüberwachungseinrichtung zum Feststellen des Kontaktzustands zwischen dem zweiten Gehäuse 121 und dem Abdeckelement 122 bereitgestellt werden, wodurch überwacht wird, ob der zweite Raum geöffnet oder geschlossen ist.
  • Auch können zusätzlich zum Sekundärelektronendetektor und zum Detektor für reflektierte Elektronen ein Röntgendetektor und ein Photodetektor bereitgestellt werden, wodurch eine EDS-Analyse und eine Detektion von Fluoreszenzstrahlen ermöglicht werden. Der Röntgendetektor und der Photodetektor können entweder im ersten Raum 11 oder im zweiten Raum 12 angeordnet werden.
  • Auf diese Weise kann bei diesem Beispiel ein Austauschgas vom Atmosphärendruck eingeleitet werden, wodurch die vorteilhaften Wirkungen aus den Beispielen 1 und 2 ergänzt werden. Auch kann die Probe in einer Atmosphäre betrachtet werden, die einen von jenem des ersten Raums verschiedenen Druck aufweist. Überdies lässt sich durch Entfernen des Isolationsfilms und Zulassen, dass der erste Raum und der zweite Raum in Verbindung miteinander stehen, ein SEM verwirklichen, das eine Probenbetrachtung im gleichen Vakuumzustand wie im ersten Raum sowie eine Betrachtung in der Luftatmosphäre oder in einer vorgegebenen Gasatmosphäre ermöglicht.
  • Beispiel 5
  • In diesem Beispiel werden eine Vorrichtungskonfiguration und ein Verfahren zum Einstellen der Probenposition innerhalb eines Probenaufnahmebehälters von außerhalb einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung beschrieben. Wie in den Beispielen 1 bis 4 besteht das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop bei diesem Beispiel aus dem Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen, dem Gehäuse (der Vakuumkammer) 7, welches den Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen auf einer Vorrichtungsinstallationsfläche trägt, dem Probentisch 5 und dergleichen. Die Arbeitsvorgänge und Funktionen jeder dieser Komponenten oder zusätzlicher Komponenten ähneln im Wesentlichen jenen aus den Beispielen 1 bis 3, weshalb auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
  • In 8 ist ein Probenaufnahmebehälter innerhalb der mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung angeordnet. Der Probenaufnahmebehälter besteht hauptsächlich aus einem Aufnahmebehälter 200, einer Abdeckung 201, einem Probentisch 203 mit einem Antriebsmechanismus zum Ändern der Position der Probe 6, mehreren Betätigungseinheiten 204 zum Bewegen des Probentisches 203 von außerhalb des Probenaufnahmebehälters, dem Isolationsfilm 10, der die Strahlen geladener Teilchen durchlässt, und dem Fundament 9, welches den Isolationsfilm 10 hält. Die Probe 6 wird auf einer Probenplattform angeordnet und zusammen mit dieser Probenplattform in den Aufnahmebehälter 200 eingebracht, der ein geschlossener Raum ist. Um den Zustand aufrechtzuerhalten, in dem die Gastypen und die Luftdrücke außerhalb und innerhalb des Probenaufnahmebehälters voneinander getrennt sind, ist zwischen der Abdeckung 201 und dem Aufnahmebehälter 200 ein Vakuumdichtungselement 206 in der Art eines O-Rings oder einer Verpackung bereitgestellt. Die Unterseite des Probentisches 203 und die Bodenfläche des Aufnahmebehälters 200 sind mit einer nicht dargestellten Schraube oder dergleichen aneinander befestigt.
  • Weil die Probe 6 und der Isolationsfilm 10 nicht in Kontakt miteinander stehen und die Probe unabhängig vom Isolationsfilm 10 parallel zum Isolationsfilm 10 bewegt werden kann, kann die Probe über einen sehr breiten Bereich (zumindest einen Bereich, der größer ist als die Fläche des Isolationsfilms) betrachtet werden. Weil die Probe und der Isolationsfilm nicht in Kontakt miteinander stehen, braucht der Isolationsfilm überdies nicht mehr jedes Mal ausgetauscht zu werden, wenn die Probe ausgetauscht wird.
  • Auf der Unterseite (Bodenseite) des Probenaufnahmebehälters ist ein Verbindungsstück (nicht dargestellt) zur Anordnung auf dem Probentisch innerhalb der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung bereitgestellt, wie nachstehend beschrieben wird. Das Verbindungsstück kann konvex oder konkav sein oder eine andere Form aufweisen. Indem ein Verbindungsstück 209 in Eingriff mit einem entsprechenden Teil des Probentisches gebracht wird, wird der Probenaufnahmebehälter am Probentisch befestigt.
  • Der Tisch 5 im mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskop hat einen XY-Antriebsmechanismus für eine Innerebenenrichtung und einen Z-Achsen-Antriebsmechanismus für eine Höhenrichtung. Die Tragplatte 107 wird so angebracht, dass sie zur dem Abdeckelement 122 entgegengesetzten Fläche gerichtet ist und sich ins Innere des Gehäuses 7 erstreckt. Tragschäfte erstrecken sich vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus bzw. vom XY-Antriebsmechanismus und sind mit dem Betätigungsgriff 108 bzw. dem Betätigungsgriff 109 verbunden, die am Abdeckelement 122 bereitgestellt sind. Der Benutzer der Vorrichtung kann die Position des Probenaufnahmebehälters in Bezug auf den Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen einstellen, indem er diese Betätigungsgriffe betätigt. Hier ist ein Positionseinstellmechanismus auch innerhalb des Probenaufnahmebehälters bereitgestellt, wie vorstehend beschrieben wurde, und dieser Positionseinstellmechanismus und der Tisch sind unabhängig voneinander beweglich. Der Positionseinstellmechanismus innerhalb des Probenaufnahmebehälters wird für die Positionierung zwischen der Probe und dem Isolationsfilm verwendet. Der Tisch wird für die Positionierung zwischen dem Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen und dem Probenaufnahmebehälter verwendet.
  • Wie in Beispiel 1 beschrieben, ist die Fläche des Isolationsfilms sehr klein, weil er die Druckdifferenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Vakuum aufrechterhalten muss. Weil bei diesem Beispiel die Probe unabhängig vom Isolationsfilm frei bewegt werden kann, während die Probenposition mit dem optischen Mikroskop geprüft wird, wie bei der in Beispiel 1 beschriebenen Technik, kann der Gesichtsfeld-Suchvorgang einfach ausgeführt werden. Weil insbesondere dieser das Gesichtsfeld betreffende Vorgang ausgeführt werden kann, während eine lokale Atmosphäre beibehalten wird, wird die Bequemlichkeit für den Benutzer erheblich verbessert.
  • Auch diese Vorrichtung weist wie in Beispiel 1 eine Einlassöffnung 60 auf, um das Innere des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum zu setzen. Bei diesem Beispiel ist das Innere des Probenaufnahmebehälters eine lokale Nichtvakuumumgebung und ist das Innere des Gehäuses 7 als Probenkammer eine Vakuumumgebung. Bei diesem Beispiel ist anders als bei den Beispielen 1 und 3 kein bestimmtes Gehäuse zum Erzeugen einer Grobvakuumumgebung an der Fläche des Isolationsfilms auf der Seite der Quelle geladener Teilchen bereitgestellt. Auf diese Weise wird das Innere des Gehäuses 7 auf einem Grobvakuum gehalten, wenn der Probenaufnahmebehälter in das Gehäuse 7 eingebracht wird, um eine Beobachtung auszuführen. Hierdurch können angesichts der Drücke innerhalb und außerhalb des Isolationsfilms 10 ähnliche Umstände wie in Beispiel 1 bereitgestellt werden und kann wie bei den vorhergehenden Beispielen die Anlagerung von Verunreinigungen am Isolationsfilm verringert werden.
  • Wenn bei diesem Beispiel kein Probenaufnahmebehälter verwendet wird, kann die Betrachtung wie bei einem so genannten gewöhnlichen SEM ausgeführt werden. Wenn der Probenaufnahmebehälter verwendet wird, wird durch das Nadelventil 61 eine Grobvakuumumgebung im Gehäuse 7 bereitgestellt und wird auf diese Weise eine Verunreinigung des Isolationsfilms 10 beschränkt. Wenn der Probenaufnahmebehälter nicht verwendet wird, wird das Innere des Gehäuses 7 durch das Nadelventil 61 wie bei einem gewöhnlichen SEM von einem Grobvakuum auf ein Hochvakuum versetzt. Auch kann der Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 bei diesem Beispiel innerhalb eines Bereichs von einem Grobvakuum bis zu einem Hochvakuum frei geregelt werden. Bei einem üblichen Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskop kann der Vakuumgrad in der Probenkammer auf einen beliebigen Druck geregelt werden, der von einem Grobvakuum bis zu einem Hochvakuum reicht. Daher kann bei diesem Beispiel der in Kontakt mit der vakuumseitigen Fläche des Isolationsfilms stehende Raum in einen Grobvakuumzustand versetzt werden, wobei die Probenkammer des herkömmlichen Rasterelektronenmikroskops verwendet wird, ohne ein Gehäuse neu zu installieren. Bei diesem Beispiel kann ein Probenaufnahmebehältermodus bereitgestellt werden, bei dem sich das Innere des Gehäuses 7 bei einem Grobvakuum befindet, und kann ein SEM-Modus bereitgestellt werden, bei dem sich das Innere des Gehäuses 7 bei einem Hochvakuum befindet, und eine Schnittstelle, die es dem Benutzer ermöglicht, eine Anweisung zum Auswählen aus diesen Modi zu geben, kann auf der Anzeige des Computers 35 gezeigt werden. Ansprechend auf die Benutzeranweisung steuern die Steuereinrichtungen 36, 37 die Durchflussraten-Einstelleinheit in der Art des Nadelventils 61, um den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 einzustellen. Natürlich kann der Benutzer selbst die Durchflussraten-Einstelleinheit direkt einstellen und auf diese Weise den Vakuumgrad innerhalb des Gehäuses 7 einstellen, ohne den Computer 35 und die Steuereinrichtungen zu verwenden.
  • Beispiel 6
  • Bei diesem Beispiel wird als eine Modifikation von Beispiel 1 eine Konfiguration beschrieben, bei der sich der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen unterhalb des Isolationsfilms 10 befindet. 9 zeigt eine Ansicht der Konfiguration des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops dieses Beispiels. Die Vakuumpumpe, das Steuersystem und dergleichen sind in dieser Darstellung fortgelassen. Auch wird angenommen, dass das Gehäuse 7 als Vakuumkammer und der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen durch eine Säule, einen Träger oder dergleichen von der Vorrichtungsinstallationsfläche getragen werden. Die Arbeitsvorgänge und Funktionen aller Komponenten oder zusätzlicher Komponenten ähneln im Wesentlichen jenen aus den vorhergehenden Beispielen, weshalb auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
  • Wie in 9 (a) dargestellt ist, ist bei dieser Vorrichtung der Probentisch 5 bereitgestellt, der die Probe 6 dem Isolationsfilm 10 näher bringt. Bei dieser Vorrichtungskonfiguration aus diesem Beispiel ist die Probenoberfläche auf der Unterseite der Probe 6 in der Darstellung zu betrachten. Mit anderen Worten ist bei der Vorrichtungskonfiguration dieses Beispiels die Oberseite der Vorrichtung als ein Atmosphärendruckraum geöffnet. In diesem Fall kann der Abstand zwischen dem Isolationsfilm und der Probe durch den Probentisch 5 eingestellt werden.
  • Wie in 9 (b) dargestellt ist, kann die Probe 6 direkt auf der Seite des Isolationsfilms 10 montiert werden (Pfeil in der Darstellung) . In diesem Fall ist der Probentisch 5 nicht unbedingt erforderlich. Um den Isolationsfilm und die Probe 6 einander anzunähern, wird zwischen dem Isolationsfilm 10 und der Probe 6 ein Kontaktverhinderungselement 56 in der Art eines Dünnfilms mit einer vorgeschriebenen Dicke oder eines entfernbaren Folienelements verwendet. In diesem Fall entspricht das Kontaktverhinderungselement 56 einem Abstandseinstellmechanismus zum Einstellen des Abstands zwischen dem Isolationsfilm und der Probe. Durch Bereitstellen des Kontaktverhinderungselements 56 wird es dem Benutzer ermöglicht, die Probe 6 unbesorgt anzuordnen. Es können auch mehrere Kontaktverhinderungselemente 56 mit verschiedenen bekannten Dicken präpariert werden. Zuerst wird das Kontaktverhinderungselement 56 mit einer Dicke t1 auf dem Fundament 9 angeordnet. Als nächstes wird die Probe 6 angebracht. Anschließend wird die Probe betrachtet und wird ein Kontaktverhinderungselement mit einer Dicke t2, die kleiner als t1 ist, ausgetauscht, falls dies erforderlich ist. Auf diese Weise kann eine Betrachtung erfolgen, ohne den Isolationsfilm 10 und die Probe 6 durch einen Kontakt zu beschädigen.
  • Auch diese Vorrichtung weist eine Einlassöffnung 60, um das Innere des Gehäuses 7 in ein Grobvakuum zu versetzen, und das Nadelventil 61 als Durchflussraten-Einstelleinheit wie in Beispiel 1 auf. Die Konfigurationen, die sich auf die Einlassöffnung 60 und das Nadelventil 61 beziehen, ähneln jenen in Beispiel 1, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet wird.
  • Beispiel 7
  • In den vorhergehenden Beispielen wurden die Vorrichtung und das Verfahren für eine Betrachtung mit einem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop beschrieben, wobei der Isolationsfilm 10 und die in der Atmosphäre angeordnete Probe 6 in einem kontaktfreien Zustand waren. In diesem Beispiel wird eine Vorrichtung zur mikroskopischen Betrachtung einer bei Atmosphärendruck angeordneten Probe beschrieben, wobei der Isolationsfilm und die Probe in Kontakt miteinander stehen.
  • 10 zeigt die mit geladenen Teilchen arbeitende Vorrichtung dieses Beispiels. Es wird angenommen, dass der Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen und das Gehäuse 7 durch eine nicht dargestellte Säule oder ein nicht dargestelltes Fundament getragen werden. Auch kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der sich der Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen unterhalb des Isolationsfilms 10 befindet, wie in 9 dargestellt ist. Die Konfiguration dieses Beispiels gleicht jener in Beispiel 1, abgesehen davon, dass die Probe 6 in Kontakt mit dem Isolationsfilm 10 steht. In diesem Beispiel ist auch der Fall aufgenommen, bei dem bei der Vorrichtungskonfiguration, bei der ein Anbauteil an einer gemeinsamen mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung montiert ist, wie in den anhand der Beispiele 2 und 3 beschriebenen 6 und 7 dargestellt ist, die Probe in Kontakt mit dem Isolationsfilm gebracht wird. Bei dieser Konfiguration kann eine Betrachtung mit dem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop ausgeführt werden, nachdem die Probe 6 am Isolationsfilm-Halteelement 155 angebracht wurde, das Isolationsfilm-Halteelement 155 in Kontakt mit dem Gehäuse 7 gebracht wurde und der erste Raum 11 dann evakuiert wurde. In 10 ist das Gehäuse 7 in Form einer Grobvakuumkammer unterhalb des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen bereitgestellt. Wenn das Innere des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen jedoch in mehrere Kammern unterteilt ist und der Luftdruck in jeder Kammer aufrechterhalten werden kann, kann die Kammer auf der der Probe nächstgelegenen Seite in einen Grobvakuumzustand versetzt werden und kann der die Probe haltende Isolationsfilm 10 oder das den Isolationsfilm haltende Isolationsfilm-Halteelement 155 direkt an der Primärelektronenstrahl-Emissionsöffnung des Tubus 2 der optischen Linse für geladene Teilchen angeordnet werden.
  • Auf diese Weise steht die Oberfläche des Isolationsfilms, welche der in Kontakt mit der Probe stehenden Oberfläche entgegengesetzt ist, in Kontakt mit der Grobvakuumatmosphäre, wodurch die Anlagerung von Verunreinigungen an den Isolationsfilm verringert werden kann, wie in Beispiel 1 beschrieben wurde. Insbesondere wird bei der Konfiguration dieses Beispiels, weil die Probe direkt in Kontakt mit dem Isolationsfilm steht, die Position des Isolationsfilm-Halteelements 155 häufig fein eingestellt, um die Betrachtungsposition zu verschieben, und wird der Isolationsfilm zu dieser Zeit leicht durch Vibrationen oder Stöße beschädigt. Auch besteht bei einer Beschädigung des Isolationsfilms das Risiko, dass die Probe innerhalb des Tubus der optischen Linse für geladene Teilchen verstreut wird, was zu einer Fehlfunktion der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung selbst führen kann. Daher ist es besonders wichtig, Verunreinigungen zu verringern und auf diese Weise Spannungskonzentrationen auf dem Isolationsfilm zu verhindern, wie vorstehend beschrieben wurde.
  • Als ein nächstes Beispiel wird mit Bezug auf 11 eine andere mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskopvorrichtung beschrieben, wobei der Isolationsfilm und die Probe für eine Betrachtung in Kontakt miteinander gebracht werden. Bei dieser Konfiguration ist ein Behälter 250, der die Probe 6 in der Luftatmosphäre oder einer vorgegebenen Gasatmosphäre aufnehmen kann, auf dem Probentisch 5 in der mit geladenen Teilchen arbeitenden Vorrichtung angeordnet. In diesem Fall steht die Probe 6 in Kontakt mit dem Isolationsfilm 10. Außerhalb der mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskopvorrichtung wird die Probe 6 auf dem Isolationsfilm 10 angebracht, der auf einer Abdeckung 251 des Behälters 250 bereitgestellt ist, und werden die Abdeckung 251 und der Behälter 250 mit einer nicht dargestellten Schraube oder dergleichen aneinander befestigt. Als nächstes wird der die Probe enthaltende Behälter 250 in die mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskopvorrichtung eingebracht und wird eine Betrachtung mit dem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop ausgeführt. Von der Quelle 8 geladener Teilchen emittierte Strahlen geladener Teilchen durchlaufen mehrere optische Linsen 1, anschließend den Vakuumraum 11 und dann den Isolationsfilm 10 und erreichen die Probe 6.
  • Auch diese Vorrichtung weist eine Einlassöffnung 60 auf, um wie in Beispiel 1 das Innere des Gehäuses 7 auf ein Grobvakuum zu versetzen, wobei das Innere des Gehäuses 7 bei der Betrachtung der Probe in einen Grobvakuumzustand versetzt wird. Die sich auf die Einlassöffnung 60 beziehende Konfiguration ähnelt jener in Beispiel 5, weshalb auf ihre detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Wie in Beispiel 5 kann bei diesem Beispiel der in Kontakt mit der vakuumseitigen Fläche des Isolationsfilms stehende Raum durch die Verwendung der Probenkammer des herkömmlichen Rasterelektronenmikroskops in einen Grobvakuumzustand versetzt werden, weil der Vakuumgrad in der Probenkammer eines gewöhnlichen Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskops auf einen beliebigen Druck von einem Grobvakuum bis zu einem Hochvakuum geregelt werden kann, ohne das Gehäuse neu zu installieren.
  • Auch ist die Erfindung nicht auf die vorstehenden Beispiele beschränkt und schließt verschiedene Modifikationen ein. Beispielsweise wurden die vorstehenden Beispiele detailliert beschrieben, um die Erfindung verständlich zu erklären, und sie sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Ferner kann ein Teil der Konfiguration eines Beispiels durch die Konfiguration eines anderen Beispiels ersetzt werden und kann die Konfiguration eines Beispiels zur Konfiguration eines anderen Beispiels hinzugefügt werden. Ferner kann zu einem Teil der Konfiguration jedes Beispiels etwas hinzugefügt werden, kann etwas davon fortgenommen werden und kann ein Austausch durch eine andere Konfiguration vorgenommen werden. Überdies können die jeweiligen vorstehenden Konfigurationen, Funktionen, Prozessoren, Verarbeitungseinheiten und dergleichen teilweise oder vollständig beispielsweise durch Auslegen auf einer integrierten Schaltung in Form von Hardware implementiert werden. Ferner können die jeweiligen vorstehenden Konfigurationen, Funktionen und dergleichen in Form von Software implementiert werden, indem ein Prozessor veranlasst wird, ein Programm zu interpretieren und auszuführen, das die jeweiligen Funktionen verwirklicht.
  • Informationen wie Programme, Tabellen und Dateien zur Verwirklichung der jeweiligen Funktionen können sich auf einer Aufzeichnungsvorrichtung in der Art eines Speichers, einer Festplatte oder einer SSD (eines Halbleiterlaufwerks) oder auf einem Aufzeichnungsmedium in der Art einer Chipkarte, einer SD-Karte oder einer optischen Scheibe befinden.
  • Ferner sind Steuerleitungen und Informationsleitungen dargestellt, die als für die Beschreibung notwendig angesehen werden, und es sind nicht unbedingt alle Steuerleitungen und Informationsleitungen des Produkts dargestellt. In der Praxis können fast alle Konfigurationen als miteinander verbunden angesehen werden.
  • 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
    Fundament,
    10
    Isolationsfilm,
    11
    Erster Raum,
    12
    Zweiter Raum,
    14
    Leckventil,
    15
    Offene Seite,
    16
    Vakuumrohr,
    35
    Computer,
    36
    Steuereinrichtung höherer Ebene,
    37
    Steuereinrichtung niedrigerer Ebene,
    43, 44
    Kommunikations-leitungen,
    52
    Probenplattform,
    52a
    Mittelachse,
    52b
    Stift,
    53
    Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitendes Mikroskop,
    54
    Optische Achse des Strahls geladener Teilchen,
    56
    Kontaktverhinderungselement,
    60
    Einlassöffnung,
    61
    Nadelventil,
    62
    Öffnungsloch,
    63
    Nadelventil,
    64
    Ventil,
    100
    Gaszufuhrrohr,
    101
    Gasregelventil,
    102
    Verbindungsteil,
    103
    Gaszylinder oder Vakuumpumpe,
    104
    Druckregelventil,
    107
    Tragplatte,
    108, 109
    Betätigungsgriff,
    121
    Zweites Gehäuse,
    122
    Abdeckelement,
    123, 124, 126
    Vakuumdichtungs-element,
    131
    Hauptkörperteil, 160:
    132
    Verbindungsstück,
    154
    Signalverstärker,
    155
    Isolationsfilm-Halteelement,
    160
    Optisches Mikroskop,
    160a
    Optische Achse des optischen Mikroskops,
    161
    Probenmontageplattform,
    162
    Positionierungsstruktur,
    163
    Probenmontageplattform,
    164
    Positionierungsstruktur,
    165
    Bewegungsmechanismus,
    165a, 165b
    Griff,
    200
    Aufnahmebehälter,
    201
    Abdeckung,
    202
    Probenplattform,
    203
    Probentisch,
    204
    Betätigungseinheit
    250
    Behälter,
    251
    Abdeckung,
    270
    Sockel.

Claims (11)

  1. Rasterelektronenmikroskop, welches eine Probe (6), die sich in einem Atmosphärendruckraum (12) befindet, mit einem Elektronenstrahl bestrahlt und dadurch ein Bild der Probe (6) auf der Grundlage eines von der Probe (6) erzeugten Signals erfasst, wobei das Rasterelektronenmikroskop Folgendes aufweist: einen Tubus (2) einer elektronenoptischen Linse (1), welcher eine Elektronenquelle (8) aufweist und die Probe (6) mit einem Primärelektronenstrahl bestrahlt, ein Gehäuse (7), das direkt mit dem Inneren des Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1) verbunden ist und einen Innenraum (11) aufweist, und einen Isolationsfilm (10), der den Atmosphärendruckraum (12), in dem die Probe (6) angeordnet wird, und das Innere (11) des Gehäuses (7) voneinander isoliert und den Primärelektronenstrahl durchlässt, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) des Gehäuses (7) zumindest während der Bestrahlung mit dem Primärelektronenstrahl in einen gröberen Vakuumzustand versetzt wird als der Innenraum des Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1), so dass Verunreinigungen auf dem Isolationsfilm (10) durch Bestrahlung des Isolationsfilms (10) mit dem Primärelektronenstrahl zerlegt werden.
  2. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei der Luftdruck innerhalb des Gehäuses (7) zumindest während der Bestrahlung mit dem Primärelektronenstrahl auf einen Wert zwischen 0,1 Pa und 1000 Pa gelegt wird.
  3. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, welches Folgendes aufweist: ein Öffnungsloch (62), das den Luftdruck innerhalb des Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1) direkt unter dem Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1) unterhalb des Luftdrucks innerhalb des Gehäuses (7) hält.
  4. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (7) eine Öffnung (60) zum Einleiten eines Gases in das Gehäuse (7) und ein Durchflussraten-Einstellelement (61) zum Regeln der Gasdurchflussrate aufweist.
  5. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei der Luftdruck innerhalb des Gehäuses (7) geändert werden kann.
  6. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 5, welches Folgendes aufweist: eine Steuereinheit (37), welche den Luftdruck innerhalb des Gehäuses (7) in einem Gesichtsfeldsuchmodus, in dem die Betrachtungszielposition der Probe (6) festgelegt wird, auf einen Wert zwischen 0,1 Pa und 1000 Pa regelt und in einem Bilderfassungsmodus für die Probe (6) auf einen Wert von höchstens 0,1 Pa regelt.
  7. Bilderzeugungsverfahren, wobei eine in einem Atmosphärendruckraum (12) angeordnete Probe (6) mit einem Elektronenstrahl bestrahlt wird, wodurch ein Bild der Probe (6) auf der Grundlage eines von der Probe (6) erzeugten Signals erfasst wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Emittieren eines von einer Elektronenquelle (8) erzeugten Primärelektronenstrahls von einem Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1), Hindurchführen des von dem Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1) emittierten Primärelektronenstrahls durch das Innere (11) eines Gehäuses (7), Durchlassen des durch das Innere des Gehäuses (7) hindurchgetretenen Primärelektronenstrahls von einem Isolationsfilm (10), der den Atmosphärendruckraum (12), in dem sich die Probe (6) befindet, und das Innere (11) des Gehäuses (7) voneinander isoliert, und Bestrahlen der Probe (6) mit dem vom Isolationsfilm (10) durchgelassenen Primärelektronenstrahl, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum im Inneren (11) des Gehäuses (7) gröber ist als im Inneren des Tubus (2) der elektronenoptischen Linse (1), so dass Verunreinigungen auf dem Isolationsfilm (10) durch Bestrahlen des Isolationsfilms (10) mit dem Primärelektronenstrahl zerlegt werden.
  8. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Luftdruck innerhalb des Gehäuses (7) auf einen Wert zwischen 0,1 Pa und 1000 Pa gelegt wird.
  9. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Luftdruck innerhalb des Tubus (2) der elektronen-optischen Linse (1) unterhalb des Luftdrucks innerhalb des Gehäuses (7) gehalten wird.
  10. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der Luftdruck innerhalb des Gehäuses (7) geändert werden kann.
  11. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 10, wobei eine Gesichtsfeldsuche zum Festlegen einer Betrachtungszielposition der Probe (6) in einem Zustand ausgeführt wird, in dem der Luftdruck innerhalb des Gehäuses (7) auf einem Wert zwischen 0,1 Pa und 1000 Pa liegt, und anschließend ein Bild der Probe (6) bei einem Luftdruck von höchstens 0,1 Pa innerhalb des Gehäuses (7) erfasst wird.
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