DE202013012316U1

DE202013012316U1 - Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung

Info

Publication number: DE202013012316U1
Application number: DE202013012316.8U
Authority: DE
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2023-07-02
Also published as: CN104520967A; DE112013003535T5; KR20150016349A; JP5909431B2; CN104520967B; JP2014067653A; US20150213999A1; WO2014050242A1

Abstract

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine optische Röhre für geladene Teilchen, welche eine Probe mit einem primären Strahl geladener Teilchen bestrahlt, eine Vakuumpumpe, welche das Innere der optischen Röhre für geladene Teilchen evakuiert, eine Membran, die dafür eingerichtet ist, einen Raum, in dem die Probe angeordnet ist, von der optischen Röhre für geladene Teilchen zu trennen, wobei die Membran abnehmbar ist und es ermöglicht, dass der primäre Strahl geladener Teilchen dadurch hindurchtritt oder davon durchgelassen wird, und einen Detektor, der Sekundärteilchen detektiert, die von der mit dem primären Strahl geladener Teilchen bestrahlten Probe abgegeben werden, wobei der Detektor in dem Raum installiert ist, in dem die Probe angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Probe in einer Gasatmosphäre beim Atmosphärendruck oder bei einem vorgegebenen Druck zu beobachten.
Stand der Technik
Rasterelektronenmikroskope (SEM) oder Transmissionselektronenmikroskope (TEM) werden verwendet, um sehr kleine Bereiche eines Objekts zu beobachten. Im Allgemeinen evakuieren diese Vorrichtungen eine Umhüllung, die eine Probe aufnimmt, um Bilder der Probe in einem Vakuumzustand zu erhalten. Biochemische Proben oder flüssige Proben können jedoch im Vakuum beschädigt werden, oder ihre Natur kann darin geändert werden. Inzwischen gibt es einen erheblichen Bedarf an der Beobachtung solcher Proben unter einem Elektronenmikroskop. In den letzten Jahren wurden SEM-Geräte und Probenhaltevorrichtungen entwickelt, die es ermöglichen, dass eine ein Beobachtungsziel darstellende Probe beim Atmosphärendruck beobachtet wird.
Im Prinzip richten diese Vorrichtungen eine durchlässige Membran oder ein winziges Durchgangsloch ein, wodurch ein Elektronenstrahl zwischen einem elektronenoptischen System und der Probe hindurchtreten kann und wodurch der Vakuumzustand vom atmosphärischen Zustand getrennt wird. Diesen Vorrichtungen ist gemeinsam, dass zwischen der Probe und dem elektronenoptischen System eine Membran bereitgestellt wird.
Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 ein SEM, wobei die Elektronenquelle einer elektronenoptischen Röhre nach unten orientiert ist und die Objektivlinse der elektronenoptischen Röhre nach oben orientiert ist. Das Ende der einen Elektronenstrahl emittierenden elektronenoptischen Röhre weist eine Membran mit einem O-Ring auf, wodurch es ermöglicht wird, dass der Elektronenstrahl durch ein Emissionsloch der Röhre hindurchtritt. Gemäß der in dieser Literatur beschriebenen Erfindung wird die das Beobachtungsziel darstellende Probe direkt an der Membran angeordnet. Die Probe wird dann von unten mit einem Primärelektronenstrahl bestrahlt, so dass reflektierte Elektronen oder Sekundärelektronen für die SEM-Beobachtung detektiert werden. Die Probe wird in einem Raum gehalten, der aus der Membran und einem die Membran umgebenden kreisförmigen Element besteht. Ferner ist dieser Raum mit einer Flüssigkeit in der Art von Wasser gefüllt.
Literatur zum Stand der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP-2009-158222-A (ungeprüfte US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009/0166536).

Kurzfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Die gewöhnlichen mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtungen wurden so hergestellt, dass sie Beobachtungen in einer Gasatmosphäre beim Atmosphärendruck oder bei einem Druck, der diesem im Wesentlichen gleicht, vornehmen konnten. Es gab keine Vorrichtungen, die in der Lage waren, einfach Beobachtungen unter einem gewöhnlichen mit geladenen Teilchen arbeitenden Hochvakuummikroskop in einer Gasatmosphäre beim Atmosphärendruck oder bei einem Druck, der diesem im Wesentlichen gleicht, vorzunehmen.
Beispielsweise ist das in Patentdokument 1 beschriebene SEM in struktureller Hinsicht eine sehr spezielle Vorrichtung. Die Vorrichtung ist nicht in der Lage, SEM-Beobachtungen in einer gewöhnlichen Hochvakuumatmosphäre vorzunehmen.
Überdies beruhen Verfahren der existierenden Technologie auf der Annahme, dass Signale in einem Zustand detektiert werden, in dem die Membran und die Probe dicht beieinander angeordnet sind. Daher ist die existierende Vorrichtungsstruktur nicht dafür geeignet, beispielsweise eine Probe mit einer ausgeprägt ungleichmäßigen Oberfläche zu beobachten.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Umstände gemacht und sieht eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung vor, welche die Beobachtung der Probe in einer Luftatmosphäre oder in einer Gasatmosphäre ermöglicht, ohne die Struktur des existierenden mit geladenen Teilchen arbeitenden Hochvakuummikroskops erheblich zu ändern, wobei die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung ferner in der Lage ist, eine ungleichmäßige Probe zu beobachten.
Mittel zum Lösen des Problems Zum Lösen des vorstehend beschriebenen Problems können beispielsweise die in den anliegenden Ansprüchen dieser Anmeldung beschriebenen Strukturen verwendet werden.
Diese Anmeldung weist mehrere Mittel auf, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, wobei eines dieser Mittel Folgendes aufweist: eine optische Röhre für geladene Teilchen, welche eine Probe mit einem primären Strahl geladener Teilchen bestrahlt, eine Vakuumpumpe, welche das Innere der optischen Röhre für geladene Teilchen evakuiert, eine Membran, die dafür eingerichtet ist, einen Raum, in dem die Probe angeordnet ist, von der optischen Röhre für geladene Teilchen zu trennen, wobei die Membran abnehmbar ist und es ermöglicht, dass der primäre Strahl geladener Teilchen dadurch hindurchtritt oder davon durchgelassen wird, und einen Detektor, der Sekundärteilchen detektiert, die von der mit dem primären Strahl geladener Teilchen bestrahlten Probe abgegeben werden. Der Detektor ist in dem Raum installiert, in dem die Probe angeordnet ist.
Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung vorgesehen, welche die Beobachtung der Probe in einer Luftatmosphäre oder in einer Gasatmosphäre ermöglicht, ohne die Struktur des existierenden mit geladenen Teilchen arbeitenden Hochvakuummikroskops erheblich zu ändern. Die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung ist ferner in der Lage, eine Probe mit einer ungleichmäßigen Oberfläche zu beobachten.
Weitere Probleme, Strukturen und Vorteile, die von den vorstehend erwähnten verschieden sind, werden beim Lesen der folgenden Erklärung einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verständlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 ein Gesamtblockdiagramm eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 einen detaillierten Plan der Umgebungen der Membran, einer Probe und des Detektors,
3 einen Satz detaillierter Plane des Detektors,
4 einen Satz von Diagrammen, welche die Ortskurve des Strahls geladener Teilchen und die Position des Detektors erklären,
5 eine typische Struktur eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6 eine weitere typische Struktur des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der zweiten Ausführungsform,
7 eine weitere typische Struktur des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der zweiten Ausführungsform,
8 eine typische Struktur eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
9 ein Gesamtblockdiagramm eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Modus zum Ausführen der Erfindung
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die anliegende Zeichnung erklärt.
Nachfolgend werden mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Mikroskope als Beispiele für eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung erklärt. Es sei bemerkt, dass diese Mikroskope nur ein die vorliegende Erfindung verwirklichendes Beispiel sind und dass die Erfindung nicht auf die nachstehend erörterten Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann auf Rasterelektronenmikroskope, Rasterionenmikroskope, rasterförmig abtastende Transmissionselektronenmikroskope, eine zusammengesetzte Vorrichtung, welche irgendwelche dieser Mikroskope mit einer Probenverarbeitungsvorrichtung kombiniert, oder auf Analysator-/Inspektionsgeräte, die irgendwelche dieser Mikroskope anwenden, angewendet werden.
In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff ”Atmosphärendruck” auf eine Luftatmosphäre oder eine vorgegebene Gasatmosphäre und bedeutet eine Druckumgebung unter Atmosphärendruck oder in einem leichten Unterdruck- oder Überdruckzustand. Insbesondere sollte die Umgebung bei etwa 10⁵ Pa (Atmosphärendruck) bis etwa 10³ Pa liegen.
Erste Ausführungsform
Die erste Ausführungsform wird hier als Grundmodus zum Ausführen der Erfindung erklärt. 1 ist ein Gesamtblockdiagramm eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der ersten Ausführungsform. Das in 1 dargestellte mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop besteht hauptsächlich aus einer optischen Röhre 2 für geladene Teilchen, einer ersten Umhüllung 7 (nachstehend auch als Vakuumkammer bezeichnet, falls angemessen), welche die optische Röhre für geladene Teilchen an einer Vorrichtungsinstallationsfläche hält, einer zweiten Umhüllung 121 (nachstehend auch als Anbringung bezeichnet, falls angemessen), welche in die erste Umhüllung 7 eingeführt ist, wenn sie verwendet wird, und einem Steuersystem, welches diese Komponenten steuert. Wenn das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop zu verwenden ist, werden das Innere der optischen Röhre 2 für geladene Teilchen und das Innere der ersten Umhüllung durch eine Vakuumpumpe 4 evakuiert. Das Steuersystem steuert auch das Anschalten und Ausschalten der Vakuumpumpe 4. Wenngleich nur eine Vakuumpumpe 4 dargestellt ist, können alternativ zwei oder mehr Vakuumpumpen bereitgestellt werden.
Die optische Röhre 2 für geladene Teilchen besteht aus Elementen in der Art einer Quelle 8 geladener Teilchen, welche einen Strahl geladener Teilchen erzeugt, und einer optischen Linse 1, welche den erzeugten Strahl geladener Teilchen am Boden der Röhre als einen primären Strahl geladener Teilchen fokussiert, um die Probe 6 rasterförmig abzutasten. Die optische Röhre 2 für geladene Teilchen ist so positioniert, dass sie in die erste Umhüllung 7 vorsteht und durch ein Vakuumdichtungselement 123 an der ersten Umhüllung 7 befestigt ist. Die Spitze der optischen Röhre 2 für geladene Teilchen weist einen Detektor 3 auf, der Sekundärteilchen (Sekundärelektronen oder reflektierte Elektronen, geladene Sekundärteilchen, wie Ionen, Photonen, Röntgenstrahlen usw.) detektiert, welche durch Bestrahlung mit dem primären Strahl geladener Teilchen erzeugt werden. In der zweiten Umhüllung 121, d. h. in dem Raum, in dem die Probe angeordnet ist, ist ein Detektor 151 installiert, der in der Lage ist, Sekundärteilchen zu detektieren, wie nachstehend erörtert wird.
Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der ersten Ausführungsform weist das Steuersystem auf, das einen von einem Benutzer der Vorrichtung verwendeten Computer 35, eine übergeordnete Steuereinheit 36, die mit dem Computer 35 verbunden ist, um Kommunikationen auszuführen, und eine untergeordnete Steuereinheit 37, welche unter anderem ein Evakuierungssystem und ein mit geladenen Teilchen arbeitendes optisches System durch Befehle von der übergeordneten Steuereinheit 36 steuert, aufweist. Der Computer 35 weist einen Bildschirm, der eine Vorrichtungsbedienungsbildschirmanzeige (GUI) anzeigt, und Eingabemittel in der Art einer Tastatur und einer Maus zum Vornehmen von Eingaben in die Bedienungsbildschirmanzeige auf. Die übergeordnete Steuereinheit 36, die untergeordnete Steuereinheit 37 und der Computer 35 sind durch Kommunikationsleitungen 43 und 44 miteinander verbunden.
Die untergeordnete Steuereinheit 37 ist eine Einheit, welche Steuersignale zum Steuern der Vakuumpumpe 4, der Quelle 8 geladener Teilchen und der optischen Linse 1 sendet und empfängt. Auch wandelt die untergeordnete Steuereinheit 37 das Ausgangssignal vom Detektor 3 in ein digitales Bildsignal um, bevor sie das Signal zur übergeordneten Steuereinheit 36 sendet. In 1 sind die Ausgangssignale von den Detektoren 3 und 151 über Signalverstärker 153 und 154 in der Art von Vorverstärkern mit der untergeordneten Steuereinheit 37 verbunden. Die Signalverstärker können fortgelassen werden, falls sie nicht erforderlich sind.
In der übergeordneten Steuereinheit 36 und der untergeordneten Steuereinheit 37 können analoge und digitale Schaltungen nebeneinander existieren. Die übergeordnete Steuereinheit 36 und die untergeordnete Steuereinheit 37 können alternativ zu einer einzigen Einheit vereinigt sein. Es sei bemerkt, dass die in 1 dargestellte Struktur des Steuersystems nur ein Beispiel ist und dass Variationen der Steuereinheiten, Ventile, Vakuumpumpen, Kommunikationsdrähte usw. in den Schutzumfang des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der ersten Ausführungsform fallen, solange diese Variationen die von dieser Ausführungsform vorgesehenen Funktionen erfüllen.
Die erste Umhüllung 7 ist mit einer Vakuumrohrleitung 16 verbunden, deren eines Ende mit der Vakuumpumpe 4 gekoppelt ist, so dass das Innere der ersten Umhüllung 7 in einem Vakuumzustand gehalten ist. Auch weist die Umhüllung 7 ein Leckventil 14 auf, welches das Innere der Umhüllung der Atmosphäre aussetzt. Bei der Wartung kann das Leckventil 14 das Innere der ersten Umhüllung 7 der Atmosphäre aussetzen. Die Installation des Leckventils 14 ist optional. Es können zwei oder mehr Leckventile 14 installiert werden. Die Installation des Leckventils 14 an der ersten Umhüllung 7 ist nicht auf die in 1 dargestellte Stelle beschränkt, und das Ventil kann sich an einer anderen Stelle der ersten Umhüllung 7 befinden. Ferner weist die erste Umhüllung 7 auf ihrer Seite eine Öffnung auf, durch welche die zweite Umhüllung 121 eingeführt wird.
Die zweite Umhüllung 121 besteht aus einer quaderförmigen Haupteinheit 131 und einer Anpassungseinheit 132. Wenigstens eine Seite der Haupteinheit 131 als Quader ist eine offene Seite 9, wie später erörtert wird. Abgesehen von einer der Seiten der quaderförmigen Haupteinheit 131, woran ein Membranhalteelement 155 angebracht ist, können die Seiten der Haupteinheit 131 durch die Wände der zweiten Umhüllung 121 gebildet sein. Alternativ kann die zweite Umhüllung 121 frei von ihren eigenen Wänden sein. Stattdessen kann die zweite Umhüllung 121 durch die Seitenwände der ersten Umhüllung 7 gebildet sein, worin die zweite Umhüllung 121 eingebaut ist. Die zweite Umhüllung 121 ist positionell fest zu den Seitenwänden oder den Innenwandflächen der ersten Umhüllung 7 oder zur optischen Röhre für geladene Teilchen angeordnet. Die Haupteinheit 131 ist durch die vorstehend erwähnte Öffnung in die erste Umhüllung 7 eingeführt. Im eingebauten Zustand hat die Haupteinheit 131 die Funktion, die zu beobachtende Probe 6 zu lagern. Die Anpassungseinheit 132 weist eine Anpassungsfläche gegen die Außenwandfläche der Seite auf, woran die Öffnung der ersten Umhüllung 7 bereitgestellt ist, und sie ist durch ein Vakuumdichtungselement 126 an dieser Außenwandfläche befestigt. Auf diese Weise ist die zweite Umhüllung 121 insgesamt in die erste Umhüllung 7 eingepasst. Die vorstehend erwähnte Öffnung wird am einfachsten durch Verwenden der Öffnung gebildet, die schon an sich in der Vakuumprobenkammer des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops bereitgestellt ist und verwendet wird, um die Probe einzubringen und zu entnehmen.
Das heißt, dass die zweite Umhüllung 121 in einer Weise hergestellt werden kann, die zur Größe des existierenden Lochs passt, wobei der Umfang davon mit dem Vakuumdichtungselement 126 versehen sein kann. Dadurch kann der Aufwand für das Remodellieren der Vorrichtung minimiert werden. Auch kann die zweite Umhüllung 121 von der ersten Umhüllung 7 abgenommen werden.
Die Seite der oberen Fläche der zweiten Umhüllung 121 ist mit einer Membran 10 versehen, die unmittelbar unterhalb der optischen Röhre 2 für geladene Teilchen angeordnet ist, wenn die gesamte zweite Umhüllung 121 in die erste Umhüllung 7 eingepasst ist. Auch ist der obere Teil der zweiten Umhüllung 121 mit dem Detektor 151 versehen. Die Membran 10 ermöglicht es, dass der vom unteren Ende der optischen Röhre 2 für geladene Teilchen abgegebene primäre Strahl geladener Teilchen durch sie hindurchtritt oder hindurchläuft. Jenseits der Membran 10 erreicht der primäre Strahl geladener Teilchen schließlich die Probe 6.
In der Vergangenheit wurde die Probe in einem flüssigkeitsgefüllten Raum innerhalb der Membran gehalten. Sobald die Probe in der Atmosphäre beobachtet wurde, wurde die Probe feucht, so dass es sehr schwierig war, die Probe im gleichen Zustand in der Luftatmosphäre und in der Hochvakuumatmosphäre zu beobachten. Ein weiteres Problem bestand darin, dass die Membran leicht brach, weil sie stets in Kontakt mit der Flüssigkeit stand. Dagegen wird die Probe 6 beim Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform vom Kontakt mit der Membran 10 fern gehalten, so dass die Probe sowohl in der Hochvakuumatmosphäre als auch in der Luftatmosphäre beobachtet werden kann, ohne ihren Zustand zu ändern. Ferner ist es weniger wahrscheinlich, dass die Membran bricht, weil die Probe nicht darauf angeordnet ist.
Nachdem er die Probe 6 erreicht hat, bewirkt der Strahl geladener Teilchen, dass Sekundärteilchen, wie reflektierte oder durchgelassene geladene Teilchen, von der Oberfläche der Probe oder aus ihrem Inneren abgegeben werden. Der Detektor 3 oder 151 detektiert die Sekundärteilchen. Der Detektor 3 befindet sich in einem Raum oberhalb der Membran, in den die geladenen Teilchen emittiert werden. Der Detektor 151 ist in etwa in der gleichen Ebene wie die untere Seitenfläche der Membran angeordnet.
Die Detektoren 3 und 151 sind jeweils ein detektierendes Element, das in der Lage ist, mit einer Energie von einigen bis einigen zehn keV emittierte Strahlen geladener Teilchen zu detektieren. Die detektierenden Elemente können auch mit Signalverstärkungsmitteln versehen sein. Angesichts der Anforderungen der Vorrichtungskonfiguration sollten die detektierenden Elemente vorzugsweise dünn und flach geformt sein. Beispielsweise können die detektierenden Elemente Halbleiterdetektoren sein, die aus einem Halbleitermaterial, wie Silicium, bestehen, oder sie können Szintillatoren sein, welche in der Lage sind, Signale geladener Teilchen in ihrem Inneren oder unter Verwendung ihrer Glasoberflächen in Licht umzuwandeln.
Wenn der Strahl geladener Teilchen ein Elektronenstrahl ist, muss die Membran 10 dünn genug sein, um den Elektronenstrahl durchzulassen, wobei sie typischerweise eine Dicke von einigen nm bis weniger als 20 μm aufweist. An Stelle der Membran kann ein Blendenelement bereitgestellt sein, welches ein Loch aufweist, dass den primären Strahl geladener Teilchen durchlässt. In diesem Fall sollte das Loch angesichts der Anforderung, dass eine üblicherweise verfügbare Vakuumpumpe zu einer differenziellen Evakuierung in der Lage ist, vorzugsweise eine Fläche von höchstens 1 mm² aufweisen. Wenn der Strahl geladener Teilchen ein Ionenstrahl ist, wird eine Blende mit einer Fläche von weniger als etwa 1 mm² verwendet, weil sich das Durchdringen nur schwer erreichen lässt, ohne die Membran zu beschädigen. Eine gestrichelte Linie in 1 gibt die optische Achse des primären Strahls geladener Teilchen an. Die optische Röhre 2 für geladene Teilchen und die Membran 10 sind mit dem primären Strahl geladener Teilchen axial ausgerichtet. Der Abstand zwischen der Probe 6 und der Membran 10 wird unter Verwendung einer Plattform 17 mit einer geeigneten Höhe eingestellt.
Wie in 1 dargestellt ist, ist eine Seite der zweiten Umhüllung 121 die offene Seite 9, die mit der Luftatmosphäre in Verbindung steht, und sie ist groß genug, um die Probe zumindest dadurch einzubringen und zu entnehmen. Die in der zweiten Umhüllung 121 (einem Raum rechts der gepunkteten Linie in 1, welcher nachstehend als zweiter Raum bezeichnet wird) untergebrachte Probe 6 befindet sich während der Beobachtung in einem atmosphärischen Zustand. Es sei bemerkt, dass, wenngleich 1 eine Schnittansicht der Vorrichtung parallel zur optischen Achse ist und darin nur eine offene Seite 9 dargestellt ist, es auch mehr als eine offene Seite 9 für die zweite Umhüllung 121 geben kann, solange die Öffnung durch jene Seiten der ersten Umhüllung in der Tiefe und auf der Vorderseite von 1 vakuumgedichtet ist. Es braucht nur wenigstens eine offene Seite zu geben, wo die zweite Umhüllung 121 in die erste Umhüllung 7 eingebaut ist. Dabei ist die Vakuumpumpe 4 mit der ersten Umhüllung 7 verbunden, so dass ein geschlossener Raum (nachstehend als erster Raum bezeichnet), der durch die Innenwandflächen der ersten Umhüllung 7, die Außenwandflächen der zweiten Umhüllung und die Membran 10 gebildet ist, evakuiert werden kann. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Membran so eingerichtet, dass der Druck des zweiten Raums höher gehalten wird als der Druck des ersten Raums. Diese Anordnung isoliert den zweiten Raum durch Druck. Das heißt, dass, wenngleich die Membran 10 den ersten Raum 11 in einem Hochvakuumzustand hält, der zweite Raum 12 in einer Gasatmosphäre beim Atmosphärendruck oder bei einem Druck, der diesem in etwa gleicht, gehalten wird. Dies ermöglicht es, dass die erste Ausführungsform die optische Röhre 2 für geladene Teilchen und den Detektor 3 während des Betriebs der Vorrichtung im Vakuumzustand hält, während die Probe 6 beispielsweise beim Atmosphärendruck gehalten wird.
Gemäß existierenden Techniken in der Art der Umgebungszelle, die eine Luftatmosphäre lokal aufrechterhalten kann, kann die Probe nur dann in einer Luft- oder Gasatmosphäre beobachtet werden, falls die Probe klein genug ist, um in die Zelle eingebracht zu werden. Größere Proben können in der Luft-/Gasatmosphäre nicht beobachtet werden. Überdies ist es im Fall der Umgebungszelle für das Beobachten verschiedener Proben erforderlich, eine mühsame Probenaustauschprozedur auszuführen. Das heißt, dass die Umgebungszelle aus der Vakuumprobenkammer des SEM entnommen werden muss und, nachdem die aktuelle Probe durch eine neue Probe ersetzt wurde, wieder in die Vakuumprobenkammer eingebracht werden muss. Dagegen wird beim Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform eine Seite der zweiten Umhüllung 121 offen gelassen, so dass die Probe 6 mit der Größe eines Halbleiterwafers in den zweiten Raum 12 eingebracht werden kann, welcher einen kostspieligen Atmosphärendruckraum für eine Beobachtung unter Atmosphärendruck bildet. Insbesondere kann die zweite Umhüllung gemäß der ersten Ausführungsform leicht mit einer hohen Größe versehen werden, weil sie dafür ausgelegt ist, seitlich in die Probenkammer eingebracht zu werden. Auf diese Weise kann eine Probe beobachtet werden, die zu groß ist, um in die Umgebungszelle eingebracht zu werden. Ferner weist die zweite Umhüllung 121 die offene Seite auf, welche es ermöglicht, dass Proben während der Beobachtung leicht zwischen dem Inneren und dem Äußeren des zweiten Raums 12 wechseln.
2 ist ein detaillierter Plan, welcher die Umgebungen des Detektors 3, der Membran 10, der Probe 6 und des Detektors 151 zeigt. In 2 befinden sich die Membran 10 und der Detektor 151 am Membranhalteelement 155 und entgegengesetzt zur Probe. Dies bedeutet, dass sich der Detektor 151 in der gleichen Druckatmosphäre befindet wie die Probe. Andererseits befindet sich der Detektor 3 im Raum, der jenem gegenüber der Membran 10 entgegengesetzt angeordnet ist, in dem sich die Probe 6 befindet. Der Detektor 3 wird demgemäß im Vakuumzustand vorgefunden. Während in 2 dargestellt ist, dass zwei Detektoren 3 und 151 installiert sind, können zusätzlich ein Detektor, zwei Detektoren oder andere Detektoren bereitgestellt sein. Die Membran 10 ist am Membranhalteelement 155 ausgebildet oder darauf aufgebracht. Eine Basis 159, die mit der Membran 10 versehen ist, ist am Membranhalteelement 155 angebracht. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, sind die mit der Membran 10 versehene Basis 159 und das Membranhalteelement 155 mit einem Klebstoff oder einem doppelseitigen Klebeband, wodurch eine Vakuumdichtung hergestellt werden kann, aneinander gebondet oder eng aneinander angelegt.
Die mit der Membran 10 versehene Basis 159 ist vom Membranhalteelement 155 abnehmbar. Wenn sich die mit der Membran 10 versehene Basis 159 an ihrem Ort befindet, kann das Membranhalteelement 155 abgenommen werden. Falls die Membran 10 beispielsweise bei einem Kontakt mit der Probe 6 beschädigt wird, kann das gesamte Membranhalteelement 155 von der Vorrichtung entfernt werden, um die Membran 10 leicht ersetzen zu können. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, kann das Membranhalteelement 155 durch Schrauben oder dergleichen mit der zweiten Umhüllung 121 verbunden werden.
Der Detektor 151 ist die Membran 10 umgebend installiert. Ein vom Detektor 151 detektiertes Signal wird über eine Signalleitung 156 an den Signalverstärker 153 ausgegeben. In 2 befindet sich der Signalverstärker 153 innerhalb der zweiten Umhüllung 121. Weil der Detektor 151 im Allgemeinen schwache Signale ausgibt, minimiert die Anordnung des Signalverstärkers in der Nähe des Detektors 151 die Störung, welche die Signale vom Detektor beeinflusst. Falls das Störungsrauschen vernachlässigbar ist, kann der Signalverstärker 153 außerhalb der zweiten Umhüllung 121 installiert werden.
3(a) zeigt die die Membran 10 und den Detektor 151 umgebende Struktur. Die Membran 10 ist an der Basis 159 montiert. Die Membran 10 besteht aus einem Kohlenstoffmaterial, einem organischen Material, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder Siliciumoxid. Die Basis 159 ist beispielsweise ein aus Silicium bestehendes Element und weist ein typischerweise durch Nassätzen, wie erläutert, gebildetes Senkloch 165 auf. Die Membran 10 ist am Boden angeordnet, wie in 3(a) dargestellt ist. Alternativ kann die Basis 159 ein Metallgitter sein, woran die Membran angebracht ist. Die Membran weist eine Dicke von einigen nm bis zu einigen zehn μm auf.
Die 3(b) und 3(c) zeigen, wie die Basis 159, die am Membranhalteelement 155 angeordnet ist, mit der Membran 10 und dem Detektor 151, der in der Lage ist, den Strahl geladener Teilchen zu detektieren, versehen wird. Diese Zeichnungen sind von der Seite der Probe 6 gesehene perspektivische Ansichten. Der Detektor 151 wird die Membran umgebend installiert. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, werden das mit dem Detektor 151 versehene Membranhalteelement 155 und die mit der Membran 10 versehene Basis 159 mit einem Klebstoff oder einem doppelseitigen Klebeband, wodurch eine Vakuumdichtung erreicht werden kann, aneinander gebondet. Eine Schnittansicht dieser Anordnung ist in 2 dargestellt. Das Membranhalteelement 155 weist ein Loch auf, das den Strahl geladener Teilchen hindurchtreten lässt. Die Membran 10 befindet sich in der Nähe dieses Lochs. Wenngleich der Detektor 151 in der Zeichnung rund dargestellt ist, kann der Detektor 151 auch eine andere Form in der Art eines Rechtecks aufweisen.
Hier sollten die Oberfläche der Membran 10 und die Detektionsfläche des Detektors 151 vorzugsweise in etwa in der gleichen Ebene angeordnet sein. Beispielsweise gibt eine gepunktete Linie 176 in 2 die Oberfläche des Detektors und jene der Membran an. Diese Anordnung ermöglicht es, die Probe während ihrer Annäherung an die Membran so dicht wie möglich an der Membran 10 und am Detektor 151 anzuordnen.
Der Detektor 151 ist ein Halbleiterdetektionselement beispielsweise aus Silicium. Nach dem Empfang des Strahls geladener Teilchen oder dergleichen verstärkt das Halbleiterdetektionselement Signale und erzeugt einen Strom. Dieser Strom wird über eine Signalleitung 162 an einen Verbinder 160 ausgegeben.
Der Detektor 151 kann nicht in einem Stück, sondern in mehreren Teilen (beispielsweise 4 Teilen) bereitgestellt sein, wie in 3(c) dargestellt ist. Falls die Detektionsfläche des Detektors zu breit ist, kann die existierende Kapazitätskomponente (Kapazität) das Signalband verschmälern, das vom Detektor detektiert werden kann. Falls es erwünscht ist, das Signalband zu verbreitern, kann der Detektor vorzugsweise in mehrere (beispielsweise 4) Teile unterteilt werden, um die Kapazitätskomponente zu verkleinern.
3(d) zeigt ein Beispiel, bei dem die Membranhaltebasis und der Detektor integral ausgebildet sind. Falls die Basis 159 und der Detektor 151 beide aus Silicium bestehen, um einen Halbleiterdetektor zu bilden, können während des Halbleiterprozesses ein Haltestand 177, der mit der Membran 10 versehen ist, und das Detektionselement 151 gleichzeitig hergestellt werden. Ein vom Detektor 151 detektiertes Signal wird über die Signalleitung 162 an eine Kontaktstelle 164 aus Metall ausgegeben. Die Kontaktstelle 164 kann über eine Drahtbond- oder Verbinderanordnung mit dem Signalverstärker 153 verbunden sein. Wie in 3(e) dargestellt ist, kann der Detektor 151 in mehreren Teilen (beispielsweise 4 Teilen) bereitgestellt sein.
3(f) ist eine Schnittansicht der Aufbauten in den 3(d) und 3(e). In 3(f) befindet sich der untere Teil auf der Probenseite. Auf der Vakuumseite (oberer Teil in der Zeichnung) befindet sich das Senkloch 165, das dafür ausgelegt ist, die Wirksamkeit des Detektors 3 beim Detektieren und Erfassen von Signalen zu erhöhen. Der Detektor 151 ist an der Oberfläche des Haltestands 177 oder in seinem Inneren installiert. Wenn sich der Detektionsteil innerhalb des Haltestands befindet, können die Oberfläche der Membran und jene des Detektors leicht in etwa in die gleiche Ebene gelegt werden.
Der Detektor 151 kann auch ein Szintillator sein, welcher den Strahl geladener Teilchen in Licht umwandelt. Der Szintillator wandelt den Strahl geladener Teilchen zuerst in Licht um. In diesem Fall ist die Signalleitung 162 keine elektrische Signalleitung, sondern ein Lichtwellenkanal und ist der Verbinder 160 ein optisch durchlässiger Verbinder. Auch kann der Detektor 151 nicht auf einen Verbinder beschränkt sein, der den Strahl geladener Teilchen in der Art von Ionen und Elektronen detektiert, sondern er kann ein Verbinder sein, der von der Probe abgegebene Photonen oder Röntgenstrahlen detektiert. Als eine andere Alternative kann der Detektor 151 eine Vielkanalplatte, eine Ionisationskammer oder ein anderer Detektor sein. Solange er die von der ersten Ausführungsform vorgesehenen Funktionen erfüllt, fällt der Detektor in den Schutzumfang des mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der ersten Ausführungsform.
Als nächstes wird mit Bezug auf 4 erklärt, wie die Detektoren 3 und 151 zu verwenden sind.
4(a) zeigt, wie die Membran 10 und die Probe 6 einander nahe kommen. Wenn die Membran 10 und die Probe 6 dicht beieinander angeordnet sind, können die durch den von der Probe emittierten Strahl geladener Teilchen erzeugten Sekundärteilchen den Detektor 3 erreichen. Wenn der Zwischenraum zwischen der Membran 10 und der Probe 6 in einem atmosphärischen Zustand ist und es gewünscht ist, die Streuung des Strahls geladener Teilchen zu minimieren, d. h. falls es gewünscht ist, den Fleckdurchmesser des Strahls geladener Teilchen zu minimieren, um die Auflösung zu verbessern, ist es wirkungsvoll, die Probe 6 auf diese Weise in die Nähe der Membran 10 zu bringen.
Falls es andererseits erwünscht ist, eine Probe mit einer ausgeprägt ungleichmäßigen Oberfläche in der Art der in 4(b) dargestellten zu beobachten, kann der Detektor 151 für die Beobachtung verwendet werden. In diesem Fall können die von der Probe abgegebenen Sekundärteilchen durch den Detektor 151 detektiert werden. Das heißt, dass es, wenn es einen großen Abstand zwischen der Membran und dem Teil der Probe gibt, zu dem der Strahl geladener Teilchen emittiert wird, schwierig ist, durch den Detektor 3 von der Membran zurückkehrende geladene Teilchen 178 als Signal zu detektieren. Auf diese Weise kann der Detektor 151, der sich dichter bei der Membran 10 befindet, die ungleichmäßige Probe beobachten.
Es kann, abhängig vom Abstand zwischen der Membran und der Probe und dem entsprechenden Steuern des Ein-/Ausschaltens von jedem der Detektoren bestimmt werden, einen oder beide der Detektoren zu verwenden. Alternativ können stets beide Detektoren verwendet werden, um Sekundärteilchen zu detektieren.
Es kann so scheinen, dass der Detektor 151 nicht erforderlich ist, falls die Fläche der Membran 10 groß genug ist. Die Membran wird jedoch dünn genug gemacht, um den Strahl geladener Teilchen durch sie hindurchzulassen, so dass es sehr schwierig ist, die Fläche der Membran zu vergrößern. Wenn eine Probe mit einer ungleichmäßigen Oberfläche zu beobachten ist, ist es daher bevorzugt, den Detektor 151 in der Nähe der Membran 10 anzuordnen.
Wie vorstehend erklärt wurde, sieht die erste Ausführungsform ein mit geladenen Teilchen arbeitendes Mikroskop vor, das in der Lage ist, ungleichmäßige Proben beim Atmosphärendruck zu beobachten.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform wird nachstehend als eine weitere Anwendung der vorliegenden Erfindung auf das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop erklärt. Spezifische Beispiele des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops schließen ein Rasterelektronenmikroskop und Ionenmikroskope ein. In den folgenden Absätzen werden die Abschnitte der zweiten Ausführungsform, welche jenen der ersten Ausführungsform gleichen, nicht weiter erörtert.
5 ist ein Gesamtblockdiagramm eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie gemäß der ersten Ausführungsform besteht das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform aus einer optischen Röhre 2 für geladene Teilchen, einer ersten Umhüllung (Vakuumkammer) 7, welche die optische Röhre für geladene Teilchen an einer Vorrichtungsinstallationsfläche trägt, einer zweiten Umhüllung 121 (Anbringung), welche in die erste Umhüllung 7, wenn verwendet, eingeführt wird, und einem Steuersystem. Die Arbeitsvorgänge und Funktionen dieser Komponenten sowie der dazu hinzugefügten Elemente gleichen im Wesentlichen jenen gemäß der ersten Ausführungsform und werden demgemäß nicht weiter detailliert erörtert.
Das Membranhalteelement 155 ist mit einem dazwischen angeordneten Vakuumdichtungselement abnehmbar an der Seite der unteren Fläche der Deckplatte der zweiten Umhüllung 121 befestigt. Die Membran 10 ist dünn ausgebildet und weist einige nm bis einige zehn μm auf, um zu ermöglichen, dass der Elektronenstrahl davon durchgelassen wird. Weil sie sehr dünn gebildet ist, kann die Membran 10 im Laufe der Zeit oder während der Vorbereitung der Beobachtung brechen. Auch ist die Membran 10 so dünn, dass es sehr schwierig ist, sie direkt zu handhaben. Weil es die zweite Ausführungsform erlaubt, dass die Membran 10 nicht direkt, sondern durch das Membranhalteelement 155 gehandhabt wird, ist es verständlicherweise einfach, die Membran 10 zu handhaben (insbesondere ihren Austausch). Das heißt, dass, wenn die Membran 10 bricht, sie ganz zusammen mit dem Membranhalteelement 155 ersetzt werden kann. Falls nur die Membran 10 ersetzt werden muss, kann das Membranhalteelement 155 zuerst von der Vorrichtung abgenommen werden und kann dann die Membran 10 außerhalb der Vorrichtung ausgetauscht werden. Wie bei der ersten Ausführungsform kann ein Blendenelement mit einem Loch mit einer Fläche von etwa 1 mm² oder weniger alternativ die Membran ersetzen. Wie vorstehend mit Bezug auf die 1 und 2 erklärt wurde, ist in der Nähe der Membran 10 ein Detektor 151 bereitgestellt.
Ein Detektionssignal vom Detektor 151 wird über einen hermetisch gedichteten Verbinder 175, der an einem Abdeckteil 122 angebracht ist, an einem Signalverstärker 153 vorbei zu einer untergeordneten Steuereinheit 37 gesendet. Weil ein zweiter Raum 12 innerhalb der zweiten Umhüllung in einen Vakuumzustand gebracht werden kann, wie später erörtert wird, sollte der hermetisch gedichtete Verbinder 175 vorzugsweise ein vakuumgedichteter hermetisch gedichteter Verbinder sein, der in der Lage ist, innen das Vakuum aufrechtzuerhalten. Wenngleich in der Zeichnung dargestellt ist, dass der Signalverstärker 153 im zweiten Raum 12 installiert ist, kann der Signalverstärker 153 alternativ außerhalb (in der Luftatmosphäre) oder in einem ersten Raum als ein Vakuumraum installiert werden.
Im Fall des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der zweiten Ausführungsform kann die offene Seite der zweiten Umhüllung 121 mit dem Abdeckteil 122 bedeckt sein, so dass verschiedene Funktionen implementiert werden können. Diese Funktionen werden nachstehend erklärt.
Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform hat die Funktion, ein von Luft verschiedenes Wechselgas in die zweite Umhüllung einzulassen. Der vom unteren Ende der optischen Röhre 2 für geladene Teilchen abgegebene Strahl geladener Teilchen durchläuft den in einem Vakuumzustand gehaltenen ersten Raum 11, um durch die in 5 dargestellte Membran 10 hindurchzutreten, bevor er in den zweiten Raum 12 eintritt, der auf dem Atmosphärendruck oder einem leichten Unterdruck gehalten wird (unterhalb des Drucks des ersten Raums). Die mittlere freie Weglänge des Strahls geladener Teilchen ist jedoch in einem Raum mit einem niedrigen Vakuumgrad verkürzt, weil die Teilchen darin durch Gasmoleküle gestreut werden. Das heißt, dass, falls es eine lange Strecke zwischen der Membran 10 und der Probe 6 gibt, der Strahl geladener Teilchen oder Sekundärteilchen, wie Sekundärelektronen, reflektierte Elektronen oder Transmissionselektronen, die vom emittierten Strahl geladener Teilchen erzeugt werden, die Probe oder die Detektoren 3 und 151 nicht erreichen. Dabei ist die Streuwahrscheinlichkeit des Strahls geladener Teilchen proportional zur Massenzahl der Gasmoleküle. Falls der zweite Raum 12 mit Gasmolekülen gefüllt ist, die eine kleinere Massenzahl als die Luft aufweisen, nimmt demgemäß die Streuwahrscheinlichkeit des Strahls geladener Teilchen ab und kann der Strahl geladener Teilchen die Probe erreichen. Der zweite Raum braucht nicht ganz mit einem Wechselgas gefüllt zu werden, und es braucht lediglich zumindest die Luft entlang dem Laufweg des Elektronenstrahls im zweiten Raum durch das Wechselgas ersetzt zu werden. Abarten des Wechselgases schließen Stickstoff und Wasserdampf ein, welche leichter als die Luft sind und sich als wirksam erweisen, um das S/N-Verhältnis von Bildern zu verbessern. Ein Gas mit einer kleineren Masse, wie Heliumgas oder Wasserstoffgas, ist jedoch wirksamer, um das S/N-Verhältnis des Bilds zu verbessern.
Aus den vorstehend erwähnten Gründen weist das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform einen Abdeckteil 122 auf, der einen Anbringungsteil (Gaseinlassteil) für ein Gaszufuhrrohr 100 aufweist. Das Gaszufuhrrohr 100 ist über einen Kopplungsabschnitt 102, der es ermöglicht, dass ein Wechselgas in den zweiten Raum 12 eingeleitet wird, mit einem Gaszylinder 103 gekoppelt. Auf halbem Wege entlang dem Gaszufuhrrohr 100 ist ein Gassteuerventil 101 bereitgestellt, das die Durchflussrate des durch das Rohr fließenden Wechselgases steuert. Für Steuerzwecke erstreckt sich eine Signalleitung vom Gassteuerventil 101 zur untergeordneten Steuereinheit 37. Der Benutzer der Vorrichtung kann die Durchflussrate des Wechselgases durch eine auf dem Bildschirm eines Computers 35 angezeigte Bedienungsbildschirmanzeige steuern.
Weil das Wechselgas ein Gas eines leichten Elements ist, neigt es dazu, im oberen Bereich des zweiten Raums 12 zu bleiben, und es ist schwierig, den unteren Bereich des zweiten Raums 12 mit dem Wechselgas zu füllen. Dieser Engpass kann umgangen werden, indem der Abdeckteil 122 mit einer Öffnung versehen wird, um das Innere und das Äußere des zweiten Raums an einer Stelle in Verbindung zu bringen, die niedriger ist als die Anbringungsposition des Gaszufuhrrohrs 100. In 5 ist die Öffnung beispielsweise an der Stelle bereitgestellt, an der ein Druckregulierventil 104 angebracht ist. Diese Anordnung bewirkt, dass das Atmosphärengas von der Öffnung der unteren Seite unter dem Druck des Gases des leichten Elements, das durch den Gaseinlassteil eingebracht wird, abgegeben wird, so dass die zweite Umhüllung wirksam mit dem Gas gefüllt wird. Es sei bemerkt, dass diese Öffnung eine weitere Funktion als eine Grobauslassöffnung erfüllen kann, wie später erörtert wird.
Eine Vakuumevakuierungsöffnung kann an der zweiten Umhüllung 121 oder am Abdeckteil 122 bereitgestellt sein, um die zweite Umhüllung 121 einmal zu evakuieren, so dass darin ein leichter Unterdruck erzeugt wird. In diesem Fall ist an Stelle einer Hochvakuumevakuierung eine Grobvakuumevakuierung ausreichend, weil die Atmosphärengaskomponenten, die sich innerhalb der zweiten Umhüllung befinden, nur bis auf ein vorgegebenes Niveau oder darunter verringert werden müssen. Nach der Grobvakuumevakuierung kann ein Gas durch das Gaszufuhrrohr 100 eingeleitet werden. Der betreffende Vakuumgrad reicht von 10⁵ Pa bis 10³ Pa oder darum herum. Falls kein Gas einzubringen ist, kann der Gaszylinder 103 durch eine Vakuumpumpe ersetzt werden, um darin einen leichten Unterdruck zu erzeugen.
Beim gewöhnlichen so genannten Grobvakuum-Rasterelektronenmikroskop steht die Elektronenstrahlsäule mit der Probenkammer in Verbindung. Es ergibt sich, dass das Verringern des Vakuumgrads in der Probenkammer bis in die Nähe des Atmosphärendrucks eine entsprechende Änderung des Drucks innerhalb der Elektronenstrahlsäule nach sich zieht. Es war schwierig, die Probenkammer auf Drücke zu regeln, die von etwa 10⁵ Pa (Atmosphärendruck) bis etwa 10³ Pa reichen. Gemäß der zweiten Ausführungsform isoliert die Membran dagegen den zweiten Raum vom ersten Raum, so dass der Druck und der Typ des Gases im durch die zweite Umhüllung 121 und den Abdeckteil 122 eingeschlossenen zweiten Raum frei geregelt werden kann. Dies ermöglicht es, die Probenkammer auf Drücke zu regeln, die von etwa 10⁵ Pa (Atmosphärendruck) bis etwa 10³ Pa reichen, was in der Vergangenheit nur schwer zu erreichen war. Überdies kann der Zustand der Probe nicht nur beim Atmosphärendruck (etwa 10⁵ Pa), sondern auch unter kontinuierlich veränderlichen Drücken in der Nähe davon beobachtet werden.
Falls die Probe jedoch eine biologische Probe oder dergleichen ist, welche Feuchtigkeit enthält, verdampft die enthaltene Feuchtigkeit, sobald die Probe in einen Vakuumzustand versetzt wird, so dass der Zustand der Probe geändert wird. In diesem Fall sollte ein Wechselgas vorzugsweise direkt von der Luftatmosphäre eingebracht werden, wie vorstehend erklärt wurde. Wenn die vorstehend erwähnte Öffnung nach der Einbringung des Wechselgases mit dem Abdeckteil geschlossen wird, kann das Wechselgas wirksam innerhalb des zweiten Raums 12 gehalten werden.
Falls ein Dreiwegeventil an der Stelle der vorstehend erwähnten Öffnung angebracht ist, kann diese Öffnung eine weitere Funktion als eine Grobauslassöffnung und eine Luftleckauslassöffnung erfüllen. Insbesondere ist eine Öffnung des Dreiwegeventils mit dem Abdeckteil 122 gekoppelt, ist eine andere Öffnung mit einer Vakuumpumpe für einen Grobauslass gekoppelt und ist eine andere Öffnung mit einem Leckventil gekoppelt. Die vorstehend erwähnte Auslassöffnung für einen weiteren Zweck kann auf diese Weise implementiert werden.
An Stelle der vorstehenden Öffnung kann das Druckregulierventil 104 bereitgestellt werden. Das Druckregulierventil 104 hat die Funktion, automatisch zu öffnen, falls der Druck innerhalb der zweiten Umhüllung 121 höher wird als der Atmosphärendruck. Falls der Innendruck während des Einlassens eines Gases eines leichten Elements höher wird als der Atmosphärendruck, öffnet sich das Druckregulierventil mit dieser Funktion automatisch, um die Atmosphärengaskomponenten, wie Stickstoff und Sauerstoff, aus der Vorrichtung auszustoßen und dabei das Innere der Vorrichtung mit dem Gas eines leichten Elements zu füllen. Es sei bemerkt, dass der in der Zeichnung dargestellte Gaszylinder 103 entweder während der Herstellung oder später vom Benutzer der Vorrichtung an dem mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop angebracht werden kann.
Als nächstes wird erklärt, wie die Position der Probe 6 einzustellen ist. Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform weist einen Probentisch 5 als Mittel zum Bewegen des Beobachtungsfelds auf. Der Probentisch 5 ist mit einem X-Y-Antriebsmechanismus zur Bewegung in der Ebenenrichtung und einem Z-Achsen-Antriebsmechanismus zur Bewegung in der Höhenrichtung versehen. Der Abdeckteil 122 ist mit einer Tragplatte 107 versehen, die als eine Basisplatte zum Tragen des Probentisches 5 dient. Der Probentisch 5 ist an der Tragplatte 107 befestigt. Die Tragplatte 107 ist so installiert, dass sie sich zur dem Abdeckteil 122 entgegengesetzten Fläche der zweiten Umhüllung 121 und in das Innere der zweiten Umhüllung 121 erstreckt. Tragschäfte erstrecken sich vom Z-Achsen-Antriebsmechanismus und vom X-Y-Antriebsmechanismus, wobei jeder der Schäfte mit Betätigungsknöpfen 108 und 109 gekoppelt ist. Durch Manipulieren der Betätigungsknöpfe 108 und 109 stellt der Benutzer der Vorrichtung die Position der Probe 6 innerhalb der zweiten Umhüllung 121 ein.
Die Mechanismen zum Austauschen der Probe 6 werden als nächstes erklärt. Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform weist ein Abdeckteil-Tragelement 19 und eine Basisplatte 20 auf, die unter dem Boden der ersten Umhüllung 7 bzw. unter der unteren Fläche des Abdeckteils 122 installiert sind. Der Abdeckteil 122 ist mit einem dazwischen angeordneten Vakuumdichtungselement 125 abnehmbar an der zweiten Umhüllung 121 befestigt. Das Abdeckteil-Tragelement 19 ist auch abnehmbar an der Basisplatte 20 befestigt. Wie in 6 dargestellt ist, können der Abdeckteil 122 und das Abdeckteil-Tragelement 19 insgesamt von der zweiten Umhüllung 121 abgenommen werden. In der Zeichnung ist keine elektrische Verdrahtung dargestellt.
Die Basisplatte 20 ist mit einer Tragstange 18 zur Verwendung als eine Führung bei der Entfernung versehen. Im normalen Beobachtungszustand ist die Tragstange 18 in einem Aufnahmeteil der Basisplatte 20 untergebracht. Die Tragstange 18 ist so aufgebaut, dass sie sich in der Richtung erstreckt, in der der Abdeckteil 122 zur Entfernung herausgezogen wird. Auch ist die Tragstange 18 so am Abdeckteil-Tragelement 19 befestigt, dass der Abdeckteil 122, wenn er von der zweiten Umhüllung 121 entfernt wird, nicht vollständig vom Körper des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops abgenommen wird. Diese Anordnung soll verhindern, dass der Probentisch 5 oder die Probe 6 herunterfällt.
6 zeigt, wie eine Signalleitung 158 vom Signalverstärker 153 getrennt wird, wenn der Abdeckteil 122 in der Entfernungsrichtung herausgezogen wird. Beispielsweise kann die Signalleitung 158 durch einen Verbinder 179 oder dergleichen, der dazwischen verwendet wird, elektrisch mit dem Signalverstärker 153 verbunden und davon getrennt werden. Falls die Signalleitung 158 lang genug ist, ist es nicht erforderlich, sie vom Signalverstärker 153 zu trennen. Die Signalleitung 158 kann auch ein verlängerbarer Draht sein. Der Abschnitt der Signalleitung, der zu trennen ist, kann zwischen der Signalleitung 156 und dem Ausgangsverbinder 160 liegen, der vom Detektor 151 kommt, oder auf der Seite des hermetisch gedichteten Verbinders 175 liegen. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, braucht der vorstehende elektrische Verbindungsabschnitt nicht jedes Mal dann, wenn die Probe ausgetauscht wird, getrennt und angebracht zu werden, falls der hermetisch gedichtete Verbinder 175 zur Ausgabe des Ausgangssignals vom Signalverstärker 153 nicht am Abdeckteil 122 angebracht ist, sondern mit der ersten Umhüllung 7 oder mit der zweiten Umhüllung 121 gekoppelt ist.
Wo die Signalverstärker und die sich davon erstreckenden Ausgangssignalleitungen einzurichten sind und wie diese Komponenten zu verdrahten sind und angebracht und zu trennen sind, liegt innerhalb des Schutzumfangs des mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der zweiten Ausführungsform, solange diese Anordnungen und Verfahren die von der zweiten Ausführungsform vorgesehenen Funktionen erfüllen.
Wenn die Probe in die zweite Umhüllung 121 einzubringen ist, wird der Betätigungsknopf für die Z-Achse des Probentisches 5 zuerst betätigt, um die Probe 6 von der Membran 10 fortzubewegen. Das Druckregulierventil 104 wird dann geöffnet, um das Innere der zweiten Umhüllung der Atmosphäre auszusetzen. Nachdem geprüft wurde, dass das Innere der zweiten Umhüllung weder in einem Unterdruckzustand noch in einem ungeordneten Druckzustand ist, wird der Abdeckteil 122 dann zur entgegengesetzten Seite des Vorrichtungskörpers herausgezogen. Falls der Signalverstärker 153 durch einen Draht mit dem hermetisch gedichteten Verbinder 175 verbunden ist, wird die Verdrahtung bei Bedarf getrennt. Dies führt zu dem Zustand, in dem die Probe 6 ausgetauscht werden kann. Nachdem die Probe ausgetauscht wurde, wird der Signalverstärker 153 nach Bedarf wieder elektrisch mit dem hermetisch gedichteten Verbinder 175 verbunden, wird der Abdeckteil 122 in die zweite Umhüllung 121 gedrückt, wird der Abdeckteil 122 unter Verwendung eines nicht dargestellten Befestigungselements an der Anpassungseinheit 132 befestigt und wird ein Wechselgas nach Bedarf eingebracht. Die vorstehenden Arbeitsvorgänge können auch ausgeführt werden, während eine Hochspannung an eine optische Linse 2 innerhalb der optischen Röhre 2 für geladene Teilchen angelegt wird oder während der Strahl geladener Teilchen von der Quelle 8 geladener Teilchen abgegeben wird. Dies bedeutet, dass die vorstehenden Arbeitsvorgänge ausgeführt werden können, während die optische Röhre 2 für geladene Teilchen kontinuierlich arbeiten gelassen wird, wobei der erste Raum im Vakuumzustand gehalten wird. Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform ermöglicht demgemäß das Einleiten der Beobachtung kurz nach dem Austauschen der Probe.
Das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform kann auch als ein gewöhnliches Hochvakuum-SEM verwendet werden. 7 ist ein Gesamtblockdiagramm, welches das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform, das als ein Hochvakuum-SEM verwendet wird, zeigt. In 7 gleicht das Steuersystem dem in 5 dargestellten und ist nicht gezeigt. 7 zeigt ein mit geladenen Teilchen arbeitendes Mikroskop, wobei, während der Abdeckteil 122 an der zweiten Umhüllung 121 befestigt ist, das Gaszufuhrrohr 100 und das Druckregulierventil 104 vom Abdeckteil 122 abgenommen werden und wobei die Anbringungspositionen, die vom Gaszufuhrrohr 100 und vom Druckregulierventil 104 freigelegt wurden, später mit Abdeckteilen 130 bedeckt werden. Nachdem die Membran 10 und das Membranhalteelement 155 durch Ausführen der vorstehend erwähnten Reihe von Operationen von der zweiten Umhüllung 121 abgenommen wurden, kann der erste Raum 11 mit dem zweiten Raum 12 verbunden werden, wodurch ermöglicht wird, dass das Innere der zweiten Umhüllung mit der Vakuumpumpe 4 evakuiert wird. Dies ermöglicht es wiederum, Hochvakuum-SEM-Beobachtungen auszuführen, während die zweite Umhüllung 121 angebracht gehalten wird.
Wie vorstehend erklärt, sind gemäß der zweiten Ausführungsform der Probentisch 5, die Probentisch-Betätigungsknöpfe 108 und 109, das Gaszufuhrrohr 100 und das Druckregulierventil 104 alle am Abdeckteil 122 angebracht. Daher kann der Benutzer der Vorrichtung weiter der gleichen Seite der ersten Umhüllung zugewandt sein, während er die Betätigungsknöpfe 108 und 109 betätigt oder Arbeiten vornimmt, um die Probe auszutauschen oder um das Gaszufuhrrohr 100 und das Druckregulierventil 104 anzubringen und abzunehmen. Es ergibt sich, das verglichen mit dem gewöhnlichen mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop, bei dem die vorstehend erwähnten Komponenten verstreut auf verschiedenen Seiten der Probenkammer angebracht sind, die zweite Ausführungsform eine erheblich verbesserte Bedienbarkeit bietet, wenn der Beobachtungszustand beim Atmosphärendruck mit dem Zustand zur Beobachtung in einem Hochvakuum gewechselt wird.
Zusätzlich zum Sekundärelektronendetektor und zum Detektor für reflektierte Elektronen können ein Röntgenstrahlendetektor und ein Photodetektor bereitgestellt werden, die zu einer EDS-Analyse und Fluoreszenzlinienbeobachtung in der Lage sind. Der Röntgenstrahlendetektor und der Photodetektor können entweder im ersten Raum 11 oder im zweiten Raum 12 installiert sein.
Eine Spannung kann an den Probentisch 5 und den Detektor 151 angelegt werden. Durch das Anlegen der Spannung an den Probentisch 5 und den Detektor 151 werden die aus der Probe 6 austretenden Emissions- und Transmissionselektronen mit einer hohen Energie versehen, wodurch der Signalbetrag erhöht werden kann und dadurch das S/N-Verhältnis der Bilder verbessert werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ergänzt die zweite Ausführungsform die Wirkungen der ersten Ausführungsform, indem sie als ein Hochvakuum-SEM wirkt, das in der Lage ist, Beobachtungen in einer Gasatmosphäre beim Atmosphärendruck oder bei einem leichten Unterdruck auszuführen. Weil die zweite Ausführungsform eine Beobachtung ermöglicht, indem das Wechselgas eingelassen wird, ermöglicht das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der zweiten Ausführungsform das Erfassen von Bildern mit einem höheren S/N-Verhältnis als das mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop gemäß der ersten Ausführungsform.
Wenngleich die zweite Ausführungsform vorstehend unter Betonung einer Struktur erklärt wurde, die als ein Auftisch-Elektronenmikroskop vorgesehen ist, kann die zweite Ausführungsform auch auf ein großes mit geladenen Teilchen arbeitendes Mikroskop angewendet werden. Während beim Auftisch-Elektronenmikroskop die gesamte Vorrichtung oder die optische Röhre für geladene Teilchen durch eine Umhüllung auf einer Vorrichtungsinstallationsfläche getragen wird, braucht bei dem großen mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskop die gesamte Vorrichtung nur auf einem Rahmen angeordnet sein. Wenn die erste Umhüllung 7 auf den Rahmen gesetzt wird, kann die vorstehend in Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform erörterte Struktur demgemäß unmodifiziert auf das große mit geladenen Teilchen arbeitende Mikroskop angewendet werden.
Dritte Ausführungsform Die dritte Ausführungsform wird nachstehend in Zusammenhang mit einer Struktur erklärt, bei welcher der Abdeckteil 122 von der in 5 dargestellten Vorrichtungsstruktur entfernt ist. Jene Abschnitte der dritten Ausführungsform, die jenen der ersten und der zweiten Ausführungsform ähneln, werden nachstehend nicht erklärt.
8 zeigt die Gesamtstruktur eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der dritten Ausführungsform. Das Steuersystem gleicht jenem gemäß der zweiten Ausführungsform und ist nicht dargestellt. Nur Schlüsselkomponenten der Vorrichtung sind in der Zeichnung dargestellt.
Bei der in 8 dargestellten Struktur ist der Probentisch 5 direkt am Boden der zweiten Umhüllung 121 befestigt. Das Gaszufuhrrohr 100 kann an der zweiten Umhüllung 121 befestigt sein, oder dies kann nicht der Fall sein. Weil es diese Struktur ermöglicht, dass die Probe aus der Vorrichtung vorsteht, ermöglicht es die dritte Ausführungsform, eine Probe zu beobachten, die größer ist als bei der zweiten Ausführungsform, welche den Abdeckteil 122 aufweist.
Vierte Ausführungsform
Die vierte Ausführungsform ist eine Abänderung der in 5 dargestellten Vorrichtungsstruktur, wobei die zweite Umhüllung 121 an der Oberseite der ersten Umhüllung vakuumgedichtet ist. In den folgenden Absätzen werden jene Abschnitte der vierten Ausführungsform, die jenen der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform ähneln, nicht weiter erörtert.
9 zeigt eine Gesamtstruktur eines mit geladenen Teilchen arbeitenden Mikroskops gemäß der vierten Ausführungsform. Wie bei der dritten Ausführungsform sind in 9 nur Schlüsselkomponenten der Vorrichtung dargestellt. Bei dieser Struktur wird eine schüsselförmige Anbringung (zweite Umhüllung 121) von oben in die erste Umhüllung 7 eingepasst. Die optische Röhre 2 für geladene Teilchen wird ferner von oben in diese Anordnung eingepasst. Wenn sie an der ersten Umhüllung angebracht wird, steht die Anbringung weiter in die quaderförmige erste Umhüllung 7 vor. In diesem Zustand bildet ein geschlossener Raum (zweiter Raum 12), der durch die Innenwandflächen der ersten Umhüllung 7, die Außenwandflächen der zweiten Umhüllung und die Membran 10 gebildet ist, einen Atmosphärenraum, während das Innere der zweiten Umhüllung 121 (des ersten Raums 11) einen evakuierten Raum bildet.
Die zweite Umhüllung 121 wird durch das Vakuumdichtungselement 123 an die optische Röhre 2 für geladene Teilchen vakuumgesiegelt. Ferner wird die zweite Umhüllung 121 unter Verwendung eines Vakuumdichtungselements 129 an die erste Umhüllung 7 vakuumgesiegelt. Diese Struktur stellt einen größeren zweiten Raum 12 bereit als die in 5 dargestellte Struktur, so dass in der vierten Ausführungsform eine größere Probe angeordnet werden kann als in der zweiten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erörterten Ausführungsformen beschränkt und kann auch in verschiedenen Abänderungen implementiert werden. Die vorstehenden Ausführungsformen wurden als detaillierte Beispiele erklärt, die dabei helfen, diese Erfindung besser zu verstehen. Die vorliegende Erfindung ist, wenn sie verwirklicht wird, nicht notwendigerweise auf eine Ausführungsform beschränkt, die alle vorstehend beschriebenen Strukturen aufweist. Ein Teil der Struktur einer Ausführungsform kann durch die Struktur einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Die Struktur einer gegebenen Ausführungsform kann durch die Struktur einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Ein Teil der Struktur jeder Ausführungsform kann durch eine andere Struktur ergänzt werden, eine andere Struktur kann daraus entnommen werden, oder er kann durch eine andere Struktur ersetzt werden. Die vorstehend beschriebenen Strukturen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und Verarbeitungsmittel können teilweise oder vollständig durch Hardware, beispielsweise durch einen integrierten Schaltungsentwurf, implementiert werden. Auch können die vorstehend beschriebenen Strukturen und Funktionen durch Software in Form von Programmen implementiert werden, die, wenn sie durch einen Prozessor interpretiert und ausgeführt werden, die jeweilige Funktionalität hervorbringen.
Die Programme, Tabellen, Dateien und andere Daten zum Implementieren der Funktionen können in Speichervorrichtungen in der Art von Speichern, Festplatten und SSD (Solid State Drive) oder auf Aufzeichnungsmedien in der Art von Chipkarten, SD-Karten und DVD gespeichert werden.
Die erläuterten Steuerleitungen und Datenleitungen können nicht alle Steuerleitungen und Datenleitungen repräsentieren, die in der Vorrichtung als Produkt benötigt werden. In der Praxis können fast alle Strukturen als miteinander verbunden angesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Optische Linse
2: Optische Röhre für geladene Teilchen
3: Detektor
4: Vakuumpumpe
5: Probentisch
6: Probe
7: Erste Umhüllung
8: Quelle geladener Teilchen
9: Offene Seite
10: Membran
11: Erster Raum
12: Zweiter Raum
14: Leckventil
16: Vakuumrohrleitung
18: Tragstange
19: Plattenteil-Tragelement
20: Basisplatte
35: Computer
36: Übergeordnete Steuereinheit
37: Untergeordnete Steuereinheit
43, 44: Kommunikationsleitung
100: Gaszufuhrrohr
101: Gassteuerventil
102: Kopplungsabschnitt
103: Gaszylinder
104: Druckregulierventil
105: Begrenzendes Element
106: Kamera
107: Tragplatte
108, 109: Betätigungsknopf
121: Zweite Umhüllung
122, 130: Abdeckteil
123, 124, 125, 126, 128, 129: Vakuumdichtungselement
131: Haupteinheit
132: Anpassungseinheit
151: Detektor
153, 154: Signalverstärker
155: Halteelement
156, 157, 158: Signalleitung
159: Membranhaltebasis
160, 161: Verbinder
162, 163: Signalleitung
164: Metallkontaktstelle
165: Eingesenkter Teil
166: Detektorhaltebasis
173: Hermetisch gedichteter Vakuumverbinder
174: Vakuumdichtungsteil
175: Hermetisch gedichteter Vakuumverbinder
176: Detektorfläche und Membranfläche
177: Haltestand
178: Ortskurve von Sekundärteilchen
179: Verbinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-158222 A [0005]

Claims

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine optische Röhre für geladene Teilchen, welche eine Probe mit einem primären Strahl geladener Teilchen bestrahlt, eine Vakuumpumpe, welche das Innere der optischen Röhre für geladene Teilchen evakuiert, eine Membran, die dafür eingerichtet ist, einen Raum, in dem die Probe angeordnet ist, von der optischen Röhre für geladene Teilchen zu trennen, wobei die Membran abnehmbar ist und es ermöglicht, dass der primäre Strahl geladener Teilchen dadurch hindurchtritt oder davon durchgelassen wird, und einen Detektor, der Sekundärteilchen detektiert, die von der mit dem primären Strahl geladener Teilchen bestrahlten Probe abgegeben werden, wobei der Detektor in dem Raum installiert ist, in dem die Probe angeordnet ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Raum, in dem die Probe angeordnet ist, einen höheren Druck aufweist als das Innere der optischen Röhre für geladene Teilchen.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Atmosphäre des Raums, in dem die Probe angeordnet ist, auf einen Druck geregelt werden kann, der höher als 10³ Pa und niedriger als der Atmosphärendruck ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Detektor, der vom erwähnten Detektor verschieden ist, auf der der Probe entgegengesetzten Seite der Membran installiert ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: falls der Detektor in dem Raum, in dem die Probe angeordnet ist, in einem ersten Abstand von der Probe installiert ist, der Detektor, der auf der der Probe entgegengesetzten Seite der Membran installiert ist, verwendet wird, um die Sekundärteilchen zu detektieren, und falls der Detektor in dem Raum, in dem die Probe angeordnet ist, in einem zweiten Abstand von der Probe installiert ist, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist, der Detektor, der in dem Raum installiert ist, in dem die Probe angeordnet ist, verwendet wird, um die Sekundärteilchen zu detektieren.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: der Detektor in einem Atmosphärendruckraum installiert ist und ein vom erwähnten Detektor verschiedener Detektor in einem Vakuumraum installiert ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor und die Membran so installiert sind, dass sie der Oberfläche der Probe gegenüberstehen, welche mit dem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Membran und die Detektionsfläche des Detektors in derselben Ebene angeordnet sind.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor und die Membran am selben Element angebracht sind.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das den Detektor und die Membran haltende Element aus einem Halbleitermaterial besteht.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor durch mehrere Detektierelemente gebildet ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Signalverstärker zum Verstärken eines Signals vom Detektor in dem Raum installiert ist, in dem die Probe angeordnet ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner eine Gaseinlassöffnung aufweist, durch welche die Atmosphäre zumindest in einem Raum zwischen dem Detektor und der Probe durch ein von Luft verschiedenes Gas ersetzt werden kann.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: eine erste Umhüllung, welche die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung insgesamt an einer Vorrichtungsinstallationsfläche trägt, wobei das Innere der ersten Umhüllung durch eine Vakuumpumpe evakuiert wird, und eine zweite Umhüllung, deren Position an einer Seiten- oder Innenwandfläche der ersten Umhüllung oder an der optischen Röhre für geladene Teilchen fixiert ist, wobei: die Membran auf der Seite der oberen Fläche der zweiten Umhüllung angeordnet ist und der Innendruck der zweiten Umhüllung größer oder gleich jenem der ersten Umhüllung gehalten wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei: die zweite Umhüllung eine quaderartige Form aufweist, wobei wenigstens eine Seite offen gehalten ist, ein Abdeckteil bereitgestellt ist, um die offene Seite abzudecken, und ein Tisch mit dem Detektor am Abdeckteil befestigt ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 15, welche ferner eine Gaseinlassöffnung aufweist, durch welche die Atmosphäre zumindest in einem Raum zwischen dem Detektor und der Probe durch ein von Luft verschiedenes Gas ersetzt werden kann, wobei die Gaseinlassöffnung am Abdeckteil befestigt ist.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 16, welche ferner eine Öffnung aufweist, die sich unterhalb der Gaseinlassöffnung befindet, wobei die Öffnung das Innere und das Äußere des zweiten Raums miteinander verbindet.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei: ein Signalverstärker zum Verstärken eines Signals vom Detektor innerhalb der zweiten Umhüllung installiert ist und der Abdeckteil einen Signalübertragungsteil aufweist, der das Signal vom Signalverstärker aus der zweiten Umhüllung herausführt.