模块化超高真空电子显微镜制造技术

根据本公开，一种用于研究样品的模块化超高真空（UHV）电子显微镜包括：UHV室，所述UHV室被配置成在UHV室内达到并维持超高真空；UHV工作台，所述UHV工作台保持被研究的所述样品；带电粒子源，所述带电粒子源被配置成朝向所述样品发射电子束；以及光学柱，所述光学柱被配置成引导多个电子入射到所述样品上。所述模块化UHV电子显微镜进一步包括转盘真空隔室，所述转盘真空隔室被配置成独立于所述UHV室达到并维持UHV，并且所述转盘真空隔室经由端口连接到所述UHV室并容纳至少一个装置操纵器。所述装置操纵器中的每一个包含用于显微镜装置的附接位点，并且被配置成经由阀在所述转盘真空隔室和所述UHV室之间选择性地平移所附接的显微镜装置。微镜装置。微镜装置。

【技术实现步骤摘要】
模块化超高真空电子显微镜

技术介绍

[0001]随着科学家越来越多地研究我们世界的原子特征，电子显微镜技术必须不断改进，以实现最大程度的成像分辨率。为了达到如此高的分辨率，一些电子显微镜利用可以达到和维持超高真空状态的真空室，在该超高真空状态下可以研究样品。尽管超高真空允许电子束成像发生时受到室中松散颗粒的最小干扰，但是在显微镜的室内实现超高真空是多周的过程，在此期间不能使用显微镜。另外，用于达到超高真空的工艺涉及烘烤室并将气体从室中泵出。由于显微镜的加热导致显微镜的光学组件移动，该烘烤过程产生进一步的停机时间，从而需要重新对准显微镜的光学柱。因此，一旦电子显微镜的室达到超高真空状态，最大限度地减少必须打破真空的场合是很重要的。
[0002]UHV电子显微镜面临的另一问题是真空室中有限的空间。除了限定用于显微镜装置（即，各种性质的检测器（例如，二次电子、阴极发光等）、各种性质的刺激器（例如，磁刺激、激光刺激、高频电磁刺激等）、反射镜、沉积系统、气体入口、样品操纵器等）的小容积的室之外，还存在有限数量的端口，显微镜装置可以通过这些端口插入到室中。这成为UHV电子显微镜的一个特别受限的问题，因为更换或调节显微镜中的显微镜装置涉及破坏室内的超高真空。因此，如果用户想要切换当前UHV电子显微镜被配置成运行的实验/研究的类型，则该过程涉及在UHV电子显微镜准备在其新配置中操作之前的数周或数月的系统停机时间。由于这些考虑，期望具有一种UHV电子显微镜系统，其可以切换其配置以运行不同的实验/研究，而不需要破坏室内的UHV。

技术实现思路
r/>[0003]根据本公开，一种用于研究样品的模块化超高真空（UHV）电子显微镜包括：UHV室，该UHV室被配置成在UHV室内达到并维持超高真空；UHV工作台，该UHV工作台被配置成保持被研究的样品；带电粒子源，该带电粒子源被配置成向样品发射多个电子；以及光学柱，该光学柱被配置成引导多个电子入射到样品上。模块化UHV电子显微镜进一步包括转盘真空隔室，该转盘真空隔室被配置成独立于UHV室达到并维持超高真空。转盘真空隔室经由端口连接到UHV室并容纳至少一个装置操纵器。装置操纵器中的每一个包含用于显微镜装置的附接位点，并被配置成当显微镜装置附接到其对应的附接位点时，经由阀在转盘真空隔室和UHV室之间选择性地平移所附接的显微镜装置。根据本公开，端口可以具有阀，该阀被配置成在打开状态下操作和关闭状态打开下操作之间选择性地切换。当阀在打开状态下操作时，转盘真空隔室对UHV室打开，并且当阀在关闭状态下操作时，阀将转盘真空隔室与UHV室密封隔开。这样，当阀在关闭状态下操作时，可以在不破坏UHV室中的超高真空的情况下破坏转盘真空室中的真空。
[0004]根据本公开，使用模块化UHV电子显微镜研究样品的方法包括以下步骤：经由端口在UHV室和转盘真空室之间平移第一显微镜装置，以及经由端口在转盘真空室和UHV室之间平移第二显微镜装置。根据该方法，在平移第一显微镜装置和平移第二显微镜装置的同时，将UHV维持在UHV室中。这样，用户可以通过将多个不同的显微镜装置经由单个端口引入到
UHV室中来对样品进行不同类型的研究。
附图说明
[0005]参考附图描述详细描述。在附图中，附图标记最左侧数字标识附图标记第一次出现在附图中的附图。不同附图中相同的附图标记表示类似或相同的项目。
[0006]图1绘示了用于研究样品的实例模块化超高真空（UHV）电子显微镜的横截面。
[0007]图2绘示了用于用多个可平移装置操纵器研究样品的实例模块化UHV电子显微镜的横截面。
[0008]图3是用实例模块化UHV电子显微镜研究样品的实例环境的图示。
[0009]图4是用模块化UHV电子显微镜进行实验/样品的说明性过程的流程图。
[0010]贯穿图式的若干视图，相同的附图标记指代对应部分。通常，在附图中，以实线示出了可能包括在给定实例中的元件，而以虚线示出了对于给定实例而言任选的元件。然而，以实线示出的元件对于本公开的所有实例不是必需的，并且以实线所示的元件可以在不脱离本公开的范围的情况下从特定实例中省略。
具体实施方式
[0011]本文公开了用于研究样品的模块化超高真空（UHV）电子显微镜及其使用方法。更具体地，根据本公开的系统包括转盘真空隔室，该转盘真空隔室被配置成存储多个不同的显微镜装置（即，检测器、刺激器、反射镜、沉积系统、样品操纵器等），其可以经由单个端口在转盘真空隔室和显微镜UHV室之间选择性地平移。在一些实施例中，显微镜装置的不同组合可以从转盘真空隔室和UHV室中的期望位置选择性地平移，以允许模块化UHV电子显微镜进行不同的实验/研究，而不需要破坏UHV室中的超高真空的状态。在一些实施例中，多于一个的显微镜装置可以经由端口从转盘真空隔室和UHV室中的期望位置同时平移。
[0012]另外，转盘真空隔室经由具有阀的端口连接到UHV室，该阀可以选择性地将转盘真空隔室与UHV室密封隔开。这样，当阀关闭时，可以在不破坏UHV室中的超高真空的情况下破坏转盘真空隔室中的超高真空的状态。另外，因为转盘真空隔室能够被独立地带到UHV，所以用户可以在转盘真空隔室对环境打开的时间期间进行样品的实验/研究（例如，以允许改变和/或调节个别显微镜装置）。对于期望使用本公开的模块化UHV电子显微镜进行各种类型的实验/研究的用户来说，这极大地减少了系统停机时间。
[0013]图1是用于研究样品的实例模块化超高真空（UHV）电子显微镜102的横截面100的图示。实例模块化超高真空（UHV）电子显微镜102可以是或包括一种或多种不同类型的光学和/或带电粒子显微镜，例如但不限于扫描透射电子显微镜（STEM）、透射电子显微镜（TEM）、带电粒子显微镜（CPM）、低温兼容显微镜、聚焦离子束显微镜（FIB）、双束显微镜系统或其组合。
[0014]模块化超高真空（UHV）电子显微镜102包括被配置成获得和维持超高真空的UHV室106，以及被配置成独立地获得和维持超高真空的转盘真空室108。在本公开中，超高真空被定义为< 5*10
‑
10 mbar。UHV室106被示出为包含限定UHV室106的内部容积112的主体110。
[0015]UHV室106被示出为包括被配置成在研究期间保持样品104的样品保持器114。样品保持器114能够进一步在UHV室106内平移样品104。例如，样品104可附接到样品隔室116中
的样品保持器114，并且然后样品保持器114可以延伸到内部容积112中，使得在使用实例模块化超高真空（UHV）电子显微镜102来研究样品期间，样品被定位成由电子束118照射。
[0016]虽然图1中未描述，但本领域技术人员应当理解，UHV室106将进一步包括一个或多个泵和/或元件，该一个或多个泵和/或元件被配置成允许UHV室106的内部容积112获得并维持超高真空的状态。例如，UHV室106可包括一个或多个允许UHV室106被烘烤以减少由主体110本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于研究样品的超高（UH）真空电子显微镜系统，其包含：UH真空室，所述UH真空室被配置成在所述室内达到并维持UH真空；超高真空工作台，所述超高真空工作台被配置成保持所述样品；带电粒子源，所述带电粒子源被配置成向所述样品发射多个电子；光学柱，所述光学柱被配置成引导所述多个电子入射到所述样品上；转盘真空隔室，所述转盘真空隔室被配置成独立于所述UH真空室在所述转盘真空隔室内达到并维持UH真空，其中：所述转盘真空隔室经由端口连接到所述UH真空室；所述转盘真空隔室容纳至少一个装置操纵器，所述装置操纵器中的每一个包含用于显微镜装置的附接位点；并且所述装置操纵器中的每一个被进一步配置成当显微镜装置附接到其对应的附接位点时，经由阀在所述转盘真空隔室和所述UH真空室之间选择性地平移所附接的显微镜装置。2. 根据权利要求1所述的UHV电子显微镜系统，其中所述端口具有阀，所述阀被配置成在打开状态下操作和关闭状态打开下操作之间选择性地切换，并且其中：当所述阀在所述打开状态下操作时，所述转盘真空隔室对所述UHV室打开，并且当所述阀在所述关闭状态下操作时，所述阀将所述转盘真空隔室与所述UHV室密封隔开。3.根据权利要求2所述的UH真空电子显微镜系统，其中当所述阀在所述关闭状态下操作时，能够在不破坏所述UHV室中的所述UHV的情况下破坏所述转盘真空室中的所述真空。4.根据权利要求1所述的UHV电子显微镜系统，其中所述转盘真空隔室被配置成独立于所述UH真空室在所述真空转盘隔室内获得UH真空。5.根据权利要求4所述的UHV电子显微镜系统，其中当所述阀在所述关闭状态下操作时，所述UHV室能够用于在所述真空转盘隔室不在真空或UHV状态下研究所述样品。6.根据权利要求1所述的UHV电子显微镜系统，其中选择性地平移包含：基于附接到对应的装置操纵器的显微镜装置的类型，将所述显微镜装置平移到相对于所述样品的期望位置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的UHV电子显微镜系统，其中所述转盘真空隔室容纳多个装置操纵器。8.根据权利要求7所述的UHV电子显微镜系统，其中多个装...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：FEI公司，
类型：发明
国别省市：