粒子束装置、光阑组件及在粒子束装置中改变束流的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粒子束装置（１），其具有光阑孔可调的第一光阑组件（８）。本发明专利技术还涉及一种用于粒子束装置（１）的光阑组件（８）。此外，本发明专利技术还涉及一种用于在粒子束装置（１）中调整束流的方法。粒子束装置（１）包括具有第一极靴（６ａ）和第二极靴（６ｂ）的第一聚束透镜（６）。可以相对于第二光阑组件（９）相互独立地调整第一极靴（６ａ）与第二极靴（６ｂ）两者。第二光阑组件（９）被设计为压力级光阑，其将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域相互隔开。根据本发明专利技术的方法涉及调整该粒子束装置（１）中的束流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有光阑组件的粒子束装置。本专利技术还涉及一种用于粒子束装置 的光阑组件。此外，本专利技术还涉及一种用于在粒子束装置中设定束流的方法。这里、上文以 及下文中，当提及粒子束装置时，其应该包括电子束设备，尤其是扫描电子显微镜(以下也 称作SEM)和透射电子显微镜(以下也称作TEM)、以及离子束设备。因此本专利技术并不限于电 子束设备。其适用于任何粒子束装置。
技术介绍
电子束设备(尤其是SEM)可用来分析物体(试样)的表面。为此目的，在SEM中 利用电子束产生器产生电子束(以下也称作初始电子束)，并通过物镜将其聚焦到要被分 析的物体上。利用偏转设备，在要被分析的物体的表面上方网格图样中引导初始电子束。在 此过程中，初始电子束的电子开始与物体相互作用，作为此相互作用的结果，产生了被检测 的相互作用的粒子以及或者相互作用的辐射。评估(evaluate)由此产生的检测信号。相互作用的粒子具体包括从物体表面发射的电子(所谓的二次电子)，或者从初 始电子束中散射回的电子(所谓的背散射(backscatter)电子)。通过电子束设备的至少 一个检测器检测二次电子和背散射电子。使用由此产生的检测器信号产生图像。通常感兴趣的是高分辨率图像的产生。因此，要使电子束设备在所谓的高分辨率 模式下工作。在电子束设备的情况中，电子束产生器产生具有大约在1 μ人至iggM之间的 范围中(例如，20 μΑ)的预定束流的初始电子束。基本上沿着电子束设备的光轴将初始电 子束引向要被分析的试样。在电子束设备内部安装第一光阑，可将初始电子束的束流减小 到大约1 ηΑ至100 ηΑ,例如，20 ηΑ。在样品方向上位于第一光阑下游的第二光阑再次减 小束流，即，减小到几个ρΛ至大约500 ρΑ的值，例如在Ip人至200ρΛ之间的范围内。束流 的所述减小使得初级电子束中的剩余电子相互间的相互作用保持小到可忽略不计，因此， 可以避免由此引起的初级电子束的扩散。这对于高分辨率的图像产生十分重要。除上述高分辨率的图像产生之外，还有其它可以与电子束设备一起用于分析要被 分析的物体的分析方法。其尤其包括所谓的EBSD方法(电子背散射衍射)，其中，确定在 初始电子束已经入射到要被分析的物体上之后从物体反射回的电子的衍射图样。另一种分 析方法基于对在初始电子束已经入射到要被分析的物体上时从物体发出的阴极射线发光 的检测。其它分析方法包括，例如能量色散X射线谱(EDX)的分析以及波长色散X射线谱 (WDX)的分析。但上述分析方法期望在高流模式下操作电子束设备。这意味着初始电子束 以几个ηΑ范围中(例如100 ηΑ至500 ηΑ之间)的束流入射到要被分析的物体上。这使得 在上述分析方法中产生获得更好的计数率，这对所述方法的评估有益。因此，需要能够改变粒子束(尤其是电子束)的束流，以便能够为粒子束装置的所 需工作模式(高分辨率模式或者高流模式)设定合适的束流。在高分辨率模式中，应该允 许在产生图像时获得良好的图像分辨率，诸如0. 5nm至3. Onm之间的范围中，视初始电子束的能量而定。从现有技术可知，也可以提供具有一个或多个压力级(pressure stage)的电子束 装置，所述压力级将电子束装置分隔为具有不同压力的真空区域。因此，例如，压力级可将 其中放置电子束产生器的、且通常具有超高真空(10_6至I(TuiPa)的第一区域与具有高真空 (10—1至I(T5Pa)的第二区域隔开。第二区域可以是例如在其中放置样品的电子束装置的样 品腔，或者是通向样品腔的中间压力区域。在某些电子束装置中，同时还将压力级设计为光 阑。通过压力级防止第一区域的超高真空被来自第二区域的污染(例如，由于在样品区域 中引入的气体)破坏。从现有技术可知，有一种电子束装置允许针对所需的工作模式设定束流，这种已 知的电子束装置具有电子束产生器以及用于将初始电子束聚焦到要被分析的物体上的物 镜。此外，这种已知的电子束装置还具有第一聚采透镜和第二聚束透镜，并将其如此设计 当从电子束产生器向物镜方向看时，第一聚束透镜在第二聚束透镜之前。此外，还提供了位 于电子束产生器与第一聚束透镜之间的第一光阑组件。此外还提供了位于第一聚束透镜和 第二聚束透镜之间的第二光阑组件。第二光阑组件被设计为压力级光阑。第一光阑组件具 有多个不同的光阑孔。通过在垂直于光轴的平面中移动第一光阑组件，并通过将所需的光 阑孔引导到初始电子束下方，而设定束流。这种已知的电子束装置也应该允许对被设计为 压力级光阑的第二光阑组件的污染的阻止。所述污染物来自入射在压力级光阑上的初始电 子束。但是，现有技术的缺点在于对于第一聚束透镜的某些激励(excitation)，初始 电子束将不透过第二光阑组件。初始电子束的束线路径并非模式独立(所述模式描述所选 的初始能量和束流)。这种情况也称作初始电子束的“离散(straying)”。因此期望获得尽 可能独立于模式的初始电子束路径。此外，从现有技术可知，还存在一种粒子束装置具有包括第一光阑元件和第二光 阑元件的光阑组件。第一光阑元件和第二光阑元件均具有V形槽，所述V形槽可合作形成 光阑孔。第一光阑元件和第二光阑元件重叠，并且可以反向运动。这允许设定光阑孔的大 小，并因此设定来自粒子束装置的粒子束的束流。关于上述现有技术，可参阅US 7，550, 724B2以及US 2007/0138403A1。现有技术描述的这两种光阑组件存在缺点。通过操作器使用手动操作杆(pivot lever)机械地移动它们，或者通过用来设定光阑孔的致动器马达移动它们。由于操纵器的 机械部件不可避免地存在误差，因此为了在粒子束的束路径中获得特定的光阑孔而必须为 各个光阑组件设定的位置通常无法重现。因此，为了获得所需的束流，必须重新调整光阑组 件。通常，通过在观察束流的同时，在操纵器的帮助下移动光阑组件而执行重新调整。即使通过压电元件操作操纵器，也无法充分好地设定光阑组件的位置以达到一定 的束流。利用压电元件进行设定还容易存在例如由于迟滞引起的误差。因此，当使用压电 元件来致动操纵器时，必须使用复杂的测量系统来确定操纵器所经过的路径，以能够将光 阑组件的所需光阑孔准确定位在粒子束下方。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种光阑组件以及一种具有光阑组件的粒子束装置，它们能够简单而足够好地设定粒子束的束流，并且能够获得尽量与模式独立的粒子束 的束线路径。此外，本专利技术还具有提供一种在图像产生时能够获得良好分辨率的方法的目 的。根据本专利技术，通过具有一种粒子束装置实现此目的。该粒子束装置，具有粒子束 产生器，用于产生形成粒子束的粒子；物镜，用于将粒子束聚焦到样品上；第一聚束透镜和 第二聚束透镜，从所述粒子束产生器朝向所述物镜观察，首先放置所述第一聚束透镜，然后 是所述第二聚束透镜；第一光阑组件，其位于所述粒子束产生器和所述第一聚束透镜之间； 以及第二光阑组件，其位于所述第一聚束透镜和所述第二聚束透镜之间；其中所述第一聚 束透镜具有第一极靴和第二极靴，其中，从所述粒子束产生器朝向所述物镜观察，首先放置 所述第一极靴，然后是所述第二极靴；可以相对于所述第二光阑组件相互独立地调整所述 第一极靴以及所述第二极靴；并且优选是薄膜光阑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粒子束装置（１），具有粒子束产生器（２），用于产生形成粒子束的粒子；物镜（１０），用于将粒子束聚焦到样品（１６）上；第一聚束透镜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）和第二聚采透镜（７，７ａ，７ｂ，７ｃ），从所述粒子束产生器（２）朝向所述物镜（１０）观察，首先放置所述第一聚束透镜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ），然后是所述第二聚束透镜（７，７ａ，７ｂ，７ｃ）；第一光阑组件（８），其位于所述粒子束产生器（２）和所述第一聚束透镜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）之间；以及第二光阑组件（９），其位于所述第一聚束透镜（６，６ａ，６ｂ，６ｃ）和所述第二聚束透镜（７，７ａ，７ｂ，７ｃ）之间；其中所述第一聚束透镜（６）具有第一极靴（６ａ）和第二极靴（６ｂ），其中，从所述粒子束产生器（２）朝向所述物镜（１０）观察，首先放置所述第一极靴（６ａ），然后是所述第二极靴（６ｂ）；可以相对于所述第二光阑组件（９）相互独立地调整所述第一极靴（６ａ）以及所述第二极靴（６ｂ）；并且优选是薄膜光阑的所述第二光阑组件（９）是将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域相互分隔开的压力级光阑。

【技术特征摘要】
DE 2009-7-24 102009028013.8一种粒子束装置(1)，具有粒子束产生器(2)，用于产生形成粒子束的粒子；物镜(10)，用于将粒子束聚焦到样品(16)上；第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和第二聚采透镜(7，7a，7b，7c)，从所述粒子束产生器(2)朝向所述物镜(10)观察，首先放置所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)，然后是所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)；第一光阑组件(8)，其位于所述粒子束产生器(2)和所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)之间；以及第二光阑组件(9)，其位于所述第一聚束透镜(6，6a，6b，6c)和所述第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)之间；其中所述第一聚束透镜(6)具有第一极靴(6a)和第二极靴(6b)，其中，从所述粒子束产生器(2)朝向所述物镜(10)观察，首先放置所述第一极靴(6a)，然后是所述第二极靴(6b)；可以相对于所述第二光阑组件(9)相互独立地调整所述第一极靴(6a)以及所述第二极靴(6b)；并且优选是薄膜光阑的所述第二光阑组件(9)是将具有第一压力的真空的第一区域与具有第二压力的真空的第二区域相互分隔开的压力级光阑。2.根据权利要求1所述的粒子束装置(1)，其中所述第二聚束透镜(7)具有第三极靴(7a)和第四极靴(7b)，从所述粒子束产生器(2) 朝向所述物镜(10)观察，首先首先放置所述第三极靴(7a)，然后是所述第四极靴(7b)；并 且可以相对于所述第二光阑组件(9)同时或者相互独立地调整所述第三极靴(7a)和所 述第四极靴(7b)。3.根据权利要求1或2所述的粒子束装置(1)，其中，在所述第一光阑组件(8)和所述 第二聚束透镜(7，7a，7b，7c)之间放置至少一个偏转组件(25，26，27)。4.根据上述权利要求中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具 有孔尺寸可调的光阑孔(98)。5.根据权利要求4所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件⑶具有第一光阑元件(85)和第二光阑元件(89)；所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89) —起合作来形成光阑孔(98)；并且所述第一光阑元件(85)和所述第二光阑元件(89)相对彼此可移动。6.根据权利要求5所述的粒子束装置(1)，所述第一光阑组件(8)具有第一光阑止挡元件(182)和第二光阑止挡元件(183)； 所述第一光阑元件(85)是可移动的，使其接触所述第一光阑止挡元件(182)以形成所 述光阑孔(98)；并且/或者所述第二光阑元件(89)是可移动的，使其接触所述第二光阑止挡元件(183)以形成所 述光阑孔(98)。7.根据权利要求5所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有第一止挡元件(81)和第二止挡元件(82)；并且移动所述第一光阑元件(85)是可移动的，使其接触所述第一止挡元件(81)以形成具 有第一孔尺寸的光阑孔(98)，或者使其接触所述第二止挡元件(82)以形成具有第二孔尺 寸的光阑孔(98)。8.根据权利要求5至7中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有第三止挡元件(83)和第四止挡元件(84)；并且所述第二光阑元件(89)是可移动的，使其接触所述第三止挡元件(83)或者所述第四 止挡元件(84)以形成所述光阑孔(98)。9.根据权利要求5至8中任一项所述的粒子束装置(1)，其中，所述第一光阑组件(8) 具有至少一个用于移动所述第一光阑元件(85)和/或所述第二光阑元件(89)的驱动组件 (95，99)。10.根据权利要求9所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)至少具有以下 特征之一所述驱动组件(95)具有压电元件；所述驱动组件具有电磁移动元件；或者所述驱动组件(99)具有双金属元件。11.根据权利要求9或10所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有以 下特征的至少之一所述驱动组件(95)具有向所述驱动组件(95)供应电压的供应组件(20)；或者所述驱动组件(99)具有向所述驱动组件(99)供应或者从所述驱动组件(99)排出热 量的供应组件(20)。12.根据权利要求9至11中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述驱动组件(99)被 设计为利用光信号进行控制。13.根据权利要求5至12中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑元件 (85)和所述第二光阑元件(89)通过弹性连接元件(99)相互连接。14.根据权利要求13所述的粒子束装置(1)，其中所述弹性连接元件(99)被设计为双 ^^ I^l ο15.根据权利要求5至12中任一项所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8) 至少具有以下特征之一所述第一光阑元件(85)被设计为至少部分具有弹性；或者所述第二光阑元件(89)被设计为至少部分具有弹性。16.根据权利要求15所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有以下特 征的至少之一所述第一光阑元件(85)具有通过第一接点(88)相互连接的第一接合件(86)和第二 接合件(87)；或者所述第二光阑元件(89)具有通过第二接点(92)相互连接的第三接合件(90)和第四 接合件(91)。17.根据权利要求16所述的粒子束装置(1)，其中所述第一光阑组件(8)具有以下特 征的至少之一所述第一接点(88)被设计为具有弹性；或者所述第二接点(92)被设计为具有弹性。18.根据权利要求6至17所述的粒子束装置(1)，其中第一光阑组件(8)具有以下特 征的至少之一所述第一光阑止挡元件(182)被偏心地设计； 所述第二光阑止挡元件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：德克普雷克扎斯，迈克尔阿尔比兹，
申请(专利权)人：卡尔蔡司NTS有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]