[发明专利]用于通过粒子束和光学显微镜观测样品的设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过使用粒子束(a beam of particles)对薄样品成像及通过光线对样品成像的粒子-光学设备，所述设备包括：

·用于沿着粒子-光学轴线产生粒子束的粒子源，

·围绕粒子-光学轴线布置以便操控该粒子束的粒子-光学透镜，

·用于将样品定位在粒子-光学轴线上和粒子-光学透镜即所谓的粒子-光学物镜中一个的极面之间的样品操纵器，该样品操纵器能够相对于粒子-光学轴线倾斜样品，

·用于检测经过样品透射的粒子的检测器，和

·光线-光学显微镜。

背景技术

日本的Akashi Seisakusho公司销售称作LEM-2000的该种设备。

公知设备包括透射电子显微镜镜筒(TEM column)和光学显微镜。该设备配备成通过光线显微镜或在TEM镜筒内观测安装在7毫米大的栅格上的样品。光学显微镜安装在装置的前侧-也就是：操作者停留位置的一侧。光学显微镜为双目镜而操作者观测垂直安装的样品(光径通过棱镜偏转90度)。光学显微镜的放大倍率处于50X至250X之间。聚光器通过栅格照亮样品。当采用光学显微镜观测时，样品停留在空气中。在光学显微镜后方TEM镜筒安装在水平位置。TEM以高达100keV的电子能量操作并采用6个电子光学透镜。透射电子在荧光屏上以250X至45000X的放大倍率成像。荧光屏可通过双目镜进行观测，或屏幕可临时转换成用于拍摄照片的胶片暗盒(film cassette)。TEM镜筒包括样品必须放置在其内以便观测的样品室。当在TEM内观测样品时，样品室抽空。穿梭机构将样品从采用光学显微镜观测的第一位置传送到在TEM内观测的第二位置。为达到该目的，样品经由气密进出口进行转移。

公知设备的缺点在于样品必须在两个观测位置之间转移：一个用于位于空气中的光学显微镜而另一个用于位于真空环境中的TEM。因此，当在两个观测位置之间行进时，样品必须经过气密进出口。当样品放置在TEM中时，这导致了相对大的位置误差，从而导致确定准确位置的长期延迟。尤其是对于分辨率小至0.1纳米或更好的新式类型的TEM的映射，光学显微镜图像对TEM图像的映射将会非常耗时。当样品必须通过光学显微镜和TEM重复地进行观测时，样品必须精确地重复定位在TEM镜筒内，从而导致长的延迟时间。

另一个缺点在于样品必须经过光学显微镜和TEM之间的气密进出口。结果当样品正经过气密进出口行进时，由于抽气降压(pumpdown)或由于通风而产生延迟。当样品必须通过光学显微镜和TEM重复观测时，样品必须重复地经过气密进出口，且必须精确地定位在TEM镜筒内，从而导致长的延迟时间。

另外的缺点在于当通过光学显微镜观测时样品处于空气中，而当在TEM中观测时则处于真空中。这可导致样品的扭曲，以及因沸腾、除气等而引起样品的变化。因为这或会妨碍两种技术(粒子-光学检验和通过光学显微镜的检验)所获得图像的比较和/或映射。同样地，当样品由于必须通过光学显微镜和TEM重复地进行观测而重复经过气密进出口时，重复抽空样品并再次地将其曝露于空气在每一次抽空/通风循环后可引起样品变化。即使是处于随后的通风和/或抽空的情形，这也可导致样品粗劣的比较/映射。

发明内容

本发明目的在于提供克服所述缺点的设备。

为此目的，根据本发明的设备，其中，

·光线-光学显微镜配备成对样品成像同时样品大致定位在粒子

-光学轴线上并倾斜成使得样品面对光线-光学显微镜，

·光线-光学显微镜为所谓的扫描光线-光学显微镜，其配备成通过光斑(point of light)照亮样品，该光斑由聚焦单元构成，光线

-光学显微镜配备成扫描样品上的光斑，和

·至少聚焦单元可缩回地安装以便当样品通过使用粒子束成像时在极面之间具有自由空间。

通过使用配备成对同时处于粒子-光学轴线上的样品成像的光线-光学显微镜，以及使用样品操纵器以便将样品重新定位成面对光线-光线显微镜，在粒子-光学图像和光线-光学图像之间可获得改进很多的重合(coincidence)。如粒子-光学设备(例如通常使用的TEM)的样品操纵器领域的普通技术人员所公知的那样，该种样品操纵器常常展示出定位的再现性以及好于200纳米的平动和0.1度的转动/倾斜的精确性，甚至具有更小的步长。随之而来的高定位精确性使得光学显微镜的图像对TEM图像的映射变得容易。