[发明专利]被抽真空的装置和扫描电子显微镜

说明书

技术领域

此申请要求2008年9月28日提交的美国临时专利系列号61/100735的优先权，于此通过引用将其并入。

背景技术

高分辨率显微术用于不同领域的研究和开发、质量保证和生产中，不同领域诸如是材料科学、生命科学、半导体工业和食品工业。

追溯至十七世纪的光学显微术已经遇到了难以逾越的障碍，由深紫外光子的波长限定，给出了约80nm的最精细的分辨率。

多个光学显微术源于其相对低的价格、容易使用以及全都转变为可用性的各种成像环境。

扫描电子显微镜(SEM)提供精细得多的分辨率(下至几个纳米)，但是为了实现该高分辨率，检测的对象应当放置在真空环境中并通过电子束对其进行束扫描。

通过可以包括发射器的电子束源生成电子束。发射器具有相对短的寿命并且在SEM的预期使用期限期间必需更换多次。W发射器将典型地工作数百个小时，LaB₆发射器超过1000小时且肖特基发射器典型地操作超过10000小时。

电子束可以通过SEM的一个或多个孔隙。典型的孔隙具有有限的预期使用期限并且应当不时更换。

SEM的维护涉及更换发射器、孔隙以及SEM的其它部件。更换过程是耗时的并且还需要将SEM设计的足够大以容许这些部件的拆卸。SEM必需装备有用于拆卸的真空端口。另外，该部件的更换后接着是将SEM的腔室从大气压排空到高真空，并可能还需要加热电子源腔室(所谓的烘烤过程)。

SEM的腔室大并且通常连接至一个或多个高吞吐量真空泵。

即使在达到真空水平时，在使系统完全可操作之前仍然存在数个步骤：发射器的对准并且就灯丝电流和电位来说找到其最佳工作点。此过程是耗时的并且需要专门技术。例如，更换更换肖特基发射器并使系统处于完全操作模式的整个周期能够花费超过12个小时。

存在对提供特征在于快速更换方案的SEM的增长的需求。

发明内容

一种被抽真空的(vacuumed)装置，包括：密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器；其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合(fit)由保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定的空间。

一种包括被抽真空的装置和耦合至所述被抽真空的装置的真空泵的设备。

一种扫描电子显微镜，包括：保持在不被抽真空的环境中的不被抽真空的扫描电子显微镜部件；其中，所述不被抽真空的扫描电子显微镜部件限定空间；被抽真空的装置，所述被抽真空的装置包括：密封外壳、电子束源、电子光学部件、薄膜、以及检测器；其中，所述薄膜密封所述密封外壳的孔隙；其中，所述密封外壳限定其中保持真空的被抽真空的空间；其中，所述电子束源配置为生成电子束，所述电子束在所述被抽真空的空间内传播、与所述电子光学部件相互作用、并通过所述薄膜；并且其中，所述密封外壳的第一部分成形为配合所述空间。

一种用于维护扫描电子显微镜的方法，所述方法包括：以第二被抽真空的装置更换第一被抽真空的装置，其中，所述更换包括以可释放(releasable)方式将所述第二被抽真空的装置连接至所述扫描电子显微镜的不被抽真空的部件。

一种用于对对象进行成像的方法，所述方法包括：通过可更换的被抽真空的装置的电子束源生成电子束；引导所述电子束传播通过被抽真空的空间并朝向所述可更换的被抽真空的装置的密封外壳的孔隙；其中，所述孔隙通过膜密封，所述膜经受所述被抽真空的空间和其中安置有所述对象的不被抽真空的环境之间的压力差；通过所述被抽真空的装置的检测器检测粒子，其中，响应于所述电子束和所述对象的相互作用生成所检测的粒子；以及输出来自所述检测器的检测信号；其中，所述检测信号一旦被处理就对所述对象的至少一部分的图像的生成起作用；其中，在生成和检测步骤期间，所述被抽真空的装置的第一部分放置在由扫描电子显微镜的至少一个不被抽真空的部件限定的空间内，以及其中，所述被抽真空的装置的所述第一部分成形为配合所述空间。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的被抽真空的装置的示意性横截面；

图2是根据本发明的实施例的被抽真空的装置的示意性横截面；

图3是根据本发明的实施例的设备的示意性横截面；

图4是根据本发明的实施例的设备的示意性横截面；

图5是根据本发明的实施例的设备的示意性横截面；