[发明专利]粒子束系统、操作粒子束系统的方法以及计算机程序产品

说明书

本发明涉及允许借助于气体(45)处理低温样本(5)的粒子束系统(1)和用于操作粒子束系统(1)的方法。根据本发明，气体以局部受限的方式释放在粒子束系统(1)的真空腔室(29)中的样本(5)的表面附近。气体(45)的温度适于样本(5)的温度。如果合适的话，气体(45)例如通过热交换器(51)冷却，该热交换器布置在粒子束系统(1)的真空腔室29)中并且借助于冷却介质或借助于冷却元件来对气体(45)进行冷却。

技术领域

本发明涉及一种粒子束系统、一种用于操作粒子束系统的方法、以及一种计算机程序产品。具体地，本发明涉及一种粒子束系统以及一种用于操作该粒子束系统的方法，通过该粒子束系统和该方法，用粒子束系统照射的样本可以用处理气体进行处理，该样本是低温样本，其温度通常远低于0℃，例如在-100℃至-200℃等的范围内。低温水样本经常处于低于-135℃的温度、例如大约-150℃或更低的温度，以避免不期望的结晶形成。

背景技术

在通过使用粒子束系统、尤其电子束系统检查样本、尤其非导电样本时，通过用粒子束系统产生的粒子束照射样本，样本可能局部带电。这导致样本中的电荷分布不均匀。样本中的这种电荷分布影响撞击在样本上、由粒子束系统产生的粒子束，以及由于粒子束与样本的相互作用而离开样本的粒子(例如，反向散射电子、二次电子等)。这具有以下影响：使粒子束系统记录的样本图像的质量变差。

已知多种不同的方法来使样本带电的总体不利影响最小化。例如，样本的表面可以涂覆有由导电材料制成的薄层，使得可以经由该层来消散电荷。

另一常规方法在于，通过局部提供在样本的部分表面上的气体来补偿带电。这种气体可以被粒子束系统的粒子束以及被离开样本的粒子离子化。以此方式在该部分表面附近产生的离子和自由电荷产生补偿样本带电的作用。通过将合适的气体供给至样本的电荷补偿通常仅用于室温下的样本。

刚刚描述的电荷补偿方法不适用于低温样本(即，温度远低于0℃℃的样本)，这是因为针对电荷补偿提供的室温下的气体使低温样本加温至以下程度，即低温样本经受不可修复的损坏。

出于相同的原因，用于处理样本(例如用于从样本上去除材料并且将材料沉积到样本上)的气体的其他常规方法无法容易地应用于低温样本。

发明内容

本发明的目的是提供一种粒子束系统和一种用于操作粒子束系统的方法，通过该粒子束系统和该方法，可以用气体高效处理低温样本。具体地，本发明的目的是提供一种粒子束系统和一种用于操作粒子束系统的方法，通过该粒子束系统和该方法，可以减少低温样本带电并且可以用处理气体处理低温样本。

根据第一方面，该目的通过一种粒子束系统、尤其是粒子束显微镜来实现，该粒子束系统包括：真空腔室，该真空腔室具有腔室壁；粒子束柱，该粒子束柱用于用带电粒子的粒子束照射布置在该真空腔室中的样本的部分表面；以及气体供给管线装置，该气体供给管线装置用于将气体引导至布置在该真空腔室中的该样本的该部分表面；该气体供给管线装置包括：用于引导该气体的气体管线，该气体管线具有布置在该真空腔室中的出口；以及热交换器，该热交换器布置在该真空腔室中，用于冷却在该气体管线中引导的该气体。

真空腔室用其腔室壁围成体积。当样本要用粒子束系统检查时，该样本布置在该体积中。为了用粒子束系统检查样本，例如借助于真空泵在真空腔室中产生真空，以便粒子束可以尽可能不受干扰地撞击在样本上，并且因此可以高效地检测离开样本的粒子。

粒子束柱被配置为产生粒子束并且将该粒子束引导到样本上，由此样本被粒子束照射。粒子束撞击在样本的表面上。粒子束可以由电子形成，并且相应地粒子束系统可以是电子束系统。替代性地，粒子束可以由离子形成，并且相应地粒子束系统可以是离子束系统。

气体供给管线装置被配置为将气体供给至布置在真空腔室中的样本的部分表面。将气体引导至样本的该部分表面是指气体被提供在样本的表面附近的在空间上大大受限的区域中。相比于真空腔室的体积，可以由气体供给管线装置提供气体的体积非常小。