DE102018107273A1

DE102018107273A1 - Vorrichtung zum aussenden eines strahls geladener teilchen

Info

Publication number: DE102018107273A1
Application number: DE102018107273.2A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Iwahori
Original assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Science Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2018-09-27
Also published as: KR102559888B1; CN108666192B; TWI775818B; JP6913344B2; JP2018163824A; TW201903813A; CN108666192A; KR20180109687A; US10600612B2; US20180277333A1

Abstract

Hier wird eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen (10) offenbart, umfassend: eine Probenkammer (11); einen Probentisch (31); eine Elektronenstrahlsäule (13), die eine Probe S unter Verwendung eines Elektronenstrahls bestrahlt; und eine Säule (14) für einen fokussierten Ionenstrahl, die die Probe S unter Verwendung eines fokussierten Ionenstrahls bestrahlt. Die Vorrichtung (10) enthält ein Elektrodenelement (45), das zwischen einer Einsetzposition zwischen einem Strahlemissionsendabschnitt der Elektronenstrahlsäule (13) und dem Probentisch (31) und einer Rückzugsposition entfernt von der Einsetzposition verschoben wird, wobei das Elektrodenelement mit einem Elektrodendurchdringungsloch versehen ist, durch das der Elektronenstrahl hindurchgeht. Die Vorrichtung (10) enthält: eine Antriebseinheit (42), die das Elektrodenelement (45) verschiebt; ein Netzteil (20), das eine negative Spannung an das Elektrodenelement (45) anlegt; und ein Isolationselement (43), das die Probenkammer (11) und die Antriebseinheit (42) von dem Elektrodenelement (45) elektrisch isoliert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlich ist eine Abtastelektronenstrahlvorrichtung, die eine Elektrode zwischen einer Strahlemissionsfläche einer Objektivlinse und einer Probe enthält und eine negative Spannung anlegt, um es zu ermöglichen, dass die Probe und die Elektrode das gleiche elektrische Potential aufweisen, um den auf die Probe einfallenden Elektronenstrahl zu verzögern, wohlbekannt (siehe z. B. Patentdokument 1).
Liste der Entgegenhaltungen
(Patentdokument 1) Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. 2000-311646
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Abtastelektronenstrahlvorrichtung gemäß der herkömmlichen Technik verwendet ein Retardierungsverfahren zum Bilden eines elektrischen Feldes, das einen Elektronenstrahl um eine Probe verzögert, so dass eine hohe Auflösung aufrechterhalten wird und ein Elektronenstrahlschaden der Probe unterdrückt wird, wodurch die Beobachtung einer Oberflächenstruktur der Probe in einem Bereich mit geringer Beschleunigungsspannung verwirklicht werden kann. An eine Elektrode (eine Retardierungselektrode), die auf einer optischen Achse des Elektronenstrahls angeordnet ist, ist eine negative Spannung angelegt, so dass z. B. eine Ungleichmäßigkeit eines elektrischen Feldes, die durch die Flachheit und die Form der Probe verursacht wird, im Vergleich zu dem Fall, in dem aufgrund des Weglassens der Retardierungselektrode eine negative Spannung direkt an die Probe angelegt ist, unterdrückt werden kann.
Bei der Abtastelektronenstrahlvorrichtung gemäß der herkömmlichen Technik ist jedoch ein Bereich eines geeigneten Beobachtungsbereichs durch die Retardierungselektrode eingeschränkt, wobei es folglich notwendig ist, eine relative Ausrichtung eines Probenabschnitts, der ein Beobachtungsziel ist, und der Retardierungselektrode mit hoher Genauigkeit auszuführen. Wenn jedoch die Retardierungselektrode an der Objektivlinse usw. befestigt ist, kann eine Ausrichtung mit hoher Genauigkeit schwierig sein.
Entsprechend ist die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der obigen Probleme, die im Stand der Technik auftreten, gemacht worden, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen zu schaffen, die eine geeignete Ausrichtung mit hoher Genauigkeit einer Probe und einer Elektrode zum Verzögern eines auf die Probe einfallenden Elektronenstrahls ausführen kann.

(1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen: einen Probentisch, auf dem eine Probe angeordnet ist; eine Probenkammer, die den Probentisch darin aufnimmt; eine Ladungsteilchenstrahlsäule, die die Probe mit einem Strahl geladener Teilchen bestrahlt; ein Elektrodenelement, das vorgesehen ist, so dass es zwischen einer Einsetzposition, wobei sich die Einsetzposition zwischen einem Strahlemissionsendabschnitt der Ladungsteilchenstrahlsäule und dem Probentisch befindet, und einer Rückzugsposition, die sich entfernt von der Einsetzposition befindet, verschiebbar ist, wobei das Elektrodenelement mit einem Durchgangsloch versehen ist, durch das der Strahl geladener Teilchen an der Einsetzposition hindurchgeht; Antriebsmittel, die das Elektrodenelement verschieben; ein Netzteil, das eine negative Spannung von außerhalb der Probenkammer an das Elektrodenelement anlegt, um den Strahl geladener Teilchen bezüglich der Probe zu verzögern; und ein elektrisches Isolationselement, das die Probenkammer und die Antriebsmittel von dem Elektrodenelement elektrisch isoliert.
(2) Außerdem können gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der in (1) beschriebenen Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen die Antriebsmittel einen Aktuator enthalten, der das Elektrodenelement in einer Verschiebungsrichtung verschiebt, die zu einer optischen Achse der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen parallel ist.
(3) Außerdem können gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der in (1) beschriebenen Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen die Antriebsmittel einen Aktuator enthalten, der das Elektrodenelement innerhalb eines Bereichs verschiebt, der eine Neigung des Probentellers nicht stört.
(4) Außerdem kann gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der in einem von (1) bis (3) beschriebenen Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen eine Innenfläche des Durchgangslochs in einer Form einer konvexen Fläche ausgebildet sein, die stetig in eine Oberfläche des Elektrodenelements übergeht.
(5) Außerdem kann gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der in einem von (1) bis (4) beschriebenen Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen das Netzteil eine negative Spannung an das Elektrodenelement und die Probe anlegen, so dass das Elektrodenelement und die Probe das gleiche elektrische Potential aufweisen.
(6) Außerdem kann gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der in (5) beschriebenen Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen die Vorrichtung ferner enthalten: ein erstes Ende, das sich mit der Probe in Kontakt befindet; ein zweites Ende, das an einer Position entfernt von der Probe vorgesehen ist; und ein elektrisches Verbindungselement, das das erste Ende und das zweite Ende elektrisch verbindet, wobei das Netzteil eine negative Spannung an das zweite Ende und das Elektrodenelement anlegt.
(7) Außerdem kann gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung in der in einem von (1) bis (6) beschriebenen Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen die Ladungsteilchenstrahlsäule eine Elektronenstrahlsäule enthalten, die die Probe mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, und eine Säule für einen fokussierten Ionenstrahl enthalten, die die Probe mit einem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt.

Gemäß der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen der vorliegenden Erfindung wird das Elektrodenelement zwischen der Einsetzposition und der Rückzugsposition verschoben, wobei es eine negative Spannung empfängt, um den Strahl geladener Teilchen für die Probe zu verzögern, wobei folglich eine genaue Ausrichtung mit hoher Genauigkeit des Elektrodenelements und der Probe durch das Antreiben des Elektrodenelements durch die Antriebsmittel leicht ausgeführt werden kann.
Figurenliste
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, zusammengenommen mit den beigefügten Zeichnungen, klarer verstanden, worin:

1 eine perspektivische Ansicht ist, die schematische Konfigurationen einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 eine Seitenansicht ist, die schematische Konfigurationen eines Abschnitts einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht ist, die eine Elektrodenantriebseinheit einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine Seitenansicht ist, die schematische Konfigurationen einer Elektrodenantriebseinheit und eines Probentellers einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 ein Grundriss ist, der ein Elektrodenelement einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einem Probentisch, veranschaulicht und einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Elektrodendurchdringungsloch an einer Einsetzposition angeordnet ist;
6 eine Querschnittsansicht ist, die ein Elektrodenelement einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ein Grundriss ist, der ein Elektrodenelement einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einem Probentisch, veranschaulicht und einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Elektrodendurchdringungsloch an einer Einsetzposition angeordnet ist; und
8A eine Ansicht ist, die die Wege der Elektronenstrahlen in einer Betriebsart für tatsächliche Bilder eines Transmissionselektronenmikroskops, das eine Elektronenstrahlsäule als eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen aufweist, gemäß einer Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8B ist eine Ansicht, die die Wege der Elektronenstrahlen in einer Elektronenbeugungsbild-Betriebsart eines Transmissionselektronenmikroskops, das eine Elektronenstrahlsäule als eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen aufweist, gemäß einer Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezüglich der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht, die die schematischen Konfigurationen einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Seitenansicht, die schematische Konfigurationen eines Abschnitts einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die eine Elektrodenantriebseinheit 19 einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 4 ist eine Seitenansicht, die schematische Konfigurationen einer Elektrodenantriebseinheit 19 und eines Probentellers 12 einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält: eine Probenkammer 11, in der der Innendruck in einem verringerten Zustand aufrechterhalten wird; einen Probenteller 12, der eine Probe S in der Probenkammer 11 befestigt; eine Elektronenstrahlsäule 13, die in der Probenkammer 11 befestigt ist; und eine Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 enthält einen Detektor, der in der Probenkammer 11 befestigt ist, z. B. einen Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen und einen EDS-Detektor 16. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 enthält: eine Gaszufuhreinheit 17, die ein Gas auf eine Oberfläche der Probe S zuführt; und eine Nadel 18, die ein (nicht gezeigtes) Mikroprobenstück von der auf dem Probenteller 12 befestigten Probe S zu einer (nicht gezeigten) Probenstückhalterung überträgt. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 enthält: eine Elektrodenantriebseinheit 19 für einen Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 und die Probe S; und ein Netzteil 20. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 enthält außerhalb der Probenkammer 11: eine Steuervorrichtung 21, die den Gesamtbetrieb der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 steuert; eine Eingangsvorrichtung, die mit der Steuervorrichtung 21 verbunden ist; und eine Anzeigevorrichtung 23.
Außerdem definieren im Folgenden eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse ein dreidimensionales rechtwinkliges Koordinatensystem. Die X-Achse und die Y-Achse sind zu einer Bezugsstelle (z. B. einer horizontalen Ebene usw.), die zu einer Aufwärts-Abwärts-Richtung der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 senkrecht ist, parallel, während die Z-Achse zu der Aufwärts-Abwärts-Richtung (z. B. einer vertikalen Richtung, die zu einer horizontalen Ebene senkrecht ist, usw.) parallel ist.
Außerdem ist ein Bestrahlungsziel der Elektronenstrahlsäule 13 und der Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl nicht auf die Probe S eingeschränkt, wobei es das Probenstück, die Probenstückhalterung und die Nadel 18, die in einem Bestrahlungsbereich vorhanden sind, usw. sein können.
Die Probenkammer 11 ist ein inneres Druckgehäuse, das eine luftdichte Struktur aufweist, in der der Innendruck in einem verringerten Sollzustand aufrechterhalten werden kann. In der Probenkammer 11 wird das Entleeren durch eine (nicht gezeigte) Entleerungsvorrichtung ausgeführt, bis der Innendruck einen verringerten Sollzustand erreicht.
Der Probenteller 12 enthält: einen Probentisch 31, auf dem die Probe S angeordnet ist; eine erste Dreheinheit 32, die den Probentisch 31 um eine Drehwelle dreht, die zu der Z-Achse parallel ist; und einen ersten Stützabschnitt 33, der den Probentisch 31 und die erste Dreheinheit 32 stützt. Der Probenteller 12 enthält: eine Tischbewegungseinheit 34, die den ersten Stützabschnitt 33 parallel zu der X-Achse, der Y-Achse und der Z-Achse bewegt; und einen zweiten Stützabschnitt 35, der den ersten Stützabschnitt 33 und die Tischbewegungseinheit 34 stützt. Der Probenteller 12 enthält eine zweite Dreheinheit 36, die den zweiten Stützabschnitt 35 um eine Neigungswelle T dreht, die zu der X-Achse parallel ist. Die zweite Dreheinheit 36 ist in der Probenkammer 11 befestigt. Die zweite Dreheinheit 36 ermöglicht es, dass der Probentisch 31 in einem beliebigen Winkel bezüglich der Y-Achse geneigt wird. Die erste Dreheinheit 32, die Tischbewegungseinheit 34 und die zweite Dreheinheit 36 sind in Abhängigkeit von einer Betriebsart der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 usw. durch ein von der Steuervorrichtung 21 ausgegebenes Steuersignal getrennt gesteuert.
Der Probenteller 12 enthält ein erstes Ende 12a, das mit dem an dem Probentisch 31 befestigten Bestrahlungsziel elektrisch verbunden ist. Das erste Ende 12a befindet sich z. B. mit einer Oberfläche des an dem Probentisch 31 befestigten Bestrahlungsziels für eine elektrische Verbindung in Kontakt. Der Probenteller 12 enthält: ein zweites Ende 12b, das an einer Position vorgesehen ist, die von dem an dem Probentisch 31 befestigten Bestrahlungsziel beabstandet ist; und einen Draht 12c, der das erste Ende 12a und das zweite Ende 12b elektrisch verbindet.
Das zweite Ende 12b des Probentellers 12 ist z. B. durch ein elektrisches Verbindungselement 37, wie z. B. ein Kabel usw., mit einem Elektrodenelement 45 elektrisch verbunden.
Die Elektronenstrahlsäule 13 bestrahlt das Bestrahlungsziel innerhalb eines vorgegebenen Bestrahlungsbereichs innerhalb der Probenkammer 11 mit einem Elektronenstrahl EB. Die Elektronenstrahlsäule 13 ermöglicht z. B., dass ein Strahlemissionsendabschnitt 13a für den Elektronenstrahl dem Probentisch 31 in einer Richtung der Z-Achse zugewandt ist, ermöglicht, dass eine optische Achse des Elektronenstrahls zu der Richtung der Z-Achse parallel ist, und ist in der Probenkammer 11 befestigt. Die Elektronenstrahlsäule 13 enthält: eine Elektronenquelle, die Elektronen erzeugt; und eine Elektronenoptik, die die von der Elektronenquelle emittierten Elektronen fokussiert und ablenkt. Die Elektronenoptik enthält z. B. eine Elektronenlinse, eine Ablenkelektrode usw. Die Elektronenquelle und die Elektronenoptik sind in Abhängigkeit von einer Bestrahlungsposition und einer Bestrahlungsbedingung des Elektronenstrahls usw. durch das von der Steuervorrichtung 21 ausgegebene Steuersignal gesteuert.
Die Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl bestrahlt das Bestrahlungsziel innerhalb des vorgegebenen Bestrahlungsbereichs innerhalb der Probenkammer 11 mit einem fokussierten Ionenstrahl FIB. Die Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl ermöglicht es z. B., dass ein Strahlemissionsendabschnitt 14a für den fokussierten Ionenstrahl dem Probentisch 31 in einer Neigungsrichtung, die in einem vorgegebenen Winkel bezüglich der Z-Achse geneigt ist, zugewandt ist, ermöglicht, dass eine optische Achse des fokussierten Ionenstrahl s zu der Neigungsrichtung parallel ist und ist in der Probenkammer 11 befestigt. Die Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl enthält: eine Ionenquelle, die Ionen erzeugt; und eine Ionenoptik, die die aus der Ionenquelle herausgezogen Ionen fokussiert und ablenkt. Die Ionenoptik enthält z. B. eine erste elektrostatische Linse, wie z. B. eine Kondensorlinse usw., eine elektrostatische Ablenkelektrode und eine zweite elektrostatische Linse, wie z. B. eine Objektivlinse usw. Die Ionenquelle und die Ionenoptik sind in Abhängigkeit von der Bestrahlungsposition und der Bestrahlungsbedingung des fokussierten Ionenstrahls usw. durch das von der Steuervorrichtung 21 ausgegebene Steuersignal gesteuert. Die Ionenquelle ist z. B. eine Flüssigmetall-Ionenquelle unter Verwendung flüssigen Galliums usw., eine Plasmaionenquelle, eine Gasfeldionenquelle usw.
Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 emittiert den fokussierten Ionenstrahl, um die Oberfläche des Bestrahlungsziels abzutasten und zu bestrahlen, so dass eine Bildgebung des bestrahlten Abschnitts, verschiedene Verarbeitungen (z. B. Abtragen, eine Beschneidungsverarbeitung usw.) durch Sputtern, Bilden eines Abscheidungsfilms usw. ausgeführt werden können. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 kann eine Verarbeitung zum Bilden eines Probenstücks (z. B. einer dünnen Probenscheibe, einer nadelförmigen Probe usw.) für die Transmissionsbeobachtung von der Probe S durch ein Transmissionselektronenmikroskop und eines Probenstücks für die Analyse durch den Elektronenstrahl ausführen. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 kann eine Verarbeitung des zu der Probenstückhalterung übertragenen Probenstücks in einen dünnen Film für eine Solldicke ausführen, die für die Transmissionsbeobachtung durch das Transmissionselektronenmikroskop geeignet ist. Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 emittiert den fokussierten Ionenstrahl oder den Elektronenstrahl, um die Oberfläche des Bestrahlungsziels, wie z. B. der Probe S, des Probenstücks, der Nadel 18 usw., abzutasten und zu bestrahlen, wodurch die Beobachtung der Oberfläche des Bestrahlungsziels ausgeführt werden kann.
Um die Positionen der Elektronenstrahlsäule 13 und der Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl zu ändern, kann die Elektronenstrahlsäule 13 in der Neigungsrichtung vorgesehen sein, während die Säule 14 für einen fokussierten Ionenstrahl in der Richtung der Z-Achse vorgesehen sein kann.
Der Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen detektiert ein geladenes Sekundärteilchen (ein Sekundärelektron und ein Sekundärion), das aufgrund der Bestrahlung mit dem fokussierten Ionenstrahl oder dem Elektronenstrahl von dem Bestrahlungsziel erzeugt wird. Der EDS-Detektor 16 detektiert einen von dem Bestrahlungsziel aufgrund der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugten Röntgenstrahl. Der Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen und der EDS-Detektor 16 greifen separat auf die Steuervorrichtung 21 zu, wobei die von dem Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen und dem EDS-Detektor 16 ausgegebenen Detektionssignale zu der Steuervorrichtung 21 übertragen werden.
Die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 kann einen weiteren Detektor enthalten, ohne auf den Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen und den EDS-Detektor 16 eingeschränkt zu sein. Als einen weiteren Detektor kann es z. B. einen Rückstreuelektronendetektor, einen EBSD-Detektor usw. geben. Der Rückstreuelektronendetektor detektiert die von dem Bestrahlungsziel aufgrund der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl zurückgestreuten Rückstreuelektronen. Der EBSD-Detektor detektiert ein von dem Bestrahlungsziel aufgrund der Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl erzeugtes rückgestreutes Elektronenstrahl-Beugungsmuster. Außerdem können in dem Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen der Sekundärelektronendetektor, der die Sekundärelektronen detektiert, und der Rückstreuelektronendetektor in einem Gehäuse der Elektronenstrahlsäule 13 vorgesehen sein.
Die Gaszufuhreinheit 17 ist in der Probenkammer 11 befestigt. Die Gaszufuhreinheit 17 enthält einen Gassprühabschnitt (eine Düse), der vorgesehen ist, so dass er dem Probentisch 31 zugewandt ist. Die Gaszufuhreinheit 17 führt ein Ätzgas, ein Abscheidungsgas usw. dem Bestrahlungsziel zu. Das Ätzgas wird verwendet, um das Ätzen des Bestrahlungsziels durch den fokussierten Ionenstrahl in Abhängigkeit von dem Material des Bestrahlungsziels selektiv zu stimulieren. Das Abscheidungsgas wird verwendet, um den Abscheidungsfilm auf der Oberfläche des Bestrahlungsziels durch einen Überzug, wie z. B. ein Metall, einen Isolator usw., zu bilden.
Die Nadel 18 wird z. B. durch eine Nadelantriebseinheit 18a, die unabhängig von dem Probenteller 12 vorgesehen ist, innerhalb der Probenkammer 11 verschoben.
Die Nadel 18 extrahiert von der an dem Probenteller 12 befestigten Probe S ein Mikroprobenstück und hält und überträgt das Probenstück zu der Probenstückhalterung.
Die Gaszufuhreinheit 17 und die Nadelantriebseinheit 18a sind abhängig von der Betriebsart der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 usw. durch das von der Steuervorrichtung 21 ausgegebene Steuersignal separat gesteuert.
Die Elektrodenantriebseinheit 19 enthält ein erstes Stützelement 41, eine Antriebseinheit 42, ein Isolationselement 43, ein zweites Stützelement 44 und ein Elektrodenelement 45.
Das erste Stützelement 41 ist in der Probenkammer 11 befestigt. Das erste Stützelement 41 ist z. B. in der Form eines Stabs vorgesehen, der sich in der Richtung der X-Achse erstreckt. Ein vorderer Endabschnitt 41a in der Richtung der X-Achse des ersten Stützelements 41 stützt die Antriebseinheit 42 innerhalb der Probenkammer 11. Das erste Stützelement 41 hält ein Kabel 46 darin, wobei das Kabel mit einem Ende 41b, das außerhalb der Probenkammer 11 vorgesehen ist, elektrisch verbunden ist.
Die Antriebseinheit 42 enthält einen Aktuator, der in wenigstens einer beliebigen Achsenrichtung innerhalb einer Stelle antreibt, die die optische Achse der Elektronenstrahlsäule 13 schneidet, z. B. einen zweiachsigen Aktuator 51, der in der Richtung der X-Achse und der Richtung der Y-Achse antreibt. Der Aktuator 51 ist z. B. ein piezoelektrischer Aktuator. Der Aktuator 51 enthält: eine erste Führungsschiene 52 und eine zweite Führungsschiene 53, die sich in der Richtung der X-Achse bzw. der Richtung der Y-Achse erstrecken, und ein erstes Gleitstück 54 und ein zweites Gleitstück 55, die sich entlang der ersten Führungsschiene 52 bzw. der zweiten Führungsschiene 53 bewegen. Der Aktuator 51 kann vorzugsweise eine Einheit enthalten, die in einer Verschiebungsrichtung (z. B. der Richtung der Z-Achse) parallel zu der optischen Achse der Elektronenstrahlsäule 13 antreibt. Der Aktuator 51 ist in Abhängigkeit von der Betriebsart der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 usw. durch das von der Steuervorrichtung 21 ausgegebene Steuersignal gesteuert.
Das Isolationselement 43 ist zwischen der Antriebseinheit 42 und einem zweiten Stützelement 44 vorgesehen. Das Isolationselement 43 ist z. B. in der Form einer Platte vorgesehen. Das Isolationselement 43 ist z. B. aus einem Material ausgebildet, das eine hohe elektrische Isolation und Wärmeisolation aufweist, wie z. B. ein Harz, eine Keramik usw. Das Isolationselement 43 isoliert die Antriebseinheit 42 und die Probenkammer 11 von dem zweiten Stützelement 44 und dem Elektrodenelement 45 elektrisch und thermisch.
Das zweite Stützelement 44 ist durch das Isolationselement 43 an der Antriebseinheit 42 befestigt. Das zweite Stützelement 44 ist z. B. in der Form einer Platte, die sich in der Richtung der X-Achse erstreckt, vorgesehen. Das zweite Stützelement 44 ist z. B. aus einem leitfähigen Material, wie z. B. einem Harzmaterial mit einer leitfähigen Oberflächenbeschichtung, einem nichtmagnetischen Metallmaterial usw., ausgebildet. In dem zweiten Stützelement 44 in der Richtung der X-Achse stützt ein erster Endabschnitt 44a nah bei der Elektronenstrahlsäule 13 das Elektrodenelement 45. In dem zweiten Stützelement 44 in der Richtung der X-Achse ist ein zweiter Endabschnitt 44b, der von der Elektronenstrahlsäule 13 entfernt ist, mit dem elektrischen Verbindungselement 37 und dem Kabel 46 elektrisch verbunden. Folglich ist das zweite Stützelement 44 mit dem außerhalb der Probenkammer 11 vorgesehenen Ende 41b und mit dem zweiten Ende 12b des Probentellers 12 elektrisch verbunden. Das elektrische Verbindungselement 37 und das Kabel 46 sind so vorgesehen, dass sie das Antreiben des zweiten Stützelements 44 und des Elektrodenelements 45 durch die Antriebseinheit 42 nicht stören.
Das zweite Stützelement 44 ist an einer Position vorgesehen, die von einem Raum zwischen dem Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 und dem Probentisch 31 entfernt ist, um den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, nicht zu stören, selbst wenn das zweite Stützelement durch die Antriebseinheit 42 in der Richtung der X-Achse oder der Richtung der Y-Achse verschoben wird.
5 ist ein Grundriss, der ein Elektrodenelement 45 einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einem Probentisch 31, veranschaulicht und einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Elektrodendurchdringungsloch 45a an einer Einsetzposition angeordnet ist. 6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Elektrodenelement 45 einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Das Elektrodenelement 45 ist an dem zweiten Stützelement 44 befestigt. Das Elektrodenelement 45 ist z. B. in der Form einer Platte vorgesehen, die sich in der Richtung der X-Achse erstreckt. Das Elektrodenelement 45 ist z. B. aus einem nichtmagnetischen Metallmaterial, wie z. B. Titan usw., oder aus einem nichtmagnetischen Material, das Leitfähigkeit aufweist, wie z. B. einem Harzmaterial mit einer leitfähigen Oberflächenbeschichtung, usw., ausgebildet.
Das Elektrodenelement 45 ist vorgesehen, so dass es zwischen einer Einsetzposition zwischen dem Strahlemissionsendabschnitt 13a und der Elektronenstrahlsäule 13 und dem Probentisch 31 und einer Rückzugsposition entfernt von dem Einsetzabschnitt verschoben wird. Die Einsetzposition ist z. B. eine Position auf der optischen Achse des Elektronenstrahls, wie z. B. eine Position, die einer Öffnung 13b zugewandt ist, die in dem Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 in der Richtung der Z-Achse ausgebildet ist, usw. Die Rückzugsposition ist z. B. eine Position, die die Bestrahlung durch den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13 des Bestrahlungsziels nicht stört, wie z. B. eine Position, die aus der Position auf der optischen Achse des Elektronenstrahls in der Richtung der X-Achse bewegt ist, usw. Das Elektrodenelement 45 ist z. B. in der Form einer Platte vorgesehen, die sich in der Richtung der X-Achse erstreckt. In der Richtung der X-Achse des Elektrodenelements 45 ist ein vorderer Endabschnitt, der sich näher bei der Elektronenstrahlsäule 13 befindet, mit einem Elektrodendurchdringungsloch 45a versehen, durch das der Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, hindurchdringt. Der Durchmesser der Öffnung 13b des Strahlemissionsendabschnitts 13a beträgt etwa mehrere mm, wobei aber der Durchmesser des Elektrodendurchdringungslochs 45a etwa ein halb des Durchmessers der Öffnung 13b ist, so dass die Größe des Elektrodendurchdringungslochs 45a so vorgesehen ist, um den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, nicht zu stören. Die Innenfläche des Elektrodendurchdringungslochs 45a ist in der Form einer konvexen Fläche glatt vorgesehen, die mit der Oberfläche des Elektrodenelements 45 kontinuierlich ist. Das Elektrodendurchdringungsloch 45a wird z. B. in Abhängigkeit von dem Antreiben des Elektrodenelements 45 in der Richtung der X-Achse durch die Antriebseinheit 42 zwischen der Einsetzposition und der Rückzugsposition verschoben.
Das Elektrodenelement 45 ist über das zweite Stützelement 44, das elektrische Verbindungselement 37, den Draht 12c usw. mit dem Bestrahlungsziel auf dem Probenteller 12 elektrisch verbunden. Außerdem kann das Elektrodenelement 45 mit dem Bestrahlungsziel auf dem Probenteller 12 elektrisch verbunden sein, da es sich direkt mit ihm in Kontakt befindet.
Das Netzteil 20 ist mit dem Ende 41b außerhalb der Probenkammer 11 elektrisch verbunden und ist über das Kabel 46 und das zweite Stützelement 44 mit dem Elektrodenelement 45 elektrisch verbunden. Das Netzteil 20 ist über das Kabel 46, das elektrische Verbindungselement 37, den Draht 12c usw. mit dem Bestrahlungsziel auf dem Probenteller 12 elektrisch verbunden. In einem Zustand, in dem das Elektrodendurchdringungsloch 45a des Elektrodenelements 45 an der Einsetzposition angeordnet ist, legt das Netzteil 20 eine negative Spannung an das Elektrodenelement 45 und das Bestrahlungsziel an, so dass das Elektrodenelement 45 und das Bestrahlungsziel das gleiche elektrische Potential aufweisen.
Die Steuervorrichtung 21 steuert den Gesamtbetrieb der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 durch ein von der Eingangsvorrichtung 22 ausgegebenes Signal, ein durch eine voreingestellte automatische Betriebssteuerverarbeitung usw. Die Eingangsvorrichtung 22 enthält eine Maus, eine Tastatur usw., die ein Signal infolge einer Eingabeoperation einer Bedienungsperson ausgeben.
Die Steuervorrichtung 21 ermöglicht es, dass eine Anzeigevorrichtung 23 einen Schirm zum Ausführen verschiedener Einstellungen, wie z. B. eine Betriebsartauswahl, eine Verarbeitungseinstellung usw., bei der automatischen Ablaufsteuerung anzeigt. Die Steuervorrichtung 21 ermöglicht es, dass die Anzeigevorrichtung 23 die basierend auf einer durch die verschiedenen Detektoren, wie z. B. den Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen, den EDS-Detektor 16 usw., detektierten Zustandsgröße erzeugten Bilddaten zusätzlich zu einem Operationsschirm für die Bilddaten anzeigt. Die Steuervorrichtung 21 ermöglicht z. B., dass der Elektronenstrahl oder der fokussierte Ionenstrahl die Bestrahlungsposition abtastet, und setzt eine detektierte Menge der geladenen Sekundärteilchen, die durch den Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen detektiert werden, in ein der Bestrahlungsposition entsprechendes Helligkeitssignal um und erzeugt dadurch die Bilddaten, die die Form des Bestrahlungsziels durch die zweidimensionale Positionsverteilung der detektierten Menge geladener Sekundärteilchen repräsentieren. Die Steuervorrichtung 21 ermöglicht es, dass die Anzeigevorrichtung 23 die erzeugten Bilddaten zusätzlich zu einem Schirm zum Ausführen von Operationen, wie z. B. Heranzoomen, Herauszoomen, Verschiebung, Drehung usw., aller Bilddaten anzeigt.
Wie oben beschrieben worden ist, wird gemäß der Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 der Ausführungsform das Elektrodenelement 45 durch das Antreiben der Antriebseinheit 42 zwischen der Einsetzposition und der Rückzugsposition verschoben, wobei es die negative Spannung empfängt, um den Elektronenstrahl zu dem Bestrahlungsziel zu verzögern, wodurch eine geeignete Ausrichtung mit hoher Genauigkeit des Elektrodenelements 45 und des Bestrahlungsziels leicht ausgeführt werden kann.
Die Antriebseinheit 42 enthält den Aktuator 51, der das Elektrodenelement 45 in einer Verschiebungsrichtung parallel zu der Neigungswelle T des Probentischs 31 verschiebt, wobei es folglich möglich ist, es zu verhindern, dass das Antreiben des Elektrodenelements 45 die Drehung des Probentellers 12 um die Neigungswelle T stört.
Die Antriebseinheit 42 enthält den Aktuator 51, der das Elektrodenelement 45 in der Richtung der Y-Achse senkrecht zu der Neigungswelle T des Probentischs 31 verschiebt, wobei folglich das Zurückziehen von der Einsetzposition schnell ausgeführt werden kann, um die Bestrahlung von dem Elektronenstrahl zu dem Bestrahlungsziel und die Beobachtung des von dem Bestrahlungsziel erzeugten Sekundärelektrons nicht zu stören.
Die Antriebseinheit 42 enthält den Aktuator 51, der das Elektrodenelement 45 in einer Verschiebungsrichtung parallel zu der optischen Achse der Elektronenstrahlsäule 13 verschiebt, wobei folglich eine genaue Ausrichtung mit hoher Genauigkeit des Elektrodenelements 45 und des Bestrahlungsziels leicht ausgeführt werden kann.
Die Innenfläche des Elektrodendurchdringungslochs 45a ist glatt in der konvexen Form vorgesehen, die mit der Oberfläche des Elektrodenelements 45 kontinuierlich ist, so dass um das Bestrahlungsziel ein geeignetes elektrisches Feld zum Verzögern des Elektronenstrahls erzeugt werden kann.
Das Netzteil 20 legt eine negative Spannung an das Elektrodenelement 45 und das Bestrahlungsziel an, so dass das Elektrodenelement 45 und das Bestrahlungsziel das gleiche elektrische Potential aufweisen, wobei folglich das geeignete elektrische Feld zum Verzögern des Elektronenstrahls stabil um das Bestrahlungsziel erzeugt werden kann.
Das Elektrodenelement 45 und das Bestrahlungsziel sind über das zweite Stützelement 44, das elektrische Verbindungselement 37, den Draht 12c usw. indirekt elektrisch miteinander verbunden. Folglich kann im Vergleich zu dem Fall, in dem sich das Elektrodenelement 45 und das Bestrahlungsziel direkt in Kontakt miteinander befinden, eine Beschädigung des Bestrahlungsziels (z. B. ein Defekt eines leitfähigen Films usw.) verhindert werden kann.
Im Folgenden wird eine Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsform bezüglich der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
7 ist ein Grundriss, der ein Elektrodenelement 45 einer Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 gemäß einer ersten Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, betrachtet von einem Probentisch 31, veranschaulicht und einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Elektrodendurchdringungsloch 45a an einer Einsetzposition angeordnet ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann das Elektrodenelement 45 das Elektrodendurchdringungsloch 45a zum Verzögern und einen Abschnitt mit einer Differenzfunktion enthalten. Gemäß der Modifikation enthält das Elektrodenelement 45 z. B. einen Öffnungs- und Schließabschnitt 61, einen Kontaktabschnitt 62 und einen Aperturabschnitt 63.
Der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 befindet sich z. B. in der Richtung der X-Achse des Elektrodenelements 45 und ist an einem Endabschnitt entfernt von der Elektronenstrahlsäule 13 vorgesehen. Der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 ist vorgesehen, um zwischen der Einsetzposition zwischen dem Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 und dem Probentisch 31 und der Rückzugsposition entfernt von der Einsetzposition verschoben zu werden. Die Einsetzposition ist z. B. eine Position, an der der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 die Öffnung des Strahlemissionsendabschnitts 13a blockiert, wie z. B. eine Position genau vor der Öffnung 13b, die in dem Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 in der Richtung der Z-Achse ausgebildet ist, usw. Die Rückzugsposition ist z. B. eine Position, wo der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 die Öffnung 13b des Strahlemissionsendabschnitts 13a nicht blockiert, wie z. B. eine Position, die von der Position genau vor der Öffnung 13b des Strahlemissionsendabschnitts 13a in der Richtung der Z-Achse zu der Richtung der X-Achse bewegt ist usw. Der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 wird z. B. in Abhängigkeit von dem Betrieb des Elektrodenelements 45 in der Richtung der X-Achse durch die Antriebseinheit 42 zwischen der Einsetzposition und der Rückzugsposition verschoben.
Der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 ist z. B. aufgrund des Betriebs des Elektrodenelements 45 durch die Antriebseinheit 42 an der Einsetzposition angeordnet, wenn das Bestrahlungsziel durch den fokussierten Ionenstrahl von der Säule 14 für einen fokussierten Elektronenstrahl bestrahlt wird. Folglich ist der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 angeordnet, um die Öffnung 13b des Strahlemissionsendabschnitts 13a der Elektronenstrahlsäule 13 zu blockieren. Es wird z. B. das Auftreten einer internen Verschmutzung, in der von dem Bestrahlungsziel erzeugte Schwebeteilchen, wie z. B. Sputter-Teilchen, Gas usw., in die Elektronenstrahlsäule 13 eindringen und an der Objektivlinse anhaften usw., verhindert.
Der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 ist z. B. aufgrund des Betriebs des Elektrodenelements 45 durch die Antriebseinheit 42 nach der Bestrahlung des Bestrahlungsziels durch den fokussierten Ionenstrahl an der Rückzugsposition angeordnet, wenn das Bestrahlungsziel durch den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13 bestrahlt wird. Folglich ist der Öffnungs- und Schließabschnitt 61 angeordnet, um die Öffnung 13b des Strahlemissionsendabschnitts 13a zu öffnen. Der Öffnungs- und Schließabschnitt ist z. B. so angeordnet, dass er die Bestrahlung des Bestrahlungsziels durch den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13 und die Beobachtung des von dem Bestrahlungsziel erzeugten Sekundärelektrons durch den Detektor 15 für geladene Sekundärteilchen nicht stört.
Der Kontaktabschnitt 62 ist an einer Kontaktposition vorgesehen und kann während des Betriebs des Probentischs 31 vor dem Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 mit dem Bestrahlungsziel in Kontakt kommen. Die Kontaktposition ist z. B. eine Position, die sich zwischen dem Strahlemissionsendabschnitt 13a und dem Probentisch 31 näher an dem Strahlemissionsendabschnitt 13a befindet, ohne den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, zu stören, wie z. B. in der Nähe der Position genau vor dem Strahlemissionsendabschnitt 13a der Elektronenstrahlsäule 13 in der Richtung der Z-Achse. Der Kontaktabschnitt 62 in der Richtung der X-Achse des Elektrodenelements 45 ist an einem vorderen Endabschnitt nah bei der Elektronenstrahlsäule 13 vorgesehen. Der Kontaktabschnitt 62 ist z. B. in der Form einer Ringplatte vorgesehen, wobei der Kontaktabschnitt 62 mit einem Durchgangsloch 62a vorgesehen ist, durch das der Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13 hindurchgeleitet wird, um das Bestrahlungsziel zu bestrahlen. Die Größe des Durchgangslochs 62a ist z. B. größer als die des Strahlemissionsendabschnitts 13a der Elektronenstrahlsäule 13, um den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, nicht zu stören.
Das Elektrodenelement 45 ist über das zweite Stützelement 44 und das Kabel 46 mit dem Ende 41b außerhalb der Probenkammer 11 elektrisch verbunden. Folglich wird eine Änderung der elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit davon, ob sich der Kontaktabschnitt 62 mit dem Bestrahlungsziel in Kontakt befindet, durch einen Leitungssensor detektiert, der mit dem Ende 41b außerhalb der Probenkammer 11 verbunden ist. Wenn detektiert wird, ob sich der Kontaktabschnitt 62 mit dem Bestrahlungsziel in Kontakt befindet, wird die elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenelement 45 und dem Bestrahlungsziel auf dem Probenteller 12 über das elektrische Verbindungselement 37, den Draht 12c usw. außerdem blockiert, wobei das Bestrahlungsziel auf dem Probenteller 12 mit der Probenkammer 11 elektrisch verbunden wird.
Der Aperturabschnitt 63 ist z. B. vorgesehen, um den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, zu verschmälern. Der Aperturabschnitt 63 ist z. B. zwischen dem Öffnungs- und Schließabschnitt 61 und dem Elektrodendurchdringungsloch 45a vorgesehen. Der Aperturabschnitt 63 ist mit einem durchdringenden Mikroaperturloch 63a versehen, das einen Teil des Elektronenstrahls von der Elektronenstrahlsäule 13, der das Bestrahlungsziel bestrahlt, durchlässt. Die Größe des durchdringenden Aperturlochs 63a beträgt z. B. etwa mehrere µm bis mehrere zehn µm im Durchmesser, wobei aber die Öffnung 13b des Strahlemissionsendabschnitts 13a etwa mehrere mm im Durchmesser beträgt.
Gemäß der Modifikation ist das Elektrodenelement 45 z. B. vorgesehen, um den Öffnungs- und Schließabschnitt 61, den Kontaktabschnitt 62 und den Aperturabschnitt 63 zwischen der Einsetzposition und einer Position entfernt von der Einsetzposition in Abhängigkeit von dem Betrieb des Elektrodenelements 45 in der Richtung der X-Achse durch die Antriebseinheit 42 zu verschieben.
Das Elektrodenelement 45, das den Aperturabschnitt 63 aufweist, wird z. B. verwendet, wenn die Elektronenstrahlsäule 13 ein Elektronenmikroskop, wie z. B. ein Rasterelektronenmikroskop, ein Transmissionselektronenmikroskop usw., bildet, wobei eine Phasenrückgewinnungsverarbeitung ausgeführt wird. Der Aperturabschnitt 63 wird als eine begrenzte Sehfeldapertur bei der sogenannten Beugung bei begrenztem Sehfeld verwendet. In dem Fall, in dem das Bestrahlungsziel durch den Elektronenstrahl von der Elektronenstrahlsäule 13 bestrahlt wird, um das Sekundärelektron oder das Transmissionselektron von dem Bestrahlungsziel zu detektieren, ist der Aperturabschnitt 63 an der Einsetzposition angeordnet, wenn ein Elektronenbeugungsbild beobachtet wird, während er an einer Position entfernt von der Einsetzposition angeordnet ist, wenn ein tatsächliches Bild beobachtet wird. Wenn der Aperturabschnitt 63 während der Beobachtung des tatsächlichen Bildes z. B. an der Position entfernt von der Einsetzposition angeordnet ist, ist eine relative Position zu dem Elektrodendurchdringungsloch 45a oder dem Kontaktabschnitt 62 festgelegt, um das Elektrodendurchdringungsloch 45a oder das Durchgangsloch 62a des Kontaktabschnitts 62 an der Einsetzposition anzuordnen.
Der an der Einsetzposition angeordnete Aperturabschnitt 63 bildet einen Beobachtungsbereich, der das Bestrahlungsziel und einen äußeren Bereich des Nullpotentials, der sich außerhalb des Beobachtungsbereichs befindet, enthält, als eine Beschränkung eines tatsächlichen Raumbildes bei der Phasenrückgewinnungsverarbeitung, wodurch die Konvergenz der Phasenrückgewinnungsverarbeitung verbessert werden kann. Während der Beobachtung des Elektronenbeugungsbildes wird der Elektronenstrahl durch eine Linse aufgeweitet und wird ein gewünschtes Sehfeld durch den Aperturabschnitt 63 ausgewählt, so dass die Bestrahlungsdichte des Elektronenstrahls mit einer gleichmäßigen Intensitätsverteilung verringert ist, wobei die Auflösung des Elektronenbeugungsbildes vergrößert werden kann.
Außerdem wird bei der Phasenrückgewinnungsverarbeitung zuerst eine Fourier-Transformation an dem zufällig erzeugten tatsächlichen Bild des tatsächlichen Raums ausgeführt, um ein Elektronenbeugungsbild eines inversen Raums zu erzeugen. Als Nächstes wird die Amplitude des erzeugten Elektronenbeugungsbildes durch die Amplitude eines experimentell erhaltenen Elektronenbeugungsbildes (des inversen Raums) ersetzt, wobei das tatsächliche Bild (des tatsächlichen Raums) durch eine inverse Fourier-Transformation wiederhergestellt wird. In dieser Weise werden eine Fourier-Transformation und eine inverse Fourier-Transformation wiederholt, so dass die Phaseninformationen des tatsächlichen Bildes wiederhergestellt werden.
Jede der Fig. 8A und 8B ist eine Ansicht, die die Wege der Elektronenstrahlen in einer Betriebsart für tatsächliche Bilder veranschaulicht, und eine Ansicht, die die Wege der Elektronenstrahlen in einer Elektronenbeugungsbild-Betriebsart eines Transmissionselektronenmikroskops, das eine Elektronenstrahlsäule 13 als die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10 aufweist, gemäß einer Modifikation der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Gemäß der Modifikation enthält die Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen 10: die Elektronenstrahlsäule 13, die wenigstens einen Teil eines Bildgebungssystems zum Erhalten einer Intensitätsverteilung des tatsächlichen Bildes und des Elektronenbeugungsbildes bildet; einen Detektor 71, der ein durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl verursachtes Transmissionselektron des Bestrahlungsziels detektiert; und eine Probenhalterung 72, die das Bestrahlungsziel (die Probe S usw.) hält, um es zu ermöglichen, dass der Detektor 71 das Transmissionselektron detektiert.
In der Betriebsart für tatsächliche Bilder konvergieren die von einer Elektronenquelle 81 emittierten Elektronenstrahlen 82 auf einer Bestrahlungslinse 83, wobei sie durch eine Kondensorapertur 84 nur in einen Abschnitt, der einen kleinen Bestrahlungswinkel aufweist, geschnitten werden und auf einer Objektivlinse 85 in feine Elektronenstrahlen 82 mit einem Sub-nm-Durchmesser konvergieren. Die Elektronenstrahlen 82 tasten durch eine Abtastspule 86 ab und bestrahlen einen Bestrahlungsbereich 87 mit mehreren Dutzend nm im Durchmesser in der Probe S. Die durch den Bestrahlungsbereich 87 gestreuten und durchgelassenen Transmissionselektronen werden über eine Objektivlinse 88 durch den Detektor 71 detektiert. Eine den Detektionswinkel begrenzende Apertur 89, die genau vor dem Detektor 71 angeordnet ist, legt einen Detektionswinkelbereich der durch den Detektor 71 detektierten Transmissionselektronen fest.
In der Elektronenbeugungsbild-Betriebsart werden die von der Elektronenquelle 81 emittierten Elektronenstrahlen 82 durch die Bestrahlungslinse 83 aufgeweitet und durch die Kondensorapertur 84 nur in einen Abschnitt mit gleichmäßiger Helligkeit geschnitten. Die durch die Kondensorapertur 85 hindurchgehenden Elektronenstrahlen 82 sind durch die Objektivlinse 85 zueinander parallel. Hier wird das Abtasten durch die Abtastspule 86 mit den Elektronenstrahlen 82 nicht ausgeführt. Das durchdringende Aperturloch 63a des Aperturabschnitts 63 wird in Abhängigkeit von dem Betrieb des Elektrodenelements 45 in der Richtung der X-Achse durch die Antriebseinheit 42 an der Einsetzposition unmittelbar über der Probe S angeordnet. Die Form des durchdringenden Aperturlochs 63a ist so vorgesehen, dass sie die gleiche wie die des Bestrahlungsbereichs 87 in der Betriebsart für tatsächliche Bilder ist. Die Elektronenstrahlen 82 bestrahlen den Bestrahlungsbereich 87 genauso wie in der Betriebsart für tatsächliche Bilder, nachdem sie durch den Aperturabschnitt 63 geschnitten worden sind.
Gemäß der Modifikation kann das durchdringende Aperturloch 63a des Aperturabschnitts 63 die Konvergenz der Phasenrückgewinnungsverarbeitung verbessern. Während der Beobachtung des Elektronenbeugungsbildes kann die Bestrahlungsdichte des Elektronenstrahls bei einer gleichmäßigen Intensitätsverteilung verringert werden und kann die Auflösung des Elektronenbeugungsbildes vergrößert werden.
Die Ausführungsformen sind für Veranschaulichungszwecke offenbart worden, wobei die Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Auslassungen, Ersetzungen und Modifikationen möglich sind, ohne vom Schutzumfang und Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart sind. In den oben beschriebenen Ausführungsformen verhindert z. B. der Aktuator 51, der das Elektrodenelement 45 in der Verschiebungsrichtung parallel zu der Neigungswelle T verschiebt, dass das Antreiben des Elektrodenelements 45 eine Neigung des Probentellers 12 um die Neigungswelle T stört, wobei aber der Aktuator nicht darauf eingeschränkt ist. Der Aktuator 51 kann das Elektrodenelement 45 innerhalb eines Bereichs verschieben, der eine Neigung des Probentellers 12 um die Neigungswelle T nicht stört, selbst wenn die Verschiebungsrichtung parallel zu der Neigungswelle T nicht verwendet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000311646 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Aussenden eines Strahls geladener Teilchen, umfassend: einen Probentisch, auf dem eine Probe angeordnet ist; eine Probenkammer, die den Probentisch darin aufnimmt; eine Ladungsteilchenstrahlsäule, die die Probe mit einem Strahl geladener Teilchen bestrahlt; ein Elektrodenelement, dass zwischen einer Einsetzposition, wobei sich die Einsetzposition zwischen einem Strahlemissionsendabschnitt der Ladungsteilchenstrahlsäule und dem Probentisch befindet, und einer Rückzugsposition, die sich entfernt von der Einsetzposition befindet, verschiebbar ist, wobei das Elektrodenelement mit einem Durchgangsloch versehen ist, durch das der Strahl geladener Teilchen an der Einsetzposition hindurchgeht; Antriebsmittel, die das Elektrodenelement verschieben; ein Netzteil, das eine negative Spannung von außerhalb der Probenkammer an das Elektrodenelement anlegt um den Strahl geladener Teilchen bezüglich der Probe zu verzögern, das Netzteil; und ein elektrisches Isolationselement, das die Probenkammer und die Antriebsmittel von dem Elektrodenelement elektrisch isoliert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsmittel einen Aktuator enthalten, der das Elektrodenelement in einer Verschiebungsrichtung verschiebt, die zu einer optischen Achse der Ladungsteilchenstrahlsäule parallel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsmittel einen Aktuator enthalten, der das Elektrodenelement innerhalb eines Bereichs verschiebt, der eine Neigung des Probentischs nicht stört.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei eine Innenfläche des Durchgangslochs in einer Form einer konvexen Fläche ausgebildet sein, die stetig in eine Oberfläche des Elektrodenelements übergeht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Netzteil eine negative Spannung an das Elektrodenelement und die Probe derart anlegt, dass das Elektrodenelement und die Probe das gleiche elektrische Potential aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5, die ferner umfasst: ein erstes Ende, das sich mit der Probe in Kontakt befindet; ein zweites Ende, das an einer Position entfernt von der Probe vorgesehen ist; und ein elektrisches Verbindungselement, das das erste Ende und das zweite Ende elektrisch verbindet, wobei das Netzteil eine negative Spannung an das zweite Ende und das Elektrodenelement anlegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Ladungsteilchenstrahlsäule eine Elektronenstrahlsäule enthält, die die Probe mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, und eine Säule für einen fokussierten Ionenstrahl enthält, die die Probe mit einem fokussierten Ionenstrahl bestrahlt.