DE112017007063T5

DE112017007063T5 - Ladungsträgerstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007063T5
Application number: DE112017007063.5T
Authority: DE
Inventors: Ryo Hirano; Hideo Morishita; Toshihide Agemura; Junichi Katane; Tsunenori Nomaguchi
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2019-10-31
Also published as: JPWO2018179115A1; CN110431649A; JP6814282B2; CN110431649B; US20200090903A1; WO2018179115A1; US10886101B2

Abstract

Eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung umfasst: eine Ladungsträgerquelle, die einen Ladungsträgerstrahl aussendet; eine Verstärkungselektrode, die zwischen der Ladungsträgerquelle und einer Probe angeordnet ist, um einen Weg des Ladungsträgerstrahls zu bilden und den Ladungsträgerstrahl zu beschleunigen und zu verzögern; ein erstes Polstück, das die Verstärkungselektrode abdeckt; ein zweites Polstück, das das erste Polstück abdeckt; eine erste Linsenspule, die außerhalb des ersten Polstücks und innerhalb des zweiten Polstücks angeordnet ist, um eine erste Linse zu bilden; eine zweite Linsenspule, die außerhalb des zweiten Polstücks angeordnet ist, um eine zweite Linse zu bilden; und eine Steuerelektrode, die zwischen einem distalen Endabschnitt des ersten Polstücks und einem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks ausgebildet ist, um ein zwischen der Probe und dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks ausgebildetes elektrisches Feld zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung.
Stand der Technik
Es wird eine Technik zur Verwendung einer verstärkenden Magnetfeldlinse, der eine elektrische Feldlinse in einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung überlagert wird (siehe Patentliteratur 1), offenbart. Ein Vorteil einer Objektivlinse der Patentliteratur 1 ist beispielsweise die hohe Auflösung bei der Niedrigenergie-Beobachtung durch ein elektrostatisches Verzögerungsfeld.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
PTL1: JP-A-1-298633
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Gemäß Patentliteratur 1 kann sich die Auflösung abhängig vom Zustand einer Probe verschlechtern. Wenn beispielsweise eine Probenoberfläche Unregelmäßigkeiten aufweist oder wenn die Probe in Bezug auf eine optische Achse geneigt ist, durch die ein Ladungsträgerstrahl läuft, wird die auf der Probe gebildete elektrische Feldlinse verzerrt und die Leistung der Objektivlinse wird verschlechtert.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, Beobachtungen mit hoher Auflösung zu realisieren, indem eine Verzerrung der elektrischen Feldlinse verhindert wird.
Lösung des Problems
Eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst: eine Ladungsträgerquelle, die einen Ladungsträgerstrahl aussendet; eine Verstärkungselektrode, die zwischen der Ladungsträgerquelle und einer Probe angeordnet ist, um einen Weg des Ladungsträgerstrahls zu bilden und den Ladungsträgerstrahl zu beschleunigen und zu verzögern; ein erstes Polstück, das die Verstärkungselektrode abdeckt; ein zweites Polstück, das das erste Polstück abdeckt; eine erste Linsenspule, die außerhalb des ersten Polstücks und innerhalb des zweiten Polstücks angeordnet ist, um eine erste Linse zu bilden; eine zweite Linsenspule, die außerhalb des zweiten Polstücks angeordnet ist, um eine zweite Linse zu bilden; und eine Steuerelektrode, die zwischen einem distalen Endabschnitt des ersten Polstücks und einem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks ausgebildet ist, um ein zwischen der Probe und dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks ausgebildetes elektrisches Feld zu steuern.
Vorteilhafte Wirkung
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, Beobachtungen mit hoher Auflösung zu realisieren, indem die Verzerrung einer elektrischen Feldlinse verhindert wird.
Figurenliste

[1] 1 ist eine schematische Darstellung eines REM. [2] 2 ist eine Detailansicht des REM.
[3] Die 3A bis 3C sind schematische Ansichten eines elektrischen Verzögerungsfeldes.
[4] Die 4A bis 4C sind Querschnittsansichten einer Teilungseinheit aus verschiedenen Komponenten, die eine Objektivlinse bilden.
[5] 5 ist eine Querschnittsansicht eines gehäuseinternen Detektors, der auf einer Teilungsposition montiert ist.
[6] Die 6A bis 6D sind schematische Ansichten von Verfahren zur Befestigung der Teilungseinheit.
[7] Die 7A bis 7B sind schematische Ansichten von Verfahren zum Einleiten einer Spannung in eine Steuerelektrode.
[8] 8 ist eine schematische Darstellung eines FIB-REM.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die folgenden Ausführungsformen beschreiben ein Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend als „REM“ bezeichnet) als Beispiel für eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung; die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auf ein Ionen-Feinstrahl-Rasterelektronenmikroskop (nachfolgend als „FIB-REM““ bezeichnet), ein Rastertransmissionselektronenmikroskop (RTEM) und dergleichen angewendet werden.
Erste Ausführungsform
1 ist eine schematische Darstellung des REM. Das REM umfasst ein REM-Gehäuse 102, das eine Probe 103 mit einem Primär-Ladungsträgerstrahl (hier ein Primär-Elektronenstrahl) bestrahlt, eine Probenkammer 101, auf der das Gehäuse 102 montiert ist und die Probe während der Beobachtung aufnimmt, einen Grundrahmen 100, auf dem die Probenkammer 101 montiert ist, einen Monitor (Anzeigeeinheit) 104, der ein Bild anzeigt, und eine Steuereinheit 105, die ein System des gesamten REM steuert.
2 ist eine Detailansicht des REM. Das REM-Gehäuse 102 umfasst eine Elektronenquelle 111, die einen Primär-Elektronenstrahl 112 aussendet, eine Objektivlinse, die den Primär-Elektronenstrahl 112 auf die Probe 103 fokussiert, eine Verstärkungselektrode 113 und eine Steuerelektrode 114, die den Primär-Elektronenstrahl 112 von direkt unterhalb der Elektronenquelle 110 zu einem distalen Ende der Objektivlinse beschleunigen, um die Objektivlinse in einem Hochenergiezustand zu durchlaufen, und Detektoren 122 und 123, die Signalelektronen 121 erfassen, die aus der Probe 103 durch Bestrahlung des Primär-Elektronenstrahls 112 erzeugt werden. Wenn der Primär-Elektronenstrahl 112 durch die Verstärkungselektrode 113 und die Steuerelektrode 114 beschleunigt wird, wird die Energie des Primär-Elektronenstrahls 112 beim Empfangen einer Fokussierungswirkung durch die Objektivlinse hoch, und entsprechend wird der Linsenfehler reduziert und die Auflösung verbessert.
Hierbei ist die Objektivlinse ein Typ einer Magnetfeldlinse 119, die von einem elektrischen Feld überlagert wird und zwei Modi aufweist. Der eine ist eine Magnetfeldlinse 119 des Typs ohne Immersion (Immersionsloser Modus) ohne Magnetfeldableitung auf die Probe, die andere ist ein Magnetfeldlinse 120 des Typs mit Immersion (Immersionsmodus), die ein Magnetfeld auf der Probe bildet. Die Erstere ist geeignet für die Analyse ohne Einfluss eines Magnetfeldes und für die Beobachtung einer magnetischen Probe, da keine Magnetfeldableitung auf die Probe vorliegt; die Letztere ist geeignet für die Beobachtung mit hoher Auflösung durch Verkürzung einer Linsenbrennweite durch Bildung eines Magnetfeldes auf der Probe. Auf diese Weise ist es möglich, ein breites Spektrum an Analysen durchzuführen, indem der Linsenmodus der Magnetfeldlinse selektiv entsprechend der Verwendung verwendet wird.
Die Magnetlinse 119 ohne Immersion (erste Linse) wird zwischen einem ersten Polstück 115 und einem zweiten Polstück 116 durch Stromzufuhr zu einer außerhalb des ersten Polstücks 115 und innerhalb des zweiten Polstücks 116 angeordneten ersten Linsenspule 117 gebildet. Andererseits wird die Magnetfeldlinse 120 des Typs mit Immersion (zweite Linse) zwischen dem zweiten Polstück 116 und der Probe 103 gebildet, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch eine zweite Linsenspule 118 fließt, die außerhalb des zweiten Polstücks 116 angeordnet ist. Die Intensität dieser Magnetfeldlinsen kann gesteuert werden, indem die durch die Spulen fließenden Ströme durch das Steuergerät 105 so gesteuert werden, dass der Primär-Elektronenstrahl 112 auf die Probe 103 fokussiert wird.
Das erste Polstück 115 und das zweite Polstück 116 weisen eine axialsymmetrische Hohlkegelform auf und werden durch ein weichmagnetisches Material, wie reines Eisen oder Permendur gebildet. Weiterhin ist ein offenes Loch des zweiten Polstücks 116 auf der Probenseite kleiner als ein offenes Loch des ersten Polstücks 115 auf der Probenseite.
Das erste Polstück 115 und das zweite Polstück 116 sind zwischen der Elektronenquelle 111 und der Probe 103 angeordnet, und das zweite Polstück 116 ist außerhalb des ersten Polstücks 115 angeordnet. Ein probenseitiger distaler Endabschnitt des zweiten Polstücks 116 ist näher an der Probe angeordnet als ein probenseitiger distaler Endabschnitt des ersten Polstücks.
Zu den Detektoren, die Signalelektronen erfassen, gehören die im REM-Gehäuse 102 montierten gehäuseinternen Detektoren 122 und der in der Probenkammer 101 montierte Probenkammerdetektor 123. So wird beispielsweise ein Detektor mit einem Szintillator oder ein Detektor mit einem Halbleiter verwendet.
Die 3A bis 3C sind schematische Ansichten eines elektrischen Verzögerungsfeldes, wobei 3A ein zweites elektrisches Verzögerungsfeld zeigt, das auf der Probe gebildet wird, 3B ein zweites elektrisches Verzögerungsfeld zum Zeitpunkt der Probenneigung zeigt und 3C ein reduziertes zweites elektrisches Verzögerungsfeld zeigt.
Die Verstärkungselektrode 113 weist eine Hohlzylinderform auf, die in Bezug auf eine optische Achse 110 achsensymmetrisch ist und innerhalb des ersten Polstücks 115 von direkt unterhalb der Elektronenquelle bis unterhalb eines distalen Endes des ersten Polstücks 115 auf der Probenseite angeordnet ist.
Die Steuerelektrode 114 weist eine Hohlkegelform auf, die axialsymmetrisch bezüglich der optischen Achse 110 ist und zwischen der Verstärkungselektrode 113 und dem zweiten Polstück 116 angeordnet ist.
An die Verstärkungselektrode 113 wird eine positive Spannung angelegt, und an die Steuerelektrode 114 wird eine Spannung angelegt, die niedriger als die der Verstärkungselektrode 113 und höher als die der Probe 103 ist. Wenn die Spannungswerte der Verstärkungselektrode 113 und der Steuerelektrode 114 unterschiedlich sind, wird ein erstes elektrisches Verzögerungsfeld 130, das den Primär-Elektronenstrahl 112 verzögert, durch eine Potentialdifferenz gebildet, und ein zweites elektrisches Verzögerungsfeld 131, das den Primär-Elektronenstrahl 112 verzögert, wird durch eine Potentialdifferenz der Steuerelektrode 114 und des zweiten Polstücks 116 und der Probe 103 gebildet. Hier wird ein Abstand zwischen dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks 116 und der Probe 103 sowie die an die Steuerelektrode 114 angelegte Spannung auf einen geeigneten Wert eingestellt. Auf diese Weise wird das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 hauptsächlich durch die Potentialdifferenz zwischen der Steuerelektrode 114 und dem zweiten Polstück 116 gebildet und die Ableitung des elektrischen Feldes auf die Probe 103 kann verhindert werden.
Das heißt, die Verstärkungselektrode 113, die Steuerelektrode 114, das zweite Polstück 116 und die Probe 103 sind elektrisch unabhängig voneinander angeordnet und V_s ≤ V_c ≤ V_b ist erfüllt, wenn die an die Probe 103 angelegte Spannung als V_s definiert ist, die an die Steuerelektrode 114 angelegte Spannung als V_c definiert ist und die an die Verstärkungselektrode 113 angelegte Spannung als V_b definiert ist.
Wenn beispielsweise der Abstand zwischen dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks 116 und der Probe 103 4 mm beträgt, kann der Streuverlust des elektrische Felds an der Probe verhindert werden, wenn der Spannungswert der Steuerelektrode 114 etwa 100 V gegenüber der geerdeten Probe beträgt. Daher ist es möglich, die Verzerrung des zweiten elektrischen Verzögerungsfeldes 131, die in Abhängigkeit von der Probenform, wie Unregelmäßigkeiten auf der Probenoberfläche und der Probenneigung, erzeugt wird, zu verhindern und eine in Abhängigkeit von der Probenform erzeugte Verschlechterung der Linsenleistung zu verhindern.
Weiterhin können die Spannungswerte der Verstärkungselektrode 113 und der Steuerelektrode 114 durch eine GUI (Anzeigeeinheit 104), die das REM betreibt, beliebig verändert werden. Somit ist es einfach, die Spannungswerte der Elektroden unter den Beobachtungsbedingungen zu ändern.
Hierbei ist es durch Einstellen der Spannung der Verstärkungselektrode 113 auf einen konstanten Wert zum Zeitpunkt des Umschaltens des Modus der Objektivlinse und durch das Ändern von nur des Spannungswertes der Steuerelektrode möglich, die Objektivlinse unabhängig von der Änderung der optischen Bedingung, die mit der Änderung des Spannungswertes der Verstärkungselektrode 113 einhergeht, zu verwenden.
Als nächstes wird ein Funktionsprinzip des REM beschrieben. Der von der Elektronenquelle 111 ausgesendete Primär-Elektronenstrahl 112 bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit in dem Zylinder der Verstärkungselektrode 113. Im Falle des Modus ohne Immersion wird der Primär-Elektronenstrahl 112 einer Fokussierungswirkung durch die Magnetfeldlinse 119 des Typs ohne Immersion ausgesetzt, durch das erste elektrische Verzögerungsfeld 130 und das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 verzögert und auf die Probe gestrahlt. 103. Andererseits wird der Primär-Elektronenstrahl 112 im Immersionsmodus einer Fokussierungswirkung durch die Magnetfeldlinse 120 des Immersionstyps unterzogen, nachdem er durch das erste elektrische Verzögerungsfeld 130 verzögert wurde, durch das auf der Probe 103 ausgebildete zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 verzögert wurde, und auf die Probe 103 gestrahlt wurde. Auf diese Weise erhält der Primär-Elektronenstrahl 112 durch Beschleunigung des Primär-Elektronenstrahls 112 durch die Verstärkungselektrode 113 eine hohe Energie und wird von der Magnetfeldlinse der Fokussierung unterzogen. Dementsprechend ist es möglich, den Abbildungsfehler des primären Elektronenstrahls 112, der beim Durchlaufen der Magnetfeldlinse erzeugt wird, zu reduzieren.
Der durch die Linsenwirkung fokussierte Primär-Elektronenstrahl 112 scannt die Probe durch eine Ablenkwirkung einer Abtastspule. Wenn die Probe 103 mit dem Primär-Elektronenstrahl 112 bestrahlt wird, werden die Signalelektronen 121 ausgesendet. Die Signalelektronen 121 werden von den gehäuseinternen Detektoren 122 oder dem Probenkammerdetektor 123 erfasst.
Der Verzögerungseffekt des ersten elektrischen Verzögerungsfeldes 130 und des zweiten elektrischen Verzögerungsfeldes 131 kann durch Steuern der an die die Steuerelektrode 114 angelegte Spannung gesteuert werden. Wenn beispielsweise gewünscht wird, das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 auf der Probe zu reduzieren, indem die Probe in Bezug auf eine Probe geneigt wird, die eine Oberflächenform aufweist, die nicht axialsymmetrisch zu der optischen Achse 110 oder zur optischen Achse ist, kann ein Potential der Steuerelektrode 114 so gesteuert werden, dass es nahe dem Probenpotential liegt.
Wenn gewünscht wird, die Auflösung der Magnetfeldlinse 120 vom Immersionstyp zu erhöhen, ist der Spannungswert der Steuerelektrode 114 hoch, um das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 zu verstärken. Wenn ferner gewünscht wird, eine geneigte Probe oder eine Probe mit Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche zu beobachten, während die Auflösung der Magnetlinse 119 des Typs ohne Immersion erhöht wird, liegt der Spannungswert der Steuerelektrode 114 nahe dem Potential des zweiten Polstücks und der Probe, um das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 zu schwächen.
Auf diese Weise ist in jedem Modus der Objektivlinse eine Beobachtung mit hoher Auflösung ohne Abhängigkeit von der Probenform möglich. Das heißt, eine Verzerrung des elektrischen Verzögerungsfeldes auf der Probe, die ein Problem bei der Verstärkung der Objektivlinse darstellt, kann durch die Steuerelektrode 114 verhindert werden.
Wenn die Signalelektronen 121 Sekundärelektronen mit einer niedrigen Energie von etwa 50 eV sind, werden außerdem die Signalelektronen 121 durch das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 in das REM-Gehäuse 102 absorbiert. Andererseits bewegen sich rückgestreute Elektronen im Vergleich zu Sekundärelektronen mit relativ hoher Energie geradlinig, ohne durch das zweite elektrische Verzögerungsfeld 131 fokussiert zu werden. Daher können Sekundärelektronen und rückgestreute Elektronen durch die Intensität des ersten und zweiten elektrischen Verzögerungsfeldes 131 und die Anordnung der Detektoren unterschieden werden.
Die 4A bis 4C sind Querschnittsansichten einer Teilungseinheit 141 verschiedener Komponenten, die die Objektivlinse bilden. 4A zeigt einen Zustand, in dem die Teilungseinheit 141 von dem REM getrennt ist. Die Teilungseinheit 141 in 4B besteht aus dem probenseitigen distalen Endabschnitt der Verstärkungselektrode, der Steuerelektrode, dem probenseitigen distalen Endabschnitt des ersten Polstücks und dem probenseitigen distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks. 4C zeigt ein Beispiel, in dem der probenseitige distale Endabschnitt des ersten Polstücks nicht in der Teilungseinheit 141 vorgesehen ist. So können bei Bedarf verschiedene Komponenten vom SEM getrennt werden. Dies führt zu einer einfachen Reparatur, wenn eine Elektrode oder ein Polstück, das die Objektivlinse bildet, durch Anhaftung von Verunreinigungen, Gasadsorption und dergleichen verunreinigt oder durch eine Störsubstanz beschädigt wird, wodurch die Wartbarkeit verbessert wird.
5 ist eine Querschnittsansicht eines gehäuseinternen Detektors 22, der auf einer Teilungsposition montiert ist. In diesem Fall wird die Reparatur einfach, wenn die Erzeugung der Signalelektronen durch Verunreinigung der Erfassungsfläche reduziert wird oder wenn der Detektor ausfällt. Zusätzlich zum gehäuseinternen Detektor 22 kann in der Teilungsposition auch ein Ablenkelement zur Ablenkung des Elektronenstrahls oder ein Drosselloch zur differentiellen Absaugung montiert werden. Daher hat die Verwendung der Teilungseinheit 141 den Vorteil, dass das Einfügen anderer Komponenten in die Teilungsposition einfach wird.
In der Teilungseinheit 141 werden die Verstärkungselektrode, die Steuerelektrode, das erste Polstück und das zweite Polstück mittels eines Isolierelements 140 (Harzmaterial, Keramikmaterial oder dergleichen) befestigt, da sie elektrisch unabhängig voneinander sein müssen.
Die 6A bis 6D sind schematische Ansichten von Verfahren zur Befestigung der Teilungseinheit, wobei 6A ein Verfahren zur direkten Befestigung der Teilungseinheit an einem oberen zweiten Polstück 116a mit einer Schraube zeigt, 6B ein Verfahren zur direkten Befestigung eines unteren zweiten Polstücks 116b an einer im oberen zweiten Polstück 116a eingeschnittenen Schraube zeigt und die 6C und 6D ein Verfahren zur Befestigung der Teilungseinheit mittels Isolatoren, wie einem Harzmaterial und einem Keramikmaterial, zeigen. Das untere zweite Polstück ist in 6C am oberen zweiten Polstück und in 6D am ersten Polstück befestigt. In jedem Fall wird davon ausgegangen, dass die Endflächen des oberen zweiten Polstücks und des unteren zweiten Polstücks spaltfrei miteinander verbunden sind. Darüber hinaus ist ein Befestigungsverfahren durch Befestigen durch Anbringen von Harz und Adsorption durch Magnetismus möglich.
Um die Leistung der Objektivlinse zu darzustellen, ist es notwendig, die Mittelachsen der Magnetfeldlinse und der elektrischen Feldlinse auszurichten. Das heißt, die Montagegenauigkeit der Positionen des ersten und zweiten Polstücks, die die Magnetfeldlinse bilden, der Verstärkungselektrode und der Steuerelektrode, die die elektrische Feldlinse bilden, ist wichtig. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der Vorteil, dass die Montageeffizienz durch Downsizing verbessert werden kann, und die Teilungseinheit kann als Verbrauchsprodukt bereitgestellt werden, indem die Komponenten, die die Montagegenauigkeit erfordern, als die Teilungseinheit montiert werden.
Die 7A und 7B sind schematische Ansichten von Verfahren zum Einleiten einer Spannung in die Steuerelektrode, wobei 7A ein Verfahren zum Einleiten einer Spannung aus der Teilungsposition des zweiten Polstücks zeigt, und 7B ein Verfahren zum Einleiten einer Spannung aus einem in der Seitenfläche des zweiten Polstücks ausgebildeten Loch zeigt. Es ist vorzuziehen, zwei bis vier Löcher in Axialsymmetrie vorzusehen. Das Verfahren zum Einleiten einer Spannung in die untere Verstärkungselektrode 113b kann ein Verfahren zum Verbinden mit der oberen Verstärkungselektrode 113a an der Teilungsposition oder ein Verfahren zum Einleiten einer Spannung von außerhalb des zweiten Polstücks in gleicher Weise wie bei der Steuerelektrode sein. Als Verbindungsverfahren sind das Verbinden mittels einer Feder, das Verbinden mittels eines Kabels und dergleichen möglich.
Gemäß der ersten Ausführungsform ist es durch Hinzufügen einer Steuerelektrode zusätzlich zu der Verstärkungselektrode zum Beschleunigen des Ladungsträgerstrahls möglich, eine Beobachtung mit hoher Auflösung durch Überlagerung mit einem elektrischen Feld unabhängig vom Modus der Objektivlinse zu realisieren. Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung bereitzustellen, die sowohl eine Beobachtung mit hoher Auflösung als auch eine Beobachtung ohne elektromagnetisches Feld an einer Probe ermöglicht. Weiterhin ist es möglich, durch Ausbilden des probenseitigen distalen Endabschnitts des Polstücks und der Elektrode in Teilungseinheiten und Ausführen derselben als ablösbare Struktur, die Funktion stabil bereitzustellen, indem die Montierbarkeit und die Wartbarkeit verbessert werden.
Zweite Ausführungsform
8 ist eine schematische Darstellung des FIB-REM (Focused Ion Beam, auch als kombinierte Ladungsträgerstrahlvorrichtung bezeichnet). In dem FIB-SEM ist ein FIB-Gehäuse 170 in Richtung auf eine Probe montiert, und die Verarbeitung der Probe erfolgt durch die FIB. Im Allgemeinen wird die Probe im FIB-SEM so geneigt, dass die Probe während der Verarbeitung durch die FIB orthogonal zur Mittelachse des FIB-Gehäuses 170 ist, und die Verarbeitung wird durch einen Ionenstrahl durchgeführt. Wenn also ein elektrisches Verzögerungsfeld zwischen einer Objektivlinse und der Probe gebildet wird, wird das elektrische Feld durch die Neigung der Probe verzerrt, und es kann zu einer Verschlechterung der Linsenleistung kommen, wie beispielsweise bei einer Bestrahlungsposition eines Primärelektronenstrahls auf die Probe und der Verschlechterung der Auflösung des REM. In einer Vorrichtung, die eine Probe in Bezug auf das REM-Gehäuse 102, wie das FIB-REM, neigt, ist die Steuerung des zwischen der Objektivlinse und der Probe gebildeten elektrischen Verzögerungsfeldes wichtig. In der vorliegenden Ausführungsform kann durch Steuern des elektrischen Verzögerungsfeldes zwischen der Objektivlinse und der Probe durch die Steuerelektrode ein Effekt der Verbesserung der Auflösung durch Verstärkung auch für eine geneigte Probe erreicht werden.
Darüber hinaus ist es als REM-Objektivlinse des FIB-REM auch effektiv, einen distalen Endabschnitt der Objektivlinse als Teilungseinheit zu verwenden. Wenn die Probe durch die FIB verarbeitet wird, werden zerstäubte Partikel (Atome und Moleküle) aus der Probe zerstäubt. Wenn die zerstäubten Partikel am distalen Endabschnitt der Objektivlinse haften, können Probleme, wie Entladungen, auftreten, die auf eine Verschlechterung der Leistung eines gehäuseinternen Detektors und eine Verschlechterung der Isolierleistung zwischen den Elektroden zurückzuführen sind. Daher hat eine ablösbare Struktur, die probenseitige distale Endabschnitte von Polstücken und eine Elektrode als Teilungseinheit verwendet, den Vorteil, dass diese Komponenten bei Auftreten eines Problems des gehäuseinternen Detektors oder der Elektrode leicht ausgetauscht werden können.
Bezugszeichenliste

100: Grundrahmen
101: Probenkammer
102: REM-Gehäuse
103: Probe
104: Monitor
105: Steuereinheit
110: Optische Achse
111: Elektronenquelle
112: Primär-Elektronenstrahl
113: Verstärkungselektrode
113a: obere Verstärkungselektrode
113b: untere Verstärkungselektrode
114: Steuerelektrode
115: erstes Polstück
116: zweites Polstück
116a: oberes zweites Polstück
116b: unteres zweites Polstück
117: erste Linsenspule
118: zweite Linsenspule
119: Magnetfeldlinse des Typs ohne Immersion
120: Magnetfeldlinse des Typs mit Immersion
121: Signalelektronen
122: gehäuseinterner Detektor
123: Probenkammerdetektor
130: erstes elektrisches Verzögerungsfeld
131: zweites elektrisches Verzögerungsfeld
132: geneigte Probe
140: Elektrodenbefestigungskomponente
141: Teilungseinheit
150: Teilungseinheit-Befestigungsschraube
151: Teilungseinheit-Befestigungskomponente
160: Spannungseinleitungsleitung
161: Spannungseinführung, einstückig
170: FIB-Gehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 1298633 A [0003]

Claims

Ladungsträgerstrahlvorrichtung, umfassend: eine Ladungsträgerquelle, die einen Ladungsträgerstrahl aussendet; eine Verstärkungselektrode, die zwischen der Ladungsträgerquelle und der Probe angeordnet ist, um einen Weg des Ladungsträgerstrahls zu bilden und den Ladungsträgerstrahl zu beschleunigen und zu verzögern; ein erstes Polstück, das die Verstärkungselektrode abdeckt; ein zweites Polstück, das das erste Polstück abdeckt; eine erste Linsenspule, die außerhalb des ersten Polstücks und innerhalb des zweiten Polstücks angeordnet ist, um eine erste Linse zu bilden; eine zweite Linsenspule, die außerhalb des zweiten Polstücks angeordnet ist, um eine zweite Linse zu bilden; und eine Steuerelektrode, die zwischen einem distalen Endabschnitt des ersten Polstücks und einem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks ausgebildet ist, um ein zwischen der Probe und dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks ausgebildetes elektrisches Feld zu steuern.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Linse eine Linse des Typs ohne Immersion ist und die zweite Linse eine Linse des Typs mit Immersion ist.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Teilungseinheit, die ablösbar auf der Ladungsträgerstrahlvorrichtung ausgebildet ist, wobei die Teilungseinheit einen distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks auf der Probenseite umfasst.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Teilungseinheit weiterhin die Steuerelektrode und einen distalen Endabschnitt der Verstärkungselektrode auf der Probenseite umfasst.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei aus einer Teilungsposition zwischen der Teilungseinheit und der Ladungsträgerstrahlvorrichtung eine Komponente in die Ladungsträgerstrahlvorrichtung einführbar ist.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Komponente ein Detektor ist, der geladene Teilchen erkennt, die aus der Probe erzeugt werden.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Komponente ein Drosselloch für eine differentielle Vakuumabsaugung ist.
Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Komponente ein Ablenkelement ist, das einen Ladungsträgerstrahl ablenkt.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Polstück zwei bis vier Durchgangslöcher umfasst, die axialsymmetrisch auf einer Seitenfläche des zweiten Polstücks sind und eine Spannung in die Steuerspannung einleiten.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verstärkungselektrode, die Steuerelektrode, das zweite Polstück und die Probe elektrisch unabhängig voneinander angeordnet sind und V_s ≤ V_c ≤ V_b erfüllt ist, wenn eine an die Probe angelegte Spannung als V_s definiert ist, eine an die Steuerelektrode angelegte Spannung als V_c definiert ist und eine an die Verstärkungselektrode angelegte Spannung als V_b definiert ist.
Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die distalen Endabschnitte des ersten und zweiten Polstücks auf der Probenseite und die distalen Endabschnitte der Verstärkungselektrode und der Steuerelektrode auf der Probenseite eine axialsymmetrische Hohlkegelform aufweisen, sich der distale Endabschnitt der Verstärkungselektrode auf der Probenseite zwischen dem distalen Endabschnitt des ersten Polstücks auf der Probenseite und dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks auf der Probenseite befindet, und sich der distale Endabschnitt der Steuerelektrode auf der Probenseite zwischen dem distalen Endabschnitt der Verstärkungselektrode auf der Probenseite und dem distalen Endabschnitt des zweiten Polstücks auf der Probenseite befindet.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Spannung, die an die Verstärkungselektrode angelegt wird, wenn eine erste Linsenspule angeregt wird, und eine Spannung, die an die Verstärkungselektrode angelegt wird, wenn eine zweite Linsenspule angeregt wird, auf das gleiche Potential eingestellt werden.