DE112018006761B4

DE112018006761B4 - Einen strahl geladener teilchen anwendende vorrichtung

Info

Publication number: DE112018006761B4
Application number: DE112018006761.0T
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Shirasaki; Takashi Dobashi; Momoyo Enyama; Akira Ikegami; Yuta Kawamoto
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2023-06-15
Anticipated expiration: 2038-03-31
Also published as: TW201942933A; US20210005417A1; TWI703607B; DE112018006761T5; JP6919063B2; WO2019187118A1; US11177108B2; JPWO2019187118A1

Abstract

Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung, die einen Sekundärstrahl durch Bestrahlen einer Probe mit einem Primärstrahl geladener Teilchen erfasst, wobei die einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung Folgendes aufweist:eine Primärstrahlquelle (101), die einen Primärstrahl (102) zur Bestrahlung einer Probe (106) ausgibt,einen Strahltrenner (103), der ein internes elektromagnetisches Feld erzeugt, so dass sich der Primärstrahl geradlinig bewegt und die Bahn des Primärstrahls und die Bahn des Sekundärstrahls (109) getrennt werden,eine Steuereinheit (114) undeinen Detektor (113), der den Sekundärstrahl vom Strahltrenner erfasst,wobei der Strahltrenner Folgendes aufweist:einen durch eine erste Spule (231) gebildeten ersten Magnetpol (201),einen durch eine zweite Spule (232) gebildeten zweiten Magnetpol (202), der dem ersten Magnetpol gegenübersteht,eine erste Elektrode (221) und eine zweite Elektrode (222), die sich entlang einer optischen Achse des Primärstrahls erstrecken und in einer ersten Richtung senkrecht zur optischen Achse auf einer ersten Fläche des ersten Magnetpols, die dem zweiten Magnetpol gegenübersteht, angeordnet sind, undeine dritte Elektrode (223) und eine vierte Elektrode (224), die sich entlang der optischen Achse erstrecken und der ersten bzw. der zweiten Elektrode gegenüberstehen und die auf einer zweiten Fläche des zweiten Magnetpols, die dem ersten Magnetpol gegenübersteht, angeordnet sind,wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, im Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetpol durch Steuern der Spannung und des Stroms, die an die ersten bis vierten Elektroden und an die ersten und zweiten Spulen angelegt werden, ein aus zueinander orthogonalen elektrischen und magnetischen Feldern bestehendes internes elektromagnetisches Magnetfeld zu erzeugen, das bewirkt, dass der Sekundärstrahl entlang der ersten Fläche des ersten Magnetpols und der zweiten Fläche des zweiten Magnetpols zum Detektor hin abgelenkt wird, während der Primärstrahl nicht abgelenkt wird und sich gerade durch den Strahltrenner hindurch bewegt,wobei der Strahltrenner ferner Folgendes aufweist:einen durch eine dritte Spule (233) gebildeten dritten Magnetpol (203), der entlang der Bahn des Sekundärstrahls zwischen dem ersten Magnetpol und dem Detektor angeordnet ist, undeinen durch eine vierte Spule (234) gebildeten vierten Magnetpol (204), der dem dritten Magnetpol gegenübersteht,wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, im Raum zwischen dem dritten und dem vierten Magnetpol durch Steuern der Spannung und des Stroms, die an die dritte und die vierte Spule angelegt werden, ein internes Magnetfeld in der gleichen Richtung wie das Magnetfeld zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetpol zu erzeugen, das bewirkt, dass der aus dem Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetpol emittierte Sekundärstrahl in der gleichen Richtung wie zuvor durch das interne elektromagnetische Feld abgelenkt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung.
Technischer Hintergrund
Eine einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung wird zur Beobachtung einer feinen Struktur verwendet. Bei einem Halbleiterherstellungsprozess wird eine einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung, die einen Strahl geladener Teilchen in der Art eines Elektronenstrahls verwendet, zum Messen oder Inspizieren der Größe und Form einer Halbleitervorrichtung verwendet. Ein Beispiel ist ein Rasterelektronenmikroskop (SEM). Das SEM bestrahlt eine zu beobachtende Probe mit einem von einer Elektronenquelle erzeugten Elektronenstrahl (nachstehend als Primärstrahl bezeichnet), erfasst dadurch erzeugte Sekundärelektronen mit einem Detektor und wandelt sie in ein elektrisches Signal um, um dadurch ein Bild zu erzeugen.
Zur Erfassung der Sekundärelektronen wird ein Strahltrenner benötigt, der die Bahn der Sekundärelektronen (nachstehend als Sekundärstrahl bezeichnet) vom Primärstrahl trennt. Als Strahltrenner sind ein Magnetfeldsektor, der einen Strahl in einem breiten Magnetfeldbereich ablenkt, und ein ExB, das einen Strahl durch ein in einem lokalen Bereich erzeugtes elektromagnetisches Feld ablenkt, bekannt. Ferner offenbart PTL 1 beispielsweise einen Strahltrenner, bei dem ein elektrisches Feld und ein Magnetfeld verwendet werden.
Zitatliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 2003-187730 A
Sogenannte Wien-Filter zur Strahlenteilung, bei denen unter Verwendung von Magnetpolen und Multipolelektroden Primär- und Sekundärstrahlen voneinander getrennt werden sind in M. Kienle, Aufbau und Erprobung eines außeraxialen Vielkanalspektrometers für Sekundärelektronen, Dissertation, Universität Tübingen, 2002, ausführlich beschrieben. Weitere mit der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang stehende Elektronenstrahlvorrichtungen sind in JP 2006-134 737 A , US 2008/0 149 846 A1 , US 2003/0 226 975 A1 und US 8 421 029 B1 offenbart.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Das SEM benötigt ein optisches Detektionssystem, das den Sekundärstrahl direkt erfasst und ein Signal des Sekundärstrahls unterscheidet, um den Kontrast des aufzunehmenden Bilds zu verbessern. Um das optische Detektionsystem so einzurichten, dass der Primärstrahl nicht gestört wird, ist ein Strahltrenner erwünscht, der in der Lage ist, den Sekundärstrahl mit einem großen Winkel abzulenken.
Der herkömmliche Magnetfeldsektor kann den Sekundärstrahl mit einem großen Winkel (90 Grad) ablenken, es ist jedoch schwierig, die optische Achse einzustellen, weil der Magnetfeldsektor den Primärstrahl ablenkt, d. h. weil der Primärstrahl ein gekrümmtes optisches System ist. Ferner ist der herkömmliche Magnetfeldsektor groß und stört leicht andere optische Elemente. Beim ExB ist die Steuerung des Primärstrahls verhältnismäßig einfach, der Ablenkwinkel des Sekundärstrahls ist jedoch grundsätzlich gering. Daher muss ein sekundäres optisches System zum Leiten des Sekundärstrahls zum optischen Detektionssystem eingerichtet werden und muss ein optisches Element stromaufwärts des ExB in Bezug auf den Primärstrahl mit einem Abstand vom ExB angeordnet werden. Dies beschränkt nicht nur sehr stark die optischen Bedingungen, sondern vergrößert auch die Säulenlänge des SEM, wodurch der Einfluss externer Vibrationen erhöht wird und die Auflösung des Primärstrahls verschlechtert wird.
Lösung des Problems
Die einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Patentanspruch 1 definiert. Weitere vorteilhafte Ausführungsmerkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung ist eine einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung, die einen Sekundärstrahl durch Bestrahlen einer Probe mit einem Primärstrahl geladener Teilchen erzeugter geladener Teilchen erfasst, wobei die einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung Folgendes aufweist: eine Primärstrahlquelle, die einen Primärstrahl zur Bestrahlung einer Probe ausgibt, einen Strahltrenner, der eine erste elektromagnetische Poleinheit und eine zweite elektromagnetische Poleinheit, die einander gegenüberstehen, aufweist und ein internes elektromagnetisches Feld erzeugt, so dass sich der Primärstrahl geradlinig bewegt und die Bahn des Primärstrahls und die Bahn des Sekundärstrahls getrennt werden, und einen Detektor, der den Sekundärstrahl vom Strahltrenner erfasst, wobei die erste elektromagnetische Poleinheit eine erste Platte aus einem magnetischen Material aufweist, wobei sich die erste Platte entlang einer optischen Achse des Primärstrahls erstreckt, wobei die zweite elektromagnetische Poleinheit eine zweite Platte aufweist, die der ersten Platte in einer zweiten zur optischen Achse senkrechten Richtung gegenübersteht, wobei die zweite Platte aus einem magnetischen Material besteht und sich entlang der optischen Achse erstreckt, wobei sich die optische Achse in der zweiten Richtung zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte befindet, wobei die erste Platte auf einer der zweiten Platte gegenüberstehenden Fläche einen ersten und einen zweiten Magnetpol aufweist, wobei die zweite Platte einen dritten und einen vierten Magnetpol aufweist, die dem ersten und dem zweiten Magnetpol gegenüberstehen, wobei sich der erste und der zweite Magnetpol entlang der optischen Achse erstrecken und in einer ersten Richtung senkrecht zur optischen Achse und zur zweiten Richtung angeordnet sind, wobei sich der dritte und der vierte Magnetpol entlang der optischen Achse erstrecken, in der ersten Richtung angeordnet sind und Magnetfelder für den ersten bzw. den zweiten Magnetpol erzeugen, wobei das an den zweiten Magnetpol angelegte Potential höher ist als das an den ersten Magnetpol angelegte Potential und wobei das an den vierten Magnetpol angelegte Potential höher ist als das an den dritten Magnetpol angelegte Potential.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung bereitgestellt werden, bei der die Steuerung des Primärstrahls einfach ist und der Sekundärstrahl mit einem großen Winkel abgelenkt wird, um den Sekundärstrahl direkt zu erfassen und ein Signal des Sekundärstrahls zu unterscheiden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Konfiguration einer Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2A eine Vorderansicht eines Strahltrenners gemäß der ersten Ausführungsform bei Betrachtung in einer zur optischen Achse des Primärstrahls senkrechten Richtung,
2B eine Schnittansicht entlang der Linie IIB-IIB in 2A,
2C ein Beispiel der Größen von Magnetpolen im Strahltrenner,
2D ein spezifisches Konfigurationsbeispiel eines sekundären optischen Systems und eines Detektors zur Unterscheidung eines Signals eines Sekundärstrahls,
3A eine Vorderansicht eines Strahltrenners gemäß einer zweiten Ausführungsform bei Betrachtung in der zur optischen Achse des Primärstrahls senkrechten Richtung,
3B eine Schnittansicht entlang der Linie IIIB-IIIB in 3A,
4 ein Konfigurationsbeispiel durch Widerstände verbundener Elektroden in einem Strahltrenner gemäß der zweiten Ausführungsform,
5A ein anderes Konfigurationsbeispiel zur Bildung eines elektrischen Felds im Strahltrenner gemäß der zweiten Ausführungsform,
5B eine Draufsicht des in 5A dargestellten Konfigurationsbeispiels,
6A eine Vorderansicht eines Strahltrenners gemäß einer dritten Ausführungsform bei Betrachtung in der zur optischen Achse des Primärstrahls senkrechten Richtung,
6B eine Draufsicht des Strahltrenners gemäß der dritten Ausführungsform bei Betrachtung entlang der optischen Achse,
7 einen Teil eines Konfigurationsbeispiels einer Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform und
8 ein Konfigurationsbeispiel einer Mehrelektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In allen der Erklärung der Ausführungsformen dienenden Zeichnungen sind die gleichen Elemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und es wird auf eine wiederholte Beschreibung davon verzichtet. Nachfolgend ist als Beispiel einer einen Strahl geladener Teilchen anwendenden Vorrichtung eine Probenbeobachtungsvorrichtung (ein Elektronenmikroskop) unter Verwendung eines Elektronenstrahls dargestellt. Die Wirkung des Merkmals der vorliegenden Offenbarung geht jedoch selbst in einer Messvorrichtung und einer Inspektionsvorrichtung sowie in der Vorrichtung, bei der ein Ionenstrahl verwendet wird, nicht verloren.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt eine schematische Konfiguration einer Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei es sich um ein Beispiel einer einen Strahl geladener Teilchen anwendenden Vorrichtung handelt. Zuerst wird die Vorrichtungskonfiguration beschrieben. Ein Strahltrenner 103, ein Abtastablenker 104 und eine Objektivlinse 105 sind auf der zu einer Probe 106 verlaufenden Bahn eines von einer Elektronenquelle 101 (Primärstrahlquelle) extrahierten Primärstrahls 102 angeordnet.
Die Probe 106 ist auf einem Probenüberführungstisch 107 angeordnet. Der auf die Probe 106 eingestrahlte Primärstrahl 102 interagiert mit einer Substanz in der Nähe der Oberfläche der Probe 106, um einen Sekundärstrahl 109 zu erzeugen. Als optische Elemente, die auf den Sekundärstrahl 109 einwirken, sind ein sekundäres optisches System 111, das den Sekundärstrahl zum Detektor leitet, und ein Detektor 113 angeordnet. Das sekundäre optische System 111 und der Detektor 113 sind außerhalb des Strahltrenners 103 angeordnet. Die Konfigurationen des sekundären optischen Systems 111 und des Detektors 113 hängen vom Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Signalunterscheidung des Sekundärstrahls und vom Typ des Signals, falls eine Unterscheidung erfolgt, ab, und es wird später ein spezifisches Konfigurationsbeispiel beschrieben.
Eine Membran, eine Linse, eine Justiereinrichtung, ein Stigmator und dergleichen können hinzugefügt werden, um den Strom und die Achse des Elektronenstrahls (nicht dargestellt) einzustellen. In der vorliegenden Patentschrift werden Elemente in der Art einer Elektronenquelle, eine Linse, einer Justiereinrichtung und eines Detektors, die auf einen Strahl geladener Teilchen einwirken, gemeinsam als optische Elemente bezeichnet.
Der Abtastablenker 104, die Objektivlinse 105 und das sekundäre optische System 111 gemäß dieser Ausführungsform erzeugen ein Magnetfeld durch einen Erregerstrom, der auf eine Spule jedes optischen Elements angewendet wird, und sie wirken auf den Primärstrahl 102 oder den Sekundärstrahl 109 (Elektronenstrahl) ein. Diese optischen Elemente können ein elektrisches Feld oder eine Kombination eines Magnetfelds und eines elektrischen Felds erzeugen, um auf den Elektronenstrahl einzuwirken.
Alle vorstehend erwähnten optischen Elemente werden durch eine Systemsteuereinheit 114 gesteuert. Die Systemsteuereinheit 114 steuert beispielsweise den Betrag des Stroms und der Spannung, die auf jedes optische Element einwirken. Ein Benutzer kann die Einstellung jedes optischen Elements unter Verwendung eines Benutzerendgeräts 115 bestätigen und ändern. Das Benutzerendgerät 115 ist ein Computer mit einer Ein-/Ausgabevorrichtung.
Es wird ein Verfahren zum Erhalten eines Bilds einer Probe unter Verwendung dieser Vorrichtungskonfiguration beschrieben. Der von der Elektronenquelle 101 emittierte Primärstrahl (Elektronenstrahl) 102 tritt von einem Eingang 110A des Strahltrenners 103 in diesen ein. Einzelheiten der Struktur des Strahltrenners 103 und der Wirkung auf den Elektronenstrahl werden später beschrieben.
Der Primärstrahl 102 bewegt sich gerade im Strahltrenner 103 und tritt aus einem Eingang 110B des Strahltrenners 103 aus. Der vom Strahltrenner 103 emittierte Primärstrahl 102 durchläuft den Abtastablenker 104 und die Objektivlinse 105 und wird dann an einer Position 112 auf der Probe 106 fokussiert. Der Erregerstrom des Abtastablenkers 104 wird durch die Systemsteuereinheit 114 gesteuert, so dass der Primärstrahl 102 die Probe 106 scannt.
Weil eine negative Spannung durch eine verzögernde Spannungsquelle 108 an die Probe 106 angelegt wird, wird der Primärstrahl 102 verzögert und dann auf die Probe 106 eingestrahlt. Bei diesem Beispiel legt die verzögernde Spannungsquelle 108 eine negative Spannung an die Probe 106 an, die angelegte Spannung ist jedoch nicht beschränkt und kann 0 kV betragen. Der auf die Probe 106 eingestrahlte Primärstrahl 102 interagiert mit einer Substanz in der Nähe der Oberfläche, und reflektierte Elektronen und andere Sekundärelektronen werden abhängig von der Form und vom Material der Probe erzeugt. Gemäß dieser Ausführungsform werden diese Elektronen gemeinsam als Sekundärelektronen bezeichnet.
Weil eine negative Spannung durch die verzögernde Spannungsquelle 108 an die Probe 106 angelegt wird, werden die von der Position 112 erzeugten Sekundärelektronen zum Sekundärstrahl 109, der beschleunigt wird und zur Bahn des Primärstrahls 102 zurückkehrt. Der Sekundärstrahl 109 durchläuft die Objektivlinse 105 und den Abtastablenker 104 und tritt dann über den Eingang 110B des Strahltrenners 103 in diesen ein.
Der Strahltrenner 103 wird durch die Systemsteuereinheit 114 gesteuert, so dass der einfallende Sekundärstrahl 109 um einen vorgegebenen Winkel abgelenkt wird.
Der Sekundärstrahl 109 tritt durch einen Eingang 110C des Strahltrenners 103 aus diesem aus. Der vom Strahltrenner 103 emittierte Sekundärstrahl 109 tritt über das sekundäre optische System 111 in den Detektor 113 ein. Der Detektor 113 erfasst den Sekundärstrahl 109 und wandelt ihn in ein Detektionssignal um. Der Wert des Detektionssignals hängt von der Form und vom Material der Probe 106 an der Position 112, auf welche der Primärstrahl 102 einwirkt, ab. Die Systemsteuereinheit 114 wandelt jeden Wert des Detektionssignals in eine Helligkeit um und erzeugt ein SEM-Bild. Das Benutzerendgerät 115 zeigt das erzeugte SEM-Bild an.
Als nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel des Strahltrenners 103 gemäß dieser Ausführungsform mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben. 2A zeigt eine Vorderansicht des Strahltrenners 103 bei Betrachtung von der Vorderseite der Zeichnung senkrecht zur optischen Achse (Bewegungsrichtung) des Primärstrahls 102. In 2A ist ein Teil der inneren Struktur des Strahltrenners 103 durch eine unterbrochene Linie dargestellt. 2B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IIB-IIB in 2A.
Der Strahltrenner 103 weist zwei Platten 251 und 252 auf, die einander gegenüberstehen und parallel zueinander sind. Die Platten 251 und 252 bestehen aus magnetischen Materialien, beispielsweise Eisen, Nickel oder einer Legierung davon. Bei diesem Beispiel sind die Formen der Platten 251 und 252 spiegelsymmetrisch.
Ringförmige Rillen (beispielsweise rechteckige Ringformen), die jeweilige Magnetpole 201 bis 204 definieren, sind auf den gegenüberliegenden Flächen der Platten 251 und 252 ausgebildet. Spulen 231 bis 234 sind in die jeweiligen ringförmigen Rillen eingebettet, und Teile der Platten 251 und 252 bilden Magnetpole.
Insbesondere sind, wie in 2B dargestellt ist, die Spulen 231 und 233 in die Oberfläche der Platte 251, die der Platte 252 gegenübersteht, eingebettet. Der Teil der Platte 251, der von der Spule 231 umgeben (definiert) ist, bildet den Magnetpol 201. Der Teil der Platte 251, der von der Spule 233 umgeben (definiert) ist, bildet den Magnetpol 203.
Wie in 2A dargestellt ist, erstrecken sich der Magnetpol 201 und der Magnetpol 203 entlang der optischen Achse des Primärstrahls 102 an der Oberfläche der Platte 251, wirkt der Magnetpol 201 auf den Primärstrahl 102 und den Sekundärstrahl 109 ein und wirkt der Magnetpol 203 nur auf den Sekundärstrahl 109 ein.
Wie in 2B dargestellt ist, sind die Spulen 232 und 234 in die Oberfläche der Platte 252, die der Platte 251 gegenübersteht, eingebettet. Der Teil der Platte 252, der von der Spule 232 umgeben (definiert) ist, bildet den Magnetpol 202. Der Teil der Platte 252, der von der Spule 234 umgeben (definiert) ist, bildet den Magnetpol 204.
Wie in 2A dargestellt ist, erstrecken sich der Magnetpol 202 und der Magnetpol 204 entlang der optischen Achse des Primärstrahls 102 an der Oberfläche der Platte 252, wirkt der Magnetpol 202 auf den Primärstrahl 102 und den Sekundärstrahl 109 ein und wirkt der Magnetpol 204 nur auf den Sekundärstrahl 109 ein.
Wie in 2B dargestellt ist, stehen die Magnetpole 201 und 202 einander gegenüber. Die einander gegenüberstehenden Flächen der Magnetpole 201 und 202 sind parallel. Die Formen der gegenüberstehenden Flächen der Magnetpole 201 und 202 sind spiegelsymmetrisch. Ferner stehen die Magnetpole 203 und 204 einander gegenüber. Die einander gegenüberstehenden Flächen der Magnetpole 203 und 204 sind parallel. Die Formen der gegenüberstehenden Flächen der Magnetpole 203 und 204 sind spiegelsymmetrisch.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die Formen der Magnetpole 201 bis 204 in der Vorderansicht rechteckig, sie sind jedoch nicht besonders beschränkt, und die Magnetpole 201 bis 204 können beispielsweise in der Draufsicht eine andere als eine rechteckige Form aufweisen.
Im Strahltrenner 103 werden Magnetfelder und ein elektrisches Feld, um zu bewirken, dass sich der Primärstrahl 102 auf einer geraden Linie bewegt und der Sekundärstrahl 109 mit einem großen Winkel abgelenkt wird, ausgebildet. Es werden die Magnetfelder im Strahltrenner 103 beschrieben. Das Magnetfeld wird zwischen den Magnetpolen 201 und 202 gebildet, indem bewirkt wird, dass ein elektrischer Strom durch die Spulen 231 und 232 fließt. Beim Beispiel aus 2B ist das Magnetfeld (der magnetische Fluss des Magnetfelds) vom Magnetpol 202 zum Magnetpol 201 gerichtet. Ferner wird das Magnetfeld zwischen den Magnetpolen 203 und 204 gebildet, indem bewirkt wird, dass ein elektrischer Strom durch die Spulen 233 und 234 fließt. Beim Beispiel aus 2B ist das Magnetfeld (der magnetische Fluss des Magnetfelds) vom Magnetpol 204 zum Magnetpol 203 gerichtet. Die Systemsteuereinheit 114 führt den Spulen 231 bis 234 einen Erregerstrom zu, um die Magnetfelder zu bilden, wie in 2B dargestellt ist. Die Systemsteuereinheit 114 kann das Magnetfeld zwischen den Magnetpolen 202 und 201 und das Magnetfeld zwischen den Magnetpolen 204 und 203 unabhängig steuern.
Als nächstes wird das elektrische Feld im Strahltrenner 103 beschrieben. Elektroden 221 und 222 sind am Magnetpol 201 angeordnet. Eine Isolierschicht (nicht dargestellt) befindet sich zwischen den Elektroden 221 und 222 und dem Magnetpol 201, um den Magnetpol 201 von den Elektroden 221 und 222 zu isolieren. Wie in 2A dargestellt ist, weisen die Elektroden 221 und 222 eine Streifenform auf, die sich entlang der optischen Achse des Primärstrahls 102 an der Oberfläche des Magnetpols 201 erstreckt, und sie sind senkrecht zur Richtung der optischen Achse des Primärstrahls 102 angeordnet. In 2A sind die Elektroden 221 und 222 in der von links nach rechts verlaufenden Richtung angeordnet.
Elektroden 223 und 224 sind am Magnetpol 202 angeordnet. Eine Isolierschicht (nicht dargestellt) befindet sich zwischen den Elektroden 223 und 224 und dem Magnetpol 202, um den Magnetpol 202 von den Elektroden 223 und 224 zu isolieren. Wie in 2A dargestellt ist, weisen die Elektroden 223 und 224 eine Streifenform auf, die sich entlang der optischen Achse des Primärstrahls 102 an der Oberfläche des Magnetpols 202 erstreckt, und sie sind senkrecht zur Richtung der optischen Achse des Primärstrahls 102 angeordnet. In 2A sind die Elektroden 223 und 224 in der von links nach rechts verlaufenden Richtung angeordnet.
Gemäß dieser Ausführungsform stehen die Elektroden 221 und 223 einander gegenüber, und ihre Formen sind spiegelsymmetrisch. Ferner stehen die Elektroden 222 und 224 einander gegenüber und sind ihre Formen spiegelsymmetrisch.
Durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden 221 bis 224 wird zwischen den Magnetpolen 201 und 202 ein elektrisches Feld gebildet. Beim Beispiel aus 2B ist das elektrische Feld (der elektrische Fluss des elektrischen Felds) von den Elektroden 222 und 224 zu den Elektroden 221 und 223 gerichtet. Das heißt, dass die Potentiale der Elektroden 222 und 224 positiv in Bezug auf die Potentiale der Elektroden 221 und 223 sind. Daher werden im Raum zwischen den Magnetpolen 201 und 202 in der Nähe des Primärstrahls 102 orthogonale magnetische und elektrische Felder gebildet. Durch die Verwendung magnetischer Materialien für die Elektroden 221 bis 224 kann der magnetische Widerstand zwischen den Magnetpolen 201 und 202 verringert werden und kann der für die Spulen 231 und 232 benötigte Erregerstrom verringert werden.
Die Systemsteuereinheit 114 legt Potentiale an die Elektroden 222 bis 224 an, so dass das in 2B dargestellte elektrische Feld gebildet wird. Beispielsweise sind die an die Elektroden 222 und 224 angelegten Potentiale gleich und sind die an die Elektroden 221 und 223 angelegten Potentiale gleich. Die an die Elektroden 222 und 224 und die Elektroden 221 und 223 angelegten Potentiale können verschieden sein.
Wie in 2A dargestellt ist, durchläuft der Primärstrahl 102 den vom Magnetpol 201, vom Magnetpol 202 und von den Elektroden 221 bis 224 umgebenen Raum im Strahltrenner 103. Das elektrische und das magnetische Feld in der Nähe des Primärstrahls 102, die zwischen dem Magnetpol 201 und dem Magnetpol 202 gebildet sind, sind zueinander orthogonal, und die Richtungen der auf den Primärstrahl 102 ausgeübten Ablenkwirkungen sind entgegengesetzt zueinander. Die Systemsteuereinheit 114 steuert die den Spulen 231 und 232 zugeführten Ströme und die an die Elektroden 221 bis 224 angelegten Spannungen, so dass die Intensitäten der Ablenkwirkungen gleich werden. Das heißt, dass die Wien-Bedingung erfüllt ist und sich der Primärstrahl 102 gerade im Strahltrenner 103 bewegt. Dies bedeutet, dass die Steuerung des Primärstrahls einfacher ist als durch den herkömmlichen magnetischen Sektor, der den Primärstrahl auch ablenkt.
Insbesondere wirkt die auf den Primärstrahl ausgeübte Ablenkwirkung des elektrischen Felds von links nach rechts in 2B und wirkt die Ablenkwirkung des Magnetfelds von rechts nach links in 2B. Die Kraft infolge des elektrischen Felds wirkt in der zur optischen Achse des Primärstrahls 102 senkrechten Richtung und entlang den gegenüberstehenden Oberflächen der Magnetpole 201 und 202 (Innerebenenrichtung) von den Magnetpolen 201/202 zu den Magnetpolen 203/204. Die Kraft infolge des Magnetfelds wirkt in der zur optischen Achse des Primärstrahls 102 senkrechten Richtung und entlang den gegenüberstehenden Oberflächen der Magnetpole 201 und 202 von den Magnetpolen 203/204 zu den Magnetpolen 201/202.
Der Sekundärstrahl 109, der in den Strahltrenner 103 eingetreten ist, tritt in den vom Magnetpol 201, vom Magnetpol 202 und von den Elektroden 221 bis 224 umgebenen Raum ein. Die Bewegungsrichtung des Sekundärstrahls 109 weist eine Komponente in entgegengesetzter Richtung zum Primärstrahl 102 auf. Daher empfängt der Sekundärstrahl 109 vom elektrischen Feld und vom Magnetfeld im vom Magnetpol 201, vom Magnetpol 202 und von den Elektroden 221 bis 224 umgebenen Raum eine Kraft in derselben Richtung.
Insbesondere empfängt der Sekundärstrahl 109 die Ablenkwirkung durch das elektrische Feld, das von links nach rechts in 2B wirkt, und die Ablenkwirkung durch das Magnetfeld. Das elektrische Feld und das Magnetfeld bewirken, dass der Sekundärstrahl 109 entlang den Oberflächen der Magnetpole 201 und 202 zum Detektor 113 abgelenkt wird. Auf diese Weise trennt das durch den Magnetpol 201, den Magnetpol 202 und die Elektroden 221 bis 224 gebildete elektromagnetische Feld den Sekundärstrahl 109 vom Primärstrahl 102.
Der vom elektromagnetischen Feld abgelenkte Sekundärstrahl 109 tritt aus dem Raum zwischen den Magnetpolen 201 und 202 aus und tritt in den Raum zwischen den Magnetpolen 203 und 204 ein. Die Magnetpole 203 und 204 erzeugen das Magnetfeld in der gleichen Richtung wie das durch die Magnetpole 201 und 202 erzeugte Magnetfeld. 2A zeigt ein Fall, in dem der Sekundärstrahl 109 durch den Raum zwischen den Elektroden 222 und 224 läuft und kontinuierlich in den Bereichen der Magnetpole 201/202 und der Magnetpole 203/204 abgelenkt wird.
Der Sekundärstrahl 109 braucht jedoch nicht durch den Raum zwischen den Elektroden 222 und 224 zu laufen. Ferner verliert die vorliegende Erfindung ihre Wirkung durch die Unterteilung der Magnetpole 203 und 204 und Bereitstellen eines Gebiets ohne Magnetfeld im Strahltrenner 103 selbst dann nicht, wenn der Sekundärstrahl 109 nicht kontinuierlich abgelenkt wird. Zum Abschwächen der Einschränkungen für die optischen Elemente in der Nähe des Strahltrenners 103 und zum Verringern der Auflösungsverschlechterung durch Vibrationen, die durch die Länge der Säule des SEMs hervorgerufen werden, ist es wichtig, den Strahltrenner 103, der den Sekundärstrahl 109 mit einem großen Winkel ablenkt, kompakt zu machen und den Primärstrahl entlang der optischen Achse zu verkürzen.
Zum Ablenken des Sekundärstrahls 109 mit einem großen Winkel im kompakten Strahltrenner 103 ist ein Verfahren wirksam, bei dem der Sekundärstrahl 109 im Magnetfeld zwischen den Magnetpolen 203 und 204 weiter abgelenkt wird, unmittelbar nachdem er durch den Raum zwischen den Elektroden 222 und 224 hindurchgetreten ist, und vom Primärstrahl 102 getrennt wird. Zu diesem Zweck werden Platten 251/252 verwendet, die mit den Magnetpolen 201/203 und 203/204 integral ausgebildet sind.
Der Sekundärstrahl 109 empfängt die Ablenkwirkung, die von links nach rechts in 2B wirkt, im Raum zwischen den Magnetpolen 203 und 204. Das Magnetfeld bewirkt, dass der Sekundärstrahl 109 entlang den Flächen der Magnetpole 203 und 204 unter einem großen Winkel zum Detektor 113 abgelenkt wird und dann aus dem Strahltrenner 103 austritt.
2C zeigt ein Beispiel der Größen der Magnetpole im Strahltrenner 103. In 2C ist der Abstand zwischen den Magnetpolen 201 und 202, insbesondere der Abstand zwischen den gegenüberstehenden Oberflächen der Magnetpole 201 und 202, durch L1 repräsentiert. Ferner ist der Abstand zwischen der optischen Achse des Primärstrahls 102 und dem Ende des Magnetpols 201 oder des Magnetpols 202 auf der Seite des Magnetpols 203 oder des Magnetpols 204 durch L2 repräsentiert.
Bei einem Beispiel ist der Abstand L2 größer oder gleich der Hälfte des Abstands L1. Durch Erfüllen dieser Beziehung kann der Einfluss des zwischen den Magnetpolen 203 und 204 auf dem Primärstrahl 102 gebildeten Magnetfelds wirksam verringert werden.
In den 2B und 2C sind der Abstand zwischen dem Magnetpol 201 und dem Magnetpol 202 (der Abstand zwischen den gegenüberstehenden Flächen) und der Abstand zwischen dem Magnetpol 203 und dem Magnetpol 204 gleich, selbst wenn sie verschieden sind, geht die Wirkung der Erfindung jedoch nicht verloren. Beispielsweise kann der Abstand zwischen dem Magnetpol 203 und dem Magnetpol 204 größer sein als der Abstand zwischen dem Magnetpol 201 und dem Magnetpol 202. Ferner sind die Magnetfeldstärken des Magnetpols 201 und des Magnetpols 202 und die Magnetfeldstärke zwischen dem Magnetpol 203 und dem Magnetpol 204 gleich oder verschieden. Beispielsweise ist das Magnetfeld zwischen den Magnetpolen 203 und 204 stärker als die Magnetfelder der Magnetpole 201 und 202. Die Magnetpole 203 und 204 können fortgelassen werden.
Der vom Strahltrenner 103 emittierte Sekundärstrahl 109 durchläuft das zweite optische System 111 und wird dann vom Detektor 113 erfasst. Weil der Strahltrenner 103 den Sekundärstrahl unter einem großen Winkel ablenkt, stört der Strahltrenner 103 nicht die optischen Elemente auf der optischen Achse des Primärstrahls 102, weshalb der Freiheitsgrad bei der Anordnung des sekundären optischen Systems 111 hoch ist. Wenn der Sekundärstrahl-Ablenkungswinkel des Strahltrenners 103 90 Grad beträgt, kann das sekundäre optische System 111 in der Nähe des Eingangs 110C des Strahltrenners 103 angeordnet werden.
Ein Verfahren zum direkten Erfassen des Sekundärstrahls und zum Unterscheiden des Signals zur Verbesserung des Kontrasts des SEM-Bilds wird unter Verwendung eines spezifischen Konfigurationsbeispiels des sekundären optischen Systems 111 und des Detektors 113, wie in 2D dargestellt, beschrieben. Das sekundäre optische System 111 besteht aus einem Ablenker 262 und einer Linse 263, und der Detektor 113 besteht aus mehreren Detektoren 264A bis 264C.
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Emissionswinkelsignalunterscheidung für die Sekundärelektronen ausgeführt wird, indem die von der Probe 106 erzeugten Sekundärelektronen entsprechend ihren Emissionswinkeln mit verschiedenen Detektoren detektiert werden. Der vom Strahltrenner 103 emittierte Sekundärstrahl 109 hat eine begrenzte Verbreiterung, und seine räumliche Verteilung hängt von der Energie- und Winkelverteilung der von der Probe 106 emittierten Sekundärelektronen ab. Der in 2D dargestellte Sekundärstrahl 109 besteht aus Sekundärstrahlen 261A bis 261C, die von der Probe 106 nach links (nicht dargestellt), nach oben und nach rechts (nicht dargestellt) in 2A emittiert werden.
Die Sekundärstrahlen 261A bis 261C werden vom Ablenker 262 zum Detektor 113 abgelenkt, und die Linse 263 lenkt die Sekundärstrahlen 261A bis 261C dann zu den verschiedenen Detektoren 264A bis 264C ab. Die Signalunterscheidung der Sekundärstrahlen erfolgt durch Detektieren der Sekundärstrahlen 261A bis 261C mit den jeweiligen verschiedenen Detektoren 264A bis 264C. Die durch Wandeln der Detektionssignale der jeweiligen Detektoren 264A bis 264C erzeugten SEM-Bilder werden auf dem Benutzerendgerät 115 angezeigt.
Das Benutzerendgerät 115 zeigt alle anhand der Detektionssignale der Detektoren 264A bis 264C erzeugten SEM-Bilder oder das vom Benutzer ausgewählte SEM-Bild. Durch Ausführen der Signalunterscheidung der Sekundärstrahlen kann der Kontrast infolge der Emissionswinkel der von der Probe 106 emittierten Sekundärelektronen verbessert werden.
Das sekundäre optische System 111 kann einen Astigmatismuskorrektor, eine mehrstufige Linse und andere optische Elemente aufweisen. Ferner können die optischen Elemente fortgelassen werden. Ferner geschieht gemäß dieser Ausführungsform eine Signalunterscheidung entsprechend den Emissionswinkeln der Sekundärelektronen, die Signalunterscheidung kann jedoch durch die Aufnahme eines optischen Elements in der Art eines Wien-Filters in das sekundäre optische System 111 entsprechend den Emissionsenergien der Sekundärelektronen erfolgen.
Der in 2D dargestellte Detektor 113 besteht aus drei Detektoren 264A bis 264C, die Wirkung der vorliegenden Erfindung geht jedoch selbst dann nicht verloren, wenn die Anzahl der Detektoren davon abweicht. Ferner kann das Detektorfeld ein- oder zweidimensional sein. Natürlich kann die Signalunterscheidung der Sekundärelektronen umso genauer erfolgen, je größer die Anzahl der Detektoren ist. Wie vorstehend beschrieben, kann eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung verwirklicht werden, die den Sekundärstrahl direkt erfassen und das Signal unterscheiden kann.
[Zweite Ausführungsform]
Gemäß der ersten Ausführungsform wird durch Verwendung des Paars der Magnetpole 201 und 202 und der zwei Paare der Elektrode 221 und der Elektrode 222 sowie der Elektrode 223 und der Elektrode 224 der Bereich des elektromagnetischen Felds, in dem sich der Primärstrahl 102 gerade bewegt und der Sekundärstrahl 109 abgelenkt wird, im Strahltrenner 103 gebildet. In diesem Fall ist der Bereich in der Nähe der optischen Achse des Primärstrahls 102, worin das elektrische Feld gleichmäßig ist, schmal.
Wenn der Primärstrahl 102 durch den Bereich hindurchtritt, in dem das elektrische Feld ungleichmäßig ist, bewegt er sich im Strahltrenner 103 nicht auf einer geraden Linie, was die Steuerung des Primärstrahls 102 erschwert. Ferner werden im Primärstrahl 102 Aberrationen erzeugt, wodurch die Auflösung des SEM-Bilds verschlechtert wird. Daher lässt sich, falls der Bereich, in dem das elektrische Feld gleichmäßig ist, schmal ist, die optische Achse des Primärstrahls 102 nur schwer einstellen. Daher wird gemäß dieser Ausführungsform eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung beschrieben, bei der die Gleichmäßigkeit des elektrischen Felds im Strahltrenner 103 verbessert ist und die Anforderung an die Genauigkeit der Einstellung der optischen Achse des Primärstrahls 102 abgeschwächt ist.
Eine zweite Ausführungsform wird mit Bezug auf die 3A bis 5B beschrieben. Die 3A und 3B zeigen ein anderes Konfigurationsbeispiel des Strahltrenners 103. Die Vorrichtungskonfiguration gleicht abgesehen vom Strahltrenner 103 der Vorrichtungskonfiguration gemäß der ersten Ausführungsform, so dass auf eine Beschreibung verzichtet wird. 3A zeigt eine Vorderansicht des Strahltrenners 103 bei Betrachtung von der Vorderseite der Zeichnung senkrecht zur optischen Achse des Primärstrahls 102. 3B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IIIB-IIIB in 3A. Der Strahltrenner 103 gemäß dieser Ausführungsform weist zusätzlich zur Konfiguration der ersten Ausführungsform Elektroden 225 bis 228 auf. Die Elektroden 225 bis 228 können ein gleichmäßigeres elektrisches Feld erzeugen.
Die Elektroden 225 und 226 sind am Magnetpol 201 angeordnet. Eine Isolierschicht (nicht dargestellt) befindet sich zwischen den Elektroden 225 und 226 und dem Magnetpol 201, um den Magnetpol 201 von den Elektroden 225 und 226 zu isolieren. Wie in 3A dargestellt ist, erstrecken sich die Elektroden 225 und 226 entlang der optischen Achse des Primärstrahls 102 an der Oberfläche des Magnetpols 201 und sind senkrecht zur Richtung der optischen Achse des Primärstrahls 102 angeordnet. In 3A sind die Elektroden 225 und 226 zwischen den Elektroden 221 und 222 angeordnet. Die Elektroden 221, 225, 226 und 222 sind in dieser Reihenfolge in Links-Rechts-Richtung oder in der Richtung von der optischen Achse des Primärstrahls 102 zum Detektor 113 angeordnet.
Die Elektroden 227 und 228 sind am Magnetpol 202 angeordnet. Eine Isolierschicht (nicht dargestellt) befindet sich zwischen den Elektroden 227 und 228 und dem Magnetpol 202, um den Magnetpol 202 von den Elektroden 227 und 228 zu isolieren. Wie in 3A dargestellt ist, erstrecken sich die Elektroden 227 und 228 entlang der optischen Achse des Primärstrahls 102 an der Oberfläche des Magnetpols 202 und sind senkrecht zur Richtung der optischen Achse des Primärstrahls 102 angeordnet. In 3A sind die Elektroden 227 und 228 zwischen den Elektroden 223 und 224 angeordnet. In 3A sind die Elektroden 223, 227, 228 und 224 in dieser Reihenfolge in Links-Rechts-Richtung oder in der Richtung von der optischen Achse des Primärstrahls 102 zum Detektor 113 angeordnet.
Gemäß dieser Ausführungsform stehen die Elektroden 225 und 227 einander gegenüber, und ihre Formen sind spiegelsymmetrisch. Die Elektroden 226 und 228 stehen einander gegenüber, und ihre Formen sind spiegelsymmetrisch. Gemäß dieser Ausführungsform weisen die Elektroden 221 bis 228 die gleiche Form auf. Die Formen der Elektroden 221 bis 228 können verschieden sein, und die Positionen der Elektroden 225 und 227 und der Elektroden 226 und 228 in Links-Rechts-Richtung in 2B können verschieden sein.
Durch die Elektroden 221 bis 228 wird ein elektrisches Feld gebildet. Beim Beispiel aus 3 verläuft das elektrische Feld von den Elektroden 222 und 224 zu den Elektroden 221 und 223 hin. Das an die Elektrode 226 angelegte Potential ist kleiner als das an die Elektrode 222 angelegte Potential, das an die Elektrode 225 angelegte Potential ist kleiner als das an die Elektrode 226 angelegte Potential, und das an die Elektrode 221 angelegte Potential ist kleiner als das an die Elektrode 225 angelegte Potential.
Das an die Elektrode 228 angelegte Potential ist kleiner als das an die Elektrode 224 angelegte Potential, das an die Elektrode 227 angelegte Potential ist kleiner als das an die Elektrode 228 angelegte Potential, und das an die Elektrode 223 angelegte Potential ist kleiner als das an die Elektrode 227 angelegte Potential.
Gemäß dieser Ausführungsform sind die an die Elektroden 221 und 223 angelegten Potentiale gleich, sind die an die Elektroden 225 und 227 angelegten Potentiale gleich, sind die an die Elektroden 226 und 228 angelegten Potentiale gleich und sind die an die Elektroden 222 und 224 angelegten Potentiale gleich. Die an die Elektroden dieser jeweiligen Elektrodenpaare angelegten Potentiale können verschieden sein.
Auch bei diesem Konfigurationsbeispiel sind im Gebiet, durch welches der Primärstrahl 102 läuft, das durch die Elektroden 221 bis 228 gebildete elektrische Feld und das durch die Magnetpole 201 und 202 gebildete Magnetfeld orthogonal zueinander und ist ferner die Wien-Bedingung erfüllt. Durch Erhöhen der Anzahl der an den Magnetpolen angeordneten Elektroden und Einstellen der an jede Elektrode angelegten Spannung kann die Wien-Bedingung für den Primärstrahl 102 erfüllt werden und kann gleichzeitig die Gleichmäßigkeit des im Strahltrenner 103 gebildeten elektrischen Felds verbessert werden.
Gemäß dieser Ausführungsform wird ein gleichmäßiges elektrisches Feld gebildet, bei dem die vier Elektrodenpaare, die aus den Elektroden 221, 225, 226 und 222 und den ihnen gegenüberstehenden Elektroden 223, 227, 228 und 224 bestehen, orthogonal zum Magnetfeld zwischen den Magnetpolen 201 und 202 sind. Durch weiteres Erhöhen der Anzahl der Elektrodenpaare und Einstellen der Spannung jeder Elektrode, um den Bereich zu vergrößern, in dem das elektrische Feld gleichmäßig ist, kann die Anforderung an die Genauigkeit des Einstellens der optischen Achse des Primärstrahls 102 weiter abgeschwächt werden.
Durch eine Stromversorgungsschaltung der Systemsteuereinheit 114 wird an jede der Elektroden 221 bis 228 eine vorgegebene Spannung angelegt. Daher ist die erforderliche Anzahl der Spannungsversorgungen genauso groß wie die Anzahl der Elektroden. Dagegen kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der die an demselben Magnetpol angeordneten Elektroden durch Widerstände angeschlossen werden können und eine Spannung nur an die Elektroden an beiden Enden angelegt werden kann. 4 zeigt ein Konfigurationsbeispiel der durch Widerstände angeschlossenen Elektroden 221 bis 228. Benachbarte von den Elektroden 221, 225, 226 und 222 sind durch Widerstände 401 bis 403 angeschlossen. Benachbarte von den Elektroden 223, 227, 228 und 224 sind durch Widerstände 404 bis 406 angeschlossen.
Die Systemsteuereinheit 114 legt vorgegebene Spannungen von der Stromversorgungsschaltung an die Elektroden 221 und 222 an und legt ferner vorgegebene Spannungen von der Stromversorgungsschaltung an die Elektroden 223 und 224 an. Die Spannungen der Elektroden 221, 225, 226 und 222 sind durch die Widerstandswerte der Elektroden 221 und 222 und der Widerstände 401 bis 403 festgelegt. Ähnlich sind die Spannungen der Elektroden 223, 227, 228 und 224 durch die Widerstandswerte der Elektroden 223 und 224 und der Widerstände 404 bis 406 festgelegt. Durch Einstellen der Widerstandswerte der Widerstände 401 bis 406 werden die Spannungen der Elektroden 225 bis 228 eingestellt, um zwischen den Magnetpolen 201 und 202 ein gleichmäßiges elektrisches Feld zu bilden.
Beispielsweise gleichen die Widerstandswerte der Widerstände 401, 402 und 403 den Widerstandswerten der jeweiligen Widerstände 404, 405 und 406. Die Systemsteuereinheit 114 legt an die Elektroden 221 und 223 das gleiche Potential an und legt an die Elektroden 222 und 224 das gleiche Potential an. Anhand des vorstehend Erwähnten kann unter Verwendung der Widerstände 401 bis 406 ein gleichmäßiges elektrisches Feld mit Spannungsversorgungen erzeugt werden, deren Anzahl geringer ist als die Anzahl der Elektroden.
Die 5A und 5B zeigen ein anderes Konfigurationsbeispiel zur Erzeugung eines elektrischen Felds. Der Strahltrenner 103 weist zusätzlich zur mit Bezug auf die 2A und 2B beschriebenen Konfiguration der ersten Ausführungsform einen Körperabschnitt 501, der aus einem schichtartigen halbleitenden Material mit einem hohen Widerstandswert, welches die Elektroden 221 und 222 verbindet, beispielsweise einem Halbleiter in der Art von Silicium oder einem halbleitenden Isolator, besteht, und einen Körperabschnitt 502, der aus einem schichtartigen halbleitenden Material, das die Elektroden 223 und 224 verbindet, auf.
Wenn Spannungen an die Elektroden 221 bis 224 angelegt werden, fließen Ströme in den Körperabschnitten 501 und 502. Wenn zwischen den Elektroden 221 und 222 oder zwischen den Elektroden 223 und 224 eine Spannungsdifferenz von 1000 V oder größer auftritt, ist es zur Verringerung der Lasten der Stromversorgungen in der Systemsteuereinheit 114 wünschenswert, die Körperabschnitte 501 und 502 mit einem Widerstandswert von 1 MOhm oder größer zu verwenden, um den dadurch fließenden Strom zu verringern.
5A zeigt eine Draufsicht einer auf den Magnetpolen 201 und 202 angeordneten Struktur bei Betrachtung von der optischen Achse des Primärstrahls 102 in der zur optischen Achse senkrechten Richtung. 5B zeigt eine Draufsicht der auf den Magnetpolen 201 und 202 angeordneten Struktur bei Betrachtung in Richtung der optischen Achse.
Die Körperabschnitte 501 und 502 sind schichtförmig und entlang den Oberflächen der Magnetpole 201 und 202 senkrecht und parallel zur optischen Achse des Primärstrahls 102 verbreitert. Beim in den 5A und 5B dargestellten Beispiel gleichen die Längen der Körperabschnitte 501 und 502 parallel zur optischen Achse den Längen der Elektroden 221 bis 224. Die Elektroden 221 und 222 stehen zwischen dem Körperabschnitt 501 und dem Magnetpol 201 in Kontakt mit beiden Enden des Körperabschnitts 501. Die Elektroden 223 und 224 stehen zwischen dem Körperabschnitt 502 und dem Magnetpol 202 in Kontakt mit beiden Enden des Körperabschnitts 502.
Die Systemsteuereinheit 114 legt wie gemäß der ersten Ausführungsform ein vorgegebenes Potential an jede der Elektroden 221 bis 224 an. Das Potential des Körperabschnitts 501 ändert sich kontinuierlich zwischen den Elektroden 221 und 222. Insbesondere nimmt das Potential vom an die Elektrode 222 angelegten Potential zum an die Elektrode 221 angelegten Potential ab. Ähnlich nimmt das Potential des Körperabschnitts 502 vom an die Elektrode 224 angelegten Potential zum an die Elektrode 223 angelegten Potential ab.
Auf diese Weise ändern sich die Potentiale der Körperabschnitte 501 und 502 kontinuierlich, so dass ein gleichmäßigeres elektrisches Feld erzeugt werden kann. Beim vorstehenden Beispiel sind die Elektroden zwischen dem Körperabschnitt und der Oberfläche des Magnetpols angeordnet, der Körperabschnitt kann jedoch auch zwischen den Elektroden und der Oberfläche des Magnetpols angeordnet sein. Die der Verbesserung der Gleichmäßigkeit des elektrischen Felds dienende Elektrodenkonfiguration, bei der die in den 4, 5A und 5B dargestellten Widerstände oder Körperabschnitte verwendet werden, ist nicht auf einen Strahltrenner beschränkt. Die vorstehend dargestellte Elektrodenkonfiguration kann als Ablenker verwendet werden, der einen Strahl geladener Teilchen durch ein elektrisches Feld ablenkt.
Beispielsweise wird bei der die Körperabschnitte 501 und 502 verwendenden Elektrodenkonfiguration des Ablenkers im Raum zwischen den Körperabschnitten 501 und 502 ein elektrisches Feld entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 221/223 und 222/224 senkrecht zur optischen Achse des Primärstrahls 102 und parallel zu den Körperabschnitten 501/502 erzeugt. Zusätzlich wird senkrecht zur optischen Achse des Primärstrahls 102 und senkrecht zu den Körperabschnitten 501/502 ein elektrisches Feld entsprechend der Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 221/222 und 223/224 erzeugt. Daher kann der Primärstrahl 102 durch Einstellen der Spannungen der Elektroden 221 bis 224 abgelenkt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung verwirklicht werden, bei der die Gleichmäßigkeit des elektrischen Felds im Strahltrenner 103 verbessert ist und die Anforderung an die Genauigkeit der Einstellung der optischen Achse des Primärstrahls 102 abgeschwächt ist.
[Dritte Ausführungsform]
Gemäß der ersten Ausführungsform wird durch die Verwendung der Magnetpole 201 und 202 und der Elektroden 221 bis 224 der Bereich des elektromagnetischen Felds, in dem sich der Primärstrahl 102 gerade bewegt und der Sekundärstrahl 109 abgelenkt wird, im Strahltrenner 103 gebildet. In diesem Fall müssen die Elektroden 221 bis 224 genau am Magnetpol 201 und am Magnetpol 202 angeordnet werden. Daher wird gemäß dieser Ausführungsform eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung beschrieben, bei der eine vorgegebene Spannung an jeden Magnetpol angelegt wird, so dass die Magnetpole auch als Elektroden wirken, wodurch die Anordnung von Elektroden an den Magnetpolen überflüssig gemacht wird.
Ein anderes Konfigurationsbeispiel des Strahltrenners 103 wird mit Bezug auf die 6A und 6B beschrieben. Die Vorrichtungskonfiguration gleicht abgesehen vom Strahltrenner 103 der Vorrichtungskonfiguration gemäß der ersten Ausführungsform, so dass auf eine Beschreibung verzichtet wird. 6A zeigt eine Vorderansicht des Strahltrenners 103 bei Betrachtung von der Vorderseite der Zeichnung senkrecht zur optischen Achse des Primärstrahls 102. 6B zeigt eine Draufsicht des Strahltrenners 103 bei Betrachtung entlang der optischen Achse. Der Strahltrenner 103 weist einander gegenüberstehende parallele Platten 601 und 603 und einander gegenüberstehende parallele Platten 602 und 604 senkrecht zur optischen Achse des Primärstrahls 102 auf. Die Platten 601 bis 604 bestehen aus magnetischen Materialien.
Die Platten 601 und 602 sind senkrecht zur optischen Achse des Primärstrahls 102 angeordnet und senkrecht zu der Richtung beabstandet, in der die Platten 601 und 603 oder die Platten 602 und 604 einander gegenüberstehen. Die Platten 603 und 604 sind in Anordnungsrichtung der Platten 601 und 602 beabstandet.
Spulen (nicht dargestellt) sind in die gegenüberstehenden Flächen der Platten 601 und 603 eingebettet, und ein Teil der jeweiligen Platten 601 und 603 bildet einen Magnetpol. Ähnlich sind Spulen (nicht dargestellt) in die gegenüberstehenden Flächen der Platten 602 und 604 eingebettet und bildet ein Teil der jeweiligen Platten 602 und 604 einen Magnetpol. Beispielsweise ist eine rechteckige ringförmige Spule entlang dem Außenumfang der Platte eingebettet. Die Platten 601 und 602 sind durch eine Platte 621 aus einem Isolator befestigt. Ähnlich sind die Platten 603 und 604 durch eine Platte 622 aus einem Isolator befestigt.
Die Platten 601 und 603 sind durch Säulen 611 und 612 verbunden, die als Rückkehrwege für das Magnetfeld wirken. Die Säulen 611 und 612 sind an den Außenseiten mit den oberen und unteren Ecken der Platten 601 und 603 gekoppelt und entlang der optischen Achse voneinander beabstandet. Ähnlich sind die Platten 602 und 604 durch Säulen 613 und 614 verbunden. Die Säulen 613 und 614 sind an den Außenseiten mit den oberen und unteren Ecken der Platten 602 und 604 gekoppelt und entlang der optischen Achse voneinander beabstandet.
Wie in 6B dargestellt ist, sind im Strahltrenner 103 ein von der Platte 603 zur Platte 601 gerichtetes Magnetfeld und ein von der Platte 604 zur Platte 602 gerichtetes Magnetfeld ausgebildet. Auch im von den vier Platten 601 bis 604 umgebenen Raum ist ein Magnetfeld ausgebildet, das ein von der Platte 603 zur Platte 601 gerichtetes Magnetfeld und ein von der Platte 604 zur Platte 602 gerichtetes Magnetfeld aufweist.
Das von der Platte 604 zur Platte 602 gerichtete Magnetfeld kehrt durch die Säulen 613 und 614 zur Platte 604 zurück. Ähnlich kehrt das von der Platte 603 zur Platte 601 gerichtete Magnetfeld durch die Säulen 611 und 612 zur Platte 603 zurück. Es sei bemerkt, dass auch bei einem Strahltrenner 103 gemäß einer anderen Ausführungsform die einander gegenüberstehenden Platten durch Säulen verbunden sein können.
Die Systemsteuereinheit 114 legt ein vorgegebenes Potential an jede der Platten 601 bis 604 an und bewirkt, dass sie als Elektroden wirken. Beim in den 6A und 6B dargestellten Beispiel wird das gleiche Potential an die Platten 601 und 603 angelegt und wird das gleiche Potential an die Platten 602 und 604 angelegt. Die an die Platten 601 und 603 angelegten Potentiale sind niedriger als die an die Platten 602 und 604 angelegten Potentiale. Daher werden im Strahltrenner 103 von den Platten 602 und 604 zu den Platten 601 und 603 gerichtete elektrische Felder gebildet.
Wie in 6B dargestellt ist, werden die zueinander orthogonalen elektrischen Felder und Magnetfelder im von den vier Platten 601 bis 604 umgebenen Raum gebildet. Die Systemsteuereinheit 114 legt Spannungen an die Platten 601 bis 604 an, so dass die Wien-Bedingung im Bereich erfüllt ist, welchen der Primärstrahl 102 im Strahltrenner 103 durchläuft, und bewirkt, dass Ströme durch die in die Platten 601 bis 604 eingebetteten Spulen fließen. Daher kann der Primärstrahl 102 im Strahltrenner 103 geradlinig verlaufen.
Der Sekundärstrahl 109 tritt in den von den vier Platten 601 bis 604 umgebenen Raum ein und wird durch Empfangen der Kraft von den Magnetfeldern und von den elektrischen Feldern abgelenkt. Insbesondere wird der Sekundärstrahl 109 von links nach rechts in den 6A und 6B abgelenkt und tritt in den Raum zwischen den Platten 602 und 604 ein. Der Sekundärstrahl 109 empfängt die Kraft infolge der Magnetfelder im Raum und wird weiter in hohem Maße in der gleichen Richtung abgelenkt. Der Sekundärstrahl 109 bewegt sich aus dem Raum zwischen den Platten 602 und 604 heraus zum Detektor 113. Der Strahltrenner 103 gemäß dieser Ausführungsform weist nicht nur auf den Sekundärstrahl 109 wirkende Magnetpole auf, sondern die Magnetpole können in der gleichen Weise wie gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt sein. Ferner kann der Elektronenstrahl wie bei der Bereitstellung der acht Elektroden in 3B durch acht Magnetpole gesteuert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung verwirklicht werden, welche durch die Verwendung des Strahltrenners 103, bei dem sich die Elektroden nicht an den Magnetpolen befinden müssen, den Sekundärstrahl 109 mit einem großen Winkel vom Primärstrahl 102 trennt.
[Vierte Ausführungsform]
Gemäß der ersten Ausführungsform entspricht der Bereich, in dem der Primärstrahl 102 durch den Abtastablenker 104 auf der Probe 106 gescannt wird, dem Gesichtsfeld des SEM-Bilds. Andererseits ist es zur Verschiebung des Beobachtungsgesichtsfelds wirksam, den Primärstrahl mit einem Ablenker abzulenken, bei dem ein elektrisches Feld oder ein Magnetfeld verwendet wird, um die Bestrahlungsposition auf der Probe zu verschieben (nachstehend als Bildverschiebung bezeichnet).
Es ändern sich dadurch jedoch die Bahnkurve des Sekundärstrahls 109 und auch die Einfallsbedingung auf den Strahltrenner 103. Weil beim Strahltrenner 103, der den Sekundärstrahl 109 unter einem großen Winkel ablenkt, die Flugstrecke im Strahltrenner lang ist, kollidiert der Sekundärstrahl mit den Magnetpolen und den Elektroden im Strahltrenner 103, wenn sich die Einfallsbedingung ändert. Daher wird gemäß dieser Ausführungsform eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung beschrieben, bei der die Bahn des Sekundärstrahls 109 in Zusammenhang mit der Bildverschiebung korrigiert wird, um nicht mit den Magnetpolen und den Elektroden zu kollidieren.
Eine vierte Ausführungsform wird mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 zeigt einen Teil eines Konfigurationsbeispiels der Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung. Die Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform weist ferner zusätzlich zur mit Bezug auf die 2A und 2B beschriebenen Konfiguration einen Bildverschiebungsablenker 701 und einen Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 auf.
Der Bildverschiebungsablenker 701 ist zwischen dem Strahltrenner 103 und dem Abtastablenker 104 angeordnet. Der Bildverschiebungsablenker 701 lenkt den Primärstrahl 102 ab, um die Einstrahlungsposition 112 des Primärstrahls 102 auf der Probe 106 zu ändern. Dadurch kann der Beobachtungsbereich der Probe 106 geändert werden, ohne den Probenüberführungstisch 107 zu bewegen.
Der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 ist zwischen dem Bildverschiebungsablenker 701 und dem Strahltrenner 103 angeordnet. Der Sekundärstrahl--Rückschwingablenker 702 ist vom Sekundärstrahl 109 aus betrachtet stromaufwärts des Strahltrenners 103 angeordnet und schwenkt den Sekundärstrahl 109 in Zusammenhang mit einer Bildverschiebung zum Strahltrenner 103 zurück. Dementsprechend kann der Sekundärstrahl 109 ungeachtet des Bildverschiebungsbetrags geeignet durch den Detektor 113 abgelenkt werden. Die Anordnungsbeziehung zwischen der Bildverschiebung 701 und dem Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 kann umgekehrt werden.
Der Betrieb der einen Strahl geladener Teilchen anwendenden Vorrichtung wird nachstehend beschrieben. Es werden hauptsächlich Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform beschrieben. Der Primärstrahl 102 tritt aus dem Strahltrenner 103 aus und durchläuft den Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 und den Bildverschiebungsablenker 701. Der Erregerstrom des Bildverschiebungsablenkers 701 wird durch die Systemsteuereinheit 114 gesteuert, so dass der Primärstrahl 102 mit einem vorgegebenen Winkel abgelenkt wird.
Der Primärstrahl 102 wird nach dem Durchlaufen des Abtastablenkers 104 und der Objektivlinse 105 auf der Probe 106 fokussiert. Der Erregerstrom des Abtastablenkers 104 wird durch die Systemsteuereinheit 114 gesteuert, um den Primärstrahl 102 zur Abtastung auf der Probe 106 zu bewegen. Ferner wird, weil eine negative Spannung durch die verzögernde Spannungsquelle 108 an die Probe 106 angelegt wird, der Primärstrahl 102 verzögert und dann auf die Probe 106 eingestrahlt.
An der Einstrahlungsposition des Primärstrahls 102 auf der Probe 106 erzeugte Sekundärelektronen werden durch die negative Spannung von der verzögernden Spannungsquelle 108 beschleunigt, um den Sekundärstrahl 109 zu bilden. Der Sekundärstrahl 109 durchläuft die Objektivlinse 105, den Abtastablenker 104 und den Bildverschiebungsablenker 701. Der Sekundärstrahl 109 wird abgelenkt, wenn er durch den Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 hindurchtritt. Der Sekundärstrahl 109 tritt vom Eingang 110B in den Strahltrenner 103 ein, tritt aus dem Eingang 110C aus, läuft durch das sekundäre optische System 111 und wird durch den Detektor 113 erfasst.
Der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 wird durch die Systemsteuereinheit 114 gesteuert, so dass sich beispielsweise die Einfallsposition des Sekundärstrahls 109 auf dem Strahltrenner 103 der Einfallsposition bei abgeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 nähert. Beispielsweise lenkt der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 den Sekundärstrahl 109 ab, so dass die beiden Einfallspositionen übereinstimmen.
Auf diese Weise lenkt der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 den Sekundärstrahl 109 ab, so dass er sich der Einfallsbedingung am Strahltrenner 103 bei abgeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 nähert. Der Betrag der Ablenkung (der Betrag des Rückschwenkens) durch den Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 ist ein Vektorbetrag und hängt vom Betrag der Ablenkung (Bildverschiebungsbetrag) durch den Bildverschiebungsablenker 701 ab.
Der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 kann, wenn der Bildverschiebungsablenker 701 eingeschaltet ist, den Sekundärstrahl 109 ablenken, so dass sich der Wert einer Einfallsbedingung, die von der Einfallsposition auf dem Strahltrenner 103 verschieden ist, dem Wert der Einfallsbedingung bei ausgeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 nähert. Beispielsweise kann der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 bei eingeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 den Sekundärstrahl 109 so ablenken, dass der Einfallswinkel auf dem Strahltrenner 103 mit dem Fall bei eingeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 übereinstimmt.
Indem der Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 so gesteuert wird, dass die Differenz zwischen der Einfallsbedingung des Sekundärstrahls am Strahltrenner 103 gegenüber der Einfallsbedingung bei eingeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 und ausgeschaltetem Bildverschiebungsablenker 701 gering ist, kann die nachteilige Wirkung auf die Erfassung des Sekundärstrahls infolge der Bildverschiebung verringert werden.
Der Detektor 113 erfasst den Sekundärstrahl 109. Daher steuert in der Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung die Systemsteuereinheit 114 den Betrag der Ablenkung durch den Sekundärstrahl-Rückschwingablenker 702 entsprechend dem Betrag der Ablenkung durch den Bildverschiebungsablenker 701, so dass das Sekundärelektronensignal bei jedem Bildverschiebungsbetrag geeignet durch den Detektor 113 erfasst werden kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung verwirklicht werden, welche die Bahn des Sekundärstrahls 109 in Zusammenhang mit einer Bildverschiebung korrigiert, damit er nicht mit den Magnetpolen des Strahltrenners 103 kollidiert.
[Fünfte Ausführungsform]
Gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform wird nur ein Primärstrahl auf die Probe 106 angewendet, und es nimmt Zeit in Anspruch, um die Beobachtung in einem breiten Gesichtsfeld vorzunehmen. In diesem Fall kann die Beobachtungszeit verkürzt werden, indem die Probe 106 gleichzeitig mit mehreren Primärstrahlen beobachtet wird. Daher wird gemäß dieser Ausführungsform eine Mehrelektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung beschrieben, welche eine Probe mit zwei oder mehr Primärstrahlen bestrahlt. Eine fünfte Ausführungsform wird mit Bezug auf 8 beschrieben. 8 zeigt ein Konfigurationsbeispiel der Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung. Der Strahltrenner 103 gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auch auf eine Mehrelektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung angewendet werden. In 8 sind zur einfachen Erklärung einige der Komponenten in der Art der Objektivlinse fortgelassen.
Es wird ein Beispiel der Mehrelektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung beschrieben. Eine Sammellinse 803, ein Blendenfeld 804 und ein Linsenfeld 805 sind zwischen der Elektronenquelle 101 und dem Strahltrenner 103 angeordnet. Die Sammellinse 803 kollimiert den Primärstrahl von der Elektronenquelle 101, so dass er im Wesentlichen parallel wird. Das Blendenfeld 804 ist ein Substrat mit in einer oder zwei Dimensionen angeordneten Blenden und unterteilt den Primärstrahl von der Sammellinse 803 in mehrere Primärstrahlen. Das Blendenfeld 804 und das Linsenfeld 805 sind Teiler, welche den Primärstrahl teilen.
Beim Beispiel aus 8 weist das Blendenfeld 804 fünf Blenden auf und wird der Primärstrahl von der Elektronenquelle 101 in fünf Primärstrahlen 102A bis 102E unterteilt. Wenngleich gemäß dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben wird, bei dem die Anzahl der Primärstrahlen fünf ist, geht die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht verloren, wenn eine größere oder kleinere Anzahl von Primärstrahlen verwendet wird. Ferner wurde gemäß dieser Ausführungsform ein Verfahren zur Erzeugung der Primärstrahlen 102A bis 102E durch Unterteilen des von der einzelnen Elektronenquelle 101 erzeugten Primärstrahls 102 beschrieben. Selbst wenn die Primärstrahlen 102A bis 102E unter Verwendung mehrerer Elektronenquellen erzeugt werden, verliert die vorliegende Erfindung jedoch nicht ihre Wirkung.
Die unterteilten Primärstrahlen 102A bis 102E werden individuell durch das Linsenfeld 805 fokussiert. Die durch das Linsenfeld 805 individuell fokussierten Primärstrahlen 102A bis 102E durchlaufen den Strahltrenner 103. Gemäß dieser Ausführungsform wird das elektromagnetische Feld im Strahltrenner 103 so festgelegt, dass sich die Primärstrahlen 102A bis 102E gerade bewegen.
Nachdem sie vom Strahltrenner 103 emittiert wurden, werden die Primärstrahlen 101A bis 101E durch den von der Systemsteuereinheit 114 gesteuerten Abtastablenker 104 abgelenkt und tasten die Probe 106 ab.
An Einstrahlungspositionen der Primärstrahlen 102A bis 102E auf der Probe 106 erzeugte Sekundärelektronen bilden Sekundärstrahlen 109A bis 109E.
Der Strahltrenner 103 lenkt die Sekundärstrahlen 109A bis 109E ab und trennt ihre Bahnen von den Bahnen der Primärstrahlen 102A bis 102E. Die Konfiguration des Strahltrenners 103 und die Wirkungen auf die Primärstrahlen 102A bis 102E und die Sekundärstrahlen 109A bis 109E entsprechen jenen, die in den anderen Ausführungsformen beschrieben wurden. Eine elektrostatische Linse 806 fokussiert die jeweiligen Sekundärstrahlen 109A bis 109E derart, dass die Sekundärstrahlen 109A bis 109E den Detektor 808 erreichen, ohne miteinander vermischt zu werden, und dass sie unabhängig erfasst werden.
Ein Rückschwingablenker 807 lenkt die Sekundärstrahlen 109A bis 109E von der elektrostatischen Linse 806 ab. Die Positionen, an denen die Sekundärstrahlen auf der Probe 106 erzeugt werden, ändern sich synchron mit der Abtastung, und die Ablenkwirkung des Abtastablenkers 104 wird an den Positionen empfangen. Die Systemsteuereinheit 114 steuert den Rückschwingablenker 807 synchron mit dem Abtastablenker 104, so dass jeder von jedem Primärstrahl erzeugte Sekundärstrahl unabhängig vom Scannen des Primärstrahls eine bestimmte Position auf dem Detektor 808 erreicht.
Anhand des vorstehend Erwähnten kann eine Mehrelektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung verwirklicht werden, welche die Beobachtungszeit in einem breiten Gesichtsfeld verkürzt.
Der Strahltrenner gemäß der vorliegenden Offenbarung kann auf eine Elektronenstrahl-Beobachtungsvorrichtung eines vom SEM verschiedenen Typs angewendet werden. Beispielsweise kann der Strahltrenner auf die Niederenergie-Elektronenmikroskopie (LEEM) angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern schließt verschiedene Modifikationen ein. Beispielsweise wurden die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zum einfachen Verständnis der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben und sind nicht notwendigerweise darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Ferner kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und kann ferner die Konfiguration einer Ausführungsform zur Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich können andere Konfigurationen zu einem Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzugefügt oder daraus entnommen werden oder diesen ersetzen.
Jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und dergleichen kann durch Hardware verwirklicht werden, indem beispielsweise ein Teil oder die Gesamtheit davon als integrierte Schaltung ausgelegt wird. Ferner kann jede der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Software verwirklicht werden, indem ein Programm interpretiert und ausgeführt wird, das die jeweiligen Funktionen durch einen Prozessor verwirklicht. Informationen in der Art eines Programms, einer Tabelle und einer Datei, welche die jeweiligen Funktionen verwirklichen, können in einer Aufzeichnungsvorrichtung in der Art eines Speichers, einer Festplatte oder einer SSD (eines Halbleiterlaufwerks) oder in einem Aufzeichnungsmedium in der Art einer Chipkarte oder SD-Karte gespeichert werden. Ferner sind nur die Steuerleitungen oder Informationsleitungen dargestellt, die als für die Erklärung notwendig angesehen werden, wobei nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen oder Informationsleitungen für das Produkt angegeben sind. Tatsächlich kann davon ausgegangen werden, dass fast alle Komponenten miteinander verbunden sind.

Claims

Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung, die einen Sekundärstrahl durch Bestrahlen einer Probe mit einem Primärstrahl geladener Teilchen erfasst, wobei die einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung Folgendes aufweist: eine Primärstrahlquelle (101), die einen Primärstrahl (102) zur Bestrahlung einer Probe (106) ausgibt, einen Strahltrenner (103), der ein internes elektromagnetisches Feld erzeugt, so dass sich der Primärstrahl geradlinig bewegt und die Bahn des Primärstrahls und die Bahn des Sekundärstrahls (109) getrennt werden, eine Steuereinheit (114) und einen Detektor (113), der den Sekundärstrahl vom Strahltrenner erfasst, wobei der Strahltrenner Folgendes aufweist: einen durch eine erste Spule (231) gebildeten ersten Magnetpol (201), einen durch eine zweite Spule (232) gebildeten zweiten Magnetpol (202), der dem ersten Magnetpol gegenübersteht, eine erste Elektrode (221) und eine zweite Elektrode (222), die sich entlang einer optischen Achse des Primärstrahls erstrecken und in einer ersten Richtung senkrecht zur optischen Achse auf einer ersten Fläche des ersten Magnetpols, die dem zweiten Magnetpol gegenübersteht, angeordnet sind, und eine dritte Elektrode (223) und eine vierte Elektrode (224), die sich entlang der optischen Achse erstrecken und der ersten bzw. der zweiten Elektrode gegenüberstehen und die auf einer zweiten Fläche des zweiten Magnetpols, die dem ersten Magnetpol gegenübersteht, angeordnet sind, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, im Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetpol durch Steuern der Spannung und des Stroms, die an die ersten bis vierten Elektroden und an die ersten und zweiten Spulen angelegt werden, ein aus zueinander orthogonalen elektrischen und magnetischen Feldern bestehendes internes elektromagnetisches Magnetfeld zu erzeugen, das bewirkt, dass der Sekundärstrahl entlang der ersten Fläche des ersten Magnetpols und der zweiten Fläche des zweiten Magnetpols zum Detektor hin abgelenkt wird, während der Primärstrahl nicht abgelenkt wird und sich gerade durch den Strahltrenner hindurch bewegt, wobei der Strahltrenner ferner Folgendes aufweist: einen durch eine dritte Spule (233) gebildeten dritten Magnetpol (203), der entlang der Bahn des Sekundärstrahls zwischen dem ersten Magnetpol und dem Detektor angeordnet ist, und einen durch eine vierte Spule (234) gebildeten vierten Magnetpol (204), der dem dritten Magnetpol gegenübersteht, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, im Raum zwischen dem dritten und dem vierten Magnetpol durch Steuern der Spannung und des Stroms, die an die dritte und die vierte Spule angelegt werden, ein internes Magnetfeld in der gleichen Richtung wie das Magnetfeld zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetpol zu erzeugen, das bewirkt, dass der aus dem Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Magnetpol emittierte Sekundärstrahl in der gleichen Richtung wie zuvor durch das interne elektromagnetische Feld abgelenkt wird.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das an die zweite Elektrode (222) angelegte Potential höher ist als das an die erste Elektrode (221) angelegte Potential und wobei das an die vierte Elektrode (224) angelegte Potential höher ist als das an die dritte Elektrode angelegte Potential (223).
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand (L2) von einem Ende des ersten Magnetpols (201) auf einer Seite des dritten Magnetpols (203) zur optischen Achse entlang der ersten Richtung größer oder gleich der Hälfte des Abstands (L1) zwischen der ersten Fläche des ersten Magnetpols und der zweiten Fläche des zweiten Magnetpols (202) ist.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: eine fünfte Elektrode (225) und eine sechste Elektrode (226), die sich entlang der optischen Achse erstrecken und in der ersten Richtung zwischen der ersten Elektrode (221) und der zweiten Elektrode (222) auf der ersten Fläche angeordnet sind, und eine siebte Elektrode (227) und eine achte Elektrode (228) auf der zweiten Fläche, die sich entlang der optischen Achse erstrecken und der fünften bzw. der sechsten Elektrode gegenüberstehen.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das an die sechste Elektrode (226) angelegte Potential höher ist als das an die fünfte Elektrode (225) angelegte Potential und niedriger ist als das an die zweite Elektrode (222) angelegte Potential, wobei das an die fünfte Elektrode angelegte Potential höher ist als das an die erste Elektrode (221) angelegte Potential, wobei das an die achte Elektrode (228) angelegte Potential höher ist als das an die siebte Elektrode (227) angelegte Potential und niedriger ist als das an die vierte Elektrode (224) angelegte Potential und wobei das an die siebte Elektrode angelegte Potential höher ist als das an die dritte Elektrode (223) angelegte Potential.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: eine erste Elektrodengruppe, die mehrere Elektroden (221, 225, 226, 222) einschließlich der ersten Elektrode (221) und der zweiten Elektrode (222), die auf der ersten Fläche in der ersten Richtung angeordnet sind und sich entlang der optischen Achse erstrecken, worin benachbarte Elektroden durch einen Widerstand (401-403) verbunden sind, aufweist, und eine zweite Elektrodengruppe (223, 227, 228, 224), die mehrere Elektroden einschließlich der dritten Elektrode (223) und der vierten Elektrode (224), die auf der zweiten Fläche in der ersten Richtung angeordnet sind und jeweils den Elektroden der ersten Elektrodengruppe gegenüberstehen, worin benachbarte Elektroden durch einen Widerstand (404-406) verbunden sind, aufweist, wobei eine Spannung an Elektroden an beiden jeweiligen Enden der ersten Elektrodengruppe und der zweiten Elektrodengruppe angelegt ist.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: einen schichtförmigen ersten Körperabschnitt (501), der zwischen der ersten Elektrode (221) und der zweiten Elektrode (222) verbindet und aus einem Material besteht, das einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als die erste Elektrode und die zweite Elektrode, und einen schichtförmigen zweiten Körperabschnitt (502), der zwischen der dritten Elektrode (223) und der vierten Elektrode (224) verbindet und aus einem Material besteht, das einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als die dritte Elektrode und die vierte Elektrode, wobei eine Spannung zwischen die erste Elektrode und die zweite Elektrode gelegt ist und eine Spannung zwischen die dritte Elektrode und die vierte Elektrode gelegt ist.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner Folgendes aufweist: einen Bildverschiebungsablenker (701), der zwischen der Probe (106) und dem Strahltrenner (103) angeordnet ist, und einen Rückschwingablenker (702), der zwischen dem Bildverschiebungsablenker und dem Strahltrenner angeordnet ist und den Sekundärstrahl (109) in Zusammenhang mit einer Bildverschiebung durch den Bildverschiebungsablenker zum Strahltrenner zurück schwenkt.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner ein sekundäres optisches System (111) zwischen dem Strahltrenner (103) und dem Detektor (113) aufweist, wobei der Detektor mehrere Sensoren aufweist und in der Lage ist, gleichzeitig mehrere Sekundärstrahlen (109A-E) von der Probe (106) zu erfassen.
Einen Strahl geladener Teilchen anwendende Vorrichtung nach Anspruch 9, welche ferner einen Teiler (804) aufweist, der zwischen der Primärstrahlquelle (101) und dem Strahltrenner (103) angeordnet ist und den Primärstrahl (102) von der Primärstrahlquelle in mehrere Primärstrahlen (102A-E) unterteilt.