DE112019007399T5

DE112019007399T5 - Ladungsteilchenstrahleinrichtung

Info

Publication number: DE112019007399T5
Application number: DE112019007399.0T
Authority: DE
Inventors: Makoto Sakakibara; Momoyo Enyama; Hajime Kawano; Makoto Suzuki; Kenji Tanimoto; Yuko Sasaki
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2022-02-24
Also published as: JPWO2021001919A1; US20220359149A1; WO2021001919A1; TWI748478B; TW202103208A; JP7197698B2

Abstract

Um eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die eine Booster-Elektrode und eine Objektivlinse enthält, die ein Magnetfeld in einer Nähe einer Probe erzeugt, und die in der Lage ist, eine Ionenentladung zu verhindern, bereitzustellen, wird ein Isolator zwischen einer Magnetfeldlinse und der Booster-Elektrode angeordnet. Eine Spitze des Isolators ragt zu einer Spitzenseite eines oberen magnetischen Pfads von einer Spitze eines unteren magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse vor. Die Spitze an einer unteren Seite des Isolators befindet sich über dem unteren magnetischen Pfad, und eine nichtmagnetische Metallelektrode ist zwischen dem oberen magnetischen Pfad und dem unteren magnetischen Pfad eingebettet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung und insbesondere eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die in der Lage ist, einen Ladungsteilchenstrahl mit geringer Beschädigung und hoher räumlicher Auflösung abzustrahlen.
Hintergrund
Bei einem Rasterelektronenmikroskop (im Folgenden als REM bezeichnet) oder dergleichen wurde eine niedrige Beschleunigung vorangebracht, um die Beschädigung einer Probe zu verringern. Bei geringer Beschleunigung verschlechtert sich die Auflösung aufgrund der Aberration eines optischen Systems. Daher wurde ein Verfahren zum Beschleunigen von Elektronen, wenn die Elektronen eine Magnetfeldlinse, die einen Elektronenstrahl konvergiert, durchlaufen, entwickelt. Eine Elektronenstrahl-Applikationseinrichtung bei diesem Verfahren ist mit einer Booster-Elektrode, die eine positive Spannung anlegt, um den Elektronenstrahl zu beschleunigen, ausgestattet.
In einer Nachbarschaft der Magnetfeldlinse der Elektronenstrahl-Applikationseinrichtung befinden sich Elektronen von einer Probe und Elektronen einer sehr kleinen Entladung aufgrund eines elektrischen Boosterfeldes. Diese Elektronen werden von der Booster-Elektrode, die eine positive Spannung aufweist, angezogen, während sie einer Rotationswirkung durch ein Magnetfeld der Magnetfeldlinse ausgesetzt sind. Wenn die Rotationswirkung des Magnetfelds stark ist, ist die Laufzeit der Elektronen lang und ein Restgas wird ionisiert. Ionen des erzeugten Restgases kollidieren unter einem Einfluss des elektrischen Booster-Feldes auch mit umgebenden Elektroden. Diese Elektronen und Ionen verursachen einen Spannungsabfall und ein Entladungsphänomen in der Booster-Elektrode und den umgebenden Elektroden.
PTL 1 ist ein Beispiel für die zugehörige Technik. PTL 1 offenbart als zusammengesetzte magnetische und elektrostatische Objektivlinse einer Ladungsteilchenstrahleinrichtung eine Konfiguration, die elektrisch voneinander isolierte Jochelemente, ein Magnetpfad-Steuerelement und ein Magnetpfad-Boosterelement enthält und eine Wafer-Probe, die eine feine Schaltungsstruktur aufweist, mit hoher Auflösung durch Verwenden eines Elektronenstrahls mit geringer Beschleunigung beobachtet, prüft und analysiert.
Zitierliste
Patentliteratur
PTL 1: JP-A-2013-138024
Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Wie oben beschrieben, kollidieren bei der Elektronenstrahl-Applikationseinrichtung, die die Magnetfeldlinse enthält, wenn die Booster-Elektrode montiert ist, um den Elektronenstrahl zu beschleunigen, Elektronen, die durch eine sehr kleine Entladung, die normalerweise kein Problem darstellt, erzeugt werden, mit der Booster-Elektrode, während sie in dem Magnetfeld rotieren. Da die Elektronen zu dieser Zeit herumwirbeln, während sie das Restgas im Raum zu Ionen anregen, kann es zu einer Ionenentladung kommen, und die gewünschte Leistung als Elektronenstrahl-Applikationseinrichtung wird möglicherweise nicht erreicht.
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, das oben erwähnte Problem zu lösen und eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung bereitzustellen, die eine Booster-Elektrode und eine Magnetfeldlinse, die ein Magnetfeld in der Nähe einer Probe erzeugt, enthält und die in der Lage ist, eine Ionenentladung zu verhindern.
Lösung des Problems
Um das oben erwähnte Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die eine Magnetfeldlinse und eine Booster-Elektrode enthält, bereit. Ein Isolator ist zwischen der Magnetfeldlinse und der Booster-Elektrode angeordnet. Eine Spitze des Isolators ragt zu einer Spitzenseite eines magnetischen Pfads von einer Spitze eines anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse vor.
Vorteilhafter Effekt
Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die einen Raum, in dem geladene Teilchen herumwirbeln, einengt und eine Ionenentladung verhindert, ohne ein elektrisches Boosterfeld zu beeinträchtigen, bereitzustellen.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Elektronenmikroskops gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[2] 2 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für einen Hauptteil des Elektronenmikroskops gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
[3] 3 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für einen Hauptteil eines Elektronenmikroskops gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
[4] 4 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für einen Hauptteil eines Elektronenmikroskops gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
[5] 5 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration einer Mehrstrahl-Einrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[6] 6 ist ein Diagramm, das eine schematische Konfiguration eines Elektronenmikroskopsystems gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
[7] 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen Vakuumabsaugbetrieb des Elektronenmikroskopsystems gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[8] 8 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beobachtungsbeispiel für eine Vakuumabsaugrate des Elektronenmikroskopsystems gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[9] 9 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel für einen Hauptteil eines Elektronenmikroskops gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nacheinander beschrieben. Gleiche Komponenten sind in mehreren Zeichnungen grundsätzlich gleich nummeriert. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Elektronenmikroskop als Beispiel für eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung gezeigt. Alternativ kann die Erfindung auch auf andere Ladungsteilchenstrahleinrichtungen wie beispielsweise eine Elektronenstrahlzeicheneinrichtung angewendet werden.
[Erste Ausführungsform]
Eine erste Ausführungsform ist eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die eine Magnetfeldlinse und eine Booster-Elektrode enthält. Ein Isolator ist zwischen der Magnetfeldlinse und der Booster-Elektrode angeordnet. Eine Spitze des Isolators ragt zu einer Spitzenseite eines magnetischen Pfads von einer Spitze eines anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse vor.
1 ist ein Diagramm, das eine schematische Querschnittskonfiguration eines Elektronenmikroskops, das ein Konfigurationsbeispiel der Ladungsteilchenstrahleinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, zeigt. Ein Elektronenstrahl 11, der von einer Elektronenquelle 10, die eine Ladungsteilchenstrahlquelle darstellt, emittiert wird, wird durch einen Deflektor 12 geeignet abgelenkt, durchläuft eine Magnetfeldlinse 13, die eine Objektivlinse bildet, und wird zu einer Elektronensonde, mit der eine Probe bestrahlt wird. Ein Probentisch 14, auf dem die mit der Elektronensonde zu bestrahlende Probe platziert wird, wird durch Probentisch-Antriebsmechanismen 15 in einer X-Y-Richtung angesteuert, um ein Sichtfeld oder desgleichen auszuwählen. Wie in 1 gezeigt, enthält die Magnetfeldlinse 13 einen oberen magnetischen Pfad 131, eine Spule 132 und einen unteren magnetischen Pfad 133. Die Magnetfeldlinse besitzt eine Konfiguration, bei der die Spule 132 durch einen magnetischen Pfad wie beispielsweise ein weichmagnetisches Material eingeschlossen ist, und in dem magnetischen Pfad ist an einer Raumposition, an der ein Magnetfeld gebildet werden soll, ein Spalt vorgesehen. In der vorliegenden Beschreibung wird eine Stelle, an der sich zwei magnetische Pfade mit dem dazwischen liegenden Spalt gegenüberstehen, als „Spitze eines magnetischen Pfads“ bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt, sind eine Booster-Elektrode 16, an die eine positive Booster-Spannung 18 angelegt wird, und ein Isolator 17 auf einer Innenseite der Magnetfeldlinse 13 um eine optische Achse der Einrichtung herum installiert, um den Elektronenstrahl zu beschleunigen. An den Probentisch 14 wird eine Bremsspannung (nicht dargestellt) angelegt.
Wie oben beschrieben, befinden sich in der Nähe der Magnetfeldlinse 13 Elektronen aus der Probe und Elektronen einer sehr kleinen Entladung aufgrund eines elektrischen Boosterfeldes der Booster-Elektrode 16. Diese Elektronen werden von der Booster-Elektrode 16, die eine positive Spannung aufweist, angezogen, während sie durch das Magnetfeld einer Rotationsbewegung unterworfen werden. Wenn die Laufzeit lang ist, wird ein Restgas wie oben beschrieben ionisiert. Die erzeugten Ionen kollidieren unter einem Einfluss des elektrischen Booster-Feldes auch mit den umgebenden Elektroden. Diese Elektronen und Ionen verursachen einen Spannungsabfall und ein Entladungsphänomen in der Booster-Elektrode und den umgebenden Elektroden. Genauer ausgedrückt, in einem Fall einer Objektivlinsenstruktur vom Außenlinsentyp tritt eine Entladung aufgrund von Ionenentladung, die durch ein Anlegen des Magnetfelds verursacht wird, selbst bei 5 kV oder weniger auf, obwohl eine Raumspannungsfestigkeit („space withstand voltage“) 20 kV oder mehr beträgt. Ein derartiges Phänomen ist besonders bemerkenswert, wenn eine Probe mit einer großen Menge an Ausgasungen beobachtet wird.
2 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Umgebung der Magnetfeldlinse 13 und der Booster-Elektrode 16, die einen Hauptteil des Elektronenmikroskops gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wie in 2 gezeigt, hat der Isolator 17, der zwischen der Magnetfeldlinse 13 und der Booster-Elektrode 16 angeordnet ist, eine Konfiguration, die die Spitzen des oberen magnetischen Pfads 131 und des unteren magnetischen Pfads 133 der Magnetfeldlinse 13 abdeckt. Diese Konfiguration engt einen Raum, in dem die Elektronen 19 aufgrund der sehr kleinen Entladung herumwirbeln, ein und verhindert ein Floaten der Elektronen 19. Weiterhin kann ein Material, das die Freisetzung der Elektronen verhindert, auf einen Nahbereich der Spitzen der magnetischen Materialien, die den oberen magnetischen Pfad 131 und den unteren magnetischen Pfad 133 bilden, aufgebracht werden, um weiter zu verhindern, dass die Elektronen durch die sehr kleine Entladung erzeugt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform ist eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung, bei der ein Isolator, der zwischen einer Magnetfeldlinse und einer Booster-Elektrode angeordnet ist, nur eine Spitze zumindest eines Magnetpols bedeckt, so dass der Isolator nicht geladen wird, wenn Elektronen von einem anderen Ort auf eine auf einem Probentisch angeordnete Probe gestrahlt werden. Mit anderen Worten, eine Spitze des Isolators befindet sich zwischen einer Spitze eines magnetischen Pfads und einer Spitze eines anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse. Genauer ausgedrückt ragt die Spitze auf einer unteren Seite des Isolators zu einer unteren Magnetpfadseite von einer Spitze eines oberen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse vor, und die Spitze auf der unteren Seite des Isolators ist oberhalb des unteren magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse angeordnet.
3 ist ein Diagramm, das einen Hauptteil eines Elektronenmikroskops der zweiten Ausführungsform zeigt. Zahlen, die denen in den 1 und 2 gemein sind, bezeichnen dieselben Komponenten. Wie in 3 in einem durch einen gepunkteten Kreis umgebenen Teil gezeigt, besitzt ein in 3 gezeigter Isolator 20 eine Konfiguration, in der er, anders als der in den 1 und 2 gezeigte Isolator 17, nur den oberen magnetischen Pfad 131 der Magnetfeldlinse 13 abdeckt, um zu verhindern, dass der Isolator durch Elektronen 21, die aufgrund der Strahlung des Elektronenstrahls 11 von einer Probe auf dem Probentisch 14 wegfliegen, geladen wird. Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Aufladung des Isolators 20 zu verringern oder zu verhindern und einen nachteiligen Effekt von Elektronen einer sehr kleinen Entladung, was ein ursprünglicher Effekt des Bereitstellens des Isolators 20 ist, zu verhindern.
Weiterhin kann bei der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ein antistatischer Film, der ein Aufladen verhindert, auf einer Oberfläche des Isolators 20 ausgebildet sein. Als antistatischer Film kann ein Sprühfilm, der einen auf der Oberfläche des Isolators 20 ausgebildeten Halbleiterfilm aufweist, verwendet werden.
[Dritte Ausführungsform]
Eine dritte Ausführungsform ist eine Ausführungsform einer Ladungsteilchenstrahleinrichtung, bei der eine nichtmagnetische Metallelektrode zwischen einem oberen magnetischen Pfad und einem unteren magnetischen Pfad einer Magnetfeldlinse angeordnet ist, um ein elektrisches Feld in der Nähe einer Spitze eines Isolators parallel und gleichmäßig zu machen.
4 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Hauptteils eines Elektronenmikroskops der dritten Ausführungsform zeigt. Wie in 4 gezeigt, ist eine nichtmagnetische Metallelektrode 22 zwischen einer Spitze des oberen magnetischen Pfads 131 der Magnetfeldlinse 13 und einer Spitze des unteren magnetischen Pfads 133 angeordnet. Die nichtmagnetische Metallelektrode 22 ist mit einem vorgegebenen Potentialpunkt wie beispielsweise der Erdung verbunden. Die nichtmagnetische Metallelektrode 22 ermöglicht ein paralleles und gleichmäßiges elektrisches Feld in einem Gebiet, das durch eine gepunktete Ellipse umgeben ist, d. h. in der Nähe der Spitze auf einer Unterseite des Isolators 20. Demgemäß ist es durch Verstärken des elektrischen Feldes möglich, eine Rotation von Elektronen aufgrund des Magnetfeldes zu verhindern, ein Entladungsphänomen zu verhindern und eine Spannung bis zu einer höheren Spannung aufrechtzuerhalten.
Die oben beschriebenen Konfigurationen der Elektronenmikroskope der ersten Ausführungsform bis zur dritten Ausführungsform sind mit einer Grundkonfiguration, die einen einzelnen Strahl verwendet, beschrieben. Alternativ sind die Ausführungsformen nicht auf einen einzelnen Strahl beschränkt und können auf eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung wie beispielsweise ein Hochgeschwindigkeits-REM oder eine Elektronenstrahlzeicheneinrichtung mit einer Mehrstrahlkonfiguration, die sowohl eine Auflösung als auch ein großes Sichtfeld erzielt, angewendet werden.
5 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Ladungsteilchenstrahleinrichtung wie beispielsweise ein Hochgeschwindigkeits-REM oder eine Elektronenstrahlzeicheneinrichtung mit einer Mehrstrahlkonfiguration und der Konfiguration der dritten Ausführungsform. Die Ladungsteilchenstrahleinrichtung mit einer Mehrstrahlkonfiguration enthält eine Strahlungslinse, die stromabwärts einer Ladungsteilchenstrahlquelle wie beispielsweise einer Elektronenquelle angeordnet und dazu ausgebildet ist, einen Ladungsteilchenstrahl auszustrahlen, eine Mehrstrahlbildungseinheit, die stromabwärts der Strahlungslinse angeordnet und dazu ausgebildet ist, aus dem Ladungsteilchenstrahl mehrere Strahlen zu bilden, einen Strahlseparator, der stromabwärts der Mehrstrahlbildungseinheit angeordnet ist, eine fokussierende Linse, die stromabwärts des Strahlseparators angeordnet ist, einen Mehrfachdetektor, der dazu ausgebildet ist, sekundäre geladene Teilchen, die durch den Strahlseparator getrennt werden, zu detektieren, und dergleichen. Bei der vorliegenden Beschreibung ist der Abwärtsstrom ähnlich zu einer Unterseite und bedeutet eine Seite von der Ladungsteilchenstrahlquelle zu der Probe hin.
Das heißt, bei der in 5 gezeigten Ladungsteilchenstrahleinrichtung mit einer Mehrstrahlkonfiguration fällt ein Elektronenstrahl von der Elektronenquelle 10 über eine Strahlungslinse 23 auf eine Mehrstrahlbildungseinheit 24, um mehrere Strahlen zu bilden. Die mehreren Strahlen bestrahlen die Probe durch einen Strahlseparator 25, eine fokussierende Linse, eine Apertur, die Magnetfeldlinse 13, die eine Objektivlinse darstellt, und dergleichen, die stromabwärts der Mehrstrahlbildungseinheit 24 angeordnet sind. In der Probe erzeugte Sekundärelektronen folgen einem umgekehrten Pfad und werden durch den Strahlseparator 25 zu den entsprechenden Mehrfachdetektoren 26 gesandt. Bei einer solchen Mehrstrahlkonfiguration hat die Magnetfeldlinse 13 ähnlich der in 4 gezeigten Konfiguration eine Konfiguration, bei der die nichtmagnetische Metallelektrode 22 zwischen der Spitze des oberen magnetischen Pfads 131 und der Spitze des unteren magnetischen Pfads 133 der Magnetfeldlinse 13 vorgesehen ist, und kann die unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Wirkung der vorliegenden Ausführungsform zusammen mit der Booster-Elektrode 16 und dem Isolator 20 erzielen.
Obwohl hier eine Darstellung und Beschreibung weggelassen sind, können die unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschriebenen Konfigurationen der ersten und zweiten Ausführungsform auch auf eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung mit einer Mehrstrahl-Konfiguration, wie in 5 gezeigt, angewendet werden, und gewünschte Effekte der ersten und zweiten Ausführungsform lassen sich erzielen.
[Vierte Ausführungsform]
Eine vierte Ausführungsform ist eine Ausführungsform eines Elektronenmikroskopsystems mit einer Sequenz zum Beobachten einer Änderung in einem Vakuummeter eines Elektronenmikroskops, wenn eine Probe mit einer großen Menge an Ausgasung wie beispielsweise ein Resist mit Elektronen bestrahlt wird, und zum Ändern einer Anlegezeit einer Booster-Spannung basierend auf einem Messwert des Vakuummeters. Das heißt, die vierte Ausführungsform ist eine Ausführungsform eines Elektronenmikroskopsystems, das eine Steuerungseinheit enthält, die dazu ausgebildet ist, eine Druckänderung der Einrichtung während der Vakuumabsaugung zu überwachen, wenn eine Probe in die Einrichtung eingeführt wird, und eine Anlegesequenz einer Booster-Spannung an eine Booster-Elektrode basierend auf einem Überwachungsergebnis zu steuern. Weiterhin ist die vierte Ausführungsform eine Ausführungsform eines Elektronenmikroskopsystems, bei dem die Steuereinheit hiervon eine Steuerung durchführt, um eine Warnung anzuzeigen, wenn ein Vakuumgrad einen Referenzwert nach einer vorgegebenen Zeit ab einem Absaugstart nicht überschreitet, basierend auf einem Messwert eines Vakuummeters, das eine Druckänderung der Einrichtung während des Absaugens misst.
Wie in 6 gezeigt, ist die Elektronenmikroskopkonfiguration der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform innerhalb einer Vakuumkammer 27 angeordnet. Es ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht nur mit dem Elektronenmikroskop, das die Konfiguration der ersten Ausführungsform aufweist, sondern auch jenen, die die Konfigurationen der in den 2 bis 5 gezeigten zweiten und dritten Ausführungsform aufweisen, bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus ist, wie in 6 gezeigt, eine Vb-Leistungsversorgung 31, die die Booster-Spannung an die Booster-Elektrode anlegt, außerhalb der Vakuumkammer 27 angeordnet.
Wie in 6 gezeigt, ist an der Vakuumkammer 27 eine Probenaustauschkammer 30 angebracht. Die Probenaustauschkammer 30 und die Vakuumkammer 27 sind mit einem Vakuummeter A28 bzw. einem Vakuummeter B29 ausgestattet. Messwerte des Vakuummeters A28 und des Vakuummeters B29 werden in eine Steuerplatine 32, bei der es sich um eine Steuereinheit handelt, die das Elektronenmikroskopsystem steuert, eingespeist. Die Steuerplatine 32 sendet die Messwerte an eine Bedienerkonsole 33 und zeigt die Messwerte auf einer Anzeigeeinheit der Bedienerkonsole an und steuert einen Wert der Booster-Spannung, die durch die Vb-Leistungsversorgung 31 an die Booster-Elektrode angelegt wird, basierend auf den Messwerten. Wenn dann basierend auf dem Messwert oder ähnlichem des Vakuummeters B29 festgestellt wird, dass eine große Menge an Ausgasung aus der Probe vorhanden ist, kann die Steuerplatine 32 eine Warnung auf der Anzeigeeinheit der Bedienerkonsole 33 anzeigen und eine Steuerung durchführen, um die Boosterspannung nicht an die Boosterelektrode anzulegen.
Ein Verfahren zum Steuern des Elektronenmikroskopsystems durch die Steuerplatine 32, die die oben beschriebene Steuereinheit ist, wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. In 7, wenn ein Bediener wählt, die Sequenz über die Bedienerkonsole 33 zu starten, führt die Steuerplatine 32 eine Steuerung durch, um die Probe in die Probenaustauschkammer 30 zu laden (nachfolgend, Schritt S71), und führt dann eine Steuerung durch, um die Probenaustauschkammer 30 zu evakuieren (S72). Dann prüft die Steuerplatine 32 basierend auf den eingespeisten Messwerten der Vakuummeter, ob eine Vakuumabsaugrate einen minimalen Referenzwert überschreitet (S73) .
8 zeigt ein Beobachtungsbeispiel einer Vakuumabsaugrate. In 8 zeigt eine horizontale Achse die Absaugzeit und eine vertikale Achse zeigt den Grad des Vakuums (Druck) in der Einrichtung. Wie in 8 gezeigt, nimmt der Druck in der Einrichtung ab dem Beginn der Absaugung mit der Zeit allmählich ab. Im Fall einer Standardprobe übersteigt bei einer Absaugcharakteristik 82 eine Vakuumgradprüfzeit nach einer vorgegebenen Zeit ab dem Beginn der Absaugung einen Mindestreferenzwert für die Absaugrate auf der vertikalen Achse, die den Unterdruck anzeigt. Daher stellt die Steuereinheit in S73 fest, dass die Vakuumabsaugrate den Mindestreferenzwert (JA) überschreitet, und führt eine Ausgabe-EIN-Steuerung der Boostspannung durch (S76).
Im Gegensatz dazu stellt die Steuereinheit in S73, da eine Absaugcharakteristik 83 im Fall einer Probe mit einer großen Menge an Ausgasung den Mindestabsaugratenreferenzwert in der Vakuumprüfzeit nicht überschreitet, fest, dass die Vakuumabsaugrate den Mindestreferenzwert nicht überschreitet (NEIN), führt eine Ausgabe-AUS-Steuerung der Boosterspannung durch (S74), schaltet ein Vakuumwarnflag auf EIN und zeigt eine Warnung an (S75) .
Weiterhin bestimmt die Steuerplatine 32 basierend auf den Messwerten der Vakuummeter, ob der Grad des Vakuums in der Vakuumkammer 27 einen zulässigen Wert für die Probenlast erreicht (S77), und lädt die Probe in die Vakuumkammer 27 (S78), wenn der Grad des Vakuums den zulässigen Wert für die Probenlast erreicht (JA) . Dann prüft die Steuerung 32 ein EIN/AUS des Vakuumwarnflags (S79) . Wenn das Vakuumwarnflag EIN ist, zeigt die Steuerplatine 32 auf der Bedienerkonsole 33 eine empfohlene Beobachtungsbedingung an, so dass der Bediener eine geeignete Auswahl treffen kann (S80). Wenn das Vakuumwarnflag AUS ist, setzt die Steuerplatine 32 alle optischen Elemente einschließlich der Boosterspannung als Beobachtungsbedingung (S81) und beginnt mit der Beobachtung durch das Elektronenmikroskop in der Vakuumkammer 27.
Das heißt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die Steuerplatine 32 nach dem Laden der Probe in die Vakuumkammer 27 eine Steuerung durch, um die Beobachtungsbedingung der Einrichtung einzustellen, wenn die Warnanzeige AUS ist, und somit ist es möglich, ein Elektronenmikroskopsystem, das eine geeignete Beobachtung einer Probe entsprechend der Menge an Ausgasung ermöglicht, bereitzustellen.
[Fünfte Ausführungsform]
Eine fünfte Ausführungsform ist eine Ausführungsform einer Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die eine Entladungselektrode, die zwischen einem Isolator und einer Magnetfeldlinse angeordnet ist, und eine Entladungsgegenmaßnahme-Leistungsversorgung, die eine Entladungsgegenmaßnahmespannung an die Entladungselektrode anlegt, enthält. Das heißt, die fünfte Ausführungsform ist eine Ausführungsform einer Ladungsteilchenstrahleinrichtung, bei der eine Entladungselektrode als zweite Elektrode, die von einer Magnetfeldspule entladene Elektronen absorbiert, vorgesehen ist, und ein Spannungsabfall der Booster-Elektrode kann durch die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform verhindert werden.
9 zeigt ein Konfigurationsbeispiel der Ladungsteilchenstrahleinrichtung der fünften Ausführungsform. In 9 ist eine Entladungselektrode 34 als zweite Elektrode zwischen der Booster-Elektrode 16 und dem Isolator 17 und einer elektromagnetischen Spule 13 angeordnet, und eine Entladungsgegenmaßnahmespannung wird von einer Entladungsgegenmaßnahme-Leistungsversorgung 35 an die Entladungselektrode 34 angelegt. Dementsprechend können die von der Magnetfeldspule 13 entladenen Elektronen 19 von der Entladungselektrode 34 angezogen werden, und der Spannungsabfall der Booster-Elektrode 16, an die die Booster-Spannung 18 angelegt wird, kann verhindert werden.
Die Erfindung ist nicht auf die verschiedenen oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel ist es durch Kombinieren der oben erwähnten Ausführungsformen möglich, eine Ladungsteilchenstrahleinrichtung mit höherem Leistungsvermögen bereitzustellen. Ferner sind die oben erwähnten Ausführungsformen für ein besseres Verständnis der Erfindung im Detail beschrieben, und sind nicht notwendigerweise auf diejenigen mit all den oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt.
Darüber hinaus kann ein Teil oder die Gesamtheit der oben erwähnten Konfigurationen, Funktionen, Steuerplatinen und dergleichen durch Hardware implementiert werden, indem eine integrierte Schaltung wie beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung („application specific integrated circuit“; ASIC) oder ein feldprogrammierbares Gatter-Array („field programmable gate array“; FPGA) entworfen wird, oder durch Schaffung einer zentralen verarbeitenden Einheit („central processing unit“; CPU), die ein gewünschtes Funktionsprogramm ausführt, implementiert werden.
Bezugszeichenliste

10: Elektronenquelle
11: Elektronenstrahl
12: Deflektor
13: Magnetfeldlinse
131: oberer magnetischer Pfad
132: Spule
133: unterer magnetischer Pfad
14: Probentisch
15: Probentisch-Antriebsmechanismus
16: Booster-Elektrode
17, 20: Isolator
18: Booster-Spannung
19,: 21 Elektron
22: nichtmagnetische Metallelektrode
23: Strahlungslinse
24: Mehrstrahlbildungseinheit
25: Strahlseparator
26: Mehrfachdetektor
27: Vakuumkammer
28, 29: Vakuummeter A, Vakuummeter B
30: Probenaustauschkammer
31: Vb Leistungsversorgung
32: Steuerplatine
33: Bedienerkonsole
34: Entladungselektrode
35: Entladungsgegenmaßnahme-Leistungsversorgung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013138024 A [0005]

Claims

Ladungsteilchenstrahleinrichtung, die aufweist: eine Magnetfeldlinse; und eine Booster-Elektrode, wobei ein Isolator zwischen der Magnetfeldlinse und der Booster-Elektrode angeordnet ist, und eine Spitze des Isolators zu einer Spitzenseite eines magnetischen Pfads, von einer Spitze eines anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse her, vorragt.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spitze des Isolators zwischen der Spitze des einen magnetischen Pfads und der Spitze des anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein antistatischer Film, der Aufladen verhindert, auf einer Oberfläche des Isolators ausgebildet ist.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine nichtmagnetische Metallelektrode zwischen der Spitze des einen magnetischen Pfads und der Spitze des anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Entladungselektrode, die zwischen dem Isolator und der Magnetfeldlinse angeordnet ist; und eine Entladungsgegenmaßnahme-Leistungsversorgung, die dazu ausgebildet ist, eine Entladungsgegenmaßnahmespannung an die Entladungselektrode anzulegen.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Druckänderung der Einrichtung während einer Vakuumabsaugung zu überwachen, wenn eine Probe in die Einrichtung eingeführt wird, und eine Anlegesequenz einer Booster-Spannung an die Booster-Elektrode basierend auf einem Überwachungsergebnis zu steuern.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin aufweist: eine Anzeigeeinheit; und ein Vakuummeter, das dazu ausgebildet ist, den Grad des Vakuums der Einrichtung während der Vakuumabsaugung zu messen.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit basierend auf einem Messwert des Vakuummeters eine Steuerung durchführt, um eine Ausgabe der Booster-Spannung auszuschalten und auf der Anzeige eine Warnung anzuzeigen, wenn der Grad des Vakuums einen Referenzwert nach einer vorgegebenen Zeit ab einem Start der Absaugung nicht überschreitet.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit eine Steuerung durchführt, um eine Ausgabe der Booster-Spannung einzuschalten, wenn der Grad des Vakuums einen Referenzwert nach einer vorgegebenen Zeit ab einem Start der Absaugung basierend auf einem Messwert des Vakuummeters überschreitet.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit basierend auf einem gemessenen Wert des Vakuummeters eine Steuerung durchführt, um die Probe in eine Vakuumkammer zu laden, wenn der Grad des Vakuums einen zulässigen Wert für das Laden der Probe erreicht.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: eine Ladungsteilchenstrahlquelle, die dazu ausgebildet ist, einen Ladungsteilchenstrahl zu erzeugen; eine Strahlungslinse, die stromabwärts der Ladungsteilchenstrahlquelle angeordnet und dazu ausgebildet ist, den Ladungsteilchenstrahl abzustrahlen; eine Mehrstrahl-Bildungseinheit, die stromabwärts der Strahlungslinse angeordnet und dazu ausgebildet ist, aus dem Ladungsteilchenstrahl mehrere Strahlen zu bilden; einen Strahlseparator, der stromabwärts der Mehrstrahl-Bildungseinheit angeordnet ist; eine fokussierende Linse, die stromabwärts des Strahlseparators angeordnet ist; und einen Mehrfachdetektor, der dazu ausgebildet ist, durch den Strahlseparator getrennte, sekundäre geladene Teilchen zu detektieren, wobei die Magnetfeldlinse, die Booster-Elektrode und der Isolator stromabwärts der fokussierenden Linse angeordnet sind.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Spitze des Isolators zwischen der Spitze des einen magnetischen Pfads und der Spitze des anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 11, wobei ein antistatischer Film, der ein Aufladen verhindert, auf einer Oberfläche des Isolators ausgebildet ist.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 11, wobei eine nichtmagnetische Metallelektrode zwischen der Spitze des einen magnetischen Pfads und der Spitze des anderen magnetischen Pfads der Magnetfeldlinse angeordnet ist.
Ladungsteilchenstrahleinrichtung nach Anspruch 11, die weiterhin aufweist: eine Entladungselektrode, die zwischen dem Isolator und der Magnetfeldlinse angeordnet ist; und eine Entladungsgegenmaßnahme-Leistungsversorgung, die dazu ausgebildet ist, eine Entladungsgegenmaßnahmespannung an die Entladungselektrode anzulegen.