DE112021002456T5

DE112021002456T5 - Elektronenmikroskop

Info

Publication number: DE112021002456T5
Application number: DE112021002456.6T
Authority: DE
Inventors: Hiroyasu Shichi; Nobuhiro Okai; Naomasa Suzuki; Masanobu IEDA
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-02
Also published as: WO2022065428A1; JPWO2022065428A1; US20230238212A1; JP7336605B2; WO2022064628A1

Abstract

Es wird ein Elektronenmikroskop zum Erzeugen eines Beobachtungsbildes einer Probe unter Verwendung eines Elektronenstrahls bereitgestellt, um ein rasterelektronenmikroskopisches Bild durch rückgestreute Geringwinkel-Elektronen, bei denen es sich um rückgestreute Elektronen handelt, die unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Oberfläche der Probe emittiert werden, zu gewinnen, selbst für ein Elektronenmikroskop, das eine Objektivlinse enthält, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut. Das Elektronenmikroskop enthält: eine Elektronenquelle, die dazu ausgebildet ist, die Probe mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen; eine Objektivlinse, die dazu ausgebildet ist, den Elektronenstrahl durch ein Streumagnetfeld zu fokussieren, welches ein Magnetfeld ist, das zu der Probe gestreut wird; einen Detektor, der dazu ausgebildet ist, ein drittes Elektron zu detektieren, bei dem es sich um ein Elektron handelt, das emittiert wird, wenn ein Geringwinkel-Elektron durch das Streumagnetfeld dazu gebracht wird, mit der Probe zu kollidieren, wobei das rückgestreute Geringwinkel-Elektron ein rückgestreutes Elektron ist, das unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Oberfläche der Probe emittiert wird; und eine Kompensationselektrode oder einen Kompensationsmagnetpol, die bzw. der zwischen der Probe und dem Detektor vorgesehen ist und dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie des dritten Elektrons zu steuern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronenmikroskop.
Hintergrund
Ein Elektronenmikroskop ist eine Vorrichtung zum Betrachten einer Oberfläche oder eines Inneren einer Probe in vergrößerter Form durch Bestrahlen der Probe mit einem Elektronenstrahl. Insbesondere werden bei einem Rasterelektronenmikroskop Sekundärelektronen oder rückgestreute Elektronen, die von der Probe durch Abtasten der Probe mit dem Elektronenstrahl emittiert werden, als Luminanzsignal verwendet, um ein elektronenmikroskopisches Bild zu gewinnen. Daher kann bei dem Rasterelektronenmikroskop ein Beobachtungsbild mit höherer Auflösung erzielt werden, da der zu emittierende Elektronenstrahl durch Verwenden einer elektrostatischen Linse oder einer magnetischen Linse verengt wird. Insbesondere wird, um die Brennweite zu verkürzen, als Objektivlinse eine magnetische Linse mit einer Magnetpolstruktur, die ein Magnetfeld in Richtung der Probe streut, verwendet. Eine solche Objektivlinse wird auch als Halb-Innen-Linsen-Typ („semi-in-lens type“) oder, aufgrund ihrer Form, als Schnorchel-Typ bezeichnet.
Es wird ein Beispiel für ein Elektronenmikroskop beschrieben, bei dem eine Objektivlinse vom Typ Halb-Innen-Linse verwendet wird. PTL 1 offenbart ein Elektronenmikroskop, bei dem von einer Probe emittierte Sekundärelektronen durch einen Detektor, der näher als eine Halb-Innen-Linse an einer Elektronenquelle angeordnet ist, detektiert werden. PTL 2 offenbart ein Elektronenmikroskop, bei dem ein Detektionswirkungsgrad von Sekundärelektronen, die von einer Probe emittiert werden, verbessert wird, indem eine innere Oberfläche eines zylindrischen Elements, das in einer Objektivlinse angeordnet ist, als eine Oberfläche mit einem hohen Sekundärelektronenerzeugungswirkungsgrad gebildet wird. PTL 3 offenbart ein Rasterelektronenmikroskop, bei dem ein Detektionswirkungsgrad von Sekundärelektronen verbessert werden kann und ein Signal basierend auf rückgestreuten Elektronen, die von einer Probe emittiert werden, auch detektiert werden kann, indem eine Oberfläche mit einem hohen Sekundärelektronenerzeugungswirkungsgrad auf einer inneren Oberfläche eines inneren Magnetpols einer Objektivlinse bereitgestellt wird.
PTL 4 offenbart ein Rasterelektronenmikroskop, bei dem eine Reflexionsplatte zum Emittieren von Sekundärelektronen durch Kollision von rückgestreuten Elektronen in einer Probenkammer vorgesehen ist, um Sekundärelektronen und rückgestreute Elektronen zu trennen und gleichzeitig zu detektieren. PTL 5 offenbart, dass, um einen Detektionswirkungsgrad aufrechtzuerhalten, selbst wenn sich die Trajektorien von Sekundärelektronen und rückgestreuten Elektronen ändern, eine an eine Hilfselektrode, die sich von einem Detektor in Richtung einer Probe erstreckt, angelegte Spannung basierend auf einer Neigung eines Probentisches und einer Energie eines zu emittierenden Elektronenstrahls gesteuert wird.
PTL 6 offenbart ein Elektronenmikroskop, bei dem eine Energie von Sekundärelektronen, rückgestreuten Elektronen und dergleichen durch Steuern von Trajektorien von Elektronen unter Verwendung einer vor einem Detektor angeordneten Gitterelektrode bestimmt und detektiert wird. PTL 7 offenbart ein Elektronenmikroskop, bei dem von einer Probe emittierte Sekundärelektronen durch Anlegen einer Spannung an eine Elektrode, die an einer vorderen Stufe eines Detektors angeordnet ist, zu dem Detektor geleitet werden. Weiterhin offenbart PTL 8 ein Elektronenmikroskop, bei dem an eine zentrale Elektrode, die einen Detektor umgibt, eine positive Spannung in Bezug auf äußere Elektroden, die die zentrale Elektrode umgeben, angelegt wird.
Zitierliste
Patentliteratur

PTL 1: WO 2011/055520
PTL 2: JP-A-2001-57172
PTL 3: JP-H-11-111211
PTL 4: JP-A-2008-47310
PTL 5: JP-A-2008-210702
PTL 6: JP-A-2010-272525
PTL 7: JP-A-2005-174766
PTL 8: JP-T-2004-503062

Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Bei einem Elektronenmikroskop, bei dem in jedem der Patentdokumente eine Halb-Innen-Linse verwendet wird, wird jedoch nicht berücksichtigt, rückgestreute Geringwinkel-Elektronen, welches rückgestreute Elektronen sind, die unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittiert werden, zu detektieren, um eine Bildqualität eines Bildes rückgestreuter Elektronen zu verbessern. Ein Magnetfeld, das von der Halb-Innen-Linse, die eine Objektivlinse ist, gestreut wird, um einen Elektronenstrahl zu verengen, stört nicht die Detektion von rückgestreuten Elektronen, die keine rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen sind, sondern befördert die Geringwinkel-Elektronen zu einer Probe zurück und stört somit die Detektion der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen. Wenn sich ein Detektor zu nahe an einer mit dem Elektronenstrahl bestrahlten Position befindet, um die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen zu detektieren, wird das Verengen des Elektronenstrahls beeinträchtigt.
Dementsprechend besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch rückgestreute Geringwinkel-Elektronen, die unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche zurückgestreut werden, zu gewinnen, selbst in einem Elektronenmikroskop, das eine Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, enthält.
Lösung des Problems
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die Erfindung ein Elektronenmikroskop zum Erzeugen eines Beobachtungsbildes einer Probe unter Verwendung eines Elektronenstrahls bereit. Das Elektronenmikroskop enthält: eine Elektronenquelle, die dazu ausgebildet ist, die Probe mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen; eine Objektivlinse, die dazu ausgebildet ist, den Elektronenstrahl durch ein Streumagnetfeld, welches ein in Richtung der Probe gestreutes Magnetfeld ist, zu fokussieren; einen Detektor, der dazu ausgebildet ist, ein Drittelektron zu detektieren, das ein Elektron ist, das emittiert wird, wenn ein rückgestreutes Geringwinkel-Elektron durch das Streumagnetfeld veranlasst wird, mit der Probe zu kollidieren, wobei das rückgestreute Geringwinkel-Elektron ein rückgestreutes Elektron ist, das unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Oberfläche der Probe emittiert wird; und eine Kompensationselektrode oder einen Kompensationsmagnetpol, die bzw. der zwischen der Probe und dem Detektor vorgesehen und dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie des Drittelektrons zu steuern.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch rückgestreute Geringwinkel-Elektronen zu gewinnen, welches rückgestreute Elektronen sind, die unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittiert werden, selbst bei einem Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut.
Figurenliste

[1] 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Gesamtkonfiguration eines Elektronenmikroskops zeigt.
[2A] 2A ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel von Trajektorien von Geringwinkel-Elektronen, die von einer Probe unter einem geringen Winkel emittiert werden, zeigt.
[2B] 2B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel von Trajektorien von Geringwinkel-Elektronen zeigt.
[2C] 2C ist eine Draufsicht, die ein Beispiel von Trajektorien von Geringwinkel-Elektronen zeigt.
[3] 3 ist eine Seitenansicht, die eine Korrelation zwischen einer Energie von Geringwinkel-Elektronen und einem Punkt A, an dem die Geringwinkel-Elektronen mit der Probe kollidieren, zeigt.
[4] 4 ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel von Trajektorien dritter Elektronen, die aufgrund der Kollision von rückgestreuten Elektronen mit der Probe von der Probe emittiert werden, zeigt.
[5A] 5A ist eine Seitenansicht, die die Steuerung einer Trajektorie von Drittelektronen durch eine Kompensationselektrode zeigt.
[5B] 5B ist eine Draufsicht, die die Steuerung der Trajektorie der Drittelektronen durch die Kompensationselektrode zeigt.
[6] 6 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer an die Kompensationselektrode angelegten Spannung und der Anzahl von detektierten Drittelektronen E zeigt.
[7] 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Bildschirm gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[8A] 8A ist eine Seitenansicht, die eine Kompensationselektrode und eine Gitterelektrode gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
[8B] 8B ist eine Draufsicht, die die Kompensationselektrode und die Gitterelektrode gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
[9A] 9A ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
[9B] 9B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[10] 10 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer an die Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[11A] 11A ist eine Seitenansicht, die eine Modifikation der Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[11B] 11B ist eine Draufsicht, die die Modifikation der Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[12] 12 ist ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der an die Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[13A] 13A ist eine Seitenansicht, die die Modifikation der Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[13B] 13B ist eine Draufsicht, die die Modifikation der Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform zeigt.
[14] 14 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen der an die Kompensationselektrode gemäß der dritten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[15A] 15A ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
[15B] 15B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[16A] 16A ist eine Seitenansicht, die eine Modifikation der Kompensationselektrode gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[16B] 16B ist eine Draufsicht, die die Modifikation der Kompensationselektrode gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.
[17A] 17A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
[17B] 17B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der fünften Ausführungsform zeigt.
[18A] 18A ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel eines Kompensationsmagnetpols gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
[18B] 18B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel des Kompensationsmagnetpols gemäß der sechsten Ausführungsform zeigt.
[19A] 19A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer siebten Ausführungsform zeigt.
[19B] 19B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der siebten Ausführungsform zeigt.
[20A] 20A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer achten Ausführungsform zeigt.
[20B] 20B ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der achten Ausführungsform zeigt.
[21] 21 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie FG von 20A.
[22A] 22A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer neunten Ausführungsform zeigt.
[22B] 22B ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer an die Kompensationselektrode gemäß der neunten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[23A] 23A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer lOten Ausführungsform zeigt.
[23B] 23B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der lOten Ausführungsform zeigt.
[24A] 24A ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß der lOten Ausführungsform zeigt.
[24B] 24B ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer an die Kompensationselektrode gemäß der lOten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[25A] 25A ist eine Draufsicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer 11ten Ausführungsform zeigt.
[25B] 25B ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der 11ten Ausführungsform zeigt.
[26] 26 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer an die Kompensationselektrode gemäß der 11ten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[27] 27 ist eine Draufsicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der 11ten Ausführungsform zeigt.
[28] 28 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer 12ten Ausführungsform zeigt.
[29A] 29A ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der 12ten Ausführungsform zeigt.
[29B] 29B ist eine Seitenansicht, die ein Beispiel der Kompensationselektrode gemäß der 12ten Ausführungsform zeigt.
[30] 30 ist ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einer an die Kompensationselektrode gemäß der 12ten Ausführungsform angelegten Spannung und der Anzahl detektierter Drittelektronen E zeigt.
[31] 31 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer 13ten Ausführungsform zeigt.
[32] 32 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß einer 14ten Ausführungsform zeigt.
[33] 33 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Kompensationselektrode gemäß der 14ten Ausführungsform zeigt.
[34A] 34A ist ein Diagramm, das ein durch ein Elektronenmikroskop gemäß der 14ten Ausführungsform gewonnenes Rasterelektronenmikroskopbild zeigt.
[34B] 34B ist ein Diagramm, das das durch das Elektronenmikroskop gemäß der 14ten Ausführungsform gewonnene Rasterelektronenmikroskopbild zeigt.
[35A] 35A ist ein Diagramm, das eine Bewegung eines durch das Elektronenmikroskop gemäß der 14ten Ausführungsform erhaltenen Elektronenstrahls zeigt.
[35B] 35B ist ein Diagramm, das die Bewegung des durch das Elektronenmikroskop gemäß der 14ten Ausführungsform erhaltenen Elektronenstrahls zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen eines Elektronenmikroskops gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Das Elektronenmikroskop ist eine Vorrichtung, die eine Probe durch Bestrahlen der Probe mit einem Elektronenstrahl beobachtet.
[Erste Ausführungsform]
Eine Gesamtkonfiguration eines Elektronenmikroskops 100 gemäß einer ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Eine vertikale Richtung ist als Z-Richtung definiert, und eine horizontale Richtung ist als X- und als Y-Richtung definiert. Das Elektronenmikroskop 100 enthält eine Elektronenkanone 101, eine Extraktionselektrode 102, eine Anode 104, eine Kondensorlinse 105, eine Apertur 106, einen Einstellknopf 107, einen oberen Deflektor 108, einen unteren Deflektor 109, einen ersten Detektor 110, einen Wien-Filter 114, eine Pull-up-Elektrode 115, eine Objektivlinse 118, einen Probentisch 121, eine Kompensationselektrode 135, einen zweiten Detektor 136, eine Steuerungseinrichtung 150, eine Anzeige 151 und eine Speichereinrichtung 152. Die Steuerungseinrichtung 150 ist eine Einrichtung, die einen Betrieb und ähnliches jeder Einheit steuert, und ist zum Beispiel ein Computer. Die Speichereinrichtung 152 speichert eine Steuerungstabelle 153, in der Steuerungsbedingungen wie etwa eine Spannung und eine Stromstärke einer jeden Einheit definiert sind. Die Steuerungseinrichtung 150 kann die Steuerungstabelle 153 aus der Speichereinrichtung 152 lesen und jede Einheit basierend auf den in der Steuerungstabelle 153 definierten Steuerungsbedingungen steuern.
Die Elektronenkanone 101 ist eine Elektronenquelle, die Elektronen emittiert, und ist zum Beispiel eine Feldemissionskathode. Die Extraktionselektrode 102 und die Anode 104 sind Elektroden, die mit einer zu der Elektronenkanone 101 positiven Spannung beaufschlagt werden und jeweils ein Loch, das von einem Primärelektronenstrahl B1, bei dem es sich um von der Elektronenkanone 101 emittierte Elektronen handelt, durchdrungen wird, aufweisen. Ein Absolutwert der an die Elektronenkanone 101 angelegten Spannung ist bei der Anode 104 größer als bei der Extraktionselektrode 102. Die Kondensorlinse 105 ist eine Linse zum Fokussieren des Primärelektronenstrahls B1. Die Apertur 106 ist ein Element, das einen Öffnungswinkel des Primärelektronenstrahls B1 in der Objektivlinse 118 bestimmt und besitzt ein Loch, das von dem Primärelektronenstrahl B1 durchdrungen wird. Der Einstellknopf 107 wird verwendet, um eine Mittelposition der Apertur 106 einzustellen. Der obere Deflektor 108 und der untere Deflektor 109 lenken den Primärelektronenstrahl B1 ab und scannen eine Probe 120 mit dem Primärelektronenstrahl B1.
Die Objektivlinse 118 ist eine Linse zum Fokussieren des abgelenkten Primärelektronenstrahls B1 und enthält einen Magnetpol 116 und eine Objektivlinsenspule 117 mit einer rotationssymmetrischen Form. Ein Magnetfeld, das durch einen durch die Objektivlinsenspule 117 fließenden Strom erzeugt wird, streut aus einem Spalt 119 des Magnetpols 116 in Richtung der Probe 120, um den Primärelektronenstrahl B1 zu verengen. Das heißt, die Objektivlinse 118 ist eine Halb-Innen-Linse („semi-in-lens“).
Der Probentisch 121 hält die Probe 120 und steuert eine Position und eine Lage der Probe 120. Das heißt, der Probentisch 121 bewegt die Probe 120 in der horizontalen Richtung oder der vertikalen Richtung, neigt die Probe 120 in Bezug auf eine horizontale Ebene oder rotiert die Probe 120 mit der vertikalen Richtung als Drehachse. An den Probentisch 121 wird eine negative Spannung angelegt, und zwischen der Probe 120 auf dem Probentisch 121 und der Objektivlinse 118 wird ein elektrisches Feld zum Abbremsen des Primärelektronenstrahls B1 gebildet.
Wenn ein Punkt S auf der Probe 120 mit dem abgebremsten Primärelektronenstrahl B1 bestrahlt wird, werden von dem Punkt S Sekundärelektronen und rückgestreute Elektronen emittiert. Die Sekundärelektronen sind zum Beispiel Elektronen mit einer Energie von weniger als 100 eV, und die rückgestreuten Elektronen sind zum Beispiel Elektronen mit einer Energie von 100 eV oder mehr. Außerdem werden die Sekundärelektronen und die rückgestreuten Elektronen in Hochwinkel-Elektronen C, die unter einem hohen Winkel emittiert werden, und Geringwinkel-Elektronen D, die unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Oberfläche der Probe 120 emittiert werden, unterteilt. Das elektrische Feld zum Abbremsen des Primärelektronenstrahls B1 zieht die Hochwinkel-Elektronen C in eine Bahn der Objektivlinse 118 empor, während es die Hochwinkel-Elektronen C beschleunigt. Die in die Bahn emporgezogenen Hochwinkel-Elektronen C werden durch das Magnetfeld der Objektivlinse 118 beeinflusst und bewegen sich in Richtung der Elektronenkanone 101, während sie eine spiralförmige Trajektorie ziehen. An die Pull-up-Elektrode 115, die innerhalb der Objektivlinse 118 vorhanden ist, kann eine Spannung angelegt werden, um mehr Hochwinkel-Elektronen C emporzuziehen.
Der Wien-Filter 114 enthält eine Elektrode 111, eine Elektrode 112 und eine Spule 113 und lenkt die angezogenen Hochwinkel-Elektronen C durch ein durch die Elektrode 111 und die Elektrode 112 gebildetes elektrisches Feld 134 und ein durch die Spule 113 gebildetes magnetisches Feld 133 in Richtung des ersten Detektors 110 ab. Das elektrische Feld 134 und das magnetische Feld 133 wirken auch auf den Primärelektronenstrahl B1, aber da sich die Wirkungen des elektrischen Feldes 134 und des magnetischen Feldes 133 gegenseitig aufheben, bewegt sich der Primärelektronenstrahl B1 geradeaus.
Der erste Detektor 110 detektiert Sekundärelektronen unter den Hochwinkel-Elektronen C, die durch den Wien-Filter 114 abgelenkt werden, und sendet ein Detektionssignal, das einer Menge der detektierten Sekundärelektronen entspricht, an die Steuerungseinrichtung 150. Die Steuerungseinrichtung 150 erzeugt basierend auf dem empfangenen Erkennungssignal ein Sekundärelektronenbild. Das erzeugte Sekundärelektronenbild wird auf der Anzeige 151 angezeigt oder in der Speichereinrichtung 152 gespeichert.
Trajektorien der von dem Punkt S emittieren Geringwinkel-Elektronen D werden unter Bezugnahme auf die 2A, 2B und 2C beschrieben. 2A ist eine Seitenansicht der Objektivlinse 118 und der Probe 120, und die 2B und 2C sind Draufsichten auf die Probe 120 von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Die Geringwinkel-Elektronen D werden in alle Richtungen um eine spiegelnde Reflexionsrichtung in Bezug auf den Primärelektronenstrahl B1 emittiert und werden durch ein Streumagnetfeld, das ein von der Objektivlinse 118 gestreutes Magnetfeld ist, zu der Probe 120 zurückgezogen und kollidieren mit der Probe 120, wie in 2A gezeigt. Der Abstand zwischen dem Punkt S und Punkten A, an denen die Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, hängt von einer Energie und dem Elevationswinkel der Geringwinkel-Elektronen D und einer Intensität des Streumagnetfelds ab. Darüber hinaus zieht jedes der in alle Richtungen emittierten Geringwinkel-Elektronen D, wie in den 2B und 2C gezeigt, eine Rotationstrajektorie um den Punkt S. Eine Richtung der Rotationstrajektorie hängt von einer Richtung des Streumagnetfelds ab, und wenn eine Richtung des Magnetfelds umgekehrt wird, wird auch die Richtung der Rotationstrajektorie der Geringwinkel-Elektronen D umgekehrt. Das heißt, in den 2B und 2C ist eine Richtung des durch die Spule 117 der Objektivlinse fließenden Stroms umgekehrt, und die Richtung des Streumagnetfelds ist ebenfalls umgekehrt.
Eine Korrelation zwischen dem Abstand von dem Punkt S zu dem Punkt A, an dem die Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, und der Energie der Geringwinkel-Elektronen D wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 zeigt Trajektorien von drei Geringwinkel-Elektronen D1, D2 und D3 mit unterschiedlichen Energien. Der Abstand von dem Punkt S zu dem Punkt A hängt von der Energie und dem Elevationswinkel der Geringwinkel-Elektronen D und der Intensität des Streumagnetfelds ab. Eine höhere Energie und eine geringere Intensität des Magnetfelds führen zu einem größeren Abstand. Das heißt, wie in 3 gezeigt, ist ein Punkt A1, an dem Geringwinkel-Elektronen D1 mit der höchsten Energie mit der Probe 120 kollidieren, am weitesten von dem Punkt S entfernt, und ein Punkt A3, an dem Geringwinkel-Elektronen D3 mit der niedrigsten Energie mit der Probe 120 kollidieren, liegt dem Punkt S am nächsten. Da die Geringwinkel-Elektronen D in alle Richtungen emittiert werden und die Werte der Energie und des Elevationswinkels Breiten aufweisen, befinden sich die Punkte A, an denen die Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, in einem ringförmigen Gebiet, das auf den Punkt S zentriert ist, verteilt.
Ein in die Nähe des Punktes S, der eine mit dem Primärelektronenstrahl B1 bestrahlte Position ist, gebrachter Detektor, um die Geringwinkel-Elektronen D in den in den 2A, 2B, 2C und 3 gezeigten Trajektorien zu detektieren, beeinträchtigt das Verengen des Primärelektronenstrahls B1. Daher werden bei der ersten Ausführungsform anstelle des Detektierens der Geringwinkel-Elektronen D Sekundärelektronen, die von der Probe 120 emittiert werden, wenn die Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, detektiert. Bei der ersten Ausführungsform werden die Sekundärelektronen, die emittiert werden, wenn die Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, als Drittelektronen E bezeichnet und werden von den Sekundärelektronen, die von dem Punkt S emittiert werden, unterschieden.
Die Drittelektronen E sind Elektronen, die durch rückgestreute Elektronen mit einer relativ hohen Energie unter den Geringwinkel-Elektronen D emittiert werden. Eine Menge der Drittelektronen E ist proportional zu einer Menge von rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen, welche die rückgestreuten Elektronen unter den Geringwinkel-Elektronen D sind. Obwohl die Menge der Drittelektronen E auch von einem Zustand der Positionen, an denen die Geringwinkel-Elektronen D kollidieren, abhängt, ist der Einfluss des Zustands der Positionen, an denen die Geringwinkel-Elektronen D kollidieren, verringert, da die Punkte A, an denen die Geringwinkel-Elektronen D kollidieren, in dem auf den Punkt S zentrierten, ringförmigen Gebiet verteilt sind. Das heißt, ein basierend auf der Intensität des durch Detektieren der Drittelektronen E erhaltenen Detektionssignals erzeugtes Bild ist ein Bild, das durch rückgestreute Geringwinkel-Elektronen erzeugt wurde. Wenn die von einem breiten ringförmigen Gebiet der Probe erzeugten Drittelektronen detektierten werden, geht man davon aus, dass die Drittelektronen zu Störungen werden und es schwierig machen, ein klares Bild der rückgestreuten Elektronen zu gewinnen, aber die Erfinder haben durch Berechnung und Experimente herausgefunden, dass der Primärelektronenstrahl ein Bild der rückgestreuten Elektronen, in dem eine bestrahlte Struktur ausreichend erkannt werden kann, erzielen kann. Da die Sekundärelektronen mit einer relativ geringen Energie unter den Geringwinkel-Elektronen D nicht zur Emission der Drittelektronen E beitragen, werden die Geringwinkel-Elektronen D in der folgenden Beschreibung als die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D interpretiert.
Die Trajektorien der von den Punkten A, an denen die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, emittierten Drittelektronen E werden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Drittelektronen E haben eine Energie von mehreren eV, werden in alle Richtungen um eine Richtung einer spiegelnden Reflexion, in der die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D auf die Probe 120 einfallen, emittiert und zeichnen spiralförmige Trajektorien durch das Streumagnetfeld. Daher ist bei der ersten Ausführungsform ein Detektor zum Detektieren der Drittelektronen E an einer von dem Punkt S entfernten Position angeordnet, und eine Elektrode zum Überlagern eines elektrischen Feldes zum Steuern der Trajektorien der Drittelektronen E in Richtung des Detektors zum Detektieren der Drittelektronen E ist in einem Raum, in dem das von der Objektivlinse gestreute Magnetfeld vorhanden ist, vorgesehen.
Die Beschreibung kehrt zu 1 zurück. Der zweite Detektor 136 ist ein Detektor, der die Drittelektronen E detektiert, und enthält eine Fluoreszenzplatte 137, eine Abdeckung 138 und eine Photomultiplierröhre 139. Die Fluoreszenzplatte 137 ist eine flache Platte, die beim Einfallen der Drittelektronen E Licht emittiert und ist eine Detektionsoberfläche des zweiten Detektors 136. Die Abdeckung 138 ist ein metallisches Element, das ein die Drittelektronen E zu der Fluoreszenzplatte 137 leitendes elektrisches Feld bildet. Die Photomultiplierröhre 139 gibt ein elektrisches Signal, das durch Verstärken von durch Lichtemission der Fluoreszenzplatte 137 erzeugten Photoelektronen gewonnen wird, aus. Das heißt, der zweite Detektor 136 sendet an die Steuerungseinrichtung 150 ein Detektionssignal, das der Menge der auf die Fluoreszenzplatte 137 einfallenden Drittelektronen E entspricht. Der zweite Detektor 136 ist an einer von dem mit dem Primärelektronenstrahl B1 bestrahlten Punkt S ausreichend weit entfernten Position angeordnet, zum Beispiel außerhalb des äußersten Durchmessers der Objektivlinse 118. Darüber hinaus ist die Richtung des zweiten Detektors 136 so festgelegt, dass der Detektionswirkungsgrad der Drittelektronen E verbessert wird. Zum Beispiel ist der zweite Detektor 136 so angeordnet, dass ein Punkt T von dem Punkt S entfernt ist und sich dem zweiten Detektor 136 nähert. Der Punkt T ist ein Punkt, an dem sich eine Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136, das heißt, eine Linie, die durch eine Mitte der Fluoreszenzplatte 137 verläuft und orthogonal zu der Fluoreszenzplatte 137 ist, mit der Oberfläche der Probe 120 schneidet. Die Kompensationselektrode 135 ist eine Elektrode, die zwischen dem mit dem Primärelektronenstrahl B1 bestrahlten Punkt S und dem zweiten Detektor 136 vorgesehen ist, und bildet das elektrische Feld zum Steuern der Trajektorien der Drittelektronen E in dem Raum, in dem das von der Objektivlinse gestreute Magnetfeld vorhanden ist. Die Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 überlappt sich im Wesentlichen mit einer Mittellinie eines Zylinders, der eine Form der Photomultiplierröhre ist.
Die Steuerung der Trajektorien der Drittelektronen E durch die Kompensationselektrode 135 in dem Raum, in dem das von der Objektivlinse gestreute Magnetfeld vorhanden ist, wird unter Bezugnahme auf die 5A und 5B beschrieben. 5A ist eine Seitenansicht und 5B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem zeigen die 5A und 5B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Die Kompensationselektrode 135 gemäß der ersten Ausführungsform ist mit einer Elektrode 135A1 und einer Elektrode 135A2, bei denen es sich um zueinander parallele, flache Platten handelt, implementiert und wird mit einer Spannung von einer Spannungsquelle 149 beaufschlagt. Wenn an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 und der fluoreszierenden Platte 137 angeordnet sind, Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und gleichen Absolutwerten angelegt werden, wird in einer Richtung eines Pfeils 161, die im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche der Probe 120 und der fluoreszierenden Platte 137 verläuft, ein elektrisches Feld gebildet. Durch Einstellen der an die Kompensationselektrode 135 angelegten Spannung kann unter den von den Punkten A emittierten Drittelektronen E ein Anteil von jenen, die durch den zweiten Detektor 136 detektiert werden, gesteuert werden.
Ein Beispiel für eine Korrelation zwischen der an die Kompensationselektrode 135 angelegten Spannung und der Anzahl von durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 zeigt eine Korrelation, die durch eine Elektronentrajektorienanalyse gewonnen wurde. Eine horizontale Achse stellt die an die Elektrode 135A1 angelegte Spannung dar und eine vertikale Achse stellt die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E dar. Die Spannung, die eine zu der der an der Elektrode 135A1 angelegten Spannung entgegengesetzte Polarität besitzt, wird an die Elektrode 135A2 angelegt.
Gemäß 6 ist die Anzahl von detektierten Drittelektronen E gering, wenn eine positive Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt wird, und die Anzahl von detektierten Drittelektronen E nimmt zu, wenn eine negative Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt wird und der Absolutwert steigt. Wenn eine negative Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt wird, wird zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein elektrisches Feld in der Richtung des Pfeils 161 in 5B gebildet. Das elektrische Feld in Richtung des Pfeils 161 wirkt so, dass es die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D um den Punkt S aufgrund des Streumagnetfelds verhindert.
Die Beschreibung kehrt zu 5B zurück. Obwohl sich die von dem Punkt A emittierten Drittelektronen E vorübergehend der Elektrode A1 nähern, wird die Trajektorie der Drittelektronen E so gesteuert, dass sie durch das elektrische Feld in der Richtung des Pfeils 161 zu dem zweiten Detektor 136 gelenkt werden. Das heißt, der Anteil der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E kann durch Einstellen der Intensität des zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 in dem Raum, in dem das von der Objektivlinse gestreute Magnetfeld vorhanden ist, gebildeten elektrischen Feldes gesteuert werden. Die durch den zweiten Detektor 136 detektierten Elektronen sind nicht auf die Drittelektronen E beschränkt, sondern können auch Sekundärelektronen und rückgestreute Elektronen, die von dem Punkt S emittiert werden, rückgestreute Elektronen, die von den Punkten A emittiert werden, und dergleichen enthalten. Das Hauptelement der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Elektronen sind jedoch die Drittelektronen E, und die Mengen der Sekundärelektronen und der von dem Punkt S emittierten rückgestreuten Elektronen sowie der von den Punkten A emittierten rückgestreuten Elektronen sind kleiner als die Menge der Drittelektronen E.
Darüber hinaus kollidieren bei der Konfiguration von 5B die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, die in einer bestimmten Richtung unter allen Richtungen emittiert werden, mit der Probe 120, und die emittierten Drittelektronen E werden detektiert. Daher ist das erzeugte Bild der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen ein Bild, das eine begrenzte Orientierung besitzt.
Da die Drittelektronen E nicht emittiert werden, wenn sich die Punkte A, mit denen die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D kollidieren, an von der Probe 120 oder dem Probentisch 121 abweichenden Positionen befinden, ist es wünschenswert, dass die Probe 120 oder der Probentisch 121 eine Größe aufweist, die das ringförmige Gebiet, in dem die Punkte A verteilt sind, enthält. Der Außendurchmesser des ringförmigen Gebiets hängt von der Intensität des Streumagnetfelds ab und beträgt zum Beispiel im Fall der Objektivlinse 118, die in dem Elektronenmikroskop 100 mit einer Bildauflösung von einigen nm verwendet wird, etwa 200 mm. Das heißt, wenn die Bildauflösung des Elektronenmikroskops 100 mehrere nm beträgt, ist es wünschenswert, dass die Probe 120 oder der Probentisch 121 einen Durchmesser von 200 mm oder mehr besitzt. Eine Form der Probe 120 oder des Probentischs 121 ist nicht auf einen Kreis beschränkt, sondern kann jede beliebige Form wie etwa ein Rechteck sein.
Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass die Richtung des elektrischen Feldes, das zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 gebildet wird, entsprechend der Richtung des Streumagnetfeldes eingestellt wird. Das heißt, wie in 2C und 5B gezeigt, wird das elektrische Feld in der Richtung des Pfeils 161 in 5B gebildet, wenn die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D gegen den Uhrzeigersinn rotieren, und wie in 2B gezeigt, wird das elektrische Feld in der entgegengesetzten Richtung gebildet, wenn die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D im Uhrzeigersinn rotieren. Mit anderen Worten: Es ist wünschenswert, dass durch die Kompensationselektrode 135 ein elektrisches Feld in einer Richtung, in der die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D aufgrund des Streumagnetfelds verhindert wird, gebildet wird. Das heißt, durch Überlagern des durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feldes mit dem Streumagnetfeld der Objektivlinse werden die Drittelektronen zu dem zweiten Detektor 136 geleitet.
Da die von den Punkten A emittierten Drittelektronen E in der Nähe der Oberfläche der Probe 120 fliegen, ist es darüber hinaus wünschenswert, dass die Kompensationselektrode 135 in der Nähe der Oberfläche der Probe 120 angeordnet ist. Um eine Kollision mit der Probe 120 zu vermeiden, kann ein Abstand zwischen der Probe 120 und der Kompensationselektrode 135 zum Beispiel gleich einem Abstand zwischen der Probe 120 und der Objektivlinse 118 sein. Da die Trajektorien der Drittelektronen E durch das durch die Kompensationselektrode 135 gebildete elektrische Feld gesteuert werden, ist es außerdem wünschenswert, dass die Oberfläche der Kompensationselektrode 135, die der Probe 120 zugewandt ist, parallel zu der Oberfläche der Probe 120 verläuft. Mit einer solchen Struktur ist es möglich, ein elektrisches Feld, das ein Gebiet, in dem die Drittelektronen E fliegen, weitgehend abdeckt, zu bilden und es ist einfach, die Trajektorien der Drittelektronen E zu steuern.
Die Anzahl von Elektroden, die die Kompensationselektrode 135 bilden, ist nicht auf zwei beschränkt und kann drei oder mehr betragen, und die an jede Elektrode angelegte Spannung kann so eingestellt werden, dass der Wert des von dem zweiten Detektor 136 ausgegebenen Detektionssignals größer ist. Darüber hinaus kann ein Winkel zwischen der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 und der Oberfläche der Probe 120 so eingestellt werden, dass der Wert des von dem zweiten Detektor 136 ausgegebenen Detektionssignals größer ist.
Ein Beispiel eines Bildschirms, der auf der Anzeige 151 angezeigt wird, wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Auf dem in 7 gezeigten Bildschirm wird ein Anzeiger 156 zusammen mit einem Sekundärelektronenbild 154 und einem Bild 155 der rückgestreuten Elektronen gezeigt. Das Sekundärelektronenbild 154 ist ein Bild, das basierend auf dem von dem ersten Detektor 110 gesendeten Detektionssignal erzeugt wird, und das Bild 155 der rückgestreuten Elektronen ist ein Bild, das basierend auf dem von dem zweiten Detektor 136 gesendeten Detektionssignal erzeugt wird. Der Anzeiger 156 zeigt an, ob eine Spannung an die Kompensationselektrode 135 angelegt ist, und 7 zeigt einen Fall, in dem eine Spannung angelegt ist.
In vielen Fällen ist das Sekundärelektronenbild 154 ein Bild, in dem Details der Probe 120 leicht zu erkennen sind, weil ein Signal-Rausch-Verhältnis („signal to noise ratio“; SNR) hoch ist, aber es ist auch ein Bild, in dem eine Ungleichmäßigkeit der Probe 120 schwer zu erkennen ist. Andererseits ist das Bild 155 der rückgestreuten Elektronen ein Bild, dessen Richtung begrenzt ist, und ist daher ein Bild mit einer hellen Linie 158, die einen Endabschnitt einer Struktur anzeigt, und einem Schatten 159, der in der Nähe der Struktur erzeugt wird, als ob Licht aus einer Beleuchtungsrichtung 157 einfällt. Das heißt, man erhält ein Bild, in dem die Ungleichmäßigkeit der Probe 120 leicht zu erkennen ist.
Wie oben beschrieben, werden die von den Punkten A, an denen die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, emittierten Drittelektronen E durch Überlagern des durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feldes in dem Raum, in dem das von der Halb-Innen-Linse, die die Objektivlinse ist, gestreute Magnetfeld vorhanden ist, so gesteuert, dass sie in Richtung des zweiten Detektor 136 gelenkt werden, und somit können die Drittelektronen E durch den zweiten Detektor 136 detektiert werden. Da die Menge der Drittelektronen E proportional zu der Menge der von dem mit dem Elektronenstrahl bestrahlten Punkt S emittierten, rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen ist, kann das Bild der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen basierend auf dem Detektionssignal des zweiten Detektors 136 erzeugt werden. Der zweite Detektor 136 ist an einer Position, die das Verengen des Primärelektronenstrahls B1 nicht beeinträchtigt, angeordnet, und die Kompensationselektrode 135 ist zwischen dem Punkt A und dem zweiten Detektor 136 vorgesehen.
Das heißt, gemäß der ersten Ausführungsform ist es selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Darüber hinaus ist es möglich, ein Bild, in dem eine Ungleichmäßigkeit leichter als bei der verwandten Technik zu erkennen sind, zu gewinnen.
[Zweite Ausführungsform]
Bei der ersten Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem die Kompensationselektrode 135, die zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen ist, mit der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 parallel zueinander implementiert ist. Bei einer zweiten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem eine Gitterelektrode zusammen mit der Kompensationselektrode 135, die die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 enthält, vorgesehen ist. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die zweite Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die Kompensationselektrode 135 und eine Gitterelektrode 162 gemäß der zweiten Ausführungsform werden unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben. 8A ist eine Seitenansicht und 8B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Wie bei der ersten Ausführungsform ist die Kompensationselektrode 135 mit der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 parallel zueinander implementiert und ist zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen.
Die Gitterelektrode 162 ist eine Elektrode, in der Metalldrähte gitterförmig angeordnet sind, und ist zwischen der Kompensationselektrode 135 und dem mit dem Primärelektronenstrahl B1 bestrahlten Punkt S vorgesehen. Anstelle der Gitterelektrode 162 kann auch eine Elektrode verwendet werden, die mit einer dünnen Metallplatte mit mehreren Öffnungen, die die Elektronen durchqueren, implementiert ist. Die Gitterelektrode 162 hat ein Massepotential und verhindert, dass ein durch die Kompensationselektrode 135 gebildetes elektrisches Feld den Primärelektronenstrahl B1 ablenkt. Infolgedessen wird eine Vergrößerung bei einem Strahldurchmesser des Primärelektronenstrahls B1 aufgrund von Ablenkungsfehlern verhindert, und die Auflösung des Elektronenmikroskops kann beibehalten werden. Die von dem Punkt A emittierten Drittelektronen E durchqueren die Gitterelektrode 162, fliegen, während sie eine Kraft von dem durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feld und dem Streumagnetfeld erhalten, und fallen auf den zweiten Detektor 136 ein, um detektiert zu werden.
Um die Menge der die Gitterelektrode 162 durchquerenden Drittelektronen E zu erhöhen, kann außerdem eine Spannung von mehreren Volt an die Gitterelektrode 162 angelegt werden. Durch Erhöhen der Menge der die Gitterelektrode 162 durchlaufenden Drittelektronen E wird ein Detektionswirkungsgrad des zweiten Detektors 136 verbessert und es lässt sich ein Bild der rückgestreuten Elektronen mit einem hohen SNR gewinnen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Darüber hinaus kann die Gitterelektrode 162 eine Vergrößerung des Strahldurchmessers des Primärelektronenstrahls B1 verhindern und den Detektionswirkungsgrad des zweiten Detektors 136 verbessern und dadurch eine Bildqualität des Bildes der rückgestreuten Elektronen verbessern.
[Dritte Ausführungsform]
Bei der ersten Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem die zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehene Kompensationselektrode 135 mit der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 parallel zueinander implementiert ist. Bei einer dritten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die Kompensationselektrode 135 mit einer von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 implementiert ist. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die dritte Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die Kompensationselektrode 135 gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 9A und 9B beschrieben. 9A ist eine Seitenansicht und 9B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem zeigen die 9A und 9B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist die in den 9A und 9B gezeigte Kompensationselektrode 135 zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen. Die Kompensationselektrode 135 ist jedoch mit der Elektrode 135A1 implementiert, bei der es sich um eine von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 handelt, die, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, parallel zueinander sind. Darüber hinaus werden die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, wie in 9B gezeigt, durch das Streumagnetfeld gegen den Uhrzeigersinn rotiert, so dass sie in Richtung der Elektrode 135A1 geleitet werden, und die mit der Probe 120 kollidierenden Drittelektronen E werden von dem Punkt A emittiert. Wenn in 9B eine negative Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt wird, wird die Trajektorie der Drittelektronen E, obwohl sich die Drittelektronen E vorübergehend der Elektrode 135A1 annähern, so gesteuert, dass sie durch ein um die Elektrode 135A1 gebildetes elektrisches Feld zu dem zweiten Detektor 136 gerichtet ist. Das heißt, der Anteil der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E kann durch Einstellen der Intensität des um die Elektrode 135A1 gebildeten elektrischen Feldes in dem Raum, in dem das von der Halb-Innen-Linse, die die Objektivlinse ist, gestreute Magnetfeld vorhanden ist, gesteuert werden.
Ein Beispiel einer Korrelation zwischen der an die Elektrode 135A1 von 9B angelegten Spannung und der Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. 10 zeigt eine Korrelation, die man durch Elektronentrajektorienanalyse wie in 6 erhält. Eine horizontale Achse stellt die an die Elektrode 135A1 angelegte Spannung dar, und eine vertikale Achse stellt die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E dar.
10 zeigt, dass die Anzahl der Drittelektronen E, die detektiert werden, am größten ist, wenn eine Spannung von -200 V an die Elektrode 135A1 angelegt wird, was etwa das Sechsfache der Anzahl der Drittelektronen E, die detektiert werden, wenn keine Spannungen angelegt werden, ist. Wenn jedoch eine positive Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt wird, gibt es keine große Änderung der Anzahl der detektierten Drittelektronen E. Das heißt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist es wünschenswert, eine Spannung an die Elektrode 135A1 anzulegen, so dass ein elektrisches Feld in einer Richtung, in der die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D aufgrund des Streumagnetfeldes verhindert wird, gebildet wird.
Eine Modifikation der Kompensationselektrode 135 gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 11A und 11B beschrieben. 11A ist eine Seitenansicht und 11B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem zeigen die 11A und 11B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Ähnlich wie bei den 9A und 9B ist die in den 11A und 11B gezeigte Kompensationselektrode 135 zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen. Allerdings ist die Kompensationselektrode 135 mit der Elektrode 135A2, die eine Elektrode auf der zu dem Fall der 9A und 9B gegenüberliegenden Seite ist, implementiert. Außerdem werden die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, wie in 11B gezeigt, durch das Streumagnetfeld in einer Richtung im Uhrzeigersinn, die eine zu der in 9B entgegengesetzte Richtung ist, rotiert, so dass sie zu der Elektrode 135A2 gelenkt werden, und die mit der Probe 120 kollidierenden Drittelektronen E werden von dem Punkt A emittiert. In 11B wird, wenn an die Elektrode 135A2 eine negative Spannung angelegt wird, die Trajektorie der Drittelektronen E so gesteuert, dass sie durch ein um die Elektrode 135A2 gebildetes elektrisches Feld auf den zweiten Detektor 136 gerichtet ist, obwohl sich die Drittelektronen E vorübergehend der Elektrode 135A2 nähern. Das heißt, der Anteil der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E kann gesteuert werden, indem die Intensität des elektrischen Feldes, das um die Elektrode 135A2 herum in dem Raum, in dem das von der Halb-Innen-Linse, die die Objektivlinse ist, gestreute Magnetfeld vorhanden ist, gebildet wird, eingestellt wird.
Ein Beispiel einer Korrelation zwischen der an die Elektrode 135A2 von 11B angelegten Spannung und der Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E wird unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. 12 zeigt eine Korrelation, die man durch die Elektronentrajektorienanalyse wie in den 6 und 10 erhält. Eine horizontale Achse stellt die an die Elektrode 135A2 angelegte Spannung dar, und eine vertikale Achse stellt die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E dar.
12 zeigt, dass die Anzahl der Drittelektronen E, die detektiert werden, am größten ist, wenn eine Spannung von -200 V an die Elektrode 135A2 angelegt wird, und es gibt keine große Veränderung bei der Anzahl der Drittelektronen E, die detektiert werden, wenn eine positive Spannung an die Elektrode 135A2 angelegt wird, was die gleiche Tendenz wie in 10 ist. Das heißt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist es wünschenswert, eine Spannung an die Elektrode 135A2 so anzulegen, dass ein elektrisches Feld in einer Richtung gebildet wird, in der die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D aufgrund des Streumagnetfeldes verhindert wird.
Eine Modifikation der Kompensationselektrode 135 gemäß der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 13A und 13B beschrieben. 13A ist eine Seitenansicht und 13B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem zeigen die 13A und 13B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Ähnlich zu den 11A und 11B ist die in den 13A und 13B gezeigte Kompensationselektrode 135 mit der zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehenen Elektrode 135A2 implementiert. Wie in 13B gezeigt, werden die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D durch das Streumagnetfeld in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn, die eine zu der in 11B entgegengesetzte Richtung ist, rotiert, so dass sie sich von der Elektrode 135A2 wegbewegen, und die mit der Probe 120 kollidierenden Drittelektronen E werden von dem Punkt A emittiert. In 13B wird, wenn eine positive Spannung an die Elektrode 135A2 angelegt wird, die Trajektorie der Drittelektronen E so gesteuert, dass sie durch ein um die Elektrode 135A2 gebildetes elektrisches Feld zu dem zweiten Detektor 136 gerichtet ist, obwohl sich die Drittelektronen E vorübergehend von der Elektrode 135A2 entfernen. Das heißt, der Anteil der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E kann durch Einstellen der Intensität des um die Elektrode 135A2 gebildeten elektrischen Feldes in dem Raum, in dem das von der Halb-Innen-Linse, die die Objektivlinse ist, gestreute Magnetfeld vorhanden ist. gesteuert werden. Wenn die Kompensationselektrode 135 mit einer von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 implementiert ist, ist es außerdem möglich, die Drittelektronen E durch Umschalten einer Polarität der an die Kompensationselektrode 135 angelegten Spannung entsprechend der Richtung des Streumagnetfeldes zu detektieren.
Ein Beispiel einer Korrelation zwischen der an die Elektrode 135A2 von 13B angelegten Spannung und der Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. 14 zeigt eine durch Elektronentrajektorienanalyse wie in den 6, 10 und 12 gewonnene Korrelation. Eine horizontale Achse stellt die an die Elektrode 135A2 angelegte Spannung dar und eine vertikale Achse stellt die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E dar.
14 zeigt, dass die Anzahl der detektierten Drittelektronen E nicht so stark zunimmt, wenn eine negative Spannung an die Elektrode 135A2 angelegt wird, und dass die Anzahl der detektierten Drittelektronen E zunimmt, wenn eine an die Elektrode 135A2 angelegte positive Spannung zunimmt. Das heißt, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist es wünschenswert, eine Spannung an die Elektrode 135A2 anzulegen, so dass ein elektrisches Feld in einer Richtung, in der die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D aufgrund des Streumagnetfeldes verhindert wird, gebildet wird.
Um die Anzahl der in 14 detektierten Drittelektronen E derjenigen in 12 anzugleichen, ist es außerdem notwendig, einen Absolutwert der an die Elektrode 135A2 angelegten Spannung weiter zu erhöhen. Das heißt, da die Intensität des durch die Elektrode 135A2 gebildeten elektrischen Feldes zunimmt, wenn sich eine Position näher an der Elektrode 135A2 befindet, benötigen die von der Elektrode 135A2 entfernten Drittelektronen E eine höhere Spannung als diejenigen der Drittelektronen E, die sich näher an der Elektrode 135A2 befinden.
Gemäß der dritten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da die Kompensationselektrode 135 gemäß der dritten Ausführungsform von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 nur eine enthält, ist es außerdem möglich, ein Elektronenmikroskop mit einer einfachen Struktur und niedrigen Herstellungskosten bereitzustellen.
[Vierte Ausführungsform]
Bei der ersten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Probe 120 horizontal gehalten wird. Bei einer vierten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die Probe 120 in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt ist. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die vierte Ausführungsform angewandt werden können, werden für dieselben Konfigurationen und Funktionen dieselben Bezugsziffern verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die vierte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 15A und 15B beschrieben. 15A ist eine Seitenansicht und 15B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem zeigen die 15A und 15B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Ähnlich zu den 9A und 9B ist die in den 15A und 15B gezeigte Kompensationselektrode 135 mit der Elektrode 135A1 implementiert und ist zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen. Außerdem wird, wenn der Probentisch 121 in Bezug auf die horizontale Ebene um 45° geneigt wird , auch die durch den Probentisch 121 gehaltene Probe 120 in Bezug auf die horizontale Ebene um 45° geneigt. Da in 15B der Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, weiter von der Objektivlinse 118 entfernt ist, ist die Magnetfeldintensität in der Nähe des Punktes A schwach, und die von dem Punkt A emittierten Drittelektronen E erreichen leicht den zweiten Detektor 136. Um eine Kollision mit der Probe 120 zu vermeiden, sind die Elektrode 135A1 und der zweite Detektor 136 auf der Seite, auf der die Probe 120 abgesenkt ist, vorgesehen.
Eine Modifikation der vierten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 16A und 16B beschrieben. 16A ist eine Seitenansicht und 16B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem zeigen die 16A und 16B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Ähnlich zu den 9A und 9B sind die Kompensationselektrode 135 und der zweite Detektor 136, die in den 16A und 16B gezeigt sind, mit der Elektrode 135A1 implementiert und sind zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen. Außerdem ist die Probe 120 ähnlich zu den 15A und 15B in Bezug auf die horizontale Ebene um 45° geneigt. Um jedoch eine Detektionsrate der Drittelektronen E zu verbessern, wird die Probe 120 so geneigt, dass die Elektrode 135A1 und der zweite Detektor 136 in Bezug auf eine Neigungsrichtung der Probe 120 geneigt und auf einer Seite, zu der hin die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D geleitet werden, angeordnet sind, wie in 16B gezeigt. Andererseits nimmt an einer Position eines durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneten zweiten Detektors 136G die Detektionsrate der Drittelektronen E ab. Wenn eine Richtung des Streumagnetfeldes umgekehrt wird, wird die Detektionsrate der Drittelektronen E an der Position des zweiten Detektors 136G verbessert. Das heißt, eine Richtung, in die die Probe 120 geneigt wird, kann entsprechend der Richtung des Streumagnetfeldes und der Position des zweiten Detektors 136 eingestellt werden, um die Detektionsrate der Drittelektronen E in dem zweiten Detektor 136 zu verbessern. Darüber hinaus kann die Richtung des Streumagnetfeldes so eingestellt werden, dass die Detektionsrate der Drittelektronen E in dem zweiten Detektor 136 verbessert wird.
Gemäß der vierten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da die Drittelektronen E auch dann detektiert werden können, wenn die Probe 120 in Bezug auf die horizontale Ebene geneigt ist, kann darüber hinaus ein Bild der rückgestreuten Elektronen mit einem hohen SNR gewonnen werden.
[Fünfte Ausführungsform]
Bei der ersten bis vierten Ausführungsform wurde der Fall, in dem ein Satz aus der Kompensationselektrode 135 und dem zweiten Detektor 136 vorgesehen ist, beschrieben. Bei einer fünften Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem zwei Sätze der Kompensationselektrode 135 und des zweiten Detektors 136 vorgesehen sind. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die fünfte Ausführungsform angewandt werden können, werden für dieselben Konfigurationen und Funktionen dieselben Bezugsziffern verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die fünfte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 17A und 17B beschrieben. Die 17A und 17B sind Draufsichten von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. In 17A ist die Probe 120 horizontal gehalten, und in 17B ist die Probe 120 auf dieselbe Weise geneigt wie in 16B. Darüber hinaus zeigt 17A zwei Trajektorien von Elektronen unter den von dem Punkt S in alle Richtungen emittierten, rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D.
In den 17A und 17B ist ein Satz aus der Elektrode 135A1 und dem zweiten Detektor 136 auf dieselbe Weise wie in 16B vorgesehen, und ein Satz aus einer Elektrode 135B1 und einem zweiten Detektor 136T ist vorgesehen. Ein Winkel, der durch jeweilige Halbgeraden, die sich von dem Punkt S zu dem zweiten Detektor 136 und dem zweiten Detektor 136T erstrecken, gebildet wird, beträgt 90°.
Die Elektrode 135A1 ist zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen und überlagert ein elektrisches Feld, so dass die von dem Punkt A emittierten Drittelektronen E in einem Raum, in dem ein von der Objektivlinse 118 gestreutes Magnetfeld vorhanden ist, zu dem zweiten Detektor 136 geleitet werden. Darüber hinaus ist die Elektrode 135B1 zwischen dem zweiten Detektor 136T und einem Punkt AT, an dem rückgestreute Geringwinkel-Elektronen DT mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen, und überlagert ein elektrisches Feld, so dass von dem Punkt AT emittierte Drittelektronen ET in einem Raum, in dem ein von der Objektivlinse 118 gestreutes Magnetfeld vorhanden ist, zu dem zweiten Detektor 136T gelenkt werden.
Da die durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E und die durch den zweiten Detektor 136T detektierten Drittelektronen ET durch Kollision der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D und der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen DT, die unterschiedliche Azimutwinkel haben, mit der Probe 120 emittiert werden, lassen sich zwei Bilder der rückgestreuten Elektronen mit unterschiedlichen Azimutwinkeln gewinnen. Da es sich bei den beiden gewonnenen Bildern der rückgestreuten Elektronen um Schattenbilder, deren Beleuchtungsrichtungen sich um 90° voneinander unterscheiden, handelt, kann eine ungleichmäßige Struktur der Probe 120 durch Betrachtung der beiden Bilder der rückgestreuten Elektronen klarer erfasst werden. Wenn die beiden Sätze der Kompensationselektrode 135 und des zweiten Detektors 136 wie in 17B gezeigt angeordnet sind, können zwei Bilder der rückgestreuten Elektronen mit unterschiedlichen Azimutwinkeln gewonnen werden, selbst wenn die Probe 120 geneigt ist.
Gemäß der fünften Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da außerdem zwei Bilder der rückgestreuten Elektronen mit unterschiedlichen Azimutwinkeln gewonnen werden können, lässt sich die ungleichmäßige Struktur der Probe 120 klarer erfassen.
[Sechste Ausführungsform]
Bei der ersten bis fünften Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Kompensationselektrode 135 zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen ist. Bei einer sechsten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem ein Kompensationsmagnetpol, der ein Magnetfeld zum Steuern der Trajektorie der Drittelektronen E bildet, anstelle der Kompensationselektrode 135 vorgesehen ist. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die sechste Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die sechste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 18A und 18B beschrieben. 18A ist eine Seitenansicht und 18B ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Darüber hinaus zeigen die 18A und 18B von den von dem Punkt S in alle Richtungen rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D nur eine Trajektorie von Elektronen.
Die 18A und 18B zeigen einen Kompensationsmagnetpol 131, der zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen ist. Der Kompensationsmagnetpol 131 bildet ein Magnetfeld, das so wirkt, dass es die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D aufgrund des Streumagnetfelds verhindert. Das heißt, durch den Kompensationsmagnetpol 131 wird ein Magnetfeld in einer Richtung, die einer Richtung des Streumagnetfeldes entgegengesetzt ist, gebildet. Das durch den Kompensationsmagnetpol 131 gebildete Magnetfeld wirkt so, dass die Drittelektronen E, die von dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, emittiert werden, zu dem zweiten Detektor 136 gelenkt werden. Infolgedessen erhöht sich die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E, und es kann ein Bild der rückgestreuten Elektronen mit einem hohen SNR gewonnen werden.
Wenn ein Strom durch die Spule 117 der Objektivlinse umgekehrt wird, kann die Richtung des durch den Kompensationsmagnetpol 131 gebildeten Magnetfeldes so gesteuert werden, dass es umgekehrt wird. Ferner hinaus ist es wünschenswert, dass der Kompensationsmagnetpol 131 ausreichend weit entfernt von einem Gebiet, in dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D fliegen, angeordnet ist. Darüber hinaus kann anstelle des Kompensationsmagnetpols 131 ein magnetisches Abschirmungsmaterial, das das Streumagnetfeld abschirmt, zwischen dem Punkt A und dem zweiten Detektor 136 vorgesehen werden.
Gemäß der sechsten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Wenn ein Permanentmagnet als Kompensationsmagnetpol 131 verwendet wird, ist es außerdem nicht notwendig, eine für den Kompensationsmagnetpol 131 verwendete Leistungsversorgung bereitzustellen, und daher ist es möglich, ein Elektronenmikroskop mit einer einfachen Struktur und niedrigen Herstellungs- und Betriebskosten bereitzustellen.
[Siebte Ausführungsform]
Bei der ersten bis fünften Ausführungsforme wurde ein Fall beschrieben, in dem eine flache Elektrode als Kompensationselektrode 135 vorgesehen ist. Bei einer siebten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem eine Elektrode mit einer gebogenen Form als Kompensationselektrode 135 vorgesehen ist. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die siebte Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die siebte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 19A und 19B beschrieben. Die 19A und 19B sind Draufsichten von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. In 19A ist die Probe 120 horizontal gehalten, und in 19B ist die Probe 120 um 45° geneigt. Eine geneigte Achse ist eine Achse parallel zu einer Y-Achse. Darüber hinaus zeigt 19A eine Trajektorie von Elektronen unter den zurückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, die von dem Punkt S in alle Richtungen emittiert werden.
Die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 sind zwischen dem zweiten Detektor 136 und dem Punkt A, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren, vorgesehen. In einem Raum, in dem ein von der Objektivlinse 118 gestreutes Magnetfeld vorhanden ist, wird ein elektrisches Feld überlagert, so dass die von dem Punkt A emittierten Drittelektronen E zu dem zweiten Detektor 136 geleitet werden. Dementsprechend erhält man ein Bild der rückgestreuten Elektronen, bei dem der Azimutwinkel der Emission rückgestreuter Elektronen begrenzt ist.
Hier bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, wie in den 19A und 19B gezeigt, auf der Seite, die sich näher an dem mit dem Primärelektronenstrahl B1 bestrahlten S-Punkt befindet, das heißt, auf der Seite, die sich näher an der Objektivlinse befindet, um 45° in Richtung der einander zugewandten Elektroden gebogen. Es zeigt sich, dass eine Wahrscheinlichkeit, dass die Drittelektronen E auf diese Weise den zweiten Detektor 136 erreichen, besonders hoch ist. Insbesondere ist der Effekt hoch, wenn die Erregung der Objektivlinse stark ist und sich eine Position A, an der rückgestreute Elektronen kollidieren, nahe an dem Punkt S befindet. Dementsprechend erhält man ein Bild der rückgestreuten Elektronen mit einem hohen SNR. Das heißt, die ungleichmäßige Struktur der Probe 120 kann klarer erfasst werden. Es ist wichtig, dass die Elektrode 135A1, wie in 19A gezeigt, nach innen gebogen ist. Infolgedessen ist ein Abstand zwischen der Elektrode 135A1 und der gegenüberliegenden Elektrode 135A2 an der vorderen Endseite kürzer als an der Seite, die sich näher an dem Detektor befindet. Darüber hinaus kann man sagen, dass die Elektrode 135A1 auf der Seite, die sich näher an der Seite der Objektivlinse befindet, in Richtung der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 gebogen ist. Das heißt, wenn die Elektrode 135A1, wie in 19B gezeigt, in Richtung der Mittellinie 140 des Detektors gebogen ist, stören die Elektrode 135A1 und der Objekttisch einder nicht, selbst wenn ein Objekttisch, wie in 19B gezeigt, mit einer Achse parallel zur Y-Achse geneigt ist.
In 19A ist die Elektrode 135A2 auch auf der Seite, die sich näher an der Objektivlinse befindet, in Richtung der Mittellinie des Detektors gebogen. Es zeigt sich, dass eine Wahrscheinlichkeit, dass die Drittelektronen E auf diese Weise den zweiten Detektor 136 erreichen, besonders hoch ist. Allerdings ist eine Wirkung der Elektrode 135A1 im Magnetfeldzustand der Objektivlinse bei der siebten Ausführungsform größer. Das heißt, bei der siebten Ausführungsform sind sowohl die Elektrode 135A1 als auch die Elektrode 135A2 gebogen, aber von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 kann auch eine allein gebogen sein. Darüber hinaus ist die flache Platte in 19A gebogen, kann aber auch in einer Bogenform gebogen sein und muss nicht immer zwangsläufig eine flache Platte sein.
Die Richtung der Biegung der Kompensationselektrode in Richtung der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 ist nicht auf eine Richtung beschränkt. Wenn der Raum in der Nähe des zweiten Detektors 136 grob in einen Raum, der die Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 enthält, und einen Raum, der die Mittellinie 140 nicht enthält, unterteilt ist, kann die Kompensationselektrode in Richtung des Raums, in dem die Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 enthalten ist, gebogen oder gewölbt sein. Eine Position und Richtung des Beginns der Biegung und der Wölbung, ein Winkel der Biegung und eine Krümmung der Wölbung sind nicht begrenzt.
Darübere hinaus zeigt sich, dass derselbe Effekt erzielt werden kann, wenn ein Abstand zwischen den beiden Kompensationselektroden auf der Seite, die sich näher an der Elektronenseite befindet, kleiner ist als auf der Seite, die sich näher an der Objektivlinse befindet und der Seite, die sich näher am Detektor befindet. Das heißt, derselbe Effekt kann erzielt werden, wenn es einen Teil gibt, bei dem ein Abstand zwischen der Kompensationselektrode und der Mittellinie des Detektors auf der Seite, die sich näher an der Objektivlinse befindet, kürzer ist als auf der Seite, die sich näher am Detektor befindet.
Darüber hinaus ist in den 19A und 19B die Gitterelektrode 162, wie bei der zweiten Ausführungsform beschrieben, zwischen der Kompensationselektrode 135 und dem Punkt S eingefügt. In diesem Fall wird ein Effekt erzielt, bei dem ein Einfluss einer Kompensationselektrodenspannung auf einen Elektronenstrahl verringert sein kann.
Gemäß der siebten Ausführungsform ist es , ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da es möglich ist, die Drittelektronen besonders effizient zu detektieren, ist es darüber hinaus möglich, ein Bild der rückgestreuten Elektronen mit einem hohen SNR zu gewinnen, und daher ist es möglich, die ungleichmäßige Struktur der Probe 120 klarer zu erfassen.
[Achte Ausführungsform]
Bei der zweiten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Gitterelektrode 162 zusammen mit der Kompensationselektrode 135, die die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 enthält, vorgesehen ist. Bei einer achten Ausführungsform ist zumindest ein Teil der Gitterelektrode 162 mit einem Plattenmaterial implementiert. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die achte Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die Kompensationselektrode 135 gemäß der achten Ausführungsform und eine Plattenelektrode 163, bei der es sich um eine mit einem Plattenmaterial implementierte Elektrode handelt, werden unter Bezugnahme auf die 20A und 20B beschrieben. 20A ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen, und 20B ist eine Seitenansicht. Der zweite Detektor 136 ist so angeordnet, dass die Mittellinie 140 in Bezug auf eine X-Achse, die eine Neigungsrichtung der Probe 120 ist, eine Neigung von 30° aufweist.
Wie bei der siebten Ausführungsform enthält die Kompensationselektrode 135 die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 angeordnet sind und in Richtung der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 gebogene Formen aufweisen. Eine negative Spannung wird an die Elektrode 135A1 angelegt und eine positive Spannung wird an die Elektrode 135A2 angelegt, so dass zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein elektrisches Feld in der Richtung des Pfeils 161 gebildet wird. Das elektrische Feld in der Richtung des Pfeils 161 wirkt in dem Raum zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2, um die Rotation der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D gegen den Uhrzeigersinn zu verhindern, wie in 20A gezeigt, und um die durch die Kollision der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit dem Punkt A emittierten Drittelektronen E in Richtung des zweiten Detektors 136 zu lenken.
Hier wird, wenn die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D in dem Raum zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 mit zumindest der Richtung des elektrischen Feldes als einer Komponente zerlegt werden kann, angenommen, dass die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D und das elektrische Feld dieselbe Richtung aufweisen. Die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D muss nicht vollständig dieselbe wie die Richtung des elektrischen Feldes sein. Wenn darüber hinaus die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der der Richtung des elektrischen Feldes entgegengesetzten Richtung als einer Komponente zerlegt werden kann, sind die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D und das elektrische Feld einander entgegengesetzt. Die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D muss der Richtung des elektrischen Feldes nicht vollständig entgegengesetzt sein. Das heißt, die in 20A gezeigte Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D ist dieselbe Richtung wie das elektrische Feld des Pfeils 161.
Die Plattenelektrode 163 steht im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 und ist zwischen dem Primärelektronenstrahl B1 und der Kompensationselektrode 135 angeordnet und hat eine Form, die die Kompensationselektrode 135 entlang der Kompensationselektrode 135 abdeckt. Die Plattenelektrode 163 hat dasselbe Potential wie die Außenseite der Objektivlinse 118. Darüber hinaus ist die Plattenelektrode 163 nicht zwischen dem Punkt A, von dem die Drittelektronen E emittiert werden, und dem zweiten Detektor 136 angeordnet.
Da die Plattenelektrode 163 zwischen dem Primärelektronenstrahl B1 und der Kompensationselektrode 135 angeordnet ist, ist eine nachteilige Auswirkung eines durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feldes auf den Primärelektronenstrahl B1 verringert. Das heißt, die Plattenelektrode 163 fungiert als Abschirmelektrode, die das durch die Kompensationselektrode 135 gebildete elektrische Feld abschirmt, die Ablenkung des Primärelektronenstrahls B1 und die Verzerrung einer Strahlform verhindert und eine Verschlechterung der Bildauflösung des Elektronenmikroskops verhindert. Die Gitterelektrode 162 gemäß der zweiten Ausführungsform fungiert ebenfalls als Abschirmelektrode, weil die Gitterelektrode 162 das durch die Kompensationselektrode 135 gebildete elektrische Feld im Wesentlichen abschirmt.
Wenn die Plattenelektrode 163 als Abschirmelektrode verwendet wird, kollidieren die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, die einen relativ großen Emissionswinkel, welches ein durch die Trajektorie der von dem Punkt S und der Oberfläche der Probe 120 emittierten rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D gebildeter Winkel ist, besitzen, mit der Plattenelektrode 163, wie in 21 gezeigt. Infolgedessen wird, da nur die Drittelektronen E, die durch die Kollision der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit einem relativ kleinen Emissionswinkel mit dem Punkt A emittiert werden, durch den zweiten Detektor 136 detektiert werden, ein Bild der rückgestreuten Elektronen, in dem die Ungleichmäßigkeit der Probe klarer ist, gebildet. Weiterhin wird, wenn die Plattenelektrode 163 als Abschirmelektrode verwendet wird, eine Struktur der Abschirmelektrode vereinfacht, und die Herstellungskosten können verringert werden.
Wenn die Gitterelektrode 162 als Abschirmelektrode verwendet wird, passiert ein Teil der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit einem relativ großen Emissionswinkel die Gitterelektrode 162 und kollidiert mit der Probe 120, und deshalb erhöht sich die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E, und es wird ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gebildet.
Gemäß der achten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da durch die Abschirmelektrode wie etwa die Plattenelektrode 163 außerdem eine Vergrößerung des Strahldurchmessers des Primärelektronenstrahls B1 verhindert werden kann und der Detektionswirkungsgrad des zweiten Detektors 136 verbessert werden kann, kann eine Bildqualität des Bildes der rückgestreuten Elektronen verbessert werden. Insbesondere wenn die Plattenelektrode 163 als Abschirmelektrode verwendet wird, wird ein Bild der rückgestreuten Elektronen, in dem die Ungleichmäßigkeiten der Probe sind, gebildet und die Herstellungskosten können verringert werden.
[Neunte Ausführungsform]
Bei der ersten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und gleichen Absolutwerten an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die die Kompensationselektrode 135 bilden, angelegt werden. Bei einer neunten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und unterschiedlichen Absolutwerten an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegt werden. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die neunte Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die neunte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 22A und 22B beschrieben. 22A ist eine Draufsicht von der Elektronenkanone 101 aus gesehen, und 22B zeigt ein Beispiel für ein Ergebnis des Gewinnens einer Korrelation zwischen den an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegten Spannungen und der Anzahl von durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen durch Elektronentrajektorienanalyse. Der zweite Detektor 136 ist so angeordnet, dass die Mittellinie 140 in Bezug auf die X-Achse, die die Neigungsrichtung der Probe 120 ist, eine Neigung von 30° aufweist.
Wie bei der siebten Ausführungsform enthält die Kompensationselektrode 135 die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 angeordnet sind und in Richtung der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 gebogene Formen aufweisen. Die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 sind in demselben Abstand von der Mittellinie 140 angeordnet. Darüber hinaus wird eine negative Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt und eine positive Spannung wird an die Elektrode 135A2 angelegt, so dass sich zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein elektrisches Feld in der Richtung des Pfeils 161 bildet.
Eine Kombination der Gitterelektrode 162 und der Plattenelektrode 163 wird als Abschirmelektrode verwendet. Das heißt, die Gitterelektrode 162 ist in einer Ebene orthogonal zur Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 angeordnet und die Plattenelektrode 163, die eine Form entlang der Kompensationselektrode 135 besitzt, ist durchgehend mit der Gitterelektrode 162 angeordnet. Durch Verwenden einer solchen Abschirmelektrode erhöht sich die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E, da ein Teil der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit einem relativ großen Emissionswinkel die Gitterelektrode 162 durchläuft und mit der Probe 120 kollidiert, und es wird ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gebildet. Da die Plattenelektrode 163 entlang der Kompensationselektrode 135 angeordnet ist, wird außerdem eine nachteilige Auswirkung eines durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feldes auf den Primärelektronenstrahl B1 verringert. Das heißt, da die Ablenkung des Primärelektronenstrahls B1 und die Verzerrung einer Strahlform verhindert werden, kann eine Verschlechterung der Bildauflösung des Elektronenmikroskops vermieden werden.
22B zeigt die Korrelation zwischen den an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegten Spannungen und der Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E bei der Konfiguration von 22A. In 22B stellt die vertikale Achse die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E dar und die horizontale Achse stellt eine erste Elektrodenspannung, die die an die Elektrode 135A1 angelegte Spannung ist, und eine zweite Elektrodenspannung, die die an die Elektrode 135A2 angelegte Spannung ist, dar. Eine Differenz zwischen der ersten Elektrodenspannung und der zweiten Elektrodenspannung ist auf 400 V festgelegt, und eine Intensität eines durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feldes wird konstant gehalten, so dass eine nachteilige Auswirkung auf den Primärelektronenstrahl B1 nicht erhöht wird. Da die erste Elektrodenspannung eine negative Spannung ist und die zweite Elektrodenspannung eine positive Spannung ist, wird zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein elektrisches Feld in der Richtung des Pfeils 161 gebildet, und die Richtung des elektrischen Feldes ist dieselbe wie die Rotationsrichtung der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D.
22B zeigt, dass die Anzahl detektierter Elektronen größer ist, wenn die erste Elektrodenspannung auf -300 V eingestellt ist und die zweite Elektrodenspannung auf 100 V eingestellt ist, als wenn die erste Elektrodenspannung auf -200 V eingestellt ist und die zweite Elektrodenspannung auf 200 V eingestellt ist, das heißt, wenn Absolutwerte der beiden Spannungen gleich sind. Dieses Ergebnis basiert darauf, dass die Trajektorie der Drittelektronen E in Bezug auf die Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 geneigt ist. Das heißt, die Drittelektronen E haben eine Trajektorie, die sich von der mit der positiven Spannung beaufschlagten Elektrode 135A2 wegbewegt und sich der mit der negativen Spannung beaufschlagten Elektrode 135A1 annähert, und die weniger wahrscheinlich durch die positive Spannung beeinflusst wird und die eher durch die negative Spannung beeinflusst wird. Daher kann die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht werden, indem an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die in demselben Abstand von der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 angeordnet sind, Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und unterschiedlichen Absolutwerten angelegt werden, anstatt Spannungen mit gleichen Absolutwerten anzulegen.
Gemäß der neunten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E durch Anlegen von Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und unterschiedlichen Absolutwerten an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die in demselben Abstand von der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 angeordnet sind, erhöht wird, kann außerdem ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gewonnen werden.
Durch Verwenden einer Abschirmelektrode, bei der die Gitterelektrode 162 und die Plattenelektrode 163 kombiniert sind, ist es außerdem möglich, eine nachteilige Auswirkung des durch die Kompensationselektrode 135 gebildeten elektrischen Feldes auf den Primärelektronenstrahl B1 zu verringern und die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E zu erhöhen. Infolgedessen ist es möglich, ein helleres Elektronenmikroskopbild mit einer hohen Auflösung zu gewinnen.
[lOte Ausführungsform]
Bei der ersten Ausführungsform sind die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die die Kompensationselektrode 135 bilden, in demselben Abstand von der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 angeordnet, das heißt, symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie 140 angeordnet. Bei einer lOten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in unterschiedlichen Abständen von der Mittellinie 140 angeordnet sind, das heißt, ein Fall, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in Bezug auf die Mittellinie 140 asymmetrisch angeordnet sind. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die lOte Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die lOte Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 23A, 23B, 24A und 24B beschrieben. Die 23A und 23B sind Draufsichten von der Elektronenkanone 101 aus gesehen. Außerdem ist 24A eine Seitenansicht, und 24B zeigt ein Beispiel eines Ergebnisses des Gewinnens einer Korrelation zwischen der an die Kompensationselektrode 135 angelegten Spannung und der Anzahl von durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E durch Elektronentrajektorienanalyse. Außerdem zeigen die 23A, 23B und 24A nur eine Trajektorie von Elektronen unter den von dem Punkt S in alle Richtungen emittierten rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, und zeigen eine Trajektorie, bei der die durch die Kollision der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit dem Punkt A emittierten Drittelektronen E auf den zweiten Detektor 136 einfallen.
Wie bei der ersten Ausführungsform enthält die Kompensationselektrode 135 die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, welche flache, zueinander parallele Platten sind, und ist im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 angeordnet. Darüber hinaus wird eine negative Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt und eine positive Spannung wird an die Elektrode 135A2 angelegt, so dass sich zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein elektrisches Feld in der Richtung des Pfeils 161 bildet. Absolutwerte der an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegten Spannungen sind zueinander gleich.
L1 < L2 ist in 23A erfüllt und L1 > L2 ist in 23B erfüllt, wobei L1 ein Abstand von der Elektrode 135A1 zu der Mittellinie 140 ist und L2 ein Abstand von der Elektrode 135A2 zu der Mittellinie 140 ist. Außerdem ist ein Abstand von der Elektrode 135A1 zu dem Primärelektronenstrahl B1 oder dem zweiten Detektor 136 kürzer, wenn L1 < L2 ist. Eine Anordnung, die, wie in 23A gezeigt, L1 < L2 erfüllt, wird hier als Anordnung A1 bezeichnet, und eine Anordnung, die, wie in 23B gezeigt, L1 > L2 erfüllt, wird als Anordnung A2 bezeichnet.
24B zeigt, dass die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E bei der Anordnung A1 größer ist als bei der Anordnung A2. Wie bei der neunten Ausführungsform beschrieben, haben die Drittelektronen E eine Trajektorie, die sich der mit der negativen Spannung beaufschlagten Elektrode 135A1 annähert, und es ist wahrscheinlich, dass sie durch die negative Spannung beeinflusst werden. Daher kann die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht werden, indem die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A1 näher an die Mittellinie 140 gebracht wird.
Gemäß der lOten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da außerdem die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht wird, indem die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A1 näher an die Mittellinie 140 gebracht wird, kann ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gewonnen werden.
[11te Ausführungsform]
Bei der lOten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die die Kompensationselektrode 135 bilden, in unterschiedlichen Abständen von der Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 angeordnet sind, das heißt, der Fall, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 asymmetrisch angeordnet sind. Die asymmetrische Anordnung der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ist nicht auf die lOte Ausführungsform beschränkt. Bei einer 11ten Ausführungsform wird als weiteres Beispiel für die asymmetrische Anordnung der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein Fall beschrieben, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in unterschiedlichen Abständen zum Primärelektronenstrahl B1 angeordnet sind. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die 11te Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die 11te Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 25A, 25B, 26 und 27 beschrieben. Die 25A, 25B und 27 sind Draufsichten von der Elektronenkanone 101 aus gesehen, und 26 zeigt ein Beispiel eines Ergebnisses des Gewinnens einer Korrelation zwischen der an die Kompensationselektrode 135 angelegten Spannung und der Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E durch Elektronentrajektorienanalyse. Darüber hinaus zeigen die 25A und 25B nur eine Trajektorie von Elektronen unter den von dem Punkt S in alle Richtungen emittierten, rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, und zeigen eine Trajektorie, bei der die durch die Kollision der rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit dem Punkt A emittierten Drittelektronen E auf den zweiten Detektor 136 einfallen.
Wie bei der ersten Ausführungsform enthält die Kompensationselektrode 135 die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, welche zueinander parallele, flache Platten sind, und ist im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 angeordnet. Darüber hinaus wird eine negative Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt, eine positive Spannung wird an die Elektrode 135A2 angelegt, und Absolutwerte der beiden Spannungen sind zueinander gleich. In 25A ist ein Abstand zwischen der Elektrode 135A1 und dem Primärelektronenstrahl B1 oder dem Punkt S kürzer als ein Abstand zwischen der Elektrode 135A2 und dem Primärelektronenstrahl B1 oder dem Punkt S. In 25B ist der Abstand zwischen der Elektrode 135A2 und dem Primärelektronenstrahl B1 oder dem Punkt S kürzer als der Abstand zwischen der Elektrode 135A1 und dem Primärelektronenstrahl B1 oder dem Punkt S. Hier wird eine Anordnung in 25A als Anordnung B1 bezeichnet, und eine Anordnung in 23B wird als Anordnung B2 bezeichnet.
26 zeigt, dass die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E bei der Anordnung B1 größer ist als bei der Anordnung B2. Wie bei der neunten Ausführungsform beschrieben, haben die Drittelektronen E eine Trajektorie, die sich der mit der negativen Spannung beaufschlagten Elektrode 135A1 annähert, und werden wahrscheinlich durch die negative Spannung beeinflusst. Daher kann die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht werden, indem die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A1 näher an den Punkt S, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D emittiert werden, gebracht wird.
Die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 müssen nicht notwendigerweise dieselbe Größe besitzen. Wie in 27 gezeigt, kann die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E wie bei der Anordnung von 25A selbst dann erhöht werden, wenn die Elektrode 135A1 nahe des Punkts S in der X-Richtung länger ist als die Elektrode 135A2.
Gemäß der 11ten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da darüber hinaus die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht wird, indem die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A1 näher an den Punkt S, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D emittiert werden, gebracht wird, kann ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gewonnen werden.
[12te Ausführungsform]
Bei der zehnten und 11ten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die die Kompensationselektrode 135 bilden, asymmetrisch angeordnet sind. Bei der 12ten Ausführungsform wird als weiteres Beispiel für die asymmetrische Anordnung der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 ein Fall beschrieben, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in Bezug auf eine zur Oberfläche der Probe 120 senkrechte Linie geneigt sind. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die 12. Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die 12te Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 28, 29A, 29B und 30 beschrieben. 28 ist eine perspektivische Ansicht der Objektivlinse 118, des zweiten Detektors 136 und dergleichen, schräg von oben betrachtet, und die 29A und 29B sind Seitenansichten von einer dem zweiten Detektor 136 zugewandten Seite aus betrachtet. Darüber hinaus zeigt 30 ein Beispiel für ein Ergebnis des Gewinnens einer Korrelation zwischen der an die Kompensationselektrode 135 angelegten Spannung und der Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E durch Elektronentrajektorieanalyse. 28 zeigt zwei Trajektorien von Elektronen unter den von dem Punkt S in alle Richtungen emittierten, rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D. Ferner zeigt 28 eine Trajektorie, bei der die auf die linke Seite emittierten, rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit dem Punkt A kollidieren und die davon emittierten Drittelektronen E auf den zweiten Detektor 136 einfallen, und eine Trajektorie, bei der die auf die rechte Seite emittierten, rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D mit der Probe 120 kollidieren und davon emittierte Drittelektronen H mit der Objektivlinse 118 kollidieren.
Wie bei der ersten Ausführungsform enthält die Kompensationselektrode 135 die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die zueinander parallele, flache Platten sind, und Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und gleichen Absolutwerten werden an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegt. Die Kompensationselektrode 135 gemäß der 12ten Ausführungsform ist an der Abdeckung 138 des zweiten Detektors 136 angebracht, wobei sie von der Abdeckung 138 elektrisch isoliert ist. Durch Drehen der Abdeckung 138 um die Mittellinie 140 des zweiten Detektors 136 als Drehachse werden die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in Bezug auf die senkrechte Linie der Oberfläche der Probe 120 geneigt.
29A zeigt einen Fall, in dem die Abdeckung 138 im Uhrzeigersinn auf einer der Fluoreszenzplatte 137 zugewandten Oberfläche des zweiten Detektors 136 gedreht ist, und 29B zeigt einen Fall, in dem die Abdeckung 138 gegen den Uhrzeigersinn gedreht ist. In 29A ist die Elektrode 135A1 weiter vom Primärelektronenstrahl B1 entfernt als die Elektrode 135A2, und W2 < W1. Außerdem befindet sich in 29B die Elektrode 135A1 näher am Primärelektronenstrahl B1 als die Elektrode 135A2, und W2 > W1. Hier wird eine Anordnung von 29A als Anordnung C1 bezeichnet, eine Anordnung von 29B wird als Anordnung C2 bezeichnet, und ein Zustand, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe 120 stehen, wird als Anordnung C0 bezeichnet. Bei der Anordnung C0 ist ein Abstand von der Elektrode 135A1 zu dem Primärelektronenstrahl B1 gleich dem Abstand von der Elektrode 135A2 zu dem Primärelektronenstrahl B1.
In 30 ist die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E bei der Anordnung C2 größer als bei der Anordnung C1, und die Anzahl detektierter Elektronen bei der Anordnung C0 liegt zwischen der Anzahl detektierter Elektronen bei der Anordnung C1 und der Anordnung C2. Bei der Anordnung C1 und der Anordnung C2 ist die Abdeckung 138 um 10° in die jeweiligen Richtungen gedreht. Wie bei der neunten Ausführungsform beschrieben, haben die Drittelektronen E eine Trajektorie, die sich der mit der negativen Spannung beaufschlagten Elektrode 135A1 annähert, und werden wahrscheinlich durch die negative Spannung beeinflusst. Daher kann die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht werden, indem man den Abstand zwischen dem Elektronenstrahl B1 und der mit der negativen Spannung beaufschlagten Elektrode 135A1 verkürzt und die Elektrode 135A1 näher an den Punkt S, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D emittiert werden, bringt.
Gemäß der 12ten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da außerdem die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E erhöht wird, indem die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A1 näher an den Punkt S, an dem die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D emittiert werden, gebracht wird, kann ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gewonnen werden.
Der Ort, an dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angebracht sind, ist nicht auf die Abdeckung 138 beschränkt und sie können zum Beispiel an der Objektivlinse 118 angebracht werden. Da sich die Objektivlinse 118 an einer stabilen Position im Elektronenmikroskop befindet, ist es durch Anbringen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 an der Objektivlinse 118 möglich, eine durch eine Positionsabweichung zwischen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 verursachte Abnahme der Empfindlichkeit des zweiten Detektors 136 zu verhindern.
Bei der zehnten bis 12ten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E durch asymmetrisches Vorsehen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 erhöht wird. Bevor die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 asymmetrisch angeordnet werden, kann ein Bewegungsausmaß des Primärelektronenstrahls B1 gemessen werden, wenn eine Spannung an jede von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 angelegt ist, und die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 können basierend auf dem gemessenen Bewegungsausmaß angeordnet werden.
[13te Ausführungsform]
Bei der ersten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, dass die Kompensationselektrode 135 mit zwei Elektroden von der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 implementiert ist. Bei einer 13ten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem zusätzlich zu der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 eine dritte Elektrode angeordnet ist. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die 13te Ausführungsform angewandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die 13te Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 31 beschrieben. 31 ist eine perspektivische Ansicht der Objektivlinse 118, des zweiten Detektors 136 und dergleichen, schräg von oben gesehen. 31 zeigt zwei Trajektorien von Elektronen unter den rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, die vn dem Punkt S in alle Richtungen emittiert werden. Die rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D, die auf die linke Seite der beiden Trajektorien emittiert werden, kollidieren mit dem Punkt A, und die emittierten Drittelektronen E fallen auf den zweiten Detektor 136 ein. Die auf die rechte Seite rückgestreuten Geringwinkel-Elektronen D fallen auf die Probe 120 ein, und die emittierten Drittelektronen H kollidieren mit der Objektivlinse 118.
Die Kompensationselektrode 135 enthält eine Elektrode 135A3 zusammen mit der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2, die zueinander parallele, flache Platten sind. Die Elektrode 135A3 ist näher an der Elektronenkanone 101 angeordnet als die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2. Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten und gleichem Absolutwert werden an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegt, und eine negative Spannung wird an die Elektrode 135A3 angelegt. Wenn eine negative Spannung an die Elektrode 135A3, die näher an der Elektronenkanone 101 angeordnet ist als die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, angelegt wird, werden die Drittelektronen E, die im Begriff sind, näher an die Elektronenkanone 101 als an den zweiten Detektor 136 vorzurücken, zurückgedrängt und fallen auf den zweiten Detektor 136 ein. Das heißt, durch ein elektrisches Feld, das durch die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A3 gebildet wird, erhöht sich die Anzahl der durch den zweiten Detektor 136 detektierten Drittelektronen E.
Gemäß der 13ten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Indem die mit der negativen Spannung beaufschlagte Elektrode 135A3 näher an der Elektronenkanone 101 angeordnet wird als die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, erhöht sich außerdem die Anzahl detektierter Elektronen der Drittelektronen E, und daher lässt sich ein helleres Bild der rückgestreuten Elektronen gewinnen.
[14te Ausführungsform]
Bei der 12ten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 an der Abdeckung 138 des zweiten Detektors 136 befestigt sind, während sie von der Abdeckung 138 elektrisch isoliert sind, so dass sie in Bezug auf die senkrechte Linie der Oberfläche der Probe 120 geneigt sind. Bei einer 14ten Ausführungsform wird ein spezifischeres Verfahren des Anbringens der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 beschrieben. Da einige der bei der ersten Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen und Funktionen auf die 14te Ausführungsform angeandt werden können, werden dieselben Bezugsziffern für dieselben Konfigurationen und Funktionen verwendet, und die Beschreibung derselben wird weggelassen.
Die 14te Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die 32 und 33 beschrieben. Die 32 und 33 sind perspektivische Ansichten der Objektivlinse 118, des zweiten Detektors 136 und dergleichen, schräg von oben gesehen. Darüber hinaus ist die Funktionsweise der 14ten Ausführungsform dieselbe wie die der 12ten Ausführungsform.
In 32 sind die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 über ein Positionseinstellungselement 201 an der Abdeckung 138 des zweiten Detektors 136 angebracht. Das Positionseinstellungselement 201 kann in Bezug auf die Abdeckung 138 in der Position verstellt werden und wird durch Anziehen einer ersten Schraube 202 fixiert. Darüber hinaus können Positionen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 in Bezug auf das Positionseinstellungselement 201 eingestellt werden, und die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 werden durch Festziehen einer zweiten Schraube 203 fixiert. Das heißt, das Positionseinstellungselement 201, die erste Schraube 202 und die zweite Schraube 203 fungieren als Mechanismus, der eine Position der Kompensationselektrode 135 einstellt. Wenn dem Positionseinstellungselement 201 oder der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 eine Feinbewegungsfunktion hinzugefügt wird, können die Positionen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 durch externe Steuerung eingestellt werden.
Wie in 32 gezeigt, sind, wenn die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die die Kompensationselektrode 135 bilden, an der Abdeckung 138 des zweiten Detektors 136 angebracht sind, der zweite Detektor 136 und die Kompensationselektrode 135 integriert und können als eine Detektoreinheit gehandhabt werden. Wenn der zweite Detektor 136 und die Kompensationselektrode 135 als Detektoreinheit gehandhabt werden können, werden das Anbringen an und das Abnehmen von dem Elektronenmikroskop erleichtert, und die Wartungskosten können verringert werden.
In 33 sind die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 über das Positionseinstellungselement 201 an der Objektivlinse 118 fixiert. Das Positionseinstellungselement 201 kann in seiner Position in Bezug auf die Objektivlinse 118 eingestellt werden und wird durch Anziehen der ersten Schraube 202 fixiert. Darüber hinaus können die Positionen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 in Bezug auf das Positionseinstellungselement 201 eingestellt werden, und die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 werden durch Anziehen der zweiten Schraube 203 fixiert. Wenn dem Positionseinstellungselement 201 oder der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 eine Feinbewegungsfunktion hinzugefügt ist, können die Positionen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 durch externe Steuerung eingestellt werden.
Wie in 33 gezeigt, kann eine Positionsabweichung der Kompensationselektrode 135 verringert werden, wenn die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2, die die Kompensationselektrode 135 bilden, an der Objektivlinse 118, die sich in einer stabilen Position in dem Elektronenmikroskop befindet, fixiert werden. Infolgedessen ist es möglich, eine durch die Positionsabweichung der Kompensationselektrode 135 verursachte Abnahme der Empfindlichkeit des zweiten Detektors 136 zu verhindern.
Die Messung des Bewegungsausmaßes des Primärelektronenstrahls B1, wenn Spannungen an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegt werden, wird unter Bezugnahme auf die 34A und 34B beschrieben. 34A ist ein Beobachtungsbild, bei dem eine Kreuzmarkierung auf der Probe beobachtet wird, ohne dass Spannungen an die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 angelegt sind, und bei dem eine Position der Kreuzmarkierung auf die Mitte des Bildschirms eingestellt ist. 34B ist ein Beobachtungsbild, wenn -100 V an die Elektrode 135A1 an einer Probenposition, an der das Beobachtungsbild von 34A gewonnen wird, angelegt sind, und sich die Kreuzmarkierung von der Mitte des Bildschirms nach rechts oben bewegt. Die Bewegung der Markierung wird durch das Anlegen der Spannung an die Elektrode 135A1 verursacht, und ein Bewegungsausmaß der Kreuzmarkierung entspricht dem Bewegungsausmaß des Primärelektronenstrahls B1. Das heißt, die Steuerungseinrichtung 150 fungiert als Mechanismus, der ein Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung, welches ein Ausmaß der Bewegung des Primärelektronenstrahls B1 ist, durch Vergleichen der in den 34A und 34B gezeigten Beobachtungsbilder misst.
Die Einstellung der Positionen der Elektrode 135A1 und der Elektrode 135A2 basierend auf dem gemessenen Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung wird unter Bezugnahme auf die 35A und 35B beschrieben. 35A zeigt Ausmaße der Elektronenstrahlbewegung, die gemessen wurden, wenn -100 V, -200 V und -300 V an die Elektrode 135A1 angelegt werden und +100 V, +200 V und +300 V an die Elektrode 135A2 angelegt werden. 35A zeigt, dass das Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung größer ist, wenn die Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt wird, als wenn die Spannung an die Elektrode 135A2 angelegt wird. Daher läßt sich erkennen, dass die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in Bezug auf den Primärelektronenstrahl B1 asymmetrisch angeordnet sind. Eine Bewegungsrichtung und ein Bewegungsausmaß des Primärelektronenstrahls werden basierend auf der Position und der Spannung der Kompensationselektrode 135 gewonnen. Hierbei wird die Position der Kompensationselektrode 135 unter Verwendung des Positionseinstellungselements 201, der ersten Schraube 202 und der zweiten Schraube 203 eingestellt.
35B zeigt das Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung des, das gemessen wurde, nachdem die Position der Kompensationselektrode 135 unter Verwendung des Positionseinstellungselements 201, der ersten Schraube 202 und der zweiten Schraube 203 eingestellt wurde. 35B zeigt, dass das Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung zwischen der Situation, in der die Spannung an die Elektrode 135A1 angelegt ist, und der Situation, in der die Spannung an die Elektrode 135A2 angelegt ist, im Wesentlichen gleich ist. Daher ist zu erkennen, dass die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 in Bezug auf den Primärelektronenstrahl B1 symmetrisch angeordnet sind. Die Elektrode 135A1 und die Elektrode 135A2 sind nicht darauf beschränkt, in Bezug auf den Primärelektronenstrahl B1 symmetrisch angeordnet zu sein, und sie können unter Verwendung eines Mechanismus', der das Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung misst, und eines Mechanismus', der die Position der Kompensationselektrode 135 einstellt, an gewünschten Positionen angeordnet werden.
Gemäß der 14ten Ausführungsform ist es, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, selbst für ein Elektronenmikroskop mit einer Objektivlinse, die ein Magnetfeld zu einer Probe streut, möglich, ein Elektronenmikroskop bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Rasterelektronenmikroskopbild durch unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Probenoberfläche emittierte, rückgestreute Elektronen zu gewinnen. Da die Position der Kompensationselektrode 135 angemessen eingestellt ist, kann außerdem ein helles Bild der rückgestreuten Elektronen stabil gewonnen werden.
Es wurden oben mehrere Ausführungsformen des Elektronenmikroskops der Erfindung beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und kann durch Modifizieren von Komponenten verwirklicht werden, ohne von einem Gedanken der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können mehrere Komponenten, die in den obigen Ausführungsformen offenbart sind, in geeigneter Weise kombiniert werden. Ferner können aus allen bei den obigen Ausführungsformen gezeigten Komponenten einige Komponenten gestrichen werden.
Bezugszeichenliste

100: Elektronenmikroskop
101: Elektronenkanone
102: Extraktionselektrode
104: Anode
105: Kondensorlinse
106: Apertur
107: Einstellknopf
108: oberer Deflektor
109: unterer Deflektor
110: erster Detektor
111: Elektrode
112: Elektrode
113: Spule
114: Wien-Filter
115: Pull-up-Elektrode
116: Magnetpol
117: Objektivlinsenspule
118: Objektivlinse
119: Spalt
120: Probe
121: Probentisch
131: Kompensationsmagnetpol
133: magnetisches Feld
134: elektrisches Feld
135: Kompensationselektrode
136: zweiter Detektor
137: Fluoreszenzplatte
138: Abdeckung
139: Photomultiplierröhre
140: Mittellinie
150: Steuerungseinrichtung
151: Anzeige
152: Speichereinrichtung
153: Steuerungstabelle
154: Sekundärelektronenbild
155: Bild der rückgestreuten Elektronen
156: Anzeiger
157: Beleuchtungsrichtung
158: helle Linie
159: Schatten
161: Pfeil
162: Gitterelektrode
163: Plattenelektrode
201: Positionseinstellungselement
202: erste Schraube
203: zweite Schraube

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2011055520 [0005]
JP 200157172 A [0005]
JP 200847310 A [0005]
JP 2008210702 A [0005]
JP 2010272525 A [0005]
JP 2005174766 A [0005]
JP 2004503062 T [0005]

Claims

Elektronenmikroskop zum Erzeugen eines Beobachtungsbildes einer Probe unter Verwendung eines Elektronenstrahls, wobei das Elektronenmikroskop aufweist: eine Elektronenquelle, die dazu ausgebildet ist, die Probe mit dem Elektronenstrahl zu bestrahlen; eine Objektivlinse, die dazu ausgebildet ist, den Elektronenstrahl durch ein Streumagnetfeld, das ein in Richtung der Probe gestreutes Magnetfeld ist, zu fokussieren, einen Detektor, der dazu ausgebildet ist, ein Drittelektron, das ein Elektron ist, das emittiert wird, wenn ein rückgestreutes Geringwinkel-Elektron durch das Streumagnetfeld veranlasst wird, mit der Probe zu kollidieren, zu detektieren, wobei das rückgestreute Geringwinkel-Elektron ein unter einem geringen Winkel in Bezug auf eine Oberfläche der Probe emittiertes, rückgestreutes Elektron ist; und eine Kompensationselektrode oder einen Kompensationsmagnetpol, die/der zwischen der Probe und dem Detektor vorgesehen und dazu ausgebildet ist, eine Trajektorie des Drittelektrons zu steuern.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Kompensationselektrode zumindest eine Kompensationselektrode enthält, die auf einer Seite, die sich näher an der Objektivlinse befindet, eine in Richtung einer Mittellinie des Detektors gebogene Form aufweist.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 2, das weiterhin aufweist: eine Gitterelektrode, die zwischen der Kompensationselektrode und der Probe vorgesehen ist.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Kompensationselektrode dazu ausgebildet ist, mit einer Spannung beaufschlagt zu werden, um ein elektrisches Feld, das eine Rotation des rückgestreuten Geringwinkel-Elektrons aufgrund des Streumagnetfeldes verhindert, zu bilden.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei das Beobachtungsbild basierend auf einem Detektionssignal eines Drittelektrons erzeugt wird, das emittiert wird, wenn ein rückgestreutes Geringwinkel-Elektron, das in einer spezifischen Richtung unter allen Richtungen emittiert wird, mit der Probe kollidiert.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei der Kompensationsmagnetpol dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld in einer Richtung, die dem Streumagnetfeld entgegengesetzt ist, zu bilden.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: eine Abschirmelektrode, die zwischen dem Elektronenstrahl und der Kompensationselektrode angeordnet ist, um ein durch die Kompensationselektrode gebildetes elektrisches Feld abzuschirmen.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 7, wobei zumindest ein Teil der Abschirmelektrode eine Gitterelektrode ist.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Kompensationselektrode zwei flache Platten enthält, die parallel zueinander, im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe und im Wesentlichen im selben Abstand von einer Mittellinie des Detektors angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, mit Spannungen entgegengesetzter Polaritäten beaufschlagt zu werden, wobei eine negative Spannung einen Absolutwert, der größer als ein Absolutwert einer positiven Spannung ist, aufweist.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Kompensationselektrode zwei flache Platten enthält, die parallel zueinander, asymmetrisch angeordnet und dazu ausgebildet sind, mit Spannungen entgegengesetzter Polaritäten und mit gleichen Absolutwerten beaufschlagt zu werden.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 10, wobei eine der beiden flachen Platten einen geringeren Abstand von einer Mittellinie des Detektors aufweist als die andere.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 10, wobei eine der beiden flachen Platten einen kürzeren Abstand von dem Elektronenstrahl aufweist als die andere.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Kompensationselektrode an der Objektivlinse fixiert ist.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: einen Mechanismus, der dazu ausgebildet ist, ein Ausmaß der Elektronenstrahlbewegung zu messen, wenn eine Spannung an die Kompensationselektrode angelegt ist; und einen Mechanismus, der dazu ausgebildet ist, eine Position der Kompensationselektrode einzustellen.
Elektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die Kompensationselektrode zwei flache Platten enthält, die parallel zueinander und im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Probe sind, im Wesentlichen im gleichen Abstand von einer Mittellinie des Detektors angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, mit Spannungen entgegengesetzter Polaritäten beaufschlagt zu werden, und eine Elektrode, die näher an der Elektronenquelle angeordnet ist als die beiden flachen Platten.