DE69317847T2

DE69317847T2 - Raster-Elektronenmikroskop

Info

Publication number: DE69317847T2
Application number: DE69317847T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Katsuta-Shi Ibaraki 312 Otaka; Mitsugu Katsuta-Shi Ibaraki 312 Sato; Hideo Nishitama-Gun Tokyo 190-01 Todokoro
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: EP0592899B1; JP3081393B2; DE69317847D1; JPH06132002A; EP0817235A1; DE69332785T2; EP0817235B1; EP0592899A1; DE69332785D1; US5387793A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rasterelektronenmikroskop, bei dem ein Abtastbild auf der Grundlage von Sekundärelektronen erhalten wird, die durch Bestrahlen einer Probe mit einem Elektronenstrahl emittiert werden. Sie betrifft insbesondere ein Rasterelektronenmikroskop, das Sekundärelektronen wirksam einfangen kann, um ein Bild mit hoher Auflösung zu erhalten.
Das weitverbreitetste Verfahren zum Verbessern der Auflösung eines Rasterelektronenmikroskops besteht darin, die Brennweite einer Objektivlinse zu verringern, wobei eine Probe im Magnetfeld der Objektivlinse angeordnet wird. Verfahren zum Anordnen der Probe im Magnetfeld der Objektivlinse sind unter anderem ein sogenanntes linseninternes Verfahren, bei dem die Probe zwischen den Magnetpolen der Objektivlinse angeordnet wird, wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 63-110543 offenbart ist, sowie ein Verfahren, bei dem eine Objektivlinse (Schnorchellinse) so geformt ist, daß ermöglicht ist, daß ein Objektivlinsen- Magnetfeld zu einer Probenseite herausstreut, so daß die Probe selbst dann im wesentlichen im Objektivlinsen-Magnetfeld angeordnet wird, wenn sie unter die Objektivlinse gestellt wird, wie von Mulvey in "Scanning Electron Microscopy", 1974, S. 44 offenbart wurde.
Bei beiden Offenbarungen, bei denen die Probe im Objektivlinsen-Magnetfeld angeordnet wird, werden die von der Probe emittierten Sekundärelektronen vom Magnetfeld der Objektivlinse eingefangen und laufen zum oberen Teil von dieser. Daher müssen die von der Probe emittierten Sekundärelektronen am oberen Teil der Objektivlinse erfaßt werden.
Selbst dann, wenn die gewöhnliche Objektivlinse, außerhalb deren Magnetfeld die Probe angeordnet wird, zum Verringern der Brennweite verwendet wird, um die Linsenfehler zu minimieren, wird die Probe vorzugsweise so nahe wie möglich am unteren Teil der Objektivlinse angeordnet. Auch bei diesem Verfahren müssen die Sekundärelektronen am oberen Teil der Objektivlinse erfaßt werden.
Damit der Sekundärelektronendetektor die Sekundärelektronen einfängt, wird an ihn eine Hochspannung von etwa 10 kV angelegt, um ein anziehendes elektrisches Feld zu erzeugen. Das anziehende elektrische Feld beugt die Bahn des Primärelektronenstrahls in unerwünschter Weise. Daher wird durch die gebogene Bahn die Ankunftposition des Primärelektronenstrahls auf der Objektivlinse geändert, wodurch eine axiale Abweichung bewirkt wird.
Weiterhin bewirkt das vom Sekundärelektronendetektor erzeugte anziehende elektrische Feld von sich aus einen Astigmatismus und andere Störungen. Diese Schwierigkeiten sind zu groß, um eine hohe Auflösung zu verwirklichen. Um diese nachteiligen wirkungen des vom Sekundärelektronendetektor erzeugten anziehenden elektrischen Felds zu verhindern, wurden zahlreiche Vorschläge gemacht.
Beispielsweise gibt es bei der offengelegten japanischen Patentanmeldung 52-91361 ein Abschirmgehäuse zum Abdekken eines Elektronenstrahlwegs vor einem Sekundärelektronendetektor. Das Abschirmgehäuse kann die Wirkung des elektrischen Felds des Sekundärelektronendetektors jedoch nicht vollkommen aufheben, da die Sekundärelektronen nicht erfaßt werden können, falls das elektrische Feld nicht auf die optische Achse streut.
Als weiteres Beispiel wird das anziehende elektrische Feld bei der offengelegten japanischen Patentanmeldung 63-110543 durch den achsensymmetrisch ausgebildeten Sekundärelektronendetektor erzeugt. Hieraus ergibt sich jedoch wegen der Achsensymmetrie des anziehenden elektrischen Felds der Sekundärelektronen das Problem, daß die Wirksamkeit der Erfassung der Sekundärelektronen um die Mittelachse herum verringert ist.
Als weiteres Beispiel ist in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung 61-99960 ein Verfahren dargestellt, bei dem die vom anziehenden elektrischen Feld eines Sekundärelektronendetektors gebogene Bahn des Primärelektronenstrahls durch eine zweistufige Ablenkeinrichtung korrigiert wird, die sich am oberen Teil des Sekundärelektronendetektors befindet. Auch dieses Verfahren kann jedoch nicht verhindern, daß das vom Sekundärelektronendetektor erzeugte anziehende elektrische Feld in den Elektronenstrahlweg streut, wodurch negative Wirkungen, wie ein Astigmatismus hervorgerufen werden.
Als weiteres Beispiel ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 60-212953 ein Verfahren offenbart, bei dem zusätzliche Elektroden und Spulen vorgesehen sind, um das elektrische und das magnetische Feld senkrecht zu machen, um die gebogene Bahn des Primärelektronenstrahls zu korrigieren, bevor Sekundärelektronen zu einem oberhalb der Elektroden und der Spulen angeordneten Sekundärelektronendetektor geführt werden. Bei diesem Verfahren wird jedoch nicht das Streuen eines nicht gleichmäßigen anziehenden elektrischen Felds berücksichtigt, das vom Sekundärelektronendetektor auf der optischen Achse erzeugt wird. Ein ähnliches Rasterelektronenmikroskop, bei dem ein elektrisches Feld verwendet wird, um die Sekundärelektronen zu einem Detektor abzulenken, und bei dem ein Magnetfeld verwendet wird, um die Wirkung des elektrischen Felds auf den Primärelektronenstrahl zu kompensieren, ist in DE-A-3 532 781 offenbart.
Wie oben beschrieben wurde, hat jede der bekannten Techniken Vorteile und Nachteile. Es wurde ein Rasterelektronenmikroskop gefordert, das dazu in der Lage ist, Sekundärelektronen wirksamer zu erfassen.
Ein Aufgabe der vorliegenden Erfindung zum Lösen der vorhergehend angegebenen Probleme aus dem Stand der Technik besteht darin, ein Rasterelektronenmikroskop vorzusehen, durch das Sekundärelektronen ohne einen Astigmatismus und ohne eine axiale Abweichung selbst dann wirksam erfaßt werden können, wenn die Erfassung der Sekundärelektronen oberhalb einer Objektivlinse stattfindet.
Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 ausgeführte Rasterelektronenmikroskop erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Die Abschirmelektrode kann das anziehende elektrische Feld abschirmen, das vom Sekundärelektronendetektor- erzeugt wird, um die Sekundärelektronen einzufangen, wodurch verhindert wird, daß das anziehende elektrische Feld in den Weg des Elektronenstrahls streut. Abgesehen davon kann das von den Spulen erzeugte Magnetfeld die Bahn des durch die Wirkung des von der Abschirmelektrode gebeugten elektrischen Ablenkfelds korrigieren, wodurch verhindert wird, daß der Primärelektronenstrahl axial abgelenkt wird.
Was die Sekundärelektronen betrifft, können diese leicht erfaßt werden, da die Ablenkrichtung des Magnetfelds gleich derjenigen des elektrischen Ablenkfelds ist, wodurch die Ablenkung der Sekundärelektronen hoch ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei
Fig. 1 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
in Fig. 3 das Verhalten eines Primärelektronenstrahls und von Sekundärelektronen bei Ablenkung durch ein elektrisches Ablenkfeld E dargestellt ist,
in Fig. 4 das Verhalten eines Primärelektronenstrahls und von Sekundärelektronen bei Ablenkung durch ein Magnetfeld B dargestellt ist,
in Fig. 5 das Verhalten eines Primärelektronenstrahls und von Sekundärelektronen bei Ablenkung durch die Wechselwirkung eines elektrischen Ablenkfelds E und eines Magnetfelds dargestellt ist,
Fig. 6 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Teils einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, und
Fig. 7 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Teils einer dritten Ausführungsform der vorhegenden Erfindung ist.
Im folgenden wird ein Grundkonzept der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Fig. 1 detailliert beschrieben.
In Fig. 1 ist eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Sekundärelektronendetektors 50 und der Umgebung eines Rasterelektronenmikroskops gemäß der vorliegenden Erfindung skizziert. Eine Elektronenquelle emittiert einen Primärelektronenstrahl 4. Der Primärelektronenstrahl wird in der Zeichnung in Tiefenrichtung von außen nach innen einge strahlt.
Ein Sekundärelektronendetektor 50 beinhaltet eine anziehende Elektrode 51, einen Szintillator 52 sowie einen Lichtleiter 53. Sekundärelektronen werden durch ein von der anziehenden Elektrode 51 erzeugtes anziehendes elektrisches Feld 54 angezogen und durch ein daran angelegtes positives Potential zum Szintillator 52 beschleunigt, um dadurch Licht aus dem Szintillator 52 auszusenden. Das ausgesendete Licht wird durch den Lichtleiter 53 zu einem Photomultiplier (nicht dargestellt) geleitet und dort in ein elektrisches Signal umgewandelt, das einem Intensitätsmodulationseingang einer CRT zugeführt wird.
Eine Abschirmelektrode 12 ist zwischen dem Sekundärelektronendetektor 50 und dem Weg des Elektronenstrahls vorgesehen, um Teile des Wegs des Elektronenstrahls abzudecken. Eine Gegenelektrode 11 ist auch derart an einer der Abschirmelektrode 12 gegenüberstehenden Position vorgesehen, daß sich der Weg des Elektronenstrahls dazwischen befindet. Die Abschirmelektrode 12 kann eine poröse Platte oder ein gitterartiges Element sein, das für die Sekundärelektronen transparent ist und das auf das anziehende elektrische Feld 54 abschirmend wirkt.
Bei diesem oben beschriebenen Aufbau wird zwischen die Abschirmelektrode 12 und die Gegenelektrode 11 eine Potentialdifferenz V angelegt, um ein elektrisches Ablenkfeld E zu erzeugen. Der Primärelektronenstrahl 4 wird durch eine Beschleunigungsspannung Vacc beschleunigt, und wie in Fig. 3 dargestellt ist, durch das elektrische Ablenkfeld E um einen zu V/Vacc proportionalen Winkel θe = Ke x V/Vacc zur Seite der Abschirmelektrode 12 abgelenkt, wobei Ke eine in Abhängigkeit von den Formen und Positionen der Abschirmelektrode 12 und der Gegenelektrode 11 bestimmte Konstante ist.
Andererseits sind um den Weg des Elektronenstrahls herum zwei Sätze von Spulen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse vorgesehen, und ihnen werden Erregungsströme zugeführt, wodurch ein zusammengesetzter oder kombinierter Erregungsstrom I(A) zur Erzeugung eines entsprechenden zusammengesetzten oder kombinierten Magnetfelds B im Weg des Elektronenstrahls in einer zum elektrischen Ablenkfeld E und zum optischen Weg des Elektronenstrahls senkrechten Richtung erzeugt wird. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird der Primärelektronenstrahl 4 durch die Lorenz-Kraft in der zu derjenigen der Ablenkung des elektrischen Ablenkfelds E umgekehrten Richtung proportional zu I/(Vacc)1/2 um θb = Kb x I/(Vacc)1/2 abgelenkt, wobei Kb eine in Abhängigkeit von den Formen und Positionen der Spulen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse bestimmte Konstante ist.
Falls das elektrische Ablenkfeld E und das Magnetfeld B, die zueinander senkrecht stehen, gleichzeitig auftreten, bestimmt die zusammengesetzte oder kombinierte Kraft des elektrischen Ablenkfelds E und des Magnetfelds B die Bahn des Primärelektronenstrahls 4. Falls die Potentialdifferenz V und der kombinierte Erregungsstrom I so gewählt werden können, daß θe = θb erfüllt ist, kann, wie in Fig. 5 dargestellt ist, erreicht werden, daß sich der Primärelektronenstrahl 4 ohne jedes Eingreifen gerade vorwärtsbewegt.
Falls also K = Ke/Kb ist, kann der kombinierte Erregungsstrom I für die Spulen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse bei jeder Beschleunigungsspannung Vacc so gesteuert werden, daß stets dafür gesorgt ist, daß sich der Primärelektronenstrahl 4 gerade vorwärtsbewegt, so daß der kombinierte Erregungsstrom I die Beziehung I = K x V/(Vacc)1/2 erfüllt. Da das elektrische Ablenkfeld E und das Magnetfeld B um die optische Achse herum praktisch gleichmäßig sind, tritt kein Astigmatismus infolge einer ungleichmäßigen elektromagnetischen Verteilung auf. Andererseits kann das elektrische Ablenkfeld E die von einer Probe 7 emittierten Sekundärelektronen 9 in der Richtung des Primärelektronenstrahls 4 ablenken, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Das Magnetfeld B kann die Sekundärelektronen 9 in umgekehrter Richtung zum Primärelektronenstrahl 4 ablenken, da die Sekundärelektronen 9 entgegengesetzt zum Primärelektronenstrahl 4 laufen, wie in Fig. 4 dargestellt ist.
Da sowohl das elektrische Ablenkfeld E als auch das Magnetfeld B derart auf die Sekundärelektronen 9 einwirken, daß sie zum Sekundärelektronendetektor 50 geleitet werden, biegen sie also die Bahn der wenig Energie aufweisenden Sekundärelektronen 9 scharf, um die Abschirmelektrode 12 zu durchdringen, so daß sie vom Sekundärelektronendetektor 50 eingefangen werden. Da das vom Sekundärelektronendetektor 50 erzeugte ungleichmäßige anziehende elektrische Feld 54 durch die Abschirmelektrode 12 abgeschirmt wird, kann das anziehende elektrische Feld 54 den Primärelektronenstrahl 4 nicht beeinflussen, wodurch kein Astigmatismus hervorgerufen wird.
Eine Einrichtung, die das elektrische Ablenkfeld E und das Magnetfeld B zueinander senkrecht macht, ist als Wien-Filter genanntes Energiefilter bekannt. Die für das Energiefilter erforderliche Stärke des elektromagnetischen Felds bewirkt, daß die Energie des Elektronenstrahls zerstreut wird, was zu einer großen chromatischen Aberration führt. Die zum Biegen der Bahn der Sekundärelektronen mit wenigen bis einigen zehn Elektronenvolt erforderliche Stärke des elektromagnetischen Felds bewirkt jedoch eine so geringe Energiestreuung des Primärelektronenstrahls, der eine um einen Faktor von einigen zehn höhere Energie aufweist, daß die Wirkung der chromatischen Aberration praktisch vernachlässigt werden kann.
Im folgenden wird wiederum eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
In Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm zür Veranschaulichung eines Rasterelektronenmikroskops gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung skizziert. Die Anordnungen und Teile in der Figur, die mit den oben erwähnten identisch sind, sind mit den gleichen Zahlen wie oben bezeichnet.
Der Primärelektronenstrahl 4 wird durch Anlegen einer Extrahierspannung Vl zwischen eine Kathode 1 und eine erste Anode 2 von der Kathode 1 ausgesendet. Der Primärelektronenstrahl 4 wird dann durch die zwischen die Kathode 1 und eine zweite Anode 3 angelegte Beschleunigungsspannung Vacc beschleunigt und läuft zu einem nachfolgenden Linsensystem.
Der beschleunigte Primärelektronenstrahl 4 wird durch die Wirkung einer Fokussierlinse 5 und einer Objektivlinse 6 durch eine Linsensteuerschaltung 17 gesteuert auf einen winzigen Fleck auf der Probe 7 fokussiert. Der fokussierte Primärelektronenstrahl 4 wird durch eine Abtastspule 8 zweidimensional über die Probe 7 getastet. Gemäß der Ausführungsform ist die Abtastspule 8 aus zwei Stufen gebildet, so daß stets dafür gesorgt werden kann, daß der getastete Primärelektronenstrahl 4 durch die Mitte der Objektivlinse 6 läuft.
Ein der Abtastspuleneinheit 8 zugeführtes Abtastsignal wird abhängig von der Beobachtungsvergrößerung durch eine Vergroßerungssteuerschaltung 15 gesteuert. Ein Öffnungswinkel des Primärelektronenstrahls 4 an der Objektivlinse 6 wird durch eine Blende der unterhalb der Fokussierlinse 5 angeordneten Blendenplatte 18 bestimmt.
Der Sekundärelektronendetektor so ist außerhalb des Wegs des Elektronenstrahls zwischen der Abtastspuleneinheit 8 und der Objektivlinse 6 angeordnet. Weiterhin sind um den Weg des Elektronenstrahls herum in der Nähe des Sekundärelektronendetektors 50 die oben erwähnte Abschirmelektrode 12, die Gegenelektrode 11 und die beiden Spulensätze 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse zur Erzeugung des zum von den Elektroden 11 und 12 (Fig. 1) erzeugten elektrischen Ablenkfelds E senkrechten kombinierten Magnetfelds B angeördnet. Es sei bemerkt, daß in Fig. 2 die Spulen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse fortgelassen worden sind und daß zur Vereinfachung der Darstellung nur das durch diese erzeugte Magnetfeld B gezeigt ist.
Eine Elektrode 13 zum Beschleunigen der Sekundärelektronen ist zwischen den Elektroden 11 und 12 und der Objektivlinse 6 angeordnet, und es ist an sie eine positive Spannung Va angelegt. Eine Steuerelektrode 14 ist direkt unterhalb der Elektrode 13 zum Beschleunigen der Sekundärelektronen angeordnet, und es ist an sie eine positive Spannung Vb angelegt (0 ≥ Vb > Va) Wie in Fig. 6 dargestellt ist, erzeugen die Elektrode 13 zum Beschleunigen der Sekundärelektronen und die Steuerelektrode 14 daher eine Äquipotentialfläche 60. Die Äquipotentialfläche 60 kann die Sekundärelektronen 9 so fokussieren, daß die in einem weiten Bereich emittierten Sekundärelektronen 9 wirksam zum Sekundärelektronendetektor 50 geleitet werden können.
Andererseits werden die von der Probe 7 emittierten Sekundärelektronen 9 in die Objektivlinse 6 gezogen, bevor sie durch die Wirkung des Magnetfelds der Objektivlinse 6 oberhalb des oberen Teils von dieser (auf der Seite der Elektronenquelle) schraubenförmig nach oben gezogen werden. Die Sekundärelektronen 9 laufen schnell auseinander, wenn das Linsenmagnetfeld verschwindet. Bei der Ausführungsform ist die Elektrode 13 zum Beschleunigen der Sekundärelektronen jedoch vor einem Ort bereitgestellt, an dem die Sekundärelektronen 9 auseinanderlaufen, und die Sekundärelektronen 9 werden auf einige zehn bis einige hundert Elektronenvolt beschleunigt. Die Sekundärelektronen 9 werden also selbst dann nicht sehr divergieren, wenn das Magnetfeld der Objektivlinse 6 verschwindet. Die meisten der von der Probe 7 emittierten Sekundärelektronen 9 divergieren nicht sehr, nachdem das Magnetfeld verschwunden ist, sie können jedoch in den Bereich gelangen, in dem das elektrische Ablenkfeld E und das Magnetfeld B vorhanden sind.
Wenn sie die Elektrode 13 zum Beschleunigen der Sekundärelektronen passieren, nehmen die Sekundärelektronen 9 wieder ihre ursprüngliche niedrige Energie an, bevor sie durch das elektrische Ablenkfeld E und das Magnetfeld B wieder in die gleiche Richtung gedrängt werden (zur Seite des Sekundärelektronendetektors 50). Daher durchdringen die meisten der Sekundärelektronen 9 die Abschirmelektrode 12, bevor sie vom Sekundärelektronendetektor 50 eingefangen werden. Eine Bildanzeigevorrichtung 16 zeigt ein vergroßertes Bild der Probe 7 an.
Der Primärelektronenstrahl 4 wird durch das von der Abschirmelektrode 12 und der Gegenelektrode 11 erzeugte elektrische Ablenkfeld E gedrängt. Die Kraft kann, wie oben beschrieben wurde, durch das von den Spulen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse erzeugte Magnetfeld B aufgehoben werden. Es kann daher dafür gesorgt werden, daß der Primärelektronenstrahl 4 schließlich ohne irgendeine Wirkung in die Objektivlinse 6 gelangt.
Das vom Sekundärelektronendetektor 50 erzeugte ungleichmäßige anziehende elektrische Feld 54 beeinflußt den Primärelektronenstrahl 4 überhaupt nicht, da er durch die Abschirmelektrode 12 abgeschirmt ist.
Das elektrische Ablenkfeld E wird nur durch eine Potentialdifferenz der zwischen die Abschirmelektrode 12 und die Gegenelektrode 11 angelegten Spannung V erzeugt. Daher kann dafür gesorgt werden, daß eine der Elektroden, beispielsweise die Gegenelektrode 11, auf Massepotential liegt und nur die Abschirmelektrode 12 auf einer positiven Spannung V liegt. Andernfalls können die Gegenelektrode 11 und die Abschirmelektrode 12 auf den Potentialen V = Vc ± V/2 liegen, wobei Vc ein Zentralpotential ist.
Die Steuerelektrode 14 kann beispielsweise durch flussigen Stickstoff 24 gekühlt werden, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die gekühlte Steuerelektrode 14 kann den Vakuumgrad um die Probe 7 herum erhöhen und gleichzeitig verhin dem, daß die Probe 7 durch Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl kontaminiert wird.
Veränderbare Erregungsströme I&sub1; und I&sub2; werden den beiden Spulensätzen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse von einem Funktionsgenerator 23 zugeführt, so daß sie den kombinierten Strom I erzeugen, der dem kombinierten Magnetfeld B entspricht. Die Spulen 19 und 20 können ein dem Magnetfeld B überlagertes zusätzliches Magnetfeld zum Aufheben der Ablenkung des Primärelektronenstrahls 4 durch das elektrische Ablenkfeld E erzeugen, um eine durch andere Ursa chen bewirkte Achsenabweichung des Primärelektronenstrahls 4 zu korrigieren. Ausrichtsignalgeneratoren 21 und 22 erzeugen Signale Ia1 bzw. Ia2, die zu den veränderbaren Erregungsströme I&sub1; bzw. I&sub2; addiert werden, um das oben beschriebene zusätzliche Magnetfeld zu erzeugen. Auf diese Weise können die Spulen 19 und 20 zur Korrektur der optischen Achse nicht nur die Wirkung des elektrischen Ablenkfelds E zum Ablenken der Sekundärelektronen 9 korrigieren, sondern auch die durch andere Ursachen bewirkte Achsenabweichung korrigieren.
Nach dem bisher Beschriebenen sieht die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen vor:
(1) Das zum Einfangen durch den Sekundärelektronendetektor erzeugte anziehende elektrische Feld wird durch die Abschirmelektrode abgeschirmt, um zu verhindern, daß das anziehende elektrische Feld zum Weg des Elektronenstrahls hin herausstreut. Hierdurch wird der Astigmatismus aufgelöst, so daß bei hoher Auflösung beobachtet werden kann.
(2) Das von der Spuleneinrichtung zur Korrektur der optischen Achse erzeugte Magnetfeld kann die Bahn des durch die Wirkung des von der Abschirmelektrode erzeugten elektrischen Ablenkfelds E gebogenen Primärelektronenstrahls koms gieren. Hierdurch kann verhindert werden, daß der Primärelektronenstrahl umgelenkt wird.
(3) Die Elektrode zum Beschleunigen der Sekundärelektronen ist oberhalb der Objektivlinse vorgesehen, um die von der Probe emittierten Sekundärelektronen in einem solchen Maße zu beschleunigen, daß die Sekundärelektronen nicht auseinanderlaufen können und in den Bereich des elektrischen Ablenkfelds E gelangen können. Die Sekundärelektronen-können daher wirksam erfaßt werden.
(4) Die Steuerelektrode mit einer Öffnung zum Durchlassen des Elektronenstrahls ist auf der optischen Achse unterhalb der Elektrode zum Beschleunigen der Sekundärelektronen vorgesehen. Auf diese Weise können die vom weiten Bereich der Probe emittierten Sekundärelektronen wirksam erfaßt werden.
(5) Die Steuerelektrode kann so gekühlt werden, daß eine Kontamination der Probe infolge der Bestrahlung durch den Elektronenstrahl minimiert werden kann.

Claims

1. Rasterelektronenmikroskop, aufweisend:

eine Elektronenquelle (1) zur Emission eines Primärelektronenstrahls (4),

eine Fokusiereinrichtung (5, 6) zur Fokusierung des Primärelektronenstrahls auf eine Probe (7),

eine Abtasteinrichtung (8) zur Abtastung der Probe mit dem Elektronenstrahl,

einen Sekundärelektronendetektor (50) zur Erfassung von von der Probe emittierten Sekundärelektronen (9),

eine Elektrodeneinrichtung (11, 12) zur Erzeugung eines auf die Sekundärelektronen wirkenden elektrischen Ablenkfelds (E), und

eine Magnetfelderzeugungseinrichtung (19, 20) zur Erzeugung eines Magnetfelds (B),

dadurch gekennzeichnet,

daß der Sekundärelektronendetektor (50) eine Einrichtung (51) zur Erzeugung eines anziehenden elektrischen Felds (54) aufweist, um die Sekundärelektronen (9) einzufangen,

daß die Elektrodeneinrichtung eine zwischen einem Weg des Primärelektronenstrahls (4) und dem Sekundärelektronendetektor (50) vorgesehene Abschirmelektrode (12) umfaßt, die für die Sekundärelektronen (9) transparent und auf das anziehende elektrische Feld abschirmend wirkt, und daß die Elektrodeneinrichtung bezüglich des Wegs des Elektronenstrahls gegenüber der Abschirmelektrode (12) eine Gegenelektrode (11) umfaßt, um das genannte elektrische Ablenkfeld (E) im Bereich des Wegs des Elektronenstrahls zu erzeugen, und

daß die Magnetfelderzeugungseinrichtung zwei um den Weg des Elektronenstrahls herum angeordnete Spulensätze (19, 20) sowie eine Einrichtung (21, 22, 23) zur Einstellung eines jeweiligen Stroms durch jeden Spulensatz umfaßt, um das von den Spulensätzen erzeugte Magnetfeld (B) senkrecht zum elektrischen Ablenkfeld (E) und zum Weg des Elektronenstrahls auszurichten.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die Abschirmelektrode (12) ein Lochplattenelement ist.

3. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei die Abschirmelektrode (12) ein netzartiges Element ist.

4. Mikroskop nach Anspruch 1, 2 oder 31 wobei die Spulensätze (19, 20) so erregt werden, daß sie der Gleichung I = K V/(Vacc)1/2 genügen, wobei 1 ein kombinierter Erregungsstrom der Spulensätze (19, 20), V eine über die Abschirmelektrode (12) und die Gegenelektrode (11) gelegte Spannung, Vacc eine Beschleunigungsspannung für den Primärelektronenstrahl (4) und K eine Konstante darstellen.

5. Mikroskop nach Anspruch 4, mit einer Einrichtung zur Überlagerung von Ausrichtungssignalen (Ia1, Ia2) über die entsprechenden Erregungsströme der Spulensätze, um die optische Achse des Primärelektronenstrahls (4) auszurichten.

6. Mikroskop nach Anspruch 5, mit einer Sekundärelektronen- Beschleunigungselektrode (13) mit einem vorbestimmten positiven Potential, die zwischen einem Raumbereich, in dem das elektrische Ablenkfeld (E) erzeugt wird, und der Probe (7) angeordnet ist, um die von der Probe (7) abgegebenen Sekundärelektronen (9) zu beschleunigen.

7. Mikroskop nach Anspruch 6, mit einer zwischen der Sekundärelektronen-Beschleunigungselektrode (13) und der Probe (7) angeordneten Steuerelektrode (14), die eine Öffnung zum Durchlaß des Primärelektronenstrahls (4) und der Sekundärelektronen (9) von der Probe (7) sowie ein geringeres positives Potential als das positive Potential der Sekundärelektronen-Beschleunigungselektrode (13) aufweist.

8. Mikroskop nach Anspruch 7, mit einer Kühleinrichtung (24) zur Kühlung der Steuerelektrode (14).