JP2000030653A - 荷電粒子線装置及び試験片の検査方法 - Google Patents

荷電粒子線装置及び試験片の検査方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】光軸より偏奇して試験片上に配置された画像領
域にて放出される荷電粒子の検出効率を改善すること目
的とする。 【解決手段】ソース、対物レンズ、偏向装置及び検出器
を有する荷電粒子線装置において、偏向装置及び電界レ
ンズの１つの電極と共働し、この電極にダイナミック電
圧を供給するための制御装置が設けられ、この電圧の値
は試験片における光軸から荷電粒子線までの距離に依存
し、この光軸からの距離によって試験片上に配置された
画像領域より放出される荷電粒子の検出効率が増加する
ように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項１の前提部に
記載された荷電粒子線装置及び請求項９の前提部に記載
された試験片の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】既知の荷電粒子線装置は、荷電粒子線を
発生するソースと、磁気レンズ及び少なくとも２つの電
極を有する重畳された電界レンズからなり、光軸を有
し、試験片上に上記荷電粒子線を集光させるための対物
レンズと、上記試験片上に上記荷電粒子線を偏向させる
ための偏向装置と、上記試験片にて放出された荷電粒子
を検出するための検出器と、を有する。
【０００３】磁気単極レンズと電界減速場レンズを組合
わせて使用することによって、極めて低い軸上収差係数
及びそれに対応した高い軸上解像率が得られる。しかし
ながら、これらのレンズは制限された画像場を有し、そ
こでは均一な画像輝度及び高い光学特性が達成されるこ
とができる。
【０００４】２次電子顕微鏡では、１次電子線より放出
される２次電子及び／又は後方散乱電子が検出され、そ
こでは、好ましくはインレンズ検出器及び／又はプレレ
ンズ検出器が使用される。既知の装置は、ビーム偏向器
を部分的に使用する非軸上検出器と、回転対称又はセグ
メントに分割された軸上検出器と、放出された粒子に影
響を与えるための装置を有する検出器と、を有する。
【０００５】しかしながら、これらの既知の装置の画像
の質は、画像場の寸法が大きくなるにつれて悪くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】それゆえ、本発明の目
的は、光軸より偏奇して試験片上に配置された画像領域
にて放出される荷電粒子の検出効率を改善することがで
きる請求項１の前提部に記載された荷電粒子線装置及び
請求項９の前提部に記載された試験片の検査方法を提供
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、特許請
求の範囲の請求項１及び９の特徴部によって達成され
る。本発明によると、偏向装置及び電界レンズの１つの
電極と共働し、この電極にダイナミック電圧を供給する
ための制御装置が設けられ、この電圧の値は試験片にお
ける光軸から荷電粒子線までの距離に依存する。
【０００８】更に、本発明の特徴及び例は、特許請求の
範囲の従属項の内容にあり、実施の形態及び図面を参照
して以下に詳細に説明されよう。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の荷電粒子線装置を
示し、この荷電粒子線装置は、荷電粒子線２を発生する
ソース１と、磁気レンズ３２及び少なくとも２つの電極
３３ａ、３３ｂを有する重畳された電界レンズ３３から
なり光軸３１を有し試験片４上に荷電粒子線２を集光さ
せるための対物レンズ３と、試験片４上に上記荷電粒子
線を偏向させるための偏向装置５と、試験片にて放出さ
れた荷電粒子を検出するための検出器６と、を有する。
【００１０】対物レンズ３は減速場レンズである。従っ
て、電界レンズ３３の電極３３ａ、３３ｂには異なる電
圧Ｕ1 、Ｕ2 が供給され、それによって荷電粒子線２は
電界レンズ３３の電場にて第１のエネルギからそれより
低い第２のエネルギに減速される。
【００１１】更に、偏向装置５及び電界レンズ３３の電
極３３ｂと共働し、電極３３ｂにダイナミック電圧ＵDy
n を供給するための制御装置７が設けられている。ダイ
ナミック電圧ＵDyn の値は、試験片における光軸３１か
ら荷電粒子線までの距離Ｄに依存する。制御装置７はこ
の距離Ｄの情報を偏向装置５から受け取る。
【００１２】それ故、制御された電極３３ｂには電圧Ｕ
２及び付加電圧ＵDyn が供給される。
【００１３】本発明の実験によると、光軸より偏奇して
試験片上に配置された画像領域にて放出される荷電粒子
の検出効率を著しく増加させることが可能であることが
明らかとなった。画像場の中央、即ち、光軸では、電圧
ＵDyn はゼロである。この電圧値は光軸からの距離Ｄが
増加するにつれて増加する。付加電圧ＵDyn に対する良
好な１次近似によると、その値は光軸からの距離Ｄに対
して２次関数的に増加する。しかしながら、正確な電圧
はレンズの設計及びレンズの形状の詳細に依存する。約
５ｍｍの画像場の場合、電圧ＵDyn の典型的な値は数１
０又は数１００ボルトに達するであろう。しかしなが
ら、それより高い値も低い値も可能である。
【００１４】付加電圧ＵDyn を電界レンズの１つの電極
に印加することによって、１次ビームの位置に従って極
めて迅速に動作することが可能となる。非軸上の画像領
域のシェージングが減少するため、この付加電圧は試験
片にて放出された２次粒子に対して正の影響を有する。
【００１５】この付加電圧は１次粒子線の特性に対して
負の影響は有することはない。非軸上の１次ビームの位
置の画像解像度は、増加することはあっても減少するこ
とはない。
【００１６】図１は従来のポールピース磁気レンズを示
し、図２は単極磁気レンズ３２‘を示す。しかしなが
ら、他の全ての特徴、特に偏向装置５及び電極３３ｂと
共働する制御装置７は同様である。
【００１７】電界レンズ３３が２つの電極３３ａ、３３
ｂよりなる場合、付加電圧ＵDyn は、好ましくは、（粒
子線２の方向に）より低い電極に供給される。
【００１８】図３の例では、試験片４は電界レンズの一
部であり、好ましくは付加電圧ＵDyn が印加される、制
御された電極を確定している。
【００１９】電界レンズ３３が３つの電極よりなる場
合、付加電圧ＵDyn は、好ましくは、最も低い電極又は
中央の電極に供給される。しかしながら、他の電極又は
サンプルに、付加電圧ＵDyn が供給されることができ
る。
【００２０】偏向装置は磁気走査装置又は静電気走査装
置又は磁気及び静電気走査装置の組合せによって形成さ
れる。偏向装置は単一段、２段の偏向装置又はより高段
の装置によって形成される。
【００２１】図１の検出器６は好ましくはプレレンズ又
はインレンズ検出器である。付加されるダイナミック電
圧は、試験片にて非軸的に放出される２次粒子又は後方
散乱粒子に対して、それをレンズの内側に曲げることに
よって影響を与える。逃避した２次粒子の束は対物レン
ズをより軸上に残し、吸収されたり減衰されることな
く、インレンズ又はプレレンズ検出器に到達する。この
効果は輝度のシェージングを著しく減少させる。
【００２２】
【発明の効果】本発明によると、光軸より偏奇した試験
片上に配置された画像領域にて放出される荷電粒子の検
出効率を改善することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による荷電粒子線装置の概略図である。
【図２】本発明による荷電粒子線装置の第２の例の概略
図である。
【図３】本発明による荷電粒子線装置の第３の例の概略
図である。
【符号の説明】
１…ソース、 ２…荷電粒子線、 ３…対物レンズ、
４…試験片、 ５…偏向装置、 ６…検出器、 ７…制
御装置、 ３１…光軸、 ３２…磁気レンズ、３３…電
界レンズ、 ３３ａ，３３ｂ…電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュテファン ラニオ ドイツ連邦共和国 エルディング グライ ヴィッツァーシュトラーセ 59 (72)発明者 ゲラルド シェーネッカー ドイツ連邦共和国 ミュンヘン バート・ ベルネック・シュトラーセ １

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 荷電粒子線(2) を発生するソース(1)
    と、 磁気レンズ(32)及び少なくとも２つの電極(33a,33b) を
    有する重畳された電界レンズ(33)からなり、光軸(31)を
    有し、試験片(4) 上に上記荷電粒子線(2) を集光させる
    ための対物レンズ(3) と、 上記試験片(4) 上に上記荷電粒子線を偏向させるための
    偏向装置(5) と、 上記試験片にて放出された荷電粒子を検出するための検
    出器(6) と、を有する荷電粒子線装置において、 上記偏向装置(5) 及び上記電界レンズ(33)の１つの電極
    (33b) と共働し、上記電極(33b) にダイナミック電圧(U
    Dyn)を供給するための制御装置(7) が設けられ、上記電
    圧の値は上記試験片における上記光軸から上記荷電粒子
    線までの距離(D) に依存し、上記光軸からの距離によっ
    て上記試験片上に配置された画像領域より放出される上
    記荷電粒子の検出効率が増加するように構成されている
    ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 【請求項２】上記対物レンズは減速場レンズであること
    を特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
  3. 【請求項３】上記荷電粒子線(2) の方向の第２の電極(3
    3b) には上記ダイナミック電圧(UDyn)が供給されること
    を特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
  4. 【請求項４】上記制御された電極は上記試験片(4) によ
    って形成されていることを特徴とする請求項１記載の荷
    電粒子線装置。
  5. 【請求項５】上記偏向装置は磁気走査装置によって形成
    されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線
    装置。
  6. 【請求項６】上記偏向装置は静電走査装置によって形成
    されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線
    装置。
  7. 【請求項７】上記偏向装置は磁気走査装置及び静電走査
    装置の組合せ装置によって形成されていることを特徴と
    する請求項１記載の荷電粒子線装置。
  8. 【請求項８】上記偏向装置は１段又はそれ以上の多段を
    有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記
    載の荷電粒子線装置。
  9. 【請求項９】荷電粒子線(2) を発生させることと、 磁気レンズ及び少なくとも２つの電極を有する重畳され
    た電界レンズからなり、光軸を有する対物レンズによっ
    て試験片上に上記荷電粒子線(2) を集光させることと、 上記荷電粒子線を上記試験片上に偏向させることと、 上記試験片にて放射される荷電粒子を検出することと、
    を含む試験片の検査方法において、 上記電界レンズの１つの電極(33b) にダイナミック電圧
    (UDyn)を供給し、上記電圧の値は上記試験片における上
    記光軸から上記荷電粒子線までの距離(D) に依存し、上
    記光軸からの距離によって上記試験片上に配置された画
    像領域より放出される上記荷電粒子の検出効率が増加す
    るように構成されていることを特徴とする試験片の検査
    方法。
  10. 【請求項１０】上記ダイナミック電圧は上記光軸から上
    記荷電粒子線までの距離の２次関数的に増加することを
    特徴とする請求項９記載の試験片の検査方法。
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