JP2016146237A - 複合荷電粒子線装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複合荷電粒子線装置は、第1の荷電粒子ビームカラムと、減速光学系を備え、カラム内に検出器を備える第2の荷電粒子ビームカラムと、試料を搭載する試料台と、前記第1の荷電粒子ビームカラムの先端部の周辺に設けられた電界補正電極とを備える。前記電界補正電極は、前記試料の近傍に形成される電界分布を補正する電極であり、前記電界補正電極は、前記試料と前記第1の荷電粒子ビームカラムとの間で、かつ、前記第1の荷電粒子ビームカラムの光軸に対して前記第二の荷電粒子ビームカラムの反対側に位置する。
【選択図】図1
Description
図1は、第1実施例に係る複合荷電粒子線装置を示す概略断面図である。図1の複合荷電粒子線装置は、FIBカラム(第1の荷電粒子ビームカラム)6とSEMカラム(第2の荷電粒子ビームカラム)1とを備えるFIB-SEMである。図1のSEMカラム1には、ブースティング手段が適用されている。
以下では、減速光学系としてリターディング手段を適用したSEMを搭載したFIB-SEMの実施例について説明する。SEMカラム単体について考えた場合、SEMカラムと試料との間の電位差による減速電界を用いるという点で、ブースティング光学系とリターディング光学系に本質的な違いはない。すなわち、ブースティング光学系で有効である本発明は、リターディング光学系を備えるSEMに関しても同様の効果が得られる。
第1及び第2実施例では、SEMカラム1の先端に設置した先端電極11と、FIBカラム6の先端近傍に設置した電界補正電極13の両者に負電圧を印加する構成を説明した。この構成によれば、非対称な電界によるSEM及びFIB性能への悪影響を改善することができる。原理的には、先端電極11に負電圧を印加すると、漏洩電界が小さくなり、SEM光軸16に対する非対称性を軽減することができる。しかし、これは減速電界を弱めることになり、結果的に静電レンズの焦点距離が先端電極11に電圧を印加しない場合に比べて長くなる。これによりSEMの色収差及び球面収差が増大し、本来備えていた観察性能を最大限発揮することができなくなる。そこで、本実施例では、先端電極を用いずに、電界補正電極13と、電界補正電極13に印加する電圧を制御する制御装置とを用いることで、同様の課題を解決する方法を述べる。
2 電子銃
3 検出器
4 筒状電極
5 対物レンズ
51 対物レンズ磁路
6 FIBカラム
7 イオン銃
8 FIB集束レンズ
9 試料
10 試料台
11 先端電極
12 先端電極電圧源
13 電界補正電極
14 電界補正電極電圧源
15 ブースティング電圧源
16 SEM光軸
17 FIB光軸
18 リターディング電圧源
19 電圧制御部
20 制御部
Claims (15)
- 試料を搭載する試料台と、
イオンビームカラムと、
減速光学系を備え、かつカラム内に検出器を備える電子ビームカラムと、
前記イオンビームカラムの先端部の周辺に設けられ、前記試料の近傍に形成される電界分布を補正する電界補正電極と、を備え、
前記電界補正電極は、前記試料と前記イオンビームカラムとの間で、かつ、前記イオンビームカラムの光軸に対して前記電子ビームカラムの反対側に位置することを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電子ビームカラムの先端部の周辺に先端電極をさらに備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項2に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記先端電極は、前記電子ビームカラムの光軸に対して軸対称な形状を有することを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電界補正電極に印加する電圧を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部が、前記試料と前記電子ビームカラムとの電位差に基づいて、前記電界補正電極に印加する電圧を制御することを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項2に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電界補正電極及び前記先端電極に印加する電圧を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部が、前記試料と前記電子ビームカラムとの電位差に基づいて、前記電界補正電極に印加する電圧及び前記先端電極に印加する電圧を制御することを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項2に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電界補正電極及び前記先端電極は同一の電圧を印加するように構成され、前記電界補正電極及び前記先端電極が共通の電圧源に接続されることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電子ビームカラムで生成される電界であって、前記イオンビームカラムの光軸上で当該光軸に垂直な方向の電界の成分の絶対値が、最大値で50kV/m以上の値であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記試料台が、前記試料の表面を前記イオンビームカラムの光軸に対向する方向と、前記電子ビームカラムの光軸に対向する方向の少なくとも2つの方向に保持できるように構成されることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電子ビームカラムからの照射エネルギーが0.1〜2 keVであり、前記電子ビームカラムの先端と前記試料の表面との間の距離が5〜20mm離れた試料表面を観察することが可能であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電界補正電極が、当該電極の位置を変更する位置移動機構を備えることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記電界補正電極に印加する電圧を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記イオンビームカラムからのイオンビームが前記試料に照射されているときは、前記電界補正電極に第1の電圧を印加し、前記電子ビームカラムからの電子ビームが前記試料に照射されているときは、前記電界補正電極に第2の電圧を印加するように制御することを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項11に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記第1の電圧は、前記イオンビームの前記試料への照射位置に基づいて設定され、前記第2の電圧は、前記電子ビームの前記試料への照射位置、及び、前記電子ビームが前記試料に照射された際に発生する信号電子の前記検出器の強度に基づいて設定されることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記イオンビームカラムが集束イオンビームカラムであり、前記電子ビームカラムが走査電子顕微鏡カラムであることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記減速光学系は、前記電子ビームカラム内の対物レンズに沿って配置された電極にて構成されるブースティング光学系であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の複合荷電粒子線装置において、
前記減速光学系は、前記試料または前記試料台に電圧を印加する電源にて構成されるリターディング光学系であることを特徴とする複合荷電粒子線装置。
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