JP4128487B2

JP4128487B2 - Charged particle beam equipment

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Publication number: JP4128487B2
Application number: JP2003157027A
Authority: JP
Inventors: 恒一郎竹内; 洋一小瀬; 秀男戸所
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP2004362829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線を試料に照射して、試料の観察又は加工を行う荷電粒子線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子線を試料に照射することにより、その試料からの情報を取り出したり、試料に何らかの変化を生じさせるための荷電粒子線装置がある。
【０００３】
この荷電粒子線装置の例としては、走査電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope: SEM）や透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope: TEM)、走査型透過電子顕微鏡(Scanning Transmission Electron Microscope: STEM)、収束イオンビーム装置(Focused Ion Beam: FIB)等が挙げられる。
【０００４】
いずれの装置の場合も、荷電粒子が光軸の近傍を通るときに良く収束され、良く集光される。そして、荷電粒子線が光軸から離れるほどレンズの収差が増大し、過電粒子線の収束性は悪化する。
【０００５】
特に、光軸に垂直な方向の電場が存在する場合には、荷電粒子線の軌道が偏向され、光軸に対して非対称になる。
【０００６】
この場合には、荷電粒子線に含まれる荷電粒子のエネルギーに応じて偏向の度合いが異なるので、収差に加えて、いわゆる色分散が生じ、試料上に形成される線、スポットの大きさが増大する。
【０００７】
この線、スポットの増大は電子顕微鏡においては分解能の悪化、収束イオンビーム装置においては加工精度の悪化につながる。
【０００８】
特に、最近の走査電子顕微鏡では、半導体試料などが電子線によって帯電することを防止する目的、さらには試料に与えるダメージを低減する目的で、試料へ入射する電子の運動エネルギーを数keV以下にして使用する場合が多い。
【０００９】
試料入射時の電子運動エネルギーを低く抑え、かつ高分解能を得るためには、対物レンズを通過する時の電子運動エネルギーを高くして収差を抑え、対物レンズと試料との間で電子を減速させるという手法がよく用いられる。すなわち、対物レンズと試料の間に電位差を設けて、荷電粒子線の速度を調整するという手法である。
【００１０】
対物レンズと試料の間に電位差を設けた状態で、試料を光軸に対して傾斜させた場合、対物レンズと試料との間に無視できない偏向電場、即ち、光軸に垂直な向きの電場が生じる。
【００１１】
したがって、試料を光軸に対して傾斜させた場合には、電子線は偏向して、色分散を生じ、分解能が悪化する。
【００１２】
このような問題を解決するために、光軸近傍偏向電場を除去する技術として、特許文献１に開示されている偏向電極がある。
【００１３】
この特許文献１に記載された技術は、走査電子顕微鏡の光軸に対して傾斜した試料と対物レンズとの間に、一枚あるいは扇型に分割された電極を挿入し、この電極に適当な電圧を印加することによって光軸上の横方向電場を補正するものである。
【００１４】
これにより、入射電子線が光軸からずれること抑制し、非点収差を軽減し、同時に試料から放出される二次電子を、真上、つまり、光軸に平行する方向に引き上げることが可能になる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−１４４６５６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術である上記特許文献１に記載された、光軸上の横方向電場を相殺する補正電極については、以下のような問題がある。
【００１７】
つまり、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の横方向電場は、傾斜した試料に起因して生成されるのであるから、試料近傍で大きく、対物レンズへ近づくほど小さくなる。
【００１８】
したがって、上記特許文献１に記載されている補正電極で試料近傍の横方向電場を完全に相殺させようとすると、対物レンズ近傍では補正電極による電場の大きさが、補正電極が配置されていない場合の横方向電場の大きさを上回り、結果として、横方向電場を発生させてしまう。
【００１９】
一方、対物レンズ近傍の横方向電場を完全に相殺させようとすると、試料近傍では補正電極による電場の大きさが、横方向電場の大きさに及ばず、結果として横方向電場を完全に相殺することができない。
【００２０】
このため、従来の技術では、入射電子線の光軸からのずれを十分に抑制することができなかった。
【００２１】
本発明の目的は、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）荷電粒子線発生部と、この荷電粒子線発生部から発生された荷電粒子線を、試料支持部に支持された試料上に収束させる対物レンズとを有する荷電粒子線装置において、荷電粒子線の光軸に垂直な横方向電場を補正する複数の電極を上記光軸に垂直な横方向に並べて配置し、上記複数の電極に、対物レンズの磁極から最も遠い位置にある電極から、遠い順に印加電圧の大きさが大きくなるように電圧を印加する電圧印加手段を備える。
（２）好ましくは、上記（１）において、上記複数の電極は、上記対物レンズの磁極から最も遠い位置にある電極から遠い順に電極の大きさが大きくなる。
（３）また、好ましくは、上記（１）において、上記複数の電極と上記光軸との間の上記光軸に垂直な横方向距離は、上記対物レンズの内側磁極と上記光軸との間の上記光軸に垂直な横方向距離より大である。
【００２３】
（４）また、好ましくは、上記（１）において、上記対物レンズと試料との間で電位差が存在し、この電位差により生じる上記光軸に平行な電場成分で、上記対物レンズと試料支持部との間での上記荷電粒子線の速度を調整し、上記試料支持部は、試料の上記光軸に対しての傾斜角度を調整する。
【００２４】
（５）また、好ましくは、上記（４）において、試料支持部に支持された試料の位置、上記光軸に対する傾斜角度に応じて、上記複数の電極に印加する電圧値を記憶するメモリを備え、上記電圧印加手段は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、上記複数の電極に電圧を印加する。
【００２５】
（６）また、好ましくは、上記（４）において、上記光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、上記複数の電極の位置および傾斜角度を調整するための駆動機構を備える。
【００２６】
（７）また、好ましくは、上記（４）において、上記光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、上記複数の電極の位置、印加電圧および傾斜角度を記憶するメモリと、このメモリに記憶された位置および傾斜角度に従って上記複数の電極の位置および傾斜角度を設定する駆動機構を備え、上記電圧印加手段は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、上記複数の電極に電圧を印加する。
【００２７】
（８）また、好ましくは、上記（１）〜（７）において、上記複数の電極は板状電極である。
【００２８】
（９）荷電粒子線発生部と、この荷電粒子線発生部から発生された荷電粒子線を、試料支持部に支持された試料上に収束させる対物レンズとを有する荷電粒子線装置において、荷電粒子線の光軸に垂直な横方向電場を補正する複数の電極を並べて配置し、上記複数の電極は、その中心軸が上記光軸と平行な円筒形状であり、この円筒形状の上記試料支持部側の側面は、上記光軸に対して傾斜しており、上記複数の電極に、対物レンズから試料に近づくにつれて、補正する電場が大きくなるように電圧を印加する電圧印加手段を備える。
【００２９】
（１０）好ましくは、上記（９）において、上記複数の電極は、上記光軸に平行であり、かつ、上記光軸を含む平面で複数に分割されている。
【００３０】
上記構成により、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することができる。
【００３１】
ここで、電場補正電極の数が多ければ多いほど、より精度の高い補正が実現できる。この荷電粒子線装置により、傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全領域で横方向電場を充分小さくし、入射荷電粒子線が光軸上を直進するようにすることができる。
【００３２】
また、同時に試料から放出される二次電子や反射電子を真上に引き上げることが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である荷電粒子線装置の概略構成図である。
図１において、電子源１とアノード電極２との間に引出電圧を印加すると、電子源１から電子線３が電子線の光軸に沿って放出される。
【００３４】
電子線３は、数十mradまで広がった電子線３ａを含み、第１集束レンズ４により集束され、電子源の実像５を結ぶ。
【００３５】
その後、第２集束レンズ６で、結像１４を形成した後、対物レンズ８で縮小されて、試料表面９に微小なクロスオーバを形成する。この時、一次電子線３の開き角あるいは線電流量は、第２集束レンズ６と対物レンズ８との間に配置された絞り１１で制限される。さらに、絞り１１で線電流量が制限された電子線３は、走査偏向器７によって試料支持部（図示せず）に支持された試料９上を二次元走査される。
【００３６】
試料９は、試料位置及び試料傾斜制御部１８により、所望の位置及び傾斜角度に設定される。
【００３７】
ここで、対物レンズ８と試料９との間には、電子線３による試料表面へのダメージを低減させるため、電子線を試料９方向に向けて減速させるように電位差を設けている。
【００３８】
試料支持部により試料９が傾斜させられている場合には、対物レンズ８と試料９との間の電位差により生じる電場は、光軸に対して非対称となり、光軸上で横方向電場が発生する。この横方向電場は電子線３の軌道を偏向させる効果を持つが、電場補正電圧制御部１９により、適切な電圧を電場補正電極１５、１６、１７に印加することによって、横方向電場の横方向成分を相殺させる。
【００３９】
電場補正電極１５、１６、１７は、それぞれ板状の電極であり、電子線３の光軸に対して直交する方向（横方向）に順に配列されている。そして、補正電極１５が対物レンズ８に最も近接し、次に、補正電極１６が対物レンズ８に近接している。補正電極１７が対物レンズ８から最も離間している。また、これら電場補正電極１５〜１７の大きさは、電極１７が最も大きく、電極１５が最も小さく、電極１６は、電極１７と１５との間の大きさとなっている。
【００４０】
そして、電場補正電極１５〜１７のうち、対物レンズ８に近接する側に位置する補正電極１５により、主として対物レンズ８近傍の横方向電場を相殺させ、対物レンズ８から最も離間する位置に配置される補正電極１７で、主として試料９近傍の横方向電場を相殺させる。
【００４１】
そして、補正電極１５と１７との間に位置する補正電極１６は、対物レンズ８から試料９の表面に至る光軸上の全領域で横方向電場が充分小さくなるように、更に高精度に補正電場を調整するために使用する。
【００４２】
電場補正電極１５〜１７に印加すべき電圧は、予め試料位置及び試料傾斜角度の関数として試料位置及び試料傾斜制御部１８に記憶され、試料位置及び試料傾斜角度に応じて適切に設定される。
【００４３】
試料９から放出された電子１０（二次電子、及び／又は反射電子）は対物レンズ８のレンズ作用を受けながら、変換電極（絞り）１１に向かって上昇する。そして、上昇した電子１０は変換電極１１に衝突し、新たな二次電子１２を発生する。この二次電子１２は正の高電圧を印加したシンチレータ１３に衝突して光子を発生させ、その光子は光電子増倍管によって電気信号に変換され増幅された後、ブラウン管による顕微鏡像（ＳＥＭ像）として観察される。
【００４４】
なお、図１に示した実施形態においては、試料９より放出された電子を、一旦、変換電極１１で二次電子に変換して検出器１３で検出する構成としているが、これに限られることはなく、例えば、試料９から放出された電子を直接検出器に導くようにしても良い。
【００４５】
図１に示した装置の各光学素子は、図示しない制御装置に接続されており、この制御装置によって、各光学素子への印加電圧、電流が調整される。
【００４６】
この第１の実施形態では、電場補正電極は、３枚の板状電極１５〜１７から成っているが、電極の枚数が多いほど高い精度で横方向電場を相殺することが出来る。逆に、枚数が少ないほど電場補正電極の実装は容易になる。
【００４７】
例として、対物レンズ８下端と試料９表面の被観察点との間の距離、すなわち作動距離が4ｍｍ、試料傾斜角度が４５度、対物レンズ８と試料９との間の電位差が５００Ｖ、電子線が試料９に入射する時の電子線の運動エネルギーが１ｋeVである場合について、各々の電場補正電極１５〜１７に適切な電圧を印加した場合の電位分布について、計算を行った。
【００４８】
図２は、上記電位分布についての計算結果を示す図であり、光軸を通る平面で切った断面図である。図２において、対物レンズ８及び試料９は黒色で塗りつぶした状態で示し、図２の左側の白い長方形が、補正電極１５〜１７である。そして、図２では、光軸を通る平面で切った断面における等電位線を示している。
【００４９】
図２に示すように、等電位線は光軸近傍で左右対称なっていることがわかる。
【００５０】
光軸上の横方向電場の大きさをより詳細に見るため、図３〜図６は、光軸上の横方向電場Exの分布の計算結果を試料表面からの距離ｚの関数として示すグラフである。
【００５１】
なお、図３〜図６において、横方向電場Exの符号は図１及び図２における右向きの方向を正とし、試料表面からの距離は、試料から対物レンズ８に向かって大となっている。
【００５２】
図３は、補正電極が配置されていない場合の例であり、図４〜図６は、補正電極が配置され、その枚数が、１〜３枚の場合であり、補正電圧は各々の電極について最適に調整されている。図３〜図６から判断して、補正電極の枚数が多い程、横方向電場は格段に小さくなることがわかる。
【００５３】
図４に示した補正電極が１枚の場合に横方向電場により引き起こされる色分散の大きさは５ｎｍであり、これ以上の分解能を要する場合には補正電極を複数枚使用する必要がある。
【００５４】
図６に示した補正電極が３枚の場合は、図１に示した例に対応しており、補正電極１５〜１７の電位は、各々、２６Ｖ、６５０Ｖ、−１５５７Ｖとした場合の例である。
【００５５】
補正電極が３枚の場合は、ショットキーエミッション電資源を用いると、色分散は、０．１ｎｍであり、補正電極が１枚の場合と比較して、５０分の１となっており、大幅な改善効果があることが判明した。
【００５６】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、対物レンズ８と試料９との間に、電子線の光軸に対して、垂直な方向に複数の板状補正電極１５〜１７を配置し、電子線から遠ざかるにつれて、その形状の大きさ及び印加電圧を大とし、横方向電場の補正を対物レンズ８から試料に近づくにつれて、大となるように構成されている。
【００５７】
したがって、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態の要部概略断面図であり、対物レンズ８及び試料９の周辺部のみを示す図である。この図７に示した部分以外の構成部材は、図１に示した例と同等となっている。
【００５９】
この第２の実施形態においては、電場補正電極１５〜１７は、板状電極であるが、光軸に沿って配列されており、電極１５が最も対物レンズ８に近く、電極１７が試料９に最も近い配置となっている。
【００６０】
また、印加電圧は、電極１５が最も小さく、電極１７が最も大となる。形状寸法については、電極１５〜１７は互いに同等となっている。
【００６１】
この第２の実施形態におても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
すなわち、上側の補正電極１５から発生する電場により、主として対物レンズ８近傍の横方向電場を相殺し、下側の補正電極１７から発生する電場により主として試料９近傍の横方向電場を相殺する。
【００６３】
中央の電極１６は、対物レンズ８から試料９表面に至る光軸上の全領域で横方向電場が充分小さくなるように、更に高精度に補正電場を調整するために使用する。
【００６４】
対物レンズ８と試料９との間が充分離れている場合には、図７のように補正電極１５〜１７を対物レンズ８と試料９の間に配置することによって、補正電極を光軸に近づけるのがよい。
【００６５】
結果として、補正電極に印加すべき電圧を低く抑えることができるからである。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態の要部概略断面図であり、対物レンズ８及び試料９の周辺部のみを示す図である。この図８に示した部分以外の構成部材は、図１に示した例と同等となっている。
【００６７】
図８において、電場補正電極１５〜１７は、三重の同軸円筒状電極の下端（試料９側）を斜めにカットした形状となっている。
図９は、図８に示した例である電場補正電極の上面図である。
補正電極１５が最も内周側に位置し、補正電極１７が最も外周側に位置する。印加電圧は、第１及び第２の実施形態と同様に、電極１５が最も小さく、電極１７が最も大となる。
【００６８】
この第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、以下に述べるような効果を得ることもできる。
【００６９】
すなわち、対物レンズ８と試料９との間に電位差があり、かつ試料９が光軸に対して傾斜している場合には、光軸上の横方向電場が発生するという問題の他に、光軸からの距離に対する電場の変化率が異方性を持つという問題が生じる。
【００７０】
このことは光学レンズのアナロジーで言えば楕円レンズが形成されると表現してもよい。
【００７１】
この効果によって非点収差が発生するが、本発明の第３の実施形態においては、第１及び第２の実施形態と比較して、光軸近傍の電場分布が、より軸対称に近くなるため、非点収差が低減できるという利点がある。
【００７２】
また、板状電極に比べて、光軸に接近している電極面積を広くすることができるので、より小さい電場補正電圧で、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施形態における電場補正電極の概略上面図である。
【００７４】
第４の実施形態における電場補正電極の正面から見た断面図は、図８に示した第３の実施形態と同様である。
【００７５】
すなわち、電場補正電極１５〜１７は、三重の同軸円筒状電極の下端を斜めにカットし、更に光軸を含む平面（光軸に平行であり、かつ、光軸を含む平面）で複数の電極に分割した構造（図１０に示した例では、４分割）になっており、都合１２枚の電極から成っている。
【００７６】
この第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる他、以下のような効果を得ることができる。
【００７７】
つまり、各々の電極１５〜１７へは、独立に適切な電圧を印加することができ、これにより、第３の実施形態の場合と比較して、更に光軸近傍の電場分布を軸対称に近づけることができ、結果として非点収差が更に低減できるという利点がある。
【００７８】
傾斜した試料の山側（図８の右側）が電場補正電極と接近している場合には、山側の電極の電位は光軸近傍の電場分布に大きな影響を与えない。この場合には、図１０の山側の電極を隣接する電極と一体化してもよい。
【００７９】
図１１には、上記の考え方に基づく第５の実施形態の電極構造を示す。正面から見た断面図を図１１に示し、上面から見た断面図を図１２に示す。
【００８０】
この実施形態においては、電場補正電極２０〜２３は二重の同軸円筒の下端を斜めにカットし、さらに光軸を含む平面（光軸に平行であり、かつ、光軸を含み、方位角が谷側方向から±４５度の平面）で、２分割した構造となっており、都合４枚の電極からなっている。
【００８１】
三重の同心円筒からなる第４の実施形態と比較して、光軸上の横方向電場を補正する精度は若干劣るが、３ｎｍ程度の分解能を得るには充分である。非点収差を補正する精度は第４の実施形態と同程度であり、電場補正電極の実装及び各電極電圧の調整は第４の実施形態と比較して格段に容易になる。
【００８２】
第１の実施形態の計算と同様に、作動距離が４ｍｍ、試料傾斜角度が４５度、対物レンズ８と試料９との間の電位差が５００Ｖ、電子線が試料９に入射する時の電子線の運動エネルギーが１ｋｅＶとして、第５の実施形態について、各々の電場補正電極２０〜２３に適切な電圧を印加した場合について計算した色分散は１ｎｍであり、試料上での非点隔差は５μｍである。電場補正電極２０〜２３の最適電圧は、各々１０６Ｖ、−７９Ｖ、１５０Ｖ、−９５９Ｖである。
【００８３】
以上、本発明の実施形態によれば、従来技術では、試料を傾斜させた状態で３ｎｍ以下の像分解能を達成することは困難であった低加速ＳＥＭにおいて、高分解能化を実現することが可能となる。
【００８４】
特に、ショットキーエミッション電子源や、熱電界放出電子源は、数千時間の連続安定動作が可能であるという優れた特性を持つ反面、エネルギー幅が０．６ｅＶ程度と比較的大きく、冷陰極電界放出電子源に比べて対物レンズと試料の間に発生する横方向電場による色分散の問題が大きかった。
【００８５】
このため、上述した本発明の実施形態のような電場補正電極採用により、長時間の安定動作と色分散の低減の両立を実現できる。
【００８６】
なお、本発明の実施形態においては、電場補正電極を低加速で用いられる走査電子顕微鏡（SEM）に適用した例を説明したが、透過型走査電子顕微鏡（STEM）や高加速の走査電子顕微鏡、収束イオンビーム装置等の荷電粒子線を試料に照射する装置全般に適用可能である。
【００８７】
イオンビームの場合には、電極の極性を、上述した実施形態と逆にすることにより全く同等の効果が得られる。
【００８８】
特に、微細加工用に用いる収束イオンビーム装置と加工した試料を観察するために用いる走査電子顕微鏡（SEM）を合体させた所謂FIB-SEMにおいては、イオンビームの光軸と電子線の光軸を共に試料表面に対して傾けた配置にする場合があるが、このような場合にも本発明は特に有効である。
【００８９】
この場合、イオンビーム照射により試料表面から発生した二次電子を走査電子顕微鏡（SEM）の光学系内に引き上げ、走査電子顕微鏡（SEM）の二次電子検出器で検出し、所謂SIM（Scanning Ion Microscope）像を得ることも可能である。
【００９０】
また、電場補正電極の位置等を変更するように構成してもよい。
つまり、光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、電場補正電極の位置、印加電圧および傾斜角度をメモリに記憶させておき、このメモリに記憶された位置および傾斜角度に従って電場補正電極の位置および傾斜角度を設定する駆動機構を設けておく。
【００９１】
そして、電圧印加手段である電場補正電圧制御部１９は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、電場補正電極に電圧を印加する。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、対物レンズと試料との間に複数の電場補正電極を配置し、対物レンズから試料に近づくにつれて、横方向補正電場が大となるように、電場補正電極に電圧を印加するように構成したので、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することができる。
【００９３】
また、同時に試料から放出される二次電子や反射電子を、光軸に沿って対物レンズ方向に真上に引き上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である走査電子顕微鏡の概略構成図である。
【図２】第1の実施形態において、電場補正電極の枚数を３枚とし、各々の電場補正電極に最適な電場補正電圧を印加したときの等電位線を示す図である。
【図３】電場補正電極が無い場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図４】電場補正電極が１枚の場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図５】電場補正電極が２枚の場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図６】電場補正電極が３枚の場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態における要部概略断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における要部概略断面図である。
【図９】図８に示した例の電極構造を説明する電極上面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態における要部概略断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における要部概略断面図である。
【図１２】図１１に示した例の電極構造を説明する電極上面図である。
【符号の説明】
１電子源
２アノード電極
３電子線
３ａ広がった電子線
４第１集束レンズ
５実像
６第２集束レンズ
７走査偏向コイル
８対物レンズ
９試料
１０二次電子
１１変換電極焦点調整用スリットまたは絞り
１２変換電極で発生した二次電子
１３シンチレータ
１４実像
１５〜１７電場補正電極
１８試料位置及び試料傾斜角度制御部
１９電場補正電圧制御部
２０〜２３電場補正電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a charged particle beam apparatus for irradiating a sample with a charged particle beam and observing or processing the sample.
[0002]
[Prior art]
There is a charged particle beam apparatus for irradiating a sample with a charged particle beam to extract information from the sample or to cause some change in the sample.
[0003]
Examples of this charged particle beam device include a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), and a focused ion beam device. (Focused Ion Beam: FIB).
[0004]
In either case, the charged particles are well converged and condensed well when passing near the optical axis. As the charged particle beam moves away from the optical axis, the aberration of the lens increases, and the convergence property of the overcharged particle beam deteriorates.
[0005]
In particular, when an electric field in a direction perpendicular to the optical axis exists, the trajectory of the charged particle beam is deflected and becomes asymmetric with respect to the optical axis.
[0006]
In this case, since the degree of deflection differs depending on the energy of the charged particles contained in the charged particle beam, so-called chromatic dispersion occurs in addition to aberration, and the size of the lines and spots formed on the sample increases. To do.
[0007]
This increase in lines and spots leads to deterioration of resolution in the electron microscope and processing accuracy in the focused ion beam apparatus.
[0008]
In particular, in recent scanning electron microscopes, the kinetic energy of electrons incident on a sample is set to several keV or less for the purpose of preventing a semiconductor sample from being charged by an electron beam and further reducing the damage to the sample. Often used.
[0009]
To keep the electron kinetic energy at the entrance of the sample low and to obtain high resolution, the electron kinetic energy when passing through the objective lens is increased to suppress aberrations, and the electrons are decelerated between the objective lens and the sample. This technique is often used. That is, this is a method of adjusting the speed of the charged particle beam by providing a potential difference between the objective lens and the sample.
[0010]
When the sample is tilted with respect to the optical axis with a potential difference between the objective lens and the sample, a non-negligible deflection electric field between the objective lens and the sample, that is, an electric field perpendicular to the optical axis is generated. Arise.
[0011]
Therefore, when the sample is tilted with respect to the optical axis, the electron beam is deflected to cause chromatic dispersion and the resolution is deteriorated.
[0012]
In order to solve such a problem, there is a deflection electrode disclosed in Patent Document 1 as a technique for removing the deflection electric field in the vicinity of the optical axis.
[0013]
In the technique described in Patent Document 1, a single or fan-shaped electrode is inserted between a sample tilted with respect to the optical axis of a scanning electron microscope and an objective lens, and an appropriate electrode is applied to this electrode. A lateral electric field on the optical axis is corrected by applying a voltage.
[0014]
This prevents the incident electron beam from deviating from the optical axis, reduces astigmatism, and at the same time makes it possible to pull up secondary electrons emitted from the sample directly above, that is, in a direction parallel to the optical axis. Become.
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-144656 [0016]
[Problems to be solved by the invention]
However, the correction electrode for canceling the lateral electric field on the optical axis described in Patent Document 1 as a prior art has the following problems.
[0017]
In other words, the lateral electric field on the optical axis from the sample tilted with respect to the optical axis to the objective lens is generated due to the tilted sample, and thus is large in the vicinity of the sample and decreases as it approaches the objective lens. .
[0018]
Therefore, when it is attempted to completely cancel the lateral electric field in the vicinity of the sample with the correction electrode described in Patent Document 1, the magnitude of the electric field due to the correction electrode is not provided in the vicinity of the objective lens. Which results in the generation of a transverse electric field.
[0019]
On the other hand, if the lateral electric field in the vicinity of the objective lens is completely canceled, the magnitude of the electric field by the correction electrode does not reach the lateral electric field in the vicinity of the sample, and as a result, the lateral electric field is completely canceled. I can't.
[0020]
For this reason, in the prior art, the deviation of the incident electron beam from the optical axis could not be sufficiently suppressed.
[0021]
An object of the present invention is to realize a charged particle beam apparatus that can be corrected so that the transverse electric field is sufficiently small in the entire region on the optical axis from the sample tilted with respect to the optical axis to the objective lens.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
(1) In a charged particle beam apparatus having a charged particle beam generation unit and an objective lens that converges a charged particle beam generated from the charged particle beam generation unit on a sample supported by a sample support unit, A plurality of electrodes for correcting the transverse electric field perpendicular to the optical axis of the line are arranged side by side in the transverse direction perpendicular to the optical axis, and the electrodes are far from the electrode farthest from the magnetic pole of the objective lens. Voltage application means for applying a voltage so as to increase the magnitude of the applied voltage in order is provided.
(2) Preferably, in the above (1), the size of the plurality of electrodes increases in order from the electrode farthest from the magnetic pole of the objective lens.
(3) Preferably, in (1) above, a lateral distance perpendicular to the optical axis between the plurality of electrodes and the optical axis is between the inner magnetic pole of the objective lens and the optical axis. Greater than the lateral distance perpendicular to the optical axis .
[0023]
( 4 ) Preferably, in (1), there is a potential difference between the objective lens and the sample, and an electric field component parallel to the optical axis generated by the potential difference, the objective lens and the sample support section adjust the speed of the charged particle beam between said sample support unit adjusts the angle of inclination with respect to the optical axis of the sample.
[0024]
( 5 ) Preferably, in ( 4 ) above, a memory is provided for storing voltage values to be applied to the plurality of electrodes according to the position of the sample supported by the sample support section and the tilt angle with respect to the optical axis. The voltage applying means applies a voltage to the plurality of electrodes according to a voltage value stored in the memory.
[0025]
( 6 ) Preferably, in the above ( 4 ), a drive mechanism is provided for adjusting the position and the tilt angle of the plurality of electrodes according to the position and the tilt angle of the sample with respect to the optical axis.
[0026]
( 7 ) Preferably, in ( 4 ) above, a memory for storing the positions, applied voltages and inclination angles of the plurality of electrodes in accordance with the position and inclination angle of the sample with respect to the optical axis, and the storage in this memory A drive mechanism for setting the positions and tilt angles of the plurality of electrodes according to the set position and tilt angle, and the voltage applying means applies a voltage to the plurality of electrodes according to a voltage value stored in the memory.
[0027]
( 8 ) Preferably, in the above (1) to (7) , the plurality of electrodes are plate electrodes.
[0028]
( 9 ) In a charged particle beam apparatus having a charged particle beam generation unit and an objective lens that converges a charged particle beam generated from the charged particle beam generation unit on a sample supported by a sample support unit, A plurality of electrodes for correcting a lateral electric field perpendicular to the optical axis of the line are arranged side by side, and the plurality of electrodes have a cylindrical shape whose central axis is parallel to the optical axis, and the cylindrical sample support section The side surface is inclined with respect to the optical axis, and includes a voltage applying unit that applies a voltage to the plurality of electrodes so that an electric field to be corrected increases as the sample approaches the sample from the objective lens .
[0029]
( 10 ) Preferably, in the above ( 9 ), the plurality of electrodes are parallel to the optical axis and divided into a plurality of planes including the optical axis .
[0030]
With the above-described configuration, it is possible to realize a charged particle beam apparatus that can be corrected so that the transverse electric field is sufficiently small over the entire region on the optical axis from the sample tilted with respect to the optical axis to the objective lens.
[0031]
Here, the greater the number of electric field correction electrodes, the more accurate correction can be realized. With this charged particle beam apparatus, the transverse electric field can be made sufficiently small in the entire region on the optical axis from the tilted sample to the objective lens, and the incident charged particle beam can travel straight on the optical axis.
[0032]
At the same time, secondary electrons and backscattered electrons emitted from the sample can be pulled straight up.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a charged particle beam apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, when an extraction voltage is applied between the electron source 1 and the anode electrode 2, an electron beam 3 is emitted from the electron source 1 along the optical axis of the electron beam.
[0034]
The electron beam 3 includes an electron beam 3a that spreads to several tens of mrad, is focused by the first focusing lens 4, and forms a real image 5 of the electron source.
[0035]
After that, after forming an image 14 with the second focusing lens 6, the image is reduced with the objective lens 8 to form a minute crossover on the sample surface 9. At this time, the opening angle or the amount of line current of the primary electron beam 3 is limited by the diaphragm 11 disposed between the second focusing lens 6 and the objective lens 8. Further, the electron beam 3 whose line current amount is limited by the diaphragm 11 is two-dimensionally scanned on the sample 9 supported by the sample support unit (not shown) by the scanning deflector 7.
[0036]
The sample 9 is set to a desired position and tilt angle by the sample position and sample tilt control unit 18.
[0037]
Here, a potential difference is provided between the objective lens 8 and the sample 9 so as to decelerate the electron beam toward the sample 9 in order to reduce damage to the sample surface by the electron beam 3.
[0038]
When the sample 9 is tilted by the sample support portion, the electric field generated by the potential difference between the objective lens 8 and the sample 9 is asymmetric with respect to the optical axis, and a lateral electric field is generated on the optical axis. . This lateral electric field has the effect of deflecting the trajectory of the electron beam 3, but by applying an appropriate voltage to the electric field correction electrodes 15, 16, 17 by the electric field correction voltage control unit 19, The components are offset.
[0039]
The electric field correction electrodes 15, 16, and 17 are each plate-like electrodes and are sequentially arranged in a direction (lateral direction) orthogonal to the optical axis of the electron beam 3. The correction electrode 15 is closest to the objective lens 8, and then the correction electrode 16 is close to the objective lens 8. The correction electrode 17 is farthest from the objective lens 8. The electric field correction electrodes 15 to 17 have the largest size of the electrode 17, the smallest size of the electrode 15, and the size of the electrode 16 between the electrodes 17 and 15.
[0040]
And among the electric field correction electrodes 15 to 17, the correction electrode 15 located on the side closer to the objective lens 8 cancels out the lateral electric field mainly in the vicinity of the objective lens 8 and is disposed at the position farthest from the objective lens 8. The correction electrode 17 cancels out the transverse electric field mainly in the vicinity of the sample 9.
[0041]
The correction electrode 16 positioned between the correction electrodes 15 and 17 is corrected with higher accuracy so that the lateral electric field is sufficiently small in the entire region on the optical axis from the objective lens 8 to the surface of the sample 9. Used to adjust the electric field.
[0042]
The voltage to be applied to the electric field correction electrodes 15 to 17 is stored in advance in the sample position and sample tilt control unit 18 as a function of the sample position and the sample tilt angle, and is appropriately set according to the sample position and the sample tilt angle.
[0043]
The electrons 10 (secondary electrons and / or reflected electrons) emitted from the sample 9 rise toward the conversion electrode (aperture) 11 while receiving the lens action of the objective lens 8. Then, the raised electrons 10 collide with the conversion electrode 11 to generate new secondary electrons 12. The secondary electrons 12 collide with a scintillator 13 to which a positive high voltage is applied to generate photons. The photons are converted into an electric signal by a photomultiplier tube and amplified, and then a microscope image (SEM image) using a cathode ray tube. As observed.
[0044]
In the embodiment shown in FIG. 1, the configuration is such that electrons emitted from the sample 9 are once converted into secondary electrons by the conversion electrode 11 and detected by the detector 13, but this is not limitative. For example, the electrons emitted from the sample 9 may be directly guided to the detector.
[0045]
Each optical element of the apparatus shown in FIG. 1 is connected to a control device (not shown), and the voltage and current applied to each optical element are adjusted by this control device.
[0046]
In the first embodiment, the electric field correction electrode is composed of three plate-like electrodes 15 to 17, but the lateral electric field can be canceled with higher accuracy as the number of electrodes increases. Conversely, the smaller the number, the easier the mounting of the electric field correction electrode.
[0047]
As an example, the distance between the lower end of the objective lens 8 and the observation point on the surface of the sample 9, that is, the working distance is 4 mm, the sample inclination angle is 45 degrees, the potential difference between the objective lens 8 and the sample 9 is 500 V, and the electron beam When the kinetic energy of the electron beam when 1 is incident on the sample 9 is 1 keV, the potential distribution when an appropriate voltage is applied to each of the electric field correction electrodes 15 to 17 was calculated.
[0048]
FIG. 2 is a diagram showing a calculation result of the potential distribution, and is a cross-sectional view taken along a plane passing through the optical axis. In FIG. 2, the objective lens 8 and the sample 9 are shown in a state of being filled with black, and the white rectangle on the left side of FIG. 2 is the correction electrodes 15 to 17. FIG. 2 shows equipotential lines in a cross section cut by a plane passing through the optical axis.
[0049]
As shown in FIG. 2, it can be seen that the equipotential lines are symmetrical in the vicinity of the optical axis.
[0050]
In order to see the magnitude of the transverse electric field on the optical axis in more detail, FIGS. 3 to 6 are graphs showing the calculation results of the distribution of the transverse electric field Ex on the optical axis as a function of the distance z from the sample surface. is there.
[0051]
3 to 6, the sign of the lateral electric field Ex is positive in the rightward direction in FIGS. 1 and 2, and the distance from the sample surface increases from the sample toward the objective lens 8.
[0052]
FIG. 3 shows an example in which no correction electrode is arranged, and FIGS. 4 to 6 show cases in which correction electrodes are arranged and the number thereof is 1 to 3, and the correction voltage is set for each electrode. It is optimally adjusted. From FIG. 3 to FIG. 6, it can be seen that the greater the number of correction electrodes, the much smaller the transverse electric field.
[0053]
When the number of correction electrodes shown in FIG. 4 is one, the magnitude of the chromatic dispersion caused by the lateral electric field is 5 nm, and when a higher resolution is required, it is necessary to use a plurality of correction electrodes.
[0054]
6 corresponds to the example shown in FIG. 1, and the potentials of the correction electrodes 15 to 17 are 26V, 650V, and −1557V, respectively. .
[0055]
In the case of three correction electrodes, when using Schottky emission power, the chromatic dispersion is 0.1 nm, which is 1/50 compared to the case of one correction electrode. It was found that there was a significant improvement effect.
[0056]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the plurality of plate-like correction electrodes 15 to 17 are arranged between the objective lens 8 and the sample 9 in the direction perpendicular to the optical axis of the electron beam. As the distance from the electron beam increases, the size of the shape and the applied voltage increase, and the lateral electric field correction increases from the objective lens 8 toward the sample.
[0057]
Therefore, it is possible to realize a charged particle beam apparatus that can be corrected so that the transverse electric field becomes sufficiently small in the entire region on the optical axis from the sample tilted with respect to the optical axis to the objective lens.
[0058]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the main part of the second embodiment of the present invention, and shows only the periphery of the objective lens 8 and the sample 9. The constituent members other than the portions shown in FIG. 7 are the same as the example shown in FIG.
[0059]
In the second embodiment, the electric field correction electrodes 15 to 17 are plate electrodes, but are arranged along the optical axis, the electrode 15 is closest to the objective lens 8, and the electrode 17 is on the sample 9. It is the closest arrangement.
[0060]
The applied voltage is the smallest for the electrode 15 and the largest for the electrode 17. Regarding the shape and dimensions, the electrodes 15 to 17 are equivalent to each other.
[0061]
In the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
[0062]
That is, the lateral electric field near the objective lens 8 is mainly canceled by the electric field generated from the upper correction electrode 15, and the lateral electric field near the sample 9 is mainly canceled by the electric field generated from the lower correction electrode 17.
[0063]
The central electrode 16 is used to adjust the correction electric field with higher accuracy so that the transverse electric field is sufficiently small in the entire region on the optical axis from the objective lens 8 to the surface of the sample 9.
[0064]
When the objective lens 8 and the sample 9 are sufficiently separated from each other, the correction electrodes 15 to 17 are arranged between the objective lens 8 and the sample 9 as shown in FIG. It is good.
[0065]
As a result, the voltage to be applied to the correction electrode can be kept low.
[0066]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the main part of the third embodiment of the present invention, and shows only the periphery of the objective lens 8 and the sample 9. The constituent members other than the portion shown in FIG. 8 are the same as the example shown in FIG.
[0067]
In FIG. 8, the electric field correction electrodes 15 to 17 have a shape obtained by obliquely cutting the lower end (sample 9 side) of the triple coaxial cylindrical electrode.
FIG. 9 is a top view of the electric field correction electrode which is the example shown in FIG.
The correction electrode 15 is located on the innermost side, and the correction electrode 17 is located on the outermost side. The applied voltage is the smallest for the electrode 15 and the largest for the electrode 17, as in the first and second embodiments.
[0068]
In the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the effects described below can also be obtained.
[0069]
That is, when there is a potential difference between the objective lens 8 and the sample 9 and the sample 9 is inclined with respect to the optical axis, in addition to the problem that a lateral electric field on the optical axis is generated, The problem is that the rate of change of the electric field with respect to the distance from the axis has anisotropy.
[0070]
In terms of analogy of optical lenses, this may be expressed as an elliptical lens being formed.
[0071]
Astigmatism occurs due to this effect. However, in the third embodiment of the present invention, the electric field distribution near the optical axis is more axially symmetric than in the first and second embodiments. There is an advantage that astigmatism can be reduced.
[0072]
Further, since the area of the electrode approaching the optical axis can be increased as compared with the plate-like electrode, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained with a smaller electric field correction voltage. .
[0073]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a schematic top view of the electric field correction electrode in the fourth embodiment of the present invention.
[0074]
A sectional view of the electric field correction electrode in the fourth embodiment viewed from the front is the same as that of the third embodiment shown in FIG.
[0075]
That is, the electric field correction electrodes 15 to 17 are formed by cutting the lower ends of the triple coaxial cylindrical electrodes obliquely and further including a plurality of electrodes on a plane including the optical axis (a plane parallel to the optical axis and including the optical axis). 10 (in the example shown in FIG. 10, it is divided into 4), and is composed of 12 electrodes for convenience.
[0076]
In the fourth embodiment, the same effects as in the third embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
[0077]
That is, an appropriate voltage can be independently applied to each of the electrodes 15 to 17, thereby further bringing the electric field distribution near the optical axis closer to axial symmetry as compared with the case of the third embodiment. As a result, there is an advantage that astigmatism can be further reduced.
[0078]
When the tilted crest side (right side in FIG. 8) is close to the electric field correction electrode, the potential of the crest side electrode does not greatly affect the electric field distribution near the optical axis. In this case, the peak-side electrode in FIG. 10 may be integrated with the adjacent electrode.
[0079]
FIG. 11 shows an electrode structure of a fifth embodiment based on the above concept. A sectional view seen from the front is shown in FIG. 11, and a sectional view seen from the top is shown in FIG.
[0080]
In this embodiment, the electric field correction electrodes 20 to 23 are formed by obliquely cutting the lower ends of the double coaxial cylinders and further including a plane including the optical axis (parallel to the optical axis and including the optical axis and having an azimuth angle). The plane is ± 45 degrees from the valley side direction), and is divided into two parts, and is conveniently composed of four electrodes.
[0081]
Compared with the fourth embodiment consisting of triple concentric cylinders, the accuracy of correcting the lateral electric field on the optical axis is slightly inferior, but sufficient to obtain a resolution of about 3 nm. The accuracy of correcting astigmatism is about the same as that of the fourth embodiment, and the mounting of the electric field correction electrode and the adjustment of each electrode voltage are markedly easier than in the fourth embodiment.
[0082]
Similar to the calculation of the first embodiment, the working distance is 4 mm, the sample tilt angle is 45 degrees, the potential difference between the objective lens 8 and the sample 9 is 500 V, and the electron beam when the electron beam enters the sample 9 For the fifth embodiment, the chromatic dispersion calculated for a case where an appropriate voltage is applied to each of the electric field correction electrodes 20 to 23 is 1 nm and the astigmatism difference on the sample is 5 μm, assuming that the kinetic energy is 1 keV. . The optimum voltages of the electric field correction electrodes 20 to 23 are 106V, −79V, 150V, and −959V, respectively.
[0083]
As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to achieve high resolution in a low-acceleration SEM, in which it has been difficult to achieve an image resolution of 3 nm or less with the sample tilted by the conventional technology. It becomes.
[0084]
In particular, the Schottky emission electron source and the thermal field emission electron source have an excellent characteristic that a continuous stable operation for several thousand hours is possible, but the energy width is relatively large at about 0.6 eV, The problem of chromatic dispersion due to the transverse electric field generated between the objective lens and the sample was greater than that of the emitted electron source.
[0085]
Therefore, by adopting the electric field correction electrode as in the above-described embodiment of the present invention, it is possible to achieve both stable operation for a long time and reduction of chromatic dispersion.
[0086]
In the embodiment of the present invention, an example in which the electric field correction electrode is applied to a scanning electron microscope (SEM) used at low acceleration has been described. However, a transmission scanning electron microscope (STEM), a high acceleration scanning electron microscope, The present invention can be applied to any apparatus that irradiates a sample with a charged particle beam such as a focused ion beam apparatus.
[0087]
In the case of an ion beam, the same effect can be obtained by reversing the polarity of the electrodes from that of the above-described embodiment.
[0088]
In particular, in the so-called FIB-SEM that combines a focused ion beam device used for microfabrication and a scanning electron microscope (SEM) used to observe the processed sample, the optical axis of the ion beam and the optical axis of the electron beam are In some cases, both of them are inclined with respect to the sample surface. In such a case, the present invention is particularly effective.
[0089]
In this case, secondary electrons generated from the sample surface by ion beam irradiation are pulled into the scanning electron microscope (SEM) optical system and detected by a secondary electron detector of the scanning electron microscope (SEM), so-called SIM (Scanning Ion). Microscope) images can also be obtained.
[0090]
Moreover, you may comprise so that the position of an electric field correction electrode, etc. may be changed.
That is, the position of the electric field correction electrode, the applied voltage and the inclination angle are stored in a memory according to the position and inclination angle of the sample with respect to the optical axis, and the position of the electric field correction electrode is determined according to the position and inclination angle stored in this memory. A drive mechanism for setting the inclination angle is also provided.
[0091]
And the electric field correction voltage control part 19 which is a voltage application means applies a voltage to an electric field correction electrode according to the voltage value memorize | stored in the said memory.
[0092]
【The invention's effect】
According to the present invention, a plurality of electric field correction electrodes are arranged between the objective lens and the sample, and a voltage is applied to the electric field correction electrode so that the lateral correction electric field becomes larger as the sample approaches the sample from the objective lens. With this configuration, it is possible to realize a charged particle beam apparatus that can be corrected so that the transverse electric field is sufficiently small over the entire optical axis from the sample tilted with respect to the optical axis to the objective lens.
[0093]
At the same time, secondary electrons and reflected electrons emitted from the sample can be pulled up directly in the direction of the objective lens along the optical axis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a scanning electron microscope according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing equipotential lines when the number of electric field correction electrodes is three and an optimum electric field correction voltage is applied to each electric field correction electrode in the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a horizontal electric field distribution on the optical axis when there is no electric field correction electrode.
FIG. 4 is a graph showing a horizontal electric field distribution on the optical axis when there is one electric field correction electrode.
FIG. 5 is a graph showing a horizontal electric field distribution on the optical axis when two electric field correction electrodes are used.
FIG. 6 is a graph showing a horizontal electric field distribution on the optical axis when there are three electric field correction electrodes.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part in a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a main part in a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an electrode top view for explaining the electrode structure of the example shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a main part in a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a main part in a fifth embodiment of the present invention.
12 is an electrode top view for explaining the electrode structure of the example shown in FIG. 11. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electron source 2 Anode electrode 3 Electron beam 3a Spread electron beam 4 First focusing lens 5 Real image 6 Second focusing lens 7 Scanning deflection coil 8 Objective lens 9 Sample 10 Secondary electron 11 Conversion electrode focus adjustment slit or diaphragm 12 Conversion Secondary electrons generated at the electrode 13 Scintillator 14 Real images 15 to 17 Electric field correction electrode 18 Sample position and sample tilt angle control unit 19 Electric field correction voltage control unit 20 to 23 Electric field correction electrode

Claims

In a charged particle beam apparatus having a charged particle beam generation unit and an objective lens that converges a charged particle beam generated from the charged particle beam generation unit on a sample supported by a sample support unit,
A plurality of electrodes for correcting a transverse electric field perpendicular to the optical axis of the charged particle beam are arranged side by side in the transverse direction perpendicular to the optical axis,
A charged particle beam apparatus comprising: a voltage applying unit that applies a voltage to the plurality of electrodes so that the magnitude of the applied voltage increases in order from the electrode farthest from the magnetic pole of the objective lens.

2. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the plurality of electrodes increase in size in order of increasing distance from the electrode farthest from the magnetic pole of the objective lens.

The charged particle beam apparatus according to claim 1, a transverse direction perpendicular distance to the optical axis between said plurality of electrodes and the optical axis, the light between the inner magnetic pole and the optical axis of the objective lens A charged particle beam device characterized by being larger than a lateral distance perpendicular to the axis .

2. The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein there is a potential difference between the objective lens and the sample, and an electric field component parallel to the optical axis generated by the potential difference between the objective lens and the sample support unit. The charged particle beam apparatus is characterized in that the speed of the charged particle beam is adjusted, and the sample support section adjusts an inclination angle of the sample with respect to the optical axis.

5. The charged particle beam apparatus according to claim 4, further comprising a memory for storing voltage values to be applied to the plurality of electrodes according to a position of the sample supported by the sample support portion and an inclination angle with respect to the optical axis. The charged particle beam device, wherein the applying means applies a voltage to the plurality of electrodes according to a voltage value stored in the memory.

5. The charged particle beam apparatus according to claim 4, further comprising a drive mechanism for adjusting the positions and inclination angles of the plurality of electrodes according to the position and inclination angle of the sample with respect to the optical axis. Wire device.

5. The charged particle beam apparatus according to claim 4, wherein a memory for storing the positions, applied voltages, and tilt angles of the plurality of electrodes according to the position and tilt angle of the sample with respect to the optical axis, and the position stored in the memory. And a drive mechanism for setting the position and the tilt angle of the plurality of electrodes according to the tilt angle, wherein the voltage applying means applies a voltage to the plurality of electrodes according to a voltage value stored in the memory. Charged particle beam device.

The charged particle beam apparatus according to claim 1, wherein the plurality of electrodes are plate-like electrodes.

In a charged particle beam apparatus having a charged particle beam generation unit and an objective lens that converges a charged particle beam generated from the charged particle beam generation unit on a sample supported by a sample support unit,
Arranging multiple electrodes to correct the transverse electric field perpendicular to the optical axis of the charged particle beam,
The plurality of electrodes have a cylindrical shape whose central axis is parallel to the optical axis,
The cylindrical side surface of the sample support part is inclined with respect to the optical axis,
A charged particle beam apparatus comprising: a voltage applying unit that applies a voltage to the plurality of electrodes so that an electric field to be corrected increases as the sample approaches the sample from the objective lens.

10. The charged particle beam apparatus according to claim 9, wherein the plurality of electrodes are parallel to the optical axis and divided into a plurality of planes including the optical axis.