JPH0249342A - 物体検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は物体から出るかなり低いエネルギーの電子を検
出して該物体を検査する装置に関するものである。

（従来の技術） 斯種の検査装置は［ジャーナル　フィシ、クスエレクト
ロニクス　サイエンス　インスッルメンツＪ　　（”Ｊ
ｏｕｒａｌ　Ｐｈｙｓ、　Ｅ、　Ｓｃｉ、　Ｉｎｓｔｒ
ｕｍｅｎｔｓ”ｖｏｌ、１６．１９８３年２第３１３〜
３２４頁）に記載されている。斯種の装置では検出すべ
き電子をがなり強い磁場を呈する空所内にて発生させ、
これらの電子をさらに別の選択空所に通すのが好適であ
る。

この場合に電子は光軸に平行な通路に沿ってらせん状に
進む。選択空所内で電子は例えばその空所に与えるべき
測定電磁場によって検出器の方へと向けられる。電子の
運動エネルギーに関しての識別は、例えばそれら電子の
遅延時間を測定するが、抑制グリッドを経るそれら電子
の透過度を測定するか、又は交差静磁場によりそれら電
子の偏向度を測定することによっ行なうことができる。

これらの測定を電子顕微鏡で行なうのが好適とされてい
るが、これらの測定は例えばオージェ電子エネルギーの
測定には適しておらず、エネルギー分解能が制限され、
しかも所望空所内に発生させる磁場が電子顕微鏡での照
射一次電子ビームに妨害的な影響を及ぼすと言う欠点が
ある。

（発明が解決しようとする課題） 一般に、例えば透過形電子顕微鏡は、電子ビームを検体
の表面上に、対物レンズの光学的特性と電子の波長とに
よってのみ限定される最小直径に集束させることのでき
るようにする必要があり、ビーム位置は安定させる必要
があり、しかもビームはビーＪ、偏向装置によって検体
の表面を横切って変位させ得るようにする必要があると
言われている。オージェ電子スペクトロメータでは電子
透過度を高くし、且つエネルギー分解能を高くする必要
があり、又検出すべき電子のエネルギーは照射する一次
電子ビームの位置に影響を及ぼすことなく調整可能とす
る必要がある。

本発明の目的は上述した諸要件を満足すると共に前記欠
点をなくすように適切に構成配置した物体検査装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は冒頭にて述べた種類の物体検査装置において、
かなり低いエネルギーの電子を検出するための装置が、
検出すべき物体からの電子抽出用レンズ界と、検出すべ
き電子に対して分散電磁場を与える空所とを分離させる
ために磁気絞りを具えていることを特徴とする。

本発明の好適例では、前記対物レンズの磁極片の近くに
、磁場発生用のコイルを配置し、この磁場が前記対物レ
ンズの磁極片間に発生させる磁場と同じ方向に広がり、
しかもこれら２つの磁場が互いに平滑に連続するように
前記コイルによる磁場の強度が変化するように構成する
。このようにすれば対物レンズを修正しなくて済む。

本発明の他の好適例では、対物レンズの磁極片材料の透
磁率を位置に応じて変化させて、所望特性を有する対物
レンズ界と検出磁場との合成磁場を発生し得るようにす
る。従って、追加のコイル設置用に空所をとっておく必
要がないため、そのための別の調整も省くことができる
。

さらに本発明の他の例では、合成静磁場を磁気シールド
（遮蔽）により形成する無電界空所内に発生させ、検出
すべき電子を前記合成静磁場が光軸から離すように偏向
させるも、電子を物体を横切っｔ変位させ、即ち追加の
フォーカシングを決して必要とすることのないようにす
る。

これらの電磁場は合成偏向装置によって発生させること
ができ、この装置は固定値に調整され、しかも、検出す
べき電子を様々に加速する手段を具えている。このよう
な加速電界は回転対称であるため、これは一次ビームを
変位させない。偏向磁場は可制御の偏向装置によって発
生させることができ、検体表面の逆投影は一次ビームの
屈曲点と一敗させるように行なう。この場合における一
次ビームの局所偏向は検体上のスポット位置に影響を及
ぼさない。一次ビームに対する静電偏向磁場は適応磁場
によって補償することもできる。しかし、検出すべき電
子に対しては有効偏向磁場が残り、これは検出すべき電
子の種々のエネルギーに対して変えることができる。一
次ビームに対する偏向磁場の補償は別の個所で行なうこ
ともできる（例えば予備補償）。なお、こうした別の個
所では斯かる偏向磁場が検出すべき電子の通路に悪影響
を及ぼさないようにする。

さらに他の好適例では、エネルギーがほぼＥに等しい二
次電子に対して分散が起らず、エネルギーがＥ２の電子
に対してはエネルギーがＥｌの電子に対して（ＥＺ−Ｅ
、）”に比例する偏差が生ずるような偏向磁場を発生さ
せる。

この場合に、所定のエネルギー範囲内の二次電子は、さ
らに別の磁場変動を起すことなく所望方向に偏向させる
ことができる。このようにすれば、物体検査方法が一次
ビームのいずれのビーム整列にも影響されなくなると言
う利点があり、この場合には一次電子ビーム単色化用の
手段を設ける。

本発明の好適例では、検体をレンズ系内に配置して、レ
ンズ系の光軸を変位させてビーム走査を行えるようにす
る。このようにすれば、測定処置の期間中に飽和現象が
起らなくなるから、この測定期間中、対物レンズの強度
が可制御のままとなると言う利点がある。

照射一次ビームとしては、電子ビームの代りにイオンビ
ーム又はフォトンビーム、を用いることもできる。フォ
トンビームを用いる場合には、検出を行なう個所を互い
に一部ビームの方向に後続させる絞り（ダイヤフラム）
によって選択することもできる。検査すべき検体の表面
の一部はＶＡＩＬレンズによって検体を横切って再び変
位させることができる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明を実施につき説明するに、第
１図に示す本発明による装置は電子顕微鏡として構成さ
れる電子照射装置を具えており、この照射装置は電子源
２、コンデンサレンズ４、投映レンズ６及び対物レンズ
８を具えている。これらの部品は全て例えば１０−９１
−ルに排気することのできるハウジング１０内に収納さ
せる。このハウジングの側面には電気的な分析装置１２
を取付ける。

この分析装置１２は入射光学系１４と、１８０°偏向装
置１６と、例えばテレビジョン撮像管又は電子計数装置
を含む電子位置合せ（レジストレーション）系１８とを
具えている。照射を電子ビームによって行ない、しかも
検査すべき物体を対物レンズのレンズ界空所内Ｑこ方向
付けるため、検出すべきビームをレンズ界を経て戻し、
このビームを選択空所２０内で検出装置の方向にのみ向
ける必要がある。

これがため、検出すべきビームは照射用一次ビームのビ
ーム通路から十分遠ざけるように偏向させる必要がある
。このようにするためには対物レンズとビーム検出空所
との間のレンズ界をかなり迅速に弱める必要があり、こ
の目的のために強磁性シールド２２を設ける。照射電子
ビーム及び検出すべき電子はシールド２２における開口
２４を経て通過することができる。第１図にはヨーク３
０、照射ビーム及び測定すべきビームに対する孔３５を
あけた磁極片３４及び３６を有している主コイル３２並
びに磁極片３４内に収納させる平行化コイル３８と磁極
片３６内に収納させる平行化コイル４０も示しである。

平行化コイル３８による電磁場は磁気絞り（強磁性シー
ルド）２２によって制限される。平行化コイル３８．４
０には無非点収差計（ｓｔｉｇｍａｔｏｒ）　、ポット
標本レンズアライメント（ｐｏｔ−ｓｐｅｃｉｍｅｎ　
１ｅｎｓａ　Ｉ　ｉ　ｇｎｍｅｍ　ｔ）及び走査コイル
を含めることができる。

選択空所２０内には電子ミラー４２を配置し、この空所
には低エネルギー電子を検出するエネルギー分析器を設
けることもできる。高エネルギーの二次放出電子を検出
するためには、二次電子検出器を設けることができる。

第２図に示したようなレンズは対物レンズ８のヨーク３
０に相当する鉄ヨーク６０さ、平行化コイル６２と、開
口６５をあけである磁気絞りプレート６４とを具えてい
る。磁気絞りプレート６４は、開口６５を半径方向に機
械的に調整し得るように変位自在に配置することもでき
る。

第３図に示すようなレンズは鉄ヨーク６０のスリット６
１に非磁性材料を充填させたり、させなかったりして、
透磁率を可変とするように構成する。

非磁性材料は必ずしも全てのスリットに充填させる必要
はなく、適当なスリットに充填させることもできる。こ
の場合のレンズも変位自在の開口６５を有する磁気絞り
６４を具えている。開口６５の内部又はその近くには補
助コイル６６を設けて、これによりこの間口６５の個所
にてレンズ界を軸方向にシフトさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子ｗ４微鏡形態の本発明による装置を示す概
略図； 第２及び第３図は本発明の装置にそれぞれ適用するレン
ズの例を示す断面図である。 ２・・・電子源　　　　　　　４・・・コンデンサレン
ズ６・・・投影レンズ　　　　　８・・・対物レンズ１
０・・・ハウジング　　　　１２・・・分析装置１４・
・・入射光学系　　　　１６・・・１８０°偏向装置１
８・・・電子位置合せ系　　２０・・・選択空所２２・
・・強磁性シールド（磁気絞り）２４・・・開口　　　
　　　　　３０・・・ヨーク３２・・・主コイル　　　
　　３４．３６・・・磁極片３８４０・・・平行化コイ
ル ６０・・・鉄ヨーク ６２・・・平行化用コイル ６５・・・開口 ・・・電子ミラー ・・・スリット ・・・磁気絞りプレート ・・・補助コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、物体から出るかなり低いエネルギーの電子を検出し
   て該物体を検査する装置において、かなり低いエネルギ
   ーの電子を検出するための装置が、検出すべき物体から
   の電子抽出用レンズ界と、検出すべき電子に対して分散
   電磁場を与える空所とを分離させるために磁気絞りを具
   えていることを特徴とする物体検査装置。 ２、前記対物レンズの磁極片の近くに、磁場発生用のコ
   イルを配置し、この磁場が前記対物レンズの磁極片間に
   発生させる磁場と同じ方向に広がり、しかもこれら２つ
   の磁場が互いに平滑に連続するように前記コイルによる
   磁場の強度が変化するように構成したことを特徴とする
   請求項１に記載の物体検査装置。 ３、電子を指向させるかなり低い磁場を、磁極片に局所
   的に非磁性材料を設けることにより得られる位置依存性
   透磁率の磁極片により発生させるように構成したことを
   特徴とする請求項１又は２に記載の物体検査装置。 ４、選択空所内において、検出すべき電子を一次ビーム
   に影響を及ぼさない合成静磁場によって光軸から離すよ
   うに偏向させることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の物体検査装置。 ５、可変加速磁場及び一定の偏向磁場を、検出すべきビ
   ーム用の選択空所内に発生させることのできるように構
   成したことを特徴とする請求項４に記載の物体検査装置
   。 ６、選択空所内で、一次ビームの影響が入射角度の変化
   に対して制限されるような位置に可変偏向磁場を発生し
   得るように構成したことを特徴とする請求項５に記載の
   物体検査装置。 ７、静磁場が一次ビームに及ぼす影響を適応磁場によっ
   て補償するようにしたことを特徴とする請求項４に記載
   の物体検査装置。 ８、一次ビーム用の電子源と、検出すべきビーム用の選
   択空所との間に該選択空所にて行なう一次ビームの偏向
   を予備補償するためのビーム偏向手段を設けたことを特
   徴とする請求項４に記載の物体検査装置。 ９、選択空所内に、可調整のエネルギーＥを有する電子
   を分散させず、しかも該エネルギーの値とは異なる値の
   エネルギーを有する電子に対しては、これらのエネルギ
   ー差の二乗に比例する偏向を与える偏向磁場を発生し得
   るように構成したことを特徴とする請求項１〜４のいず
   れかに記載の物体検査装置。 １０、検査すべき物体の両側に二次電子検出系を配置し
   たことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の物
   体検査装置。 １１、物体を走査するためにＶＡＩＬレンズ及び偏向コ
   イル系を設け、該偏向コイル系を磁気絞りの近くに配置
   して、該磁気絞りを軸変位と一緒に変位し得るように構
   成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記
   載の物体検査装置。 １２、前記対物レンズを無鉄超電導コイルで構成したこ
   とを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の物体
   検査装置。 １３、前記ビーム偏向手段が一次電子ビーム用の単色化
   手段としても作用するようにしたことを特徴とする請求
   項８に記載の物体検査装置。 １４、照射ビームをフォトン、イオン又は原子ビームと
   し、これらのビームを角度αで物体に向け、ここに０＜
   α≦９０°としたことを特徴とする請求項１〜１３のい
   ずれかに記載の物体検査装置。 １５、前記磁気絞りが、電子を検出できる検体表面の大
   きさを決定するようにしたことを特徴とする請求項１４
   に記載の物体検査装置。 １６、検体表面及び／又は検出すべき電子に対する開口
   の角度を制限するために、電子ビームの方向に相前後し
   て１個以上の絞りを設けたことを特徴とする請求項１４
   又は１５のいずれかに記載の物体検査装置。 １７、前記選択空所の近くに検体表面の該当部分を影像
   化する手段を設けたことを特徴とする請求項１〜１６の
   いずれかに記載の物体検査装置。 １８、オージェ電子検出走査用の単一磁極片レンズを設
   けたことを特徴とする請求項１〜１７に記載の物体検査
   装置。