JPS5990349A - 粒子線測定装置 - Google Patents

粒子線測定装置

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JPS5990349A
JPS5990349A JP58181768A JP18176883A JPS5990349A JP S5990349 A JPS5990349 A JP S5990349A JP 58181768 A JP58181768 A JP 58181768A JP 18176883 A JP18176883 A JP 18176883A JP S5990349 A JPS5990349 A JP S5990349A
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electrode
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ブルクハルト・リシユケ
エ−リツヒ・プリ−ス
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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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】 本発明は、試料−ヒへの一次粒子の結像のための対物部
と二次粒子の検知のためのスペクトロメータとを有する
粒子線測定装置に関する。
電子ゾンデによる電位の測定の際、下式により与えられ
る電位分解能が得られる。
ΔV+k l pΔf / i・ この電位分解能は、スペクトロメータ定数k。
断続比pおよび帯域幅Δfが所与であれば、電子ゾンデ
の電流18が大きいほど良好である。
電子ゾンデを形成する対物部の通常のレンズ収差のため
に、ゾンデ電流18はこの通常のレンズ収差に関係する
。近似的にこの関係は下式により与えられている。
x8−1.13πRa′I(d2−((2Cp’Uα/
1J)2+(cδα”/2)’]この式かられかるよう
に、電子ゾンデの直径dが所与であり、方向性ビーム値
Rが所与であり、開口αが所与であり、かつ電子ゾンデ
のエネルギー幅ΔUが所与であれば、電子ゾンデの電流
18は、軸色収差CFと電子ゾンデな形成する対物部の
レンズの開口収差Cδとが大きくなるほど、小さくなる
電子ゾンデの電流18は、レンズを励磁するレンズ電流
の増大によりレンズ収差が減ぜられれば、女ノ偽I+方
広己あイ旦1  1 清、11−51デ ト L+Id
+±I!改)(3) いてこのレンズの焦点距離、従ってまた動作間隔が短く
なるので試料と対物レンズとの間にスペクトロメータ・
検出器配置のための場所がもはや残されなくなる。
電位測定はこれまでは通常の走査電子顕微侍4に適合せ
しめら丸た。定量的電位測定のためのスペクトロメータ
は試料と対物レンズとの間に取付けられた( H,P、
 Feuerbaum、 Scanning Elec
tr −onMicroscopy / 1979 /
I、285−2961゜このような公知のスペクトロメ
ータは:らる發小動作問隔を必要とし、それを動・作問
隔が下回ってはならない。そのため、この対物レンズの
焦点距離、従ってまた動作間隔の短縮による対物レンズ
収差の減少は可能でない。
本発明の目的は、胃頓に記載した種類の・装置であって
、ゾンデ電流を有効に高めることができ、かつCまたは
)電位分解能を改善することができるものを提供するこ
とである。
′I:l′)刀(二部のりγし骸1勺。 し刀1し宅l
tt二より1氾力C二ど(4) 1項に記載の装置により達成される。本発明の実施態様
および利点は特許請求の範囲第2項以下の各項、以下の
説明および図面に示されている。
本発明は、一体化されたスペクトロメータ(スペクトロ
メータ対物部)を有する対物レンズ配電であって、対物
レンズ収差が一層短い焦点距離により減ぜられているも
のを可能にする。それにより、同一のゾンデ電流isに
おいて、位置分解能の改善も電位分解能の改善も達成さ
れる。
スペクトロメータ・検出器の電界と対物レンズの磁界と
の重畳により】つの電子光学的ユニット(°“フィルタ
レンズ”)が得られ、それにより試料で放出された二次
電子がスペクトロメータのフィルタ電極上に結像される
。すなわち、たとえば通常のスペクトロメータ格子が強
度損失なしに絞りにより置換され得る。それζ二より有
害な後方散乱電子を抑制することができ、信号パックグ
ラウンドが小さくなり、また測定精度が改善される。
!h定のエイ・ルギーの二次電子のみがフィルタ、絞り
上へのフォーカシングを行なわれ、このフィルタを通過
する。他の二次1子はこのフィルタ絞りにより制止され
る。
大発明によれば、スペクトロメータのミノへ、これらの
電極のi位、これらの電極と試料との間の間隔、こ)t
らの電極と対物レンズとの間の間隔およびこれらの電極
の相互間の間隔の適当な選定によりスペクトロメータ特
性曲線が改善され、また電位分解能が高めら′h得る。
要約すると、本発明(二よる装置の利点は、スペクトロ
メータ対物部により高いゾンデ′侃流が得られること、
位置分解能が改善されること、また電位分解能が改善さ
れることである。
本発明の実施例をμ下に図面により詳細に説明する。
第1図には本発明によるスペクトロメータ対物部の原理
が示されている。−吹型子ゾンデPEは試料PR上で低
エネルギーの二次電子SEおよび高エイ、ルギーの後方
散乱電子REを放出させる。
試料P Rは電位U、にある。試料PRで放出された二
次電子SFは、たとえば格子電極として構成されており
かつ電位U2にある電極G1(二より加速され、また電
極G2にかかつている電位U3により再び減速される。
電極G2も格子電極として構成されていてよい。電極G
2を通過した二次電子流は、試料にかかつている電圧す
なわち測定すべき電位U、の尺度である。
磁界レンズの磁界Bの重畳により、試料PRで放出され
た二次電子SEは電極G2上へのフォーカシングを行な
われ得る。強度損失なしに、このフォーカシングによっ
て、電極Ql、  G2として通常用いられる格子を微
細絞りにより置換することができ、それにより望ま1−
<ない後方散乱電子が捕獲され得る。その際、電極G1
としての絞りは開口絞りとして作用し、また電極G2と
しての絞りはエネルギー選択の作用をする。
電位U、を有する試料]?Rと電位U2を有する電% 
Giとの間l二は電界E、が存在する。電位U2を有す
る電極G1と電位U、を有する電極()2との間(二は
制動11界E2が存在する。電界EIは二次電子Sgを
加速する役割をする。試料PRと電極G1との間には望
ましくない後方散乱電子REの遮蔽用および軸線付近の
二次電子SEの選択用のシールドS1が配置されている
。電極G1と電極G2との間には同様の理由から別のシ
ールドS2が配置されている。
第2図および第3図には、通常の走査電子顕微鏡対物部
01を有する本発明によるスペクトロメータ対物部が示
されている。−吹型子線PEは通常の走査電子顕微鏡対
物部01のレンズの可変磁界Bl二より試料PR上への
フォーカシングを行なわれる。電極G2上への二次電子
SEのフォーカシングのためには、電極G2にかけられ
る電圧U2が適当に設定される。スペクトロメータ配置
の後で二次電子SEは検出器])T上の電界を通じて移
適当な検出器はたとえばpverhart −’l’h
ornleyおよびRobinson検出器、半導体シ
ョットキダイオード、チャネルトロンまたは電流測定用
の簡単な捕集電極である( 0. C,Wells ”
 3canningElectron Microsc
opy  ”、 Me Graw−Hill。
1974年またはL Re ime r他” Ra5t
er−El−ektronenmikroskopie
 ”  +1第1版、lSpri−nger−Verl
ag  、  1973年を参照)。
二次電子SEの加速のため電位U2にある電極G1は第
2図ないし第5図では格子電極またはシールド(絞り)
付き格子電極として絞りスライダ上に取付けられている
。電極G2に対してはフィルタ絞りが設けられている。
フィルタ絞りとしては、電位U3がかけられている通常
の開口絞りABが作用する。フィルタを通された二次電
子SFは走査電子顕微鏡対物部01のレンズの上側で検
出器DTにより検知される。第2図ないし第5図にはそ
れぞれ右側に磁界Bの軸線方向分布がの(第2図ないし
第5図で直線1.2により境いされている)磁界Bの部
分は電極G2上への二次電子S Eの結r象のための役
割をする。
第2図ないし第5図中の検出器T)Tの配置はそれぞれ
対称に図示されている。このような配置は本発明の実施
に最も適している。しかし本発明の範囲内で、第2図な
いし第5図に示されている検出器DTとは一異なる検出
器を用いることもできる。
たとえば第2図では光導体T、 Iが光学軸に対して対
称に通常の走査電子顕微鏡対物部01の内壁に配置され
ている。この光導体LIの光学軸(elllの表面には
、+10kVの電位にあるi/ンチレータSZが設けら
れている。このシンチレ・−夕SZの前(光学軸側)に
二次電子の後加速のための格子G3が位置している。第
2図による検出器配置は。
磁界強度Bおよび電界強度Eが電極G2と格子G3との
間でほぼ平行に延びるように構成され得る。
第3図による検出器配置は光学軸に対して対称に光導体
LIを有し、これは走査電子顕微鏡対物部O1の外側に
試料PRの表面に対して平行に配置されている。この光
導体LIは一次電子ゾンデ1) Eに対してシールドA
Sを設けられている。走査電子顕微鏡対物部01の内部
空間側に光導体LIの表面にンンチレータSZが設けら
れており。
さらにその前(,01の内部空間側)にもう1つの格子
G3が配置されている。二次電子SEは、シンチレータ
SZ上に衝突する以前に、格子G3を通過する。
第2図または第3図による検出器配置を、光学軸に対し
てもはや対称ではないように、または二次電子の軌道が
電極G2と検出器またはシンチレータ層SZとの間の経
路でそらされるように変形することもできる。本発明に
とって本質的なことは、走査電子顕微鏡対物部01と試
料PRとの間に電極G1のみが位置しており、また電極
G2が走査電子顕微鏡対物部01の内部に配置されてい
ることにより、動作間隔が減ぜられていることである。
第2図、F6よび第3囮による配置において、二次電子
をたとえば側方に電界により吸引して検知することもで
きる。
第4図および第5図には、漏洩磁界・レンズ対物部02
を有する本発明によるスペクトロメータ対物部が示され
ている。漏洩磁界・レンズ対物部02では磁界Bは壱子
線の形成のためにレンズ対物部の外側に位置している。
磁界Bが強いために、第4図および第5図による配置で
は二次電子SEを側方に電界により吸引して検出器DT
内で検知することはもはやできない。このことが検出器
の構成にあたって考慮に入れられなければならない。
第4図および第5図に示されている(第3図による検出
器に相当する)検出器配置DTのかわりに、機能的に第
2図による検出器】〕Tに相当する検出器配置を使用す
ることもできる。第4図および第3図による検出器配置
における参照符号およびこれらの検出器配電の機能は、
第1図ないし第3図に強い磁界Bの存在を考慮に入れさ
えすれば、他のスペクトロメータ・検出器配置を用いる
ことも原理的に可能がある。スペクトロメータ・検出器
構成に対するスペース的制限は第4図および第5図によ
る配置では実際上存在しない。
【図面の簡単な説明】
g1図は本発明によるスペクトロメータ対物部の原理図
、第2図および第3図は通常の走査電子顕微鏡対物部を
有する本発明によるスペクトロメータ対物部の実施例を
示す図、第4図および第5図は漏洩磁界対物部を有する
本発明によるスペクトロメータ対物部の実施例を示す図
である。 AB・・・開口絞り、・ B ・・・磁界、  DT・
・・検出器、 E、、 E2 ・・・電界、 QJ、 
G2. G3・・・格子、  LI ・・・光導体、 
 01,02 ・・・対物部。 PE・・・−吹型子、 RE・・・後方散乱電子、SE
・・・二次電子、 SJ、S2・・・シールド。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)試料(PR)上への一次粒子(PE)の結像のため
    の対物部(Oj、02)と二次粒子(SE)の検知のた
    めのスペクトロメータとを有する粒子線測定装置におい
    て、対物部(01,021の磁界の一部分が、エネルギ
    ー選択用ff、極(G2)上への二次粒子(SE)のフ
    ォーカシングのために用いられていることを特徴とする
    粒子線測定装置。 2)対物部(01)が通常の走査′暇子、顕微鏡である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 3】 対物部(021が漏洩磁界レンズ対物部であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の装置。 4)スペクトロメータが電位(U、)iニ二次粒子を加
    速するための電1rL(G 1 )を有するこ ^「り
    とを特徴とする特許請求の範囲第1頃ないし第3項のい
    ずれかに記載の装置。 5)電極CGi、G2)が微細アパーチュアとして構成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
    し第4項のいずれかに記載の装置。 6)加速を行なう雷1極(G1)に与えられる電圧(U
    2 )がエネルギー選択用電極(G2)上への二次粒子
    (SE)のフォーカシングのために用いられていること
    を特徴とする特許請求の範囲第1頃ないし第5項のいず
    れかに記載の装置。 7)エネルギー選択用電極(G2)の後に、検出器(D
    T)上への二次粒子(SE)のトランスレーションのた
    めのフィールドが設けられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の装置
    。 8)検出器(DT)が後加速用電極(G3)と−緒(二
    、エネルギー選択用電極(G2)と後加速用電極(G3
    )との閣の磁界および電界強度7ノ1近似的に平行に延
    びるように配置されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第7項記載のイ装置。 9)検出器(r)T3が光学軸に対してほぼ対称に形1
    戊されていることを特徴とする特許請求の範囲第7項ま
    たは第8項記載の装置。 10)少なくとも1つの電極(G1. G2. G3)
    が格子およびシールド(アパーチュア)(Sl、S2>
    の組合わせから戊っていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項ないし第9項のいずれかに記載の装置。
JP58181768A 1982-09-30 1983-09-29 粒子線測定装置 Pending JPS5990349A (ja)

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DE32362714 1982-09-30
DE19823236271 DE3236271A1 (de) 1982-09-30 1982-09-30 Spektrometerobjektiv fuer die korpuskularstrahl-messtechnik

Publications (1)

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JPS5990349A true JPS5990349A (ja) 1984-05-24

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EP (1) EP0105440A3 (ja)
JP (1) JPS5990349A (ja)
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