NL8800344A

NL8800344A - Geladen deeltjes bundel apparaat.

Info

Publication number: NL8800344A
Application number: NL8800344A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1988-02-12
Filing date: 1988-02-12
Publication date: 1989-09-01
Also published as: EP0333240A1; KR890013502A; JPH01255141A

Description

PHN 12.441 1 ï \ H.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Geladen deeltjes bundel apparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een geladen deeltjes bundel apparaat met een deeltjesbron, een deeltjes optisch systeem en een in een objectruimte opgestelde objectdrager.

Een dergelijk apparaat is in de vorm van een aftast 5 elektronenmicroscoop bekend uit US 4,438,332.

Met het voortschrijden van het oplossend vermogen van dergelijke apparaten onder meer door een verbeterde optiek worden de apparaten steeds gevoeliger voor optische verstoringen door in het bijzonder magnetische velden.

10 De uitvinding beoogt de nadelige invloed van storende magneetvelden te reduceren en daartoe heeft een geladen deeltjes bundel apparaat van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding tot kenmerk, dat ten minste een gedeelte van het deeltjes optisch systeem en of van de objectruimte is omgeven door een afscherming uit 15 supergeleidend materiaal.

Door voor magnetische strooivelden gevoelige optische ruimten of optische ruimten waar nabij relatief sterke magnetische stoorvelden kunnen optreden, aldus af te schermen kan het oplossend vermogen van het apparaat worden verhoogd en worden daarmede verrichte 20 metingen meer betrouwbaar en beter reproduceerbaar. Als storende magneetvelden kunnen bijvoorbeeld de volgende velden optreden.

Stoorvelden die van buiten af tot in een optische ruimte van het apparaat doordringen, bijvoorbeeld het aardmagneetveld of strooivelden van elektromotoren en dergelijke.

25 Strooivelden van optische elementen van het apparaat die axiaal doordringen tot in een optische ruimte of de objectruimte waar deze velden ongewenst zijn. Verstoringen in lensvelden in een veld ruimte die ontstaan door magnetische inhomogeniteiten in een ruimte buiten de optische ruimte en via de strooivelden het lensveld 30 beïnvloeden.

In een voorkeursuitvoering is in een apparaat, uitgevoerd als aftast electronenmieroscoop de objectruimte door een .8800344 "Λ Λ *4 ΡΗΝ 12.441 2 supergeleidende afscherming omsloten. Een dergelijke afscherming kan zich in de richting van de electronenbron uitstrekken tot nabij een electronen optisch element dat voor de objectruimte ongewenste magnetische velden kan genereren en aan een naar dat element toegekeerde 5 zijde slechts van een kleine opening voor passage van de electronenbundel zijn voorzien.

In een verdere voorkeursuitvoering is een optische ruimte binnen het optisch systeem samen met de daar actieve optische elementen omgeven door een supergeleidende afscherming die bijvoorbeeld zowel aan 10 een bronzijde als aan een objectzijde is afgesloten net enkel een aangepaste opening voor een deeltjes bundel. In het bijzonder kan deze afscherming ook de objectruimte omvatten en aan de objectzijde geheel zijn afgesloten.

Bij voorkeur bestaat het supergeleidend materiaal uit 15 een laag supergeleidende keramisch materiaal dat een relatief hoge sprongtemperatuur paart met een relatief hoge soortelijke warmte in de supergeleidende fase. In het bijzonder is een laag van dit materiaal aangebracht op een drager met een goed warmte geleidend materiaal zoals bijvoorbeeld koper. De drager is dan bijvoorbeeld in een goed warmte 20 contact met een buiten het apparaat, in elk geval buiten de supergeleidende afscherming opgestelde koelinrichting, bijvoorbeeld een vloeibaar stikstofreservoir of een koudgaskoelmachine voor temperatuur tot onder bijvoorbeeld ongeveer 80 K.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende 25 enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden beschreven.

Een aftast electronenmicroscoop als geschetst in de enkele figuur van de tekening bevat een electronenbron 1 met een , emissie element 2, bijvoorbeeld een veldemissiebron of een 30 halfgeleiderbron en een anode 3, een bundel richt systeem 4, een condensorlens 5, een bundel aftast systeem 6, een eindlens 7 met poolschoenen 8 en een objectdrager 9 met een instelmechanisme 10. Al deze elementen zijn opgenomen in een huis 12 met een vacuumdichte huiswand 13 welk huis mede een objectruimte 14 omvat. Een object 15 35 wordt in een aftast electronen microscoop afgetast met een electronenbundel 16 met bijvoorbeeld een stroomsterkte van 10“11 A en een energie overeenkomende met 1 kV. De electronenbundel wordt met .8800344 > PHN 12.441 3 behulp van het lenzenstelsel tot op een kleine trefvlek 11, bijvoorbeeld 50 . 10“^ m, op het object gefocusseerd. Veelal geschiedt de aftasting in een televisielijnenpatroon. Straling die door interaktie van de elektronenbundel en het preparaat wordt opgewekt wordt 5 gedetekteerd en het detektiesignaal wordt via een detectie-inrichting 17 toegevoerd aan een synchroon met de preparaataftasting werkende televisiemonitor 18. Hierdoor ontstaat een punt-punt relatie tussen preparaat en beeld. De vergroting is gegeven door de verhouding tussen het onitorbeeld en het afgetaste preparaatoppervlak en kan bijvoorbeeld 10 tussen 10 en 200.000 wordt gevarieerd. Het voor de beeldvorming te gebruiken signaal kan worden verkregen door het detekteren van bijvoorbeeld - gereflekteerde elektronen, secundaire geëmitteerde elektronen, doorgelaten elektronen en geabsorbeerde elektronen, maar ook van in het preparaat opgewekte röntgenstraling of 15 kathodeluminescentiestraling. Voor verschillende van deze stralingen is het daarbij nog van belang onder welke hoek de straling het preparaat verlaat of welke golflente van de opgewekte elektromagnetische straling wordt gemeten. In de objectruimte 14 zijn bijvoorbeeld opgenomen een detector 20 voor detectie van aan het object gereflecteerde electronen, 20 een detector 22 voor detectie van in het object opgewekte luminescentiestraling, een detector 24 voor detectie van secundaire electronen en een detector 26 voor detectie van het object passerende electronen.

Volgens de uitvinding is hier de detectieruimte 14 met de 25 onderscheiden detectoren afgesloten met een supergeleidende afscherming 30 die geheel is gesloten op een kleine opening 31 voor passage van de electronenbundel na. In een praktische uitvoering zullen ook doorvoeringen voor detectorleidingen voor objecttafel besturing de afscherming passeren maar ook die kunnen uiterst klein gehouden worden.

30 De supergeleidende afscherming omvat hier een laag supergeleidend materiaal dat bijvoorbeeld door opdampen of sputteren op een drager uit een materiaal met en goede warmtegleiding is aangebracht. De objectruimte is aldus gevrijwaard voor van buiten komende stoorvelden, bijvoorbeeld van een electromotor 27 voor objectverplaatsing en voor het 35 lensveld van de eindlens 7. Op overeenkomstige wijze kan ook een motor geplaatst in het vacufimhuis met een supergeleidende afscherming zijn omgeven. Een afscherming tegen laatstgenoemd veld kan ook worden .8800344 •ï .

4 PHN 12.441 4 gerealiseerd door de poolschoenen 8 van een daarvan thermisch geïsoleerde laag supergeleidend materiaal te voorzien. Voor afscherming van optische ruimten van het apparaat kan een tussen de wand 13 van het apparaat en de optische elementen een afscherming 36 worden 5 aangebracht die eveneens uit een laag supergeleidend materiaal en een drager bestaat. Hierdoor kan bijvoorbeeld het beam alignment systeem 4 zijn afgeschermd, bijvoorbeeld ook tegen daarop storend in werkende velden van opvolgende optische elementen of ter afscherming van de deeltjesbron tegen strooivelden van de beam alignment. Een dergelijke 10 afscherming kon naar wens meerdere van de optische elementen omvatten en daarbij zijn voorzien van schotten 38 voor onderlinge afscherming van die elementen. De afscherming kan ook zowel de optische ruimte als de objectruimte omvatten waarbij weer waar gewenst tussenschotten kunnen zijn aangebracht. De afschermingen worden hier gekoeld vanuit een 15 koelinrichting 40 die via een warmtegeleider 42 in verbinding staat met de drager van het supergeleidend materiaal. Voor een goed contact is hier een extra contactplaat 44 tegen een onderzijde van de objectruimte afscherming gemonteerd. Een dergelijke extra contactplaat kan in de vorm van een cylinder ook worden gebruikt om het warmte contact tussen een 20 verdere warmtegeleider 46 en de afscherming 36 om de optische ruimte te verhogen.

Een bijzonder gunstige werking heeft een afscherming volgens de uitvinding voor een deeltjes apparaat waarin een van de optische elementen een meer pool lens vormt. Dergelijke meerpolen 25 bevatten veelal magneetspoelen die in een vlak parallel met de optische as van het systeem liggen, bijvoorbeeld in mantelvlak van een daarom gedachte cylinder. Hierdoor hebben deze elementen een relatief groot extern strooiveld en kan dus via dit strooiveld gemakkelijk veldverstoring in het lensveld optreden door magnetische verstoringen in 30 een door het strooivel bestreken gebied. Anderzijds treedt bij deze meerpoollenzen vaak het probleem op van een extra dipool veld dat wordt veroorzaakt door een niet rotatie symmetrisch verschil in magnetische permeabiliteit van het omgevende materiaal. Door de eigenlijke spoelen van het systeem te plaatsen in een supergeleidende bus kan ook deze 35 veldverstoring worden opgeheven.

Hoewel de uitvinding in het voorafgaande voornamelijk is beschreven aan de hand van een electronen microscoop is de uitvinding .8800344 te f £ PHN 12.441 5 daar zeker niet toe beperkt. Ook voor bijvoorbeeld chip inspectie apparaten zoals beschreven in EP 196 958, in ionenbundel apparaten bijvoorbeeld zoals beschreven in G 13 13 84 182 of WO 86/02774 en dergelijke. De afschermingen in dergelijke apparaten kunnen aan de hand 5 van het eerder beschrevene eenvoudig worden aangepast aan de geometrie en optische eigenschappen van deze apparaten en zullen derhalve niet verder worden omschreven.

.8800344

Claims

1. Geladen deeltjes bundel apparataat met een deeltjesbron, een deeltjes optisch systeem en een in een objectruimte opgestelde objectdrager, met het kenmerk, dat ten minste een gedeelte van het deeltjes optisch systeem en/of van de objectruimte is omgeven door een 5 afscherming uit supergeleidend materiaal.

2. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat dit is uitgevoerd als een aftastelectronen microscoop waarvan de objectruimte is omsloten door een, de ruimte voor storende magneetvelden vrijwarende supergeleidende afscherming.

3. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afscherming van de objectruimte zich in de richting van een condensor lens van het deeltjes optisch systeem uitstrekt en aan een naar die lens toegekeerde zijde ter afscherming van het lensveld daarvan is afgesloten met een pin hole opening voor passage van de 15 electronenbundel.

4. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het deeltjes optisch systeem van een supergeleidende afscherming is voorzien tegen van buiten af komende magnetische stoorvelden.

5. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 1 of 4, met het kenmerk, dat het deeltjes optisch systeem is uitgerust met een meer pool lens inrichting die is omsloten met een aan beide axiale uiteinden van een opening voorziene cylindrisch gevormde supergeleidende afscherming.

6. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de supergeleidende afscherming zich tussen een vacuum behuizing bevindt en het deeltjes optisch systeem met de objectruimte omsluit.

7. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens een van de 30 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het supergeleidend materiaal wordt gevormd door een laag keramisch supergeleidend materiaal dat op een goed warmtegeleidende drager is aangebracht.

8. Geladen deeltjes bundel apparaat volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de drager van de supergeleidende afscherming ter 35 koeling daarvan in een goed warmtegeleidend contact met een externe koelinrichting staat. .8800344