TWI701699B - 掃描電子顯微鏡 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於以簡便之偏轉器構成而擴大束偏轉引起之視野移動之範圍，且抑制束偏轉引起之信號電子檢測率之變化。 本發明具有：第1偏轉場設定模組91，其以1次電子束101於樣品13上之掃描區域移動至偏離自電子源向對物透鏡之中心延伸之軸103的位置之方式設定複數個偏轉器31～33；及第2偏轉場設定模組92，其在不改變以第1偏轉場設定模組91設定之掃描區域下，以修正信號電子之軌道之方式設定複數個偏轉器；且控制單元3於第1偏轉場設定模組設定之設定值加上第2偏轉場設定模組設定之設定值，而控制複數個偏轉器。

Description

掃描電子顯微鏡
本發明係關於一種用以使用電子線計測檢查微細電路圖案等之技術。
掃描電子顯微鏡係使用電磁透鏡使自電子源加速發射之1次電子線集束，檢測進而藉由電磁偏轉而於樣品表面上掃描且照射時自樣品獲得之包含2次電子或反射電子等之信號電子，並將其圖像化。由於掃描電子顯微鏡藉由使1次電子線集束得較小而獲得較使用光之顯微鏡高之解析度之像，故應用於半導體製造程序之微細電路圖案之尺寸計測所使用之半導體計測裝置等。又，近年來，形成於半導體晶圓上之圖案之全面檢查變得重要，而謀求精度較佳地實施該檢查之檢查裝置。於掃描電子顯微鏡對半導體圖案尺寸之全面檢查中，除與半導體計測裝置同等之解析度外，高處理量亦為必要。
於使用掃描電子顯微鏡之半導體計測裝置中，重複執行以下動作：藉由於XY方向運作之載台之移動而移動計測視野後，取得計測部位之圖像並計測圖案之尺寸。將該動作應用於半導體圖案之全面檢查之情形，載台之移動引起之重複視野移動成為處理量之瓶頸。因此，若可擴大能藉由 可使視野較載台移動更高速地移動之1次電子線之偏轉(以下，稱為「束偏轉」)而視野移動之範圍，則可減少利用載台移動之視野移動次數，而可提高處理量。
另一方面，使用利用束偏轉之視野移動而精度較佳地計測半導體圖案尺寸時，重要的是於束偏轉之區域內均一地獲得圖像之信號資訊。於具有高解析度之掃描電子顯微鏡中，自樣品產生之信號電子於通過對物透鏡後以檢測器檢測之TTL(Through The Lens：通過透鏡)方式較為常見。TTL方式之情形，若藉由束偏轉而擴大視野移動之範圍，則束偏轉時之信號電子除因對物透鏡之折射作用外，亦因束偏轉所使用之偏轉場之偏轉作用而偏轉。其結果，於信號電子到達檢測器位置前產生對於偏轉器等光學零件之衝撞，依存於束偏轉而信號電子之檢測率產生變化。為了避免此，控制信號電子之軌道之方法為必要。
作為控制信號電子之軌道之方法，已知有維恩濾波器。於掃描電子顯微鏡中，維恩濾波器用作偏轉器，該偏轉器構成為以對於1次電子線，偏轉作用被抵消之方式使電場與磁場之偏轉場重疊，且僅對信號電子產生偏轉作用。例如，專利文獻1有如下之技術：產生不使1次電子線偏轉而僅將信號電子偏轉之偏轉場。於專利文獻1中，將束偏轉引起之視野移動所使用之偏轉器設為維恩濾波器之構成，於偏轉器內將不使1次電子線偏轉而僅將信號電子偏轉之偏轉場重疊於1次電子線之偏轉場。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-3902號公報
如上所述，於將自樣品產生之信號電子通過對物透鏡後以檢測器檢測之光學系統中，藉由1次電子之束偏轉而移動1次電子線於樣品上之掃描區域時，於到達檢測器前與構造物衝撞之信號電子增加，且信號電子檢測率依存於1次電子之束偏轉量而降低。
於專利文獻1之構成，係將偏轉器之構成於視野移動所用之偏轉器內不使1次電子線偏轉而僅將信號電子偏轉之偏轉場藉由使分佈相似之電場與磁場重疊之構成而實現，因此偏轉器設計及偏轉器控制變難。又，於該構成中，由於1次電子線於偏轉器位置離軸而通過維恩濾波器，故尤其會產生靜電偏轉場之高諧波成分引起之像差，為修正該像差，需要進而複雜之控制。
本發明之目的在於提供一種帶電粒子線裝置，其以簡便之偏轉器構成控制信號電子，且抑制擴大1次電子之束偏轉產生之視野移動區域時之束變更引起之檢測率變化。
若顯示本案中揭示之發明之代表性一例則如以下。本發明係一種掃 描電子顯微鏡，其具有：電子源；聚焦透鏡及對物透鏡，其等使自電子源發射之1次電子束集束於樣品上；複數個偏轉器，其等將通過聚焦透鏡之1次電子束偏轉；檢測器，其檢測藉由1次電子束於樣品上之掃描而產生之信號電子；及控制單元，其控制電子源、聚焦透鏡及對物透鏡、複數個偏轉器；且控制單元具有：第1偏轉場設定模組，其以1次電子束於樣品上之掃描區域移動至偏離自電子源向對物透鏡之中心延伸之軸的位置之方式設定複數個偏轉器；及第2偏轉場設定模組，其在不改變以第1偏轉場設定模組設定之掃描區域下，以修正信號電子之軌道之方式設定複數個偏轉器；且控制單元於第1偏轉場設定模組設定之設定值加上第2偏轉場設定模組設定之設定值，而控制複數個偏轉器。
本發明可以簡便之偏轉器構成而擴大束偏轉引起之視野移動之範圍，且抑制束偏轉引起之信號電子檢測率之變化。
1:電子光學系統鏡筒
2:電源單元
3:控制單元
11:電子源
12:電流限制光圈
13:樣品
21:對物透鏡
22:聚焦透鏡
31:第1偏轉器
32:第2偏轉器
33:第3偏轉器
34:第4偏轉器
35:第2偏轉器
36:第5偏轉器
51:檢測器
52:E×B偏轉器
53:反射板
61~66:控制電源
67:控制電源
81:運算裝置
82:記憶裝置
83:輸入輸出裝置
90:控制模組
91:視野移動偏轉場設定模組
92:信號電子偏轉場設定模組
99:參數資訊
101:1次電子束
102:信號電子
103:軸
111:1次電子軌道
112:1次電子軌道
121:信號電子軌道
121b:虛線
122:信號電子軌道
123:信號電子軌道
126:信號電子軌道
126b:虛線
127:信號電子軌道
127b:虛線
128:信號電子軌道
161:1次電子軌道
162:1次電子軌道
171:信號電子軌道
171b:虛線
172:信號電子軌道
172b:虛線
173:信號電子軌道
181:1次電子軌道
182:1次電子軌道
191:信號電子軌道
191b:虛線
192:信號電子軌道
192b:虛線
193:信號電子軌道
圖1係實施例1之掃描電子顯微鏡之整體構成圖。
圖2係實施例1之1次電子軌道之模式圖。
圖3係實施例1之信號電子軌道之模式圖。
圖4係實施例1之另一信號電子軌道之模式圖。
圖5係實施例2之掃描電子顯微鏡之整體構成圖。
圖6係實施例2之1次電子軌道之模式圖。
圖7係實施例2之信號電子軌道之模式圖。
圖8係實施例3之1次電子軌道之模式圖。
圖9係實施例3之信號電子軌道之模式圖。
[實施例1]
圖1係實施例1之掃描電子顯微鏡之整體構成圖。掃描電子顯微鏡具有電子光學系統鏡筒1、電源單元2及控制單元3。電源單元2係對電子光學系統鏡筒1之各構成零件供給電壓及電流者，包含各構成零件之控制電源61~66。控制電源61係控制對電子源11之施加電壓之控制電源。又，控制電源62、63、64、65、66分別為控制對聚焦透鏡22、第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33及對物透鏡21之線圈施加之電流之控制電極。
控制單元3控制掃描電子顯微鏡整體。控制單元3包含運算裝置81、記憶裝置82及輸入輸出裝置83。另，控制單元3亦可包含HDD(Hard Disk Drive：硬磁碟驅動器)及SSD(Solid State Drive：固態驅動器)等記憶媒體。
運算裝置81根據儲存於記憶裝置82之程式，執行特定之運算處理。運算裝置81例如考慮CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)及GPU(Graphics Processing Unit：圖形處理單元)等。
記憶裝置82儲存運算裝置81所執行之程式及該程式所使用之資料。 記憶裝置82包含程式所使用之工作區等臨時記憶區域。關於儲存於記憶裝置82之程式及資料予以後述。
輸入輸出裝置83係進行資料之輸入及資料之輸出之裝置。輸入輸出裝置83包含鍵盤、滑鼠、觸控面板、顯示器等。
於電子光學系統鏡筒1，設置有電子源11、檢測器51、電流限制光圈12、對物透鏡21、聚焦透鏡22、第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33、E×B偏轉器52、載台(未設置)，且於載台上載置觀察對象之樣品13。於圖1之例中，第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33均為使用磁場之偏轉器。
電子光學系統鏡筒1自電子源11照射1次電子束101。1次電子束101藉由依序通過聚焦透鏡22及對物透鏡21而集束於樣品13上。即，調整1次電子束101之焦點。再者，集束之1次電子束101可藉由第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33之偏轉作用而任意設定樣品13上之1次電子束101之照射位置。又，於圖1雖未記載，但藉由配置於任意位置之掃描偏轉器，1次電子束101二維地掃描樣品13。或，亦可將第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33之一部分或全部作為掃描偏轉器而構成，藉此二維地掃描樣品13。
自經照射1次電子束101之樣品13發射之2次電子或反射電子等信號電子102係藉由以僅使信號電子偏轉之方式作用之E×B偏轉器52而偏轉，與 反射板53衝撞後，作為自反射板產生之3次電子或反射電子而由檢測器51檢測出。由檢測器51檢測出之信號電子102藉由運算裝置81予以處理。與1次電子束101之照射位置對應之二維圖像顯示於輸入輸出裝置83。
記憶裝置82儲存實現控制模組90之程式。又，記憶裝置82儲存參數資訊99。另，記憶裝置82保持未圖示之程式及資訊。例如，記憶裝置82儲存顯示樣品13之計測部位的位置資訊或計測條件等。
控制模組90通過電源單元2之各構成電源而控制電子光學系統鏡筒1之各構成零件。控制模組90包含視野移動偏轉場設定模組91及信號電子偏轉場設定模組92。參數資訊99係視野移動偏轉場設定模組91及信號電子偏轉場設定模組92決定偏轉器之偏轉比時使用之資訊。
視野移動偏轉場設定模組91具有如下之功能：設定使用第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33形成移動1次電子束101於樣品13上之掃描區域之偏轉場時的各個偏轉器之強度。於圖1之電子光學系統鏡筒1中，視野移動偏轉場設定模組91藉由使第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33根據儲存於參數資訊99之動作比例而動作，而獲得期望之視野移動量。
信號電子偏轉場設定模組92具有如下之功能：以於使用第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33將1次電子束101偏轉時，1次電子束101於樣品13上之掃描區域不移動之方式設定各個偏轉器之強度。於圖1之電 子光學系統鏡筒1中變更偏轉器之強度之情形時，信號電子偏轉場設定模組92藉由使第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33根據儲存於參數資訊99之動作比例而動作，藉此即便不變更偏轉器之強度亦不使視野移動。
圖2係電子光學系統鏡筒1內之藉由視野移動偏轉場設定模組91之設定將1次電子束101偏轉之1次電子軌道111(實線)及藉由信號電子偏轉場設定模組92之設定將1次電子束101偏轉之1次電子軌道112(一點鏈線)之模式圖。為了簡單起見，視野移動偏轉場設定模組91不使第1偏轉器31動作但使第2偏轉器32與第3偏轉器33動作而實現1次電子束於樣品13上之掃描區域之移動。另，此處僅顯示自電子源11朝向樣品13於垂直方向出射之1次束之軌道。1次電子束101未受到偏轉器之偏轉作用之情形，自電子源11於鉛直方向，即於向對物透鏡21之中心延伸之軸103上通過1次電子，於對物透鏡21未受到折射作用而到達樣品13。
藉由視野移動偏轉場設定模組91設定之1次電子軌道111成為如下之軌道：於第2偏轉器32之位置將1次電子束101偏轉至軸103之軸外，於第3偏轉器33之位置轉回後，藉由對物透鏡21之透鏡作用折射，且對於樣品13照射至軸103之軸外。
藉由信號電子偏轉場設定模組92設定之1次電子軌道112成為如下之軌道：於第1偏轉器31之位置將1次電子束101偏轉至軸103之軸外，於第2偏轉器32轉回後，於第3偏轉器33以回到軸103之方式偏轉，且沿著軸103通過對物透鏡21而照射至樣品13。此時，由於1次電子軌道112通過軸103上而 通過對物透鏡，故未受到對物透鏡之折射作用而照射至樣品，可實現即便將1次電子束偏轉亦不改變計測視野之狀態。
視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定可同時輸入。此時之第1偏轉器31、第2偏轉器32及第3偏轉器33之設定值係將藉由視野移動偏轉場設定模組91設定之各偏轉器之設定值與藉由信號電子偏轉場設定模組92設定之各偏轉器之設定值相加者。此時，由於信號電子偏轉場設定模組92設定之1次電子軌道112不會使樣品上之視野移動，故加上偏轉場時之1次束之對樣品13之照射位置成1次電子軌道111對樣品13之照射位置。
圖3係電子光學系統鏡筒1之輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定時之信號電子軌道121(實線)、輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道122(一點鏈線)、及同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道123(虛線)之模式圖。此處，僅記載對樣品13於垂直方向出射之信號電子之軌道。
視野移動偏轉場設定模組91之設定輸入時之信號電子軌道121(實線)係於自1次電子軌道111(參照圖2)對樣品13之照射位置出射後，因對物透鏡21之折射作用軌道受到彎曲，且於第3偏轉器33之位置受到偏轉作用。由於第3偏轉器33為使用磁場之偏轉器，故行進方向與1次電子為反方向之信號電子若以偏轉器之構造物基準觀察，則受到相對於1次電子反方向之偏轉作用。其結果，信號電子軌道121進一步朝軸外方向偏轉，圖3之 情形與第2偏轉器32衝撞，且信號電子不到達檢測器51。另，信號電子軌道121之衝撞位置並非限定於第2偏轉器32，例如對第3偏轉器33之衝撞、或雖未圖示但於較檢測器51更靠樣品側配置有構造物之情形亦可能產生對該構造物之衝撞。另，以虛線121b顯示信號電子軌道121不與構造物衝撞之情形之軌道。第2偏轉器32亦為磁場偏轉器，如圖2所示，由於相對於1次電子軌道之第2偏轉器32之偏轉作用與第3偏轉器33之偏轉作用為反方向，故相對於信號電子之於第2偏轉器32之位置之偏轉作用與於第3偏轉器33受到之偏轉作用為反方向。
於本實施例中，藉由同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定，而以信號電子軌道儘可能不與電子光學系統鏡筒1之構造物衝撞之方式修正信號電子軌道。如上所述，信號電子偏轉場設定模組92之偏轉器之設定值係設為如下之軌道：1次電子軌道藉由第1偏轉器31自軸103離軸，藉由第2偏轉器32轉回，進而藉由第3偏轉器33再次轉回而回到軸103。因此，即便同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定亦不會對1次電子軌道造成影響，但對於信號電子軌道，由於對於信號電子之磁場偏轉器之作用與對於1次電子之磁場偏轉器之作用為反向，故可使信號電子軌道123與信號電子軌道121不同。
具體而言，不進行視野移動偏轉場設定模組91之設定，僅輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道122(一點鏈線)係於自樣品13上之軸103之位置出射後，通過對物透鏡21，且受到第3偏轉器33與 第2偏轉器32之偏轉作用者。其結果，同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道123係至第3偏轉器33之位置為止採用與信號電子軌道121相同之軌道。於第3偏轉器33及第2偏轉器32中，藉由受到相當於視野移動偏轉場設定模組91之設定值與信號電子偏轉場設定模組92之設定值之相加值的偏轉作用，而成較信號電子軌道121更靠軸103之軌道，到達檢測器51之位置之信號電子增加。
如此，若信號電子偏轉場設定模組92以於第3偏轉器33產生相對於信號電子軌道121通過第3偏轉器33後行進之XY面內之方位相反方位之偏轉作用之方式進行設定，則可實現信號電子軌道123之軌道。例如，相對於成為信號電子之檢測率最低之條件的束偏轉引起之視野移動最大時之視野移動偏轉場設定模組91之設定值(即，視野距軸103最遠之情形之設定值)，以達成期望之檢測率之方式將信號電子偏轉場設定模組92之設定值儲存於參數資訊99即可。若以該設定值使視野移動偏轉場設定模組91與信號電子偏轉場設定模組92動作，則於束偏轉引起之視野移動之動作範圍內，成較束偏轉引起之視野移動最大時之信號電子軌道更靠軸103之軌道，故無關於視野移動量，可提高檢測率。
另，於圖1~圖3所示之掃描電子顯微鏡之構成例中，第1~第3偏轉器均設為使用磁場之偏轉器，但亦可藉使用電場之偏轉器構成。於圖4顯示具有電場偏轉器之電子光學系統鏡筒1之信號電子軌道。於圖4中，第2偏轉器自圖3之使用磁場之第2偏轉器32置換成使用電場之第2偏轉器35。於圖4 雖未記載，但第2偏轉器35有藉由控制電壓之電源而動作之不同，其他構成與上述構成相同。於使用電場之偏轉器中，由於不論電子進入偏轉器之方向如何，電子皆朝正側之電位方向偏轉，故若以偏轉器之構造物基準觀察，則1次電子與信號電子均朝相同方向偏轉。因此，輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定時之信號電子軌道126(實線)、輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道127(一點鏈線)、及同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道128(虛線，且與信號電子軌道126分支前為止與信號電子軌道126共通)係分別於通過第2偏轉器35時朝與圖3所示之信號電子軌道121、信號電子軌道122、信號電子軌道123反方向偏轉。因此，於第2偏轉器由磁場偏轉器構成之情形之信號電子軌道123於第2偏轉器位置進一步朝軸外偏轉般之情形時，若由電場偏轉器構成第2偏轉器則可將信號電子軌道朝軸上方向偏轉，與由磁場偏轉器構成第2偏轉器之情形相比可提高信號電子之檢測率。另，與圖3同樣，以虛線126b顯示信號電子軌道126不與構造物衝撞之情形之軌道，以虛線127b顯示信號電子軌道127不與構造物衝撞之情形之軌道。
另，於圖1~圖3之構成中，將檢測器51配置於第1偏轉器31與第2偏轉器32之間。其理由在於，檢測器51配置於較第1偏轉器31更靠電子源11側之情形，輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道122於較第1偏轉器31更靠電子源11側成為軸103，因此失去輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定而變更信號電子軌道之效果。此於將圖3中由磁場偏轉器構成之第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33全部置換成電場 偏轉器之情形亦為同樣。另一方面，如圖4之構成般，於第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33混雜磁場偏轉器與電場偏轉器之情形時，由於磁場偏轉器與電場偏轉器對於信號電子軌道之作用之方向性不同，故即便將檢測器51配置於較第1偏轉器31更靠電子源11側，亦可獲得輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定而變更信號電子軌道之效果。但，即使為該情形，自光學設計之自由度之觀點而言，較理想亦為將檢測器51配置於較第1偏轉器31更靠載台(樣品)側。
如以上，藉由避免信號電子軌道對電子光學系統鏡筒1之構造物之衝撞，可抑制伴隨束偏轉引起之視野移動之信號電子檢測率之降低，且可擴大束偏轉引起之視野移動之範圍。
[實施例2]
圖5係實施例2之掃描電子顯微鏡之整體構成圖。採用對圖1所示之實施例1之構成，於電子光學系統鏡筒1內於第4偏轉器34與電源單元2內追加控制電源67之構成。第4偏轉器34為使用電場之偏轉器，控制電源67為控制第4偏轉器34之施加電壓之控制電源。於圖5中，第4偏轉器34配置於與第2偏轉器32不同之位置，但亦可以重疊第2偏轉器32與第4偏轉器34之偏轉場之一部分之方式配置。又，視野移動偏轉場設定模組91具有如下之功能：藉由第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33、第4偏轉器34，形成移動1次電子束101於樣品13上之掃描區域之偏轉場時，設定各個偏轉器之強度。又，信號電子偏轉場設定模組92具有如下之功能：即便變更第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33、第4偏轉器34之偏轉器之強 度，亦以1次電子束101於樣品13上之掃描區域不移動之方式設定各個偏轉器之強度。由於其他構成與實施例1為相同功能，故而省略說明。
圖6係電子光學系統鏡筒1內之藉由視野移動偏轉場設定模組91之設定將1次電子束101偏轉之1次電子軌道161(實線)及藉由信號電子偏轉場設定模組92之設定將1次電子束101偏轉之1次電子軌道162(一點鏈線)之模式圖。此處，視野移動偏轉場設定模組91不使第1偏轉器31及第4偏轉器34動作，使第2偏轉器32與第3偏轉器33動作而實現1次電子束於樣品13上之掃描區域之移動。即，由於1次電子軌道161與實施例1之1次電子軌道111相同，故而省略說明。
藉由信號電子偏轉場設定模組92設定之1次電子軌道162成為如下之軌道：於第1偏轉器31之位置將1次電子束101偏轉至軸103之軸外，於第2偏轉器32與第4偏轉器34轉回後，於第3偏轉器33以回到軸103之方式偏轉，且通過對物透鏡21照射至樣品13。此處，於1次電子軌道162中，以通過第4偏轉器34後之軌道與實施例1之1次電子軌道112相同之方式設定第1偏轉器31、第2偏轉器32及第4偏轉器34之偏轉器之強度。具體而言，以對於1次電子之第1偏轉器31之偏轉方位與第2偏轉器32之偏轉方位為反方向，第2偏轉器32之偏轉方位與第4偏轉器34之偏轉方位為相同方向之方式進行偏轉。
圖7係電子光學系統鏡筒1之輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定時之信號電子軌道171(實線)、輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時 之信號電子軌道172(一點鏈線)及同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道173(虛線)之模式圖。
視野移動偏轉場設定模組91之設定輸入時之信號電子軌道171與實施例1之信號電子軌道121相同。同樣地，以虛線171b顯示信號電子軌道171不與構造物衝撞之情形之軌道。信號電子偏轉場設定模組92之設定輸入時之信號電子軌道172於至第4偏轉器34之位置為止係與實施例1之信號電子軌道122相同，於第4偏轉器受到偏轉作用。第4偏轉器34為使用電場之偏轉器，以偏轉器之構造物基準觀察之情形與1次電子線之偏轉方向相同，因此信號電子軌道172成為較實施例1之信號電子軌道122更朝軸外方向偏轉之軌道，圖7之情形為與第2偏轉器32衝撞之軌道。另，不存在信號電子軌道172對構造物之衝撞之情形，係如虛線172b所示，於第2偏轉器32之位置受到相對於在第3偏轉器33受到之偏轉作用反方向之偏轉作用。
同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道173於至第4偏轉器34之位置為止係採用與實施例1之信號電子軌道123相同之軌道。信號電子於第4偏轉器34之偏轉方位成為相對於信號電子171通過第3偏轉器33後行進之XY面內之方位相反之方位，信號電子軌道171較實施例1之信號電子軌道123更朝軸103方向偏轉。若信號電子軌道173到達第2偏轉器32之位置，則受到第2偏轉器32之偏轉作用。如圖7所示，可使進入E×B偏轉器52之位置之信號電子位置接近圖1所示之無束偏轉時通過之信號電子位置。
如以上，可避免信號電子軌道對電子光學系統鏡筒1之構造物之衝撞，且進而減少伴隨束偏轉引起之視野移動之信號電子之檢測率變化，可擴大束偏轉引起之視野移動之範圍。
[實施例3]
實施例3係相對於實施例2，藉由設置僅於信號電子偏轉場之產生使用之偏轉器與僅於視野移動偏轉場之產生使用之偏轉器，而提高控制之自由度的構成。
圖8係電子光學系統鏡筒1內之藉由視野移動偏轉場設定模組91之設定將1次電子束101偏轉之1次電子軌道181(實線)及藉由信號電子偏轉場設定模組92之設定將1次電子束101偏轉之1次電子軌道182(一點鏈線)之模式圖。此處顯示自電子源11朝向樣品13於垂直方向出射之1次束之軌道。又，第5偏轉器36為使用磁場之偏轉器，與其他磁場偏轉器同樣地連接於控制施加至線圈之電流之控制電源(未圖示)，控制電源藉由運算裝置81控制。
第3偏轉器33與第5偏轉器36根據視野移動偏轉場設定模組91之設定值而動作。又，第1偏轉器31、第2偏轉器32、第3偏轉器33、第4偏轉器34根據信號電子偏轉場設定模組92之設定值而動作。其他構成與圖5之構成相同。
藉由視野移動偏轉場設定模組91設定之1次電子軌道181成為如下之軌道：於第5偏轉器36之位置將1次電子束101偏轉至軸103之軸外，於第3偏轉器33之位置轉回後，藉由對物透鏡21之透鏡作用而折射，且對於樣品13照射至軸103之軸外。
藉由信號電子偏轉場設定模組92設定之1次電子軌道182成為如下之軌道：於第1偏轉器31之位置將1次電子束101偏轉至軸103之軸外，於第2偏轉器32與第4偏轉器34轉回後，於第3偏轉器33以回到軸103之方式偏轉，且通過對物透鏡21照射至樣品13。此處，第2偏轉器32與第4偏轉器34係對於1次束產生相同方向之偏轉作用者，各個偏轉器以1次電子軌道182於第3偏轉器33之位置通過軸上般之比例動作。
與實施例1、2同樣，可同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定。此時之1次束對樣品13之照射位置與其他實施例同樣，與藉由視野移動偏轉場設定模組91偏轉之1次電子軌道181對樣品13之照射位置為相同位置。
圖9係電子光學系統鏡筒1之輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定時之信號電子軌道191(實線)、輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道192(一點鏈線)及同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道193(虛線)之模式圖。
輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定時之信號電子軌道191於自1次電子軌道181對樣品13之照射位置出射後，因對物透鏡21之折射作用將軌道彎曲，且於第3偏轉器33之位置與第5偏轉器36之位置分別偏轉。由於使用磁場之偏轉器之信號電子之偏轉方向與上述實施例相同，故而省略說明。圖9之情形成為與第2偏轉器32衝撞之軌道。另，以虛線191b顯示不存在信號電子軌道191對構造物之衝撞之情形之軌道。
輸入信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道192於通過對物透鏡21後，受到第3偏轉器33、第2偏轉器32及第4偏轉器34之作用。通過第2偏轉器32及第4偏轉器34之位置之信號電子之偏轉方向藉由設定第2偏轉器32與第4偏轉器34之動作比例，可於僅於第2偏轉器32偏轉之情形之方向至僅於第4偏轉器34偏轉之情形之方向之範圍內任意改變。關於第2偏轉器32與第4偏轉器34之動作比例之設定方法予以後述。
同時輸入視野移動偏轉場設定模組91之設定與信號電子偏轉場設定模組92之設定時之信號電子軌道193於至第3偏轉器33之位置為止係採用與信號電子軌道191相同之軌道。信號電子偏轉場設定模組92以信號電子於第2偏轉器32及第4偏轉器34之位置通過軸103上之方式設定。
對第2偏轉器32與第4偏轉器34之動作比例之設定方法進行說明。以信號電子於第2偏轉器32及第4偏轉器34之位置通過軸103上之方式設定之情形，信號電子之行進方向相對於光軸103具有斜率。若將此以沿著光軸103使信號電子行進之方式設定第2偏轉器32及第4偏轉器34之動作比例， 則信號電子以與不存在視野移動之狀態相同之軌道進入E×B偏轉器52。其結果，於實施了視野移動偏轉之情形亦可實現與不存在視野移動偏轉之情形相同之檢測率。
另，於本實施例中採用使使用磁場之第2偏轉器32與使用電場之第4偏轉器34重疊之構成，但如實施例2所記載般採用偏轉場不重疊之配置亦可獲得同樣之效果。再者，亦可將第5偏轉器36設為使用電場之偏轉器。
藉此，不會因信號電子於到達檢測器前與構造物衝撞而使檢測率降低，於使用束偏轉引起之視野移動之情形時亦可維持與不存在束偏轉之情形同等之檢測率，且可擴大束偏轉引起之視野移動之範圍。
1‧‧‧電子光學系統鏡筒
2‧‧‧電源單元
3‧‧‧控制單元
11‧‧‧電子源
12‧‧‧電流限制光圈
13‧‧‧樣品
21‧‧‧對物透鏡
22‧‧‧聚焦透鏡
31‧‧‧第1偏轉器
32‧‧‧第2偏轉器
33‧‧‧第3偏轉器
51‧‧‧檢測器
52‧‧‧E×B偏轉器
53‧‧‧反射板
61~66‧‧‧控制電源
81‧‧‧運算裝置
82‧‧‧記憶裝置
83‧‧‧輸入輸出裝置
90‧‧‧控制模組
91‧‧‧視野移動偏轉場設定模組
92‧‧‧信號電子偏轉場設定模組
99‧‧‧參數資訊
101‧‧‧1次電子束
102‧‧‧信號電子

Claims (12)

  1. 一種掃描電子顯微鏡，其具有： 電子源； 聚焦透鏡及對物透鏡，其等使自上述電子源發射之1次電子束集束於樣品上； 複數個偏轉器，其等將通過上述聚焦透鏡之上述1次電子束偏轉； 檢測器，其檢測藉由上述1次電子束於樣品上之掃描而產生之信號電子；及 控制單元，其控制上述電子源、上述聚焦透鏡及上述對物透鏡、上述複數個偏轉器；且 上述控制單元具有：第1偏轉場設定模組，其以上述1次電子束於樣品上之掃描區域移動至偏離自上述電子源向上述對物透鏡之中心延伸之軸的位置之方式設定上述複數個偏轉器；及第2偏轉場設定模組，其在不改變以上述第1偏轉場設定模組設定之掃描區域下，以修正上述信號電子之軌道之方式設定上述複數個偏轉器；且 上述控制單元於上述第1偏轉場設定模組設定之設定值加上上述第2偏轉場設定模組設定之設定值，而控制上述複數個偏轉器。
  2. 如請求項1之掃描電子顯微鏡，其中 上述複數個偏轉器於上述聚焦透鏡至上述對物透鏡之間依序具有第1～第3偏轉器；且 上述檢測器位於上述第1偏轉器與上述第2偏轉器之間。
  3. 如請求項2之掃描電子顯微鏡，其中 上述第1～第3偏轉器為使用磁場之偏轉器、或使用電場之偏轉器。
  4. 如請求項1之掃描電子顯微鏡，其中 上述第2偏轉場設定模組之設定值係設定為於上述第1偏轉場設定模組採用上述1次電子束之上述掃描區域移動至偏離上述軸最遠之位置之設定值之情形時，上述檢測器之上述信號電子之檢測率成為特定之檢測率。
  5. 如請求項1之掃描電子顯微鏡，其中 於上述軸上具有E×B偏轉器及反射板； 上述檢測器檢測藉由上述E×B偏轉器偏轉後之上述信號電子與上述反射板衝撞而產生之電子；且 藉由上述控制單元於上述第1偏轉場設定模組設定之設定值加上上述第2偏轉場設定模組設定之設定值，而控制上述複數個偏轉器，藉而使上述信號電子沿著上述軸入射至上述E×B偏轉器。
  6. 如請求項1之掃描電子顯微鏡，其中 上述複數個偏轉器包含以上述第1偏轉場設定模組之設定值控制之偏轉器、以上述第2偏轉場設定模組之設定值控制之偏轉器、及以上述第1偏轉場設定模組之設定值及上述第2偏轉場設定模組之設定值之相加值控制之偏轉器。
  7. 一種掃描電子顯微鏡，其具有： 電子源； 聚焦透鏡及對物透鏡，其等使自上述電子源發射之1次電子束集束於樣品上； 複數個偏轉器，其等將通過上述聚焦透鏡之上述1次電子束偏轉； 檢測器，其檢測藉由上述1次電子束於樣品上之掃描而產生之信號電子；及 控制單元，其控制上述電子源、上述聚焦透鏡及上述對物透鏡、上述複數個偏轉器；且 上述控制單元具有：第1偏轉場設定模組，其以上述1次電子束於樣品上之掃描區域移動至偏離自上述電子源向上述對物透鏡之中心延伸之軸的位置之方式設定上述複數個偏轉器；及第2偏轉場設定模組，其以上述1次電子束之軌道採用具有自上述軸離軸之第1軌道部分與沿著上述軸通過上述對物透鏡之第2軌道部分的軌道之方式設定上述複數個偏轉器；且 上述控制單元於上述第1偏轉場設定模組設定之設定值加上上述第2偏轉場設定模組設定之設定值，而控制上述複數個偏轉器。
  8. 如請求項7之掃描電子顯微鏡，其中 上述複數個偏轉器於上述聚焦透鏡至上述對物透鏡之間依序具有第1～第3偏轉器；且 上述檢測器位於上述第1偏轉器與上述第2偏轉器之間。
  9. 如請求項8之掃描電子顯微鏡，其中 上述第1～第3偏轉器為使用磁場之偏轉器、或使用電場之偏轉器。
  10. 如請求項7之掃描電子顯微鏡，其中 上述第2偏轉場設定模組之設定值係設定為於上述第1偏轉場設定模組採用上述1次電子束之上述掃描區域移動至偏離上述軸最遠之位置之設定值之情形時，上述檢測器之上述信號電子之檢測率成為特定之檢測率。
  11. 如請求項7之掃描電子顯微鏡，其中 於上述軸上具有E×B偏轉器及反射板； 上述檢測器檢測藉由上述E×B偏轉器偏轉後之上述信號電子與上述反射板衝撞而產生之電子；且 藉由上述控制單元於上述第1偏轉場設定模組設定之設定值加上上述第2偏轉場設定模組設定之設定值，而控制上述複數個偏轉器，藉而使上述信號電子沿著上述軸入射至上述E×B偏轉器。
  12. 如請求項7之掃描電子顯微鏡，其中 上述複數個偏轉器包含以上述第1偏轉場設定模組之設定值控制之偏轉器、以上述第2偏轉場設定模組之設定值控制之偏轉器、及以上述第1偏轉場設定模組之設定值及上述第2偏轉場設定模組之設定值之相加值控制之偏轉器。
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