WO2021220388A1 - 荷電粒子線装置 - Google Patents

荷電粒子線装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021220388A1
WO2021220388A1 PCT/JP2020/018074 JP2020018074W WO2021220388A1 WO 2021220388 A1 WO2021220388 A1 WO 2021220388A1 JP 2020018074 W JP2020018074 W JP 2020018074W WO 2021220388 A1 WO2021220388 A1 WO 2021220388A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charged particle
particle beam
charged
lens
secondary electrons
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/018074
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
一史 谷内
宗行 福田
一郎 立花
洋也 太田
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立ハイテク filed Critical 株式会社日立ハイテク
Priority to US17/921,737 priority Critical patent/US20230170182A1/en
Priority to KR1020227037618A priority patent/KR20220158828A/ko
Priority to PCT/JP2020/018074 priority patent/WO2021220388A1/ja
Priority to TW110109768A priority patent/TW202141554A/zh
Publication of WO2021220388A1 publication Critical patent/WO2021220388A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/12—Lenses electrostatic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
    • H01J37/10—Lenses
    • H01J37/145—Combinations of electrostatic and magnetic lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/05—Arrangements for energy or mass analysis
    • H01J2237/057—Energy or mass filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/10—Lenses
    • H01J2237/12—Lenses electrostatic
    • H01J2237/121—Lenses electrostatic characterised by shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/21—Focus adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
    • H01J2237/2448—Secondary particle detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24578—Spatial variables, e.g. position, distance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2803—Scanning microscopes characterised by the imaging method
    • H01J2237/2806—Secondary charged particle
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26—Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved
    • H01J2237/281—Bottom of trenches or holes

Definitions

  • the present disclosure relates to a charged particle beam device that detects a charged particle obtained by irradiating a sample with a charged particle beam, and in particular, a charged particle emitted in a specific direction or the charged particle to another member.
  • the present invention relates to a charged particle beam device that selectively detects charged particles generated by collision.
  • the charged particle beam device is a device that forms an image for observing a sample by irradiating the sample with charged particles such as an electron beam and detecting the charged particles emitted from the sample.
  • Patent Document 1 in order to improve the detection efficiency of secondary electrons emitted from a sample, a condensing lens is arranged coaxially with the primary particles, and a spatially spread secondary electron is generated by a condensing lens electrode.
  • a charged particle beam device that expands the detectable emission angle range (hereinafter referred to as the detection angle range) by converging with the convergence lens effect is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses a charged particle beam device including an electrostatic lens including a plurality of electrodes that focus secondary electrons toward a deflection point of a deflector that deflects secondary electrons toward a detector. ing. Further, a passage opening limiting member for partially restricting the passage of secondary electrons is provided between the detector and the electrostatic lens. The action of the electrostatic lens makes it possible to collect secondary electrons with high efficiency, but on the other hand, the secondary electrons emitted in a plurality of directions are detected in a mixed state.
  • a charged particle beam device that aims to discriminate and detect charged particles emitted in a specific direction from charged particles emitted in other directions.
  • an objective lens configured to focus a beam emitted from a charged particle source, a first charged particle emitted from the sample by irradiating the sample with the beam, and a first charged particle.
  • a detector that detects at least one of the second charged particles emitted from the charged particle colliding member due to the collision of the first charged particle with the charged particle colliding member arranged on the orbit, and the objective lens.
  • a charged particle beam device that includes an electrostatic lens including a plurality of electrodes arranged between the detector and the electrostatic lens, which is a butler type.
  • an objective lens configured to focus a beam emitted from a charged particle source and a first charge emitted from the sample by irradiating the sample with the beam.
  • a detector that detects at least one of a particle and a second charged particle emitted from the charged particle colliding member due to collision with the charged particle colliding member arranged on the orbit of the first charged particle, and the above.
  • An electrostatic lens including a plurality of electrodes arranged between the objective lens and the detector is provided, and at least one of the plurality of electrodes becomes thicker in the optical axis direction as it approaches the optical axis of the beam.
  • FIG. Schematic diagram of secondary electron orbits in a cylindrical focused lens electrode. Schematic diagram of secondary electron orbits in a butler-type focused lens electrode. The figure which shows the definition of a batra type lens electrode. The schematic diagram of the secondary electron orbit which corrected the influence on the secondary electron by the deflector which concerns on Example 1 by the Vienna filter. Flowchart for determining the Viennese filter settings for image shift. The figure which shows an example of GUI which specifies the detection angle of a secondary particle using the scanning electron microscope which concerns on Example 1.
  • FIG. The schematic diagram of the scanning electron microscope and the secondary electron orbit according to Example 2.
  • FIG. The schematic diagram of the scanning electron microscope and the secondary electron orbit according to Example 2.
  • FIG. The schematic diagram of the scanning electron microscope and the secondary electron orbit according to Example 2.
  • FIG. 3 The schematic view of the scanning electron microscope which concerns on Example 3.
  • FIG. 4 The schematic view of the scanning electron microscope which concerns on Example 4.
  • FIG. The figure which shows the relationship between the secondary electron orbit adjusted by a condensing lens electrode, and the arrival position of a secondary electron to a particle beam aperture forming member.
  • a detector configured to detect secondary charged particles obtained by irradiating a sample with a primary particle beam (particle beam such as an electron beam or an ion beam), and the detector and an objective lens.
  • a charged particle beam device including a focusing lens that is arranged and focuses the charged particles emitted from the sample, wherein the electrode shape constituting the focusing lens is a butler type will be described.
  • 3D-NAND which is one of the devices having a three-dimensional laminated structure
  • a technique for detecting secondary electrons by selecting an optimum emission angle range according to the aspect ratio is desired.
  • the secondary electrons and the like emitted from the sample are focused by a focusing lens, and a passage opening is formed so as to enable orbit discrimination. It is desirable to use a member to selectively pass secondary electrons emitted at a specific angle.
  • the focusing intensity of the focusing lens differs depending on the passing position in the electron passing opening of the focusing lens, secondary electrons emitted at different angles may reach the same position on the diaphragm. That is, charged particles emitted in different directions may be detected in a mixed manner.
  • the relative angle to the ideal optical axis of the beam (the beam trajectory when the beam is not deflected) is small, and the relative angle is large with respect to the secondary electrons in the orbit.
  • the secondary electrons in the orbit are more focused.
  • the relationship between the relative angle and the arrival position at the passage opening limiting member is not linear.
  • the detection angle range is controlled to a range where the emission angle (relative angle) is large, the secondary electrons pass outside the focusing lens electrode, which makes it difficult to select a desired detection angle range.
  • the secondary electrons are also deflected by the deflector.
  • the position passing through the focusing lens electrode changes, and the detection angle range changes depending on the arrival position of the primary particles due to the change in the convergence action on the secondary electrons (hereinafter, aberration).
  • the secondary electrons of the secondary electrons are described below by suppressing the aberration caused by the focused lens electrode of the secondary electrons and controlling the passing position of the focused lens electrode according to the arrival position of the primary particles.
  • a charged particle beam device that controls the detection angle range will be described.
  • a sample is irradiated with a charged particle beam (primary particle beam, sometimes referred to as a charged particle beam), and charged particles emitted from the sample (secondary electron, backward scattered electron, secondary ion, etc.).
  • a device that forms an image for observing a sample by detecting charged particles (tertiary electrons, etc.) generated by collision of these charged particles with a conversion element such as a secondary electron conversion electrode.
  • a charged particle beam apparatus using a type focusing lens or the like as a focusing element for charged particles emitted from a sample will be described.
  • the charged particle beam device includes, for example, a scanning electron microscope that detects secondary electrons emitted from the sample by irradiating the sample with an electron beam, a transmitted electron microscope that detects electrons that have passed through the sample, and focused ions.
  • a scanning electron microscope that detects secondary electrons emitted from the sample by irradiating the sample with an electron beam
  • a transmitted electron microscope that detects electrons that have passed through the sample
  • focused ions There are various devices such as a focused ion beam device that observes a sample by irradiating the sample with a beam.
  • a scanning electron microscope in which both the primary particle beam and the secondary charged particle are electrons will be described.
  • FIG. 1 is a schematic view of a scanning electron microscope according to the first embodiment.
  • the energy of the electron beam which is a primary particle beam, is set to several tens of eV to several keV in order to measure the length of a pattern created on a large sample such as a semiconductor wafer and inspect for defects and foreign substances on the pattern. Low incident energy.
  • this embodiment can be applied even if the energy of the electron beam increases depending on the target sample and the purpose.
  • the control calculation device 32 reads out the conditions stored in the control table 35, and reads the electron gun control unit 24, the focusing lens control unit 25, the Wien filter control unit 26, the focusing lens electrode control unit 27, the Wien filter control unit 36, and the scanning deflector.
  • the control unit 28, the objective lens control unit 29, the acceleration electrode control unit 30, and the sample holder control unit 31 are used to set the voltage and current in the apparatus.
  • the control arithmetic unit 32 reads out the control table 35 and changes the control parameters.
  • an extraction voltage is applied between the cathode 1 and the extraction electrode 2
  • electrons 3 are emitted from the cathode 1.
  • the emitted electrons 3 are accelerated between the extraction electrode 2 and the anode 4 at the ground potential.
  • the energy of the electron beam which is the electron 3 passing through the anode 4, coincides with the acceleration voltage between the cathode 1 and the anode 4.
  • the electron beam (primary particle beam) that has passed through the anode 4 is focused by the focusing lens 5, passes through the primary particle beam diaphragm 6, receives scanning deflection by the deflector 15, and is then finely focused by the objective lens 20.
  • the objective lens 20 has an objective lens coil 17, an upper magnetic pole 18, and a lower magnetic pole 19, and the magnetic field generated by the objective lens coil 17 is leaked from the gap between the upper and lower magnetic poles and concentrated on the axis of the primary particle beam. Finely squeeze the primary particle beam. The way in which the primary particle beam is focused is adjusted by changing the amount of current in the objective lens coil 17.
  • a negative voltage is applied to the sample holder 22.
  • the primary particle beam that has passed through the objective lens 20 is decelerated by the deceleration electric field created between the objective lens 20 and the sample 21 and reaches the sample 21. Since the primary particle beam when passing through the objective lens 20 has a higher energy than when it reaches the sample 21, it is compared with the case where the primary particle beam having the energy when it reaches the sample 21 passes through the objective lens 20. , The chromatic aberration in the objective lens 20 is reduced. As a result, even with low incident energy, a finer electron beam is obtained and high resolution is achieved.
  • the opening angle of the primary particle beam in the objective lens 20 is determined by the primary particle beam diaphragm 6 arranged below the focusing lens 5.
  • the centering of the primary particle beam with respect to the primary particle beam throttle 6 may be mechanically adjusted using the adjustment knob 7, or an electrostatic deflector or a magnetic field deflector separately provided before and after the primary particle beam throttle 6 is used. Adjustment by deflection of the primary particle beam may be used.
  • the primary particle beam finely focused by the objective lens 20 is scanned on the sample 21 by the deflector 15.
  • the sample 21 When the sample 21 is irradiated with the primary particle beam, secondary electrons 23a and 23b are generated.
  • the deceleration electric field created between the objective lens 20 and the sample 21 acts as an accelerating electric field for the secondary electrons 23a and 23b.
  • the secondary electrons 23a and 23b are attracted into the passage of the objective lens 20, and move upward of the device while being subjected to the lens action by the accelerating electric field of the accelerating electrode 16 and the magnetic field of the objective lens 20.
  • the upper magnetic pole 18 of the objective lens 20 may be used as the accelerating electrode without installing a special electrode as the accelerating electrode 16, and a voltage may be applied independently to the upper magnetic pole 18. Since the voltage is applied only to the upper magnetic pole 18, it is insulated from the lower magnetic pole 19 by leaving a space or sandwiching an insulator in between.
  • the secondary electrons 23a (first charged particles), whose angle with the optical axis, which is the axis of the primary particle beam, is smaller than that of the secondary electrons 23b, pass through the hole of the particle beam passage opening 10, and then the Wien filter 9
  • the primary particle beam is deflected off the axis and detected by the upper detector 8 arranged on the cathode 1 side of the opening 101 provided in the particle beam passage forming member 10.
  • the secondary electrons secondary electrons (secondary electrons (secondary electrons)) generated by colliding the secondary electrons 23a with a separately provided reflector (charged particle collision member) on the orbits of the secondary electrons deflected off-axis. Charged particles) may be detected.
  • the secondary electrons 23b whose angle with the optical axis is larger than that of the secondary electrons 23a, collide with the particle beam passage opening 10.
  • the secondary electrons 23c generated by the collision of the secondary electrons 23b with the particle beam passing opening 10 are detected by the lower detector 11 arranged on the sample 21 side of the particle beam passing opening 10.
  • the secondary electrons 23b may be detected by using a microchannel plate or a semiconductor detector instead of the particle beam passage opening 10.
  • An image composed of the secondary electrons 23a and the secondary electrons 23b detected by the upper detector 8 and the lower detector 11 is displayed on the monitor 34 and stored in the recording device 33.
  • the convergence effect of the focusing lens electrode on the secondary electrons 23 is changed, and only the specific secondary electrons 23a pass through the aperture 10. Thereby, it is possible to change the emission angle range when the secondary electrons 23 detected by the upper detector 8 are emitted from the sample 21.
  • the Wien filter is a deflector equipped with a plurality of pairs of electrodes for generating a deflection electric field and a plurality of magnetic poles for generating a deflection magnetic field in a direction orthogonal to the deflection electric field.
  • the orthogonal electromagnetic field generated by the Wien filter is adjusted so that either one of the electron beam and the secondary electrons emitted from the sample is deflected in a specific direction and the other is not deflected. More specifically, either one of the electron beam and the secondary electrons emitted from the sample is deflected by the electric field and the magnetic field, and the deflection action by the other deflection electric field is canceled by the deflection action by the deflection magnetic field. It is adjusted to. In the case of the examples described later, an example in which a Wien filter is used to selectively deflect secondary electrons while suppressing the deflection action on the electron beam will be described.
  • FIG. 2 illustrates an optical system provided with an electrostatic lens (condensing lens electrode 12) that adjusts a detectable angle range by focusing secondary electrons emitted from a sample.
  • the focusing lens electrode 12 includes a plurality of electrodes to which different voltages are applied.
  • the plurality of electrodes constituting the focusing lens electrode 12 have a surface facing the electron beam (inner wall on the electron beam side) formed parallel to the optical axis, and the inner wall shape is cylindrical.
  • a sample 21, a secondary electron 23, a deflector 15, a Wien filter 14, a focusing lens electrode 12, and a particle beam passage opening forming member 10 are included. include.
  • the secondary electrons emitted from the sample 21 pass through different orbits depending on the emission direction.
  • the secondary electrons 23b emitted from the sample 21 have a relative angle (emission angle) with respect to the beam optical axis 201 (for example, the ideal optical axis of the beam when the beam is not deflected, represented by a single point chain line).
  • Secondary electrons 23b-1 which are relatively small with respect to other secondary electrons
  • secondary electrons 23b-2, 23b-3, 23b-4 which have a large emission angle relative to secondary electrons 23b-1. It is included.
  • secondary electrons 23b-1 and 23b-2 having a small emission angle pass relatively inside the beam passage opening of the focusing lens electrode 12, and are focused by the lens action.
  • the secondary electrons 23b-3 and 23b-4 having a large emission angle pass relatively outside the beam passage opening of the focused lens electrode 12, and therefore due to spherical aberration as compared with the secondary electrons 23b-1 and 23b-2. , More biased. Therefore, even if the secondary electrons have different emission angles, the orbits may match when they pass through the opening 101 of the particle beam passage opening forming member 10 for limiting the orbits of the secondary electrons.
  • the trajectories of the secondary electrons 23b-1 and the secondary electrons 23b-3 when passing through the opening 101 are the same.
  • the secondary electrons are secondary. It is not possible to distinguish between the electrons 23b-1 and the secondary electrons 23b-3. Further, in the example of FIG. 2, the size of the emission angle of the secondary electrons and the arrival position of the secondary electrons at the particle beam passage opening forming member 10 and its opening are not in a simple linear relationship, and the detection of the secondary electrons is not performed. It is difficult to adjust the angle range. In particular, considering extending the detection angle range to a wide emission angle, secondary electrons having an emission angle different from the desired detection angle range may be detected.
  • the butler type electrode is an electrode provided with a taper so that the thickness of the electrode in the beam optical axis direction gradually decreases as it approaches the optical axis, and the taper is formed by a curved surface or a flat surface. .. Further, the tapered surface is formed on one side or both sides of the electrode.
  • the electrostatic lens is composed of a plurality of electrodes including one or more butler type electrodes.
  • FIG. 3 describes an optical system including a focused lens electrode composed of a plurality of electrodes including one or more butler type electrodes.
  • FIG. 3 is a schematic view when the focusing lens electrode 12 includes a butler type electrode, and among the configurations shown in FIG. 1, a sample 21, secondary electrons 23, a deflector 15, a Wien filter 14, and a focusing lens electrode 12 ,
  • the particle beam passage opening forming member 10 is excerpted and shown.
  • the particle beam passage opening forming member 10 is provided with an opening 101 that surrounds the electron beam optical axis 201 and selectively passes electrons in a desired emission angle range. By adjusting the focusing condition of the focusing lens electrode 12, the emission angle of passing electrons can be adjusted.
  • the strength of the focusing lens electrode 12 and the arrival position of the secondary electron to the particle beam passing aperture forming member 10 and the aperture 101 become linear.
  • the state can be maintained over a wide lens intensity range.
  • the particle beam passage opening forming member with respect to the emission angle of the secondary electrons 23 emitted from the sample 21.
  • spherical aberration can be suppressed by using the butler-type focusing lens electrode 12 as a focusing lens for focusing secondary electrons, and in particular, the secondary angle with a large relative angle to the electron beam optical axis 201 is large. It is possible to suppress the focusing action on electrons (for example, secondary electrons 23b-4). As a result, the relative angle of the emitted secondary electrons with respect to the electron beam optical axis 201, the arrival position of the secondary electrons and the electron beam optical axis on the same optical axis direction position (height) as the particle beam opening forming member 10.
  • the relationship with the distance to 201 can be made linear, and the direction of secondary electrons can be easily discriminated by using the focused lens electrode 12.
  • FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the secondary electron orbits adjusted by the focusing lens electrode 12 and the arrival positions of the secondary electrons on the particle beam aperture forming member 10.
  • the secondary electrons 23b-1 are secondary electrons whose relative angles with respect to the electron beam optical axis 201 are ⁇ 1
  • the secondary electrons 23b-2, 23b-3, and 23b-4 are relative angles ⁇ 2 respectively.
  • ⁇ 3 and ⁇ 4 are secondary electrons emitted.
  • the emission direction of secondary electrons is ⁇ 4 > ⁇ 3 > ⁇ 3 > ⁇ 1
  • the distance between the arrival position and the optical axis is d 4 >.
  • the convergence effect obtained can be reduced as compared with a cylindrical lens of the same size, so that it is possible to adjust the focusing conditions with high accuracy according to a voltage change.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the shape of a butler type lens electrode.
  • FIG. 4A illustrates a butler-type lens composed of two electrodes.
  • a butler lens is a type of electrostatic lens having a structure in which two or more circular electrode plates 12a and 12b are arranged in parallel.
  • the outer side of the circular electrode plate is flat and the inner part (light) surrounding the optical axis.
  • the thickness of the side closer to the axis in the optical axis direction is thinner than that of the outer part (the side farther from the optical axis relative to the inner part). Further, as illustrated in FIG.
  • the thickness of the electrode is changed by providing an inclined surface on at least one of the upper portion (electron source side) and the lower portion (irradiation target side of the beam) of the electrode. You can do it.
  • the electrode plate formed in a circle has a circular opening through which an electron beam passes.
  • a lens whose shape is slightly deformed can also be defined as a butler lens or a butler type lens so that it can be easily processed.
  • the primary electron beam is scanned by the deflector 15 in order to acquire a sample image.
  • the primary electron beam is deflected by the deflector 15 in order to move the scanning deflection center (hereinafter, the center of the visual field). Deflection of the primary electron beam by the deflector 15 to move the center of the field of view is called image shift.
  • the deflector 15 deflects the secondary electrons 23 in addition to the primary electron beam, when the arrival position of the primary electron beam is changed by the deflector 15, the position where the secondary electrons 23 pass through the focusing lens electrode 12 also changes. Therefore, the aberration of the secondary electrons 23 due to the focused lens electrode 12 increases.
  • the central orbit of the secondary electrons is controlled so as to pass near the center of the focusing lens electrode 12 and the center of the aperture 101 without depending on the arrival position of the primary electron beam. ..
  • this control it is possible to suppress a change in the detection range of the secondary electrons 23 with respect to the arrival position of the primary electron beam.
  • the central orbit of the secondary electrons means an orbit connecting the points having the highest electron number density in the cross section parallel to the sample 21 in the set of secondary electrons generated from the sample.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the control of the central orbit of the secondary electrons 23 by the first Wien filter 12, and among the configurations shown in FIG. 1, the sample 21, the secondary electrons 23, the deflector 15, and the first The Wien filter 14, the focused lens electrode 12, the particle beam passage opening 101, the second Wien filter 9, and the upper detector 8 are excerpted and shown.
  • the deflection angle was controlled by the first Wien filter 14 so that the central orbit of the secondary electrons 23 that passed through the focusing lens electrode passed through the center of the aperture 101.
  • the Wien filter consists of an electrode for applying an electric field to deflect secondary electrons and a coil for applying a magnetic field.
  • Controlling the deflection angle means setting the electrode voltage and coil current that deflect the secondary electron beam while maintaining the ratio of the electrode voltage and coil current so that the primary electron beam is not deflected.
  • FIG. 6 and 7 are used so that the central orbit of the secondary electrons 23 that have passed through the focusing lens electrode passes through the center of the aperture 101 even when the beam is deflected under the desired image shift conditions.
  • a method of adjusting the deflection conditions (deflection angle) of the Wien filter 14 illustrated in FIG. 5 will be described.
  • a device for moving the field of view and scanning the beam by superimposing a scanning signal for scanning the beam and a signal for moving the field of view to move the field of view and supplying the signal to the deflector 15 will be described.
  • a deflector for the field of view and a scanning deflector may be provided separately.
  • the voltage application condition to the focusing lens is a database that stores the relationship between the focusing lens condition (applied voltage condition) and the detection angle range of secondary electrons so that secondary electrons in a desired emission angle range can be detected, for example.
  • the voltage applied to the focusing lens electrode 12 may be set by referring to information such as a desired detection angle range.
  • FIG. 7 (a) a scanned image of the sample by the upper detector 8 in a wide field of view range is acquired (S603).
  • FIG. 7 (a) The images illustrated in FIGS. 7A, 7B, and 7C are projection images of the opening 101, and are obtained by scanning the beam on the particle beam opening forming member 10 in a range wider than that of the opening 101. ..
  • the image 71a formed based on the output of the upper detector 8 is an image having a high brightness at the image position corresponding to the opening 101.
  • the control arithmetic unit 32 (one or more computer systems) identifies the luminance center of the image formed based on the output of the upper detector 8 by image processing, and the control table 35 has the luminance center and the visual field center coincident with each other.
  • the deflection condition of the Wien filter is set as follows. More specifically, the control arithmetic unit 32 sets the position (brightness center corresponding to the center of the opening 10) 74a at which the brightness (signal amount) of the image 71a formed based on the output of the upper detector 8 is maximized. Upon detection, the control table 35 determines the deflection angle of the Wien filter at which the brightness center 74a and the visual field center 73a (center of the image) coincide.
  • the recording device 33 stores in advance a table or the like that stores the relationship between the deviation information (information about the direction and the deviation amount) between the brightness center 74a and the visual field center 73a and the deflection condition (correction condition) of the Vienna filter.
  • the control table 35 sets an appropriate deflection condition by referring to this related information.
  • control table 35 or the like composed of one or more computer systems or the like maintains the Wien filter condition (deflection angle or deflection condition) detected in S604, and the image shift amount (field of view movement deflector) is maintained.
  • a signal is supplied to the visual field moving deflector so that the deflection amount) becomes a predetermined condition (for example, the deflection amount of the visual field moving deflector is the maximum).
  • the control table 35 or the like supplies a signal to the deflector so as to scan the beam in a wide scanning range including the opening 101 as described above in this field-of-view moving state, and is emitted from the sample 21 based on the scanning.
  • the secondary electrons 23 are detected by the upper detector 8 and an image is generated based on the output of the upper detector 8 (S606, FIG. 7B).
  • the control arithmetic unit 32 or the like detects the brightness center 74b of the generated image 71b by image processing or the like, and obtains the deviation between the brightness center 74b and the visual field center 73b.
  • the control table 35 and the like determine the deflection angle of the Vienna filter at which the brightness center 74b and the field of view center 73b coincide.
  • the visual field center 73c and the brightness center 74c coincide with each other as illustrated in FIG. 7 (c). Under this condition, the signal amount of the upper detector 8 at the center of the field of view is maximized, so that the central orbit of the secondary electrons 23 passes through the center of the opening 101.
  • FIG. 7D shows an example of a GUI (Graphical User Interface) screen designated by the secondary electron detection angle range operator.
  • the GUI illustrated in FIG. 7D includes a first image display unit 71d, a second image display unit 72, a slider 75, an angle range specification box 76, an image shift distance specification box 77a, 77b, and a Wien filter deflection angle setting box. 78a and 78b are included.
  • the GUI screen is displayed on the monitor 34 and operated by the operator.
  • the first image display unit 71d displays an image configured based on the detection by the upper detector 8.
  • An image configured based on the detection by the lower detector 11 is displayed on the second image display unit 72.
  • the detection angle range detected by the upper detector 8 is set as a dimensionless numerical value from 0 to 100.
  • the numerical value displayed on the slider 75 or the angle designation box 55 may be a numerical value corresponding to the detection angle range or a numerical value corresponding to the voltage of the focusing lens electrode 12.
  • the image shift distance By increasing the image shift distance, the number of movements (mechanical movement) of the sample holder 22 can be reduced. As the image shift distance is increased, the secondary electrons 23 are more deflected by the deflector 15, so that many of them pass outside the focusing lens electrode 12. As a result, the influence of the aberration of the focused lens electrode 12 on the secondary electrons 23 passing through the orbit away from the ideal optical axis of the lens increases.
  • the passing position of the focusing lens electrode 12 is kept constant regardless of the amount of visual field movement or the like. It is desirable to.
  • FIG. 8 and 9 are diagrams showing an outline of this embodiment.
  • the position where the second Wien filter is arranged is different.
  • a third Wien filter 14b is added between the particle beam passage opening forming member 10 and the focusing lens electrode 12 as compared with the optical system illustrated in FIG.
  • FIG. 8 and 9 are diagrams showing an outline of this embodiment.
  • the lens center of the focusing lens electrode 12 (for example, the intersection of the lens center (lens main surface) of the electrostatic lens formed by the focusing lens electrode 12 and the electron beam optical axis 201) is set as a secondary electron.
  • the first Wien filter 14a is controlled so that 23 (for example, the secondary electron orbit where the amount of electrons is the largest (centered on the brightness) in the orbits of the secondary electrons emitted from the sample 21) passes through.
  • the third Wien filter 14b is controlled so that the secondary electrons 23 that have passed through the focusing lens electrode 12 pass through the center of the aperture 101.
  • two Wien filters are arranged between the focusing lens electrode 12 and the deflector 15.
  • the orbits of the secondary electrons 23 deflected by the deflector 15 are deflected by the first Wien filter 14a.
  • the deflection fulcrum of the third Wien filter 14c is located on an extension of a virtual straight line connecting the center of the aperture 101 (the intersection of the aperture 101 and the beam optical axis) and the lens center of the focusing lens electrode 12.
  • the secondary electrons 23 are deflected so as to do so.
  • the deflection angles (deflection conditions) of the first Wien filter 14a and the third Wien filter 14c are adjusted so that the secondary electrons 23 pass through the centers of the focusing lens 12 and the aperture 101.
  • FIG. 10 is a diagram showing an optical system of a scanning electron microscope equipped with a batra-type lens for secondary electron focusing, and is a first deflector that deflects electrons 3 (electron beam) emitted from cathode 1 off the axis.
  • the second deflector 1002 that re-deflects the electron beam so that the electron beam deflected off-axis is parallel to the optical axis, and the electron beam deflected by the second deflector 1002 is deflected toward the optical axis.
  • It includes a third deflector 1003 and a fourth deflector 1004 that deflects the electron beam deflected by the third deflector 1003 along the optical axis.
  • the third deflector 1003 and the fourth deflector 1004 deflect the secondary electrons 23 toward the upper detector 8 arranged off-axis.
  • the deflection action for guiding the secondary electrons off-axis is performed. , It is possible to offset the effect on the electron beam.
  • the optical system illustrated in FIG. 10 replaces the Wien filter 9 with four magnetic field type deflectors (first to fourth deflectors, 1001, 1002, 1003, 1004). The difference is that it uses.
  • the four-stage magnetic field type deflector is arranged between the primary particle beam diaphragm 6 and the particle beam passage opening forming member 10 as illustrated in FIG.
  • the electron beam (electrons 3) is emitted from the cathode 1 and propagates along the optical axis, is deflected in the first direction by the first deflector (magnetic deflection coil) 1001, and is parallel to the optical axis but spaced from the optical axis.
  • the second deflector 1002 deflects it in the direction opposite to the first direction
  • the third deflector 1003 deflects it toward the optical axis in the second direction so that it propagates along the secondary optical axis.
  • It is deflected and deflected in the direction opposite to the second direction by the fourth deflector 1004 so that it propagates along the optical axis.
  • the primary electron beam takes the same orbit as when it is not deflected by these four deflections.
  • the secondary electrons 23 that have passed through the opening 101 are deflected by the magnetic deflection coils 103 and 104, separated from the optical axis, and are detected by the upper detector 8.
  • Examples 1, 2 and 3 a detector separated from the optical axis in a specific direction was used, but the same effect can be obtained by a method using a ring-shaped detector having a circular passage opening for an electron beam. I was able to get it.
  • FIG. 11 is a diagram showing an optical system that employs an annular detector 1201 as a detector.
  • the annular detector 1201 may be composed of a detection element such as a microchannel plate, or may be an annular electrode and new secondary electrons (generated when secondary electrons collide with the electrode). The tertiary electrons) may be detected by a detector provided outside the axis.
  • the annular detector 1201 is, for example, a particle beam passing opening forming member arranged between the particle beam passing opening forming member 10 and the primary particle beam drawing 6.
  • the secondary electrons 23a passing through the particle beam passing opening forming member 10 and the secondary electrons 23b colliding with (filtering) the particle beam passing opening forming member 10 are selected in the direction. Discrimination detection can be performed.
  • the method discrimination detection method for secondary electrons is not limited to the above embodiment, and includes various modified examples.
  • the above embodiment has been described in detail in order to explain the method discrimination detection method of secondary electrons in an easy-to-understand manner, and is not limited to the one having all the described configurations, and some configurations are deleted. Is also good.
  • a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment, or the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Tubes For Measurement (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

試料から特定方向に放出される荷電粒子を、その他の方向に放出される荷電粒子と弁別して検出することを目的とする荷電粒子線装置を提案する。　上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子源から放出されたビームを集束するように構成された対物レンズと、試料に対する前記ビームの照射によって試料から放出される第１の荷電粒子（２３）、及び当該第１の荷電粒子の軌道上に配置された荷電粒子衝突部材への衝突によって当該荷電粒子被衝突部材から放出される第２の荷電粒子の少なくとも一方を検出する検出器（８）と、前記対物レンズと前記検出器との間に配置される複数の電極を含む静電レンズ（１２）を備え、当該静電レンズはバトラ型である荷電粒子線装置を提案する。

Description

荷電粒子線装置
　本開示は、試料に荷電粒子ビームを照射に起因して得られる荷電粒子を検出する荷電粒子線装置に係り、特に、特定の方向に放出される荷電粒子、或いは当該荷電粒子が他の部材に衝突することによって発生する荷電粒子を選択的に検出する荷電粒子線装置に関する。
　荷電粒子線装置は、電子ビームのような荷電粒子を試料に照射し、試料から放出される荷電粒子を検出することにより、試料を観察する画像を形成する装置である。
　特許文献１には、試料から放出される二次電子の検出効率を向上させるために、一次粒子と同軸上に集束レンズを配置し、空間的に広がった二次電子を集束レンズ電極が生成する収束レンズ効果により収束させることにより、検出可能な放出角度範囲（以下、検出角度範囲）を広げた荷電粒子線装置が開示されている。
ＷＯ２０１６／０９２６４２（対応米国特許公開公報ＵＳ２０１７／０３４５６１３）
　特許文献１には、検出器に向かって二次電子を偏向する偏向器の偏向点に向かって、二次電子を集束する複数の電極を含む静電レンズを備えた荷電粒子線装置が開示されている。また、検出器と静電レンズとの間に二次電子の通過を一部制限する通過開口制限部材が設けられている。静電レンズの作用によって、二次電子の高効率収集を行うことが可能となるが、一方で複数の方向に放出された二次電子が混ざった状態で検出することになる。
　以下に、特定方向に放出される荷電粒子を、その他の方向に放出される荷電粒子と弁別して検出することを目的とする荷電粒子線装置を提案する。
　上記目的を達成するための一態様として、荷電粒子源から放出されたビームを集束するように構成された対物レンズと、試料に対する前記ビームの照射によって試料から放出される第１の荷電粒子、及び当該第１の荷電粒子の軌道上に配置された荷電粒子衝突部材への衝突によって当該荷電粒子被衝突部材から放出される第２の荷電粒子の少なくとも一方を検出する検出器と、前記対物レンズと前記検出器との間に配置される複数の電極を含む静電レンズを備え、当該静電レンズはバトラ型である荷電粒子線装置を提案する。
　また、上記目的を達成するための他の態様として、荷電粒子源から放出されたビームを集束するように構成された対物レンズと、試料に対する前記ビームの照射によって試料から放出される第１の荷電粒子、及び当該第１の荷電粒子の軌道上に配置された荷電粒子衝突部材への衝突によって当該荷電粒子被衝突部材から放出される第２の荷電粒子の少なくとも一方を検出する検出器と、前記対物レンズと前記検出器との間に配置される複数の電極を含む静電レンズを備え、前記複数の電極の少なくとも１つは、前記ビームの光軸に近づくにつれて、前記光軸方向の厚さが薄くなるようなテーパーが設けられている荷電粒子線装置を提案する。
　上記構成によれば、特定方向に放出される荷電粒子を、その他の方向に放出される荷電粒子と弁別して検出することが可能となる。
実施例１に係る走査電子顕微鏡の概略図。 円筒型の集束レンズ電極における二次電子軌道の概略図。 バトラ型の集束レンズ電極における二次電子軌道の概略図。 バトラ型レンズ電極の定義を示す図。 実施例１に係る偏向器による二次電子への影響をウィーンフィルタにより補正した二次電子軌道の概略図。 イメージシフトに対してウィーンフィルタの設定を決定するフローチャート。 実施例１に係る走査電子顕微鏡を用いて、二次粒子の検出角度を指定するＧＵＩの一例を示す図。 実施例２に係る走査電子顕微鏡と二次電子軌道の概略図。 実施例２に係る走査電子顕微鏡と二次電子軌道の概略図。 実施例３に係る走査電子顕微鏡の概略図。 実施例４に係る走査電子顕微鏡の概略図。 集束レンズ電極によって調整された二次電子軌道と、粒子線開口形成部材への二次電子の到達位置の関係を示す図。
　以下に、試料に対する一次粒子線（電子ビームやイオンビーム等の粒子線）の照射によって得られる二次荷電粒子を検出するように構成された検出器と、前記検出器と対物レンズとの間に配置され、前記試料から放出される荷電粒子を集束する集束レンズを備えた荷電粒子線装置であって、前記集束レンズを構成する電極形状がバトラ型である荷電粒子線装置を説明する。
　三次元積層構造を持つデバイスの一つである３Ｄ－ＮＡＮＤの製造工程では、アスペクト比の高い孔や溝の底部を観察することが重要であり、荷電粒子線装置による観察では底部から放出される二次電子をアスペクト比に応じた最適な放出角度範囲を選択して検出する技術が望まれる。更に、スループットの向上も重要である。そのためにはより広い視野移動範囲が必要である。
　上述のように二次電子等の検出角度範囲を選択するためには、試料から放出された二次電子等を集束レンズによって集束し、軌道弁別を可能とする通過開口が設けられた通過開口形成部材を用いて、特定角度に放出された二次電子を選択的に通過させることが望ましい。一方で集束レンズの集束強度は、集束レンズの電子通過開口内の通過位置に応じて異なるため、異なる角度で出射した二次電子が絞り上で同じ位置に到達する場合がある。即ち、異なる方向に放出された荷電粒子が混在して検出される場合がある。また、レンズの通過位置に応じて、異なる集束作用を受けると、ビームの理想光軸（ビームを偏向しない場合のビーム軌道）との相対角度が小さい軌道の二次電子に対し、相対角度が大きい軌道の二次電子の方が、強い集束作用を受ける。その結果、相対角と通過開口制限部材への到達位置との関係が線形とはならない。特に放出角度（相対角度）が大きい範囲まで検出角度範囲を制御する場合、二次電子は集束レンズ電極のより外部を通過するため、所望の検出角度範囲を選択することが困難となる。
　更に、偏向器（例えば視野（Ｆｉｅｌｄ　Ｏｆ　Ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）間の移動を高速に行うための視野移動用偏向器）により一次粒子の到達位置を変化させると、当該偏向器により二次電子も偏向され、集束レンズ電極を通過する位置が変化し、二次電子への収束作用の変化（以下、収差）により、一次粒子の到達位置に依存して検出角度範囲が変化する。
　以下に、上記のような状況に鑑み、二次電子の集束レンズ電極による収差を抑制すること、かつ一次粒子の到達位置に応じて集束レンズ電極の通過位置を制御することにより、二次電子の検出角度範囲を制御する荷電粒子線装置を説明する。
　また、集束レンズを構成する電極の形状を収差の小さいバトラ形状とすること、及び二次電子の集束レンズ電極を通過する位置を制御するウィーンフィルタを備えた荷電粒子線装置を説明する。
　バトラ型レンズやウィーンフィルタの採用によって、試料上の観察位置に依らず、広い放出角度領域において二次電子の検出角度範囲の制御が可能となる。
　以下、図面を参照して、特定放出角度の荷電粒子を選択的に検出し得る荷電粒子線装置を説明する。
　より具体的には、荷電粒子線（一次粒子線、荷電粒子ビームと称することもある）を試料に照射し、試料から放出される荷電粒子（二次電子、後方散乱電子、二次イオン等）、或いはこれらの荷電粒子が二次電子変換電極のような変換素子に衝突することによって生じる荷電粒子（三次電子等）を検出することにより、試料を観察する画像を形成する装置であって、バトラ型の集束レンズ等を試料からの放出荷電粒子の集束素子として用いた荷電粒子線装置を説明する。荷電粒子線装置には、例えば、電子ビームを試料に照射することによって、試料から放出される二次電子等を検出する走査電子顕微鏡、試料を透過した電子を検出する透過電子顕微鏡、集束したイオンビームを試料に照射することで試料の観察を行う集束イオンビーム装置などの様々な装置がある。以下では、荷電粒子線装置の一例として、一次粒子線も二次荷電粒子も電子である走査電子顕微鏡を用いて説明する。
　図１は第一の実施例に係る走査電子顕微鏡の概略図である。本実施例では、半導体ウエハなどの大型試料に作成されたパターンの測長や、パターン上の欠陥や異物の検査を行うために、一次粒子線である電子ビームのエネルギーを数１０ｅＶから数ｋｅＶの低入射エネルギーとする。ただし、本実施例は、対象としている試料や目的に応じて電子ビームのエネルギーが大きくなっても適用できる。
　制御演算装置３２は制御テーブル３５に保存された条件を読み出し、電子銃制御部２４、集束レンズ制御部２５、ウィーンフィルタ制御部２６、集束レンズ電極制御部２７、ウィーンフィルタ制御部３６、走査偏向器制御部２８、対物レンズ制御部２９、加速電極制御部３０、試料ホルダ制御部３１を用いて、装置内の電圧や電流を設定する。
　オペレータが測定条件を変更するように指示した場合には、制御演算装置３２が制御テーブル３５を読み出し、制御パラメータの変更を行う。陰極１と引出電極２の間に引出電圧が印加されると、陰極１から電子３が放出される。放出された電子３は引出電極２と接地電位にある陽極４の間で加速される。陽極４を通過した電子３である電子ビームのエネルギーは陰極１と陽極４の間の加速電圧と一致する。陽極４を通過した電子ビーム（一次粒子線）は集束レンズ５で集束されて一次粒子線用絞り６を通過し、偏向器１５による走査偏向を受けた後、対物レンズ２０によりに細く絞られて試料２１に到達する。対物レンズ２０は対物レンズコイル１７と上側磁極１８と下側磁極１９を有し、対物レンズコイル１７で発生した磁界を上下磁極のギャップから漏洩させて一次粒子線の軸上に集中させることにより、一次粒子線を細く絞る。一次粒子線の絞られ方は、対物レンズコイル１７の電流量を変化させることで調整される。
　試料ホルダ２２には負の電圧が印加される。対物レンズ２０を通過した一次粒子線は、対物レンズ２０と試料２１の間に作られた減速電界で減速され、試料２１に到達する。対物レンズ２０を通過するときの一次粒子線は試料２１に到達したときよりも高いエネルギーを有するので、試料２１に到達したときのエネルギーを有する一次粒子線が対物レンズ２０を通過する場合に比べて、対物レンズ２０での色収差が減少する。その結果、低入射エネルギーであっても、より細い電子ビームが得られて高い分解能を達成する。
　対物レンズ２０での一次粒子線の開き角は集束レンズ５の下方に配置される一次粒子線用絞り６で決められる。一次粒子線用絞り６に対する一次粒子線のセンタリングは調整つまみ７を用いた機械的な調整でも良いし、一次粒子線用絞り６の前後に別途設けられる静電偏向器や磁界偏向器を用いた一次粒子線の偏向による調整でも良い。対物レンズ２０で細く絞られた一次粒子線は偏向器１５によって試料２１上を走査される。
　一次粒子線が試料２１に照射されると、二次電子２３ａと２３ｂが発生する。対物レンズ２０と試料２１の間に作られた減速電界は、二次電子２３ａと２３ｂに対して加速電界として作用する。その結果、二次電子２３ａと２３ｂは対物レンズ２０の通路内に吸引され、加速電極１６による加速電界と対物レンズ２０の磁界でレンズ作用を受けながら装置の上方へ向かう。ここで、加速電極１６として特別な電極を設置せず、対物レンズ２０の上側磁極１８を加速電極として使用し、上側磁極１８に独立して電圧を印加してもよい。なお、上側磁極１８のみに電圧を印加するため、空間を空けるか絶縁体を間に挟むことで下側磁極１９と絶縁する。
　一次粒子線の軸である光軸となす角度が二次電子２３ｂに比べて小さい二次電子２３ａ（第１の荷電粒子）は、粒子線通過開口１０が有する穴を通過した後に、ウィーンフィルタ９によって一次粒子線の軸外に偏向され粒子線通過形成部材１０に設けられた開口１０１よりも陰極１側に配置された上方検出器８により検出される。なお、二次電子２３ａを軸外に偏向させた二次電子の軌道上に、別途設けられた反射板（荷電粒子衝突部材）に衝突させることにより発生する二次電子（三次電子（第２の荷電粒子））が検出されても良い。
　光軸となす角度が二次電子２３ａに比べて大きい二次電子２３ｂは粒子線通過開口１０に衝突する。粒子線通過開口１０への二次電子２３ｂの衝突によって発生する二次電子２３ｃは、粒子線通過開口１０よりも試料２１側に配置された下方検出器１１で検出される。なお、粒子線通過開口１０の代わりにマイクロチャンネルプレートや半導体検出器を用いて二次電子２３ｂを検出してもよい。上方検出器８や下方検出器１１に検出された二次電子２３ａと二次電子２３ｂに基づいて構成される画像は、モニタ３４に表示されて記録装置３３に保存される。
　集束レンズ電極制御部２７により集束レンズ電極１２に印加する電圧を変化させることにより、二次電子２３への集束レンズ電極による収束効果を変化させ、開口１０により特定の二次電子２３ａのみが通過することにより、上方検出器８により検出する二次電子２３が試料２１から出射したときの放出角度範囲を変化させることが可能である。
　ウィーンフィルタは、偏向電界を発生するための対となる複数の電極と、偏向電界に対し直交する方向に偏向磁界を発生するための複数の磁極を備えた偏向器である。ウィーンフィルタが発生する直交電磁界は、電子ビーム、或いは試料から放出される二次電子のいずれか一方を特定方向に偏向すると共に、他方を偏向しないように調整されている。より具体的には、電子ビーム、或いは試料から放出される二次電子のいずれか一方を、電界及び磁界によって偏向すると共に、他方の偏向電界による偏向作用を、偏向磁界による偏向作用によって相殺するように調整されている。後述する実施例の場合、電子ビームへの偏向作用を抑制しつつ、二次電子を選択的に偏向するためにウィーンフィルタを用いる例について説明する。
　図２では、試料から放出された二次電子を集束することによって、検出可能な角度範囲を調整する静電レンズ（集束レンズ電極１２）を備えた光学系を例示している。集束レンズ電極１２は異なる電圧が印加される複数の電極を含んでいる。集束レンズ電極１２を構成する複数の電極は、電子ビームへの対向面（電子ビーム側内壁）が光軸に平行に形成され、内壁形状は円筒形となっている。また、図２に例示する光学系には、図１に示される構成のうち、試料２１、二次電子２３、偏向器１５、ウィーンフィルタ１４、集束レンズ電極１２、粒子線通過開口形成部材１０が含まれている。
　試料２１から放出される二次電子は、その放出方向に応じて異なる軌道を通過する。具体的な一例として、試料２１から放出される二次電子２３ｂには、ビーム光軸２０１（例えばビームを偏向しないときのビームの理想光軸、一点鎖線で表記）に対する相対角（放出角）が、他の二次電子に対して相対的に小さい二次電子２３ｂ－１、二次電子２３ｂ－１に対して相対的に放出角の大きい二次電子２３ｂ－２、２３ｂ－３、２３ｂ－４が含まれている。例えば、放出角の小さな二次電子２３ｂ－１、２３ｂ－２は集束レンズ電極１２のビーム通過開口内の比較的内側を通り、レンズ作用により集束される。
　一方、放出角の大きな二次電子２３ｂ－３、２３ｂ－４は集束レンズ電極１２のビーム通過開口内の比較的外側を通るため、二次電子２３ｂ－１、２３ｂ－２と比べて球面収差により、より大きく偏向される。このため放出角が異なる二次電子であっても、二次電子の軌道を制限するための粒子線通過開口形成部材１０の開口１０１を通過するとき軌道が一致する場合がある。図２の例では、二次電子２３ｂ－１と、二次電子２３ｂ－３の開口１０１通過時の軌道が一致している。
　このように、特定放出角の二次電子を選択的に通過させることによって、特定放出角範囲の二次電子を選択的に検出することを目的に設けられた開口１０１であっても、二次電子２３ｂ－１と、二次電子２３ｂ－３の弁別ができない。また、図２の例では二次電子の放出角の大きさと、粒子線通過開口形成部材１０とその開口への二次電子の到達位置は、単純な線形の関係になく、二次電子の検出角度範囲の調整が難しい。特に、検出角度範囲を広い放出角度まで広げることを考えると、所望の検出角度範囲と異なる放出角度の二次電子が検出される場合がある。
　図２で説明したように、円筒型の集束レンズ電極１２では主に球面収差が要因で二次電子の検出角度範囲の調整が難しい場合がある。
　そこで、本実施例では二次電子集束用レンズを構成する複数の電極の少なくとも１つをバトラ型とすることで、放出角が大きな角度範囲の二次電子を選択的に検出することを前提とした光学系であっても、容易な調整によって所望の放出角度範囲の二次電子の選択的検出を可能とする荷電粒子線装置について説明する。ここでバトラ型の電極とは、例えば電極のビーム光軸方向の厚さが、光軸に近づくに従って徐々に薄くなるようにテーパーが設けられた電極であり、テーパーは曲面や平面で形成される。また、テーパー面は電極の片面、或いは両面に形成される。静電レンズは、１以上のバトラ型電極を含む複数の電極から構成される。
　図３では、１以上のバトラ型電極を含む複数の電極からなる集束レンズ電極を含む光学系について説明する。図３は集束レンズ電極１２がバトラ型電極を含む場合の概略図であって、図１に示される構成のうち、試料２１、二次電子２３、偏向器１５、ウィーンフィルタ１４、集束レンズ電極１２、粒子線通過開口形成部材１０を抜粋して示す。粒子線通過開口形成部材１０には、電子ビーム光軸２０１を包囲すると共に、所望の放出角度範囲の電子を選択的に通過させる開口１０１が設けられている。集束レンズ電極１２の集束条件を調整することで、通過する電子の放出角度を調整することができる。
　図３に例示するバトラ型の電極を含む静電レンズを採用することによって、集束レンズ電極１２の強度と、粒子線通過開口形成部材１０及び開口１０１への二次電子の到達位置が線形となる状態を、広いレンズ強度範囲に亘って維持することが可能となる。換言すれば、収差の小さなバトラ型の電極を有する集束レンズ電極１２により二次電子２３ｂを集束した場合は、試料２１から出射する二次電子２３の放出角に対して、粒子線通過開口形成部材１０上における到達位置が線形に変化する領域が広くなる。そのため、バトラ型の集束レンズ電極１２と粒子線通過開口形成部材１０の組み合わせで、二次電子２３の検出角度範囲の制御可能な放出角度範囲が広くなり、制御性が改善された。
　図３に例示するようにバトラ型の集束レンズ電極１２を、二次電子を集束するための集束レンズとすることによって球面収差を抑制でき、特に電子ビーム光軸２０１との相対角が大きな二次電子（例えば二次電子２３ｂ－４）に対する集束作用を抑制することができる。これによって、放出二次電子の電子ビーム光軸２０１との相対角と、粒子線開口部形成部材１０と同じ光軸方向位置（高さ）上での二次電子の到達位置と電子ビーム光軸２０１との間の距離との関係を線形にすることができ、集束レンズ電極１２を利用した二次電子の方向弁別を容易に行うことができる。
　図１２は集束レンズ電極１２によって調整された二次電子軌道と、粒子線開口形成部材１０への二次電子の到達位置の関係を示す図である。例えば、二次電子２３ｂ－１は電子ビーム光軸２０１に対する相対角がα１で放出された二次電子であり、二次電子２３ｂ－２、２３ｂ－３、２３ｂ－４はそれぞれ相対角α２、α３、α４で放出された二次電子である。図１２に例示するように、二次電子の放出方向（光軸に対する相対角）がα４＞α３＞α３＞α１であるときに、到達位置と光軸との距離がｄ４＞ｄ３＞ｄ２＞ｄ１となるバトラ型集束レンズ電極１２を採用することによって、レンズに供給する電圧の制御に基づく、角度弁別検出を容易に実現することが可能となる。
　バトラ型の集束レンズ電極を使用する場合、同サイズの円筒レンズと比べて得られる収束作用を小さくすることができるため、電圧変化に伴う高精度な集束条件の調整が可能となる。
　図４はバトラ型のレンズ電極の形状を例示する図である。図４（ａ）は２枚の電極から構成されるバトラ型のレンズを例示しているす。バトラレンズは、２枚以上の円形の電極板１２ａ、１２ｂを平行に配置した構造を有する静電レンズの一種で、円形の電極板の外側が平板状で、光軸を包囲する内側部（光軸に近接する側）が、外側部（内側部に対して相対的に光軸から離れている側）に対して光軸方向の厚さが薄くなっている。また、図４に例示するように、電極の上側部（電子源側）及び下側部（ビームの被照射対象側）の少なくとも一方に傾斜面を設けることによって、電極の厚さを変化させるようにしても良い。例えば円形に形成される電極板には、電子線が通過する円形の開口を備えている。加工しやすいように、この形を多少変形させたレンズもバトラレンズないしバトラ型レンズと定義することもできる。
　図１等に例示する構成では、レンズへの入射エネルギーとレンズからの出射エネルギーを変えない二次電子集束レンズ電極として用いるため、図４（ｂ）に示す３枚のアインツェルレンズからなる二次電子集束レンズ電極を用いた。この場合、電極１２ｃ、１２ｅを同電位とし、この電位を基準として１２ｄの電極の電位は負電位とした。なお、１２ｄは正電位を印加してもよい。
　試料画像を取得するために偏向器１５により一次電子線を走査する。観察位置を変更する場合は走査偏向中心（以下、視野中心）を移動させるためにも偏向器１５により一次電子線を偏向する。偏向器１５により一次電子線を偏向し、視野中心を移動させることをイメージシフトと呼ぶ。
　偏向器１５は一次電子線に加えて、二次電子２３も偏向するため、偏向器１５により一次電子線の到達位置を変えると、二次電子２３が集束レンズ電極１２を通過する位置も変化するため、集束レンズ電極１２による二次電子２３の収差が増大する。
　所望の角度範囲の二次電子を検出するために、一次電子線の到達位置に寄らずに二次電子の中心軌道を集束レンズ電極１２の中心付近、かつ開口１０１の中心を通るように制御する。本制御により、一次電子線の到達位置に対する、二次電子２３の検出範囲の変化を抑制することができる。
　ここで、二次電子の中心軌道とは、試料から生成する二次電子の集合において、試料２１に平行な断面における電子数密度が最も高い点を繋いだ軌道を言う。
　図５を用いて、第一のウィーンフィルタ１２による二次電子２３の中心軌道の制御について説明する。図５は第一のウィーンフィルタ１２による二次電子２３の中心軌道の制御の概略図であって、図１に示される構成のうち、試料２１、二次電子２３、偏向器１５、第一のウィーンフィルタ１４、集束レンズ電極１２、粒子線通過開口１０１、第二のウィーンフィルタ９、上方検出器８を抜粋して示す。
　第一のウィーンフィルタ１４により、集束レンズ電極を通過した二次電子23の中心軌道が開口１０１の中心を通過するように偏向角を制御した。
　ウィーンフィルタは二次電子を偏向するための電場を印加するための電極と、磁場を印加するためのコイルからなる。偏向角を制御するとは、一次電子線は偏向させないように電極電圧、コイル電流の比を保ちながら二次電子線を偏向させる電極電圧、コイル電流を設定することを言う。
　図６、図７を用いて、所望のイメージシフト条件でビームを偏向した場合であっても、集束レンズ電極を通過した二次電子２３の中心軌道が、開口１０１の中心を通過するように、図５に例示するウィーンフィルタ１４の偏向条件（偏向角）を調整する方法について説明する。なお、本実施例ではビームを走査する走査信号と、視野を移動する視野移動用信号を重畳して偏向器１５に供給することによって、視野移動とビーム走査を行う装置について説明するが、視野移動用偏向器と走査偏向器を別に設けるようにしても良い。
　まず、Ｓ６０１で集束電極の電圧を設定する。集束レンズへの電圧印加条件は、例えば所望の放出角度範囲の二次電子等を検出できるように、集束レンズ条件（印加電圧条件）と、二次電子の検出角度範囲等の関係を記憶するデータベース等に、所望の検出角度範囲等の情報を参照することによって、集束レンズ電極１２への印加電圧を設定するようにしても良い。
　次にし、イメージシフトゼロ（視野移動用偏向器による偏向をしない）、ウィーンフィルタ偏向角ゼロ度の条件（Ｓ６０２）において、広い視野範囲での上方検出器８による試料の走査像を取得する（Ｓ６０３、図７（ａ））。図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に例示する画像は、開口１０１の投影像であり、粒子線開口部形成部材１０上にて、開口１０１より広い範囲でビームが走査することによって得られる。上方検出器８の出力に基づいて形成される画像７１ａは、開口１０１に対応する画像位置が高輝度な画像となる。
　制御演算装置３２（１以上のコンピューターシステム）は、上方検出器８の出力に基づいて形成された画像について、画像処理によって輝度中心を特定し、制御テーブル３５は、輝度中心と視野中心が一致するようにウィーンフィルタの偏向条件を設定する。より具体的には、制御演算装置３２は上方検出器８の出力に基づいて形成される画像７１ａの輝度（信号量）が最大となる位置（開口１０の中心に相当する明るさ中心）７４ａを検出し、制御テーブル３５は、明るさ中心７４ａと視野中心７３ａ（画像の中心）が一致するウィーンフィルタの偏向角を決定する。
　記録装置３３には、予め明るさ中心７４ａと視野中心７３ａ間のずれ情報（方向とずれ量に関する情報）と、ウィーンフィルタの偏向条件（補正条件）との関係を記憶するテーブル等が記憶されており、制御テーブル３５はこの関連情報を参照することにより、適切な偏向条件を設定する。
　次に、１以上のコンピューターシステム等で構成される制御テーブル３５等は、Ｓ６０４で検出されたウィーンフィルタ条件（偏向角或いは偏向条件）を維持した状態で、イメージシフト量（視野移動用偏向器の偏向量）が所定の条件（例えば視野移動用偏向器の偏向量が最大）となるように、視野移動用偏向器へ信号を供給する。制御テーブル３５等は、この視野移動状態にて上述のように開口１０１を含む広い走査範囲でビームを走査するように偏向器に信号を供給し、その走査に基づいて試料２１から放出される二次電子２３を上方検出器８にて検出させ、上方検出器８の出力に基づいて画像を生成する（Ｓ６０６、図７（ｂ））。制御演算装置３２等は、生成された画像７１ｂについて画像処理等により明るさ中心７４ｂを検出し、当該明るさ中心７４ｂと視野中心７３ｂとの間のずれを求める。制御テーブル３５等は、明るさ中心７４ｂと視野中心７３ｂが一致するウィーンフィルタの偏向角を決定する。
　上述したＳ６０５－Ｓ６０７の処理をイメージシフト４方向、計４点で繰り返し、この測定結果を補間することにより所望のイメージシフトに対するウィーンフィルタの偏向角を決定する。
　図６に例示したような処理により決定した偏向角を適用することによって、図７（ｃ）に例示するように、視野中心７３ｃと明るさ中心７４ｃが一致する。この条件において、視野中心における上方検出器８の信号量が最大となるため、二次電子２３の中心軌道が開口１０１の中心を通る条件となる。
　図７（ｄ）に、二次電子の検出角度範囲オペレータが指定するＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）画面の一例を示す。図７（ｄ）に例示するＧＵＩには、第一画像表示部７１ｄと第二画像表示部７２、スライダー７５、角度範囲指定ボックス７６、イメージシフト距離指定ボックス７７ａ、７７ｂ、ウィーンフィルタ偏向角設定ボックス７８ａ、７８ｂが含まれている。ＧＵＩ画面は、モニタ３４に表示され、オペレータに操作される。
　第一画像表示部７１ｄには上方検出器８での検出に基づいて構成される画像が表示される。第二画像表示部７２には下方検出器１１での検出に基づいて構成される画像が表示される。
　スライダー７５または角度指定ボックス７６では、上方検出器８で検出される検出角度範囲が０から１００の無次元の数値として設定される。なおスライダー７５または角度指定ボックス５５に表示される数値は、検出角度範囲に対応する数値であっても良いし、集束レンズ電極１２の電圧に対応する数値であっても良い。図７（ｄ）のＧＵＩにより、上方検出器８と下方検出器１１での検出に基づいて構成されるそれぞれの画像を同時に観察できる。図１０に示した画像は孔が形成された溝パターンを観察したときの例であり、第一画像表示部５３ａは第二画像表示部５３ｂよりも溝の中が明るい像が得られた。
　イメージシフト距離を増やすことによって、試料ホルダ２２の移動回数（機械的な移動）を減らすことができる。イメージシフト距離を増やすと、二次電子２３は偏向器１５によってより大きく偏向されるため、集束レンズ電極１２の外側を通るものが多く含まれることになる。その結果、レンズの理想光軸から離間した軌道を通過する二次電子２３に対する集束レンズ電極１２の収差の影響が増大する。
　イメージシフト距離を伸ばしつつ、集束レンズ電極１２と粒子線通過開口形成部材１０を用いた弁別検出の制御性を良くするためには、視野移動量等によらず集束レンズ電極１２の通過位置を一定にすることが望ましい。
　本実施例では、第二のウィーンフィルタを用いることによって、視野移動量の変化があっても、弁別条件の調整を容易に行い得る走査電子顕微鏡について説明する。本実施例の構成によれば、制御性に優れた弁別検出を行うことが可能となる。図８、図９は本実施例の概要を示す図である。図８と図９では、第二のウィーンフィルタを配置する位置が異なる。図８の例では図５に例示する光学系と比較して、粒子線通過開口形成部材１０と、集束レンズ電極１２との間に第三のウィーンフィルタ１４ｂが追加されている。図８の例では、集束レンズ電極１２のレンズ中心（例えば、集束レンズ電極１２によって形成される静電レンズのレンズ中心（レンズ主面）と電子ビーム光軸２０１との交点）を、二次電子２３（例えば試料２１から放出される二次電子の軌道の中で電子量が最大となる（明るさ中心となる）二次電子軌道）が通過するように、第一のウィーンフィルタ１４ａが制御されている。更に、集束レンズ電極１２を通過した二次電子２３が、開口１０１の中心を通過するように、第三のウィーンフィルタ１４ｂが制御されている。
　一方、図９に例示する構成では、集束レンズ電極１２と偏向器１５との間に２つのウィーンフィルタが配置されている。図９の例では、偏向器１５によって偏向された二次電子２３の軌道を、第一のウィーンフィルタ１４ａによって偏向する。第一のウィーンフィルタ１４ａは、第三のウィーンフィルタ１４ｃの偏向支点が、開口１０１の中心（開口１０１とビーム光軸の交点）と集束レンズ電極１２のレンズ中心を結ぶ仮想直線の延長線上に位置するように、二次電子２３を偏向する。
　図９に例示する光学系では、軌道制御内容が分かりやすいように、集束レンズ電極１２の中心軸と開口１０１の中心軸が一致していない場合で説明する。第一のウィーンフィルタ１４ａと第三のウィーンフィルタ１４ｃの偏向角（偏向条件）は、二次電子２３が集束レンズ１２と開口１０１の中心を通過するように調整されている。
　図１０は、二次電子集束用のバトラ型レンズを搭載した走査電子顕微鏡の光学系を示す図であり、陰極１から放出された電子３（電子ビーム）を軸外に偏向する第１偏向器１００１、軸外に偏向された電子ビームが光軸と平行となるように電子ビームを再度偏向する第２偏向器１００２、第２偏向器１００２によって偏向された電子ビームを光軸に向かって偏向する第３偏向器１００３、及び第３偏向器１００３によって偏向された電子ビームを光軸に沿って偏向する第４偏向器１００４を備えている。第３偏向器１００３と第４偏向器１００４は、軸外に配置された上方検出器８に向かって二次電子２３を偏向する。第１偏向器１００１と第２偏向器１００２によって電子ビームを軸外に偏向することによって、軸外に二次電子を導くための偏向作用（第３偏向器１００３、第４偏向器１００４による）が、電子ビームにもたらす影響を相殺することが可能となる。
　図１０に例示するように、軸外に二次電子を偏向する偏向器として磁界型偏向器（第３偏向器１００３、第４偏向器１００４）を採用する場合であっても、先の実施例と同等の効果を得ることができる。
　図１０に例示する光学系は、図１に例示する光学系と比較すると、ウィーンフィルタ９に替えて、磁界型の４つの偏向器（第１～４偏向器、１００１、１００２、１００３、１００４）を採用している点が異なる。４段の磁界型偏向器は、図１に例示したような一次粒子線絞り６と粒子線通過開口形成部材１０との間に配置される。
　電子ビーム（電子３）は陰極１から放出され光軸に沿って伝搬し、第１偏向器（磁気偏向コイル）１００１により第１の方向に偏向され、光軸に平行であるが光軸から間隔があけられている二次光軸に沿って伝搬するように、第２偏向器１００２により第１の方向と反対方向に偏向され、第３偏向器１００３により第２の方向で光軸に向かって偏向され、光軸に沿って伝搬するように第４偏向器１００４により第２の方向と反対の方向に偏向される。一次電子線はこの４回の偏向により偏向されない場合と同等の軌道をとる。
　開口１０１を通過した二次電子２３は、磁気偏向コイル１０３、１０４により偏向されて光軸から離れ、上方検出器８により検出される。
　実施例１、２、３では光軸に対し、特定方向に離間した検出器を用いたが、電子ビームための円形の通過開口が形成された円環型検出器を用いる方法でも同様の効果を得ることが出来た。
　図１１は検出器として円環状検出器１２０１を採用した光学系を示す図である。円環状検出器１２０１は例えばマイクロチャネルプレートのような検出素子で構成するようにしても良いし、円環状の電極とし、当該電極に二次電子が衝突したときに発生する新たな二次電子（三次電子）を軸外に設けられた検出器で検出するようにしても良い。
　円環状検出器１２０１は、例えば粒子線通過開口形成部材１０と一次粒子線用絞り６との間に配置される粒子線通過開口形成部材である。集束レンズ電極１２の調整によって、粒子線通過開口形成部材１０を通過する二次電子２３ａと、粒子線通過開口形成部材１０に衝突する（フィルタリングされる）二次電子２３ｂを選別することによって、方向弁別検出を行うことが可能となる。
　なお、二次電子の方法弁別検出法は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例は二次電子の方法弁別検出法を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、説明した全ての構成を備えるものに限定されず、一部の構成を削除しても良い。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成で置換したり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加したりしても良い。
１…陰極、２…引出電極、３…電子、４…陽極、５…集束レンズ、６…一次粒子線用絞り、７…調整つまみ、８…上方検出器、９…ウィーンフィルタ、１０…粒子線通過開口形成部材、１１…下方検出器、１２…集束レンズ電極、１４…ウィーンフィルタ、１５…偏向器、１６…加速電極、１７…対物レンズコイル、１８…上側磁極、１９…下側磁極、２０…対物レンズ、２１…試料、２２…試料ホルダ、２３…二次電子、２４…電子銃制御部、２５…集束レンズ制御部、２６…ウィーンフィルタ制御部、２７…集束レンズ電極制御部、２８…ウィーンフィルタ制御部、２９…対物レンズ制御部、３０…加速電極制御部、３１…試料ホルダ制御部、３２…制御演算装置、３３…記録装置、３４…モニタ、３５…制御テーブル、３６…偏向器制御部

Claims (8)

  1. 　荷電粒子源から放出されたビームを集束するように構成された対物レンズと、
    　試料に対する前記ビームの照射によって試料から放出される第１の荷電粒子、及び当該第１の荷電粒子の軌道上に配置された荷電粒子衝突部材への衝突によって当該荷電粒子衝突部材から放出される第２の荷電粒子の少なくとも一方を検出する検出器と、
    　前記対物レンズと前記検出器との間に配置される複数の電極を含む静電レンズを備え、当該静電レンズはバトラ型である荷電粒子線装置。
  2. 　請求項１において、
    　前記静電レンズと前記検出器との間に配置される粒子線通過開口形成部材と、
    　前記対物レンズと前記静電レンズとの間に配置される１以上のウィーンフィルタを備え、
    　前記１以上のウィーンフィルタは、前記第１の荷電粒子が、前記粒子線通過開口形成部材の粒子線通過開口の中心を通過するように前記第１の荷電粒子を偏向する荷電粒子線装置。
  3. 　請求項２において、
    　前記１以上のウィーンフィルタは、前記静電レンズによって軌道が変化する二次電子が、前記粒子線通過開口の中心を通過するように前記第１の荷電粒子を偏向する荷電粒子線装置。
  4. 　請求項１において、
    　前記対物レンズと前記静電レンズとの間に配置される１以上のウィーンフィルタと、前記検出器と前記静電レンズとの間に配置される粒子線通過開口形成部材を備え、前記１以上のウィーンフィルタは、前記第１の荷電粒子が、前記静電レンズのレンズ中心を通過するように、前記第１の荷電粒子を偏向する荷電粒子線装置。
  5. 　請求項４において、
    　前記１以上のウィーンフィルタは、前記第１の荷電粒子の中心軌道が前記静電レンズのレンズ中心を通過するように、前記第１の荷電粒子を偏向するように構成されている荷電粒子線装置。
  6. 　請求項１において、
    　前記静電レンズと前記検出器との間に配置される粒子線通過開口形成部材と、
    　前記対物レンズと前記静電レンズとの間に配置される１以上のウィーンフィルタと、
    　前記試料に対するビームの到達位置を変化させる偏向器を備え、
    　前記１以上のウィーンフィルタは、当該偏向器の偏向条件によらず、前記第１の荷電粒子が、前記粒子線通過開口形成部材の粒子線通過開口の中心を通過するように前記第１の荷電粒子を偏向する荷電粒子線装置。
  7. 　請求項１において、
    　前記検出器は、前記ビームの通過開口を備えた環状検出器である荷電粒子線装置。
  8. 　荷電粒子源から放出されたビームを集束するように構成された対物レンズと、
    　試料に対する前記ビームの照射によって試料から放出される第１の荷電粒子、及び当該第１の荷電粒子の軌道上に配置された荷電粒子被衝突部材への衝突によって当該荷電粒子被衝突から放出される第２の荷電粒子の少なくとも一方を検出する検出器と、
    　前記対物レンズと前記検出器との間に配置される複数の電極を含む静電レンズを備え、
    　前記複数の電極の少なくとも１つは、前記ビームの光軸に近づくにつれて、前記光軸方向の厚さが薄くなるようなテーパーが設けられている荷電粒子線装置。
PCT/JP2020/018074 2020-04-28 2020-04-28 荷電粒子線装置 WO2021220388A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/921,737 US20230170182A1 (en) 2020-04-28 2020-04-28 Charged Particle Beam Apparatus
KR1020227037618A KR20220158828A (ko) 2020-04-28 2020-04-28 하전 입자선 장치
PCT/JP2020/018074 WO2021220388A1 (ja) 2020-04-28 2020-04-28 荷電粒子線装置
TW110109768A TW202141554A (zh) 2020-04-28 2021-03-18 帶電粒子束裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/018074 WO2021220388A1 (ja) 2020-04-28 2020-04-28 荷電粒子線装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021220388A1 true WO2021220388A1 (ja) 2021-11-04

Family

ID=78373421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/018074 WO2021220388A1 (ja) 2020-04-28 2020-04-28 荷電粒子線装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230170182A1 (ja)
KR (1) KR20220158828A (ja)
TW (1) TW202141554A (ja)
WO (1) WO2021220388A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004071573A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Fei Co 集束イオンビームと走査型電子顕微鏡との同軸鏡筒を備えた装置並びに像形成及び処理方法
JP2008198471A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016092642A1 (ja) 2014-12-10 2016-06-16 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004071573A (ja) * 2002-08-07 2004-03-04 Fei Co 集束イオンビームと走査型電子顕微鏡との同軸鏡筒を備えた装置並びに像形成及び処理方法
JP2008198471A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220158828A (ko) 2022-12-01
TW202141554A (zh) 2021-11-01
US20230170182A1 (en) 2023-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11562881B2 (en) Charged particle beam system
KR102214294B1 (ko) 1차 하전 입자 빔렛들의 어레이를 이용한 시료의 검사를 위한 하전 입자 빔 디바이스
US11562880B2 (en) Particle beam system for adjusting the current of individual particle beams
JP6728498B2 (ja) 試験片を検査する方法および荷電粒子マルチビーム装置
US6943349B2 (en) Multi beam charged particle device
JP4977509B2 (ja) 走査電子顕微鏡
WO2014188882A1 (ja) 荷電粒子線応用装置
US20080067376A1 (en) Charged particle beam apparatus
US20110139983A1 (en) Charged corpuscular particle beam irradiating method, and charged corpuscular particle beam apparatus
CN108463869B (zh) 带电粒子束装置及其光轴调整方法
JP2018006339A (ja) 走査電子顕微鏡
JP6736756B2 (ja) 荷電粒子線装置
US6822246B2 (en) Ribbon electron beam for inspection system
US20160013012A1 (en) Charged Particle Beam System
US20220277927A1 (en) Particle beam system including a multi-beam deflection device and a beam stop, method for operating the particle beam system and associated computer program product
WO2021220388A1 (ja) 荷電粒子線装置
US10665423B2 (en) Analyzing energy of charged particles
WO2019207707A1 (ja) 荷電粒子線装置
JP7188910B2 (ja) 粒子ビームを生成するための粒子源及び粒子光学装置
US6717141B1 (en) Reduction of aberrations produced by Wien filter in a scanning electron microscope and the like
US20230065475A1 (en) Particle beam system with multi-source system and multi-beam particle microscope
US8957372B2 (en) Scanning electron microscope
CN113253333A (zh) 操作粒子束装置的方法、计算机程序产品和粒子束装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20932876

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20227037618

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20932876

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP