(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトな設計で，粒子のエネルギーに応じて粒子を効率的にフィルタ可能な検出器を含む粒子ビーム顕微鏡を提供する。【解決手段】走査型粒子ビーム顕微鏡１は，対物レンズ７を有する粒子光学系２を含み、更に，物体９から放射される粒子６０、６１のビーム路内で静電フィールドを生成するよう構成された粒子光学検出器コンポーネント１２を含む。検出器系１１は，放射粒子６０、６１が静電フィールドを通過した後に，放射粒子６０、６１を空間的にフィルタし，運動エネルギーに応じて放射粒子６０を分離・検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を検査する走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記走査型粒子ビーム顕微鏡は：
対物レンズを有する粒子光学系であって，前記対物レンズは粒子が前記物体から放射され前記対物レンズの主面を通過するよう，前記走査型粒子ビーム顕微鏡の一次ビームを前記粒子光学系の物体領域上に集束するよう構成された粒子光学系と，
放射粒子のビーム路内で静電フィールドを生成するよう構成された粒子光学検出器コンポーネントを含む検出器系とを含み，
前記フィールドは少なくとも部分的に，前記対物レンズの対物レンズ視野の外側に配置され，
前記検出器系は，放射粒子が前記フィールドを通過した後に，前記放射粒子を空間的にフィルタし，前記フィルタされた放射粒子の部分を検出するよう構成され，
前記粒子光学検出器コンポーネントは，前記空間的フィルタリングにおいて放射粒子の運動エネルギーに応じて前記放射粒子をフィルタするよう構成された走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，更に空間フィルタを含み，前記フィールドは運動エネルギーの少なくとも二つの異なる運動エネルギー範囲の各々に対して，前記空間フィルタの全域にわたる強度プロファイルを生成するよう構成され，前記エネルギー範囲の前記強度プロファイルは互いに異なる走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項３】
請求項２に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記運動エネルギーに応じたフィルタリングは，異なる前記強度プロファイルに応じて実行される走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記フィールドは同じ運動入射エネルギーの放射粒子に対して，直線に対する入射の半径距離の増加に伴って偏向角が増加するよう構成された走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記フィールドは同じ運動入射エネルギーの放射粒子に対して，偏向角の直線に対する入射の半径距離に対する依存性が，線形に増加する依存性に適合されるよう構成された走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，同じ運動入射エネルギーの全ての放射粒子に対して，前記線形に増加する依存性からの逸脱は，前記偏向角の30％，20％，10％又は５％未満である走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記直線は前記一次ビームの軸上に整列される走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記粒子光学検出器コンポーネントは粒子ビーム路に沿う方向の前記粒子ビーム路の集束領域に関して，エネルギー依存型の切り換えを生成し，及び／又は
前記粒子光学検出器コンポーネントは，前記ビーム路に沿う方向の前記ビーム路の発散領域に関して，エネルギー依存型の切り換えを生成する走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記粒子光学検出器コンポーネントはフィールド電極及び対向電極配置を含み，前記フィールドは前記フィールド電極と前記対向電極配置との間で生成され，
前記フィールド電極は，放射粒子が通過する通過開口を含み，
前記対向電極配置は第１グリッド電極部及び第２グリッド電極部を含み，放射粒子は前記第１グリッド電極部を通って前記フィールドに入り，前記第２グリッド電極部を通って前記フィールドから出る走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１０】
請求項９に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記通過開口の中心から延在する面内にあり，前記通過開口の周方向に対して斜めに導かれる前記粒子光学検出器コンポーネントの断面において，前記第１グリッド電極部の少なくとも一部分及び／又は前記第２グリッド電極部の少なくとも一部分は，前記フィールド電極に対して凹状及び／又は凸状である走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１１】
物体を検査する走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記走査型粒子ビーム顕微鏡は：
対物レンズを含む粒子光学系であって，前記対物レンズは粒子が前記物体から放射されるよう，前記走査型粒子ビーム顕微鏡の一次ビームを前記粒子光学系の物体領域上に集束するよう構成された粒子光学系と，
放射粒子の部分を検出するよう構成された検出器系であって，放射粒子のビーム路内で静電フィールドを生成するよう構成された粒子光学検出器コンポーネントを含む検出器系とを含み，
前記粒子光学検出器コンポーネントはフィールド電極及び対向電極配置を含み，前記フィールドは前記フィールド電極と前記対向電極配置との間で生成され，
前記フィールド電極は，放射粒子が通過する通過開口を含み，
前記対向電極配置は第１グリッド電極部及び第２グリッド電極部を含み，放射粒子は前記第１グリッド電極部を通って前記フィールドに入り，前記第２グリッド電極部を通って前記フィールドから出る走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１２】
請求項１１に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記通過開口の中心から延在する面内にあり，前記通過開口の周方向に対して斜めに導かれる前記粒子光学検出器コンポーネントの断面において，前記第１グリッド電極部の少なくとも一部分及び／又は前記第２グリッド電極部の少なくとも一部分は，前記フィールド電極に対して凹状及び／又は凸状である走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記フィールドは同じ運動入射エネルギーの放射粒子に対して，直線に対する入射の半径距離の増加に伴って偏向角が増加するよう構成された走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１４】
請求項１１〜１３の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記フィールドは同じ運動入射エネルギーの放射粒子に対して，偏向角の直線に対する入射の半径距離に対する依存性が，線形に増加する依存性に適合されるよう構成された走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１５】
請求項１４に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，同じ運動入射エネルギーの全ての放射粒子に対して，前記線形に増加する依存性からの逸脱は，前記偏向角の30％，20％，10％又は５％未満である走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１６】
請求項１３〜１５の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記直線は前記一次ビームの軸上に整列される走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１７】
請求項１1〜16の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記粒子光学検出器コンポーネントは粒子ビーム路に沿う方向の前記粒子ビーム路の集束領域に関して，エネルギーに依存した切り換えを生成し，及び／又は
前記粒子光学検出器コンポーネントは，前記ビーム路に沿う方向の前記ビーム路の発散領域に関して，エネルギーに依存した切り換えを生成する走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１８】
請求項１１〜１７の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，更に空間フィルタを含み，前記フィールドは運動エネルギーの少なくとも二つの異なるエネルギー範囲の各々に対して，前記空間フィルタの全域にわたる強度プロファイルを生成するよう構成され，前記エネルギー範囲の強度プロファイルは互いに異なる走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項１９】
請求項１８に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，異なる前記強度プロファイルに応じて，運動エネルギーに応じたフィルタリングが実行される走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２０】
請求項９〜１９の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記通過開口の内径は前記通過開口の軸長よりも長い走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２１】
請求項９〜２０の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記粒子光学検出器コンポーネントは，放射粒子の前記ビーム路内で第２静電フィールドを生成するよう構成され，
前記粒子光学検出器コンポーネントは，第２フィールド電極及び第２対向電極配置を含み，前記第２フィールドは前記第２フィールド電極及び前記第２対向電極配置との間で生成され，
前記第２フィールド電極は，放射粒子が通過する通過開口を含む走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２２】
請求項２１に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記第２対向電極配置は第１グリッド電極部及び第２グリッド電極部を含み，放射粒子は前記第１グリッド電極部を通って前記第２フィールドに入り，前記第２グリッド電極部を通って前記第２フィールドから出る走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２３】
請求項１〜２２の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記フィールドは前記一次ビームの軸を包囲し，及び／又は前記フィールドは実質的に軸対称である走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２４】
請求項１〜２３の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記粒子光学検出器コンポーネントは少なくとも１つの電極を含み、この電極は前記一次ビームを包囲する走査型粒子ビーム顕微鏡。
【請求項２５】
請求項１〜２４の何れか一項に記載の走査型粒子ビーム顕微鏡であって，前記粒子光学検出器コンポーネントは抑制フィールド電極配置及び／又は加速フィールド電極配置を含む走査型粒子ビーム顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願との相互参照
本出願はドイツにおいて2013年4月15日に出願されたドイツ特許出願第10 2013 006 535.6号の優先権を主張するものであり，この出願の全内容が参照により本出願に組み込まれている。
【０００２】
本開示は，粒子を検出する検出器を備える走査型粒子顕微鏡に関する。粒子は，一次粒子ビームが物体と相互作用する相互作用領域から放射される。より具体的には，本発明は検出器系を有する走査型粒子顕微鏡に関する。検出器系は，エネルギー選択的及び／又は立体角選択的方法で粒子を検出するよう構成される。
【背景技術】
【０００３】
数年来，二次電子及び／又は反射電子のエネルギーを走査型電子顕微鏡において検査するための多様に異なる分光計が開発されている。これらの分光計は，そのサイズ及びジオメトリ，そして可及的に多数の粒子を収集すべく物体に近接して配置される必要がある事実のために，電子光学系の外側にのみ配置可能である。
【０００４】
しかし，分光計を電子光学系の外側で物体に近接して配置するには，対物レンズを物体から比較的離して配置することが必要となる。対物レンズと物体との間の距離が大きいと一次ビームの収差の増加につながるため，走査型電子顕微鏡の達成可能な空間解像度が制限されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って，コンパクトな設計で，粒子のエネルギーに応じて粒子を効率的にフィルタ可能な検出器を含む粒子ビーム顕微鏡を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態は物体を検査する走査型粒子ビーム顕微鏡を提供し，この走査型粒子ビーム顕微鏡は：対物レンズを有する粒子光学系であって，対物レンズは粒子が物体から放射されるよう，走査型粒子顕微鏡の一次ビームを粒子光学系の物体領域上に集束するよう構成された粒子光学系を含む。放射粒子は対物レンズの主面を通過可能である。走査型粒子ビーム顕微鏡は更に，放射粒子のビーム路内で静電フィールドを生成するよう構成された粒子光学検出器コンポーネントを含む検出器系を含む。フィールドは少なくとも部分的に，対物レンズの対物レンズ視野の外側に配置可能である。検出器系は，放射粒子がフィールドを通過した後に，放射粒子を空間的にフィルタし，フィルタされた放射粒子の部分を検出するよう構成可能である。粒子光学検出器コンポーネントは，空間的フィルタリングにおいて放射粒子の運動エネルギーに応じて放射粒子をフィルタするよう構成可能である。
【０００７】
その結果，コンパクトな設計で効率的にエネルギーフィルタリングが可能な検出器系を含む走査型粒子ビーム顕微鏡が提供される。放射粒子は対物レンズの主面を通過するため，対物レンズを物体に近接させて配置可能である。従って，一次ビームの収差が低減され，高解像度の撮像が可能になる。
【０００８】
走査型粒子ビーム顕微鏡は，走査型電子顕微鏡及び／又は集束イオンビーム顕微鏡とすることが可能である。集束イオンビーム顕微鏡はガスフィールドイオン源，プラズマイオン源及び／又は液状金属イオン源を含むことが可能である。例えば，集束イオンビーム顕微鏡とはヘリウムイオン顕微鏡である。
【０００９】
物体領域は空間領域として定義可能であり，この空間領域の全域で一次ビームが走査可能である。物体の表面部分は物体領域内に配置され，走査型粒子ビーム顕微鏡により光学顕微鏡的に撮像可能である。粒子光学系は走査系を含むことができる。走査系は横方向（すなわち粒子ビームの軸に対して垂直方向）に物体領域の全域で粒子ビームを走査する。
【００１０】
対物レンズ視野は，粒子源又はコンデンサ系から出る一次ビームを物体領域上に集束するよう構成可能である。対物レンズ視野は磁界及び／又は電界を含むことが可能である。言い換えれば，対物レンズは静電対物レンズ，磁界型対物レンズ，又は結合型の静電磁界型対物レンズとすることができる。物体領域への集束は，例えば0.5ナノメータと100ナノメータの間の範囲，又は0.5ナノメータと10ナノメータの間の範囲の直径を有することが可能である。
【００１１】
放射粒子は，相互作用領域から散乱された一次粒子か，及び／又は相互作用領域から放射された物体粒子とすることが可能である。走査型粒子顕微鏡が走査型電子顕微鏡として構成されている場合，相互作用領域から散乱される一次粒子は反射電子，物体粒子は二次電子とすることができる。走査型粒子顕微鏡がヘリウムイオン顕微鏡として構成されている場合，物体から散乱される一次粒子は反射ヘリウムイオン，物体粒子は二次電子及び／又は二次イオンとすることが可能である。
【００１２】
放射粒子は，対物レンズの主面を通過可能である。主面は対物レンズ視野の領域に限定可能である。その結果，主面が無限領域の数学的面ではないように定義できる。放射粒子は対物レンズ視野の部分又は全体を通過可能である。放射粒子のビーム路の少なくとも１つのセグメントは，一次ビームのビーム路のセグメントの方向と逆方向に沿って又は実質的に逆方向に沿って進むことが可能である。セグメントは主面を通じて拡張可能である。セグメントは，少なくとも物体領域と粒子光学検出器コンポーネントとの間，又は物体領域と検出器系の空間フィルタとの間で拡張可能である。少なくともセグメントの一部分は，粒子光学系内で拡張する。
【００１３】
粒子光学系は，放射粒子を主面を通してガイドする電極を含むことが可能である。電極はライナーチューブとすることができる。ライナーチューブは少なくとも部分的に，一次ビーム路の少なくとも１つのセグメントを包囲可能である。
【００１４】
検出器系の少なくとも一部分又は粒子光学検出器コンポーネントの少なくとも一部分は，粒子光学系の内側又は外側に配置可能である。検出器系の少なくとも一部分又は粒子光学検出器コンポーネントの少なくとも一部分は，対物レンズ視野とコンデンサ系のコンデンサフィールドとの間に配置するか，又はライナーチューブ内に配置可能である。
【００１５】
フィールドの少なくとも一部分は，対物レンズ視野の外側に位置する。フィールドの少なくとも一部分は，一方の側の対物レンズ視野の主面と，他方の側の検出器系の粒子受け面及び／又は空間フィルタとの間に位置可能である。一次粒子ビームのビーム路は，粒子光学検出器コンポーネントのフィールドの外側に拡張可能である。一次ビームの軸からのフィールドの最大半径距離は，200ミリメートル，150ミリメートル，100ミリメートル，70ミリメートル又は50ミリメートル未満とする。
【００１６】
フィールドは，入射する放射粒子に対して，粒子を集束又は発散させる光学効果を有することができる。粒子を集束又は発散させる光学効果は，放射粒子の運動エネルギーに依存可能である。同一の運動エネルギーを有する放射粒子に対して，フィールドは集束ビーム又は発散ビームを生成可能である。生成された集束又は発散ビームの集束又は発散は，運動エネルギーに依存可能である。粒子を集束させる光学効果は，例えば放射粒子の集束を増加し発散を低減するか，又は発散粒子ビーム路を集束粒子ビーム路に変換することができる。粒子を発散させる光学効果は，例えば発散を増加し集束を低減するか，又は集束ビーム路を発散ビーム路へと変換することができる。
【００１７】
検出器系は空間フィルタを含むことが可能である。空間フィルタは，放射粒子のビーム路内で，粒子光学検出器コンポーネントの下流に配置可能である。
【００１８】
実施形態に従い，フィールドは運動エネルギーの少なくとも二つの，異なる及び／又は重なり合わないエネルギー範囲の各々に対して，空間フィルタの全域にわたる強度プロファイルを生成するよう構成され，エネルギー範囲の強度プロファイルは互いに異なる。運動エネルギーに応じたフィルタリングは，異なる強度プロファイルに応じて実行可能である。放射粒子の運動エネルギーに応じたフィルタリングは，第１エネルギー範囲の放射粒子の検出を，第２エネルギー範囲の放射粒子の検出に対して抑制可能である。
【００１９】
例えば，異なる運動エネルギー範囲の放射粒子に対しては，フィールドは集束領域又は発散領域を生成可能であり，これらは空間フィルタに対して異なる範囲及び／又は異なる位置を有する。領域及び／又は位置が異なることで，空間フィルタの全域，特に放射粒子がフィルタされる空間フィルタにより定義される面の全域において，結果的に強度プロファイルが異なる。空間フィルタにより定義される面は，粒子受け面及び／又は開口絞りが配置される面とすることができる。その結果，エネルギーフィルタリングが空間フィルタ全域で，異なる強度プロファイルに応じて実行可能である。
【００２０】
フィールドは，放射粒子の少なくとも一部分が，フィールドを横切った後に偏向されるよう構成可能である。偏向に加えて，フィールドは放射粒子の運動エネルギーを変更可能である。
【００２１】
検出器系は，放射粒子がフィールドを通過した後に，放射粒子を空間的にフィルタするよう構成可能である。検出器系は，開口絞り及び／又は検出器の粒子受け面を含むことが可能である。粒子受け面は空間フィルタとして作動可能である。検出器系は貫通開口を有する検出器を含むことが可能である。検出器の１つ以上の粒子受け面は，貫通開口の周囲の方向に配置可能である。検出器の貫通開口は，放射粒子のための空間フィルタを構成可能である。その結果，検出器は開口絞りとして作動可能である。
【００２２】
エネルギーフィルタリングは，所定のエネルギー範囲外の運動エネルギーを有する放射粒子の検出を抑制可能である。所定のエネルギー範囲外においては，所定のエネルギー範囲内の運動エネルギーを有する放射粒子の検出に対して検出を抑制可能である。所定のエネルギー範囲は，放射粒子のエネルギー分配が及ぶ範囲部分とすることができる。エネルギー分配は，放射粒子の運動エネルギーに対する放射粒子の強度の機能として定義可能である。エネルギー分配はビーム路の位置において計測可能である。この位置は，放射粒子がフィールドに入る位置とすることができる。
【００２３】
例えば，エネルギーフィルタリングを適用することにより50％，60％，70％，80％又は90％を超える放射粒子が検出可能であり，これらの放射粒子は所定のエネルギー範囲内の運動エネルギーを有する。更に，例えばエネルギーフィルタリングを適用することにより，50％，30％，10％又は5％を下回る放射粒子が検出可能であり，これらの放射粒子は所定のエネルギー範囲外の運動エネルギーを有する。
【００２４】
検出器系は検出器を含むことが可能であり，検出器はフィルタされた放射粒子の少なくとも一部分を検出する。検出器はエネルギー依存型感受性を有することができる。言い換えれば，空間フィルタにより実行されるエネルギーフィルタリングに加えて，更なるエネルギーフィルタリングを検出器のエネルギー依存型感受性により実行可能である。
【００２５】
実施形態に従い，粒子光学検出器コンポーネントは第１グリッド電極部及び第２グリッド電極部を含む。放射粒子は第１グリッド電極部を通ってフィールドに入り，第２グリッド電極部を通ってフィールドから出る。第１グリッド電極部は第２グリッド電極部と異なることが可能である。エネルギーフィルタリングは，放射粒子が第２グリッド電極部を通ってフィールドから出た後に実行可能である。空間フィルタは，放射粒子のビーム路内で，第２グリッド部の下流に配置可能である。
【００２６】
更なる実施形態に従い，粒子光学検出器コンポーネントはフィールド電極及び対向電極配置を含み，フィールドはフィールド電極と対向電極配置との間で生成される。
【００２７】
更なる実施形態に従い，電極は放射粒子が通過する通過開口を含む。
【００２８】
更なる実施形態に従い，対向電極配置は第１グリッド電極部及び第２グリッド電極部を含む。放射粒子は第１グリッド電極部を通ってフィールドに入り，第２グリッド電極部を通ってフィールドから出る。
【００２９】
その結果，コンパクトな構成で効率的に放射粒子のエネルギーフィルタリングが可能な検出器システムが得られる。構成がコンパクトであるため，検出器系を粒子光学系の内部に配置可能となる。
【００３０】
走査型粒子ビーム顕微鏡は，放射粒子が対物レンズの主面を通過するよう構成可能である。
【００３１】
フィールド電極及び対向電極配置の各々は，電圧源に接続可能である。フィールド電極及び／又は対向電極配置は導電性とすることが可能である。対向電極配置の電位は，対向電極配置の表面全域で一定とすることが可能である。これはフィールド電極に対しても適用可能である。フィールドはフィールド電極及び対向電極配置により生成される。フィールドの全てのフィールドラインはフィールド電極の表面から発し，対向電極配置の表面で終わるか，又は対向電極配置の表面から発し，フィールド電極の表面で終わる。
【００３２】
フィールドは不均質とすることができる。放射粒子のビーム路に面するフィールド電極の表面部分上の電界強度は，第１及び／又は第２グリッド電極部上の最大電界強度の，少なくとも2倍，5倍，7倍又は10倍の強度とすることが可能である。フィールド強度を計算する際には空間的変動を平均に近づけることが可能であり，これはグリッド電極部の開口の表面半径を小さくすること生じる。例えば，電界強度は１つ，２つ又はそれ以上のグリッド開口にわたり平均化可能である。
【００３３】
対向電極配置は，少なくとも部分的にフィールド電極を囲むことが可能である。フィールド電極は，放射粒子のビーム路に沿う方向へ見た場合に，対向電極配置の２つの部分の間に配置可能である。
【００３４】
フィールド電極は環状電極として構成可能である。環状電極は，トーラス形状又は実質的なトーラス形状とすることができる。通過開口の軸又は放射粒子のビーム路に沿って計測されたフィールド電極の軸長は，0.5ミリメートルと20ミリメートルとの間，又は0.5ミリメートルと10ミリメートルとの間，又は0.5ミリメートルと5ミリメートルとの間の範囲とすることが可能である。フィールド電極の通過開口は，0.2ミリメートルと20ミリメートルとの間，0.2ミリメートルと10ミリメートルとの間又は0.2ミリメートルと5ミリメートルとの間の最大直径を有することが可能である。
【００３５】
貫通開口の軸又は放射粒子のビーム路に沿って計測された対向電極配置の軸長は，フィールド電極の軸長よりも50倍，30倍，20倍，10倍又は５倍小さくすることが可能である。
【００３６】
第１及び／又は第２グリッド電極部は，ホール状グリッド及び／又はワイヤメッシュグリッドのような網状グリッドを含むことが可能である。各グリッド電極部は，複数のグリッド開口を含むことが可能である。グリッド電極部のグリッド開口の面積率は，グリッド電極部の全表面の50％，70％，80％又は90％を超えることが可能である。グリッド電極部は，グリッド電極部上に入射する放射粒子の大部分に対して透過性を有することが可能である。
【００３７】
全てのグリッド開口の最大直径は，20ミリメート，10ミリメートル，5ミリメートル，3ミリメートル，2ミリメートル，1ミリメートル又は0.5ミリメートル未満とすることが可能である。
【００３８】
フィールド電極はグリッド無しとすることが可能である。フィールド電極は１つの通過開口を有することが可能である。
【００３９】
第１グリッド電極部の電位は，第２グリッド電極部の電位と等しくすることが可能であり又は第２グリッド電極部の電位に調整可能である。第１及び／又は第２グリッド電極部の電位は周囲の電極に調整可能であり，又は粒子光学系のライナーチューブの電位に調整可能である。周囲の電位は，対向電極配置の周囲の領域において隣接するコンポーネントの電位とすることが可能である。
【００４０】
フィールド電極及び／又は対向電極配置の各々は，実質的な回転対称形状又は回転対称形状を有することが可能である。フィールド電極の対称軸及び／又は対向電極配置の対称軸は，一次ビームの軸上に整列させることが可能である。
【００４１】
更なる実施形態に従い，通過開口の中心から延在する面内にあり，通過開口の周方向に対して斜めに及び／又は垂直に導かれる粒子光学検出器コンポーネントの断面において，第１グリッド電極部の少なくとも一部分及び／又は第２グリッド電極部の少なくとも一部分は，フィールド電極に対して凹状及び／又は凸状である。
【００４２】
第１及び／又は第２グリッド電極部の凸部及び／又は凹部の湾曲の最大半径は，フィールド電極の通過開口の直径よりも３倍又は２倍小さくするか，又は通過開口よりも小さくすることが可能である。放射粒子のビーム路は，凸部及び／又は凹部の少なくとも一部分を横切ることが可能である。
【００４３】
更なる実施形態に従い，通過開口の内径は通過開口の軸長よりも長い。
【００４４】
更なる実施形態に従い，通過開口の内径は通過開口の軸長よりも３倍，５倍，又は10倍長い。内径は通過開口の最も小さい内径とし，及び／又は通過開口の軸方向に対して斜めに延在可能である。軸長は通過開口の軸方向に沿う最も長い伸長とすることが可能である。
【００４５】
フィールド電極の通過開口の内径は，第１及び／又は第２グリッド電極部のグリッド開口の最大直径の少なくとも３倍，５倍，10倍，20倍又は50倍とすることが可能である。放射粒子の部分はグリッド開口を通過可能である。
【００４６】
更なる実施形態に従い，粒子光学検出器コンポーネントは，放射粒子のビーム路内で第２静電フィールドを生成するよう構成可能である。粒子光学検出器コンポーネントは，第２フィールド電極及び第２対向電極配置を含むことが可能であり，第２フィールドは第２フィールド電極及び第２対向電極配置との間で生成される。第２フィールド電極は，放射粒子が通過する通過開口を含むことが可能である。
【００４７】
第２対向電極配置は第１グリッド電極部及び第２グリッド電極部を含む。放射粒子は第１グリッド電極部を通って第２フィールドに入り，第２グリッド電極部を通って第２フィールドから出る。
【００４８】
その結果，放射粒子に対してより効率的なエネルギーフィルタリングを提供可能である。
【００４９】
第１フィールドは，第１フィールドに入る放射粒子に対して，粒子を光学集束又は発散させる光学効果を有するよう構成可能である。第２フィールドは，第２フィールドに入る放射粒子に対して，粒子を光学集束又は発散させる効果を有するよう構成可能である。第１フィールドは，放射粒子のビーム路内で第２フィールドの上流又は下流に位置可能である。第１フィールドは，第２フィールドに重なり合うよう又は重なり合わないよう構成可能である。
【００５０】
第１対向電極配置の電位は，第２対向電極配置の電位と電位と異なるか又は第２対向電極配置の電位に調整可能である。第１フィールド電極の電位は，第２フィールド電極の電位と異なるか又は第２フィールド電極の電位に調整可能である。第１フィールド電極の電位の第１及び／又は第２対向電極配置の電位に対するサインは，第２フィールド電極の電位の第１及び／又は第２対向電極配置の電位に対するサインと異なることが可能である。
【００５１】
更なる実施形態に従い，フィールドは少なくとも部分的に一次ビームの軸を包囲し，及び／又はフィールドは実質的に回転対称及び／又は実質的に軸対称である。実質的に回転対称又は軸対称であるフィールドは，粒子光学検出器コンポーネントの粒子光学軸を定義可能である。
【００５２】
更なる実施形態に従い，フィールドは同じ運動入射エネルギーの放射粒子に対して，直線からの入射の半径距離の増加に伴って偏向角が増加するよう構成される。直線は粒子光学検出器コンポーネントの粒子光学軸及び／又は粒子光学系の粒子光学軸とすることが可能である。運動入射エネルギーは，放射粒子がフィールドに入る位置で計測可能である。
【００５３】
偏向角の入射の半径距離対する依存性は，共通の入射方向を有する粒子から計測可能である。共通の入射方向は，粒子光学コンポーネントの粒子光学軸に実質的に平行するか，及び／又は粒子光学系の粒子光学軸に実質的に平行することが可能である。
【００５４】
放射粒子の偏向角は，放射粒子の入射の方向と放射粒子の出口の方向との間に形成される角度として定義可能である。入射の方向，運動エネルギー及び／又は入射の半径距離は，放射粒子がフィールドに入る位置で計測可能である。出口の方向は，放射粒子がフィールドから出る位置で計測可能である。
【００５５】
放射粒子の入射の方向間の角度は，20度，10度，５度，３度，１度又は0.5度未満とすることが可能である。放射粒子が粒子光学検出器コンポーネント上に入射する際，放射粒子のビーム路は平行又は実質的に平行可能である。言い換えれば，放射粒子の入射の方向は平行又は実質的に平行可能である。代替的に，放射粒子のビーム路は粒子光学検出器コンポーネント上に入射する際，集束又は発散されることが可能である。
【００５６】
更なる実施形態に従い，走査型粒子ビーム顕微鏡は，一方では放射粒子の入射の方向と，他方では直線，粒子光学検出器コンポーネントの粒子光学軸及び／又は粒子光学系の粒子光学軸との間の角度が，10度，５度，３度，１度又は0.5度未満となるよう構成される。
【００５７】
更なる実施形態に従い，フィールドは同じ運動入射エネルギーの放射粒子に対して，偏向角の直線に対する入射の半径距離に対する依存性が，線形に増加する依存性に適合されるよう構成される。
【００５８】
線形依存性は原点を通過可能である。言い換えれば，線形依存性は零の入射の半径距離において零の偏向角を有することが可能である。
【００５９】
更なる実施形態に従い。同じ運動入射エネルギーの全ての放射粒子に対して，線形に増加する依存性からの逸脱は，偏向角の30％，20％，10％又は５％未満である。
【００６０】
更なる実施形態に従い，直線は一次ビームの軸上，粒子光学系の粒子光学軸上及び／又は粒子光学コンポーネントの粒子光学軸上に整列される。
【００６１】
直線は，一方では直線と，他方では一次ビームの軸，粒子光学系の軸及び／又は粒子光学コンポーネントの軸との間の角度が，10度，５度，３度，１度又は0.5度未満となるよう整列可能である。
【００６２】
更なる実施形態に従い，粒子光学検出器コンポーネントは粒子ビーム路に沿う方向の粒子ビーム路の集束領域に関してエネルギー依存型の切り換えを生成する。追加的に又は代替的に，粒子光学検出器コンポーネントはビーム路に沿う方向のビーム路の発散領域に関して，エネルギー依存型の切り換えを生成する。発散領域は，実際の発散領域とすることが可能である。発散領域は，放射粒子の軌道の後方への伸長により決定可能である。
【００６３】
粒子光学検出器コンポーネントは，放射粒子の運動エネルギーの２つの異なるエネルギー範囲が２つの異なる集束領域を有し，その集束領域が放射粒子のビーム路に沿う方向で互いに切り換るよう構成可能である。切り換えは，空間的フィルタリングが第１集束領域の放射粒子の検出を，第２集束領域の放射粒子の検出に対して抑制するよう構成可能である。２つのエネルギー範囲は，エネルギー分配の相補的エネルギー範囲，及び／又は重なり合わないエネルギー範囲とすることが可能である。
【００６４】
２つの集束領域の互いの切り換えにより，第１エネルギー範囲の放射粒子に対して空間フィルタ上の集束度及び／又は強度プロファイルを生成可能であり，これらは第２エネルギー範囲の放射粒子の集束度及び／又は強度プロファイルとは異なる。その結果，運動エネルギーに応じたエネルギーフィルタリングが，空間的フィルタリングにより実行される。
【００６５】
代替的に、粒子光学検出器コンポーネントは，放射粒子の運動エネルギーの２つの異なるエネルギー範囲が２つの異なる集束領域を有し，その収束領域が放射粒子のビーム路に沿う方向で互いに対して相対的に切り換えられるよう構成可能である。
【００６６】
２つの集束領域の切り換えにより，第１エネルギー範囲の放射粒子に対して，空間フィルタ上の集束度及び／又は強度プロファイルを生成可能であり，これらは第２エネルギー範囲の放射粒子の集束度及び／又は強度プロファイルとは異なる。その結果，運動エネルギーに応じたエネルギーフィルタリングが，空間的フィルタリングにより実行される。
【００６７】
更なる実施形態に従い、粒子光学検出器コンポーネントは少なくとも１つの電極を含み、この電極は一次ビームを包囲するか、又は少なくとも部分的に包囲する。フィールド電極及び／又は対向電極配置は，一次ビームを包囲するか、又は少なくとも部分的に包囲するよう構成可能である。
【００６８】
更なる実施形態に従い、粒子光学検出器コンポーネントは抑制フィールド電極配置及び／又は加速フィールド電極配置を含む。
【００６９】
その結果、放射粒子がフィールドを通過する際、放射粒子が抑制フィールド電極配置上に入射する際の運動エネルギーと比較して，より小さい運動エネルギーを有することが可能である粒子光学検出器コンポーネントが提供される。これにより、フィールド電極と対向電極配置との間で同じ電位差を有する、より大きい偏向を得ることが可能となる。その結果、より効率的にエネルギーフィルタリングが可能となる。
【００７０】
抑制フィールド電極配置は、放射粒子の運動エネルギーを低減するよう構成可能である。追加的に、抑制フィールド電極配置は所定の閾値のエネルギーを下回る運動エネルギーを有する低いエネルギーの粒子を反射可能であり、こうした粒子はフィールド電極及び対向電極配置により生成されたフィールドには入らない。
【００７１】
抑制フィールド電極配置は、放射粒子のビーム路内でフィールド電極及び／又は対向電極配置の上流に配置可能である。加速フィールド電極配置は、放射粒子のビーム路内で対向電極配置及び／又はフィールド電極の下流に配置可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
上述の事項及び開示の他の有利な特徴は、添付図面を参照とした以下の例示的な実施形態の詳細な記述にから明白となる。全ての可能な実施形態が，必ずしも本明細書中で証明された利点の各々又は全てを示すわけではないことに注意されたい。
【図１】例示的な第１実施形態に従う走査型粒子ビーム顕微鏡の概略図である。
【図２】図１に示された例示的な第１実施形態に従う走査型粒子ビーム顕微鏡の検出器系の概略図である。
【図３】図２に示された例示的な第１実施形態に従う検出器系の粒子光学検出器コンポーネントの概略図である。
【図４】Ａは、図３で示された例示的な第１実施形態に従う粒子光学コンポーネントのフィールド強度ベクトルの概略図である。Ｂは、図３で示された例示的な第１実施形態に従う粒子光学コンポーネントの静電フィールドの等電位線の概略図である。
【図５Ａ】例示的な第１実施形態に従う粒子光学検出器コンポーネントが、粒子を光学収束させる効果を有するよう構成された際の概略図である。
【図５Ｂ】例示的な第１実施形態に従う粒子光学検出器コンポーネントが、粒子を光学収束させる効果を有するよう構成された際の概略図である。
【図５Ｃ】例示的な第１実施形態に従う粒子光学検出器コンポーネントが、粒子を光学発散させる効果を有するよう構成された際の概略図である。
【図５Ｄ】例示的な第１実施形態に従う粒子光学検出器コンポーネントが、粒子を光学発散させる効果を有するよう構成された際の概略図である。
【図６】例示的な第２実施形態に従う粒子光学検出器コンポーネントの概略図である。
【図７】第３実施形態に従う検出器系の概略図である。
【図８】例示的な第４実施形態に従う検出器系の概略図である。
【図９】例示的な第５実施形態に従う検出器系の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００７３】
下記の例示的な実施形態の説明においては、機能及び構成において類似するコンポーネントに関しては可能な限り類似の参照数字が付されている。従って，特定の実施形態の個々のコンポーネントの特徴を理解するために，他の実施形態に関する記載及び開示の概要に関する記載を参照すべきである。
【００７４】
図１は、例示的な第１実施形態に従う走査型粒子ビーム顕微鏡１の概略図である。図１に示される走査型粒子顕微鏡１は走査型電子顕微鏡である。しかし、走査型粒子顕微鏡１をヘリウムイオン顕微鏡のような収束イオンビーム顕微鏡とすることも考慮可能である。走査型粒子顕微鏡１は粒子光学系２を含む。粒子光学系2は粒子源３、コンデンサ系4及び対物レンズ７を含む。
【００７５】
粒子源3はカソード30を含んでいる。例えば、カソード30はショットキーフィールドエミッタとする。一次ビーム6は粒子源3から放射され、一次ビーム6の粒子を加速するアノード81を通る。アノード81を通過した後、一次ビーム6はコンデンサ系4および対物レンズ7を通る。
【００７６】
コデンサ系4は磁気コンデンサ系として構成される。対物レンズ7は電界及び磁界を含む対物レンズ視野を生成する。対物レンズ視野は、コンデンサ系4から出る一次ビーム６を粒子光学系２の物体領域OR上に収束するよう構成される。粒子光学系2は更に、2つの走査コイル76を含む偏向系を含む。偏向系は物体領域OR内の一次ビーム６を走査するよう構成される。顕微鏡の像を得るために、物体9の表面は物体領域OR内に配置され、一次ビーム6は物体領域ORの全域で走査される。
【００７７】
アノード81を通過した後、一次ビーム6は粒子光学系２のライナーチューブ管８に入る。ライナーチューブ８は電圧源（図1で示されていない）に接続され、カソード30に対して正電位に位置される。その結果、一次ビーム６の粒子は10keVの範囲のような高い運動エネルギーを備えた粒子光学系２の，少なくとも一部分を通じて導かれることになる。その結果、一次ビーム6の球面収差及び色収差を低減可能及び／又は干渉フィールドの影響を低減可能である。ライナーチューブ８は「ビームブースタ」とも称される。ライナーチューブ８の粒子源側端部83はアノード81に接続される。ライナーチューブ８の物体側端部82の軸方向の位置は、対物レンズ7の物体側極片71の端部75の軸位置と、対物レンズ7の粒子源側極片70の端部77の軸位置との間にある。軸位置は、粒子光学系2の粒子光学軸OAに対して計測される。
【００７８】
粒子源側極片70及び物体側極片71は、対物レンズ７の励起コイル72により励起され、対物レンズ視野の磁界を生成する。対物レンズ視野の電界は、ライナーチューブ８の物体側端部82と物体側極片71の端部75との間で形成される。一次ビーム6の電子は、対物レンズ視野の電界により入射エネルギーへと減速され、一次ビーム６の電子はこの入射エネルギーで物体領域OR上に衝突する。
【００７９】
放射粒子60, 61は，一次ビーム６が物体９と相互作用する相互作用領域91から放射される。放射粒子60, 61は対物レンズ視野の電界によりライナーチューブ８内へ導かれ，その後検出器系11へと向けられる。放射粒子60, 61は対物レンズ７の主面PPを通過する。検出器系11はライナーチューブ８内に配置される。検出器系11は運動エネルギーに応じて放射粒子60, 61をフィルタし，放射粒子のフィルタされた部分を検出するよう構成される。
【００８０】
検出器系11は粒子光学検出器コンポーネント12を含み，粒子光学検出器コンポーネント12は放射粒子のビーム路内で，開口絞り17の上流及び検出器18の上流に配置される。開口絞り17は空間フィルタとして作動する。追加的に，粒子受け面20も放射粒子のための空間フィルタとして作動可能である。
【００８１】
代替的に，検出器系は開口絞りを使用せずに空間的フィルタリングが実行されるよう構成可能である。例えば，空間的フィルタリングはもっぱら粒子受け面20のみで実行可能である。その結果，検出器系が開口絞り無しで構成可能になり，又は検出器系の開口絞りは空間的フィルタリングに作用しない。
【００８２】
代替的に，検出器系は検出器を含むことが可能であり，検出器は放射粒子の少なくとも一部分の通過を可能にする通過開口を有する。その結果，検出器は開口絞りとして作動可能である。通過開口は一次ビーム６が通過開口を通過するよう構成可能である。
【００８３】
粒子光学検出器コンポーネント12は，空間的フィルタリングにおいて放射粒子の運動エネルギーに応じて放射粒子をフィルタするよう構成可能である。エネルギーフィルタリングにより所定のエネルギー範囲外の運動エネルギーを有する放射粒子の検出が，所定のエネルギー範囲内の運動エネルギーを有する粒子と比較して抑制される。
【００８４】
図２は，図１に示された粒子ビーム顕微鏡の検出器系11の構成の概略図である。
【００８５】
粒子光学検出器コンポーネント12は，放射粒子60a, 60b, 60c, 61a, 61b, 61cに対してエネルギー依存型の集束切り換えを，放射粒子のビーム路の方向に沿って生成するよう構成される。エネルギー依存型の集束切り換えの結果，第１運動エネルギーの放射粒子60a, 60b, 60cは第１集束領域R1に集中され，第２運動エネルギーの放射粒子61a, 61b, 61cは第２集束領域R2に集中される。第１及び第２集束領域R1, R2は，放射粒子60a, 60b, 60c, 61a, 61b, 61cのビーム路に沿って位置し，互いに対して変位される。従って,粒子光学検出器コンポーネント12は放射粒子のビーム路に沿ってエネルギー依存型の集束切り換えを生成する。第１集束領域R1は，少なくとも部分的に開口絞り17の開口50内に位置するか又は開口絞り17の開口50に近接して位置し，第１運動エネルギーの放射粒子60a, 60b, 60cの大部分が検出器18の粒子受け面20上に入射する。第２集束領域R2は，放射粒子のビーム路内で開口絞り17の上流に位置し，第２運動エネルギーの放射粒子放射粒子61a, 61b, 61cは開口絞り17の面で強くデフォーカスされる。その結果，第２運動エネルギーの放射粒子61a, 61b, 61cの探知が抑制される。
【００８６】
粒子光学検出器コンポーネント12は，静電フィールドを生成するよう構成される。フィールドはフィールド電極14及び対向電極配置29の間に生成される。対向電極配置29は，少なくとも部分的にフィールド電極14を囲む。対向電極配置29は第１グリッド電極部15及び第２グリッド電極部16を含む。放射粒子は第１グリッド電極部15を通ってフィールドに入り，第２グリッド電極部16を通ってフィールドから出る。
【００８７】
フィールド電極14及び／又は対向電極配置29は，実質的な回転対称形状又は回転対称形状を有する。フィールド電極14の回転対称形状及び対向電極配置29の回転対称形状の共通回転軸は，粒子光学検出器コンポーネント12の粒子光学軸Aを形成する。粒子光学検出器コンポーネント12の粒子光学軸Aは，一次ビーム６の軸PA上に整列される。一次ビーム６は開口50及び検出器の通過開口24を通過する。
【００８８】
粒子光学検出器コンポーネント12は遮蔽チューブ19を含み，遮蔽チューブ19を一次ビーム６が通過する。遮蔽チューブ19は，粒子光学検出器コンポーネント12により生成される干渉フィールドから一次ビーム６を遮蔽する。遮蔽チューブ19の部分は対向電極配置29の一部を形成する。対向電極配置29の電位は，遮蔽チューブ19の電位に調整される。これらの電位双方は，ライナーチューブ８（図８に図示）の電位に調整される。フィールド電極14は，対向電極配置29に対して負電位に配置される。更に下記に述べるように，フィールド電極14を対向電極配置29に対して正電位に配置することも考慮可能である。
【００８９】
粒子光学検出器コンポーネント12の幾何学的特徴は，図３に関連して記述される。フィールド電極14は，放射粒子の通過を可能にする通過開口を含む。通過開口は内径IDを有する。内径IDは，フィールド電極14の軸長ALよりも長い。フィールド電極14は環状電極として構成され，トーラス形状である。
【００９０】
放射粒子が粒子光学検出器コンポーネント12上に入射すると，放射粒子は入射方向を有しており，この入射方向が粒子光学検出器コンポーネント12の粒子光学軸Aと角度を形成する。この角度は20度，10度，５度，３度，１度又は0.5度未満である。
【００９１】
フィールドは，同一の運動エネルギーの放射粒子60a, 60bに対して，粒子光学検出器コンポーネント12の粒子光学軸Aに対する入射半径距離rEが増加するにつれて偏向角aが増加するよう構成される。その結果，放射粒子は集束領域R1に集中される。入射半径距離rEは，放射粒子がフィールドに入る位置P1,において計測される。
【００９２】
図4A及び図4Bは，粒子光学検出器コンポーネントの断面図である。断面は，フィールド電極14の通過開口の中心から延在し，通過開口の周方向に対して垂直に導かれる。図4A及び図4Bは，フィールド電極14及び対向電極配置29の異なる幾何学的構成を図示する。
【００９３】
断面において，フィールド電極14は円形形状を有する。円は１ミリメートルから10ミリメートルの間の範囲の直径を有する。更にこれらの断面図において，第１及び第２グリッド電極部15, 16の部分はフィールド電極14に向かって凹形状となる。この凹形状により，放射粒子を集束領域R1内に効果的に集中可能となる。
【００９４】
図4Aは，フィールドのフィールド強度ベクトルを図示し，図4Bはフィールドの等電位線を図示する。対向電極配置29の全てのコンポーネントは導電性であり，互いに電気的に接続する。その結果，グリッド電極部15, 16内の開口に起因する小さい変動を無視すると，対向電極配置29により形成される凹型表面は，等電位面を形成する。
【００９５】
周方向に対して垂直な断面において，放射粒子のビーム路に向いたフィールド電極14の表面は，第１及び第２グリッド電極部15, 16の凹型成形部分よりも大きな曲率を有する。その結果，フィールド電極14のこの表面において，対向電極配置29の凹型成形部分よりも高いフィールド強度が発生する。
【００９６】
放射粒子の偏向角a (図３に図示)の正弦は，運動エネルギーで除算した放射粒子の軌跡に沿う電界の動径成分を，軌跡に沿って評価した積分値にほぼ比例する。
【数１】
2014209482.tif 000003
但し，Er(r, z)は円筒座標方式92内の座標r及びzにおける静電フィールドの，粒子光学系の粒子光学軸Aに対する動径成分である。Ekin(r, z)は，座標r及びzにおける放射粒子の運動エネルギーを示す。a(rE)は放射粒子がフィールドから出た後に計測された偏向角を示す。偏向角a(rE)は粒子の入射半径距離rEに依存する。
【００９７】
フィールド内の粒子の運動エネルギーEkinがほぼ一定のままである粒子光学検出器コンポーネントのために，偏向角aの凹部，運動エネルギーEkin及び電界Erの動径成分との間の依存性は，ほぼ以下のように表現可能である。
【数２】
2014209482.tif 000004
【００９８】
図5Aにおいては，偏向角a及び同一の運動入射エネルギーを有する粒子に対する入射半径距離rEとの間の依存性を示すデータポイントが図示される。これらのデータポイントに対しては，図5Bに示されるように，フィールド電極14は対向電極配置29に対して負電位に配置される。
【００９９】
図5Aに示されたデータポイントから理解できるように，同一の運動入射エネルギーの粒子の入射半径距離rEへの偏向角aの依存性は，原点を通過し線形に増加する依存性に調整される。線形に増加する依存性は，図5Aにおいて直線51として示される。各偏向角に対して，線形に増加する依存性からの逸脱は対応する偏向角から30％，20％，10％又は５％未満である。
【０１００】
粒子光学検出器コンポーネントは集束レンズとして作動し，この集束レンズは同一の運動エネルギーの放射粒子を集束領域R3に向けて集束する。集束領域R3は，偏向角aの入射半径距離rEへの依存性を線形依存性に適合させているため，結果的に小さい範囲となる。集束領域R3及びフィールド電極14との間で計測された，距離dの偏向角a及び入射半径距離rEへの依存性は，ほぼ以下のように表現可能である。
【数３】
2014209482.tif 000005
【０１０１】
距離ｄはフィールド電極14の電位に依存する。8keVの運動入射エネルギー及び対向電極配置29に対して-4keVのフィールド電極電位において，距離ｄは約５センチメートルである。
【０１０２】
数式（１）及び（３）を使用することにより，距離ｄの運動エネルギーへの依存性は以下の数式により表現可能である。
【数４】
2014209482.tif 000006
【０１０３】
放射粒子のビーム路に沿うエネルギー依存型の集束切り換えは，距離ｄのエネルギーへの依存性の結果として生じる。そのため，適宜に空間フィルタを配置することにより，放射粒子の運動エネルギーに応じて放射粒子をフィルタ可能である。
【０１０４】
図5Aと図5Bに示された粒子光学検出器コンポーネント及び図5Cと図5Dに示された粒子光学検出器コンポーネントは，同一の幾何学的構成を有する。しかし図5Cと図5Dにおいては，フィールド電極14は対向電極配置29に対して正電位に配置される。その結果，粒子光学検出器コンポーネントは粒子を光学発散させる効果を有する。
【０１０５】
図5Cに示されるように，この場合でも，同一の運動入射エネルギーの放射粒子に対して，偏向角の入射半径距離rEに対する依存性は，原点を通過し線形に増加する依存性に適合される。図5Cにおいては，線形に増加する依存性は直線52として示される。各偏向角に対して，線形に増加する依存性からの逸脱は対応する偏向角から30％，20％，10％又は５％未満である。
【０１０６】
同じ運動エネルギーの粒子の軌道の後方への伸長は，フィールド電極14からの距離ｇに位置する共通の発散領域R4を形成する。その結果，発散領域14は仮想発散領域を表す。
【０１０７】
数式（４）は，フィールド電極14からの発散領域R4の距離ｇをアナログ方式で決定するために使用可能である。従って，距離ｇも又は放射粒子の運動エネルギーに依存する。従って，フィールドは放射粒子のビーム路に沿う発散領域R4のエネルギー依存型の切り換えを生成する。発散領域R4のエネルギー依存型の切り換えの結果として，電子を例えば検出器の粒子受け面上に，放射粒子の運動エネルギーに応じて異なるようデフォーカス可能である。例えば，低い運動エネルギーの電子は検出器の粒子受け面上に衝突しないよう偏向できる。従って，電子の運動エネルギーに応じたフィルタリングが実行可能である。
【０１０８】
図６は，例示的な第２実施形態に従う検出器系の粒子光学検出器コンポーネント12aの概略図である。図１から図5Dに示された例示的な第１実施形態のコンポーネントに，構造，構成及び／又は機能の点で対応するコンポーネントに関しては同一の参照数字が指定されており，「a」の文字は差別化を示すために付されている。
【０１０９】
粒子光学検出器コンポーネント12aは抑制フィールド電極配置27a及び加速フィールド電極配置28aを含む。抑制フィールド電極配置27aは，フィールドに入る前の放射粒子の運動エネルギーを低減するよう構成される。放射粒子はフィールド電極14a及び対向電極配置29aにより生成される。加速フィールド電極配置28aはフィールドを出た後の放射粒子の運動エネルギーを増加するよう構成される。放射粒子はフィールド電極14a及び対向電極配置29aにより生成される。
【０１１０】
抑制フィールド電極配置27aは、放射粒子のビーム路内でフィールド電極14aの上流及び対向電極配置29aの上流に配置可能である。加速フィールド電極配置28aは、放射粒子のビーム路内でフィールド電極14aの下流及び対向電極配置29aの下流に配置可能である。図６においては，抑制フィールド25a及び加速フィールド26aのフィールドラインが概略的に示される。加速フィールド26a及び抑制フィールド25aの各々は，均質であるか又は実質的に均質である。
【０１１１】
図６に示された例示的な第２実施形態においては，抑制フィールド電極配置27aは物体側グリッド電極20a及び検出器側グリッド電極21aを有し，これらの各々が電圧源（図示されず）に接続される。物体側グリッド電極20aはライナーチューブ８（図１に図示）の電位に配置される。検出器側グリッド電極21aは，対向電極配置29aの電位に配置される。
【０１１２】
同様の方法で，加速フィールド電極配置28aは物体側グリッド電極22a及び検出器側グリッド電極23aを含み，これらの各々が電圧源（図示されず）に接続される。物体側グリッド電極22aは対向電極配置29aの電位に配置される。検出器側グリッド電極23aはライナーチューブ８の電位に配置される。
【０１１３】
抑制フィールド電極配置27aのグリッド電極20a, 21a間及び加速フィールド電極配置28aのグリッド電極22a, 23a間の電位差は，例えば4 kVに設定する。
【０１１４】
対向電極配置29aの電位はライナーチューブ８の電位と異なる。このため，第２遮蔽チューブ24aは遮蔽チューブ19aの内部に配置され，遮蔽チューブ19aは一次ビーム６が通過可能であるよう構成される。第２遮蔽チューブ24aはライナーチューブ８の電位に配置される。その結果，一次ビーム６の偏向を防止可能である。
【０１１５】
抑制フィールド電極配置27aは，フィールド電極14a及び対向電極配置29aにより生成される放射粒子がフィールドを通過する際，放射粒子の運動エネルギーを低減可能である。これにより，数式（４）に従い２つの集束領域間の差異が変更可能となる。その結果，より効果的なエネルギーフィルタリングを実行可能である。
【０１１６】
追加的にフィールド電極14a及び対向電極配置29aとの間の電位差を変更することにより，例えば第１運動エネルギーの集束領域の距離を実質的に一定に保つこと，及び第２のより高い運動エネルギーの集束領域の距離を変更することが可能である。これにより，フィルタされるエネルギー範囲を柔軟な方法で変更可能である。
【０１１７】
図７は，例示的な第３実施形態に従う検出器系11bの図である。図１から図６に示された例示的な第１及び第２実施形態のコンポーネントに，構造，構成及び／又は機能の点で対応するコンポーネントに関しては同一の参照数字が指定されており，「b」の文字は差別化を示すために付されている。
【０１１８】
検出器系11bは，第１検出器コンポーネント101b及び第２検出器コンポーネント102bを含む。第２検出器コンポーネント102bは，第１検出器コンポーネント101bの下流に配置される。第１及び第２検出器コンポーネント101b, 102bの各々は，一次ビーム6bの通過を可能にする通過開口107b, 108bを含む。
【０１１９】
検出器系11bは，第１検出器コンポーネント101bにより検出される放射粒子の大部分が反射電子であり，第２検出器コンポーネント102bにより検出される放射粒子の大部分が二次電子であるよう構成される。
【０１２０】
一次ビーム6bの物体との相互作用の結果，二次電子及び反射電子が相互作用領域から放射される。二次電子の大部分は，50eVまでの放射エネルギーを有する。反射電子の大部分は，50eVと一次電子の物体上への入射電圧との間の放射エネルギーを有する。ライナーチューブ８（図１に図示）は物体に対して正電位に配置される。その結果，放射電子はライナーチューブ８内に導かれ，ライナーチューブ８及び物体との間の電位差に対応する追加エネルギーを供給される。例えば，ライナーチューブ８は物体に対して8kVの電位に配置される。その後，粒子検出器コンポーネント12bへの到着時には，二次電子の大部分は8keVから8.05keVの間の運動入射エネルギーを有し，反射電子の大部分は8.05keVから8keV + Eaの運動入射エネルギーを有し，但しEaは一次電子の物体上への入射電圧である。
【０１２１】
粒子光学検出器コンポーネント12bは，粒子を光学収束させる効果を有するよう構成される。この目的を達成するために，フィールド電極14bは対向電極配置29に対して負電位に配置される。第１検出器コンポーネント101bは，粒子光学検出器コンポーネント12bに対して，物体表面から50eVまでの放射エネルギーを備えて放射された放射電子の集束領域RAが，少なくとも部分的に開口107b内又は開口107bに近接して位置するよう配置される。従って，第１検出器コンポーネント101bの面において，50eVまでの放射エネルギーを有する電子のビームは，強く集束される強度プロファイルを有する。その結果，これらの電子の大部分は開口107bを通過し，第２検出器コンポーネント102bの粒子受け面105b, 106bの何れかの上に入射する。
【０１２２】
50eVを超える放射エネルギーを有する電子の集束領域RBは，開口107bの下流に位置する。第１検出器コンポーネント101bの面において，50eVを超える放射エネルギーを有する電子のビームは，強くデフォーカスされる強度プロファイルを有する。従って，これらの電子の大部分は第１検出器コンポーネント101bの粒子受け面103b, 104bの何れかの上に入射する。
【０１２３】
第１及び第２検出器コンポーネント101b, 102bの各々は複数の検出器を有し，これら検出器の各々が粒子受け面を備える。各検出器は，対応する検出器上に入射する粒子を個別に検出するよう構成される。
【０１２４】
粒子受け面は例えば感応性表面，又は半導体検出器の感応性表面，マルチチャネルプレート及び／又はシンチレータ検出器の組み合わせとすることが可能である。
【０１２５】
第２検出器コンポーネント102bの第１粒子受け面106bは，粒子光学系の粒子光学軸OAを中心に円環状に配置される。
【０１２６】
第２検出器コンポーネント102bの第１粒子受け面106bは主として二次電子を検出する。この二次電子は表面から放射され，比較的小さい放射角及び／又は比較的高い放射エネルギーを備える。放射粒子の放射角は，放射粒子の放射方向及び粒子光学系の粒子光学軸OAとの間の角度として定義可能である。小さい放射角を有する二次電子は，粒子光学系の粒子光学軸OAから小さい半径距離を備える軌跡を有する。
【０１２７】
小さい放射角を備えて放射された二次電子の粒子強度は，相互作用領域内の原子の原子番号に比較的強く依存する。従って，第１粒子受け面106bの粒子強度に応じて，組成コントラスト（即ち原子番号コントラスト）を示す画像を生成可能である。
【０１２８】
第２検出器コンポーネント102bは更に複数のセクタ粒子受け面105bを含み，このセクタ粒子受け面105bの各々はリングセクタの形状を有する。セクタ粒子受け面105bは粒子光学系の粒子光学軸OAを中心として周方向に配置される。セクタ粒子受け面105bは，粒子光学系の粒子光学軸OAに対して第１粒子受け面106bよりも大きな半径距離を備えて配置される。
【０１２９】
従って，セクタ粒子受け面105bは主として二次電子を検出する。この二次電子は大きい放射角で放射され，及び／又は小さい放射エネルギーを備える。更に，第２粒子受け面105bの粒子強度において反射電子により生成される部分は，第１粒子受け面106bの粒子強度における部分よりも小さい。
【０１３０】
セクタ粒子受け面105bは異なる立体角領域において二次電子放射を個別に検出する。立体角領域は粒子光学系の粒子光学軸OAを中心として配置され，比較的大きい放射角を有する電子を収集する。
【０１３１】
従って，個々のセクタ粒子受け面105aにより検出された粒子強度は，比較的強く物体面の表面形状に依存する。その結果，第２検出器コンポーネント102bのセクタ粒子受け面105bの粒子強度に応じて，表面形状コントラストを示す物体面の画像を生成可能である。
【０１３２】
第１検出器コンポーネント101bは，第１粒子受け面104b及び第２粒子受け面103bを含む。第１粒子受け面104b及び第２粒子受け面103bの各々はリング形状を有し，粒子光学系の粒子光学軸OAを包囲する。第２粒子受け面103bは，粒子光学系の粒子光学軸OAに対して第１粒子受け面104bよりも大きな半径距離を有する。
【０１３３】
第２粒子受け面103b上には，第１粒子受け面104b上よりも，二次電子のより小さい部分が衝突する。従って,第２粒子受け面103bの強度に応じて，組成コントラストを示す物体面の画像を生成可能である。
【０１３４】
検出器系11bが第１検出器コンポーネント101bの代わりに開口絞りを有することも考慮可能である。その際開口絞りは，50eVまでの放射エネルギーを備えて物体面を去る放射粒子のための集束領域RAが，少なくとも部分的に開口絞りの開口内に位置するか又は開口に近接して位置するよう，粒子光学検出器システム12bに対して配置される。
【０１３５】
図８は，検出器系11cの例示的な第４実施形態を示す。図１から図７に示された例示的な第１から第３実施形態のコンポーネントに，構造，構成及び／又は機能の点で対応するコンポーネントに関しては同一の参照数字が指定されており，「c」の文字は差別化を示すために付されている。
【０１３６】
検出器系11b（図７に図示）とは対照的に，例示的な第４実施形態の検出器系11c（図８に図示）においては，反射電子を検出するよう構成された第１検出器コンポーネント101cは，二次電子を検出するよう構成された第２検出器コンポーネント102cに対して下流に配置される。第１検出器コンポーネント101cの構成は，例示的な第３実施形態である第１検出器コンポーネント101b（図７に図示）の構成に対応する。しかしながらこの場合，粒子受け面のジオメトリは異なるビーム路に調整される。このことは又，第２検出器コンポーネント102cについても当てはまる。
【０１３７】
検出器系11cは，50eVを超える放射エネルギーを有する電子の集束領域RBが，少なくとも部分的に第２検出器コンポーネント102c内に位置するか又は第２検出器コンポーネント102cに近接して位置するよう構成される。その結果，第２検出器コンポーネント102cの開口108cを通過する電子が主に反射電子となる。50eVまでの放射エネルギーを有する電子の集束領域RAは，開口108cの上流で放射粒子のビーム路内の，粒子光学系12c及び第２検出器コンポーネント102cとの間に位置する。二次電子は従って，第２検出器コンポーネント102cの面内に強くデフォーカスされ，二次電子の小さい部分のみが開口108cを通過する。従って，第２検出器コンポーネント102cにより検出される電子の主たる部分は二次電子である。
【０１３８】
例示的な第４実施形態（図８に図示）の集束領域RA, RBが例示的な第３実施形態（図７に図示）と比較して異なる位置にあるのは，フィールド電極14cの対向電極29cに対するより強い負電位により特に達成される。例示的な第2実施形態（図６に図示）に従う粒子光学検出器コンポーネントが使用されている際には，集束領域RA, RBの配置も又，抑制フィールド及び／又は加速フィールドを変化させることにより，ビーム路に沿って変化可能である。
【０１３９】
図９は，例示的な第５実施形態に従う検出器系の粒子光学検出器コンポーネントを示す。図１から図８に示された例示的な第１から第４実施形態のコンポーネントに，構造，構成及び／又は機能の点で対応するコンポーネントに関しては同一の参照数字が指定されており，「d」の文字は差別化を示すために付されている。
【０１４０】
粒子光学検出器コンポーネント12dは，第２フィールドを生成するための第２フィールド電極108d及び第２対向電極配置109dを含む。
【０１４１】
抑制フィールド電極配置27dは放射粒子のビーム路内で第１及び第２フィールド電極14d, 108d及び第１及び第２対向電極配置29d, 109dの上流に配置される。加速フィールド電極配置28dは放射粒子のビーム路内で第１及び第２フィールド電極14d, 108d及び第１及び第２対向電極配置29d, 109dの下流に配置される。例示的な第５実施形態は，抑制フィールド電極配置27d無しで，及び／又は加速フィールド電極配置28d無しで構成される。第１及び第２フィールド電極14d, 108dは異なるジオメトリを有するか，又は互いに対して調整されたジオメトリを有することが可能である。このことは又，第１及び第２対向電極配置29d, 109dについても当てはまる。
【０１４２】
図９に示された例示的な第５実施形態の検出器系においては，第１及び第２フィールドの何れか一方のフィールドが粒子を光学収束させる効果を有し，フィールドの他方が粒子を光学発散させる効果を有するよう，第１及び第２フィールドを構成可能である。図９に示された例示的な第５実施形態においては，第1フィールドが粒子を光学発散させる効果を，第２フィールドが粒子を光学収束させる効果を有する。
【０１４３】
しかしながら，双方のフィールドが粒子を光学発散させる効果を有する又は双方のフィールドが粒子を光学収束させる効果を有することも又考慮可能である。
【０１４４】
粒子を光学発散させる効果と収束させる効果とを組み合わせることにより，エネルギー依存型の集束切り換えが変更可能になる。特にこの組合せにより，エネルギー依存型の集束切り換えが反転可能となる。その結果，より運動エネルギーが高い放射粒子の集束領域が，より運動エネルギーが小さい放射粒子の集束領域の上流に位置するようなエネルギー依存型の集束切り換えを得ることが可能になる。
【０１４５】
その結果，コンパクトな検出器系及び効率的なエネルギーフィルタリングを得るための集束領域の配置が，更に良好に最適化可能となる。
【０１４６】
本開示は，本開示の一定の例示的な実施形態に関して記述されてきたものであるが，当業者にとり多数の代替，修正及び変更が明らかなのは自明である。従って，本開示に含まれる例示的な実施形態は説明目的のものであり，決して制限的なものではない。以下の請求項に定義される本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく，様々な変更が可能である。
【図５Ａ】
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【図５Ｃ】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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