(57)【要約】【課題】本発明に係る多重極レンズは、作製および制御が簡単であり、電子カラムの焦点ボケを低減し、有効偏向領域を増加させる。【解決手段】  本発明は、多重極レンズを用いた電子カラムに用いられる電子レンズに関し、電子レンズは２つ以上の電極層を含み、電極層はそれぞれ電子ビームが通過する中心光学軸を基準としてスリットを備え、スリットが交差方向に位置するように前記２つの電極層が光学軸上で整列されることを特徴とする多重極電子レンズである。【選択図】  図２
2011522373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の電極層を含み、
前記電極層は、それぞれ電子ビームが通過する中心光学軸を基準としてスリットを備え、そして前記スリットが互いに交差する方向に位置するように、前記電極層が電子光学軸上で整列されることを特徴とする多重極電子レンズ。
【請求項２】
前記電極層が２つの電極層からなる４重極電子レンズであって、各電極層には互いに異なる電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の多重極電子レンズ。
【請求項３】
前記電極層は電子ビームが通過する中心光学軸に追加の開口を備え、前記追加の開口を中心に前記スリットは、その幅が追加開口の大きさより小さく、その長さはより大きく形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の多重極電子レンズ。
【請求項４】
前記追加の開口は円形の形状を基本とし、前記スリットと前記追加の開口を含んだ形状はキーホール(ｋｅｙ-ｈｏｌｅ)状であることを特徴とする請求項３に記載の多重極電子レンズ。
【請求項５】
前記追加の開口は円形の形状を基本とし、前記スリットと前記追加の開口を含んだ形状は多角形のホール(ｐｏｌｙｇｏｎａｌ ｈｏｌｅ)状であることを特徴とする請求項３に記載の多重極電子レンズ。
【請求項６】
前記多重極電子レンズが、３つ以上の電極層を備える集束レンズ又はソースレンズの中央電極層又は別途の電圧が印加される(接地されない)電極層の代わりに使用されることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の多重極レンズ。
【請求項７】
電子放出源、１つ以上の電子レンズ、およびデフレクターを含む電子カラムにおいて、前記電子レンズの中の１つ以上が請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の多重極電子レンズを含むことを特徴とする電子カラム。
【請求項８】
前記電子レンズとして集束レンズは前記請求項４に記載の多重極レンズを含み、前記集束レンズの前にはアライナーが備えられ、そして前記デフレクターは電子ビームが通過する軸上で最も下段に配置されることを特徴とする請求項７に記載の電子カラム。
【請求項９】
前記電子カラムは、ウェハタイプの電子レンズを用いるマルチ型超小型電子カラムであり、そして前記多重極レンズは、大きなウェハに前記スリット、又はスリットおよび開口が複数形成されたマルチ型の電極層で形成されることを特徴とする請求項７に記載の電子カラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子レンズに関し、特に、超小型電子カラム(ｍｉｃｒｏｃｏｌｕｍｎ)のような電子カラムにおいて電子ビームを制御するための電子レンズの電子光学的な収差による電子ビームの歪みを最小化するための多重極電子レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子カラムは、電子放出源と電子レンズとで構成されて電子ビームを生成しスキャンするものであって、電子顕微鏡や半導体リソグラフィー、又は、電子ビームを用いた検査装置、例えば、半導体素子のビアホール/コンタクトホール(ｖｉａ ｈｏｌｅ/ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ)の異常有無検査、試料の表面検査および分析、そしてＴＦＴ-ＬＣＤ素子におけるＴＦＴ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)の異常有無検査などに用いられる。
【０００３】
このような電子カラムとしては、代表的なものとして、超小型電子カラム(ｍｉｃｒｏｃｏｌｕｍｎ)があり、走査トンネル顕微鏡(ＳＴＭ)の基本原理下で作動する電子放出源および微細構造の電子光学部品に基づいた超小型電子カラムは、１９８０年代に初めて導入された。超小型電子カラムは、微細な部品を精巧に組み立てて光学収差を最小化して向上した電子カラムを形成し、数個の小さい構造を配列して並列又は直列構造のマルチ型電子カラムの構造に使用可能である。
【０００４】
図１は超小型電子カラムの構造を示し、電子放出源、ソースレンズ、デフレクター(ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ)、およびアインツェルレンズが整列されて電子ビームが走査されることを示す。
【０００５】
一般に、超小型電子カラムとして代表的なマイクロカラムは、電子を放出する電子放出源１０、前記電子ビームを放出、加速および制御する３つの電極層からなり前記放出された電子を有効な電子ビーム(Ｂ)に形成するソースレンズ２０、前記電子ビームを偏向させるデフレクター３０および前記電子ビームを試料(ｓ)に集束(ｆｏｃｕｓｉｎｇ)させる集束(ｆｏｃｕｓ)レンズ(アインツェルレンズ)４０で構成される。
【０００６】
一般に、デフレクターはソースレンズとアインツェルレンズとの間に位置する。マイクロカラムの一般的な作動のために、負電圧(約−１００Ｖ〜−２ｋＶ)が電子放出源に印加され、ソースレンズの電極層は一般的に接地(ｇｒｏｕｎｄ)される。フォーカスレンズの例であるアインツェルレンズは、両側の外部電極層を接地させ、そして中央の電極層に負(−)電圧(減速モード)を印加し、又は、正(＋)電圧(加速モード)を印加させることにより、電子ビームを集束させる(フォーカシングするように用いられる。)。作動距離が同一な場合、減速モードの集束電圧の大きさは加速モードでの大きさより小さい。同期させた偏向(ｄｅｆｌｅｃｔｉｎｇ)電圧は、電子ビームの経路を調節して試料の表面に電子ビームを一定の周期で走査させるために印加される。前記ソースレンズや集束レンズのような電子レンズは、中央に電子ビームが貫通するように円形や所定の形状を有する開口(ａｐｅｒｔｕｒｅ)を備えた電極層を２つ以上含んで電子ビームを制御するが、通常、３つの電極層から形成される。
【０００７】
既存の電子カラムにおいて核心構成要素の１つである電子放出源には、電子放出源であるＦＥＥ(ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｅｍｉｔｔｅｒ)、熱電子放出源であるＴＥ(ｔｈｅｒｍａｌｅｍｉｔｔｅｒ)、そしてＴＦＥ(ｔｈｅｒｍａｌ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒ)等が用いられ、電子放出源には、安定した電子放出、高電流、小型サイズ、低エネルギー拡散(ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｓｐｒｅａｄ)および長寿命が要求される。
【０００８】
電子カラムは、１つの電子放出源と前記電子放出源で発生した電子ビームを制御するための電子レンズで構成されたシングル電子カラムと、複数の電子放出源から放出された複数の電子ビームを制御するための電子レンズで構成されたマルチ型電子カラムとに大きく分かれる。マルチ型電子カラムは、半導体ウェハのように１つの層に複数の電子放出源チップが備えられた電子放出源と１つの層に複数の開口が形成されたレンズ層が積層された電子レンズを含んで構成されたウェハタイプの電子カラムと、シングル電子カラムのようにそれぞれの電子放出源から放出された電子ビームを複数の開口を有する１つのレンズ層で制御する組合せ型電子カラム、シングル電子カラムを１つのハウジングに装着して用いるアレイ(ａｒｒａｙ)方式などに分けられる。組合せ型の場合、電子放出源が別のものに分けられるだけで、レンズはウェハタイプと同様に用いることができる。
【０００９】
電子カラムの性能に関しては、電子レンズは一般的な光学レンズと同様に電子光学的な収差問題を有しているので、電子カラムの電子レンズでは電子光学的な面で球面収差、非点収差およびコマ収差により、ビームの歪み現象や焦点ボケ(ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ)現象などの問題が生じる。さらに、製造工程で発生する加工精密度の問題によって開口(ａｐｅｒｔｕｒｅ)の形状が完全に対称にならなかったり、或いは開口と開口間の整列度がずれたり、電極の汚染さえも電界の強度(ｆｉｅｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ)に影響を与えるため、完全に対称的な電界の強度を有する電子レンズの作製は不可能である。一般に、これにより円形状の開口でも非点収差が発生している。これを改善するための従来の技術としては８重極レンズ(ｏｃｔｕｐｏｌｅ ｌｅｎｓ)が提案されている。また、電子カラムでは電子ビームが偏向して試料をスキャンしなければならないが、このような偏向により電子ビームがフォーカスレンズの中心光学軸を外れて通過すると電子ビームが歪む(ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ)。このような非点収差による電子ビームの拡大や電子ビームの歪み現象は全体的に電子カラムの解像度(ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ)に悪い影響を及ぼすことになる。
【００１０】
また、既存の８重極レンズや他の多重の極を有するレンズは、１つのレンズ層に複数の電極を分布させることにより、作製や制御が難しく、又、整列も難しいという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、電子カラムで発生する非点収差による解像度の低下現象を改善するための、電子ビームを集束させるレンズ部分において製造が容易であり、駆動方法が簡単な、多重極レンズを提供することを目的とする。
【００１２】
なお、本発明は、フォーカスレンズでの収差によって電子ビームが歪む現象を改善するために、前記の改善された電子レンズの構造に電子ビームの整列度を調節するための手段と電子ビームを偏向させることができる手段とを別に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記のような目的を達成するために本発明は、電子カラムの電子光学軸を基準として様々な角度で電極を備えた集束レンズの構造を提供する。
【００１４】
なお、本発明は、４つの電極層からなる集束レンズの構造において、外側の２つの電極層は一般的な開口からなっており、内部の２つの電極層は縦長型の開口や横長型の開口からなっている構造を提供する。
【００１５】
なお、上記のような目的を達成するために本発明の多重極レンズにおいては、前記レンズは２つ以上の電極層を含み、そして前記電極層は、それぞれ電子ビームが通過する中心光学軸を基準としてスリットを備え、前記スリットが交差する方向に位置するように前記電極層が電子光学軸で交差するように整列して形成される。
【００１６】
なお、本発明は集束レンズが前記多重極レンズを含む電子カラムを提供する。
【００１７】
本発明で望ましいとして提案した前記の縦長型のスリット又は開口、および横長型のスリット又は開口は互いに対向している構造からなっている。このようにスリット又は開口を有する電極層からなる電子レンズを多重極レンズと称する。
【００１８】
なお、本発明は、電子放出源、電子レンズ、およびデフレクターを含む電子カラムにおいて、前記の集束レンズに多重極レンズを含むことを特徴とする電子カラムを提供する。
【００１９】
図１のような従来の電子カラムでは、電子ビームを試料上に集束させてスキャンすると焦点ボケ(ｄｅｆｏｃｕｓ)および電子ビームスポット(ｓｐｏｔ)の歪みが生じる。特に、デフレクターにより電子ビームが偏向されると、電子ビームが集束レンズの中心光学軸を外れることになるので、電子ビームスポットはその形状が歪む。
【００２０】
このような電子ビームスポットの拡大と歪み現象は、ソースレンズと集束レンズでの非点収差と集束レンズでの球面収差とコマによる結果である。
【００２１】
このため、本発明は、このような電子ビームスポットの大きさの拡大と形状の歪みを低減するための電子レンズの電極構造を提供するものである。
【００２２】
本発明の多重極レンズを集束レンズ(例えば、アインツェルレンズ)の内部中央の電極層として使用し、又、このような多重極レンズを使用した集束レンズをアライナー(ａｌｉｇｎｅｒ)とデフレクターとの間に適宜配置すると、焦点ボケによる電子ビームスポットの拡大と電子ビームの中心光学軸を外れることによる電子ビームスポットの歪みを低減する電子カラムを、作製することができる。
【００２３】
上記のような多重極レンズは、本発明における集束レンズとしてのアインツェルレンズの場合、３つの電極層の中で接地されず電圧が別に印加される中央の電極層の代わりに使用することができ、ソースレンズの場合も中央の接地されない電極層に使用することができる。一般に、ソースレンズは、いずれも接地して使用することができるが、３つの電極層からなるソースレンズは、中央の電極層に電圧を印加することにより、電子ビームを集束させる役割を果たし、この場合、中央の電極層に多重極レンズを適用することもできる。上記のような集束レンズの場合、多重極レンズとしては、２つのレンズ層が直角に対称に配置される４重極レンズを用いることが望ましい。
【００２４】
その理由は、既存のアインツェルレンズの場合、計４つのレンズ層が使用されるので望ましく、具体的な理由は後述する。
【００２５】
本発明に係る多重極レンズの電極を含んだアインツェルレンズやソースレンズが含まれた電子カラムは、様々な配置として設計でき、本発明の多重極レンズの電極は、アインツェルレンズやソースレンズに含まれず別の独立電極として用いることもできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る多重極レンズは、各電極層が既存の円形や同一の開口を備えたレンズの電極層のようにスリット又は楕円形状などのような開口を備えたことと同様の方式で容易に作製が可能であるという利点がある。
【００２７】
本発明に係る多重極レンズを用いた電子カラムは、小さくて均一な電子ビームスポットを作ることができ、電子カラムの解像度をさらに向上させることができる。
【００２８】
なお、本発明に係る多重極レンズとアライナーおよびデフレクターを用いた電子カラムは、試料の周辺部で発生する様々な歪みによる電子ビームスポットの偏向焦点ボケを減少させることができ、実際有効偏向領域を増加させることができる。
【００２９】
なお、本発明に係る多重極レンズは、集束機能をする電子レンズに用いられる場合、既存の電子レンズに比べて制御電極の数が小さくなるので、レンズの制御が非常に容易になる。
【００３０】
なお、本発明に係る多重極レンズは、既存の電子レンズの電極層のようにウェハタイプで容易に作製が可能であり、特にマルチ型超小型電子カラムの作製が容易であり、制御電極の数が少なくてレンズの制御が容易なため、マルチ型超小型電子カラムの作製と制御に利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の超小型電子カラムの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の多重極レンズの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の多重極レンズの他の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の多重極レンズの又他の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る４重極レンズを用いた超小型電子カラムの構造を示す端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を詳しく説明する。但し、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３３】
本発明では、電子カラムに多重極レンズを用いて低収差および低歪みの高解像度の電子ビームスポットを提供する。
【００３４】
本発明では、電子カラムのために非点収差だけでなく、ビームスポット形状の変形を全体偏向フィールドで補正できる静電(ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ)多重極レンズを提供する。
【００３５】
本発明の静電多重極レンズは、単純な構造を有し、前記多重極レンズを集束レンズに使用して電子カラムから走査された電子ビームが試料の周辺部で発生する様々な歪みによる電子ビームスポットの偏向焦点ボケを減少させる。
【００３６】
このような単純な構造を有する多重極レンズの例として長方形の開口を図２に概略的に示す。
【００３７】
図２に示す電子光学設計のための多重極レンズである、４重極レンズ４００は、矢印で表示されたｚ軸に対し直角に２つの対向電極層４００ａ、４００ｂを含んで構成され、その２つのうち１つ又は全ては、非円形の開口を備えることができる。そして対向電極層４００ａ、４００ｂは異なる電位が印加される。図２に示した構造において、例えば、図２(ａ)の第１電極層４００ａの垂直スロット４３０は、第２電極層４００ｂの水平スロット４４０と整列し、一方、図２(ｂ)で第２電極層の水平スロット４４０は、第１電極の垂直スロット４３０とそれぞれ整列する。前記４重極レンズ４００において、第１電極層４００ａは垂直スロット４３０を備えたものとして、そして第２電極層４００ｂは水平スロット４４０を備えたものとして、便宜上、区分する。図面で電極層４００ａ、４００ｂの形状は長方形であるが、正方形や円形の形状を備えることができる。前記４重極レンズの領域で生成された電場フィールドは、４つ又は８つの電極を有するスティグメータ(ｓｔｉｇｍａｔｏｒ)により生成されるものと同様、前記スロット４３０、４４０を通過する電子ビームに影響を与えるが、１つの電極層が数個の電極に分離して構成された一般的なスティグメータとは異なり、制御しなければならない数個の電極を必要としない。
【００３８】
前記４重極レンズの他の望ましい形態として、いわゆるキーホール(ｋｅｙ-ｈｏｌｅ)形状の開口を備えた４重極レンズもマイクロカラムに使用可能である。図３には一例としてキーホール形状開口を備えたレンズの電極層の平面図が示されている。キーホール形状開口は円形開口４１０および長方形スリット又は開口４２０で構成される。前記長方形スリット又は開口４２０はその幅が前記円形開口４１０の直径より小さいことが特徴である。
【００３９】
前記円形開口４１０は、従来電子レンズで使用される開口であり、前記円形開口に長方形開口４２０が重なって形成される。前記長方形開口４２０は、前記円形開口４１０の直径よりその幅が小さく全体的にキーホールの形状になる。すなわち、前記長方形開口４２０は、図２のスリット４３０、４４０に相当するものであり、円形の開口にスリットが追加されたものである。ここで、円形の開口を適用する目的は、既存の円形開口との整列度を精密に合わせるためである。スリットの幅は、４重極レンズの効果を効率よく発揮させるために開口の直径より小さいことが望ましい。これは、スリットの長さとの比率により４重極レンズの効果が変わるからであり、ソースレンズの性能や試料との距離などの設計値により最適の幅と長さを選定することが望ましい。
【００４０】
なお、図３で円形開口として例示したのは、レンズの開口には一般に円形が多用されるからであるが、特殊な成形ビーム(ｓｈａｐｅ ｂｅａｍ)のように特殊な形状の開口を使用する場合にも上述したようにスリットを重ねて用いることができる。
【００４１】
そして、図２および図３に示すように、所定の電極電圧が印加される本発明の静電４重極レンズは、集束レンズであるアインツェルレンズの一部として用いることができる。また、図２でレンズの電極層を長方形に示したが、正方形のレンズの電極層であれば図３の円形レンズの電極層と同様にレンズの電極層を作製して整列する際、スリットを基準として直角に交差するように整列して使用すれば良い。これによりレンズの電極層の作製がより簡易になる。
【００４２】
本発明の４重極レンズの前記スリット又は開口は、超小型電子カラムのレンズ電極層の開口のようにメンブレインタイプで作製できるが、この場合、一般のレンズの電極層と同一な作製方式で作製できるという利点がある。スリットの形状と関しては、図２および図３で長い長方形に示したが、長い楕円形や長い菱形又は多角形の形状を有することも可能である。重要な点は前記４重極レンズの電極層が前記電極層に印加された電圧によって前記スリットの内部に水平方向と垂直方向に互いに異なる電場を形成し、前記スリットの中心を通過する電子ビームの形状をスティグメータのように変形させることができれば良い。
【００４３】
本発明に係る４重極レンズの最も望ましい使用方法の１つは、集束レンズ(例えば、アインツェルレンズ)の内部に位置させて使用することである。このようなアインツェルレンズの利点は、４重極レンズの構造が非常に単純であり、組み立てが容易であるという点であり、４重極レンズの効果は、非点収差による試料表面での焦点ボケが補正され、前記アインツェルレンズを含む電子カラムの効率が向上するという点である。結論的に、電子ビームの集束遂行は４重極電圧を印加することにより、さらに改善される。このような本発明の４重極レンズを用いた電子カラムは、単に１つの印加電圧がさらに必要になるだけである。
【００４４】
従来のアインツェルレンズのフォーカス電圧の調整と比較して本発明に係る４重極レンズの作動について説明する。
【００４５】
一般に、集束レンズ(例えば、アインツェルレンズ)は、同一の電圧が２つの外側電極に印加され、そして異なる電圧が中央電極に印加される。通常、集束電圧はアインツェルレンズの中央電極に印加され、他の２つの電極は接地される。グラフ１は従来の集束レンズの中央電極の電圧調整を示すものである。
【００４６】
グラフ１から分かるように水平(ｘ軸)集束と垂直(ｙ軸)集束とでは、ビームスポットが最小となる電圧は、互いに異なっている。その主な理由は電子レンズの非点収差のためである。そのために、グラフ１のように、最適化された集束電圧は、水平集束と垂直集束の両方を考慮して決定される。
【グラフ１】
【００４７】
2011522373.tif 000003
【００４８】
グラフ１でｘ軸は集束電圧を、ｙ軸は電子ビームスポットの大きさを示す。中央電極の集束電圧の変化によるビームスポットの大きさはグラフ１のような曲線に示され、最も下の地点での値が望ましいが、ｘ軸の最も望ましい集束電圧値(ａ)とｙ軸の最も望ましい集束電圧値(ｂ)は互いに異なる。グラフ１では、ｘ軸の集束電圧値(ａ)がｙ軸の集束電圧値(ｂ)よりも大きくなっている。これにより、従来の集束レンズにおける中央電極の集束電圧としては、グラフ１において、ｘ軸とｙ軸との間の中間値(ｃ)でで表示された値の集束電圧が印加されることになる。
【００４９】
一方、本発明の４重極レンズの場合は、異なる電圧が２つの対向電極に印加されることによって、非点収差の調整機能が行われる。その印加される２つの電極の電圧をグラフ２に示す。
【グラフ２】
【００５０】
2011522373.tif 000004
【００５１】
非点収差による水平集束電圧と垂直集束電圧の差のために発生する電子ビームの拡大現象が、４重極電圧の印加で減少することにより、高均一な解像度が実現される。これにより、電子ビームスポットの大きさを既存のものより小さくでき、実際有効偏向領域が増加することになる。すなわち、上のグラフ２で本発明の４重極レンズのｘ軸の集束に対する集束電圧を示すＱ２の値とｙ軸の集束に対する集束電圧を示すＱ１の電圧とが４重極レンズの電極にそれぞれ印加される。したがって、従来の単一中央電極に印加される電圧値(ｃ)と異なり、ｘ軸と関連した電圧Ｑ２が上記の４重極レンズ４００の電極４００ｂに、そしてｙ軸と関連した電圧Ｑ１が電極４００ａに印加されることになる。
【００５２】
前記図２および図３の実施例は、本発明に係る多重極レンズの代表的な例として４重極レンズについて説明したものであるが、図４は、本発明に係る多重極レンズの他の例として３つの電極層を用いた多重極レンズ５００を示している。図３の４重極レンズとは異なり、第３電極層４００ｃが更に１つ追加されたものであって、各電極層は６０度間隔で交差して整列されている。すなわち、図３の４重極レンズが直角に交差していることとは異なり、電極層が更に１つ追加されて６０度間隔になったのである。したがって、電極層が更に１つ追加されて４つになると、４５度間隔で交差して整列される。
【００５３】
本発明に係る１つの多重極レンズ用電極層は、スティグメータで２つの電極に該当する電極数を有するので、４重極レンズの場合は２つの制御電圧が、３つの電極層からなる６重極レンズの場合は３つの制御電圧が必要であり、電極層の数が１つ増えるごとに２つずつ電極が追加される。各電極層ごとに電子ビームに加えられる静電場の方向が変わるので、必要に応じて電極層の数と交差角度を決めて使用すれば良い。
【００５４】
また、各電極層の交差角度は、各電極が対称につり合う角度が制御の面において望ましいが、必要に応じて、必ずしも対称になる必要はない。すなわち、図３の４重極レンズに異なる角度で交差させて第３の電極層を追加して使用することもできるため、目的に合うように作って使用すれば良い。１つの電極層でスリット等も図示されたように、中心開口を基準として必ずしも直線形状でない折れ角を有した形状に形成することもできる。しかし、制御電極の数やレンズ層の厚さや設計などの面を考慮すると、２つの電極層からなる４重極レンズが最も用いやすいと考えられる。
【００５５】
以下では、図１に示された従来の電子カラムにおいて、集束レンズ４０の中央電極の代わりに本発明の多重極レンズの代表的な例の４重極レンズを用いること以外に、実際有効偏向領域を最大化させるために前記４重極レンズを用いる電子カラムの新しい一例を説明する。
【００５６】
図５は、本発明に係る４重極レンズを用いた超小型電子カラムの構造を示す断面図であり、前記超小型電子カラムは、電子放出源１１０、ソースレンズ１２０、アライナー１５０、アインツェルレンズ４４０、およびデフレクター１６０を含んで構成される。図１の超小型電子カラムと比較すると、集束レンズであるアインツェルレンズ４４０は、４重極レンズ４００を含む４つの電極層を備えている。すなわち、アインツェルレンズ４０における中央の電極層が本発明の４重極レンズ４００に代替される。本発明に係る超小型電子カラムは、アインツェルレンズ４４０の入口側にアライナー１５０を配置し、出口側にはデフレクター１６０が備えられるという違いがある。
【００５７】
図１のような従来の電子カラムにおいて、デフレクターで電子ビームを偏向させると、偏向した電子ビームはその下方にある集束レンズで電子光学の軸を通過できない。そのため、偏向領域の外部では電子ビームのスポットの拡大現象が大きくなる。したがって、図５のように、アインツェルレンズで収差を除去するために、デフレクターをアインツェルレンズの下方に配置することにより、実際偏向有効面積が大きくなるようにする。
【００５８】
本発明に係る多重極レンズおよびそれを用いた電子カラムは、低エネルギースキャニングマイクロカラムのために、小さくて均一な電子ビームスポットを作ることができる。このような本発明に係る超小型電子カラムシステムは、マルチ型として使用できるが、本発明の多重極レンズは、一般の電子レンズと同様な作製工程で作製が可能であり、その例として、ウェハタイプの電子レンズ(大きいシリコン基板の上に複数の開口が形成されたレンズ層が積層されたもの)をそのまま適用したウェハタイプのマルチ型超小型電子カラムの作製に特に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る多重極レンズを用いた電子カラムは、電子顕微鏡や半導体リソグラフィー、又は、電子ビームを用いた検査装置、例えば、半導体素子のビアホール/コンタクトホール(ｖｉａ ｈｏｌｅ/ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ)の異常有無検査、試料の表面検査および分析、そしてＴＦＴ-ＬＣＤ素子においてＴＦＴ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)の異常有無検査などに用いられる。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・電子放出源      ２０・・・ソースレンズ
３０・・・デフレクター      ４０・・・収束レンズ(アインツェルレンズ)
１１０・・・電子放出源      １２０・・・ソースレンズ
４４０・・・アインツェルレンズ
１５０・・・アライナー      １６０・・・デフレクター
４００・・・４重極レンズ      ４００ａ・・・第１電極層
４００ｂ・・・第２電極層      ４００ｃ・・・第３電極層
４１０・・・円形開口      ４２０・・・開口
４３０・・・垂直スロット    
４４０・・・水平スロット、アインツェルレンズ
５００・・・多重極レンズ
Ｂ・・・電子ビーム      Ｓ・・・試料
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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