(57)【要約】【課題】  本発明は、帯電粒子ビームデバイスのために改良された対物レンズを提供する。【解決手段】  対物レンズは、試料上へ帯電粒子ビームの焦点を合わせるために、第一の磁気フィールドをつくる磁気レンズを含む。更に、デフレクタが、帯電粒子ビームを偏向させるために使用される第二の磁気フィールドをつくる少なくとも１つの追加のコイル装置を提供することによって磁気レンズに一体的に形成される。それによって、第二の磁気フィールドは、磁気レンズの極片のうちの少なくとも１つを通して案内される。【選択図】  図２
2005276819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を検査又は改良するために使用する帯電粒子ビームデバイスのためのカラムであって、前記カラムは、
ａ）  帯電粒子ビームを提供するための粒子ソースと、  
ｂ）  試料から来る、少なくとも１つの二次的生成物及び／又は後方散乱された粒子を測定するためのディテクタと、
ｃ）  帯電粒子ビームを試料に焦点を合わせるための対物レンズと、
ｄ）  帯電粒子ビームを偏向させるために磁気フィールドを生成し、対物レンズと試料との間に配置される、少なくとも１つの励起コイル装置を有している磁気デフレクタであって、対物レンズが、デフレクタの磁気フィールドを集中させる磁気デフレクタと、
を備えるカラム。
【請求項２】
前記対物レンズは、下部極片を有している磁気対物レンズであって、下部極片は、デフレクタの磁気フィールドを集中させる、請求項１に記載のカラム。
【請求項３】
磁気デフレクタが４極である、請求項１又は２に記載のカラム。
【請求項４】
磁気デフレクタが８極である、請求項１又は２に記載のカラム。
【請求項５】
デフレクタの内径が、磁気デフレクタの表面の間の距離より大きい、請求項１又は２に記載のカラム。
【請求項６】
デフレクタの内径は、２倍、磁気デフレクタの表面の間の距離より大きい、請求項５に記載のカラム。
【請求項７】
デフレクタの内径は、４倍、磁気デフレクタの表面の間の距離より大きい、請求項５に記載のカラム。
【請求項８】
デフレクタは、試料に向いたデフレクタの表面に配置されるトレンチを有し、偏向フィールドを生じるために使用される励起コイル装置を収容するようになっている、請求項１〜７の何れか１項に記載のカラム。
【請求項９】
前記対物レンズが静電レンズを更に含む請求項１〜８の何れか１項に記載の対物レンズ。
【請求項１０】
第一の電極及び該第一の電位を前記第一の電極に適用するための手段が提供され、
第二の電極及び第二の電位を前記第二の電極に適用するための手段が提供され、
前記静電レンズで電場を生成し、
前記電場での粒子ビームが第一のエネルギから第二の下部のエネルギまで減速されるようになっている、請求項９に記載のカラム。
【請求項１１】
第二の電極が試料である、請求項１０に記載のカラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電粒子ビームで試料を検査するための装置に関する。特に、この発明は、帯電粒子ビームデバイスのために対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常の光学顕微鏡法の解像度は、可視光の波長によって制限される。更に、最高解像度で、通常の光学顕微鏡法は、非常に浅い焦点深度を有する。これらの２つの限界は、試料の検査のために帯電粒子デバイスの増加する流行に導いた。光学的光と比較して、加速帯電粒子（例えば電子）はより短い波長を示し、それは増加する解像力に導く。更に、最高解像度でさえ、帯電粒子デバイスは、通常大きい焦点深度を示す。従って、帯電粒子ビーム（特に電子ビーム）が、生物学、薬剤、材料科学及びリソグラフィでいろいろな方法において使われる。例えば、人間、動物及び植物の病気の診断、下位の細胞のコンポーネントの可視化及びＤＮＡ等の組織、合成材料、薄膜及びセラミックスの構造の決定、或いは、マスクの検査及び半導体技術で使われるウェーハ等を含む。それに加えて、帯電粒子ビームデバイスは、有機の及び無機の物質及びそれらの表面の修正のためも使われることができる。
【０００３】
これらの計測器で、調べられ及び／又は修正されるエリアは、静止した又は試料の表面を横切るラスターで走査する帯電粒子ビームで照射を受ける。特定の用途に従い、帯電粒子ビームはより多く又はより少なく焦点が合わせられ、粒子の運動エネルギはかなり異なるであろう。帯電粒子が試料表面に当たる時に生じる信号のタイプは、例えば、二次電子、後方散乱電子、オージェ電子、特性Ｘ線及び種々のエネルギの光量子を含む。これらの信号は、サンプル内の特性の放出量から得られ、組成、表面微細構成、結晶学、その他のサンプルの多くの特性を調べるために使われるであろう。
【０００４】
チャージされた粒子ビームデバイスにおいて、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等の、帯電粒子ビームは、数ミリラドのオーダの代表的な入射角と同様に代表的なアパーチャ角を示す。しかし、多くの用途のためにチャージされた粒子ビームが、９０〜１８０ミリラドに対応する、一般的に５°〜１０°の非常により大きい角の下で、サンプル表面を打つことが望ましい。立体的な可視化は、このような用途に対する一例である。若干の用途では、傾きが１５°（或いは２０°でさえある）を超えるチルトが必要である。それによって、多くのチルティングメカニズムが、使われる可能性がある。解決の初期には、斜めの入射角は、試料を機械的に傾けることによって達成された。しかし、機械的な不完全さのために、試料の側方運動は不可避であり、それは２つの異なる視角を有する２つの画像の間の、誤った位置合わせという結果をもたらす。
【０００５】
斜めの入射角は、帯電粒子ビームを電気的に傾けることによっても達成されることができる。これは、ビームを偏向させることによって通常なされ、偏向単独又はビームのフォーカッシングと結合して、斜めの入射角が起こるようになっている。それによって、試料は水平のままでよく、側部座標位置決めが関係する限りかなり利点である。電気チルティングは、また、その機械的な相当物より非常に速い。しかし、電気的方法は特定の欠点も有する。特に、低エネルギ電子顕微鏡法で磁気か複式の対物レンズは、高解像度を達成するために、非常に短い焦点距離（１−２０ｍｍ）を有する非常に強いレンズでなければならない。このようなレンズの存在下で、試料表面で帯電粒子ビームのランディング位置又はランディング角度に影響を与えることは難しい。一般に、デフレクターフィールドの強度は、対物レンズのフィールドに匹敵しなければならない。このような強い偏向フィールドを達成するために、デフレクタは通常磁気にソフトな物質（例えばミューメタル（ｍｕｍｅｔａｌ）又はパーメノルム（ｐｅｒｍｅｎｏｒｍ））からつくられる極片を使用しなければならない。更に、それは通常光軸の近くのエリアに偏向フィールドを１点に集めるのに必要である。しかし、それらがマイナスにレンズのフィールド分布に影響するので、従来システムで、対応している極片は対物レンズギャップの近くに置かれることはできない。しかし、デフレクタが対物レンズの後、十分な距離で置かれる場合、通常、増加する作動距離による解像度劣化が起こる。更に、デフレクタが対物レンズの前に置かれる場合、通常、高い軸づれの異常が起こる。
【０００６】
本発明は、帯電粒子ビームデバイスのために改良された対物レンズを提供する。本発明の１つの見地に従うと、独立の請求項１に指定されるように、帯電粒子ビームデバイスのために対物レンズが提供される。本発明の更なる見地によると、独立の請求項１６又は１７で指定されるように、帯電粒子ビームデバイスのためにカラムが提供される。更なる利点、特徴、見地及び発明の詳細は、従属の請求項、説明及び添付の図面から顕性である。請求項は、一般用語で発明を定義する第一の非制限的アプローチで理解されることが意図される。
【０００７】
本発明は、帯電粒子ビームデバイスのための改良された対物レンズを提供する。対物レンズは、試料の帯電粒子ビームの焦点を合わせるために、第一の磁気フィールドをつくる磁気レンズを含む。更に、デフレクタが、帯電粒子ビームを偏向させるために使われる第二の磁気フィールドをつくる少なくとも１つの追加のコイル設備を提供することによって磁気レンズに一体的に形成される。それによって、第二の磁気フィールドが、磁気レンズの極片のうちの少なくとも１つを通して案内される。本発明も、改良された対物レンズを含むチャージされた粒子ビームデバイスのための改良されたカラムを提供する。
【０００８】
デフレクタを対物レンズに組み込むことによって、大きい入射角が、試料上で帯電粒子ビームの大きい側方運動を引き起こすことなく達成されるであろう。更に、対物レンズへのデフレクタの組込みのために、システムの作動距離は小さく保たれ、システムの解像度はマイナスに影響されないようになっている。対物レンズが、速い及び信頼性が高い態様で、試料のステレオ画像を生じるために使われる可能性がある。従って、ステレオ画像に含まれ、多くの場合非常に価値がある付加情報は、どんな追加の費用も引き起こすことなくアクセスされるであろう。
【０００９】
本発明も、帯電粒子ビームデバイスのために改良されたカラムを提供する。カラムは、帯電粒子ビームを偏向させる磁気フィールドを生成し、対物レンズと試料との間に配置される少なくとも１つの励起コイル装置を有する磁気デフレクタを含み、それによって、対物レンズは試料の近くの領域でデフレクタの磁気フィールドを１点に集める。対物レンズのフィールド終端作用により、磁気デフレクタは、対物レンズのフォーカシング特性を妨げることなく対物レンズに非常に近く置かれることができる。従って、システムの解像度がマイナスに影響されないように、システムの作動距離は小さく保たれることができる。
【００１０】
本発明の、上述された、及び他のより詳細な見地は、以下の説明に記載され、図に関して部分的に図示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明に従う実施形態を、図１に図式的に示す。チャージされた粒子ビームデバイスのためのカラム１は、帯電粒子ビーム４を放射する帯電粒子ソース２を含む。電子ビームデバイスで、タングステンヘアピンガン(Tungsten-Hairpin guns)、ランタンヘキサホウ化物ガン（Lanthanum-Hexaboride Guns)、フィールド放出ガンその他等の電子ソースが、使われることができる。しかし、本発明は、電子ソースに限られておらず、ありとあらゆる帯電粒子ソースと共に使われることができる。電子は、電子ソース２に供給される加速電圧によって加速される。通常電子ソースによって直接に生じられるビーム直径は、高倍率で鋭いイメージを生成するにはあまりに大きいので、電子ビーム４は、ビームを縮小して試料８の方へ電子ビーム４を導くコンデンサレンズ５を通して案内される。
【００１２】
電子ビーム４は、次にディテクタ９を通過する。ディテクタは、試料８のイメージを生じる目的で、試料８から来るそれらの粒子を検出するために使用されるものである。ディテクタ９の次はスキャニングコイル６があり、それは、試料８の表面の上を、テレビのようなラスターで電子ビーム４を動かすために使用されるものである。スキャニングコイル６の後、電子ビーム４は対物レンズ１０に入り、試料８上に電子ビーム４の焦点を合わせる。対物レンズ１０は、電子ビーム４に焦点を合わせるだけでなくて、電子ビーム４を回転も行う。しかし、この作用は、二次元の図面で表すのが難しく、熟練した人がこの追加の作用をよく知っているので示さない。
【００１３】
ビーム４の粒子が試料８の表面を打つとき、それらは、試料の原子の電子や核との一連の複合した作用を受ける。その作用は、異なるエネルギ、Ｘ線、熱及び光の電子等の、いろいろな二次性のプロダクトを生じる。これらの二次的の生成物の多くは、試料のイメージを生じ、追加データを集めるために使用される。試料の画像形成又は検査に対する主要な重要な二次的生成物は、比較的低エネルギ（３〜５０ｅＶ）の、いろいろな角で試料８から出る二次電子である。二次的及び後方へ散乱した電子は、ディテクタ１６に到達して測定される。試料上に電子ビームをスキャンすること、ディテクタ１６の出力を表示／記録することによって試料８の表面のイメージが形成される。試料８は、全方向に水平に動かせるステージ７（試料台）で支えられ、電子ビーム４が検査される試料上でターゲットエリアに到達することをできるようにするようになっている。
【００１４】
対物レンズ１０（図２、図３）と一体的に形成されたデフレクタ１１によって、電子ビーム４は、所定の入射角Θ（好ましくは１°〜２０°の間で）で試料を打つ。斜めの入射角を提供することによって、試料のステレオ画像は、速く且つ信頼性が高い態様で生じられることができる。試料のこのようなステレオ画像は、試料の表面で見つかることがある特徴部の正確な高さ測定を実行するために使用されることができる。特徴部の深さ又は高さが知られるならば、この情報は更なる興味深いパラメータを決定するために使用されることができる。例えば、半導体ウェーハの処理中の半導体産業で、コンタクトホールの底の真の幅を知ることは非常に役に立つ。コンタクトホールの深さを知ることによって、コンタクトホールのステレオ画像は、このパラメータを決定するために使用されることができる。
【００１５】
図２は、本発明に従った実施形態による対物レンズ１０を図式的に示したものである。対物レンズ１０は、第一の励起コイル１２を含み、それは磁気フィールドを生成するために使用され、次に、試料８の表面の上へ電子ビームに焦点を合わせるために使用される。短い焦点距離を達成するために、第一の励起コイル１２によって生成される磁気フィールドは、極片ギャップ１７に上部極片１３及び下部極片１４を通して案内される。このように、磁気フィールドは、対物レンズ１０の対称軸１６のまわりの、小さい空間領域に集中される。磁気フィールドは、対称軸１６のまわりで回転対称であり、極片ギャップ１７でその最大の強度に到達する。電子は対物レンズ１０の対称軸１６に沿って、基本的に動き、従って、それはまた、電子の経路を表示する。
【００１６】
試料の表面上は所定の入射角θを達成するために、対物レンズはデフレクタ１１を含む。デフレクタ１１は、下部極片１４に位置する４つの追加の（第二）励起コイル１５を含む。図３から分かるように、下部極片１４は、４極を形成している１８Ａ〜１８Ｄの４つのセグメントに分割される。それによって、各々のセグメント１８Ａ〜１８Ｄは対応する第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｂを有する。第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄはセグメント１８Ａ〜１８Ｄを包囲しており、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄの１つを励起することによって、磁気フィールドは、下部極片１４の対応しているセグメント１８Ａ〜１８Ｄで生成される。図３は、第二励起コイル１５Ｂ及び１５Ｄが励起した状況を示し、磁気フィールド２０（図３で矢印によって表示される）が生成されるようになっている。図３から分かるように、磁気フィールド２０は、基本的に電子ビームの経路に対して垂直である。従って、電子ビームの偏向を導く電子ビームの経路をわたる磁気フィールドが、生成される。
【００１７】
下部極片１４のセグメント１８Ａ〜１８Ｄにより、磁気フィールドは、試料８の近くの領域へ導かれ、必要な強い偏向フィールドを生成する。下部極片１４のセグメント１８Ａ〜１８Ｄも同時に、第一の励起コイル１２によって生成される磁気フィールドを案内することを心にとめておかれなければならない。対称軸１６の上で、磁気フィールドが励起コイル１２によって生成され、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄによって生じた磁気フィールドが部分的に重なる。それによって、偏向フィールドの最大値は、フォーカッシングフィールドの最大値より試料８に近い。その態様で、５−２０°度の範囲での大きい入射角θは、試料上のビームの大きい側方運動をつくることなく達成されることができる。
【００１８】
図４は、本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。磁気レンズに加えて、図３で示される対物レンズは、磁気レンズの近くにある静電抑制レンズ(electrostatic retarding lens)を含む。静電抑制レンズは、異なる電位で保持される２つの電極２２、２３を有する。図で示した実施形態で、２つの電極２２のうちの１つは、電子ビーム４の経路に沿って、磁気レンズの上部極片１３内に配置される円柱形のビーム管によって形成される。静電抑制レンズの第二電極２３は、磁気レンズの下に提供される金属カップである。システムの操作の間、第一の電極２２はハイポジティブ電位（例えば８ｋＶ）で、通常保持され、第２電極２３はポジティブ電位（例えば３ｋＶ）で保持され、電子が第一のエネルギから、より低い第二のエネルギまで、対応する静電場で減速されるようになっている。
【００１９】
図４で示す実施例で、試料８はグラウンド電位に保持される。従って、フィールドを抑制している更なる静電気が、金属のカップ２３及び試料８の間にある。金属のカップ２３と試料８との間でフィールドを抑制している静電気のために、磁気フィールド２０に起因する電子ビーム４の初期の偏向は、増加する入射角θに案内して高められる。従って、所定の入射角θを達成するために、デフレクタ１１に起因する相対的な小さい偏向だけが必要である。しかし、試料８の表面は接地される必要はない。試料８の表面の電位は、電圧を試料８に適用することによって調整されることができる。例えば、回路でショートを検出するために使用される電圧コントラストイメージングを得るための電圧がウェーハに適用されることができる。金属のカップ２３の電位が試料８の表面の電位より高い限り、静電気抑制フィールドが生じられる。
【００２０】
図５は、本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。図５で示す対物レンズは、下部極片１４の各々のセグメント１８Ａ〜１８Ｄの底面に配置された４つのトレンチ２４を示す。それによって、各々のトレンチ２４は、対応している第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを収容するために使用される。従って第二励起コイルに１５Ａ〜１５Ｄよる対物レンズ１０と試料８との間の作動距離での増加が避けることができる。更に、図５で示す対物レンズは、フィールド終端構造２５を示し、それは、試料８上の近くのデフレクタ１１の磁気フィールドを終了するために使用される。図５で示す実施例で、フィールド終端構造２５は、上部極片１３と下部極片１４との間の極片ギャップに置かれる磁性体でできた輪である。そこで、フィールド終端構造２５は、試料８の近くの領域でデフレクタ１１の磁気フィールドを集中させるために使用される。
【００２１】
図６から分かるように、下部極片１４は、４極を形成する１８Ａ〜１８Ｄの、４つのセグメントに分割される。それによって、各々のセグメント１８Ａ〜１８Ｄは対応している第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを有する。第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄは、セグメント１８Ａ〜１８Ａのまわりを覆い、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄの１つを励起することによって磁気フィールドが、下部極片１４の対応しているセグメント１８Ａ〜１８Ｄで生成されるようになっている。再び、図６は、第二励起コイル１５Ｂ及び１５Ｄが励起した状況を示し、磁気フィールド２０（図６で矢印によって表示する）が生成されるようになっている。図６から分かるように、磁気フィールド２０は、基本的に電子ビームの経路に垂直である。従って、電子ビームの偏向を導く電子ビームの経路をわたる磁束が生成される。更に、対物レンズ１０（図５）内で、上へ延びる磁界偏向フィールド２０の部分は、フィールド終端構造２５に入り、セグメント１８Ｂの近くの位置からセグメント１８Ｄの近くの位置の中に案内され、そこで、磁界偏向フィールド２０がフィールド終端構造２５から離れ、再び下部極片１４に入る。それによって、フィールド終端構造２５は、対物レンズ１０のフォーカッシングフィールドにあまり影響しないが、効果的に偏向フィールド２０を集中させる。
【００２２】
図７は、本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示す。図４で示される対物レンズと類似した磁気レンズに加えて、図７で示される対物レンズは、静電抑制レンズを含む。静電抑制レンズは、１つの電極２２を有する。そしてそれは、電子ビーム４の経路に沿って、磁気レンズの上部極片１３内に配置される円柱形のビーム管によって形成される。静電抑制レンズの第二の電極は、試料８自身である。システムの操作の間、電極２２は、ハイポジティブ電位（例えば８ｋＶ）で、通常保持され、試料は、下部のポジティブ電位（例えばグラウンド電位）で保持される。電子が、第一のエネルギから下部の第二のエネルギまで対応している静電場で減速されるようになっている。
【００２３】
図５で示される対物レンズと類似して、図７で示される対物レンズは、下部極片１４の各々のセグメント１８Ａ〜１８Ｄの底面に配置される４つのトレンチ２４を示す。再び、各々のトレンチ２４は、対応している第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを収容するために使用される。従って、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄによる対物レンズ１０と試料８との間で作動距離の増加は、避けられることができる。更に、磁気レンズ１０の上部極片１３の先端は、デフレクタ１１の磁気フィールドに置かれる。従って、上部極片１３の先端は、デフレクタ１１の磁気フィールドのためのフィールド終端構造として機能する。これは、対物レンズ１０で高いデフレクタ１１の磁気フィールドの拡大を排除する。上部極片１３は、磁気フィールドの終端を導き、試料８の近くのエリアで偏向フィールドを集中させるのを手助けする。
【００２４】
図８は、本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示したものである。再び、デフレクタ１１は４つの追加の（第二）励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを含む。しかし、前の実施例と比べて、励起コイル１５Ａ〜１５Ｄは、下部極片１４の上にないが、下部極片１４を上部極片１３と接続する外部極片２６上に位置する。それによって、下部極片１４及び外部極片２６は、４つのセグメント１８Ａ〜１８Ｄに分割され、それによって４極を形成する。再び、各々のセグメント１８Ａ〜１８Ｄは、その対応している第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを有する。第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄが、外部極片上でセグメント１８Ａ〜１８Ｄのまわりを覆っており、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄの１つを励起することによって、磁気フィールドが、外部極片及び下部極片１４の対応しているセグメント１８Ａ〜１８Ｄで生成されるようになっている。従って、前の装置との原理の相違はない。しかし、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを外部極片２６に配置することによって、通常より多くのスペースが、第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄのために利用できる。
【００２５】
図８で示される実施形態で、下部極片１４及び外部極片２６は、４つのセグメント１８Ａ〜１８Ｄに分割される。しかし、他の数のセグメントも、使用可能である。下部極片１４及び外部極片２６は、例えば、８つのセグメント１８Ａ〜１８Ｄに分割されることができる。従って８極を形成する。外部極片２６全体が、セグメントに分割されることは、必要でない。第二励起コイルの下に位置する部分だけがセグメント１８Ａ〜１８Ｄに分割されることで十分である。
【００２６】
図９は、本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示したものである。本発明の前の実施例と比べて、図９で示される実施形態は、試料８上へ帯電粒子ビーム４の焦点を合わせるために２つの独立の磁気レンズ３０及び３１を示す。上部磁気レンズ３０は、上部極片３４と中央部極片３５との間の極片ギャップ内で磁気フィールドを生じるための第一の励起コイル装置３２を含む。それによって、中央部３５は、上部磁気レンズ３０のための「下部」極片として機能する。下部の磁気レンズ３１は、中央部極片３５と下部３６との間の極片ギャップ内で磁気フィールドを生じるための第一の励起コイル装置３３を含む。それによって、中央部極片３５は、下部の磁気レンズ３１のための「上部」極片として機能する。２つのコイル装置３２及び３３を通して、電流を選択することによって、２つの極片ギャップでの磁気フィールドは、調整されることができ、対物レンズ１０の全体的な焦点距離を決定する。
【００２７】
試料の表面上は所定の入射角θを達成するために、図９で示す対物レンズは、デフレクタ１１も含む。デフレクタ１１は、下部極片３６の上で位置する４つの追加の（第二）励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを含む。再び、下部極片３６は、４つのセグメントに分割され、それによって４極を形成する。更に、各々のセグメントは、その対応している第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄを有する。第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄが、セグメントのまわりを覆う。第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄの１つを励起することによって、磁気フィールドが下部極片３６の対応セグメントで生成される。更に、対物レンズ１０の中央部極片３５が、デフレクタ１１のフィールドに置かれる。従って、デフレクタ１１の磁気フィールドの部分は、中央部極片３５の先端を通して閉じる。再び、これは対物レンズでより高いデフレクタ１１の磁気フィールドの拡大を排除する。従って、中央部極片３５は磁気フィールドの終端を導き、それは試料８の近くにエリアでフィールドの偏向を集中させるのを手伝う。
【００２８】
図９で示す実施形態は、２つの磁気レンズ３０及び３１に加えて、静電レンズを示さない。しかし、静電レンズは試料８と対物レンズ１０との間で電位差を適用することによって生成されることができる。更に、図４及び５において示されるそれらのような追加の電極も提供されることができる。
【００２９】
図１０は、本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示したものである。図９で示す実施形態に比べ、図１０で示す実施形態は、１つの第一の励起コイル装置３２だけを示し、上部極片３４と中央部極片３５との間で極片ギャップ内の磁気フィールドを生じるようになっている。更に帯電粒子ビーム４に焦点を合わせるために、下部極片３６に配置した第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄが使用されることができる。試料８上へ帯電粒子ビーム４の焦点を合わせるために使用されることができる中央部極片３５と下部極片との間で、４つの第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄの同一の励起（対称形の励起）は軸方向に対称形のフィールドをつくる。第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄの非対称励起は、帯電粒子ビーム４の偏向を導く非対称フィールドをつくる。中央部極片３５は、再び第二励起コイル１５Ａ〜１５Ｄによって生じられる磁気フィールドを終了する。
【００３０】
本発明に従う更なる実施形態を図１１で図式的に示す。この実施形態は、以下を除いて図１と類似している。図１１で示されるカラム４０は、帯電粒子ビーム４を試料８に焦点を合わせるための磁気対物レンズ４０を含む。試料８の近くで、対物レンズ４０は下部極片４４を有する。しかし、前の実施例と比べて、本発明のこの実施形態で使用される対物レンズ４４は、帯電粒子ビーム４を傾けるために使用される対物レンズに一体形成されたデフレクタを含まない。
【００３１】
図１２から分かるように、実際のデフレクタ５０は、対物レンズに固定されるかもしれないが、分離した存在として提供される。デフレクタ５０は、対物レンズ４０の下部極片４４の下に配置される。デフレクタ５０は、４つのセグメントに分割され、それによって４つの極を形成する。更に、各々のセグメントは、対応している励起コイル５５Ａ〜５５Ｄを有する。励起コイル５５Ａ〜５５Ｄは、セグメントのまわりで覆われ、励起コイル５５Ａ〜５５Ｄを励起することによって、磁気フィールドはデフレクタの対応セグメントで生成される。デフレクタ５０の平面図は、図３又は図７で示すように対物レンズ１０の下部極片１４の上で、平面図と類似している。
【００３２】
磁気デフレクタ５０は、下部極片４４と試料８との間に配置され、それによって、下部極片４４は、試料８の近くの領域でデフレクタの磁気フィールドを集中させるためにデフレクタ５０の磁気フィールド内の位置される。従って、対物レンズ４０の下部極片４４は、デフレクタ５０の磁気フィールドのためのフィールド終端構造として機能する。対物レンズ４０の下部極片４４のこのフィールド終端作用のために、デフレクタ５０の磁気フィールドは、上部極片４３と下部極片４４との間の極片ギャップに提供されるフォーカッシングフィールドに負に影響しない。磁気デフレクタ５０が試料８に非常に近くに配置されるという事実のために、試料上で帯電粒子ビームの大きな側方運動を生じることなく大きな入射角が、試料の表面上に提供されることができる。
【００３３】
図５で示される対物レンズと類似して、磁気レンズに加えて、図１２で示される対物レンズは、静電抑制レンズを含む。静電抑制レンズは、電子ビーム４の経路に沿って、磁気レンズの上部極片４３内に配置される円柱形のビーム管によって形成される１つの電極２２を有する。静電抑制レンズの第二の電極は試料８である。システムの操作の間、電極２２はハイポジティブ電位（例えば８ｋＶ）で、通常保持され、試料８が、下部のポジティブ電位（例えばグラウンド電位）で保持され、電子が第一のエネルギから下部の第二のエネルギまでの対応静電場で減速されるようになっている。下部極片４４と試料８との間の領域で、静電抑制フィールドと磁界偏向は重なる。電極２２と試料８との間でフィールドを抑制している静電気のために、磁界偏向フィールドに起因する電子ビーム４の初期の偏向は高められ、増加する入射角を導く。従って、所定の入射角を達成するために、デフレクタ５０に起因する相対的な小さい偏向だけが必要である。
【００３４】
図１３は、図１２で示したデフレクタの拡大図を図式的に示す。図１３から分かるように、デフレクタ５０の磁束の部分は、対物レンズ４０の下部極片４４の先端を通して閉じる。試料から遠い偏向フィールド５１の延長部分が排除されるようになっている。従って偏向フィールド５１は、主に下部極片４４と試料８との間の抑制静電レンズ領域で効果的である。それによって、デフレクタ極片５２の内径「Ｄ」は、対物レンズ４０の下部極片４４の下部の表面からのその下部の表面の距離「ｄ」よりかなり大きい。直径／距離の比は、２（より好ましくは、４より大きい）より好ましくは大きい。更に、デフレクタ極片５２は、下部極片４４から電気的に絶縁されることができる。これは、任意にデフレクタ極片５２上で電位を選択することができるようにし、そしてそれは、特性測定値状態に適合する所定の電位分配を生じるために使用されることができる。
【００３５】
図１４は、本発明に従ったまだ更なる実施形態による図式的にデフレクタ装置５０を示す。図１１〜１３で示される本発明の実施例と比べて、図１４で示されるデフレクタは、４つの励起コイル５５Ａ〜５５Ｄを示し、それは、試料８の近くに位置しないが、対物レンズ４０の励起コイル１２に平行である。従って、より多くのスペースは、４つの励起コイル５５Ａ〜５５Ｄのために利用できる。更に、デフレクタ極片５２は、前の実施例の場合のように試料８と平行でないが、対物レンズ４０の下部極片４４と平行である。しかし、これらの相違は、デフレクタ５０の原理操作に影響を及ぼさない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に従った第一の実施形態によるカラムを図式的に示した図である。
【図２】本発明に従った実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。
【図３】図２で示した対物レンズの下部極片の平面図を図式的に示した図である。
【図４】本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。
【図５】本発明に従った更なる実施形態による、対物レンズ図式的に示した図である。
【図６】フィールド終端構造の平面図及び図５で示した対物レンズの下部極片を図式的に示した図である。
【図７】本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。
【図８】本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。
【図９】本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。
【図１０】本発明に従った更なる実施形態による対物レンズを図式的に示した図である。
【図１１】本発明に従った更なる実施形態によるカラムを図式的に示した図である。
【図１２】対物レンズの拡大図及び図１１で示したデフレクタを図式的に示した図である。
【図１３】図１２で示したデフレクタの拡大図を図式的に示した図である。
【図１４】図１１で示すようにカラムのためのデフレクタを図式的に示した図である。
【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５】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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