(57)【要約】【課題】  本発明は、荷電粒子ビーム装置とそれを操作するための方法とを提供する。【解決手段】エミッタ（２）は一次荷電粒子ビーム（１２）を放出する。少なくとも３つの偏向段（１４）を備える、偏向システムの動作に応じて、少なくとも２つの検出ユニット（１６，４４）間で切り替えることができる。さらに、ビーム整形手段（１５；４１）が備えられ、一次荷電粒子ビームを試料に合焦させるレンズが備えられる。
2006521668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次荷電粒子ビーム（１２）を放出するための荷電粒子エミッタ（２）と、
３つの偏向段（１４；２１；７２）を備える偏向システムであって、前記偏向システムが第１または第２のビーム経路（１２ａ，１２ｂ）に沿って前記一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を偏向させるように配置されている偏向システムと、
２つの検出ユニット（１６；４４）であって、前記偏向システムが前記２つの検出ユニットの間で切り替えることができるように、各々が前記第１または第２のビーム経路に関連づけられている、２つの検出ユニットとを備え、
前記３つの偏向段（１４）のうちの１つが前記２つの検出ユニット（１６）よりも試料台（６）の近くにある荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記荷電粒子ビームを整形するためのアパーチャ・ユニット（１５；１１２）をさらに備える、請求項１に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記アパーチャ・ユニット（１５；４１；１１２）が２つのアパーチャ（５１；４２，４３）を備えるマルチアパーチャ・ユニット（１５；４１）であり、
前記２つのアパーチャの各アパーチャが、前記偏向システムが前記２つのアパーチャと前記２つの検出ユニットのうちの対応する検出ユニットとの間で切り替わることができるように、前記第１または第２のビーム経路のうちの１つに関連づけられている、請求項２に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記偏向システムが６つのダイポール偏向器（１４；２１；７２）を備え、前記偏向システムが前記一次荷電粒子ビームと試料放出荷電粒子とを二次元（ｘ，ｙ）で偏向するように配置される、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
前記３つの偏向段の各々が前記６つのダイポール偏向器のうちの２つを備える、請求項４に記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
前記３つの偏向段の各々が磁界偏向構成要素を備える、前記請求項１乃至５のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
前記２つの検出ユニットが同様の構成をしており、前記２つのアパーチャが同様の構成をしている、請求項３乃至６のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項８】
前記２つの検出ユニット（１６，４４）が異なる構成をしており、前記２つのアパーチャ（４２，４３）が異なる構成をしている、請求項３乃至６のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項９】
６つの検出ユニット（１６，４４）と６つのアパーチャ（４２，４３）とを備え、３つの検出ユニット（１６，４４）と３つのアパーチャ（４３，４３）とが同様の構成をしている、前記請求項１乃至８のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１０】
一次ビーム偏向角（１８ａ）と試料放出荷電粒子の偏向角（１８ｂ）とが異なる、請求項１乃至９のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１１】
ミラー・ユニット（３２）をさらに備える、請求項１乃至１０のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１２】
一次ビーム偏向角（８８）と試料放出荷電粒子の偏向角（８８）とが実質的に同じである、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１３】
前記アパーチャが第１のセクタ領域（９６）内に配置され、前記検出ユニットが第２のセクタ領域（９５）内に配置され、前記第１および前記第２のセクタ領域が重ならない、請求項３乃至１２のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１４】
前記３つの偏向段が前記光軸（１１）に実質的に直交する平面に対して対称に配置される、請求項１乃至１３のいずれか１つに記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１５】
試料を撮像するための方法であって、
一次荷電粒子ビームを供給するステップと、
偏向システムの第１の偏向段を用いて前記一次荷電粒子ビームを光軸から離れるように偏向させるステップと、
偏向システムの第２の偏向段を用いて前記一次荷電粒子ビームを前記光軸に向かって偏向させるステップと、
第３の偏向段を用いて前記一次荷電粒子ビームを向け直して前記光軸に実質的に沿って移動させるステップと、
前記試料が荷電粒子を放出するように前記一次荷電粒子ビームを試料に合焦させるステップと、
前記試料放出荷電粒子を偏向させるステップとを含み、２つの検出ユニットのうちの１つの検出ユニットが選択されるように前記第３の偏向段が制御される方法。
【請求項１６】
前記２つの検出ユニットのうちの１つの検出ユニットに対応するマルチアパーチャ・ユニットの１つのアパーチャが選択されるように、前記第１および前記第２の偏向段が制御される、請求項１５に記載の試料を撮像するための方法。
【請求項１７】
前記一次荷電粒子ビームおよび前記試料放出荷電粒子を偏向させる方法ステップが二次元で実行される、請求項１５又は１６に記載の試料を撮像するための方法。
【請求項１８】
複数の一次荷電粒子ビーム（１２）を放出する荷電粒子放出ユニット（１２）と、
各々が少なくとも３つの偏向段（１４；２１；７２）を備える複数の偏向システムであって、前記偏向システムが複数の少なくとも第１または第２のビーム経路（１２ａ，１２ｂ）に沿って前記複数の一次荷電粒子ビームおよび複数の試料放出荷電粒子を偏向させるように配置されている偏向システムと、
複数の少なくとも２つの検出ユニット（１６；４４）であって、前記偏向システムが前記少なくとも２つの検出ユニット間で切り替えることができるように、前記複数の少なくとも２つの検出ユニットの各々が前記複数の一次ビームの１つに関連づけられ、かつ前記少なくとも２つの検出ユニットの各々が前記少なくとも第１または第２のビーム経路のうちの１つに関連づけられている検出ユニットと、
前記複数の荷電粒子ビームを合焦させるマルチレンズ・ユニットとを備えるマルチ荷電粒子ビーム装置。
【請求項１９】
請求項２から１４に組み込まれた機能が前記複数の荷電粒子ビームの各々に対して含まれる、請求項１８に記載のマルチ荷電粒子ビーム装置。
【請求項２０】
一次荷電粒子ビーム（１２）を放出するための荷電粒子エミッタ（２）と、
３つの偏向段（１４；２１；７２）を備える偏向システムであって、前記偏向システムが第１または第２のビーム経路（１２ａ，１２ｂ）に沿って前記一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を偏向させるように配置されている偏向システムと、
２つの検出ユニットであって、前記偏向システムが前記２つの検出ユニット間で切り替えられることができるように、各々が前記第１または第２のビーム経路に関連づけられている２つの検出ユニット（１６）とを備え、
前記３つの偏向段（１４）のうちの１つが前記２つの検出ユニット（１６；４４）よりも試料台（６）の近くにある荷電粒子ビーム装置であり、
前記荷電粒子ビームを整形するためのアパーチャ・ユニット（１５；４１）をさらに備え、前記アパーチャ・ユニット（１５；４１）が２つのアパーチャ（５１；４２；４３）を備えるマルチアパーチャ・ユニット（１５；４１）であり、
前記２つのアパーチャの各アパーチャが、前記偏向システムが前記２つのアパーチャと前記２つの検出ユニットのうちの対応する検出ユニットとの間で切り替わることができるように、前記第１または第２のビーム経路のうちの１つに関連づけられている荷電粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査システム分野、試験システム分野、リソグラフィ・システム分野などに使用される荷電粒子ビーム装置に関する。本発明はまた、該荷電粒子ビーム装置を操作するための方法に関する。さらに、本発明は複数の荷電粒子ビームを備える荷電粒子ビーム装置に関する。本発明は、特に荷電粒子ビーム装置、試料を撮像するための方法、およびマルチ荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子ビーム装置は複数の工業分野で使用されている。製造中の半導体装置の検査、リソグラフィ用露光システム、検出装置および試験システムは上記分野の一部にすぎない。
【０００３】
一般的に、マイクロメータまたはナノメータ・スケールの試料を構成および検査する需要が高い。そのような小さいスケールでは、プロセス制御、検査または構成は、電子顕微鏡または電子ビーム・パターン生成装置などの荷電粒子ビーム装置で生成され合焦する荷電粒子ビーム、例えば、電子ビームで実行されることが多い。荷電粒子ビームは、その短い波長のゆえに、例えば、光子ビームと比較して空間分解能が優れている。
【０００４】
一般的に、荷電粒子ビーム装置は、例えば、周囲の気体のイオン化を回避するため真空状態で操作される。真空度が不足していると炭化水素などが形成され、これがアパーチャおよび他の構成要素のところに堆積することがある。これらの炭化水素の堆積によって、例えば、検出装置またはアパーチャなどの構成要素の機能が制限されることがある。
【０００５】
上記および他の理由により、荷電粒子ビーム装置は頻繁に保守しなければならない。しかし、特にオンライン検査システム、または生産ラインで使用される他のシステムで、装置のアベイラビリティは重要な問題である。それ故、保守時間または保守頻度を減らせればシステムの処理能力を向上させることができる。
【０００６】
荷電粒子ビーム装置の処理能力を増加させ、生産ラインのコストを削減する強い要求が存在するので、この技術分野の装置をさらに改良しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、改良型荷電粒子ビーム装置を提供することである。それにより、保守頻度が低減され、生産の柔軟性が増大される。本発明のいくつかの態様によれば、独立請求項１および２０に記載の荷電粒子ビーム装置が提供される。さらに、独立請求項１５に記載の試料を撮像するための方法および独立請求項１８に記載のマルチ荷電粒子装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。この装置は、一次荷電粒子ビームを放出する荷電粒子ビーム・エミッタを備える。荷電粒子ビーム装置は、二次粒子および／または一次荷電粒子ビームの入射時に放出される後方散乱粒子を検出する２つの検出ユニットをさらに備える。２つの検出ユニットの各々は第1または第２のビーム経路に関連づけられている。さらに、一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を偏向させる偏向システムが備えらえている。偏向システムは３つの偏向段を備え、３つの偏向段のうちの１つは２つの検出ユニットよりも試料台の近くにある。したがって、一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子は分離され、２つの検出ユニットの１つを選択できる。
【０００９】
本発明において、第１または第２のビーム経路という場合は、２より多いビーム経路を有することがあることを理解されたい。したがって、それにより、ビーム経路に関連する構成要素の数は増加する。
【００１０】
別の態様によれば、荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームを放出するための荷電粒子エミッタと、少なくとも３つの偏向段を備える偏向システムであって、それにより前記偏向システムが少なくとも第１または第２のビーム経路に沿って前記一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を偏向させるように配置されている偏向システムと、少なくとも２つの検出ユニットであって、前記偏向システムが前記少なくとも２つの検出ユニットの間で切り替えることができるように、各々が前記少なくとも第１または第２のビーム経路のうちの１つに関連づけられている、少なくとも２つの検出ユニットとを備え、それにより前記少なくとも３つの偏向段のうちの１つが前記２つの検出ユニットよりも試料台の近くにある。
【００１１】
この応用では、試料放出荷電粒子という用語は、測定信号を生成するために検出された荷電粒子と理解されたい。好ましくは、これらの粒子は二次荷電粒子および／または後方散乱された荷電粒子である。
【００１２】
いくつかの検出ユニットの１つを選択できるため、長時間の使用または検出ユニットの表面の汚れによって誤動作している検出ユニットは直ちに交換する必要がない。システムの換気、検出ユニットの清掃または交換、およびシステムの真空引きを含む保守は延期できるので、システムのアベイラビリティを向上させることができる。別の方法としては、または追加的に、種々のタイプの検出ユニットを実施するためにシステムを使用できる。それ故、装置を１より多い動作モードで運転することができる。
【００１３】
別の態様によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。この装置は、一次荷電粒子ビームを放出する荷電粒子ビーム・エミッタを備える。荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームの入射時に放出される試料放出荷電粒子を検出する少なくとも２つの検出ユニットをさらに備える。さらに、一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を偏向させる偏向システムを備える。偏向システムは３つの偏向段を備える。さらに、２つのアパーチャを有する円盤を備えるマルチアパーチャ状のビーム整形手段を備える。２つのアパーチャの各アパーチャは２つの検出ユニットの１つに対応する。偏向システムは荷電粒子ビームのためのアパーチャを選択し、試料放出荷電粒子のための２つの検出ユニットの対応する１つを選択するように構成されている。
【００１４】
別の態様によれば、荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームを放出するための荷電粒子エミッタと、少なくとも３つの偏向段を備える偏向システムであって、それにより前記偏向システムが少なくとも第１または第２のビーム経路に沿って前記一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を偏向させるように配置されている偏向システムと、少なくとも２つの検出ユニットであって、前記偏向システムが前記少なくとも２つの検出ユニットの間で切り替えることができるように、各々が前記少なくとも第１または第２のビーム経路に関連づけられている少なくとも２つの検出ユニットとを備え、それにより前記少なくとも３つの偏向段のうちの１つが前記２つの検出ユニットよりも試料台の近くにある。前記荷電粒子装置は前記荷電粒子ビームを整形するためのアパーチャ・ユニットをさらに備え、それにより、前記アパーチャ・ユニットは少なくとも２つのアパーチャを備えるマルチアパーチャ・ユニットであり、その結果、前記少なくとも２つのアパーチャの各々は、前記偏向システムが前記少なくとも２つのアパーチャと前記少なくとも２つの検出ユニットの対応する検出ユニットとの間で切り替わるように、前記少なくとも第１または第２のビーム経路のうちの１つに関連づけられている。
【００１５】
別の態様によれば、荷電粒子ビーム装置の前記偏向システムは少なくとも６つのダイポール偏向器を備え、それにより、前記偏向システムは、前記一次荷電粒子ビームと前記試料放出荷電粒子とを２次元で偏向させるように配置される。
【００１６】
したがって、上記改良に加えて、ビーム整形開口部内の炭化水素の堆積などのために汚染されたアパーチャが別のアパーチャへの切り替えによって回避される。それ故、保守を行わずに良好なシステム状態を回復できる。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、荷電粒子ビーム装置が提供される。この装置は、一次荷電粒子ビームを放出する荷電粒子ビーム・エミッタを備える。前記荷電粒子ビーム装置は、一次荷電粒子ビームの入射時に放出される試料放出荷電粒子を検出する少なくとも２つの検出ユニットをさらに備える。さらに、一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子を２次元で偏向させる偏向システムを備える。前記偏向システムは３つの偏向段を備える。その結果、一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子は分離され、少なくとも２つの検出ユニットの１つを選択できる。
【００１８】
この応用での偏向段は一次元で動作する少なくとも１つの偏向器を含むことを理解されたい。しかしながら、１つの偏向段は１より多い偏向器を備えることができ、その結果、２次元での偏向が可能になる。それにより、偏向段は多重極、好ましくは、四重極または八重極として提供される。
【００１９】
２次元の分離のため、２つの動作モードまたは２つの検出ユニット間の切り替えは、一次荷電粒子ビームおよび試料放出荷電粒子の偏向角度にかかわらず達成できる。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、１つの方法が提供される。それにより、一次荷電粒子ビームが、第１の好ましくは偏向システムの磁界偏向器を用いて光軸から離れるように偏向され、その後、第２の好ましくは偏向システムの磁界偏向器を用いて光軸に向かって偏向される。第３の磁界偏向器を用いて、一次荷電粒子ビームは向き直されて実質的に光軸に沿って移動する。一次荷電粒子ビームを試料に合焦させることで、荷電粒子が放出される。第３の磁界偏向器は試料放出荷電粒子を偏向させる。それにより、第３の磁界偏向器は少なくとも２つの検出ユニットのうちの１つの検出ユニットが選択されるように制御される。
【００２１】
さらに本発明の別の態様によれば、別の方法が提供される。それにより、一次荷電粒子ビームが、第１の好ましくは偏向システムの磁界偏向器を用いて光軸から離れるように偏向され、その後、第２の好ましくは偏向システムの磁界偏向器を用いて光軸に向かって偏向される。第１および第２の偏向器はマルチアパーチャ・ユニットの少なくとも２つのアパーチャのうちの１つのアパーチャが選択されるように制御される。第３の磁界偏向器を用いて、一次荷電粒子ビームは光軸に実質的に沿って移動するよう向き直される。一次荷電粒子ビームを試料に合焦させることで、二次荷電粒子および／または後方散乱された荷電粒子が試料によって放出される。第３の磁界偏向器は試料放出荷電粒子を偏向させる。それにより、第３の磁界偏向器は、マルチアパーチャのアパーチャのうちの１つに対応し、少なくとも２つの検出ユニットのうちの１つである１つの検出ユニットが選択されるように制御される。
【００２２】
別の態様によれば、複数の荷電粒子の荷電粒子ビームおよびその操作方法が提供される。それにより、複数の荷電粒子ビームがエミッタ・アレイによって放出される。複数の荷電粒子ビームは、複数のレンズ開口部および前記複数のレンズ開口部に共通の励磁コイルを含む、マルチビーム荷電粒子光学部品によって試料に合焦する。個別の荷電粒子ビームの偏向と、個別の荷電粒子ビームの入射時に放出される二次粒子および／または後方散乱された粒子の検出が、上記態様のいずれについても同様の手段および／または同様の方法ステップによって実行される。
【００２３】
それ故、「ｎ」個の荷電粒子ビームが提供される場合、荷電粒子の検出と偏向に関する機能をｎ倍備え、それにより、「ｎ」個の検出手段の各々と「ｎ」個の偏向手段の各々とは、「ｎ」個の荷電粒子ビームの１つに関連づけられる。
【００２４】
また、本発明は、上記各方法ステップを実行する装置部品を含む、開示の方法を実行する装置に関する。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素、適当なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータによって、またこの両者の任意の組み合わせによって、または任意の他の方法で実行することができる。さらに、本発明は、また上記装置が動作するまたは製造される方法に関する。この方法は、装置のあらゆる機能を実行するための方法ステップを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の保護の範囲を制限することなく、以下の説明で、荷電粒子ビーム装置を例示的に電子ビーム装置と呼ぶ。したがって、電子ビーム装置は特に電子ビーム検査システムであってもよい。本発明は、他の荷電粒子源および／または他の二次荷電粒子源および／または後方散乱された荷電粒子源を用いて試料の画像を得る装置に適用できる。
【００２６】
図１ａは、本発明による第１の実施形態を示す。エミッタ２およびアノード４を備える放出ユニットは電子ビーム１２を放出する。電子ビームは対物レンズ（図示せず）によって、試料台６上に載置される、試料１３に合焦する。偏向手段１４がないと、ビームは実質的に光軸１１に沿って移動する。一次電子ビーム１２は、試料１３によって放出される二次粒子および後方散乱された粒子を引き起こす。
【００２７】
記述を容易にするため、以下の実施形態では、これに限定はされないが、二次電子についてのみ記述する。
【００２８】
偏向手段によって、異なるビーム経路１２ａまたは１２ｂが達成される。第１のケース１２ａでは、第１の偏向段１４が光軸から左方向に電子ビーム１２を偏向させる。偏向角は、磁界強度、電子の速度、および磁界と電子の速度とが成す角度に影響されるローレンツ力によって決まる。一般的に、偏向角は、磁界強度を調整して、または電子を加速させる電位を調整して制御される。磁界強度は励磁コイルに印加される電流または励磁コイルの巻き数によって調整される。
【００２９】
本発明の場合、偏向角は、偏向がない荷電粒子ビーム伝搬と偏向がある荷電粒子ビーム伝搬との角度として規定される。したがって、正または負の偏向角は、それぞれ右方向または左方向への偏向を指す。
【００３０】
第２の偏向段１４は電子ビームを右方向に光軸の方へ向き直す。それにより、偏向角の絶対値は第１の偏向段１４の偏向角の２倍になる。この実施形態では、これは偏向段内部の偏向器の励磁コイルに印加する電流を２倍にすることで達成される。第３の偏向段１４は電子ビームを光軸に沿うように向き直す。それにより、第３の偏向段によって導入された偏向角の絶対値は第１の偏向段の偏向角と等しくなる。
【００３１】
上記のように、この実施形態で使用する偏向角は第１および第３の偏向段でほぼ同じで、第２の偏向段でその倍数である。さらに、第１および第２の偏向段の距離が第２および第３の偏向段の距離に等しくなるようにこの対称構造を偏向段の相互配置と組み合わせると、収差および分散は最小限になる。複数の偏向角の絶対値の関係は好ましくは偏向段１４を１つの電気回路内で結合することで実現できる。それ故、印加される電流の変化は偏向段に等しくかかわる。異なる偏向方向は、巻線方向または印加される電流の方向によって実現できる。
【００３２】
試料によって放出される後方散乱された電子は一次電子ビームの速度のｚ成分と逆方向に向いた速度のｚ成分を有する。それ故、二次電子に作用するローレンツ力は一次電子とは逆の方向に向けられる。その結果、ビーム経路１２ａを実現するために印加される偏向磁界は二次電子を２つの検出ユニット１６のうち右側の検出ユニットに偏向させる。
【００３３】
別の方法としては、ビーム経路１２ｂは、例えば、すべての偏向段１４に逆方向の電流を印加することで実現できる。それにより、第１の偏向段１４は一次電子ビームを右に偏向させ、第２の偏向段は電子ビームを左に偏向させ、第３の偏向段は一次電子ビームを光軸１１の方向に右に偏向させる。その結果、二次電子は左に偏向されて左側の検出ユニット１６に入射する。図から分かるように、一次電子ビームの偏向角１８ａと二次電子の偏向角１８ｂは異なり、一次電子と二次電子の分離が実現する。この場合の分離は、１つの可能なビーム経路の一次電子と二次電子の分離というだけでなく、すべての一次電子ビーム経路からのすべてのビーム経路の二次電子の分離として理解されたい。それ故、検出ユニット１６は一次電子ビーム経路１２ａまたは１２ｂのいずれも遮断しない構成が実現できる。
【００３４】
図１ａに関して説明したように、各々が専用の検出ユニットを使用する、２つのビーム経路が実現できる。それ故、オペレータは２つの検出ユニット１４を切り替えることができる。それにより、第２の検出ユニット１６を破損、汚染または誤動作検出ユニットのバックアップとして用いることができる。
【００３５】
一般的に、検出ユニットの切り替えは、二次粒子および／または後方散乱された粒子が検出ユニットｘに入射せず、別の検出ユニットｙに入射するように荷電粒子ビームを偏向させる処理と考えるべきである。それにより、オペレータは荷電粒子が入射する検出ユニットを選択できる。
【００３６】
上記一次元偏向の場合、偏向段が１つの偏向器を備えていれば十分である。以下の説明で、偏向器とは、特に断りのない限り、一次元にのみ作用する１つの偏向段として理解されたい。これは、例えば、１つの偏向器のみを備える１つの偏向段を使用すること、または複数の偏向器を備える１つの偏向段を使用することによって達成でき、それによって一平面内でのみ偏向が実行される。したがって、図で使用する参照符号は偏向器と偏向段とで交換可能である。
【００３７】
図１ｂに別の実施形態を示す。図１ｂでは、図１ａに加えて、マルチアパーチャ１５は板の形で導入されている。マルチアパーチャ１５は２つのアパーチャ５１を有する。ビーム経路１２ａが一方のアパーチャを使用し、ビーム経路１２ｂが他のアパーチャを使用するように、マルチアパーチャ１５は位置している。図１ｂで分かるように、マルチアパーチャ１５は第２の偏向器１４と実質的に同じ高さに位置する。それ故、概略図とは対照的に、有限長を有する領域内で偏向される一次電子ビームは、アパーチャ５１を実質的に直交して通過できる。
【００３８】
しかしながら、第２の偏向器１４とほぼ同じ高さにあるマルチアパーチャ１５の位置は任意選択であり、本発明の保護の範囲はそれに限られるべきではない。
【００３９】
図２ａを参照しながら本発明の別の実施形態について説明する。図２ａでは、図１ａおよび図１ｂとの相違点についてのみ説明する。図１ａについて説明したように、第２の偏向器１４は、第１および第３の偏向器の偏向角の絶対値の２倍の絶対値を備える偏向角だけビームを偏向させる。図１ａでは、これは磁界偏向器１４のコイルに印加される電流を２倍にすることで達成された。これと対照的に、図２ａは、偏向器１４のコイルと比較して偏向器２１のコイルの巻き数を２倍にすることで２倍の偏向角が実現される実施形態を示す。概略図では、これは偏向器１４のサイズと比べて偏向器２１のサイズが増加していることで示されている。
【００４０】
図１ａおよび図２ａに関して説明したように、偏向は対称的に実行される。それにより、収差が最小限にされる。しかしながら、例えば、構成態様によって対称の構成が不可能な場合、３つの偏向器すべについて異なる偏向角を有する実施形態（図示せず）も実現できる。
【００４１】
図２ｂに本発明の別の実施形態の概略図を示す。以下に、図１の実施形態との相違点について説明する。図１ａおよび図１ｂで使用する３−Ｂ偏向システムと対照的に、図２ｂでは４−Ｂ偏向システムを使用する。それにより、４つの磁界偏向器が使用される。第１の偏向器１４はビームを光軸から遠ざけるように偏向させる。一方、第２の偏向器１４は一次電子ビームを光軸１１に実質的に平行に移動させるように向き直す。第１の２つの偏向器の結果、ビームは光軸に交わることなく移動する。アパーチャ５１を通過した後で、一次電子ビーム１２ａまたは１２ｂはそれぞれ光軸１１に向かって偏向される。第４の偏向器１４は一次電子ビームを光軸１１に実質的に沿って移動させるように向き直す。
【００４２】
４つの偏向器を使用するために、収差を最小限にする対称条件が緩和される。図２ｂの実施形態で収差を最小限にするには、第１および第２の偏向器の偏向角の絶対値と第３および第４の偏向器の偏向角の絶対値とが等しくなるだけでよい。しかしながら、この利点は空間要件および／またはカラム長の増加という欠点を導く。
【００４３】
上記実施形態は、各々の可能なビーム経路の一次電子ビームと二次電子との十分なビーム分離を有する。それ故、いかなる一次電子ビーム経路も阻害することなく、検出ユニット１６を配置することができる。しかしながら、この条件は一般に有効であるとはいえない。図３に示す実施形態では、一次電子ビームと二次電子との分離は比較的小さい。したがって、ビーム経路１２ａまたは１２ｂのいずれかを阻害することなく、検出ユニット１６を二次電子の経路に配置することはできない。二次電子の偏向を大きくするために、ミラー・ユニット３２が含まれる。これらのミラー・ユニットは、電子を反発し、それ故、二次電子の偏向角を増加させる帯電電極を備えることができる。その結果、構造上の制約を克服できる。
【００４４】
図４に別の実施形態を示す。エミッタ２およびアノード４を備える放出ユニットは、対物レンズ（図示せず）によって試料１３上に合焦する、電子ビーム１２を放出する。偏向手段によって、異なるビーム経路１２ａまたは１２ｂが達成できる。第１のケース１２ａでは、第１の偏向器１４が光軸から左方向に電子ビーム１２を偏向させる。
【００４５】
第２の磁界偏向器１４は電子ビームを右方向に光軸に向かって向き直す。それにより、偏向角の絶対値は第１の偏向器１４の偏向角の２倍になる。第３の偏向器１４は電子ビームを光軸に沿うように向き直す。それにより、第３の偏向器によって導入された偏向角の絶対値は第１の偏向器の偏向角と等しくなる。
【００４６】
上記のように、この実施形態で使用する偏向角は第１および第３の偏向器でほぼ同じで、第２の偏向器でその倍数である。さらに、第１および第２の偏向器の距離が第２および第３の偏向器の距離に等しくなるようにこの対称構造を偏向器の相互配置と組み合わせると、収差を最小限にすることができる。複数の偏向角の絶対値の関係は好ましくは偏向器１４を１つの電気回路内で接続することで実現できる。それ故、印加される電流の変化は各偏向器に等しくかかわる。異なる偏向方向は、巻線方向または印加される電流の方向によって実現できる。
【００４７】
第２の偏向器の偏向角の増加は図１〜図２ａに関して記述した任意の実施形態によって実現できる。さらに、本発明では、図示の３−Ｂ偏向システムの代わりに、４−Ｂ偏向システムを実現するか、またはミラー・ユニットで二次電子の偏向角を増加することができる。
【００４８】
試料によって放出される後方散乱された電子は一次電子ビームの速度のｚ成分と逆方向に向いた速度のｚ成分を有する。それ故、電子に作用するローレンツ力は二次電子では一次電子とは逆の方向に向けられる。その結果、ビーム経路１２ａを実現するために印加される偏向磁界は二次電子を２つの検出ユニットのうち右側の検出ユニット４４に偏向させる。
【００４９】
別の方法としては、ビーム経路１２ｂは、例えば、すべての偏向器１４に逆方向の電流を印加することで実現できる。それにより、第１の偏向器１４は一次電子ビームを右に偏向させ、第２の偏向器は電子ビームを左に偏向させ、第３の偏向器は一次電子ビームを光軸１１の方向に右に偏向させる。その結果、二次電子は左に偏向されて左側の検出ユニット１６に入射する。
【００５０】
図１ａに関して説明したように、各々が専用の検出ユニットを使用する２つのビーム経路が実現できる。上記実施形態とは異なり、図４に示す実施形態は２つの異なるタイプの検出ユニットを有する。一例として、本発明を限定するものではないが、検出ユニット１６はシンチレーション検出ユニットでもよく、検出ユニット４４は高電流検出ユニットであってもよい。それ故、２つのビーム経路１２ａと１２ｂとを切り替えることで、荷電粒子システムの２つの動作モードを使用できる。
【００５１】
したがって、マルチアパーチャ４１は、２つの異なるアパーチャ４２および４３を有する。それ故、高電流動作モードでは、大型アパーチャ４２が高電流検出ユニット４４と併用され、他のモードでは、小型アパーチャ４３がシンチレーション検出ユニット１６と併用される。
【００５２】
バックアップ構成要素への切り替えとは対照的に、図４の実施形態では、マルチモード動作が実現される。図４の実施形態では特定の動作モードについて述べたが、検出ユニットのタイプとアパーチャのタイプとによって規定される、任意の組み合わせの動作モードを組み合わせて異なるビーム経路１２ａおよび１２ｂの切り替えによってモードが切り替わる構成も本発明の範囲内である。したがって、ＰＩＮダイオード検出装置またはシンチレーション検出装置を分光計と共にまたは分光計なしで使用できる。その結果として得られる並び替えをそれぞれ同様のアパーチャまたは異なるアパーチャと組み合わせることができる。測定モードのもう１つの別の変形例では、同様の検出装置を異なるアパーチャと組み合わせることができる。こうして、異なる解決策を異なる電流と組み合わせることができる。
【００５３】
それ故、本発明は、同様の検出装置および／または異なる検出装置の切り替えに関する。したがって、同様という用語を、切り替えが一方の検出装置から他方の検出装置へ行なわれ、それにより、２つの検出装置が実質的に同じになるという意味であることを理解されたい。すなわち、２つの検出装置は実質的に同じ感度、サイズ、応答時間および他の特性を有する。それ故、２つの同様の検出装置はバックアップに使用される。異なるという用語は、２つの検出装置が実質的に異なる感度、サイズ、応答時間または任意の他の特性を有するという意味であることを理解されたい。したがって、２つの異なるセンサを用いて２つのセンサによる測定から異なる情報を得ることができる。こうした同様と異なるという用語の使用法は検出装置に関連するアパーチャにも使用できる。
【００５４】
上記実施形態の異なる態様を、図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図５ｄおよび図６ａ、図６ｂに示す平面図を参照しながら拡張する。さらに、図６ｃを参照しながら別の実施形態を説明する。図５ａには、マルチアパーチャ１５の平面図が示されている。光軸に関して対称に配置された２つのアパーチャ５１がある。さらに、検出ユニット１６はアパーチャ５１と同じ軸上に位置する。検出ユニット１６に重なるマルチアパーチャ１５によって示されるように、アパーチャ・ユニット１５は検出ユニット１６の上方に位置する。１本の線に沿ったアパーチャ５１および検出ユニット１６を構成することで、一次元偏向による一方のアパーチャとそれに対応する検出ユニットから他のアパーチャとそれに対応する検出ユニットへの切り替えが可能になる。しかしながら、これには制約がある。この制約について図８〜図１２を参照しながら以下に説明する。
【００５５】
この制約およびその解決策とについて以下に概説する。上記実施形態では、一次電子および二次電子の間の偏向角１８ａおよび１８ｂの十分に大きい差によるビーム分離が実行された（図１ａを参照）。小ビーム分離の場合、ミラー・ユニットが適用される。しかしながら、１つの経路で一次電子のビーム分離が事実上存在せず、他のすべてのビーム経路の二次電子が存在する用途もある。それ故、一方のビーム経路、例えば、１２ａ（図１ａを参照）の二次電子を検出する検出ユニットは他のビーム経路１２ｂの一次電子ビームを遮断する。さらに、ビーム分離がミラー・ユニット３２を導入するには十分でない用途がある。この制約は、第２の次元に偏向を導入することで克服できる。それ故、一次ビームは、例えば、幾つかのビーム経路の左側の電子ビーム・カラムを通過できるが、いくつかの検出ユニットは、例えば、右側に配置されている。この態様について図８〜図１２を参照して詳述する。
【００５６】
第２の次元に偏向を導入する手法を用いて、電子ビーム・カラム内に配置されたアパーチャ５１および検出ユニット１６の数を増やすことができる。それぞれの実施形態を図５ｂ〜図５ｄに示す。概略図を見やすくするために、限られた数の構成要素にのみ参照番号をつけてある。
【００５７】
図５ｂは、６つのアパーチャ５１および６つの検出ユニット１６が使用される実施形態を示す。それにより、一次電子ビームおよび二次電子は６つの異なるビーム経路に偏向されなければならない。これは二次元偏向によって実行される。図示の実施形態では、アパーチャ５１および検出ユニット１６の保守周期を６倍に延ばすことができる。
【００５８】
図５ｃの実施形態は８倍に増加された保守周期を有する。アパーチャ５１および検出ユニット１６は光軸１１を中心として八重極の対称形に配置されている。それにより、偏向は連係二次元偏向システムまたは八重極偏向システムによって実現できる。アパーチャ５１に加えて、中央アパーチャ５３が備えられる。したがって、試料などの検査もビーム偏向なしに実行できる。
【００５９】
図５ｄはまた非偏向測定モードのための中央アパーチャ５３を有する。図５ｂの実施形態とは対照的に、２つの異なるタイプの検出ユニット１６および４４と２つの異なるタイプのアパーチャ４２および４３が備えられる。それ故、バックアップ構成要素の態様と測定モードの切り替えの態様を組み合わせることができる。
【００６０】
図６ａ〜図６ｃに関して、アパーチャ５１と検出ユニット１６との対応について説明する。図６ａは、磁界によって誘起される、矢印６１で示すローレンツ力が最初および最後の偏向器（図示せず、図１を参照）の偏向領域内の一次電子ビームに作用する。それ故、一次電子ビームは、黒の印がついた、アパーチャ５１ａを通過するように偏向される。二次電子上の実質的に逆方向のローレンツ力は逆方向に作用するので、検出ユニット１６ａはアパーチャ５１ａに対応する。
【００６１】
図６ｂで、第１のローレンツ力６１に実質的に直交する、第２のローレンツ力６２が最初および最後の偏向段の領域内の電子に作用する。それ故、一次電子ビームはアパーチャ５１ｂを通過する。上記説明によれば、二次電子は検出ユニット１６ｂ側に偏向される、それ故、アパーチャ５１ｂは検出ユニット１６ｂに対応する。
【００６２】
図６ａおよび図６ｂは両次元での磁界偏向のみを示していた。しかしながら、二次元のうちの一方で、偏向段で静電偏向器を使用することもできる。それぞれの実施形態を図６ｃに示す。それによって、矢印６３は、静電界の力を示す。異なる形状の矢印６３は電子に作用する磁気力と静電力の差をシンボル化している。上記のように、ｘ次元のローレンツ力はアパーチャの左列と検出ユニットの右列との対応、およびその逆を実現する。ｙ次元のローレンツ力はアパーチャの上列と検出ユニットの下列との対応、およびその逆を実現する。図６ｂとは対照的に、ｙ次元の静電力６３は一次電子および二次電子と同じ方向に作用する。それ故、最後の偏向器の静電力は、電子の速度の方向にかかわらず、一次電子および二次電子と同じ方向に作用する。その結果、検出ユニット１６ｃはアパーチャ５１ｃに対応する。これは図７を参照するとよりよく理解することができる。
【００６３】
図７に、第２の次元ｙでの偏向を受ける電子ビーム・カラムが示されている。エミッタ２およびアノード４を備える、放出ユニットは電子ビーム１２を放出する。第１のビーム経路１２ａを参照すると、第１の偏向段１４は電子ビーム１２を左に偏向させてアパーチャ４２を通過させる。アパーチャ４２のサイズのために、高ビーム電流が利用できる。第２の偏向段は磁界偏向器１４と静電偏向器７２とを備える。それにより、収差を最小限にするために、偏向の対称態様が考慮される。すなわち、磁界偏向器は第１の磁界偏向器１４が実現する偏向角に等しい偏向角を実現した。それ故、静電偏向器７２を用いずに、電子ビーム１２は光軸１１に実質的に平行に移動する。静電偏向器７２を用いて、電子ビームは光軸１１の方向に移動する。第２の静電偏向器７２は光軸１１に沿って移動するように電子ビーム１２を向き直す。それにより、２つの静電偏向器だけで実現される偏向角は等しくなる。こうして収差を最小限にできる。一次電子ビーム１２が試料１３に入射すると、二次電子が放出される。
【００６４】
第２の静電偏向器７２の偏向界を通過する二次電子は左に偏向されるが、これは静電力が電子の速度の方向に依存しないためである。それ故、ビーム経路１２ａは左側の高電流検出ユニット４４に偏向される。このようにビーム経路１２ｂに沿った電子の偏向が実現される。
【００６５】
上記の図に関する実施形態で印加される偏向界の対称構造は強制的ではない。しかしながら、収差を最小限にするために、規定された界によって一方向に偏向されるビームは逆方向の同様の界によってさらに再び偏向される必要がある。しかしながら、一般的に、例えば、磁界偏向と静電向直しとを組み合わせ、異なる角度の偏向と向直しとを組み合わせることができる。さらに、図６ｂ、図６ｃおよび図７に関して説明した、磁界偏向と静電偏向の差は、最後の偏向器だけがそれぞれ磁界偏向器または静電偏向器であるケースで有効である。
【００６６】
それ故、この用途の場合、磁界偏向システムと静電偏向システムの差について説明する場合、試料に最も近い偏向器のみがそれぞれ磁界偏向器または静電偏向器でなければならない。前述したように、対称偏向システムを使用することが最良のモードのオプションである。
【００６７】
図１〜図７に関して説明した実施形態は、任意の可能なビーム経路の二次電子と任意の可能なビーム経路の一次電子との十分なビーム分離を示すケースを扱っていた。図８から分かるように、この条件は必ずしも有効ではない。図８は減速電極８２を備える実施形態を示す。この電極は、一次電子を減速して試料１３上に小さいエネルギーで入射させる。図８の実施形態では、減速電極８２と試料台６に載っている試料１３とは、それぞれの制御装置８３および８４によってバイアスをかけられる。
【００６８】
しかしながら、減速電極８２は、一次電子を減速するだけでなく、二次電子を加速する。それ故、上記の減速電極８２上で、一次電子と二次電子とは実質的に同じ速度を有する。その結果、磁界偏向器１４の偏向電界内で、実質的に等しい偏向角８８が実現される。一次電子と二次電子との間の水平距離は図を見やすくする目的でのみ使用される。その結果、ビーム経路をたどる二次電子が一次元での一次電子ビームの代替ビーム経路との重畳を示した。これは図９ａを参照するとよりよく理解することができる。
【００６９】
図９ａに示す平面図で、一次電子ビームは円で示され、二次電子経路は正方形で示されている。一次元偏向システムおよび等しい偏向角８８（図８を参照）の場合、符号９１および９２で示される条件が得られる。左側に一次ビーム９１がある結果、右側に二次ビーム経路９２が存在する。一方、代替ビーム経路（図１ａの１２ｂを参照）は右側に一次ビーム９２を有し、左側に二次ビーム経路９１を有する。円と正方形の混合である符号によって示されるように、二次ビーム経路のいずれか１つの二次電子を検出する検出ユニットは代替ビーム経路の一次ビームを遮断する。それ故、等しい偏向角８８を有する（図８を参照）ので、一次元偏向システムは使用できない。
【００７０】
しかしながら、二次元の偏向を使用する場合、図９ａに関連する以下のシナリオが実現できる。それにより、第１の一次電子ビームを左上の四半分に偏向させることができる。対応する二次電子は、二次元磁界偏向システムによって右下の四半分に偏向させることができる。したがって、検出ユニットは二次電ビーム経路９４ａの位置に配置できる。代替ビーム経路は以下のように実現できる。一次電子ビームは左下の四半分に偏向させることができる。この一次電子ビーム９３ｂに対応する二次電子は位置９４ｂで検出できる。それ故、二次元偏向の場合、少なくとも２つの異なる検出ユニットに対応する代替ビーム経路が実現できる。
【００７１】
図８で、これが矢印８５および８６によって示されている。一次電子ビームは図９ｂの平面図に示すように、領域９６内で移動できる。したがって、二次電子のビーム経路は、領域９５内にある検出システムで検出できるように移動する。図９ｂに示すように、一次電子ビームの領域９６は二次電子ビーム経路の領域よりも小さい。一般的に、検出ユニットは有限のサイズを有する。その結果としての構成上の制限を克服するために、一次電子ビームの割り当てられた空間を低減できる。これも図９ａに示されている。図９ａで、検出システムに使用される空間は領域９９によって示される。図９ａで、一次電子ビーム９３ａおよび９３ｂを阻害することなく、電子ビーム・カラムの左側に検出構成の空間を拡張できる。この考えを図８および図９ｂに一般化すると、一次電子ビームの領域９６と二次電子の検出システムの領域９５が得られる。
【００７２】
図１０ａおよび図１０ｂに関連して別の実施形態を説明する。一次電子ビーム１２は、偏向器１４を備える３−Ｂ偏向システムを用いて図１ａに関して記述する方法で偏向される。それにより、一次電子ビーム１２はアパーチャ・ユニット１５のアパーチャ５１を通過する。制御装置８４によって規定された電位に設定された、減速電極は一次電子を減速する。減速電極は一次電子ビーム１２が入射すると試料１３から放出される二次電子を加速する。したがって、二次電子の場合、電極８２は抽出電極と考えることができる。電極８２はカラム内の一次電子と実質的に同じ絶対速度で二次電子を加速する。
【００７３】
最も下の偏向段１４の磁界偏向電界のために、二次電子は右側に偏向されて検出ユニット１６の表面に入射する。一次電子と二次電子の速度の絶対値は実質的に同じなので、偏向角８８の絶対値は実質的に同じである。この詳細を図１０ｂの平面図に示す。
【００７４】
マルチアパーチャ１５が、検出システム１６に対して十分な空間を与えるために、ディスク・セクタの形で提供される。上記図面に関してすでに述べたように、図を見やすくするために、同じ構成要素のうち一部のみに参照符号をつけてある。マルチアパーチャ１５内には、３つのアパーチャ５１が備えられる。二次元偏向のために、冗長目的で３つのアパーチャと３つの検出ユニットを有することができる。それにより、一次電子ビームおよび二次電子経路が電子ビーム・カラムの異なるセクタに偏向される。それ故、構成上の制約は克服される。
【００７５】
代替解決策によれば、図１０ｂに示す検出装置１６は１つの拡張シンチレーション検出装置で置き換えられる。それにより、検出装置の１つの領域が汚染などのために誤動作している場合、同じシンチレータの異なる領域を使用できる。それ故、切り替えは分離された検出装置間ではなく、同じ検出装置の異なる領域間で実行される。それ故、ある種の用途では、１つの十分に広い領域で冗長構成も実施できる。
【００７６】
別の実施形態を図１１に示す。矢印８６および８５に示すように、一次電子ビームおよび二次電子経路は異なる領域を使用し、互いに邪魔をしない。図１０の実施形態とは対照的に、磁界偏向器１４を備える３段偏向システムの上方にアパーチャ・ユニット１１２が備えられている。アパーチャ・ユニット１１２は１つのビーム整形アパーチャを有する。それ故、検出ユニット（図示せず）についてのみ冗長構成が備えられる。
【００７７】
別の実施形態を図１２ａ〜図１２ｃに示す。図中、それぞれアパーチャ４２、４３、５１、５３と、検出ユニット１６または４４の異なる構成が示されている。図１２ａに、４つのアパーチャ５１と１つの中央アパーチャ５３を備える実施形態が示されている。中央アパーチャは光軸１１と同心になるように配置されている。４つの検出ユニット１６はマルチアパーチャ１５の下方に配置されている。マルチアパーチャ１５は円盤の形で備えられる。図１０ｂに示すディスク・セクタと比較して、本実施形態のディスク１５はシステムに装着するのが容易である。
【００７８】
検出ユニット１６およびアパーチャ５１は、別の領域９５および９６内にそれぞれ配置されている。これらの領域は灰色の印がついている。それ故、偏向角８８（例えば、図１１を参照）の絶対値が等しいとしても、検出ユニットは一次荷電粒子ビームのいずれも遮断しない。
【００７９】
図１２ｂの別の実施形態によれば、マルチアパーチャ・ユニット１５内に大型アパーチャ４２と小型アパーチャ４３とが備えられる。大型アパーチャは検出ユニット４４に対応し、小型アパーチャ４３は検出ユニット１６に対応する。いくつかの実施形態に関してすでに述べたように、この相関関係は二次元磁界偏向システムによって実現される。図１２ａの実施形態と同様に、アパーチャおよび検出ユニットは別々の領域に分離されている。図１２ｂの実施形態では、アパーチャは、マルチアパーチャ・ディスク１５の上半分内に備えられる。したがって、二次電子はディスク１５の下半分の方に偏向される。さらに、すべての二次ビーム経路に関するすべての一次電子ビームの分離が達成される。それ故、ビーム偏向システムを用いて２つの異なる動作または測定モード間で切り替えをすることができる。大型アパーチャ４２および高電流検出ユニット４４は本実施形態の１つのモードを実現する。小型アパーチャ４３とシンチレーション検出ユニット１６は別のモードを実現する。しかしながら、これらのモードは、説明のために参照するものである。図４に関連して記載したように、他のモードでもモード切り替えを実現できる。
【００８０】
図１２ｃに示す別の実施形態では、動作モード切り替えの態様とバックアップ構成要素間の切り替えの態様が実現される。図１２ｃは、２つの大型アパーチャ４２と、２つの小型アパーチャ４３と２つの検出ユニット４４と２つの検出ユニット１６とを備えた実施形態を示す。各検出ユニットは対応するアパーチャを有する。一次電子は偏向され、ｘ次元およびｙ次元の偏向を利用するアパーチャの１つを通過する。試料から放出される二次電子は、対応する検出ユニット側に偏向される。偏向は３−Ｂ偏向システム、４−Ｂ偏向システムなどを用いて実現できる。
【００８１】
図１〜図１２に関して説明した実施形態は、３段偏向システム、４段偏向システム、一次元または二次元偏向について言及している。三次元偏向システムの場合、中央偏向器１４の電流の増加または巻き数の増加について説明される。さらに、少なくとも２つの検出ユニット間の切り替えと少なくとも２つのアパーチャ間の追加の切り替えを説明される。それにより、バックアップ構成要素を備えるか、異なる動作モードの構成要素を備える際の切り替えが説明される。さらに、一次電子および二次電子で異なる偏向角を備える実施形態、一次電子および二次電子でミラー・ユニットを備えるか同様の偏向角を備える実施形態が例示された。また、磁界偏向システムと静電偏向システムとの相違点、すなわち、試料に最も近い偏向器が磁界偏向器であるか静電偏向器であるかについて説明した。例えば、３段偏向システムと４段偏向システムとを組み合わせることができないことは明らかである。しかしながら、別の実施形態で示していない他の組み合わせも実現できる。
【００８２】
これに限定はされないが、いくつかの例を挙げると、マルチアパーチャの使用を偏向システムのすべての態様と組み合わせることができる。さらに、３−Ｂ偏向システムの実現は一次元（一平面内の）または二次元偏向またはモード間の切り替えまたはバックアップ構成要素間の切り替えの態様に依存しない。さらに、偏向の各次元について異なる偏向方法を独立して適用できる。
【００８３】
上記実施形態では１つの電子ビームの偏向についてのみ説明した。しかしながら、１つの電子ビームに関して例示的に述べた態様は、マルチビーム型荷電粒子装置でも実現できる。図１３を参照してこの例示としての実施形態を説明する。
【００８４】
装置１３０は、ハウジング１３１と、試料室１３５とを有する。ハウジングと試料室は真空ポートを通して真空引きを実行できる。試料室内で、試料１３は試料台１３６に載置され、試料台は試料を２方向に独立して移動できる。試料の制御のため、試料台１３６には移動制御ユニット１３６’が接続されている。４つの電子ビーム１２の各々は専用の光軸１１を有する。ビームはエミッタ・アレイ１３２によって放出される。エミッタ・アレイは制御ユニット１３２’によって制御される。すなわち、ビーム電流、アノード電位およびそれぞれ各電子ビームについての試料１３の走査との電子ビームの可能な同期が制御される。各電子ビームについて、アインツエル・レンズ・モジュールを備えるマルチレンズ・システム１３３が４つの荷電粒子ビームの集光レンズとして使用される。レンズ・システム１３３は制御ユニット１３３’によって制御される。電子ビームを試料１３に合焦させるために、すべての電子ビームに使用する磁気静電複合レンズ１３４が使用される。それにより、磁気サブレンズは共通の励磁コイルを共用し、各電子ビームについて、静電サブレンズが複合レンズ内に組み込まれている。磁気静電複合レンズの構成要素は制御ユニット１３４’によって制御される。
【００８５】
図１３で、アインツエル・レンズ１３３および磁気静電複合レンズ１３４が例示的に使用される。これに代えて、２つのアインツエル・レンズを集光レンズおよび対物レンズとして使用することができる。代わりに、２つの磁気静電複合レンズを集光レンズおよび対物レンズとして使用してもよい。しかしながら、集光レンズを不要とし、１つのマルチビーム・レンズだけを使用することも可能である。それにより、１つのアインツエル・レンズまたは１つの磁気静電複合レンズを使用できる。一般的に、上記すべての変形例で、磁気静電複合レンズの代わりに磁気レンズを使用することもできる。
【００８６】
さらに、抽出電極８２およびそれぞれの制御ユニット８２’が備えられ、それにより、４つの電子ビームの各々に対応する抽出界が実現される。さらに、各電子ビーム１２について、ビーム・ブースト電位を供給する電極１３７が備えられる。
【００８７】
上記構成要素以外に、各電子ビームについて偏向スイッチ・システムが備えられる。これらのシステムは、４つの磁界偏向段を持つ４−Ｂ偏向システムを備える。第1の偏向段１４は、アパーチャ・ユニット４１内で使用されるアパーチャの種類に応じて、電子ビーム１２を左または右に偏向させる。各電子ビームについて、アパーチャ・ユニット４１は、高電流測定モード用の大型アパーチャと高精度測定モード用の小型アパーチャとを備える。
【００８８】
二次電子は、各電子ビームにつき偏向方向ごとに備えられた、ミラー・ユニット３２によって一次電子ビームから分離される。図１３の概略図のビーム分離は図の平面内に示されている。これは、図を描きやすくするための処置である。一般的に、ビーム分離、それ故、検出ユニットの配置は図の平面に直交する次元内でも実現できる。
【００８９】
一方では、高電流測定モードに対して、各電子ビームにつき検出ユニット４４が備えられる。図１３では、これらの検出ユニットの1つのみが示されている。他方では、高精度測定モードに対して、各電子ビームにつきシンチレーション検出ユニットが備えられる。再び、図１３には、１つの検出ユニットしか示していない。ビーム偏向が概略図の平面に直交する次元で実現されれば、検出ユニット４４および１６はそれぞれ構成上の制約なしに各電子ビームについて実現できる。
【００９０】
すべての検出ユニットは制御装置１６’、４４’によって制御され、各偏向段１４は制御ユニット１４’によって制御される。その結果、１つの電子ビームのすべての偏向段は共通の電気回路を共有する。それ故、電流の変化がすべてのコイルに同時に印加される。しかしながら、個々のビームのための偏向システムは別々に制御される。したがって、異なる電子ビームを互いに独立して異なるモードで操作できる。上記制御ユニットは、ワーク・ステーション、パーソナル・コンピュータまたはオペレータのためのグラフィカル・ユーザ・インタフェースと個別の構成要素の同期化および制御を備える他の任意のシステムの形式の汎用制御装置１３９に接続される。
【００９１】
一般的に、例示としての実施形態に関連して記述した本発明の態様は、いくつかのバックアップ構成要素を切り替えることおよび／またはいくつかの測定モードを切り替えることができる。それにより、オペレータはまた異なる構成要素、特にアパーチャおよび検出ユニットを切り替えることができる。二次元偏向のために、一次電子および二次電子の偏向角に応じて発生する、構成上の制約を克服することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１ａ】本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略側面図である。
【図１ｂ】アパーチャ・ユニットが導入された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図２ａ】偏向システムが変更された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図２ｂ】偏向システムがさらに変更された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図３】ミラー・ユニットが導入された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図４】動作モードの切り替えが示された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図５ａ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成が示された、本発明の態様の実施形態の平面図である。
【図５ｂ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成が示された、本発明の態様の実施形態の平面図である。
【図５ｃ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成が示された、本発明の態様の実施形態の平面図である。
【図５ｄ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成が示された、本発明の態様の実施形態の平面図である。
【図６ａ】検出ユニットとアパーチャの対応が示された、本発明の態様の実施形態の別の平面図である。
【図６ｂ】検出ユニットとアパーチャの対応が示された、本発明の態様の実施形態の別の平面図である。
【図６ｃ】検出ユニットとアパーチャの対応が示された、本発明の態様の実施形態の別の平面図である。
【図７】静電偏向器の使用が示された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図８】同様の偏向角が示された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の別の概略側面図である。
【図９ａ】図８に示す同様の偏向角の結果がさらに説明された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略平面図である。
【図９ｂ】図８に示す同様の偏向角の結果がさらに説明された、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略平面図である。
【図１０ａ】本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略図である。
【図１０ｂ】本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略図である。
【図１１】異なるアパーチャ・ユニットが示されている、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略側面図である。
【図１２ａ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成を説明する、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略平面図である。
【図１２ｂ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成を説明する、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略平面図である。
【図１２ｃ】異なる検出ユニット／アパーチャ構成を説明する、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略平面図である。
【図１３】複数のビームのための電子ビーム装置が示されている、本発明による電子ビーム装置の一実施形態の概略側面図である。
【符号の説明】
【００９３】
２    エミッタ
４    アノード
６    試料台
１１    光軸
１２    電子ビーム
１２a    一次ビーム経路
１２ｂ    一次ビーム経路
１３    試料
１４    偏向器/偏向段
１５    アパーチャ・ユニット（マルチアパーチャ）
１６    検出ユニット
１８a、１８b    偏向角
３２      ミラー・ユニット
４１    アパーチャ・ユニット（マルチアパーチャ）
４２    アパーチャ
４３    アパーチャ
４４    検出ユニット
５１    アパーチャ
５３    中央アパーチャ
６１    磁界偏向力
６２    磁界偏向力
６３    静電偏向力
７２    偏向器
８２    抽出電極
８５、８６    分離領域を示す矢印
８８    偏向角
９３ａ、９３ｂ    一次ビーム
９４ａ、９４ｂ    二次ビーム経路
９５    二次ビーム用の領域
９６    一次ビーム用の領域
１１２    アパーチャ・ユニット
１３１    ハウジング
１３２    エミッタ・アレイ
１３３    集光レンズシステム（マルチレンズ・システム）
１３４    対物レンズシステム（磁気性電気複合レンズ）
１３５    試料室
１３６    試料台
１３７    ビーム・ブースト管
１３９    中央制御装置（汎用制御装置）
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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