(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単極の磁気レンズ（１；１'）と互いに異なる電位が付与されることができる第１及び第２の電極（２０，２１）を有する電界レンズ（２）とを供え、粒子線、特に電子線に影響を与えるための対物レンズ装置において、上記電界レンズ（２）は上記粒子線（４）の進行方向に関して上記単極の磁気レンズ（１；１'）より後に配置され、
上記第１及び第２の電極（２０、２１）は管状電極として構成され、
上記第１の電極（２０）は上記単極の磁気レンズ（１；１'）を貫通し、上記第２の電極（２１）は上記第１の電極と共軸的に配置され、
上記単極の磁気レンズ（１；１'）と上記第１及び第２の電極（２０、２１）は光軸（３）周りに回転対称的に配置され、上記第１及び第２の電極（２０、２１）は上記光軸（３）方向に互いに他に対して変位できることを特徴とする対物レンズ装置。
【請求項２】
単極の磁気レンズ（１；１'）と互いに異なる電位が付与されることができる第１及び第２の電極（２０，２１）を有する電界レンズ（２）とを供え、粒子線、特に電子線に影響を与えるための対物レンズ装置において、上記電界レンズ（２）は上記粒子線（４）の進行方向に関して上記単極の磁気レンズ（１；１'）より後に配置され、
上記第１及び第２の電極（２０、２１）は管状電極として構成され、
上記第１の電極（２０）は上記単極の磁気レンズ（１；１'）を貫通し、上記第２の電極（２１）は上記第１の電極と共軸的に配置され、
上記第１及び第２の電極（２０、２１）の一方の電極に、電気的多極要素（２１ｃ−２１ｆ）が形成されることを特徴とする対物レンズ装置。
【請求項３】
上記第１の電極（２０）は管状電極として構成され、上記単極の磁気レンズ（１；１'）を通過しその下端（２０ａ）が上記単極の磁気レンズ（１；１'）より突出することを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ装置。
【請求項４】
上記単極の磁気レンズ（１；１'）と上記第１及び第２の電極（２０、２１）は光軸（３）周りに回転対称的に配置され、上記第１及び第２の電極（２０、２１）は上記光軸（３）方向に互いに他に対して変位できることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ装置。
【請求項５】
上記第２の電極（２１）は上記単極の磁気レンズ（１；１'）より遠い方の下端（２１ａ）に径を異ならしめることができる開口（５；５'）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ装置。
【請求項６】
上記第１及び第２の電極（２０、２１）の一方の電極に、電気的多極要素（２１ｃ−２１ｆ）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ装置。
【請求項７】
上記電極（２１）は静電偏向器であることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ装置。
【請求項８】
上記電極（２１）はスチグマチック結像器であることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ装置。
【請求項９】
上記電気的多極（２１ｃ−２１ｆ）に対して磁気的多極（６ａ−６ｄ）が重畳されることを特徴とする請求項２に記載の対物レンズ装置。
【請求項１０】
上記電界レンズ（２）は上記粒子線に対して減速レンズとして機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ装置。
【請求項１１】
電気的／磁気的直交双極横断場を形成するように上記電気的及び磁気的多極（２１ｃ、２１ｄ、６ａ、６ｂ）が配置されることを特徴とする請求項９に記載の対物レンズ装置。
【請求項１２】
電気的／磁気的直交４極横断場を形成するように上記４つの電気的及び磁気的多極（２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）が配置されることを特徴とする請求項９に記載の対物レンズ装置。
【請求項１３】
単極の磁気レンズ（１；１'）と互いに異なる電位が付与されることができる第１及び第２の電極（２０，２１）を有する電界レンズ（２）とを供え、粒子線、特に電子線に影響を与えるための対物レンズ装置において、上記電界レンズ（２）は上記粒子線（４）の進行方向に関して上記単極の磁気レンズ（１；１'）より後に配置され、
上記第１及び第２の電極（２０、２１）は管状電極として構成され、
上記第１の電極（２０）は上記単極の磁気レンズ（１；１'）を貫通し、上記第２の電極（２１）は上記第１の電極と共軸的に配置され、
上記第２の電極（２１）は上記第１の電極（２０）より小さな直径を有することを特徴とする対物レンズ装置。
【請求項１４】
単極の磁気レンズ（１；１'）と互いに異なる電位が付与されることができる第１及び第２の電極（２０，２１）を有する電界レンズ（２）とを供え、粒子線、特に電子線に影響を与えるための対物レンズ装置において、上記電界レンズ（２）は上記粒子線（４）の進行方向に関して上記単極の磁気レンズ（１；１'）より後に配置され、
上記第１及び第２の電極（２０、２１）は管状電極として構成され、
上記第１の電極（２０）は上記単極の磁気レンズ（１；１'）を貫通し、上記第２の電極（２１）は上記第１の電極と共軸的に配置され、
上記第１及び第２の電極（２０、２１）は同一の直径を有し互いに隔置されることを特徴とする対物レンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単極の磁気レンズと互いに異なる電位が付与されることができる第１及び第２の電極を有する電界レンズとを供え、粒子線、特に電子線に影響を与えるための対物レンズ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような対物レンズ装置は、例えば、電子線プロービング及び他の電子線装置の応用例、例えば、顕微鏡写真、検査、リソグラフィ等にて使用されている。高分解能の対物レンズ装置は、特に低電圧領域にて低収差係数を有するべきである。
【０００３】
それ故、低収差係数及び良好な低電圧特性を有する電気的及び磁気的複合ポールピース型対物レンズが当業者にて知られている。
【０００４】
このような既知の対物レンズの改良例が欧州特許ＥＰ−Ａ−０７９０６３４に開示されており、この例では、磁気レンズは単極レンズによって形成され、電界減速レンズがこの磁気レンズ内に配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低収差係数を達成することができるように既知の対物レンズ装置を改良することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、この目的は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部によって達成される。即ち、電界レンズは粒子線方向に単極の磁気レンズの後に配置されている。
【０００７】
更に、本発明の他の例は、特許請求の範囲の従属項の内容にある。
【０００８】
好ましい例では、電界レンズの２つの電極は管状電極として構成されており、第１の電極は単極の磁気レンズを通過し、第２の電極は第１の電極と同軸的に配置されている。
【０００９】
２つの電極の１つをスロット状構造にすることによって、電気的多極要素が簡単に形成され、それらは接続され、例えば、静電偏向器、スチグマチック結像器又は他の補正器として使用されることができる。
【００１０】
本発明の更なる例及び利点は、幾つかの例及び図面を参照して以下に詳細に説明されよう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、粒子線、特に、電子線に影響を与えるための対物レンズ装置は単極の磁気レンズ１と電界レンズ２からなり、この電界レンズ２は互いに異なる電位が付与されることができる第１及び第２の電極２０、２１を有する。この磁気レンズ１は第１及び第２のポールピース１ａ、１ｂと励起コイル１ｃとを有する。
【００１２】
２つの電極２０、２１は管状電極として構成され、第１の電極２０は単極の磁気レンズ１を貫通し、その下端２０ａはこの単極の磁気レンズ１より突出している。
【００１３】
第２の電極２１は第１の電極２０と同軸的に配置され、第１の電極２０と部分的に重なり合い、直径が第１の電極２０より大きい。電界レンズ２はレンズ場２３を形成し、このレンズ場は第１の電極２０の下端２０ａの領域及び第２の電極２１の隣接する内壁内に伝播している。
【００１４】
対物レンズは光軸３を有し、この光軸周りに単極の磁気レンズ１及び電界レンズ２が回転対称的に配置されている。粒子線は矢印４によって示されている。
【００１５】
図示の対物レンズの特徴は、電界レンズ２が粒子線４の方向に単極の磁気レンズ１の後に配置されていることにある。磁場は単極の磁気レンズ１の下方に形成され、電場は同様に単極レンズの下方に伝播するため、電場は磁場の内部又は下方にある。
【００１６】
電界レンズ２は好ましくは粒子線４に対する減速レンズとして作動される。
【００１７】
粒子線４に対する減速効果を構築するために、第１の電極２０には第１の電圧Ｕ１が供給され、第２の電極２１には第２の電圧Ｕ２が供給される。第１の電圧は例えば、２ｋＶであり、第２の電圧は０Ｖと±１００Ｖの間であるが、より高い電圧が供給されることも可能である。
【００１８】
こうして、減速電場は１次粒子線が磁場によって集光されるまでは、１次粒子線に作用しない。その結果、電界レンズにとって不可避的な収差係数を比較的低く維持することができる。
【００１９】
図２Ａに示した対物レンズは円錐形状の単極の磁気レンズ１’を有し、この磁気レンズは電界レンズ２’に組み合わされている。
【００２０】
このような対物レンズは大きな傾斜可能な試験片ステージを供えた粒子線装置に特に好適である、なぜなら試験片の傾斜に必要な空間が単極レンズの円錐構造によって得られるからである。
【００２１】
この電界レンズ２’の構造は図１の電界レンズの構造とは次の点で異なる。第２の電極２１’は第１の電極２０より小さな直径を有し、第１の電極２０内に下方から突出している。レンズ場２３’はここを、即ち、第２の電極２１’の突出端部と第１の電極２０の隣接する壁の間を形成する。
【００２２】
最後に図２Ｂに電界レンズ２”の第３の例が示されている。この例では第１及び第２の電極２０、２１”は同一の直径を有し、互いに隔置されている。この例では、レンズ場２３”は第１及び第２の電極の間の遷移領域に提供される。
【００２３】
電界レンズ特性に影響を与えるために、電界レンズ２、２’、２”の２つの電極２０及び２１、２１’、２１”は、互いに他に対して光軸方向に変位可能に配置されることができる。その結果、例えば、図１の例では、２つの電極の下端２０ａ、２１ａの間の光軸３方向の距離は可変であり、従って、試験片の設置位置における電場の強さは最低限調節可能である。
【００２４】
図３Ａ及び図３Ｂに示されている例では、２つ電極２０、２１は、それぞれ異なる距離ｚ１、ｚ２にて示されている。第１の電極２０は、図３Ａの例では、図３Ｂに示す例の場合より、より深く第２の電極２１内に浸かっている。
【００２５】
電界レンズの特性に影響を与えるための他の例が図４に示されており、この例では、第２の電極２１に開口５が設けられている。開口の径Ｄを異ならしめることによって、電界レンズは特定の条件に適合することができる。
【００２６】
図５の例では、電界レンズ２は、２つの電極２０、２１以外に更に、第３の電極２２を供えており、この第３の電極は管状電極として構成されている。第３の電極２２は第２の電極２１周りに同軸的に配置され、その下端２２ａは第２の電極の下端２１ａより光軸３方向に隔置されている。この第３の電極２２にも開口５’が設けられている。
【００２７】
図６Ａ及び図６Ｂに示す他の例では、２つの電極の１つが多極要素となるようにスロット化されている。電極２１にはスロット２１ｂが設けられている。図示の例では、スロット２１ｂの間に８個の電気的多極要素２１ｃが形成されている。適当な電圧を付与することによってこれらの電気的多極要素２１ｃは接続され、静電偏向器、スチグマチック結像器又は他の補正器として使用されることができる。この場合、各電圧は、電圧Ｕ２に対応した平均電圧が生成されるように、選択される。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂに示す例では、電極２１には２つのスロット２１ｂが設けられ、それによって２つの電気的多極要素２１ｃ、２１ｄが形成されている。更に、コイル又は永久磁石を適当に配列することによって形成された磁気的多極要素６ａ、６ｂが電極２１の外側に配置されている。
【００２９】
このような装置を使用すると、電気的／磁気的直交双極横断場（ウィーンフィルタ）が生成される。これらの場は、次のように調節される。１次粒子線４は影響されないが、しかしながら、試験片上に放出された２次及び後方散乱電子が偏向され、非同軸的インレンズ又はプレレンズ検出器に供給され、この検出器は両信号を一緒に又は適当な構成によって別個に検出することができる。
【００３０】
図８Ａ及び図８Ｂに示す例では、４個の電気的多極要素２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆと４個の磁気的多極要素６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが設けられ、これらの要素によって電気的／磁気的直交４極横断場が生成されることができる。これらの横断場は次のように調節される。１次粒子線４は影響されないが、しかしながら、２次及び後方散乱電子が分割され、２つの非同軸的インレンズ又はプレレンズ検出器に供給され、これらの検出器は両信号を一緒に又は適当な構成によって別個に検出することができる。本発明の範囲にて、より高い次数の電気的／磁気的多極場が使用されてよい。
【００３１】
上述の高分解能対物レンズ装置の特徴は、特に低電圧領域における低収差係数にある。従って、この対物レンズ装置は、図９に例として示されているような電子線装置に使用されると特に都合がよい。この装置は、基本的に電子線を発生するソース１０と対物レンズ装置１２とを有する。更に詳細に図示されていない開口に加えて、特にブランキング装置１３が設けられている。
【００３２】
対物レンズ装置１２は図１から図８Ｂの例に従って構成されることができる。図示の例では、電子線１１を試験片１５上に偏向させるために電界レンズの領域に偏向装置１４が設けられている。
【００３３】
２次電子用分光器を挿入することによって、対物レンズは電子線探針器（プロービング）又は電子線試験器に使用されると都合がよい。
【００３４】
電極を管状電極として構成することによって、電界レンズ２はスノーケルレンズとして設計されることができる。このレンズは小さな径であるため、特に試験片の近傍にて大きな空間が得られ、この空間は試験片の傾斜に使用されるばかりでなく、検出器及び他の装置の装着に使用されることができる。
【００３５】
試験片の位置における電場の強さは、２次電子の抽出及びインレンズ又はプレレンズ検出器への移送のために使用される。この電場の強さは、第１の電極２０が第２の電極２１に浸かる深さを異ならしめることによって又は第２の電極２１の下端における開口の寸法を適当に選択することによって、所定の条件に従って調節されることができる。
【００３６】
図６Ａから図８Ｂの例のようなスロット化された電極２１の構造によって、次のような可能性が得られる。１次電子線の偏向又は補正のための又は２次電子に影響を与えるためのビームに影響を与える要素は、極めて空間節約的に、互いに容易に結合されることができる。なぜなら、それは単に多極要素又は電極に印加する適当な電圧が付加的に必要となるだけだからである。その結果、多機能要素は極めて容易に対物レンズに統合され、これは従来の装置では空間が不足するため通常不可能であった。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明は上述の例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得ることは当業者にとって容易に理解されよう。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると、低収差係数を達成することができるように既知の対物レンズ装置を改良することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による対物レンズ装置の第１の例の概略を示す図である。
【図２】本発明による対物レンズ装置の第２及び第３の例の概略を示す図である。
【図３】本発明による対物レンズ装置の電界レンズを異なる態様にて配置した例を示す図である。
【図４】本発明による対物レンズ装置の電界レンズの第２の例の概略図である。
【図５】本発明による対物レンズ装置の電界レンズの第３の例の概略図である。
【図６】図６Ａは本発明による電気的多極要素を形成するスロット化された電極を供えた電界レンズの概略を示す図であり、図６Ｂは図６Ａの電界レンズを下方から見た図である。
【図７】図７Ａは本発明による電気的及び磁気的多極を有する電界レンズの第１の例の概略を示す図であり、図７Ｂは図７Ａの電界レンズを下方から見た図である。
【図８】図８Ａは本発明による電気的及び磁気的多極を有する電界レンズの第２の例の概略を示す図であり、図８Ｂは図８Ａの電界レンズを下方から見た図である。
【図９】本発明による粒子線装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
１，１’  磁気レンズ
２，２’，２”  電界レンズ
３  光軸
４  粒子線
５，５’  開口
１０  ソース
１１  電子線
１２  対物レンズ装置
１３  ブランキング装置
１４  偏向装置
１５  試験片
２０，２１，２１’，２１”，２２  電極
２３，２３’，２３”  レンズ場
【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】
0004130500.tif 000008
【図８】
0004130500.tif 000009
【図９】
0004130500.tif 000010