(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次粒子ビーム（２）を生成するためのビーム源（１）と、
試料（４）上に前記一次粒子ビーム（２）を集束させるための集束手段（３）と、
前記ビーム源（１）と前記集束手段（３）の間に配置され、少なくとも１つの検出器（５０）を備えた、前記試料（４）から放出される粒子（６ａ、６ｂ）を検出するための検出システム（５）と、
前記一次粒子ビーム（２）を第１エネルギー（Ｅ１）まで加速する第１加速手段（７）と、
前記一次粒子ビーム（２）を、検出システム（５）を通過する前に、第１エネルギー（Ｅ１）から低位の第２エネルギー（Ｅ２）まで減速する第１減速手段（８）と、
前記一次粒子ビーム（２）を、検出システム（５）を通過した後に、第２エネルギー（Ｅ２）から高位の第３エネルギー（Ｅ３）まで加速する第２加速手段（９）と、
前記一次粒子ビーム（２）を第３エネルギー（Ｅ３）から最終ビームエネルギー（ＥＦ）まで減速する第２減速手段（１０）を備え、
前記検出システム（５）が、粒子（６ａ、６ｂ）を、前記検出器（５０）によって検出される変換された二次粒子（６ｃ）に変換するための変換器（５１）を更に備え、
前記検出システム（５）が、前記変換された粒子に影響を与えるために変換器電極手段（５２）を更に備え、前記変換器（５１）と前記変換器電極手段（５２）の間の適切な電圧によって変換領域の特定の一部分またはいくつかの部分より放出される変換された粒子が検出器（５０）へ到達する事を防止するために、前記変換領域と前記変換器電極手段（５２）を有する前記変換器（５１）が、前記変換された粒子を制御するようになされることを特徴とする粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記試料（４）から放出される前記粒子（６）の一部を抑制するための適切な電圧（ＶＣ１、ＶＣ２）を印加し得る第１制御電極（１１）、および／または、第２制御電極（１２）によって特徴付けられた請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項３】
少なくとも、前記試料（４）から放出される二次粒子（６ａ）を抑制するための第１電圧と、いかなる粒子も前記検出器（５０）に到達することを抑制しない第２電圧を、前記第１制御電極（１１）、および／または、前記第２制御電極（１２）に選択的に印加する制御装置（１４）によって特徴付けられた請求項２に記載の粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記試料（４）から放出される前記二次粒子（６ａ）の一部のみを抑制するために、前記制御手段（１４）が前記第１制御電極（１１）、および／または、前記第２制御電極（１２）に第３電圧を印加するようになされることを特徴とする請求項３に記載の粒子ビーム装置。
【請求項５】
前記第１制御電極（１１）がグリッド電極であることを特徴とする請求項２に記載の粒子ビーム装置。
【請求項６】
前記第１制御電極（１１）が、湾曲表面を有するグリッド電極であることを特徴とする請求項２に記載の粒子ビーム装置。
【請求項７】
前記第１制御電極（１１）が、開口電極であることを特徴とする請求項２に記載の粒子ビーム装置。
【請求項８】
前記第１制御電極（１１）が、前記第１減速手段（８）と前記第２加速手段（９）の間に配置されることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の粒子ビーム装置。
【請求項９】
前記第２制御電極（１２）が、前記第２減速手段（１０）と前記試料（４）の間に配置されることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の粒子ビーム装置。
【請求項１０】
前記第２制御電極（１２）が、前記第２減速手段（１０）の一部分であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の粒子ビーム装置。
【請求項１１】
前記第１減速手段（８）が、コンデンサーレンズ（１３）によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１２】
前記第１減速手段（８）が、電極によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１３】
前記第２減速手段（１０）が、磁気界浸レンズ、および／または、静電界浸レンズによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１４】
前記試料（４）が前記第２減速手段（１０）の一部分であることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１５】
前記第１加速手段（７）および前記第２加速手段（９）が、前記第１加速手段（７）の前記第１エネルギー（Ｅ１）が、前記第２加速手段（９）の前記第３エネルギー（Ｅ３）と等価であるようになされたことを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１６】
前記第１加速手段（７）および前記第２加速手段（９）が、前記第１加速手段（７）の前記第１エネルギー（Ｅ１）が、前記第２加速手段（９）の前記第３エネルギー（Ｅ３）と異なるようになされたことを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１７】
前記一次粒子ビーム（２）が、前記検出システム（５）の領域内に配置されるクロスオーバーを備えるように、粒子ビーム装置がなされていることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１８】
前記第１加速手段（７）、および／または、前記第２加速手段（９）が電極によって構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項１９】
前記変換器（５１）が、前記一次粒子ビーム（２）用の少なくとも１つの開口部（５１ａ）を有する変換器板により構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２０】
前記変換器（５１）が、前記一次粒子ビーム（２）用のシステム開口として用いられる少なくとも１つの開口部（５１ａ）を有する変換器板により構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２１】
前記変換器（５１）が、一次ビーム軸に対して垂直の、一次ビーム粒子（２）用の少なくとも１つの開口部（５１ａ）を有する変換器板より構成され、前記変換器電極手段（５２）が前記一次ビーム軸に対して垂直である平面状に配置され、前記変換器電極手段（５２）が、少なくとも前記変換器板の一部を、放出された前記粒子（６）の方向から覆うことを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２２】
前記変換器電極手段（５２）が、少なくとも１つの環状の変換器電極（５２．２、５２．３、５２．８、５２．９）より構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【請求項２３】
前記変換器電極手段（５２）が、複数の扇状に分割された変換器電極（５２．４、５２．５、５２．６、５２．７）より構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒子ビーム装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前段に記載された粒子ビーム装置に関連する。特に、本発明は、低電圧の粒子ビーム装置に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
低電圧顕微鏡法は、破損しやすい非導電性の試料の画像化において、非常に重要である。通常５キロ電子ボルト未満の低いエネルギーにより低エネルギー散逸がもたらされ、破損しやすい試料でも破損されない。粒子ビームを露光する間の帯電の効果を回避または最小限にする低いエネルギー領域において、絶縁体は約１の二次電子利得を有するので、絶縁性試料は歪みや外乱を伴う事無く画像化され得る。従って、半導体製造工程における寸法測定およびデバイス構造の検査の目的のために、低電圧顕微鏡法は非常に重要である。
【０００３】
現在、高解像度の低電圧顕微鏡が上述の分野にて使用されている。高性能顕微鏡は、最終対物レンズとして、静電界浸レンズと磁界浸レンズの組み合わせレンズを使用する。液浸法により、一次ビーム路は高エネルギー状態にある。最終の低ビームエネルギーは、試料の直前における対物レンズ中の減速によって生成される。そのような中速ビームの加速の概念の適用によって、ビームを拡張し、その結果として解像度を減少させる筐体の内部の電子電子相互作用を著しく減少することが出来る。
【０００４】
対物レンズの前に配置された検出器は、一次粒子ビームによって試料から放出される二次粒子を検出することができる。インレンズ型あるいはプレレンズ型検出器を配置するということによって、レンズに極めて接近して試料を配置し得るという利点があり、よって作動距離が短くなり、それに対応して対物レンズの焦点距離が短くなる。焦点距離を短くすることによって、対物レンズの色収差係数および球面収差係数を減少させ、低電圧の装置によって高い光学性能が得られる。
【０００５】
従来技術による高性能低電圧装置は、良好な光学的性能を示し、静電減速電界レンズと磁気レンズを結合した対物レンズを使用することによってさらに改善することができる。しかしながら、これらの装置は、二次粒子の検出効率に欠点がある。放出された粒子は、一次粒子の減速電界によって加速されるので、それらのエネルギーは高位にあり、一次粒子エネルギーに近似している。従って、それらの挙動はさらに一次粒子ビームの挙動に近似している。従って、放出された粒子の検出は、困難でかつそれほど効率的ではない。したがって、従来技術によれば、一次ビームの侵入のための小さな開口部を備えた同軸検出器（特許文献１参照。）、または一次粒子ビームと放出された粒子ビームの分離手段（特許文献２参照。）が解決法として利用されている。
【０００６】
特許文献３には請求項１の前段部に従った粒子ビーム装置が提案されている。検出システム領域内の一次粒子ビームを減速および加速する第１および第２手段を適用し、試料の電位に接近している検出器領域の電位によって、後方散乱粒子、および／または、二次粒子はそれらの当初のエネルギー分布まで減速させられる。
【０００７】
この公知の配置は、後方散乱粒子および二次粒子の検出効率を改善するが、試料から放出された後方散乱粒子と二次粒子のエネルギーが異なるという問題をさらに有する。したがって、両方の種類の粒子を効率的な方法で検出するのは難しい。
【０００８】
特許文献４は、試料上の構造的、物質的特性を無帯電・高解像度で画像化、測定する粒子ビーム装置を開示している。粒子ビーム源は、一次ビームの軸に沿って一次粒子ビームを射出し、この一次ビームは試料に衝突し、後方散乱電子と二次電子を放出する。対物レンズは電子を集束し、集束された電子は一次ビームの軸に対して放射状に分散し、後方散乱電子の内部環と、二次電子の外部環を形成する。更に、本装置は、後方散乱電子の内部環を検出するための後方散乱電子検出器、および二次電子の外部環を検出するための二次電子検出器を備える。後方散乱電子検出器は電子増倍管により構成される。
【０００９】
更に、特許文献５は、電子顕微鏡中の試料から放射された後方散乱電子の検出装置を開示しており、この装置は、試料から放射された後方散乱電子を変換された二次電子に変換するための変換器を備える。
【００１０】
【特許文献１】
欧州特許第０３３３０１８号明細書
【特許文献２】
米国特許第４８１２６５１号明細書
【特許文献３】
欧州特許出願公開第１０２２７６６号明細書
【特許文献４】
米国特許出願公開第５６４４１３２号明細書
【特許文献５】
米国特許出願公開第４３０８４５７号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、試料から放出された後方散乱粒子と二次粒子の検出効率を向上させる粒子ビーム装置を提供する事を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本目的は請求項１の特長によって解決される。
【００１３】
本発明における粒子ビーム装置は、一次粒子ビームを生成するビーム源と、試料上に一次粒子ビームを集束させる集束手段と、ビーム源と集束手段の間に配置されて、少なくとも一つの検出器を備えた、試料上から放出された粒子（例えば、後方散乱電子、および／または、二次電子、および／または、オージェ電子）を検出するための検出システムと、一次粒子ビームを第１エネルギーまで加速させる第１加速手段と、一次粒子ビームを、検出システムを通過する前に、第１エネルギーから低位の第２エネルギーまで減速させる第１減速手段と、一次粒子ビームを、検出システムを通過した後に、第２エネルギーから高位の第３エネルギーまで加速させる第２加速手段と、一次粒子ビームを第３エネルギーから最終ビームエネルギーまで減速させる第２減速手段を備える。検出システムは、試料から放出された粒子を、検出器によって検出される二次粒子に変換するための変換器を更に備える。
【００１４】
検出システム領域内の試料から放出された粒子の減速領域を、後方散乱粒子の変換器と同時に設置することにより、後方散乱粒子および二次粒子双方の検出効率を向上させることが可能である。
【００１５】
本発明の更なる実施形態は、従属請求項の主題として記載される。
【００１６】
好適な実施形態は、第１制御電極、および／または、第２制御電極を備え、試料上から放出された粒子の一部を抑制するために、第１制御電極、および／または、第２制御電極に適切な電圧が印加される。これらの制御電極により、試料の二次粒子像、または後方散乱粒子像を得ることが可能になる。更に、両方の種類の粒子に基づく像を生成することが可能である。
【００１７】
本発明の更なる効果と実施形態は、幾つかの実施形態の説明と図面を参照にして、更に詳細に説明される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
第１実施形態における粒子ビーム装置は、図１に開示される。粒子ビーム装置は、実質的に、一次粒子ビーム２を生成するビーム源１と、試料４上に一次粒子ビーム２を集束させる集束手段３と、ビーム源１と集束手段３の間に配置されて、少なくとも一つの検出器５０を備えた、試料４上から放出された後方散乱粒子６ｂ、および／または、二次粒子６ａ、および／または、他の粒子を検出するための検出システム５と、一次粒子ビーム２を第１エネルギーＥ１（＝ｑ×（Ｖ２−Ｖ１））まで加速させる第１加速手段７と、一次粒子ビーム２を、検出システム５を通過する前に、第１エネルギーから低位の第２エネルギーＥ２（＝ｑ×（Ｖ３−Ｖ１））まで減速させる第１減速手段８と、一次粒子ビーム２を、検出システム５を通過した後に、第２エネルギーから高位の第３エネルギーＥ３（＝ｑ×（Ｖ４−Ｖ１））まで加速させる第２加速手段９と、一次粒子ビーム２を第３エネルギーから最終エネルギーＥＦ（＝ｑ×（Ｖｓ−Ｖ１））まで減速させる第２減速手段１０を備える。ここで、ｑは、第１粒子の電荷である。
【００１９】
検出システム５は、試料４から放出された後方散乱粒子６ｂを、検出器５０によって検出される変換された二次粒子６ｃに変換するために、変換器５１をさらに備える。
【００２０】
粒子ビーム装置は、放出された粒子６が検出器５０の直前かつ放出された粒子６の方向に設置された第１制御電極１１を更に備える。試料４から放出された粒子の一部を抑制するために、第１制御電極１１に適切な電圧ＶＣ１を印加する事ができる。
【００２１】
さらに、試料４の直上において放出された粒子６の一部を抑制するために、第２制御電極１２を試料４の上部に設置することが出来る。
【００２２】
ビーム源１は例えば、電子銃１ａ、サプレッサー１ｂ、抽出器１ｃ、およびアノード１ｄを備え、電子銃１ａは、熱電界放射体、または、冷陰極電界放射体、または、フォトカソードであることが好ましい。アノード１ｄは第１加速手段７を構成する。
【００２３】
第１減速手段８は、コンデンサーレンズ１３内の界浸レンズによって構成される。界浸レンズは、少なくとも二つの電極、即ち、第１電極８ａおよび第２電極８ｂを備え、第１電極８ａは、ライナーチューブにより形成され、低い電位Ｖ３にある第２電極８ｂよりも高い電位Ｖ２にある。界浸レンズは、一次粒子ビーム２に対して減速電界を生成する。
【００２４】
従って、一次粒子ビーム２は検出システム５の領域内で低エネルギーの状態にある。
【００２５】
第２加速手段９は、検出システム５かつ直後の一次粒子ビーム２の方向に設置される。第２加速手段９は、二つのグリッド電極、即ち、第１電極９ａおよび第２電極９ｂにより構成される。また、第１電極９ａは第１制御電極１１を構成する。
【００２６】
第２減速手段１０は、集束手段３中の界浸レンズによって構成される。界浸レンズは少なくとも二つの電極、即ち、第１電極３ａおよび第２電極３ｂを備え、一次粒子ビーム２の方向の第１電極３ａは、第２電極３ｂよりも高い電位にある。界浸レンズは、一次粒子ビーム２に対して減速電界を生成する。軸方向の磁気ギャップレンズの代わりに、単極磁界型レンズまたは半径方向の磁気ギャップレンズを使用することも可能である。
【００２７】
しかしながら、試料４上から放出される後方散乱粒子６ｂ、および／または、二次粒子６ａは、第２減速手段１０によって加速される。従って、第２減速手段１０を通過した後、これらの放出された粒子は、一次粒子とおよそ同等な高エネルギーを有するので、放出された粒子を検出することが困難になる。しかしながら、第２加速手段９が放出された粒子を減速する。第１減速手段８と第２加速手段９に適切な電圧を印加することによって、検出システム５を低エネルギーの領域に保つことが可能となり、後方散乱粒子６ｂ、および／または、二次粒子６ａは、検出システム５において、当初のエネルギー分布（例えば０から５０電子ボルトの二次粒子６ａ、および二次粒子６ａとおおよそ同等位な後方散乱粒子６ｂ）まで減速される。一次粒子もまた検出器領域で減速されるが、一次粒子は検出器領域を通過するだけの十分なエネルギーを保持している。
【００２８】
第１加速手段７、第１減速手段８、第２加速手段９、および第２減速手段１０は、どのような種類の減速／加速レンズによっても構成することが出来る。もっとも単純な場合は、同心上の開口部より構成されるか、もしくはグリッド電極により構成される二電極レンズである。また、開口電極とグリッド電極の組み合わせのほうがさらに効率的である。さらに、例えばアインツェルレンズのような、減速・加速効果を有する全ての種類の構成要素を、信号検出概念中に使用・統合することが出来る。
【００２９】
コンデンサーレンズ１３は検出システム５の領域内にクロスオーバーを生成する。これは、クロスオーバーの内部または近傍にあるレンズまたは光学的要素はビーム特性に対していかなる重要な影響をも与えないので、第１減速手段８および第２加速手段９が一次ビームの特性に及ぼす光学的効果は重要でなく、無視することが出来るという長所を持つ。
【００３０】
さらに、一次粒子ビーム２がクロスオーバーを有さない、または１以上のクロスオーバーを有する粒子ビーム装置も適用できる。
【００３１】
集束手段３中の界浸レンズにより構成された第２減速手段１０を使わないで、集束手段３と試料４の間において一次粒子ビーム２を最終ビームエネルギーＥＦまで減速することも出来る。集束手段３は、例えば８キロボルトの高い電位の電極を有し、試料４は接地電位である。しかしながら、試料４にＶｓ≠０のバイアスをかけることによって減速を行うことが出来る。
【００３２】
試料４から放出された粒子６は、二次粒子６ａおよび後方散乱粒子６ｂから成る。
【００３３】
第１制御電極１１、および／または、第２制御電極１２に適切な電圧を選択的に印加する制御装置１４によって、粒子ビーム装置を異なるモードで運転することが出来る。
【００３４】
後方散乱粒子６ｂのエネルギーは二次粒子６ａのエネルギーより高いので、第１制御電極１１および／または第２制御電極１２に適切な電圧を印加することによって、二次粒子６ａを容易に抑制することが出来る。電圧ＶＣ１、ＶＣ２に応じて、試料４の後方散乱像を得ることが出来る（第１モード）。異なる適切な電圧を印加することにより、二次粒子６ａおよび後方散乱粒子６ｂに基づく像を得ることが出来る（第２モード）。変換された後方散乱粒子６ｂが検出器５０に到達することを抑制することにより、二次粒子像を得ることが出来る（第３モード）。変換器５１は、図４から図７を参照して後に詳細に説明される。
【００３５】
図２は、粒子ビーム装置の第２実施形態を示す。本実施形態の第２加速手段９および第１制御電極１１が、第１実施形態とは異なる。第１制御電極１１を構成する第２加速手段９の第１電極９ａは、湾曲表面を有するグリッド電極によって構成される。第２加速手段９の第２電極９ｂは開口電極により構成される。湾曲表面を有する第１電極９ａによって、検出システム５の効率を向上することが出来る。
【００３６】
図３による実施形態では、静電界浸レンズによって集束手段３が構成される点で、図２による第２実施形態と異なっている。
【００３７】
検出システム５は、例えば後方散乱粒子６ｂのような放出された粒子を、検出器５０によって検出可能な変換された二次粒子６ｃに変換するための変換領域を備えた変換器５１を有する。
【００３８】
特定の応用例として、変換された二次粒子６ｃをに影響を与えるために、変換器５１を変換器電極手段５２と組み合わせることが出来る。
【００３９】
複数の実施形態における変換器５１および変換器電極手段５２が、図４から図７を参照して以下に説明される
【００４０】
変換器５１および変換器電極手段５２は、変換された二次粒子６ｃを制御するようになされ、変換器５１と変換器電極手段５２との間に適切な電圧を印加することで、変換領域の特定の部分または複数の部分から放出される変換された二次粒子６ｃが、検出器５０に到達することを防止する。
【００４１】
図４（ａ）、（ｂ）は、一次粒子ビーム２用の開口部５１ａを中央に伴った変換器板より構成された変換器５１を示す。変換器電極５２．１は、可変電圧Ｕ１が印加され得る環状の電極より構成される。変換器５１に可変電圧Ｕ０を印加しても良い。変換器電極５２．１は、放出された粒子の変換器５１への侵入を可能にするグリッド電極によって構成される。
【００４２】
変換器５１は一次ビーム軸に対して垂直に設置され、一次粒子ビーム２のためのシステム開口として使用することが出来る少なくとも１つの開口部５１ａを備える。変換器電極５２．１は、一次ビーム軸に対して垂直な平面状に配置されることが出来、変換器電極５２．１は、少なくとも変換器５１の一部を、試料４から放出された粒子６の方向から覆う。図４（ｂ）による変換器５１の変換領域は、変換器電極５２．１によって覆われる第１の環状部分と、変換器電極５２．１によって覆われない、開口部５１ａの周囲の円である第２の部分を備える。
【００４３】
変換器５１と変換器電極５２．１の間に適切な電圧を印加することによって、変換器電極５２．１により覆われている変換領域の外側環状部より放出された、変換された二次粒子６ｃが、検出器５０に到達することを防止することが出来る。これらの変換された二次粒子６ｃを抑制するために、電圧Ｕ０が零である間、変圧器電極５２．１にマイナスの電圧Ｕ１を印加しても良い。電圧Ｕ１がプラスの場合、全ての変換された二次粒子６ｃはプラスのグリッド電極によって集められる。変換された二次粒子６ｃは、変換器電極５２．１に侵入した後、例えばシンチレーター・光電子倍増管の構成のような従来型の二次電子検出器であり得る検出器５０によって検出される。変換器電極５２．１にプラスまたはマイナスの電圧を印加することによって、変換器電極５２．１によって覆われる変換器５１の特定の部分の寄与を制御することが出来る。変換器電極５２．１に零の電圧またはプラスの電圧を印加することによって、変換器５１から発せられる全ての変換された二次粒子６ｃが検出器５０に到達し、信号に寄与することが可能になる。通常−２ボルトから−５０ボルトのマイナスの電圧は変換された二次粒子６ｃを抑制し、結果的に変換器電極５２．１によって覆われた変換器５１の一部分は検出された信号に寄与することが出来なくなる。
【００４４】
通常の表面の画像化が行われる場合、変換器電極５２．１の電圧はは零かわずかにプラスであり、これは全ての変換された二次粒子６ｃが検出器５０によって検出し得ることを意味する。接触開口部の内側の部分が画像化される場合、マイナスの電圧Ｕ１が変換器電極５２．１に印加される。従って、変換器電極５２．１によって覆われない変換器５１の内側部分において変換された二次粒子６ｃのみが、検出信号に寄与する。
【００４５】
図５に示された第２実施形態は、可変電圧Ｕ２、Ｕ３が印加され得る二つの変換器電極５２．２、５２．３を有する変換器電極手段５２を備える。内側に位置する変換器電極５２．３は円形であり、変換器電極５２．２は環状の形状を有する。両方の電極は、一次ビーム軸に対して垂直な平面状に、同心に配置される。
【００４６】
本実施形態の利点は、電極５２．３により覆われた内側円形部分より放出される変換された二次粒子６ｃが、検出器５０に到達するのを防止することが可能なことである。従って、変換領域の外側環状部分より放出される変換された二次粒子６ｃのみが検出器５０に到達する。もちろん、内側円形部分より放出された変換された二次粒子６ｃを検出するために、変換器５１の外側環状部分の変換された二次粒子６ｃを抑制することも可能である。
【００４７】
図６は、可変電圧Ｕ４、Ｕ５、Ｕ６、Ｕ７を印加し得る扇状に区分された４つの変換器電極５２．４、５２．５、５２．６および５２．７を備える実施形態を開示する。全ての扇状に区分された部分は、開口部５１ａの周囲の円形部分を除いた変換器５１の全ての変換領域を覆う。このような配置によって、一つ以上の電極が覆う部分の情報に加えて、内側円形部分の変換された粒子から情報を得ることが可能となる。
【００４８】
画像化、測定の作業に応じて、例えば１つ以上の環状電極、または約４つの環状に分割された電極、または双方の組み合わせ等の、他の電極の配置も可能である。
【００４９】
図７は、特別な角度分布の検出のための実施形態を開示する。本実施形態は、可変電圧Ｕ８、Ｕ９を印加し得る２つの変換器電極５２．８、５２．９を備える。内側に位置する変換器電極５２．８は円形であり、変換器電極５２．９は環状の形状を有する。両方の電極は、一次ビーム軸に対して垂直な平面状に、同心に配置される。２つの変換器電極５２．８、５２．９の間に、環状の間隙が存在する。従って、変換器５１は３つの部分に分割される。内側の円形部分は変換器電極５２．８により覆われる。第１の環状部分は変換器電極によって覆われず、外側環状部分は電極５２．９によって覆われる。
【００５０】
図４から図７に示される全ての実施形態は１つ以上の変換器電極を備えるが、そのような変換器電極を備えることは重要なことではない。後方散乱粒子６ｂが放出される試料４上の位置的な情報が重要でない場合、変換器電極は省略することが出来る。
【００５１】
図８から図１２は、本発明における一次粒子ビーム２の更なる実施形態を示す。図８に示す実施形態は図１に対応する。試料４上より放出された二次粒子６ａ、および後方散乱粒子６ｂが同時に検出されるように、第1制御電極１１、および／または、第２制御電極１２の電圧が適用される。
【００５２】
さらに、第1減速手段８は集束部内ではなく、検出システム５の直上に設置される。第１減速手段８は、ライナーチューブの端部に位置する第１グリッド電極８ｃと変換器５１の直上に位置する第２グリッド電極８ｄを備える。
【００５３】
図９で示される実施形態は、図８で示される実施形態と同じ構造を有する。しかしながら、本装置は、本実施形態においては別のモードで運転されており、この運転モードでは、試料４より放出される二次粒子６ａが第２制御電極１２において抑制される。図１０に示される実施形態におけるモードでは、試料４より放出される二次粒子６ａが第１制御電極１１において抑制される。
【００５４】
図１１に示される装置は、開口電極である第２電極９ｂを有する第２加速手段９を備えると言う点で、図９及び図１０で示される装置とは異なっている。
【００５５】
図１２に示される実施形態における第１減速手段８は、ライナーチューブの端部と変換器５１により実現される。
【００５６】
全ての実施形態は、本発明における装置を実現するための多数の可能性が存在することを示している。さらに、図面によって特に開示されていない粒子ビーム装置を構成するために、別の実施形態の機能を組み合わせることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、試料から放出された後方散乱粒子と二次粒子の検出効率を向上させる粒子ビーム装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】粒子ビーム装置の第１実施形態における概要図である。
【図２】粒子ビーム装置の第２実施形態における概要図である。
【図３】粒子ビーム装置の第３実施形態における概要図である。
【図４】（ａ）は、変換器の第１実施形態における断面図であり、（ｂ）は、変換器の第１実施形態における底面図である。
【図５】変換器の第２実施形態における底面図である。
【図６】変換器の第３実施形態における底面図である。
【図７】変換器の第４実施形態における底面図である。
【図８】粒子ビーム装置の第４実施形態における概要図である。
【図９】粒子ビーム装置の第５実施形態における概要図である。
【図１０】粒子ビーム装置の第６実施形態における概要図である。
【図１１】粒子ビーム装置の第７実施形態における概要図である。
【図１２】粒子ビーム装置の第８実施形態における概要図である。
【符号の説明】
１  ビーム源
１ａ  電子銃
１ｂ  サプレッサー
１ｃ  抽出器
１ｄ  アノード
２  一次粒子ビーム
３  集束手段
３ａ  第１電極
３ｂ  第２電極
４  試料
５  検出システム
６  粒子
６ａ  二次粒子
６ｂ  後方散乱粒子
６ｃ  変換された二次粒子
７  第１加速手段
８  第１減速手段
８ａ  第１電極
８ｂ  第２電極
８ｃ  第１グリッド電極
８ｄ  第２グリッド電極
９  第２加速手段
９ａ  第１電極
９ｂ  第２電極
１０  第２減速手段
１１  第１制御電極
１２  第２制御電極
１３  コンデンサーレンズ
１４  制御装置
５０  検出器
５１  変換器
５１ａ  開口部
５２  変換器電極手段
５２．１  変換器電極
５２．２  変換器電極
５２．３  変換器電極
５２．４  変換器電極
５２．５  変換器電極
５２．６  変換器電極
５２．７  変換器電極
５２．８  変換器電極
５２．９  変換器電極
【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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