(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子光学装置であって、
当該装置の光軸に沿って進行する荷電粒子の１次ビームを発生する粒子源と、
当該装置によって照射されるべき試料のための試料ホルダと、
前記試料ホルダの近傍に前記１次ビームの焦点を形成するための合焦装置と、
前記の合焦されたビームによって前記試料を走査するための走査装置と、
前記１次ビームの入射に応じて前記試料から発せられる信号を検出する検出手段、
が含まれ、
前記合焦装置は、前記粒子源と前記試料ホルダとの間に設けられ、
前記検出手段は、前記合焦装置の、前記粒子源から離れた側に設けられ、
当該装置は、前記検出手段と前記試料ホルダとの間の空間に発生する追加的な磁界を発生させる、手段を有する、
ことを特徴とする粒子光学装置。
【請求項２】
前記１次ビームの入射に応じて前記試料から発せられる前記信号は、前記試料から発せられる荷電粒子によって形成される、請求項１記載の粒子光学装置。
【請求項３】
前記１次ビームの入射に応じて前記試料から発せられる前記信号は、前記検出手段と前記試料ホルダとの間の前記空間の中でガスのイオン化によって発生された光信号によって形成される、請求項２記載の粒子光学装置。
【請求項４】
前記合焦装置とは独立に前記追加的な磁界の強さを調整する調整手段を有する、請求項１記載の粒子光学装置。
【請求項５】
前記追加的な磁界を発生する手段は前記１次ビームの方向に実質的に影響を与えない磁界形状を発生するよう配置される、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の粒子光学装置。
【請求項６】
前記合焦装置は磁気スリットレンズによって形成され、
前記追加的な磁界を発生する手段は、前記光軸の回りで、且つ前記磁気スリットレンズの両側のうち前記試料に面する側に位置する磁極片の外側に配置されるコイルによって形成される、
請求項５記載の粒子光学装置。
【請求項７】
前記合焦装置は、前記光軸の回りでファンネルとして延在し、かつ直径が短い方の端部が前記試料ホルダに面する磁極片を有する磁気浸漬レンズによって形成され、
前記追加的な磁界を発生する手段は、前記のファンネル型の磁極片の外側の回りに配置されるコイルによって形成される、
請求項５記載の粒子光学装置。
【請求項８】
前記のファンネル型磁極片の外側の回りに配置されるコイルは、前記のファンネル型磁極片の端部領域のうち直径が短い方の端部領域に配置される、請求項７記載の粒子光学装置。
【請求項９】
前記追加的な磁界を発生する手段は、前記電子ビームから見て、前記試料ホルダの下に配置される、請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の粒子光学装置。
【請求項１０】
前記合焦装置は磁気回路を有し、
前記追加的な磁界を発生する手段はコイルを有し前記合焦装置の磁気回路から分離した磁気回路によって形成される、請求項１又は２記載の粒子光学装置。
【請求項１１】
前記追加的な磁界のための磁気回路は、Ｅ字型の断面を有する、請求項１０記載の粒子光学装置。
【請求項１２】
前記追加的な磁界のための磁気回路は、前記追加的な磁界が前記光軸の回りに回転対称な形状を有するよう配置される、請求項１１記載の粒子光学装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記追加的な磁界と同じ空間の中で前記光軸を横切って延在する前記光軸回りの多極電界を発生するよう配置される、請求項１記載の粒子光学装置。
【請求項１４】
前記検出手段は、前記多極電界と同じ空間の中で前記光軸を横切って延在する前記光軸回りの多極磁界を発生するよう配置され、
前記多極磁界は前記追加的な磁界を構成する、
請求項１３記載の粒子光学装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、装置の光軸に沿って進行する荷電粒子の１次ビームを発生する粒子源と、
装置によって照射されるべき試料のための試料ホルダと、
試料ホルダの近傍に１次ビームの焦点を形成するための合焦装置と、
合焦されたビームによって試料を走査するための走査装置と、
１次ビームの入射に応じて試料から発せられる信号を検出する検出手段とを含む粒子光学装置に関する。
上述の種類の装置は米国特許第４，７８５，１８２号より既知である。
上述の種類の装置は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）として知られている。ＳＥＭでは、検査されるべき試料の領域は、装置の光軸に沿って進行する通常は電子である荷電粒子の１次ビームによって走査される。ＳＥＭでは、電子ビームのための加速電圧は検査されるべき試料の特性に依存して選択される。この加速電圧は１次電子ビームによる試料の帯電を最小化するよう（１ｋＶのオーダの）比較的低い値を有するべきである。これは、例えば集積電子回路の中の電気的絶縁層、又は所与の生物学的試料の観察の場合に生じうる。更に、いくつかの検査では、１次ビームの電子が試料中に小さな深さだけ侵入し、結果として画像のより良いコントラストが形成されることが望ましい。他の試料は、しかしながら、例えば３０ｋＶのオーダのより高い加速電圧を必要とする。
検査されるべき試料を照射することにより、かなり低い、例えば５乃至５０ｅＶのオーダのエネルギーを有する荷電粒子（一般的に２次電子）が放出される。これらの２次電子のエネルギー及び／又はエネルギー分布は、試料の特性及び組成に関する情報を提供する。従ってＳＥＭには２次電子用の検出器が設けられることが望ましい。これらの電子は、試料の１次ビームが入射する側において放出され、その後、１次電子の入射方向と反対向きに略合焦レンズの界線に沿って戻る。従って、そのように戻る２次電子の近傍に（例えば３００Ｖの正電圧を有する電極を設けられた）検出器が配置されるとき、２次電子はこの電極によって捕捉され、検出器はそのように検出された電流に比例する電気信号を出力する。試料の（２次電子）画像はこのように既知の方法で形成される。画像の品質、特に画像が形成される速度及び信号対雑音比のために、検出される電流はできる限り大きいことが望ましい。
引用される米国特許によれば、検査されるべき試料は、０．０５Ｔｏｒｒ（≒６．５Ｎ／ｍ2）乃至２０Ｔｏｒｒ（≒２６３０Ｎ／ｍ2）、従って従来のＳＥＭが動作する圧力よりも数倍高い圧力のガスの雰囲気の中に配置される。試料と検出器の電極との間の電圧によって発生される電界は、試料を包囲するガスの原子をイオン化することが可能な速度まで、試料から発せられる２次電子を加速する。これらのイオン化中、ガスの原子から１つ以上の電子が放出され、これらの電子自体が加速され、再び更なるイオン化によって更なる電子を放出することができ、これは繰り返されうる。試料を囲むガスはこのように、２次電子電流を増幅するものとして作用し、それにより検出されるべき電流は原理的に２次電子自体によって生ずる電流よりも大きい。
ガス雰囲気で動作するＳＥＭ（以下「環境制御型ＳＥＭ」又はＥＳＥＭと称される）の従来のＳＥＭと比較した場合の更なる利点は、ＥＳＥＭでは、従来のＳＥＭの慣習的な真空条件下では撮像することが非常に困難な湿った又は非導電性の試料（例えば生物学的試料、合成材料、セラミック材料又はガラス繊維）の電子光学画像の形成が可能となることである。ＥＳＥＭは、試料が高い真空条件下での電子ビームによる観察のために通常要求される乾燥、凍結、又は真空コーティング動作の悪影響を受けることなく、試料がその「自然な」条件に維持されることを可能とする。
更に、ＥＳＥＭの試料空間の中の比較的高い許容圧力により、形成されたガスイオンは、高解像度の画像の形成を妨げるであろう非導電性試料の帯電を中和する。ＥＳＥＭはまた液体の移動、化学反応、溶解、結晶化、及び従来のＳＥＭの試料空間で許容可能な圧力をはるかに越える比較的高い蒸気圧で行われる他のプロセスといった現象の直接的なリアルタイムの観察を可能とする。
概してＥＳＥＭは、やはり引用される米国特許に記載される範囲外の圧力を有する試料空間内の雰囲気において動作しうることに注意すべきである。特に、試料空間内のより低い圧力、例えば０．０１Ｔｏｒｒ（≒１．３Ｎ／ｍ2）を許すことが可能である。
引用される米国特許に開示される装置の欠点は、充分な数の連続するイオン化を獲得するために検出器電極において比較的高い電圧が必要とされること、並びに、試料と検出器電極との間の距離は比較的大きな最小値よりも小さくなり得ないことである。
本発明は、既知の粒子光学装置の試料及び検出器電極のジオメトリと同じものを使用したときに、イオン化電子とガス原子との間の衝突数が既知の粒子光学装置における衝突数よりもかなり高くなる走査粒子光学装置を提供することを目的とする。
このため、本発明による粒子光学装置は、検出手段と試料ホルダとの間の空間に追加的な磁界を発生する手段を有することを特徴とする。本発明の文脈では、検出手段と試料ホルダとの間の空間とは、試料から発せられる荷電粒子（及びおそらくこれらの粒子によって発生される粒子、例えばイオン化によって発生される電子及びイオン）が検出器電極によって捕捉される前に横切る空間を意味すると理解される。
本発明の文脈では、追加的な磁界とは、１次ビームの焦点を生成するために合焦装置の中に形成される磁界に加えて形成される磁界であって、浸漬レンズの場合では試料まで延在しうる磁界であると理解されるべきである。
既に知られているように、磁界の中を動く電子は、動きの方向に垂直に、且つ磁界に対して垂直に向いた力を受ける。磁界が存在しない場合、試料から検出器電極へ進行する２次電子は、ガス原子との衝突による方向の変化を除き、検出器電極へ略直線の経路を追従する。磁界が存在する場合、従ってかかる電子は検出器電極への動きの方向から逸らされて偏向され、理論上は、所与の磁界ジオメトリでは、エネルギーの損失が存在しない場合はかかる電子は検出器電極へ到達することすらできない。結果として、この電子は実質的により長い距離を進行し、それによりガス原子との衝突の可能性はかなり増加する。ガス原子との電離衝突により、かかる電子は進行中に毎回エネルギーの所与の量を失い、それにより最終的には検出器電極によって捕捉される。このかなり長い進行の間に、この電子は比例的に多い数の電離衝突を受けており、従ってより多数の電子を放出している。同じことは、かかる衝突によって放出される電子についても成り立つ。従って、放出される電子のカスケードが形成され、それにより検出されるべき信号は追加的な磁界が存在しない場合よりもはるかに大きい。この検出されるべき信号は多様な形状でありえ、その全てが試料から放出される電子の電流の表現を構成する。
本発明の１つの実施例では、検出されるべき信号の検出は、１次ビームの入射に応じて試料から発せられる信号が試料から発せられる荷電粒子によって形成されることによって行われる。試料からの荷電粒子のこの電流は、２次電子の電流（即ち、試料から放出される電子及びガス放電において増倍によって発生される電子の総数）でありうる。或いは、試料から発せられる荷電粒子の電流は、ガス放電中に生じ、電界の影響下で試料を移動させ、試料電流として測定されうるイオンの電流によって形成される。第３の可能性は、試料から発せられる荷電粒子の電流が、ガス放電中に生じ、例えば検出手段によって発生された電界の影響下で検出手段の電極へ移動し、検出器電流として測定されうることからなる。或いは、このようにして形成された２つ以上の電流を組み合わせ、次に生ずる信号を検出することが可能である。
本発明の文脈においては、「検出手段と試料ホルダとの間の空間」という語句は、試料から発せられる荷電粒子（及びおそらくこれらの粒子によって発生される粒子、例えばイオン化によって発生される電子及びイオン）が、検出器電極によって捕捉される前に横切る空間として理解されるべきである。
本発明の更なる実施例では、検出されるべき信号は、１次ビームの入射に応じて試料から発せられる信号が、検出手段と試料ホルダとの間の空間中でガスイオン化によって発生される光信号によって形成されることによって検出される。この効果はまた追加的な磁界によって増幅され、それは追加的な磁界が電子の経路の長さ、従ってイオン化の数、及びそれによって発生される光の量を増加させるためである。
本発明による粒子光学装置の望ましい実施例は、追加的な磁界の強さを合焦装置とは独立に調整する調整手段を有する。この結果、装置の使用の高い柔軟性が得られ、変化を受けやすい様々な撮像パラメータ、例えば試料と対物レンズとの間の距離、１次電子当たりの２次電子の数、加速電圧、試料空間中のガス圧、試料を放電するのに必要とされるイオンの数等に対して磁界が適合されることを可能とする。
本発明による更なる望ましい実施例における追加的な磁界を発生する手段は、１次ビームの方向に対して実質的に影響を与えない界の形状を発生するよう配置される。かかる界の形状は当業者によって容易に実現されうる。かかる界の形状の例は、光軸の回りに回転対称な界の形状、軸に垂直に延びる多極界の場合のような光軸の回りにｎ倍長の対称を有する界形状、又は軸を通る平面上にミラー対称を有する界形状であり得る。これらの界形状は、１次ビームが追加的な磁界によって実質的に妨害されないという利点を提供する。かかる界がそれでも幾らかの妨害を引き起こす場合、これは対物レンズの（回転対称な）界を再調整することによって容易に補償されうる。
本発明の他の実施例では、合焦装置は磁気スリットレンズによって形成され、追加的な磁界を発生する手段は光軸の回りに且つレンズの試料に面する側に磁極片の外側に配置されるコイルによって形成される。
この実施例は、そのようにして形成された界が、光軸に対して自動的に回転対称に形成されることである。追加的な磁界による１次ビームの妨害は、次に同様に回転対称なスリットレンズの励起の再調整によって補償されうる。
本発明の更なる実施例では、合焦レンズは、光軸の回りにファンネルとして延在し小径の端が試料ホルダに面する磁極片を有する磁気浸漬レンズによって形成され、追加的な磁界を発生する手段は、ファンネル型の磁極片の外側の回りに配置されるコイルによって形成される。この実施例は、追加的な磁界を形成するために浸漬レンズの鉄が使用され、それにより界を形成するために全く又は殆ど追加的な鉄は必要とされず、このように形成された界は自動的に回転対称に光軸の回りに配置されるという利点を提供する。更に、この界を発生するためのコイルは試料室の中の比較的小さな有用な空間のみを占める。
本発明の他の実施例では、ファンネル型磁極片の外側の回りに配置されるコイルは、その小径の端の領域に配置される。このようにして追加的な界はそれが最も必要とされる領域、即ち試料と対物レンズの下側との間の空間の近傍において発生される。
本発明の他の実施例では追加的な磁界を発生する手段は、電子ビームから見て、試料ホルダの下に配置される。この実施例は、特にこの界が回転対称であることが必要であるが浸漬レンズの近傍の空間が他の目的のために必要とされる場合、例えば検査のために浸漬レンズに対して傾斜されねばならない大きな半導体ウェーハの場合に特に望ましい。
本発明の他の実施例では、合焦装置は磁気回路を有し、追加的な磁界を発生する手段はコイルを有し上記合焦装置の磁気回路から分離した磁気回路によって形成される。この実施例は、磁気回路が他の界によって妨害されてはならない、又は追加的な磁界の操作が他の理由により対物界と独立でなくてならない情況において有利に使用されうる。
本発明の他の実施例では、追加的な界のための磁気回路はＥ字型断面を有する。界の集中はこのようにして磁気回路の中央投影の近傍において容易に発生されえ、それによりその領域に２次電子の検出のために１つ以上の電極が配置されうる。
本発明の更なる実施例では、検出手段は、追加的な磁界の中に配置され異なる電位に調整されうる２つの格子を含む。２次電子はこのように電界によって試料の領域から２つの電極の方向へ引き出され、追加的な磁界の存在により上記電極において検出器電流の所望の増幅が生ずる。追加的な磁界は再び光軸の回りに回転対称であるよう構成されることが望ましい。
本発明の他の実施例では、検出手段は、追加的な磁界と同じ空間の中で光軸を横切って延在する光軸回りの多極電界を発生するよう配置される。この実施例は、１次電子ビームが僅かに影響を受けるのみである一方で、比較的強い検出器界を実現しうるという利点を提供する。更に、試料が多極電界を発生する電極組立体から認識される空間角度は、従って非常に大きくされる。
本発明の更なる実施例では、検出手段は、多極電界と同じ空間の中で光軸を横切って延在する光軸回りの多極磁界を発生するよう配置され、上記多極磁界は追加的な磁界を構成する。この実施例は追加的な磁界を発生するための別個の手段の必要性をなくす。
本発明を以下対応する参照番号が対応する要素を示す図を参照して詳述する。図中、図１は本発明が使用されうる粒子光学装置を示す図であり、
図２は追加的な磁界による電子増倍の過程を示す図であり、
図３は電子レンズ及び追加的な磁界のためのコイルを有する試料空間の１つの実施例を示す図であり、
図４は電子レンズ及び追加的な磁界のためのコイルを有する試料空間の更なる実施例を示す図であり、
図５は電子レンズと追加的な磁界を発生する手段の他の実施例とを有する試料空間の他の実施例を示す図であり、
図６は追加的な磁界を発生する手段及び電子検出器が、電子レンズ及び試料に隣接して配置される図５の他の変形例を示す図であり、
図７は電子レンズ及び追加的な磁界のためのコイルを有する試料空間の他の実施例を示す図であり、
図８は２次電子検出器の特別な実施例を有する試料空間の更なる実施例を示す図である。
図１は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のコラム２の一部の形状である粒子光学装置を示す図である。従来どおり、この装置の中の電子源（図示せず）は装置の光軸４に沿って進行する電子のビームを発生する。この電子ビームは、集光レンズ６といった１つ以上の電磁レンズを通過し、その後レンズ８に到達する。いわゆる浸漬レンズであるこのレンズは磁気回路の一部を形成し、この磁気回路は更に試料室１２の壁１０によって形成される。レンズ８はしかしながら、従来のスリットレンズとして構成されてもよく、その場合、磁気回路は完全にレンズの中に配置され、従って試料室１２の壁１０は磁気回路の一部を形成しない。レンズ８は、試料１４を走査するための電子ビーム焦点を形成するために使用される。かかる走査は、レンズ８上に設けられた走査コイル１６によって電子ビームをｘ方向及びｙ方向に移動することによって行われる。試料１４は、ｘ変位用のキャリア２０及びｙ変位用のキャリア２２を含む試料台１８の上に配置される。検査のための試料の望ましい領域は、これらの２つのキャリアによって選択されうる。レンズ８の方向に戻る２次電子は試料から放出される。これらの２次電子は、このレンズのボアの中に設けられる検出器２４によって検出される。制御ユニット２６は、検出器を作動し、検出された電子の電流を例えば陰極管によって試料の画像を形成するために使用されうる信号へ変換するために、検出器に接続される。この図では、検出器は浸漬レンズ８のボアの中に配置されているが、検出器を試料１４と浸漬レンズ８との間の空間に配置し、例えば後述の図面において参照番号３０によって示されるように平板として構成することもまた可能である。ガス雰囲気の中で増倍する電子は、板型検出器によってより高い効率で捕捉されうるため、後者の配置は特にＥＳＥＭの場合に有利である。
図２は、ガス雰囲気中の追加的な磁界による電子増倍の過程を示す図である。先行する対物レンズ８によって合焦される１次電子ビームは、装置（図示せず）の光軸４に沿って試料ホルダ２０の上の試料１４に入射する。対物レンズ８の下には、その中央に１次ビームが通過するための開口を設けられた板型検出器電極３０が配置される。検出器電極３０は正電圧を有し、それにより試料の中で放出された２次電子はこの電極の方向に加速される。図２中、図面の簡単化のため、追加的な磁界Ｂは記号３８によって示されるように図の平面に対して垂直に延在すると仮定される。試料１４から発せられる２次電子１４は、正電極３０と接地された試料１４との組合せによって発生される電界によって電極３０の方向に加速される。電子の速度により、これはサイクロイド経路４０を追従するよう磁界Ｂによって偏向される。進行している間に少しでもエネルギーを失えば、磁界Ｂの存在により電子は電極３０に到達することを防止される。電極３０における電圧は、この経路を追従している間に、電子が試料空間中に存在するガス原子４１をイオン化し、それにより少なくとも１つの追加的な自由電子が形成されるよう、十分なエネルギーを得ることを確実にするために十分高く（例えば３００Ｖに）される。イオン化電子及び追加的な電子は、電界によって再びサイクロイド経路４２の中で加速され、その後、上述の過程自体が繰り返されうる。イオン化電子はイオン化の間にエネルギーの所与の量を失っているため、電極３０により近く配置される経路に沿って進行し始める。上述の過程は、試料空間中を移動する全ての電子について繰り返され、当該の電子が電極３０に達するまで全ての電子ついて続けられる。図面の簡単化のため、各電離衝突について電子の数は２倍には示されていない。このように試料空間内でなだれ状の放電が達成され、電子のガス原子との衝突の確率は追加的な磁界の存在により実質的に増加されている。イオン化によって放出される電子の量、従って２次電子によって形成される電流信号もまた、このように比例的に増加する。
図３は、浸漬レンズと、追加的な磁界を形成するためのコイルとを有する試料空間を示す図である。この図の浸漬レンズは、磁極８のファンネル型の下部によって表わされている。磁極８の下には、試料１４を有する試料ホルダ２０が配置される。磁極８は図１に示されるように鉄の回路８，１０の一部を形成し、それにより光軸４に沿って進行するビームを合焦する磁界はこの磁極と試料との間に存在する。
ファンネル型の磁極８の中の空間は、電子光学コラム２の他の構成要素と連通し、これは、既知であるように、様々な理由によりこのコラムの中の圧力はＥＳＥＭの試料空間の中の圧力の上記の値（≒２５００Ｎ／ｍ2まで）よりもかなり低くなくてはならないためである。この圧力差が維持されることを可能とするため、試料空間とコラム２との間には既知の方法で分離ダイアフラム２８が設けられる。ダイアフラム２８は、例えば０．１ｍｍのボアを有する。コラムの中の所望の低い圧力は、このダイアフラムの真上にポンプ開口（図示せず）を設けることによって維持されうる。
ファンネル型の磁極片８の外側の回りに、小径の端の領域に、追加的な磁界を発生するためのコイル３４が設けられる。このコイルは制御可能電源３６によって給電される。磁極片８の狭い端の真下には、２次電子を捕捉するための板型検出器電極３０が配置される。
本実施例において試料から放出される２次電子は、例えば＋３００Ｖの適当な電圧に維持される板型検出器３０によって捕捉される。これらの２次電子によって形成される電流信号の更なる処理は、電源及び処理ユニット３２の中で行われる。電流信号のかかる更なる処理は本発明では本質的に重要でないため、ユニット３２について詳述しない。
図４は、スリットレンズと、追加的な磁界を形成するためのコイルとを有する試料空間を示す図である。図３と同様、試料空間が所望の比較的高い圧力に維持されるよう、分離ダイアフラムが設けられる。スリットレンズによって発生される磁界は、ここで完全にレンズの中に配置され、これは界線４３によって図式的に示される。本実施例において追加的な磁界は、磁極片８の外側に、スリットレンズの試料に面する側に、従ってレンズの真下に配置されるコイル３４によって発生される。検出器板３０は、コイル３４の真下に配置される。２次電子電流の増幅の過程は、図２及び図３を参照して説明された方法と同様に行われる。
図５は、浸漬レンズと、追加的な磁界を発生する手段とを有する試料空間を示す図である。本実施例の手段は、コイル４５を設けられた磁気回路４４によって形成され、浸漬レンズによって形成される合焦装置の磁気回路から分離されている。磁気回路４４は、例えば鉄といった適当な材料によって形成され、光軸４の回りに回転対称に配置され、この軸を通る平面上にＥ字型の断面を有する。鉄の回路の中心には、１次ビームが通過するためのボアが設けられる。コイル４５は、Ｅ字型によって画成される回転対称な空洞の中に配置される。この磁気回路によって発生される磁界は、界線４６によって示される。これらの界線は、図に示されるように、Ｅ字型の中心コアから外側縁へ延びる。２次電子電流の増幅の過程は、図２及び図３を参照して説明された方法と同じ方法で行われうる。
図６は、図５の他の変形例を示す図である。図６に示される変形例では、コイル４５を設けられた磁気回路４４は、光軸４から見て磁気回路４４，４５の前方に配置された検出器電極３０及び５２と同様、電子レンズ８に隣接して配置される。図６中、この回路は再び、回転対称な形状を有し、その対称軸を通る平面上にＥ字型の断面を有する。コイル４５は、Ｅ字型によって画成される回転対称な空洞の中に配置される。この磁気回路によって発生される磁界は図５の形状と同じ形状を有する。検出器電極３０における電圧ＶＤ及び検出器電極５２における電圧ＶＧは、これらの電極によって生じた電界が１次ビームによる撮像に対して全く、又は無視できるほど小さな影響を有するよう、電源供給及び処理ユニット３２によって調整される。このため、電極３０は例えば＋３００Ｖの電圧に調整され、一方電極５２は例えば＋５Ｖの低い正電圧に調整され、鉄の回路４４は試料（接地電位）と同じ電位を有する。電極５２の低い正電圧のため、試料から放出される２次電子はこの電極の方向に引き出され、その後電極３０によって収集される。電極３０によって発生される比較的高い電界は、実際的に電極５２によって完全に遮蔽される。本実施例は、例えば空間が足りないことにより、電子レンズと試料との間の空間に検出手段及び磁気コイルが配置されることができない場合に非常に適している。
図７は、電子レンズと、追加的な磁界を発生する手段とを有する試料空間を示す図である。本実施例の手段は、電子ビームから見て、試料ホルダの下に配置されるコイル３４によって形成される。本実施例では、電子レンズが浸漬レンズであるかスリットレンズであるかは関係ない。浸漬レンズの場合、鉄の回路８，１０は、磁界を発生するための鉄の回路としても使用されうる。コイル３４のこの配置により、試料ホルダ２０とレンズの下側との間の空間はかさばるコイルによって占められていない。これは、検査のためにレンズに対して傾斜可能でなくてはならず、この動きがこの空間の中に存在する要素によって妨げられてはならない大きな半導体ウェーハの場合のように浸漬レンズの近傍の空間が他の目的のために必要である場合に特に望ましい。
図８は、２次電子検出器の特別な実施例を有する本発明の実施例を示す図である。電子検出器の本実施例は、所望であれば磁気多極子と組合わされうる電気多極子として構成される。電気多極子５４は、光軸４に垂直に延びる多極静電界を発生する。かかる界は、概してｎ極界、但しｎ＝４，６，８...、でありうる。この種類の多極子は、電子顕微鏡の当業者によって一般的に知られている。本実施例の追加的な磁界は、別個のコイル３４によって発生されうる。しかしながら、多極子を電界及び磁界の組合せとして構成することもまた既知である。かかる多極ユニット中の磁極片には、例えば電気的に絶縁され、多極電界を発生するよう電圧を有するポールキャップが設けられうる。するとコイル３４は省かれ、追加的な磁界は多極磁界によって形成されうる。本実施例では、磁界軸は光学系では比較的弱く、軸からかなり離れたところでは非常に強くなりうるという多極界の既知の特性を使用しているので、比較的強い電界及び／又は磁界が可能である。このように、１次ビームはこれらの界によって全く又は殆ど影響を受けず、強い界はそれでもなお電子の増倍及び検出のために可能である。更に、本実施例は２次電子を捕捉するために比較的大きな空間角度を有し、電子が比較的長い時間期間の亘って含まれうる多極電極の中の放電空間とを有し、２次電極の高い電流増倍を可能とする検出器を提供する。
【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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