(57)【要約】  開口を備えるストップと組み合わせて、荷電粒子ビームパルスを発生させるためのデバイスと、試料の表面を検査するための装置と、試料の表面を検査するための方法とに関する。本デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された偏向部を備える。偏向部は、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で開口を横切って偏向させるための電界を発生させるように配置されている。本デバイスは、周期的信号を提供するための電気駆動回路を含む。電気駆動回路は、光導電スイッチを介して操作部に接続されており、光導電スイッチは、偏向部を電気駆動回路から実質的に絶縁し、光導電スイッチが光ビームを照射されるときに限って偏向部を電気駆動回路に導電的に接続するように配置されている。
2017534160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口またはスリットを備えるストップと組み合わせて、荷電粒子ビームパルスを発生させるためのデバイスであって、前記デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された偏向部を備え、前記偏向部は、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で前記開口または前記スリットを横切って偏向させるための電界を発生させるように配置されており、前記デバイスは、前記偏向部に電圧を提供するための電気駆動回路を備え、
前記電気駆動回路は、光導電スイッチを介して前記偏向部に電気的に接続されており、
前記光導電スイッチは、
前記電気駆動回路の前記電圧を前記偏向部に伝達するために、前記光導電スイッチが所定の強度値より大きい強度の光ビームを照射されるときに前記偏向部を前記電気駆動回路に導電的に接続し、
前記光導電スイッチが光ビームを照射されないときに前記偏向部を前記電気駆動回路から実質的に絶縁する、ように配置されており、
前記光導電スイッチの電圧は、前記光導電スイッチが実質的に絶縁しているときには前記偏向電極の前記電圧に影響を及ぼさずに変更することができる
デバイス。
【請求項２】
前記電気駆動回路は、交流電圧を発生させ、前記交流電圧を、前記偏向部から離れた方に面した前記電気駆動回路の側で前記光導電スイッチに提供するように配置されている
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記電気駆動回路は、前記光導電スイッチに照射するのに用いられるパルス・レーザ・システムの繰返し率に前記交流電圧を同期させるように配置されている
請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記交流電圧は、前記光導電スイッチに照射するのに用いられるパルス・レーザ・システムの前記繰返し率の１／（２ｎ）倍で変調され、ｎは０より大きい整数値である
請求項２または３に記載のデバイス。
【請求項５】
開口またはスリットを備えるストップと組み合わせて、荷電粒子ビームパルスを発生させるためのデバイスであって、前記デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された偏向部を備え、前記偏向部は、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で前記開口または前記スリットを横切って偏向させるための電界を発生させるように配置されており、前記デバイスは、前記偏向部に電圧を提供するための電気駆動回路を備え、前記電気駆動回路は光導電スイッチを介して前記偏向部に電気的に接続されており、
前記光導電スイッチは、
前記偏向部を前記電気駆動回路から実質的に絶縁し、
前記光導電スイッチが、所定の強度値より大きい強度の光ビームを照射されるときに前記偏向部を前記電気駆動回路に導電的に接続する、ように配置されており、
前記偏向部は、前記電気駆動回路に、または抵抗器を介して接地電位にも接続されており、前記抵抗器は、前記光導電スイッチが光ビームを照射されるときに、前記光導電スイッチの抵抗より実質的に高い抵抗を有する
デバイス。
【請求項６】
前記駆動回路は電源を備え、前記電源、前記光導電スイッチおよび前記抵抗器は、電気回路を設けるように直列に配置されており、前記偏向部は、前記光導電スイッチと前記抵抗器との間で前記電気回路に接続されている
請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記電源は実質的に一定の電圧を提供するように配置されている
請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記偏向部は、互いから離れて配置された第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも１つは前記電気駆動回路に接続されている
請求項５〜７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記光導電スイッチは前記第１の電極に直接接続されており、好ましくは、前記光導電スイッチは前記第１の電極に直接隣接して配置されている
請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記偏向部および前記光導電スイッチは、単一のチップ上に配置されており、かつ／または一体化されている
請求項５〜９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記電極は前記荷電粒子ビームの前記軌道の実質的に対向する側に配置されており、好ましくは、前記電極は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記荷電粒子ビームの通路を提供するように配置されている
請求項５〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記偏向部は第１の偏向部であり、前記デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように構成された第２の偏向器を備え、前記第２の偏向器は、前記第１の偏向部の前記電界に対して実質的に垂直な方向に第２の電界を発生させるように配置されている
請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記光導電スイッチは第１の光導電スイッチであり、前記電気駆動回路は、前記第１の光導電スイッチを介して前記偏向部に接続された第１の電源を備え、前記電気駆動回路は、第２の光導電スイッチを介して前記偏向部に接続された第２の電源を備える
請求項５〜１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記第１の光導電スイッチおよび前記第２の光導電スイッチは、前記光ビームを交互に照射されるように配置されている
請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記第１の光導電スイッチの抵抗は、前記第２の光導電スイッチが前記光ビームを照射される瞬間の前記第２の光導電スイッチの前記抵抗の１０倍以上である
請求項１３または１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記光導電スイッチは光導電材料としてＬＴ−ＧａＡｓを含む
請求項５〜１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
試料の表面を検査するための装置であって、前記装置は、
荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子発生器と、
前記荷電粒子ビームを前記試料中に投射し、かつ／または集束させるための荷電粒子光学系と、
前記荷電粒子発生器から前記試料に向けられた前記荷電粒子ビームの軌道内に配置された、開口またはスリットを備えるストップと、
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のデバイスであって、前記偏向部が、前記荷電粒子発生器と前記ストップとの間の前記荷電粒子ビームの前記軌道内または前記軌道に沿って配置されており、少なくとも、前記光導電スイッチが光ビームを照射されるときに、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で前記開口または前記スリットを横切って偏向させるように配置されている、前記デバイスと、
前記デバイスの前記光導電スイッチ上に投射されるパルス光ビームを発生させるための光源システムと、を備える
装置。
【請求項１８】
前記光源システムは、パルス・レーザ・システム、好ましくは、１０ｐｓ以下の光子パルスを発生させるように配置されたパルス・レーザ・システムを備える
請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記荷電粒子光学系は前記荷電粒子発生器と前記偏向部との間に配置された荷電粒子レンズを備え、前記偏向部は、実質的に、前記荷電粒子ビームの交差点または焦点のところに配置されている
請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記荷電粒子光学系は前記荷電粒子ビームで前記試料の表面を走査するための走査偏向器をさらに備え、前記開口または前記スリットは実質的に前記走査偏向器のピボット点に配置されている
請求項１７、１８または１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記偏向部は、前記偏向部を、前記荷電粒子光学系の光軸に対して実質的に垂直な平面内で移動させるためのマニピュレータデバイスに取り付けられている
請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記マニピュレータは、前記パルス光ビームを前記光導電スイッチ上に集束させるための光学レンズを備え、好ましくは、前記光学レンズおよび前記偏向部は、互いに対して固定された位置で前記マニピュレータ上に配置されている
請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、前記光導電スイッチを備える前記偏向部の領域を、好ましくは前記パルス光ビームを集束させるための前記光学レンズを介して観察するためのカメラを備える
請求項２１または２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置は、前記パルス光ビームを分割し、使用時に前記試料を照射するために前記パルス光ビームの一部を前記試料に向けて誘導するためのビームスプリッタを備える
請求項１７〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の装置を用いて試料の表面を検査するための方法であって、前記方法は、
荷電粒子発生器を用いて荷電粒子ビームを発生させるステップと、
前記荷電粒子発生器からの前記荷電粒子ビームを、前記偏向部を介して、前記ストップ上に投射するステップと、
前記光源からの光ビームを前記光導電スイッチに照射するステップであって、前記光源からの前記光ビームは前記偏向部を前記電気駆動回路に導電的に接続して、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で前記開口または前記スリットを横切って偏向させるための電界を発生させる、前記ステップと、を含み、
前記荷電粒子ビームは、前記荷電粒子ビームが前記ストップ上で偏向する際に前記開口または前記スリットを少なくとも一部通過するときに、前記試料上に投射され、かつ／または試料上に集束される
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高速電子顕微鏡（Ｕｌｔｒａｆａｓｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＵＥＭ）に用いるのに十分な速さを有するビーム偏向デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子顕微鏡では、ピコ秒域およびフェムト秒域の時間分解能で時間依存性効果を研究することが求められている。
【０００３】
電子顕微鏡のような荷電粒子画像化装置は、光学顕微鏡で達成できるよりも高度な、非常に微細な（高分解能の）試料の成分を画像化することができるが、一般には、フェムト秒およびピコ秒の時間スケールでプロセスを追跡する能力が欠けている。ＵＥＭでは、パルス電子ビームを生成する必要があり、パルス長によりＵＥＭの時間分解能が設定される。
【０００４】
例えば、米国特許第８５６９７１２号明細書には、粒子光学装置のための静電ビーム偏向器が開示されており、荷電粒子のビームを遮るために開口を含む絞りが用いられている。ビーム偏向器は、一定の繰返し率を有するパルスの列を発生させるために、荷電粒子のビームで絞りを、開口を横切って掃引するのに用いられ、そうしたパルス列はサブピコ秒パルス長を有し、例えば、フェムト秒スケールの化学の研究で用いられる。
【０００５】
米国特許第８５６９７１２号明細書で開示されているビームブランカは、荷電粒子のビームがそれに沿って伝搬する軸を有する。ビームブランカは、前記軸に対して垂直な電界を発生させるための２つの偏向電極を備え、前記電界は荷電粒子を偏向させるように配置されている。加えて、ブランカは開口を有する絞りを備え、開口は、ビームが偏向されないときに荷電粒子のビームを透過させるように配置されており、絞りは、電界によって偏向されるときに荷電粒子のビームを阻止するように配置されている。電界は、共振周波数ｆを有する共振構造によって発生し、共振構造は、荷電粒子のビームで開口を掃引する電界を発生させるように配置されている。その結果、荷電粒子ビームは周波数ｆの１周期当たり２回開口を透過することになる。
【０００６】
米国特許第８５６９７１２号明細書には、１ＧＨｚを超える、より具体的には１０ＧＨｚを超える共振周波数で動作し、１ピコ秒（ｐｓ）以下のバンチ長をもたらす共振回路を備える静電ビームブランカの設計が記載されている。
【０００７】
好ましくは、荷電粒子画像化装置は、試料を精査するための光パルス列を発生させる、ナノ秒レーザ、ピコ秒レーザ、フェムト秒レーザといったレーザを備える。レーザとビームブランカとを同期させると、超短（フェムト秒）時間スケール以上での時間依存性研究を行うことができる。
【０００８】
先行技術の静電ビームブランカの問題の１つは、ＧＨｚ電気信号で動作するビームブランカに対してジッタフリーで、典型的には１００ＭＨｚの繰返し率で、フェムト秒レーザを同期させることである。米国特許第８５６９７１２号明細書に記載されているように、これらの信号を発生させる電気共振回路は、電気回路内の受光器を用いて電気回路からのＧＨｚ信号を同期させるパルス・レーザ・システムにロックすることができる。しかし、電気回路をパルス・レーザ・システムにロックすることにより依然として若干のジッタが残ることになる。
【０００９】
もう１つの欠点は光パルスに対して電子パルスの繰返し率のオーダーがより高いことであり、これはそうした設計では不可避である。というのは、共振回路は、通常、高Ｑ値の共振に依存して十分に強い偏向場を作り出すからである。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題の１つまたは複数を少なくとも一部解決する、電子顕微鏡で用いるための、ビームブランカといった、超高速ビーム偏向器を提供することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第８５６９７１２号明細書
【発明の概要】
【００１２】
第１の態様によれば、本発明は、開口またはスリットを備えるストップと組み合わせて、荷電粒子ビームパルスを発生させるためのデバイスに関するものであり、本デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された操作部を備え、操作部は、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で開口またはスリットを横切って偏向させるための電界を発生させるように配置されており、本デバイスは、偏向部に電圧を提供するための電気駆動回路を備え、電気駆動回路は光導電スイッチを介して偏向部に電気的に接続されており、光導電スイッチは、
電気駆動回路の電圧を偏向部に伝達するために、前記光導電スイッチが、所定の強度値より大きい強度の光ビームを照射されるときに偏向部を電気駆動回路に導電的に接続し、
光導電スイッチが光ビームを照射されないときに偏向部を電気駆動回路から実質的に絶縁する、ように配置されており、光導電スイッチの電圧は、光導電スイッチが実質的に絶縁しているときには偏向電極の電圧に影響を及ぼさずに変更することができる。本発明によれば、光導電スイッチは、偏向部と電気駆動回路との間に配置されている。好ましくは、電気駆動回路と光導電スイッチと偏向部とは、電気的に直列に接続されている。光導電スイッチは、テラヘルツ域の帯域幅を有する電気信号を発生させることができることが分かっている。
【００１３】
光導電スイッチが光ビームを照射されないとき、光導電スイッチは実質的に非導通状態または絶縁状態にあり、偏向部は電気駆動回路から絶縁され、または切り離される。すなわち、電気駆動回路によって提供される電圧の変化が偏向部には実質的に伝達されない。
【００１４】
光導電スイッチが光ビームを照射されると、光導電スイッチは導通状態に移行し、偏向部は電気駆動回路に導電的に接続される。すなわち、電気駆動回路の電圧が偏向部に伝達される。特に、光導電スイッチが光ビームを照射されるときには、導通常状態にある光導電体の抵抗を光パルスまたはレーザパルス中の光子の量によって設定することができ、電気駆動回路から偏向部への電圧伝達の立ち上がり時間が減少する。本発明による偏向部は、立ち上がり時間が早い静電界を提供することができるので、超高速電子顕微鏡検査に好適に用いることができる。したがって、本発明の偏向部は、以下でより詳細に説明するように、開口を有するストップと組み合わせた偏向部として用いた場合に超短電子パルスを発生させるために、高スルーレート、例えば、おおよそ１０１４Ｖ／ｓのｄＶ／ｄｔを提供することができる。
【００１５】
加えて、偏向部の電圧は、光導電スイッチが実質的に絶縁しているときには影響を受けない。よって、光導電スイッチが光ビームを照射された後で、電気駆動回路の電圧は偏向部に伝達され、光導電スイッチの照射は遮断され、光導電スイッチは実質的に絶縁状態に戻り、偏向部の電圧は実質的に変化せず、光導電スイッチの照射時に偏向部に伝達された電気駆動回路の電圧に実質的に保持される。偏向部の電圧は光導電スイッチが再び照射されるまで、実質的に影響を受けず、一定である。連続した照射間の偏向部の電圧は実質的に一定のままであるため、荷電粒子ビームは実質的に同じ位置に、特にストップの開口またはスリットの隣の同じ側に留まる。この特徴により、光導電スイッチが照射されないときに、荷電粒子ビームが前記ストップを開口またはスリットを横切って掃引することが防止される。ストップを開口またはスリットを横切って掃引する荷電粒子ビームの次の偏向は、電気駆動回路の電圧が変化し、駆動回路の変更された電圧を偏向部に伝達するために光導電スイッチが照射されるときに発生する。
【００１６】
よって、本発明の第１の態様によるデバイスは、「サンプル・アンド・ホールド」方式を利用するものであり、偏向部が、
光導電スイッチが光ビームを照射されるとき、光導電スイッチを介して電気駆動回路の電圧をサンプリングし、
少なくとも光導電スイッチが光ビームを次に照射されるまで、光ビームのスイッチが切られ、光導電スイッチが照射されないときにはサンプリングされた電圧を保持する、
ように配置されている。
【００１７】
加えて、短い荷電粒子パルスを発生させるために、本発明のデバイスは、荷電粒子ビームを、開口またはスリットを横切って、すなわち、開口またはスリットの一方の側から前記開口またはスリットの他方の側へ偏向させるように配置されている。荷電粒子パルスは、荷電粒子ビームが開口またはスリット上を横断または遷移するときに発生する。本態様は、例えば、米国特許出願第２０１０／００４５９５８号明細書で開示されているリソグラフィシステムで用いられるようなビームブランカでは用いられない。リソグラフィシステムで用いられるビーム偏向器、特に米国特許出願第２０１０／００４５９５８号明細書に記載されているビーム偏向器は、オンとオフを切り替えるように配置される。偏向器がオンになると、開口を横切る電界が形成され、その結果荷電粒子ビームの偏向が生じ、偏向された荷電粒子ビームは、米国特許出願第２０１０／００４５９５８号明細書の図１０に示されているように、ビーム遮断アレイによって遮断される。偏向器がオフになると、荷電粒子ビームは偏向されず、ターゲットに向けて送られる。そのため、米国特許出願第２０１０／００４５９５８号明細書に開示されているようなリソグラフィシステム用のビームブランカは、ビーム遮断アレイ内の開口を横切って一方の側から他方の側へ荷電粒子ビームを偏向させるように配置されていない。
【００１８】
一実施形態では、電気駆動回路は、交流電圧を発生させ、前記交流電圧を光導電スイッチに印加するように配置されている。電気駆動回路に接続された光導電スイッチの金属電極に印加された電圧は、光導電スイッチが高抵抗の状態または非導通状態にあるときに、特にパルスレーザからの、連続した２つの光パルスの間で好ましくはその都度反転される。  光導電スイッチが光ビームまたはレーザビームを照射されるたびに、偏向部は、電気駆動回路の反転された電圧に接続され、偏向部の電圧を反転させ、荷電粒子ビームは、偏向部の電圧が反転するたびに掃引を行う。一実施形態では、電気駆動回路は、光導電スイッチに照射するのに用いられるパルス・レーザ・システムの繰返し率に交流電圧を同期させるように配置されており、好ましくは、交流電圧は、パルス・レーザ・システムの繰返し率の半分で変調される。一実施形態では、交流電圧は、光導電スイッチに照射するのに用いられるパルス・レーザ・システムの繰返し率の１／（２ｎ）倍で変調され、ｎは０より大きい整数値である。
【００１９】
第２の態様によれば、本発明は、開口またはスリットを備えるストップと組み合わせて、荷電粒子ビームパルスを発生させるためのデバイスに関し、本デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された操作部を備え、操作部は、前記荷電粒子ビームを前記ストップ上で開口またはスリットを横切って偏向させるための電界を発生させるように配置されており、本デバイスは、偏向部に電圧を提供するための電気駆動回路を備え、電気駆動回路は光導電スイッチを介して偏向部に電気的に接続されており、光導電スイッチは、
偏向部を電気駆動回路から実質的に絶縁し、
前記光導電スイッチが、所定の強度値より大きい強度の光ビームを照射されるときに偏向部を電気駆動回路に導電的に接続する、ように配置されており、偏向部、特にその第１の電極は、電気駆動回路に、または抵抗器を介して接地電位にも接続されており、抵抗器は、前記光導電スイッチが光ビームを照射されるときに、光導電スイッチの抵抗より実質的に高い抵抗を有する。
【００２０】
光パルスまたはレーザパルスをスイッチに照射する場合には、減退部は荷電粒子ビームの高速掃引を提供することになる。しかし、光導電体が暗状態に戻ると、荷電粒子ビームは高速掃引と反対の方向に第２の低速掃引を行う。このような第２の低速掃引、よって第２のより長い荷電粒子ビームパルスが望ましくない場合には、後述するパルスピッカを用いて、荷電粒子ビームの掃引経路が開口を横切って一方の側から他方の側に延在しなくなり、前記第２の掃引の第２の低速の荷電粒子ビームパルスが試料に到達するのが防止されるように、荷電粒子ビームを偏向させることができる。よって、本発明の第２の態様によるデバイスは、偏向部が、
光導電スイッチが光ビームを照射されるとき、光導電スイッチを介して電気駆動回路の電圧をサンプリングし、
光ビームのスイッチが切られ、光導電スイッチが照射されないときには抵抗器を介して偏向部の電圧を放電する、
ように配置されている。
【００２１】
一実施形態では、駆動回路は電源を備え、前記電源と前記光導電スイッチと前記抵抗器とは電気回路を設けるように直列に配置されており、偏向部は、前記光導電スイッチと前記抵抗器との間で電気駆動回路に接続されている。光導電スイッチの連続した照射の間の偏向部の放電のために、電源は、好ましくは、実質的に一定の電圧を提供するように配置されている。
【００２２】
後述する以下の実施形態の特徴は第１の態様によるデバイスにおいて適用することができ、第２の態様によるデバイスにおいても適用することができる。
【００２３】
一実施形態では、光導電スイッチは、オーム接点を形成する２つの金属電極の間に半絶縁性半導体材料片を含む。そのような光導電スイッチは、好ましくは、光パルスまたはレーザパルスを照射される。光パルスまたはレーザパルスを照射されると、光は半導体中に電子正孔対を発生させ、電流が２つの金属電極の間を流れることができる。光パルスの照射後しばらくすると、電子正孔対の再結合により導電性が消失する。
【００２４】
一実施形態によれば、偏向部は、互いから離れて配置された第１の電極と第２の電極とを備え、前記第１の電極および第２の電極の少なくとも１つは電気駆動回路に接続されている。第１の電極と第２の電極との間の電圧差により電極間に、荷電粒子ビームを偏向させるのに用いられる静電界が提供される。
【００２５】
一実施形態では、光導電スイッチは第１の電極に直接接続されている。好ましくは、光導電スイッチは第１の電極に直接隣接して配置されている。光導電スイッチと偏向部とが互いに離れて配置されている場合には、偏向部のビーム偏向信号の帯域幅は吸収によって制限され、立ち上がり時間も分散によって、またはＲＣ時間によって制限されることになる。
【００２６】
一実施形態では、偏向部および光導電スイッチは、単一のチップ上に配置されており、かつ／または一体化されている。光導電スイッチと偏向部との一体化は、切替え時間の短縮の助けになる。
【００２７】
一実施形態では、電極は、荷電粒子ビームの軌道の実質的に対向する側に配置されている。電極は、第１の電極と第２の電極との間に荷電粒子ビームの通路を提供するように配置されている。偏向部は、使用時に、荷電粒子ビームの軌道に対して第１の電極と第２の電極との間を通過するように配置されている。本実施形態による偏向部は、使用時に、荷電粒子ビームを偏向させるために荷電粒子ビームの軌道に対して実質的に垂直な向きの静電界を提供するように配置されている。
【００２８】
一実施形態では、偏向部は第１の偏向部であり、本デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された第２の偏向部または偏向器を備え、第２の偏向器は、第１の偏向部の電界に対して実質的に垂直な方向の第２の電界を発生させるように配置されている。第２の偏向器はパルスピッカとして用いることができ、偏向部が荷電粒子ビームでストップを開口またはスリットを横切って掃引することによって提供される荷電粒子ビームパルスの一部または全部が試料に到達するのを防止することができる。
【００２９】
さらに別の実施形態では、光導電スイッチは第１の光導電スイッチであり、電気駆動回路は、第１の光導電スイッチを介して偏向部に接続された第１の電源を備え、電気駆動回路は、第２の光導電スイッチを介して偏向部に接続された第２の電源を備える。一実施形態では、第１の光導電スイッチおよび第２の光導電スイッチは、光ビームを交互に照射されるように配置されている。光ビームが第１の光導電スイッチに照射されると、偏向部は第１の電源に接続され、偏向電極はこの第１の電源によって供給される電圧に帯電される。次の光ビームが第２の光導電スイッチに照射されると、偏向部は第２の電源に接続され、偏向電極はこの第２の電源によって供給される電圧に帯電される。このようにして、偏向電極の電圧は、第１の電源によって供給される電圧から第２の電源の電圧へ、またはその逆方向に、ピコ秒またはフェムト秒の時間スケールで掃引を行うことができる。一実施形態では、第１の光導電スイッチの抵抗は、第２の光導電スイッチが光ビームを照射される瞬間の第２の光導電スイッチの抵抗の１０倍以上である。
【００３０】
一実施形態では、光導電スイッチは、光導電材料として、ＬＴ−ＧａＡｓとも呼ばれる、低温成長ＧａＡｓを含む。しかし、光導電体としてＬＴ−ＧａＡｓ以外の代替の半導体を用いることもできる。誘電材料およびグラフェンが、原理的には、可能な代替材料である。
【００３１】
第３の態様によれば、本発明は、試料の表面を検査するための装置を提供し、本装置は、
荷電粒子ビームを発生させるための荷電粒子発生器と、
荷電粒子ビームを試料中に投射し、かつ／または集束させるための荷電粒子光学系と、
荷電粒子発生器から試料に向けられた荷電粒子ビームの軌道内に配置された、開口またはスリットを備えるストップと、
上述のデバイスまたはその一実施形態であって、偏向部が、荷電粒子発生器とストップとの間の荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って配置されており、少なくとも、前記光導電スイッチが光ビームを照射されるときに、荷電粒子ビームをストップ上で開口またはスリットを横切って偏向させるように配置されている、デバイスと、
デバイスの光導電スイッチ上に投射されるパルス光ビームを発生させるための光源システムと、
を備える。
【００３２】
使用時に、荷電粒子発生器は荷電粒子ビーム、例えば電子ビームを放出し、電子ビームは荷電粒子光学系によってターゲットの表面に投射され、かつ／または集束される。荷電粒子ビームの軌道に沿って、スリットまたは開口を含むストップが配置されている。スリットまたは開口と荷電粒子発生器との間には、偏向部を備えるデバイスが配置されている。偏向部のスイッチが切られており、荷電粒子ビームが偏向されないときに、荷電粒子ビームは前記スリットまたは開口を透過し、試料を検査するための本装置を超高速パルスなしで用いることができる。
【００３３】
荷電粒子ビームが偏向部によって偏向されると、前記開口またはスリットを備えるストップはビームを遮ることになる。偏向器内の電界が変更され、好ましくは反転されると、荷電粒子ビームはストップを、スリットまたは開口を横切って一方の側から他方の側へ掃引する。前記掃引の間、荷電粒子ビームはスリットまたは開口を短時間通過して、試料に投射され、かつ／または集束される荷電粒子の短いパルスを形成する。光導電スイッチにより、偏向部を駆動する電圧を非常に高速で変化させることができ、荷電粒子ビームによるスリットまたは開口の高速掃引が生じ、よって荷電粒子の短いパルスが得られる。
【００３４】
一実施形態では、光源システムは、パルス・レーザ・システム、好ましくは、１０ｐｓ以下の光子パルスを発生させるように配置されたパルス・レーザ・システムを備える。パルスレーザは、光導電スイッチに照射するために用いられる。一実施形態では、本装置は、パルス光ビームを分割し、使用時に試料に照射するためにパルス光ビームの一部を前記試料に向けて誘導するためのビームスプリッタを備える。
【００３５】
一実施形態では、荷電粒子光学系は、荷電粒子発生器と偏向部との間に配置された荷電粒子レンズを備え、偏向部は、実質的に荷電粒子ビームの交差点または焦点のところに配置されている。偏向を交差点もしくは焦点に、またはその近くに配置することにより、荷電粒子ビームをより速くブランキングすることができる。交差点または焦点により、偏向部内で偏向場を提供するための電極を、所与の電圧で高い偏向電場提供するように互いに物理的に近接して配置することができる。
【００３６】
一実施形態では、荷電粒子光学系は、荷電粒子ビームで試料の表面を走査するための走査偏向器をさらに備え、開口またはスリットは実質的に走査偏向器のピボット点に配置されている。走査偏向器を、走査偏向器のピボット点が開口もしくはスリットに、またはその近くにあるように配置することによって、パルス荷電粒子ビームで試料の表面を走査することができる。
【００３７】
一実施形態では、偏向部は、偏向部を、少なくとも荷電粒子光学系の光軸に対して実質的に垂直な平面内で移動させるためのマニピュレータデバイスに取り付けられている。マニピュレータは、荷電粒子ビームの軌道に対する偏向部の正確な位置決めに用いることができる。
【００３８】
一実施形態では、マニピュレータは、パルス光ビームを光導電スイッチ上に集束させるための光学レンズを備え、好ましくは、光学レンズおよび偏向部は、互いに対して固定された位置でマニピュレータ上に配置されている。
【００３９】
一実施形態では、本装置は、光導電スイッチを備える偏向部の領域を、好ましくはパルス光ビームを集束させるための光学レンズを介して観察するためのカメラを備える。カメラは、特に光ビームまたはレーザビームを光導電スイッチ上に位置合わせするために、観察に用いることができる。
【００４０】
第４の態様によれば、本発明は、上述のような装置を用いて試料の表面を検査するための方法を提供し、前記方法は、
荷電粒子発生器を用いて荷電粒子ビームを発生させるステップと、
荷電粒子発生器からの荷電粒子ビームを、偏向部を介して、ストップ上に投射するステップと、
光源からの光ビームを光導電スイッチに照射するステップであって、偏向部を電気駆動回路に導電的に接続して、前記荷電粒子ビームをストップ上で開口またはスリットを横切って偏向させるための電界を発生させる、ステップと、
を含み、
荷電粒子ビームは、前記荷電粒子ビームがストップの操作時に前記開口またはスリットを少なくとも一部通過するときに、試料上に投射され、かつ／または試料上に集束される。
【００４１】
さらに別の態様によれば、本発明は、荷電粒子ビームパルスを発生させ、または荷電粒子ビームパルスを変更するためのデバイスに関するものであり、本デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めされたバンチャ部を備え、バンチャ部は、前記荷電粒子ビームの荷電粒子を加速し、または減速するための電界を発生させるように構成されており、本デバイスは、バンチャ部に電圧を提供するための電気駆動回路を備え、電気駆動回路は光導電スイッチを介してバンチャ部に電気的に接続されており、光導電スイッチは、
バンチャ部を電気駆動回路から実質的に絶縁し、
前記光導電スイッチが所定の強度値より大きい強度の光ビームを照射されるときにバンチャ部を電気駆動回路に導電的に接続する、
ように配置されている。
【００４２】
本実施形態によるバンチャ部は、使用時に、荷電粒子を加速し、または減速するために荷電粒子ビームの軌道と実質的に平行な向きの静電界を提供するように配置されている。バンチャ部は、荷電粒子の入射パルスに同期すると、荷電粒子の短い、または短縮されたパルスを得るために、荷電粒子のパルスをバンチし、または圧縮するのに用いることができるバンチャ部への荷電粒子の到来時間に応じて荷電粒子を加速し、または減速するように構成されている。荷電粒子ビームの伝搬方向は前記軌道に沿っており、前記バンチャ部によって実質的に変更されないことに留意されたい。
【００４３】
一実施形態では、電極は荷電粒子ビームの軌道に沿って順に配置されている。電極は、第１の電極と第２の電極との間の間隔が、少なくとも前記軌道の近くでは、荷電粒子ビームの軌道に対して実質的に垂直に延在するように配置されている。
【００４４】
偏向部に関して記載し、図示する様々な態様および特徴、特に添付の従属請求項に記載される態様および特徴は、バンチャ部にも適切に適用されてよい。
【００４５】
本明細書に記載し、図示する様々な態様および特徴は、可能ならば、個別に適用することができる。これら個別の態様、特に、添付の従属請求項に記載される態様および特徴は、分割特許出願の対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本発明を、添付の図面に示す例示的実施形態に基づいて説明する。
【図１】走査電子顕微鏡内に配置された光導電スイッチによって制御される偏向部を備える本発明の一実施形態の概略図である。
【図２Ａ】本発明による、チップ上で光導電スイッチと一体化された偏向部を概略的に示す、電子光軸（上）に沿った斜視図と、レーザ軸に沿った図（下）である。
【図２Ｂ】図２Ａの線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿った断面図である。
【図３】偏向部と光導電スイッチとを含むチップがマニピュレータスティックに取り付けられている例を概略的に示す図である。
【図４】本発明による光導電スイッチおよび偏向部の別の例を示す概略図である。
【図５】本発明による２つの光導電スイッチおよび偏向部の別の例を示す概略図である。
【図６Ａ】給電からの時間の関数としての電圧（実線）と偏向器の電圧（点線）とレーザパルス（円）とのタイミングの例を概略的に示す図である。
【図６Ｂ】給電からの時間の関数としての電圧（実線）と偏向器の電圧（点線）とレーザパルス（円）とのタイミングの例を概略的に示す図である。
【図７】バンチャの一例を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
図１に、本発明による偏向部２０を有する走査電子顕微鏡といった、試料７の表面を検査するための装置を概略的に示す。本装置は、例えば、透過電子顕微鏡や走査透過電子顕微鏡であってもよい。
【００４８】
本装置は荷電粒子発生器、特に高輝度の電子源１を備える。電子源１は、電子光軸ＯＡに沿って電子ビーム２を放出するように配置された、例えば、ショットキーソースや冷電界エミッタを備える。加えて、または代替として、電子源１は、電子がフェムト秒光パルスを用いて抽出される尖った金属チップとすることもできる。
【００４９】
本装置は、電子ビーム２を試料７中に投射し、かつ／または集束させるための荷電粒子光学系をさらに備える。荷電粒子光学系は、電子ビーム２を中間交差点において集束させるための磁気レンズまたは静電レンズ３またはレンズの組み合わせを備える。次の対物レンズ６は、試料７の表面に電子ビームを集束させるように配置されている。中間交差点と対物レンズ６との間にはストップ４が配置されており、ストップ４は開口またはスリットを備える。このようなストップを「絞り」ともいう。ストップ４は、電子源１から試料７に向かう電子ビーム２の軌道に配置されている。
【００５０】
加えて、電子ビーム２で試料７の表面を走査するための走査偏向器５ａ、５ｂも設けられている。走査電子顕微鏡の走査偏向器５ａ、５ｂは走査コイルを備える。走査偏向器５ａ、５ｂは、走査偏向器５ａ、５ｂのピボット点が実質的にストップ４の開口のスリットに配置されるように配置されている。
【００５１】
中間交差点またはその近くでは、偏向部２０が電子ビーム２の軌道内または軌道に沿って配置されている。偏向部２０は、電子ビーム２をストップ４上で開口またはスリットを横切って偏向させるように配置されている。電子ビーム２が偏向部２０によって偏向されると、電子ビーム２はストップ４によって遮られ、試料７に到達するのを阻止される。偏向部２０は、開口のスリットを備えるストップ４と組み合わさってビームブランカを形成する。
【００５２】
偏向部２０は、電子ビーム２をより高速にブランキングすることができるため、好ましくは、交差点に配置されている。この構成では、偏向部２０の電極２１、２２を物理的に相互に近接して配置することができ、所与の電圧に対して高偏向場を発生させることができ、次式のようなブランキング角αｂが得られる。αｂ＝ＶｂＬ／２Φｄ式中、Ｌは電子光軸ＯＡに沿った偏向電極２１、２２の長さであり、Φは電子ビーム２の加速電圧であり、Ｖｂは電極２１、２２間のブランキング電圧差であり、ｄは電極２１、２２間の距離である。電極２１、２２間の距離ｄは、例えば約１μｍである。この例の好適な値は、３０ｋｅＶのビームエネルギーで、６μｍの長さの偏向電極２１、２２を有する偏向部についてブランキング電圧３Ｖである。１００ｆｓでの２０Ｖの電圧掃引は３０ｆｓの電子パルス長をもたらす。
【００５３】
静電偏向器は、電子ビーム２を偏向させるだけでなく、電子ビーム２を変位させる。変位は偏向場の方向に依存する。この変位は、米国特許第８５６９７１２号明細書に記載されているような振動場で駆動されるビームブランカに潜在的な問題をもたらす。米国特許第８５６９７１２号明細書による偏向器において典型的な２０ＧＨｚ、１００μｍ長のブランカでは、全変位は合計で約４０ｎｍである。おおよそ約２．５ＴＨｚの周波数と、約６μｍの電極２１、２２の長さＬとを有する本発明による偏向部では、全変位が約１ｎｍに制限されることが分かった。
【００５４】
本発明によれば、そうした高速電圧掃引は、偏向部２０を、電気駆動回路１０と少なくとも一方の偏向電極２１との間に配置された光導電スイッチ８と一体化することによって達成される。図１に示すように、他方の偏向電極２２は地電位に接続することができる。
【００５５】
本発明の装置は、光源システム、例えば、偏向部２０の光導電スイッチ８上に投射されるパルス光ビーム１２を発生させるためのパルス・レーザ・システム１１をさらに備える。加えて、光源システムは、パルス光ビームの一部１２’を切り離すように配置することもでき、パルス光ビームの一部１２’は、例えば、試料７に対してポンププローブ型の実験を行うために、試料７を照射するのに用いられる。
【００５６】
図２Ａの例により詳細に示すように、光導電スイッチ８は、偏向部２０の偏向電極２１、２２に近接して配置されている。好ましくは、光導電スイッチ８および偏向部２０は、単一のチップ１３上に一体化されている。光導電スイッチ８と偏向部２０との距離Ｄが数百マイクロメートルに制限されており、光導電スイッチ８と偏向電極２１、２２との間の導電ストリップ２３の幅ｌが約１０ミクロンであり、電極２１、２２の間隔ｄが約１ミクロンであるときに、良好な結果、すなわち高速電圧掃引が得られることが確かめられている
【００５７】
図２Ｂに示す例では、供給側の導電ストリップ９の幅ｌ’は、光導電スイッチ８と偏向電極２１、２２との間の導電ストリップ２３の幅ｌより広い。本実施形態では、供給側９の１ｍ当たりの静電容量は、偏向部２０の側の１ｍ当たりの静電容量よりも高い。その場合には、偏向板２１を帯電させるのに給電線の比較的短い部分を用いさえすればよい。例えば、幅ｌ’が３０μｍ、線路間間隔ｄが１μｍの、光導電スイッチ８を電源１０に接続するためのマイクロストリップラインを用いると、約２．７×１０−１０Ｆ／ｍの静電容量が得られる。偏向電極２１、２２とスイッチ８への接続２３との静電容量は、典型的には約６ｆＦである。これは、線路９の最初の約２２５μｍが、６ｆＦを放電し、しかもその初期電圧の約９０％を保持するのに十分な電荷を含むことを意味する。
【００５８】
単位長さ当たりの静電容量が比較的高い、光導電スイッチ８を電源１０に接続する供給線路９を用いるもう１つの理由は、注入信号の振幅を増加させることである。偏向電極２１が電圧−Ｖｂｉａｓであり、電源が電圧＋Ｖｂｉａｓを供給し、レーザパルス１１が光導電スイッチ８に照射される場合、（レーザパルス長によっておおよそ設定される立ち上がり時間を有する）電圧ステップが偏向電極において注入される。１つの作業例では、偏向電極２１のインピーダンスは通常約３０Ωであり、光導電スイッチ８を電源１０に接続する線路９のインピーダンスは約１０Ωである。照射後の光導電スイッチ８の抵抗は２０Ωになると推定される。注入された電圧ステップは、反射のために偏向器２１の端部で実質的に倍になる。このため、この点において電子光軸ＯＡを有することが好ましい。
【００５９】
前述したように、光導電スイッチ８上で印加される電気回路１０によって発生するバイアス電圧は、パルス・レーザ・システム１１の繰返し率の半分のレートで変調される。好ましくは、電気回路１０およびパルス・レーザ・システム１１は、電気的または光学的な同期結合Ｓによって同期される。
【００６０】
図６Ａに、電気回路１０からの時間の関数としての電圧６１０（実線）の一例を示し、各レーザパルス６１１（円）で偏向電極２１、２２の電圧６２０（破線）はゼロ交差する。レーザパルス６１１は光導電スイッチ８を導通状態にし、偏向電極２１は光導電スイッチ８の供給線路９上の電圧６１０を引き継ぐ。光導電スイッチ８が実質的に絶縁状態またはオフ状態にあるときには、偏向電極２１の電圧６２０に影響を及ぼさずに光導電スイッチ８の電圧６１０を変更することができることが好ましい。オフ状態は、電荷キャリアの再結合により導電率が著しく低下した暗状態として定義される。好ましくは、光導電体スイッチ８は暗抵抗の値が高く、したがって再結合時間が比較的短い。好ましい一実施形態では、光導電体はＬＴ−ＧａＡｓであり、オフ抵抗は光導電スイッチの暗抵抗と等しく、最大で５×１０１１Ωのオーダーになる。ＬＴ−ＧａＡｓが光導電体として好ましいもう１つの理由は、光導電状態における低抵抗である。
【００６１】
より一般的には、光導電スイッチ８に印加された電気回路１０によって発生する電圧６１０は、パルス・レーザ・システム１１の繰返し率の１／（２ｎ）倍で変調される。いくつかの実験では、パルス・レーザ・システム１１の繰返し率と比較して低い繰返し率の電子パルスを用いた方が有利となりうる。例えば、そうした実験は、レーザパルス間の時間よりも長い減衰時間の測定値を含む。別の例では、レーザ１１からの光は、異なる波長およびより低い繰返し率に変換され、試料に照射するのに用いられる。レーザ１１から直接のパルスは、その場合、繰返し率が高すぎ、それでもなお、試料において光および電子パルスが同期されるように、偏向モジュールをレーザの繰返し率より低い周波数で変調する必要がある。
【００６２】
図６に明確に示すように、偏向部の電圧６２０は、光導電スイッチ８が実質的に絶縁しているときは影響を受けない。よって、光導電スイッチ８が光ビーム１１を照射された（６１１）後で、電気駆動回路の電圧６１０は偏向部に伝達され、光導電スイッチ８の照射が遮断され、光導電スイッチは実質的な絶縁状態に戻り、偏向部の電圧６２０は実質的に変化せず、光導電スイッチ８の照射６１１時に偏向部に伝達された電気駆動回路の電圧６１０に実質的に保持される。偏向部の電圧６２０は、光導電スイッチ８が再度照射される（６１１）まで実質的に影響を受けず一定である。連続した照射６１１間の偏向部の電圧６２０は実質的に一定のままであるため、荷電粒子ビームは実質的に、同じ位置に、特にストップの開口またはスリットの隣の同じ側に留まる。ストップを開口またはスリットを横切って一方の側から他方の側へ掃引する荷電粒子ビームの次の偏向は、電気駆動回路の電圧６１０が変化し、駆動回路の変更された電圧を偏向部に伝達するために光導電スイッチが照射される６１１ときに発生する。
【００６３】
図６Ｂに、電気回路が、パルス・レーザ・システムの繰返し率の１／６倍の周波数を有する電圧６１０を提供する例を示す。レーザパルス６１１は、光導電スイッチ８を導通状態にし、偏向電極２１は、光導電スイッチ８の供給線路９上の電圧６１０を引き継ぐ。電気回路によって提供された電圧６１０が２つの後続のレーザパルス６１１の間で変化した場合、特に反転した場合に限り、偏向電極２１、２２の電圧６２０（破線）はゼロ交差し、電子ビームは開口４を掃引して電子パルスを発生させる。
【００６４】
光導電スイッチ８に照射されるレーザパルスがおおよそ５０ｐＪのエネルギーを有し、１０×１０ミクロンの光導電スイッチにおいて約１０８個の電子正孔対を発生させた場合に、結果として生じる光導電スイッチの抵抗は約２０Ωになる。これらのキャリアのうちの約１０６個が、偏向電極２１を帯電（放電）させるのに用いられる。光導電スイッチは、光導電体の暗抵抗を無視して、レーザパルスによって発生する電荷より多くの電荷を供給することができない。よって、光導電状態の光導電体の抵抗は、レーザパルス中の光子の量によって設定することができ、偏向場の立ち上がり時間が減少する。本発明によれば、この方法を用いてパルス長を増加させ、よって試料上の電子の量を増加させることができる。光子の量を変える代わりに、電源１０からの電圧の振幅を調整することも可能である。
【００６５】
同様に、より長い電子パルスを受け入れることができれば、電子顕微鏡の空間分解能を改善することもできる。空間分解能は、電子源１と偏向部２０との間の点での電子ビーム２の開き角を制限することによって改善することができる。通常、これは電子パルス長を減少させ、試料上の電流を低減させるはずである。しかし、本発明では、光導電スイッチ８に照射するのに用いられるレーザパルスエネルギーを、電子パルス長の減少を補償するために低減させることができる。
【００６６】
図３に示す例では、光学レンズ１４を用いて、パルスレーザ１１からのレーザパルスを１０×１０μｍの光導電スイッチ８上に集束させる。レンズ１４と、偏向電極２１、２２および光導電スイッチ８を含むチップ１３とは、特にスティック２４を備えるマニピュレータデバイスに取り付けられている。スティック２４は、スティック２４を通ってレンズ１４に向かってレーザパルスを自由に伝搬させるために光軸に沿って中空である。レーザビームは、真空気密システムを保証する透明窓１５を介してスティック２４に結合される。真空の外側の半透過ミラーまたはダイクロイックミラー１６が、レーザパルスをスティック２４に結合するのに用いられる。半透過ミラーまたはダイクロイックミラー１６は、真空窓と結像レンズ１７との間に配置されている。結像レンズは、カメラ１９が配置されている画面１８においてチップ１３の画像を生成する。カメラは、光導電スイッチ８上でレーザビームを位置合わせするのに用いられる。チップ１３の画像を得るために、半透過ミラーまたはダイクロイックミラー１６を介して追加の光源を結合することが必要になる可能性がある。電子光軸ＯＡに対して垂直な平面内でスティック２４を機械的に移動させることにより、偏向電極２１、２２を含むチップ１３を、電子ビーム２がそれに沿って進む電子光軸ＯＡに対して位置合わせすることができる。
【００６７】
図４に示す別の例では、光導電スイッチ８は電源１０からの一定の電圧に接続されている。偏向電極２１も、光導電スイッチ８のオン抵抗よりも実質的に高く、光導電スイッチ８の暗抵抗よりも実質的に低い抵抗を有する抵抗器３０を介して電源１０に接続されている。本例では、電子ビームは、パルスレーザが光導電スイッチ８に照射されるときには開口を高速で掃引する。しかし、光導電体が暗状態に戻ると、ビームは開口上で第２の低速掃引を行い、その結果、より長い第２の電子パルスを生じる。偏向部２０に対して垂直な方向に偏向する第２のより低速の偏向器の形のパルスピッカが、好ましくは本例では、第２のパルスを阻止するために電子ビームが第２の掃引時に開口を横切って移動しないように、第２の掃引時に電子ビームを開口から遠ざけるのに用いられる。本実施形態の利点は、電源１０の電圧を実質的に一定とすることができ、変調する必要がないことである。
【００６８】
図５に示す別の例では、２つの光導電スイッチ８ａおよび８ｂが偏向部２０の偏向電極２１に接続されている。２つの光導電スイッチ８ａ、８ｂは、電源１０ａおよび電源１０ｂからの異なる電圧でバイアスされている。使用時に、スイッチ８ａ、８ｂは、パルスレーザを交互に照射される。例えば、スイッチ８ａは偶数のレーザパルスを照射され、スイッチ８ｂは奇数のレーザパルスを照射される。偶数のレーザパルスは、偏向電極２１を第１の電源１０ａによって供給される電圧に帯電させる。次の奇数パルスは、偏向電極２１を、光導電スイッチ８ｂを介して第２の電源１０ｂによって供給される電圧に帯電させる。このようにして、偏向板２１の電圧は、第１の電源１０ａによって供給される電圧から第２の電源１０ｂによって供給される電圧に、または偶数パルスを光導電スイッチ８ａに照射するときには逆方向に、ピコ秒またはフェムト秒の時間スケールで掃引を行う。本例では、光導電スイッチ８ａ、８ｂの抵抗は、次のレーザパルスを他方の光導電スイッチ８ｂ、８ａに照射する瞬間に約１オーダー高いことが好ましい。本実施形態の利点は、電源１０ａ、１０ｂの電圧を実質的に一定とすることができ、変調する必要がないことである。
【００６９】
本明細書で提示する発明は、電子パルスを束ね、または圧縮するのに用いることもできることに言及しておく。図７に、そのようなバンチャの一例を概略的に示す。本例では、第１の電極２１’および第２の電極２２’には、荷電粒子ビーム２を通過させるように配置された貫通開口が設けられている。貫通開口は、光軸ＯＡと位置合わせされ、荷電粒子ビームの軌道に沿って順に配置されている。図７に示すように、電極２１’、２２’は、第１の電極２１’と第２の電極２２’との間の間隔２０’が少なくとも前記軌道の近くでは、光軸ＯＡに対して実質的に垂直に延在するように配置されている。使用時に、電極は、電子光軸ＯＡに対して実質的に平行な向きの電界を提供する。
【００７０】
入射するフェムト秒電子パルスに同期すると、電子は、バンチャ内の電子の到達時間、電気駆動回路１０によって提供される電圧、および光導電スイッチ８の状態に応じて、第１の電極２１’と第２の電極２２’との間の電界によって加速または減速される。例えば、電子パルスの立ち上がり部分の電子を減速することができ、かつ／または電子パルスの立ち下がり部分の電子を加速して電子パルスを圧縮することができる。したがって、試料における電子パルスを、バンチャに入るパルスよりも短くすることができる。荷電粒子ビーム２の伝搬方向は実質的に変化せず、試料の方向に留まることに留意されたい。そのようなバンチャを、上述の偏向部の前または後に配置することもできる。
【００７１】
以上の説明は、好ましい実施形態の動作を説明するために含めるものであり、本発明の範囲を限定するためのものではないことを理解すべきである。以上の考察を読めば、本発明の趣旨および範囲にやはり包含されるはずの多くの変形が当業者には明らかであろう。
【００７２】
要約すると、本発明は、荷電粒子ビームパルスを発生させるためのデバイス、そうしたデバイスを備える、試料の表面を検査するための装置、およびそうした装置を用いて試料の表面を検査するための方法に関するものである。本デバイスは、荷電粒子ビームの軌道内または軌道に沿って位置決めするように配置された偏向部またはバンチャ部を備える。偏向部は、前記荷電粒子ビームを偏向させるための電界を発生させるように配置されている。バンチャ部は、前記荷電粒子ビームの電子を減速し、かつ／または加速するための電界を発生させるように配置されている。本デバイスは、偏向部またはバンチャ部に電圧を提供するための電気駆動回路を備える。電気駆動回路は光導電スイッチを介して偏向部またはバンチャ部に接続されており、光導電スイッチは、
偏向部またはバンチャ部を電気駆動回路から実質的に絶縁し、
前記光導電スイッチが光ビームを照射されるときに限って偏向部またはバンチャ部を電気駆動回路に導電的に接続する、
ように配置されている。
【図１】
2017534160.tif 000003
【図２Ａ】
2017534160.tif 000004
【図２Ｂ】
2017534160.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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