TW202518507A - 帶電粒子線裝置 - Google Patents

Abstract

本揭示，為了在磁場透鏡中防止離子放電的產生，提出一種構成，包含：第1筒狀體，配置於對試料照射的射束的軌道與上磁極(上磁路)之間；及第2筒狀體，配置於第1筒狀體與上磁極之間；至少1個電壓源對第1筒狀體與第2筒狀體施加正的電壓。

Description

帶電粒子線裝置

本揭示有關具備磁場透鏡的帶電粒子線裝置。

掃描電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)中為了減低對試料的損傷，被要求在低加速電壓下運用。低加速電壓下色像差會變得顯著，因此解析力會劣化。為了減低色像差而使解析力提升，已有人提出一種當通過將電子線匯聚的磁場透鏡時將電子加速之方式。此方式中，搭載用來將電子線加速而施加正的電壓之升壓(booster)電極，藉由提高對此升壓電極施加的電壓，可望達到高解析力化。

在這樣的方式的磁場透鏡的附近，存在從試料放出的電子或由於升壓電場所造成的微小放電而產生的電子。這樣的電子會一面受到磁場透鏡的磁場所造成的旋轉作用，一面朝施加了正電壓的升壓電極被吸引。若磁場所造成的旋轉作用變強，則電子的飛行時間會變長而使得周圍的殘留氣體(由於腔室內未完全成為100%真空而殘留的氣體)離子化。殘留氣體的陰離子亦會受到升壓電場的影響而和周圍的電極衝撞。由於該些電子或陰離子，會引發升壓電極的周圍的電極的電壓降低或放電現象。以下將這樣的放電現象記述為離子放電。

在具有磁場透鏡的電子線應用裝置中，若為了將電子線加速而搭載升壓電極，則藉由一般情況下不會造成問題的微小放電而產生的電子，會在磁場一面旋轉一面和升壓電極衝撞。此時，電子會一面使周圍的殘留氣體離子化一面迴旋，因此會引發離子放電，而有變得無法獲得作為電子線應用裝置的期望的性能之問題。為應對此一問題，例如專利文獻1中揭示一種構成，係在具有磁場透鏡與升壓電極的帶電粒子線裝置中，在磁場透鏡與升壓電極之間配置絕緣體，使絕緣體的先端部比磁場透鏡的一方的先端更朝另一方的磁路的先端側突出，以及在構成磁場透鏡的磁路之間配置非磁性體的金屬電極，藉此一面抑制離子放電的產生一面達成以高解析力觀察試料。 先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：國際公開第2021/001919號

發明所欲解決之問題

然而，按照專利文獻1的構成的情形下，必須在電子線的光軸鄰近配置絕緣體，因此有可能會由於絕緣體的帶電而帶電粒子受到非意圖的偏向作用，而無法獲得期望的裝置性能。此外，由於必須在光軸鄰近配置絕緣體或非磁性電極，料想亦會有無法配置檢測器或感測器這類其他的光學要素之問題。 本揭示有鑑於這樣的狀況，提出一種構成，係在具備使磁場產生的磁場透鏡與升壓電極之帶電粒子線裝置中，防止離子放電的產生。 解決問題之技術手段

為解決上述待解問題，本揭示作為一例，提出一種帶電粒子線裝置，具備：帶電粒子源，放出射束；平台機構，載置試料；磁場透鏡，構成為匯聚射束；及至少1個電壓源，對磁場透鏡施加電壓；磁場透鏡，包含：上磁路；下磁路；第1筒狀體，配置於射束的軌道與上磁極之間；及第2筒狀體，配置於第1筒狀體與上磁路之間；至少1個電壓源，對第1筒狀體與第2筒狀體施加正的電壓。

和本揭示相關聯的進一步特徵，將由本說明書之記述、所附圖面而明瞭。此外，本揭示的態樣藉由要素及多樣要素的組合及以下的詳細記述與所附申請專利範圍之樣態而達成並實現。 本說明書的記述僅是典型的示例，未以任何意義限定本揭示之申請專利範圍或適用例。 發明之效果

按照本揭示之技術，在帶電粒子線裝置的磁場透鏡中，在磁場集中之處，於和磁場正交的方向不會產生電位差，而可防止離子放電的產生。

本實施方式揭示帶電粒子線裝置的各種實施例，該帶電粒子線裝置具備配置於最接近電子線(射束)的軌道的位置的升壓電極(筒狀)、以及配置於其鄰近(升壓電極與磁場透鏡的上磁路的內側側面部之間)的上磁路先端構件(筒狀)，而具備對升壓電極及上磁路先端構件施加正的電壓的磁場透鏡。藉此，尤其能夠以高空間解析度對試料照射帶電粒子線。

以下針對按照本揭示之實施例，遵照所附圖面依序說明。另，複數個圖面中對於同一構成要素，原則上標註同一數字編號。此外，以下的實施例中，作為帶電粒子線裝置雖示例電子顯微鏡而說明，惟不限於此，在電子線描繪裝置等的其他的帶電粒子線裝置中亦可適用按照本實施例之構成。此外，雖舉出具備1個帶電粒子鏡柱的構成為例而說明，惟具備複數個帶電粒子鏡柱的構成亦無妨。

(1)實施例 ＜實施例1＞ 實施例1，提出一種帶電粒子線裝置，係具有磁場透鏡與升壓電極的帶電粒子線裝置，而在磁場透鏡與升壓電極間設有空間之構成(基本構成例)。圖1為示意按照實施例1之帶電粒子線裝置100的一構成例的電子顯微鏡的概略截面構成例的圖。

帶電粒子線裝置100具備：放出電子線11的電子源10、加速電極12、聚光透鏡13、對物透鏡(以下亦稱磁場透鏡)15、偏向器14、平台171、平台驅動機構172、電子源控制器31、加速電極控制器32、聚光透鏡控制器33、檢測器控制器34、偏向器控制器35、對物透鏡控制器36、平台控制器37、整合電腦41。

從帶電粒子線源亦即電子源10放出的電子線11，在加速電極12受到加速後，藉由至少1個聚光透鏡13被匯聚至對物透鏡15的物面位置。其後，電子線11藉由對物透鏡15被匯聚至試料17的表面。被匯聚的電子線11，藉由偏向器14而在試料17上掃描。從試料17產生的訊號電子，在第1檢測器19被檢測。

設置試料17的平台171，藉由平台驅動機構172而被驅動，能夠執行視野選擇等的動作。此外，作為控制前述的帶電粒子光學系統的各構成要素的控制器，具有電子源控制器31、加速電極控制器32、聚光透鏡控制器33、檢測器控制器34、偏向器控制器35、對物透鏡控制器36、平台控制器37。該些控制器，藉由進行帶電粒子線裝置全體的動作的控制及帶電粒子線像的建構之整合電腦41而被控制。整合電腦41和控制器(鍵盤、滑鼠等)42、顯示器43連接，操作者從控制器42輸入照射條件或帶電粒子線光圈的電壓條件或位置條件這類的各種指示等，而能夠使顯示器43顯示取得的像或控制畫面。前述的對物透鏡15，由第1上磁路先端構件150、第1上磁路151、線圈152、下磁路153所構成。

如圖1所示，在對物透鏡15的內側，為了將電子線11加速，在電子線11的光軸的周圍設置被施加正的升壓電壓21的第1升壓電極16。此升壓電極是以非磁性金屬構成。另，此處將不因構件的有無而對藉由對物透鏡15產生的磁場造成影響之金屬記述為「非磁性」。

第1上磁路先端構件150藉由第1絕緣構件18而和第1上磁路151絕緣，被施加正的電壓20。此時，對於升壓電壓21與第1上磁路先端構件150的正的電壓20可為同一電壓，亦可相異。惟即使它們相異的情形下，在升壓電極16與第1上磁路先端構件150之間仍必須為不至於發生電場的程度的電位差。第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150只要是足夠視為同電位的電壓即可。此外，對試料17透過平台171而施加省略圖示的負的電壓亦即減速電壓。

如上述般，在磁場透鏡15的附近，存在來自試料17的電子、第1升壓電極16的升壓電場所造成的微小放電的電子。在具備第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150的對物透鏡(磁場透鏡)15中，當不對第1上磁路先端構件150施加正的電壓20的情形下，於透鏡磁場集中之處，在第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150之間，於相對於磁場(圖1的箭頭A的方向)正交的方向(圖1的箭頭B的方向)會產生電位差。因此，來自試料17的電子會一面受到磁場所造成的旋轉作用一面朝第1升壓電極16被吸引，其飛行時間會變長。其結果，如上述般，電子使殘留氣體離子化。此外，生成的陰離子亦會受到升壓電場的影響而和周圍的電極衝撞。由於該些電子或離子，會引發升壓電極16的周圍的電極的電壓降低或放電現象。

相對於此，按照本揭示之帶電粒子線裝置100(含後述的實施例，所有實施例的構成)般，當對第1上磁路先端構件150施加正的電壓20的情形下，於相對於磁場正交的方向不會發生電位差。因此，在試料17或周圍產生的電子不會長時間飛行，故亦能夠抑制如上述般的殘留氣體的離子化。其結果，不會產生電極的電壓低下或放電現象，因此能夠獲得期望的性能。如上述般，藉由對第1上磁路先端構件150施加正的電壓20，能夠抑制離子放電的產生而不對電子線11造成影響。

＜實施例2＞ 實施例2，係提出在實施例1記載之帶電粒子線裝置100中，第1上磁路先端構件150和第1上磁路151相鄰(實施例1中亦同)，且在第1上磁路151與下磁路153之間隙設置非磁性金屬構件61。圖2為示意按照實施例2之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。圖2中，和圖1共通的數字編號示意同一物。此外，圖中對第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150施加同一升壓電壓21，惟如同實施例1般只要是足夠視為同電位的範圍(不使升壓電極16與第1上磁路先端構件150之間發生電場的程度的電位差能夠視為同電位)，則亦可分別施加個別的正的電壓。

本構成之對物透鏡15中，為了對第1上磁路先端構件150施加升壓電壓21，係配置第1絕緣構件18，而將用來把藉由線圈152產生的磁場予以閉鎖的第1上磁路151在中途切開。因此，大部分的磁通量會從第1上磁路151往第1上磁路先端構件150流入，但一部分的磁通量會從第1上磁路151往下磁路153流入。其結果，當將升壓電壓21更加高電壓化的情形下，在此第1上磁路先端構件150與第1上磁路151相鄰，且第1上磁路151與下磁路153貼近之處(設置上述的非磁性金屬構件61之處)，電子的飛行時間會變長，而可能引發上述的周圍的電極的電壓降低或放電現象。

鑑此，實施例2中如圖2所示，在第1上磁路151與下磁路153貼近的空間，設置圓筒狀的非磁性金屬構件61，藉此能夠使得以虛線的橢圓圍繞的區域亦即第1上磁路151的正下方的電場成為平行、均一。因此，可防止放電現象，而將電壓保持到更加高電壓。此處，非磁性金屬構件61，和周圍的第1上磁路151或下磁路153連接至同電位例如接地電位。此外，若相對於光軸為對稱的形狀，則非磁性金屬構件61亦可被分割(同心圓狀地分割)成複數個。另，非磁性金屬構件61的分割數為任意，惟理想是分割後的構件相對於電子線11的光軸對稱地配置。

＜實施例3＞ 實施例3，是在按照實施例2之帶電粒子線裝置100中，提出一種在非磁性金屬構件61及第1上磁路151開孔的構成例，其目的在於設置成分分析用的檢測器或試料高度檢測用的光學元件。圖3為示意按照實施例3之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。圖3中，和圖2共通的數字編號示意同一物。此外，圖3中對第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150施加同一升壓電壓21，惟如同實施例1般只要是足夠視為同電位，則亦可分別施加個別的正的電壓。

如圖3所示，在本構成例中的對物透鏡15，在第1上磁路151及非磁性金屬構件61形成有導入孔71。第1上磁路151及非磁性金屬構件61，配置於相對比較遠離電子線11的光軸的位置，因此即使設置導入孔71也不會讓電子線11受到影響。此外，如實施例2中亦記述般，只要以虛線的橢圓圍繞的區域的電場成為平行、均一，則即使設置導入孔71仍能夠抑制離子放電。沿著此導入孔71插入未圖示的檢測器，藉此便可檢測從試料17朝特定的方向放出的訊號電子。此外，當插入電子線以外的帶電粒子用檢測器的情形下，便可在藉由電子線11做試料觀察的同時藉由離子或X射線這類別種的帶電粒子線做觀察。沿著導入孔71導入雷射光，藉此亦可併用檢測試料17的高度或位置用的感測器。

另，導入孔71能夠在第1上磁路151及非磁性金屬構件61設置複數處。惟當設置複數個導入孔71的情形(將複數個檢測器設置於第1上磁路151及非磁性金屬構件61的情形)下，理想是形成為和電子線11的光軸呈對稱(僅設置1處導入孔71並不合適)。

＜實施例4＞ 實施例4，是在實施例2記載之帶電粒子線裝置100中，提出一種使第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150接觸的構成例。圖4為示意按照實施例4之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。圖4中，和圖2共通的數字編號示意同一物。

如圖4所示，構成為第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150接觸，而僅對第1升壓電極16施加升壓電壓21。即使是本構成例，仍只有第1升壓電極16所形成的電場會參與電子線11的加速，因此相較於實施例2也不會有性能劣化。此外，第1升壓電極16與第1上磁路先端構件150接觸，藉此會成為同電位，因此用來施加電壓的電壓源只需1個即可。

＜實施例5＞ 實施例5，是在實施例2記載之帶電粒子線裝置100中，提出一種在第1上磁路151上面設置絕緣部之處的構成例。圖5為示意按照實施例5之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。圖5中，和圖2共通的數字編號示意同一物。

如圖5所示，第1上磁路先端構件150與第1上磁路151，藉由第2絕緣構件181而在比第1上磁路151還靠電子源側被絕緣。按照本構成，第2絕緣構件181的面向光軸之處係被第1上磁路先端構件150覆蓋，而不會對電子線11的光軸露出。此外，第2絕緣構件181配置於上磁路151的上面部，且被第1上磁路先端構件150覆蓋。因此，不易受到電子線11及從試料17放出的電子的影響，能夠將帶電所造成的性能劣化的可能性降至最小。

＜實施例6＞ 實施例6，是在實施例2記載之帶電粒子線裝置100中，提出一種可防止從試料17放出的訊號電子往對物透鏡15的磁路內部侵入的構成例。圖6為示意按照實施例6之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。圖6中，和圖2共通的數字編號示意同一物。

如圖6所示，本構成例中，以覆蓋第1升壓電極16的試料17側先端之方式設置非磁性金屬板161。此外，對此非磁性金屬板161透過第1升壓電極16施加升壓電壓。

不被檢測作為訊號電子的電子(例如比較高能量的電子)，從試料17放出後會立即被拉向非磁性金屬板161(造成離子放電的電子會藉由非磁性金屬板161而被抑制)，因此能夠減低離子放電的風險。

此外，從周圍的電極或磁路例如以虛線圍繞的下磁路153的先端藉由微小的放電而產生的電子，由於靠近對物透鏡(磁場透鏡)15的磁場洩漏的位置，因此有引發離子放電的可能性。但，藉由設置非磁性金屬板161，藉由微小的放電而產生的電子於放出後會立刻朝非磁性金屬板161被吸引，因此可更加減低離子放電產生的風險。

＜實施例7＞ 實施例7，是在實施例2記載之帶電粒子線裝置100中，提出一種對下磁路153施加正的電壓的構成例。圖7為示意按照實施例7之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。圖7中，和圖2共通的數字編號示意同一物。

如圖7所示，下磁路153藉由第3絕緣構件182而和第1上磁路151絕緣。按照本實施例，在磁場洩漏的以虛線圍繞的區域，所有的電極及磁路皆成為同電位且為正的電位。是故，能夠抑制升壓電場所造成的微小的放電(從第1上磁路151跨越至第1上磁路先端構件150的電子的飛行)，故可減低離子放電發生的風險。

＜實施例8＞ 實施例8，是在具有升壓電極與磁場透鏡的帶電粒子線裝置100中，提出一種不讓磁場洩漏至試料17上的方式的對物透鏡15(磁場透鏡)的構成例。圖8為示意按照實施例8之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。相較於實施例1至7的構成例，實施例8中磁路的構造相異，因此電極的形狀亦配合其而變化。

如圖8所示，在不讓磁場洩漏至試料17上的方式中，第2升壓電極162與第2上磁路先端構件154連接至升壓電壓21。第2上磁路先端構件154藉由第4絕緣構件183而和第2上磁路155絕緣。此外，本實施例中，第2升壓電極162的試料側先端構成為比下磁路153的下面還朝試料17側突出。此外，下磁路153藉由第3絕緣構件182而和第2上磁路155絕緣，對下磁路153施加升壓電壓21。藉由設計成這樣的構成，以虛線圍繞的區域中，於和磁場正交的方向不會產生電位差。是故，不論磁場透鏡的方式為何，藉由對升壓電極16與上磁路先端構件154施加正的電壓，便可抑制離子放電的產生。

另，實施例8中雖示意具有1個線圈的磁場透鏡，惟亦可為具有複數個線圈的磁場透鏡。此外，有關透鏡方式，亦可為讓磁場洩漏的方式與不洩漏的方式之複合透鏡。

＜實施例9＞ 實施例9，是在具有升壓電極與磁場透鏡的帶電粒子線裝置100中，提出一種在不讓磁場洩漏至試料17上的方式的對物透鏡15(磁場透鏡)的下面具有複數個電極的構成例。圖9為示意按照實施例9之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。

實施例9中，除了實施例8所示構成外，更在比第2升壓電極162還靠試料17側設置由至少1個電極所成的電極群121。此外，對試料17如同實施例1般施加負的電壓。

本實施例中，藉由對電極群121施加任意的電壓(正或是負的電壓；和試料17的帶電狀態相應的電壓)，能夠獲得種種的效果。例如，當如同試料17般施加負的電壓的情形下，藉由適當地控制試料17上的電場強度，能夠抑制試料17的帶電。其結果，可防止藉由帶電而發生的電子線11的照射位置偏離。此外，藉由對電極群121施加種種的電壓(例如正的電壓)，可控制從試料17放出的訊號電子的軌道，而有效率地檢測。

＜實施例10＞ 實施例10，是在具有升壓電極與磁場透鏡的帶電粒子線裝置100中，提出一種在對物透鏡15(磁場透鏡)內具有檢測器的構成例。圖10為示意按照實施例10之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。本實施例中，雖記述有關不讓磁場洩漏至試料17的方式的磁場透鏡，惟該構成亦可適用於不洩漏磁場的方式的磁場透鏡。

如圖10所示，在第2升壓電極162的試料17側下面，設置相對於光軸為旋轉對稱的形狀的第2檢測器191。第2檢測器191可為施加正的電壓以拉入訊號電子的方式的檢測器，亦可為不施加電壓的方式的檢測器。當施加正的電壓的情形下，作為第2升壓電極162的一部分，能夠獲得使電子線11加速的效果。另，第2檢測器191的下面可比下磁路153的下面還朝試料17側突出(亦可構成為如實施例8般第2升壓電極162的先端本身朝試料17側突出)。

升壓方式的對物透鏡中，從試料17放出的具有低能量的第1訊號電子111，藉由升壓電場的作用被拉入帶電粒子鏡柱內之後，在第1檢測器19被檢測。另一方面，不受到升壓電場的作用的具有高能量的第2訊號電子112，不會被拉入帶電粒子鏡柱內，保持從試料17放出的軌道而直進。

藉由設置第2檢測器191，便可檢測如上述般的具有高能量的第2訊號電子。藉由第2訊號電子，能夠取得有關試料17的資訊或強調試料17的凹凸這樣的圖像。另，藉由第1訊號電子111能夠取得得知試料17的表面構造的圖像。

＜實施例11＞ 實施例11，是在具有升壓電極與磁場透鏡的帶電粒子線裝置100中，提出一種除了用來在試料17上掃描的偏向器14外，更在對物透鏡15(磁場透鏡)的內部具有偏向器群141的構成例。圖11為示意按照實施例11之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。

如圖11所示，本方式中除了偏向器14(參照圖1)，更設置至少1個以上的偏向器(偏向器群141)。本構成中，可擴大在試料17上掃描的面積而不使解析力劣化。具體而言，藉由和偏向器14所做的偏向機能同步而適當地控制偏向器群141的偏向作用，即使電子線11被偏向的情形下仍可抑制偏離光軸所造成的性能劣化，亦即軸外像差所造成的解析力劣化。另，圖11中雖僅示意1個偏向器，惟當設置複數個偏向器(偏向器群141)的情形下，能夠將複數個偏向器配置成於上下方向重疊。

(2)實施例的統整 (i)按照實施例1(圖1)之磁場透鏡15，包含配置於射束(電子線11)的軌道與第1上磁路151(上磁極)之間的第1筒狀體(筒狀的第1升壓電極16)、以及配置於第1筒狀體(升壓電極16)與第1上磁路151之間的第2筒狀體(筒狀的第1上磁路先端構件150)。又，對升壓電極16與第1上磁路先端構件150，藉由至少1個電壓源而施加正的電壓。例如，升壓電極16能夠由不對磁場透鏡15所產生的磁場造成影響的非磁性金屬而構成。此外，第1上磁路先端構件150構成磁場透鏡15的磁路的一部分(亦可設計成透過第1絕緣構件18連接至第1上磁路151)。又，例如對升壓電極16與第1上磁路先端構件150施加正的電壓。藉此，於相對於磁場透鏡15所造成的磁場而言正交的方向不會讓電位差產生，因此來自試料等的電子不會長時間飛行，而可抑制殘留氣體的離子化。

(ii)按照實施例2(圖2)之磁場透鏡15，除了實施例1的構成外，更具備配置於藉由第1上磁路151與下磁路153(下磁極)而形成的間隙之筒狀的非磁性金屬構件61。此處所謂「非磁性」，意指不對磁場透鏡所產生的磁場造成影響。藉由將非磁性金屬構件61配置於上述間隙，能夠使得第1上磁路151的正下方的電場成為平行、均一，而能夠防止離子放電的產生。

(iii)按照實施例3(圖3)之磁場透鏡15，具有形成為貫通第1上磁路151與非磁性金屬構件61的導入孔71。能夠在該導入孔71插入規定的檢測器或是規定的光學元件而檢測朝特定方向放出的訊號電子，此外可做試料觀察的同時藉由離子或X射線等別種的帶電粒子線做觀察。

(iv)如按照實施例4(圖4)之磁場透鏡15般，亦可設計成升壓電極16與第1上磁路先端構件150接觸配置。依此方式亦可望有和實施例2同樣的性能。

(v)按照實施例5(圖5)之磁場透鏡15中，係設計成取代實施例1(圖1)等中設置於第1上磁路151的側面的絕緣構件(第1絕緣構件18；中空圓盤形狀)，而透過設置於第1上磁路151的頂面的絕緣構件(第2絕緣構件181)將第1上磁路151與第1上磁路先端構件150連接。在此情形下，將第1上磁路先端構件150藉由筒狀部150-1、以及從筒狀部150-1的中心朝向外側擴張(朝離心方向擴張)的緣部150-2而構成。又，將第2絕緣構件181載置於第1上磁路151的頂面，更在其上將緣部150-2以鉤掛之方式載置。像這樣，將絕緣構件配置於不易從試料17或是從電子線11看見的位置，藉此能夠將絕緣構件的性能劣化減至最小。

(vi)按照實施例6(圖6)之磁場透鏡15，具備安裝於升壓電極16的試料側端部之中空圓盤形狀的非磁性金屬板161。該非磁性金屬板161，將第1上磁路先端構件150的試料側端部對試料17隱蔽(使其看不見)，而吸引來自試料的訊號電子且為朝第1上磁路先端構件150的方向飛行而來的訊號電子。藉此，便能夠更加有效地減低離子放電產生的風險。

(vii)按照實施例7(圖7)之磁場透鏡15中，第1上磁路151透過第3絕緣構件182連接至下磁路153。在此情形下，對下磁路153亦施加正的電壓。藉此，能夠抑制升壓電場所造成的微小的放電，而能夠減低離子放電產生的風險。

(viii)按照實施例8(圖8)之磁場透鏡15，構成為不讓磁場洩漏至試料17上，又，升壓電極16的試料側先端部比下磁路153的下面還朝試料側突出。此外，第2上磁路155與下磁路153藉由第4絕緣構件183而被絕緣，對下磁路153如同升壓電極16及第2上磁路先端構件154般施加正的電壓(升壓電壓21)。藉由依此方式，即使是不讓磁場洩漏的構成的磁場透鏡中，仍可抑制離子放電的產生。

(ix)按照實施例9(圖9)之磁場透鏡15，構成為不讓磁場洩漏至試料17上，又，具備配置於試料17與第2升壓電極162的試料側先端部之間的至少1個電極群121(電子軌道控制用電極)。藉由對此電極群121施加種種的電壓(正負)，能夠良好地控制來自試料17的訊號電子的軌道，而能夠效率良好地檢測訊號電子。

(x)按照實施例10(圖10)之磁場透鏡15，在第2升壓電極162的試料側先端部，具有檢測來自試料17的訊號電子的第2檢測器191。第2檢測器191，檢測藉由對試料17照射電子線11而從試料17放出的第1能量的第1訊號電子與比第1能量還高的第2能量的第2訊號電子當中的第2能量的第2訊號電子。另，第2檢測器191具有相對於電子線(射束)11的光軸而言旋轉對稱的形狀。藉由像這樣設置第2檢測器191，能夠檢測通常被捨棄的高能量的電子，而可取得無法從低能量的電子得知的資訊。

(xi)按照實施例11(圖11)之磁場透鏡15，除了實施例2之構成外，還具備至少1個偏向器(偏向器群141)，其配置於藉由筒狀的非磁性金屬構件61、第1上磁路先端構件150、下磁路153而被圍繞出的空間110。藉由偏向器群141，適當地控制電子線11的偏向作用，藉此可抑制電子線11偏離光軸所造成的性能劣化(軸外像差所造成的解析力劣化)。

10:電子源 11:電子線 12:加速電極 121:電極群 13:聚光透鏡 14:偏向器 141:偏向器群 15:對物透鏡 150:第1上磁路先端構件 151:第1上磁路 152:線圈 153:下磁路 154:第2上磁路先端構件 155:第2上磁路 16:升壓電極 161:非磁性金屬板 162:第2升壓電極 17:試料 171:平台 172:平台驅動機構 18:第1絕緣構件 181:第2絕緣構件 182:第3絕緣構件 183:第4絕緣構件 19:第1檢測器 191:第2檢測器 20:正的電壓 21:升壓電壓 31:電子源控制器 32:加速電極控制器 33:聚光透鏡控制器 34:檢測器控制器 35:偏向器控制器 36:對物透鏡控制器 37:平台控制器 41:整合電腦 42:控制器 43:顯示器 61:非磁性金屬構件 71:導入孔

[圖1]示意按照實施例1之帶電粒子線裝置100的一構成例的電子顯微鏡的概略截面構成例的圖。 [圖2]示意按照實施例2之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖3]示意按照實施例3之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖4]示意按照實施例4之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖5]示意按照實施例5之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖6]示意按照實施例6之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖7]示意按照實施例7之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖8]示意按照實施例8之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖9]示意按照實施例9之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖10]示意按照實施例10之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。 [圖11]示意按照實施例11之電子顯微鏡的主要部位的概略截面構成例的圖。

100:帶電粒子線裝置

10:電子源

11:電子線

12:加速電極

13:聚光透鏡

14:偏向器

15:對物透鏡

150:第1上磁路先端構件

151:第1上磁路

152:線圈

153:下磁路

16:升壓電極

17:試料

171:平台

172:平台驅動機構

18:第1絕緣構件

19:第1檢測器

20:正的電壓

21:升壓電壓

31:電子源控制器

32:加速電極控制器

33:聚光透鏡控制器

34:檢測器控制器

35:偏向器控制器

36:對物透鏡控制器

37:平台控制器

41:整合電腦

42:控制器

43:顯示器

A:(磁場透鏡所造成的)磁場的方向

B:和方向A正交的方向

Claims (16)

1. 一種帶電粒子線裝置，具備： 帶電粒子源，放出射束； 平台，載置試料； 磁場透鏡，構成為匯聚前述射束；及 至少1個電壓源，對前述磁場透鏡施加電壓； 前述磁場透鏡，包含： 上磁極； 下磁極； 第1筒狀體，配置於前述射束的軌道與前述上磁極之間；及 第2筒狀體，配置於前述第1筒狀體與前述上磁極之間； 前述至少1個電壓源，對前述第1筒狀體與前述第2筒狀體施加正的電壓。
2. 如請求項1所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述第1筒狀體，為不對前述磁場透鏡所產生的磁場造成影響的非磁性電極， 前述第2筒狀體，構成前述磁場透鏡的磁極的一部分。
3. 如請求項2所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述第2筒狀體透過絕緣構件連接至前述上磁極。
4. 如請求項1所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述至少1個電壓源，對前述第1筒狀體與前述第2筒狀體施加正的電壓。
5. 如請求項1所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述磁場透鏡，更具備：筒狀的非磁性金屬構件，配置於藉由前述磁場透鏡的前述上磁極與前述下磁極而形成的間隙，不對前述磁場透鏡所產生的磁場造成影響。
6. 如請求項5所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述磁場透鏡，具有形成為貫通前述上磁極與前述非磁性金屬構件的孔，而具備插入至該孔的規定的檢測器或是規定的光學元件。
7. 如請求項5所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述第1筒狀體與前述第2筒狀體接觸配置。
8. 如請求項3所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述絕緣構件配置於前述上磁極的頂面， 前述第2筒狀體，包含筒狀部、以及從該筒狀部的上端朝前述第2筒狀體的離心方向延伸設置的緣部， 前述緣部透過配置於前述上磁極的頂面的前述絕緣構件連接至前述上磁極。
9. 如請求項5所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述磁場透鏡，更具備：中空圓盤形狀的非磁性金屬板，安裝於前述第1筒狀體的試料側端部，不對前述磁場透鏡所產生的磁場造成影響， 前述中空圓盤形狀的非磁性金屬板，將前述第2筒狀體的試料側端部對前述試料隱蔽，而吸引藉由將前述射束對前述試料照射而產生的朝前述第2筒狀體的方向飛行的訊號電子。
10. 如請求項1所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述磁場透鏡的前述上磁極，透過絕緣構件連接至前述磁場透鏡的前述下磁極， 前述至少1個電壓源，更對前述下磁極施加前述正的電壓。
11. 如請求項10所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述第1筒狀體的試料側先端部，比前述下磁極的下面還朝前述試料側突出。
12. 如請求項10所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述磁場透鏡，在前述第1筒狀體的試料側先端部，具有檢測來自前述試料的訊號電子的檢測器。
13. 如請求項12所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述試料，藉由前述射束的照射而放出第1能量的第1訊號電子與比該第1能量還高的第2能量的第2訊號電子， 前述檢測器檢測前述第2能量的第2訊號電子。
14. 如請求項12所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述檢測器具有相對於前述射束的光軸而言旋轉對稱的形狀。
15. 如請求項1所述之帶電粒子線裝置，其中， 更具備：至少1個電子軌道控制用電極，配置於前述試料與前述第1筒狀體的試料側先端部之間。
16. 如請求項5所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述磁場透鏡更具備：至少1個偏向器，配置於藉由前述筒狀的非磁性金屬構件、前述第2筒狀體、前述下磁極而被圍繞的空間。

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