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TWI861373B - 帶電粒子束裝置 - Google Patents

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TWI861373B
TWI861373B TW110109768A TW110109768A TWI861373B TW I861373 B TWI861373 B TW I861373B TW 110109768 A TW110109768 A TW 110109768A TW 110109768 A TW110109768 A TW 110109768A TW I861373 B TWI861373 B TW I861373B
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Abstract

[課題] 目的在於提出一帶電粒子束裝置，其辨別從樣品放出於特定方向的帶電粒子與放出於另一方向的帶電粒子而進行檢測。 [解決手段] 為了達成上述目的的一態樣方面，提出一帶電粒子束裝置，其具備：接物鏡，其被構成為將從帶電粒子源放出的射束進行聚焦；檢測器(8)，其檢測因對於樣品之前述射束的照射而從樣品放出的第1帶電粒子(23)、及因往配置於該第1帶電粒子的軌道上的帶電粒子被衝撞構件的衝撞而從該帶電粒子被衝撞構件放出的第2帶電粒子中的至少一者；和靜電透鏡(12)，其包含配置於前述接物鏡和前述檢測器之間的複數個電極；其中，該靜電透鏡為巴特勒型。

Description

帶電粒子束裝置
本揭示涉及就因對樣品照射帶電粒子束而獲得的帶電粒子進行檢測之帶電粒子束裝置，尤其涉及選擇性就放出於特定的方向的帶電粒子或該帶電粒子衝撞於其他構件因而產生的帶電粒子進行檢測的帶電粒子束裝置。
帶電粒子束裝置為將如電子束的帶電粒子對樣品照射並檢測從樣品放出的帶電粒子從而形成觀察樣品的圖像之裝置。
於專利文獻1揭露一帶電粒子束裝置，其為了使從樣品放出的二次電子的檢測效率提升，在與一次粒子同軸上配置聚焦鏡，將空間擴散的二次電子透過聚焦鏡電極生成的聚焦鏡效果予以聚焦，從而增加可檢測的放出角度範圍(以下，檢測角度範圍)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]WO2016/092642(對應美國發明專利公開公報US2017/0345613)
[發明所欲解決之問題]
於專利文獻1揭露一帶電粒子束裝置，其具備包含複數個電極的靜電透鏡，該複數個電極將二次電子往使二次電子朝檢測器偏向的偏向器的偏向點進行聚焦。另外，在檢測器與靜電透鏡之間設置局部限制二次電子的通過的通過開口限制構件。透過靜電透鏡的作用雖使得可進行二次電子的高效率收集，惟另一方面變成以混雜的狀態檢測放出於複數個方向的二次電子。
在以下提出一帶電粒子束裝置，其目的在於辨別放出於特定方向的帶電粒子與放出於另一方向的帶電粒子而進行檢測。 [解決問題之技術手段]
在為了達成上述目的之一態樣方面，提出一帶電粒子束裝置，其具備：接物鏡，其被構成為將從帶電粒子源放出的射束進行聚焦；檢測器，其檢測因對於樣品之前述射束的照射而從樣品放出的第1帶電粒子、及因往配置於該第1帶電粒子的軌道上的帶電粒子被衝撞構件的衝撞而從該帶電粒子被衝撞構件放出的第2帶電粒子中的至少一者；和靜電透鏡，其包含配置於前述接物鏡和前述檢測器之間的複數個電極；其中，該靜電透鏡為巴特勒型。
另外，為了達成上述目的的其他態樣方面，提出一帶電粒子束裝置，其具備接物鏡，其被構成為將從帶電粒子源放出的射束進行聚焦；檢測器，其檢測因對於樣品之前述射束的照射而從樣品放出的第1帶電粒子、及因往配置於該第1帶電粒子的軌道上的帶電粒子被衝撞構件的衝撞而從該帶電粒子被衝撞構件放出的第2帶電粒子中的至少一者；和靜電透鏡，其包含配置於前述接物鏡和前述檢測器之間的複數個電極；其中，前述複數個電極中的至少一者設為隨著靠近前述射束的光軸而前述光軸方向的厚度變薄的錐形。 [對照先前技術之功效]
依上述構成時，可辨別放出於特定方向的帶電粒子與放出於另一方向的帶電粒子而進行檢測。
在以下說明一種帶電粒子束裝置，其具備被構成為檢測透過對於樣品之一次粒子束(電子束、離子束等的粒子束)的照射從而獲得的二次帶電粒子之檢測器、和配置於前述檢測器和接物鏡之間且將從前述樣品放出的帶電粒子進行聚焦的聚焦鏡，且構成前述聚焦鏡的電極形狀為巴特勒型。
在為具有三維層積構造的裝置之一的3D-NAND的製程，觀察寬高比高的孔、溝的底部為重要，在透過帶電粒子束裝置之觀察，選擇因應於寬高比之最佳的放出角度範圍而檢測從底部放出的二次電子的技術受到期望。再者，處理量的提升亦重要。為此需要更廣的視野移動範圍。
要如上述般選擇二次電子等的檢測角度範圍，優選上將從樣品放出的二次電子等透過聚焦鏡進行聚焦，使用設置有使軌道辨別為可能的通過開口的通過開口形成構件，選擇性使特定角度地放出的二次電子通過。另一方面，聚焦鏡的聚焦強度因聚焦鏡的電子通過開口內的通過位置而異，故有時以不同的角度射出的二次電子在光圈上到達於相同的位置。亦即，放出於不同的方向的帶電粒子有時混在一起被檢測出。另外，依透鏡的通過位置受到不同的聚焦作用時，相對於與射束的理想光軸(不使射束偏向的情況下的射束軌道)的相對角度小的軌道的二次電子，相對角度大的軌道的二次電子受到較強的聚焦作用。其結果，相對角與往通過開口限制構件的到達位置的關係不成為線形。尤其控制檢測角度範圍至放出角度(相對角度)大的範圍的情況下，二次電子通過聚焦鏡電極的較外部，故選擇期望的檢測角度範圍變困難。
再者，透過偏向器(例如高速進行視野(Field Of View：FOV)間的移動用的視野移動用偏向器)使一次粒子的到達位置變化時，二次電子亦因該偏向器被偏向，通過聚焦鏡電極的位置發生變化，因往二次電子的聚焦作用的變化(以下，像差)，檢測角度範圍依存於一次粒子的到達位置而變化。
在以下，說明鑒於如上述的狀況而透過抑制二次電子的聚焦鏡電極所致的像差且依一次粒子的到達位置控制聚焦鏡電極的通過位置從而控制二次電子的檢測角度範圍的帶電粒子束裝置。
另外，說明使構成聚焦鏡的電極的形狀為像差小的巴特勒形狀及具備控制通過二次電子的聚焦鏡電極的位置的維恩過濾器之帶電粒子束裝置。
透過巴特勒型透鏡、維恩過濾器的採用，使得可在不依存於樣品上的觀察位置之下在寬的放出角度區域進行二次電子的檢測角度範圍的控制。
以下，參照圖式，說明一帶電粒子束裝置，其可選擇性檢測出特定放出角度的帶電粒子。
更具體而言，說明一種帶電粒子束裝置，其為將帶電粒子束(有時亦稱為一次粒子束、帶電粒子射束)照射於樣品，檢測從樣品放出的帶電粒子(二次電子、背向散射電子、二次離子等)、或此等帶電粒子衝撞於如二次電子變換電極的變換元件因而產生的帶電粒子(三次電子等)，從而形成觀察樣品的圖像之裝置，且將巴特勒型的聚焦鏡等用作為來自樣品的放出帶電粒子的聚焦元件。帶電粒子束裝置方面，例如存在將電子束照射於樣品從而檢測從樣品放出的二次電子等的掃描電子顯微鏡、檢測穿透樣品的電子的透射電子顯微鏡、將聚焦的離子束照射於樣品從而進行樣品的觀察的聚焦離子束裝置等的各種的裝置。在以下，作為帶電粒子束裝置的一例，利用一次粒子束及二次帶電粒子皆為電子的掃描電子顯微鏡進行說明。 [實施例1]
圖1為涉及第1實施例的掃描電子顯微鏡的示意圖。在本實施例，為了進行作成於半導體晶圓等的大型樣品的圖案的測長、圖案上的缺陷、異物的檢查，使作為一次粒子束之電子束的能量為數10eV至數keV的低入射能。其中，電子束的能量依作為對象之樣品、目的變大仍可適用本實施例。
控制演算裝置32讀出保存於控制表35的條件，使用電子槍控制部24、聚焦鏡控制部25、維恩過濾器控制部26、聚焦鏡電極控制部27、偏向器控制部36、掃描偏向器控制部28、接物鏡控制部29、加速電極控制部30、樣品保持器控制部31，設定裝置內的電壓、電流。
在操作員指示變更測定條件的情況下，控制演算裝置32讀出控制表35，進行控制參數的變更。引出電壓被施加於陰極1和引出電極2之間時，從陰極1放出電子3。放出的電子3在引出電極2和處於接地電位的陽極4之間被加速。通過陽極4的為電子3之電子束的能量與陰極1和陽極4之間的加速電壓一致。通過陽極4的電子束(一次粒子束)在聚焦鏡5被聚焦而通過一次粒子束用光圈6，接受透過偏向器15之掃描偏向後，透過接物鏡20縮小為窄細而到達於樣品21。接物鏡20具有接物鏡線圈17、上側磁極18和下側磁極19，使在接物鏡線圈17產生的磁場從上下磁極之間隙洩漏而集中於一次粒子束的軸上，從而將一次粒子束縮小為窄細。一次粒子束的縮小方式被透過使接物鏡線圈17的電流量變化而調整。
於樣品保持器22被施加負的電壓。通過接物鏡20的一次粒子束因在接物鏡20和樣品21之間作成的減速電場被減速，到達於樣品21。通過接物鏡20時的一次粒子束具有比到達於樣品21時更高的能量，故比起具有到達於樣品21時的能量的一次粒子束通過接物鏡20的情況，在接物鏡20的色差減少。其結果，即使為低入射能，仍獲得較細的電子束而達成高的解析度。
在接物鏡20的一次粒子束的孔徑角取決於配置在聚焦鏡5的下方的一次粒子束用光圈6。對於一次粒子束用光圈6之一次粒子束之中心對準可為使用了調整旋鈕7之機械式調整，亦可為透過使用了在一次粒子束用光圈6的前後另外設置的靜電偏向器、磁場偏向器之一次粒子束的偏向的情況下的調整。在接物鏡20縮小為窄細的一次粒子束透過偏向器15被在樣品21上掃描。
一次粒子束照射於樣品21時，產生二次電子23a與23b。作成於接物鏡20和樣品21之間的減速電場，對於二次電子23a與23b作用為加速電場。其結果，二次電子23a和23b被吸引至接物鏡20的通路內，一面因透過加速電極16之加速電場與接物鏡20的磁場接受透鏡效應一面朝往裝置之上方。於此，加速電極16方面不設置特別的電極，可將接物鏡20之上側磁極18使用作為加速電極，與上側磁極18獨立地施加電壓。另外，僅對上側磁極18施加電壓，故設置空間或在之間夾入絕緣體從而與下側磁極19絕緣。
與為一次粒子束的軸之光軸形成的角度比二次電子23b小的二次電子23a(第1帶電粒子)在通過粒子束通過開口形成構件10具有的孔後，被透過維恩過濾器9朝一次粒子束的軸外偏向，被透過比設於粒子束通過開口形成構件10之開口101配置於陰極1側的上方檢測器8而檢測。另外，亦可檢測使二次電子23a衝撞於在朝軸外予以偏向的二次電子的軌道上另外設置的反射板(帶電粒子被衝撞構件)因而產生的二次電子(三次電子(第2帶電粒子))。
與光軸形成的角度比二次電子23a大的二次電子23b衝撞於粒子束通過開口形成構件10。往粒子束通過開口形成構件10的二次電子23b的衝撞因而產生的二次電子23c被以比粒子束通過開口形成構件10配置於樣品21側的下方檢測器11進行檢測。另外，亦可代替粒子束通過開口形成構件10使用微通道板、半導體檢測器而檢測二次電子23b。根據被上方檢測器8、下方檢測器11檢測出的二次電子23a和二次電子23b而構成的圖像顯示於監視器34而保存於記錄裝置33。
將透過聚焦鏡電極控制部27對聚焦鏡電極12施加的電壓予以變化，從而將對於二次電子23的透過聚焦鏡電極之聚焦效果予以變化，透過粒子束通過開口形成構件10使得僅特定的二次電子23a會通過，因而可將透過上方檢測器8檢測出的二次電子23從樣品21出射時的放出角度範圍予以變化。
維恩過濾器為具備產生偏向電場用的成對的複數個電極和相對於偏向電場使偏向磁場產生於正交的方向用的複數個磁極的偏向器。維恩過濾器產生的正交電磁場調整為使電子束或從樣品放出的二次電子中的任一者偏向於特定方向同時不使另一方偏向。更具體而言，調整為將電子束或從樣品放出的二次電子中的任一者透過電場及磁場進行偏向，同時將另一者的透過偏向電場之偏向作用以透過偏向磁場之偏向作用進行抵消。後述的實施例的情況下，就為了一面抑制對於電子束的偏向作用一面使二次電子選擇性偏向而使用維恩過濾器之例進行說明。
在圖2，例示一光學系統，其具備將從樣品放出的二次電子進行聚焦從而調整可檢測的角度範圍的靜電透鏡(聚焦鏡電極12)。聚焦鏡電極12包含被施加不同的電壓的複數個電極。構成聚焦鏡電極12的複數個電極形成為對於電子束的相向面(電子束側內壁)平行於光軸，內壁形狀為圓筒形。另外，例示於圖2的光學系統方面，包含示於圖1的構成之中樣品21、二次電子23、偏向器15、維恩過濾器14、聚焦鏡電極12、粒子束通過開口形成構件10。
從樣品21放出的二次電子依其放出方向通過不同的軌道。具體的一例方面，從樣品21放出的二次電子23b方面，包含相對於射束光軸201(例如不使射束偏向時的射束的理想光軸，以點劃線記載)之相對角(放出角)相對於其他二次電子相對小的二次電子23b-1、相對於二次電子23b-1放出角相對大的二次電子23b-2、23b-3、23b-4。例如，放出角小的二次電子23b-1、23b-2通過聚焦鏡電極12的射束通過開口內的相對內側，透過透鏡效應被聚焦。
另一方面，放出角大的二次電子23b-3、23b-4通過聚焦鏡電極12的射束通過開口內的相對外側，故比起二次電子23b-1、23b-2透過球面像差被更大地偏向。為此，即使為放出角不同的二次電子，在通過限制二次電子的軌道用的粒子束通過開口形成構件10的開口101時有時軌道會一致。在圖2之例，二次電子23b-1、二次電子23b-3的開口101通過時的軌道一致。
如此般，使特定放出角的二次電子選擇性通過，使得即使為以選擇性檢測特定放出角範圍的二次電子為目的而設的開口101，仍無法進行二次電子23b-1與二次電子23b-3的辨別。另外，在圖2之例，二次電子的放出角的大小、粒子束通過開口形成構件10、和往該開口的二次電子的到達位置非處於單純的線形的關係，二次電子的檢測角度範圍的調整因難。尤其，考量將檢測角度範圍增加到寬的放出角度時，有時檢測到與期望的檢測角度範圍不同的放出角度的二次電子。
如在圖2說明，在圓筒型的聚焦鏡電極12，主要因球面像差使得二次電子的檢測角度範圍的調整有時困難。
於是，在本實施例，說明有關一帶電粒子束裝置，其使構成二次電子聚焦用透鏡的複數個電極中的至少一者為巴特勒型，使得即使為以選擇性檢測放出角大的角度範圍的二次電子為前提的光學系統，仍可透過容易的調整而進行期望的放出角度範圍的二次電子的選擇性檢測。此處，巴特勒型的電極為以例如電極的射束光軸方向的厚度隨著接近光軸而逐漸變薄的方式設為錐形的電極，錐形被以曲面、平面而形成。另外，錐面形成於電極的一面或兩面。靜電透鏡由包含1個以上的巴特勒型電極之複數個電極構成。
在圖3，說明有關一光學系統，其包含由包含1個以上的巴特勒型電極的複數個電極所成的聚焦鏡電極。圖3為聚焦鏡電極12包含巴特勒型電極的情況下的示意圖，抽出示於圖1的構成之中樣品21、二次電子23、偏向器15、維恩過濾器14、聚焦鏡電極12、粒子束通過開口形成構件10而示出。於粒子束通過開口形成構件10，設置包圍電子束光軸201同時使期望的放出角度範圍的電子選擇性通過的開口101。可透過調整聚焦鏡電極12的聚焦條件，從而調整通過的電子的放出角度。
透過採用例示於圖3的包含巴特勒型的電極之靜電透鏡，使得可將聚焦鏡電極12的強度和往粒子束通過開口形成構件10及開口101的二次電子的到達位置成為線形的狀態跨寬的透鏡強度範圍進行維持。換言之，透過具有像差小的巴特勒型的電極的聚焦鏡電極12將二次電子23b聚焦的情況下，相對於從樣品21出射的二次電子23的放出角，粒子束通過開口形成構件10上的到達位置線形地變化的區域變寬。為此，以巴特勒型的聚焦鏡電極12與粒子束通過開口形成構件10的組合，二次電子23的檢測角度範圍的可控制的放出角度範圍變寬，改善控制性。
如例示於圖3，使巴特勒型的聚焦鏡電極12為將二次電子聚焦用的聚焦鏡從而可抑制球面像差，尤其可抑制對於與電子束光軸201的相對角大的二次電子(例如二次電子23b-4)之聚焦作用。據此，可使與放出二次電子的電子束光軸201的相對角、和在與粒子束通過開口形成構件10相同的光軸方向位置(高度)上的二次電子的到達位置和電子束光軸201之間的距離的關係為線形，可易於進行利用了聚焦鏡電極12的二次電子的方向辨別。
圖12為就透過聚焦鏡電極12而調整的二次電子軌道、和往粒子束通過開口形成構件10的二次電子的到達位置的關係進行繪示的圖。例如，二次電子23b-1為以相對於電子束光軸201之相對角為α1 而放出的二次電子，二次電子23b-2、23b-3、23b-4分別為以相對角α2 、α3 、α4 而放出的二次電子。如例示於圖12，透過採用在二次電子的放出方向(相對於光軸之相對角)為α4 ＞α3 ＞α3 ＞α1 時到達位置與光軸的距離為d4 ＞d3 ＞d2 ＞d1 的巴特勒型聚焦鏡電極12，使得可容易實現根據對透鏡供應的電壓的控制之角度辨別檢測。
使用巴特勒型的聚焦鏡電極的情況下，比起同尺寸的圓筒透鏡可縮小獲得的聚焦作用，故可進行伴隨電壓變化之高精度的聚焦條件的調整。
圖4為例示巴特勒型的透鏡電極的形狀之圖。圖4(a)例示由2個電極構成的巴特勒型的透鏡。巴特勒透鏡為具有將2個以上的圓形的電極板12a、12b平行地配置的構造的靜電透鏡的一種，圓形的電極板的外側為平板狀且包圍光軸的內側部(接近光軸之側)光軸方向的厚度相對於外側部(相對於內側部相對上從光軸分離之側)變薄。另外，如例示於圖4，亦可作成為透過在電極之上側部(電子源側)及下側部(射束的被照射對象側)中的至少一者設置傾斜面，從而使電極的厚度變化。例如在形成為圓形的電極板，具備電子束通過的圓形的開口。使為了易於加工而此形狀稍微變形的透鏡亦可定義為巴特勒透鏡或巴特勒型透鏡。
在例示於圖1等之構成，用作為不改變往透鏡的入射能與從透鏡的出射能的二次電子聚焦鏡電極，故採用示於圖4(b)的由3個單透鏡所成的二次電子聚焦鏡電極。此情況下，使電極12c、12e為同電位，以此電位為基準，使12d的電極的電位為負電位。另外，12d亦可施加正電位。
為了取得樣品圖像而透過偏向器15以一次電子束進行掃描。在變更觀察位置的情況下亦為了使掃描偏向中心(以下，視場中心)移動而透過偏向器15使一次電子束偏向。將透過偏向器15使一次電子束偏向而使視場中心移動的情況稱為影像位移。
偏向器15方面，除一次電子束以外，二次電子23亦偏向，故透過偏向器15改變一次電子束的到達位置時，二次電子23通過聚焦鏡電極12的位置亦變化，故透過聚焦鏡電極12之二次電子23的像差增大。
為了檢測期望的角度範圍的二次電子，不論一次電子束的到達位置，控制為使二次電子之中心軌道通過聚焦鏡電極12之中心附近且開口101之中心。透過本控制，可抑制相對於一次電子束的到達位置之二次電子23的檢測範圍的變化。
於此，二次電子之中心軌道指在從樣品生成的二次電子的集合中將平行於樣品21的剖面下之電子數密度最高的點連接的軌道。
使用圖5，就透過第1維恩過濾器12之二次電子23之中心軌道的控制進行說明。圖5為透過第1維恩過濾器12的二次電子23之中心軌道的控制的示意圖，抽出示於圖1的構成之中樣品21、二次電子23、偏向器15、第1維恩過濾器14、聚焦鏡電極12、粒子束通過開口101、第2維恩過濾器9、上方檢測器8而示出。
透過第1維恩過濾器14，將偏向角控制為通過聚焦鏡電極的二次電子23之中心軌道通過開口101之中心。
維恩過濾器由用於施加使二次電子偏向用的電場的電極和施加磁場用的線圈所成。控制偏向角指一面以不使一次電子束偏向的方式保持電極電壓、線圈電流的比一面設定使二次電子束偏向的電極電壓、線圈電流。
使用圖6、圖7，就為了在以期望的影像位移條件使射束偏向的情況下使通過聚焦鏡電極的二次電子23之中心軌道仍通過開口101之中心而調整例示於圖5的維恩過濾器14的偏向條件(偏向角)的方法進行說明。另外，在本實施例，雖就將以射束進行掃描的掃描信號和使視野移動的視野移動用信號重疊而對偏向器15供應從而進行視野移動和射束掃描的裝置進行說明，惟亦可作成為個別設置視野移動用偏向器和掃描偏向器。
首先，在S601設定聚焦電極的電壓。對於聚焦鏡的電壓施加條件方面，為了可檢測出例如期望的放出角度範圍的二次電子等，亦可作成為透過對記憶聚焦鏡條件(施加電壓條件)和二次電子的檢測角度範圍等的關係的資料庫等參照期望的檢測角度範圍等的資訊，從而設定對於聚焦鏡電極12的施加電壓。
接著，影像位移零(不進行透過視野移動用偏向器之偏向)、維恩過濾器偏向角零度的條件(S602)下，取得寬的視野範圍下之透過上方檢測器8的樣品的掃描像(S603，圖7(a))。例示於圖7(a)(b)(c)的圖像為開口101的投影像，在粒子束通過開口形成構件10上射束以比開口101寬的範圍進行掃描從而獲得。根據上方檢測器8的輸出而形成的圖像71a成為對應於開口101的圖像位置為高亮度的圖像。
控制演算裝置32(1個以上的電腦系統)就根據上方檢測器8的輸出而形成的圖像，透過圖像處理而特定亮度中心，控制表35以亮度中心和視場中心成為一致的方式設定維恩過濾器的偏向條件。更具體而言，控制演算裝置32檢測根據上方檢測器8的輸出而形成的圖像71a的亮度(信號量)成為最大的位置(相當於粒子束通過開口形成構件10之中心的亮度中心)74a，控制表35決定亮度中心74a和視場中心73a(圖像之中心)成為一致的維恩過濾器的偏向角。
於記錄裝置33預先記憶亮度中心74a和視場中心73a間的偏差資訊(關於方向和偏量的資訊)與維恩過濾器的偏向條件(校正條件)的關係的表等，控制表35透過參照此關連資訊從而設定適切的偏向條件。
接著，以1個以上的電腦系統等構成的控制表35等在維持在S604檢測出的維恩過濾器條件(偏向角或偏向條件)的狀態下，以影像位移量(視野移動用偏向器的偏向量)成為既定的條件(例如視野移動用偏向器的偏向量為最大)的方式，往視野移動用偏向器供應信號。控制表35等對偏向器供應信號使得在此視野移動狀態下如上述般以包含開口101的寬掃描範圍以射束進行掃描，將根據該掃描從樣品21放出的二次電子23以上方檢測器8予以檢測出，根據上方檢測器8的輸出而生成圖像(S606，圖7(b))。控制演算裝置32等就生成的圖像71b透過圖像處理等檢測出亮度中心74b，求出該亮度中心74b與視場中心73b之間的偏差。控制表35等決定亮度中心74b和視場中心73b成為一致的維恩過濾器的偏向角。
將上述的S605-S607的處理在影像位移4方向共4點重複，將此測定結果進行插值從而決定對於期望的影像位移之維恩過濾器的偏向角。
適用透過如例示於圖6的處理而決定的偏向角，使得如例示於圖7(c)，視場中心73c和亮度中心74c成為一致。此條件下，在視場中心之上方檢測器8的信號量成為最大，故成為二次電子23之中心軌道通過開口101之中心的條件。
於圖7(d)，示出二次電子的檢測角度範圍操作員指定的GUI(Graphical User Interface)畫面的一例。在例示於圖7(d)的GUI，包含第1圖像顯示部71d、第2圖像顯示部72、滑動條75、角度範圍指定框76、影像位移距離指定框77a、77b、維恩過濾器偏向角設定框78a、78b。GUI畫面顯示於監視器34，被操作員操作。
於第1圖像顯示部71d顯示根據在上方檢測器8的檢測而構成的圖像。於第2圖像顯示部72顯示根據在下方檢測器11的檢測而構成的圖像。
在滑動條75或角度指定框76，在上方檢測器8被檢測出的檢測角度範圍設定為0至100的無因次的數值。另外顯示於滑動條75或角度指定框55的數值，可為對應於檢測角度範圍的數值，亦可為對應於聚焦鏡電極12的電壓的數值。透過圖7(d)的GUI，可同時觀察根據以上方檢測器8與下方檢測器11的檢測而構成的個別的圖像。示於圖10的圖像為在觀察形成有孔的溝圖案時之例，第1圖像顯示部53a獲得溝中比第2圖像顯示部53b亮的圖像。 [實施例2]
透過增加影像位移距離，使得可減少樣品保持器22的移動次數(機械式移動)。增加影像位移距離時，二次電子23因偏向器15而大幅偏向，故變成包含多量的通過聚焦鏡電極12的外側。其結果，對於通過從透鏡的理想光軸分離的軌道的二次電子23之聚焦鏡電極12的像差的影響增大。
要一面伸長影像位移距離一面令使用了聚焦鏡電極12與粒子束通過開口形成構件10的辨別檢測的控制性變佳，優選上不論視野移動量等而使聚焦鏡電極12的通過位置為一定。
在本實施例，說明有關透過使用第2維恩過濾器使得即使存在視野移動量的變化仍可易於進行辨別條件的調整的掃描電子顯微鏡。依本實施例的構成時，使得可進行控制性方面優異的辨別檢測。圖8、圖9為就本實施例的概要進行繪示的圖。在圖8與圖9，配置第2維恩過濾器的位置不同。在圖8之例，比起例示於圖5的光學系統，在粒子束通過開口形成構件10和聚焦鏡電極12之間追加第3維恩過濾器14b。在圖8之例，以二次電子23(例如從樣品21放出的二次電子的軌道之中電子量成為最大(成為亮度中心)的二次電子軌道)通過聚焦鏡電極12的透鏡中心(例如，透過聚焦鏡電極12形成的靜電透鏡的透鏡中心(透鏡主面)與電子束光軸201的交點)的方式，控制第1維恩過濾器14a。再者，以通過聚焦鏡電極12的二次電子23通過開口101之中心的方式，控制第3維恩過濾器14b。
另一方面，在例示於圖9的構成，在聚焦鏡電極12與偏向器15之間配置2個維恩過濾器。在圖9之例，使透過偏向器15被偏向的二次電子23的軌道透過第1維恩過濾器14a而偏向。第1維恩過濾器14a以第3維恩過濾器14c的偏向支點位於將開口101之中心(開口101與射束光軸的交點)與聚焦鏡電極12的透鏡中心連結的假想直線的延長線上的方式，使二次電子23偏向。
在例示於圖9的光學系統，為了易於得知軌道控制內容，以聚焦鏡電極12之中心軸與開口101之中心軸不一致的情況進行說明。第1維恩過濾器14a與第3維恩過濾器14c的偏向角(偏向條件)被調整為二次電子23通過聚焦鏡12與開口101之中心。 [實施例3]
圖10為就搭載了二次電子聚焦用的巴特勒型透鏡的掃描電子顯微鏡的光學系統進行繪示的圖，具備使從陰極1放出的電子3(電子束)朝軸外偏向的第1偏向器1001、以朝軸外偏向的電子束與光軸成為平行的方式使電子束再度偏向的第2偏向器1002、使透過第2偏向器1002被偏向的電子束朝光軸偏向的第3偏向器1003、及使透過第3偏向器1003被偏向的電子束沿著光軸偏向的第4偏向器1004。第3偏向器1003與第4偏向器1004，使二次電子23朝配置於軸外的上方檢測器8偏向。透過第1偏向器1001與第2偏向器1002使電子束朝軸外偏向，使得朝軸外導引二次電子用的偏向作用(透過第3偏向器1003、第4偏向器1004)可抵消對電子束造成的影響。
如例示於圖10，採用磁場型偏向器(第3偏向器1003、第4偏向器1004)作為朝軸外使二次電子偏向的偏向器的情況下，亦可獲得與先前的實施例同等的功效。
例示於圖10的光學系統，比起例示於圖1的光學系統，在代替維恩過濾器9而採用磁場型的4個偏向器(第1～4偏向器，1001、1002、1003、1004)之點上不同。4段的磁場型偏向器配置於如例示於圖1的一次粒子束光圈6與粒子束通過開口形成構件10之間。
電子束(電子3)沿著從陰極1放出的光軸而傳播，透過第1偏向器(磁偏向線圈)1001被朝第1方向偏向，以沿著雖平行於光軸惟與光軸空著間隔的二次光軸而傳播的方式透過第2偏向器1002被朝與第1方向相反方向偏向，透過第3偏向器1003被以第2方向朝光軸偏向，以沿著光軸傳播的方式透過第4偏向器1004被朝與第2方向相反的方向偏向。一次電子束透過此4次的偏向而取與不被偏向的情況同等的軌道。
通過開口101的二次電子23，透過磁偏向線圈103、104被偏向而從光軸分離，被透過上方檢測器8檢測。 [實施例4]
在實施例1、2、3，雖採用了相對於光軸分離於特定方向的檢測器，惟採用形成有電子束用的圓形的通過開口的圓環型檢測器的方法亦可獲得同樣的功效。
圖11為就採用圓環狀檢測器1201作為檢測器的光學系統進行繪示的圖。圓環狀檢測器1201可作成為以例如微通道板的檢測元件而構成，亦可作成為採圓環狀的電極並將二次電子衝撞於該電極時產生的新的二次電子(三次電子)以設於軸外的檢測器進行檢測。
圓環狀檢測器1201例如為配置於粒子束通過開口形成構件10與一次粒子束用光圈6之間的粒子束通過開口形成構件。透過聚焦鏡電極12的調整從而挑選通過粒子束通過開口形成構件10的二次電子23a和衝撞於粒子束通過開口形成構件10(被濾波)的二次電子23b，使得可進行方向辨別檢測。
另外，二次電子的方向辨別檢測法不限定於上述實施例，包含各種的變形例。例如，上述實施例是為了將二次電子的方向辨別檢測法以易於理解的方式進行說明而詳細說明者，不限定於具備說明的全部的構成，亦可刪除一部分的構成。另外，可將一實施例的構成的一部分置換為其他實施例的構成，或對將一實施例的構成追加其他實施例的構成。
1:陰極 2:引出電極 3:電子 4:陽極 5:聚焦鏡 6:一次粒子束用光圈 7:調整旋鈕 8:上方檢測器 9:維恩過濾器 10:粒子束通過開口形成構件 11:下方檢測器 12:聚焦鏡電極 14:維恩過濾器 15:偏向器 16:加速電極 17:接物鏡線圈 18:上側磁極 19:下側磁極 20:接物鏡 21:樣品 22:樣品保持器 23:二次電子 24:電子槍控制部 25:聚焦鏡控制部 26:維恩過濾器控制部 27:聚焦鏡電極控制部 28:維恩過濾器控制部 29:接物鏡控制部 30:加速電極控制部 31:樣品保持器控制部 32:控制演算裝置 33:記錄裝置 34:監視器 35:控制表 36:偏向器控制部
[圖1]涉及實施例1的掃描電子顯微鏡的示意圖。 [圖2]在圓筒型的聚焦鏡電極方面的二次電子軌道的示意圖。 [圖3]在巴特勒型的聚焦鏡電極方面的二次電子軌道的示意圖。 [圖4]就巴特勒型透鏡電極的定義進行繪示的圖。 [圖5]涉及實施例1的透過維恩(wien)過濾器校正偏向器對於二次電子的影響的二次電子軌道的示意圖。 [圖6]對影像位移決定維恩過濾器的設定的流程圖。 [圖7]就使用涉及實施例1的掃描電子顯微鏡而指定二次粒子的檢測角度的GUI的一例進行繪示的圖。 [圖8]涉及實施例2的掃描電子顯微鏡與二次電子軌道的示意圖。 [圖9]涉及實施例2的掃描電子顯微鏡與二次電子軌道的示意圖。 [圖10]涉及實施例3的掃描電子顯微鏡的示意圖。 [圖11]涉及實施例4的掃描電子顯微鏡的示意圖。 [圖12]就透過聚焦鏡電極而調整的二次電子軌道、和往粒子束開口形成構件的二次電子的到達位置的關係進行繪示的圖。
8:上方檢測器
9:維恩過濾器
10:粒子束通過開口形成構件
12:聚焦鏡電極
14:維恩過濾器
15:偏向器
21:樣品
23:二次電子
101:開口
201:電子束光軸

Claims (11)

  1. 一種帶電粒子束裝置，其具備：接物鏡，其被構成為將從帶電粒子源放出的射束進行聚焦；檢測器，其檢測是二次電子的第1帶電粒子與第2帶電粒子中的至少一者，前述第1帶電粒子為因對於樣品之前述射束的照射而從前述樣品放出者，前述第2帶電粒子為因該第1帶電粒子衝撞於帶電粒子被衝撞構件而從該帶電粒子被衝撞構件放出者，該帶電粒子被衝撞構件配置在該第1帶電粒子朝往前述帶電粒子束裝置的上部的軌道上；靜電透鏡，其包含配置於前述接物鏡和前述檢測器之間的複數個電極；和1個以上的維恩過濾器，其配置於前述接物鏡與前述靜電透鏡之間；其中，前述靜電透鏡為巴特勒型。
  2. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其具備配置於前述靜電透鏡和前述檢測器之間的粒子束通過開口形成構件，前述1個以上的維恩過濾器使前述第1帶電粒子偏向以使前述第1帶電粒子通過前述粒子束通過開口形成構件的粒子束通過開口之中心。
  3. 如請求項2的帶電粒子束裝置，其中，前述1個以上的維恩過濾器使前述第1帶電粒子偏向以使軌道因前述靜電透鏡而變化的前述第1帶電粒子通過前 述粒子束通過開口之中心。
  4. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其中，前述1個以上的維恩過濾器使前述第1帶電粒子偏向以使前述第1帶電粒子通過前述靜電透鏡的透鏡中心。
  5. 如請求項4的帶電粒子束裝置，其具備配置於前述檢測器與前述靜電透鏡之間的粒子束通過開口形成構件，前述1個以上的維恩過濾器被構成為使前述第1帶電粒子偏向以使前述第1帶電粒子通過前述粒子束通過開口形成構件的粒子束通過開口的中心。
  6. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其具備：配置於前述靜電透鏡和前述檢測器之間的粒子束通過開口形成構件、配置於前述接物鏡和前述靜電透鏡之間的1個以上的維恩過濾器、和將照射於前述樣品之前述射束以到達位置發生變化的方式予以偏向的偏向器，前述1個以上的維恩過濾器使前述第1帶電粒子偏向以使前述第1帶電粒子不論該偏向器的偏向條件下通過前述粒子束通過開口形成構件的粒子束通過開口之中心。
  7. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其中，前述檢測器為具備前述射束的通過開口的環狀檢測器。
  8. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其具備：配置於前述檢測器與前述靜電透鏡之間的粒子束通過開口形成構件；和配置於該粒子束通過開口形成構件與前述靜電透鏡之間的1個以上的第2維恩過濾器。
  9. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其具備：配置於前述檢測器與前述靜電透鏡之間的粒子束通過開口形成構件；和配置於該粒子束通過開口形成構件與前述帶電粒子源之間的1個以上的第2維恩過濾器。
  10. 如請求項1的帶電粒子束裝置，其具備：配置於前述檢測器與前述靜電透鏡之間的粒子束通過開口形成構件；和配置於該粒子束通過開口形成構件與前述帶電粒子源之間的4段的磁場型偏向器。
  11. 一種帶電粒子束裝置，其具備：接物鏡，其被構成為將從帶電粒子源放出的射束進行聚焦；檢測器，其檢測是二次電子的第1帶電粒子與第2帶電粒子中的至少一者，前述第1帶電粒子為因對於樣品之前述射束的照射而從前述樣品放出者，前述第2帶電粒子為因該第1帶電粒子衝撞於帶電粒子被衝撞構件而從該帶電 粒子被衝撞構件放出者，該帶電粒子被衝撞構件配置在該第1帶電粒子的軌道上；靜電透鏡，其包含配置於前述接物鏡和前述檢測器之間的複數個電極；和1個以上的維恩過濾器，其配置於前述接物鏡與前述靜電透鏡之間；其中，前述複數個電極中的至少一者為具有隨著靠近前述射束的光軸而前述光軸方向的厚度變薄的錐形的電極。
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