特許 6964531 ウィーンフィルタ、電子光学装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6964531

(24)【登録日】2021年10月21日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】ウィーンフィルタ、電子光学装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/05 20060101AFI20211028BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/05

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-23634(P2018-23634)

(22)【出願日】2018年2月14日

(65)【公開番号】特開2019-140012(P2019-140012A)

(43)【公開日】2019年8月22日

【審査請求日】2020年11月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】230104019

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 聖二

(74)【代理人】

【識別番号】230112025

【弁護士】

【氏名又は名称】小林 英了

(74)【代理人】

【識別番号】230117802

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100106840

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100174137

【弁理士】

【氏名又は名称】酒谷 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(72)【発明者】

【氏名】岡田 真一

【審査官】 関口 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２９４１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０１０７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１５２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１４３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−０１９６４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ３７／００−３７／０２

３７／０５

３７／０９−３７／１８

３７／２１

３７／２４−３７／２４４

３７／２５２−３７／２９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性材料からなる鏡筒の内側に配置されるウィーンフィルタであって、
前記鏡筒の中心軸線を中心として等角度間隔で配置される複数の電磁極と、
前記複数の電磁極の周囲を覆うように配置される第１磁気シールドと、
前記第１磁気シールドの周囲を覆うように配置される第２磁気シールドと、
を備え、
前記第１磁気シールドは、前記第２磁気シールドの内面に設けられた非磁性材料からなる第１支持材により支持されており、
前記第２磁気シールドは、前記鏡筒の内面に設けられた磁性材料からなる第２支持材により支持されている
ことを特徴とするウィーンフィルタ。

【請求項2】

前記第１磁気シールドおよび前記第２磁気シールドには、それぞれ、前記鏡筒の中心軸線を中心とする電子ビーム通過孔が形成されており、
前記第２磁気シールドの電子ビーム通過孔の径は、前記第１磁気シールドの電子ビーム通過孔の径より小さい
ことを特徴とする請求項１に記載のウィーンフィルタ。

【請求項3】

前記第１磁気シールドは、入れ子状に多重に配置された複数のシールド要素部材を有し、
隣り合うシールド要素部材のうち内側のシールド要素部材は、外側のシールド要素部材の内面に設けられた非磁性材料からなる支持材により支持されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のウィーンフィルタ。

【請求項4】

各シールド要素部材には、それぞれ、真空引き用の穴が形成されており、
隣り合うシールド要素部材のうち内側のシールド要素部材の真空引き用の穴と、外側のシールド要素部材の真空引き用の穴とは、前記鏡筒の中心軸線を中心として、互いに異なる角度方向に形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載のウィーンフィルタ。

【請求項5】

前記第２支持材は、前記鏡筒の内面を周方向に延びるように設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウィーンフィルタ。

【請求項6】

前記電磁極の数は、８個以上である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウィーンフィルタ。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれかに記載のウィーンフィルタと、
前記ウィーンフィルタに対して軸線方向に隣接して配置された磁界レンズと、
を備えた電子光学装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直交する磁界と電界を形成し、電子ビームのエネルギー分離器として利用されるウィーンフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の半導体検査装置は、１００ｎｍデザインルールに対応した装置と技術であった。しかし、検査対象の試料は、ウエハ、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ＮＩＬ（ナノインプリントリソグラフィ）マスクおよび基板と多様化しており、現在は試料が５〜３０ｎｍのデザインルールに対応した装置および技術が求められている。すなわち、パターンにおけるＬ／Ｓ（ライン／スペース）またはｈｐ（ハーフピッチ）のノードが５〜３０ｎｍの世代に対する対応が求められている。このような試料を検査装置で検査する場合、高分解能を得ることが必要になる。

【0003】

ここで試料とは、露光用マスク、ＥＵＶマスク、ナノインプリント用マスク（およびテンプレート）、半導体ウエハ、光学素子用基板、光回路用基板などである。これらは、パターンを有するものとパターンが無いものとがある。パターンが有るものは、凹凸の有るものと無いものとがある。凹凸の無いパターンは、異なった材料によるパターン形成がなされている。パターンが無いものには、酸化膜がコーティングされているものと、酸化膜がコーティングされていないものとがある。

【0004】

本件出願人は、試料の表面の性状に応じて変化する二次荷電粒子を捕捉して画像データを形成し、その画像データに基づいて試料の表面に形成されたパターン等を高いスループットで検査する写像投影方式による電子線検査装置を既に提案している（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−１２７０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、写像投影方式による電子線検査装置において、特に大電流ビームを利用する場合には、空間電荷効果による分解能の劣化を抑制するために、電子光学系の光路長は短いほうが望ましいものの、光路長を短くするために、ウィーンフィルタと磁界レンズとを近づけて設置すると、磁界レンズからの漏洩磁場がウィーンフィルタの内部に侵入することがある。

【0007】

また、電子線検査装置の周囲に別の装置が設置されている場合には、この装置から発生する外乱磁場がウィーンフィルタの内部に侵入することがある。

【0008】

そして、漏洩磁場や外乱磁場がウィーンフィルタの内部に侵入すると、電子ビームを直進させるための電場と磁場との関係（ウィーン条件）が崩れるため、光軸が曲がったり、分解能が劣化するなど、光学性能に悪影響がある。

【0009】

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、磁気シールド効果が高められたウィーンフィルタを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の第１の態様に係るウィーンフィルタは、
磁性材料からなる鏡筒の内側に配置されるウィーンフィルタであって、
前記鏡筒の中心軸線を中心として等角度間隔で配置される複数の電磁極と、
前記複数の電磁極の周囲を覆うように配置される第１磁気シールドと、
前記第１磁気シールドの周囲を覆うように配置される第２磁気シールドと、
を備え、
前記第１磁気シールドは、前記第２磁気シールドの内面に設けられた非磁性材料からなる第１支持材により支持されており、
前記第２磁気シールドは、前記鏡筒の内面に設けられた磁性材料からなる第２支持材により支持されている。

【0011】

このような態様によれば、複数の電磁極の周囲を覆うように第１磁気シールドが配置されるため、複数の電磁極の内側に所望の磁界を安定して形成することができる。また、第１磁気シールドの周囲を覆うように第２磁気シールドが配置され、第２磁気シールドが第２支持材を介して鏡筒に磁気的に接続されているため、ウィーンフィルタに隣接する磁界レンズからの漏洩磁場は、第２磁気シールドから第２支持材を介して鏡筒へと流れるが、第１磁気シールドと第２磁気シールドとは第１支持材により磁気的に絶縁されているため、第１磁気シールドには流れない。また、外部の高圧電源などからパルス状に発生する外乱磁場も、鏡筒から第２支持材を介して第２磁気シールドへと流れるが、第１磁気シールドと第２磁気シールドとは第１支持材により磁気的に絶縁されているため、第１磁気シールドには流れない。これにより、漏洩磁場や外乱磁場が第１磁気シールドの内側に侵入することが防止され、複数の電磁極の内側に形成された所望の磁界が漏洩磁場や外乱磁場により乱されることが防止される。したがって、高い磁気シールド効果を得ることができる。

【0012】

本発明の第２の態様に係るウィーンフィルタは、第１の態様に係るウィーンフィルタであって、
前記第１磁気シールドおよび前記第２磁気シールドには、それぞれ、前記鏡筒の中心軸線を中心とする電子ビーム通過孔が形成されており、
前記第２磁気シールドの電子ビーム通過孔の径は、前記第１磁気シールドの電子ビーム通過孔の径より小さい。

【0013】

このような態様によれば、第２磁気シールドの電子ビーム通過孔が小さいため、ウィーンフィルタに隣接する磁界レンズからの漏洩磁場が第２磁気シールドの電子ビーム通過孔を通過して内部に侵入することが抑制される。したがって、磁気シールド効果を一層高めることができる。

【0014】

本発明の第３の態様に係るウィーンフィルタは、第１または２の態様に係るウィーンフィルタであって、
前記第１磁気シールドは、入れ子状に多重に配置された複数のシールド要素部材を有し、
隣り合うシールド要素部材のうち内側のシールド要素部材は、外側のシールド要素部材の内面に設けられた非磁性材料からなる支持材により支持されている。

【0015】

このような態様によれば、第１磁気シールドにおいて、入れ子状に多重に配置された複数のシールド要素部材が、支持材により互いに磁気的に絶縁されているため、たとえ第２磁気シールドに流れた漏洩磁場ないし外乱磁場が、外側のシールド要素部材に流れることがあったとしても、そこから更に内側のシールド要素部材には流れにくい。したがって、磁気シールド効果を一層高めることができる。

【0016】

本発明の第４の態様に係るウィーンフィルタは、第３の態様に係るウィーンフィルタであって、
各シールド要素部材には、それぞれ、真空引き用の穴が形成されており、
隣り合うシールド要素部材のうち内側のシールド要素部材の真空引き用の穴と、外側のシールド要素部材の真空引き用の穴とは、前記鏡筒の中心軸線を中心として、互いに異なる角度方向に形成されている。

【0017】

このような態様によれば、第１磁気シールドにおいて、複数のシールド要素部材が入れ子状に多重に配置されていても、隣り合うシールド要素部材の真空引き用の穴が互いに異なる角度方向に形成されていることで、シールド要素部材間の狭い空間からも効率的に真空を引くことができる。

【0018】

本発明の第５の態様に係るウィーンフィルタは、第１〜４のいずれかの態様に係るウィーンフィルタであって、
前記第２支持材は、前記鏡筒の内面を周方向に延びるように設けられている。

【0019】

このような態様によれば、第２支持材が大きいため、第１磁気シールド、第１支持材および第２磁気シールドを合わせた重量を安定して支持できるとともに、第２磁気シールドと鏡筒との間の磁気的な接続を強めることができ、磁気シールド効果を一層高めることができる。

【0020】

本発明の第６の態様に係るウィーンフィルタは、第１〜５のいずれかの態様に係るウィーンフィルタであって、
前記電磁極の数は、８個以上である。

【0021】

このような態様によれば、複数の電磁極の内側に所望の磁界を容易に形成することができる。

【0022】

本発明の第７の態様に係る電子光学装置は、
第１〜６のいずれかの態様に係るウィーンフィルタと、
前記ウィーンフィルタに対して軸線方向に隣接して配置された磁界レンズと、
を備える。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、ウィーンフィルタの磁気シールド効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、一実施の形態に係るウィーンフィルタを備えた電子光学装置の構成を示す図である。

【図2】図２は、図１に示す電子光学装置においてウィーンフィルタの近傍を拡大して示す図である。

【図3】図３は、図２に示すウィーンフィルタをＡ−Ａ線で切断した断面を示す図である。

【図4】図４は、一実施の形態の一変形例に係るウィーンフィルタの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示の理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

【0026】

＜電子光学装置＞
図１は、一実施の形態に係る電子光学装置７０の構成を示す図である。なお、以下の説明では、電子光学装置７０の一例として電子線検査装置の構成を説明するが、電子光学装置７０は電子線検査装置に限られるものではなく、電子線照射装置または電子顕微鏡であってもよい。

【0027】

図１に示すように、電子光学装置７０は、電子ビームを生成する一次光学系７２と、試料Ｗからの二次放出電子又はミラー電子の拡大像を結像させる二次光学系７４と、それらの電子を検出する検出器７６１と、を備えている。検出器７６１には、検出器７６１からの信号を処理する画像処理部７６３が接続されている。

【0028】

試料Ｗは、たとえば、シリコンウエハ、ガラスマスク、半導体基板、半導体パターン基板、または金属膜を有する基板等である。本実施の形態に係る電子光学装置７０は、これらの基板からなる試料Ｗの表面上の異物の存在を検出する。異物は、絶縁物、導電物、半導体材料、またはこれらの複合体等である。異物の種類は、パーティクル、洗浄残物（有機物）、表面での反応生成物等である。

【0029】

電子光学装置７０のうち、一次光学系７２は、電子ビームを生成し、試料Ｗに、検出器７６１の検出サイズをカバーする領域を一括照射する構成である。一次光学系７２は、電子銃７２１と、レンズ７２２と、アパーチャ７２３と、ウィーンフィルタ７２６と、レンズ７２７を有している。

【0030】

電子銃７２１は、レーザ光源７２１１と電光面カソード７２１２とを有しており、電子銃７２１により電子ビームが生成される。生成された電子ビームは加速され、レンズ７２２およびアパーチャ７２３によって整形される。そして、ウィーンフィルタ７２６にて、電子ビームは、磁界によるローレンツ力と電界によるクーロン力の影響を受け、斜め上方から入射して、鉛直下方向に偏向され、試料Ｗに向かう。レンズ７２７は、ウィーンフィルタ７２６付近に形成された中間像を試料Ｗに投影する。一次ビームは、試料Ｗ付近で減速され、試料Ｗに入射する、もしくは試料Ｗ近傍で反射される。

【0031】

一次光学系７２は、プレチャージの帯電用電子ビームと撮像電子ビームの双方の照射を行う。一次ビームの試料Ｗへの入射エネルギー（ランディングエネルギー）は、試料電位と電子銃の加速電位との差で定義されるが、実験結果では、プレチャージのランディングエネルギーＬＥ１と、撮像電子ビームのランディングエネルギーＬＥ２との差異は、好適には５〜２０ｅＶである。

【0032】

この点に関し、試料Ｗの表面上の異物と周囲との電位差があるときに、プレチャージのランディングエネルギーＬＥ１を負帯電領域で照射したとする。ＬＥ１の値に応じて、チャージアップ電圧は異なる。ＬＥ１とＬＥ２の相対比が変わるからである（ＬＥ２は上記のように撮像電子ビームのランディングエネルギーである）。ＬＥ１が大きいとチャージアップ電圧が高くなり、これにより、異物の上方の位置（検出器７６１により近い位置）で反射ポイントが形成される。この反射ポイントの位置に応じて、ミラー電子の軌道と透過率が変化する。したがって、反射ポイントに応じて、最適なチャージアップ電圧条件が決まる。また、ＬＥ１が低すぎると、ミラー電子形成の効率が低下する。このＬＥ１とＬＥ２との差異は、望ましくは５〜２０ｅＶである。また、ＬＥ１の値は、好ましくは０〜４０ｅＶであり、更に好ましくは５〜２０ｅＶである。

【0033】

ウィーンフィルタ７２６の電界と磁界の条件を調整することにより、一次電子ビームの試料Ｗへの入射角を定めることができる。例えば、一次ビームが、試料Ｗに対して垂直に入射するように、ウィーンフィルタ７２６の条件を設定可能である。更に感度を増大するためには、例えば、試料Ｗに対する一次光学系の電子ビームの入射角度をわずかに傾けることが効果的である。適当な傾き角は、０．０５〜１０°であり、好ましくは０．１〜３°程度である。

【0034】

このように、異物に対してわずかな入射角を持って電子ビームを照射させることにより、異物からの信号を強くし、同時に、ミラー電子の軌道が二次光学系光軸中心から外れない条件を形成することができるためにミラー電子の透過率を高めることができる。したがって、異物をチャージアップさせて、ミラー電子を導くときに、傾いた電子ビームが大変有利に用いられる。

【0035】

試料室３０内に配置されたステージ装置５０上には試料Ｗがあり、試料Ｗの上に異物がある。一次ビームは、ランディングエネルギーＬＥ＝５〜１０ｅＶで試料Ｗの表面に照射される。予めチャージアップされた異物によって一次ビームの電子が異物に接触せずに跳ね返される。こうして生成されたミラー電子が二次光学系７４により検出器７６１に導かれる。同時に、チャージアップされていない試料Ｗの表面２１に照射された一次ビームによる二次放出電子も生成される。しかし、ランディングエネルギーＬＥ＝５〜１０ｅＶ程度の電子照射による二次電子放出効率は０に近い上、二次電子は、試料Ｗの表面２１からＬａｍｂｅｒｔのコサイン則に近い角度分布で放出されるため、二次電子は二次電子光学系のアパーチャ７４２によりそのほとんどがカットされ、検出器７６１に到達する二次電子割合は、低い値であり、例えば、０．５〜４．０％程度である。一方、一次電子に対するミラー電子の割合はほぼ１であり、かつ、散乱は二次電子の角度分布よりも少ないので、ミラー電子は、高い透過率で検出器７６１に到達する。したがって、異物由来の信号が、高いコントラストで検出される。

【0036】

また、異物由来のミラー電子の像は、チャージアップした異物が形成する局所電界の効果によって、実際の大きさよりも大きく検出器７６１に投影される。拡大率は５〜５０倍に及ぶ。典型的な条件では、拡大率が２０〜３０倍であることが多い。拡大された異物のサイズが、検出器７６１の画素サイズの３倍以上あれば、異物として検出可能であるから、二次光学系７４の投影倍率を小さくして検出器７６１の画素サイズを大きくして一度に検出できる面積を大きくすることにより、高速・高スループットな検査が実現できる。

【0037】

例えば、異物のサイズが直径２０ｎｍである場合に、検出器７６１の画素サイズが６０ｎｍ、１００ｎｍ、５００ｎｍ等でよい。この例ように、異物の３倍以上の検出器７６１の画素サイズを用いて異物の撮像及び検査を行うことが可能となる。このことは、ＳＥＭ方式等に比べて、高スループット化のために著しく優位な特徴である。

【0038】

二次光学系７４は、試料Ｗから反射した電子もしくは試料Ｗの表面２１から放出された二次電子の分布を、検出器７６１に拡大投影する手段である。二次光学系７４は、レンズ７２７、７４０、７４１、と、ＮＡアパーチャ７４２と、検出器７６１と、を有している。電子は、試料Ｗから反射して、対物レンズ７２７及びウィーンフィルタ７２６を再度通過する。そして、電子は二次光学系７４に導かれる。二次光学系７４においては、レンズ７４０、ＮＡアパーチャ７４２、レンズ７４１を通して試料Ｗ由来の電子信号を検出器７６１に結像させる。

【0039】

ＮＡアパーチャ７４２は、二次系の透過率・収差を規定する役目を持っている。異物からの信号（ミラー電子等）と周囲（正常部）の信号の差異が大きくなるようにＮＡアパーチャ７４２のサイズ及び位置が選択される。あるいは、周囲の信号に対する異物からの信号の割合が大きくなるように、ＮＡアパーチャ７４２のサイズ及び位置が選択される。これにより、Ｓ／Ｎを高くすることができる。

【0040】

例えば、φ５０〜φ３０００μｍの範囲で、ＮＡアパーチャ７４２が選択可能であるとする。検出される電子には、ミラー電子と二次放出電子が混在しているとする。このような状況でミラー電子像のＳ／Ｎを向上するために、アパーチャサイズの選択が有利である。この場合、二次放出電子の透過率を低下させて、ミラー電子の透過率を維持できるようにＮＡアパーチャ７４２のサイズを選択することが好適である。

【0041】

例えば、一次電子ビームの入射角度が３°であるとき、ミラー電子の反射角度がほぼ３°である。この場合、ミラー電子の軌道が通過できる程度のＮＡアパーチャ７４２のサイズを選択することが好適である。例えば、適当なサイズはφ２５０μｍである。ＮＡアパーチャ（径φ２５０μｍ）に制限されるために、二次放出電子の透過率は低下する。したがって、ミラー電子像のＳ／Ｎを向上することが可能となる。例えば、アパーチャ径をφ２０００からφ２５０μｍにすると、バックグランド階調（ノイズレベル）を１／２以下に低減できる。

【0042】

異物は、任意の種類の材料で構成されてよく、例えば半導体、絶縁物、金属等でよく、又はそれらが混在してもよい。異物表面には自然酸化膜等が形成されるので、異物は絶縁材料で覆われることになる。よって、異物の材料が金属であっても、酸化膜にてチャージアップが発生する。このチャージアップが本例に好適に利用される。

【0043】

検出器７６１は、二次光学系７４により導かれた電子を検出する手段である。検出器７６１は、二次元イメージセンサ７６１１を含んでいる。二次元イメージセンサ７６１１には、二次元方向に複数の画素が配列されている。

【0044】

二次元イメージセンサ７６１１には、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）半導体センサを適用することができる。例えば、二次元イメージセンサ７６１１には、ＥＢ−ＣＭＯＳセンサが適用されてよい。ＥＢ−ＣＭＯＳセンサは、電子ビーム（二次ビーム）をそれに直接入射させることができる。したがって、光電変換機構や光伝達機構による分解能の劣化が無く、高いＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）及びコントラストを得ることが可能となる。また、ＥＢ−ＣＭＯＳを用いると、小さい異物の弱い信号のＳ／Ｎを上げることが可能である。したがって、より高い感度を得ることができる。Ｓ／Ｎの向上は１．２〜２倍に達する。なお、二次元イメージセンサとして、ＥＢ−ＣＣＤセンサが用いられてもよく、ＥＢ−ＴＤＩセンサが用いられてもよい。

【0045】

また、二次元イメージセンサ７６１１には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）−ＣＣＤが適用されてよい。これらは、電子を光に変換してから信号検出を行うセンサである。そのため、光電変換等の手段が必要である。よって、光電変換やシンチレータを用いて、電子が光に変換される。光の像情報は、光を検知するＴＤＩに伝達される。こうして電子が検出される。

【0046】

なお、二次元イメージセンサ７６１１の画素数は、２ｋ×２ｋ〜１０ｋ×１０ｋとすることができる。また、二次元イメージセンサ７６１１のデータレートは、１０ＧＰＰＳ以下とすることができる。さらに、二次元イメージセンサ７６１１の画素サイズは１〜１５μｍとすることができる。

【0047】

画像処理部７６３は、検出器７６１で得られた二次ビーム像に対して、ノイズリダクション処理、積算処理、サブピクセルアライメント等の画像処理を行う。この画像処理部７６３の処理速度は、１０ＧＰＰＳ以下とすることができる。

【0048】

＜ウィーンフィルタ＞
次に、一実施の形態に係るウィーンフィルタ７２６の構成について詳しく説明する。図２は、図１に示す電子光学装置７０においてウィーンフィルタ７２６の近傍を拡大して示す図である。図３は、図２に示すウィーンフィルタ７２６をＡ−Ａ線で切断した断面を示す図である。

【0049】

図２および図３に示すように、ウィーンフィルタ７２６は、磁性材料からなる鏡筒２０の内側に配置されており、鏡筒２０の中心軸線を中心として等角度間隔で配置される複数（図示された例では８個）の電磁極１０と、複数の電磁極１０の周囲を覆うように配置される第１磁気シールド１１と、第１磁気シールド１１の周囲を覆うように配置される第２磁気シールド１２と、を備えている。

【0050】

このうち電磁極１０は、磁性材料からなるポールピース１０ａと、ポールピース１０ａに巻回されたコイル１０ｂとを有している。鏡筒２０の中心軸線を中心として複数の電磁極１０の外側には、複数の電磁極１０を取り囲むように、磁性材料からなるリング状のリターンヨーク１０ｃが配置されている。なお、電磁極１０の数は８個に限定されるものではないが、複数の電磁極１０の内側に所望の磁界を容易に形成するためには、８個以上であるのが好ましい。

【0051】

図２および図３に示すように、第１磁気シールド１１および第２磁気シールド１２は、入れ子状に重なるように配置されている。

【0052】

第１磁気シールド１１は、上底と下底と側壁とを含む円筒形状を有しており、上底および下底にはそれぞれ、鏡筒２０の中心軸線を中心とする電子ビーム通過孔１１ａが形成されている。複数の電磁極１０の周囲を覆うように第１磁気シールド１１が配置されることで、複数の電磁極１０の内側に所望の磁界を安定して形成することが可能である。

【0053】

第２磁気シールド１２は、上底と下底と側壁とを含む円筒形状を有しており、上底および下底にはそれぞれ、鏡筒２０の中心軸線を中心とする電子ビーム通過孔１２ａが形成されている。図２に示すように、第２磁気シールド１２の電子ビーム通過孔１２ａの径は、第１磁気シールド１１の電子ビーム通過孔１１ａの径より小さくなっており、これにより、ウィーンフィルタ７２６に隣接する磁界レンズ（たとえば対物レンズ７２７）からの漏洩磁場が、第２磁気シールド１２の電子ビーム通過孔１２ａを通過して内部に侵入することが抑制されている。

【0054】

図２および図３に示すように、第１磁気シールド１１は、第２磁気シールド１２の内面（図示された例では、側壁の内面）に設けられた非磁性材料からなる第１支持材１３により支持されている。第１支持材１３の材質は、非磁性材料であれば特に限定されないが、たとえばチタン、銅、セラミックス、樹脂などである。第１支持材１３として樹脂を用いる場合には、真空中に放出されるガスが少ないものが望ましい。

【0055】

第１磁気シールド１１と第２磁気シールド１２とを接続する第１支持材１３が非磁性材料からなることにより、第１磁気シールド１１は第２磁気シールド１２に対して磁気的に絶縁される。

【0056】

図３に示す例では、第１支持材１３の数は４個であるが、これに限定されるものではなく、１〜３個、または５個以上であってもよい。第１支持材１３の数が２個以上である場合には、第１支持材１３は、鏡筒２０の中心軸線を中心として等角度間隔で設けられているのが好ましい。

【0057】

図２および図３に示すように、第２磁気シールド１２は、鏡筒２０の内面に設けられた磁性材料からなる第２支持材１４により支持されている。第２支持材１４の材質は、磁性材料であれば特に限定されないが、たとえば純鉄が用いられる。

【0058】

第２磁気シールド１２と鏡筒２０とを接続する第２支持材１４が磁性材料からなることにより、第２磁気シールド１２は鏡筒２０に対して磁気的に接続される。

【0059】

図３に示す例では、第２支持材１４は、鏡筒２０の内面を周方向に延びるように設けられている。これにより、第２支持材１４が大きくなるため、第１磁気シールド１１、第１支持材１３および第２磁気シールド１２を合わせた重量を安定して支持できるとともに、第２磁気シールド１２と鏡筒２０との間の磁気的な接続を強めることができる。

【0060】

ところで、発明が解決しようとする課題の欄で言及したように、従来の電子線検査装置において、特に大電流ビームを利用する場合には、空間電荷効果による分解能の劣化を抑制するために、電子光学系の光路長は短いほうが望ましいものの、光路長を短くするために、ウィーンフィルタと磁界レンズとを近づけて設置すると、磁界レンズからの漏洩磁場がウィーンフィルタの内部に侵入することがあった。

【0061】

また、電子線検査装置の周囲に別の装置が設置されている場合には、この装置から発生する外乱磁場がウィーンフィルタの内部に侵入することがあった。

【0062】

そして、漏洩磁場や外乱磁場がウィーンフィルタの内部に侵入すると、電子ビームを直進させるための電場と磁場との関係（ウィーン条件）が崩れるため、ビームが偏向したり、分解能が劣化するなど、光学性能に悪影響があった。

【0063】

これに対して、本実施の形態によれば、第１磁気シールド１１の周囲を覆うように第２磁気シールド１２が配置され、第２磁気シールド１２が第２支持材１４を介して鏡筒２０に磁気的に接続されているため、ウィーンフィルタ７２６に隣接する磁界レンズ（たとえば対物レンズ７２７）からの漏洩磁場は、第２磁気シールド１２から第２支持材１４を介して鏡筒２０へと流れるが、第１磁気シールド１１と第２磁気シールド１２とは第１支持材１３により磁気的に絶縁されているため、第１磁気シールド１１には流れない。また、外部の高圧電源などからパルス状に発生する外乱磁場も、鏡筒２０から第２支持材１４を介して第２磁気シールド１２へと流れるが、第１磁気シールド１１と第２磁気シールド１２とは第１支持材１３により磁気的に絶縁されているため、第１磁気シールド１１には流れない。これにより、漏洩磁場や外乱磁場が第１磁気シールド１１の内側に侵入することが防止され、複数の電磁極の内側に形成された所望の磁界が漏洩磁場や外乱磁場により乱されることが防止される。したがって、ウィーンフィルタ７２６において、高い磁気シールド効果を得ることができる。

【0064】

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述した実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

【0065】

＜ウィーンフィルタの変形例＞
図４は、一実施の形態の一変形例に係るウィーンフィルタ７２６の構成を示す図である。

【0066】

図４に示す例では、第１磁気シールド１１は、入れ子状に多重に配置された複数のシールド要素部材１１１、１１２、１１３を有している。以下、複数のシールド要素部材１１１〜１１３について、内側から順に第１シールド要素部材１１１、第２シールド要素部材１１２、第３シールド要素部材１１３と呼ぶことがある。

【0067】

隣り合う第１シールド要素部材１１１および第２シールド要素部材１１２のうち内側の第１シールド要素部材１１１は、外側の第２シールド要素部材１１２の内面（図示された例では、側壁の内面）に設けられた非磁性材料からなる支持材１５１により支持されている。

【0068】

同様に、隣り合う第２シールド要素部材１１２および第３シールド要素部材１１３のうち内側の第２シールド要素部材１１２は、外側の第３シールド要素部材１１３の内面（図示された例では、側壁の内面）に設けられた非磁性材料からなる支持材１５２により支持されている。

【0069】

支持材１５１、１５２の材質は、非磁性材料であれば特に限定されないが、たとえば第１支持材１３と同じ材質を用いることができる。

【0070】

隣り合うシールド要素部材１１１、１１２、１１３を接続する支持材１５１、１５２が非磁性材料からなることにより、隣り合うシールド要素部材１１１、１１２、１１３は、互いに磁気的に絶縁される。

【0071】

各シールド要素部材１１１、１１２、１１３には、それぞれ、真空引き用の穴（不図示）が形成されている。

【0072】

隣り合うシールド要素部材１１１、１１２、１１３うち内側のシールド要素部材の真空引き用の穴と、外側のシールド要素部材の真空引き用の穴とは、鏡筒２０の中心軸線を中心として、互いに異なる角度方向に形成されていてもよい。たとえば、第１シールド要素部材１１１の真空引き用の穴は１２時方向に形成されており、第２シールド要素部材１１２の真空引き用の穴は３時方向に形成されており、第３シールド要素部材１１３の真空引き用の穴は６時方向に形成されていてもよい。

【0073】

以上のような態様によれば、第１磁気シールド１１において、入れ子状に多重に配置された複数のシールド要素部材１１１、１１２、１１３が、支持材１５１、１５２により互いに磁気的に絶縁されているため、たとえ第２磁気シールド１２に流れた漏洩磁場ないし外乱磁場が、外側の第３シールド要素部材１１３に流れることがあったとしても、そこから内側の第２シールド要素部材１１２には流れにくく、ましてや更に内側の第１シールド要素部材１１１には流れにくい。したがって、ウィーンフィルタ７２６において、磁気シールド効果を一層高めることができる。

【0074】

また、このような態様によれば、第１磁気シールド１１において、複数のシールド要素部材１１１、１１２、１１３が入れ子状に多重に配置されていても、隣り合うシールド要素部材１１１、１１２、１１３の真空引き用の穴が互いに異なる角度方向に形成されていることで、シールド要素部材１１１、１１２、１１３間の狭い空間からも効率的に真空を引くことができる。

【0075】

以上、本発明の実施の形態および変形例を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態および変形例は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0076】

１０ 電磁極
１０ａ ポールピース
１０ｂ コイル
１０ｃ リターンヨーク
１１ 第１磁気シールド
１１１、１１２、１１３ シールド要素部材
１１ａ 電子ビーム通過孔
１２ 第２磁気シールド
１２ａ 電子ビーム通過孔
１３ 第１支持材
１４ 第２支持材
１５１、１５２ 支持材
２０ 鏡筒
３０ 試料室
５０ ステージ装置
７０ 電子光学装置
７２ 一次光学系
７２１ 電子銃
７２６ ウィーンフィルタ
７２７ 対物レンズ（磁界レンズ）
７４ 二次光学系
７６１ 検出器
７６３ 画像処理部
Ｗ 試料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】