特表 2021-528833 低エネルギー走査型電子顕微鏡システム、走査型電子顕微鏡システム及び試料検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2021-528833(P2021-528833A)

(43)【公表日】2021年10月21日

(54)【発明の名称】低エネルギー走査型電子顕微鏡システム、走査型電子顕微鏡システム及び試料検知方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/145 20060101AFI20210924BHJP

   H01J 37/244 20060101ALI20210924BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20210924BHJP

   H01J 37/147 20060101ALI20210924BHJP

   H01J 37/09 20060101ALI20210924BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/145

   H01J37/244

   H01J37/28 B

   H01J37/147 B

   H01J37/09 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2021-520270(P2021-520270)

(86)(22)【出願日】2019年8月15日

(85)【翻訳文提出日】2020年12月22日

(86)【国際出願番号】CN2019100871

(87)【国際公開番号】WO2020082861

(87)【国際公開日】20200430

(31)【優先権主張番号】201811250972.0

(32)【優先日】2018年10月25日

(33)【優先権主張国】CN

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】520505881

【氏名又は名称】フォーカス−イービーム テクノロジー （ベイジン） カンパニー， リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100078282

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 秀策

(74)【代理人】

【識別番号】100113413

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 夏樹

(74)【代理人】

【識別番号】100181674

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 貴敏

(74)【代理人】

【識別番号】100181641

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】230113332

【弁護士】

【氏名又は名称】山本 健策

(72)【発明者】

【氏名】リー， シューアイ

(72)【発明者】

【氏名】ヘ， ウェイ

【テーマコード（参考）】

5C101

【Ｆターム（参考）】

5C101AA03

5C101EE14

5C101EE17

5C101EE22

5C101EE27

5C101EE48

5C101EE51

5C101EE78

5C101GG04

5C101GG05

(57)【要約】

本発明は、低エネルギー走査型電子顕微鏡システムを提供する。前記低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、電子源と、電子加速構造と、複合対物レンズと、偏向装置と、検知装置と、を備え、前記電子源は、電子ビームを生成することに用いられ、前記電子加速構造は、前記電子ビームの運動速度を向上させることに用いられ、前記複合対物レンズは、前記電子加速構造により加速された電子ビームを集束することに用いられ、前記偏向装置は、前記電子ビームの運動方向を変更することに用いられ、前記検知装置は、電子ビームが試料に作用することで発生した二次電子及び反射電子を受信するための第１サブ検知装置と、前記反射電子を受信するための第２サブ検知装置と、前記二次電子及び前記反射電子の運動方向を変更するための制御装置と、を含み、前記電気レンズは、第２サブ検知装置と、試料台と、制御電極と、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低エネルギー走査型電子顕微鏡システムであって、前記低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、第１電子源と、電子加速構造と、第１偏向装置と、第１検知装置と、磁気レンズ及び電気レンズからなる複合対物レンズと、を備え、
前記第１電子源は、電子ビームを生成することに用いられ、
前記電子加速構造は、前記電子ビームの運動速度を向上させることに用いられ、
前記複合対物レンズは、前記電子加速構造により加速された電子ビームを集束することに用いられ、
前記第１偏向装置は、前記磁気レンズの内壁と前記電子ビームの光軸との間に位置し、前記電子加速構造により加速された電子ビームの運動方向を変更することに用いられ、
前記第１検知装置は、電子ビームが試料に作用することで発生した二次電子及び反射電子を受信するための第１サブ検知装置と、前記反射電子を受信するための第２サブ検知装置と、前記二次電子及び前記反射電子の運動方向を変更するための制御装置と、を含み、
前記電気レンズは、第２サブ検知装置と、試料台と、制御電極と、を含み、前記電子ビームの運動速度を小さくして、前記二次電子及び前記反射電子の運動方向を変更することに用いられることを特徴とする、低エネルギー走査型電子顕微鏡システム。

【請求項2】

前記第２サブ検知装置は、グランド電位にあり、前記試料台の電圧値は、Ｖ２であり、Ｖ１＜Ｖ２＜−５ｋＶであり、前記制御電極の電圧値Ｖ３は、調整可能であり、Ｖ３≦０ｋＶであることを特徴とする
請求項１に記載の低エネルギー走査型電子顕微鏡システム。

【請求項3】

前記第２サブ検知装置の電圧値は、Ｖ４であり、前記試料台の電圧値は、Ｖ２であり、Ｖ１＜Ｖ２≦０ｋＶであり、前記制御電極の電圧値Ｖ３は、調整可能であり、Ｖ３≦Ｖ４であることを特徴とする
請求項１に記載の低エネルギー走査型電子顕微鏡システム。

【請求項4】

試料検知方法であって、前記方法は、
第１電子源から発生した電子ビームを電子加速構造により加速した後、運動速度を増加させることと、
前記電子加速構造により加速された電子ビームが、複合対物レンズにより集束され、電気レンズにより減速され、第１偏向装置により前記電子ビームの運動方向が変更された後、試料に作用し、二次電子及び反射電子を生成し、前記複合対物レンズは、電気レンズと、磁気レンズと、を含む、ことと、
第１検知装置により受信するように、前記電気レンズ及び制御装置による作用下で前記二次電子及び前記反射電子に対して運動方向変更を行うことと、を含むことを特徴とする
試料検知方法。

【請求項5】

第１検知装置により受信するように、前記電気レンズ及び制御装置による作用下で前記二次電子及び前記反射電子に対して運動方向変更を行うことは、
前記制御電気レンズにおける制御電極の電圧値Ｖ３を、前記電気レンズを構成する第２サブ検知装置の電圧値より大きくて、前記電気レンズを構成する試料台の電圧値Ｖ２小さいように制御することと、
前記制御装置で発生した電界及び磁界による作用下で、二次電子及び出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値より大きい反射電子を、第１検知装置における第１サブ検知装置により受信することと、
出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値未満である反射電子を、第１検知装置における第２サブ検知装置により受信することと、を含むことを特徴とする
請求項４に記載の方法。

【請求項6】

走査型電子顕微鏡対物レンズシステムであって、前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムは、磁気レンズと、第２偏向装置と、偏向制御電極と、検知待ち試料と、第２検知装置と、備え、
前記磁気レンズの磁極片方向は、前記検知待ち試料に向かい、
前記第２偏向装置は、前記磁気レンズ内部に位置し、少なくとも１つのサブ偏向器を含み、
前記偏向制御電極は、前記第２検知装置と前記検知待ち試料との間に位置し、前記検知待ち試料に作用する初期電子ビームの方向、及び前記初期電子ビームが前記検知待ち試料に作用することで生成した信号電子の方向を変更し、
前記第２検知装置は、前記信号電子における反射電子を受信するための第１サブ検知器と、前記信号電子における二次電子を受信するための第２サブ検知器と、を含むことを特徴とする、走査型電子顕微鏡対物レンズシステム。

【請求項7】

前記偏向制御電極は、第１中心孔と、複数の偏向制御サブ電極と、を含み、
前記複数の偏向制御サブ電極は、前記第１中心孔を中心として、前記第１中心孔の周囲に分布することを特徴とする
請求項６に記載の走査型電子顕微鏡対物レンズシステム。

【請求項8】

前記試料台の第２電圧値は、Ｖ２であり、−３０ｋＶ≦Ｖ２≦−５ｋＶであり、
前記第１サブ検知器の電圧値は、０Ｖであり、前記偏向制御電極は、第３電圧及び第４電圧を有し、
前記第３電圧の電圧値Ｖ３は定電圧であり、Ｖ２≦Ｖ３≦０であり、
前記第４電圧の電圧値Ｖ４は、交番電圧であることを特徴とする
請求項６に記載の走査型電子顕微鏡対物レンズシステム。

【請求項9】

試料検知方法であって、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに適用され、前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける、反射電子を受信するための第１サブ検知器、偏向制御電極及び検知待ち試料は、減速静電レンズフィールドを構成し、前記減速静電レンズフィールドと前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける磁気レンズで発生した磁界は、前記検知待ち試料の近傍の領域で重なり合い、複合型イマージョン減速レンズフィールドを形成し、前記方法は、
初期電子ビームを複合型イマージョン減速レンズフィールドによる作用下で、前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける第２偏向装置及び偏向制御電極により偏向させた後、前記検知待ち試料の表面に入射して信号電子を生成することと、
前記信号電子を、前記第１サブ検知器及び前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける第２サブ検知器により受信するように、前記偏向制御電極の電圧値を制御することと、を含むを特徴とする、試料検知方法。

【請求項10】

前記方法は、
前記第２偏向装置の電圧及び前記偏向制御電極の電圧を制御し、前記第２偏向装置及び前記偏向制御電極からなる偏向フィールドを前記複合型イマージョン減速レンズフィールドに結合させ、前記検知待ち試料に対する並進型イマージョン減速吸収対物レンズ走査又は前記検知待ち試料に対する揺動型イマージョン減速吸収対物レンズ走査を実現させることを更に含むことを特徴とする
請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走査型電子顕微鏡技術に関し、特に低エネルギー走査型電子顕微鏡システム、走査型電子顕微鏡システム及び試料検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

走査型電子顕微鏡は、試料のミクロン又はナノサイズ範囲内の特徴の観察に広く用いられる。生体試料又は半導体試料などの非金属試料を観察する時、低ドロップポイントエネルギー（エネルギーが３ｋｅＶ未満である）走査型電子顕微鏡は、試料への損傷及び荷電効果を減少させることができるため、広く用いられている。

【0003】

一態様において、低ドロップポイントエネルギー条件下で、検知される試料は、非導電性材料であることが多い。荷電効果又は試料損傷を防止するために、入射された走査電子ビーム流は、一般的に極めて小さく、数百ｐＡひいては数ｐＡだけであるため、試料から励起された信号電子が少ない。イメージング品質を確保するために、検知器は、可能な限り多くの信号電子を収集する必要がある。また、信号電子の収集効率は、イメージング速度に影響を与える。つまり、信号電子の収集効率は、走査型電子顕微鏡のフラックスに影響を与える。従って、信号電子の収集効率の向上は、極めて重要である。

【0004】

もう１つの態様において、入射電子ビームが試料で励起により発生した信号電子のうち、エネルギーが５０ｅＶ未満である信号電子は、二次電子（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ：ＳＥ）であり、エネルギーが入射電子のエネルギーに近い信号電子は、反射電子（Ｂａｃｋ−ｓｃａｔｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ：ＢＳＥ）である。二次電子は、試料の外観特徴を示すことができる。反射電子は、観察される材料の原子番号に関わるため、試料の材料情報を示すことが多い。試料面に対して小角度で発射された反射電子は、試料表面の起伏による影響を受けて、サンプル表面の外観情報を反映することもある。従って、異なるカテゴリの信号電子、異なる角度で出射された反射電子は、異なる試料情報を反映する。生体試料が重金属により染色されるため、純粋な反射電子画像は、試料の構造を示すことに更に寄与する。従って、二次電子及び反射電子をそれぞれ検知することで、コントラストがより優れた画像を形成でき、試料構造の区分に寄与する。

【0005】

現在、低ドロップポイントエネルギー条件下で、分解能が高くて、信号電子の収集効率が１００％に達すか又はは１００％に近くて、発射角度の異なる反射電子を柔軟に検知でき、受信した信号電子のカテゴリ等を柔軟に制御できる走査型電子顕微鏡が存在しない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

これに鑑み、本発明の実施例は、低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの高分解能を保持すると共に、信号電子の収集効率を向上させ、受信した信号電子のカテゴリを柔軟に制御することができる、低エネルギー走査型電子顕微鏡システム、走査型電子顕微鏡システム及び試料検知方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施例は、低エネルギー走査型電子顕微鏡システムを提供する。前記低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、第１電子源と、電子加速構造と、第１偏向装置と、第１検知装置と、磁気レンズ及び電気レンズからなる複合対物レンズと、を備え、
前記第１電子源は、電子ビームを生成することに用いられ、
前記電子加速構造は、前記電子ビームの運動速度を向上させることに用いられ、
前記複合対物レンズは、前記電子加速構造により加速された電子ビームを集束することに用いられ、
前記第１偏向装置は、前記磁気レンズの内壁と前記電子ビームの光軸との間に位置し、前記電子加速構造により加速された電子ビームの運動方向を変更することに用いられ、
前記第１検知装置は、電子ビームが試料に作用することで発生した二次電子及び反射電子を受信するための第１サブ検知装置と、前記反射電子を受信するための第２サブ検知装置と、前記二次電子及び前記反射電子の運動方向を変更するための制御装置と、を含み、
前記電気レンズは、第２サブ検知装置と、試料台と、制御電極と、を含み、前記電子ビームの運動速度を小さくして、前記二次電子及び前記反射電子の運動方向を変更することに用いられる。

【0008】

上記技術的解決手段において、前記電子加速構造は、陽極である。

【0009】

上記技術的解決手段において、前記電子加速構造は、陽極と、高圧管と、を含み、前記高圧管はそれぞれ前記陽極、前記第２サブ検知装置に接続される。

【0010】

上記技術的解決手段において、前記電子加速構造により加速された電子ビームの特徴を変更することに用いられる電子ビーム調整装置を更に備える。

【0011】

上記技術的解決手段において、前記電子ビーム調整装置は、集束装置及び／又は絞りを含み、
前記集束装置は、電子加速構造により加速された電子ビームを集束することに用いられ、
前記絞りは、電子ビームをフィルタリングすることに用いられ、前記絞りの中心は、前記光軸に位置する。

【0012】

上記技術的解決手段において、前記第１サブ検知装置は、前記陽極と前記磁気レンズとの間に位置し、前記磁気レンズの方向に近接し、
前記第２サブ検知装置は、前記磁気レンズの下方に位置し、前記磁気レンズの磁極片に近接する。

【0013】

上記技術的解決手段において、前記第１サブ検知装置は、前記陽極と前記磁気レンズとの間に位置し、前記磁気レンズの方向に近接し、
前記第２サブ検知装置は、前記磁気レンズの下方に位置し、前記高圧管の下端面に接続される。

【0014】

上記技術的解決手段において、前記制御装置は、多極電気偏向器と、多極磁気偏向器と、を含む。

【0015】

上記技術的解決手段において、前記磁気レンズは、電流コイルにより励起されたイマージョン型磁気レンズであり、前記磁気レンズの磁極片の開口方向は、前記試料に向かう。

【0016】

上記技術的解決手段において、前記第１サブ検知装置の中心孔の直径は、１ミリメートル以下である。

【0017】

上記技術的解決手段において、前記第２サブ検知装置の中心孔の直径は、前記制御電極の中心孔の直径未満である。

【0018】

上記技術的解決手段において、前記第１電子源の電圧値は、Ｖ１＜−５ｋＶであり、前記陽極の電圧値は、ゼロである。

【0019】

上記技術的解決手段において、前記第２サブ検知装置は、グランド電位にあり、前記試料台の電圧値は、Ｖ２であり、Ｖ１＜Ｖ２＜−５ｋＶであり、前記制御電極の電圧値Ｖ３は、調整可能であり、Ｖ３≦０ｋＶである。

【0020】

上記技術的解決手段において、前記第１電子源の電圧値Ｖ１＜０ｋＶであり、前記陽極の電圧値と前記高圧管の電圧値はいずれもＶ４であり、Ｖ４＞＋５ｋＶである。

【0021】

上記技術的解決手段において、前記第２サブ検知装置の電圧値は、Ｖ４であり、前記試料台の電圧値は、Ｖ２であり、Ｖ１＜Ｖ２≦０ｋＶであり、前記制御電極の電圧値Ｖ３は、調整可能であり、Ｖ３≦Ｖ４である。

【0022】

上記技術的解決手段において、前記制御電極の電圧値Ｖ３が、前記電気レンズを構成する第２サブ検知装置の電圧値より大きくて前記電気レンズを構成する試料台の電圧値Ｖ２より小さい場合、
前記第１サブ検知装置は具体的には、二次電子及び出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値より大きい反射電子を受信することに用いられ、
前記第２サブ検知装置は具体的には、出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値未満である反射電子を受信することに用いられる。

【0023】

上記技術的解決手段において、前記制御電気レンズにおける制御電極の電圧値Ｖ３が前記試料台の電圧値Ｖ２より少なくとも５０Ｖ小さい場合、
前記第１サブ検知装置は具体的には、出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値より大きい反射電子のみを受信することに用いられ、
前記第２サブ検知装置は具体的には、出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値未満である反射電子のみを受信することに用いられる。

【0024】

上記技術的解決手段において、
前記第１サブ検知装置及び／又は第２サブ検知装置に接続され、前記第１サブ検知装置が受信した二次電子及び／又は反射電子に基づいて生成した第１信号を処理することに用いられ、
及び／又は、前記第２サブ検知装置が受信した反射電子に基づいて生成した第２信号を処理することに用いられる信号処理装置を更に備える。

【0025】

上記技術的解決手段において、前記信号処理装置は、
前記第１信号及び／又は前記第２信号を増幅させることに用いられる信号増幅サブ装置と、
増幅した第１信号及び／又は第２信号を処理することに用いられる信号処理サブ装置と、を含む。

【0026】

上記技術的解決手段において、前記信号処理装置は、
前記信号処理サブ装置により処理された第１信号及び前記信号処理サブ装置により処理された第２信号に対して合成処理を行い、複合画像を形成することに用いられる信号合成サブ装置を更に含む。

【0027】

本発明の実施例は、試料検知方法を更に提供する。前記方法は、第１電子源から発生した電子ビームを電子加速構造により加速した後、運動速度を増加させることと、
前記電子加速構造により加速された電子ビームが、複合対物レンズにより集束され、電気レンズにより減速され、第１偏向装置により前記電子ビームの運動方向が変更された後、試料に作用し、二次電子及び反射電子を生成し、前記複合対物レンズは、電気レンズと、磁気レンズと、を含む、ことと、
第１検知装置により受信するように、前記電気レンズ及び制御装置による作用下で前記二次電子及び前記反射電子に対して運動方向変更を行うことと、を含む。
上記技術的解決手段において、第１検知装置により受信するように、前記電気レンズ及び制御装置による作用下で前記二次電子及び前記反射電子に対して運動方向変更を行うことは、
前記制御電気レンズにおける制御電極の電圧値Ｖ３を、前記電気レンズを構成する第２サブ検知装置の電圧値より大きくて、前記電気レンズを構成する試料台の電圧値Ｖ２小さいように制御することと、
前記制御装置で発生した電界及び磁界による作用下で、二次電子及び出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値より大きい反射電子を、第１検知装置における第１サブ検知装置により受信することと、
出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値未満である反射電子を、第１検知装置における第２サブ検知装置により受信することと、を含む。

【0028】

上記技術的解決手段において、前記制御電気レンズにおける制御電極の電圧値Ｖ３が前記試料台の電圧値Ｖ２より少なくとも５０Ｖ小さい場合、
前記制御装置で発生した電界及び磁界による作用下で、出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値より大きい反射電子は全て、第１検知装置における第１サブ検知装置により受信され、
出射方向の、試料表面に対する角度が第１閾値未満である反射電子は全て、第１検知装置における第２サブ検知装置により受信され、
二次電子が前記試料表面まで運動し、前記第１サブ検知装置及び前記第２サブ検知装置により受信されない。

【0029】

上記技術的解決手段において、前記方法は、
前記第１サブ検知装置が受信した二次電子及び／又は反射電子に基づいて生成した第１信号を処理すること、
及び／又は、前記第２サブ検知装置が受信した反射電子に基づいて生成した第２信号を処理すること、を更に含む。

【0030】

上記技術的解決手段において、前記方法は、
前記第１信号及び／又は前記第２信号を増幅することと、
増幅した第１信号及び／又は第２信号を処理した後に出力し、第１画像及び／又は第２画像を形成することと、を更に含む。

【0031】

上記技術的解決手段において、前記第１画像及び前記第２画像に対して合成処理を行い、複合画像を形成する。

【発明の効果】

【0032】

本発明の実施例において、第１電子源、電子加速構造、第２サブ検知装置、制御電極及び試料台の電圧を制御することで、電子ビームが試料に到着したドロップポイントエネルギーを５ｋｅＶ未満にする。電気レンズ及び磁気レンズからなる複合対物レンズにより、走査型電子顕微鏡システムの分解能を向上させる。電気レンズと制御装置との協働作用により、信号電子の収集効率を１００％に近くするか又は到達させる。また、制御電極の電圧値を調整することで、受信した信号電子のカテゴリ及び特定の角度で出射した反射電子を柔軟に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の実施例１による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す概略図である。

【図2】本発明の実施例１による検知器による信号電子の受信を示す概略図である。

【図3a】本発明の実施例１による電気レンズフィールドを示す第１概略図である。

【図3b】本発明の実施例１による電気レンズフィールドを示す第２概略図である

【図4】本発明の実施例２による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す概略図である

【図5a】本発明の実施例３による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す第１概略図である。

【図5b】本発明の実施例３による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す第２概略図である。

【図6】本発明の実施例４による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す概略図である。

【図7】本発明の実施例４による検知器による信号電子の受信を示す概略図である。

【図8a】本発明の実施例４による電気レンズフィールドを示す第１概略図である。

【図8b】本発明の実施例４による電気レンズフィールドを示す第２概略図である。

【図9】本発明の実施例５による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す概略図である。

【図10a】本発明の実施例６による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す第１概略図である。

【図10b】本発明の実施例６による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す第２概略図である。

【図11】本発明の実施例７による低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造を示す概略図である。

【図12】本発明の実施例８による試料検知方法の処理フローを示す概略図である。

【図13】本発明の実施例９による試料検知方法の処理フローを示す概略図である。

【図14】本発明の実施例１０による走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造を示す概略図である。

【図15a】本発明の実施例による偏向制御電極の構造を示す概略図である。

【図15b】本発明の実施例による偏向制御電極のもう１つの構造を示す概略図である。

【図16a】本発明の実施例による第１サブ検知器の構造及び検知領域を示す概略図である。

【図16b】本発明の実施例によるもう１つの第１サブ検知器の構造及び検知領域を示す概略図である。

【図16c】本発明の実施例によるまた１つの第１サブ検知器の構造及び検知領域を示す概略図である。

【図17】本発明の実施例１１による走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造を示す概略図である。

【図18】本発明の実施例１２による走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造を示す概略図である。

【図19】本発明の実施例１３による走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造を示す概略図である。

【図20】本発明の実施例１４による走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造を示す概略図である。

【図21】本発明の実施例による試料検知方法の処理フローを示す概略図である。

【図22a】本発明の実施例によるＭＯＲＲＩＬによる走査を示す第１概略図である。

【図22b】本発明の実施例によるＳＯＲＲＩＬによる走査を示す第１概略図である。

【図23a】本発明の実施例によるＭＯＲＲＩＬによる走査を示す第２概略図である。

【図23b】本発明の実施例によるＳＯＲＲＩＬによる走査を示す第２概略図である。

【図24a】本発明の実施例による大型走査フィールド中心位置で生成した信号電子の検知を示す概略図である。

【図24b】本発明の実施例による大型走査フィールドの縁で生成した信号電子の検知を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、図面及び実施例を参照しながら、本発明を更に詳しく説明する。ここで記述される具体的な実施例は、本発明を解釈するためのものだけであり、本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。

【0035】

本発明を更に詳しく説明する前に、本発明の実施例に係わる名詞及び用語を説明する。本発明の実施例に係わる名詞及び用語は、以下のように解釈される。

【0036】

１）空間電荷効果は、電子光学システムにおいて、電子間のクーロン作用力による電子ビームの「膨張」により、電子ビームイメージングシステムの収差を増加させるという現象である。特に、電子ビームで交差ビームスポットが生成した時、交差ビームスポットでの電子の密度が極めて大きく、電子間の相互距離が極めて少ない。クーロン力が電子間の距離の二乗に逆比例するため、大きなクーロン力は、電子ビームの集束スポットの拡大を引き起こす。

【0037】

２）初期電子ビームは、第１電子源で生成されて試料間に到着した電子ビームである。

【0038】

３）信号電子は、電子ビームが試料に作用することで生成した電子であり、二次電子及び反射電子を含む。

【0039】

４）光軸は、電子ビームの光学中心軸である。

【0040】

５）発射角度は、信号電子の出射方向と試料表面との挟角を指す。

【0041】

本発明の図面において、信号電子は、磁界による作用下で光軸に沿って回転する運動軌跡は、図示されておらず、光軸の所在する子午面での信号電子の軌跡のみが図示されていることに留意されたい。

【0042】

関連技術において、低ドロップポイントエネルギー条件で、単一の磁気レンズ又は単一の電気レンズの収差は明らかに増加する。電気レンズが磁気レンズの収差を部分的に補償できるため、走査型電子顕微鏡を提供し、電気レンズ及び磁気レンズからなる複合対物レンズを用いて、収差を減少させ、更に、走査型電子顕微鏡の分解能を向上させる。任意選択的な実施例において、走査型電子顕微鏡は、高圧管構造を有する。対物レンズにおける高圧管は、電気レンズの１つの電極とする。第１電子源から出射した初期電子ビームが高圧管中で高い速度を保持し、試料に近づく時、高圧管及び試料からなる電気レンズによる影響を受けて速度が減少する。高圧管と試料との間のもう１つの選択可能な電極は、電気レンズの中間極とする。電気レンズで発生した電界及び磁気レンズで発生した磁界は、重なり合うか又は接続されるため、低ドロップポイントエネルギーで、電気レンズ及び磁気レンズからなる複合対物レンズは、走査型電子顕微鏡の分解能を向上させ、走査型電子顕微鏡の性能を向上させる。

【0043】

関連技術において、走査型電子顕微鏡の分解能を向上させるために、走査型電子顕微鏡を提供する。磁気レンズの磁極片を電気レンズの１つの電極として用い、試料に負電圧を印加し、試料と磁気レンズとの間で減速電界を生成し、第１電子源から出射した初期電子ビームを、磁気レンズと試料との間で減速させる。磁気レンズと試料との間のもう１つの選択可能な電極は、電気レンズの中間極とする。該走査型電子顕微鏡において、対物レンズの上方にレンズ中検知器を配置する。該レンズ中検知器は、ｉｎ−ｃｏｌｕｍｎ検知器と呼ばれる。従来のレンズ外検知器に比べて、レンズ中検知器は、対物レンズと試料との間の空間を占用しないため、対物レンズの作動距離は、可能な限り小さくてもよい。従って、走査型電子顕微鏡は、高い分解能を保持することができる。

【0044】

また、試料から励起された二次電子は、複合対物レンズにおける静電界により吸引され、交差スポットを形成し、対物レンズを通過してレンズ中検知器により収集される。二次電子のエネルギーが極めて低く、５０ｅＶひいては５ｅＶ未満であるため、殆ど全ての二次電子は、レンズ中検知器により収集され、僅かな電子がレンズ中検知器の中心孔を通過して収集されない。これにより、二次電子の収集效率を向上させる。しかしながら、反射電子のエネルギーが高く、電気レンズにより吸引されにくく、出射方向の、試料面に対する発射角度が小さい反射電子は、レンズ中検知器により収集されることが不能であり、対物レンズの内表面又は対物レンズ外に入射されるため、レンズ中検知器による反射電子の検知効率は極めて低い。

【0045】

関連技術において、反射電子の検知効率を向上させるために、任意選択的な実施例を更に提供する。これは、高圧管の、試料に近い一端に、小角度で発射された反射電子を収集するための反射電子検知器を配置し、電気レンズの１つの電極とすることと、反射電子検知器が、発射角度の小さい純粋な反射電子信号を収集することと、全ての二次電子及び和大角度で発射された反射電子が反射電子検知器の中心孔を通過し、対物レンズの上方に配置されたレンズ中検知器により検知されることと、を含む。関連技術において、もう１つの任意選択的な実施例を更に提供する。これは、反射電子検知器を高圧管中に配置し、これにより、小角度で発射された反射電子を収集し、二次電子が吸引されて反射電子検知器の中心孔を通過し、対物レンズの上方に配置された二次電子検知器により検知され、又は反射電子検知器を磁気レンズ中に配置して且つ二次電子検知器の下方に位置させることを含む。上記実施例に係る角度は、反射電子の出射方向の、試料表面に対する角度を指す。

【0046】

しかしながら、上記実施形態において、下記明らかな技術的課題が存在する。低ドロップポイントエネルギー条件下で、走査型電子顕微鏡が、高いフラックス、及び高い二次電子と反射電子の検知効率を有することが求められる。上記実施形態において、反射電子ビームは、初期電子ビームにより試料表面で励起された後、対物レンズ外の反射電子検知器に直接的に入射される。低ドロップポイントエネルギーで、反射電子のエネルギーが低くて３ｋｅＶ未満であるため、反射電子検知器に入射された反射電子により励起された信号が弱くなり、反射電子検知器の利得が小さくなる。又は、反射電子が電界により加速された後に反射電子検知器に入射された時、一部の二次電子及び反射電子が最上方の検知器の中心孔から逃すため、二次電子及び反射電子の検知率を低下させる。なお、異なる発射角度からの反射電子が、試料の異なる次元での情報を表すとができるため、出射角度の、試料表面に対する角度が小さい反射電子は、試料の外観情報を表すことができ、出射角度の、試料表面に対する角度が大きい反射電子は、試料の材料情報を表すことができる。所定のドロップポイントエネルギーについて、電界の強度、磁界の強度及び反射電子検知器の位置が一定であるため、反射電子の運動経路の変更により反射電子検知器による特定の発射角度の反射電子の検知を実現させることができない。

【0047】

また１つの任意選択的な実施形態において、反射電子検知器は、異なる発射角度の反射電子を区分するための複数の環状検知チャネルを有する。しかしながら、該構造を有する反射電子検知器は、相対的複雑であり、異なるドロップポイントエネルギー、異なる発射角度の反射電子を選択的に収集する柔軟性が低い。

【0048】

実施例１
上記課題について、本発明の実施例１は、低エネルギー走査型電子顕微鏡システムを提供する。走査型電子顕微鏡システムの構造は、図１に示すように、第１電子源１０１と、電子加速構造と、磁気レンズ１０７及び電気レンズ１０からなる複合対物レンズ１１と、第１偏向装置１０６と、第１検知装置１０５と、を備え、前記第１電子源１０１は、電子ビームを生成することに用いられる。任意選択的な実施形態において、前記第１電子源は、例えば、熱電界放出型第１電子源又は冷電界放出型第１電子源のような、電界放出型第１電子源であり、タングステンフィラメント及び六ホウ化ランタン材料からなる熱放射源に比べて、より優れた電流密度及び輝度を有し、また、より小さい仮想放射源を有し、電子ビームが試料に集束することで発生したスポットの大きさを減少させ、走査型電子顕微鏡システムによる試料検知の分解能を向上させることができる。

【0049】

前記電子加速構造は、陽極１０２であり、電子ビームの発射方向に沿って、前記第１電子源１０１の下方に位置し、電界を形成して前記電子ビームの運動速度を増加させることに用いられる。関連技術において、走査型電子顕微鏡の陽極と第１電子源との間に、一般的に少なくとも１つの吸引電極が含まれる。本発明の実施例において、前記第１電子源１０１で生成した電子ビームは、陽極により直接的に電界放出され、前記陽極１０２と前記第１電子源１０１のエミッタティップの距離を可能な限りちいさくなるように制御し、電子ビームのエネルギー分散の減少に寄与し、更に、空間電荷効果による第１電子源１０１から発射した電子ビームへの影響更に減少させる。本発明の実施例において、電子ビームが陽極により加速された後、複合対物レンズ１１で形成される集束場の近傍に入り、いずれも高いエネルギーを保持することができ、また、空間電荷効果による第１電子源１０１から発射した電子ビームへの影響を減少させる。

【0050】

本発明の実施例において、前記第１電子源１０１の電圧値Ｖ１＜−５ｋＶであり、Ｖ１の典型的な値は、−１０ｋＶである。前記陽極１０２は、接地し、電圧値はゼロであり、前記第１電子源１０１で生成した電子ビームが陽極１０２を経過した後、運動速度は、増加する。

【0051】

前記複合対物レンズ１１は、磁気レンズ１０７と、電気レンズ１０と、を含み、前記電子加速構造により加速された電子ビームを集束することに用いられる。

【0052】

前記第１偏向装置１０６は、前記磁気レンズ１０７の内壁と前記電子ビームの光軸１１０との間に位置し、前記試料に入射される前の電子ビームの運動方向を変更することに用いられる。前記第１偏向装置１０６は少なくとも、第１偏向器１０６ａと、第２偏向器１０６ｂと、を備え、より多い偏向器が初期電子走査に関与してもよい。第１偏向器１０６ａ、第２偏向器１０６ｂはいずれも磁気偏向器又は電気偏向器であってもよい。第１偏向器１０６ａ及び第２偏向器１０６ｂは、磁気レンズの内側に位置し、第１偏向器１０６ａ及び第２偏向器１０６ｂは、協働し、且つ磁気レンズフィールドに近く、大型走査フィールド場合の走査フィールドの縁の収差の低下に寄与する。第１偏向器１０６ａ及び第２偏向器１０６ｂは、一般的には、例えば、４極、８極、１２極、１６極等ような多極磁気偏向器又は電気偏向器であってもよく、如何なる偏向方向の走査フィールドを発生することができる。本発明の実施例において、陽極１０２から反射電子検知器１０５ｂまでの電子ビーム路径における要素がいずれも接地するため、好ましくは、静電気偏向器である。静電気偏向器は、磁気偏向器に比べて速度がより速く、高速電子ビーム走査に更に寄与し、電子ビーム顕微鏡のイメージング速度の実現に寄与する。

【0053】

前記第１検知装置１０５は、初期電子ビームが試料に作用することで生成した二次電子及び反射電子を受信するための第１サブ検知装置１０５ａと、前記反射電子を受信するための第２サブ検知装置１０５ｂと、前記二次電子及び前記反射電子の運動方向を変更するための制御装置１０５ｃと、を備える。

【0054】

任意選択的な実施例において、前記第１サブ検知装置１０５ａは、中心検知器であり、前記磁気レンズ１０７の上方に位置する。前記第２サブ検知装置１０５ｂは、反射電子検知器であり、前記磁気レンズ１０７の下方に位置し、前記磁気レンズ１０７の磁極片と密着される。

【0055】

前記中心検知器１０５ａ及び反射電子検知器１０５ｂは、中心孔を有する円形検知器であり、いずれも、半導体検知器、アバランシェ検知器又はシンチレータ及び光導管からなる検知器であってもよい。反射電子検知器１０５ｂの厚さが薄く、２ｍｍひいては１ｍｍ以下に制御される。これにより、前記磁気レンズ１０７と試料台１０９との間の空間を多く占用することを避け、対物レンズと試料との間の作動距離を小さくなるように確保し、高い分解能を確保する。前記中心検知器１０５ａの中心孔の直径Φ２≦１ｍｍである。これにより、信号電子の受信効率を向上させる。

【0056】

任意選択的な実施例において、前記制御装置１０５ｃは、第１サブ検知装置１０５ａの下方、第２サブ検知装置１０５ｂの上方に位置する。前記制御装置１０５ｃは、電気偏向器及び磁気偏向器からなり、電気偏向器及び磁気偏向器は、複合電磁界を発生する。ここで、電界強度の大きさ及び方向、磁界強度の大きさ及び方向は、いずれも初期電子ビームの速度に関わる。好適な実施形態において、前記制御装置１０５ｃの機能は、ウェーンアナライザにより実現することができる。

【0057】

制御装置１０５ｃにおける電気偏向器は、電界を発生する。初期電子が受けた電界力は、以下のとおりである。

【0058】

Ｆｅ＝ｑＥ （１）
ただし、ｑは、帯電粒子の帯電量であり、Ｅは、電界強度である。

【0059】

それと同時に、制御装置１０５ｃにおける磁気偏向器は、電界強度に垂直な磁界を発生する。初期電子が受けたローレンツ力は以下のとおりである。

【0060】

Ｆｍ＝ｑｖ×Ｂ （２）
ただし、Ｂは、磁気誘導強度であり、ｖは、帯電粒子の速度である。

【0061】

初期電子ビームについて、電子ビームが電界力Ｆｅのを受けると同時に、逆方向のＦｍ磁界力を受ける。電界力と磁界力の作用力はバランスを取り、初期電子の偏向を引き起こすことがない。

【0062】

初期電子ビームが試料に作用することで生成した信号電子はウェーンアナライザを通過する時、ローレンツ力が電子の移動方向に関わり、電界力が電子の移動方向に関わらないため、信号電子の入射方向は反対方向になり、この場合、ローレンツ力Ｆｍの方向は、電界力Ｆｅと同じであるようになり、信号電子は、両者を結合した力を受け、電界力の方向へ偏向する。

【0063】

任意選択的な実施形態において、ウェーンアナライザにおける電気偏向器は、複数の静止電極を含む多極型構造であり、ウェーンアナライザにおける磁気偏向器は、例えば、４極、８極、１２極、１６極等のような複数の磁極を含む多極型構造である。これにより、光軸に沿って３６０度回転して分布する任意の方向のバランスが取られた電界及び磁界を発生し、更に、信号電子を光軸に沿って３６０度回転する任意の方向へ偏向するように制御する。

【0064】

本発明の実施例において、前記複合対物レンズ１１は、磁気レンズ１０７と、電気レンズ１０と、を備え、前記磁気レンズ１０７は、好ましくは電流コイルにより励起されたイマージョン型磁気レンズであり、ワイヤが巻き付けられた励起コイルの外部に、磁気材料からなるハウジングがある。前記磁気レンズ１０７の開口部は、磁気レンズの磁極片であり、磁極片の開口は、試料に向かう。試料面は、前記磁気レンズ１０７のＺ方向磁界の最も強い箇所の近傍に位置する。関連技術において、非イマージョン型磁気レンズの磁極片の開口部は、電子ビームの光軸１１０の方向に向かい、且つ磁気レンズの集束フィールドは、試料面から離れる。従って、本発明の実施例におけるイマージョン型磁気レンズ１０７のイメージング収差は、関連技術における非イマージョン型磁気レンズのイメージング収差よりも小さいため、走査型電子顕微鏡システムの分解能を向上させる。

【0065】

本発明の実施例において、前記電気レンズ１０は、第２サブ検知装置１０５ｂ、試料台１０９及び制御電極１０８からなる。

【0066】

任意選択的な実施形態において、前記第２サブ検知装置１０５ｂは、反射電子検知器であり、前記磁気レンズ１０７の下方に位置し、前記磁気レンズ１０７の磁極片と密着される。前記制御電極１０８は、中心孔を有し、前記制御電極１０８は、前記第２サブ検知装置１０５ｂと前記試料台１０９との間に位置する。

【0067】

任意選択的な実施形態において、前記電気レンズ１０は、減速型陰極レンズであり、陽極により加速された電子ビームの運動速度を減少させ、信号電子の運動経路を制御することに用いられる。前記第２サブ検知装置１０５ｂは、グランド電位にあり、つまり、第２サブ検知装置１０５ｂの電圧値はゼロであり、電子ビームが陽極１０２から第２サブ検知装置１０５ｂまで経過した経路の電圧値はいずれもグランド電位である。試料台１０９の電圧値Ｖ２は、Ｖ１＜Ｖ２＜−５ｋＶである。試料は、試料台１０９上に配置された後、試料台１０９と同一又は近似する電圧値を有する。前記制御電極１０８の電圧値Ｖ３は調整可能であり、制御電極１０８の電圧値Ｖ３≦０ｋＶである。制御電極１０８の電圧値を調整することで、減速型電気レンズフィールドの分布を調整する。これにより、初期電子ビームの集束、及び初期電子ビームが試料に作用することで生成した信号電子の軌跡に影響を与える。従って、第１電子源１０１で発生した電子ビームが陽極１０２により加速された後に、前記電気レンズ１０により減速されて試料に集束する。前記試料は、試料台に配置される。半導体試料、導体試料、不導電型試料等であってもよい。それと同時に、電気レンズ１０は、磁気レンズ１０７の一部の収差を補償し、走査型電子顕微鏡の分解能を向上させることができる。

【0068】

本発明の実施例において、初期電子ビームが試料で励起して発生した信号電子は、二次電子及び反射電子を含む。磁気レンズ１０７の磁界及び電気レンズ１０の電界の作用下で、二次電子及び反射電子の軌跡はいずれも影響を受ける。磁気レンズ１０７の磁界及び電界の協働作用で、元々直線状に放出された反射電子が光軸１１０の方向（ｒ方向）へ指向する作用力を受けた後、試料面から発した反射電子の運動軌跡は、次第に光軸１１０に近づく。

【0069】

特定の低ドロップポイントエネルギー条件下で、つまり、試料の電位Ｖ_２が決まった場合、制御電極の電圧Ｖ_３が特定値とされた場合、反射電子が試料面から放出されて第１検知装置により受信される期間で、反射電子の運動軌跡に、交差点が存在しない。非常に低い（５０ｅＶ未満）のドロップポイントエネルギーの場合、反射電子エネルギー及び二次電子エネルギーが特に近く、電磁界による作用を受けるため、反射電子の軌跡において、交差点を形成して反射電子検知器の中心孔を貫通する。電磁界による強い作用下で、二次電子エネルギーが小さい過ぎるため（５０ｅＶ未満）、二次電子が試料表面から放出されたばかり、その運動軌跡において、試料と反射電子検知器との間又は反射電子検知器の孔の近傍に交叉点を形成する。反射電子検知器の中心孔の直径Φ１の値が特定の範囲内である場合、二次電子は全て、反射電子検知器の中心孔を通過して検出されない。ひいては試料表面に近接して平行に放出された二次電子は、いずれも、電磁界による作用を受けて反射電子検知器の中心孔を通過して検出される。この場合、発射角度が小さい反射電子は、光軸１１０に向かう力を受けるため、光軸１１０の中心へ集束する。適切な対物レンズフィールド条件下で、発射角度がゼロに近い反射電子でも、反射電子検知器１０５ｂにより検知される。なお、発射角度が大きい反射電子である、光軸１１０に近接して放出された反射電子は、反射電子検知器１０５ｂの中心孔を通過して、中心検知器１０５ａにより検知される。反射電子検知器１０５ｂの中心孔Φ１は、数ｍｍ程度に設定される。初期電子ビームが試料表面に作用することで生成した信号電子は、電気レンズ１０により加速されてウェーンアナライザ１０５ｃにより偏向された後、検知器１０５により検知される。ここで、信号電子の一部は直接的に１０５ｂにより検知され、他の部分が１０５ａにより検知される。二次電子は、完全に反射電子検知器１０５ｂの中心孔を通過することができる。

【0070】

制御装置１０５ｃがウェーンアナライザであることを例として、ウェーンアナライザ１０５ｃがオフしている場合、図２に示すように、信号電子は、電気レンズ１０により加速された後、発射角度が小さい反射電子は、完全に反射電子検知器１０５ｂにより検知される。中心検知器１０５ａの中心孔が極めて小さい場合、殆ど全ての二次電子及び発射角度が大きい反射電子は、中心検知器１０５ａにより検知され、僅かな二次電子が検知器１０５により受信されなく、中心検知器１０５ａの中心孔を通過する。

【0071】

本発明の実施例において、ウェーンアナライザ１０５ｃがオンしている場合、図１に示すように、ウェーンアナライザ１０５ｃで発生した電界及び磁界が適切である時、信号電子は、電気レンズ１０により加速された後、発射角度が小さい反射電子は、完全に反射電子検知器１０５ｂにより検知される。全ての二次電子及び発射角度が大きい反射電子は、いずれも中心検知器１０５ａにより検知される。この場合、ウェーンアナライザ１０５ｃの補助で、第１検知装置１０５の検知効率は、約１００％までに向上する。低ドロップポイントエネルギー走査型電子顕微鏡システムにおいて、信号電子の収集効率が直接的に走査型電子顕微鏡システムの速度を決定する。一方で、低ドロップポイントエネルギー走査型電子ビーム顕微鏡により観察される試料が半導体又は有機材料などの不良な導体であり、その信号電子の収量が良導体よりも遥かに低いため、信号電子を可能な限り多く収集することは、電子顕微鏡のイメージング速度の向上に寄与する。また一方で、二次電子及び反射電子はいずれも、電気レンズ１０で発生した付加的な加速フィールドによる作用を受けるため、二次電子及び反射電子のエネルギーは、約Ｖ_２電子ボルト向上し、検知器でより高い信号利得を発生し、低ドロップポイントエネルギー条件下での電子ビームイメージング速度の向上に寄与する。

【0072】

前記制御電極１０８の電圧値Ｖ_３が調整可能であり、つまり、制御電極１０８の電圧値Ｖ３の大きさは、必要に応じて柔軟に調整可能である。従って、制御電極１０８の電圧を調整することで、電気レンズ１０のフィールドを柔軟に調整し、反射電子及び二次電子の運動軌跡を制御することができる。図３ａに示すように、制御電極１０８の電圧値Ｖ_３を反射電子検知器の電圧値と試料台１０９の電圧値Ｖ_２との間で調整する時、試料台１０９と反射電子検知器１０５ｂとの間で静電気レンズフィールドを形成することができる。本発明の実施例において、電気レンズフィールドの等電位線は図３ａにおける１３に示すとおりである。静電気レンズフィールドと対物レンズの磁界は共同で信号電子に作用する。この場合、二次電子が交差スポットを形成して完全に反射電子検知器１０５ｂの中心孔を通過し、出射角度が大きい反射電子も反射電子検知器１０５ｂの中心孔を通過し、ウェーンアナライザ１０５ｃによる作用下で、中心検知器１０５ａにより検知される。出射角度が小さい反射電子は、電気レンズ１０による作用下で、反射電子検知器１０５ｂにより検知される。また、制御電極１０８の電圧が連続的に変動可能であるため、特定の角度範囲で出射した反射電子が検知器１０５ｂにより検知されるように制御することができる。これにより、出射角度が特定値より大きい反射電子を、検知器１０５ｂの中心孔を通過して検知器１０５ａにより捕捉されるように制御する。

【0073】

異なる角度で放出した反射電子により運ばれる材料情報が異なるため、発射角度が小さい反射電子は、試料表面の起伏による影響を受けて、試料表面の外観情報を表すことができる。発射角度が大きい（９０°に近い）反射電子である、光軸１１０に近接する反射電子は、試料の材料情報を表すことができる。従って、制御電極１０８の電圧値の調整により、発射角度が特定値内である反射電子を検知器１０５ｂにより検知されるように制御し、更に、反射電子検知器１０５ｂにより取得された反射電子画像が試料の材料情報を表すことができるか、それとも試料表面の外観情報を表すことができるかを決定する。なお、試料自体の差異により、初期電子ビームが試料に作用した後に発生した反射電子の発射角度も異なる。検知される反射電子を柔軟に選択することで、最適な反射電子コントラスト画像を得ることができる。従って、制御電極１０８により、複合対物レンズ１１における電気レンズの電界を柔軟に制御することができ、検知しようとする信号電子のタイプ及び分布角度を柔軟に選択することもできる。１つの反射電子検知器１０５ｂを用いることで、特定の角度範囲内で放出された反射電子を選択して捕捉することができる。関連技術における反射電子検知器を、複数の検知チャネルを有する環状ゾーンに分けることに比べて、異なる角度範囲内の反射電子を選択して捕捉するという要件に更に適応可能であり、検知器の複雑さを低減させる。

【0074】

本発明の実施例において、制御電極１０８の電圧値Ｖ_３が試料台１０９の電圧値Ｖ_２より少なくとも５０Ｖ小さい場合、静電フィールドの分布は、図３ｂに示すように変動し、制御電極１０８と試料台１０９との間で電子に下向き力を印加する電界を形成する。１４は、該実施例の下向き電界の等電位線である。二次電子は、下向き電界により抑制され、上向きに送られず、試料に戻る。反射電子は、ｒ方向の外向き力を受ける。従って、発射角度が小さい反射電子も反射電子検知器１０５ｂにより検知される。発射角度がより大きい反射電子が中心検知器１０５ａにより検知される。中心検知器１０５ａ及び反射電子検知器１０５ｂにより取得したものは、異なる出射角度で出射した純粋な反射電子であり、二次電子が存在しない。

【0075】

従って、制御電極１０８により、電気レンズ１０の電界を柔軟に制御し、中心検知器１０５ａにより検知される電子のタイプを柔軟に選択し、更に、単一の反射電子の検知、又は反射電子及び二次電子を含む信号電子の検知を選択する。従来技術における中心検知器の前に、純粋な反射電子情報を取得するための調整可能なフィルタを追加することに比べて、本発明の実施例は、第１検知装置の複雑さを低減させる。

【0076】

要するに、制御電極１０８を調整することで、異なる出射角度の反射電子、単一の反射電子、反射電子と二次電子の混合情報、又は単一の二次電子を検知するように選択することができる。これにより、低ドロップポイントエネルギー条件下での信号電子検知の柔軟性を向上させる。

【0077】

上記から分かるように、本発明の実施例において、第１電子源１０１で発生した電子ビームは、試料に集束して集束点又は交差ビームスポットを形成し、第１電子源１０１と試料台１０９との間の経路において、他の集束点又は交差ビームスポットが発生していない。電子ビームが陽極１０２を経過して複合対物レンズのレンズフィールドに近接する前に、電子ビームはいずれも高いエネルギーを保持する。第１電子源１０１の電圧Ｖ１の値が−１０ｋＶであると、初期電子が複合対物レンズフィールドに近接する前の光学経路において、いずれも１０ｋｅＶのエネルギーを保持し、且つ、他の集束点又は交差ビームスポットを発生していない。これにより、空間電荷効果による光学システムへの影響を効果的に減少させる。

【0078】

実施例２
本発明の実施例２で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、本発明の実施例１で提供される走査型電子顕微鏡システムと類似しており、本発明の実施例２で走査型電子顕微鏡システムの構造は、光軸１１０の方向に沿って陽極１０２の下方に配置され、陽極１０２を経過した電子ビームの特徴を変更することに用いられる電子ビーム調整装置を更に備え、前記電子ビームの特徴が少なくとも電子ビームのビーム密度及び電子ビームの直径を含むという点で相違する。

【0079】

任意選択的な実施形態において、図４に示すように、前記電子ビーム調整装置は、集束装置１０３である。集束装置１０３は、初期電子ビームの出射方向に沿って陽極１０２の下方に設けられ、陽極により加速された電子ビームを集束することに用いられ、つまり、電子ビームの発射開き角を変更し、更に、電子ビームが試料に到着するビーム密度を制御する。また、電子ビームが収束装置１０３を経過した後に交差スポットを形成しない。

【0080】

好ましい実施形態において、集束装置１０３は、電気励起型磁気レンズであり、集束装置１０３の集束磁界は、連続的に調整可能である。

【0081】

実施例３
本発明の実施例３で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、本発明の実施例１、実施例２で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムと類似する。本発明の実施例３で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造は、図５ａに示すように、本発明の実施例１で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムに比べて、電子ビーム調整装置が絞り１０４であり、前記絞り１０４が光軸方向に沿って前記陽極の下方に位置し、陽極１０２を経過した電子ビームをフィルタリングすることに用いられるという点で相違する。

【0082】

又は、本発明の実施例３で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造は、図５ｂに示すように、本発明の実施例２で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムに比べて、電子ビーム調整装置が絞り１０４を更に備え、該絞り１０４は、光軸方向に沿って前記集束装置１０３の下方に位置し、集束装置１０３を通過した電子ビームをフィルタリングすることに用いられ、第１電子源１０１で発生した電子ビームは、陽極１０２、集束装置１０３及び絞り１０４を通過した後、光軸１１０に沿って下へ運動する。

【0083】

実施例４
本発明の実施例４で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、本発明の実施例１で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムと類似しており、図６に示すように、本発明の実施例４で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの電子加速構造が陽極１０２と、高圧管４０１と、を含むという点で相違する。

【0084】

本発明の実施例において、陽極１０２から反射電子検知器１０５ｂまでの経路において、電子ビームが高圧管中で高速を保持する。高圧管に電圧値がＶ_４である高圧が印加されたため、第１偏向装置１０６として、好ましくは磁気偏向器を用いる。

【0085】

本発明の実施例において、電子加速構造は、陽極１０２及び高圧管４０１からなる。高圧管４０１はそれぞれ陽極１０２及び第２サブ検知装置１０５ｂに接続される。第１電子源１０１の電圧値Ｖ１＜０ｋＶであり、陽極１０２の電圧値及び高圧管４０１の電圧値はいずれもＶ４であり、Ｖ４＞＋５ｋＶである。電気レンズ１０は、減速型陰極レンズであり、陽極により加速された電子ビームの運動速度を減少させ、信号電子の運動経路を制御することに用いられる。前記第２サブ検知装置１０５ｂの電圧値がＶ４であり、電子ビームが陽極１０２から第２サブ検知装置１０５ｂまで経過した経路の電圧値は、いずれもＶ４である。試料台１０９の電圧値Ｖ２は、Ｖ_１＜Ｖ_２≦０ｋＶである。試料が試料台１０９に配置された後、試料台１０９と同一又は近似した電圧値を有する。前記制御電極１０８の電圧値Ｖ３は、調整可能であり、制御電極１０８の電圧値Ｖ３≦Ｖ４である。制御電極１０８の電圧値を調整することで、減速型電気レンズフィールドの分布を調整し、初期電子ビームの集束、及び初期電子ビームが試料に作用することで生成した信号電子の軌跡に影響を与える。

【0086】

制御装置１０５ｃがウェーンアナライザであることを例として、ウェーンアナライザ１０５ｃがオフしている場合、図７に示すように、信号電子は、電気レンズ１０により加速された後、出射角度が小さい反射電子は、完全に反射電子検知器１０５ｂにより検知される。中心検知器１０５ａの中心孔が極めて小さい場合、殆ど全ての二次電子及び出射角度が大きい反射電子は、中心検知器１０５ａにより検知され、僅かな二次電子が検知器１０５により検知されなく、中心検知器１０５ａの中心孔を通過する。ウェーンアナライザ１０５ｃがオンしている場合、図６に示すように、ウェーンアナライザ１０５ｃで発生した電界及び磁界が適切である時、信号電子は、電気レンズ１０により加速された後、出射角度が小さい反射電子は、完全に反射電子検知器１０５ｂにより検知される。全ての二次電子及び出射角度が大きい反射電子は、中心検知器１０５ａにより検知される。従って、アナライザ１０５ｃは検知効率を約１００％までに向上する。低エネルギー走査型電子顕微鏡システムにおいて、信号電子の収集効率が直接的に走査型電子顕微鏡の速度を決定する。低エネルギー走査型電子ビーム顕微鏡により観察される試料が半導体又は有機材料である不良な導体であり、その信号電子の収量が良導体よりも遥かに低いため、信号電子を可能な限り収集することは、電子顕微鏡のイメージング速度の向上に寄与する。また、二次電子及び反射電子はいずれも、陰極電気レンズで発生した付加的な加速フィールドによる作用を受けるため、二次電子及び反射電子のエネルギーは、約Ｖ_２電子ボルト向上し、検知器でより高い信号利得を発生し、低エネルギー条件下での電子ビームイメージング速度の向上に寄与する。

【0087】

前記制御電極１０８の電圧値Ｖ_３が調整可能であり、つまり、制御電極１０８の電圧値Ｖ３の大きさは、調整可能である。従って、制御電極１０８の電圧を調整することで、電気レンズ１０のフィールドを柔軟に調整し、反射電子及び二次電子の運動軌跡を制御することができる。図８ａに示すように、制御電極１０８の電圧値Ｖ_３を反射電子検知器の電圧値Ｖ_４と試料台１０９の電圧値Ｖ_２との間で調整する時、試料台１０９と反射電子検知器１０５ｂとの間で静電気レンズフィールドを形成することができる。本発明の実施例において、電気レンズフィールドの等電位線は図８ａにおける２１に示すとおりである。静電気レンズフィールドと対物レンズの磁界は共同で信号電子に作用する。この場合、二次電子が交差スポットを形成して完全に反射電子検知器１０５ｂの中心孔を通過し、出射角度が大きい反射電子も反射電子検知器１０５ｂの中心孔を通過し、ウェーンアナライザ１０５ｃによる作用下で、中心検知器１０５ａにより検知される。出射角度が小さい反射電子は、電気レンズ１０による作用下で、反射電子検知器１０５ｂにより検知される。また、制御電極１０８の電圧が連続的に変動可能であるため、特定の角度範囲で出射した反射電子が検知器１０５ｂにより検知されるように制御することができる。これにより、出射角度が特定値より大きい反射電子を、検知器１０５ｂの中心孔を通過して検知器１０５ａにより捕捉されるように制御する。

【0088】

異なる角度で放出した反射電子により運ばれる材料情報が異なるため、発射角度が小さい反射電子は、試料表面の起伏による影響を受けて、試料表面の外観情報を表すことができる。発射角度が大きい（９０°に近い）反射電子である、光軸に近接する反射電子は、試料の材料情報を表すことができる。従って、制御電極１０８の電圧値の調整により、発射角度が特定値内である反射電子を検知器１０５ｂにより検知されるように制御し、更に、反射電子検知器１０５ｂにより取得された反射電子画像が試料の材料情報を表すことができるか、それとも試料表面の外観情報を表すことができるかを決定する。なお、試料自体の差異により、初期電子ビームが試料に作用した後に発生した反射電子の発射角度も異なる。検知される反射電子を柔軟に選択することで、最適な反射電子コントラスト画像を得ることができる。従って、制御電極１０８により、複合対物レンズ１１における電気レンズの電界を柔軟に制御することができ、検知しようとする信号電子のタイプ及び分布角度を柔軟に選択することもできる。１つの反射電子検知器１０５ｂを用いることで、選択角度範囲内で放出された反射電子を選択して捕捉することができる。関連技術における反射電子検知器を、複数の検知チャネルを有する環状ゾーンに分けることに比べて、異なる角度範囲内の反射電子を選択して捕捉するという要件に更に適応可能であり、検知器の複雑さを低減させる。

【0089】

本発明の実施例において、制御電極１０８の電圧値Ｖ_３が試料台１０９の電圧値Ｖ_２より少なくとも５０Ｖ小さい場合、静電フィールドの分布は、図８ｂに示すように変動し、制御電極１０８と試料台１０９との間で電子に下向き力を印加する電界を形成する。２２は、該実施例の下向き電界の等電位線である。二次電子は、下向き電界により抑制され、上向きに送られず、試料に戻る。反射電子は、ｒ方向の外向き力を受ける。従って、発射角度が小さい反射電子も反射電子検知器１０５ｂにより検知される。発射角度がより大きい反射電子が中心検知器１０５ａにより検知される。中心検知器１０５ａ及び反射電子検知器１０５ｂにより取得したものは、異なる出射角度で出射した純粋な反射電子であり、二次電子が存在しない。

【0090】

従って、制御電極１０８により、電気レンズ１０の電界を柔軟に制御し、中心検知器１０５ａにより検知される電子のタイプを柔軟に選択し、更に、単一の反射電子の検知、又は反射電子及び二次電子を含む信号電子の検知を選択する。従来技術における中心検知器の前に、純粋な反射電子情報を取得するための調整可能なフィルタを追加することに比べて、本発明の実施例は、第１検知装置の複雑さを低減させる。

【0091】

要するに、制御電極１０８を調整することで、異なる出射角度の反射電子、単一の反射電子、反射電子と二次電子の混合情報、又は単一の二次電子を検知するように選択することができる。これにより、低ドロップポイントエネルギー条件下での信号電子検知の柔軟性を向上させる。

【0092】

実施例５
本発明の実施例５で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、本発明の実施例４で提供される走査型電子顕微鏡システムと類似しており、本発明の実施例５で走査型電子顕微鏡システムの構造は、光軸方向に沿って陽極１０２の下方に配置され、陽極１０２を経過した電子ビームの特徴を変更することに用いられる電子ビーム調整装置を更に備え、前記電子ビームの特徴が少なくとも電子ビームのビーム密度及び電子ビームの直径を含むという点で相違する。

【0093】

任意選択的な実施形態において、図９に示すように、前記電子ビーム調整装置は、集束装置１０３である。集束装置１０３は、初期電子ビームの出射方向に沿って陽極１０２の下方に設けられ、陽極により加速された電子ビームを集束することに用いられ、つまり、電子ビームの発射開き角を変更し、更に、電子ビームが試料に到着するビーム密度を制御する。また、電子ビームが収束装置１０３を経過した後に交差スポットを形成しない。

【0094】

好ましい実施形態において、集束装置１０３は、電気励起型磁気レンズであり、集束装置１０３の集束磁界は、連続的に調整可能である。

【0095】

実施例６
本発明の実施例６で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、本発明の実施例４、実施例５で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムと類似する。本発明の実施例６で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造は、図１０ａに示すように、本発明の実施例４で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムに比べて、電子ビーム調整装置が絞り１０４であり、前記絞り１０４が光軸方向に沿って前記陽極の下方に位置し、陽極１０２を経過した電子ビームをフィルタリングすることに用いられるという点で相違する。

【0096】

又は、本発明の実施例６で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムの構造は、図１０ｂに示すように、本発明の実施例５で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムに比べて、電子ビーム調整装置が絞り１０４を更に備え、該絞り１０４は、光軸方向に沿って前記集束レンズ１０３の下方に位置し、集束レンズ１０３を通過した電子ビームをフィルタリングすることに用いられ、第１電子源１０１で発生した電子ビームは、陽極１０２、集束レンズ１０３及び絞り１０４を通過した後、光軸１１０に沿って下へ運動する。

【0097】

実施例７
上記実施例１から実施例６によれば、本発明の実施例７で提供される低エネルギー走査型電子顕微鏡システムは、図１１に示すように、信号処理装置３０を更に備える。該信号処理装置３０は、前記第１サブ検知装置及び／又は第２サブ検知装置に接続され、前記第１サブ検知装置が受信した二次電子及び／又は反射電子に基づいて生成した第１信号を処理することに用いられ、及び／又は、前記第２サブ検知装置が受信した反射電子に基づいて生成した第２信号を処理することに用いられる。

【0098】

任意選択的な実施形態において、前記信号処理装置は、信号増幅サブ装置と、信号処理サブ装置と、を含み、
信号増幅サブ装置は、前記第１信号を増幅させることに用いられる第１信号増幅サブ装置３００ａ、及び／又は、前記第２信号を増幅させることに用いられる第２信号増幅サブ装置３００ｂを含み、
信号処理サブ装置は、増幅した第１信号を処理した後に出力し、第１画像を形成することに用いられる第１信号処理サブ装置３０１ａ、及び／又は、増幅した第２信号を処理した後に出力し、第２画像を形成することに用いられる第２信号処理サブ装置３０１ｂを含む。

【0099】

任意選択的な実施形態において、前記信号処理装置は、前記信号処理サブ装置により処理された第１信号及び前記信号処理サブ装置により処理された第２信号に対して合成処理を行い、複合画像を形成することに用いられる信号合成サブ装置を更に含む。

【0100】

本発明の実施例において、第１サブ検知装置から出力された信号及び第２サブ検知装置から出力された信号に対して、増幅、処理操作を行い、対象がはっきりしている検知のための二次電子画像又は反射電子画像をそれぞれ生成する。信号合成サブ装置３０２により、処理した第１サブ検知装置から出力された第１信号及び処理した第２サブ検知装置から出力された第２信号を合成し、収集率が１００％であるか又は１００％に近い合成画像を得る。

【0101】

実施例８
上記実施例１から実施例７に記載の低エネルギー走査型電子顕微鏡システムによれば、本発明の実施例８は、試料検知方法を更に提供する。前記試料検知方法の処理フローは、図１２に示すように、下記ステップを含む。

【0102】

ステップＳ１０１において、第１電子源から発生した電子ビームを電子加速構造により加速した後、運動速度を増加させる。

【0103】

任意選択的な実施形態において、前記電子加速構造は陽極であり、前記第１電子源の電圧値Ｖ１＜−５ｋＶであり、陽極は接地する。

【0104】

もう１つの任意選択的な実施形態において、前記電子加速構造は、陽極と、高圧管と、を含み、第１電子源の電圧値Ｖ１＜０ｋＶであり、陽極の電圧値Ｖ４は、Ｖ４＞＋５ｋＶであり、高圧管の電圧値はＶ４である。

【0105】

前記第１電子源から発生した電子ビームは、前記電子加速構造により加速された後、エネルギーは、５ｋｅＶより大きいように保持し、典型的な値は、１０ｋｅＶである。光軸に沿って下へ運動する。下へ運動する高エネルギー電子ビームは、集束レンズにより集束されるが、交差スポットを形成せず、絞りを通過する。両者は、電子ビームのビーム大きさ及びビームスポットの直径を調整した。

【0106】

ステップＳ１０２において、前記電子加速構造により加速された電子ビームが、複合対物レンズにより集束され、電気レンズにより減速され、第１偏向装置により前記電子ビームの運動方向が変更された後、試料に作用し、二次電子及び反射電子を生成する。

【0107】

好ましい実施形態において、運動速度が増加された電子ビームは、複合対物レンズにより集束され、電気レンズにより減速され、第１偏向装置により偏向された後、試料の表面で走査を行い、二次電子及び反射電子を生成する。ここで、複合対物レンズは、磁気レンズと、電気レンズと、を含む。前記磁気レンズは、好ましくは電流コイルにより励起されたイマージョン型磁気レンズであり、ワイヤが巻き付けられた励起コイルの外部に、磁気材料からなるハウジングがある。前記磁気レンズの開口部は、磁気レンズの磁極片であり、磁極片の開口は、試料に向かう。試料面は、前記磁気レンズのＺ方向磁界の最も強い箇所の近傍に位置する。関連技術において、非イマージョン型磁気レンズの磁極片の開口部は、電子ビームの光軸の方向に向かい、且つ磁気レンズの集束フィールドは、試料面から離れる。従って、本発明の実施例におけるイマージョン型磁気レンズのイメージング収差は、関連技術における非イマージョン型磁気レンズのイメージング収差よりも小さいため、走査型電子顕微鏡システムの分解能を向上させる。

【0108】

任意選択的な実施形態において、前記電気レンズにおける反射電子検知器は、グランド電位にあり、前記試料台の電圧値はＶ２であり、Ｖ１＜Ｖ２＜−５ｋＶであり、前記制御電極の電圧値Ｖ３は調整可能であり、大きさがＶ３≦０ｋＶである。電子ビームが陽極から反射電子検知器まで経過した経路は、いずれもグランド電位である。

【0109】

もう１つの任意選択的な実施形態において、前記電気レンズにおける反射電子検知器は、Ｖ４電位にある。試料台の電圧値は、Ｖ１＜Ｖ２≦０ｋＶであり、制御電極の電圧値Ｖ３は調整可能であり、Ｖ３≦Ｖ４である。

【0110】

前記複合対物レンズにおける磁気レンズで発生した集束磁界及び電気レンズで発生した減速電界が複合集束フィールドを構成する。光軸に沿って下へ運動する高エネルギー電子ビームは、複合集束フィールドにより集束されると共に、集束電子ビームは、前記減速電界により、エネルギー５ｋｅＶ以下に減速され、検知待ち試料に集束されて検知待ち試料を照射する。低エネルギー集束電子ビームは、偏向器により発生した偏向フィールドによる作用下で、試料上で走査を行い、二次電子及び反射電子を含む信号電子を生成する。

【0111】

ステップＳ１０３において、第１検知装置により受信するように、前記電気レンズ及び制御装置による作用下で前記二次電子及び前記反射電子に対して運動方向変更を行う。

【0112】

任意選択的な実施形態において、第１検知装置は、反射電子検知器及び中心検知器を含む。試料から戻った信号電子は、電気レンズの電界により加速される。前記制御装置の電圧値Ｖ３は、連続的に変動可能である。制御装置の電圧値Ｖ３を反射電子検知器の電圧値と試料台の電圧値Ｖ２との間で調整する時、二次電子及び出射角度が第１閾値より大きい反射電子は中心検知器により検知される。出射角度が第１閾値未満である反射電子は、反射電子検知器により検知される。制御電極の電圧値Ｖ３が試料台の電圧値Ｖ２より少なくとも５０Ｖ小さい場合、二次電子は、抑制されて試料に戻る。出射角度が第１閾値より大きい反射電子は、中心検知器により検知される。出射角度が第１閾値未満である反射電子は、反射電子検知器により検知される。ここで、第１閾値は、反射電子検知器の位置などの属性に関わる。

【0113】

任意選択的な実施形態において、前記制御装置がウェーンアナライザである場合、ウェーンアナライザで発生した電界及び磁界の強度を調整することで、中心検知器による二次電子及び／又は反射電子の収集效率を向上させる。

【0114】

要するように、制御装置の電圧値を調整することで、異なる出射角度の反射電子情報、純粋な反射電子情報、反射電子と二次電子の混合情報、及び純粋な二次電子情報を検知するように選択することができる。

【0115】

実施例９
本発明の実施例９で提供される試料検知方法は、図１３に示すように、実施例８で提供される試料検知方法と類似しており、ステップＳ１０３を実行した後、下記ステップＳ１０４を更に含むという点で相違する。

【0116】

ステップＳ１０４において、中心検知器及び／又は反射電子検知器により受信された信号電子で生成した信号を処理する。

【0117】

本発明の実施例において、中心検知器により受信された信号電子で生成した信号及び反射電子検知器により受信された信号電子で生成した信号に対してそれぞれ、増幅、処理操作を行い、２つの対象がはっきりしている二次電子画像又は反射電子画像を生成することができる。反射電子検知器における信号及び中心検知器における信号を処理した後、合成を行い、収集率が１００％であるか又は１００％に近似する画像を得る。

【0118】

実施例１０
本発明の実施例１０は、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムを提供する。走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造は、図１４に示すように、磁気レンズ４０１と、第２偏向装置４０２と、偏向制御電極４０３と、検知待ち試料４０７と、第１サブ検知器４０４及び第２サブ検知器４０５からなる第２検知装置と、を備える。

【0119】

本発明の実施例において、前記磁気レンズ４０１は、イマージョン型電流励起磁気レンズである。その環状磁極片の開口は、検知待ち試料４０７に向かう。前記磁気レンズ４０１の中心軸線上での磁界の最も強い箇所は、前記検知待ち試料の表面近傍にあり、イマージョン型磁気レンズを形成する。

【0120】

本発明の実施例において、前記第２偏向装置４０２は、前記磁気レンズ４０１内に位置する。前記第２偏向装置４０２は、少なくとも１つのサブ偏向器を含む。

【0121】

前記第２偏向装置４０２が複数のサブ偏向器を含む場合、前記複数のサブ偏向器は、全て電気偏向器であってもよく、全て磁気偏向器であってもよく、電気偏向器と磁気偏向器の組み合わせであってもよい。

【0122】

前記第２偏向装置４０２に含まれる複数のサブ偏向器が電気偏向器と磁気偏向器の組み合わせである場合、前記電気偏向器及び前記磁気偏向器の数を限定しない。例えば、前記第２偏向装置４０２が４個のサブ偏向器を含む場合、１つの実施例において、前記電気偏向器の数が１個であり、前記磁気偏向器の数が３個である。もう１つの実施例において、前記電気偏向器の数が２個であり、前記磁気偏向器の数が２である。また１つの実施例において、前記電気偏向器の数が３個であり、前記磁気偏向器の数が１個である。また１つの実施例において、前記電気偏向器の数が０個であり、前記磁気偏向器の数が４個であるか又は前記電気偏向器の数が４個であり、前記磁気偏向器の数が０個である。

【0123】

本発明の実施例において、前記第２偏向装置４０２の形状は、円柱形である。前記第２偏向装置４０２が複数のサブ偏向器を含む場合、前記複数のサブ偏向器は、前記磁気レンズ４０１の軸線方向に沿って上から下へ順次配列される。また、前記複数のサブ偏向器が電気偏向器と磁気偏向器の組み合わせである場合、前記電気偏向器及び前記磁気偏向器の位置を限定しない。例えば、第２偏向装置４０２が４個のサブ偏向器を含む場合、１つの実施例において、前記磁気レンズ４０１の軸線方向に沿って上から下へ順に電気偏向器、電気偏向器、磁気偏向器、磁気偏向器が設けられる。もう１つの実施例において、前記磁気レンズ４０１の軸線方向に沿って上から下へ順に電気偏向器、磁気偏向器、電気偏向器、磁気偏向器が設けられる。また１つの実施例において、前記磁気レンズ４０１の軸線方向に沿って上から下へ順に磁気偏向器、磁気偏向器、電気偏向器、電気偏向器が設けられる。勿論、複数のサブ偏向器のタイプ及び位置は、複数の組み合わせ形態を含み、ここで、詳細な説明を省略する。

【0124】

本発明の実施例において、前記偏向制御電極４０３は、非磁性良導体材料からなる。前記偏向制御電極４０３は、前記磁気レンズ４０１の下方に位置し、且つ前記検知待ち試料４０７の上方に位置する。

【0125】

本発明の実施例において、前記偏向制御電極４０３は、第１中心孔及び複数の偏向制御サブ電極を含み、前記複数の偏向制御サブ電極は、前記第１中心孔を中心として、前記第１中心孔の周囲に分布する。従って、前記偏向制御電極４０３の構造は、花弁構造である。

【0126】

前記偏向制御電極４０３が八葉型構造であることを例として、前記偏向制御電極４０３の１つの構造の概略図は、図１５ａに示すとおりである。８個の偏向制御サブ電極に対応する電位は、それぞれＶ_ｙ＋ａＶ_ｘ、ａＶ_ｙ＋Ｖ_ｘ、−ａＶ_ｙ＋Ｖ_ｘ、−Ｖ_ｙ＋ａＶ_ｘ、−Ｖ_ｙ−ａＶ_ｘ、−ａＶ_ｙ−Ｖ_ｘ、ａＶ_ｙ−Ｖ_ｘ、Ｖ_ｙ−ａＶ_ｘである。ただし、ａは、電圧スケールファクタであり、Ｖ_ｙは、電圧のｙ方向成分であり、Ｖ_ｘは、電圧のｘ方向成分である。

【0127】

前記偏向制御電極４０３が十二葉型構造であることを例として、前記偏向制御電極４０３のもう１つの構造の概略図は、図１５ｂに示すとおりである。１２個の偏向制御サブ電極に対応する電位はそれぞれＶ_ｙ、Ｖ_ｘ、Ｖ_ｙ、Ｖ_ｘ、−Ｖ_ｙ、−Ｖ_ｘ、−Ｖ_ｙ、−Ｖ_ｘ、−Ｖ_ｙ、−Ｖ_ｘ、Ｖ_ｙ、−Ｖ_ｘである。ここで、Ｖ_ｙは、電圧のｙ方向成分であり、Ｖ_ｘは、電圧のｘ方向成分である。本発明の実施例において、前記偏向制御電極４０３は、給電システムにより定電圧Ｖ３が印加され、固定電位が形成される。それと同時に、前記偏向制御電極４０３に更に給電システムにより交番電圧Ｖ４を印加することで、前記偏向制御電極４０３をサブ偏向器として、前記検知待ち試料に入射された初期電子ビームを偏向させ、前記初期電子ビーム入射中で前記検知待ち試料に形成された信号電子を偏向させる。

【0128】

本発明の実施例において、前記第１サブ検知器４０４の機能は、反射電子検知器により実現でき、前記第２サブ検知器４０５の機能は、中心検知器により実現できる。ここで、前記第１サブ検知器４０４及び前記第２サブ検知器４０５は、中心孔を有する円形半導体検知器、アバランシェ検知器又はシンチレータ及び光導管からなる検知器である。

【0129】

本発明の実施例において、前記第１サブ検知器４０４は、第２中心孔を有し、前記第２中心孔の直径は、前記偏向制御電極４０３における第１中心孔の直径未満である。好適な実施例において、前記第１サブ検知器４０４の第２中心孔の直径は、ミリメートル程度であり、例えば、第２中心孔の直径は、５ｍｍ以下である。

【0130】

本発明の実施例において、前記第１サブ検知器４０４は少なくとも１つの第１サブ検知アセンブリを含む。各第１サブ検知アセンブリは、取得した対応する領域の信号電子に対応する信号を前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの外部の画像処理装置に送信し、対応する領域の信号をイメージングすることに用いられる。前記第１サブ検知器４０４は、半導体材料からなるものである。前記第１サブ検知器４０４が複数の第１サブ検知アセンブリを有する場合、複数の第１サブ検知アセンブリは、前記第２中心孔を中心として、前記第２中心孔の周囲に分布する。また、複数の第１サブ検知アセンブリ同士は相互絶縁する。各第１サブ検知アセンブリは、自体に対応する領域の信号電子を受信することに用いられる。前記第１サブ検知器４０４の構造によれば、前記第１サブ検知器４０４の検知領域は、複数の第１サブ検知アセンブリの分布に基づいて複数のサブ検知領域に分割されると理解されてもよい。

【0131】

一実施例において、第１サブ検知器４０４の構造及び検知領域の概略図は、図１６ａに示すとおりである。前記第１サブ検知器４０４の検知領域は、前記第２中心孔を中心とした４つの扇形サブ検知領域Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３及びＢ_４からなる。４個のサブ検知領域が受信した電子信号はそれぞれ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４と表記される。上記４個の電子信号は、異なる方位で生成した反射電子信号を表す。上記４個の電子信号はそれぞれ、単独した画像処理装置又は画像処理チャネルに接続され、独立した４枚の画像を形成する。上記４つの電子信号に対して互いに演算処理を行った後、総合信号を形成し、画像処理装置に入力した後に出力することもできる。前記演算処理は、加算、差分値算出などの演算を含むが、これらに限定されない。

【0132】

もう１つの実施例において、もう１つの第１サブ検知器４０４の構造及び検知領域の概略図は、図１５ｂに示すとおりである。前記第１サブ検知器４０４の検知領域は、前記第２中心孔を中心とする２個の環状サブ検知領域Ａ及びサブ検知領域Ｂからなる。２個のサブ検知領域が受信した電子信号はそれぞれＳ１及びＳ２と表記される。上記２個の電子信号は、異なる角度で生成した反射電子信号を表す。

【0133】

また１つの実施例において、また１つの第１サブ検知器４０４の構造及び検知領域の概略図は、図１６ｃに示すとおりである。前記第１サブ検知器４０４の検知領域は、前記第２中心孔を中心とする環状サブ検知領域及び扇形サブ検知領域からなる。図１６ｂに示す２個の環状サブ検知領域は、４個の扇形領域に分割され、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３及びＢ_４という８個のサブ検知領域が形成される。８個のサブ検知領域が受信した電子信号はそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７及びＳ８と表記される。上記８個の電子信号は、異なる方位で生成した反射電子信号を表す。上記８個の電子信号は、それぞれ、単独した画像処理装置又は画像処理チャネルに接続され、独立した８枚の画像を形成する。上記８個の電子信号に対して互いに演算処理を行い、総合信号を形成し、画像処理装置に入力した後に出力することもできる。前記演算処理は、加算、差分値算出等の演算を含むが、これらに限定されない。

【0134】

本発明の実施例において、前記磁気レンズ４０１は、給電システムにより電圧が印加される。つまり、給電システムは、前記磁気レンズ４０１の励起コイルに給電し、前記磁気レンズ４０１に定常磁界を発生させる。前記第１サブ検知器４０４、前記偏向制御電極４０３及び前記検知待ち試料４０７の電位はいずれも給電システムにより供給される。ここで、前記検知待ち試料４０７は、試料台に配置されてもよい。給電システムは、試料台に給電することで、前記検知待ち試料４０７に対する給電を実現させる。

【0135】

一実施例において、前記第１サブ検知器４０４の電圧値は０Ｖであり、前記検知待ち試料４０７の電圧値Ｖ２の範囲は、−３０ｋＶ≦Ｖ２≦−５ｋＶである。ここで、前記偏向制御電極４０３の電圧は、定電圧Ｖ３及び可変電圧Ｖ４を含み、Ｖ２≦Ｖ３≦０である。

【0136】

前記第１サブ検知器４０４、前記偏向制御電極４０３及び前記検知待ち試料４０７の電位に対する制御に基づいて、前記第１サブ検知器４０４、前記偏向制御電極４０３及び前記検知待ち試料４０７により共同で減速静電レンズフィールドを構成する。前記減速静電レンズフィールドの、光学軸線での電位分布は、図１４に示す４０８におけるＵ（ｚ）に示すとおりである。前記磁気レンズ４０１の磁界の、光学軸線での分布は、図１４に示す４０８におけるＢ（ｚ）に示すとおりである。Ｂ（ｚ）の最大値は、前記検知待ち試料４０７の表面付近にある。前記偏向制御電極４０３は、可変電位Ｖ４により制御されて走査電界を形成する。これは、図１４に示す４０８におけるＤ（ｚ）に示すとおりである。

【0137】

ここで、前記減速静電レンズフィールドと前記磁気レンズ４０１で発生したイマージョン型磁界が共同で複合型イマージョン減速吸収レンズフィールドを構成する。前記複合型イマージョン減速吸収レンズフィールドの作用は主に３つの態様を含む。第１態様において、前記検知待ち試料４０７に入射された初期電子ビームを集束し、前記初期電子ビームを前記検知待ち試料４０７の表面に集束させることができる。第２態様において、前記検知待ち試料４０７に入射された初期電子ビームを減速し、前記初期電子ビームを、低いエネルギーで前記検知待ち試料に到着させ、非導電性試料の荷電効果を低減させる。第３態様において、前記検知待ち試料４０７の表面で生成した信号電子（反射電子及び二次電子を含む）を加速し、前記第１サブ検知器４０４及び前記第２サブ検知器４０５による前記信号電子の収集効率を向上させる。

【0138】

複合型イマージョン減速吸収レンズフィールドは、前記第２偏向装置４０２及び偏向制御電極４０３の走査電界に相互結合し、共同で、揺動型イマージョン減速吸収レンズフィールド走査方式又は並進型イマージョン減速吸収レンズフィールド走査方式を形成する。上記２つの走査方式は、いずれも、大フィールド走査時の軸外収差及び偏向収差を減少させ、百ミクロンレベルの大フィールドでの高分解能走査イメージングを実現させることができる。

【0139】

実施例１１
本発明の実施例１１で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムは、本発明の実施例１０で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムと類似した。本発明の実施例１１で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造は、図１７に示すように、第２電子源２０１と、陽極２０２と、を更に含み、前記第２電子源２０１は、熱放出型第２電子源又は電界放出型第２電子源であり、前記第２電子源２０１が初期電子ビームを放射し、前記初期電子ビームが光学軸線２０３に沿って下へ運動し、本発明の実施例２に記載の走査型電子顕微鏡対物レンズシステムを経過した後、前記検知待ち試料１０７の表面で集束及びイメージングを行うという点で相違する。

【0140】

本発明の実施例において、前記第２偏向装置は、サブ偏向器４０２ａと、サブ偏向器４０２ｄと、を含む。

【0141】

本発明の実施例において、給電システム４０６により前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに電気エネルギーを提供し、前記第２電子源２０１の電圧値をＶ１にする。Ｖ１の範囲は、−３０ｋＶ≦Ｖ１≦−５ｋＶである。前記陽極２０２、前記第２サブ検知器４０５及び前記第１サブ検知器４０４はいずれもグランド電位であり、つまり、電圧値が０Ｖである。前記検知待ち試料４０７の電圧値Ｖ２の範囲は、−３０ｋＶ≦Ｖ２≦−５ｋＶである。ここで、前記偏向制御電極４０３の電圧は、定電圧Ｖ３及び可変電圧Ｖ４を含み、Ｖ２≦Ｖ３≦０である。

【0142】

実施例１２
本発明の実施例１２で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムは、本発明の実施例１１で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムと類似する。本発明の実施例１２で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造は、図１８に示すように、本発明の実施例１１で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに比べて、前記第２偏向装置４０２が光軸４０３の方向に沿って上から下へ順にサブ偏向器４０２ａ、サブ偏向器４０２ｂ、サブ偏向器４０２ｃ、サブ偏向器４０２ｄを含むという点で相違する。

【0143】

実施例１３
本発明の実施例１３で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムは、本発明の実施例１１で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムと類似する。本発明の実施例１３で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造は、図１９に示すように、高圧管５０３を更に備え、前記高圧管５０３の１つの構成部分は、陽極５０３ａであり、前記高圧管５０３の下端５０３ｂは、第１サブ検知器４０４と絶縁するという点で相違する。

【0144】

本発明の実施例において、前記第２偏向装置は、サブ偏向器５０２ａと、サブ偏向器５０２ｄと、を含み、且つ、サブ偏向器５０２ａ及びサブ偏向器５０２ｄはいずれも磁気偏向器である。

【0145】

本発明の実施例において、給電システム４０６により前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに電気エネルギーを供給し、前記第２電子源２０１の電圧値をＶ１にする。Ｖ１の範囲は、−１５ｋＶ≦Ｖ１≦０ｋＶである。前記陽極５０２ａ、前記第２サブ検知器４０５及び前記第１サブ検知器４０４の電圧値はいずれもＶ５であり、Ｖ５の範囲は、５ｋＶ≦Ｖ５≦３０ｋＶである。前記検知待ち試料４０７はグランド電位であり、つまり、前記検知待ち試料の電圧値は、０Ｖである。前記偏向制御電極４０３の電圧は、定電圧Ｖ３及び可変電圧Ｖ４を含み、０≦Ｖ３≦Ｖ５である。

【0146】

実施例１４
本発明の実施例１４で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムは、本発明の実施例１３で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムと類似する。本発明の実施例１４で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの構造は、図２０に示すように、本発明の実施例１４で提供される走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに比べて、前記第２偏向装置が光軸２０３の方向に沿って上から下へ順にサブ偏向器５０２ａ、サブ偏向器５０２ｂ、サブ偏向器５０２ｃ、サブ偏向器５０２ｄ。を含み、且つサブ偏向器５０２ａ、サブ偏向器５０２ｂ、サブ偏向器５０２ｃ、サブ偏向器５０２ｄはいずれも磁気偏向器であるという点で相違する。

【0147】

実施例１５
上記実施例１０から実施例１４に記載の走査型電子顕微鏡対物レンズシステムによれば、本発明の実施例１５は、試料検知方法を更に提供する。前記試料検知方法の処理フローは、図２１に示すように、下記ステップＳ２０１とステップＳ２０２を含む。

【0148】

ステップＳ２０１において、初期電子ビームを複合型イマージョン減速レンズフィールドによる作用下で、前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける第２偏向装置及び偏向制御電極により偏向させた後、前記検知待ち試料の表面に入射して信号電子を生成する。

【0149】

一実施例において、前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける、反射電子を受信するための第１サブ検知器、偏向制御電極及び検知待ち試料は、減速静電レンズフィールドを構成する。前記減速静電レンズフィールドと前記走査型電子顕微鏡対物レンズシステムにおける磁気レンズで発生した磁界が前記検知待ち試料の近傍の領域で重なり合い、複合型イマージョン減速レンズフィールド６０５を構成する。

【0150】

第２偏向装置が６０２ａ及び６０２ｄという２つのサブ偏向器を含むことを例として、図２２ａ及び図２２ｂに記載の第２電子源４０１から発射した初期電子は、まず、図２２ａ及び図２２ｂにおける６０３に示すように、サブ偏向器６０２ａにより、光学軸線４１０から離れる運動となるように偏向し、続いて、サブ偏向器６０２ｄを経過する。

【0151】

一実施例において、図２２ａに示すように、前記偏向制御電極４０３に給電システムにより走査電圧が印加された後、走査電界を発生する。前記走査電界とサブ偏向器６０２ｄで発生した走査電界は共同で前記複合型イマージョン減速レンズフィールド６０５に結合し、複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６を並進させ、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの中心軸線４１０と重なり合わなくなり、並進型イマージョン減速吸収対物レンズ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｔａｒｄｉｎｇ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ：ＭＯＲＲＩＬ）を形成する。複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６が移動したため、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに、大フィールド走査時、小さな軸外収差及び偏向収差を持たせ、大フィールドの縁と中心に高い分解能を持たせる。図２２ａにおける６０７は、サブ偏向器６０２ａ、サブ偏向器６０２ｄ及び偏向制御電極４０３による共同制御下で初期電子ビームにより行われる格子型大フィールド走査を示す。ここで、６０７ａは、走査フィールドの中心点であり、６０７ｂは、走査フィールドの縁の任意の点である。

【0152】

もう１つの実施例において、図２２ｂに示すように、前記偏向制御電極４０３に給電システムにより走査電圧が印加された後、走査電界を発生する。前記走査電界とサブ偏向器６０２ｄで発生した走査電界は共同で前記複合型イマージョン減速レンズフィールド６０５と結合する。図２２ａと異なる結合方式により、複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６を揺動させ、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの中心軸線４１０に平行でなくなり、揺動型イマージョン減速吸収対物レンズ（Ｓｗｉｎｇ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｔａｒｄｉｎｇ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ：ＳＯＲＲＩＬ）を形成する。複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６が揺動したため、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに、大フィールド走査時、小さな軸外収差及び偏向収差を持たせ、大フィールドの縁と中心に高い分解能を持たせる。図２２ａにおける６０７は、サブ偏向器６０２ａ、サブ偏向器６０２ｄ及び偏向制御電極４０３による共同制御下で初期電子ビームにより行われる格子型大フィールド走査を示す。ここで、６０７ａは、走査フィールドの中心点であり、６０７ｂは、走査フィールドの縁の任意の点である。

【0153】

第２偏向装置が６０２ａ、６０２ｂ、４６０２ｃ和６０２ｄという４個のサブ偏向器を含むことを例として、図２３ａ及び図２３ｂに記載するように、第２電子源４０１から発射した初期電子は図２３ａ及び図２３ｂにおける６０３に示すように、まずサブ偏向器６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃを通過した後に、光学軸線４１０から離れる運動となるように偏向し、続いて、サブ偏向器６０２ｄを経過する。

【0154】

一実施例において、図２３ａに示すように、前記偏向制御電極４０３に給電システムにより走査電圧が印加された後、走査電界を発生する。前記走査電界とサブ偏向器６０２ｄで発生した走査電界は共同で前記複合型イマージョン減速レンズフィールド６０５に結合し、複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６を並進させ、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの中心軸線４１０と重なり合わなくなり、ＭＯＲＲＩＬを形成する。複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６が移動したため、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに、大フィールド走査時、小さな軸外収差及び偏向収差を持たせ、大フィールドの縁と中心に高い分解能を持たせる。図２３ａにおける５０７は、サブ偏向器６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄ及び偏向制御電極４０３による共同制御下で初期電子ビームにより行われる格子型大フィールド走査を示す。ここで、５０７ａは、走査フィールドの中心点であり、５０７ｂは、走査フィールドの縁の任意の点である。

【0155】

もう１つの実施例において、図２３ｂに示すように、前記偏向制御電極４０３に給電システムにより走査電圧が印加された後、走査電界を発生する。前記走査電界とサブ偏向器６０２ｄで発生した走査電界は共同で前記複合型イマージョン減速レンズフィールド６０５と結合する。図２３ａと異なる結合方式により、複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６を揺動させ、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムの中心軸線４１０と重なり合わなくなり、ＳＯＲＲＩＬを形成する。複合型イマージョン減速レンズフィールドの中心軸線６０６が揺動したため、走査型電子顕微鏡対物レンズシステムに、大フィールド走査時、小さな軸外収差及び偏向収差を持たせ、大フィールドの縁と中心に高い分解能を持たせる。図２３ｂにおける５０７は、サブ偏向器６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄ及び偏向制御電極４０３による共同制御下で初期電子ビームにより行われる格子型大フィールド走査を示す。ここで、５０７ａは、走査フィールドの中心点であり、５０７ｂは、走査フィールドの縁の任意の点である。

【0156】

第２偏向装置に２個のサブ偏向器が含まれることに比べて、第２偏向装置に４個のサブ偏向器が含まれる場合、大フィールド走査方法において、走査フィールドをブロックに分割して走査する。まず、サブ偏向器６０２ａ、６０２ｄ及び偏向制御電極４０３からなる偏向フィールドにより、初期電子ビームを各ブロック領域（例えば、５０７における左上隅のブロック領域５０７ｂ）の開始位置に偏向させ、続いて、サブ偏向器６０２ｂ及び６０２ｃにより、各ブロック領域を迅速に走査し、サブ偏向器６０２ａ、６０２ｄ及び偏向制御電極４０３からなる偏向フィールドにより、初期電子ビームを次のブロック領域の開始位置に偏向させ、続いて、サブ偏向器６０２ｂ及び６０２ｃにより、該ブロック領域を迅速に走査し、このように類推すると、最終的に大きな走査フィールド５０７を形成する。

【0157】

ステップＳ２０２において、前記信号電子を第１サブ検知器及び第２サブ検知器により受信するように、前記偏向制御電極の電圧値を制御する。

【0158】

本発明の実施例において、前記試料の電圧をＶ２に制御し、０≦Ｖ２≦−５ｋＶである。前記第１サブ検知器の電圧値を０Ｖに制御し、前記第３電圧の電圧値Ｖ３を定電圧に制御し、Ｖ２≦Ｖ３≦０である。

【0159】

もう１つの実施形態において、前記試料の電圧Ｖ２を０に制御し、前記第１サブ検知器の電圧値をＶ５に制御し、５ｋＶ＜Ｖ５≦３０ｋＶである。前記第３電圧の電圧値Ｖ３を定電圧に制御し、０＜Ｖ３≦Ｖ５である。

【0160】

大走査フィールドの中心位置で発生した信号電子（二次電子及び反射電子）の検知を示す概略図は、図２４ａに示すとおりである。この場合は、図２２ａ及び図２２ｂにおける走査フィールド中心点６０７ａ及び近傍で発生した信号電子の検知の場合に対応し、図２３ａ及び図２３ｂにおける中心ブロック領域５０７ａを走査する時に発生した信号電子の検知の場合にも対応する。図２４ａに示すように、この場合、試料からの反射電子８０１は集束されず、発散して前記第１サブ検知器４０４により受信される。二次電子８０２は、複合型イマージョン減速吸収レンズフィールドにより集束され、第１サブ検知器４０４の中心孔８０３を通過して引き続き上へ運動し、最後に第２サブ検知器４０５により受信される。本発明の実施例において、前記偏向制御電極４０３に印加される電位Ｖ３及びＶ４、試料に印加される電位Ｖ２を調整することで、前記反射電子８０１及び二次電子８０２の軌跡を調整する。これを、異なる条件下で好適に対応する検知器により受信されるようにする。

【0161】

大走査フィールドの縁で発生した信号電子の検知を示す概略図は、図２４ｂに示すとおりである。この場合は、図２２ａ及び図２２ｂにおける走査フィールドの縁点６０７ｂ及び近傍で発生した信号電子の的検知の場合に対応し、図２３ａ及び図２３ｂにおける走査フィールドの縁のブロック領域５０７ｂを走査する時に発生した信号電子の検知の場合にも対応する。本発明の実施例において、前記偏向制御電極４０３に印加される電位Ｖ３及びＶ４、試料に印加される電位Ｖ２を調整することで、前記反射電子８０１及び二次電子８０２の軌跡を調整する。走査フィールドの縁で発生した反射電子及び二次電子を、好適に対応する検知器により受信されるようにする。

【0162】

要するに、制御装置の電圧値を調整することで、大走査フィールドの中心及び縁で発生した信号電子に対して高効率で検知することができる。

【0163】

当業者であれば、本発明で開示された技術的範囲内で容易に想到できる変動又は置換えは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。従って、本発明の保護範囲は、前記特許請求の範囲の保護範囲を基準とすべきである。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【図7】

【図8a】

【図8b】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15a】

【図15b】

【図16a】

【図16b】

【図16c】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22a】

【図22b】

【図23a】

【図23b】

【図24a】

【図24b】

【国際調査報告】