JP2004362829A

JP2004362829A - 荷電粒子線装置

Info

Publication number: JP2004362829A
Application number: JP2003157027A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Takeuchi; 恒一郎竹内; Yoichi Ose; 洋一小瀬; Hideo Todokoro; 秀男戸所
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP4128487B2

Abstract

【課題】光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現する。
【解決手段】試料９が傾斜している場合には対物レンズ８と試料９との間の電位差により生じる電場は光軸に対して非対称となり光軸上で横方向電場が発生する。電場補正電極１５〜１７は板状であり電子線３の光軸に対して直交する方向に順に配列され電極１５が対物レンズ８に最も近接し電極１７が対物レンズ８から最も離間している。電極１７が最も大きく電極１５が最も小さい。電極１５により、主として対物レンズ８近傍の横方向電場を相殺させ、電極１７で主として試料９近傍の横方向電場を相殺させる。電極１６は対物レンズ８から試料９の表面に至る光軸上の全領域で横方向電場が充分小さくなるように高精度に補正電場を調整するために使用する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線を試料に照射して、試料の観察又は加工を行う荷電粒子線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
荷電粒子線を試料に照射することにより、その試料からの情報を取り出したり、試料に何らかの変化を生じさせるための荷電粒子線装置がある。
【０００３】
この荷電粒子線装置の例としては、走査電子顕微鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）、走査型透過電子顕微鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＴＥＭ）、収束イオンビーム装置（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ：ＦＩＢ）等が挙げられる。
【０００４】
いずれの装置の場合も、荷電粒子が光軸の近傍を通るときに良く収束され、良く集光される。そして、荷電粒子線が光軸から離れるほどレンズの収差が増大し、過電粒子線の収束性は悪化する。
【０００５】
特に、光軸に垂直な方向の電場が存在する場合には、荷電粒子線の軌道が偏向され、光軸に対して非対称になる。
【０００６】
この場合には、荷電粒子線に含まれる荷電粒子のエネルギーに応じて偏向の度合いが異なるので、収差に加えて、いわゆる色分散が生じ、試料上に形成される線、スポットの大きさが増大する。
【０００７】
この線、スポットの増大は電子顕微鏡においては分解能の悪化、収束イオンビーム装置においては加工精度の悪化につながる。
【０００８】
特に、最近の走査電子顕微鏡では、半導体試料などが電子線によって帯電することを防止する目的、さらには試料に与えるダメージを低減する目的で、試料へ入射する電子の運動エネルギーを数ｋｅＶ以下にして使用する場合が多い。
【０００９】
試料入射時の電子運動エネルギーを低く抑え、かつ高分解能を得るためには、対物レンズを通過する時の電子運動エネルギーを高くして収差を抑え、対物レンズと試料との間で電子を減速させるという手法がよく用いられる。すなわち、対物レンズと試料の間に電位差を設けて、荷電粒子線の速度を調整するという手法である。
【００１０】
対物レンズと試料の間に電位差を設けた状態で、試料を光軸に対して傾斜させた場合、対物レンズと試料との間に無視できない偏向電場、即ち、光軸に垂直な向きの電場が生じる。
【００１１】
したがって、試料を光軸に対して傾斜させた場合には、電子線は偏向して、色分散を生じ、分解能が悪化する。
【００１２】
このような問題を解決するために、光軸近傍偏向電場を除去する技術として、特許文献１に開示されている偏向電極がある。
【００１３】
この特許文献１に記載された技術は、走査電子顕微鏡の光軸に対して傾斜した試料と対物レンズとの間に、一枚あるいは扇型に分割された電極を挿入し、この電極に適当な電圧を印加することによって光軸上の横方向電場を補正するものである。
【００１４】
これにより、入射電子線が光軸からずれること抑制し、非点収差を軽減し、同時に試料から放出される二次電子を、真上、つまり、光軸に平行する方向に引き上げることが可能になる。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１１−１４４６５６号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術である上記特許文献１に記載された、光軸上の横方向電場を相殺する補正電極については、以下のような問題がある。
【００１７】
つまり、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の横方向電場は、傾斜した試料に起因して生成されるのであるから、試料近傍で大きく、対物レンズへ近づくほど小さくなる。
【００１８】
したがって、上記特許文献１に記載されている補正電極で試料近傍の横方向電場を完全に相殺させようとすると、対物レンズ近傍では補正電極による電場の大きさが、補正電極が配置されていない場合の横方向電場の大きさを上回り、結果として、横方向電場を発生させてしまう。
【００１９】
一方、対物レンズ近傍の横方向電場を完全に相殺させようとすると、試料近傍では補正電極による電場の大きさが、横方向電場の大きさに及ばず、結果として横方向電場を完全に相殺することができない。
【００２０】
このため、従来の技術では、入射電子線の光軸からのずれを十分に抑制することができなかった。
【００２１】
本発明の目的は、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）荷電粒子線発生部と、この荷電粒子線発生部から発生された荷電粒子線を、試料支持部に支持された試料上に収束させる対物レンズとを有する荷電粒子線装置において、対物レンズと試料支持部の近傍に配置され、荷電粒子線の光軸に垂直な横方向電場を補正するための補正電場を発生する複数の電場補正電極と、上記複数の電場補正電極に各々異なる電圧を印加する電圧印加手段と、を備え、上記複数の電場補正電極が生成する補正電場は、上記対物レンズより上記試料支持部に近い領域の横方向電場と、上記試料支持部より上記対物レンズに近い領域の横方向電場とは、それぞれ別個に補正するように、上記電圧印加手段が上記複数の電場補正電極に各々異なる電圧を印加する。
【００２３】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記対物レンズと試料との間で電位差が存在し、この電位差により生じる上記光軸に平行な電場成分で、上記対物レンズと試料支持部との間での上記荷電粒子線の速度を加速又は減速させ、上記試料支持部は、試料の上記光軸に対しての傾斜角度を調整する。
【００２４】
（３）また、好ましくは、上記（２）において、試料支持部に支持された試料の位置、上記光軸に対する傾斜角度に応じて、上記電場補正電極に印加する電圧値を記憶するメモリを備え、上記電圧印加手段は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、上記電場補正電極に電圧を印加する。
【００２５】
（４）また、好ましくは、上記（２）において、上記光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、上記電場補正電極の位置および傾斜角度を調整するための駆動機構を備える。
【００２６】
（５）また、好ましくは、上記（２）において、上記光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、上記電場補正電極の位置、印加電圧および傾斜角度を記憶するメモリと、このメモリに記憶された位置および傾斜角度に従って上記電場補正電極の位置および傾斜角度を設定する駆動機構を備え、上記電圧印加手段は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、上記電場補正電極に電圧を印加する。
【００２７】
（６）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）において、上記電場補正電極は板状電極である。
【００２８】
（７）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）又は（５）において、上記電場補正電極は、その中心軸が上記光軸と平行な円筒形状であり、この円筒形状の上記試料支持部側の側面は、上記光軸に対して傾斜している。
【００２９】
（８）また、好ましくは、上記（７）において、上記電場補正電極は、上記光軸に平行であり、かつ、上記光軸を含む平面で複数に分割され、各々に独立な電圧を印加することによって、非点収差を低減させる。
【００３０】
上記構成により、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することができる。
【００３１】
ここで、電場補正電極の数が多ければ多いほど、より精度の高い補正が実現できる。この荷電粒子線装置により、傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全領域で横方向電場を充分小さくし、入射荷電粒子線が光軸上を直進するようにすることができる。
【００３２】
また、同時に試料から放出される二次電子や反射電子を真上に引き上げることが出来る。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である荷電粒子線装置の概略構成図である。
図１において、電子源１とアノード電極２との間に引出電圧を印加すると、電子源１から電子線３が電子線の光軸に沿って放出される。
【００３４】
電子線３は、数十ｍｒａｄまで広がった電子線３ａを含み、第１集束レンズ４により集束され、電子源の実像５を結ぶ。
【００３５】
その後、第２集束レンズ６で、結像１４を形成した後、対物レンズ８で縮小されて、試料表面９に微小なクロスオーバを形成する。この時、一次電子線３の開き角あるいは線電流量は、第２集束レンズ６と対物レンズ８との間に配置された絞り１１で制限される。さらに、絞り１１で線電流量が制限された電子線３は、走査偏向器７によって試料支持部（図示せず）に支持された試料９上を二次元走査される。
【００３６】
試料９は、試料位置及び試料傾斜制御部１８により、所望の位置及び傾斜角度に設定される。
【００３７】
ここで、対物レンズ８と試料９との間には、電子線３による試料表面へのダメージを低減させるため、電子線を試料９方向に向けて減速させるように電位差を設けている。
【００３８】
試料支持部により試料９が傾斜させられている場合には、対物レンズ８と試料９との間の電位差により生じる電場は、光軸に対して非対称となり、光軸上で横方向電場が発生する。この横方向電場は電子線３の軌道を偏向させる効果を持つが、電場補正電圧制御部１９により、適切な電圧を電場補正電極１５、１６、１７に印加することによって、横方向電場の横方向成分を相殺させる。
【００３９】
電場補正電極１５、１６、１７は、それぞれ板状の電極であり、電子線３の光軸に対して直交する方向（横方向）に順に配列されている。そして、補正電極１５が対物レンズ８に最も近接し、次に、補正電極１６が対物レンズ８に近接している。補正電極１７が対物レンズ８から最も離間している。また、これら電場補正電極１５〜１７の大きさは、電極１７が最も大きく、電極１５が最も小さく、電極１６は、電極１７と１５との間の大きさとなっている。
【００４０】
そして、電場補正電極１５〜１７のうち、対物レンズ８に近接する側に位置する補正電極１５により、主として対物レンズ８近傍の横方向電場を相殺させ、対物レンズ８から最も離間する位置に配置される補正電極１７で、主として試料９近傍の横方向電場を相殺させる。
【００４１】
そして、補正電極１５と１７との間に位置する補正電極１６は、対物レンズ８から試料９の表面に至る光軸上の全領域で横方向電場が充分小さくなるように、更に高精度に補正電場を調整するために使用する。
【００４２】
電場補正電極１５〜１７に印加すべき電圧は、予め試料位置及び試料傾斜角度の関数として試料位置及び試料傾斜制御部１８に記憶され、試料位置及び試料傾斜角度に応じて適切に設定される。
【００４３】
試料９から放出された電子１０（二次電子、及び／又は反射電子）は対物レンズ８のレンズ作用を受けながら、変換電極（絞り）１１に向かって上昇する。そして、上昇した電子１０は変換電極１１に衝突し、新たな二次電子１２を発生する。この二次電子１２は正の高電圧を印加したシンチレータ１３に衝突して光子を発生させ、その光子は光電子増倍管によって電気信号に変換され増幅された後、ブラウン管による顕微鏡像（ＳＥＭ像）として観察される。
【００４４】
なお、図１に示した実施形態においては、試料９より放出された電子を、一旦、変換電極１１で二次電子に変換して検出器１３で検出する構成としているが、これに限られることはなく、例えば、試料９から放出された電子を直接検出器に導くようにしても良い。
【００４５】
図１に示した装置の各光学素子は、図示しない制御装置に接続されており、この制御装置によって、各光学素子への印加電圧、電流が調整される。
【００４６】
この第１の実施形態では、電場補正電極は、３枚の板状電極１５〜１７から成っているが、電極の枚数が多いほど高い精度で横方向電場を相殺することが出来る。逆に、枚数が少ないほど電場補正電極の実装は容易になる。
【００４７】
例として、対物レンズ８下端と試料９表面の被観察点との間の距離、すなわち作動距離が４ｍｍ、試料傾斜角度が４５度、対物レンズ８と試料９との間の電位差が５００Ｖ、電子線が試料９に入射する時の電子線の運動エネルギーが１ｋｅＶである場合について、各々の電場補正電極１５〜１７に適切な電圧を印加した場合の電位分布について、計算を行った。
【００４８】
図２は、上記電位分布についての計算結果を示す図であり、光軸を通る平面で切った断面図である。図２において、対物レンズ８及び試料９は黒色で塗りつぶした状態で示し、図２の左側の白い長方形が、補正電極１５〜１７である。そして、図２では、光軸を通る平面で切った断面における等電位線を示している。
【００４９】
図２に示すように、等電位線は光軸近傍で左右対称なっていることがわかる。
【００５０】
光軸上の横方向電場の大きさをより詳細に見るため、図３〜図６は、光軸上の横方向電場Ｅｘの分布の計算結果を試料表面からの距離ｚの関数として示すグラフである。
【００５１】
なお、図３〜図６において、横方向電場Ｅｘの符号は図１及び図２における右向きの方向を正とし、試料表面からの距離は、試料から対物レンズ８に向かって大となっている。
【００５２】
図３は、補正電極が配置されていない場合の例であり、図４〜図６は、補正電極が配置され、その枚数が、１〜３枚の場合であり、補正電圧は各々の電極について最適に調整されている。図３〜図６から判断して、補正電極の枚数が多い程、横方向電場は格段に小さくなることがわかる。
【００５３】
図４に示した補正電極が１枚の場合に横方向電場により引き起こされる色分散の大きさは５ｎｍであり、これ以上の分解能を要する場合には補正電極を複数枚使用する必要がある。
【００５４】
図６に示した補正電極が３枚の場合は、図１に示した例に対応しており、補正電極１５〜１７の電位は、各々、２６Ｖ、６５０Ｖ、−１５５７Ｖとした場合の例である。
【００５５】
補正電極が３枚の場合は、ショットキーエミッション電資源を用いると、色分散は、０．１ｎｍであり、補正電極が１枚の場合と比較して、５０分の１となっており、大幅な改善効果があることが判明した。
【００５６】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、対物レンズ８と試料９との間に、電子線の光軸に対して、垂直な方向に複数の板状補正電極１５〜１７を配置し、電子線から遠ざかるにつれて、その形状の大きさ及び印加電圧を大とし、横方向電場の補正を対物レンズ８から試料に近づくにつれて、大となるように構成されている。
【００５７】
したがって、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することができる。
【００５８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態の要部概略断面図であり、対物レンズ８及び試料９の周辺部のみを示す図である。この図７に示した部分以外の構成部材は、図１に示した例と同等となっている。
【００５９】
この第２の実施形態においては、電場補正電極１５〜１７は、板状電極であるが、光軸に沿って配列されており、電極１５が最も対物レンズ８に近く、電極１７が試料９に最も近い配置となっている。
【００６０】
また、印加電圧は、電極１５が最も小さく、電極１７が最も大となる。形状寸法については、電極１５〜１７は互いに同等となっている。
【００６１】
この第２の実施形態におても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６２】
すなわち、上側の補正電極１５から発生する電場により、主として対物レンズ８近傍の横方向電場を相殺し、下側の補正電極１７から発生する電場により主として試料９近傍の横方向電場を相殺する。
【００６３】
中央の電極１６は、対物レンズ８から試料９表面に至る光軸上の全領域で横方向電場が充分小さくなるように、更に高精度に補正電場を調整するために使用する。
【００６４】
対物レンズ８と試料９との間が充分離れている場合には、図７のように補正電極１５〜１７を対物レンズ８と試料９の間に配置することによって、補正電極を光軸に近づけるのがよい。
【００６５】
結果として、補正電極に印加すべき電圧を低く抑えることができるからである。
【００６６】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態の要部概略断面図であり、対物レンズ８及び試料９の周辺部のみを示す図である。この図８に示した部分以外の構成部材は、図１に示した例と同等となっている。
【００６７】
図８において、電場補正電極１５〜１７は、三重の同軸円筒状電極の下端（試料９側）を斜めにカットした形状となっている。
図９は、図８に示した例である電場補正電極の上面図である。
補正電極１５が最も内周側に位置し、補正電極１７が最も外周側に位置する。印加電圧は、第１及び第２の実施形態と同様に、電極１５が最も小さく、電極１７が最も大となる。
【００６８】
この第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、以下に述べるような効果を得ることもできる。
【００６９】
すなわち、対物レンズ８と試料９との間に電位差があり、かつ試料９が光軸に対して傾斜している場合には、光軸上の横方向電場が発生するという問題の他に、光軸からの距離に対する電場の変化率が異方性を持つという問題が生じる。
【００７０】
このことは光学レンズのアナロジーで言えば楕円レンズが形成されると表現してもよい。
【００７１】
この効果によって非点収差が発生するが、本発明の第３の実施形態においては、第１及び第２の実施形態と比較して、光軸近傍の電場分布が、より軸対称に近くなるため、非点収差が低減できるという利点がある。
【００７２】
また、板状電極に比べて、光軸に接近している電極面積を広くすることができるので、より小さい電場補正電圧で、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施形態における電場補正電極の概略上面図である。
【００７４】
第４の実施形態における電場補正電極の正面から見た断面図は、図８に示した第３の実施形態と同様である。
【００７５】
すなわち、電場補正電極１５〜１７は、三重の同軸円筒状電極の下端を斜めにカットし、更に光軸を含む平面（光軸に平行であり、かつ、光軸を含む平面）で複数の電極に分割した構造（図１０に示した例では、４分割）になっており、都合１２枚の電極から成っている。
【００７６】
この第４の実施形態においても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる他、以下のような効果を得ることができる。
【００７７】
つまり、各々の電極１５〜１７へは、独立に適切な電圧を印加することができ、これにより、第３の実施形態の場合と比較して、更に光軸近傍の電場分布を軸対称に近づけることができ、結果として非点収差が更に低減できるという利点がある。
【００７８】
傾斜した試料の山側（図８の右側）が電場補正電極と接近している場合には、山側の電極の電位は光軸近傍の電場分布に大きな影響を与えない。この場合には、図１０の山側の電極を隣接する電極と一体化してもよい。
【００７９】
図１１には、上記の考え方に基づく第５の実施形態の電極構造を示す。正面から見た断面図を図１１に示し、上面から見た断面図を図１２に示す。
【００８０】
この実施形態においては、電場補正電極２０〜２３は二重の同軸円筒の下端を斜めにカットし、さらに光軸を含む平面（光軸に平行であり、かつ、光軸を含み、方位角が谷側方向から±４５度の平面）で、２分割した構造となっており、都合４枚の電極からなっている。
【００８１】
三重の同心円筒からなる第４の実施形態と比較して、光軸上の横方向電場を補正する精度は若干劣るが、３ｎｍ程度の分解能を得るには充分である。非点収差を補正する精度は第４の実施形態と同程度であり、電場補正電極の実装及び各電極電圧の調整は第４の実施形態と比較して格段に容易になる。
【００８２】
第１の実施形態の計算と同様に、作動距離が４ｍｍ、試料傾斜角度が４５度、対物レンズ８と試料９との間の電位差が５００Ｖ、電子線が試料９に入射する時の電子線の運動エネルギーが１ｋｅＶとして、第５の実施形態について、各々の電場補正電極２０〜２３に適切な電圧を印加した場合について計算した色分散は１ｎｍであり、試料上での非点隔差は５μｍである。電場補正電極２０〜２３の最適電圧は、各々１０６Ｖ、−７９Ｖ、１５０Ｖ、−９５９Ｖである。
【００８３】
以上、本発明の実施形態によれば、従来技術では、試料を傾斜させた状態で３ｎｍ以下の像分解能を達成することは困難であった低加速ＳＥＭにおいて、高分解能化を実現することが可能となる。
【００８４】
特に、ショットキーエミッション電子源や、熱電界放出電子源は、数千時間の連続安定動作が可能であるという優れた特性を持つ反面、エネルギー幅が０．６ｅＶ程度と比較的大きく、冷陰極電界放出電子源に比べて対物レンズと試料の間に発生する横方向電場による色分散の問題が大きかった。
【００８５】
このため、上述した本発明の実施形態のような電場補正電極採用により、長時間の安定動作と色分散の低減の両立を実現できる。
【００８６】
なお、本発明の実施形態においては、電場補正電極を低加速で用いられる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に適用した例を説明したが、透過型走査電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）や高加速の走査電子顕微鏡、収束イオンビーム装置等の荷電粒子線を試料に照射する装置全般に適用可能である。
【００８７】
イオンビームの場合には、電極の極性を、上述した実施形態と逆にすることにより全く同等の効果が得られる。
【００８８】
特に、微細加工用に用いる収束イオンビーム装置と加工した試料を観察するために用いる走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を合体させた所謂ＦＩＢ−ＳＥＭにおいては、イオンビームの光軸と電子線の光軸を共に試料表面に対して傾けた配置にする場合があるが、このような場合にも本発明は特に有効である。
【００８９】
この場合、イオンビーム照射により試料表面から発生した二次電子を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の光学系内に引き上げ、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の二次電子検出器で検出し、所謂ＳＩＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＩｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を得ることも可能である。
【００９０】
また、電場補正電極の位置等を変更するように構成してもよい。
つまり、光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、電場補正電極の位置、印加電圧および傾斜角度をメモリに記憶させておき、このメモリに記憶された位置および傾斜角度に従って電場補正電極の位置および傾斜角度を設定する駆動機構を設けておく。
【００９１】
そして、電圧印加手段である電場補正電圧制御部１９は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、電場補正電極に電圧を印加する。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、対物レンズと試料との間に複数の電場補正電極を配置し、対物レンズから試料に近づくにつれて、横方向補正電場が大となるように、電場補正電極に電圧を印加するように構成したので、光軸に対して傾斜した試料から対物レンズに至る光軸上の全域で横方向電場が充分小さくなるように補正可能な荷電粒子線装置を実現することができる。
【００９３】
また、同時に試料から放出される二次電子や反射電子を、光軸に沿って対物レンズ方向に真上に引き上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である走査電子顕微鏡の概略構成図である。
【図２】第１の実施形態において、電場補正電極の枚数を３枚とし、各々の電場補正電極に最適な電場補正電圧を印加したときの等電位線を示す図である。
【図３】電場補正電極が無い場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図４】電場補正電極が１枚の場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図５】電場補正電極が２枚の場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図６】電場補正電極が３枚の場合の光軸上の横方向電場分布を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施形態における要部概略断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における要部概略断面図である。
【図９】図８に示した例の電極構造を説明する電極上面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態における要部概略断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態における要部概略断面図である。
【図１２】図１１に示した例の電極構造を説明する電極上面図である。
【符号の説明】
１電子源
２アノード電極
３電子線
３ａ広がった電子線
４第１集束レンズ
５実像
６第２集束レンズ
７走査偏向コイル
８対物レンズ
９試料
１０二次電子
１１変換電極焦点調整用スリットまたは絞り
１２変換電極で発生した二次電子
１３シンチレータ
１４実像
１５〜１７電場補正電極
１８試料位置及び試料傾斜角度制御部
１９電場補正電圧制御部
２０〜２３電場補正電極

Claims

荷電粒子線発生部と、この荷電粒子線発生部から発生された荷電粒子線を、試料支持部に支持された試料上に収束させる対物レンズとを有する荷電粒子線装置において、
対物レンズと試料支持部の近傍に配置され、荷電粒子線の光軸に垂直な横方向電場を補正するための補正電場を発生する複数の電場補正電極と、
上記複数の電場補正電極に各々異なる電圧を印加する電圧印加手段と、
を備え、上記複数の電場補正電極が生成する補正電場は、上記対物レンズより上記試料支持部に近い領域の横方向電場と、上記試料支持部より上記対物レンズに近い領域の横方向電場とは、それぞれ別個に補正するように、上記電圧印加手段が上記複数の電場補正電極に各々異なる電圧を印加することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１記載の荷電粒子線装置において、上記対物レンズと試料との間で電位差が存在し、この電位差により生じる上記光軸に平行な電場成分で、上記対物レンズと試料支持部との間での上記荷電粒子線の速度を加速又は減速させ、上記試料支持部は、試料の上記光軸に対しての傾斜角度を調整することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項２記載の荷電粒子線装置において、試料支持部に支持された試料の位置、上記光軸に対する傾斜角度に応じて、上記電場補正電極に印加する電圧値を記憶するメモリを備え、上記電圧印加手段は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、上記電場補正電極に電圧を印加することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項２記載の荷電粒子線装置において、上記光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、上記電場補正電極の位置および傾斜角度を調整するための駆動機構を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項２記載の荷電粒子線装置において、上記光軸に対する試料の位置および傾斜角度に応じて、上記電場補正電極の位置、印加電圧および傾斜角度を記憶するメモリと、このメモリに記憶された位置および傾斜角度に従って上記電場補正電極の位置および傾斜角度を設定する駆動機構を備え、上記電圧印加手段は、上記メモリに記憶された電圧値に従って、上記電場補正電極に電圧を印加することを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１、２、３、４又は５のうちのいずれか一項記載の荷電粒子線装置において、上電場補正電極は板状電極であることを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項１、２、３、４又は５のうちのいずれか一項記載の荷電粒子線装置において、上記電場補正電極は、その中心軸が上記光軸と平行な円筒形状であり、この円筒形状の上記試料支持部側の側面は、上記光軸に対して傾斜していることを特徴とする荷電粒子線装置。
請求項７記載の荷電粒子線装置において、上記電場補正電極は、上記光軸に平行であり、かつ、上記光軸を含む平面で複数に分割され、各々に独立な電圧を印加することによって、非点収差を低減させることを特徴とする荷電粒子線装置。