JPH11126571A - 対物レンズ装置 - Google Patents

対物レンズ装置

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JPH11126571A
JPH11126571A JP10233056A JP23305698A JPH11126571A JP H11126571 A JPH11126571 A JP H11126571A JP 10233056 A JP10233056 A JP 10233056A JP 23305698 A JP23305698 A JP 23305698A JP H11126571 A JPH11126571 A JP H11126571A
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/10Lenses
    • H01J37/145Combinations of electrostatic and magnetic lenses

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低収差係数を達成することができるように既
知の対物レンズ装置を改良すること目的とする。 【解決手段】 対物レンズ装置は、単極の磁気レンズと
互いに異なる電位が付与されることができる第1及び第
2の電極を有する電界レンズとを供え、粒子線、特に電
子線に影響を与える。電界レンズは粒子線の方向に関し
て単極の磁気レンズより後に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は単極の磁気レンズと
互いに異なる電位が付与されることができる第1及び第
2の電極を有する電界レンズとを供え、粒子線、特に電
子線に影響を与えるための対物レンズ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このような対物レンズ装置は、例えば、
電子線プロービング及び他の電子線装置の応用例、例え
ば、顕微鏡写真、検査、リソグラフィ等にて使用されて
いる。高分解能の対物レンズ装置は、特に低電圧領域に
て低収差係数を有するべきである。
【0003】それ故、低収差係数及び良好な低電圧特性
を有する電気的及び磁気的複合ポールピース型対物レン
ズが当業者にて知られている。
【0004】このような既知の対物レンズの改良例が欧
州特許EP−A−0790634に開示されており、こ
の例では、磁気レンズは単極レンズによって形成され、
電界減速レンズがこの磁気レンズ内に配置されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低収
差係数を達成することができるように既知の対物レンズ
装置を改良することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この目
的は、特許請求の範囲の請求項1の特徴部によって達成
される。即ち、電界レンズは粒子線方向に単極の磁気レ
ンズの後に配置されている。
【0007】更に、本発明の他の例は、特許請求の範囲
の従属項の内容にある。
【0008】好ましい例では、電界レンズの2つの電極
は管状電極として構成されており、第1の電極は単極の
磁気レンズを通過し、第2の電極は第1の電極と同軸的
に配置されている。
【0009】2つの電極の1つをスロット状構造にする
ことによって、電気的多極要素が簡単に形成され、それ
らは接続され、例えば、静電偏向器、スチグマチック結
像器又は他の補正器として使用されることができる。
【0010】本発明の更なる例及び利点は、幾つかの例
及び図面を参照して以下に詳細に説明されよう。
【0011】
【発明の実施の形態】図1に示すように、粒子線、特
に、電子線に影響を与えるための対物レンズ装置は単極
の磁気レンズ1と電界レンズ2からなり、この電界レン
ズ2は互いに異なる電位が付与されることができる第1
及び第2の電極20、21を有する。この磁気レンズ1
は第1及び第2のポールピース1a、1bと励起コイル
1cとを有する。
【0012】2つの電極20、21は管状電極として構
成され、第1の電極20は単極の磁気レンズ1を通過
し、その下端20aはこの単極の磁気レンズ1より突出
している。
【0013】第2の電極21は第1の電極20と同軸的
に配置され、第1の電極20と部分的に重なり合い、直
径が第1の電極20より大きい。電界レンズ2はレンズ
場23を形成し、このレンズ場は第1の電極20の下端
20aの領域及び第2の電極21の隣接する内壁内に伝
播している。
【0014】対物レンズは光軸3を有し、この光軸周り
に単極の磁気レンズ1及び電界レンズ2が回転対称的に
配置されている。粒子線は矢印4によって示されてい
る。
【0015】図示の対物レンズの特徴は、電界レンズ2
が粒子線4の方向に単極の磁気レンズ1の後に配置され
ていることにある。磁場は単極の磁気レンズ1の下方に
形成され、電場は同様に単極レンズの下方に伝播するた
め、電場は磁場の内部又は下方にある。
【0016】電界レンズ2は好ましくは粒子線4に対す
る減速レンズとして作動される。
【0017】粒子線4に対する減速効果を構築するため
に、第1の電極20には第1の電圧U1が供給され、第
2の電極21には第2の電圧U2が供給される。第1の
電圧は例えば、2kVであり、第2の電圧は0Vと±1
00Vの間であるが、より高い電圧が供給されることも
可能である。
【0018】こうして、減速電場は1次粒子線が磁場に
よって集光されるまでは、1次粒子線に作用しない。そ
の結果、電界レンズにとって不可避的な収差係数を比較
的低く維持することができる。
【0019】図2Aに示した対物レンズは円錐形状の単
極の磁気レンズ1’を有し、この磁気レンズは電界レン
ズ2’に組み合わされている。
【0020】このような対物レンズは大きな傾斜可能な
試験片ステージを供えた粒子線装置に特に好適である、
なぜなら試験片の傾斜に必要な空間が単極レンズの円錐
構造によって得られるからである。
【0021】この電界レンズ2’の構造は図1の電界レ
ンズの構造とは次の点で異なる。第2の電極21’は第
1の電極20より小さな直径を有し、第1の電極20内
に下方から突出している。レンズ場23’はここを、即
ち、第2の電極21’の突出端部と第1の電極20の隣
接する壁の間を形成する。
【0022】最後に図2Bに電界レンズ2”の第3の例
が示されている。この例では第1及び第2の電極20、
21”は同一の直径を有し、互いに隔置されている。こ
の例では、レンズ場23”は第1及び第2の電極の間の
遷移領域に提供される。
【0023】電界レンズ特性に影響を与えるために、電
界レンズ2、2’、2”の2つの電極20及び21、2
1’、21”は、互いに他に対して光軸方向に変位可能
に配置されることができる。その結果、例えば、図1の
例では、2つの電極の下端20a、21aの間の光軸3
方向の距離は可変であり、従って、試験片の設置位置に
おける電場の強さは最低限調節可能である。
【0024】図3A及び図3Bに示されている例では、
2つ電極20、21は、それぞれ異なる距離z1、z2
にて示されている。第1の電極20は、図3Aの例で
は、図3Bに示す例の場合より、より深く第2の電極2
1内に浸かっている。
【0025】電界レンズの特性に影響を与えるための他
の例が図4に示されており、この例では、第2の電極2
1に開口5が設けられている。開口の径Dを異ならしめ
ることによって、電界レンズは特定の条件に適合するこ
とができる。
【0026】図5の例では、電界レンズ2は、2つの電
極20、21以外に更に、第3の電極22を供えてお
り、この第3の電極は管状電極として構成されている。
第3の電極22は第2の電極21周りに同軸的に配置さ
れ、その下端22aは第2の電極の下端21aより光軸
3方向に隔置されている。この第3の電極22にも開口
5’が設けられている。
【0027】図6A及び図6Bに示す他の例では、2つ
の電極の1つが多極要素となるようにスロット化されて
いる。電極21にはスロット21bが設けられている。
図示の例では、スロット21bの間に8個の電気的多極
要素21cが形成されている。適当な電圧を付与するこ
とによってこれらの電気的多極要素21cは接続され、
静電偏向器、スチグマチック結像器又は他の補正器とし
て使用されることができる。この場合、各電圧は、電圧
U2に対応した平均電圧が生成されるように、選択され
る。
【0028】図7A及び図7Bに示す例では、電極21
には2つのスロット21bが設けられ、それによって2
つの電気的多極要素21c、21dが形成されている。
更に、コイル又は永久磁石を適当に配列することによっ
て形成された磁気的多極要素6a、6bが電極21の外
側に配置されている。
【0029】このような装置を使用すると、電気的/磁
気的直交双極横断場(ウィーンフィルタ)が生成され
る。これらの場は、次のように調節される。1次粒子線
4は影響されないが、しかしながら、試験片上に放出さ
れた2次及び後方散乱電子が偏向され、非同軸的インレ
ンズ又はプレレンズ検出器に供給され、この検出器は両
信号を一緒に又は適当な構成によって別個に検出するこ
とができる。
【0030】図8A及び図8Bに示す例では、4個の電
気的多極要素21c、21d、21e、21fと4個の
磁気的多極要素6a、6b、6c、6dが設けられ、こ
れらの要素によって電気的/磁気的直交4極横断場が生
成されることができる。これらの横断場は次のように調
節される。1次粒子線4は影響されないが、しかしなが
ら、2次及び後方散乱電子が分割され、2つの非同軸的
インレンズ又はプレレンズ検出器に供給され、これらの
検出器は両信号を一緒に又は適当な構成によって別個に
検出することができる。本発明の範囲にて、より高い次
数の電気的/磁気的多極場が使用されてよい。
【0031】上述の高分解能対物レンズ装置の特徴は、
特に低電圧領域における低収差係数にある。従って、こ
の対物レンズ装置は、図9に例として示されているよう
な電子線装置に使用されると特に都合がよい。この装置
は、基本的に電子線を発生するソース10と対物レンズ
装置12とを有する。更に詳細に図示されていない開口
に加えて、特にブランキング装置13が設けられてい
る。
【0032】対物レンズ装置12は図1から図8Bの例
に従って構成されることができる。図示の例では、電子
線11を試験片15上に偏向させるために電界レンズの
領域に偏向装置14が設けられている。
【0033】2次電子用分光器を挿入することによっ
て、対物レンズは電子線探針器(プロービング)又は電
子線試験器に使用されると都合がよい。
【0034】電極を管状電極として構成することによっ
て、電界レンズ2はスノーケルレンズとして設計される
ことができる。このレンズは小さな径であるため、特に
試験片の近傍にて大きな空間が得られ、この空間は試験
片の傾斜に使用されるばかりでなく、検出器及び他の装
置の装着に使用されることができる。
【0035】試験片の位置における電場の強さは、2次
電子の抽出及びインレンズ又はプレレンズ検出器への移
送のために使用される。この電場の強さは、第1の電極
20が第2の電極21に浸かる深さを異ならしめること
によって又は第2の電極21の下端における開口の寸法
を適当に選択することによって、所定の条件に従って調
節されることができる。
【0036】図6Aから図8Bの例のようなスロット化
された電極21の構造によって、次のような可能性が得
られる。1次電子線の偏向又は補正のための又は2次電
子に影響を与えるためのビームに影響を与える要素は、
極めて空間節約的に、互いに容易に結合されることがで
きる。なぜなら、それは単に多極要素又は電極に印加す
る適当な電圧が付加的に必要となるだけだからである。
その結果、多機能要素は極めて容易に対物レンズに統合
され、これは従来の装置では空間が不足するため通常不
可能であった。
【0037】以上、本発明の実施の形態について詳細に
説明してきたが、本発明は上述の例に限ることなく本発
明の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得る
ことは当業者にとって容易に理解されよう。
【0038】
【発明の効果】本発明によると、低収差係数を達成する
ことができるように既知の対物レンズ装置を改良するこ
とができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による対物レンズ装置の第1の例の概略
を示す図である。
【図2】本発明による対物レンズ装置の第2及び第3の
例の概略を示す図である。
【図3】本発明による対物レンズ装置の電界レンズを異
なる態様にて配置した例を示す図である。
【図4】本発明による対物レンズ装置の電界レンズの第
2の例の概略図である。
【図5】本発明による対物レンズ装置の電界レンズの第
3の例の概略図である。
【図6】図6Aは本発明による電気的多極要素を形成す
るスロット化された電極を供えた電界レンズの概略を示
す図であり、図6Bは図6Aの電界レンズを下方から見
た図である。
【図7】図7Aは本発明による電気的及び磁気的多極を
有する電界レンズの第1の例の概略を示す図であり、図
7Bは図7Aの電界レンズを下方から見た図である。
【図8】図8Aは本発明による電気的及び磁気的多極を
有する電界レンズの第2の例の概略を示す図であり、図
8Bは図8Aの電界レンズを下方から見た図である。
【図9】本発明による粒子線装置の概略を示す図であ
る。
【符号の説明】
1,1’ 磁気レンズ 2,2’,2” 電界レンズ 3 光軸 4 粒子線 5,5’ 開口 10 ソース 11 電子線 12 対物レンズ装置 13 ブランキング装置 14 偏向装置 15 試験片 20,21,21’,21”,22 電極 23,23’,23” レンズ場

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単極の磁気レンズ(1;1’)と互いに
    異なる電位が付与されることができる第1及び第2の電
    極(20,21)を有する電界レンズ(2)とを供え、
    粒子線、特に電子線に影響を与えるための対物レンズ装
    置において、 上記電界レンズ(2)は上記粒子線(4)の方向に上記
    単極の磁気レンズ(1;1’)より後に配置されている
    ことを特徴とする対物レンズ装置。
  2. 【請求項2】 上記第1の電極(20)は管状電極とし
    て構成され、上記単極の磁気レンズ(1;1’)を通過
    しその下端(20a)が上記単極の磁気レンズ(1;
    1’)より突出するように構成されていることを特徴と
    する請求項1記載の対物レンズ装置。
  3. 【請求項3】 上記第1及び第2の電極(20、21)
    は管状電極として構成されていることを特徴とする請求
    項1記載の対物レンズ装置。
  4. 【請求項4】 上記第1の電極(20)は上記単極の磁
    気レンズ(1;1’)を通過し、上記第2の電極(2
    1)は上記第1の電極と共軸的に配置されていることを
    特徴とする請求項3記載の対物レンズ装置。
  5. 【請求項5】 上記単極の磁気レンズ(1;1’)と上
    記第1及び第2の電極(20、21)は光軸(3)周り
    に回転対称的に配置され、上記第1及び第2の電極(2
    0、21)は上記光軸(3)方向に互いに他に対して変
    位可能であることを特徴とする請求項1記載の対物レン
    ズ装置。
  6. 【請求項6】 上記第2の電極(21)は上記単極の磁
    気レンズ(1;1’)より遠い方の下端(21a)に開
    口(5;5’)を有することを特徴とする請求項3記載
    の対物レンズ装置。
  7. 【請求項7】 上記第1及び第2の電極(20、21)
    の一方の電極はスロット化構造を有し、電気的多極要素
    (21c−21f)が形成されていることを特徴とする
    請求項3記載の対物レンズ装置。
  8. 【請求項8】 上記電極(21)のスロット化部分は静
    電偏向器として構成されていることを特徴とする請求項
    7記載の対物レンズ装置。
  9. 【請求項9】 上記電極(21)のスロット化部分はス
    チグマチック結像器として構成されていることを特徴と
    する請求項7記載の対物レンズ装置。
  10. 【請求項10】 上記電気的多極(21c−21f)に
    対して磁気的多極(6a−6d)が重畳されていること
    を特徴とする請求項7記載の対物レンズ装置。
  11. 【請求項11】 上記電界レンズ(2)は上記粒子線に
    対して減速レンズとして機能することを特徴とする請求
    項1記載の対物レンズ装置。
  12. 【請求項12】 電気的/磁気的直交双極横断場を形成
    するように上記電気的及び磁気的多極(21c、21
    d、6a、6b)が配置されていることを特徴とする請
    求項10記載の対物レンズ装置。
  13. 【請求項13】 電気的/磁気的直交4極横断場を形成
    するように上記4つの電気的及び磁気的多極(21c、
    21d、21e、21f、6a、6b、6c、6d)が
    配置されていることを特徴とする請求項10記載の対物
    レンズ装置。
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