投射电子显微镜、电子显微镜、样品表面观察法和微器件制造法制造技术

从阴极１发出的照明束４入射到偏转器３上。在对偏转器３施加电压的状态下，由偏转器３改变照明束４的光路；然后，照明束４穿过公共电子光学系统７，并对样品６的表面照明。在不对偏转器３施加电压的情况下，照明束４直接穿过偏转器３，并被电子吸收板１７吸收。照明束４在穿过公共电子光学系统７时衰减，以致于该电子束４在到达样品６表面的时间点的能量接近于０ｅＶ。当照明束４入射到样品６上时，从样品６产生反射电子８。这些反射电子８穿过公共电子光学系统７，而且，在不对偏转器３施加电压的情况下，这些反射电子８穿过图像聚焦电子光学系统９，使得电子投射到ＭＣＰ探测器１０上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于通过用电子束对样品表面照明并利用由此产生的反射电子对物体表面进行观察、检查等的映像电子显微镜、电子显微镜和样品表面观察法，还涉及利用此映像电子显微镜的微器件制造法。
技术介绍
映像电子显微镜通过利用电子光学系统以电子束对样品表面照明，然后利用此电子光学系统将由此产生的二次电子或反射电子聚焦在探测器的探测表面上。这使得能够降低扫描频率(不像SEM)；因此，能够缩短样品观察时间，并且这种显微镜已经作为微器件如半导体的检查装置而受到关注。图5表示作为此种映像电子显微镜的一个可构想的显微镜实例。从阴极21发出的照明束24穿过韦内电极、第一阳极35、第二阳极36以及照明专用电子光学系统22，并入射到电磁棱镜23上。照明束24的光路被电磁棱镜23改变；然后照明束24穿过阴极透镜27，并对样品26的表面照明。当照明束24入射到样品26上时，从样品26产生具有与样品26的表面形状、材料分布、电势变化等对应的分布的二次电子、背散射电子和反射电子(统称为产生的电子28)。这些产生的电子28穿过阴极透镜27、电磁棱镜23和图像聚焦专用电子光学系统29，并投射到MCP(微通道板)探测器30上。然后，图像通过光映射光学系统32投影到CCD相机33上。25表示样品台。另外，图像聚焦电子光学系统由图像聚焦专用电子光学系统29、电磁棱镜23和阴极透镜27构成，并且照明电子光学系统由照明专用电子光学系统22、阴极透镜27和电磁棱镜23构成。在此映像电子显微镜中，如图5所见，入射到样品26上的电子束的光路以及从样品26发出的电子束的光路通过电磁棱镜23(E×B)切换。因此，在样品26和电磁棱镜23之间的光路中，在照明电子束中的电子和从样品产生的并用于观察的电子之间产生库仑效应。因此，已经遇到聚焦图像模糊的问题。另外，电磁棱镜23产生大的像散像差。要调节照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统以便校正此像差非常困难。因此，常规地已经通过用图像聚焦电子光学系统对准视点来进行设计和调节，并且对照明电子光学系统的调节经常是不够的。而且，如图5所见，在常规设备中，照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统设计为完全分离的系统；因此必须使用对应更大量的电子束光学部件。
技术实现思路
鉴于这种情形设计了本专利技术；本专利技术的目的在于提供具有利用反射电子作为观察电子束的系统的具有小的库仑效应的映像电子显微镜或普通电子显微镜，并提供减少了使用的电子光学部件数量的这种显微镜。此外，本专利技术的目的还在于提供利用此映像电子显微镜或普通电子显微镜的样品表面观察法以及微器件制造法。用于实现上述目的的第一专利技术是映像电子显微镜，该映像电子显微镜使从电子源发出的照明电子束经照明电子光学系统入射到样品表面上，并使从该样品表面发出的电子经图像聚焦电子光学系统聚焦到探测装置上作为观察电子束，其中此映像电子显微镜具有光路切换装置，该光路切换装置切换照明电子束或观察电子束的方向，并且光路切换装置具有切换各电子束方向、使得照明电子束在规定定时入射到样品表面上、并使得观察电子束在不同的规定定时到达探测装置的功能。在本专利技术中，与图5所示的映像电子显微镜不同，通过不使用电磁棱镜的光路切换装置使所产生的经电子光学系统对样品表面照明的照明电子束穿过光路切换装置的定时与从样品表面发出并经电子光学系统到达探测器的反射电子穿过光路切换装置的定时不同。结果，能够减轻照明电子束和反射电子之间的库仑效应，从而能够减轻聚焦的模糊。例如，可以用简单的电子光学元件如偏转器作为光路切换装置。用于实现上述目的的第二专利技术是第一专利技术，其中观察电子束由具有与照明电子束的能量相等的能量的反射电子组成，照明电子光学系统由设置在电子源和光路切换装置之间的照明专用电子光学系统和设置在光路切换装置和样品表面之间的电子光学系统组成，图像聚焦电子光学系统由设置在探测装置和光路切换装置之间的图像聚焦专用电子光学系统以及上述电子光学系统组成，并且此电子光学系统共享照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统的功能中的一些功能。在本专利技术中，具有与照明电子束的能量相等的能量的反射电子用作观察电子束；因此，在图像聚焦电子光学系统和照明电子光学系统的一些部分用作公共光学系统的情况下，如果系统设计有被抑制的图像聚焦电子光学系统(是一个放大系统)像差，则照明电子光学系统(相反是一个缩小系统)也设计有良好的精度。在光路切换装置和样品表面之间，在照明电子束入射的方向上发出的观察电子束遵循照明电子束入射所沿路径，并到达光路切换装置。具体地说，由于被用作观察电子的反射电子，照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统的元件中的在常规上被设计为单独元件的至少一些元件可以设置为在光路切换装置和样品表面之间的公共元件。例如，在电子光学系统(公共电子光学系统)设有改变图像聚焦电子光学系统的放大率的功能、并通过改变图像聚焦电子光学系统的放大率来进行变焦的情况下，或者在以这种方式改变视场的形状(纵横比)的情况下，能够使照明电子光学系统同时连动，使得照明场扩大或缩小，或使得照明场的形状(纵横比)改变。另外，通过共同形成光学系统，能够将整个光学系统保持为比常规系统小的大小。用于实现上述目的的第三专利技术是第一专利技术，其中观察电子束由具有与照明电子束的能量相等的能量的反射电子组成，并且照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统仅由设置在光路切换装置和样品表面之间的电子光学系统组成。在本专利技术中，照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统完全共同地形成为设置在光路切换装置和样品表面之间的电子光学系统。因此能够进一步简化设备的结构。用于实现上述目的的第四专利技术是第一至第三专利技术中的任何专利技术，其中光路切换装置具有在等于或小于照明电子束中的电子从光路切换装置到达样品表面所需时间的时间内把照明电子束引导到样品表面的功能。在此专利技术中，光路切换装置具有在比照明电子束中的电子从光路切换装置到达样品表面所需时间短的时间内把照明电子束引导到样品表面的功能。因此，例如，在T为照明电子束中的电子从光路切换装置到达样品表面所需时间的情况下，照明电子束在该时间T内引导到样品表面。然后，在下一时间T内，从样品发出的反射电子被引导到探测装置，并且这些操作被交替地重复。因为使为了将照明电子束引导到电子光学系统所需的时间短于T，所以能够减小库仑效应的影响。用于实现上述目的的第五专利技术是第一至第三专利技术中的任何专利技术，其中光路切换装置具有在等于或小于照明电子束中的电子完成在电子光学系统中电子束的最收敛点和样品之间的往返行程所需时间的时间内把照明电子束引导到样品表面的功能。该专利技术也旨在与第四专利技术相同的操作效果；但是，在该专利技术中，电子束的照明时间进一步缩短，并且系统布置成使得以电子束对样品的照明进行一段等于或小于电子束完成在电子光学系统中电子束的最收敛点和样品之间的往返行程所需时间的时间。产生库仑效应最显著的点是电子束在电子光学系统中最收敛的点。因此，通过用电子束对样品照明一段等于或小于电子束完成在该点和样品之间的往返行程所需时间的时间，能够更有效地减轻库仑效应的影响。用于实现上述目的的第六专利技术是一种映像电子显微镜，该映像电子显微镜使从电子源发出的照明电子束经照明电子光学系统入射到样品表面上，并使从该样品表面发出的电子经图像聚焦电子光学系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种映像电子显微镜，该映像电子显微镜使从电子源发出的照明电子束经照明电子光学系统入射到样品表面上，并使从该样品表面发出的电子经图像聚焦电子光学系统聚焦到探测装置上作为观察电子束，其中此映像电子显微镜具有光路切换装置，该光路切换装置切换照明电子束或观察电子束的方向，并且光路切换装置具有切换各电子束方向、使得照明电子束在规定定时入射到样品表面上、并使得观察电子束在不同的规定定时到达探测装置的功能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2004-1-14 006422/20041.一种映像电子显微镜，该映像电子显微镜使从电子源发出的照明电子束经照明电子光学系统入射到样品表面上，并使从该样品表面发出的电子经图像聚焦电子光学系统聚焦到探测装置上作为观察电子束，其中此映像电子显微镜具有光路切换装置，该光路切换装置切换照明电子束或观察电子束的方向，并且光路切换装置具有切换各电子束方向、使得照明电子束在规定定时入射到样品表面上、并使得观察电子束在不同的规定定时到达探测装置的功能。2.如权利要求1所述的映像电子显微镜，其中观察电子束由具有与照明电子束的能量相等的能量的反射电子组成，照明电子光学系统由设置在电子源和光路切换装置之间的照明专用电子光学系统和设置在光路切换装置和样品表面之间的电子光学系统组成，图像聚焦电子光学系统由设置在探测装置和光路切换装置之间的图像聚焦专用电子光学系统以及上述电子光学系统组成，并且此电子光学系统共享照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统的功能中的一些功能。3.如权利要求2所述的映像电子显微镜，其中观察电子束由具有与照明电子束的能量相等的能量的反射电子组成，并且照明电子光学系统和图像聚焦电子光学系统仅由设置在光路切换装置和样品表面之间的电子光学系统组成。4.如权利要求1所述的映像电子显微镜，其中光路切换装置具有在等于或小于照明电子束中的电子从光路切换装置到达样品表面所需时间的时间内把照明电子束引导到样品表面的功能。5.如权利要求1所述的映像电子显微镜，其中光路切换装置具有在等于或小于照明电子束中的电子完...

【专利技术属性】
技术研发人员：兼松惠理，
申请(专利权)人：株式会社尼康，株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]