DE112017007822B4 - Rasterelektronenmikroskop - Google Patents

Abstract

Rasterelektronenmikroskop, welches Folgendes aufweist:ein elektronenoptisches System, das eine Elektronenquelle (21), die einen eingestrahlten Elektronenstrahl erzeugt, und eine Objektivlinse (12), die den eingestrahlten Elektronenstrahl auf eine Probe (14) fokussiert, aufweist,einen Detektor (13), der außerhalb der optischen Achse (11) des elektronenoptischen Systems angeordnet ist und Signalelektronen erfasst, die erzeugt werden, wenn die Probe (14) mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird,eine Ablenkelektrode (24, 25), die ein Ablenkfeld (26) zum Leiten der Signalelektronen zum Detektor (13) bildet,eine scheibenförmige Elektrode (23), die näher zur Elektronenquelle (21) als das Ablenkfeld (26) angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, durch die der eingestrahlte Elektronenstrahl hindurchtritt, undeine erste und eine zweite Steuerelektrode (28, 29), die entlang der optischen Achse (11) näher zur Probe (14) als das Ablenkfeld (26) angeordnet sind, wobei die erste Steuerelektrode (29) die Bahn der Signalelektronen steuert, um die von der Probe (14) emittierten Signalelektronen zur Objektivlinse (12) zu leiten, und die zweite Steuerelektrode (28) die Bahn der durch ein Polstück der Objektivlinse (12) hindurchgetretenen Signalelektronen steuert,wobei die Probe (14) und die Objektivlinse (12) auf ein Referenzpotential gelegt sind, undein Potential (V23), das niedriger als das Referenzpotential ist, an die scheibenförmige Elektrode (23) angelegt ist, und Potentiale (V28, V29), die höher als das Referenzpotential und voneinander verschieden sind, an die erste bzw. die zweite Steuerelektrode (28, 29) angelegt sind.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rasterelektronenmikroskop, bei dem die Detektionsenergie von Sekundärelektronen gewählt werden kann.
• Technischer Hintergrund
• Es sind Rasterelektronenmikroskope (nachstehend als „SEM“ bezeichnet) weithin bekannt, die ein zweidimensionales Bild eines Abtastgebiets einer Probenoberfläche durch Bestrahlen und Abtasten einer Probe mit einem konvergierten Elektronenstrahl, Erfassen an jeder Bestrahlungsposition erzeugter Signalelektronen und Anzeigen der Signalintensität an jedem Punkt synchron mit einem Abtastsignal des eingestrahlten Elektronenstrahls erhalten.
• Die Signalelektronen, welche die Hauptdetektionsziele von SEM sind, werden in Sekundärelektronen (nachstehend als „SE“ bezeichnet), deren Energie höchstens einige zehn eV beträgt, und rückgestreute Elektronen (nachstehend als „BSE“ bezeichnet), deren Energie höher als jene der SE und kleiner oder gleich der Einstrahlungsenergie in Bezug auf die Probe ist, klassifiziert. 1 zeigt ein Beispiel von Energieverteilungen der SE und BSE, die erzeugt werden, wenn eine allgemeine Probe mit einem Elektronenstrahl mit einer Energie E₀ bestrahlt wird. Signalelektronen mit einer Energieverteilung 3 sind die SE, und Signalelektronen mit einer Energieverteilung 4 sind die BSE. Wenngleich die erzeugte Anzahl der Signalelektronen von der Bestrahlungsenergie und von der Stärke des Einfallsstroms abhängt, übersteigt die Anzahl der SE im Allgemeinen jene der BSE.
• Die Anzahl der auf einer Probenoberfläche erzeugten SE hängt vom Oberflächenpotential und der Ungleichmäßigkeit der Oberfläche ab. Wenn die SE selektiv erfasst werden, kann deshalb ein Kontrast in Bezug auf das Potential und die Ungleichmäßigkeit der Probenoberfläche erhalten werden. Andererseits hängt die Anzahl der erzeugten BSE von der Atomzahl, der Dichte und der Kristallorientierung der Einstrahlungsposition des Elektronenstrahls ab. Wenn die BSE selektiv erfasst werden, kann daher ein Kontrast in Bezug auf die Zusammensetzung und Kristallorientierung der Probenoberfläche erhalten werden. Weil die SE und die BSE unterschiedliche Informationen über die Probe bereitstellen, können auf diese Weise SEM-Bilder mit unterschiedlichen Kontrasten im gleichen Gesichtsfeld durch getrenntes Erfassen der SE und der BSE erhalten werden. Infolge dieser Notwendigkeit hat in den letzten Jahren jeder Hersteller von Vorrichtungen ein SEM herausgegeben, das mit mehreren Detektoren versehen ist, um in unterschiedlichen Energiebändern enthaltene Signalelektronen getrennt erfassen zu können.
• Die Energie bei der Erzeugung unterscheidet sich zwischen den SE und den BSE, wobei sowohl die SE als auch die BSE durch Ausnutzen unterschiedlicher Bahnen bis zum Erreichen des Detektors und der unterschiedlichen Energieempfindlichkeit bei der Erfassung getrennt erfasst werden können. Wenn die BSE selektiv erfasst werden, wird auf der Bahn der Signalelektronen eine Potentialbarriere bereitgestellt, welche die SE abschirmt, die eine niedrigere Energie als die BSE aufweisen, um die SE nicht zu erfassen, die in einer größeren Anzahl als die BSE erzeugt werden. Das Energieband der Erfassung der BSE kann praktisch durch Ändern der Filterspannung mit einem Detektor gesteuert werden, der mit einem Energiefilter mit einem verzögernden elektrischen Feld versehen ist, wobei das Filter mit einer Gitterelektrode versehen ist, um die Energieschwelle der durch das Energiefilter hindurchtretenden BSE zu steuern. Mit dieser Funktion können durch die SEM-Beobachtung umfangreiche Probeninformationen erhalten werden.
• Es wird davon ausgegangen, dass eine ähnliche Erfassungsfunktion auch für die SE vorteilhaft ist. Weil die SE Probeninformationen über das Oberflächenpotential und die Oberflächenungleichmäßigkeit bereitstellen, wird erwartet, dass verglichen mit dem Stand der Technik durch Steuern des Energiebands der erfassten SE ein SEM-Bild mit einem erhöhten Kontrast in Bezug auf das Oberflächenpotential und die Oberflächenungleichmäßigkeit erhalten werden kann, eine solche Energieauswahl- und Erfassungstechnik wurde jedoch bisher nicht verwirklicht.
• Zitatliste
• Patentliteratur
• PTL 1: JP 2008-186689 A
• PTL 2: JP H8-138611 A
• PTL 3: JP 2003-532256 A
• Weiterer Stand der Technik ist in EP 0 205 184 A2 , EP 0 208 100 A2 und DE 2 823 642 A1 angegeben.
• Kurzfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• Wenngleich es bevorzugt ist, eine Potentialbarriere zum Abschirmen niederenergetischer Signalelektronen auf der Signalelektronenbahn für die Auswahl und Erfassung der BSE und die Steuerung des erfassten Energiebands der BSE bereitzustellen, genügt es nicht, ein Erfassungssystem zu bilden, das nur niederenergetische Elektronen erfasst, wenn die SE ausgewählt und erfasst werden. Dies liegt daran, dass Elektronen, die das gleiche Energieniveau wie der eingestrahlte Elektronenstrahl aufweisen, mit umgebenden Strukturen kollidieren, so dass Elektronen mit dem gleichen Energieniveau wie die SE selbst außerhalb der Probe erzeugt werden.
• Wenn die SE durch das SEM erfasst werden, wird im Allgemeinen ein aus einem Szintillator, einem Lichtleiter und einer Photoelektronenvervielfacherröhre bestehender Everhart & Thornley(ET)-Detektor verwendet. Die empfindliche Oberfläche des ET-Detektors weist einen mit Metall beschichteten Szintillator (Leuchtstoff) auf, und ein positives Potential von etwa +10 kV wird an die mit Metall beschichtete Oberfläche angelegt. Die bei einer Energie von einigen eV auf der Probe erzeugten SE werden auf etwa 10 keV beschleunigt und kollidieren mit der Szintillatoroberfläche, wodurch Photonen erzeugt werden, die von der Photoelektronenvervielfacherröhre als elektrische Signale erfasst werden. Deshalb werden niederenergetische Elektronen, die erzeugt werden, wenn die auf der Probe erzeugten BSE mit den Strukturen um die empfindliche Oberfläche des ET-Detektors kollidieren, ebenfalls erfasst, ohne von den auf der Probe erzeugten SE unterschieden zu werden. Deshalb gibt es einen Fall, in dem durch die BSE erzeugte niederenergetische Elektronen selbst bei einer Detektoranordnung, bei der die auf der Probe erzeugten BSE nicht direkt erfasst werden, gemischt mit den SE erfasst werden.
• 2 zeigt für ein SEM, das mit einer Halb-Innen-Objektivlinse versehen ist, bei der ein Magnetfeld zu einer Probe streut, eine schematische Ansicht von Bahnen auf der Probe erzeugter SE, und 3 zeigt eine schematische Ansicht der Bahn eines beim Kollidieren von BSE mit umgebenden Strukturen erzeugten niederenergetischen Elektrons. In jedem Fall werden die SE zu einem Ablenkfeld 26 geleitet, das durch eine Ablenkelektrode 24 und eine Ablenkelektrode 25, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, gebildet ist. Das Ablenkfeld 26 leitet die SE zu einem außerhalb der Achse angeordneten Detektor 13, und die durch die gitterartige Ablenkelektrode 24 hindurchgetretenen SE werden von einem Detektor 13 erfasst.
• Bei einem in den 2 und 3 dargestellten optischen System sind eine Probe 14, eine Magnetbahn einer Objektivlinse 12 und eine Dachelektrode 23 auf ein Referenzpotential (Massepotential) gesetzt. Wie in 2 dargestellt ist, werden auf der Probe erzeugte SE 3 durch eine Steuerelektrode 27, an die ein positives Potential angelegt ist, beschleunigt und zum Ablenkfeld 26 geleitet. Andererseits werden SE 6 erzeugt, wenn BSE mit der Steuerelektrode 27 und der Dachelektrode 23 kollidieren, und die SE 6 werden auch ähnlich zum Ablenkfeld 26 geleitet und vom Detektor 13 erfasst, wie in 3 dargestellt ist. Es ist nicht möglich, dass der Detektor 13 zwischen den SE 3 und den SE 6 unterscheidet. Ein solches Detektionsverhalten ist unter einer Beobachtungsbedingung besonders bemerkenswert, bei der ein geringer Arbeitsabstand (nachstehend als „WD“ bezeichnet) auftritt, der eine hohe Auflösung in einem SEM unter Verwendung eines TTL-Erfassungssystems bereitstellt, wodurch SE erfasst werden, die durch eine Objektivlinse mit Magnetfeldstreuung gelaufen sind. Aus den vorstehenden Gründen muss, wenn die Energieauswahl und Erfassung der SE ausgeführt wird, ein Detektionssystem gebildet werden, bei dem keine Signalelektronen eingemischt werden, die durch die BSE angeregt werden.
• Im Allgemeinen werden niederenergetische Elektronen, die erzeugt werden, wenn ein Elektronenstrahl mit einer Probe oder umgebenden Strukturen kollidiert, entsprechend dem Anregungsprozess als SE₁ 3, SE₂ 5 und SE₃ 6 klassifiziert, wie in 4 dargestellt ist. In der Nähe der Einstrahlungsposition des Elektronenstrahls angeregte SE werden als SE₁ bezeichnet. Zusätzlich werden, wenn BSE 4 von der Probe emittiert werden, in der Nähe einer Probenoberfläche angeregte SE als SE₂ bezeichnet und werden niederenergetische Elektronen, die angeregt werden, wenn die BSE 4 mit einer anderen Struktur als der Probe, beispielsweise einem Polstück der Objektivlinse 12, kollidieren, als SE₃ bezeichnet. Weil sowohl die SE₂ als auch die SE₃ durch die BSE erzeugt werden, kann, falls diese erfasst werden, kein Kontrast der SE erhalten werden, sondern ein Kontrast der BSE erhalten werden. Weil die SE₁, die SE₂ und die SE₃ nicht nach der Energie identifiziert werden können, muss die Energie so gesteuert werden, dass die SE₁ nach Verringerung der erfassten Anzahl der SE₂ und der SE₃ selektiv erfasst werden, um die erfasste Energie der SE₁ zu steuern. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Prinzip eine gemischte Erfassung der SE₂, die sich kaum von den SE₁ unterscheiden lassen, zulässig und wird die Anzahl der an einer von der Probe verschiedenen Position erzeugten SE₃ verringert.
• Wie später detailliert beschrieben wird, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein vom Probenpotential verschiedenes Potential für eine Elektrode (scheibenförmige Elektrode) festgelegt, die auf der Bahn der Signalelektronen bereitgestellt ist, um die SE-Bahn zu steuern. PTL 1 und PTL 2 wurden als Dokumente zum Stand der Technik gefunden, die eine in dieser Hinsicht gemeinsame Konfiguration aufweisen.
• PTL 1 strebt an, selektiv BSE mit einer hohen Effizienz in einem Rasterelektronenmikroskop zu erfassen, das mit Mitteln zur Bildung eines elektrischen Verzögerungsfelds versehen ist. Eine Wandlungselektrode (Erfassungselektrode) ist in ein Gebiet, in das viele SE eintreten, und ein Gebiet, in das viele BSE eintreten, unterteilt, um sowohl SE als auch BSE unterscheidend zu erfassen. Wenn ein Bild unter Verwendung sowohl der Sekundärelektronen als auch der reflektierten Elektronen aufgenommen wird, wird ein Massepotential oder ein negatives Potential an einen inneren ringförmigen Teil der Wandlungselektrode angelegt und wird ein äußerer ringförmiger Teil der Wandlungselektrode auf das Massepotential gesetzt. Andererseits wird, wenn ein Bild nur unter Verwendung reflektierter Elektronen aufgenommen wird, ein positives Potential an den inneren ringförmigen Teil der Wandlungselektrode angelegt und wird der äußere ringförmige Teil der Wandlungselektrode auf das Massepotential gesetzt. Es gibt jedoch keine Beschreibung in Bezug auf die Aufnahme eines Bilds nur unter Verwendung von Sekundärelektronen,
• Zusätzlich offenbart PTL 2 eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, wobei ein Verstärkungsverfahren zur Bildung eines elektrischen Felds zwischen einer Objektivlinse und einer Probe angewendet wird, indem ein hohes Potential von etwa 10 kV an eine röhrenförmige Elektrode (Hüllröhre) gelegt wird, welche die Objektivlinse in Richtung der optischen Achse durchdringt. Bei der in PTL 2 beschriebenen Vorrichtung ist eine in einem oberen Raum der Objektivlinse bereitgestellte Hilfselektrode in Form eines abwärts gerichteten Deckels ausgebildet, ist ein Sekundäreingang eines Detektors von der Hilfselektrode bedeckt und ist die Hilfselektrode auf ein niedrigeres Potential als eine Probe gesetzt, um Sekundärelektronen, welche die Hüllröhre durchlaufen haben, zum in einem Raum außerhalb der Achse angeordneten Detektor zu leiten. In PTL 2 wird nichts zu BSE beschrieben, und es wird nichts zu den Problemen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Selbst bei der Vorrichtung aus PTL 2 kollidieren BSE mit einer hohen Energie jedoch tatsächlich mit der Oberfläche der Hilfselektrode, so dass infolge der BSE Sekundärelektronen erzeugt werden.
• Es sei bemerkt, dass ein Energieanalysator als Mittel zum Steuern der Energie der SE an einem SEM angebracht werden kann. Wenn der Energieanalysator verwendet wird, können nur SE in einem spezifischen Energieband erfasst werden. Im Allgemeinen muss der Energieanalysator eine Elektrodenspannung anlegen, die für eine bestimmte Proben- und Energieanalysatoranordnung optimiert ist, und es ist nicht möglich, die gewünschte Energie mit anderen als der optimierten Anordnung selektiv zu erfassen. PTL 3 offenbart eine Konfiguration, bei der ein solcher Energieanalysator auf der Elektronenquellenseite einer Objektivlinse eines SEM angebracht ist, um sowohl eine hohe räumliche Auflösung als auch einen hohen Detektionsdurchsatz zu erreichen.
• In PTL 3 wird die Energie der durch die Objektivlinse gelaufenen SE selektiv erfasst, so dass ein kurzer WD festgelegt werden kann, und es ist eine hochauflösende Beobachtung möglich. Insbesondere ist dafür gesorgt, dass SE, die sich auf einer optischen Achse bewegen, durch ein Ablenkfeld, das an einem oberen Teil der Objektivlinse bereitgestellt ist, von der Achse abgelenkt werden und zu einem Analysator geleitet werden. Auch in PTL 3 ist zwischen der Objektivlinse und der Probe ähnlich wie in PTL 1 ein verzögerndes elektrisches Feld (etwa 2 kV) ausgebildet. Deshalb ist es schwierig, PTL 3 in einem Fall, in dem eine Probe betrachtet wird, die in Bezug auf eine Objektivlinse geneigt ist, und in einem Fall, in dem eine Probe betrachtet wird, deren Oberfläche sehr ungleichmäßig ist, wodurch wahrscheinlich die Achsensymmetrie der Verteilung des elektrischen Felds beeinträchtigt wird, wenn die Probe einer Objektivlinse gegenüber angeordnet wird, anzuwenden, und es bestehen dabei starke Einschränkungen in Bezug auf das Beobachtungsziel.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Rasterelektronenmikroskop bereitzustellen, das mit einer Energieauswahl- und Detektionsfunktion für SE₁ versehen ist, die an einer Probe erzeugt werden, während der Betrag der Erfassung von SE₃ verringert wird, die im Rasterelektronenmikroskop, bei dem kein Verzögerungsverfahren verwendet wird, durch BSE angeregt werden.
• Lösung des Problems
• Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Rasterelektronenmikroskop gemäß den beiliegenden Patentansprüchen.
• Andere Aufgaben und neuartige Merkmale werden anhand der Beschreibung der vorliegenden Patentschrift und der anliegenden Zeichnungen verständlich werden.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Es kann ein Rasterelektronenmikroskop bereitgestellt werden, das mit einem Detektionssystem versehen ist, wobei der Detektor in der Lage ist, die an der Probe erzeugten SE₁ selektiv zum Detektor zu leiten, indem die SE₃, die durch die BSE angeregt werden, kaum zum Detektor abgelenkt werden, wodurch das Energieband der erfassten SE₁ gesteuert werden kann.
• Figurenliste
• Es zeigen:
• 1 eine Graphik einer allgemeinen Energieverteilung von Signalelektronen,
• 2 eine Ansicht zur Beschreibung eines Problems, das bei der Erfassung von SE in einem SEM auftritt,
• 3 eine Ansicht zur Beschreibung eines Problems, das bei der Erfassung von SE im SEM auftritt,
• 4 eine Ansicht zur Beschreibung von Definitionen niederenergetischer Elektronen, die nach Erzeugungsprozessen klassifiziert sind,
• 5A eine Ansicht einer Bahn (schematische Ansicht), bis ein SE₁ 3 einen Detektor erreicht,
• 5B eine Ansicht zur Beschreibung einer Elektrodenanordnung zur Bildung eines Ablenkfelds,
• 5C eine Ansicht zur Beschreibung einer Elektrodenanordnung zur Bildung eines Ablenkfelds,
• 5D eine Ansicht zur Beschreibung einer Elektrodenanordnung zur Bildung eines Ablenkfelds,
• 6 eine Ansicht einer Bahn (schematische Ansicht) eines an einer Dachelektrode erzeugten SE₃ 6,
• 7 eine Ansicht einer Bahn (schematische Ansicht) des an einer Steuerelektrode erzeugten SE₃ 6,
• 8 eine Ansicht eines anderen Beispiels einer Elektrodenanordnung des SEM,
• 9 eine Ansicht einer Bahn (schematische Ansicht), bis das SE₁ 3 den Detektor erreicht, wenn eine Probe geneigt ist, und
• 10 ein Beispiel eines mit einem Energieanalysator für die Energieauswahl versehenen SEM.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
• Ein SEM weist hauptsächlich Folgendes auf: eine Elektronenquelle 21, die dafür ausgelegt ist, eine Probe 14 mit einem Elektronenstrahl zu bestrahlen, eine Blende zum Begrenzen des Durchmessers des eingestrahlten Elektronenstrahls, Elektronenlinsen in der Art einer Sammellinse und einer Objektivlinse, welche den eingestrahlten Elektronenstrahl auf die Probe fokussieren, einen Ablenker 22, der dafür ausgelegt ist, den eingestrahlten Elektronenstrahl über die Probe abzulenken, einen Detektor 13, der dafür ausgelegt ist, Signalelektronen in der Art von SE und BSE zu erfassen, ein Ablenkfeld 26, das dafür ausgelegt ist, die Signalelektronen zum Detektor 13 zu leiten, einen Probentisch und einen Mechanismus dafür, die dafür ausgelegt sind, das Beobachtungsgebiet durch Anordnen und Bewegen der Probe 14 festzulegen, eine SEM-Bildanzeigevorrichtung, eine Steuereinrichtung, welche das gesamte SEM steuert, Vakuumpumpgeräte und dergleichen. 5A zeigt hauptsächlich eine Bahnkurve (schematische Ansicht), bis ein von der Probe 14 emittiertes SE₁ 3 den Detektor 13 erreicht. 6 zeigt hauptsächlich eine Bahnkurve (schematische Ansicht) eines SE₃ 6, das an einer Dachelektrode 23 durch von der Probe 14 emittierte BSE 4 erzeugt wurde. 7 zeigt hauptsächlich eine Bahnkurve (schematische Ansicht) eines SE₃ 6, das an einer Steuerelektrode 28 durch die von der Probe 14 emittierten BSE 4 erzeugt wurde.
• Für die Konfiguration der Elektronenquelle 21 sind verschiedene Typen von Elektronenkanonen, die normalerweise in SEM verwendet werden, wie solche vom Kaltkathoden-Feldemissionstyp, vom Schottky-Emissionstyp und vom thermionischen Emissionstyp, und Elektronenkanonen mit ähnlichen Konfigurationen anwendbar, und es wird entsprechend der gewünschten Beobachtungsleistung eine geeignete Elektronenkanone aus diesen Elektronenkanonen ausgewählt.
• Beim SEM ist der Ablenker 22 angebracht, um den fokussierten eingestrahlten Elektronenstrahl über die Probe abzulenken. Die Position des Ablenkers 22 kann beliebig sein, solange sich der Ablenker 22 auf der optischen Achse 11 des elektronenoptischen Systems befindet. Es ist jedoch bevorzugt, ein Ablenkgebiet außerhalb der Bahnkurve eines zu erfassenden Signalelektrons 2 zu bilden, wenn die nachteilige Wirkung vermieden werden soll, dass die Signalelektronenbahn durch die Ablenkwirkung des Ablenkers 22 gestört wird. Angesichts dessen ist es wünschenswert, den Ablenker 22 näher zur Elektronenquelle als die Dachelektrode 23 anzuordnen, wie in 5A dargestellt ist.
• Es ist wünschenswert, dass die Objektivlinse 12 von einem Typ ist, bei dem ein Magnetfeld um die Probe 14 streut, um die von einem Linsenmagnetfeld beim Durchgang durch die Objektivlinse 12 konvergierten SE wirksam zum außerhalb der optischen Achse 11 installierten Detektor 13 zu leiten. Dies liegt daran, dass die SE mit einer niedrigen Energie durch die Wirkung des Streumagnetfelds entlang der optischen Achse 11 hochgezogen werden können. 5A zeigt eine Objektivlinse 12 vom Halb-Innen-Linsentyp, die in der Hinsicht vorteilhaft ist, dass in Bezug auf die verhältnismäßig große Probe 14 geringe Linsenaberrationen verwirklicht werden können. Als vom Halb-Innen-Linsentyp verschiedene Objektivlinse 12 mit Magnetfeldstreuung kann für die verhältnismäßig große Probe 14 nicht nur ein Magnetische-Bahn-in-der-Linse-Typ, bei dem eine verhältnismäßig kleine Probe ähnlich wie bei einem Transmissionselektronenmikroskop in einem schmalen Spalt der magnetischen Bahn angeordnet ist, sondern auch eine Einzelpollinsen-Objektivlinse mit einem Merkmal, dass sich ein Raum direkt unter einer magnetischen Bahn befindet, verwendet werden, indem der untere Teil der magnetischen Bahn der Objektivlinse vom Halb-Innen-Linsentyp als Probenkammer ausgebildet wird. Weil die mit dem Elektronenstrahl bestrahlte Probe bei allen Objektivlinsen vom Innen-Linsen-Typ, vom Einzelpol-Linsentyp und ähnlichen Typen im von der Objektivlinse gebildeten Magnetfeld angeordnet ist, kann die gleiche Wirkung wie bei der Halb-Innen-Linse erhalten werden.
• Zusätzlich wird dafür gesorgt, dass die magnetische Bahn der Objektivlinse 12 und die Probe 14 auf dem gleichen Potential liegen, und es wird kein verzögerndes optisches System in der Art eines Retardierungsverfahrens und eines Verstärkungsverfahrens angewendet. Dies liegt daran, dass die Achsensymmetrie der auf die Probe 14 einwirkenden elektrischen Feldverteilung gestört wird und sich daher die später beschriebene Signalelektronenbahn stark ändert, falls der Tisch, auf dem sich die Probe 14 befindet, geneigt wird oder die Oberfläche der Probe 14 bei Anwendung des verzögernden optischen Systems sehr ungleichmäßig ist. Mit anderen Worten kann, wenn kein verzögerndes optisches System angewendet wird, der geneigten Betrachtung einer Probe und der Betrachtung der Probe mit einer großen Ungleichmäßigkeit Rechnung getragen werden, so dass die Beobachtung auf der Grundlage der SE₁ für einen breiten Bereich von Proben ausgeführt werden kann. Zusätzlich wird die magnetische Bahn der Objektivlinse 12 und der Probe 14 nachstehend als Massepotential beschrieben, wobei die Elektronenbahn bei sich änderndem Potential beibehalten wird, solange die Potentialdifferenz zwischen den jeweiligen Elektroden gleich ist, wobei das Potential der Probe 14 das Referenzpotential ist. Deshalb sind die magnetische Bahn der Objektivlinse 12 und das Potential der Probe 14 nicht auf das Massepotential beschränkt.
• Das Ablenkfeld 26, das dafür ausgelegt ist, die Signalelektronen zum außerhalb der optischen Achse angebrachten Detektor 13 zu leiten, wird auf der Seite, die der Elektronenquelle näher liegt als die Position maximaler Intensität des auf der Achse liegenden Magnetfelds der Objektivlinse 12, senkrecht zur optischen Achse 11 angelegt. Wenn das Ablenkfeld 26 auf der optischen Achse bereitgestellt wird, um die SE₁ 3 von der optischen Achse fern zu halten, entlang derer sich der eingestrahlte Elektronenstrahl ausbreitet, ist ein elektrisches Ablenkfeld wirksamer als ein magnetisches Ablenkfeld. Dies liegt daran, dass die Energie der SE einige eV beträgt, während die Energie der BSE bei einem optischen System, bei dem ein verzögerndes optisches System angewendet wird, auf dem gleichen Niveau liegt wie jenes des eingestrahlten Elektronenstrahls, so dass es eine erhebliche Energiedifferenz zwischen ihnen gibt und die Differenz der Ablenkempfindlichkeit infolge der Energiedifferenz beim elektrischen Ablenkfeld größer ist als beim magnetischen Ablenkfeld. Deshalb können die SE selektiver zum Detektor 13 geleitet werden, wenn das Ablenkfeld 26 ein elektrisches Ablenkfeld ist.
• Die Elektrodenanordnung zur Bildung des in 5A dargestellten Ablenkfelds 26 wird mit Bezug auf 5B beschrieben. Draufsichten entlang einer Linie A, einer Linie B und einer Linie C, die in einer Schnittansicht 50 dargestellt sind, sind als A-Ebene 51, B-Ebene 52 bzw. C-Ebene 53 dargestellt. Die Dachelektrode 23 und die Ablenkelektroden 24 und 25, die das Ablenkfeld 26 bilden, werden durch ein Halteelement 20 gehalten. Wie in der A-Ebene 51 dargestellt ist, ist die Dachelektrode 23 scheibenförmig und weist eine Öffnung auf, durch die der eingestrahlte Elektronenstrahl hindurchtreten soll. Die Ablenkelektroden 24 und 25 sind in der Richtung, in der der außerhalb der Achse angeordnete Detektor 13 angeordnet ist, bzw. in der dazu entgegengesetzten Richtung angeordnet, und es wird eine Spannung angelegt, so dass die auf der Seite des Detektors 13 installierte Ablenkelektrode (Gitterelektrode) 24 ein höheres Potential aufweist als die entgegengesetzte Ablenkelektrode 25. Dadurch wird eine in der Figur dargestellte Äquipotentiallinie 30 gebildet.
• Die Elektrodenkonfiguration in 5B ist ein Beispiel, und andere Beispiele sind in den 5C und 5D dargestellt. Eine entsprechende Ablenkwirkung kann erhalten werden, indem die Ablenkelektrode 24 als hohle Ablenkelektrode auf der Detektorseite angeordnet wird, ohne dass die in 5B dargestellte gitterförmige Elektrode verwendet wird und ein aus der Peripherie der ein höheres Potential aufweisenden Ablenkelektrode 25 streuendes elektrisches Feld verwendet wird. 5C ist ein Beispiel, bei dem Draufsichten entlang einer Linie A, einer Linie B und einer Linie C, die in einer Schnittansicht 60 dargestellt sind, als A-Ebene 61, B-Ebene 62 bzw. C-Ebene 63 dargestellt sind, wobei die hohle Ablenkelektrode 24 der Ablenkelektrode 25 gegenüberstehend bereitgestellt ist. Dadurch wird eine in der Figur dargestellte Äquipotentiallinie 30 gebildet. Zusätzlich ist 5D ein Beispiel, bei dem Draufsichten entlang einer Linie A, einer Linie B und einer Linie C, die in einer Schnittansicht 70 dargestellt sind, als A-Ebene 71, B-Ebene 72 bzw. C-Ebene 73 dargestellt sind, wobei die hohle Ablenkelektrode 24 zwischen dem Ablenkfeld 26 und einem Detektionssystem bereitgestellt ist. Dadurch wird eine in der Figur dargestellte Äquipotentiallinie 30 gebildet.
• Wenngleich das Ablenkfeld 26 in all diesen Beispielen als elektrisches Ablenkfeld ausgebildet ist, kann eine so genannte Wien-Filterkonfiguration verwendet werden, bei der ein magnetisches Ablenkfeld auf den Einwirkungsbereich eines elektrischen Ablenkfelds angewendet wird, wobei das elektrische Ablenkfeld und das magnetische Ablenkfeld senkrecht zueinander in Bezug auf die optische Achse angewendet werden.
• Die scheibenförmige Dachelektrode 21 mit einem Durchgangsloch für den eingestrahlten Elektronenstrahl befindet sich näher zur Seite der Elektronenquelle als der Einwirkbereich des Ablenkfelds 26. Die Dachelektrode 23 ist auf ein niedrigeres Potential gelegt als die Probe 14. Wenn die Probe 14 wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf das Massepotential gesetzt wird, wird die Dachelektrode 23 auf ein negatives Potential gesetzt. Wenngleich die an die Dachelektrode 23 angelegte Spannung von der Elektrodenform in einem Gebiet, auf das das Ablenkfeld 23 angewendet wird, abhängt, ist es wünschenswert, eine Konfiguration zu verwenden, bei der das Potential V23 der Dachelektrode 23 auf etwa -10 bis -30 V gesetzt ist, um die Potentialbarriere für die SE₁ 3 festzulegen, falls die Probe 14 typischerweise auf das Massepotential (0 V) gesetzt ist. Wenn die Probe 14 auf das Massepotential (0 V) gesetzt ist und das Potential der Dachelektrode 23 auf V_Dach (< 0 V) gesetzt ist, erreichen Sekundärelektronen SE₁ 3, deren Energie kleiner oder gleich |eV_Dach| mit e als Elementarladung ist, nur schwer die Dachelektrode 23 und werden zur Seite der auf dem Massepotential liegenden Probe zurückgeworfen.
• Andererseits haben, wie in 6 dargestellt ist, die SE₃ 6, die dadurch erzeugt werden, dass die BSE 4 mit der auf dem Elektrodenpotential V_Dach liegenden Dachelektrode 23 kollidieren, infolge des an die Dachelektrode 23 angelegten negativen Potentials eine um (eV_Dach) höhere Energie als die an der auf dem Massepotential liegenden Probe 14 erzeugten SE₁ 3. Deshalb werden die hochenergetischen SE₃ 6 durch das Ablenkfeld 26 kaum zum Detektor 13 abgelenkt. Die SE₃ 6 werden, nachdem sie das Ablenkfeld 26 durchlaufen haben, durch die Elektrodenpotentiale der auf der Probenseite bereitgestellten Steuerelektroden 28 und 29 erfasst, wie nachstehend beschrieben wird. Deshalb werden die SE₁ 3 zum außerhalb der Achse angeordneten Detektor 13 abgelenkt und werden die von der Dachelektrode 23 erzeugten SE₃ 6 kaum vom außerhalb der Achse angeordneten Detektor 13 erfasst.
• Die röhrenförmigen Elektroden 28 und 29, die achsensymmetrisch sind und die Signalelektronenbahn steuern sollen, sind entlang einer Innenwand der magnetischen Bahn der Objektivlinse 12 näher zur Probe als der Einwirkbereich des Ablenkfelds 26 angeordnet. Die vorliegende Ausführungsform zeigt eine Konfiguration, bei der eine Steuerelektrode L29 auf der Probenseite angeordnet ist und eine Steuerelektrode U28 auf der Elektronenquellenseite angeordnet ist. Sowohl die Steuerelektrode L29 als auch die Steuerelektrode U28 sind auf höhere Potentiale gesetzt als die Probe 14. Wenn die Probe 14 wie gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf das Massepotential gesetzt ist, sind sowohl die Steuerelektrode L29 als auch die Steuerelektrode U28 auf positive Potentiale gesetzt.
• Die Steuerelektrode L29 und die Steuerelektrode U28 spielen unterschiedliche Rollen. Wie in 5A dargestellt ist, besteht die Rolle der Steuerelektrode L29 darin, eine leichte Streuung eines elektrischen Felds aus der distalen Öffnung der Objektivlinse 12 hervorzurufen, um die in einem breiten Winkelbereich auf der Probe emittierten SE₁ 3 zu sammeln und die gesammelten SE₁ 3 zur Objektivlinse 12 zu leiten. Andererseits bildet die Steuerelektrode U28 in einem Gebiet zwischen der Steuerelektrode U28 und dem Ablenkfeld 26 ein geeignetes elektrisches Linsenfeld für die SE₁ 3 und eine Überkreuzung in der Nähe des Einwirkbereichs des Ablenkfelds 26 in Bezug auf die SE₁ 3, die durch ein Polstück der Objektivlinse 12 hindurchgetreten sind. Ferner werden die an der Dachelektrode 23 erzeugten SE₃ 6, die von der negativen Spannung beschleunigt werden, im Anordnungsbereich der Steuerelektrode U28 erfasst, wie in 6 dargestellt ist. Zusätzlich werden die durch die BSE 4, die mit der Steuerelektrode L29 kollidieren, erzeugten SE₃ 6 auf eine niedrige Energie gelegt, indem eine positive Spannung an die Steuerelektrode L29 angelegt wird, und sie werden in einem Gebiet erfasst, in dem sich die Steuerelektrode U28 befindet, bevor sie das Ablenkfeld 26 erreichen, wie in 7 dargestellt ist.
• Die magnetische Feldstärke der Objektivlinse 12 hängt von der Position (WD) der Probe 14 und der Bestrahlungsspannung ab und dient dazu, den eingestrahlten Elektronenstrahl auf der Probe 14 zusammenzuführen. Deshalb kann, wenn unterschiedliche Spannungen an die Steuerelektrode L29 und die Steuerelektrode U28 angelegt werden können, für verschiedene Konvergenzbedingungen eine optimale Spannung der jeweiligen Steuerelektroden festgelegt werden.
• Die Stärke der Erfassung der SE₃ 6 durch den Detektor 13 wird durch in den 6 und 7 dargestellte Gegebenheiten verringert. Wenngleich die an die Steuerelektrode U28 und die Steuerelektrode L29 anzulegenden Spannungen von der Form eines Gebiets abhängen, auf das das Ablenkfeld 26 einwirkt, ist es wünschenswert, eine Konfiguration zu verwenden, bei der die an die Steuerelektrode U28 angelegte Spannung V28 typischerweise auf +100 V gelegt ist und die an die Steuerelektrode L29 angelegte Spannung V29 auf +5 V bis +50 V gelegt ist. Auf diese Weise ist die an die Steuerelektrode angelegte Spannung um eine bis zwei Zehnerpotenzen niedriger als die Beschleunigungsspannung des eingestrahlten Elektronenstrahls. Deshalb erfüllt ein solches positives Potential nicht die Funktion eines verzögernden optischen Systems, sondern vielmehr die Funktionen der Steuerung der Bahnkurve der SE₁ 3 und der Erfassung der SE₃ 6.
• Es sei bemerkt, dass die Anzahl der für das Steuern der Signalelektronenbahn vorgesehenen Steuerelektroden nicht auf zwei beschränkt ist, solange ein elektrisches Feld auf der Bahn der SE₁ 3 gebildet werden kann, damit die SE₁ 3 die gewünschte Bahn erhalten. Im Allgemeinen sind die Werte von WD und der Bestrahlungsspannung bei vielen Rasterelektronenmikroskopen veränderlich. Wenn die Bereiche von WD und der Beschleunigungsspannung mit bestimmten Grenzen verwendet werden, können die Wirkungen der Bahnkurvensteuerung der SE₁ 3 und der Erfassung der SE₃ 6 mit einer als einzelne Steuerelektrode 27 ausgebildeten Steuerelektrode und Einstellen eines geeigneten Spannungswerts für die Steuerelektrode 27, wie in 8 dargestellt, erhalten werden.
• Weil bei der in der vorliegenden Ausführungsform dargestellten Konfiguration kein verzögerndes optisches System verwendet wird, ist der nachteilige Einfluss auf die Konvergenzbedingung des eingestrahlten Elektronenstrahls selbst dann gering, wenn die Probe 14 innerhalb eines Bereichs geneigt angeordnet ist, in dem die Objektivlinse 12 und die Probe 14 nicht mechanisch in Wechselwirkung miteinander gelangen, wie in 9 dargestellt ist. Das heißt, dass unabhängig vom Neigungswinkel der Probe 14 das gleiche Niveau an Energieauswahl und Erfassung der SE₁ 3 erreicht wird wie in dem Fall, in dem die Probe 14 senkrecht der optischen Achse des SEM entgegensteht.
• Mit der vorstehenden Anordnung kann die Konfiguration verwirklicht werden, bei der die SE₁ 3 selektiv zum außerhalb der Achse angeordneten Detektor 13 abgelenkt werden. Als nächstes wird ein Verfahren zum Steuern der Erfassungsenergie der SE₁ 3 beschrieben.
• Das in 5A dargestellte SEM ist als Erfassungssystem ausgelegt, bei dem ein Filter 33 mit einem verzögernden elektrischen Feld zwischen den Linsenelektroden 31 und 32 und einer empfindlichen Oberfläche des Detektors 13 angebracht ist. Die zum Detektor 13 abgelenkten SE₁ 3 werden durch ein von den Linsenelektroden 31 und 32 gebildetes elektrisches Feld zusammengeführt und zum Detektor 13 geleitet. Die Linsenelektrodenspannung wird auf einen optimalen Wert für die an der Probe erzeugten SE₁ 3 gesetzt, so dass dafür gesorgt werden kann, dass die an der Dachelektrode 23 und der Steuerelektrode L29 erzeugten SE₃ 6 kaum die empfindliche Oberfläche des Detektors 13 erreichen, wie in den 6 und 7 dargestellt ist. Wenngleich einige SE₃ 6 die empfindliche Oberfläche des Detektors 13 erreichen, ist ihre Anzahl gering, so dass die Auswahl der Detektionsenergie der SE₁ 3 nicht beeinflusst wird. Zusätzlich befindet sich das Filter 33 mit einem verzögernden elektrischen Feld in einer Entfernung vom Durchgangsbereich des eingestrahlten Elektronenstrahls, so dass die Konvergenzbedingung des eingestrahlten Elektronenstrahls selbst dann nicht beeinträchtigt wird, wenn die Filterspannung geändert wird, um die Durchlassenergie der SE₁ 3 zu ändern. Deshalb kann das Energiespektrum der SE₁ 3 auch durch Ändern der Filterspannung und Messen des Signalbetrags erhalten werden. Weil die SE, welche die Detektionsfläche des Detektors 13 erreichen, auf diese Weise im Wesentlichen auf SE₁ gesetzt werden können, ist es bedeutsam, das Energiespektrum zu erhalten. Wie vorstehend beschrieben wurde, lassen sich geeignete Probeninformationen selbst dann nicht erhalten, wenn das Energiespektrum in einem Zustand für SE erfasst wird, in dem die SE₁ und SE₃ wie im Stand der Technik gemischt sind.
• Als Detektor 13 sind ein Halbleiterdetektor, eine Lawinendiode, eine Mikrokanalplatte, ein Channeltron, ein ET-Detektor (Szintillationsdetektor) und dergleichen vorstellbar, und der geeignete Detektor wird entsprechend der gewünschten Beobachtungswirkung, beispielsweise in Hinblick auf die Erfassungsempfindlichkeit, die Ansprechgeschwindigkeit und die Zählrate, aus diesen Detektoren ausgewählt.
• 10 zeigt ein Beispiel eines mit einem Energieanalysator versehenen SEM in einem spektroskopischen Detektionssystem. Das in 10 dargestellte SEM unterscheidet sich in Bezug auf Energieauswahlmittel vom in 5 dargestellten SEM, und ein Energieanalysator 41 für die SE₁ 3 ist im Gebiet angebracht, in dem sich das in 5A dargestellte Filter 33 mit einem verzögernden elektrischen Feld befindet. Wenngleich sich die Verringerung des Detektionsdurchsatzes verglichen mit dem Fall, in dem das Filter 33 mit einem verzögernden elektrischen Feld angebracht ist, nicht verhindern lässt, ist dies vorteilhaft, weil eine hohe Energieauflösung erhalten werden kann. Der Energieanalysator 41 ist ähnlich der Konfiguration aus 5 an einer vom Bereich des Durchgangs des eingestrahlten Elektronenstrahls entfernten Position angeordnet, so dass die Konvergenzbedingung des eingestrahlten Elektronenstrahls selbst dann nicht beeinflusst wird, wenn die an die Elektroden 43 und 44, die den Energieanalysator bilden, angelegten Spannungen geändert werden. Deshalb lässt sich das Energiespektrum der SE₁ 3 erhalten, wenn die Signalstärke gemessen wird, während die Durchgangsenergie durch Ändern der Elektrodenspannung des Energieanalysators 41 geändert wird.
• Bezugszeichenliste

1

eingestrahlter Elektronenstrahl

2

Signalelektron

3

Sekundärelektron (SE₁)

4

rückgestreutes Elektron (BSE)

5

niederenergetisches Elektron (SE₂)

6

niederenergetisches Elektron (SE₃)

11

optische Achse

12

Objektivlinse

13

Detektor

14

Probe

15

Wechselwirkungsgebiet zwischen dem eingestrahlten Elektronenstrahl und der Probe

21

Elektronenquelle

22

Ablenker

23

Dachelektrode

24

Ablenkelektrode

25

Ablenkelektrode

26

Ablenkfeld

27

Steuerelektrode

28

Steuerelektrode U

29

Steuerelektrode L

31

Linsenelektrode

32

Linsenelektrode

33

Energiefilter

41

Energieanalysator

43

innere Ablenkelektrode

44

äußere Ablenkelektrode

Claims (14)

1. Rasterelektronenmikroskop, welches Folgendes aufweist: ein elektronenoptisches System, das eine Elektronenquelle (21), die einen eingestrahlten Elektronenstrahl erzeugt, und eine Objektivlinse (12), die den eingestrahlten Elektronenstrahl auf eine Probe (14) fokussiert, aufweist, einen Detektor (13), der außerhalb der optischen Achse (11) des elektronenoptischen Systems angeordnet ist und Signalelektronen erfasst, die erzeugt werden, wenn die Probe (14) mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, eine Ablenkelektrode (24, 25), die ein Ablenkfeld (26) zum Leiten der Signalelektronen zum Detektor (13) bildet, eine scheibenförmige Elektrode (23), die näher zur Elektronenquelle (21) als das Ablenkfeld (26) angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, durch die der eingestrahlte Elektronenstrahl hindurchtritt, und eine erste und eine zweite Steuerelektrode (28, 29), die entlang der optischen Achse (11) näher zur Probe (14) als das Ablenkfeld (26) angeordnet sind, wobei die erste Steuerelektrode (29) die Bahn der Signalelektronen steuert, um die von der Probe (14) emittierten Signalelektronen zur Objektivlinse (12) zu leiten, und die zweite Steuerelektrode (28) die Bahn der durch ein Polstück der Objektivlinse (12) hindurchgetretenen Signalelektronen steuert, wobei die Probe (14) und die Objektivlinse (12) auf ein Referenzpotential gelegt sind, und ein Potential (V23), das niedriger als das Referenzpotential ist, an die scheibenförmige Elektrode (23) angelegt ist, und Potentiale (V28, V29), die höher als das Referenzpotential und voneinander verschieden sind, an die erste bzw. die zweite Steuerelektrode (28, 29) angelegt sind.
2. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die zweite Steuerelektrode (28) näher zur Ablenkelektrode (24, 25) als die erste Steuerelektrode (29) angeordnet ist und das an die zweite Steuerelektrode (28) angelegte Potential (V28) höher ist als das an die erste Steuerelektrode (29) angelegte Potential (V29).
3. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei die an die erste und die zweite Steuerelektrode (28, 29) angelegte Spannung um wenigstens eine Zehnerpotenz niedriger ist als die Beschleunigungsspannung für den eingestrahlten Elektronenstrahl.
4. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei das Ablenkfeld (26) durch eine erste Ablenkelektrode (25) und eine gitterförmige zweite Ablenkelektrode (24), die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, gebildet ist, und die zweite Ablenkelektrode (24) in der Nähe des Detektors (13) angeordnet ist und auf ein höheres Potential als die erste Ablenkelektrode (25) gesetzt ist.
5. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, wobei das Ablenkfeld (26) durch eine erste Ablenkelektrode (25) und eine hohle zweite Ablenkelektrode (24), die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, gebildet ist, und die zweite Ablenkelektrode (24) in der Nähe des Detektors (13) angeordnet ist und auf ein höheres Potential als die erste Ablenkelektrode (25) gesetzt ist.
6. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, welches ferner Folgendes aufweist: eine Linsenelektrode (31, 32), die zwischen dem Ablenkfeld (26) und dem Detektor (13) angeordnet ist, und ein Filter (33) mit einem verzögernden elektrischen Feld, das zwischen der Linsenelektrode (31, 32) und dem Detektor (13) angeordnet ist.
7. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 1, welches ferner Folgendes aufweist: eine Linsenelektrode (31, 32), die zwischen dem Ablenkfeld und dem Detektor (13) angeordnet ist, und einen Energieanalysator (41), der zwischen der Linsenelektrode (31, 32) und dem Detektor (13) angeordnet ist.
8. Rasterelektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Probe (14) innerhalb des Magnetfelds der Objektivlinse (12) angeordnet wird.
9. Rasterelektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das elektronenoptische System kein Verzögerungsverfahren verwendet.
10. Rasterelektronenmikroskop, welches Folgendes aufweist: ein elektronenoptisches System, das eine Elektronenquelle (21), die einen eingestrahlten Elektronenstrahl erzeugt, und eine Objektivlinse (12), die den eingestrahlten Elektronenstrahl auf eine Probe (14) fokussiert, aufweist, einen Detektor (13), der außerhalb der optischen Achse (11) des elektronenoptischen Systems angeordnet ist und Signalelektronen erfasst, die erzeugt werden, wenn die Probe (14) mit dem Elektronenstrahl bestrahlt wird, eine Ablenkelektrode (24, 25), die ein Ablenkfeld (26) zum Leiten der Signalelektronen zum Detektor (13) bildet, eine scheibenförmige Elektrode (23), die näher zur Elektronenquelle (21) als das Ablenkfeld (26) angeordnet ist und eine Öffnung aufweist, durch die der eingestrahlte Elektronenstrahl hindurchtritt, eine Steuerelektrode (27), die entlang der optischen Achse (11) näher zur Probe (14) als das Ablenkfeld (26) angeordnet ist, eine Linsenelektrode (31, 32), die zwischen dem Ablenkfeld (26) und dem Detektor (13) angeordnet ist, und ein Filter (33) mit einem verzögernden elektrischen Feld oder ein Energieanalysator (41), der zwischen der Linsenelektrode (31, 32) und dem Detektor (13) angeordnet ist, wobei die Probe (14) und die Objektivlinse (12) auf ein Referenzpotential gelegt sind, und ein Potential (V23), das niedriger als das Referenzpotential ist, an die scheibenförmige Elektrode (23) angelegt ist, und ein Potential (V27), das höher als das Referenzpotential ist, an die Steuerelektrode (27) angelegt ist.
11. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 10, wobei die an die Steuerelektrode (27) angelegte Spannung (V27) um wenigstens eine Zehnerpotenz niedriger ist als die Beschleunigungsspannung des eingestrahlten Elektronenstrahls.
12. Rasterelektronenmikroskop nach Anspruch 10, wobei das Ablenkfeld (26) durch eine erste Ablenkelektrode (25) und eine gitterförmige oder hohle zweite Ablenkelektrode (24), die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, gebildet ist, und die zweite Ablenkelektrode (24) in der Nähe des Detektors (13) angeordnet ist und auf ein höheres Potential als die erste Ablenkelektrode (25) gesetzt ist.
13. Rasterelektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Probe (14) innerhalb des Magnetfelds der Objektivlinse (12) angeordnet wird.
14. Rasterelektronenmikroskop nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das elektronenoptische System kein Verzögerungsverfahren verwendet.

Images