DE69817787T2 - Rasterelektronenmikroskop mit elektrostatischem objektiv und elektrische abtastvorrichtung - Google Patents

Rasterelektronenmikroskop mit elektrostatischem objektiv und elektrische abtastvorrichtung Download PDF

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    • H01J2237/2448Secondary particle detectors

Description

  • Die Erfindung betrifft eine teilchenoptische Vorrichtung, die aufweist:
    eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines Primärstrahls elektrisch geladener Teilchen, die sich entlang einer optischen Achse der Vorrichtung bewegen,
    einen Probenhalter für eine mittels der Vorrichtung zu bestrahlende Probe,
    eine Fokussiervorrichtung zum Erzeugen eines Brennpunkts des Primärstrahls nahe bei dem Probenhalter mittels elektrostatischer Elektroden,
    ein Strahlablenksystem zum Ablenken des Primärstrahls,
    eine Detektionseinrichtung zum Detektieren elektrisch geladener Teilchen, die als Reaktion auf den Einfall des Primärstrahls von der Probe ausgehen, wobei die Detektionseinrichtung vor der Fokussiervorrichtung im Blick in Ausbreitungsrichtung der elektrisch geladenen Teilchen im Primärstrahl angeordnet ist.
  • Bekannt ist eine teilchenoptische Vorrichtung dieser Art aus einem Beitrag mit dem Titel "Design of a high-resolution low-voltage scanning electron microscope" von J. Zach in der Zeitschrift "Optik", Band 83, Nr. 1 (1989), Seiten 30 bis 40.
  • Vorrichtungen dieser Art sind als Rasterelektronenmikroskope (REM) bekannt. In einem REM wird ein Bereich einer zu untersuchenden Probe mittels eines fokussierten Primärstrahls elektrisch geladener Teilchen, gewöhnlich Elektronen, abgetastet, die sich entlang einer optischen Achse der Vorrichtung bewegen. Die Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl im REM ist vorzugsweise so gewählt, daß sie vergleichsweise hoch ist (z. B. in der Größenordnung von 30 kV), um zu gewährleisten, daß es nur zu geringer Elektronenwechselwirkung auf ihrem Weg durch die elektronenoptische Säule kommt, damit nur eine geringe Energiestreuung im Elektronenstrahl aufgrund dieses Effekts auftritt. Natürlich hängt die Wahl der Be schleunigungsspannung aber auch von der Art der zu untersuchenden Probe ab. Diese Beschleunigungsspannung sollte einen vergleichsweise niedrigen Wert haben (in der Größenordnung von 1 kV), um Aufladen der Probe durch den Primärelektronenstrahl zu minimieren. Dazu könnte es z. B. bei der Untersuchung elektrisch isolierender Schichten in integrierten Elektronikschaltkreisen oder bei bestimmten biologischen Proben kommen. Zudem ist es für einige Untersuchungen erwünscht, daß die Elektronen des Primärstrahls nur in einer kleinen Tiefe in die Probe eindringen, was zu einem besseren Kontrast des erzeugten Bilds führt. Somit ist oft erwünscht, daß der Elektronenstrahl die elektronenoptische Säule mit einer vergleichsweise hohen Spannung durchquert, anschließend aber auf eine vergleichsweise niedrige Spannung kurz vor der Probe abgebremst wird.
  • Durch Bestrahlung der zu untersuchenden Probe werden elektrisch geladene Teilchen (allgemein Sekundärelektronen) freigesetzt, die eine Energie haben, die wesentlich geringer ist, z. B. in der Größenordnung von 1 bis 50 eV. Die Energie und/oder die Energieverteilung dieser Sekundärelektronen liefert Informationen über die Art und Zusammensetzung der Probe. Daher ist ein REM vorteilhaft mit einem Detektor für Sekundärelektronen versehen. Diese Elektronen werden auf der Seite der Probe freigesetzt, auf die der Primärstrahl fällt, wonach sie sich in Gegenrichtung zum Einfall der Primärelektronen zurück bewegen. Ist daher ein Detektor (der z. B. mit einer Elektrode versehen ist, die eine positive Spannung führt) im Weg der so zurücklaufenden Sekundärelektronen angeordnet, werden die Sekundärelektronen durch diese Elektrode aufgefangen, und der Detektor gibt ein elektrisches Signal aus, das proportional zum so detektierten elektrischen Strom ist. Das (Sekundärelektronen-) Bild der Probe wird dadurch auf bekannte Weise erzeugt. Im Hinblick auf die Qualität des Bilds, insbesondere die Geschwindigkeit, mit der das Bild erzeugt wird und das Signal-Rausch-Verhältnis, ist der detektierte Strom vorzugsweise möglichst groß.
  • Der zitierte Beitrag von Zach offenbart (z. B. gemäß 3 und 4 darin) eine teilchenoptische Vorrichtung in Form eines REM, wobei die Fokussiervorrichtung zum Erzeugen des Brennpunkts des Primärstrahls in der Umgebung des Probenhalters durch drei elektrostatische Elektroden gebildet ist, wobei die erste Elektrode (im Blick in Ausbreitungsrichtung der Elektronen im Primärstrahl) mit einem Detektor zusammenfällt.
  • Derzeit tendiert man dazu, REMs möglichst klein zu bauen. Neben wirtschaftlichen Beweggründen (allgemein können kleinere Vorrichtungen wirtschaftlicher hergestellt werden) bieten solche kleinen Vorrichtungen den Vorteil, daß sie aufgrund ihrer Mobilität und des geringen Platzbedarfs nicht nur als Laborinstrument, sondern auch als Werkzeug zur Erzeugung kleiner Strukturen verwendet werden können, z. B. bei der Produktion integrierter Schaltkreise. Auf diesem Gebiet läßt sich ein miniaturisiertes REM zur direkten Herstellung wie auch zur Kontrolle von Produkten einsetzen. Bei der direkten Herstellung kann das REM genutzt werden, mit Elektronen ein Muster auf den herzustellenden IC zu schreiben. Bei der Kontrolle kann das REM dazu dienen, das relevante Verfahren beim Schreiben mittels eines weiteren Teilchenstrahls zu beobachten (z. B. eines Ionenstrahls zur Implantation im herzustellenden IC), wobei es auch möglich ist, das REM zur prozeßgekoppelten Kontrolle eines IC nach Ausführung eines Schritts im Herstellungsverfahren zu nutzen.
  • Zur Miniaturisierung eines REM ist es vorteilhaft, ein elektrostatisches Objektiv einzusetzen, da ein solches Objektiv kleiner als eine Magnetlinse aufgebaut sein kann. Dies liegt daran, daß man auf Kühleinrichtungen (speziell auf Kühlkanäle für die Linsenspule) verzichten kann und daß die magnetische (Eisen-) Schaltung der Linse ein bestimmtes Mindestvolumen erfordert, um magnetische Sättigung zu verhindern. Aufgrund der zeitweiligen Anforderungen an ein hohes Vakuum im Probenraum sind elektrostatische Elektroden (die als glatte Metalloberflächen aufgebaut sind) zudem vorteilhafter als die Oberflächen einer Magnetlinse, die oft mit Spulen, Drähten und/oder Vakuumringen versehen sind. Wie in der Teilchenoptik allgemein bekannt, ist schließlich ein elektrisches Feld eine besser geeignete Linse für schwere Teilchen (Ionen) als ein Magnetfeld.
  • Die Anordnung des Detektors für die Sekundärelektronen vor der Fokussiervorrichtung gemäß der Offenbarung im angeführten Beitrag bietet den Vorteil, daß es bei Verwendung des REM zur Beobachtung von ICs auch leichter ist, in grübchenförmige Unregelmäßigkeiten zu blicken; Grund dafür ist, daß die Beobach tung entlang der gleichen Linie erfolgt, auf der der Primärstrahl einfällt. Außerdem würde eine Anordnung des Detektors an der Seite des Objektivs und direkt über der Probe den Nachteil haben, daß es der Detektor dann unmöglich machen würde, den Abstand zwischen dem Objektiv und der Probe im Hinblick auf die starke Verkleinerung der Elektronenquelle so klein wie gewünscht zu machen, um eine Größe des Elektronenabtastflecks zu erreichen, die für die erforderliche Auflösung ausreichend gering ist. Bei Gebrauch eines elektrostatischen Objektivs in einem REM geschieht es weiterhin häufig, daß sich das elektrostatische Linsenfeld des Objektivs geringfügig über die körperlichen Grenzen des Objektivs hinaus erstreckt, eventuell sogar bis zur Probe. Dies würde bewirken, daß von der Probe ausgehende Sekundärelektronen durch das Feld angezogen werden. Dann würde z. B. ein neben dem Objektiv angeordneter Detektor eine viel stärkere Anziehungswirkung erfordern, was den Primärstrahl unzulässig beeinflussen würde. Dieser schädliche Effekt wird durch Anordnen des Detektors über dem Objektiv vermieden.
  • Obwohl der o. g. Beitrag von Zach ein REM beschreibt, enthält er keine weiteren Einzelheiten zur Art, zum Aussehen und zur Anordnung des Strahlablenksystems, durch das die Abtastbewegung des Primärstrahls über die Probe realisiert wird. Dagegen enthält der zitierte Beitrag einige Angaben zum Detektionswirkungsgrad für die Sekundärelektronen, der durch die darin beschriebene Konfiguration erreicht wird. Zur Bestimmung dieses Detektionswirkungsgrads gemäß dem Beitrag (siehe insbesondere dessen Abschnitt 3.6) erfolgt eine Integration über alle Energien der Sekundärelektronen. Für einen im wesentlichen punktförmigen Bereich der Probe um die optische Achse ist ein Wert von 61% für den so bestimmten Detektionswirkungsgrad ermittelt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine teilchenoptische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bereitzustellen, wobei ein verbesserter Detektionswirkungsgrad für die Sekundärelektronen erreicht ist und dennoch ein ausreichendes Sichtfeld der zu untersuchenden oder zu bearbeitenden Probe gewahrt bleibt. Um dies zu erreichen, ist die erfindungsgemäße teilchenoptische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlablenksystem zwischen der Detektions einrichtung und den elektrostatischen Elektroden der Fokussiervorrichtung angeordnet ist und daß das Strahlablenksystem so angeordnet ist, daß sie den Primärstrahl mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender elektrischer Ablenkfelder ablenkt, die eine zueinander entgegengesetzte Richtungskomponente haben.
  • Als Ergebnis der beschriebenen Anordnung und der Realisierung des Strahlablenksystems mit zwei entgegengesetzten Feldern läßt sich erreichen, daß der Primärstrahl so gekippt wird, daß der Kippunkt in der Mitte der Objektivlinse liegt, d. h. in der Mitte des Bereichs, in dem man annehmen kann, daß die Linsenwirkung des elektrischen Objektivfelds lokalisiert ist. Dies bedeutet, daß beim Kippen des Primärstrahls durch die Abtastbewegung der Strahl die optische Achse des Linsenfelds nicht verläßt oder nur geringfügig verläßt, so daß keine zusätzlichen Linsenfehler (d. h. Fehler höherer Ordnung) von Bedeutung auftreten und somit die Kippverschiebung des Strahls auch nicht durch die begrenzten Maße der Apertur der Objektivelektroden behindert ist. Dies führt zu einem großen Sichtfeld ohne Auflösungsverlust. Ferner hat das Strahlablenksystem mit zwei entgegengesetzten Feldern eine solche Wirkung auf die Sekundärelektronen, daß die Wege der sich zum Detektor bewegenden Elektronen so geformt sind, daß ein größerer Teil von ihnen (d. h. größer als bei Fehlen dieses Schritts) die Detektoroberfläche erreicht, so daß der gewünschte hohe Detektionswirkungsgrad erreicht wird.
  • In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen teilchenoptischen Vorrichtung ist die Fokussiervorrichtung so angeordnet, daß es einen Brennpunkt des Primärstrahls ausschließlich mittels elektrostatischer Elektroden erzeugt. Möglich ist, das Fokussiervorrichtung (d. h. das Objektiv) so aufzubauen, daß es sowohl ein magnetisches als auch ein elektrisches Linsenfeld hat. Jedoch gibt es Umstände, unter denen die völlige Abwesenheit einer magnetischen Einrichtung erwünscht ist; in diesen Situationen, z. B. bei extremer Miniaturisierung, ist ein ausschließlich elektrisch aufgebautes Objektiv erwünscht.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen teilchenoptischen Vorrichtung ist das Strahlablenksystem so angeordnet, daß es die elektrischen Ablenkfelder ausschließlich mittels elektrischer Elektroden erzeugt. Wie im Fall des Objektivs ist es möglich, das Strahlablenksystem so aufzubauen, daß es sowohl ein magnetisches als auch ein elektrisches Ablenkfeld hat. Wiederum können Umstände vorliegen, unter denen ein völliges Fehlen einer magnetischen Einrichtung erwünscht ist; daher ist in solchen Situationen ein Strahlablenksystem vorteilhaft, das ausschließlich als elektrisches System aufgebaut ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen teilchenoptischen Vorrichtung weist die Detektionseinrichtung ein Detektionsmaterial mit einer Detektionsoberfläche auf, die mit einer Bohrung für den Primärstrahl versehen ist, wobei die Oberfläche einen Außendurchmesser hat, der mindestens gleich dem größten Durchmesser der Bohrung des Strahlablenksystems ist. Dieser Schritt bietet eine weitere Optimierung des Detektionswirkungsgrads. Ist die Detektionsoberfläche nahe der nächstgelegenen Elektrode angeordnet, wird der Raumwinkel, in dem die Detektionsoberfläche durch die zu detektierenden Elektronen wahrgenommen wird, und damit auch der Wert des detektierten Elektrodenstroms maximal.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen teilchenoptischen Vorrichtung ist das Detektionsmaterial mit einer weiteren elektrostatischen Beschleunigungselektrode versehen. Wie bereits erwähnt, ist es oft erwünscht, daß der Elektronenstrahl die elektronenoptische Säule mit einer vergleichsweise hohen Spannung durchquert und daß er kurz vor der Probe auf eine vergleichsweise niedrige Spannung abgebremst wird. Ist z. B. erwünscht, daß der Primärstrahl an der (an Masse gelegten) Probe mit einer Energie von 1 kV eintrifft, kann die Elektronenquelle auf eine massebezogene Spannung von –1 kV eingestellt werden. Durch Anlegen einer Spannung von z. B. 9 kV an der weiteren elektrostatischen Beschleunigungselektrode erreicht man, daß der Primärstrahl die elektronenoptische Säule mit einer Spannung von 10 kV durchläuft und nur am Ende auf 1 kV abgebremst wird.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben, in denen entsprechende Bezugszahlen entsprechende Elemente bezeichnen. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines relevanten Teils eines erfindungsgemäßen teilchenoptischen Instruments;
  • 2 den Verlauf einiger Elektronenwege in einem erfindungsgemäßen teilchenoptischen Instrument;
  • 3 eine grafische Darstellung des Detektionswirkungsgrads in einem erfindungsgemäßen teilchenoptischen Instrument.
  • 1 zeigt einen relevanten Teil eines erfindungsgemäßen REM. Soweit sie für die Erfindung irrelevant sind, sind die Elektronenquelle und alle weiteren Elemente, die Teil der elektronenoptischen Säule bilden und zur Beschleunigung und Steuerung des Primärstrahls dienen, nicht gezeigt. Der Primärstrahl, der in 1 nicht gezeigt ist, läuft entlang der optischen Achse 4 des REM. Danach durchquert der Primärstrahl nacheinander einen Detektorkristall 6, eine elektrostatische Beschleunigungselektrode 8, eine erste elektrische Ablenkelektrode 10, eine zweite elektrische Ablenkelektrode 12, eine erste elektrostatische Elektrode 14, die Teil des Objektivs bildet, und eine zweite elektrostatische Elektrode 16, die ebenfalls Teil des Objektivs bildet. Schließlich erreichen die Elektronen des Primärstrahls die zu untersuchende oder zu bearbeitende Probe 18.
  • Der Detektorkristall 6 bildet Teil einer Detektionseinrichtung zur Detektion von Elektronen, die als Reaktion auf den Einfall des Primärstrahls von der Probe abgestrahlt werden. Dieser Detektorkristall besteht aus einem Stoff (z. B. Cerium-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat oder YAG), der einen Lichtimpuls als Reaktion auf das Einfangen eines Elektrons ausreichender Energie erzeugt; dieser Lichtimpuls wird mittels einer optischen Leitereinrichtung (nicht gezeigt) weitergeleitet und in einem optoelektrischen Wandler in ein elektrisches Signal umgewandelt, aus dem sich bei Bedarf ein Bild der Probe ableiten läßt. Die letztgenannten Elemente bilden auch Teil der Detektionseinrichtung. Der Detektorkristall 6 ist mit einer Bohrung zum Durchgang des Primärstrahls versehen.
  • Die elektrostatische Beschleunigungselektrode 8 bildet Teil des Elektrodensystems 8, 14, 16, dessen Elektroden 14 und 16 das Objektiv des REM bilden, das zum Fokussieren des Primärstrahls dient. Die Elektrode 8 ist als flache Platte geformt, die mit einer Bohrung für den Primärstrahl versehen und auf das Detektionsmaterial in Form eines leitenden Oxids, z. B. Indium- und/oder Zinnoxid, abgeschieden ist, insbesonde re auf die Detektionsoberfläche des Szintillationskristalls 6. Die Elektrode 8 kann auf eine gewünschte Spannung, z. B. 9 kV, mit Hilfe einer Stromversorgungseinheit (nicht gezeigt) eingestellt werden.
  • Die erste elektrische Ablenkelektrode 10 und die zweite elektrische Ablenkelektrode 12 bilden Teil eines Strahlablenksystems zum Ablenken des Primärstrahls. Jede dieser beiden Elektroden ist als rohrförmiger Abschnitt mit einer Außenform in der Form eines geraden Kreiszylinders und einer Innenform in der Form eines Kegels aufgebaut, der sich in Richtung des Strahls verjüngt. Durch zwei Sägeschnitte in zueinander lotrechten Ebenen durch die optische Achse ist jede der Elektroden 10 und 12 in vier gleiche Teile unterteilt, so daß jede der Elektroden 10 und 12 elektrische Dipolfelder in x-Richtung sowie in y-Richtung durch Anlegen geeigneter Spannungsdifferenzen zwischen den Abschnitten erzeugen kann, damit der Primärstrahl über die Probe 18 abgelenkt werden kann und sich der Weg der in Richtung des Detektorkristalls bewegenden Sekundärelektronen beeinflussen läßt. Statt die Elektroden 10 und 12 in vier Teile aufzuteilen, können sie auch in eine größere Anzahl von Teilen, z. B. acht gleiche Teile, mit Hilfe von vier Sägeschnitten in einer Ebene durch die optische Achse unterteilt sein. Durch Anlegen der geeigneten Spannungen an die verschiedenen Teile jeder der Elektroden kann das so gebildete System nicht nur zum Ablenken des Strahls, sondern auch als Stigmator verwendet werden.
  • Die erste Elektrode 14 und die zweite Elektrode 16 stellen das Elektrodensystem dar, das das Objektiv des REM bildet. Innen wie außen ist die Elektrode 14 als Kegel geformt, der sich nach unten verjüngt, so daß sich diese Elektrode in die Elektrode 16 einpaßt. Innen wie außen ist die Elektrode 16 auch als Kegel geformt, der sich nach unten verjüngt; die äußere Kegelform bietet optimalen Raum für die Behandlung vergleichsweise großer Proben, z. B. kreisförmiger Wafer, die zur Herstellung von ICs verwendet werden und einen Durchmesser von 300 mm haben können. Aufgrund der äußeren Kegelform der Elektrode 16 kann der Primärstrahl veranlaßt werden, in einem vergleichsweise großen Winkel auf den Wafer zu treffen, indem der Wafer unterhalb des Objektivs gekippt wird, ohne daß der Wafer durch Teile behindert wird, die aus dem Objektiv vorstehen. Eine Strichlinie 20 in der Zeichnung zeigt den Bereich, in dem man davon ausgehen kann, daß der Linseneffekt des elektrischen Objektivfelds (also die paraxiale Mitte des Objektivs) lokalisiert ist.
  • Das Objektiv 14, 16 fokussiert den Primärstrahl so, daß die Elektronenquelle auf der (an Masse gelegten) Probe mit einer allgemein sehr starken Verkleinerung abgebildet wird; aufgrund dieser starken Verkleinerung ist der Abstand zwischen der Oberfläche der Probe 18 und der Mitte der Linse 20 (die Brennweite) sehr klein, was – wie bereits erwähnt – die Kippmöglichkeit stark einschränken würde, wäre die Form der Elektrode 16 nicht kegelförmig.
  • 2 zeigt den Verlauf einiger Elektronenwege im teilchenoptischen Instrument von 1. Der Verlauf dieser Wege wurde durch Computersimulation erhalten; die folgenden Annahmen wurden für diese Simulation getroffen: Die Spannung, durch die der Primärstrahl beschleunigt wird, beträgt 10 kV; die Energie der Sekundärelektronen beträgt 1 eV; das Sekundärelektron tritt aus der Probe parallel zur Oberfläche aus; die Probe ist an Masse gelegt; die Spannung Vd am Detektor beträgt 9 kV; die Spannungen an der Elektrode 10 betragen 9 + 2 = 11 kV und 9 – 2 = 7 kV; die Spannungen an der Elektrode 12 betragen 9 – 1,8 = 7,2 kV und 9 + 1,8 = 10,8 kV.
  • Der Primärstrahl 22 (in dieser Zeichnung nur schematisch als Strichlinie gezeigt), der in die Anordnung eintritt, die durch den Detektor, die Ablenkelektroden und das Objektiv gebildet ist, bewegt sich anfangs entlang der optischen Achse 4. Unter dem Einfluß des durch die Elektrode 10 erzeugten elektrischen Ablenkfelds wird der Strahl von der Achse abgelenkt, wonach er unter dem Einfluß des durch die Elektrode 12 erzeugten entgegengesetzten Ablenkfelds wieder zur Achse abgelenkt wird. Dadurch schneidet der Primärstrahl die optische Achse weit unter den Ablenkelektroden 10 und 12. Wie bereits erwähnt, erreicht man als Ergebnis der Anordnung des Strahlablenksystems und der Tatsache, daß es mit zwei entgegengesetzten Feldern arbeitet, daß der Kippunkt in der Mittelebene 20 des Objektivs liegt, so daß ein größeres Sichtfeld und ein minimaler Abbildungsfehler unabhängig von der Größe der Abtastbewegung des Primärstrahls erreicht werden. Diese Erscheinung läßt sich deutlich in 2 ablesen, die zeigt, daß nach Ab lenkung durch die Ablenkfelder der Primärstrahl die optische Achse 4 in der Mittelebene 20 schneidet.
  • Der Einfall des Primärstrahls 22 auf die Probe 18 setzt Sekundärelektronen aus der Probe frei, die sich unter dem Einfluß des elektrischen Felds des Objektivs, des Ablenksystems und der Detektorspannung nach oben bewegen. Die Zeichnung zeigt einen Weg 24 eines solchen Sekundärelektrons. Anfangs bewegt sich das Elektron parallel zur Probenoberfläche und wird in die Bohrung des Objektivs gezogen, wonach es den Ablenkfeldern ausgesetzt ist. Die Darstellung zeigt den Effekt der elektrischen Ablenkfelder durch den Weg 26 und zum Vergleich den Effekt magnetischer Ablenkfelder durch den Weg 28. 2 zeigt klar, daß auch ein Sekundärelektron, das aus der Probe im ungünstigsten Winkel austritt, durch die elektrischen Ablenkfelder trotzdem so abgelenkt wird, daß es durch den Detektorkristall immer noch eingefangen wird. Dieser Effekt wird mit Hilfe magnetischer Ablenkfelder nicht erreicht.
  • 3 ist eine grafische Darstellung des Detektionswirkungsgrads als Funktion des Abstands zwischen der optischen Achse und der Stelle, an der das Sekundärelektron die Probe verläßt. Diese Situation ist für drei Werte der Energie des Sekundärelektrons gezeigt, d. h. 1 eV, 2 eV und 5 eV. Das obere Diagramm veranschaulicht die Situation für den Fall mit elektrischen Ablenkfeldern, und zum Vergleich veranschaulicht das untere Diagramm die Situation für den Fall mit magnetischen Ablenkfeldern. Deutlich zeigt diese grafische Darstellung, daß bei elektrischen Ablenkfeldern ein Detektionswirkungsgrad von über 90% bis zur Kante des auf der Probe beobachteten Bereichs (d. h. bis zu einer Entfernung von etwa 1,1 mm von der optischen Achse) erreicht wird und daß dieser Wert auf etwa 50% sinkt, wenn magnetische Ablenkfelder zum Einsatz kommen.

Claims (6)

  1. Teilchenoptische Vorrichtung, die aufweist: eine Teilchenquelle zum Erzeugen eines Primärstrahls (22) elektrisch geladener Teilchen, die sich entlang einer optischen Achse (4) der Vorrichtung bewegen, einen Probenhalter für eine mittels der Vorrichtung zu bestrahlende Probe (18), eine Fokussiervorrichtung (14, 16) zum Erzeugen eines Brennpunkts des Primärstrahls nahe bei dem Probenhalter mittels elektrostatischer Elektroden, ein Strahlablenksystem (10, 12) zum Ablenken des Primärstrahls, eine Detektionseinrichtung (6) zum Detektieren elektrisch geladener Teilchen, die als Reaktion auf den Einfall des Primärstrahls von der Probe ausgehen, wobei die Detektionseinrichtung vor der Fokussiervorrichtung im Blick in Ausbreitungsrichtung der elektrisch geladenen Teilchen im Primärstrahl angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlablenksystem (10, 12) zwischen der Detektionseinrichtung (6) und den elektrostatischen Elektroden (14, 16) der Fokussiervorrichtung angeordnet ist und das Strahlablenksystem Elektroden (10, 12) zum Ablenken des Primärstrahls mittels mindestens zweier aufeinanderfolgender elektrischer Ablenkfelder aufweist, die eine zueinander entgegengesetzte Richtungskomponente haben.
  2. Teilchenoptische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fokussiervorrichtung (14, 16) so angeordnet ist, daß sie einen Brennpunkt des Primärstrahls ausschließlich mittels elektrostatischer Elektroden erzeugt.
  3. Teilchenoptische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Strahlablenksystem (10, 12) so angeordnet ist, daß es die elektrischen Ablenkfelder äusschließlich mittels elektrischer Elektroden erzeugt.
  4. Teilchenoptische Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinrichtung ein Detektionsmaterial mit einer Detektionsoberfläche (8) aufweist, die mit einer Bohrung für den Primärstrahl versehen ist, wobei die Oberfläche einen Durchmesser hat, der nicht kleiner als der größte Durchmesser der Bohrung des Strahlablenksystems ist.
  5. Teilchenoptische Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Detektionsmaterial mit einer weiteren elektrostatischen Beschleunigungselektrode (8) versehen ist.
  6. Elektronenoptische Säulenanordnung, die aus einer Fokussiervorrichtung (8, 14, 16), einer Detektionseinrichtung (6) und einem Strahlablenksystem (10, 12) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche besteht.
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