专利名称：带电粒子束用静电透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于SEM(扫描电子显微镜)或离子枪等的带电粒子聚束用的 静电透镜。
背景技术：
以往，公知的用于SEM或离子枪等的电子透镜是磁透镜和专利文献1、2(专利 文献1 日本专利公开公报特开平10-241616号、专利文献2 日本专利公开公报特开 2000-340152号)所示的静电透镜。前者的磁透镜虽然能减小像差，但由于受到磁极形状的 限制，所以难以小型化或轻便化。另一方面，后者的静电透镜虽然在小型化或轻便化方面具 有优势，但减速型难以减小像差，而加速型由于必须向电极施加高电压，所以不容易进行耐 压设计。例如，在以往的三电极减速型单电位静电透镜的情况下，如果对焦距F进行透镜 设计，使球面像差系数Cs、色像差系数Cc等为最小，则可以得到Cs = 7. IXF0并且，如果电 子的加速电压Va = 5kV、焦距F = 5mm、图9中的各贯通孔的半径R = 4. 54mm、电极之间的 间隔s =中间电极厚度t = 2. 27mm，则在透镜电极电压为-8250V条件下，可以得到Cs = 35. 54mm。如果将该值(Cs = 35. 54mm)与孔径为10mm、磁极之间间隙为5mm的同一焦距的强 励磁磁场型透镜的Cs = 4. 3mm进行比较，则减速型静电透镜的球面像差系数为磁场型透镜 的球面像差系数的大约8. 3倍。减速型静电透镜的球面像差系数变大是由于当与中心轴保持距离r0并行入射 的电子依次通过入射侧电极VI、中间电极V2和出射侧电极V3时，受到这些电极的作用(电 场力)，如图9所示，在入射侧电极vl和中间电极v2之间，电子e向离开中心轴m的方向前 进，在离开中心轴m的距离r为最大之后，一边描绘朝向中心轴m或者是接近中心轴m的山 形轨迹，一边进行聚束。从以下算式(1)所确定的球面像差系数Cs的计算公式中，也可以 看出如果r变大则球面像差系数Cs也变大。算式m
权利要求
一种带电粒子束用静电透镜，在该静电透镜的中心轴上并排设置有多个电极，所述多个电极分别具有使带电粒子通过的贯通孔，其特征在于，利用所述电极中的设置在带电粒子入射侧的多个电极形成有第一电场区域和第二电场区域，所述第一电场区域使带电粒子的轨道半径缩小，以便不会在中途超出作为入射时轨道半径的初始轨道半径，所述第二电场区域向通过了所述第一电场区域的带电粒子提供朝向与所述中心轴平行方向前进的力，并且利用所述电极中的设置在出射侧的多个电极形成有第三电场区域，所述第三电场区域使带电粒子的轨道半径不会在中途超出所述初始轨道半径，且使带电粒子的轨道弯曲，并以比所述带电粒子从所述第二电场区域出射时的相对于中心轴的轨道角度大的角度，使所述带电粒子的轨道与中心轴相交。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，与中心轴平行入射的 带电粒子，在所述第二电场区域中与中心轴基本平行地前进。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，在所述第二电场区域 中的带电粒子的轨道半径是所述初始轨道半径的45 60%。
4.根据权利要求1所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，设定电极的形状、电极 之间的距离和电极的施加电压中的至少一个，形成所述各电场区域。
5.根据权利要求1所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，在中间电极的两侧配置有电位比所述中间电极低的入射侧电极和出射侧电极，形成三 电极减速型静电透镜，并且在所述中间电极和入射侧电极之间，配置有电位比所述入射侧 电极高的轨道控制电极，由所述入射侧电极和轨道控制电极形成所述第一电场区域和第二电场区域，由所述中 间电极和出射侧电极形成所述第三电场区域。
6.根据权利要求5所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，所述轨道控制电极的形状是在中心轴方向上内周端部的壁厚比外周一侧厚，所述中间电极的形状是在中心轴方向上内周端部的壁厚比外周一侧薄。
7.根据权利要求5所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，设置在所述轨道控制 电极中央的带电粒子贯通孔的孔径比其他三个电极的贯通孔的孔径小。
8.根据权利要求5所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，所述轨道控制电极配 置在比所述入射侧电极和所述中间电极的中间位置更靠向入射侧电极的位置上。
9.根据权利要求5所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，所述入射侧电极的贯 通孔为锥形，其孔径为入射侧小、出射侧大。
10.根据权利要求5所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，所述出射侧电极的贯 通孔为锥形，其孔径为入射侧大、出射侧小。
11.根据权利要求1所述的带电粒子束用静电透镜，其特征在于，从带电粒子的入射侧开始依次配置有第一级电极和电位比所述第一级电极高的第二 级电极，形成所述第一电场区域和第二电场区域，在所述第一级电极和第二级电极的后方，依次配置有电位比所述第二级电极低的入射 侧电极、电位比所述入射侧电极高的中间电极、电位比所述中间电极低的出射侧电极，形成 三电极加速型静电透镜，由所述三电极加速型静电透镜形成所述第三电场区域。
全文摘要
本发明提供一种透镜性能相对不逊色于磁场型透镜的带电粒子束用静电透镜。利用设置在带电粒子的入射侧的多个电极(V1、V4)形成有第一电场区域(AR1)和第二电场区域(AR2)，所述第一电场区域(AR1)使带电粒子的轨道半径缩小，以便不会在中途超出作为入射时轨道半径的初始轨道半径，所述第二电场区域(AR2)向通过了该第一电场区域(AR1)的带电粒子提供朝向与所述中心轴平行方向前进的力，并且利用设置在出射侧的多个电极(V2、V3)形成有第三电场区域(AR3)，该第三电场区域(AR3)使带电粒子的轨道半径不会在中途超出所述初始轨道半径，且使带电粒子的轨道弯曲，并以比所述带电粒子从所述第二电场区域(AR2)出射时的相对于中心轴(m)的轨道角度大的角度，使所述带电粒子的轨道与中心轴(m)相交。
文档编号H01J37/12GK101981650SQ20098011086
公开日2011年2月23日 申请日期2009年3月23日 优先权日2008年3月26日
发明者大堀谦一, 大桥聪史, 小野口彰, 松本浩一, 粟田正吾 申请人:株式会社堀场制作所