NL7906633A

NL7906633A - Anti-contaminatie diafragma voor elektronen- straalapparaat.

Info

Publication number: NL7906633A
Application number: NL7906633A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-09-05
Filing date: 1979-09-05
Publication date: 1981-03-09
Also published as: US4352015A; AU6192280A; EP0025247A1; JPS5638757A

Description

- - ? ^ . * PHN 9564 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Anti-contaminatie diafragma voor elektronenstraal-apparaat

De uitvinding heeft betrekking op een elektronen-straalapparaat voorzien van een elektronenbron voor het opwekken van een elektronenbundel, een om een optische as gerangschikt elektronenoptisch lenzenstelsel en van anti-5 contaminatie middelen voor het reduceren van objectconta-minatie.

Een dergelijke elektronenstraalapparaat, in de vorm van een elektronenmikroskoop is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3124680. De anti-contaminatie 10 middelen worden daar gevormd door twee, het object omsluitende, te koelen platen,. In praktische opstellingen, en inzonderheid bijvoorbeeld bij hoog oplossende STEM-mode van meten, blijkt de object-contaminatie vaak nog zo groot te zijn, dat het object slechts gedurende eèn korte tijd 15 door de elektronenbundel kan worden bestraald zonder dat afwijkingen door contaminatie van het object optreden. Overeenkomstig bezwaren treden op bij hoog oplossende elektronenstraalbewerkingsapparaten bijvoorbeeld bij het vervaardigen van microcircuits.

2° De uitvinding beoogt deze bezwaren te ondervangen en daartoe heeft een elektronenstraalapparaat van de in de aanhef genoemde soort tot kenmerk dat, van de anti-conta-minatie middelen een samengesteld diafragma deel uit maakt dat zodanig om de optische as is opgesteld, dat bij focus-25 seren van een door het diafragma doorgelaten paraxiaal gedeelte van de dektronenbundel in een trefvlek in een objectvlak, een door het diafragma doorgelaten niet paraxiaal gedeelte van de elektronenbundel het objectvlak in een ringvormig gebied rondom de paraxiale trefvlek treft.

30 Doordat in een elektronenstraalapparaat volgens de uitvinding om een te onderzoeken of te bewerken centraal objectgedeelte, een ringvormig gebied met een holle 7906633 5 1 PHN 9564 2 bundel wordt bestraald, wordt contaminatie van een daarbinnen gelegen centraal objectgedeelte in sterke mate gereduceerd. De holle bundel vormt als het ware een barrière tegen zich naar het centrale gedeelte bewegende koolwater-5 molekulen, die goeddeels verantwoordelijk zijn voor de objectcontaminatie. De diameter en de breedte van de bestraalde ring kunnen door de geometrie en de positionering van het anti-contaminatie diafragma worden geoptimaliseerd en worden bij voorkeur zo gekozen, dat de ring een af te 10 tasten of te bewerken objectgebied juist omsluit.

In een voorkeursuitvoering bestaat het anti-contaminatie diafragma uit een samengesteld ringvormig diafragma met een centrale opening voor het doorlaten van een paraxiale, object informatie vormende bundel en een 15 concentrische ringvormige opening voor het doorlaten van een niet paraxiale kegelvormige anti-contaminatie bundel. Het anti-contaminat'ie diafragma is bij voorkeur daar geplaatst waar gebruikelijk een de openingshoek van de elektronenbundel bepalend diafragma is geplaatst. Een centrale 20 opening van het anti-contaminatie diafragma vervult deze funktie. Voor het vormen van de anti-contaminatie bundel wordt gebuik gemaakt van de steeds aanwezige sferische aberratie van het condensorlenssysteem. Indien uit geometrische of elektronenoptische overwegingen gewenst, kan 25 het diafragma zodanig zijn uitgevoerd dat de centrale opening en de ringvormige opening zich niet in eenzelfde vlak bevinden.

In het onderstaande zullen aan de hand van de tekening enkele voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding 30 nader worden beschreven. In de tekening toont, fig. 1 schematisch in doorsnede een elektronen-mikroskoop uitgerust met een anti-contaminatie diafragma in het condensorlenssysteem, fig. 2 een anti-contaminatie diafragma in aanzicht 35 en fig. 3 een schematische voorstelling van de stra-lengang in een relevant gedeelte van een elektronenstraal- :79 0 66 3 3_______________________________________________ jr PHN 9564 3 apparaat volgens de uitvinding met de stroomdich.th.eid van de elektronenbundel ter plaatse van het object.

Een elektronenmikroskoop zoals geschetst in figuur 1 bevat een elektronenbron 1 met een anode 2, een bundel-5 richtsysteem (beam alignmen) 3 een condensorsysteem 4 een objectielens 5, een bundelaftastsysteem 6, een diffraktie-lens 7, een tussenlens 8, een projektielens 9 en een diafragma 10. De elektronenmikroskoop kan verder zijn uitgerust met een filmcamera 12 en een elektronendetektor 13 die 10 via een signaalafvoerleiding 14 met een televisiemonitor 15 is verbonden. Alle elektronenoptische elementen zijn opge nomen in een kolom 16 met hier een toevoerleiding 17 voor de elektronenbron, een kijkvenster 18, een optische kijker 20 voor bestudering van beeldvorming op een fluorescentie-15 scherm 19 en een vakuumpompinrichting 21.

Het diafragma 10 is nu volgens de uitvinding uitgevoerd als anti-contaminatie diafragma -waarvan, in aanzicht, dat wil zeggen vanuit de elektronenbron gezien, een voorkeursuitvoering is geschetst in fig 2 en dat van 20 een centrale opening 30 en een ringvormige opening 31 is voorzien.

Beide openingen zijn gescheiden door een schei-dingsring 32 en deze scheidingsring met de centrale opening 30 is met draagstrippen 33 bevestigd in een monta-25 gerand 34.

Voor een STEM elektronenmikroskoop zijn gunstige afmetingen voor een ter plaatse van het gebuikelijke diafragma geplaatst anti-contamiriatie diafragma bijvoorbeeld ; een centrale opening met een diameter van ongeveer 30 20^um, een ringvormige opening met een breedte van onge veer 75y'Um en met een straal van de buitenste begrenzing van de doorlaatring van ongeveer 450^um.

De draagstrippen 33 zijn in de geschetste uitvoeringsvorm spiraalvormig uitgevoerd waardoor thermische 35 uitzetting beter kan worden opgevangen en het vormen van kanalen in de te bestralen ring wordt voorkomen. Veelal is dit evenwel niet nodig en kan met rechte verbindings- 7906633 . d . i PHN 9564 4 strippen worden gewerkt. Het optreden van kanalen in de te bestralen ring kan ook worden voorkomen door gebruik te maken van een anti-contaminatie diafragma met twee concentrisch gelegen doorlaatringen met versprongen draag-5 strippen. Een anti-contaminatie diafragma kan bijvoorbeeld bestaan uit platina, en kan worden gevormd doojr wegnemen, bijvoorbeeld door vonkverspanen of door elektrolyse, van het materiaal ter plaatse van de doorlaatopeningen.

Indien het bestralen van een ring op het object 10 om een of andere reden niet gewenst is kan het anti-contaminatie filter worden vervangen door een gebruikelijk ter plaatse opgesteld diafragma.

In fig 3 is een stralengang in een relevant gedeelte van een elektronenstraalapparaat uitgerust met 15 een anti-contaminatie diafragma schematische weergegeven.

Een elektronenbundel 40 vormt na een eerste condensorlensveld een nauwste doorsnede 41 en een door de centrale opening van het anti-contaminatie diafragma door gelaten paraxiaal bundel gedeelte 42 vormt na opvolgende 20 lenswerking een trefvlek 43 in een objectvlak 44. Met'het in fig. 1 aangegeven aftastsysteem kan met deze trefvlek een patroon op een object worden afgetast, hetzij voor objectonderzoek waarbij informatie uit de locaal doorgelaten elektronen wordt gewonnen, hetzij voor object-25 bewerking waarbij de trefvlek een sporenpatroon in een object vormt.

Een door ringvormige opening van het anti-contaminatie diafragma doorgelaten niet paraxiaal bundelge-deelte 45 treft het objectvlak 44 in een rondom de trefr 30 vlek 43 gelegen, ringvormig gebied 46. Door sferische aberratie van de condensorlensvelden treedt voor de niét paraxiale bundel 45 een sterkere öollimatie op waardoor een nauwste doorsnede 46 van deze anti-contaminatiebundel voor het objectvlak ligt. De anti-contaminatiebundel vormt 35 aldus een holle kegel hl over de trefvlek 43 van de paraxiale, informatie vormende bundel.

In figuur 3 is tevens de stroomdichtheidsverde- -7906633 ' - ΡΗΝ 9564 5 ling van de elektronenstroom in het objectvlak 44 aangegeven. De paraxiale bundel 42 vormt in de trefvlak 43 een relatief1 scherpe piek 50 in de stroomdichtheid. De niet paraxiale bundel 45 vormt een ring 51 met een minder hoge 5 stroomdichtheid en een tussengelegan gebied 52 wordt niet door elektronen getroffen. In een aftastende elektronen-mikroskoop wordt met de piek 50 bijvoorbeeld een rechthoekig aftastpatroon op het object geschreven en vormt de binnenbegrenzing van de ring een omschrijvende cirkel om 10 deze rechthoek. Bij elektronenstraalbewerking ligt de ring bijvoorbeeld juist om het te bewerken objectgedeelte.

15 20 25 30 35 7906633

Claims

1. Elektronenstraalapparaat voorzien van een elektronenbron voor het opwekken van een elektronenbundel, een, om een optische as gerangschikt elektronenoptisch g lenzenstelsel en van anti-contaminatie middelen voor het reduceren van objectcontaminatie met het kenmerk, dat van de anti-contaminatie middelen een samengesteld diafragma deel uit maakt dat zodanig om de optische as is opgesteld, dat bij focusseren van een door het diafragma doorgelaten IQ paraxiaal gedeelte van de elektronenbundel in een trefvlak in een objectvlak, een door het diafragma doorgelaten, niet paraxiaal gedeelte van de elektronen-bundel het objectvlak in een ringvormig gebied rondom de paraxiale trefvlak treft.

2. Elektronenstraalapparaat volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het anti-contaminatie diafragma in of nabij een condensorsysteem is geplaatst.

3. Elektronenstraalapparaat volgens één der voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het anti-contamina- 20 tie diafragma een centrale opening voor de paraxiale bundel en een concentrisch gelegen ringvormige opening voor de niet paraxiale bundel bezit.

4. Elektronenstraalapparaat volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de centrale opening en de ringvormige 25 opening van het anti-contaminatie diafragma niet in eenzelfde vlak zijn gelegen.

5. Elektronenstraalapparaat volgens conclusie 3 of 4 met het kenmerk, dat het anti-contaminatie diafragma twee concentrisch gelegen ringvormige doorlaatopeningen met 30 onderling versprongen draagstrippen bevat.

6. Anti-contaminatie diafragma kennelijk om te worden toegepast in een elektronenmikroskoop volgens een der voorgaande conclusies.

7. Werkwijze voor het onderzoeken dan wel bewerken 35 van een object in een elektronenstraalapparaat met een elektronenbron, een lezenstelsel en een anti-contaminatie diafragma waarbij een ringvormig gebied rondom het te onder zoeken of te bewerken gedeelte van het object wordt bestraald. 7906633