[发明专利]用于粒子光学透镜的轴向像差的校正器

说明书

技术领域

本发明涉及用于校正粒子光学透镜的轴向像差的校正器，将用带电粒子射束来照射该校正器，该校正器包括：

· 用于产生第一六极场的第一多极，

· 用于产生第二六极场的第二多极，

· 用于将第一多极成像在第二多极上且用于在所述多极之间形成射束交叉点的光学系统；以及

· 所述光学系统的放大倍率是负的。

本发明还涉及装配有此类校正器的装置和此类装置的使用。

从描述所谓的Rose校正器的美国专利No. 5,084,622已知此类校正器。

背景技术

诸如电子显微镜或电子平版印刷装置的粒子光学装置被布置为用带电粒子束（通常为电子束或离子束）照射待成像或待处理的对象，所述带电粒子束是借助于诸如热电子源、场致发射型电子源、液体金属离子源、等离子体离子源的粒子源产生的。对象照射的目的可以是但不限于对对象进行成像（电子显微镜中的样本检查）、在对象上形成非常小的结构（用例如聚焦离子束进行微机械加工和束致沉积）或使用样本挖掘从较大的基板提取小的样本并使用聚焦离子束将其附着于操纵器。在所有这些情况下，需要聚焦透镜操纵（聚焦）电子束。

通常，可以以两种方式来照射对象。

根据第一种方法，用具有大致均匀的电流密度的平行射束照射待检验的对象（也称为样本），借助于透镜形成样本的放大图像。最靠近样本的聚焦透镜、即所谓的物镜对由放大样本的光学装置引入的误差贡献最大。换言之：物镜的像差确定装置的分辨率。

其中用大致均匀、平行的射束照射样本的装置是例如透射电子显微镜（TEM）。

根据第二种方法，粒子源的发射表面或其一部分通常以明显缩小的比例被成像在待检验的样本上。借助于例如扫描线圈或静电致偏板在样本的表面上扫描该图像，即所谓的斑点或探针，响应于此，例如辐射被样本发射或反射。该辐射可以包括X射线、次级电子、后向散射电子等。借助于成像透镜系统来形成源的图像。最靠近样本的聚焦透镜称为物镜。此物镜的透镜误差决定可以获得的最小斑点尺寸并因此决定可以获得的装置的分辨率。

这种成像方法用于例如扫描电子显微镜（SEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）中，其中，使用电子的入射探针来生成次级电子、衍射电子、后向散射电子、X射线等等。

应注意的是，在聚焦离子束装置（FIB）中，形成良好聚焦的离子束以撞击在对象上。类似于SEM，在对象上扫描此斑点，其中这可以用来对对象进行机械加工（铣削和/或蚀刻）或对对象进行成像（通过检测例如次级离子和/或电子）。

由于离子比电子重得多，所以其不那么容易受磁场影响，并且通常使用静电透镜（和偏转仪），而对于使用电子束的仪器而言，通常使用磁透镜和偏转仪。

还应注意的是，TEM常常还能够充当STEM。能够实现聚焦/成像方法这两者的此类装置常常称为TEM、STEM、或S/TEM。

在前述装置中使用的透镜通常是表现出轴对称性的磁透镜或静电透镜，即所谓的圆透镜。如技术人员所已知的，假设粒子的能量不变，则此类透镜始终是正透镜。

如Scherzer在1936(O. Scherzer, über einige Fehler von Elektronenlinsen, Z. Physik 101(1936), 第593页)中所示，此类透镜始终表现出正的球面像差系数。因此，一个圆透镜的像差绝不会被另一圆透镜的像差校正。

Scherzer已在1947(O. Scherzer, Sph?rische und chromatische Korrektur von Elektronenlinsen, Optik 2 (1947), 第114页)中提到可以用多极来校正此类像差。多极是用于生成表现出N重旋转对称的场的光学元件，其中N是偶整数。因此，多极的示例是双极、四极、六极等。

为了提高粒子光学装置的分辨率，从引用的美国专利No. 5,084,622已知借助于使用（磁性）六极场的所谓Rose校正器来减少所述透镜缺陷。用两个六极来形成此校正单元，在所述两个六极之间布置有用于将一个六极成像到另一个上的光学系统。该光学系统由所谓的f/2f/f成对元件（doublet）（参见图1）形成。也是成对元件的另一透镜系统、即所谓的传递透镜成对元件将六极成像在物镜的无彗差平面上。

应注意的是，Rose校正器的变化是已知的，其中，光学系统的成对元件不是f/2f/f系统（其根据定义表现出放大倍率M＝-1），而是表现出不同的放大倍率。另外，使用传递透镜成对元件的不同放大倍率，并且其中传递光学装置仅包含一个透镜的变体。