[发明专利]用于粒子光学镜筒的镜筒内检测器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带电粒子镜筒，该镜筒包括：

· 带电粒子源，用于产生带电粒子束，

· 样本载体，用于对样本保持和定位，

· 物镜，用于将带电粒子束聚焦于样本上，物镜具有：

      ○ 第一和第二电极，用于生成聚焦静电场，第一电极定位于第二电极与样本载体之间，以及

      ○ 第一和第二极靴（pole piece），用于生成聚焦磁场，第一极靴定位于第二极靴与样本载体之间，

      ○ 静电场和磁场示出重叠，

· 检测器，在第一电极的源侧，用于检测带电粒子，检测器示出对带电粒子敏感的表面。

本发明还涉及一种使用这样的镜筒（column）的方法。

背景技术

根据第4,831,266号美国专利已知这样的镜筒。

已知的专利描述了一种包括电子源和在光轴周围的组合磁/静电物镜的电子光学镜筒。透镜的磁部分包括处于地电势的两个极靴：与样本接近的第一极靴和从样本移开更多的第二极靴。

静电透镜由在样本附近的光轴周围的孔径形式的第一电极构成。这一第一电极与第一极靴重合。

形式为蜿展管（flaring tube）的第二电极在第一电极与电子源之间包围光轴。管具有在样本这一侧的小直径和在电子源这一侧的更大直径。第二电极关于样本和磁极靴保持于电势U_KE。

形式为具有小直径的管的第三电极在第二电极与源之间放置于光轴周围。第三电极关于样本保持于电势U_RE。

例如包括具有光导的闪烁体盘或者半导体盘的检测器（比如PIN二极管）在与光轴垂直的检测器平面中包围第三电极。检测器保持于第二电极的电势U_KE（第二电极的电势）。

当初级束碰撞样本时生成次级辐射，该次级辐射包括次级电子（SE，定义为具有比50eV更少的能量、更具体具有5eV或者更少的能量的电子）和反向散射电子（BSE，定义为具有在50eV以上的能量上至撞击电子的能量）。

SE由于脱离透镜的磁场与静电场的组合影响而保持与物镜的轴接近。已知的专利教导了交叉（cross-over）形成于样本与检测器之间，因而发散束照射检测器。检测器因此检测SE的大部分并且也检测一些BSE。

在已知的专利中公开的镜筒的缺点是检测BSE的效率低。

第4,926,054号美国专利公开一种与在第4,831,266号美国专利中公开的透镜相似的透镜，示出了在样本与磁透镜的轭（yoke）之间的附加控制电极，使得可以调谐SE的交叉的位置。通过将孔径放置于交叉的位置，阻挡BSE并且可以形成几乎仅SE的图像。

在US4,926,054号中公开的镜筒的缺点是BSE的检测效率低并且需要又一控制电极和关联的电源，从而造成更复杂的透镜。

发明内容

本发明旨在于提供一种用于检测BSE的解决方案。

为此，本发明的特征在于：

· 第二电极在第二极靴与样本载体之间示出与样本载体相向的电极表面，所述电极表面示出用于传送带电粒子束的钻孔，并且

· 带电粒子敏感表面形成所述电极表面的至少部分。

发明人发现：通过组合检测器的敏感表面与第二电极的与在所述位置的样本相向的表面并且通过适当激发磁和静电（双电极）透镜，无需第三电极及其关联的电源而不损害透镜性能或者检测器效率。

注意极靴可以处于地电势，但是这并非必需的。这对于样本和样本载体而言同样成立，该样本和样本载体可以处于与第一电极相同的电势、但是也可以关于第一电极和第一极靴进行偏置。

注意在J.P. Vermeulen的“New Developments in GEMINI? FESEM Technology”（http://www.touchbriefings.com/pdf/1065/carlzeiss_tech.pdf）中，公开了甚至更复杂的检测器，其中SE由第一检测器检测而BSE由从样本移开更多的第二检测器检测。SE形成在样本与第一检测器之间的交叉以便用发散束照射第一检测器，而根据所述公开文献的图7的BSE在第一检测器的位置形成交叉。由于第一检测器示出中心孔（用于传送初级束和反向散射电子束），多数BSE穿过第一检测器以由第二检测器检测。