JP2001057172A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
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- JP2001057172A JP2001057172A JP11231225A JP23122599A JP2001057172A JP 2001057172 A JP2001057172 A JP 2001057172A JP 11231225 A JP11231225 A JP 11231225A JP 23122599 A JP23122599 A JP 23122599A JP 2001057172 A JP2001057172 A JP 2001057172A
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Abstract
出効率で試料からの二次発生電子を検出することが可能
な走査電子顕微鏡を実現する。 【解決手段】 試料2に照射される電子ビームEBの加
速電圧は、4kVとされており、試料2には電源11よ
り−3kVの電圧が印加されていることから、電子ビー
ムEBは試料の直前で減速され、1kVのエネルギーで
試料2に照射される。試料2への電子ビームの照射によ
って発生した2次電子等の二次発生電子14は、レンズ
磁場により拘束されて螺旋状に上方に向かう。そのとき
の2次電子14のエネルギーは、全て試料2への印加電
圧以上となる。上昇した2次電子14は、対物レンズ1
の磁場が小さくなったところから直線運動し、第1の反
射筒12あるいは第2の反射筒13に衝突し、反射筒1
2,13から多量の2次電子15を発生させる。内側磁
極6の開口9付近には、検出器10の前面に印加された
電圧に基づく電界が形成されている。この電界により第
1と第2の反射筒12,13から発生した2次電子15
は、検出器10方向に向かい検出される。
Description
ズの磁界が漏れるような対物レンズにより電子ビームを
集束し、試料から発生した2次電子等を検出するように
した走査電子顕微鏡に関する。
形状は装置の分解能を決める重要な要因を占めている。
したがって、分解能を向上させるためには、対物レンズ
の収差係数を小さくしなければならない。そこで、試料
上の磁界を強くしたインレンズ型、あるいは、セミイン
レンズ型の対物レンズを採用することにより、収差係数
を例えば3mm以下としている。
内側の磁極と外側の磁極の下端面の下方に単一のレンズ
磁場を形成するようにしている。この場合、試料はこの
レンズ磁場の中に置かれ、高分解能の2次電子像の観察
が可能となる。
るため、一次電子ビームのエネルギーを高くして対物レ
ンズ領域に導入し、試料直前で電子ビームを減速する方
法が実用化されている。この方法はリターディング法と
呼ばれており、低加速電圧において分解能を更に向上さ
せる効果を有する。
や反射電子の二次発生電子を検出する方式としては、対
物レンズおよび偏向コイル上方に配置された、電子ビー
ム通過口を有したシンチレータ又はマイクロチャンネル
プレートを使用する方式である。また、他の方式では、
電子ビーム通過口を有した反射板によって反射された2
次電子を検出するようにしている。
を用いて2次電子を検出する場合、シンチレータを十分
に発光させるためには、2次電子を10kV近傍のエネ
ルギーまで高めることが必要になる。また、2次電子を
偏向コイルの上方で検出する場合、二次発生電子のエネ
ルギーを同様に高くしないと、偏向コイルによって偏向
されてしまい、検出効率が低下してしまう。
二次発生電子のエネルギーは、ほぼ減速電圧と同等のエ
ネルギーを有して上昇するので、対物レンズ内でその二
次発生電子を検出することは比較的困難である。更に、
対物レンズと偏向コイルとの間で光軸近傍にシンチレー
タ又はマイクロチャンネルプレートや反射板を配置する
と、特に低倍像観察における電子ビームの偏向に支障を
来たす。すなわち、電子ビームを大きく偏向するとマイ
クロチャンネルプレートや反射板の電子通過口に電子ビ
ームが衝突してカットされ、低倍像観察ができなくな
る。
合、通常は対物レンズ下面近傍に減速電極を配置する場
合が多い。その理由は、試料に直接上記のような高電圧
(10kV)を印加する場合、試料ステージの絶縁対策
等、高電圧設計が非常に困難となるためである。
もので、その目的は、セミインレンズ型対物レンズを用
いて高い検出効率で試料からの二次発生電子を検出する
ことが可能な走査電子顕微鏡を実現するにある。
電子顕微鏡は、内側磁極と外側磁極を有し、磁極の下端
面より下方の試料面に漏れるレンズ磁場を形成する対物
レンズを備え、この対物レンズによって電子ビームを集
束して試料に照射すると共に、内側磁極の下端面より上
の位置で該内側磁極に2次電子を通過させる開口を設
け、内側磁極の外側に該開口を通過した2次電子を検出
する検出器を設けるように構成した走査電子顕微鏡にお
いて、試料に負の電圧を印加して試料面近傍に電子ビー
ムの減速電界を形成するように構成すると共に、対物レ
ンズ内に円筒状部材を設け、この円筒状部材の内側に、
2次電子発生効率の高い面を設けたことを特徴としてい
る。
て試料面近傍に電子ビームの減速電界を形成し、対物レ
ンズの収差係数の影響を小さくすると共に、対物レンズ
内に円筒状部材を設け、この円筒状部材の内側に、2次
電子発生効率の高い面を設け、試料からの二次発生電子
をこの面に衝突させ、この面からの2次電子を発生させ
て検出する。
筒状部材の2次電子発生効率の高い面を、重い元素材料
で形成した。第3の発明では、第1の発明において、試
料に−3kV以下の電圧を印加した。
筒状部材に負の電圧を印加した。
態を詳細に説明する。図1は本発明に基づく走査電子顕
微鏡の要部を示しており、図示していない電子銃から発
生した電子ビームEBは、集束レンズ(図示せず)と対
物レンズ1によって試料2上に細く集束される。
4によって偏向され、試料2上の電子ビームの照射位置
は走査される。なお、図示していないが、偏向コイル
3,4には走査信号発生回路から2次元走査信号が供給
される。
外側磁極7、コイル8より構成されており、内側磁極8
の下端面に近い位置に開口9が穿たれている。この開口
は、対物レンズの構造を軸対称とするために、2か所あ
るいは4か所設けられている。内側磁極6の開口9部分
の外側に、外側磁極7に対して2次電子検出器10が取
り付けられている。
子増倍管とを組み合わせた構造を有しており、円形状の
シンチレータの周囲部分にはリング状の電極が設けら
れ、その電極には2次電子を引き寄せる正の電圧が印加
される。この電圧値は10kV程度に設定されている。
2次電子検出器10の検出信号は、図示していないが、
増幅器によって増幅された後、電子ビームEBの走査と
同期した陰極線管に供給される。
源11から試料2には電子ビームEBを減速させるため
の負の電圧が印加されている。対物レンズ1の内部に
は、円筒状の第1の反射筒12と第2の反射筒13とが
配置されている。第1と第2の反射筒12,13の内側
には、2次電子の発生効率が良好な材料、例えば重い元
素材料がコーティングされている。このような構成の動
作は次の通りである。
い走査信号発生回路から所定の走査信号が偏向コイル
3,4に供給され、試料2上の任意の2次元領域が電子
ビームEBによってラスター走査される。
加速電圧は、例えば4kVとされており、比較的高いエ
ネルギーで対物レンズ1内部に導入される。試料2には
電源11より例えば−3kVの電圧が印加されているこ
とから、電子ビームEBは試料の直前で減速され、1k
Vのエネルギーで試料2に照射される。
磁極7の下端面より下方に単一のレンズ磁場が形成され
るように構成されており、このレンズ磁場の中に試料2
が配置されている。試料2への電子ビームの照射によっ
て発生した2次電子等の二次発生電子14は、レンズ磁
場により拘束されて螺旋状に上方に向かう。
全て試料2への印加電圧以上となる。上昇した2次電子
14は、対物レンズ1の磁場が小さくなったところから
直線運動し、第1の反射筒12あるいは第2の反射筒1
3に衝突し、反射筒12,13から多量の2次電子15
を発生させる。
検出器10の前面に印加された電圧に基づく電界が形成
されている。この電界により第1と第2の反射筒12,
13から発生した2次電子15は、検出器10方向に向
かい、そして、2次電子検出器10のシナチレータに衝
突して発光させる。この発光はフォトマルチプライアー
によって検出される。
示していない増幅器を介して偏向コイル3,4への走査
信号と同期した陰極線管に供給され、陰極線管には試料
2の任意の領域の2次電子像が表示される。
は磁界が形成され、この磁界は2次電子に対して集束作
用を有することになる。そのため、開口9を通って2次
電子検出器10に向かう2次電子は、集束されより効率
良く検出器に捕獲されることになる。
ズ1の収差係数の影響を小さくした状態で二次発生電子
の検出効率を高くすることができるが、留意すべき点は
反射筒12,13の内径である。この内径が小さいと低
倍率像の観察時に電子ビームEBを大きく偏向した場
合、電子ビームが反射筒に衝突してしまう。そのため、
反射筒12,13の内径は、電子ビームEBの偏向範囲
に応じて決める必要がある。
しい。その理由は試料ステージの高電圧絶縁の構造上の
配慮もあるが、それ以上に反射筒12,13に衝突する
2次電子のエネルギーを反射筒内面における2次電子発
生効率が高い状態とするためである。このような点を考
慮すると、試料2への印加電圧は−3kV以下が望まし
い。
発明は、図1に示した形態に限定されない。例えば、反
射筒の内側に2次電子発生効率の高い材料をコーティン
グするようにしたが、反射筒自体を2次電子発生効率の
高い材料で形成しても良い。また、反射筒を第1と第2
の反射筒に分離したが、単一の反射筒とし、その反射筒
の2次電子検出器部分に開口を設けるようにしても良
い。更に、反射筒の2次電子発生効率をより一層アップ
させるため、反射筒に負の電圧を印加するように構成し
ても良い。
セミインレンズ型の対物レンズを用いた走査電子顕微鏡
において、試料に負の電圧を印加して試料面近傍に電子
ビームの減速電界を形成し、対物レンズの収差係数の影
響を小さくすると共に、対物レンズ内に円筒状部材を設
け、この円筒状部材の内側に、2次電子発生効率の高い
面を設け、試料からの二次発生電子をこの面に衝突さ
せ、この面からの2次電子を発生させて検出するように
したので、効率良く試料からの二次発生電子の検出を行
うことができる。
傍に減速電極を配置しないので、対物レンズの先端をコ
ニカルに形成することができ、より対物レンズの収差係
数の影響を小さくすることに効果が得られる。更に、円
筒状部材を配置したので、電子ビームの光軸近傍にシン
チレータやMCPなどの2次電子検出器を配置する必要
がなく、低倍率像の観察時の電子ビームの大偏向時に電
子ビームがカットされることは防止できる。
筒状部材の2次電子発生効率の高い面を、重い元素材料
で形成したので、第1の発明と同様の効果が達成され
る。第3の発明では、第1の発明において、試料に−3
kV以下の電圧を印加したので、第1の発明と同様な効
果が得られると共に、円筒状部材における2次電子発生
効率のより高いエネルギーの電子を、試料から発生させ
ることができる。
筒状部材に負の電圧を印加するように構成したので、円
筒状部材からの2次電子発生効率をより高めることがで
きる。
要部を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 内側磁極と外側磁極を有し、磁極の下端
面より下方の試料面に漏れるレンズ磁場を形成する対物
レンズを備え、この対物レンズによって電子ビームを集
束して試料に照射すると共に、内側磁極の下端面より上
の位置で該内側磁極に2次電子を通過させる開口を設
け、内側磁極の外側に該開口を通過した2次電子を検出
する検出器を設けるように構成した走査電子顕微鏡にお
いて、試料に負の電圧を印加して試料面近傍に電子ビー
ムの減速電界を形成するように構成すると共に、対物レ
ンズ内に円筒状部材を設け、この円筒状部材の内側に、
2次電子発生効率の高い面を設けたことを特徴とする走
査電子顕微鏡。 - 【請求項2】 2次電子発生効率の高い面は、重い元素
材料で形成されている請求項1記載の走査電子顕微鏡。 - 【請求項3】 試料には−3kV以下の電圧が印加され
ている請求項1記載の走査電子顕微鏡。 - 【請求項4】 円筒状部材には負の電圧が印加されてい
る請求項1記載の走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11231225A JP2001057172A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | 走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11231225A JP2001057172A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001057172A true JP2001057172A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=16920291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11231225A Pending JP2001057172A (ja) | 1999-08-18 | 1999-08-18 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001057172A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005149733A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Jeol Ltd | 走査電子顕微鏡 |
JP2007059111A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Jeol Ltd | 走査電子顕微鏡 |
JP2008107335A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-05-08 | Horiba Ltd | カソードルミネッセンス測定装置及び電子顕微鏡 |
JP2011249273A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-08 | Jeol Ltd | 走査電子顕微鏡 |
DE112021002456T5 (de) | 2020-09-25 | 2023-03-02 | Hitachi High-Tech Corporation | Elektronenmikroskop |
-
1999
- 1999-08-18 JP JP11231225A patent/JP2001057172A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4721821B2 (ja) * | 2005-08-23 | 2011-07-13 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡及び走査電子顕微鏡における信号検出方法 |
JP2008107335A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-05-08 | Horiba Ltd | カソードルミネッセンス測定装置及び電子顕微鏡 |
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A521 | Written amendment |
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