JP2007250560A - 走査形電子顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
本発明は低加速電圧領域で空間分解能の高い走査像を得ることの出来る走査形電子顕微鏡を提供することを目的としている。
【解決手段】
対物レンズ8の電子ビーム通路に加速円筒9を配置し、一次電子ビームの後段加速電圧10を印加する。また、試料12に重畳電圧13を印加して加速円筒9と試料12の間に一次電子ビームに対する減速電界を形成する。試料12から発生された二次電子や反射電子等の二次信号23は、試料直前の電界(減速電界)で加速円筒9内に吸引され、加速円筒9より上方に配置された二次電子検出器により検出される。
【選択図】図1
Description
Annual Symposium on Electron, Ion and Laser Technology)。
、二次電子が減速電界で鏡体内に引き込まれ検出することが困難であること、絶縁性の高い試料ステージを必要とすることから、市販装置に採用された例はほとんどない。
。本実施例では、電子線通路に中央孔28のある反射板29を設ける。反射板は、金,銀
,白金等、電子照射によって二次電子を発生しやすい材料が表面にコーティングされている。陽極5を通過した一次電子ビーム7は反射板29の中央孔28を通過した後、加速円筒9に入る。中央孔28の径は、走査偏向器15,16で偏向した電子ビームが反射板29に衝突しない大きさに設定される。試料12で発生し重畳電圧13で加速された二次電子23は、対物レンズ8のレンズ作用で発散しながら加速円筒9を通過し、反射板29の裏面に衝突する。二次電子と軌道は異なるが、試料12で発生した反射電子も同様に反射板29の裏面に衝突する。
。ここでは吸引された二次電子の検出にシンチレータ25を用いたが、チャンネルプレートやマルチチャンネルプレート等の電子検出増幅器を用いてもよい。
の強さは加速された電子ビーム7が受ける電界Eによる偏向を打ち消すように調整されている。この実施例では直交磁場偏向コイル32を一組としているが、直交磁場偏向コイルを角度を持って配置された二組とすれば、各組のコイルに流す電流等を調整することによって電界との直交度を厳密に調整することができる。直交磁場偏向コイル32を二組とする代わりに電界偏向電極を二組として電界の方向を調整しても、電界と磁界の直交度を厳密に調整することが可能であることは言うまでもない。
。試料ステージ22も対物レンズ8内に設けられる。
=a{1+(Vb/Vo)}1/2/{(Vr/Vo)
+(Vb/Vo)}1/2
この式から、Vr/Vo,Vb/Vo比を一定で制御すれば、二次電子の焦点位置は一定になる。すなわち、Vr/Vo,Vb/Vo比を一定として後段加速電圧Vb及び試料の重畳電圧Vrを制御すれば、加速電圧(実質の加速電圧)に依存することなく二次電子の焦点位置を一定に制御できる。
。試料ホルダ20と同一電位の制御電極60を試料(ウェーハ)12上に設置すると、ウェーハは同一電位の金属で囲まれることになり、該ウェーハは囲んでいる金属の電位と同電位になる。厳密には陽極5を通過した一次電子ビーム7を通す開口59からの電界の侵入が金属の電位との誤差になる。この誤差は概略、試料(ウェーハ)12の面積と開口59の面積の割合である。例えばウェーハが8インチで開口59の直径が10mmであると、面積比は1/400で電位の誤差は1%となり十分小さな値となる。
、電子ビームを偏向する。あるいは試料ステージ22を水平移動させる等の補正を行うことにより、このずれをなくすことも可能である。この実施の形態での制御電極76は対物レンズ8の特性に影響を与えないように非磁性体の材料で作られている。
=L/8・Ex/Vr−(e/2m)1/2BxL/Vr1/2
ここで、Lは電界と磁界の作用距離、eとmはそれぞれ電子の電荷と質量、Vrは二次電子が走査偏向器を通過するときの加速電圧である。ExとBxの比を下式とすると、下方から来る二次電子は偏向を受けないことになる。
一方、一次電子の偏向に関しては、磁界偏向に電界偏向が加算され、下式のようになる。式中、Voは電子銃加速電圧である。
=(e/2m)1/2BxL/Vo1/2+L/8・Ex/Vo1/2
従って、二次電子を偏向しない条件での偏向角θ(o)は下式のようになる。
ここまではx軸方向への偏向について説明した。y軸方向への偏向も同様にして行う。すなわち、電極51cの電位をVyに、電極51b,51dの電位をVy/21/2 にし、電極51gの電位を−Vyに、電極51f,51hの電位を−Vy/21/2 にして、y軸方向の偏向電界Eyを発生する。同時に、磁界偏向器のコイル52b,52dに電流Iyを流して電界Eyと直交する磁界Byを発生する。この電界Eyと磁界Byは、前述と同様に、下方から来る二次電子に対しては偏向を打ち消し、上方から来る一次電子に対しては強め合うような大きさとされる。
、後段加速された一次電子ビーム11が静電レンズのレンズ作用を受けることがないため
、歪のない走査像を得ることができた。
Claims (2)
- 電子源から放出された電子線を対物レンズにより集束して試料上に照射し、当該試料から発生する二次信号に基づいて試料像を得る電子顕微鏡において、前記試料下に負の電圧が印加される導電体を配置すると共に、前記電子源と前記試料の間であって、一次電子線の経路に沿って、前記負の電位と同電位、或いは該電位より正の側の電位を印加するための電極が備えられ、さらに一次電子線の経路に沿って2つの検出器が備えられたことを特徴とする電子顕微鏡。
- 請求項1において、
試料の種類に応じて、前記2つの検出器のいずれか一方から得られた信号、或いは、両検出器の信号を演算することにより得られた信号を用いて、試料像を作成することを特徴とする電子顕微鏡。
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