JP3038901B2 - 環境制御型走査電子顕微鏡 - Google Patents
環境制御型走査電子顕微鏡Info
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- JP3038901B2 JP3038901B2 JP2321553A JP32155390A JP3038901B2 JP 3038901 B2 JP3038901 B2 JP 3038901B2 JP 2321553 A JP2321553 A JP 2321553A JP 32155390 A JP32155390 A JP 32155390A JP 3038901 B2 JP3038901 B2 JP 3038901B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は環境制御型走査電子顕微鏡(Environmental
Scanning Electron Microscopy)に関するものである。
Scanning Electron Microscopy)に関するものである。
環境制御型走査電子顕微鏡(ESEMと略称する)は、試
料室に水蒸気、窒素などの低圧力の気体を導入し、試料
からの、2次電子がこれらの気体をイオン化することに
よる電子増幅作用を利用した電子顕微鏡であって、鏡筒
と試料室との間、例えば対物レンズの先端に形成した圧
力制限アパーチャにより、試料室内の気体が鏡筒内へ容
易に侵入して鏡筒内の圧力を低下させないように構成さ
れている。
料室に水蒸気、窒素などの低圧力の気体を導入し、試料
からの、2次電子がこれらの気体をイオン化することに
よる電子増幅作用を利用した電子顕微鏡であって、鏡筒
と試料室との間、例えば対物レンズの先端に形成した圧
力制限アパーチャにより、試料室内の気体が鏡筒内へ容
易に侵入して鏡筒内の圧力を低下させないように構成さ
れている。
このような電子顕微鏡では、電子銃から放出された1
次電子はコンデンサレンズ、対物レンズ等により、圧力
制限アパーチャを通して試料上に集束され、偏向器によ
って2次元的に走査される。
次電子はコンデンサレンズ、対物レンズ等により、圧力
制限アパーチャを通して試料上に集束され、偏向器によ
って2次元的に走査される。
その結果、試料から放出された2次電子は、気体をイ
オン化しつつ、正の所定電位に高められた2次電子検出
器に捕捉され、同時にイオン化した電子も2次電子検出
器に捕捉される。
オン化しつつ、正の所定電位に高められた2次電子検出
器に捕捉され、同時にイオン化した電子も2次電子検出
器に捕捉される。
しかして従来の構成では、電子を捕捉する2次電子検
出器は、圧力制限アパーチャの金属部分を供用してい
る。
出器は、圧力制限アパーチャの金属部分を供用してい
る。
上記の如き従来の技術に於いては、2次電子検出器の
感度を上げようとし、試料室圧力を増したり、試料と2
次電子と検出器間の距離を長くすると、1次電子がこれ
ら気体中を走査時に、気体と衝突を起す確率が増加し、
非衝突で試料迄達する1次電子線が少くなり、S/N比が
かえって低下する作用が起り、一定値以上にS/N比を向
上させることができないという問題点があった。
感度を上げようとし、試料室圧力を増したり、試料と2
次電子と検出器間の距離を長くすると、1次電子がこれ
ら気体中を走査時に、気体と衝突を起す確率が増加し、
非衝突で試料迄達する1次電子線が少くなり、S/N比が
かえって低下する作用が起り、一定値以上にS/N比を向
上させることができないという問題点があった。
特に加速電圧が低くなるとS/Nの低下がひどく、高分
解能の観察ができない問題点があった。
解能の観察ができない問題点があった。
本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、1次電子線の散乱を可能な限り小さくして2次電子
検出器のS/N比を大きくする手段を提供することを目的
とする。
で、1次電子線の散乱を可能な限り小さくして2次電子
検出器のS/N比を大きくする手段を提供することを目的
とする。
(1) 請求項(1)記載の本発明によれば、電子銃か
らの電子を対物レンズによって試料室内の試料上に集束
させると共に、該電子を偏向器によって走査させ、試料
から得られる2次電子を前記試料室内の気体に衝突させ
て該気体をイオン化させ、その結果得られる電子を前記
2次電子と共に2次電子検出器で捕捉するようになした
環境制御型走査電子顕微鏡において、前記対物レンズを
先細りの外形を有する対物レンズとして構成し、該対物
レンズの先端に近接して試料を配設すると共に、試料か
ら離して前記2次電子検出器を配設し、試料と2次電子
検出器との間の2次電子の通路内に、前記気体を放出あ
るいは充満させたことを特徴とする環境制御型走査電子
顕微鏡が得られる。
らの電子を対物レンズによって試料室内の試料上に集束
させると共に、該電子を偏向器によって走査させ、試料
から得られる2次電子を前記試料室内の気体に衝突させ
て該気体をイオン化させ、その結果得られる電子を前記
2次電子と共に2次電子検出器で捕捉するようになした
環境制御型走査電子顕微鏡において、前記対物レンズを
先細りの外形を有する対物レンズとして構成し、該対物
レンズの先端に近接して試料を配設すると共に、試料か
ら離して前記2次電子検出器を配設し、試料と2次電子
検出器との間の2次電子の通路内に、前記気体を放出あ
るいは充満させたことを特徴とする環境制御型走査電子
顕微鏡が得られる。
(2) また、請求項(4)記載の本発明によれば、電
子銃からの電子を対物レンズによって試料室内の試料上
に集束させると共に、該電子を偏向器によって走査さ
せ、試料から得られる2次電子を前記試料室内の気体に
衝突させて該気体をイオン化させ、その結果得られる電
子を前記2次電子と共に2次電子検出器で捕捉するよう
になした環境制御型走査電子顕微鏡において、前記対物
レンズを先細りの外形を有する対物レンズとして構成す
ると共に、該対物レンズの先端と試料との間の1次電子
線の通路を排気するための排管を前記対物レンズの下方
に配設し、試料から離して前記2次電子検出器を配設し
たことを特徴とする環境制御型走査電子顕微鏡が得られ
る。
子銃からの電子を対物レンズによって試料室内の試料上
に集束させると共に、該電子を偏向器によって走査さ
せ、試料から得られる2次電子を前記試料室内の気体に
衝突させて該気体をイオン化させ、その結果得られる電
子を前記2次電子と共に2次電子検出器で捕捉するよう
になした環境制御型走査電子顕微鏡において、前記対物
レンズを先細りの外形を有する対物レンズとして構成す
ると共に、該対物レンズの先端と試料との間の1次電子
線の通路を排気するための排管を前記対物レンズの下方
に配設し、試料から離して前記2次電子検出器を配設し
たことを特徴とする環境制御型走査電子顕微鏡が得られ
る。
本発明の請求項(1)に於いては、対物レンズ先端か
ら試料迄の距離は十分小さいので、この空間の気体圧力
は多少高くても一次電子の散乱の小さい条件は満たされ
る。また、試料から2次電子検出器迄の通路の一部に気
体が充満されるので、2次電子は検出器に達する迄にほ
とんど得たエネルギーを失うまで気体分子と衝突し、大
きい2次電子増倍作用を起こすことができる。
ら試料迄の距離は十分小さいので、この空間の気体圧力
は多少高くても一次電子の散乱の小さい条件は満たされ
る。また、試料から2次電子検出器迄の通路の一部に気
体が充満されるので、2次電子は検出器に達する迄にほ
とんど得たエネルギーを失うまで気体分子と衝突し、大
きい2次電子増倍作用を起こすことができる。
従って、一次電子線の衝突による雑音の増加や、非衝
突電子の減少による信号の減少が防げ、2次電子検出器
の信号の減少が防げ、2次電子検出器の信号出力を大き
くすることができる。従って検出器のS/N比を大幅に向
上することができる。
突電子の減少による信号の減少が防げ、2次電子検出器
の信号の減少が防げ、2次電子検出器の信号出力を大き
くすることができる。従って検出器のS/N比を大幅に向
上することができる。
また、請求項(4)記載の本発明によれば、1次電子
線の通路を排気する真空配管を設けたので、1次電子線
の散乱はより少なくなり、この配管は2次電子通路と干
渉しない形状にすることにより2次電子の移動が確保さ
れ、2次電子の検出効率の劣化を防止することができ
る。
線の通路を排気する真空配管を設けたので、1次電子線
の散乱はより少なくなり、この配管は2次電子通路と干
渉しない形状にすることにより2次電子の移動が確保さ
れ、2次電子の検出効率の劣化を防止することができ
る。
本発明に於いては、対物レンズ先端から試料迄の距離
は十分小さくし、しかもこの空間の気体圧力を十分低く
保ったまま、試料からの2次電子が検出器迄の通路の一
部に気体を充満させることが可能である。従って、1次
電子線は散乱の少い条件を満し、2次電子は検出器に達
する迄にほとんどそのエネルギーを失うまで気体分子と
衝突させ、大きい2次電子増倍作用を起すことができ
る。
は十分小さくし、しかもこの空間の気体圧力を十分低く
保ったまま、試料からの2次電子が検出器迄の通路の一
部に気体を充満させることが可能である。従って、1次
電子線は散乱の少い条件を満し、2次電子は検出器に達
する迄にほとんどそのエネルギーを失うまで気体分子と
衝突させ、大きい2次電子増倍作用を起すことができ
る。
従って1次電子線の衝突による雑音の増加や、非衝突
電子の減少による信号の減少が防げ、2次電子検出器の
信号出力を大きくすることができる。従って検出器のS/
N比を大幅に向上することができる。
電子の減少による信号の減少が防げ、2次電子検出器の
信号出力を大きくすることができる。従って検出器のS/
N比を大幅に向上することができる。
また、請求項(2)記載の本発明によれば、1次電子
線の通路を排気する真空配管を設けたので、1次電子線
の散乱はより少くなり、この配管の2次電子通路に相当
する部分に切欠きを設ける等、2次電子の移動を確保す
る手段を設けることにより、2次電子の検出効率の劣化
を防止することができる。
線の通路を排気する真空配管を設けたので、1次電子線
の散乱はより少くなり、この配管の2次電子通路に相当
する部分に切欠きを設ける等、2次電子の移動を確保す
る手段を設けることにより、2次電子の検出効率の劣化
を防止することができる。
第1図は本発明の一実施例に係る環境制御型走査電子
顕微鏡の主要部の概略断面図である。電子銃1から放出
された電子線はコンデンサレンズ2及び上極3a、下極3b
を有する円錐形状の対物レンズ3で、対物レンズ3の先
端の圧力制限アパーチャ15を通して試料室10内の試料4
上に集束され、偏向器8a、8bにより試料4上を走査され
る。対物レンズ3は試料4を図で紙面に直角の方向(電
子光学系の軸に直交しかつ紙面内の回転中心軸を有す
る)に傾けることが可能なよう、小さい頂角を持つ円錐
形をしている。
顕微鏡の主要部の概略断面図である。電子銃1から放出
された電子線はコンデンサレンズ2及び上極3a、下極3b
を有する円錐形状の対物レンズ3で、対物レンズ3の先
端の圧力制限アパーチャ15を通して試料室10内の試料4
上に集束され、偏向器8a、8bにより試料4上を走査され
る。対物レンズ3は試料4を図で紙面に直角の方向(電
子光学系の軸に直交しかつ紙面内の回転中心軸を有す
る)に傾けることが可能なよう、小さい頂角を持つ円錐
形をしている。
対物レンズの外側の試料定10内には、試料4の傾斜時
に邪魔にならない位置に2次電子検出器5が設けられて
いる。この検出器5には試料4との間に300〜500Vの電
圧が印加される。試料4と検出器5との間の電圧のた
め、試料4から放出される2次電子が加速される。検出
器5に入射した電子の信号は検出器5に接続された増幅
・信号処理を行う回路に入力される。
に邪魔にならない位置に2次電子検出器5が設けられて
いる。この検出器5には試料4との間に300〜500Vの電
圧が印加される。試料4と検出器5との間の電圧のた
め、試料4から放出される2次電子が加速される。検出
器5に入射した電子の信号は検出器5に接続された増幅
・信号処理を行う回路に入力される。
検出器5の近くには試料室10外のガスボンベ11からの
気体(水蒸気、酸素等)をバルブ7を通して放出させる
ノズル6が設けられている。
気体(水蒸気、酸素等)をバルブ7を通して放出させる
ノズル6が設けられている。
また、ノズル6と試料4との間でかつガス放出ノズル
6の近傍には、試料室10の圧力が上昇しないように気体
を排気する排管12、13が設けられている。
6の近傍には、試料室10の圧力が上昇しないように気体
を排気する排管12、13が設けられている。
さらに、対物レンズ3と試料4との間には、試料4の
傾斜時に邪魔にならない位置に2次電子の通路をふさが
ないように、排気のための配管9が設けられ、試料室10
との境界を形成する圧力制限アパーチャ14から侵入した
気体が、鏡筒11との境界を形成する圧力制限アパーチャ
15から鏡筒11内へ入る量を少くし、それによって鏡筒内
の圧力が上昇することを抑えている。
傾斜時に邪魔にならない位置に2次電子の通路をふさが
ないように、排気のための配管9が設けられ、試料室10
との境界を形成する圧力制限アパーチャ14から侵入した
気体が、鏡筒11との境界を形成する圧力制限アパーチャ
15から鏡筒11内へ入る量を少くし、それによって鏡筒内
の圧力が上昇することを抑えている。
このような構成であるから、電子銃1からの電子線に
照射された試料4から生じた2次電子は、2次電子検出
器5に引っ張られて進み、2次電子検出器5に達する前
にノズル6から放出される水蒸気、酸素等のガス分子に
衝突し、それによってガス分子をイオン化させる。この
イオン化の結果生じた2次電子も、2次電子検出器5に
引っ張られて進み、他方、上記イオン化の結果生じた陽
イオンは、試料4に引っ張られる。
照射された試料4から生じた2次電子は、2次電子検出
器5に引っ張られて進み、2次電子検出器5に達する前
にノズル6から放出される水蒸気、酸素等のガス分子に
衝突し、それによってガス分子をイオン化させる。この
イオン化の結果生じた2次電子も、2次電子検出器5に
引っ張られて進み、他方、上記イオン化の結果生じた陽
イオンは、試料4に引っ張られる。
その結果、2次電子検出器5には、試料4からの2次
電子と、イオン化の結果生じた2次電子が到達し、増幅
作用が行なわれたことになる。
電子と、イオン化の結果生じた2次電子が到達し、増幅
作用が行なわれたことになる。
2次電子に衝突しなかった気体分子は、ノズル6近傍
に配設された排気管12、13を通して試料室10の外部へ排
出される。
に配設された排気管12、13を通して試料室10の外部へ排
出される。
排管12、13を通して試料室10の外部へ排出されなかっ
た気体分子は、試料室10内の真空度を低下させるが、対
物レンズ3と試料4との間には排管9が設けられ、対物
レンズ3と試料4との間を排気しているので、1次電子
に衝突する気体分子が格段に少なくなる。
た気体分子は、試料室10内の真空度を低下させるが、対
物レンズ3と試料4との間には排管9が設けられ、対物
レンズ3と試料4との間を排気しているので、1次電子
に衝突する気体分子が格段に少なくなる。
以上の如き本発明の実施例によれば、1次電子線の通
路は真空配管9によって、圧力制限アパーチャ14の上
(14と15の間)は高真空にされ、14より下は配管12、13
によって高真空にされる。従って低加速電圧でも、圧力
制限アパーチャ15を出た1次電子線はあまり散乱される
ことなく試料に到達するので信号強度を弱めることはな
く、散乱で発生する雑音の増加も最小限にできる。
路は真空配管9によって、圧力制限アパーチャ14の上
(14と15の間)は高真空にされ、14より下は配管12、13
によって高真空にされる。従って低加速電圧でも、圧力
制限アパーチャ15を出た1次電子線はあまり散乱される
ことなく試料に到達するので信号強度を弱めることはな
く、散乱で発生する雑音の増加も最小限にできる。
配管9は2次電子の通路を確保するため、端面が16で
示されている様に2次電子通路と干渉しない形状に設計
されているので、2次電子が検出器5に向かうのを妨げ
ない。電子の加速電界の形成も妨げない。
示されている様に2次電子通路と干渉しない形状に設計
されているので、2次電子が検出器5に向かうのを妨げ
ない。電子の加速電界の形成も妨げない。
2次電子が発生する試料4面と検出器5の間はノズル
6から放出された気体で低真空になっているため、2次
電子は十分気体分子と衝突し、そのポテンシャルエネル
ギーをほぼ失ってから検出器に入射するため、その間に
多量の衝突で発生した2次電子を生成するので検出器5
からは大きい信号出力が得られる。
6から放出された気体で低真空になっているため、2次
電子は十分気体分子と衝突し、そのポテンシャルエネル
ギーをほぼ失ってから検出器に入射するため、その間に
多量の衝突で発生した2次電子を生成するので検出器5
からは大きい信号出力が得られる。
以上の如く本発明によれば、1次電子線の散乱を小さ
くしつつ、2次電子検出器のS/Nを大きくすることがで
きる。
くしつつ、2次電子検出器のS/Nを大きくすることがで
きる。
図は、本発明の一実施例に係る環境制御型走査電子顕微
鏡の主要部の概略断面図、である。 〔主要部分の符号の説明〕 5……2次電子検出器、 6……ノズル、 9、12、13……排管。
鏡の主要部の概略断面図、である。 〔主要部分の符号の説明〕 5……2次電子検出器、 6……ノズル、 9、12、13……排管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−267846(JP,A) 特開 昭56−38756(JP,A) 特開 平1−309243(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/28 H01J 37/18 H01J 37/244
Claims (5)
- 【請求項1】電子銃からの電子を対物レンズによって試
料室内の試料上に集束させると共に、該電子を偏向器に
よって走査させ、試料から得られる2次電子を前記試料
室内の気体に衝突させて該気体をイオン化させ、その結
果得られる電子を前記2次電子と共に2次電子検出器で
捕捉するようになした環境制御型走査電子顕微鏡におい
て、 前記対物レンズを先細りの外形を有する対物レンズとし
て構成し、該対物レンズの先端に近接して試料を配設す
ると共に試料から離して前記2次電子検出器を配設し、
試料と2次電子検出器との間の2次電子の通路内に選択
的に、前記気体を放出あるいは充満させたことを特徴と
する環境制御型走査電子顕微鏡。 - 【請求項2】請求項1記載の環境制御型走査電子顕微鏡
において、 前記気体を放出あるいは充満させる手段として上記試料
上の電子が集束される位置から遠く、2次電子検出器に
近い位置にノズルを設けたことを特徴とする環境制御型
走査電子顕微鏡。 - 【請求項3】請求項2記載の環境制御型走査電子顕微鏡
において、 前記ノズルと試料との間の空間を排気するための排管を
上記ノズルと試料との間に設けたことを特徴とする環境
制御型走査電子顕微鏡。 - 【請求項4】電子銃からの電子を対物レンズによって試
料室内の試料上に集束させると共に、該電子を偏向器に
よって走査させ、試料から得られる2次電子を前記試料
室内の気体に衝突させて該気体をイオン化させ、その結
果得られる電子を前記2次電子と共に2次電子検出器で
捕捉するようになした環境制御型走査電子顕微鏡におい
て、 前記対物レンズを先細りの外形を有する対物レンズとし
て構成し、該対物レンズの先端と試料との間の1次電子
線の通路を排気するための排管を2次電子の通路と干渉
せず、試料を所定の軸の周りに回転するのを妨げない形
状で前記対物レンズの下方に配設すると共に、試料から
離して前記2次電子検出器を配設したことを特徴とする
環境制御型走査電子顕微鏡。 - 【請求項5】請求項4記載の環境制御型走査電子顕微鏡
において、 前記試料と前記2次電子検出器との間の2次電子の通路
内に、前記気体を放出あるいは充満させる手段として上
記試料上の電子が集束される位置から遠く、2次電子検
出器に近い位置にノズルを設けたことを特徴とする環境
制御型走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2321553A JP3038901B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 環境制御型走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2321553A JP3038901B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 環境制御型走査電子顕微鏡 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04192246A JPH04192246A (ja) | 1992-07-10 |
JP3038901B2 true JP3038901B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=18133853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2321553A Expired - Lifetime JP3038901B2 (ja) | 1990-11-26 | 1990-11-26 | 環境制御型走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3038901B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ304599B6 (cs) * | 1999-11-29 | 2014-07-30 | Leo Elektronenmikroskopie Gmbh | Rastrovací elektronový mikroskop a detektor sekundárních elektronů v rastrovacím elektronovém mikroskopu |
EP2372743B1 (en) * | 2002-09-18 | 2016-03-23 | FEI Company | Charged particle beam system with an ion generator |
US6979822B1 (en) * | 2002-09-18 | 2005-12-27 | Fei Company | Charged particle beam system |
US9070533B2 (en) * | 2012-07-30 | 2015-06-30 | Fei Company | Environmental scanning electron microscope (ESEM/SEM) gas injection apparatus with anode integrated with gas concentrating structure |
CN104033692B (zh) * | 2014-06-16 | 2016-01-20 | 鲁西化工集团股份有限公司 | 一种蒸汽冷凝液管道振动消除设备 |
-
1990
- 1990-11-26 JP JP2321553A patent/JP3038901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04192246A (ja) | 1992-07-10 |
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Legal Events
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