JP3341226B2 - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
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- JP3341226B2 JP3341226B2 JP05937695A JP5937695A JP3341226B2 JP 3341226 B2 JP3341226 B2 JP 3341226B2 JP 05937695 A JP05937695 A JP 05937695A JP 5937695 A JP5937695 A JP 5937695A JP 3341226 B2 JP3341226 B2 JP 3341226B2
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- Japan
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- sample
- electron beam
- electric field
- objective lens
- electron
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement, ion-optical arrangement
- H01J37/153—Electron-optical or ion-optical arrangements for the correction of image defects, e.g. stigmators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/15—Means for deflecting or directing discharge
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子ビームでもって試料
を照射して得られる試料特有の情報信号にもとづいて試
料の走査像を得る走査電子顕微鏡に関する。
を照射して得られる試料特有の情報信号にもとづいて試
料の走査像を得る走査電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡等において、試料を高分
解能で観察する手段として、特開昭５７−１７２６４３
に記載されているように、レンズ磁界を対物レンズ下部
に発生させて、試料から発生する二次電子を対物レンズ
部に配置した電極に印加した正の電圧で加速して対物レ
ンズの上部で検出する方法や、リターディング法として
知られているように、試料に負電圧を印加して一次電子
を試料の直前で減速させる方法がある。この場合にも、
試料から発生した二次電子は、試料に印加した電圧で加
速されて対物レンズ上部へ進行するため、対物レンズ上
部で二次電子を検出する必要がある。いずれの方法も試
料と対物レンズとの間には電界が発生している。
解能で観察する手段として、特開昭５７−１７２６４３
に記載されているように、レンズ磁界を対物レンズ下部
に発生させて、試料から発生する二次電子を対物レンズ
部に配置した電極に印加した正の電圧で加速して対物レ
ンズの上部で検出する方法や、リターディング法として
知られているように、試料に負電圧を印加して一次電子
を試料の直前で減速させる方法がある。この場合にも、
試料から発生した二次電子は、試料に印加した電圧で加
速されて対物レンズ上部へ進行するため、対物レンズ上
部で二次電子を検出する必要がある。いずれの方法も試
料と対物レンズとの間には電界が発生している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、試
料が導電性の場合、これを傾斜させたとき、試料と対物
レンズ間の電界の軸対称性が崩れ、電子ビ−ム軸上に横
方向の電界成分が発生するため、非点収差が増大し、分
解能が損なわれる。また、そのように電界の軸対称性が
崩れると、試料から発生した二次電子は、軌道が乱され
るため、対物レン．ズの上部に配置した検出器に効率良
く到達しなくなり、したがって、二次電子検出効率が低
下する。
料が導電性の場合、これを傾斜させたとき、試料と対物
レンズ間の電界の軸対称性が崩れ、電子ビ−ム軸上に横
方向の電界成分が発生するため、非点収差が増大し、分
解能が損なわれる。また、そのように電界の軸対称性が
崩れると、試料から発生した二次電子は、軌道が乱され
るため、対物レン．ズの上部に配置した検出器に効率良
く到達しなくなり、したがって、二次電子検出効率が低
下する。
【０００４】本発明の目的は試料ステージを傾斜させた
場合でも非点収差の発生を抑制し、これによって分解能
の低下を防止するのに適した走査電子顕微鏡を提供する
ことにある。
場合でも非点収差の発生を抑制し、これによって分解能
の低下を防止するのに適した走査電子顕微鏡を提供する
ことにある。
【０００５】本発明のもう一つの目的は対物レンズを通
しての二次電子検出効率の低下を防止するのに適した走
査電子顕微鏡を提供することにある。
しての二次電子検出効率の低下を防止するのに適した走
査電子顕微鏡を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の課題解決手段は
次のとおりである。
次のとおりである。
【０００７】 電子ビームを発生し試料に照射する電子銃
と、前記電子ビームを前記試料に収束する対物レンズ
と、前記電子ビームで前記試料を走査する電子ビーム偏
向器とを有する走査顕微鏡において、前記照射によって
前記試料からの二次電子を前記対物レンズを通して前記
対物レンズよりも上部の位置で検出する二次電子検出器
と、前記試料が前記電子ビームに対して傾斜したときの
前記電子ビームへの直交不正電界成分に対して前記傾斜
に応じて前記直交電界成分とは反対方向の電界成分を発
生させ前記試料と前記対物レンズとの間に設けられた複
数電極から成る偏向電極手段、とを備えたことに特徴が
ある。また、前記偏向電極手段を構成する複数の電極
は、前記電子ビームの光軸の回りに配置されているこ
と、また、前記偏向電極手段を構成する複数の電極には
前記試料の傾斜に連動した可変電圧が印加されること、
に特徴がある。
と、前記電子ビームを前記試料に収束する対物レンズ
と、前記電子ビームで前記試料を走査する電子ビーム偏
向器とを有する走査顕微鏡において、前記照射によって
前記試料からの二次電子を前記対物レンズを通して前記
対物レンズよりも上部の位置で検出する二次電子検出器
と、前記試料が前記電子ビームに対して傾斜したときの
前記電子ビームへの直交不正電界成分に対して前記傾斜
に応じて前記直交電界成分とは反対方向の電界成分を発
生させ前記試料と前記対物レンズとの間に設けられた複
数電極から成る偏向電極手段、とを備えたことに特徴が
ある。また、前記偏向電極手段を構成する複数の電極
は、前記電子ビームの光軸の回りに配置されているこ
と、また、前記偏向電極手段を構成する複数の電極には
前記試料の傾斜に連動した可変電圧が印加されること、
に特徴がある。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【作用】前記試料を照射する前記電子ビ−ムに作用する
電界の前記試料の傾斜による非軸対称性を補正する手段
が備えられ、これは電子ビ−ムの光軸に対して直交する
方向の電界成分をもつ電界を発生するするように可変電
圧が印加される偏向電極手段を含んでいる。このため、
試料を傾斜したとき電子ビ−ム軸と直交する方向に発生
する不正の電界成分を打ち消す電界成分を発生させるよ
うに偏向電極手段の印加電圧を変えることにより非点収
差の発生を抑えることができ、したがって非点収差によ
る分解能の低下が防止される。
電界の前記試料の傾斜による非軸対称性を補正する手段
が備えられ、これは電子ビ−ムの光軸に対して直交する
方向の電界成分をもつ電界を発生するするように可変電
圧が印加される偏向電極手段を含んでいる。このため、
試料を傾斜したとき電子ビ−ム軸と直交する方向に発生
する不正の電界成分を打ち消す電界成分を発生させるよ
うに偏向電極手段の印加電圧を変えることにより非点収
差の発生を抑えることができ、したがって非点収差によ
る分解能の低下が防止される。
【００１３】試料を傾斜したとき電子ビ−ム軸と直交す
る方向に発生する不正の電界成分は、試料から発生され
る二次電子を対物レンズを通して引出して検出する場
合、その二次電子の軌道を乱し、これが二次電子検出効
率の低下を招く。しかし、その不正の電界成分を打ち消
す電界成分を発生させるように偏向電極手段の印加電圧
を変えることによって二次電子検出効率の低下を防止す
ることができる。
る方向に発生する不正の電界成分は、試料から発生され
る二次電子を対物レンズを通して引出して検出する場
合、その二次電子の軌道を乱し、これが二次電子検出効
率の低下を招く。しかし、その不正の電界成分を打ち消
す電界成分を発生させるように偏向電極手段の印加電圧
を変えることによって二次電子検出効率の低下を防止す
ることができる。
【００１４】偏向電極手段（装置）に印加される電圧は
試料の傾斜に応答して変えられるので、操作性の向上が
図られるようになる。
試料の傾斜に応答して変えられるので、操作性の向上が
図られるようになる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例の概略構成図であ
る。電子銃の陰極１と引出し電極３の間に印加される電
圧Ｖ１により陰極１から放出された一次電子ビ−ム２
は、陰極１と加速電極４との間に印加される電圧Ｖａｃ
ｃで加速される。一次電子ビ−ム２は、レンズ制御電源
１４で制御された集束レンズ５および対物レンズ６によ
り試料８に収束されるように該試料を照射する。偏向器
７ａおよび７ｂは電子ビ−ム２を二次元的に偏向し、こ
れによって試料は電子ビ−ム２でもって二次元的に走査
される。偏向器７ａおよび７ｂの走査信号は観察倍率に
応じて偏向制御回路１２により制御される。一次電子ビ
−ムによる照射によって試料８から発生する二次電子１
５は、引き上げ電極１６に印加される電圧Ｖｓｅによっ
て加速され、対物レンズ６を通して二次電子検出器９に
より検出され、これにより像表示装置１３に試料の拡大
像が表示される。偏向電極装置１７は、図２に示すよう
に、電子ビ−ムの光軸に対して対称に配置された２個の
電極１９及び２０から構成され、それぞれ異なる電圧が
印加される。この偏向電極装置１７の電極１９及び２０
に印加される電圧は、それぞれ試料８が配置されている
試料ステージ１０の傾斜に連動して制御部１８で制御さ
れる。その電圧を適切に選択すれば、試料の傾斜によっ
て電子ビ−ム軸と直交する方向に発生する不正の電界成
分を打ち消す電界成分を発生させることができる。これ
によって、電子ビ−ムに作用する電界の試料傾斜にもと
づく非軸対称性の補正がなされ、したがって、分解能低
下の原因となる非点収差の発生が抑えられる。
る。電子銃の陰極１と引出し電極３の間に印加される電
圧Ｖ１により陰極１から放出された一次電子ビ−ム２
は、陰極１と加速電極４との間に印加される電圧Ｖａｃ
ｃで加速される。一次電子ビ−ム２は、レンズ制御電源
１４で制御された集束レンズ５および対物レンズ６によ
り試料８に収束されるように該試料を照射する。偏向器
７ａおよび７ｂは電子ビ−ム２を二次元的に偏向し、こ
れによって試料は電子ビ−ム２でもって二次元的に走査
される。偏向器７ａおよび７ｂの走査信号は観察倍率に
応じて偏向制御回路１２により制御される。一次電子ビ
−ムによる照射によって試料８から発生する二次電子１
５は、引き上げ電極１６に印加される電圧Ｖｓｅによっ
て加速され、対物レンズ６を通して二次電子検出器９に
より検出され、これにより像表示装置１３に試料の拡大
像が表示される。偏向電極装置１７は、図２に示すよう
に、電子ビ−ムの光軸に対して対称に配置された２個の
電極１９及び２０から構成され、それぞれ異なる電圧が
印加される。この偏向電極装置１７の電極１９及び２０
に印加される電圧は、それぞれ試料８が配置されている
試料ステージ１０の傾斜に連動して制御部１８で制御さ
れる。その電圧を適切に選択すれば、試料の傾斜によっ
て電子ビ−ム軸と直交する方向に発生する不正の電界成
分を打ち消す電界成分を発生させることができる。これ
によって、電子ビ−ムに作用する電界の試料傾斜にもと
づく非軸対称性の補正がなされ、したがって、分解能低
下の原因となる非点収差の発生が抑えられる。
【００１６】試料を傾斜したとき電子ビーム軸と直交す
る方向に発生する不正の電界成分は、試料から発生する
二次電子を、対物レンズを通して引出して検出する場
合、その二次電子の軌道を乱し、これが二次電子検出効
率の低下を招く。しかし、前記不正の電界成分を打ち消
す電界成分を発生させるように、偏向電極装置１７の印
加電圧を変えることによって二次電子検出効率の低下を
防止することができる。
る方向に発生する不正の電界成分は、試料から発生する
二次電子を、対物レンズを通して引出して検出する場
合、その二次電子の軌道を乱し、これが二次電子検出効
率の低下を招く。しかし、前記不正の電界成分を打ち消
す電界成分を発生させるように、偏向電極装置１７の印
加電圧を変えることによって二次電子検出効率の低下を
防止することができる。
【００１７】偏向電極装置１７に印加される電圧は手動
で変えられてもよいが、不正電界の補正、言い換えれば
電子ビ−ムに作用する電界の非軸対称性の補正を達成す
るための、電極１９及び２０の印加電圧の試料傾斜角に
対する関係を予め実験によって求め、制御部１８はその
実験結果にもとづいて、試料傾斜角を変えた場合、それ
に応答して電極１９及び２０の印加電圧を自動的に変え
るようにすることが実際的である。
で変えられてもよいが、不正電界の補正、言い換えれば
電子ビ−ムに作用する電界の非軸対称性の補正を達成す
るための、電極１９及び２０の印加電圧の試料傾斜角に
対する関係を予め実験によって求め、制御部１８はその
実験結果にもとづいて、試料傾斜角を変えた場合、それ
に応答して電極１９及び２０の印加電圧を自動的に変え
るようにすることが実際的である。
【００１８】図３は偏向電極装置１７を対物レンズ６の
下面と試料との間において電子ビ−ムの光軸の回りに配
置する例を示す。偏向電極装置１７は図２、図４あるい
は図５に示すように２個、４個あるいは８個の電極をも
ち、それぞれ異なる電圧が印加される。偏向電極装置１
７の各電極に印加される電圧は試料ステージ１０、した
がって試料８の傾斜に連動して制御部１８によって自動
的に制御される。前述したと同様の理由で分解能低下の
防止が図られると共に、二次電子の効率的な検出が可能
となることは明白である。
下面と試料との間において電子ビ−ムの光軸の回りに配
置する例を示す。偏向電極装置１７は図２、図４あるい
は図５に示すように２個、４個あるいは８個の電極をも
ち、それぞれ異なる電圧が印加される。偏向電極装置１
７の各電極に印加される電圧は試料ステージ１０、した
がって試料８の傾斜に連動して制御部１８によって自動
的に制御される。前述したと同様の理由で分解能低下の
防止が図られると共に、二次電子の効率的な検出が可能
となることは明白である。
【００１９】図６は偏向電極装置１７を電子ビ−ムの光
軸を基準にして傾斜された試料８、したがって試料ステ
ージ１０と対向するように配置した例を示す。偏向電極
装置１７に印加する電圧は試料ステージ１０の傾斜に連
動して制御部１８によって制御される。偏向電極装置１
７に電圧を印加することにより、電子ビ−ムの光軸と直
交する方向の成分を有する電界が発生し、試料ステージ
１０が傾斜した場合に発生する光軸上の横方向の電界成
分が補正されるため、非点収差の発生が抑制され、非点
収差の補正がなされると同時に、試料８から発生した二
次電子１５の効率的な検出が実現される。
軸を基準にして傾斜された試料８、したがって試料ステ
ージ１０と対向するように配置した例を示す。偏向電極
装置１７に印加する電圧は試料ステージ１０の傾斜に連
動して制御部１８によって制御される。偏向電極装置１
７に電圧を印加することにより、電子ビ−ムの光軸と直
交する方向の成分を有する電界が発生し、試料ステージ
１０が傾斜した場合に発生する光軸上の横方向の電界成
分が補正されるため、非点収差の発生が抑制され、非点
収差の補正がなされると同時に、試料８から発生した二
次電子１５の効率的な検出が実現される。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、対物レンズを通して二
次電子を引出し検出する場合、試料の傾斜による不正の
電界成分を打ち消す電界成分を発生させているので、試
料が傾斜しても前記二次電子検出効率の低下、非点収差
の発生を防止することができ、操作性の向上をはかるこ
とができる。
次電子を引出し検出する場合、試料の傾斜による不正の
電界成分を打ち消す電界成分を発生させているので、試
料が傾斜しても前記二次電子検出効率の低下、非点収差
の発生を防止することができ、操作性の向上をはかるこ
とができる。
【００２１】
【００２２】
【図１】本発明にもとづく一実施例を示す走査電子顕微
鏡の概略構成図。
鏡の概略構成図。
【図２】図１の偏向電極の構成図。
【図３】図１の対物レンズと試料ステージおよび偏向電
極の位置関係を示す図。
極の位置関係を示す図。
【図４】図２に対応する他の実施例の偏向電極の構成
図。
図。
【図５】図２に対応する更に他の実施例の偏向電極の構
成図。
成図。
【図６】図３に対応する更に他の実施例で、対物レンズ
と試料ステージおよび偏向電極の位置関係を示す図。
と試料ステージおよび偏向電極の位置関係を示す図。
１：陰極、 ２：一次電子ビーム、３：引出し電極、
４：加速電極、 ５：集束レンズ、 ６：対物レンズ、
７ａ：偏向器、 ７ｂ：偏向器、 ８：試料、９：二
次電子検出器、 １０：試料ステージ、 １１：絞り、
１２：偏向制御回路、 １３：像表示装置、 １４：
レンズ制御電源、 １５：二次電子、１６：引上げ電
極、 １７：偏向電極装置、 １８：制御部、 １９：
電極、２０：電極
４：加速電極、 ５：集束レンズ、 ６：対物レンズ、
７ａ：偏向器、 ７ｂ：偏向器、 ８：試料、９：二
次電子検出器、 １０：試料ステージ、 １１：絞り、
１２：偏向制御回路、 １３：像表示装置、 １４：
レンズ制御電源、 １５：二次電子、１６：引上げ電
極、 １７：偏向電極装置、 １８：制御部、 １９：
電極、２０：電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−36945（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−43562（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250252（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/153 H01J 37/20 H01J 37/244 H01J 37/28
Claims (3)
- 【請求項１】 電子ビームを発生し試料に照射する電子銃
と、前記電子ビームを前記試料に収束する対物レンズ
と、前記電子ビームで前記試料を走査する電子ビーム偏
向器とを有する走査顕微鏡において、前記照射によって
前記試料からの二次電子を前記対物レンズを通して前記
対物レンズよりも上部の位置で検出する二次電子検出器
と、前記試料が前記電子ビームに対して傾斜したときの
前記電子ビームへの直交不正電界成分に対して前記傾斜
に応じて前記直交電界成分とは反対方向の電界成分を発
生させ前記試料と前記対物レンズとの間に設けられた複
数電極から成る偏向電極手段、とを備えたことを特徴と
する走査電子顕微鏡。 - 【請求項２】 前記請求項１の記載において、前記偏向電
極手段を構成する複数の電極は前記電子ビームの光軸の
回りに配置されていることを特徴とする走査電子顕微
鏡。 - 【請求項３】 前記請求項１の記載において、前記偏向電
極手段を構成する複数の電極には前記試料の傾斜に連動
した可変電圧が印加されることを特徴とする走査電子顕
微鏡。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05937695A JP3341226B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 走査電子顕微鏡 |
| US08/615,650 US5668372A (en) | 1995-03-17 | 1996-03-13 | Scanning electron microscope and its analogous device |
| EP96104166A EP0732726B1 (en) | 1995-03-17 | 1996-03-15 | Scanning electron microscope |
| DE69628367T DE69628367T2 (de) | 1995-03-17 | 1996-03-15 | Rasterelektronenmikroskop |
| US08/866,304 US5894124A (en) | 1995-03-17 | 1997-05-30 | Scanning electron microscope and its analogous device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05937695A JP3341226B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255588A JPH08255588A (ja) | 1996-10-01 |
| JP3341226B2 true JP3341226B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=13111510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05937695A Expired - Fee Related JP3341226B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5668372A (ja) |
| EP (1) | EP0732726B1 (ja) |
| JP (1) | JP3341226B2 (ja) |
| DE (1) | DE69628367T2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3251875B2 (ja) * | 1996-05-10 | 2002-01-28 | 株式会社東芝 | 荷電粒子ビーム露光装置 |
| US6037589A (en) * | 1997-01-16 | 2000-03-14 | Seiko Instruments Inc. | Electron beam device |
| JP3514070B2 (ja) * | 1997-04-25 | 2004-03-31 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| EP1049132B1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-06-12 | Advantest Corporation | Method and apparatus for imaging a surface potential |
| JP2001273861A (ja) | 2000-03-28 | 2001-10-05 | Toshiba Corp | 荷電ビーム装置およびパターン傾斜観察方法 |
| US6822246B2 (en) * | 2002-03-27 | 2004-11-23 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Ribbon electron beam for inspection system |
| US7161149B2 (en) | 2002-06-28 | 2007-01-09 | Jeol Ltd. | Scanning electron microscope and method of controlling same |
| JP2004134354A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-04-30 | Nissin Electric Co Ltd | 熱電子発生源およびそれを備えるイオンビーム照射装置 |
| EP1557867B1 (en) * | 2004-01-21 | 2008-02-27 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Focussing lens for charged particle beams |
| EP1648018B1 (en) | 2004-10-14 | 2017-02-22 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Focussing lens and charged particle beam device for non zero landing angle operation |
| JP6913344B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2021-08-04 | 株式会社日立ハイテクサイエンス | 荷電粒子ビーム装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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