JP3432091B2 - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電型対物レンズを具
備し、試料からの電子を効率良く検出できる走査電子顕
微鏡に関する。
備し、試料からの電子を効率良く検出できる走査電子顕
微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に静電型対物レンズを用いた走査電
子顕微鏡の要部を示す。この図において１は電子ビーム
の光軸Ｏに沿って配置されたインナーチューブであり、
このインナーチューブ１には高圧電源２から数ｋＶの高
電圧が印加されている。インナーチューブ１の下部に
は、高圧電源２のアース側と接続された対物レンズの下
部電極３が設けられている。
子顕微鏡の要部を示す。この図において１は電子ビーム
の光軸Ｏに沿って配置されたインナーチューブであり、
このインナーチューブ１には高圧電源２から数ｋＶの高
電圧が印加されている。インナーチューブ１の下部に
は、高圧電源２のアース側と接続された対物レンズの下
部電極３が設けられている。
【０００３】対物レンズ下部電極３の下部には、試料４
が設けられているが、この試料もアース電位とされてい
る。インナーチューブ１の内部には、ドーナツ状の電子
検出器５が配置されている。また、インナーチューブ１
の外側には、２段の偏向コイル６，７が設けられてお
り、図示していないが、この偏向コイル６，７には任意
の走査回路から２次元の走査信号が供給される。
が設けられているが、この試料もアース電位とされてい
る。インナーチューブ１の内部には、ドーナツ状の電子
検出器５が配置されている。また、インナーチューブ１
の外側には、２段の偏向コイル６，７が設けられてお
り、図示していないが、この偏向コイル６，７には任意
の走査回路から２次元の走査信号が供給される。
【０００４】電子検出器５によって検出された信号は、
ビデオ像生成回路８に供給され、この回路８でコントラ
ストや輝度の調整がなされる。また、生成回路８には、
フレームメモリが備えられており、画像信号を積算処理
してＳＮ比を向上させるようにしている。ビテオ像生成
回路８からの画像信号は陰極線管等のモニタ装置９に供
給される。このような構成の動作を次に説明する。
ビデオ像生成回路８に供給され、この回路８でコントラ
ストや輝度の調整がなされる。また、生成回路８には、
フレームメモリが備えられており、画像信号を積算処理
してＳＮ比を向上させるようにしている。ビテオ像生成
回路８からの画像信号は陰極線管等のモニタ装置９に供
給される。このような構成の動作を次に説明する。
【０００５】図示していない電子銃から発生し加速され
た一次電子ビームＥＢは、図示していない数段の集束レ
ンズによってレンズ作用を受けながら、インナーチュー
ブ１内を進行し、試料４に照射される。この時、インナ
ーチューブ１には高圧電源２から高電圧が印加されてお
り、また、対物レンズの下部電極３はアース電位とされ
ているので、インナーチューブ１と下部電極３との間で
減速され、アース電位の試料４上に集束される。
た一次電子ビームＥＢは、図示していない数段の集束レ
ンズによってレンズ作用を受けながら、インナーチュー
ブ１内を進行し、試料４に照射される。この時、インナ
ーチューブ１には高圧電源２から高電圧が印加されてお
り、また、対物レンズの下部電極３はアース電位とされ
ているので、インナーチューブ１と下部電極３との間で
減速され、アース電位の試料４上に集束される。
【０００６】集束された一次電子ビームＥＢは、試料４
から２次電子ｅを放出させる。放出した２次電子ｅは、
インナーチューブ１の下端と対物レンズ下部電極３との
間の電場によって上方に加速される。加速された２次電
子ｅは、インナーチューブ１の下端のすぐ上にある電子
検出器５によって吸収され検出される。
から２次電子ｅを放出させる。放出した２次電子ｅは、
インナーチューブ１の下端と対物レンズ下部電極３との
間の電場によって上方に加速される。加速された２次電
子ｅは、インナーチューブ１の下端のすぐ上にある電子
検出器５によって吸収され検出される。
【０００７】この電子検出器５によって検出された信号
は、ビデオ像生成回路８に供給され、適宜なコントラス
ト調整や輝度調整が施される。各種調整が施された信号
は、走査コイル６，７への走査信号と同期して走査され
る陰極線管等のモニタ装置９に供給され、このモニタ装
置９上に２次電子像が表示される。
は、ビデオ像生成回路８に供給され、適宜なコントラス
ト調整や輝度調整が施される。各種調整が施された信号
は、走査コイル６，７への走査信号と同期して走査され
る陰極線管等のモニタ装置９に供給され、このモニタ装
置９上に２次電子像が表示される。
【０００８】図２は従来の静電型対物レンズを用いた走
査電子顕微鏡の他の例の要部を示しており、図１と同一
構成要素には同一番号が付されている。この従来例で
は、インナーチューブ１の一部はメッシュ１０状に形成
されており、このメッシュ部１０にもチンナーチューブ
１と同一の高電圧が印加されている。また、この例で
は、電子検出器１１はメッシュ１０の外側に配置されて
いる。
査電子顕微鏡の他の例の要部を示しており、図１と同一
構成要素には同一番号が付されている。この従来例で
は、インナーチューブ１の一部はメッシュ１０状に形成
されており、このメッシュ部１０にもチンナーチューブ
１と同一の高電圧が印加されている。また、この例で
は、電子検出器１１はメッシュ１０の外側に配置されて
いる。
【０００９】この図２の構成では、試料４から放出され
る２次電子ｅは、インナーチューブ１の下端と対物レン
ズ下部電極３との間の電場によって上方に加速され、イ
ンナーチューブ１の一部に設けられたメッシュ部１０を
通ってチューブ１の外側に向かい、電子検出器１１によ
って検出される。この電子検出器１１の検出信号は、図
１に示されたビデオ像生成装置８に供給される。
る２次電子ｅは、インナーチューブ１の下端と対物レン
ズ下部電極３との間の電場によって上方に加速され、イ
ンナーチューブ１の一部に設けられたメッシュ部１０を
通ってチューブ１の外側に向かい、電子検出器１１によ
って検出される。この電子検出器１１の検出信号は、図
１に示されたビデオ像生成装置８に供給される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１の従来装置で、電
子検出器５をインナーチューブ１の下端のすぐ上に位置
すると、偏向コイル６，７による一次電子ビームＥＢの
偏向のために、電子検出器５の中心に大きな径の穴を設
ける必要がある。したがって、多くの２次電子ｅがこの
穴を通過してしまい、検出器５に入射しないために、２
次電子の検出効率が悪くなる。この結果、モニタ９上に
表示される２次電子像の画質が劣化する問題が生じる。
子検出器５をインナーチューブ１の下端のすぐ上に位置
すると、偏向コイル６，７による一次電子ビームＥＢの
偏向のために、電子検出器５の中心に大きな径の穴を設
ける必要がある。したがって、多くの２次電子ｅがこの
穴を通過してしまい、検出器５に入射しないために、２
次電子の検出効率が悪くなる。この結果、モニタ９上に
表示される２次電子像の画質が劣化する問題が生じる。
【００１１】また、対物レンズであるインナーチューブ
１の下端と下部電極３との間に生じる電界強度によっ
て、２次電子の軌道が変わってしまい、画質の明るさが
一定しないという問題も生じる。
１の下端と下部電極３との間に生じる電界強度によっ
て、２次電子の軌道が変わってしまい、画質の明るさが
一定しないという問題も生じる。
【００１２】更に、電子検出器５をインナーチューブの
下端のすぐ上に位置させる構造上、電子検出器５は構造
が大きくなるシンチレータや光伝送路を用いることがで
きず、多孔面で電子増倍されるマイクロチャンネルプレ
ートが一般に使用される。しかしながら、マイクロチャ
ンネルプレートは、多孔面がコンタミネーションにより
埋まり、次第に検出効率が落ちてしまうという欠点を有
している。
下端のすぐ上に位置させる構造上、電子検出器５は構造
が大きくなるシンチレータや光伝送路を用いることがで
きず、多孔面で電子増倍されるマイクロチャンネルプレ
ートが一般に使用される。しかしながら、マイクロチャ
ンネルプレートは、多孔面がコンタミネーションにより
埋まり、次第に検出効率が落ちてしまうという欠点を有
している。
【００１３】図２に示した従来装置では、試料４から発
生し、対物レンズによって偏向された２次電子ｅは、メ
ッシュ部１０を通過してメッシュ１０の外側に配置され
た電子検出器１１によって検出されるが、この方式で
は、対物レンズの電界強度によって２次電子の軌道が変
化するため、画像の明るさが一定とならずに時間的に変
化する。その結果、長時間に渡って安定な像が得られな
いと共に、２次電子の検出効率も悪い欠点を有する。
生し、対物レンズによって偏向された２次電子ｅは、メ
ッシュ部１０を通過してメッシュ１０の外側に配置され
た電子検出器１１によって検出されるが、この方式で
は、対物レンズの電界強度によって２次電子の軌道が変
化するため、画像の明るさが一定とならずに時間的に変
化する。その結果、長時間に渡って安定な像が得られな
いと共に、２次電子の検出効率も悪い欠点を有する。
【００１４】また、図１，図２のいずれの従来装置で
も、半導体試料のようにチャージアップしやすい試料の
観察では、チャージアップの影響によって画像が歪み、
更に、極端な場合には、２次電子が試料５から脱出でき
なくなってしまう現象も生じる。そして、半導体試料面
上に形成されたアスペスト比の高いコンタクトホールの
底部から放出される電子を効率良く検出することができ
ない。
も、半導体試料のようにチャージアップしやすい試料の
観察では、チャージアップの影響によって画像が歪み、
更に、極端な場合には、２次電子が試料５から脱出でき
なくなってしまう現象も生じる。そして、半導体試料面
上に形成されたアスペスト比の高いコンタクトホールの
底部から放出される電子を効率良く検出することができ
ない。
【００１５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、半導体試料等のチャージアップし
やすい試料であっても、試料からの電子を効率良く検出
し、高い分解能の像を得ることができる走査電子顕微鏡
を実現するにある。
もので、その目的は、半導体試料等のチャージアップし
やすい試料であっても、試料からの電子を効率良く検出
し、高い分解能の像を得ることができる走査電子顕微鏡
を実現するにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に基づく
走査電子顕微鏡は、試料上に静電レンズ型対物レンズで
一次電子ビームを集束すると共に、試料上で一次電子ビ
ームを２次元的に走査し、試料からの電子を検出して試
料の走査像を得るようにした走査電子顕微鏡において、
一次電子ビームの光軸に沿って高電圧が印加されたイン
ナーチューブを配置し、インナーチューブの内部に試料
からの電子を検出する検出器を設け、試料から発生しイ
ンナーチューブ内を検出器方向に向かう２次電子と反射
電子の内、検出器に向かう２次電子は途中でインナーチ
ューブの内壁に衝突して吸収され、反射電子のみが入射
する位置に検出器を配置したことを特徴としている。
走査電子顕微鏡は、試料上に静電レンズ型対物レンズで
一次電子ビームを集束すると共に、試料上で一次電子ビ
ームを２次元的に走査し、試料からの電子を検出して試
料の走査像を得るようにした走査電子顕微鏡において、
一次電子ビームの光軸に沿って高電圧が印加されたイン
ナーチューブを配置し、インナーチューブの内部に試料
からの電子を検出する検出器を設け、試料から発生しイ
ンナーチューブ内を検出器方向に向かう２次電子と反射
電子の内、検出器に向かう２次電子は途中でインナーチ
ューブの内壁に衝突して吸収され、反射電子のみが入射
する位置に検出器を配置したことを特徴としている。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】請求項１の発明では、一次電子ビームの光
軸に沿って高電圧が印加されたインナーチューブを配置
し、インナーチューブの内部に試料からの電子を検出す
る検出器を設け、試料から発生する２次電子と反射電子
の内、検出器に向かう２次電子のほとんど全てはインナ
ーチューブに衝突して吸収され、検出器には反射電子の
みが入射する。
軸に沿って高電圧が印加されたインナーチューブを配置
し、インナーチューブの内部に試料からの電子を検出す
る検出器を設け、試料から発生する２次電子と反射電子
の内、検出器に向かう２次電子のほとんど全てはインナ
ーチューブに衝突して吸収され、検出器には反射電子の
みが入射する。
【００２３】請求項２の発明に基づく走査電子顕微鏡
は、検出器を一次電子ビームを走査するための偏向手段
より上部に配置したことを特徴としている。請求項２の
発明では、検出器を一次電子ビームを走査するための偏
向手段より上部に配置し、検出器の電子検出面積を大き
くして検出効率を高める。
は、検出器を一次電子ビームを走査するための偏向手段
より上部に配置したことを特徴としている。請求項２の
発明では、検出器を一次電子ビームを走査するための偏
向手段より上部に配置し、検出器の電子検出面積を大き
くして検出効率を高める。
【００２４】請求項３の発明に基づく走査電子顕微鏡
は、対物レンズとして電磁界重畳型対物レンズを用いた
ことを特徴としている。請求項３の発明では、対物レン
ズとして電磁界重畳型対物レンズを用い、対物レンズの
収差を小さくする。
は、対物レンズとして電磁界重畳型対物レンズを用いた
ことを特徴としている。請求項３の発明では、対物レン
ズとして電磁界重畳型対物レンズを用い、対物レンズの
収差を小さくする。
【００２５】
【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図３は、本発明に基づく走査電子
顕微鏡の要部を示しているが、図１と同一ないしは類似
の構成要素には同一番号を付しその詳細な説明は省略す
る。
態を詳細に説明する。図３は、本発明に基づく走査電子
顕微鏡の要部を示しているが、図１と同一ないしは類似
の構成要素には同一番号を付しその詳細な説明は省略す
る。
【００２６】図３の実施の形態では、高圧電源２から数
ｋＶの高電圧が印加されているインナーチューブ１の内
部には、一次電子ビームの光軸に垂直にドーナツ状のシ
ンチレータ１２が配置されている。このシンチレータ１
２はインナーチューブ１と接続されており、インナーチ
ューブ１と同電位とされている。
ｋＶの高電圧が印加されているインナーチューブ１の内
部には、一次電子ビームの光軸に垂直にドーナツ状のシ
ンチレータ１２が配置されている。このシンチレータ１
２はインナーチューブ１と接続されており、インナーチ
ューブ１と同電位とされている。
【００２７】シンチレータ１２は光伝導路１３の下面に
密着されて保持されているが、光伝導路１３には一次電
子ビームＥＢを通過させる孔が穿たれており、この孔に
は一次電子ビームの光軸に沿って導電性の細長いパイプ
１４が挿入されている。光伝導路１３の上側は約４５°
の角度でカットされており、カット面は鏡面処理された
後、金属コーティング１５が施されている。この金属コ
ーティング１５は一次電子ビームＥＢが絶縁性の光伝導
路１３に直接衝突し、光伝導路１３の表面にチャージア
ップが発生することを防止する作用を有する。
密着されて保持されているが、光伝導路１３には一次電
子ビームＥＢを通過させる孔が穿たれており、この孔に
は一次電子ビームの光軸に沿って導電性の細長いパイプ
１４が挿入されている。光伝導路１３の上側は約４５°
の角度でカットされており、カット面は鏡面処理された
後、金属コーティング１５が施されている。この金属コ
ーティング１５は一次電子ビームＥＢが絶縁性の光伝導
路１３に直接衝突し、光伝導路１３の表面にチャージア
ップが発生することを防止する作用を有する。
【００２８】シンチレータ１２で発生した光は、金属コ
ーティング１５面によって４５°方向に反射され、光伝
導路１３を通る。光伝導路１３の出射側には光電子増倍
管等の光電管１６が設けられており、シンチレータ１２
で発生した光は光電管１６によって検出される構造とな
っている。光電管１６によって検出された信号は、ビテ
オ像生成回路８を介してモニタ９に供給される。
ーティング１５面によって４５°方向に反射され、光伝
導路１３を通る。光伝導路１３の出射側には光電子増倍
管等の光電管１６が設けられており、シンチレータ１２
で発生した光は光電管１６によって検出される構造とな
っている。光電管１６によって検出された信号は、ビテ
オ像生成回路８を介してモニタ９に供給される。
【００２９】なお、シンチレータ１２は、偏向コイル
６，７の位置より上部に配置されている。この結果、シ
ンチレータ１２や光伝導路１３部分では、一次電子ビー
ムＥＢは光軸に沿って直進しており、光伝導路１３の電
子ビーム通過孔、パイプ１４、シンチレータ１２の電子
ビーム通過孔のそれぞれの径を著しく小さくすることが
できる。このような構成の動作を次に説明する。
６，７の位置より上部に配置されている。この結果、シ
ンチレータ１２や光伝導路１３部分では、一次電子ビー
ムＥＢは光軸に沿って直進しており、光伝導路１３の電
子ビーム通過孔、パイプ１４、シンチレータ１２の電子
ビーム通過孔のそれぞれの径を著しく小さくすることが
できる。このような構成の動作を次に説明する。
【００３０】図示していない電子銃から発生し加速され
た一次電子ビームＥＢは、数段の集束レンズによって集
束され、インナーチューブ１内に入る。インナーチュー
ブ１は高圧電源２から、例えば、８ｋＶ程度の高電圧が
印加されており、その結果、一次電子ビームＥＢは、こ
のインナーチューブ１に入射する際に加速される。
た一次電子ビームＥＢは、数段の集束レンズによって集
束され、インナーチューブ１内に入る。インナーチュー
ブ１は高圧電源２から、例えば、８ｋＶ程度の高電圧が
印加されており、その結果、一次電子ビームＥＢは、こ
のインナーチューブ１に入射する際に加速される。
【００３１】加速された一次電子ビームＥＢは、インナ
ーチューブ１内に挿入された光伝導路１３の電子ビーム
通過孔に設けられたパイプ１４を通過し、インナーチュ
ーブ１の下端と高圧電源２のアース側に接続された対物
レンズ下部電極３との間に生じている減速電界によって
試料４上に集束される。
ーチューブ１内に挿入された光伝導路１３の電子ビーム
通過孔に設けられたパイプ１４を通過し、インナーチュ
ーブ１の下端と高圧電源２のアース側に接続された対物
レンズ下部電極３との間に生じている減速電界によって
試料４上に集束される。
【００３２】試料４に集束された一次電子ビームＥＢ
は、２次電子ｅと反射電子ｒとを試料から放出させる。
放出された２次電子ｅと反射電子ｒとは、対物レンズ下
部電極３とインナーチューブ１の下端との間に生じてい
る電界によって上方に加速される。
は、２次電子ｅと反射電子ｒとを試料から放出させる。
放出された２次電子ｅと反射電子ｒとは、対物レンズ下
部電極３とインナーチューブ１の下端との間に生じてい
る電界によって上方に加速される。
【００３３】試料から放出された２次電子ｅは、試料か
ら放出された直後のエネルギーが小さいため、前記した
電界によって強いレンズ作用を受け、そのほとんどはイ
ンナーチューブ１の比較的上部にあるシンチレータ１２
までには到達できず、途中でインナーチューブ１の内壁
に衝突して吸収される。
ら放出された直後のエネルギーが小さいため、前記した
電界によって強いレンズ作用を受け、そのほとんどはイ
ンナーチューブ１の比較的上部にあるシンチレータ１２
までには到達できず、途中でインナーチューブ１の内壁
に衝突して吸収される。
【００３４】一方、試料から上方に放出された反射電子
ｒは、試料４から放出された直後のエネルギーはほぼ一
次電子ビームの有するエネルギーと同程度であるため、
前記した電界によって受けるレンズ作用は小さく、更に
加速されることによって、インナーチューブ１内をほぼ
直進し、インナーチューブ１内の比較的上方に位置した
シンチレータ１２面に衝突する。
ｒは、試料４から放出された直後のエネルギーはほぼ一
次電子ビームの有するエネルギーと同程度であるため、
前記した電界によって受けるレンズ作用は小さく、更に
加速されることによって、インナーチューブ１内をほぼ
直進し、インナーチューブ１内の比較的上方に位置した
シンチレータ１２面に衝突する。
【００３５】シンチレータ１２に衝突した反射電子ｒ
は、シンチレータ１２を発光させる。シンチレータ１２
からの光は、傾斜角が約４５°の面を有する金属コーテ
ィング１５面で、光軸とおよそ垂直方向に反射される。
反射された光は光伝導路１３を通って、この光伝導路１
３の端部に接近して配置された光電管１６によって電気
信号に変換される。光電管１６の検出信号は、図１と同
様なビデオ像生成回路８に供給される。ビデオ像生成回
路８からの映像信号はモニタ９に供給されることから、
モニタ９には試料の走査像が表示される。
は、シンチレータ１２を発光させる。シンチレータ１２
からの光は、傾斜角が約４５°の面を有する金属コーテ
ィング１５面で、光軸とおよそ垂直方向に反射される。
反射された光は光伝導路１３を通って、この光伝導路１
３の端部に接近して配置された光電管１６によって電気
信号に変換される。光電管１６の検出信号は、図１と同
様なビデオ像生成回路８に供給される。ビデオ像生成回
路８からの映像信号はモニタ９に供給されることから、
モニタ９には試料の走査像が表示される。
【００３６】図４は高圧電源２から高電圧が印加された
インナーチューブ１と対物レンズ下部電極３との間で生
じる電位曲線Ｅと、この電界によるレンズ作用による一
次電子ビームＥＢの電子軌道Ｒとを示している。一次電
子ビームは減速電界により発散されそして集束される。
インナーチューブ１と対物レンズ下部電極３との間で生
じる電位曲線Ｅと、この電界によるレンズ作用による一
次電子ビームＥＢの電子軌道Ｒとを示している。一次電
子ビームは減速電界により発散されそして集束される。
【００３７】図５は一次電子ビームが試料４に入射した
場合の２次電子ｅと反射電子ｒの発生過程を示したもの
である。一次電子ビームＥＢは、そのエネルギーの大き
さによって試料４の内部まで侵入し、試料４内の電子と
相互作用を繰り返す。電子が相互作用を繰り返す領域
は、電子散逸領域Ｓと呼ばれ、その上部約１／３の領域
から、２次電子ｅと反射電子ｒが試料４の外部に放出さ
れる。
場合の２次電子ｅと反射電子ｒの発生過程を示したもの
である。一次電子ビームＥＢは、そのエネルギーの大き
さによって試料４の内部まで侵入し、試料４内の電子と
相互作用を繰り返す。電子が相互作用を繰り返す領域
は、電子散逸領域Ｓと呼ばれ、その上部約１／３の領域
から、２次電子ｅと反射電子ｒが試料４の外部に放出さ
れる。
【００３８】特に２次電子ｅの発生領域は、電子脱出領
域λと呼ばれ、比較的浅い領域から２次電子ｅが放出さ
れるため、２次電子ｅは試料４上の微細な情報を有する
ことになる。また、加速電圧が３ｋＶ以下では、電子散
逸領域Ｓも小さくなり、反射電子ｒが放出される発生領
域が２次電子ｅの電子脱出領域λに近付くため、反射電
子ｒも試料４上の微細な情報を有するようになる。
域λと呼ばれ、比較的浅い領域から２次電子ｅが放出さ
れるため、２次電子ｅは試料４上の微細な情報を有する
ことになる。また、加速電圧が３ｋＶ以下では、電子散
逸領域Ｓも小さくなり、反射電子ｒが放出される発生領
域が２次電子ｅの電子脱出領域λに近付くため、反射電
子ｒも試料４上の微細な情報を有するようになる。
【００３９】図６（ａ）は、試料４上に形成されたアス
ペクト比が高いコンタクトホール２１の断面を示してい
る。なお、アスペクト比とは、良く知られているよう
に、ホールの深さに対するホールの径の比である。この
場合、一次電子ビームＥＢがコンタクトホール２１の底
部に到達しても、発生した２次電子ｅのほとんどは、電
界がコンタクトホール２１の底部まで入り込まないた
め、コンタクトホール２１の側壁に衝突してしまう。
ペクト比が高いコンタクトホール２１の断面を示してい
る。なお、アスペクト比とは、良く知られているよう
に、ホールの深さに対するホールの径の比である。この
場合、一次電子ビームＥＢがコンタクトホール２１の底
部に到達しても、発生した２次電子ｅのほとんどは、電
界がコンタクトホール２１の底部まで入り込まないた
め、コンタクトホール２１の側壁に衝突してしまう。
【００４０】その一方で、ほぼ垂直方向に放出された反
射電子ｒは、コンタクトホール内をー直進させ、試料４
の表面から放出させることができるので、この反射電子
ｒを検出できれば、アスペクト比の高いコンタクトホー
ル底部を観察することが可能となる。
射電子ｒは、コンタクトホール内をー直進させ、試料４
の表面から放出させることができるので、この反射電子
ｒを検出できれば、アスペクト比の高いコンタクトホー
ル底部を観察することが可能となる。
【００４１】また、図６（ｂ）に示すように、半導体試
料のようにチャージしやすい試料４では、試料４の表面
上に負電荷がたまり、コンタクトホール２１底部より発
生した２次電子ｅは、そのエネルギーが低いために、試
料４の表面上まで到達できない。しかしながら、エネル
ギーが高い垂直方向に放出された反射電子ｒは、試料４
の表面から放出されることができ、この反射電子ｒを検
出できれば、同様にしてコンタクトホール２１の底部を
観察することができる。
料のようにチャージしやすい試料４では、試料４の表面
上に負電荷がたまり、コンタクトホール２１底部より発
生した２次電子ｅは、そのエネルギーが低いために、試
料４の表面上まで到達できない。しかしながら、エネル
ギーが高い垂直方向に放出された反射電子ｒは、試料４
の表面から放出されることができ、この反射電子ｒを検
出できれば、同様にしてコンタクトホール２１の底部を
観察することができる。
【００４２】上記したように、図３の構成では、インナ
ーチューブ１の比較的上方にシンチレータ１２を配置
し、試料から放出された２次電子ｅをインナーチューブ
１によって吸収し、ほぼ反射電子ｒのみを検出するよう
に構成したので、安定してアスペクト比の高い試料の底
部の情報を検出することができる。
ーチューブ１の比較的上方にシンチレータ１２を配置
し、試料から放出された２次電子ｅをインナーチューブ
１によって吸収し、ほぼ反射電子ｒのみを検出するよう
に構成したので、安定してアスペクト比の高い試料の底
部の情報を検出することができる。
【００４３】また、シンチレータ１２は、偏向コイル
６，７の位置より上部に配置したので、シンチレータ１
２や光伝導路１３部分では、光軸に沿って直進する一次
電子ビームＥＢを通過させる程度の電子ビーム通過孔を
穿てば良い。その結果、電子ビーム通過孔を通過する反
射電子ｒを極めて少なくでき、ほとんどの反射電子をシ
ンチレータ１２に入射させることができるので、反射電
子の検出効率を大きく向上させることができる。
６，７の位置より上部に配置したので、シンチレータ１
２や光伝導路１３部分では、光軸に沿って直進する一次
電子ビームＥＢを通過させる程度の電子ビーム通過孔を
穿てば良い。その結果、電子ビーム通過孔を通過する反
射電子ｒを極めて少なくでき、ほとんどの反射電子をシ
ンチレータ１２に入射させることができるので、反射電
子の検出効率を大きく向上させることができる。
【００４４】更に、反射電子の検出手段として、シンチ
レータを用いたので、従来のマイクロチャンネルプレー
トのように、コンタミネーションにより多孔面が埋まっ
て検出効率が落ちてしまう問題は回避できる。
レータを用いたので、従来のマイクロチャンネルプレー
トのように、コンタミネーションにより多孔面が埋まっ
て検出効率が落ちてしまう問題は回避できる。
【００４５】図７は本発明の他の実施の形態を示してい
る。この図７の例では、対物レンズとして電磁界重畳型
対物レンズが用いられている。すなわち、インナーチュ
ーブ１の下端部分には、磁界レンズ２５が配置され、こ
の磁界レンズ２５の磁極は、高圧電源２のアース側に接
続されている。
る。この図７の例では、対物レンズとして電磁界重畳型
対物レンズが用いられている。すなわち、インナーチュ
ーブ１の下端部分には、磁界レンズ２５が配置され、こ
の磁界レンズ２５の磁極は、高圧電源２のアース側に接
続されている。
【００４６】この構成では、対物レンズ作用は、磁界レ
ンズ２５による磁場と、インナーチューブ１と磁界レン
ズ２５の磁極との間の静電レンズによる電場により達成
される。電磁界重畳型対物レンズは、収差を小さくでき
るので、より高分解能の像を得ることに効果がある。な
お、試料４からの反射電子を検出する構成や、反射電子
検出のメカニズムは、図３の実施の形態と同じである。
ンズ２５による磁場と、インナーチューブ１と磁界レン
ズ２５の磁極との間の静電レンズによる電場により達成
される。電磁界重畳型対物レンズは、収差を小さくでき
るので、より高分解能の像を得ることに効果がある。な
お、試料４からの反射電子を検出する構成や、反射電子
検出のメカニズムは、図３の実施の形態と同じである。
【００４７】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明はこれらの実施の形態に限定されない。例えば、反
射電子の検出にシンチレータをメインとした検出系を用
いたが、コンタミネーションの影響が少なければ、マイ
クロチャンネルプレート等の他の検出系を用いることが
できる。また、他の二次電子検出器と共に用いることで
さらに画質を高めることも可能である。
発明はこれらの実施の形態に限定されない。例えば、反
射電子の検出にシンチレータをメインとした検出系を用
いたが、コンタミネーションの影響が少なければ、マイ
クロチャンネルプレート等の他の検出系を用いることが
できる。また、他の二次電子検出器と共に用いることで
さらに画質を高めることも可能である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明で
は、一次電子ビームの光軸に沿って高電圧が印加された
インナーチューブを配置し、インナーチューブの内部に
試料からの電子を検出する検出器を設け、試料から発生
する２次電子と反射電子の内、検出器に向かう２次電子
のほとんど全てはインナーチューブに衝突して吸収さ
れ、検出器には反射電子のみが入射するように構成し
た。
は、一次電子ビームの光軸に沿って高電圧が印加された
インナーチューブを配置し、インナーチューブの内部に
試料からの電子を検出する検出器を設け、試料から発生
する２次電子と反射電子の内、検出器に向かう２次電子
のほとんど全てはインナーチューブに衝突して吸収さ
れ、検出器には反射電子のみが入射するように構成し
た。
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】その結果、効率良く試料からの電子を検出
することができる。また、この構成の場合、主として試
料からの反射電子が選択的に検出器に入射し、試料が半
導体試料のようなチャージアップしやすい試料であって
も、アスペクト比が高いコンタクトホールの観察の場合
であっても、試料の形態等を高い分解能で安定して観察
することが可能となる。
することができる。また、この構成の場合、主として試
料からの反射電子が選択的に検出器に入射し、試料が半
導体試料のようなチャージアップしやすい試料であって
も、アスペクト比が高いコンタクトホールの観察の場合
であっても、試料の形態等を高い分解能で安定して観察
することが可能となる。
【００５４】請求項２の発明では、検出器を一次電子ビ
ームを走査するための偏向手段より上部に配置したの
で、検出器の電子検出面積を大きくして検出効率を高め
ることができる。
ームを走査するための偏向手段より上部に配置したの
で、検出器の電子検出面積を大きくして検出効率を高め
ることができる。
【００５５】請求項３の発明では、対物レンズとして電
磁界重畳型対物レンズを用いたので、対物レンズの収差
を小さくすることができ、高分解能の走査電子顕微鏡が
提供される。
磁界重畳型対物レンズを用いたので、対物レンズの収差
を小さくすることができ、高分解能の走査電子顕微鏡が
提供される。
【図１】従来の静電型対物レンズを用いた走査電子顕微
鏡を示す図である。
鏡を示す図である。
【図２】従来の静電型対物レンズを用いた走査電子顕微
鏡を示す図である。
鏡を示す図である。
【図３】本発明に基づく走査電子顕微鏡の要部を示す図
である。
である。
【図４】静電型対物レンズの電位曲線と、一次電子ビー
ムの軌道を示す図である。
ムの軌道を示す図である。
【図５】一次電子ビームの照射による試料からの２次電
子と反射電子の放出の様子を示す図である。
子と反射電子の放出の様子を示す図である。
【図６】コンタクトホールからの反射電子と２次電子の
放出の様子を示す図である。
放出の様子を示す図である。
【図７】電磁界重畳型対物レンズを用いた本発明の他の
実施の形態を示す図である。
実施の形態を示す図である。
１ インナーチューブ
２ 高圧電源
３ 対物レンズ下部電極
４ 試料
６，７ 偏向コイル
８ ビデオ像生成回路
９ モニタ
１２ シンチレータ
１３ 光伝導路
１４ パイプ
１５ 金属コーティング
１６ 光電管
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−203459（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−266855（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−283249（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−138611（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−321273（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−64163（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−370640（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−10561（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−22339（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−138612（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−6726（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−243814（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−68832（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−272554（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−83589（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−117847（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−218737（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 37/244
H01J 37/28
H01L 21/66
Claims (3)
- 【請求項１】 試料上に静電レンズ型対物レンズで一次
電子ビームを集束すると共に、試料上で一次電子ビーム
を２次元的に走査し、試料からの電子を検出して試料の
走査像を得るようにした走査電子顕微鏡において、一次
電子ビームの光軸に沿って高電圧が印加されたインナー
チューブを配置し、インナーチューブの内部に試料から
の電子を検出する検出器を設け、試料から発生しインナ
ーチューブ内を検出器方向に向かう２次電子と反射電子
の内、検出器に向かう２次電子は途中でインナーチュー
ブの内壁に衝突して吸収され、反射電子のみが入射する
位置に検出器を配置したことを特徴とする走査電子顕微
鏡。 - 【請求項２】 検出器は一次電子ビームを走査するため
の偏向手段より上部に配置された請求項１記載の走査電
子顕微鏡。 - 【請求項３】 対物レンズは電磁界重畳型対物レンズで
ある請求項１〜２記載の走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29254796A JP3432091B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29254796A JP3432091B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134754A JPH10134754A (ja) | 1998-05-22 |
| JP3432091B2 true JP3432091B2 (ja) | 2003-07-28 |
Family
ID=17783190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29254796A Expired - Fee Related JP3432091B2 (ja) | 1996-11-05 | 1996-11-05 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3432091B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2360712A3 (en) * | 2010-02-12 | 2017-01-04 | Carl Zeiss NTS GmbH | Particle beam system |
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|---|---|---|---|---|
| JP3794983B2 (ja) * | 2002-05-27 | 2006-07-12 | 川崎重工業株式会社 | Ｘ線顕微鏡の電子加速空間構造 |
| JP2005340224A (ja) * | 2004-05-17 | 2005-12-08 | Burle Technologies Inc | 同軸バイポーラ飛行時間型質量分析計用検知器 |
| JP2008257914A (ja) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Jeol Ltd | ビーム装置 |
| JP5341025B2 (ja) * | 2010-05-31 | 2013-11-13 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡 |
| EP2518755B1 (en) * | 2011-04-26 | 2014-10-15 | FEI Company | In-column detector for particle-optical column |
| JP5860642B2 (ja) * | 2011-09-07 | 2016-02-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡 |
| US20160379797A1 (en) * | 2013-07-31 | 2016-12-29 | Hitachi High-Tecnologies Corporation | Charged Particle Beam Apparatus |
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| JPS6410561A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-13 | Akashi Biimu Technol Kk | Electrostatic lens with secondary electron detector function |
| JP2934707B2 (ja) * | 1989-06-19 | 1999-08-16 | 株式会社ニコン | 走査電子顕微鏡 |
| JP2683951B2 (ja) * | 1989-11-02 | 1997-12-03 | 三菱電機株式会社 | 断面観察用走査型電子顕微鏡およびそれを用いた断面観察方法 |
| JPH03283249A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Hitachi Ltd | 二次電子検出器 |
| JP3161758B2 (ja) * | 1991-06-18 | 2001-04-25 | 株式会社日立製作所 | 荷電ビーム処理装置 |
| JP2919170B2 (ja) * | 1992-03-19 | 1999-07-12 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| JP3190922B2 (ja) * | 1992-08-20 | 2001-07-23 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡 |
| JP2984154B2 (ja) * | 1992-10-06 | 1999-11-29 | 日本電子株式会社 | 原子間力顕微鏡 |
| JP3101114B2 (ja) * | 1993-02-16 | 2000-10-23 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡 |
| JP3403454B2 (ja) * | 1993-06-17 | 2003-05-06 | 東陶機器株式会社 | 反射電子検出装置 |
| JPH0864163A (ja) * | 1994-08-19 | 1996-03-08 | Jeol Ltd | 荷電粒子ビーム装置 |
| JPH0883589A (ja) * | 1994-09-13 | 1996-03-26 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡 |
| JPH08138611A (ja) * | 1994-11-04 | 1996-05-31 | Nikon Corp | 荷電粒子線装置 |
| JPH08138612A (ja) * | 1994-11-10 | 1996-05-31 | Hitachi Ltd | 電子顕微鏡 |
| JPH08203459A (ja) * | 1995-01-30 | 1996-08-09 | Jeol Ltd | 重畳場型対物レンズ |
| JP3236472B2 (ja) * | 1995-05-25 | 2001-12-10 | 日本電子株式会社 | 電磁界重畳型対物レンズ |
-
1996
- 1996-11-05 JP JP29254796A patent/JP3432091B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2360712A3 (en) * | 2010-02-12 | 2017-01-04 | Carl Zeiss NTS GmbH | Particle beam system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10134754A (ja) | 1998-05-22 |
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