JP5814741B2 - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
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Description
図5に取得する信号電子の選択によるプロファイルの違いの一例を示す。ここでは、深い穴あるいは溝が作成された試料を例として示す。試料に電子線を照射すると様々な仰角で二次電子と反射電子が出射する。二次電子はエネルギーが低いため、図5Aに示すように外部の電界の影響を大きく受け、特に分解能を向上するために用いられるリターディング法の電圧条件では、リターディング電界により試料から引き上げられて検出される。ラインプロファイルは図5Bに示すように、パターンのエッジ部分で二次電子が多く放出されるエッジ効果により、穴の端の部分にピークが観察される。このピークはホワイトバンドと呼ばれ、ホワイトバンドを用いて穴の寸法が計測される。パターンのトップ部とボトム部のコントラストは、それぞれの部分の材料の二次電子放出効率に依存したコントラストが観察される。反射電子に関してはエネルギーが充分高いため、ボトム部で発生した反射電子のうち高角成分はリターディング電界により穴から引き上げられる前に側面に衝突して穴から脱出することができない(図5C)。一方、トップ部から出射した反射電子は全ての仰角成分が試料外へ出射することが可能である。この状態で得られた反射電子信号をもとに画像を取得すると、トップ部とボトム部の反射電子放出効率の差と検出率の差に従ったコントラストが観察される(図5D実線)。ここで、ボトム部で検出されない角度成分を除いて反射電子を選択して検出すると、試料構造に起因した検出率の差の影響を取り除くことができ、トップ部とボトム部の純粋な材料コントラストを得ることができる。または、ボトム部で検出されない仰角成分のみを取得して画像を作成すると、トップ部とボトム部のコントラストを強調した画像を得ることができる(図5D破線)。さらに、ボトム部に構造がありそのパターン形状を調べたい場合には、少し角度を持つ成分のみを検出することでボトム部のパターン形状を強調して観察することが可能となる。このように、特定の角度の反射電子を選択して検出することで材料コントラストの強調やパターン形状の鮮明化が可能となる。すなわち、観察対象の試料構造や観察目的の多様化により反射電子の放出角度を任意に選択して検出することが有効であることが分かった。
以上、本実施例によれば、試料の形状や材料に応じて任意の放出角度の反射電子を検出することのできる走査電子顕微鏡を提供することができる。
以上、本実施例によれば、試料の形状や材料に応じて任意の放出角度の反射電子を検出することのできる走査電子顕微鏡を提供することができる。また、対物レンズの上側磁極を二次電子変換電極として用いることにより、装置内に空間の余裕ができ、引き上げ電極の形状や設置位置の変更が容易になる。
以上、本実施例によれば、試料の形状や材料に応じて任意の放出角度の反射電子を検出することのできる走査電子顕微鏡を提供することができる。また、試料構造を観察するのに適した角度範囲が保存された制御テーブルを用いることにより、試料構造を観察するのに適した角度範囲での観察、画像取得を容易に行うことができる。
(1)一次電子線を試料に照射することにより試料から出射される電子を検出器で検出することによって像を得る電子顕微鏡であって、
電子源と、
前記電子源から放出された前記一次電子線を前記試料上に収束する対物レンズと、
前記対物レンズと前記試料の間となるように配置される制御電極と、
前記対物レンズと前記検出器との間に配置され、前記反射電子の衝突によって二次電子を発生させる二次電子変換電極と、
前記二次電子を上方に引き上げる引き上げ電極と、
エネルギーフィルタと、
前記二次電子変換電極と前記引き上げ電極と前記エネルギーフィルタへの印加電圧の組み合わせを選択する制御演算手段と、を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
(2)電子源と、
前記電子源から放出された一次電子線を試料上に収束する対物レンズと、
前記対物レンズと前記試料の間となるように配置され、前記一次電子線の照射により前記試料から出射された二次電子と反射電子とを弁別するための制御電極と、
前記対物レンズの一部を構成し、前記反射電子の衝突によって二次電子を発生させる上側磁極兼二次電子変換電極と、
前記上側磁極兼二次電子変換電極から発生した二次電子を上方に引き上げる引き上げ電極と、
前記引き上げ電極の上方に配置され、前記上側磁極兼二次電子変換電極から発生した二次電子と前記試料から出射された反射電子とを弁別するためのエネルギーフィルタと、
前記上側磁極兼二次電子変換電極、前記引き上げ電極、前記エネルギーフィルタへの印加電圧を制御する制御演算手段と、を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
Claims (15)
- 一次電子線を試料に照射することにより試料から出射される電子を検出器で検出することによって像を得る電子顕微鏡であって、
電子源と、
前記電子源から放出された前記一次電子線を前記試料上に収束する対物レンズと、
前記対物レンズと前記試料の間となるように配置される制御電極と、
前記対物レンズと前記検出器との間に配置され、反射電子の衝突によって二次電子を発生させる二次電子変換電極と、
前記二次電子を上方に引き上げる引き上げ電極と、
異なるエネルギーを有する電子を分離するエネルギーフィルタと、
前記二次電子変換電極と前記引き上げ電極と前記エネルギーフィルタへの印加電圧の組み合わせを選択する制御演算手段と、を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記制御演算手段は、前記試料から出射される反射電子の検出角度範囲の情報に基づき、あらかじめ決められた電圧値を自動的に選択するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項2に記載の走査電子顕微鏡において、
前記情報は、予め決められた複数の検出角度範囲の中から選択されるものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記制御演算手段は、前記試料から出射される反射電子の予め決められた複数の検出角度範囲の中から選択される情報に基づき、対応した撮像条件の制御パラメータを自動的に選択するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項4に記載の走査電子顕微鏡において、
前記制御演算手段は、観察する試料の情報に基づき、観察に適した前記検出角度範囲を自動的に選択するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズの上側磁極が前記二次電子変換電極を兼ねることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記制御演算手段は、前記試料から出射される反射電子の検出角度範囲の情報に基づき、前記エネルギーフィルタへの印加電圧の異なる二枚の画像を自動的に取得し、その差分画像を作成するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項7に記載の走査電子顕微鏡において、
前記二枚の画像のうちの一方の画像取得の際、前記エネルギーフィルタの電圧が前記二次電子変換電極の電圧より低く設定されることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記制御演算手段は、前記試料から出射される反射電子の検出角度範囲の情報に基づき、複数の電圧の組み合わせで自動的に画像を取得し、その差分画像を作成するものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記二次電子変換電極と前記引き上げ電極の電位差を大きくすることで検出可能な反射電子の角度範囲を広げることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記一次電子線の前記試料への入射エネルギーを下げることで前記試料からの高角度の反射電子を取得することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記試料は磁気ヘッド試料であり、
前記制御電極の電圧は、前記試料より負に設定されるものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記二次電子変換電極の電位は、負に設定されるものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1に記載の走査電子顕微鏡において、
前記引き上げ電極の電位は、前記二次電子変換電極の電位よりも相対的に正に設定されるものであることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 電子源と、
前記電子源から放出された一次電子線を試料上に収束する対物レンズと、
前記対物レンズと前記試料の間となるように配置され、前記一次電子線の照射により前記試料から出射された二次電子と反射電子とを弁別するための制御電極と、
前記対物レンズの一部を構成し、前記反射電子の衝突によって二次電子を発生させる上側磁極兼二次電子変換電極と、
前記上側磁極兼二次電子変換電極から発生した二次電子を上方に引き上げる引き上げ電極と、
前記引き上げ電極の上方に配置され、前記上側磁極兼二次電子変換電極から発生した二次電子と前記試料から出射された反射電子とを弁別するためのエネルギーフィルタと、
前記上側磁極兼二次電子変換電極、前記引き上げ電極、前記エネルギーフィルタへの印加電圧を制御する制御演算手段と、を有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
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