JP6440128B2 - エネルギー弁別電子検出器及びそれを用いた走査電子顕微鏡 - Google Patents
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Description
また、本発明は一次電子ビームの照射により発生した二次電子をより効率的に検出器で収集し、より高精度の観察を可能とする走査電子顕微鏡に関するものである。
また、本発明は、電子ビームを照射した試料から出射した二次電子をより効率的に収集し、SE3電子の取り込みを抑止し、より鮮明な像コントラストでより精度の高い電子顕微鏡像を得ることができる走査電子顕微鏡を提供することを課題とする。
さらに、本発明は、電子ビームにより帯電した絶縁体試料を容易に観察可能とする走査電子顕微鏡を提供することをも課題とする。
ここで、前記主電極の少なくとも前記対象物との間に設けられて前記主電極に印加された前記負電圧による電界をシールドするシールド電極を有するとともに、前記シールド電極のうちの前記対象物側のものはグリッド電極としてよい。
また、前記シールド電極は前記主電極の両側に設けてよい。
また、前記主電極は平面形状であってよい。
また、前記主電極は曲面形状であってよい。
また、前記主電極は前記対物レンズ側に凸である球面の一部であってよい。
また、前記主電極は放物面であり、前記対象物は前記放物面の焦点に位置してよい。
また、前記主電極は回転楕円面の一部であり、前記対象物は前記回転楕円面の一方の焦点に位置し、前記電子検出器は前記回転楕円面の他方の焦点に位置してよい。
また、前記主電極と前記電子検出器との間であって、かつ前記シールド電極が設けられている場合には前記対象物側のシールド電極と前記電子検出器との間に設置され、負電圧が印加されるグリッド状の他の主電極を設けてよい。
また、前記主電極の前記対物レンズ側に他の電子検出器を設けるとともに、前記主電極がグリッド状であり、前記主電極の前記対物レンズ側に前記シールド電極が設けられる場合にはグリッド状の電極としてよい。
また、前記電子検出器は複数の検出単位からなってよい。
また、前記検出単位は前記電子線の入射方向に対して同心円状に配置されてよい。
また、前記検出単位は前記電子線の入射方向に対して放射状に配置されてよい。
また、前記検出単位の一部は互いに離間して配置されてよい。
また、前記電子検出器の前面に正電圧を印加したまたは接地したグリッド状の電極を設けてよい。
また、前記主電極に印加される負電圧は直流電圧であってよい。
また、前記主電極に印加される負電圧は直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であり、前記電子検出器の出力を微分増幅してよい。
また、前記主電極はエネルギーが50eV以下の電子を反射してよい。
また、前記主電極はエネルギーが5eV以下の電子を反射してよい。
また、前記主電極中の前記対象物へ向かう電子線またはイオンビームが通過する領域の周辺の所定領域で前記主電極を切り欠いてよい。
本発明の他の側面によれば、上記何れかのエネルギー弁別電子検出器をアウトレンズ検出器として使用し、前記対象物が測定対象の試料である走査電子顕微鏡が与えられる。
ここで、前記反射電極及び前記検出器が試料室内で移動可能に構成してよい。
また、前記反射電極及び前記検出器が前記試料を載置する試料台に着脱可能に取り付けてよい。
また、前記機構は前記試料室の壁面に設けられた電極より構成され、該電極の電位を制御することによりSE3電子の発生の抑制及び二次電子の軌道を修正してよい。
また、前記機構は前記試料室の壁部自体を構成する電極より構成され、該電極の電位を制御することによりSE3電子の発生の抑制及び二次電子の軌道を修正してよい。
また、前記機構は前記試料室内に配置された電極より構成され、該電極の電位を制御することによりSE3電子の発生の抑制及び二次電子の軌道を修正してよい。
また、前記電極は複数区画に分割配置され、各電極の電位が個別に制御可能であってよい。
また、前記電子軌道制御機構は前記試料から放出された二次電子中の所望の出射角を有するものを選択的に前記アウトレンズ検出器に導いてよい。
二次電子像を得るのに、ローパスフィルタやハイパスフィルタ像以外にも、反射電極21に印加する電圧を(−E1−E4sinωt)のように、交流を重畳させ(ここでωtは交流の角周波数)、それに同期した信号をロックインアンプを使った同期検波などによって取出し増幅する、いわゆる微分増幅とすることもできる。これにより、E1のエネルギーを持った二次電子の電圧微分が得られ、数学的演算より二次電子スペクトルを再現することができる。特に、二次電子エネルギースペクトルの急峻に変化している領域を強調した像を得ることができる。
第1の実施形態では、上述のように試料から出射した二次電子のうちで低エネルギーのものを選択するという、エネルギーの大小の意味でのローパスフィルタ動作が行なわれる。ところが、既に説明したように、二次電子が全て検出器に到達するわけではなく、各種の条件でその割合は変化するが、二次電子の一部は試料室の壁面に衝突して、元の情報を失った雑音成分であるSE3電子を発生する。このSE3電子のエネルギーの分布を調べると、壁面に衝突した二次電子のエネルギー分部に比べて低いエネルギー側に大きく偏ったものとなる。従って、第1の実施形態のローパスフィルタ動作により低エネルギー側の電子を選択すると、その中の雑音成分の割合がローパスフィルタ動作を適用する前よりも高くなる。すなわちローパスフィルタ動作により検出信号のS/N比が悪化する。このようなS/N比の悪化を回避するには、上述のSE3電子の発生を抑止すればよい。本発明の第2の実施形態は、SE3電子の発生を抑止する構成をさらに追加したものである。
11 電子銃
12 集束レンズ
13 走査コイル
14 対物レンズ
14a 対物レンズ外壁
15 試料室
15a〜15f 電極(試料室の壁部)
15’ 内壁に電極を有していない試料室
15” 試料室の内壁から離間して設けられた電極
16 試料
17 二次電子検出器(アウトレンズ検出器)
18 画像表示装置
21 反射電極
22 電子検出器
23 対物レンズ
24 試料
25 二次電子
26 グリッド
27、28 シールド電極
29 主電極
30 電子検出器
Claims (24)
- 対物レンズを介して電子線またはイオンビームを照射するエネルギー線照射装置と前記対物レンズからの前記電子線またはイオンビームが照射されることにより電子を放射する対象物との間に設けられ、負電圧が印加される平面形状の主電極と、
前記主電極の前記対象物側に離間して設けられ、前記対象物から放射された電子のうちで前記主電極で反射された電子を検出する電子検出器と
を設けた、エネルギー弁別電子検出器。 - 前記主電極の少なくとも前記対象物との間に設けられて前記主電極に印加された前記負電圧による電界をシールドするシールド電極を有するとともに、前記シールド電極のうちの前記対象物側のものはグリッド電極である、請求項1に記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記シールド電極は前記主電極の両側に設けられる、請求項2に記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記主電極と前記電子検出器との間、または前記対象物側のシールド電極と前記電子検出器との間に設置され、負電圧が印加されるグリッド状の他の主電極を設けた、請求項2または3に記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記主電極の前記対物レンズ側に他の電子検出器を設けるとともに、
前記主電極がグリッド状であり、
前記主電極の前記対物レンズ側に前記シールド電極が設けられる場合にはグリッド状の電極とした、
請求項2から4の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。 - 前記電子検出器は複数の検出単位からなる、請求項1から5の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記検出単位は前記電子線の入射方向に対して同心円状に配置された、請求項6に記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記検出単位は前記電子線の入射方向に対して放射状に配置された、請求項6に記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記検出単位の一部は互いに離間して配置された請求項6から8の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記電子検出器の前面に正電圧を印加したまたは接地したグリッド状の電極を設けた、請求項1から9の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記主電極に印加される負電圧は直流電圧である、請求項1から10の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記主電極に印加される負電圧は直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であり、
前記電子検出器の出力を微分増幅する、請求項1から10の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。 - 前記主電極はエネルギーが50eV以下の電子を反射する、請求項1から12の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記主電極はエネルギーが5eV以下の電子を反射する、請求項1から12の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 前記主電極中の前記対象物へ向かう電子線またはイオンビームが通過する領域の周辺の所定領域で前記主電極を切り欠いた、請求項1から12の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器。
- 請求項1から15の何れかに記載のエネルギー弁別電子検出器をアウトレンズ検出器として使用し、
前記対象物が測定対象の試料である
走査電子顕微鏡。 - 前記主電極及び前記検出器が試料室内で移動可能に構成された、請求項16に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記主電極及び前記検出器が前記試料を載置する試料台に着脱可能に取り付けられた、請求項17に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記電子線を前記試料上に二次元走査させる光学系と、前記試料を収容する試料室とを備えた走査電子顕微鏡において、
前記電子線の照射により前記試料から放出された二次電子が前記試料室の壁面と衝突してSE3電子が発生することを抑制するとともに二次電子をアウトレンズ検出器に導くように二次電子の軌道を修正する電子軌道制御機構を設けた、
請求項16から18の何れかに記載の走査電子顕微鏡。 - 前記機構が、前記試料室の壁面に設けられた電極より構成され、該電極の電位を制御することによりSE3電子の発生の抑制及び二次電子の軌道を修正する、請求項19に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記機構が、前記試料室の壁部自体を構成する電極より構成され、該電極の電位を制御することによりSE3電子の発生の抑制及び二次電子の軌道を修正する、請求項19に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記機構が、前記試料室内に配置された電極より構成され、該電極の電位を制御することによりSE3電子の発生の抑制及び二次電子の軌道を修正する、請求項19に記載の走査電子顕微鏡。
- 前記電極が複数区画に分割配置され、前記区画の電位が個別に制御可能である、請求項20から22の何れかに記載の走査電子顕微鏡。
- 前記電子軌道制御機構は前記試料から放出された二次電子中の所望の出射角を有するものを選択的に前記アウトレンズ検出器に導く、請求項19から23の何れかに記載の走査電子顕微鏡。
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