JPH0236207Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、２次電子による走査電子顕微鏡像を
得る電子線装置の改良に関する。

〔従来技術〕

近時、半導体ウエハー等の大型試料を観察する
ために、これらの大型試料を装着、移動できる大
型試料室を備えた走査電子顕微鏡が使用されてい
る。この様な装置の一例を第１図に示す。第１図
において、１は図示しない電子銃より光軸Ｃに沿
つて放射された電子線である。２は円錐状又は円
錐台状の下側ヨークを有する対物レンズである。
試料３は試料ホルダーＨの上に載置されて対物レ
ンズ２の下側に配置されている。試料３には対物
レンズ２で集束された電子線が図示しない偏向コ
イルにより２次元的に走査されて照射される。試
料３に電子線１が照射されると、該試料面より２
次電子ｅが発生する。試料３よりの２次電子ｅを
検出するための２次電子検出器は、シンチレータ
ー４をその先端に取り付けたライトガイド５と、
その後端に配置された光電子増倍管６等から構成
される。前記ライトガイド先端のシンチレーター
４の前面には、導電性薄膜が蒸着されている。こ
の導電性薄膜と、２次電子ｅを補獲するためのリ
ング状電極８とには直流電源（図示せず）によつ
て正の高電圧が印加されている。又、ライトガイ
ド５の周囲には例えば＋100V（可変）程度の電位
のシールド筒７が設けられており、この様に構成
された２次電子検出器は光軸Ｃに対して垂直に配
置されている。

この様な装置において、半導体ウエハー等の大
型試料を光軸方向に移動させてワーキングデイス
タンスを変えて観察している。この様な装置のあ
るものは、前述したように２次電子検出器を光軸
Ｃに対して垂直に配置しているため、第１図に示
すように、試料ステージの光軸方向の移動を妨げ
ぬよう試料３との距離を大きく取つて２次電子検
出器を配置している。そのため、２次電子ｅをリ
ング状電極８及びシンチレータ４により形成され
る電場によつてシンチレーター４の方向へ向けて
加速する働きが弱くなり２次電子ｅの検出効率が
不充分である。

このような事態を避けるため、第２図に示すよ
うな電子線装置も開発されるに至つた。この装置
は、ワーキングデイスタンスの可変幅Ｗに制約を
与えないように、２次電子検出器を第１図の場合
より上側に位置させ、それによりリング状電極８
及びシンチレータ４を試料３により近づけるよう
にしたものである。しかし乍ら、このようにした
場合、吸引電界に対して対物レンズの下側ヨーク
がシールド的に作用するため、リング状電極より
の２次電子吸引電界は、第２図の点線で示すよう
なポテンシヤル分布になる。又、このような分布
の結果、コンピユータシミユレーシヨンによる２
次電子ｅの軌道は同図に実線で示すようになる。
この図の軌道ｋ１より明らかなように、試料３よ
り上方に向けて一旦飛行した２次電子ｅのうちの
かなりの部分が、下側に曲げられた後、シールド
筒７の開口外に飛行してしまい、充分な検出信号
が得られなかつた。

又、このような問題を解決するため、リング状
電極に印加する電圧を高めることも考えられる
が、放電が生じ易くなるばかりでなく、高圧電源
の高コスト化を招くため、採用することができな
い。

〔考案の目的〕

本考案は、２次電子検出器を備えた電子線装置
において、半導体ウエハー等の大型試料のワーキ
ングデイスタンスの最小値に制約を与えること無
く、且つリング状電極に印加する電圧を高めるこ
となく、検出器の２次電子検出効率を格段に高め
得る電子線装置を提供することを目的としてい
る。

〔考案の構成〕

本考案の構成は、下側ヨークの形状が円錐状又
は円錐台状の対物レンズと、試料よりの２次電子
を検出するための２次電子検出器を備え、該２次
電子検出器は２次電子をシンチレータに導くため
の高圧が印加されたリング状電極と、ライトガイ
ドと、光電子増倍管及びこれらを包囲するシール
ド筒を備えた電子線装置において、前記２次電子
検出器は前記下側ヨークの側面に沿つて該ヨーク
近傍に光軸に対して傾斜して配置され、前記シー
ルド電極の下端部は最小ワーキングデイスタンス
における試料位置よりやや上方に位置し、前記シ
ールド筒の開口面はその法線が略前記傾斜方向又
は光軸方向になるように配置されていることを特
徴としている。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を添付図面に基づき詳述す
る。

第３図は本考案の一実施例を示す概略図であ
り、第１図と同一構成要素には同一番号を付して
その説明を省略する。

第３図から明らかなように、２次電子検出器は
対物レンズ２の下側ヨークの側面の近傍におい
て、この側面に沿つて光軸Ｃに対して傾斜して配
置されている。又、シールド筒７の下端部はワー
キングデイスタンスＷが最小となる試料位置より
やや上方に位置している。シールド筒７の開口面
はその法線が前記傾斜方向となるように配置され
ている。

この様な構成においては、試料３のワーキング
デイスタンスの最小値に制約を与えること無く、
２次電子検出器を試料の極く近傍に配置でき、併
せて、シールド筒７の開口面の法線は電子線光軸
Ｃに対して傾斜するように配置されているため、
リング状電極８よりの吸引電界は第３図のポテン
シヤル曲線（点線で示す）で示すものとなる。従
つて、コンピユータシミユレーシヨンに基づく２
次電子ｅの軌跡は同図に示すものとなる。この軌
跡より明らかなように、第２図において軌跡ｋ１
と略同様に上向きに飛行した２次電子も第３図の
軌跡ｋ２に示すように、下向きの力を受けるもの
の強い吸引電界によりシンチレータ４に向けて導
かれる。従つて、従来に比較して２倍程度検出検
率を向上させることができる。

第４図は、本考案の他の実施例を示すもので、
シールド筒７の開口面を下側ヨークの下端面と略
同一位置とすると共に、シールド筒７の開口面の
法線が光軸Ｃに平行になるように配置している。
更に、ライトガイド５′の先端部を傾斜してカツ
トしている。そのため、この様な構成において
も、試料３のワーキングデイスタンスＷの最小値
に制約を与えること無く、２次電子検出器を試料
の極く近傍に配置できる。従つて、リング状電極
８よりの吸引電界は第４図のポテンシヤル曲線
（点線で示す）で示すものとなる。この図より明
らかなように、最初の実施例に比較して試料を吸
引するための電界の光軸側への張り出しは若干弱
まる。しかしながら、第４図に示すコンピユータ
シミユレーシヨンに基づく２次電子ｅの軌跡から
も明らかなように、一旦上向きに飛行した後、下
向きに軌跡を曲げられる２次電子の軌跡（従来の
第２図の軌跡ｋ１に対比されるもの）は第４図の
ｋ３に示すようになり、従来検出されなかつたこ
れら２次電子を確実に検出できる。このことは、
対物レンズヨークのシールド効果による影響を受
けずに吸引方向の強さが増すように電界が変化し
たことに加えて、シールド筒７の開口面の向き
が、従来より２次電子をカツトしにくい向きとな
つたためである。

尚、この実施例においては、電子線１に対する
前記電場の影響は最初の実施例に比較して小さく
なり、低加速電圧で使用する場合にも走査像の該
電場による歪みを極めて小さくすることができ
る。更に、ライトガイド５′の先端が斜めにカツ
トされてシンチレーター４に接続されているた
め、２次電子ｅの衝突できる面積が広がり、検出
効率の向上の面で有利となる。

〔効果〕

以上の様に本考案によれば、半導体ウエハー等
の大型試料を観察する場合であつても、ワーキン
グデイスタンスの最小値に制約を与えること無
く、２次電子検出器の２次電子入射面を試料の極
く近傍に配置できると共に、２次電子の吸引電界
が対物レンズヨークによつて遮蔽されることが無
いため、２次電子の検出効率を従来に比較して２
倍程度向上させることができ、表示像の精度の向
上に寄与するところ極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来装置を説明するための
図、第３図及び第４図は本考案の一実施例の概略
図である。 １：電子線、２：磁極片、３：試料、４：シン
チレーター、５：ライトガイド、６：光電子増倍
管、７：シールド筒、８：リング状電極、Ｋ１，
Ｋ２，Ｋ３：２次電子の軌跡、Ｈ：試料ホルダ
ー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 下側ヨークの形状が円錐状又は円錐台状の対
   物レンズと、試料よりの２次電子を検出するた
   めの２次電子検出器を備え、該２次電子検出器
   は２次電子をシンチレータに導くための高圧が
   印加されたリング状電極と、ライトガイドと、
   光電子増倍管及びこれらを包囲するシールド筒
   を備えた電子線装置において、前記２次電子検
   出器は前記下側ヨークの側面に沿つて該ヨーク
   近傍に光軸に対して傾斜して配置され、前記シ
   ールド電極の下端部は最小ワーキングデイスタ
   ンスにおける試料位置よりやや上方に位置し、
   前記シールド筒の開口面はその法線が略前記傾
   斜方向又は光軸方向になるように配置されてい
   ることを特徴とする電子線装置。 (2) 前記シールド筒の開口面を前記下側ヨークの
   下端面と略同一位置とし、前記シールド筒の開
   口面の法線が光軸方向になるように配置したこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の電子線装置。 (3) 前記ライトガイドの先端部を傾斜してカツト
   したことを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項乃至第２項記載の電子線装置。