JPH0236209Y2 - - Google Patents

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JPH0236209Y2
JPH0236209Y2 JP1984202099U JP20209984U JPH0236209Y2 JP H0236209 Y2 JPH0236209 Y2 JP H0236209Y2 JP 1984202099 U JP1984202099 U JP 1984202099U JP 20209984 U JP20209984 U JP 20209984U JP H0236209 Y2 JPH0236209 Y2 JP H0236209Y2
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electrode
mesh
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scintillator
electron beam
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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等
を得る電子線装置の改良に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an improvement of an electron beam device for obtaining scanning electron microscope images using secondary electrons.

〔従来技術〕[Prior art]

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5図に示す。第5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り、該電子線1は対物
レンズを形成する磁極片2の下に配置された試料
3に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は試料ホルダー10を
介して試料ステージ11上に載置されており、
X,Y及びZ軸方向に移動できるようになつてい
る。該試料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D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を捕獲す
るためのリング状の電極8とには直流電源(図示
せず)によつて正の高電圧(例えば10KV)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程度の可変な電位を与えられたコレ
クタ電極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Dは対物レンズの光軸に対して
傾斜した側面に沿つて鏡筒9に取付けられてい
る。そのため、光軸に対して垂直に検出器を挿入
して配置する場合と異なり、試料3の前記移動を
損うことなく、試料に極めて接近して検出器を配
置することができ、2次電子の検出効率を向上さ
せて像の分解能を高めることができる。
BACKGROUND ART Recently, in order to observe large samples such as semiconductor wafers, scanning electron microscopes equipped with large sample chambers in which these large samples can be mounted and moved have been used. An example of such a device is shown in FIG. In FIG. 5, 1 is an electron beam emitted along the optical axis C from an electron gun (not shown), and the electron beam 1 is directed to a sample 3 (not shown) placed under a magnetic pole piece 2 forming an objective lens. The beam is two-dimensionally scanned and irradiated by a deflection coil. The sample 3 is placed on the sample stage 11 via the sample holder 10,
It is movable in the X, Y and Z axis directions. When the sample 3 is irradiated with the electron beam 1, secondary electrons e are generated from the sample surface. The secondary electron detector D for detecting the secondary electrons e from the sample 3 includes a light guide 5 having a scintillator 4 attached to its tip, and a photomultiplier tube 6 disposed at its rear end.
Consists of etc. A conductive thin film is deposited on the front surface of the scintillator 4 at the tip of the light guide. A high positive voltage (for example, 10 KV) is applied to this conductive thin film and a ring-shaped electrode 8 for capturing secondary electrons e by a DC power supply (not shown). Further, a collector electrode 7 to which a variable potential of, for example, about +100V is applied is provided around the light guide 5, and the secondary electron detector D configured in this way is aligned with respect to the optical axis of the objective lens. It is attached to the lens barrel 9 along the inclined side surface. Therefore, unlike the case where the detector is inserted and placed perpendicular to the optical axis, the detector can be placed very close to the sample without impairing the movement of the sample 3, and the secondary electron It is possible to improve the detection efficiency and increase the image resolution.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

しかし乍らこのように構成された装置におい
て、ワーキングデイスタンスWが第6図に示すよ
うに大きい場合、つまり、2次電子検出器Dと試
料との距離が遠くなると、第6図に示すように試
料3と磁極片2間の空間に電極8が形成する比較
的大きな電界が入り込み、電子線1を偏向させ画
像に歪みを生じさせてしまう。本考案は以上の問
題点を解決して、ワーキングデイスタンスWを小
さくした場合の検出効率を損なうことなく、ワー
キングデイスタンスWを大きくした場合の引出し
電極の電界によ電子線の偏向によつて生ずる画像
の歪みを防止することを目的としている。
However, in the apparatus configured in this way, when the working distance W is large as shown in FIG. 6, that is, when the distance between the secondary electron detector D and the sample becomes long, the A relatively large electric field formed by the electrode 8 enters the space between the sample 3 and the magnetic pole piece 2, deflecting the electron beam 1 and causing distortion in the image. The present invention solves the above problems by deflecting the electron beam by the electric field of the extraction electrode when the working distance W is increased, without impairing the detection efficiency when the working distance W is decreased. The purpose is to prevent the resulting image distortion.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような問題を解決すため、本考案は対物レ
ンズの下に移動可能に配置された試料に電子線を
照射し、上記試料よりの2次電子を前記対物レン
ズの光軸に対して傾斜した側面に沿つて配置され
た2次電子検出器を備え、該2次電子検出器はシ
ンチレータと、2次電子を捕獲しシンチレータに
向けて加速するため該シンチレータの近傍に配置
された少なくとも数KV以上の高圧が与えられた
電極を有する装置において、前記高圧電極からの
電界を前記電子線に対して遮蔽するためのメツシ
ユ状電極と、該メツシユ状電極に前記高圧より極
めて小さな正電圧を印加するための手段と、該メ
ツシユ状電極をワーキングデイスタンスの大小の
設定に応じて選択的に前記高圧電極と試料との間
に配置するための操作手段を設けたことを特徴と
している。
In order to solve such problems, the present invention irradiates an electron beam onto a sample movably placed under an objective lens, and directs secondary electrons from the sample at an angle tilted with respect to the optical axis of the objective lens. A secondary electron detector is provided along the side, and the secondary electron detector includes a scintillator and at least several kilovolts or more arranged in the vicinity of the scintillator for capturing secondary electrons and accelerating them toward the scintillator. A device having an electrode to which a high voltage of The present invention is characterized in that it is provided with means for selectively arranging the mesh-like electrode between the high-voltage electrode and the sample depending on the setting of the working distance.

〔実施例〕〔Example〕

以下本考案の実施例を添付図面に基づき詳述す
る。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図は本考案の一実施例を示す概略図であ
り、第5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1図において12は図示
外の電源より可変な正の電圧が印加されるメツシ
ユ状電極、13は該メツシユ状電極12を保持す
る金属回転棒である。該回転棒13はコレクタ電
極7に金具14によつて支持されており、従つて
メツシユ状電極12もコレクター電極と同じよう
に+100V程度に保持されている。該回転棒13
は絶縁部材15を介して鏡筒9を真空を保持して
貫通しており、ハンドル16を操作することによ
り、該回転棒13に保持されたメツシユ状電極1
2を2次電子検出器と試料3の間に配置したり除
去したりすることができる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention, and the same components as in FIG. 5 are given the same numbers and their explanations are omitted. In FIG. 1, 12 is a mesh-shaped electrode to which a variable positive voltage is applied from a power source (not shown), and 13 is a metal rotating rod that holds the mesh-shaped electrode 12. The rotating rod 13 is supported by a metal fitting 14 on the collector electrode 7, and therefore the mesh electrode 12 is also maintained at about +100V like the collector electrode. The rotating rod 13
passes through the lens barrel 9 through an insulating member 15 while maintaining a vacuum, and by operating the handle 16, the mesh-shaped electrode 1 held on the rotary rod 13 is released.
2 can be placed between the secondary electron detector and the sample 3 or removed.

以上のように構成された装置において、第1図
に示すようにワーキングデイスタンスWが小さい
状態、つまり、2次電子検出器Dと試料との距離
が比較的近い状態で観察する場合は、ハンドル1
6を矢印Aのように回転させる。この操作によ
り、回転棒13に保持されたメツシユ状電極12
は第2図に示すように2次電子検出器Dの前方よ
り除去される。このような状態では、試料3より
発生した2次電子eは、第1図におけるイのよう
な軌跡をとつてシンチレーター4に入射し検出さ
れる。又、第3図に示す様にワーキングデイスタ
ンスWが大きい場合には、つまり、試料3と2次
電子検出器が遠い場合、ハンドル16を矢印Bの
ように回転させる。この操作により、第4図に示
すように回転棒13に保持されたメツシユ状電極
12は回転して2次電子検出器前方に配置され。
この正の電圧が印加されたメツシユ状電極12が
検出器前方に配置されることにより、試料3と磁
極片2の空間に入り込む電極8の比較的大きな電
界は該メツシユ状電極12によつて遮蔽される。
そのため、電極8の電界により電子線1が偏向さ
れることはないため、画像の歪を防止することが
できる。一方、メツシユ状電極12には+100V
程度の電位が与えられているため、メツシユ状電
極12と試料3間の空間には第3図に示す如き等
電位面に対応した電界が形成される。この電界に
よつて2次電子は、第3図ロに示す如き軌跡をと
つてシンチレーター4に入射し検出される。とこ
ろで、メツシユ状電極12を配置することにより
電界は弱くなるが、従来不必要に大きかつた電界
が弱くなるだけであるため、従来に比して検出効
率は殆んど低減することはない。
In the apparatus configured as described above, when observing with a small working distance W as shown in FIG. 1, that is, with a relatively short distance between the secondary electron detector D and the sample, use the handle 1
Rotate 6 in the direction of arrow A. By this operation, the mesh-shaped electrode 12 held on the rotating rod 13
are removed from the front of the secondary electron detector D as shown in FIG. In this state, the secondary electrons e generated from the sample 3 enter the scintillator 4 with a trajectory as shown in FIG. 1 and are detected. Further, as shown in FIG. 3, when the working distance W is large, that is, when the sample 3 and the secondary electron detector are far apart, the handle 16 is rotated in the direction of arrow B. By this operation, the mesh electrode 12 held by the rotary rod 13 is rotated and placed in front of the secondary electron detector, as shown in FIG.
By placing the mesh-shaped electrode 12 to which this positive voltage is applied in front of the detector, the relatively large electric field of the electrode 8 that enters the space between the sample 3 and the magnetic pole piece 2 is shielded by the mesh-shaped electrode 12. be done.
Therefore, since the electron beam 1 is not deflected by the electric field of the electrode 8, image distortion can be prevented. On the other hand, +100V is applied to the mesh electrode 12.
Since a certain potential is applied, an electric field corresponding to an equipotential surface as shown in FIG. 3 is formed in the space between the mesh electrode 12 and the sample 3. Due to this electric field, the secondary electrons enter the scintillator 4 with a trajectory as shown in FIG. 3(b) and are detected. Incidentally, although the electric field is weakened by arranging the mesh-shaped electrode 12, the electric field, which was conventionally unnecessarily large, is only weakened, so that the detection efficiency is hardly reduced compared to the conventional technique.

尚、該メツシユ状電極12を2次電子検出器D
の前方に配置するか否かは、例えば、画像の歪み
を予め測定して許容値を決めておき、ワーキング
デイスタンスWを変えてその許容値を越える場合
には、手動もしくは自動により配置するように構
成してもよく、更に、ワーキングデイスタンスW
の値によりメツシユ状電極に印加される電圧を可
変して検出効率を向上させることも可能である。
Note that the mesh electrode 12 is used as a secondary electron detector D.
For example, if the distortion of the image is measured in advance and a tolerance value is determined, then if the working distance W is changed and the tolerance value is exceeded, the distortion can be determined manually or automatically. Further, the working distance W
It is also possible to improve the detection efficiency by varying the voltage applied to the mesh electrode according to the value of .

〔考案の効果〕 以上の様に本考案によれば、2次電子検出器を
対物レンズ磁極片に沿つて試料に接近させて配置
した電子線装置において、ワーキングデイスタン
スが大きい場合に、2次電子の検出効率を損うこ
となく検出器全面の電極の電界の影響を少なくし
て画像の歪みを防止することができる。
[Effects of the invention] As described above, according to the invention, in an electron beam apparatus in which the secondary electron detector is arranged close to the sample along the objective lens magnetic pole piece, when the working distance is large, the secondary electron detector Image distortion can be prevented by reducing the influence of the electric field of the electrodes on the entire surface of the detector without impairing electron detection efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案の一実施例装置の構成図、第2
図、第3図、及び第4図は考案装置の動作状態を
説明するための図、第5図は従来装置の構成図、
第6図は従来装置の動作状態を説明するための図
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……コレクタ電極、8……引
出し電極、9……鏡筒、10……試料ホルダー、
11……試料ステージ、12……メツシユ状電
極、13……金属回転棒、14……支持金具、1
5……絶縁部材、16……ハンドル、D……2次
電子検出器。
Fig. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the device of the present invention;
3, and 4 are diagrams for explaining the operating state of the invented device, and FIG. 5 is a configuration diagram of the conventional device,
FIG. 6 is a diagram for explaining the operating state of the conventional device. 1... Electron beam, 2... Magnetic pole piece, 3... Sample, 4
...Scintillator, 5...Light guide, 6...
... Photomultiplier tube, 7 ... Collector electrode, 8 ... Extraction electrode, 9 ... Lens barrel, 10 ... Sample holder,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11...Sample stage, 12...Mesh-shaped electrode, 13...Metal rotating rod, 14...Support fitting, 1
5...Insulating member, 16...Handle, D...Secondary electron detector.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 対物レンズの下に移動可能に配置された試料
に電子線を照射し、上記試料よりの2次電子を
前記対物レンズの光軸に対して傾斜した側面に
沿つて配置された2次電子検出器を備え、該2
次電子検出器はシンチレータと、2次電子を捕
獲しシンチレータに向けて加速するため該シン
チレータの近傍に配置された少なくとも数KV
以上の高圧が与えられた電極を有する装置にお
いて、前記高圧電極からの電界を前記電子線に
対して遮蔽するためのメツシユ状電極と、該メ
ツシユ状電極に前記高圧より極めて小さな正電
圧を印加するための手段と、該メツシユ状電極
をワーキングデイスタンスの大小の設定に応じ
て選択的に前記高圧電極と試料との間に配置す
るための操作手段を設けたことを特徴とする電
子線装置。 (2) 前記メツシユ状電極の電位を可変としたこと
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。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A specimen movably placed under an objective lens is irradiated with an electron beam, and secondary electrons from the specimen are emitted from a side surface inclined with respect to the optical axis of the objective lens. a secondary electron detector arranged along the
The secondary electron detector includes a scintillator and at least several kilovolts disposed in the vicinity of the scintillator to capture secondary electrons and accelerate them toward the scintillator.
In an apparatus having an electrode to which a high voltage is applied, a mesh-shaped electrode is provided for shielding the electric field from the high-voltage electrode from the electron beam, and a positive voltage that is extremely smaller than the high voltage is applied to the mesh-shaped electrode. and an operating means for selectively arranging the mesh-like electrode between the high-voltage electrode and the sample depending on the setting of the working distance. (2) The electron beam device according to claim 1, wherein the potential of the mesh electrode is variable.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49123573A (en) * 1973-03-30 1974-11-26

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49123573A (en) * 1973-03-30 1974-11-26

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JPS61116063U (en) 1986-07-22

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