JPH024442Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考は試料情報としての電子像の分解能を向上
する電子線装置に関する。

一般に走査電子顕微鏡の如き電子線装置におい
ては、細く集束した電子線で試料上を走査し、該
走査に同期して陰極線管の電子銃からの電子線で
該陰極線管の画面上を走査しつつ、前記試料から
発生する２次電子や反射電子の検出信号を用いて
前記陰極線管の輝度変調を行なうことにより、該
陰極線管の画面上に試料像を表示している。

さて、この様な電子線装置において、反射電子
を検出するのに、対物レンズの下磁極と試料の間
における該下磁極の真下にPN接合半導体検出素
子を置くか、或いは、対物レンズと試料の間にお
ける該下磁極の真下から外れた所にシンチレー
タ、ライトパイプ及び増倍管から成る検出器を置
いて（この検出器の場合は先端に印加された２次
電子収束用の電圧を切つて使う）反射電子を検出
している。

しかし、前者の場合、PN接合半導体検出素子
を対物レンズの下磁極と試料間に配置しているの
で、試料を対物レンズに接近させるのに限界があ
る為、ワークデイスタンス（Wrok Distance）
を小さくしようとしても限界があり、その為、例
えば、LSIや超LSI素子の如き材料上に形成され
た微小パターンの測長等を精密に行なおうとして
も、ビームを細く絞ることは出来ない。又、後者
の場合、反射電子の検出効率が著しく悪く、該効
率を上げ様としてビーム照射電流を大きくする
と、ビームが太くなつてしまい、反射電子像の分
解能が悪くなり、前記測長装置等では正確な測長
が出来ない。

本考案はこの様な点に鑑み、ワークデイスタン
スを短く出来、しかも低加速でも（例．1kV程
度）反射電子と２次電子が検出可能で且つその検
出効率が良い電子線装置を実現することを目的と
したものである。

本考案は電子線発生手段からの電子線を収束レ
ンズにより試料上に収束し、偏向系により該収束
した電子線で該試料上を走査することによつて発
生する電子を検出し、画像表示する様に成した装
置において、前記収束レンズの内対物レンズの下
磁極の電子線通過孔内にマイクロチヤンネルプレ
ートを配置した新規な電子線装置を提供するもの
である。

添付図は本考案の一実施例を示した走査電子顕
微鏡の概略図である。図中１は電子銃で、該電子
銃から射出された電子線２は収束レンズ３と対物
レンズ４によつて適宜収束されて、試料台に載置
された試料６上に照射される。該対物レンズのポ
ールピースの上磁極４ａと下磁極４ｂは図示の如
く試料近傍に突出しており、図示しないが、該レ
ンズの内部には前記試料上を電子線で走査させる
為の偏向系が設けられている。該下磁極４ｂの電
子線通過孔には該下磁極と接する部分が絶縁材７
ｓで形成されたマイクロチヤンネルプレート７が
配置されている。該マイクロチヤンネルプレート
７の上面と下面間に例えば1kV程度の正の加速電
圧が印加されており、又、下面には鏡筒外の第１
電圧線８ａ又は第２電圧線８ｂから正の電圧又は
負の電圧がスイツチ９の切替えによつて何れかが
選択されて印加される様に成してあり、前者の電
源が選択されると、例えば、マイクロチヤンネル
プレートの下面と大地間に（＋）100V〜200Vが
印加されて２次電子を各チヤンネル内に引き込み
（この時、実際には反射電子も入り込むが、該反
射電子の数に比べ、２次電子の数は圧倒的に多
く、試料からの電子は略２次電子と看做してよ
い）、該チヤンネル内で増倍し、該プレートの直
ぐ上方の下磁極孔内に絶縁材を介して配置された
メタルアノードＭに検出させ、後者の電源が選択
されると、例えば、チヤンネルプレートの下面と
大地間に（−）数10Vが印加されて反射電子を各
チヤンネル内に引き込み該チヤンネル内で増倍し
て前記メタルアノード4Mに検出させる。尚、該
メタルアノードとチヤンネルプレートの上面の間
には（＋）20V程度の電圧が印加されている。該
メタルアノードは中心部に電子線通過孔を有して
おり、該アノードによつて検出された電子信号は
増幅された後、図示外の陰極線管に導入され、２
次電子像又は反射電子像として表示される。

斯くの如き装置において、電子銃１から射出さ
れた電子線２は収束レンズ３及び対物レンズ４に
より試料６上に収束され、該対物レンズ内に設け
られた偏向系（図示せず）により該試料上を適宜
走査する。この時、スイツチ９を第１電圧線８ａ
に切替えておくと、該走査によつて該試料から発
生した電子の内の２次電子がマイクロチヤンネル
プレート７に検出され（実際にはこの時、反射電
子も検出されるが、２次電子に比べ反射電子は相
当少ないので、略２次電子と看倚して差支えな
い）、該検出された信号は増幅されて陰極線管
（図示せず）に送られ、該陰極線管の画面上に２
次電子像として表示される。又、この時、スイツ
チ９を第２電圧線８ｂに切換ておけば、該走査に
よつて該試料から発生した電子の内のエネルギの
小さい２次電子は検出されず、エネルギの大きい
反射電子丈がマイクロチヤンネルプレート７に検
出され、該検出された信号は増幅されて陰極線管
（図示せず）に送られ、該陰極線管の画面上に反
射電子像として表示される。尚、前記実施例では
マイクロチヤンネルプレート７に何れかの電圧線
８ａ，８ｂから電圧を印加する様に成したが、反
射電子丈を検出する場合は電圧を印加しなくても
検出出来る。

尚、前記実施例ではマイクロチヤンネルプレー
ト７を対物レンズ４の下磁極４ｂの電子線通過孔
内に配置したが、該下磁極上に配置した場合は、
試料の見込み立体角が少し小さくなるので、反射
電子の検出効率が少し落ち且つ対物レンズ４の磁
場の影響で２次電子を検出することが難しくな
る。又、上磁極４ａの電子銃１からの電子線２の
通過する孔部に配置した場合や該上磁極上に配置
した場合は２次電子を検出することは出来るが、
試料の見込み立体角が可成小さくなるので、反射
電子の検出効率が可成落ちる。

本考案によれば、マイクロチヤンネルプレート
を対物レンズの下磁極の孔部に配置しているの
で、試料を対物レンズの下磁極へ接近させること
が出来、ワークデイスタンスを著しく小さくする
ことが出来るので、その為、ビームを細く絞るこ
とが出来、反射電子像又は２次電子像の分解能が
向上する。又、試料の見込み立体角が大きいの
で、２次電子又は反射電子の検出効率が著しく良
い。又、マイクロチヤンネルプレートを磁場の影
響の少ない対物レンズの下磁極の孔部に配置して
いるので、２次電子を充分に検出することが出来
る。又、一般に、対物レンズの下磁極と試料の間
でビームの受ける外部磁場の影響が強いが、本案
は該試料と対物レンズの下磁極の間の距離、即
ち、ワークデイスタンスを著しく小さく出来るの
で、ビームの受ける外部磁場の影響が少なくな
り、試料情報がより精確となる。そして、この様
な本考案を測長装置等に使用すれば、正確な測長
が出来る。

【図面の簡単な説明】

添付図は本考案の一実施例を示した走査電子顕
微鏡の概略図である。 １：電子銃、２：電子線、４：対物レンズ、４
ａ：上磁極、４ｂ：下磁極、６：試料、７：マイ
クロチヤンネルプレート、Ｍ：メタルアノード、
８ａ：第１電圧線、８ｂ：第２電圧線、９：スイ
ツチ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電子線発生手段からの電子線を収束レンズによ
   り試料上に収束し、偏向系により該収束した電子
   線で該試料上を走査することによつて発生する電
   子を検出し、画像表示する様に成した装置におい
   て、前記収束レンズの内対物レンズの下磁極の電
   子線通過孔内にマイクロチヤンネルプレートを配
   置した電子線装置。