JPH02817B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は２次電子の検出効率が高く、しかも電
子線の走査面の歪みの少ない検出器を備えた走査
電子顕微鏡に関する。

［従来技術］ 走査電子顕微鏡においては、２次電子像の観察
は最も重要な機能であり、そのために従来から２
次電子検出器の構造や配置については種々考案さ
れている。第５図及び第６図は従来の２次電子検
出の構成を示す例示であり、第５図の例で１は試
料、２は対物レンズを示す。試料１は試料移動機
構３の上に配置され。図示外の駆動機構により
Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に任意に移動可能である。対物レ
ンズ２の上方には集束レンズ、更には電子銃が配
置され、この電子銃からの電子線は集束レンズ、
対物レンズ２により細く集束されて試料１上に照
射される。対物レンズの中又はその近辺には電子
線偏向器が設置され、集束された電子線EBは試
料１上の一定領域を２次元的に走査する。４は２
次電子の検出器であり、電子線の光軸と直角な方
向に配置され、ライトパイプ５、シンチレータ
６、コロナリング７、コレクタ８及びライトパイ
プに接合された光電子増倍管から構成されてい
る。前記電子線EBの照射により試料１から発生
した２次電子はコロナリング７に印加された高電
圧により電位勾配により加速されてシンチレータ
６面に衝突する構成である。又第６図では試料面
に向けて尖つた対物レンズの側面に沿つて検出器
４を配置したもので、検出器４が試料の邪魔にな
らないようにするため第５図と同様試料面から離
して配置してある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記例示の装置においては、検出器４が試料の
邪魔にならないようにするには該検出器を試料か
ら大きく離して配置する必要があるが、このよう
に検出器を試料から離すと、試料近傍に分布する
加速電界が著しく弱くなり２次電子の検出効率は
非常に悪化する。そこで、第６図の例で検出器の
前方に補助加速電極を配設する構成のものも提案
されているが、試料面での電界は強くでき、検出
効率の向上は可能であるもののワーキングデイス
タンスが長くなると電子線通路上の電界が極度に
強くなり、電子線の走査面に歪みを発生すること
になり、歪んだ走査電子顕微鏡を観察することに
なる。

そこで、本発明は上記従来の装置の欠点に鑑み
電子線の走査面の歪みなしに２次電子の検出効率
を向上することを目的とするものである。

［問題点を解決するたの手段］ 本発明の構成は試料面に向けて尖つた形の対物
レンズを有し、試料から放射された電子線を捕捉
するための電子線検出器を該対物レンズの傾斜し
た側面に沿うように配置し、この検出器を包囲し
てメツシユ状の電極を配置し、該メツシユ状の電
極の下面は前記対物レンズの下面と略同一面にす
ると共に該電極の電位をワーキングデイスタンス
に応じて変化させる手段を具備した走査電子顕微
鏡に特徴がある。

［作用］ 本発明においては検出器は傾斜した対物レンズ
の側面に沿つて配置され、該検出器は下面が対物
レンズの下面と略同一面にされたメツシユ状電極
によつて包囲し、このメツシユ状の電極の電位を
ワーキングデイスタンスが大きいときは低く、ワ
ーキングデイスタンスが小さいときは高くするよ
うに該ワーキングデイスタンスにリンクして変化
させ、試料面上に張出した電界がワーキングデイ
スタンスに関係なしに適切に保たれるようになし
てある。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示す主要部概略図
であり、第５図と同一符号は同様な部材を示して
ある。第１図において検出器を構成するライトパ
イプ５やコロナリング７はメツシユ状の電極９に
包囲されており、電子は該メツシユ状電極の下面
からシンチレータ６の方に向けて進入する。又、
検出器は第６図の場合と同様、試料１に向けて尖
つた形の対物レンズの側面に沿つて配置されてい
る。前記メツシユ状電極の下面は対物レンズの下
面と略同一面に配置されており、又該電極には直
流電源１０から試料に対し正の２次電子加速用の
直流電圧が印加されている。該印加電圧は実際の
装置より異なるが数十ボルト乃至千ボルト程度で
ある。移動機構３は駆動装置１１によりＸ，Ｙ方
向に移動され、又移動機構は上下動装置１２の上
に載置され、駆動機構１３により光軸方向の位
置、つまりワーキングデスタンスが変化される。
１４は位置検出器でワーキングデイスタンスの大
きさを検出し、制御手段１５に供給している。こ
の制御手段位置検出器からのワーキングデイスタ
ンスに関する情報に基づき、前記直流電源１０を
制御する。即ち、ワーキングデイスタンスが小さ
いときはメツシユ状電極に比較的高電圧が印加さ
れ、試料面に電界が張出すようにし、又、ワーキ
ングデイスタンスが大きいときは電子線通路上の
電界があまり強くならないようにメツシユ状電極
の電圧を低くするように制御する。第２図はワー
キングデイスタンスWDと電極への印加電圧Ｖの
関係を示してあり、WDが８mmの場合500Vの電
圧が印加され、約WDが20mmまでは比較的急峻に
下降し、それよりWDが大きくなつた場合には緩
かな変化で下降する曲線に従つて電圧を制御す
る。勿論、第２図は一例であり、装置毎にこの特
性は異なつたものであり、又例えば数段階にワー
キングデイスタンスを変化するような場合には、
その段階に応じてステツプ状に印加電圧を変える
ようにすれば良い。

第３図及び第４図はワーキングデイスタンスを
変えた場合の試料付近の電界分布の概略と２次電
子の検出のされ方を描写するもので、第３図はワ
ーキングデイスタンスが小さいとき、第４図はワ
ーキングデイスタンスが大きいときである。図か
ら明らかなように、ワーキングデイスタンスが小
さいときは、メツシユ状電極９に比較的高い電圧
を与えるわけであるが、メツシユ状電極が試料１
に近いため電界の減衰は比較的少なく、試料１と
対物レンズの間の狭い空間にも充分に電界を張出
させることができる。又、第４図ではワーキング
デイスタンスが大きいので電極９による電界が電
子線の通路上に容易に張出すため、該電極９に印
加する電圧を押えても充分に２次電子は加速集束
され検出器に捕捉される。尚、メツシユ状電極の
下面が対物レンズの下面と略同一の水平面に置か
れているのは、２次電子を強く検出器方向に曲
げ、効率を稼ぐためである。

［効果］ 以上説明したように、本発明では対物レンズの
傾斜側面に沿つて配置した２次電子の検出器をメ
ツシユ状の電極で包囲すると同時に、その電極に
印加する電圧をワーキングデイスタンスが小さい
ときは高くし、ワーキングデイスタンスが大きい
ときは低くするように制御しているので、ワーキ
ングデイスタンスが小さく２次電子を引出し難い
場合でも充分な電界を試料面上に張出させること
ができ、又ワーキングデイスタンスが大きく電界
が容易に電子線通路上に張出し、電子線の軌道に
影響を与えるような場合には、その電界を弱くで
きる。従つて、常に高い効率で２次電子の検出が
できる同時に電界が電子線通路上に強く張出し過
ぎて走査面に歪みを与えるような弊害はなくな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す主要部概略
図、第２図乃至第４図は第１図の装置の動作説明
図、第５図及び第６図は従来の装置の例示であ
る。 １：試料、２：対物レンズ、３：移動機構、
５：ライトパイプ、６：シンチレータ、７：コロ
ナリング、９：メツシユ状電極、１０：直流電
源、１１：駆動装置、１２：試料上下装置、１
３：駆動装置、１４：位置検出器、１５：制御手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料面に向けて尖つた形の対物レンズを有
   し、試料から放射された電子線を捕捉するための
   電子線検出器を該対物レンズの傾斜した側面に沿
   うように設置し、この検出器を包囲してメツシユ
   状の電極を配置し、該メツシユ状の電極の下面は
   前記対物レンズの下面と略同一面にすると共に該
   電極の電位をワーキングデイスタンスに応じて変
   化させる手段を具備したことを特徴とする走査電
   子顕微鏡。 ２ 前記ワーキングデイスタンスが大きいときメ
   ツシユ状電極への印加電圧を低くし、ワーキング
   デイスタンスが小さいとき該印加電圧を高くする
   ように制御する特許請求の範囲第１項記載の走査
   電子顕微鏡。