JPH03152842A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電界放射形電子銃を備えた走査電子顕微鏡に関
する。

［従来の技術］ 従来、第４図に示すような構成の電界放出型電子銃を備
えた走査電子顕微鏡が知られている。第３において１は
エミッタ、２は第１陽極、３は第２陽極、４，５は集束
レンズ、６は対物レンズ、７は対物レンズ絞り、８は試
料、９は二次電子検出器、１０はエミッション電流検出
絞り、１１及び１２は増幅器、１３は割算演算器、１４
は増幅器、１５は陰極線管である。

上述のような構成の装置において、電界放出型電子銃は
エミッタ１と該エミッタに対向して設けられ、該エミッ
タより電子を放出させるための電界を形成する第１陽極
２と、該第１陽極２を通過する電子を加速し且つ第１陽
極と共に静電レンズを形成するための第２陽極３と、夫
々の陽極に電圧を印加するための電源（図示せず）から
構成されている。一般に前記電界放射型電子銃から放出
された電子ビームの電流（以下、エミッション電流と称
する。）は、電子銃起動時から徐々に減少し安定領域に
入り、その後放電領域において増加することが知られて
いる。また、該エミッション電流は常に細かく変動して
いることが知られている。　さて、このような電界放射
型走査電子顕微鏡においては、前記エミッション電流の
微小変動を有する電子ビームを試料に照射し、該試料か
ら放出された信号に基づいて陰極線管に試料像を表示す
るようにしているため、該エミッション電流の変動が試
料から得られた信号に含まれ、結果として陰極線管に表
示される試料像に雑音（エミッションノイズ）が入るこ
とになる。そこで、前記エミッションノイズを低減する
ために次のような信号処理が行われている。前記エミッ
タ１から放出された電子ビームＥＢの一部は該電子ビー
ムの通路に設けられたエミッション電流検出絞り１０に
よって検出され、該検出された信号は増幅器１１を介し
てアナログ割算演算器１３の分子信号Ｘとして供給され
る。一方、偏向コイル１６によって電子ビームを試料８
上で走査した際に該試料８から放出される二次電子は二
次電子検出器９によって検出され、増幅器１２を介して
増幅されて前記割算演算器１３に分母信号Ｚとして供給
される。

該割算演算器１３により前記２つの信号を割算すること
により、エミッション電流の変動成分の消去された信号
を得るようにしている。そして、該変動成分の消去され
た信号は増幅器１４を介して陰極線管１５に供給されて
、前記試料の走査電子顕微鏡像が画像表示される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述したような構成の装置では、検出絞りは
電子銃と集束レンズ４の間に配置されるが、エミッショ
ン電流の変動の大きさや変動の発生のタイミングがエミ
ッタ先端のビームの発生領域内であっても異なる（部分
差が生じる）ため、前記検出絞り１０によって検出され
た変動が試料８へ照射される電子ビームの変動とは一致
せず、該検出絞り１０による検出信号及び２次電子検出
器９の検出信号を割算演算器１３に供給し信号処理を行
なっても、ノイズ成分が消去されない場合がある。

そこで、第５図に示すように前記試料に最も近い対物レ
ンズ絞り７の吸収電流を増幅器１２を介して割算演算器
１３に供給して、ノイズ成分を消去することが行われて
いる。

しかし、試料に照射する電子ビームの照射電流Ｉｐ　　
（プローブ電流）を集束レンズ励磁値を変化させたり、
加速電圧を変化させて変更する場合には、前記対物レン
ズ絞り上での電子ビーム照射領域が変化することになる
。

第６図（ａ）は、集束レンズを弱励磁で使用した場合の
レイパスを示した図である。また、第６図（ｂ）は対物
レンズ絞り及び試料上に照射される電子ビームの照射領
域をエミッタ先端に投影することにより、試料に照射さ
れるプローブ電流ＩＰと、対物レンズ絞り７に吸収され
る電子ビーム電流の比率を示したものである。

ここで、例えば、集束レンズの励磁値を強励磁に変更し
、第７図（ａ）に示すようなレイパスとなった場合、該
励磁値の変化に対して、対物レンズ絞りでの吸収電流の
検出領域と試料上でのプローブ電流値の変化（増減）の
方向は第７図（ｂ）に示すように逆方向に変化する。そ
のため、前記増幅器１２及び１３の利得の一方を利得増
とし他方を利得域とするように適宜調整することが必要
となる。しかし、前述のように検出信号を電気的に補正
してから割算演算器において割算演算を行なう場合は割
算演算器に供給される検出信号の精度が夫々大きく異な
ることにより、正確なノイズの消去が行なえなくなるこ
とが問題となっている。

本発明は、上述した問題点を考慮し、集束レンズの励磁
値または加速電圧値の変更によっても一定の比率で検出
信号を得、一定の精度で正確なノイズ消去を行なうこと
のできる走査電子顕微鏡を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は、電界放射形電子銃から放出された電子ビーム
を集束してその一部を電子線プローブとして試料に照射
する手段と、前記電子ビーム通路に配置され前記電界放
射形電子銃から放出された電子ビーム電流の一部を検出
する検出絞りとを備え、前記電子ビームの照射により試
料から放出される信号及び前記検出絞りによって検出さ
れた信号に基づいて画像表示装置上に試料像を表示する
ようにした装置において、集束レンズと対物レンズ絞り
との間に立体角制御絞りを設け、前記対物レンズ絞りに
照射される電子ビームの照射領域が集束レンズ励磁強度
の変更または加速電圧の変更に伴うプローブ電流の増減
に追随して増減するようにしたことを特徴としている。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明による走査電子顕微鏡の一実施例を説明する
ための装置構成図、第２図（ａ）。

（ｂ）及び第３図（ａ）、（ｂ）は動作を説明するため
の図である。第１図において第５図と同一の構成要素に
は同一番号を付すと共に、説明を省略する。第１図に示
す実施例が従来例と異なるのは、集束レンズ５と対物レ
ンズ絞り７との間に立体角制御絞り１７を設け、前記対
物レンズ絞り７に照射される電子ビームの照射領域が集
束レンズ４．５の励磁強度の増減に追随して増減するよ
うにした点である。

第２図（ａ）は、集束レンズを弱励磁で使用した場合の
レイパスを示した図であり、（ｂ）は立体角制御絞り１
７．対物レンズ絞り７及び試料８上に照射される電子ビ
ームの照射領域をエミッタ先端に投影することにより、
試料に照射されるプローブ電流ＩＰと、対物レンズ絞り
１７及び立体角制御絞りに吸収される電子ビーム電流の
比率を示した図である。

ここで、集束レンズの励磁値を強励磁に変更して、第３
図（ａ）に示すようなレイパスとなった場合、立体角制
御絞り１７．対物レンズ絞り７及び試料８上に照射され
る電子ビームの照射領域をエミッタ先端に投影すると、
試料に照射されるプローブ電流１．と、対物レンズ絞り
１７に吸収される電子ビーム電流の比率は第３図（ｂ）
に斜線で示すような領域となり、その比率は集束レンズ
の励磁を弱励磁とした場合と略同じになる。

このように、集束レンズの励磁値を変更した場合であっ
ても、試料を照射するプローブ電流に追随して、対物レ
ンズ絞り７上で電子ビームをプローブ電流に対して略一
定の比率となるような領域で検出することができる。そ
のため、増幅器１２及び１３の利得が双方で大幅に変わ
ることがないので、割算演算器において割算演算を行な
う場合でも、割算演算器に供給される検出信号の精度が
雨検出信号間で常に略一定の比率となるため、正確なノ
イズの消去が行なえる。

なお、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、本
発明は種々変形して実施することができる。例えば、上
述した実施例において加速電圧または集束レンズの励磁
値を大幅に変更した場合であって、立体角制御絞りに電
子ビームが照射されなくなるような場合には、該絞り穴
径を変えるかまたは該絞り位置を光軸方向へ移動して、
対物レンズ絞り上での電子ビームの照射領域を調整する
必要がある。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電界
放射形電子銃から放出された電子ビームを集束してその
一部を電子線プローブとして試料に照射する手段と、前
記電子ビーム通路に配置され前記電界放射形電子銃から
放出された電子ビーム電流の一部を検出する検出絞りと
を備え、前記電子ビームの照射により試料から放出され
る信号及び前記検出絞りによって検出された信号に基づ
いて画像表示装置上に試料像を表示するようにした装置
において、集束レンズと対物レンズ絞りとの間に立体角
制御絞りを設け、前記対物レンズ絞りに照射される電子
ビームの照射領域が集束レンズ励磁強度の変更または加
速電圧の変更に伴うプローブ電流の増減に追随して増減
するようにしたことにより、集束レンズの励磁値または
加速電圧値の変更によっても、対物レンズ絞りより試料
照射電流に対して一定比率で検出信号を得ることができ
るため、常に一定の精度で正確なノイズ消去を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による走査電子顕微鏡の一実施例を説明
するための装置構成図、第２図（ａ）。 （ｂ）及び第３図（ａ）、（ｂ）は動作を説明するため
の図、第４図乃至第７図は従来例を説明するための図で
ある。 １：エミッタ ３：第２陽極 ６：対物レンズ ８：試料 １１．１２：増幅器 １４：増幅器 １６：偏向器 １７：立体角制御絞り ２　： ４、５＝ ７　： ９　： １３　＝ １５　＝ 第１陽極 集束レンズ 対物レンズ絞り 二次電子検出器 割算演算器 陰極線管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電界放射形電子銃から放出された電子ビームを集
   束してその一部を電子線プローブとして試料に照射する
   手段と、前記電子ビーム通路に配置され前記電界放射形
   電子銃から放出された電子ビーム電流の一部を検出する
   検出絞りとを備え、前記電子ビームの照射により試料か
   ら放出される信号及び前記検出絞りによって検出された
   信号に基づいて画像表示装置上に試料像を表示するよう
   にした装置において、集束レンズと対物レンズ絞りとの
   間に立体角制御絞りを設け、前記対物レンズ絞りに照射
   される電子ビームの照射領域が集束レンズ励磁強度の変
   更または加速電圧の変更に伴うプローブ電流の増減に追
   随して増減するようにしたことを特徴とする走査電子顕
   微鏡。