JPH0547331A - Scanning electron microscope - Google Patents

Scanning electron microscope

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JPH0547331A
JPH0547331A JP3207706A JP20770691A JPH0547331A JP H0547331 A JPH0547331 A JP H0547331A JP 3207706 A JP3207706 A JP 3207706A JP 20770691 A JP20770691 A JP 20770691A JP H0547331 A JPH0547331 A JP H0547331A
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JP
Japan
Prior art keywords
hole
sample
magnetic field
outer diameter
optical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP3207706A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Nakasuji
護 中筋
Hiroyasu Shimizu
弘泰 清水
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Publication of JPH0547331A publication Critical patent/JPH0547331A/en
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Abstract

PURPOSE:To satisfactorily observe the bottom section of a hole having a high aspect ratio and formed on a sample face without applying strong magnetic field to the sample face. CONSTITUTION:In a scanning electron microscope provided with an objective lens 14 storing a sample 9 between an upper electrode 15a on the electron gun 1 side and a lower electrode 15b faced to the upper electrode 15a and detecting the secondary electrons from the sample 9 to observe the surface of the sample 9, the outer diameter phi2 of the lower electrode 15b is made smaller than the outer diameter phi1 of the upper electrode 15a on the electrode gun 1 side. The secondary electrons discharged nearly in the vertical direction from the bottom section of a hole 9a on the surface of the sample 9 are fed to a secondary electron detector 10 along the magnetic field diverged to the upper electrode 15a side.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばアスペクト比
(深さ/内径)が高い穴の底であっても良好に観測でき
る走査電子顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning electron microscope capable of observing even the bottom of a hole having a high aspect ratio (depth / inner diameter).

【0002】[0002]

【従来の技術】走査電子顕微鏡の観測対象は様々である
が、例えばシリコン基板上に塗布された厚さ1.5μm
程度のレジストの薄膜に形成された内径が0.3μm〜
0.8μm程度の穴を通してそのシリコン基板の表面の
状態を観測したい場合がある。このようなアスペクト比
(深さ/内径)が高い穴の底を明瞭に観測するために
は、所謂インレンズ型の対物レンズを用いた走査電子顕
微鏡が使用される。
2. Description of the Related Art There are various objects to be observed by a scanning electron microscope. For example, a thickness of 1.5 μm coated on a silicon substrate.
The inner diameter formed on the resist thin film is about 0.3 μm
There are cases where it is desired to observe the state of the surface of the silicon substrate through a hole of about 0.8 μm. In order to clearly observe the bottom of the hole having such a high aspect ratio (depth / inner diameter), a scanning electron microscope using a so-called in-lens type objective lens is used.

【0003】図3は従来のインレンズ型の対物レンズを
用いた走査電子顕微鏡の構成を示し、この図3におい
て、電子銃1から光軸AXを軸として放出された電子線
は照射レンズ2により1度集束される。この集束された
電子線は再び拡散した後、2段の偏向器3及び4よりな
る電子線走査装置により2次元的又は1次元的に走査さ
れてインレンズ型の対物レンズ5に入射する。この対物
レンズ5は試料上で電子線のビーム径が最小になるよう
に電子線を絞り込むものである。
FIG. 3 shows the structure of a scanning electron microscope using a conventional in-lens type objective lens. In FIG. 3, the electron beam emitted from the electron gun 1 about the optical axis AX is irradiated by the irradiation lens 2. It is focused once. The focused electron beam is diffused again, and then two-dimensionally or one-dimensionally scanned by the electron beam scanning device including the two-stage deflectors 3 and 4, and enters the in-lens type objective lens 5. The objective lens 5 narrows down the electron beam so that the beam diameter of the electron beam on the sample is minimized.

【0004】この対物レンズ5において、6は略円筒型
のヨークを示し、このヨーク6の電子銃1側には光軸A
Xを中心とした開口部を有し外径がφ1の円筒状の上極
6aが形成され、この上極6aの周囲にコイル7が巻回
され、この上極6aに対向するように外径がφ2の円板
状の磁性材料よりなるテーブルを兼用した下極8が配置
されている。この下極8は非磁性材よりなる基台12A
上に載置され、この基台12Aは真空シール材12Bを
介してヨーク6の底面部6bに密着し、この底面部6b
と下極8とにより磁気回路が形成されている。そして、
そのテーブル兼用の下極8の上に試料9が支持されてい
る。そのテーブルを任意の位置に移動させても対物レン
ズ5が動作するように、その下極8の外径φ2は十分大
きい寸法に設定されている。従って、上極6aの外径φ
1は下極8の外径φ2よりも小さく設定されている。そ
の試料9は、そのヨーク6の外壁に形成された図示省略
された穴を通して外部より位置を変えることができるよ
うになされている。
In the objective lens 5, reference numeral 6 denotes a substantially cylindrical yoke, and the optical axis A is provided on the yoke 6 side of the yoke 6.
A cylindrical upper pole 6a having an opening centered at X and an outer diameter of φ1 is formed, and a coil 7 is wound around the upper pole 6a so that the outer diameter is opposite to the upper pole 6a. The lower pole 8 also serving as a table made of a disk-shaped magnetic material of φ2 is arranged. The lower pole 8 is a base 12A made of a non-magnetic material.
This base 12A is placed on the bottom surface 6b of the yoke 6 via the vacuum seal material 12B.
And the lower pole 8 form a magnetic circuit. And
A sample 9 is supported on the lower electrode 8 which also serves as a table. The outer diameter φ2 of the lower pole 8 is set to a sufficiently large dimension so that the objective lens 5 operates even if the table is moved to an arbitrary position. Therefore, the outer diameter φ of the upper pole 6a
1 is set to be smaller than the outer diameter φ2 of the lower pole 8. The sample 9 can be relocated from the outside through a hole (not shown) formed in the outer wall of the yoke 6.

【0005】その上極6aの先端部からわずかに離れた
位置に、光軸AXを中心とした開口部を有する円板状の
2次電子検出器10が配置され、この2次電子検出器1
0とその上極6aの先端部との間に光軸AXを中心とし
た小さな開口部を有する開口アパーチャ板11が配置さ
れている。2次電子検出器10は、ガラス板の表面にシ
ンチレータを塗布して例えば5〜20kVの高電圧をか
けたものであり、そのシンチレータに試料から放出され
た2次電子が衝突すると光が射出され、この光が図示省
略したライトガイドを介して光電変換素子に導かれる。
また、開口アパーチャ板11は、例えば白金又はモリブ
デン等の高融点金属から形成され、試料9に照射される
1次電子線の開口数を所定の値に制限する。なお、図3
例においては、簡単のため非点補正装置及びアライナ等
は省略してある。
A disc-shaped secondary electron detector 10 having an opening centered on the optical axis AX is arranged at a position slightly away from the tip of the upper pole 6a. The secondary electron detector 1
An aperture aperture plate 11 having a small opening centered on the optical axis AX is arranged between 0 and the tip of the upper pole 6a. The secondary electron detector 10 is one in which a scintillator is applied to the surface of a glass plate and a high voltage of, for example, 5 to 20 kV is applied, and when the secondary electron emitted from the sample collides with the scintillator, light is emitted. This light is guided to the photoelectric conversion element via a light guide (not shown).
The aperture plate 11 is made of a refractory metal such as platinum or molybdenum, and limits the numerical aperture of the primary electron beam with which the sample 9 is irradiated to a predetermined value. Note that FIG.
In the example, the astigmatism correction device and the aligner are omitted for simplicity.

【0006】従来はφ1<φ2が成立しているので、上
極6aと下極8との間に形成される磁場Bは上極6a側
で強く下極8側(即ち、試料9側)で弱くなっている。
例えば試料9の表面に高いアスペクト比の穴9aが形成
されているものとする。そして、電子線走査装置で電子
ビームを走査しているときに、電子銃1側から開口アパ
ーチャ板11の開口部とその穴9aの底部とを結ぶ軌跡
13Aに沿って1次電子が集束されると、その穴9aの
底部より2次電子が放出されるので、この2次電子を2
次電子検出器10まで導くことができれば、その穴9a
の底部の状態を映像化して観察することができる。
Since conventionally φ1 <φ2 is established, the magnetic field B formed between the upper pole 6a and the lower pole 8 is strong on the upper pole 6a side and on the lower pole 8 side (that is, the sample 9 side). It's getting weaker.
For example, it is assumed that a hole 9a having a high aspect ratio is formed on the surface of the sample 9. Then, when the electron beam is being scanned by the electron beam scanning device, the primary electrons are focused along the locus 13A connecting the opening of the aperture plate 11 and the bottom of the hole 9a from the electron gun 1 side. Then, secondary electrons are emitted from the bottom of the hole 9a.
If it can lead to the next electron detector 10, its hole 9a
The state of the bottom of the can be visualized and observed.

【0007】この場合、その穴9aはアスペクト比が高
いため、磁場Bが弱いときにはその穴9aの底部から放
出される2次電子の内で光軸AXに垂直な方向への初速
度を有するものははとんどその穴9aの側壁に吸収され
てしまう。これに関して、磁場Bの中でその磁場の方向
にvzでその磁場に垂直な面内でvxの速度成分を有す
る電子は、その磁場Bの方向にはそのまま速度vzで進
行すると共に、その磁場に垂直な面内では半径rがvx
/Bに比例して定まるサイクロトロン運動をすることが
知られている。これは磁場Bを強くすればする程その電
子は小さい半径のサイクロトロン運動をすると共に、電
子は磁力線(磁場のベクトル)に沿って螺旋状にからみ
つきながら運動することを意味する。
In this case, since the hole 9a has a high aspect ratio, when the magnetic field B is weak, the secondary electrons emitted from the bottom of the hole 9a have an initial velocity in the direction perpendicular to the optical axis AX. Most of the material is absorbed by the side wall of the hole 9a. In this regard, in the magnetic field B, an electron having a velocity component of vx in the plane perpendicular to the magnetic field vz in the direction of the magnetic field B progresses as it is in the direction of the magnetic field B at the velocity vz, and Radius r is vx in the vertical plane
It is known to have a cyclotron motion that is determined in proportion to / B. This means that the stronger the magnetic field B is, the more the electron makes cyclotron motion with a smaller radius, and the electron moves while spirally entwining along the magnetic field line (magnetic field vector).

【0008】そこで、従来はその試料9の観察面でその
磁場Bが強くなるようにして、その穴9aの底部で発生
した2次電子にその穴9aの直径よりも小さな直径のサ
イクロトロン運動をさせ、例えば図3の螺旋状の軌跡1
3Bに沿ってその2次電子を2次電子検出器10に導く
ようにしていた。この方法によれば、磁場Bを強くする
ことにより、その穴9aの底部で発生した2次電子の大
部分をその穴9aの外へ導き出すことができる。
Therefore, conventionally, the magnetic field B is made strong on the observation surface of the sample 9, and the secondary electrons generated at the bottom of the hole 9a are caused to undergo cyclotron motion having a diameter smaller than the diameter of the hole 9a. , For example, spiral locus 1 in FIG.
The secondary electrons were guided to the secondary electron detector 10 along 3B. According to this method, by strengthening the magnetic field B, most of the secondary electrons generated at the bottom of the hole 9a can be led out of the hole 9a.

【0009】一方、その穴9aの底部から光軸AXに略
平行に電子銃1側に放出される2次電子は、高い磁場を
かけなくともそのままその穴の外に出ることができる。
しかしながら、従来は上極6aの方が下極8に比べて磁
場がかなり強いので、そのように光軸AXに略平行に放
出された2次電子はその上極6aの方向に進んでしま
い、2次電子検出器10では捕捉できない傾向があっ
た。
On the other hand, the secondary electrons emitted from the bottom of the hole 9a to the electron gun 1 side substantially parallel to the optical axis AX can go out of the hole as they are without applying a high magnetic field.
However, since the magnetic field of the upper pole 6a is considerably stronger than that of the lower pole 8 in the related art, the secondary electrons thus emitted substantially parallel to the optical axis AX proceed in the direction of the upper pole 6a, The secondary electron detector 10 tended to be unable to capture.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の装置によれば、
試料面での磁場Bを強くすることによりその試料面に形
成されたアスペクト比の高い穴9aの底部の状態を観察
することができる。この場合、その穴9aの直径がより
小さくなると、その直径よりも更に小さい直径のサイク
ロトロン運動をさせるためには、その試料面に非常に強
い磁場をかけなければならない。しかしながら、磁性体
の飽和等の現象により強い磁場の発生には限界があり、
直径がある程度よりも小さい穴の底部は良好に観察でき
ない不都合があった。
According to the conventional device,
By increasing the magnetic field B on the sample surface, the state of the bottom of the hole 9a having a high aspect ratio formed on the sample surface can be observed. In this case, if the diameter of the hole 9a becomes smaller, a very strong magnetic field must be applied to the sample surface in order to make the cyclotron motion with a diameter smaller than that diameter. However, there is a limit to the generation of a strong magnetic field due to a phenomenon such as saturation of a magnetic material,
The bottom of the hole whose diameter is smaller than a certain extent has the disadvantage that it cannot be observed well.

【0011】本発明は斯かる点に鑑み、試料面に強い磁
場をかけることなしに、その試料面に形成された高いア
スペクト比の穴の底部を良好に観察できる走査電子顕微
鏡を提供することを目的とする。
In view of the above point, the present invention provides a scanning electron microscope capable of satisfactorily observing the bottom of a high aspect ratio hole formed on a sample surface without applying a strong magnetic field to the sample surface. To aim.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図1に
示す如く、電子銃(1)側の磁極(15a)とこの磁極
に対向する対極(15b)との間に試料(9)を収納す
る対物レンズ(14)を有し、その試料(9)からの2
次電子を検出してその試料(9)の表面を観察する走査
電子顕微鏡において、その電子銃(1)側の磁極(15
a)の外径φ1よりもその対極(15b)の外径φ2を
小さくしたものである。
In the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a sample (9) is provided between a magnetic pole (15a) on the side of an electron gun (1) and a counter electrode (15b) facing the magnetic pole. It has an objective lens (14) to be housed, and 2 from the sample (9)
In the scanning electron microscope which detects the secondary electrons and observes the surface of the sample (9), the magnetic pole (15) on the electron gun (1) side
The outer diameter φ2 of the counter electrode (15b) is smaller than the outer diameter φ1 of a).

【0013】また、本発明は更に、その試料(9)の観
測点(9a)をその対物レンズ(14)の光軸AXから
ずらしたものである。
Further, the present invention is such that the observation point (9a) of the sample (9) is displaced from the optical axis AX of the objective lens (14).

【0014】[0014]

【作用】斯かる本発明によれば、例えば図2に示すよう
に、その試料(9)の表面に穴(9a)が形成されてい
るとすると、1次電子の照射によりその穴(9a)の底
部で2次電子が発生する。これら2次電子の内、その光
軸AXに対してなす角度が大きい方向に射出される電子
については、その穴(9a)の側壁で大部分が吸収され
てその穴(9a)の外には出ないので、2次電子の検出
はできない。しかしながら、その光軸AXの方向又はそ
の光軸AXに対してなす角が小さい方向に射出される2
次電子は、その穴(9a)の側壁に衝突することなくそ
の穴(9a)の外に出ることができる。
According to the present invention, assuming that the hole (9a) is formed on the surface of the sample (9) as shown in FIG. 2, the hole (9a) is irradiated by the irradiation of primary electrons. Secondary electrons are generated at the bottom of the. Of these secondary electrons, most of the electrons emitted in the direction in which the angle with respect to the optical axis AX is large are absorbed by the side wall of the hole (9a), and the electrons are emitted outside the hole (9a). Since it does not appear, secondary electrons cannot be detected. However, the light is emitted in the direction of the optical axis AX or in the direction with a small angle with respect to the optical axis AX.
Secondary electrons can exit the hole (9a) without colliding with the side wall of the hole (9a).

【0015】その穴(9a)の外に出た2次電子は、サ
イクロトロン運動により磁力線の回りを回りながら2次
電子の検出器(10)の方向に向かって進む。本発明に
おいては、その対物レンズ(14)のその電子銃(1)
側の磁極(15a)の外径φ1よりもその対極(15
b)の外径φ2の方が小さくなっているので、磁場は試
料(9)からその電子銃(1)側の磁極(15a)の方
向へは発散する状態になっている。このため、2次電子
は次第にその光軸AXから離れた軌道を取るので、その
光軸AXから離れた位置に2次電子の検出器(10)を
設けておくことにより、その2次電子はその検出器(1
0)で捕捉することができる。
The secondary electrons, which have come out of the hole (9a), travel toward the secondary electron detector (10) while moving around the magnetic field lines due to the cyclotron motion. In the present invention, the electron gun (1) of the objective lens (14)
Than the outer diameter φ1 of the magnetic pole (15a) on the side
Since the outer diameter φ2 of b) is smaller, the magnetic field is in a state of diverging from the sample (9) toward the magnetic pole (15a) on the electron gun (1) side. Therefore, the secondary electrons gradually take an orbit away from the optical axis AX. Therefore, by providing a secondary electron detector (10) at a position away from the optical axis AX, the secondary electron is The detector (1
0) can be captured.

【0016】また、磁場はその電子銃(1)側の磁極
(15a)の方向に発散する状態であるため、その検出
器(10)の位置での磁場の強さは試料(9)の表面で
の強さに比べてかなり小さくなっている。従って、その
2次電子はその磁場の拘束を離れてその検出器(10)
に印加された正の電圧による電界の方向に向かう軌道を
取り易くなり、その検出器(10)に入射し易くなる。
Since the magnetic field diverges in the direction of the magnetic pole (15a) on the electron gun (1) side, the strength of the magnetic field at the position of the detector (10) is the surface of the sample (9). It is considerably smaller than the strength in. Therefore, the secondary electrons leave the magnetic field constraint and the detector (10)
It becomes easy to take a trajectory toward the direction of the electric field due to the positive voltage applied to the detector (10), and it becomes easy to enter the detector (10).

【0017】また、その試料(9)の観測点としての穴
(9a)がその対物レンズ(14)の光軸AXの近傍に
在る場合には、その穴(9a)の底部から放出された2
次電子はその光軸AXに沿って進み、検出器(10)に
は入射しにくくなる。これに対して、その穴(9a)を
その光軸AXからずらすようにすると、その穴(9a)
の底部から垂直方向に放出された2次電子は磁場に沿っ
た軌道を取りその検出器(10)に入射し易くなるの
で、その穴(9a)の底部を良好に観察することができ
る。
When the hole (9a) as the observation point of the sample (9) is near the optical axis AX of the objective lens (14), it is emitted from the bottom of the hole (9a). Two
The secondary electrons travel along the optical axis AX and are less likely to enter the detector (10). On the other hand, when the hole (9a) is displaced from the optical axis AX, the hole (9a)
The secondary electrons vertically emitted from the bottom of the hole take a trajectory along the magnetic field and easily enter the detector (10), so that the bottom of the hole (9a) can be observed well.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図1及び図2
を参照して説明しよう。これら図1及び図2において図
3に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明は
省略する。図1は本例の走査電子顕微鏡の全体の構成を
示し、この図1において、14はインレンズ型の対物レ
ンズであり、電子銃1から光軸AXに沿って放出された
電子線を、照射レンズ2により一度集束した後に、偏向
器3及び4よりなる電子線走査装置により偏向してその
対物レンズ14に照射する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
Let us explain with reference to. 1 and 2, those parts corresponding to those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 shows the entire configuration of the scanning electron microscope of this example. In FIG. 1, 14 is an in-lens type objective lens, which irradiates an electron beam emitted from the electron gun 1 along an optical axis AX. After the light beam is focused by the lens 2, it is deflected by the electron beam scanning device including the deflectors 3 and 4, and the objective lens 14 is irradiated therewith.

【0019】その対物レンズ14において、15は光軸
AXを軸とする略円筒上のヨークであり、このヨーク1
5の電子銃1側の面に底面の外径がφ1である皿状の上
極15aを形成する。その上極15aには光軸AXを中
心として直径がφ3の円形の開口部15cを穿ち、その
上極15aに対向するようにそのヨーク15の底面部に
外径φ2の円柱状の下極15bを形成し、この下極15
bの周囲にコイル16を巻回する。そして、本例ではそ
の上極15aの底面部の外径φ1が、その下極15bの
外径φ2よりも大きくなるようにする。即ち、φ1>φ
2が成立するので、本例の場合には、磁力線(磁場Bの
ベクトル)は下極15bから上極15aの方向に発散す
るような状態となる。磁場Bの強さは磁束の全面積に反
比例するので、本例では下極15b側よりも上極15a
側の方が磁場が弱い。
In the objective lens 14, 15 is a substantially cylindrical yoke having the optical axis AX as an axis.
A dish-shaped upper pole 15a having an outer diameter of φ1 is formed on the surface of the No. 5 on the electron gun 1 side. The upper pole 15a has a circular opening 15c with a diameter of φ3 about the optical axis AX. Forming the lower pole 15
The coil 16 is wound around b. In this example, the outer diameter φ1 of the bottom portion of the upper pole 15a is set to be larger than the outer diameter φ2 of the lower pole 15b. That is, φ1> φ
Since 2 is established, in the case of this example, the magnetic force lines (vectors of the magnetic field B) diverge from the lower pole 15b to the upper pole 15a. Since the strength of the magnetic field B is inversely proportional to the total area of the magnetic flux, in this example, the upper pole 15a is higher than the lower pole 15b side.
The magnetic field is weaker on the side.

【0020】数値的には、一例として上極15aの底面
部の外径φ1は10〜30mm程度、開口部15cの内
径φ3は5〜10mm程度、下極15bの外径φ2は5
〜15mm程度であり、上極15aと下極15bとのギ
ャプは5〜15mm程度である。
Numerically, as an example, the outer diameter φ1 of the bottom surface of the upper pole 15a is about 10 to 30 mm, the inner diameter φ3 of the opening 15c is about 5 to 10 mm, and the outer diameter φ2 of the lower pole 15b is 5.
The gap between the upper electrode 15a and the lower electrode 15b is about 5 to 15 mm.

【0021】また、そのコイル16の上に載置された移
動自在なテーブル8A及び8Bを介して、その上極15
aと下極15bとの間のこの下極15bに近い位置に試
料9を設置し、そのヨーク15の側壁に形成された穴1
5cを通してその試料9の位置を適宜変えるようにす
る。そして、その試料9の上方でその上極15aに近い
位置に高電圧が印加された2次電子検出器10を配置
し、この2次電子検出器10とその上極15aとの間に
開口アパーチャ板11を配置する。
Also, the upper pole 15 is mounted on the coil 16 via movable tables 8A and 8B which are movable.
The sample 9 is installed at a position near the lower pole 15b between the a and the lower pole 15b, and the hole 1 formed in the side wall of the yoke 15
The position of the sample 9 is appropriately changed through 5c. A secondary electron detector 10 to which a high voltage is applied is arranged above the sample 9 at a position close to the upper pole 15a, and an aperture aperture is provided between the secondary electron detector 10 and the upper pole 15a. The plate 11 is arranged.

【0022】本例でアスペクト比の高い穴の底部を観察
する場合の動作について説明するに、本例の観察対象
(観側点)は試料9の表面に形成された穴9aであると
する。この場合、偏向器3及び4に所定の直流電流を流
すことによって、1次電子線は開口アパーチャ板11の
開口部を通る軌跡12に沿ってその穴9aの底部に達す
る。そして、それら偏向器3及び4に交流電流を重畳し
てその1次電子線でその試料9の表面を面走査すること
によって、その穴9aを囲む所定領域の平面像を得るこ
とができる。
The operation of observing the bottom of a hole having a high aspect ratio in this example will be described. It is assumed that the observation target (viewing side point) in this example is the hole 9a formed on the surface of the sample 9. In this case, the primary electron beam reaches the bottom of the hole 9a along the locus 12 passing through the opening of the aperture plate 11 by passing a predetermined direct current through the deflectors 3 and 4. Then, an AC current is superposed on the deflectors 3 and 4, and the surface of the sample 9 is surface-scanned by the primary electron beam to obtain a plane image of a predetermined region surrounding the hole 9a.

【0023】図2を参照して、その穴9aの底部から発
生した2次電子の状態について説明する。この場合、本
例では上極15aの外径の方が下極15bの外径よりも
大きいので、磁力線(磁場Bのベクトル)は下極15b
から上極15aの方向に発散するような状態で形成され
ている。従って、その穴9aの底部に略垂直な方向に
(即ち、光軸AXに略平行に)放出された2次電子は、
例えば軌跡17に沿ってサイクロトロン運動に基づく螺
旋運動をしながら2次電子検出器10に入射する。特に
本例では上極15a側での磁場は下極15b側に比べて
弱いので、その穴9aの外部に放出された2次電子は、
その上極15a側の磁場に拘束されることなくその2次
電子検出器10に印加された高電位に引かれて、その検
出器10に入射し易くなっている。
The state of secondary electrons generated from the bottom of the hole 9a will be described with reference to FIG. In this case, since the outer diameter of the upper pole 15a is larger than the outer diameter of the lower pole 15b in this example, the line of magnetic force (vector of the magnetic field B) is lower pole 15b.
Is formed so as to diverge in the direction from the upper pole 15a to the upper pole 15a. Therefore, the secondary electrons emitted in a direction substantially perpendicular to the bottom of the hole 9a (that is, substantially parallel to the optical axis AX) are
For example, the light enters the secondary electron detector 10 while making a spiral motion based on the cyclotron motion along the locus 17. Particularly in this example, the magnetic field on the side of the upper pole 15a is weaker than that on the side of the lower pole 15b, so the secondary electrons emitted outside the hole 9a are
Without being bound by the magnetic field on the side of the upper pole 15a, the secondary electron detector 10 is attracted to the high potential applied to the secondary electron detector 10 and easily enters the detector 10.

【0024】同様に、その穴9aの底部から発生した2
次電子の内、光軸AXに対する傾きが比較的小さく1回
程度その穴9aの側壁に反射されただけで外部に放出さ
れるものは、例えば磁力線に平行になる軌跡18に沿っ
てその検出器10に入射することができる。図1に戻
り、本例においては、上極15aの外径φ1を下極15
bの外径φ2の3倍程度以上に設定したときに、特にそ
の穴9aの底部を良好に観察することができた。この場
合には、2次電子検出器10上における磁場の強さは、
試料9上における磁場の強さに比べて略1/10になっ
ているので、2次電子検出器10上での磁場の強さを試
料9上での強さの1/10程度以下にすると、特に良好
に穴の底部を観察できることになる。また、磁場の強さ
は通常の低加速電圧の一次電子線を通常に合焦させるの
に必要な強さで良く、試料9の位置での磁場の強さが例
えば1000ガウス程度であるときには、外径φ1が外
径φ2の3倍程度の場合には2次電子検出器10の位置
での磁場の強さは100ガウス程度である。
Similarly, 2 generated from the bottom of the hole 9a
Among the secondary electrons, those having a relatively small inclination with respect to the optical axis AX and emitted to the outside after being reflected by the side wall of the hole 9a about once are the detectors along the locus 18 parallel to the magnetic lines of force, for example. It can be incident on 10. Returning to FIG. 1, in this example, the outer diameter φ1 of the upper pole 15a is set to the lower pole 15a.
When the outer diameter of b was set to about 3 times or more, the bottom of the hole 9a could be particularly well observed. In this case, the strength of the magnetic field on the secondary electron detector 10 is
Since it is about 1/10 of the strength of the magnetic field on the sample 9, if the strength of the magnetic field on the secondary electron detector 10 is set to about 1/10 or less of the strength on the sample 9. It will be possible to observe the bottom of the hole particularly well. The strength of the magnetic field may be that required for normally focusing the primary electron beam of a low acceleration voltage, and when the strength of the magnetic field at the position of the sample 9 is, for example, about 1000 gauss, When the outer diameter φ1 is about three times the outer diameter φ2, the strength of the magnetic field at the position of the secondary electron detector 10 is about 100 Gauss.

【0025】このように本例によれば、試料の表面の穴
の底部から略垂直方向に放出された2次電子を積極的に
捕捉するようにしているので、その試料面での磁場の強
さを通常よりも大きくすることなく、アスペクト比の高
い穴の底部を良好に観察することができる利点がある。
更に、その穴の内径が小さい場合でもその穴の底部から
略垂直に放出される2次電子は存在するので、磁場を特
に強くすることなくその穴の底部を観察することができ
る。
As described above, according to this example, the secondary electrons emitted from the bottom of the hole on the surface of the sample in a substantially vertical direction are positively captured, so that the strength of the magnetic field on the sample surface is increased. There is an advantage that the bottom of a hole having a high aspect ratio can be satisfactorily observed without making the height larger than usual.
Furthermore, even if the inner diameter of the hole is small, there are secondary electrons emitted from the bottom of the hole substantially vertically, so that the bottom of the hole can be observed without particularly increasing the magnetic field.

【0026】なお、図2では説明の便宜上、その穴9a
の中心と光軸AXとの間隔δは大きくしてあるが、実際
にはその間隔δが100μm程度であるときに、その穴
9aの底部を明るく良好に観察することができた。逆に
その穴9aが光軸AX上に位置すると(即ち、δ=
0)、その穴9aの底部は暗くなり観察しにくくなっ
た。これは、その場合には、その穴9aの底部から光軸
AXに略平行に放出された2次電子はそのまま2次電子
検出器10には捕捉されずに電子銃1の方向に進んでし
まうからであると考えられる。
In FIG. 2, the hole 9a is shown for convenience of explanation.
Although the distance δ between the center of the optical axis and the optical axis AX is large, in reality, when the distance δ was about 100 μm, the bottom of the hole 9a could be brightly and satisfactorily observed. Conversely, when the hole 9a is located on the optical axis AX (that is, δ =
0), the bottom of the hole 9a became dark and difficult to observe. This is because in that case, the secondary electrons emitted from the bottom of the hole 9a substantially parallel to the optical axis AX proceed to the electron gun 1 without being captured by the secondary electron detector 10 as they are. It is thought to be from.

【0027】また、図1において、その開口アパーチャ
板11をより電子銃1側に移動して固定し、その2次電
子検出器10を偏向器4と上極15aとの中間の位置1
9に設けた場合でも、その穴9aの底部を良好に観察す
ることができた。これは、その上極15aより上の部分
は磁界が弱く、2次電子はその2次電子検出器が作る高
電位の電界に引かれて、その2次電子検出器に入射し易
いからであると考えられる。
Further, in FIG. 1, the aperture aperture plate 11 is moved toward the electron gun 1 side and fixed, and the secondary electron detector 10 thereof is located at the intermediate position 1 between the deflector 4 and the upper pole 15a.
Even when it was provided in No. 9, the bottom of the hole 9a could be observed well. This is because the magnetic field is weak in the portion above the upper pole 15a, and the secondary electrons are easily attracted to the secondary electron detector by being attracted to the high-potential electric field created by the secondary electron detector. it is conceivable that.

【0028】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
As described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、電子銃側の磁極の外径
よりも対極の外径を小さくしているので、その電子銃側
の磁極の近傍に2次電子の検出器を配置した場合には、
試料面からその検出器に向かって対物レンズの磁場が発
散するような状態になる。従って、その試料表面の穴の
底部から対物レンズの光軸に略平行に放出された2次電
子は、サイクロトロン運動によりその磁場に沿って回転
運動をしながらその光軸から離れた位置に在る2次電子
検出器に入射するので、その穴のアスペクト比が高い場
合でもその穴の底部を明るい状態で良好に観察できる利
点がある。この場合、その磁場の強さは通常の低加速電
圧の1次電子線を通常に合焦させるに必要な程度であれ
ばよく、特に強くする必要はない。
According to the present invention, since the outer diameter of the counter electrode is smaller than the outer diameter of the magnetic pole on the electron gun side, a secondary electron detector is arranged near the magnetic pole on the electron gun side. in case of,
The magnetic field of the objective lens diverges from the sample surface toward the detector. Therefore, the secondary electrons emitted from the bottom of the hole on the surface of the sample substantially parallel to the optical axis of the objective lens are in a position apart from the optical axis while rotating along the magnetic field by the cyclotron motion. Since the light is incident on the secondary electron detector, there is an advantage that even if the aspect ratio of the hole is high, the bottom of the hole can be well observed in a bright state. In this case, the strength of the magnetic field may be such that it is necessary to normally focus the primary electron beam having a low acceleration voltage, and does not need to be particularly strong.

【0030】また、試料の観測点を対物レンズの光軸か
らずらすようにした場合には、その試料表面の穴の底部
からその光軸に略平行に放出された2次電子は、2次電
子検出器に入射し易くなるので、その穴の底部がより観
察し易くなる利点がある。
When the observation point of the sample is shifted from the optical axis of the objective lens, the secondary electrons emitted from the bottom of the hole on the surface of the sample substantially parallel to the optical axis are secondary electrons. Since the light easily enters the detector, there is an advantage that the bottom of the hole is more easily observed.

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

【図1】本発明による走査電子顕微鏡の一実施例の構成
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of an embodiment of a scanning electron microscope according to the present invention.

【図2】図1の要部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図3】従来の走査電子顕微鏡の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional scanning electron microscope.

【符号の説明】 1 電子銃 2 照射レンズ 3,4 偏向器 9 試料 9a 穴 10 2次電子検出器 11 開口アパーチャ板 14 対物レンズ 15a 上極 15b 下極[Explanation of symbols] 1 electron gun 2 irradiation lens 3, 4 deflector 9 sample 9a hole 10 secondary electron detector 11 aperture aperture plate 14 objective lens 15a upper pole 15b lower pole

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子銃側の磁極と該磁極に対向する対極
との間に試料を収納する対物レンズを有し、上記試料か
らの2次電子を検出して上記試料の表面を観察する走査
電子顕微鏡において、 上記電子銃側の磁極の外径よりも上記対極の外径を小さ
くした事を特徴とする走査電子顕微鏡。
1. A scan for observing a surface of a sample by detecting an electron secondary from the sample by including an objective lens between the magnetic pole on the electron gun side and a counter electrode facing the magnetic pole. In the electron microscope, the scanning electron microscope is characterized in that the outer diameter of the counter electrode is smaller than the outer diameter of the magnetic pole on the electron gun side.
【請求項2】 上記試料の観測点を上記対物レンズの光
軸からずらした事を特徴とする請求項1記載の走査電子
顕微鏡。
2. The scanning electron microscope according to claim 1, wherein the observation point of the sample is shifted from the optical axis of the objective lens.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005539359A (en) * 2002-09-18 2005-12-22 エフ・イ−・アイ・カンパニー Particle-optical device and detection means
JP2009266697A (en) * 2008-04-25 2009-11-12 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Cleaning device and cleaning method of vacuum device

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