JPH06132002A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
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- JPH06132002A JPH06132002A JP4301541A JP30154192A JPH06132002A JP H06132002 A JPH06132002 A JP H06132002A JP 4301541 A JP4301541 A JP 4301541A JP 30154192 A JP30154192 A JP 30154192A JP H06132002 A JPH06132002 A JP H06132002A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/2443—Scintillation detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 対物レンズ上部で二次電子を検出する構造の
走査電子顕微鏡において、非点収差や軸ずれの発生がな
く、効率良く二次電子を検出できるようにする。 【構成】 電子線光軸と二次電子検出器５０との間に設
けられたシールド電極１２は、二次電子に対しては透過
性を有し、二次電子検出器５０が発生する吸引電界５４
に対してはシールド効果を有する。電子線通路を挟んで
シールド電極１２と対向する位置には対向電極１１が配
置され、シールド電極１２と対向電極１１の間に印加さ
れた電圧Ｖによって電子線通路には偏向電界Ｅが発生す
る。この偏向電界Ｅによって二次電子はシールド電極１
２側に偏向され、これを通過して二次電子検出器５０に
捕捉される。光軸補正コイル１９、２０は、偏向電界Ｅ
によって曲げられた一次電子線の軌道を補正するための
磁界Ｂを発生する。
走査電子顕微鏡において、非点収差や軸ずれの発生がな
く、効率良く二次電子を検出できるようにする。 【構成】 電子線光軸と二次電子検出器５０との間に設
けられたシールド電極１２は、二次電子に対しては透過
性を有し、二次電子検出器５０が発生する吸引電界５４
に対してはシールド効果を有する。電子線通路を挟んで
シールド電極１２と対向する位置には対向電極１１が配
置され、シールド電極１２と対向電極１１の間に印加さ
れた電圧Ｖによって電子線通路には偏向電界Ｅが発生す
る。この偏向電界Ｅによって二次電子はシールド電極１
２側に偏向され、これを通過して二次電子検出器５０に
捕捉される。光軸補正コイル１９、２０は、偏向電界Ｅ
によって曲げられた一次電子線の軌道を補正するための
磁界Ｂを発生する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子線を試料に照射し
て得られる二次電子に基づいて走査像を得る走査電子顕
微鏡に係り、特に、二次電子を効率良く捕捉して高分解
能像が得られるようにした走査電子顕微鏡に関する。
て得られる二次電子に基づいて走査像を得る走査電子顕
微鏡に係り、特に、二次電子を効率良く捕捉して高分解
能像が得られるようにした走査電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡の分解能を高める最も一
般的な方法として、試料を対物レンズ磁界中においてレ
ンズの焦点距離を短くすることが知られている。試料を
対物レンズ磁界中に配置する方法としては、例えば特開
昭６３−１１０５４３号公報に開示されたように、試料
をレンズ磁極間に配置する、いわゆるインレンズ方式
と、文献（Mulvey, SCANNING ELECTRON MICROSCOPY,1
974,P44 ）に開示されたように、対物レンズの形状を、
そのレンズ磁界が試料側に漏れ出すような磁極形状（sn
orkel lens）にして、試料が対物レンズ下部に配置され
た状態でも試料が実質的に対物レンズ磁界中に配置され
たようにする方式とがある。
般的な方法として、試料を対物レンズ磁界中においてレ
ンズの焦点距離を短くすることが知られている。試料を
対物レンズ磁界中に配置する方法としては、例えば特開
昭６３−１１０５４３号公報に開示されたように、試料
をレンズ磁極間に配置する、いわゆるインレンズ方式
と、文献（Mulvey, SCANNING ELECTRON MICROSCOPY,1
974,P44 ）に開示されたように、対物レンズの形状を、
そのレンズ磁界が試料側に漏れ出すような磁極形状（sn
orkel lens）にして、試料が対物レンズ下部に配置され
た状態でも試料が実質的に対物レンズ磁界中に配置され
たようにする方式とがある。
【０００３】いずれにしても、試料を対物レンズ磁界中
に配置すると、試料から発生した二次電子は対物レンズ
の磁界に捕捉されて対物レンズ上部に進行していく。こ
のため、試料から発生した二次電子は対物レンズ上部で
検出しなければならない。
に配置すると、試料から発生した二次電子は対物レンズ
の磁界に捕捉されて対物レンズ上部に進行していく。こ
のため、試料から発生した二次電子は対物レンズ上部で
検出しなければならない。
【０００４】また、通常の対物レンズ（試料が対物レン
ズ磁界の外に配置される方式での対物レンズ）を使用し
た場合でも、焦点距離を短くしてレンズ収差を小さくし
ようとすれば、試料を対物レンズ下面ぎりぎりに配置す
ることが望ましく、このような方式においても二次電子
は対物レンズ上部で検出する必要がある。
ズ磁界の外に配置される方式での対物レンズ）を使用し
た場合でも、焦点距離を短くしてレンズ収差を小さくし
ようとすれば、試料を対物レンズ下面ぎりぎりに配置す
ることが望ましく、このような方式においても二次電子
は対物レンズ上部で検出する必要がある。
【０００５】ところで、二次電子検出器で二次電子を捕
捉する場合、二次電子検出部には１０ｋＶ程度の高電圧
が印加されて吸引電界を発生するが、この吸引電界で一
次電子線の軌道も曲げられてしまう。この結果、対物レ
ンズに対する一次電子線入射位置が変化して軸ずれが発
生する。
捉する場合、二次電子検出部には１０ｋＶ程度の高電圧
が印加されて吸引電界を発生するが、この吸引電界で一
次電子線の軌道も曲げられてしまう。この結果、対物レ
ンズに対する一次電子線入射位置が変化して軸ずれが発
生する。
【０００６】さらに、二次電子検出器の発生する吸引電
界は一般に不均一であるため、それ自体で非点収差など
を発生させる原因にもなり、高分解能を実現する上で大
きな障害となっていた。
界は一般に不均一であるため、それ自体で非点収差など
を発生させる原因にもなり、高分解能を実現する上で大
きな障害となっていた。
【０００７】このような二次電子検出器が発する吸引電
界の影響を防止するために、従来から多くの試みがなさ
れている。
界の影響を防止するために、従来から多くの試みがなさ
れている。
【０００８】例えば特開昭５２−９１３６１号公報で
は、二次電子検出器前方の電子線通路を覆うようにシー
ルド筒体を設けているが、二次電子検出器の電界が光軸
上にしみ出さないと二次電子が検出できないため、電界
の影響を完全になくすことはできなかった。
は、二次電子検出器前方の電子線通路を覆うようにシー
ルド筒体を設けているが、二次電子検出器の電界が光軸
上にしみ出さないと二次電子が検出できないため、電界
の影響を完全になくすことはできなかった。
【０００９】また、特開昭６３−１１０５４３号公報で
は、二次電子検出器の発生する吸引電界が軸対称になる
ように配慮しているが、二次電子の吸引電界が軸対称で
あるが故に中心軸付近の二次電子の検出効率が低下する
という問題があった。
は、二次電子検出器の発生する吸引電界が軸対称になる
ように配慮しているが、二次電子の吸引電界が軸対称で
あるが故に中心軸付近の二次電子の検出効率が低下する
という問題があった。
【００１０】さらに、実開昭６１−９９９６０号公報で
は、二次電子検出器の吸引電界で曲がった一次電子線の
軌道を二次電子検出器上部に設けた二段の偏向器で補正
する方法が示されている。この方法においても、二次電
子検出器が発生する吸引電界の電子線通路への漏れ出し
を除去できないため、やはり非点収差等の悪影響が現れ
るという問題があった。
は、二次電子検出器の吸引電界で曲がった一次電子線の
軌道を二次電子検出器上部に設けた二段の偏向器で補正
する方法が示されている。この方法においても、二次電
子検出器が発生する吸引電界の電子線通路への漏れ出し
を除去できないため、やはり非点収差等の悪影響が現れ
るという問題があった。
【００１１】さらに、特開昭６０−２１２９５３号公報
では、電界と磁界とを直交させるべく電極とコイルを設
けて一次電子線の軌道の曲がりを補正するとともに、二
次電子を電極およびコイルの上部に位置する二次電子検
出器へ導く方式が開示されているが、二次電子検出器が
発生する不均一な吸引電界の光軸上への漏れ出しに関し
ては何等考慮されていなかった。
では、電界と磁界とを直交させるべく電極とコイルを設
けて一次電子線の軌道の曲がりを補正するとともに、二
次電子を電極およびコイルの上部に位置する二次電子検
出器へ導く方式が開示されているが、二次電子検出器が
発生する不均一な吸引電界の光軸上への漏れ出しに関し
ては何等考慮されていなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、上記した
従来技術にはいずれも一長一短があり、さらに効率良く
二次電子を検出することの可能な走査電子顕微鏡が望ま
れていた。
従来技術にはいずれも一長一短があり、さらに効率良く
二次電子を検出することの可能な走査電子顕微鏡が望ま
れていた。
【００１３】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解決し、対物レンズ上部で二次電子を検出しても非
点収差や軸ずれ等の発生がなく、効率良く二次電子を検
出できるようにした走査電子顕微鏡を提供することにあ
る。
点を解決し、対物レンズ上部で二次電子を検出しても非
点収差や軸ずれ等の発生がなく、効率良く二次電子を検
出できるようにした走査電子顕微鏡を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、電子源から放出された一次電子線
を試料上で走査し、試料から発生した二次電子を対物レ
ンズより電子源側で検出して走査像を得る走査電子顕微
鏡において、電子線通路外から吸引電界を発生して二次
電子を捕捉する二次電子検出手段と、電子線通路と二次
電子検出手段との間に設けられ、二次電子に対しては透
過性を有し、吸引電界に対してはシールド効果を有する
シールド電極と、電子線通路を挟んでシールド電極と対
向配置され、シールド電極との間に電圧を印加されて偏
向電界を発生させる対向電極と、前記偏向電界および一
次電子線と直交する方向に磁界を発生するコイル手段と
を具備した点に特徴がある。
ために、本発明では、電子源から放出された一次電子線
を試料上で走査し、試料から発生した二次電子を対物レ
ンズより電子源側で検出して走査像を得る走査電子顕微
鏡において、電子線通路外から吸引電界を発生して二次
電子を捕捉する二次電子検出手段と、電子線通路と二次
電子検出手段との間に設けられ、二次電子に対しては透
過性を有し、吸引電界に対してはシールド効果を有する
シールド電極と、電子線通路を挟んでシールド電極と対
向配置され、シールド電極との間に電圧を印加されて偏
向電界を発生させる対向電極と、前記偏向電界および一
次電子線と直交する方向に磁界を発生するコイル手段と
を具備した点に特徴がある。
【００１５】
【作用】上記した構成によれば、二次電子を捕捉するた
めに二次電子検出手段が発生する吸引電界がシールド電
極によってシールドされて電子線通路への吸引電界の漏
れ出しが防止される。しかも、コイル手段が発生する磁
界により、シールド電極が発する偏向電界の作用で曲げ
られた一次電子線の軌道が補正されるので一次電子線の
軸ずれが防止される。
めに二次電子検出手段が発生する吸引電界がシールド電
極によってシールドされて電子線通路への吸引電界の漏
れ出しが防止される。しかも、コイル手段が発生する磁
界により、シールド電極が発する偏向電界の作用で曲げ
られた一次電子線の軌道が補正されるので一次電子線の
軸ずれが防止される。
【００１６】また、二次電子に関しては、磁界による偏
向方向と偏向電界による偏向方向とが同一方向になるの
で、二次電子の偏向量が大きくなって二次電子の検出が
容易になる。
向方向と偏向電界による偏向方向とが同一方向になるの
で、二次電子の偏向量が大きくなって二次電子の検出が
容易になる。
【００１７】
【実施例】初めに、本発明の基本概念を図１を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１８】図１は、本発明が適用される走査電子顕微
鏡の二次電子検出器５０近傍での横断面図であり、電子
源から放出された一次電子線は紙面の表面から裏面へ向
かって垂直に照射される。
鏡の二次電子検出器５０近傍での横断面図であり、電子
源から放出された一次電子線は紙面の表面から裏面へ向
かって垂直に照射される。
【００１９】二次電子検出器５０は、吸引電極５１、シ
ンチレ−タ５２、およびライトガイド５３によって構成
され、吸引電極５１が発生する吸引電界５４によって吸
引された二次電子は、正電位が印加されたシンチレ−タ
５２によってさらに吸引加速されてシンチレ−タを光ら
せる。発光した光はライトガイド５３で光増倍管（図示
せず）に導かれ、電気信号に変換されてブラウン管の輝
度変調入力になる。
ンチレ−タ５２、およびライトガイド５３によって構成
され、吸引電極５１が発生する吸引電界５４によって吸
引された二次電子は、正電位が印加されたシンチレ−タ
５２によってさらに吸引加速されてシンチレ−タを光ら
せる。発光した光はライトガイド５３で光増倍管（図示
せず）に導かれ、電気信号に変換されてブラウン管の輝
度変調入力になる。
【００２０】二次電子検出器５０と電子線通路との間に
は、電子線通路の一部を覆うように形成されたシールド
電極１２が設けられており、電子線通路を挟んでシール
ド電極１２と対向する位置には対向電極１１が設けられ
ている。シールド電極１２は、二次電子に対しては透過
性を有し、吸引電界５４に対してはシールド効果を有す
るような、多孔性の板状体あるいはメッシュ状体である
ことができる。
は、電子線通路の一部を覆うように形成されたシールド
電極１２が設けられており、電子線通路を挟んでシール
ド電極１２と対向する位置には対向電極１１が設けられ
ている。シールド電極１２は、二次電子に対しては透過
性を有し、吸引電界５４に対してはシールド効果を有す
るような、多孔性の板状体あるいはメッシュ状体である
ことができる。
【００２１】また、電子線通路の周囲には、一組の光軸
補正コイル１９、２０が設置されており、各光軸補正コ
イル１９、２０には適宜の励磁電流Ｉが供給されて電子
線通路内に予定の磁界Ｂを生じる。
補正コイル１９、２０が設置されており、各光軸補正コ
イル１９、２０には適宜の励磁電流Ｉが供給されて電子
線通路内に予定の磁界Ｂを生じる。
【００２２】このような構成において、シールド電極１
２と対向電極１１との間に電位差Ｖを与えて偏向電界Ｅ
を発生させると、図３に示すように、加速電圧Ｖacc に
よって加速された一次電子線４は、Ｖ／Ｖacc に比例し
た角度θｅ＝Ｋｅ・Ｖ／Ｖacc だけ偏向電界Ｅに沿って
シールド電極１２側へ偏向される。ここで、Ｋｅはシー
ルド電極１２および対向電極１１の形状や配置位置で決
まる定数である。
２と対向電極１１との間に電位差Ｖを与えて偏向電界Ｅ
を発生させると、図３に示すように、加速電圧Ｖacc に
よって加速された一次電子線４は、Ｖ／Ｖacc に比例し
た角度θｅ＝Ｋｅ・Ｖ／Ｖacc だけ偏向電界Ｅに沿って
シールド電極１２側へ偏向される。ここで、Ｋｅはシー
ルド電極１２および対向電極１１の形状や配置位置で決
まる定数である。
【００２３】一方、光軸補正コイル１９、２０に励磁電
流Ｉ（Ａ）を流すと、図４に示すように偏向電界Ｅおよ
び電子線光軸と直交する磁界Ｂが発生し、一次電子線４
はローレンツ力を受けてＩ／（Ｖacc ）1/2 に比例した
角度θｂ＝Ｋｂ・Ｉ／（Ｖacc ）1/2 だけ、前記偏向電
界Ｅによる偏向方向とは逆向きに偏向される。ここで、
Ｋｂは光軸補正コイル１９、２０の形状や配置位置で決
まる定数である。
流Ｉ（Ａ）を流すと、図４に示すように偏向電界Ｅおよ
び電子線光軸と直交する磁界Ｂが発生し、一次電子線４
はローレンツ力を受けてＩ／（Ｖacc ）1/2 に比例した
角度θｂ＝Ｋｂ・Ｉ／（Ｖacc ）1/2 だけ、前記偏向電
界Ｅによる偏向方向とは逆向きに偏向される。ここで、
Ｋｂは光軸補正コイル１９、２０の形状や配置位置で決
まる定数である。
【００２４】ところで、互いに直交する偏向電界Ｅと磁
界Ｂとが同時に存在する場合には、偏向電界Ｅと磁界Ｂ
による力の合成で一次電子線４の軌道が決まるため、θ
ｅ＝θｂとなるように電位差Ｖおよび励磁電流Ｉを選べ
ば、図５に示した通り、一次電子線４は何の作用も受け
ずに直進することができる。
界Ｂとが同時に存在する場合には、偏向電界Ｅと磁界Ｂ
による力の合成で一次電子線４の軌道が決まるため、θ
ｅ＝θｂとなるように電位差Ｖおよび励磁電流Ｉを選べ
ば、図５に示した通り、一次電子線４は何の作用も受け
ずに直進することができる。
【００２５】すなわち、Ｋ＝Ｋｅ／Ｋｂとしたとき、光
軸補正コイル１９、２０の励磁電流ＩがＩ＝Ｋ・Ｖ／
（Ｖacc ）1/2 を満足するように制御すると、任意の加
速電圧Ｖacc に対して一次電子線４は常に直進すること
ができる。また、光軸近傍では偏向電界Ｅと磁界Ｂがほ
ぼ均一なため、不均一な電磁界分布に起因する非点収差
等は生じない。
軸補正コイル１９、２０の励磁電流ＩがＩ＝Ｋ・Ｖ／
（Ｖacc ）1/2 を満足するように制御すると、任意の加
速電圧Ｖacc に対して一次電子線４は常に直進すること
ができる。また、光軸近傍では偏向電界Ｅと磁界Ｂがほ
ぼ均一なため、不均一な電磁界分布に起因する非点収差
等は生じない。
【００２６】一方、試料７から発生した二次電子９に対
して偏向電界Ｅは、図３に示したように一次電子線４と
同一方向に偏向するように作用し、磁界Ｂは、二次電子
９の進行方向が一次電子線４と逆向きであるために、図
４に示したように二次電子９を一次電子４とは逆向きに
偏向するように作用する。
して偏向電界Ｅは、図３に示したように一次電子線４と
同一方向に偏向するように作用し、磁界Ｂは、二次電子
９の進行方向が一次電子線４と逆向きであるために、図
４に示したように二次電子９を一次電子４とは逆向きに
偏向するように作用する。
【００２７】すなわち、偏向電界Ｅと磁界Ｂがともに二
次電子９を二次電子検出器５０側に導くように作用する
ため、エネルギの小さい二次電子９は急激にその軌道を
曲げられ、シールド電極１２を透過して二次電子検出器
５０に捕捉される。また、二次電子検出器５０から発生
する不均一な吸引電界５４は、シールド電極１２でシー
ルドされるため一次電子線４は吸引電界５４の影響を受
けず、非点等の原因にならない。
次電子９を二次電子検出器５０側に導くように作用する
ため、エネルギの小さい二次電子９は急激にその軌道を
曲げられ、シールド電極１２を透過して二次電子検出器
５０に捕捉される。また、二次電子検出器５０から発生
する不均一な吸引電界５４は、シールド電極１２でシー
ルドされるため一次電子線４は吸引電界５４の影響を受
けず、非点等の原因にならない。
【００２８】偏向電界Ｅと磁界Ｂとを直交させて用いる
方法は、従来からウインフィルタと呼ばれるエネルギフ
ィルタの一種として知られているが、エネルギフィルタ
として用いる場合に必要な電磁界強度では電子線のエネ
ルギ分散が起こり、大きな色収差が生じる。しかし、数
ないし十数電子ボルトのエネルギを有する二次電子の軌
道を曲げる程度の電磁界強度では、エネルギがその数十
倍以上高い一次電子線に対するエネルギ分散がきわめて
小さく、色収差等への影響はほとんど無視できる。
方法は、従来からウインフィルタと呼ばれるエネルギフ
ィルタの一種として知られているが、エネルギフィルタ
として用いる場合に必要な電磁界強度では電子線のエネ
ルギ分散が起こり、大きな色収差が生じる。しかし、数
ないし十数電子ボルトのエネルギを有する二次電子の軌
道を曲げる程度の電磁界強度では、エネルギがその数十
倍以上高い一次電子線に対するエネルギ分散がきわめて
小さく、色収差等への影響はほとんど無視できる。
【００２９】続いて、本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
【００３０】図２は、本発明の一実施例である走査電子
顕微鏡の概略構成図であり、前記と同一の符号を付した
構成は前記と同一または同等部分を表している。
顕微鏡の概略構成図であり、前記と同一の符号を付した
構成は前記と同一または同等部分を表している。
【００３１】陰極１と第一陽極２との間に印加される引
出し電圧Ｖ１によって陰極１から放射された一次電子線
４は、陰極１と第二陽極３との間に印加される加速電圧
Ｖacc で加速されて後段のレンズ系に進行する。
出し電圧Ｖ１によって陰極１から放射された一次電子線
４は、陰極１と第二陽極３との間に印加される加速電圧
Ｖacc で加速されて後段のレンズ系に進行する。
【００３２】加速された一次電子線４は、レンズ制御電
源１７で制御される集束レンズ５および対物レンズ６の
レンズ作用によって試料７上で微小スポットとして集束
され、走査コイル８によって試料７上を二次元的に走査
される。本実施例では、走査コイルを２段構成とするこ
とで、走査された一次電子線４が常に対物レンズ６の中
央を通るようにしている。
源１７で制御される集束レンズ５および対物レンズ６の
レンズ作用によって試料７上で微小スポットとして集束
され、走査コイル８によって試料７上を二次元的に走査
される。本実施例では、走査コイルを２段構成とするこ
とで、走査された一次電子線４が常に対物レンズ６の中
央を通るようにしている。
【００３３】走査コイル８へ供給される走査信号は、観
察倍率に応じて偏向制御回路１５により制御される。対
物レンズ６での一次電子線４の開き角は、集束レンズ５
の下方に配置された絞り１８で決められる。
察倍率に応じて偏向制御回路１５により制御される。対
物レンズ６での一次電子線４の開き角は、集束レンズ５
の下方に配置された絞り１８で決められる。
【００３４】走査コイル８と対物レンズ６との間の電子
線通路外には二次電子検出器５０が設置され、二次電子
検出器５０近傍の電子線通路の周囲には、前記シール電
極１２および対向電極１１、ならびに当該電極１１、１
２が発生する偏向電界Ｅと直交する磁界Ｂを発生する光
軸補正コイル１９、２０（図１）が設置されている。な
お、図２では図面を見やすくするために前記光軸補正コ
イル１９、２０の図示を省略し、これらが発生する磁界
Ｂのみを示している。
線通路外には二次電子検出器５０が設置され、二次電子
検出器５０近傍の電子線通路の周囲には、前記シール電
極１２および対向電極１１、ならびに当該電極１１、１
２が発生する偏向電界Ｅと直交する磁界Ｂを発生する光
軸補正コイル１９、２０（図１）が設置されている。な
お、図２では図面を見やすくするために前記光軸補正コ
イル１９、２０の図示を省略し、これらが発生する磁界
Ｂのみを示している。
【００３５】電極１１、１２と対物レンズ６との間には
二次電子加速電極１３が設けられ、当該二次電子加速電
極１３には正電圧Ｖa が印加されている。二次電子加速
電極１３の直下には制御電極１４が配置され、正電圧Ｖ
ｂ（０≦Ｖｂ＜Ｖａ）が印加される。この結果、二次電
子加速電極１３と制御電極１４により、図６の如く等電
位面６０が生成される。この等電位面６０は、二次電子
９に対して一種の集束作用をおよぼすため、広範囲な領
域で発生する二次電子を効率よく二次電子検出器５０へ
導くことが可能になる。
二次電子加速電極１３が設けられ、当該二次電子加速電
極１３には正電圧Ｖa が印加されている。二次電子加速
電極１３の直下には制御電極１４が配置され、正電圧Ｖ
ｂ（０≦Ｖｂ＜Ｖａ）が印加される。この結果、二次電
子加速電極１３と制御電極１４により、図６の如く等電
位面６０が生成される。この等電位面６０は、二次電子
９に対して一種の集束作用をおよぼすため、広範囲な領
域で発生する二次電子を効率よく二次電子検出器５０へ
導くことが可能になる。
【００３６】一方、試料７から発生した二次電子９は対
物レンズ６内に吸引され、さらに、対物レンズ６の磁場
の影響を受けて螺旋運動しながら上昇し、対物レンズ６
上部（電子源側）に舞い上がる。二次電子９はレンズ磁
界が消滅する時点から急速に拡がりはじめるが、本実施
例では、二次電子９が拡がる手前に二次電子加速電極１
３を設け、二次電子９を該二次電子加速電極１３で数十
から数百電子ボルト加速するので、対物レンズ６の磁界
が消滅してもあまり発散せず、試料７から発生したほと
んどの二次電子９が対物レンズ６の磁界消滅後もあまり
拡がらずに偏向電界Ｅ、磁界Ｂの発生している領域に進
入する。
物レンズ６内に吸引され、さらに、対物レンズ６の磁場
の影響を受けて螺旋運動しながら上昇し、対物レンズ６
上部（電子源側）に舞い上がる。二次電子９はレンズ磁
界が消滅する時点から急速に拡がりはじめるが、本実施
例では、二次電子９が拡がる手前に二次電子加速電極１
３を設け、二次電子９を該二次電子加速電極１３で数十
から数百電子ボルト加速するので、対物レンズ６の磁界
が消滅してもあまり発散せず、試料７から発生したほと
んどの二次電子９が対物レンズ６の磁界消滅後もあまり
拡がらずに偏向電界Ｅ、磁界Ｂの発生している領域に進
入する。
【００３７】二次電子９は、二次電子加速電極１３を通
過すると再び元の小さいエネルギに戻り、偏向電界Ｅと
磁界Ｂとによって同一方向（二次電子検出器５０側）へ
の力を受ける。このため、ほとんどの二次電子９がシー
ルド電極１２を透過して二次電子検出器５０に捕捉さ
れ、像表示装置１６により試料７の拡大像として表示さ
れる。
過すると再び元の小さいエネルギに戻り、偏向電界Ｅと
磁界Ｂとによって同一方向（二次電子検出器５０側）へ
の力を受ける。このため、ほとんどの二次電子９がシー
ルド電極１２を透過して二次電子検出器５０に捕捉さ
れ、像表示装置１６により試料７の拡大像として表示さ
れる。
【００３８】一次電子線４は、シールド電極１２と対向
電極１１とで発生する偏向電界Ｅにより力を受けるが、
この力は前記したように光軸補正コイル１９、２０で発
生する磁界Ｂによりキャンセルされるため、最終的には
何の影響も受けずに対物レンズ６に入射する。
電極１１とで発生する偏向電界Ｅにより力を受けるが、
この力は前記したように光軸補正コイル１９、２０で発
生する磁界Ｂによりキャンセルされるため、最終的には
何の影響も受けずに対物レンズ６に入射する。
【００３９】また、二次電子検出器５０が発生する不均
一な吸引電界５４はシールド電極１２によってシールド
されるため一次電子線４への影響は全くない。
一な吸引電界５４はシールド電極１２によってシールド
されるため一次電子線４への影響は全くない。
【００４０】なお、シールド電極１２と対向電極１１に
印加する電圧Ｖは、その電位差のみが偏向電界Ｅに寄与
するため、その一方、例えば対向電極１１をアース電位
にしてシールド電極１２のみに正の電圧Ｖを印加する
か、あるいは、対向電極１１とシールド電極１２にそれ
ぞれある電圧Ｖｃを中心とした電位Ｖ＝Ｖｃ±Ｖ／２を
印加するようにしても良い。
印加する電圧Ｖは、その電位差のみが偏向電界Ｅに寄与
するため、その一方、例えば対向電極１１をアース電位
にしてシールド電極１２のみに正の電圧Ｖを印加する
か、あるいは、対向電極１１とシールド電極１２にそれ
ぞれある電圧Ｖｃを中心とした電位Ｖ＝Ｖｃ±Ｖ／２を
印加するようにしても良い。
【００４１】また、制御電極１４は、図７に示したよう
に例えば液体窒素２４で冷却して用いることも可能であ
る。制御電極１４を冷却することによって試料７近傍の
真空度が向上し、電子線照射で生じる試料汚染も同時に
防止することができる。
に例えば液体窒素２４で冷却して用いることも可能であ
る。制御電極１４を冷却することによって試料７近傍の
真空度が向上し、電子線照射で生じる試料汚染も同時に
防止することができる。
【００４２】光軸補正コイル１９、２０は、図１に示し
たように二組配置され、各コイルへ供給される励磁電流
Ｉ（Ｉ1 、Ｉ2 ）は各々独立的に制御することができ
る。また、一次電子線４への偏向電界Ｅの作用をキャン
セルするための磁界発生の他に、他の要因で生じた軸ず
れを補正ための磁界も重畳して発生することができる。
たように二組配置され、各コイルへ供給される励磁電流
Ｉ（Ｉ1 、Ｉ2 ）は各々独立的に制御することができ
る。また、一次電子線４への偏向電界Ｅの作用をキャン
セルするための磁界発生の他に、他の要因で生じた軸ず
れを補正ための磁界も重畳して発生することができる。
【００４３】このために図１に示したように、光軸補正
コイル１９、２０の制御信号には、偏向電界Ｅの作用を
補正するために光軸補正回路２３から出力される制御信
号Ｉ＝Ｋ・Ｖ／（Ｖacc ）1/2 にアライメント信号発生
器２１、２２の信号Ｉa1，Ｉa2が加算されている。これ
により、二次電子９を偏向するための偏向電界Ｅの作用
が補正されると同時に、他の要因で生じた軸ずれも同時
に補正できるようになる。
コイル１９、２０の制御信号には、偏向電界Ｅの作用を
補正するために光軸補正回路２３から出力される制御信
号Ｉ＝Ｋ・Ｖ／（Ｖacc ）1/2 にアライメント信号発生
器２１、２２の信号Ｉa1，Ｉa2が加算されている。これ
により、二次電子９を偏向するための偏向電界Ｅの作用
が補正されると同時に、他の要因で生じた軸ずれも同時
に補正できるようになる。
【００４４】
【発明の効果】上記したように、本発明によれば、以下
のような効果が達成される。 (1) 二次電子を捕捉するために二次電子検出器が発生す
る吸引電界がシールド電極によってシールドされて電子
線通路への吸引電界の漏れ出しが防止されるので、非点
収差が解消して高分解能観察が可能になる。 (2) コイル手段が発生する磁界により、シールド電極が
発生する偏向電界Ｅの作用で曲げられる一次電子線の軌
道が補正されるので、一次電子線の軸ずれが防止され
る。 (3) 対物レンズ上に二次電子加速電極を設け、試料から
発生した二次電子の拡がりが防止できる程度に二次電子
を加速して前記偏向電界Ｅの領域に入射させるようにし
たので、二次電子を効率良く検出できるようになる。 (4) 二次電子加速電極の下方の光軸上に電子線通過用の
開孔を有する制御電極を設けたので、試料の広い領域か
ら発生した二次電子を効率良く検出できるようになる。 (5) 制御電極を冷却すれば、電子線の照射で発生する試
料汚染も同時に低減できるようになる。
のような効果が達成される。 (1) 二次電子を捕捉するために二次電子検出器が発生す
る吸引電界がシールド電極によってシールドされて電子
線通路への吸引電界の漏れ出しが防止されるので、非点
収差が解消して高分解能観察が可能になる。 (2) コイル手段が発生する磁界により、シールド電極が
発生する偏向電界Ｅの作用で曲げられる一次電子線の軌
道が補正されるので、一次電子線の軸ずれが防止され
る。 (3) 対物レンズ上に二次電子加速電極を設け、試料から
発生した二次電子の拡がりが防止できる程度に二次電子
を加速して前記偏向電界Ｅの領域に入射させるようにし
たので、二次電子を効率良く検出できるようになる。 (4) 二次電子加速電極の下方の光軸上に電子線通過用の
開孔を有する制御電極を設けたので、試料の広い領域か
ら発生した二次電子を効率良く検出できるようになる。 (5) 制御電極を冷却すれば、電子線の照射で発生する試
料汚染も同時に低減できるようになる。
【図１】 本発明の基本概念を説明するための図であ
る。
る。
【図２】 本発明の一実施例の概略構成図である。
【図３】 偏向電界Ｅによって一次電子線および二次電
子が偏向される様子を示した図である。
子が偏向される様子を示した図である。
【図４】 磁界Ｂによって一次電子線および二次電子が
偏向される様子を示した図である。
偏向される様子を示した図である。
【図５】 偏向電界Ｅおよび磁界Ｂの相互作用によって
一次電子線および二次電子が偏向される様子を示した図
である。
一次電子線および二次電子が偏向される様子を示した図
である。
【図６】 本発明の第２実施例の構成を示した図であ
る。
る。
【図７】 本発明の第３実施例の構成を示した図であ
る。
る。
１…陰極、２…第一陽極、３…第二陽極、４…一次電子
線、５…集束レンズ、６…対物レンズ、７…試料、８…
走査コイル、９…二次電子、１１…対向電極、１２…シ
ールド電極、１３…二次電子加速電極、１４…制御電
極、１５…倍率制御回路、１６…像表示装置、１７…レ
ンズ制御回路、１８…絞り、１９、２０…光軸補正コイ
ル、２１、２２…アライメント信号発生器、２３…光軸
補正回路、２４…液体窒素、５０…二次電子検出器、
線、５…集束レンズ、６…対物レンズ、７…試料、８…
走査コイル、９…二次電子、１１…対向電極、１２…シ
ールド電極、１３…二次電子加速電極、１４…制御電
極、１５…倍率制御回路、１６…像表示装置、１７…レ
ンズ制御回路、１８…絞り、１９、２０…光軸補正コイ
ル、２１、２２…アライメント信号発生器、２３…光軸
補正回路、２４…液体窒素、５０…二次電子検出器、
Claims (9)
- 【請求項１】 電子源から放出された一次電子線を試料
上で走査し、当該試料から発生した二次電子を対物レン
ズより電子源側で検出して走査像を得る走査電子顕微鏡
において、 電子線通路外から吸引電界を発生して二次電子を捕捉す
る二次電子検出手段と、 電子線通路と二次電子検出手
段との間に設けられ、二次電子に対しては透過性を有
し、吸引電界に対してはシールド効果を有するシールド
電極と、 電子線通路を挟んでシールド電極と対向する位置に配置
され、シールド電極との間に電圧を印加されて電子線通
路に偏向電界を発生させる対向電極と、 前記偏向電界および一次電子線と直交する方向に磁界を
発生するコイル手段とを具備したことを特徴とする走査
電子顕微鏡。 - 【請求項２】 前記シールド電極は多孔性板状体である
ことを特徴とする請求項１記載の走査電子顕微鏡。 - 【請求項３】 前記シールド電極はメッシュ状体である
ことを特徴とする請求項１記載の走査電子顕微鏡。 - 【請求項４】 前記シールド電極と対向電極との間に印
加される電圧Ｖ、コイル手段に供給される励磁電流Ｉ、
および一次電子線の加速電圧Ｖacc は、次式を満足する
ように設定されるようにしたことを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の走査電子顕微鏡。 Ｉ＝Ｋ・Ｖ／（Ｖacc ）1/2 但し、Ｋは定数 - 【請求項５】 前記コイル手段は、一次電子線を二次元
的に偏向できるように予定の角度だけずれて配置された
２組のコイル対で構成され、各コイル対へ供給される励
磁電流Ｉ（Ｉ1 、Ｉ2 ）は各々独立的に制御されるよう
にしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の走査電子顕微鏡。 - 【請求項６】 前記励磁電流Ｉに光軸調整用のアライメ
ント信号（Ｉa1、Ｉa2）を重畳する手段をさらに具備し
たことを特徴とする請求項４または５記載の走査電子顕
微鏡。 - 【請求項７】 試料から発生した二次電子が加速される
ように前記偏向電界領域と試料との間に配置され、第１
の正電位が印加された二次電子加速電極をさらに具備し
たことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
の走査電子顕微鏡。 - 【請求項８】電子線通過用の開孔を有し、前記二次電子
加速電極と試料との間に配置されて前記第１の正電位よ
り低い第２の正電圧が印加された制御電極をさらに具備
したことを特徴とすることを特徴とする請求項７記載の
走査電子顕微鏡。 - 【請求項９】 前記制御電極を冷却する手段をさらに具
備したことを特徴とすることを特徴とする請求項８記載
の走査電子顕微鏡。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04301541A JP3081393B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 走査電子顕微鏡 |
| EP93115912A EP0592899B1 (en) | 1992-10-15 | 1993-10-01 | A scanning electron microscope |
| DE69332785T DE69332785T2 (de) | 1992-10-15 | 1993-10-01 | Rasterelektronenmikroskop |
| EP97116406A EP0817235B1 (en) | 1992-10-15 | 1993-10-01 | A scanning electron microscope |
| DE69317847T DE69317847T2 (de) | 1992-10-15 | 1993-10-01 | Raster-Elektronenmikroskop |
| US08/133,860 US5387793A (en) | 1992-10-15 | 1993-10-12 | Scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04301541A JP3081393B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132002A true JPH06132002A (ja) | 1994-05-13 |
| JP3081393B2 JP3081393B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=17898181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04301541A Expired - Lifetime JP3081393B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5387793A (ja) |
| EP (2) | EP0817235B1 (ja) |
| JP (1) | JP3081393B2 (ja) |
| DE (2) | DE69332785T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2002507045A (ja) * | 1998-03-10 | 2002-03-05 | エッサーズ、エリック | 走査型電子顕微鏡 |
| US6864482B2 (en) | 1999-10-29 | 2005-03-08 | Hitachi, Ltd. | Electron beam apparatus |
| KR100695983B1 (ko) * | 1997-04-25 | 2007-07-06 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 주사전자현미경 |
| JP2008027737A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Hitachi High-Technologies Corp | パターン検査・計測装置 |
| WO2011081463A3 (ko) * | 2009-12-29 | 2011-11-10 | 한국기초과학지원연구원 | Ｐｅｄ패턴 획득을 용이하게 하는 ｔｅｍ의 렌즈제어장치 |
| WO2012169665A1 (ko) * | 2011-06-07 | 2012-12-13 | 한국기초과학지원연구원 | Ｐｅｄ 분석을 위한 ｔｅｍ의 디지털 조정코일제어장치 및 이를 이용한 전자빔 회전속도 및 회전각도 표시장치 |
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| JP3323021B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2002-09-09 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡及びそれを用いた試料像観察方法 |
| JP3341226B2 (ja) * | 1995-03-17 | 2002-11-05 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| JP3372138B2 (ja) * | 1995-06-26 | 2003-01-27 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡 |
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