JPH08212955A - 荷電粒子線応用装置 - Google Patents
荷電粒子線応用装置Info
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- JPH08212955A JPH08212955A JP7304088A JP30408895A JPH08212955A JP H08212955 A JPH08212955 A JP H08212955A JP 7304088 A JP7304088 A JP 7304088A JP 30408895 A JP30408895 A JP 30408895A JP H08212955 A JPH08212955 A JP H08212955A
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- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims description 22
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 11
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【目的】 一段又は二段のＥ×Ｂフィルタと試料に印加
した一次電子線を減速する電界により電子線像の高分解
能を実現する。 【構成】 電子源からの一次電子線を絞るためのコンデ
ンサレンズと試料との間にＥ×Ｂフィルタを配置しかつ
試料に一次電子線を減速する電圧を印加して試料からの
二次電子線を計測する。
した一次電子線を減速する電界により電子線像の高分解
能を実現する。 【構成】 電子源からの一次電子線を絞るためのコンデ
ンサレンズと試料との間にＥ×Ｂフィルタを配置しかつ
試料に一次電子線を減速する電圧を印加して試料からの
二次電子線を計測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査形荷電粒子顕微鏡
及びその類似装置に係り、特に低加速領域において高分
解能でかつ二次電子の高検出効率に好適な荷電粒子光学
系に関する。
及びその類似装置に係り、特に低加速領域において高分
解能でかつ二次電子の高検出効率に好適な荷電粒子光学
系に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査形電子顕微鏡の分解能を向上させる
ために、特願昭６０−１３６００４に記載されているよ
うな光学系が用いられている。すなわち、輝度が高く、
エネルギ幅に小さな電界放射形（ＦＥ）電子銃と、レン
ズの内部に試料を配置して収差を極力小さくしたインレ
ンズ形対物レンズとを組合わせたものである。このよう
な光学系においても低加速領域においては分解能は低下
する。
ために、特願昭６０−１３６００４に記載されているよ
うな光学系が用いられている。すなわち、輝度が高く、
エネルギ幅に小さな電界放射形（ＦＥ）電子銃と、レン
ズの内部に試料を配置して収差を極力小さくしたインレ
ンズ形対物レンズとを組合わせたものである。このよう
な光学系においても低加速領域においては分解能は低下
する。
【０００３】一方、色収差を低減するために、特公昭６
３−３４５８８に記載されているような光学系が提案さ
れている。
３−３４５８８に記載されているような光学系が提案さ
れている。
【０００４】この光学系は、電子線が試料を照射する直
前まで高加速電圧とし、試料照射時に減速して低加速電
圧化するものである。この場合、レンズ通過時の電子線
のエネルギが高いので、レンズ収差を小さくできる。す
なわち、高分解能化が図れる。
前まで高加速電圧とし、試料照射時に減速して低加速電
圧化するものである。この場合、レンズ通過時の電子線
のエネルギが高いので、レンズ収差を小さくできる。す
なわち、高分解能化が図れる。
【０００５】以上の観点から、低加速領域で従来以上の
高分解能を得るためには、上記両者の光学系を組合せれ
ば可能となる。すなわち、試料はレンズの内部に配置
し、この試料に負の電圧を印加して減速すればよい。
高分解能を得るためには、上記両者の光学系を組合せれ
ば可能となる。すなわち、試料はレンズの内部に配置
し、この試料に負の電圧を印加して減速すればよい。
【０００６】ただ、この場合問題となるのは二次電子の
検出である。試料がレンズの外部にある従来の場合に
は、特公昭６３−３４５８８に示されているように、一
次電子線の減速電界で二次電子が加速されるまでに二次
電子検出器の電界で二次電子を検出するように構成すれ
ばよかった。しかし、試料をレンズの内部に配置したイ
ンレンズ形では、レンズの磁界が強いためにこの磁界に
二次電子が強く束縛されるばかりでなく、二次電子検出
器をレンズの内部に配置できないという問題が生じる。
検出である。試料がレンズの外部にある従来の場合に
は、特公昭６３−３４５８８に示されているように、一
次電子線の減速電界で二次電子が加速されるまでに二次
電子検出器の電界で二次電子を検出するように構成すれ
ばよかった。しかし、試料をレンズの内部に配置したイ
ンレンズ形では、レンズの磁界が強いためにこの磁界に
二次電子が強く束縛されるばかりでなく、二次電子検出
器をレンズの内部に配置できないという問題が生じる。
【０００７】ＥＸＢ形フィルタについては特開昭６２−
７３５４１号にウィンフィルタの非点補正方法が開示さ
れている。更にまた、本出願人が出願した特願昭６３−
２０８３２０号（特開平２−６００４２号）においてウ
ィンフィルタの電界と磁界を与える電源を１つで構成す
ることが開示されている。
７３５４１号にウィンフィルタの非点補正方法が開示さ
れている。更にまた、本出願人が出願した特願昭６３−
２０８３２０号（特開平２−６００４２号）においてウ
ィンフィルタの電界と磁界を与える電源を１つで構成す
ることが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、低加
速領域で高分解能化を図り、かつ二次電子の高検出感度
が得られる電子光学系を提供することにある。
速領域で高分解能化を図り、かつ二次電子の高検出感度
が得られる電子光学系を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】低加速電圧で高分解能を
得るためには、試料をレンズの内部に配置したインレン
ズ形でかつこの試料に負の電圧を印加して一次電子線を
減速させればよいことはすでに述べた。この光学系で二
次電子の高検出効率化を図るために、一次電子線の減速
電界で加速された二次電子をレンズ通過後検出器の方に
偏向させればよい。ただこの場合、一次電子線には影響
しないように二次電子のみを検出器の方に偏向する必要
がある。そのためには、電界（Ｅ）と磁界（Ｂ）とを直
行させたいわゆるＥ×Ｂ形のフィルタを用いれば可能と
なる。
得るためには、試料をレンズの内部に配置したインレン
ズ形でかつこの試料に負の電圧を印加して一次電子線を
減速させればよいことはすでに述べた。この光学系で二
次電子の高検出効率化を図るために、一次電子線の減速
電界で加速された二次電子をレンズ通過後検出器の方に
偏向させればよい。ただこの場合、一次電子線には影響
しないように二次電子のみを検出器の方に偏向する必要
がある。そのためには、電界（Ｅ）と磁界（Ｂ）とを直
行させたいわゆるＥ×Ｂ形のフィルタを用いれば可能と
なる。
【００１０】
【作用】まず、試料照射の直前に電子線の減速を行え
ば、低加速電圧でも高分解能が得られることは従来技術
からも分かる。
ば、低加速電圧でも高分解能が得られることは従来技術
からも分かる。
【００１１】一方、二次電子検出に関しては、Ｅ×Ｂ形
のフィルタを試料と検出器との間に用いているので、一
次電子線を直進するようにしてやれば、エネルギの異な
る二次電子は自然に偏向されることになる。すなわち、
図５に示すように電子線２の加速電圧Ｖaにたいして、
次式を満足するようにＥとＢを印加すれば、電子線２の
軌道に影響を与えない。
のフィルタを試料と検出器との間に用いているので、一
次電子線を直進するようにしてやれば、エネルギの異な
る二次電子は自然に偏向されることになる。すなわち、
図５に示すように電子線２の加速電圧Ｖaにたいして、
次式を満足するようにＥとＢを印加すれば、電子線２の
軌道に影響を与えない。
【００１２】
【数１】 Ｅ／Ｖ0＝２ｋＢ …(1) ここで、
【００１３】
【数２】
【００１４】ｅ／ｍ：電子の電荷／質量である。
【００１５】この時、検出すべき二次電子８のエネルギ
は減速電圧ＶRでありかつ電子線２と方向が逆であるの
で、二次電子８の偏向角θは、
は減速電圧ＶRでありかつ電子線２と方向が逆であるの
で、二次電子８の偏向角θは、
【００１６】
【数３】
【００１７】となる。
【００１８】この偏向方向を検出器の方向と一致させて
おけば、二次電子は検出器に向かって進むので、検出効
率の向上が図れることになる。
おけば、二次電子は検出器に向かって進むので、検出効
率の向上が図れることになる。
【００１９】
【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。
【００２０】電子銃１からでた電子線２は、幾つかのレ
ンズ（本実施例では加速レンズ３、コンデンサレンズ
４、対物レンズ５）により細く絞られて試料６上を照射
する。この電子線２は偏向器７により試料６上で二次元
的に走査される。また、試料６からでてきた二次電子８
は、二次電子検出器９により検出されて映像信号とな
る。
ンズ（本実施例では加速レンズ３、コンデンサレンズ
４、対物レンズ５）により細く絞られて試料６上を照射
する。この電子線２は偏向器７により試料６上で二次元
的に走査される。また、試料６からでてきた二次電子８
は、二次電子検出器９により検出されて映像信号とな
る。
【００２１】ここで、試料６は電子線２を減速するため
に負の電圧ＶRが印加されている。このとき、出てきた
二次電子はこの減速電圧ＶRにより逆に加速され、検出
器９の電界のみでは十分に検出器９の方に偏向できなく
なる。
に負の電圧ＶRが印加されている。このとき、出てきた
二次電子はこの減速電圧ＶRにより逆に加速され、検出
器９の電界のみでは十分に検出器９の方に偏向できなく
なる。
【００２２】そこで、出てきた二次電子８を検出器９の
方に偏向するために偏向器を配置すればよいが、電子線
２の軌道に影響のないように電界Ｅと電界Ｂとを直行さ
せたいわゆるＥ×Ｂ形のフィルタ１０を対物レンズ５と
検出器９との間に配置している。このとき、（１）式の
ようにＥとＢを印加すれば、電子線２の軌道には影響を
与えずに二次電子８のみを検出器の方に偏向でき、検出
効率の向上が図れる。
方に偏向するために偏向器を配置すればよいが、電子線
２の軌道に影響のないように電界Ｅと電界Ｂとを直行さ
せたいわゆるＥ×Ｂ形のフィルタ１０を対物レンズ５と
検出器９との間に配置している。このとき、（１）式の
ようにＥとＢを印加すれば、電子線２の軌道には影響を
与えずに二次電子８のみを検出器の方に偏向でき、検出
効率の向上が図れる。
【００２３】ただこの場合、フィルタ１０による色収差
が問題になる。この色収差による偏向角βは、
が問題になる。この色収差による偏向角βは、
【００２４】
【数４】
【００２５】で表わされる。ここで、ΔＶは電子線２の
エネルギ幅である。
エネルギ幅である。
【００２６】すなわち、図２に示すようにこの色収差に
より物点１２でＳβの拡がりを持つことになり、対物レ
ンズの倍率をＭとすると試料上ではＭＳβの拡がりを生
ずる。具体的数値の典型的な一例を示すと、θ＝３０
°、ΔＶ＝０.３ｅＶ、Ｖ0＝１ｋＶ、としてＶRに対す
るβは図３に示すものとなる。この図からβを大きく見
積もって５×１０-5とし、Ｓ＝２００ｍｍ，Ｍ＝１／５
０とすると、０.２μｍの拡がりとなる。この値は、電
子線２の所望の値（〜ｎｍ）より非常に大きい。
より物点１２でＳβの拡がりを持つことになり、対物レ
ンズの倍率をＭとすると試料上ではＭＳβの拡がりを生
ずる。具体的数値の典型的な一例を示すと、θ＝３０
°、ΔＶ＝０.３ｅＶ、Ｖ0＝１ｋＶ、としてＶRに対す
るβは図３に示すものとなる。この図からβを大きく見
積もって５×１０-5とし、Ｓ＝２００ｍｍ，Ｍ＝１／５
０とすると、０.２μｍの拡がりとなる。この値は、電
子線２の所望の値（〜ｎｍ）より非常に大きい。
【００２７】そこで、本発明では図４ならびに図１に示
すように、Ｅ×Ｂ形のフィルタ１１を配置してこの色収
差を自己消去できるようにした。すなわち、図４から分
かるようにΔＶのエネルギ拡がりを持つ電子線２があた
かも物点１２の一点から出たかのようになるようにフィ
ルタ１１を動作させる。このフィルタ１１の偏向角β′
は、
すように、Ｅ×Ｂ形のフィルタ１１を配置してこの色収
差を自己消去できるようにした。すなわち、図４から分
かるようにΔＶのエネルギ拡がりを持つ電子線２があた
かも物点１２の一点から出たかのようになるようにフィ
ルタ１１を動作させる。このフィルタ１１の偏向角β′
は、
【００２８】
【数５】 β′＝Ｓβ／Ｔ …(5) とすればよい。
【００２９】以上により、電子線２の径を増大させるこ
となく、二次電子８のみを検出器９の方に偏向すること
が可能となる。すなわち、低加速領域でも高分解能でか
つ二次電子の高検出効率が得られることになる。
となく、二次電子８のみを検出器９の方に偏向すること
が可能となる。すなわち、低加速領域でも高分解能でか
つ二次電子の高検出効率が得られることになる。
【００３０】図１に示す本発明を実施した結果のごく一
例を以下に示す。フィルタ１１を物点１２とフィルタ１
０とのほぼ中間に配置して電界Ｅと磁界Ｂとの作用長を
約２０ｍｍとなるように構成し、ＶS＝１ｋＶと固定に
してＶR＝０〜９００Ｖと変化させた。このとき、フィ
ルタ１０、１１のそれぞれのＥとＢの強さをＥ＝０〜２
５Ｖ／ｍｍ，０〜５０Ｖ／ｍｍ，Ｂ＝０〜１４ガウス
（Gauss），０〜２８GaussとＶRに連動させて変化させ
たところ、４〜６ｎｍの高分解能が実現できた。
例を以下に示す。フィルタ１１を物点１２とフィルタ１
０とのほぼ中間に配置して電界Ｅと磁界Ｂとの作用長を
約２０ｍｍとなるように構成し、ＶS＝１ｋＶと固定に
してＶR＝０〜９００Ｖと変化させた。このとき、フィ
ルタ１０、１１のそれぞれのＥとＢの強さをＥ＝０〜２
５Ｖ／ｍｍ，０〜５０Ｖ／ｍｍ，Ｂ＝０〜１４ガウス
（Gauss），０〜２８GaussとＶRに連動させて変化させ
たところ、４〜６ｎｍの高分解能が実現できた。
【００３１】本発明は、１ｋＶ以下の低加速電圧でｎｍ
オーダの分解能を得ることを目的になされたため、フィ
ルタを２段にしたが、目的によっては１段で構成しても
二次電子の高検出効率化は可能であることは、本実施例
で述べた通りである。
オーダの分解能を得ることを目的になされたため、フィ
ルタを２段にしたが、目的によっては１段で構成しても
二次電子の高検出効率化は可能であることは、本実施例
で述べた通りである。
【００３２】また、本実施例では試料がレンズの内部に
配置したが、レンズの外側に配置された構成の光学系に
たいしても実施することができる。なおこの場合、二次
電子検出器は試料と対物レンズとの間にあってもよい
し、図１のように対物レンズの上側にあってもよいこと
はいうまでもない。斐は、試料と二次電子検出器との間
にＥ×Ｂ形のフィルタがあれば実現できる。
配置したが、レンズの外側に配置された構成の光学系に
たいしても実施することができる。なおこの場合、二次
電子検出器は試料と対物レンズとの間にあってもよい
し、図１のように対物レンズの上側にあってもよいこと
はいうまでもない。斐は、試料と二次電子検出器との間
にＥ×Ｂ形のフィルタがあれば実現できる。
【００３３】さらに、本発明は走査形電子顕微鏡に対し
て述べたが、これに限ることなく類似の電子線応用装置
一般に適用できるし、さらにイオン線のような荷電粒子
線応用装置一般に適用できることは言うまでもない。た
だ、正の電荷を持っている荷電粒子線の場合には、減速
電圧は正の値にする必要がある。
て述べたが、これに限ることなく類似の電子線応用装置
一般に適用できるし、さらにイオン線のような荷電粒子
線応用装置一般に適用できることは言うまでもない。た
だ、正の電荷を持っている荷電粒子線の場合には、減速
電圧は正の値にする必要がある。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、低加速領域でも荷電粒
子線径を増大させることなく二次荷電粒子を検出器の方
に偏向することが可能となるので、高分解能でかつ二次
荷電粒子の高検出効率が得られる効果がある。
子線径を増大させることなく二次荷電粒子を検出器の方
に偏向することが可能となるので、高分解能でかつ二次
荷電粒子の高検出効率が得られる効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す荷電粒子光学系の縦断
面図。
面図。
【図２】Ｅ×Ｂ形フィルタの色収差に関する説明図。
【図３】Ｅ×Ｂ形フィルタの色収差により生じる偏向角
と試料に印加した減速電圧との関係曲線図。
と試料に印加した減速電圧との関係曲線図。
【図４】フィルタの色収差を自己打消しさせるための基
本光学系の縦断面図。
本光学系の縦断面図。
【図５】Ｅ×Ｂ形フィルタによる一次電子線と二次電子
の軌道を示す説明図。
の軌道を示す説明図。
１…電子銃、２…電子線、３…加速レンズ、４…コンデ
ンサレンズ、５…対物レンズ、６…試料、７…偏向器、
８…二次電子、９…二次電子検出器、１０，１１…Ｅ×
Ｂ形フィルタ、１２…物点。
ンサレンズ、５…対物レンズ、６…試料、７…偏向器、
８…二次電子、９…二次電子検出器、１０，１１…Ｅ×
Ｂ形フィルタ、１２…物点。
Claims (5)
- 【請求項１】荷電粒子源と、 該荷電粒子源からでた一次荷電粒子線を試料に照射する
ためのコンデンサレンズと対物レンズを含むレンズ手段
と、 該試料を保持する試料台と、 該試料に該一次荷電粒子線を減速させる減速手段と、 該一次荷電粒子線源と検出器の間にＥ×Ｂ形フィルタを
設け、 該減速手段と該Ｅ×Ｂ形フィルタを連動したことを特徴
とする荷電粒子線応用装置。 - 【請求項２】上記荷電粒子源が電子源であり上記減速手
段に負の電圧に印加することを特徴とする請求項１記載
の荷電粒子線応用装置。 - 【請求項３】上記荷電粒子源がイオン源であり上記減速
手段に正の電圧を印加することを特徴とする請求項１記
載の荷電粒子線応用装置。 - 【請求項４】上記検出器が二次電子線を検出することを
特徴とする請求項１記載の荷電粒子線応用装置。 - 【請求項５】上記減速電圧が０から−９００Ｖで上記Ｅ
ＸＢ形フィルタの電界が０から２５Ｖ／ｍｍ，磁界が０
から１４ガウスで連動したことを特徴とする請求項１記
載の荷電粒子線応用装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1995304088A JP2993873B6 (ja) | 1995-11-22 | 荷電粒子線応用装置及び電子線応用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1995304088A JP2993873B6 (ja) | 1995-11-22 | 荷電粒子線応用装置及び電子線応用装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63294527A Division JP2821153B2 (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 荷電粒子線応用装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10362129A Division JP3139484B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 荷電粒子線顕微方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08212955A true JPH08212955A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2993873B2 JP2993873B2 (ja) | 1999-12-27 |
| JP2993873B6 JP2993873B6 (ja) | 2008-02-27 |
Family
ID=
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990036747A (ko) * | 1997-10-02 | 1999-05-25 | 가나이 쓰도무 | 패턴결함 검사방법 및 검사장치 |
| US6365897B1 (en) | 1997-12-18 | 2002-04-02 | Nikon Corporation | Electron beam type inspection device and method of making same |
| US6987265B2 (en) | 1997-08-07 | 2006-01-17 | Hitachi, Ltd. | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6987265B2 (en) | 1997-08-07 | 2006-01-17 | Hitachi, Ltd. | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
| US7012252B2 (en) | 1997-08-07 | 2006-03-14 | Hitachi, Ltd. | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
| US7232996B2 (en) | 1997-08-07 | 2007-06-19 | Hitachi, Ltd. | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
| US7439506B2 (en) | 1997-08-07 | 2008-10-21 | Hitachi, Ltd. | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
| US8134125B2 (en) | 1997-08-07 | 2012-03-13 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus of an inspection system using an electron beam |
| US8604430B2 (en) | 1997-08-07 | 2013-12-10 | Hitachi, Ltd. | Method and an apparatus of an inspection system using an electron beam |
| KR19990036747A (ko) * | 1997-10-02 | 1999-05-25 | 가나이 쓰도무 | 패턴결함 검사방법 및 검사장치 |
| US6979823B2 (en) | 1997-10-02 | 2005-12-27 | Hitachi, Ltd. | Patterned wafer inspection method and apparatus therefor |
| KR100721846B1 (ko) * | 1997-10-02 | 2007-05-28 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 패턴결함 검사방법 및 검사장치 |
| US7242015B2 (en) | 1997-10-02 | 2007-07-10 | Hitachi, Ltd. | Patterned wafer inspection method and apparatus therefor |
| US6365897B1 (en) | 1997-12-18 | 2002-04-02 | Nikon Corporation | Electron beam type inspection device and method of making same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2993873B2 (ja) | 1999-12-27 |
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