JPH11111211A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

走査電子顕微鏡

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JPH11111211A
JPH11111211A JP9274184A JP27418497A JPH11111211A JP H11111211 A JPH11111211 A JP H11111211A JP 9274184 A JP9274184 A JP 9274184A JP 27418497 A JP27418497 A JP 27418497A JP H11111211 A JPH11111211 A JP H11111211A
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JP
Japan
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magnetic pole
electrons
sample
inner magnetic
detector
Prior art date
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Application number
JP9274184A
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English (en)
Inventor
Hiroyoshi Kazumori
啓悦 数森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11111211A publication Critical patent/JPH11111211A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2次電子の検出効率を高めると共に、反射電
子に基づく信号も検出できる走査電子顕微鏡を実現す
る。 【解決手段】 内側磁極8の開口11付近には、検出器
12の前面に印加された電圧に基づく電界が形成されて
いる。この電界により試料4から発生し対物レンズ3内
を上方に向かってきた2次電子は、検出器12方向に曲
げられ、そして、2次電子検出器12に入射して検出さ
れる。また、試料4への一次電子ビームの照射によって
発生した反射電子は、エネルギーが高いため、2次電子
検出器12からの電界には捕捉されず、内側磁極8の内
側に向かって衝突する。この内側磁極8の内面には2次
電子発生効率の高い物質の膜15が設けられており、反
射電子はこの膜15に衝突して2次電子を発生させる。
この結果、反射電子に基づく多量の2次電子が発生し、
この2次電子は2次電子検出器12の電界に拘束され、
2次電子検出器12に向かって検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料上に対物レン
ズの磁界が漏れるような対物レンズにより電子ビームを
集束し、試料から発生した2次電子を検出するようにし
た走査電子顕微鏡などの電子ビーム装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、走査電子顕微鏡においては、内側
の磁極と外側の磁極の下端面の下方に単一のレンズ磁場
を形成する対物レンズが用いられている。この場合、試
料はこのレンズ磁場の中に置くことにより、高分解能の
2次電子像の観察が可能となる。
【0003】このような走査電子顕微鏡の一例を図1に
示す。図中1は電子銃である。電子銃1から発生した電
子ビームEBは、集束レンズ2と対物レンズ3によって
試料4上に細く集束される。また、電子ビームEBは、
偏向コイル5,6によって偏向され、試料4上の電子ビ
ームの照射位置は走査される。なお、図示していない
が、偏向コイル5,6には走査信号発生回路から2次元
走査信号が供給される。
【0004】対物レンズ3は、ヨーク7、内側磁極8、
外側磁極9、コイル10より構成されており、内側磁極
8の下端面に近い位置に開口11が穿たれている。内側
磁極8の開口11部分の外側に、外側磁極9に2次電子
検出器12が取り付けられている。
【0005】2次電子検出器12はシンチレータと光電
子増倍管とを組み合わせた構造を有しており、円形状の
シンチレータの周囲部分にはリング状の電極が設けら
れ、その電極には2次電子を引き寄せる正の電圧が印加
される。この電圧値は数kVから数10kVの範囲から
選択される。2次電子検出器12の検出信号は、増幅器
13によって増幅された後、電子ビームEBの走査と同
期した陰極線管14に供給される。このような構成の動
作は次の通りである。
【0006】上記した構成で、2次電子像を観察する場
合、図示していない走査信号発生回路から所定の走査信
号が偏向コイル5,6に供給され、試料4上の任意の2
次元領域が電子ビームEBによってラスター走査され
る。
【0007】ここで、対物レンズ3は内側磁極8と外側
磁極9の下端面より下方に単一のレンズ磁場が形成され
るように構成されており、このレンズ磁場の中に試料4
が配置されている。試料4への電子ビームの照射によっ
て発生した2次電子は、レンズ磁場により拘束されて上
方に向かう。
【0008】また、内側磁極8の開口11付近には、検
出器12の前面に印加された電圧に基づく電界が形成さ
れている。この電界により試料4から発生し対物レンズ
3内を上方に向かってきた2次電子は、検出器12方向
に曲げられ、そして、2次電子検出器12に入射して検
出される。
【0009】その検出信号は、増幅器13を介して偏向
コイル5,6への走査信号と同期した陰極線管14に供
給され、陰極線管14には試料の任意の領域の2次電子
像が表示される。
【0010】さて、2次電子が通過する開口11と2次
電子検出器12の位置が対物レンズ3の下方にあるた
め、検出器が対物レンズ上方にある場合に比べ、内側磁
極8の下端面付近の検出器12による電界は強いため、
2次電子は検出器12方向に効率良く曲げられ、より多
くの2次電子が開口を通って検出器12によって捕獲で
き、結果として高画質の2次電子像を得ることができ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】さて、上記した構成で
は、2次電子については高い検出効率が考慮されている
が、試料からの反射電子については考慮されていない。
その理由は、高分解能、高画質の2次電子像を得るため
には、反射電子信号は雑音となるので、反射電子を捕獲
する効率を上げる必要がないためである。
【0012】この結果、上記構成では、エネルギーの高
い反射電子はほとんど2次電子検出器12には検出され
ず、陰極線管14上に表示される像は、反射電子の信号
が含まれていないものとなる。
【0013】しかしながら、周知のように反射電子信号
は試料の凹凸の情報を多く含んでおり、一般の走査電子
顕微鏡(例えば、対物レンズの下部に2次電子検出器が
配置されている)では、2次電子検出器に反射電子も検
出されているため、試料の凹凸が強調された像となって
いる。
【0014】このように、図1に示した走査電子顕微鏡
で得られる2次電子像は、極端に試料の凹凸の情報がな
くなった画像となり、従来からの走査電子顕微鏡で得ら
れる2次電子像とはかなり異なった画像となっている。
【0015】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、2次電子の検出効率を高めると共
に、反射電子に基づく信号も検出できる走査電子顕微鏡
を実現するにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】第1の発明に基づく走査
電子顕微鏡は、内側磁極と外側磁極を有し、磁極の下端
面より下方の試料面に漏れるレンズ磁場を形成する対物
レンズを備え、この対物レンズによって電子ビームを集
束して試料に照射すると共に、内側磁極の下端面より上
の位置で該内側磁極に2次電子を通過させる開口を設
け、内側磁極の外側に該開口を通過した2次電子を検出
する検出器を設けるように構成した走査電子顕微鏡にお
いて、内側磁極の内側に、2次電子発生効率の高い面を
設けたことを特徴としている。
【0017】第1の発明では、内側磁極の内側に、2次
電子発生効率の高い面を設け、反射電子をこの面に衝突
させ、2次電子を発生させて検出する。第2の発明で
は、第1の発明において、内側磁極の内面の少なくとも
一部を2次電子発生効率の高い面とした。
【0018】第3の発明では、第1および第2の発明に
おいて、2次電子発生効率の高い面を、重金属で形成し
た。第4の発明に基づく走査電子顕微鏡は、内側磁極と
外側磁極を有し、磁極の下端面より下方の試料面に漏れ
るレンズ磁場を形成する対物レンズを備え、この対物レ
ンズによって電子ビームを集束して試料に照射すると共
に、内側磁極の下端面より上の位置で該内側磁極に2次
電子を通過させる開口を設け、内側磁極の外側に該開口
を通過した2次電子を検出する検出器を設けるように構
成した走査電子顕微鏡において、内側磁極の内面の少な
くとも一部を2次電子発生効率の高い面とすると共に、
2次電子発生効率の高い面の内側にメッシュ状電極を設
け、メッシュ状電極に任意にマイナス電圧を印加できる
ように構成したことを特徴としている。
【0019】第4の発明では、内側磁極の内側に、2次
電子発生効率の高い面を設け、反射電子をこの面に衝突
させ、2次電子を発生させて検出すると共に、2次電子
発生効率の高い面の内側にメッシュ状電極を設け、メッ
シュ状電極に任意にマイナス電圧を印加できるように構
成し、反射電子成分を含んだ2次電子信号と、ほとんど
が試料からの2次電子信号の2種の信号を選択的に得
る。
【0020】
【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図2は本発明に基づく走査電子顕
微鏡の要部を示しており、図1の装置と同一ないしは類
似の構成要素には同一番号を付し、その詳細な説明は省
略する。
【0021】図2において、対物レンズ3は、図1と同
様にヨーク7、内側磁極8、外側磁極9、コイル10よ
り構成されており、内側磁極8の下端面に近い位置に開
口11が穿たれている。内側磁極8の開口11部分の外
側に、外側磁極9に2次電子検出器12が取り付けられ
ている。
【0022】内側磁極8の内面には、2次電子の発生効
率の高い物質、例えば、金などの重い元素で形成された
膜15が設けられている。この膜15は、メッキ、蒸着
あるいは貼り付けなどで形成されている。このような構
成の動作を次に説明する。
【0023】対物レンズ3は内側磁極8と外側磁極9の
下端面より下方に単一のレンズ磁場が形成されるように
構成されており、このレンズ磁場の中に試料4が配置さ
れている。試料4への電子ビームの照射によって発生し
た2次電子は、レンズ磁場により拘束されて上方に向か
う。
【0024】また、内側磁極8の開口11付近には、検
出器12の前面に印加された電圧に基づく電界が形成さ
れている。この電界により試料4から発生し対物レンズ
3内を上方に向かってきた2次電子は、検出器12方向
に曲げられ、そして、2次電子検出器12に入射して検
出される。検出器12の出力信号は、図示していない陰
極線管に供給され、陰極線管に2次電子像が表示され
る。
【0025】さて、試料4への一次電子ビームの照射に
よって2次電子以外に反射電子reも発生する。反射電
子reはエネルギーが高いため、2次電子検出器12か
らの電界には捕捉されず、内側磁極8の内側に向かって
衝突する。
【0026】この内側磁極8の内面には2次電子発生効
率の高い物質の膜15が設けられており、反射電子re
はこの膜15に衝突して2次電子seを発生させる。こ
の結果、反射電子に基づく多量の2次電子seが発生
し、この2次電子seは2次電子検出器12の電界に拘
束され、2次電子検出器12に向かって検出される。
【0027】この結果、2次電子検出器12の検出信号
に基づいて陰極線管に表示される像は、試料4からの2
次電子にプラスして、試料4からの反射電子reに起因
した2次電子seに基づいており、凹凸情報が適度に含
まれた一般の走査電子顕微鏡(例えば、対物レンズと試
料との間に2次電子検出器が配置され、反射電子も検出
するタイプ)で得られる2次電子像と同等の像が得られ
る。
【0028】図3は本発明の他の実施の形態を示してお
り、図2の構成と同一部分には同一番号が付されてい
る。この実施の形態では、2次電子検出効率の高い物質
で形成された膜15の内側に、膜15に接近してメッシ
ュ状電極16が設けられている。このメッシュ状電極1
6には、電源17から適宜マイナスの電圧が印加される
ように構成されている。
【0029】このような構成において、電源17からメ
ッシュ状電極16への電圧の印加を停止している場合に
は、図2の構成と同様に、2次電子検出器12には試料
からの2次電子に加えて、膜15への反射電子の衝突に
よって発生した2次電子が入射し検出される。
【0030】ここで、電源17からメッシュ状電極16
にマイナスの電圧を印加すると、膜15への反射電子の
衝突によって発生した2次電子は、メッシュ状電極16
によってその内側に向かうことができず、2次電子検出
器12には、試料4から直接発生した2次電子のみが入
射することになる。
【0031】このように、図3の構成では、メッシュ状
電極16への電圧の印加を停止したり、マイナスの電圧
を印加したりすることにより、任意に、凹凸情報が適度
に含まれた一般の走査電子顕微鏡で得られる2次電子像
と同種の像を得たり、試料4からの2次電子のみの高分
解能で高画質の像を得たりすることができる。
【0032】以上本発明の実施の形態を説明したが、本
発明は、図2,図3に示した形態に限定されない。例え
ば、2次電子発生効率の高い膜15を内側磁極8の内面
全面に設けたが、内側磁極の内面の一部に膜を設けるよ
うにしても良い。また、2次電子発生効率の高い面を有
した部材を、対物レンズ内部に磁極とは独立に設けても
良い。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明では、
内側磁極の内側に、2次電子発生効率の高い面を設け、
反射電子をこの面に衝突させ、2次電子を発生させて検
出するように構成したので、一般の走査電子顕微鏡像と
同種の試料の凹凸情報を含んだ像を観察することができ
る。
【0034】第2の発明では、第1の発明において、内
側磁極の内面の少なくとも一部を2次電子発生効率の高
い面としたので、第1の発明と同様に、一般の走査電子
顕微鏡像と同種の試料の凹凸情報を含んだ像を観察する
ことができる。
【0035】第3の発明では、第1および第2の発明に
おいて、2次電子発生効率の高い面を、重金属で形成し
たので、第1および第2の発明と同様に、一般の走査電
子顕微鏡像と同種の試料の凹凸情報を含んだ像を観察す
ることができる。
【0036】第4の発明では、内側磁極の内側に、2次
電子発生効率の高い面を設け、反射電子をこの面に衝突
させ、2次電子を発生させて検出すると共に、2次電子
発生効率の高い面の内側にメッシュ状電極を設け、メッ
シュ状電極に任意にマイナス電圧を印加できるように構
成したので、反射電子成分を含んだ2次電子信号と、ほ
とんどが試料からの2次電子信号の2種の信号を選択的
に得ることができ、一般の走査電子顕微鏡像と同種の試
料の凹凸情報を含んだ像と、試料からの2次電子に基づ
く高分解能で高画質の像とを任意に選択的に観察するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の走査電子顕微鏡を示す図である。
【図2】本発明の一実施の形態である走査電子顕微鏡の
要部を示す図である。
【図3】本発明の他の実施の形態である走査電子顕微鏡
の要部を示す図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 集束レンズ 3 対物レンズ 4 試料 5,6 偏向コイル 7 ヨーク 8 内側磁極 9 外側磁極 10 コイル 11 開口 12 2次電子検出器 13 増幅器 14 陰極線管 15 膜 16 メッシュ状電極 17 電源

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内側磁極と外側磁極を有し、磁極の下端
    面より下方の試料面に漏れるレンズ磁場を形成する対物
    レンズを備え、この対物レンズによって電子ビームを集
    束して試料に照射すると共に、内側磁極の下端面より上
    の位置で該内側磁極に2次電子を通過させる開口を設
    け、内側磁極の外側に該開口を通過した2次電子を検出
    する検出器を設けるように構成した走査電子顕微鏡にお
    いて、内側磁極の内側に、2次電子発生効率の高い面を
    設けたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】 内側磁極の内面の少なくとも一部が2次
    電子発生効率の高い面とされている請求項1記載の走査
    電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】 2次電子発生効率の高い面は、重金属で
    形成されている請求項1および2記載の走査電子顕微
    鏡。
  4. 【請求項4】 内側磁極と外側磁極を有し、磁極の下端
    面より下方の試料面に漏れるレンズ磁場を形成する対物
    レンズを備え、この対物レンズによって電子ビームを集
    束して試料に照射すると共に、内側磁極の下端面より上
    の位置で該内側磁極に2次電子を通過させる開口を設
    け、内側磁極の外側に該開口を通過した2次電子を検出
    する検出器を設けるように構成した走査電子顕微鏡にお
    いて、内側磁極の内面の少なくとも一部を2次電子発生
    効率の高い面とすると共に、2次電子発生効率の高い面
    の内側にメッシュ状電極を設け、メッシュ状電極に任意
    にマイナス電圧を印加できるように構成した走査電子顕
    微鏡。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002083563A (ja) * 2000-09-06 2002-03-22 Hitachi Ltd 走査型電子顕微鏡
US6710340B2 (en) 2001-04-25 2004-03-23 Jeol Ltd. Scanning electron microscope and method of detecting electrons therein
JP2014041734A (ja) * 2012-08-22 2014-03-06 Hitachi High-Technologies Corp 複合荷電粒子線装置
EP4117013A1 (en) * 2021-07-08 2023-01-11 Jeol Ltd. Scanning electron microscope and objective lens

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Effective date: 20030506