JPH11242942A - 荷電粒子線顕微方法 - Google Patents
荷電粒子線顕微方法Info
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- JPH11242942A JPH11242942A JP36212998A JP36212998A JPH11242942A JP H11242942 A JPH11242942 A JP H11242942A JP 36212998 A JP36212998 A JP 36212998A JP 36212998 A JP36212998 A JP 36212998A JP H11242942 A JPH11242942 A JP H11242942A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 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。 【解決手段】 電子線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。 【解決手段】 電子線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】
【発明の属する技術分野】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。
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。
【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、特開昭６１−２９４７４６号に記載されている
ような光学系が用いられている。すなわち、輝度が高
く、エネルギ幅の小さな電界放射形（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、特開昭６１−２９４７４６号に記載されている
ような光学系が用いられている。すなわち、輝度が高
く、エネルギ幅の小さな電界放射形（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】また、一次電子線と二次電子とを分離する
ことについては特開昭６２−３１９３３号に磁界のみで
分離することが開示されていた。
ことについては特開昭６２−３１９３３号に磁界のみで
分離することが開示されていた。
【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】荷電粒子源から第１の荷
電粒子線を所定の加速電圧で引き出し、引き出した前記
第１の荷電粒子線を絞るためのレンンズを通過させ、試
料上の所定の位置へ走査偏向する工程と、偏向された前
記第１の荷電粒子線を減速させるための減速電界を通っ
て試料に照射する工程と、試料へ前記第１の荷電粒子線
の照射により試料から発生する第２荷電粒子線と前記第
１の荷電粒子線とをフィルタで分離する工程と、前記分
離工程で発生する前記第１の荷電粒子線へ影響を与え、
前記影響をフィルタを用いて補正する工程を特徴とする
荷電粒子線顕微方法にあります。
電粒子線を所定の加速電圧で引き出し、引き出した前記
第１の荷電粒子線を絞るためのレンンズを通過させ、試
料上の所定の位置へ走査偏向する工程と、偏向された前
記第１の荷電粒子線を減速させるための減速電界を通っ
て試料に照射する工程と、試料へ前記第１の荷電粒子線
の照射により試料から発生する第２荷電粒子線と前記第
１の荷電粒子線とをフィルタで分離する工程と、前記分
離工程で発生する前記第１の荷電粒子線へ影響を与え、
前記影響をフィルタを用いて補正する工程を特徴とする
荷電粒子線顕微方法にあります。
【００１０】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。
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。
【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Ｖ0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Ｖ0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】
【００１３】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、
【００１４】
【数２】
【００１５】となる。
【００１６】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。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１により説
明する。
明する。
【００１８】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。
【００１９】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。
に負の電圧ＶＲが印加されている。
【００２０】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。
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。
【００２１】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と磁界Ｂとを直交さ
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と磁界Ｂとを直交さ
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。
【００２２】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、
差が問題になる。この色収差による偏向角βは、
【００２３】
【数３】
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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のエネルギが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のエネルギが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、
【００２７】
【数４】
【００２８】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Ｌ
を約２０ｍｍとなるように構成し、Ｖ0＝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〜
２５Ｖ／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Ｌ
を約２０ｍｍとなるように構成し、Ｖ0＝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〜
２５Ｖ／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。要は、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。要は、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である。
の軌道を示す説明図である。
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 (3)
- 【請求項１】荷電粒子源から第１の荷電粒子線を所定の
加速電圧で引き出し、引き出した前記第１の荷電粒子線
を絞るためのレンンズを通過させ、試料上の所定の位置
へ走査偏向する工程と、偏向された前記第１の荷電粒子
線を減速させるための減速電界を通って試料に照射する
工程と、試料へ前記第１の荷電粒子線の照射により試料
から発生する第２荷電粒子線と前記第１の荷電粒子線と
をフィルタで分離する工程と、前記分離工程で発生する
前記第１の荷電粒子線へ影響を与え、前記影響をフィル
タを用いて補正する工程を含むことを特徴する荷電粒子
線顕微方法。 - 【請求項２】前記減速電界を変化させるとともに前記分
離する工程と前記補正する工程のフィルタの定数を変化
させることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線顕微
方法。 - 【請求項３】前記フイルタとして電界及び磁界を用いた
フィルタであることを特徴とする請求項２記載の荷電粒
子線顕微方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10362129A JP3139484B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 荷電粒子線顕微方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10362129A JP3139484B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 荷電粒子線顕微方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1995304088A Division JP2993873B6 (ja) | 1995-11-22 | 荷電粒子線応用装置及び電子線応用装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11344239A Division JP3137115B2 (ja) | 1999-12-03 | 1999-12-03 | 荷電粒子線顕微方法及び荷電粒子線応用装置 |
| JP2000194888A Division JP3225961B2 (ja) | 1988-11-24 | 2000-06-23 | 荷電粒子線応用装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11242942A true JPH11242942A (ja) | 1999-09-07 |
| JP3139484B2 JP3139484B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=18476003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10362129A Expired - Lifetime JP3139484B2 (ja) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | 荷電粒子線顕微方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3139484B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030006492A (ko) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | 구정회 | 전자현미경에서의 대전효과 감소를 이용한 유기물시료표면 관찰 방법 |
-
1998
- 1998-12-21 JP JP10362129A patent/JP3139484B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030006492A (ko) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | 구정회 | 전자현미경에서의 대전효과 감소를 이용한 유기물시료표면 관찰 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3139484B2 (ja) | 2001-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071215 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081215 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |