JPH1167137A - 粒子線装置 - Google Patents

粒子線装置

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Publication number
JPH1167137A
JPH1167137A JP9226199A JP22619997A JPH1167137A JP H1167137 A JPH1167137 A JP H1167137A JP 9226199 A JP9226199 A JP 9226199A JP 22619997 A JP22619997 A JP 22619997A JP H1167137 A JPH1167137 A JP H1167137A
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JP
Japan
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particle beam
electric field
sample
changed
electron beam
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9226199A
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English (en)
Inventor
Miyuki Matsutani
幸 松谷
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1167137A publication Critical patent/JPH1167137A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2次電子の検出効率を常に最大とし、また、
粒子プローブの試料上の位置ずれを最小にすることがで
きる粒子線装置を実現する。 【解決手段】 電子ビームのエネルギEを変えた場合、
検出器11のコレクタ12に印加する電圧が、2次電子
の検出効率が最大となるように変えられる。この電圧の
変化によりコレクタによる電界も変化し、電子ビームの
電界による偏向量が変化する。メモリー21のテーブル
には、電子ビームのエネルギEに対応した電子ビームの
偏向量の補正値も格納されている。CPU18は、電子
ビームのエネルギEが変えられると、それに対応した偏
向量の補正値を読みだし、偏向器制御部10に送る。偏
向器制御部10では、走査信号にこの補正値を加算し、
偏向器7,8に供給する。この結果、コレクタ12によ
る電界によって曲げられる分、偏向器7,8によって予
め逆方向に偏向されるので、電界の強さが変化しても、
電子ビームの走査領域は変わらない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームやイオ
ンビームを試料に照射し、試料から発生した2次電子を
検出するようにした粒子線装置に関する。
【0002】
【従来の技術】走査電子顕微鏡や電子プローブマイクロ
アナライザ(EPMAという)等の粒子線を用いて試料
表面の観察や分析を行う装置では、試料に電子ビームや
イオンビームを照射し、その結果試料から発生した2次
電子を検出するようにしている。この場合、検出器は一
次電子ビームや一次イオンビームの光軸から離れた位置
に配置される。そのため2次電子を検出器側に引き寄せ
る必要があることから、試料に照射する粒子線プローブ
に対し直交する成分を有する電界を印加することがあ
る。
【0003】例えば、試料面上に漏洩する磁場が少ない
装置では、対物レンズと試料との間の空間に検出器を配
置し、対物レンズと試料との間でこの電界を用いて試料
からの2次電子を検出器に向かわせる。また、試料から
の2次電子を対物レンズの磁場を用いて対物レンズの上
部に取り出すようにした装置では、対物レンズの上部に
検出器を配置し、対物レンズと粒子線源との間でこの電
界を用いて2次電子を検出器に向かわせる。
【0004】従来の2次電子検出器では、一次粒子線の
加速電圧を低くした場合や、試料と対物レンズとの間の
距離(作動距離)を大きくした場合、この電界によって
粒子プローブが比較的大きく偏向をうけ、試料上の照射
位置が変化する。この影響を少なくするため、電界を発
生させている電極の電圧を段階的に弱めたり、電極自体
を光軸から遠ざけたりしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方式では、2次電子の検出効率を常に最大とすること
はできず、また、粒子プローブの試料上の位置ずれを常
に最小にすることもできない。
【0006】本発明は、上記した点に鑑みてなされたも
ので、2次電子の検出効率を常に最大とし、また、粒子
プローブの試料上の位置ずれを最小にすることができる
粒子線装置を実現するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明に基づく粒子
線装置は、粒子線を試料上に細く絞って照射すると共
に、試料上の粒子線の照射位置を2次元的に走査し、試
料への粒子線の照射にともなって発生した2次電子を電
界によって検出器に引き寄せ検出するようにした粒子線
装置において、粒子線のエネルギーに応じて前記電界の
強さを変化させると共に、電界の強さに応じて粒子線の
偏向量を変えるようにしたことを特徴としている。
【0008】第1の発明においては、試料に照射する粒
子線のエネルギーに応じて検出器からの電界の強さを変
化させて2次電子の検出効率を最適な状態とし、電界の
強さに応じて粒子線の偏向量を変え、粒子線の試料上の
位置ずれを最小とする。
【0009】第2の発明においては、第1の発明におい
て、試料や試料ホルダの形状に応じて電界の強さを変化
させるようにし、試料や試料ホルダの形状に関係せず、
2次電子の検出効率を最適とする。
【0010】第3の発明においては、第1の発明におい
て、粒子線の電流に応じて電界の強さを変化させるよう
にし、プローブ電流の値に関係せず、2次電子の検出効
率を最適とする。
【0011】第4の発明においては、第1の発明におい
て、2次電子検出器の2次電子を引き寄せるためのコレ
クタ電極をネット状とし、このネットの先端に針状の電
極を設け、2次電子の検出効率を高める。
【0012】
【発明の実施の形態】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1は、本発明に基づく走
査電子顕微鏡を示しており、1は電子銃である。電子銃
1の加速電圧は加速電圧制御部2によって変えられるよ
うに構成されている。
【0013】電子銃1から発生し加速された電子ビーム
EBは、コンデンサレンズ3、対物レンズ4によって集
束され、試料ホルダ5に保持された試料6上に照射され
る。試料6上の電子ビームEBの照射位置は、2段の偏
向器7,8によって走査される。なお、対物レンズ4の
励磁は対物レンズ制御部9からの励磁電流により調整さ
れ、また、偏向器7,8は偏向器制御部10からの走査
信号により駆動される。
【0014】試料6への一次電子ビームの照射によって
発生した2次電子eは、対物レンズ4と試料6との間に
配置された2次電子検出器11によって検出される。2
次電子検出器11は、2次電子を引き寄せるためのコレ
クター12、シンチレータ13、光パイプ14、光電子
変換面や光電子増倍管を含む光電変換部15より構成さ
れている。
【0015】コレクター12には検出器の制御部16か
ら2次電子eをシンチレータ13に引き寄せるための数
百V程度の電圧が印加されている。この結果、試料6か
らの2次電子は、コレクター12に印加された電圧によ
りシンチレータ13に向け引き寄せられ、シンチレータ
13を発光させる。
【0016】シンチレータ13の光は、光パイプ14を
透過して光電変換部15に入り電気信号に変換される。
検出器11からの信号は、検出器制御部16、信号ライ
ン17を介してCPU18に供給される。
【0017】CPU18は加速電圧制御部2、偏向器制
御部10、対物レンズ制御部9を制御している。また、
CPU18には、入力手段19、陰極線管のごとき表示
装置20、メモリー21が接続されている。例えば、入
力手段19により任意の加速電圧を指示すると、CPU
18はその指示にしたがって加速電圧制御部2を制御
し、電子銃1の加速電圧を任意の値とする。このような
構成の動作を次に説明する。
【0018】走査2次電子像を観察する場合、電子銃1
からの電子ビームEBをコンデンサレンズ3、対物レン
ズ4によって集束すると共に、偏向器7,8によって電
子ビームを2次元的に走査する。この結果、試料5上に
は細く絞られた電子ビームが照射されると共に、試料上
の電子ビームの照射位置は2次元的に走査される。
【0019】試料5への電子ビームの照射によって発生
した2次電子は、2次電子検出器11に引き寄せられ検
出される。検出器11の検出信号は、検出器制御部1
6、信号ライン17を介してCPU18に供給される。
CPU18は検出信号を電子ビームの走査と同期した表
示装置20に供給することから、表示装置20には試料
6の特定領域の走査2次電子像が表示される。
【0020】さて、電子銃1における加速電圧を変える
と、電子ビームのエネルギEが変化する。このため、電
子ビームを試料6上でフォーカスするための対物レンズ
4の励磁も変えなければならない。
【0021】この動作は、CPU18によって加速電圧
制御部2を制御して電子銃1における加速電圧を任意に
変化させた場合、CPU18は対物レンズ制御部9を制
御し、対物レンズ4の励磁強度を加速電圧に応じて変化
させ、常に最適なフォーカス状態となるようにしてい
る。
【0022】ところで、与えられた電子ビーム等の粒子
線のエネルギEに対し、2次電子検出器11のコレクタ
12の電圧Vcを変えると、図2に示すように2次電子
の検出効率ηが変化する。このコレクタ電圧Vcには、
最適値Vcoが存在する。この最適値Vcoは、粒子線
のエネルギEを変化させるとそれに応じて変化する。図
3は粒子線のエネルギEと最適コレクタ電圧Vcoとの
関係を示している。
【0023】このような現象から、図1に示した実施の
形態では、メモリー21に各加速電圧に対応した最適な
コレクタ電圧がテーブルの形で記憶されている。そし
て、電子銃1における加速電圧を変化させた場合、CP
U18は、その時の加速電圧に対応したコレクタ電圧を
メモリー21から読みだし、検出器制御部16にその信
号を供給する。その結果、検出器11のコレクタ12に
は、検出効率が最大となる電圧が印加される。
【0024】上記したように、電子ビーム(粒子線)の
エネルギEを変えた場合、検出器11のコレクタ12に
印加する電圧が変えられるが、この電圧の変化によりコ
レクタによる電界も変化し、それにともない電子ビーム
の電界による偏向量が変化する。この結果、試料上の電
子ビームの照射位置(走査領域)がずれてしまう。
【0025】この実施の形態では、メモリー21のテー
ブルには、電子ビームのエネルギEに対応した電子ビー
ムの偏向量の補正値も格納されている。CPU18は、
電子ビームのエネルギEが変えられると、それに対応し
た偏向量の補正値を読みだし、偏向器制御部10に送
る。偏向器制御部10では、走査信号にこの補正値を加
算し、偏向器7,8に供給する。この結果、コレクタ1
2による電界によって曲げられる分、偏向器7,8によ
って予め逆方向に偏向されるので、電界の強さが変化し
ても、電子ビームの走査領域は変わらない。
【0026】次に、2次電子検出器の構造によっては、
試料6や試料ホルダ5の形状が変わるとコレクタ12が
対物レンズ4と試料面との間に形成する電界分布が変化
する。特に、対物レンズと試料ホルダの間隔が狭い場合
には、試料ホルダ5の大小が電界分布に強く影響する。
【0027】この電界分布が変化すれば、2次電子検出
効率とプローブの位置ずれ量も変化する。したがって、
図1の構成で、メモリー21に、試料や試料ホルダの形
状に対応して、最適な検出効率となるようなコレクタ1
2の電圧値とその際の偏向量の補正値とを記憶させ、そ
れぞれの値を検出器制御部16と偏向器制御部10に供
給すれば、試料や試料ホルダの形状に関係せず、最適な
検出効率で2次電子の検出を行うことができ、また、電
子ビームの試料上の位置ずれも最小とすることができ
る。
【0028】また、対物レンズ4と試料ホルダ5の間隔
が狭い場合には、ネット状の電極の先に光軸に向かって
針状の電極を伸ばすことにより、2次電子の検出効率を
高めることができる。この場合には、電子ビームの位置
ずれ量も大きくなるが、CPU18により偏向器制御部
10を制御して電子ビームの位置の補正を行えば、この
大きな位置ずれも最小にすることができる。
【0029】更に、プローブの電流が極めて大きい場合
には、シンチレータ13の劣化を防ぐため、2次電子検
出効率を低下させるようにコレクタ電圧Vcを制御する
ことが必要になる。特に、プローブ電流を広範に変える
場合には、2次電子の検出効率が最大となるようなコレ
クタ電圧Vcoと、シンチレータ13の劣化が生じない
設定が望ましい。
【0030】更にまた、CPU18からプローブ電流を
指定した時、これに応じてCPU18により2次電子検
出効率が最適になるようにコレクタ電圧Vcを制御する
と共に、前記した偏向器制御部によるプローブ位置の補
正を用いて電子ビームの照射位置のずれ量を最小とする
ことができる。
【0031】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこの形態に限定されない。例えば、走査電子顕微
鏡を例に説明したが、EPMAにも本発明を適用するこ
とができ、また、イオンビームを用いた装置にも本発明
を使用することができる。
【0032】また、コレクタ電圧Vcによって2次電子
検出効率を変えるようにしたが、シンチレータの電圧を
変えたり、零にしたりする制御によって2次電子検出効
率を変えてもよい。もちろん、コレクタの電圧とシンタ
レータの電圧を変えることを併用しても良い。
【0033】更に、2次電子検出器を対物レンズと試料
との間の空間に配置した例を説明したが、検出器を対物
レンズの上部に配置して、対物レンズ内を上方に向かう
2次電子を検出する方式にも本発明を適用することがで
きる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の発
明においては、試料に照射する粒子線のエネルギーに応
じて検出器からの電界の強さを変化させ、更に電界の強
さに応じて粒子線の偏向量を変えるように構成したの
で、2次電子の検出効率を最適な状態とし、粒子線の試
料上の位置ずれを最小とすることができる。
【0035】第2の発明においては、第1の発明におい
て、試料や試料ホルダの形状に応じて電界の強さを変化
させるようにしたので、試料や試料ホルダの形状に関係
せず、2次電子の検出効率を最適とすることができる。
【0036】第3の発明においては、第1の発明におい
て、粒子線の電流に応じて電界の強さを変化させるよう
にしたので、プローブ電流の値に関係せず、2次電子の
検出効率を最適とすることができる。
【0037】第4の発明においては、第1の発明におい
て、2次電子検出器の2次電子を引き寄せるためのコレ
クタ電極をネット状とし、このネットの先端に針状の電
極を設けるようにしたので、2次電子の検出効率を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一例を示す図
である。
【図2】コレクタ電圧と2次電子検出効率との関係を示
す図である。
【図3】粒子線エネルギーと最適コレクタ電圧との関係
を示す図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 加速電圧制御部 3 コンデンサレンズ 4 対物レンズ 5 試料ホルダ 6 試料 7,8 偏向器 9 対物レンズ制御部 10 偏向器制御部 11 2次電子検出器 12 コレクタ 17 信号ライン 18 CPU 19 入力装置 20 表示装置 21 メモリー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粒子線を試料上に細く絞って照射すると
    共に、試料上の粒子線の照射位置を2次元的に走査し、
    試料への粒子線の照射にともなって発生した2次電子を
    電界によって検出器に引き寄せ検出するようにした粒子
    線装置において、粒子線のエネルギーに応じて前記電界
    の強さを変化させると共に、電界の強さに応じて粒子線
    の偏向量を変えるようにした粒子線装置。
  2. 【請求項2】 試料や試料ホルダの形状に応じて電界の
    強さを変化させるようにした請求項1記載の粒子線装
    置。
  3. 【請求項3】 粒子線の電流に応じて電界の強さを変化
    させるようにした請求項1記載の粒子線装置。
  4. 【請求項4】 2次電子検出器の2次電子を引き寄せる
    ためのコレクタ電極をネット状とし、このネットの先端
    に針状の電極を設けた請求項1記載の粒子線装置。
JP9226199A 1997-08-22 1997-08-22 粒子線装置 Withdrawn JPH1167137A (ja)

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JP9226199A JPH1167137A (ja) 1997-08-22 1997-08-22 粒子線装置

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JP9226199A JPH1167137A (ja) 1997-08-22 1997-08-22 粒子線装置

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JP9226199A Withdrawn JPH1167137A (ja) 1997-08-22 1997-08-22 粒子線装置

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JP (1) JPH1167137A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008210702A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子ビーム装置及び印加電圧制御方法
JP2018195546A (ja) * 2017-05-22 2018-12-06 日本電子株式会社 荷電粒子線装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008210702A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子ビーム装置及び印加電圧制御方法
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20041102