JPS6273541A - 走査形電子顕微鏡及びその類似装置 - Google Patents
走査形電子顕微鏡及びその類似装置Info
- Publication number
- JPS6273541A JPS6273541A JP21235885A JP21235885A JPS6273541A JP S6273541 A JPS6273541 A JP S6273541A JP 21235885 A JP21235885 A JP 21235885A JP 21235885 A JP21235885 A JP 21235885A JP S6273541 A JPS6273541 A JP S6273541A
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- Japan
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- electron beam
- electron
- electron microscope
- scanning
- scanning electron
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）及びその類似装
置に係り、特に低加速電圧で高分解能観察に好適な電子
光学系に関する。
置に係り、特に低加速電圧で高分解能観察に好適な電子
光学系に関する。
走査形電子顕微鏡の分解能を上げる為に、第１図のよう
に試料７を対物レンズ６の中に配置し。
に試料７を対物レンズ６の中に配置し。
低収差化を図る試みがなされている（日本電子顕微鏡学
会、第４０回学術講演会予稿集、Ｐ２１１）。
会、第４０回学術講演会予稿集、Ｐ２１１）。
この場合、実現可能なレンズ寸法などから、球面。
色収差係数（それぞれＣｓ、Ｃｃとする）とも約２ｍが
限界である。ここで、色収差が無視できるとしたとき、
ビーム径ｄは球面収差と回折収差で決まり、電子線の波
長をλとして、次式となる。
限界である。ここで、色収差が無視できるとしたとき、
ビーム径ｄは球面収差と回折収差で決まり、電子線の波
長をλとして、次式となる。
ｄ＝ｏ、４３ｃｓ１／番λＳ／番
・・・■また、そのときのビームの半
開口角αは、α＝１．４（λ／ Ｃｓ） ’／’
−■で表わせる。
・・・■また、そのときのビームの半
開口角αは、α＝１．４（λ／ Ｃｓ） ’／’
−■で表わせる。
いま、加速電圧Ｖを２０ＫＶとすると、λ＝ｂ１１フｔ
７ ・・・■であることから、ｄ＝４
．６人、α＝１１ｍｒとなる。電子銃にエネルギー拡が
り（ΔＶ＝０．２ｅＶ）の小さい電界放射形電子銃１を
（ＦＥ電子銃）を用いたとすると、色収差ｄｅｃは、ｖ で表わせ、ｄｅｃ＝１．１人 となり、ビーム径に影響
を与えない。しかし、たとえばＩＫＶのように加速電圧
が低くなると、ｄ＝１゜４人・α＝１６．５ｍ ｒ
となり、ｄｅＣ＝３３人となる。すなわち、色収差が他
の収差より大きいという問題が生じる。そのため高分解
能が得られないと言う欠点がある。
７ ・・・■であることから、ｄ＝４
．６人、α＝１１ｍｒとなる。電子銃にエネルギー拡が
り（ΔＶ＝０．２ｅＶ）の小さい電界放射形電子銃１を
（ＦＥ電子銃）を用いたとすると、色収差ｄｅｃは、ｖ で表わせ、ｄｅｃ＝１．１人 となり、ビーム径に影響
を与えない。しかし、たとえばＩＫＶのように加速電圧
が低くなると、ｄ＝１゜４人・α＝１６．５ｍ ｒ
となり、ｄｅＣ＝３３人となる。すなわち、色収差が他
の収差より大きいという問題が生じる。そのため高分解
能が得られないと言う欠点がある。
本発明の目的は、低加速電圧でも高分解能が得られる電
子光学系を具備する走査形電子顕微鏡及びその類似装置
を提供することにある。
子光学系を具備する走査形電子顕微鏡及びその類似装置
を提供することにある。
低加速電圧で分解能が低下する原因は１色収差である。
この拡がりｄｅｃは０式で表わせるので、△Ｖを小さく
すればよいことが分かる。ｄｅｃをｄの】／２程度の値
になるようにすれば、ビーム径にほとんど影響がないの
で、ΔＶ”０．０５ａＶとすればよい、現在の電子銃の
中でエネルギー拡がりの最も小さいＦ Ｅ銃でも０．２
ｅＶ程度ある。
すればよいことが分かる。ｄｅｃをｄの】／２程度の値
になるようにすれば、ビーム径にほとんど影響がないの
で、ΔＶ”０．０５ａＶとすればよい、現在の電子銃の
中でエネルギー拡がりの最も小さいＦ Ｅ銃でも０．２
ｅＶ程度ある。
そこで、本発明ではエネルギーフィルターを用いてエネ
ルギーの拡がりΔＶを小さくすることを考案した。フィ
ルター通過後のビームの軸ずれかないようにするために
、最も簡単なフィルターとしてウィーンフィルターを用
いる事とした。
ルギーの拡がりΔＶを小さくすることを考案した。フィ
ルター通過後のビームの軸ずれかないようにするために
、最も簡単なフィルターとしてウィーンフィルターを用
いる事とした。
以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。
ＦＥ電子銃１より出た電子１ｓ８は、加速レンズ２によ
り所望の電圧に加速される。電子線８はコンデンサレン
ズ３を通過した後、ウィーンフィルター１０により電子
線のエネルギー分離が行われ、所望のエネルギー幅の電
子線８０のみが絞り］−１を通過する。この電子線は対
物レンズ６により、試料７面上に結像される。試料７の
表面で発生した二次電子９は検出器５で検出される。
り所望の電圧に加速される。電子線８はコンデンサレン
ズ３を通過した後、ウィーンフィルター１０により電子
線のエネルギー分離が行われ、所望のエネルギー幅の電
子線８０のみが絞り］−１を通過する。この電子線は対
物レンズ６により、試料７面上に結像される。試料７の
表面で発生した二次電子９は検出器５で検出される。
ここで、ウィーンフィルター１０の一例を第３図に示す
。これは、一般に使用されているもので、電界Ｅと磁界
Ｂとが直行するように電極１０１と１０２、磁１４ｉｉ
１０３と１０４が配置されている。
。これは、一般に使用されているもので、電界Ｅと磁界
Ｂとが直行するように電極１０１と１０２、磁１４ｉｉ
１０３と１０４が配置されている。
このとき電子線８の軌道Ｗは
ｉ：虚数、ｅ／ｍ：電荷／電子の質量
で表わされる。所望のエネルギーＶをもつ電子線８０が
直進する条件はｗ’＝Ｑすなわちとなる。このとき■と
わずかに異なるエネルギー■＋ΔＶをもつ電子線８１の
軌道は５ｗよりδＷだけずれた軌道となり、 】− ＝−−Ｅ／Ｖ・ΔＶ／Ｖ ・・・■となる。
直進する条件はｗ’＝Ｑすなわちとなる。このとき■と
わずかに異なるエネルギー■＋ΔＶをもつ電子線８１の
軌道は５ｗよりδＷだけずれた軌道となり、 】− ＝−−Ｅ／Ｖ・ΔＶ／Ｖ ・・・■となる。
いまウィーンフィルタの電極長さをＱ。
フィルタ中心と絞り１１との距離をＬとすると、位置に
Ｖ＋八への電子線８】は偏向される。絞り径がこの値よ
り小さければ、■の電子線８ｏのみ絞り１１を通過する
ことになる。このようにして電子線のエネルギーが分離
される０本実施例の磁極は、永久磁石であるが、電磁石
を用いてもよいことは言うまでもない。
Ｖ＋八への電子線８】は偏向される。絞り径がこの値よ
り小さければ、■の電子線８ｏのみ絞り１１を通過する
ことになる。このようにして電子線のエネルギーが分離
される０本実施例の磁極は、永久磁石であるが、電磁石
を用いてもよいことは言うまでもない。
次に、コンデンサレンズ３による電子線８の結像点はウ
ィーンフィルタ１０の中心に一致させた。
ィーンフィルタ１０の中心に一致させた。
これは以下の理由による。エネルギーフィルターの感度
の点では、絞り１１上に結像しているのが最もよい。し
かし、この場合、対物レンズ６の物点は絞り１１となる
ので、この絞り径が物点サイズとなる。現在可能な絞り
径はほぼ１０μｍ程度であるので、１０人オーダに電子
線を絞るような場合には、対物レンズの縮小率はＬ／１
０００となり、１個のレンズでは実現不可能である。そ
こで、本発明のようにすれば、ウィーンフィルタの偏向
中心が対物レンズの物点となっているので、このような
問題は生じない。すなわち、ウィーンフィルタ通過後で
も通常の縮小率をもつ対物レンズで十分にビームを絞る
ことができる。詳細な解析によれば、対物レンズの物点
は、ウィーンフィルタの内部もしくはその近傍にあれば
同様の効果があることが分かった。
の点では、絞り１１上に結像しているのが最もよい。し
かし、この場合、対物レンズ６の物点は絞り１１となる
ので、この絞り径が物点サイズとなる。現在可能な絞り
径はほぼ１０μｍ程度であるので、１０人オーダに電子
線を絞るような場合には、対物レンズの縮小率はＬ／１
０００となり、１個のレンズでは実現不可能である。そ
こで、本発明のようにすれば、ウィーンフィルタの偏向
中心が対物レンズの物点となっているので、このような
問題は生じない。すなわち、ウィーンフィルタ通過後で
も通常の縮小率をもつ対物レンズで十分にビームを絞る
ことができる。詳細な解析によれば、対物レンズの物点
は、ウィーンフィルタの内部もしくはその近傍にあれば
同様の効果があることが分かった。
本発明において、二次電子検出器５は、第４図に示すよ
うに、電子線８をはさんで対向するように２個（５１と
５２）配置し、この２個の検出器はウィーンフィルタの
偏向方向に対して直交するように配置した。さらに、こ
れらの検出器と直交して２個の電極５３．５４を設け、
電圧を印加できるようにした。このようにすることによ
り、以下の効果が生じる。すなわち、ウィーンフィルタ
で生じた非点収差は、電子線のエネルギー分離の方向１
１０に長径をもつ楕円１１１となっている。
うに、電子線８をはさんで対向するように２個（５１と
５２）配置し、この２個の検出器はウィーンフィルタの
偏向方向に対して直交するように配置した。さらに、こ
れらの検出器と直交して２個の電極５３．５４を設け、
電圧を印加できるようにした。このようにすることによ
り、以下の効果が生じる。すなわち、ウィーンフィルタ
で生じた非点収差は、電子線のエネルギー分離の方向１
１０に長径をもつ楕円１１１となっている。
一方、検出器５１．５２には二次電子を集めかつ所望の
エネルギーに加速させるための電圧Ｕｄが印加されてい
る。そのために、電子線８は検出器５１．５２の方向に
長径をもつ楕円１１２になろうとする。この量は制御で
きないが、電極５３゜５４を設けてこれに電圧Ｕ ｓを
与えれば、可能となる。すなわち、本構成を用いれば、
ウィーンフィルタで生じた非点収差を補正することがで
きる。
エネルギーに加速させるための電圧Ｕｄが印加されてい
る。そのために、電子線８は検出器５１．５２の方向に
長径をもつ楕円１１２になろうとする。この量は制御で
きないが、電極５３゜５４を設けてこれに電圧Ｕ ｓを
与えれば、可能となる。すなわち、本構成を用いれば、
ウィーンフィルタで生じた非点収差を補正することがで
きる。
このような構造は必ずしも必要ではなく、通常の非点補
正器で補正可能ではあるが、ウィーンフィルタで生じる
非点収差は、対物レンズなどで生じている非点収差の量
より大きいので、１個の補正器では十分な補正がしすら
いという問題がある。
正器で補正可能ではあるが、ウィーンフィルタで生じる
非点収差は、対物レンズなどで生じている非点収差の量
より大きいので、１個の補正器では十分な補正がしすら
いという問題がある。
本発明の一具体例を以下に示す、ＦＥ電子銃から出た電
子線８のエネルギー幅は０．２ ｅＶであった。加速
電圧はＩＫＶで実施した。ウィーンフィルタの中心点で
、磁界Ｂ：３５０ガウス、電界Ｅ＝６６０Ｖ／ｍｓ、ウ
ィーンフィルタの長すｉｏ＋１ｍ。
子線８のエネルギー幅は０．２ ｅＶであった。加速
電圧はＩＫＶで実施した。ウィーンフィルタの中心点で
、磁界Ｂ：３５０ガウス、電界Ｅ＝６６０Ｖ／ｍｓ、ウ
ィーンフィルタの長すｉｏ＋１ｍ。
絞り１１とフィルタ中心との距離１００ｍ＋、絞り径１
５０μｍでおこなったところ、エネルギー幅を０．０５
ｅ ｖ にすることができた。対物レンズの縮小率を
１／２０で用いた結果、ＳＥＭ像の分解能１５人を得る
ことができた。
５０μｍでおこなったところ、エネルギー幅を０．０５
ｅ ｖ にすることができた。対物レンズの縮小率を
１／２０で用いた結果、ＳＥＭ像の分解能１５人を得る
ことができた。
本発明において、試料７は対物レンズ６の内部に配置し
、二次電子検出Ｄ５を対物レンズ６の電子銃側に配置し
たが、この配置に関しては第２図の実施例にかぎるもの
ではないことはいうまでもない。またレンズの個数、電
子銃の種類も本発明の実施例に限ることなく本発明を用
いることができる。
、二次電子検出Ｄ５を対物レンズ６の電子銃側に配置し
たが、この配置に関しては第２図の実施例にかぎるもの
ではないことはいうまでもない。またレンズの個数、電
子銃の種類も本発明の実施例に限ることなく本発明を用
いることができる。
以上に述べたごとく、本発明によれば、低加速電圧でも
高分解能な走査形電子顕微鏡及びその類似装置の提供が
可能になる。
高分解能な走査形電子顕微鏡及びその類似装置の提供が
可能になる。
第１図は、従来の走査形電子顕微鏡の基本構成図、第２
図は、本発明の一実施例を示す走査形電子顕微鏡の基本
構成図、第３図は、ウィーンフィルタの一例を示す図、
第４図は、本発明における二次電子検出器周辺の構成図
である。 １・・・電界放射形電子銃、２・・・加速レンズ、３・
・・コンデンサレンズ、４・・・偏向器、５・・・二次
電子検出器、６・・・対物レンズ、７・・・資料、８・
・・電子線、９・・・二次電子、１０・・・ライ−・ン
フィルタ、１１・・・絞り、１０１，１０２・・・電極
、１０３．１０’４・・・磁第 ３ 図 第 ４ 口
図は、本発明の一実施例を示す走査形電子顕微鏡の基本
構成図、第３図は、ウィーンフィルタの一例を示す図、
第４図は、本発明における二次電子検出器周辺の構成図
である。 １・・・電界放射形電子銃、２・・・加速レンズ、３・
・・コンデンサレンズ、４・・・偏向器、５・・・二次
電子検出器、６・・・対物レンズ、７・・・資料、８・
・・電子線、９・・・二次電子、１０・・・ライ−・ン
フィルタ、１１・・・絞り、１０１，１０２・・・電極
、１０３．１０’４・・・磁第 ３ 図 第 ４ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子銃から出た電子線を細く絞る複数のレンズ手段
、上記電子線を試料面上で二次元的に走査する走査手段
、試料から出てきた二次電子を検出する検出手段を具備
した走査形電子顕微鏡及びその類似装置において、上記
電子銃と走査手段との間にエネルギーフィルタを配置し
たことを特徴とする走査形電子顕微鏡及びその類似装置
。 ２、前記エネルギーフィルタは、電界と磁界が直交する
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の走査形電子顕微鏡及びその類似装置。 ３、前記エネルギーフィルタの内部もしくはその近傍を
対物レンズの物点となるように構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の走査形電子顕微鏡及びそ
の類似装置。 ４、前記電子銃は、電界放射形陰極であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の走査形電子顕微鏡及び
その類似装置。 ５、前記二次電子の検出器は、前記電子線をはさんで対
向して配置し、さらにこの検出器と直交して２個の電極
を前記電子線をはさんで対向して配置したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の走査電子顕微鏡及びそ
の類似装置。 ６、前記の検出器は、前記ウィーンフィルタのエネルギ
ー分離方向と直交して配置したことを特徴とする特許請
求の範囲第５項記載の走査形電子顕微鏡及びその類似装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21235885A JPS6273541A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 走査形電子顕微鏡及びその類似装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21235885A JPS6273541A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 走査形電子顕微鏡及びその類似装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6273541A true JPS6273541A (ja) | 1987-04-04 |
Family
ID=16621221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21235885A Pending JPS6273541A (ja) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | 走査形電子顕微鏡及びその類似装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6273541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465759A (en) * | 1987-08-10 | 1989-03-13 | Philips Nv | Charged powder apparatus with beam discriminator |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP21235885A patent/JPS6273541A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6465759A (en) * | 1987-08-10 | 1989-03-13 | Philips Nv | Charged powder apparatus with beam discriminator |
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