JPS63266753A - 走査型電子線装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子線による絶縁試料へのチャージアップを防
止する走査型電子線装置に関する。

［従来の技術１ 走査型電子顕微鏡等の走査型電子線装置により絶縁試料
を観察する場合、電子線による試料へのチャージアップ
が問題となる。

この様なチャージアップを防止するには、試料への入射
電子の個数ｎ１と、試料からの二次電子。

反ＱＪ電子、オージェ電子等の出ａ４ｆ！子数ｎ２を同
数にすれば良い。

第２図は絶縁試料について、入０４Ｔ１子線の加速電圧
Ｖｎに対する電子放出率（出［ｆ子数ｎ２と入射電子数
０１の比）の関係を表わしたグラフで、何れの絶縁試料
についてもこの様な山成りのグラフとなる。該グラフに
おいて、入ＷＡＮ子の数ｎ１と出射電子数ｎ２とが同数
となるａ点、ｂ点の電圧Ｖａ、ｖｂは夫々Ｉ　Ｋ　Ｖ　
ヨリ下、ａＫＶ前ＩＦある。そこで、オペレータは絶縁
試料上を電子線で走査し、該走査により発生した電子線
を検出し、該検出信号に基づいて陰極線管上に試料像を
表示させ、該像を観察し乍ら、ａ点の加速電圧Ｖａ又は
ｂ点の加速電圧Ｖｂを設定している。即ち、入射電子の
数ｎｔと出ｒＪ４電子数ｎ２とが異なって、試料がチャ
ージアップしている時には試料像がドリフトし、入射電
子の数ｎ、と出射電子数ｎ２とが一致すると、該ドリフ
トが止まるので、該試料像のドリフトが止まる迄、小刻
みに加速電圧を調節している。

［ｆｅ明が解決しようとする問題点］ しかし乍ら、この様な操作は厄介であり、熟練が必要と
なる。

又、この様にしてａ点又はｂ点の加速電圧に設定した場
合、次の様な問題が発生する。

即ち、ａ点の電圧は１ＫＶより下であるが、絶縁試料に
よっては７００ｖ程度の場合があり、この様な低加速電
圧では色収差母が大きく、その為に充分な像分解能が得
られない。又、ｂ点の電圧は３ＫＶ前後であるが、この
様な＾加速電圧ではエネルギーが高過ぎ、その為に試料
がレジストの様なものの場合には該試料が破壊されてし
まう。

本発明はこの様な問題を解決する事を目的としたもので
ある。

［問題点を解決するための手段］ そこで、本発明の走査型電子線装置は絶縁試料上に低エ
ネルギ電子ビームを照射する手段、試料から検出された
信号の直流分をキャンセルする手段とを備える様にした
。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例として示した走査電子顕微鏡
の概略図である。

図中１は電子銃、２は集束レンズ、３Ｘ、３ＹはＸ方向
、Ｙ方向偏向器、４は試料、５は二次電子検出器、６は
差動増幅器、７は陰極線管、８は走査信号発生回路であ
る。９は電子シャワー銃で、フィラメント１０．加熱電
源１１．加速電ｆｆ１１２゜及び加速電源１３から構成
されている。１４はＤＣキャンセル電源である。

この様な装置により絶縁試料を観察する場合、電子銃１
からの電子線は前記第２図の点ａと点すの間の適宜な加
速電圧Ｖｃで加速される。この点ａと点すの間の領域に
おいては、試料に入射する電子の数ｎ１より試料から放
出される電子の数ｎ２が多く、絶縁試料４はプラスにチ
ャージアップしている。この様な状態において、電子シ
ャワー銃９の加熱電源１１をオンの状態にしてフィラメ
ント１０から電子を発生させ、加速電源１３から加速電
極１２に１００ｖ以下（例えば数１０Ｖ）の正の電圧を
印加して該電子を加速し、上記絶縁試料上に照射する。

この様にすると、上記絶縁試料上に照射された数１０８
Ｖ程度のエネルギーの電子の内、試料から放出される電
子の数ｎ２と試料に入射する電子の数ｎ＋の差（ｎｚ　
−ｎｔ　）に対応した個数ｎ３の電子が絶縁試料４のプ
ラスにチャージアップした部分に引寄せられ、該部分が
電気的に中和される。尚、該電子シャワー銃９から発生
される電子のエネルギーは１００ｅＶ以下と非常に低い
為、試料に引寄せられた際に、この様な電子により該試
料から二次的な電子は発生して試料が再チヤージアップ
される事が無い。

而して、走査信号発生回路８からＸ方向、Ｙ方向走査信
号が各々Ｘ方向、Ｙ方向偏向器３Ｘ、３Ｙに供給される
事により、電子銃１から発生され、集束レンズ２により
試料上に集束された電子線は、該絶縁試料上を走査する
。該走査により、該試料から放出された二次電子は二次
電子検出器５により検出される一０該検出器の出力信号
は差動増幅器６のプラス端子に入力される。該差動増幅
器のマイナス端子にはＤＣキャンセル電源１４からプラ
スの直流電圧が供給されている。この様な直流電圧が上
記差動増幅器に供給される理由及びその大きさを以下に
説明する。

上記電子シャワー銃９からの電子はエネルギーが非常に
低いので、その一部が上記二次電子検出器５に引寄せら
れ、試料からの二次電子に加わってしまい、上記二次検
出器の出力が試料丈の情報信号でなくなってしまう。そ
こで、この様な二次電子検出器５の出力の内、電子シャ
ワー銃９からの電子によるものをキャンセルする必要が
ある。

所で、上記の様にしてチャージアップが抑えられている
際中、加速電圧Ｖｃが固定される事から、試料から放出
される電子の数ｎ２と試料に入射する電子の数０１の比
ｎ２／ｎ＋が一定に維持されており、上記電子シャワー
銃からの電子の内、試料に引寄せられる電子の個数ｎ３
も一定である。

その為に、この電子シャワー銃からの電子の内、二次電
子検出器に引寄せられる電子の個数ｎ４は一定である。

従って、前記電子シャワー銃９から発生される全電子数
を一定とすれば、上記二次電予検出器５の出力はｎ４個
に対応した電子公文直流レベルが上昇する丈である。従
って、ＤＣキャンセル電源１４の直流電圧として、該直
流レベル分と同一のレベルのプラスの電圧を差動増幅器
６のマイナスの端子に供給すれば良い。

該差動増幅器６はこの様にして、電子シャワー銃からの
電子による直流分をキャンセルし、上記絶縁試料４丈か
らの二次電子による信号を増幅して陰極線管７に供給す
る。該陰極線管の偏向部には、前記走査信号発生回路８
から、Ｘ方向、Ｙ方向走査信号が前記偏向器３Ｘ、３Ｙ
への供給と同期して送られて来ているので、該陰極線管
の画面上には、上記絶縁試利丈からの二次電子に基づく
像が表示される。

［発明の効果］ 本発明によれば、走査電子線装置により絶縁試料を観察
しようとする場合、絶縁試料上に該試料が再チヤージア
ップされない低エネルギ電子ビームを照射すると同時に
、検出信号の直流分をキャンセルする様に成しているの
で、試料像を観察し乍ら、該試料像のドリフトが止まる
迄、小刻みに加速電圧を調節する様な、厄介で、熟練を
必要とする操作が必要なく、自動的にチャージアップが
防止出来ると同時に、試料からの二次的な電子信号と一
緒に検出器に入る該低エネルギー電子を実質的にキャン
セルする様にしているので、試料から丈の情報信号が得
られ、Ｓ／Ｎ比が向上する。

又、１ＫＶより低い加速電圧（例えば７００Ｖ）でチャ
ージアップしない様な絶縁試料に照射される電子を、１
ＫＶ若しくはそれ以上の電圧で加速出来るので、色収差
量を低く出来、その為に像分解能が向上する。更に、３
ＫＶより低い電圧で加速出来るので、試料がレジストの
様なものの場合でも、破壊される事が無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例として示した走査電子顕微鏡
の概略図、第２図は絶縁試料について、入射電子線の加
速電圧ｖ１１に対する出射電子放出率（出射電子数０２
と入射電子数ｎ、の比）の関係を表わしたグラフである
。 １：電子銃　　２：集束レンズ　　３ｘ、３Ｙ：Ｘ方向
、Ｙ方向偏向器　　４：試料　　５：二次電子検出器　
　６：差動増幅器　　７：陰極線管　　８：走査信号発
生回路　　９：１！子シヤワー銃　　１０：フィラメン
ト　　１１：加熱電源　　１２：加速電極　　１３：加
速７４８　　１４：ＤＣキャンセル電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子線で絶縁試料の表面を走査する事により発生した電
   子を検出し、該検出信号に基づいて試料像を表示する様
   に成した装置において、上記絶縁試料上に低エネルギ電
   子ビームを照射する手段、上記検出信号の直流分をキャ
   ンセルする手段とを備えた走査型電子線装置。