KR20030080375A

KR20030080375A - Scanning electron microscope(SEM) with a cylindrical secondary electron detecter

Info

Publication number: KR20030080375A
Application number: KR1020020018965A
Authority: KR
Inventors: 차동윤
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2002-04-08
Publication date: 2003-10-17

Abstract

PURPOSE: A scanning electron microscope is provided to scan the surface of the specimen in an accurate manner by collecting the secondary electrons generated from the specimen. CONSTITUTION: A scanning electron microscope comprises an amplifier(90); an electron gun(10) arranged underneath the amplifier; a specimen positioning unit(120) arranged underneath the electron gun; a cylindrical secondary electron detector(80) arranged underneath the specimen positioning unit, and which covers the electron gun and the amplifier; and a cathode ray tube(100) connected to the amplifier. The electron gun includes a filament(20), a condenser lens(30), a deflection coil(40) and an objective lens(50).

Description

Scanning electron microscope (SEM) with a cylindrical secondary electron detecter}

본 발명은 주사 전자 현미경에 관한 것으로, 특히 원통형 2차 전자 검출기를 구비하는 주사 전자 현미경에 관한 것이다.The present invention relates to a scanning electron microscope, and more particularly to a scanning electron microscope having a cylindrical secondary electron detector.

주사 전자 현미경은 1930년 독일에서 최초로 개발된 이후 현재까지 발전을 거듭하여 광범위한 시료들의 조사에 널리 사용되고 있으며, 특히 반도체 장치 제조 공정등에서도 필수적으로 사용되고 있는 기기이다.Scanning electron microscopes were first developed in Germany in 1930, and have been continuously developed to be widely used for the investigation of a wide range of samples.

통상적인 주사 전자 현미경은 도 1에 개략적으로 그 구성을 나타낸 바와 같이, 전자총(1)의 필라멘트(2)에 고압의 전기 에너지를 공급하여 열전자들을 방출시켜 방출된 열전자들을 콘덴서 렌즈(3)로 집속시키고, 편향 코일(4)로 전자빔의 경로를 가변시켜 대물렌즈(5)에 의하여 전자빔을 배율을 조절하여 시료실(6) 내의 시료위치부(12) 위의 시료에 주사되도록 한다. 이때 상기 편향 코일(4)은 주사전원(7)에 전기적으로 연결되어 주사전원(7)의 입력신호에 따라 배율을 가변시켜 시료의 임의의 위치에의 주사를 가능하게 함으로써 원하는 시료의 확대상을 관찰할 수 있도록 한다. 시료에 주사된 전자들은 그 대부분이 열발생으로 소실되고, 일부가 시료 구성 원자를 여기, 전리 및 산란시키며, 이로 인해 여러가지 신호가 시료로부터 발생되며, 주로 2차 전자를 검출신호로 이용하게 된다. 시료에서 발생한 2차 전자는 2차 전자 검출기(8)에 의해 검출되어 증폭기(9)를 통하여 증폭되어 상기 주사전원(7)과 함께 음극선관(10)에 입력되어 음극선관(10)에 일정한 패턴으로 출력되며, 음극선관(10)에 의한 가시광선으로의 출력결과는 카메라(11)로 촬영되어 보관될 수 있게 된다.A typical scanning electron microscope, as schematically shown in FIG. 1, supplies high-pressure electric energy to the filament 2 of the electron gun 1 to emit hot electrons to focus the emitted hot electrons on the condenser lens 3. By varying the path of the electron beam with the deflection coil 4, the magnification of the electron beam is controlled by the objective lens 5 so as to be scanned onto the sample on the sample position 12 in the sample chamber 6. At this time, the deflection coil 4 is electrically connected to the scan power source 7 to vary the magnification according to the input signal of the scan power source 7 to enable scanning of the sample at any position, thereby providing an enlarged image of the desired sample. Observe it. Most of the electrons scanned in the sample are lost due to heat generation, and some of them excite, ionize, and scatter the sample constituent atoms. As a result, various signals are generated from the sample, and secondary electrons are mainly used as detection signals. The secondary electrons generated in the sample are detected by the secondary electron detector 8 and amplified by the amplifier 9 and input to the cathode ray tube 10 together with the scanning power supply 7 to be uniform in the cathode ray tube 10. Output to the visible light by the cathode ray tube 10 can be captured and stored by the camera (11).

통상적인 상기 주사 전자 현미경에서 문제점은 도 2에 도시된다.The problem with the conventional scanning electron microscope is shown in FIG.

도 2를 참고하여, 상기 주사 전자 현미경을 사용하여 시료에 전자빔을 주사할때, 시료 표면에 굴곡이 있는 경우, 2차 전자는 B의 방향으로 상기 2차 전자 검출기(8)을 향해 발생되기도 하지만, A처럼 상기 2차 전자 검출기(8)와 반대편으로 발생되기도 한다. 따라서, 상기 2차 전자 검출기(8)에서의 2차 전자의 포집량이 상대적으로 적어지게 되어, 시료 표면에 대한 정확한 조사가 어렵게 된다.Referring to FIG. 2, when the electron beam is scanned onto the sample using the scanning electron microscope, if there is a bend on the surface of the sample, secondary electrons may be generated toward the secondary electron detector 8 in the direction of B. , A may occur opposite to the secondary electron detector 8. Therefore, the collection amount of secondary electrons in the secondary electron detector 8 becomes relatively small, so that accurate irradiation of the sample surface becomes difficult.

따라서, 본 발명의 목적은 주사 전자 현미경에서 발생되는 2차 전자를 모두포집하여 시료 표면을 정확하게 조사할 수 있는 2차 전자 검출기를 구비하는 주사 전자 현미경을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a scanning electron microscope having a secondary electron detector capable of capturing all secondary electrons generated by the scanning electron microscope and accurately examining the sample surface.

도 1은 통상적인 주사 전자 현미경의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a conventional scanning electron microscope.

도 2는 종래 기술의 문제점을 나타내는 시료 표면에서 2차 전자의 움직임을 나타낸다.Figure 2 shows the movement of secondary electrons on the surface of a specimen, which presents a problem with the prior art.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주사 전자 현미경의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.3 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주사 전자 현미경(Scanning electron microscope; SEM)은 시료 위치부 바로 위에 위치하며 증폭기와 전자총을 둘러싸는 원통형의 2차 전자 검출기를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the scanning electron microscope (SEM) according to the present invention is characterized by having a cylindrical secondary electron detector positioned directly above the sample position and surrounding the amplifier and the electron gun.

좀 더 구체적으로, 본 발명의 주사 전자 현미경은 증폭기, 상기 증폭기 아래에 위치하는 전자총, 상기 전자총 아래에 위치하는 시료 위치부, 상기 시료 위치부 바로 위에 위치하며 상기 전자총과 상기 증폭기를 둘러싸는 원통형 2차 전자 검출기, 및 상기 증폭기에 연결되는 음극선관을 구비한다. 상기 전자총은 필라멘트, 콘덴서 렌즈, 편향코일 및 대물렌즈를 구비한다. 상기 주사 전자 현미경은 상기 시료 위치부가 위치하는 시료실, 상기 전자총과 상기 편향코일에 의해 연결되는 주사 전원, 그리고 상기 음극선관에 의해 출력되는 가시광선을 촬영하기 위한 카메라를 더 구비한다. 상기 2차 전자 검출기의 외부에는 음(negative)의 전압이 인가되며, 내부는 접지된다. 상기 음의 전압은 가변될 수 있다.More specifically, the scanning electron microscope of the present invention includes an amplifier, an electron gun positioned below the amplifier, a sample position portion located below the electron gun, a cylindrical cylinder 2 located directly above the sample position portion and surrounding the electron gun and the amplifier. A secondary electron detector, and a cathode ray tube connected to said amplifier. The electron gun includes a filament, a condenser lens, a deflection coil, and an objective lens. The scanning electron microscope further includes a sample chamber in which the sample position is located, a scanning power source connected by the electron gun and the deflection coil, and a camera for photographing visible light output by the cathode ray tube. A negative voltage is applied to the outside of the secondary electron detector, and the inside of the secondary electron detector is grounded. The negative voltage may vary.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the spirit of the invention will be fully conveyed to those skilled in the art.

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 주사 전자 현미경을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3을 참고하여, 전자총(10)은 종래의 전자총처럼 필라멘트(20), 콘덴서 렌즈(30), 편향 코일(40), 그리고 대물렌즈(50)를 구비한다. 상기 전자총(10)의 바로 아래에 시료실(60)이 위치한다. 상기 전자총(10)의 상기 편향 코일(40)은 주사전원(70)과 전기적으로 연결된다. 2차 전자 검출기(80)는 상기 전자총(10)과, 상기 전자총(10)의 위에 위치하는 증폭기(90)를 포함한다. 상기 2차 전자 검출기(80)는 원통형이며 상기 시료실(60)의 바로 위에 위치한다. 상기 2차 전자 검출기(80)의 외부는 음(negative)의 전압이 인가되며, 내부는 접지된다. 이때 상기 음의 전압은 가변된다. 상기 증폭기(90)는 음극선관(100)에 연결된다. 본 발명에 따른 주사 전자 현미경은 종래의 주사 전자 현미경처럼 음극선관(100)으로부터 출력되는 가시광선을 촬영하기 위한 카메라(110)를 더 구비한다.3 schematically illustrates a scanning electron microscope according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the electron gun 10 includes a filament 20, a condenser lens 30, a deflection coil 40, and an objective lens 50 as in the conventional electron gun. The sample chamber 60 is located directly below the electron gun 10. The deflection coil 40 of the electron gun 10 is electrically connected to the scan power supply 70. The secondary electron detector 80 includes the electron gun 10 and an amplifier 90 positioned on the electron gun 10. The secondary electron detector 80 is cylindrical and located directly above the sample chamber 60. The outside of the secondary electron detector 80 is applied a negative voltage, the inside is grounded. At this time, the negative voltage is variable. The amplifier 90 is connected to the cathode ray tube 100. The scanning electron microscope according to the present invention further includes a camera 110 for capturing visible light output from the cathode ray tube 100 as in the conventional scanning electron microscope.

본 발명에 따른 주사 전자 현미경의 구조에 따르면, 상기 전자총(10)에서 통상적인 원리에 의해 발생한 전자빔이 상기 시료실(60) 안의 시료 위치부(120)위에 놓이는 시료의 표면에 주사되어 2차 전자가 발생될 때, 발생된 2차 전자는 도 3에서 상기 2차 전자 검출기(80) 내부의 전기장에 의해 화살표의 방향을 따라 상기 증폭기(90)로 집결된다. 상기 2차 전자 검출기(80)가 상기 시료위치부(120)의 바로 위에 위치하고 원통형이기에 상기 시료에서 발생되는 모든 2차 전자들을 포집할 수 있다. 따라서, 시료 표면을 정확하게 조사할 수 있다.According to the structure of the scanning electron microscope according to the present invention, the electron beam generated by the conventional principle in the electron gun 10 is scanned on the surface of the sample placed on the sample position portion 120 in the sample chamber 60, the secondary electrons When is generated, the generated secondary electrons are collected in the amplifier 90 along the direction of the arrow by the electric field inside the secondary electron detector 80 in FIG. Since the secondary electron detector 80 is located directly above the sample position unit 120 and is cylindrical, all secondary electrons generated from the sample may be collected. Therefore, the sample surface can be irradiated accurately.

본 발명에 따라, 시료 위치부의 바로 위에 위치하는 원통형 2차 전자 검출기를 구비함으로써, 시료로부터 발생되는 2차 전자를 모두 포집하여 시료 표면을 정확하게 조사할 수 있는 주사 전자 현미경을 제공할 수 있다.According to the present invention, by providing a cylindrical secondary electron detector located directly above the sample position, it is possible to provide a scanning electron microscope capable of collecting all the secondary electrons generated from the sample and accurately examining the sample surface.

Claims

amplifier;

An electron gun positioned below the amplifier;

A sample positioner positioned below the electron gun;

A cylindrical secondary electron detector positioned directly above the sample position and surrounding the electron gun and the amplifier; And

Scanning electron microscope (SEM) characterized in that it comprises a cathode ray tube connected to the amplifier.

The method of claim 1,

The electron gun has a filament, a condenser lens, a deflection coil and an objective lens.

The method of claim 1,

A sample chamber in which the sample position is placed;

A scan power source connected to the electron gun; And

And a camera for capturing visible light output by the cathode ray tube.

The method of claim 1,

A scanning electron microscope, characterized in that a negative voltage is applied to the outside of the secondary electron detector, the inside is grounded.