JPH07240168A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
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- JPH07240168A JPH07240168A JP3112994A JP3112994A JPH07240168A JP H07240168 A JPH07240168 A JP H07240168A JP 3112994 A JP3112994 A JP 3112994A JP 3112994 A JP3112994 A JP 3112994A JP H07240168 A JPH07240168 A JP H07240168A
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- Japan
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- objective lens
- secondary electron
- electrode
- cylindrical electrode
- electron
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 対物レンズ上部に２次電子を導いて２次電子
を検出する走査電子顕微鏡において、２次電子の検出効
率を向上させる。 【構成】 対物レンズ１１の電子ビームＥＢの通過路を
上昇する２次電子ｅは、対物レンズ１１の軸上磁場によ
り電子ビーム光軸に巻き付くように運動する。この内、
内側磁極１２に向かう２次電子は、メッシュ状の第２の
円筒状電極１８に引き寄せられ、この電極１８を通り抜
ける。電極１８を通り抜けた２次電子は、接地電位の第
１の円筒状電極１７と正の電圧が印加されている第２の
円筒状電極１８との間の電位により、第２の電極１８方
向に引き戻される。光軸方向に引き戻された２次電子
は、再びメッシュ電極１８を通り抜ける。このようにし
て、２次電子ｅは対物レンズ１１の上部に到達し、２次
電子検出器１５に入射して検出される。
を検出する走査電子顕微鏡において、２次電子の検出効
率を向上させる。 【構成】 対物レンズ１１の電子ビームＥＢの通過路を
上昇する２次電子ｅは、対物レンズ１１の軸上磁場によ
り電子ビーム光軸に巻き付くように運動する。この内、
内側磁極１２に向かう２次電子は、メッシュ状の第２の
円筒状電極１８に引き寄せられ、この電極１８を通り抜
ける。電極１８を通り抜けた２次電子は、接地電位の第
１の円筒状電極１７と正の電圧が印加されている第２の
円筒状電極１８との間の電位により、第２の電極１８方
向に引き戻される。光軸方向に引き戻された２次電子
は、再びメッシュ電極１８を通り抜ける。このようにし
て、２次電子ｅは対物レンズ１１の上部に到達し、２次
電子検出器１５に入射して検出される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、試料に電子ビームを照
射し、試料から発生した２次電子を対物レンズ上部に配
置した２次電子検出器によって検出するようにした走査
電子顕微鏡に関する。
射し、試料から発生した２次電子を対物レンズ上部に配
置した２次電子検出器によって検出するようにした走査
電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査電子顕微鏡においては、通常、２次
電子検出器を対物レンズの下部、すなわち、試料に接近
して配置している。しかし、最近高分解能像観察のた
め、試料を対物レンズ内部に配置したり、試料と対物レ
ンズ磁極の下端面とを極めて接近させ、いわゆる差動距
離（ワーキングディスタンス）を短くして試料の観察を
行うケースがある。この場合、２次電子検出器を対物レ
ンズ上部に配置し、２次電子を対物レンズ内部の電子ビ
ーム通過路を通して対物レンズの上方で検出する方式が
一般的である。
電子検出器を対物レンズの下部、すなわち、試料に接近
して配置している。しかし、最近高分解能像観察のた
め、試料を対物レンズ内部に配置したり、試料と対物レ
ンズ磁極の下端面とを極めて接近させ、いわゆる差動距
離（ワーキングディスタンス）を短くして試料の観察を
行うケースがある。この場合、２次電子検出器を対物レ
ンズ上部に配置し、２次電子を対物レンズ内部の電子ビ
ーム通過路を通して対物レンズの上方で検出する方式が
一般的である。
【０００３】図１は試料を対物レンズ内部に配置したイ
ンレンズ型の走査電子顕微鏡の対物レンズ部分を示して
いる。図中１は対物レンズであり、対物レンズ１内部に
試料２が配置される。試料２には１次電子ビームＥＢが
照射される。対物レンズ１の上部の電子ビームの光軸か
ら離れた場所に２次電子検出器３が設けられている。こ
の２次電子検出器３は、シンチレータと光電子増倍管よ
り構成された検出器であり、検出器３のシンチレータの
前面にはリング状の電極４が取り付けられており、その
電極４に２次電子を引き寄せるための正の電圧が印加さ
れる。
ンレンズ型の走査電子顕微鏡の対物レンズ部分を示して
いる。図中１は対物レンズであり、対物レンズ１内部に
試料２が配置される。試料２には１次電子ビームＥＢが
照射される。対物レンズ１の上部の電子ビームの光軸か
ら離れた場所に２次電子検出器３が設けられている。こ
の２次電子検出器３は、シンチレータと光電子増倍管よ
り構成された検出器であり、検出器３のシンチレータの
前面にはリング状の電極４が取り付けられており、その
電極４に２次電子を引き寄せるための正の電圧が印加さ
れる。
【０００４】このような構成で、電子ビームＥＢを図示
していない集束レンズと対物レンズ１とによって細く集
束し、試料２上に照射する。また試料２上の電子ビーム
の照射位置は図示していない走査コイルに走査信号を供
給することによって２次元に走査される。電子ビームＥ
Ｂの試料２への照射により２次電子ｅが発生するが、こ
の２次電子ｅは、インレンズ走査電子顕微鏡の場合、強
磁場が対物レンズ下面より上方に存在するために、対物
レンズ１の磁場によって拘束され、電子ビームの光軸上
に巻き付きながらあまり動径方向に広がらずに上昇す
る。対物レンズ１の上部に到達した２次電子ｅは、２次
電子検出器３の電極４に印加された電圧に基づく電界に
より検出器３方向に引き寄せられ、検出器３によって検
出される。検出された信号は図示していないが、陰極線
管に供給されて２次電子走査像が表示される。
していない集束レンズと対物レンズ１とによって細く集
束し、試料２上に照射する。また試料２上の電子ビーム
の照射位置は図示していない走査コイルに走査信号を供
給することによって２次元に走査される。電子ビームＥ
Ｂの試料２への照射により２次電子ｅが発生するが、こ
の２次電子ｅは、インレンズ走査電子顕微鏡の場合、強
磁場が対物レンズ下面より上方に存在するために、対物
レンズ１の磁場によって拘束され、電子ビームの光軸上
に巻き付きながらあまり動径方向に広がらずに上昇す
る。対物レンズ１の上部に到達した２次電子ｅは、２次
電子検出器３の電極４に印加された電圧に基づく電界に
より検出器３方向に引き寄せられ、検出器３によって検
出される。検出された信号は図示していないが、陰極線
管に供給されて２次電子走査像が表示される。
【０００５】図２は差動距離を短くした走査電子顕微鏡
の対物レンズ部分を示している。この図で図１の走査電
子顕微鏡と同一ないしは類似構成要素には同一番号が付
されている。図中５は対物レンズであり、この対物レン
ズ５は試料２の移動の制限を少なくするために下部磁極
片６の傾斜角θを大きくしてある。２次電子検出器３は
図１のケースと同様に対物レンズ５の上部に配置されて
いる。
の対物レンズ部分を示している。この図で図１の走査電
子顕微鏡と同一ないしは類似構成要素には同一番号が付
されている。図中５は対物レンズであり、この対物レン
ズ５は試料２の移動の制限を少なくするために下部磁極
片６の傾斜角θを大きくしてある。２次電子検出器３は
図１のケースと同様に対物レンズ５の上部に配置されて
いる。
【０００６】この図２の構成でもインレンズ走査電子顕
微鏡と同様に、試料２からの２次電子ｅは、対物レンズ
５の磁場によって拘束され、電子ビームＥＢの光軸の巻
き付きながら対物レンズ５上部に到達する。対物レンズ
５上部に到達した２次電子ｅは、２次電子検出器３の電
極４に印加された電圧に基づく電界により検出器３方向
に引き寄せられ、検出器３によって検出される。
微鏡と同様に、試料２からの２次電子ｅは、対物レンズ
５の磁場によって拘束され、電子ビームＥＢの光軸の巻
き付きながら対物レンズ５上部に到達する。対物レンズ
５上部に到達した２次電子ｅは、２次電子検出器３の電
極４に印加された電圧に基づく電界により検出器３方向
に引き寄せられ、検出器３によって検出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１も図２の構成共
に、２次電子ｅは対物レンズ１や５の軸上磁場に巻き付
いて上昇するが、その上昇につれて軸上磁場が小さくな
る部分では、対物レンズ１や５の内側磁極片に近付いた
とき、２次電子は磁極片に向かって進み、磁極片に衝突
してしまう。そのため、２次電子ｅの検出効率が良くな
い。また、図２の構成では、対物レンズ５の下部磁極片
６の傾斜角θを大きくしているため、対物レンズの磁気
飽和を考慮する必要から、電子ビームの通過路の内径が
小さくなり、また、２次電子発生点（試料２）から検出
器３までの距離が長くなる。そのため、より２次電子ｅ
が磁極片に衝突して消滅する確率は高くなる。更に、図
１，図２の構成共に、対物レンズ１，５の内部に非点補
正コイルやダイナミックフォーカスコイルなどを配置す
る関係上、対物レンズ内部の電子ビーム通過路の内径が
小さくなる場合が多い。
に、２次電子ｅは対物レンズ１や５の軸上磁場に巻き付
いて上昇するが、その上昇につれて軸上磁場が小さくな
る部分では、対物レンズ１や５の内側磁極片に近付いた
とき、２次電子は磁極片に向かって進み、磁極片に衝突
してしまう。そのため、２次電子ｅの検出効率が良くな
い。また、図２の構成では、対物レンズ５の下部磁極片
６の傾斜角θを大きくしているため、対物レンズの磁気
飽和を考慮する必要から、電子ビームの通過路の内径が
小さくなり、また、２次電子発生点（試料２）から検出
器３までの距離が長くなる。そのため、より２次電子ｅ
が磁極片に衝突して消滅する確率は高くなる。更に、図
１，図２の構成共に、対物レンズ１，５の内部に非点補
正コイルやダイナミックフォーカスコイルなどを配置す
る関係上、対物レンズ内部の電子ビーム通過路の内径が
小さくなる場合が多い。
【０００８】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、対物レンズ磁場によって対物レン
ズ上部にまで２次電子を導いて２次電子を検出する走査
電子顕微鏡において、２次電子の検出効率を向上させる
ことができる走査電子顕微鏡を実現するにある。
もので、その目的は、対物レンズ磁場によって対物レン
ズ上部にまで２次電子を導いて２次電子を検出する走査
電子顕微鏡において、２次電子の検出効率を向上させる
ことができる走査電子顕微鏡を実現するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく走査電子
顕微鏡は、対物レンズ上部に配置された２次電子検出器
によって検出された信号に基づき走査像を表示するよう
にした走査電子顕微鏡において、対物レンズ内部に電子
ビームの光軸に沿って第１の円筒状の電極と、その内側
に２次電子の通過部分を有した第２の円筒状電極とを配
置し、第２の円筒状電極に正の電圧を印加する共に、第
１の円筒状電極の電位を第２の円筒状電極の電位より低
く保つように構成したことを特徴としている。
顕微鏡は、対物レンズ上部に配置された２次電子検出器
によって検出された信号に基づき走査像を表示するよう
にした走査電子顕微鏡において、対物レンズ内部に電子
ビームの光軸に沿って第１の円筒状の電極と、その内側
に２次電子の通過部分を有した第２の円筒状電極とを配
置し、第２の円筒状電極に正の電圧を印加する共に、第
１の円筒状電極の電位を第２の円筒状電極の電位より低
く保つように構成したことを特徴としている。
【００１０】
【作用】本発明に基づく走査電子顕微鏡は、対物レンズ
内部に第１と第２の円筒状電極を配置し、第１と第２の
円筒状電極が形成する電場により２次電子を光軸方向に
戻す。
内部に第１と第２の円筒状電極を配置し、第１と第２の
円筒状電極が形成する電場により２次電子を光軸方向に
戻す。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図３は本発明の一実施例である走査電子顕
微鏡の対物レンズ部分を示している。１１は対物レンズ
であり、この対物レンズ１１は、内側磁極１２、外側磁
極１３、コイル１４より構成されている。この対物レン
ズ１１により磁極１２，１３の下端面より下方にレンズ
磁場が形成され、このレンズ磁場の中に試料３０が配置
される。
に説明する。図３は本発明の一実施例である走査電子顕
微鏡の対物レンズ部分を示している。１１は対物レンズ
であり、この対物レンズ１１は、内側磁極１２、外側磁
極１３、コイル１４より構成されている。この対物レン
ズ１１により磁極１２，１３の下端面より下方にレンズ
磁場が形成され、このレンズ磁場の中に試料３０が配置
される。
【００１２】この対物レンズ１１の上部の光軸から離れ
た位置に２次電子検出器１５が設けられている。２次電
子検出器１５はシンチレータと光電子増倍管とを組み合
わせた構造を有しており、円形状のシンチレータの周囲
部分にはリング状の電極１６が設けられ、その電極１６
には２次電子を引き寄せる正の電圧が印加される。この
電圧値は数ｋＶから数１０ｋＶの範囲から選択される。
２次電子検出器１５の検出信号は、図示していないが、
電子ビームＥＢの走査と同期した陰極線管に供給され
る。
た位置に２次電子検出器１５が設けられている。２次電
子検出器１５はシンチレータと光電子増倍管とを組み合
わせた構造を有しており、円形状のシンチレータの周囲
部分にはリング状の電極１６が設けられ、その電極１６
には２次電子を引き寄せる正の電圧が印加される。この
電圧値は数ｋＶから数１０ｋＶの範囲から選択される。
２次電子検出器１５の検出信号は、図示していないが、
電子ビームＥＢの走査と同期した陰極線管に供給され
る。
【００１３】対物レンズ１１の中心部分の電子ビームの
通過路には、第１の円筒状の電極１７が配置されてい
る。この第１の円筒状の電極１７の内側には、メッシュ
状の第２の円筒状電極１８が配置されているが、第１と
第２の円筒状の電極１７，１８共に電子ビームＥＢの光
軸に対称的に配置されている。第１の円筒状電極１７は
接地電位とされており、また、第２の円筒状電極１８は
電源１９から正の電圧、例えば、＋５０Ｖ程度が印加さ
れている。第１の円筒状電極１７の外側には、ダイナミ
ックフォーカスコイル２０と非点補正コイル２１が設け
られている。このような構成の動作は次の通りである。
通過路には、第１の円筒状の電極１７が配置されてい
る。この第１の円筒状の電極１７の内側には、メッシュ
状の第２の円筒状電極１８が配置されているが、第１と
第２の円筒状の電極１７，１８共に電子ビームＥＢの光
軸に対称的に配置されている。第１の円筒状電極１７は
接地電位とされており、また、第２の円筒状電極１８は
電源１９から正の電圧、例えば、＋５０Ｖ程度が印加さ
れている。第１の円筒状電極１７の外側には、ダイナミ
ックフォーカスコイル２０と非点補正コイル２１が設け
られている。このような構成の動作は次の通りである。
【００１４】上記した構成で、２次電子像を観察する場
合、図示していない走査信号発生回路から所定の走査信
号が走査コイルに供給され、試料３０上の任意の２次元
領域が電子ビームＥＢによってラスター走査される。こ
こで、対物レンズ１１は内側磁極１２と外側磁極１３の
下端面より下方に単一のレンズ磁場が形成されるように
構成されており、このレンズ磁場の中に試料３０が配置
されている。試料３０への電子ビームの照射によって発
生した２次電子ｅは、レンズ磁場により拘束されて上方
に向かう。
合、図示していない走査信号発生回路から所定の走査信
号が走査コイルに供給され、試料３０上の任意の２次元
領域が電子ビームＥＢによってラスター走査される。こ
こで、対物レンズ１１は内側磁極１２と外側磁極１３の
下端面より下方に単一のレンズ磁場が形成されるように
構成されており、このレンズ磁場の中に試料３０が配置
されている。試料３０への電子ビームの照射によって発
生した２次電子ｅは、レンズ磁場により拘束されて上方
に向かう。
【００１５】対物レンズ１１の電子ビームＥＢの通過路
を上昇する２次電子ｅは、対物レンズ１１の軸上磁場に
より電子ビーム光軸に巻き付くように運動する。この
内、内側磁極１２に向かう２次電子は、メッシュ状の第
２の円筒状電極１８に引き寄せられ、この電極１８を通
り抜ける。電極１８を通り抜けた２次電子は、接地電位
の第１の円筒状電極１７と正の電圧が印加されている第
２の円筒状電極１８との間の電位により、第２の電極１
８方向に引き戻される。電極１８方向（光軸方向）に引
き戻された２次電子は、再びメッシュ電極１８を通り抜
ける。
を上昇する２次電子ｅは、対物レンズ１１の軸上磁場に
より電子ビーム光軸に巻き付くように運動する。この
内、内側磁極１２に向かう２次電子は、メッシュ状の第
２の円筒状電極１８に引き寄せられ、この電極１８を通
り抜ける。電極１８を通り抜けた２次電子は、接地電位
の第１の円筒状電極１７と正の電圧が印加されている第
２の円筒状電極１８との間の電位により、第２の電極１
８方向に引き戻される。電極１８方向（光軸方向）に引
き戻された２次電子は、再びメッシュ電極１８を通り抜
ける。
【００１６】このようにして、２次電子ｅはほとんどど
こにも吸収されることなく対物レンズ１１内部の電子ビ
ームＥＢの通過路を上昇し、対物レンズ１１の上部に到
達する。対物レンズ１１の上部では、２次電子検出器１
５の前面に印加された電圧に基づく電界が形成されてい
る。この電界により試料３０から発生し対物レンズ１３
内を上方に向かってきた２次電子は、検出器１５方向に
曲げられ、そして、２次電子検出器１５に入射して検出
される。その検出信号は、図示していないが、増幅器を
介して陰極線管に供給され、陰極線管には試料の任意の
領域の２次電子像が表示される。
こにも吸収されることなく対物レンズ１１内部の電子ビ
ームＥＢの通過路を上昇し、対物レンズ１１の上部に到
達する。対物レンズ１１の上部では、２次電子検出器１
５の前面に印加された電圧に基づく電界が形成されてい
る。この電界により試料３０から発生し対物レンズ１３
内を上方に向かってきた２次電子は、検出器１５方向に
曲げられ、そして、２次電子検出器１５に入射して検出
される。その検出信号は、図示していないが、増幅器を
介して陰極線管に供給され、陰極線管には試料の任意の
領域の２次電子像が表示される。
【００１７】以上本発明の一実施例を説明したが、本発
明はこの実施例に限定されない。例えば、対物レンズの
構造は、図３の構造以外に図１の完全なインレンズ方式
や、図２の構造を用いても良い。また、第１の円筒状電
極１８をメッシュによって形成したが、螺旋状に細いワ
イヤを巻いて円筒状とした電極でもよく、円筒状の電極
に多数の微小孔を穿ったものを用いてもよい。更に、第
２の円筒状電極を接地電位としたが、正あるいは負の電
位としても良い。その場合、第１と第２の円筒状電極に
より２次電子を光軸方向に戻すことができれば良い。
明はこの実施例に限定されない。例えば、対物レンズの
構造は、図３の構造以外に図１の完全なインレンズ方式
や、図２の構造を用いても良い。また、第１の円筒状電
極１８をメッシュによって形成したが、螺旋状に細いワ
イヤを巻いて円筒状とした電極でもよく、円筒状の電極
に多数の微小孔を穿ったものを用いてもよい。更に、第
２の円筒状電極を接地電位としたが、正あるいは負の電
位としても良い。その場合、第１と第２の円筒状電極に
より２次電子を光軸方向に戻すことができれば良い。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく走
査電子顕微鏡は、対物レンズ内部に第１と第２の円筒状
電極を配置し、第１と第２の円筒状電極が形成する電場
により２次電子を光軸方向に戻すように構成したので、
対物レンズ磁場によって対物レンズ上部にまで２次電子
を導いて２次電子を検出する走査電子顕微鏡において、
２次電子の検出効率を向上させることができる。また、
第１と第２の円筒状電極は、電子ビームの光軸に軸対称
に配置されるため、１次電子ビームＥＢに悪影響を与え
ない。更に、対物レンズ内部に非点補正コイルやダイナ
ミックフォーカスコイルを配置し、実質的に対物レンズ
内径が小さくなっても、２次電子が対物レンズ内部でい
ずれかの部材に衝突して消滅することは防止される。
査電子顕微鏡は、対物レンズ内部に第１と第２の円筒状
電極を配置し、第１と第２の円筒状電極が形成する電場
により２次電子を光軸方向に戻すように構成したので、
対物レンズ磁場によって対物レンズ上部にまで２次電子
を導いて２次電子を検出する走査電子顕微鏡において、
２次電子の検出効率を向上させることができる。また、
第１と第２の円筒状電極は、電子ビームの光軸に軸対称
に配置されるため、１次電子ビームＥＢに悪影響を与え
ない。更に、対物レンズ内部に非点補正コイルやダイナ
ミックフォーカスコイルを配置し、実質的に対物レンズ
内径が小さくなっても、２次電子が対物レンズ内部でい
ずれかの部材に衝突して消滅することは防止される。
【図１】従来のインレンズ方式の走査電子顕微鏡におけ
る対物レンズ部分と２次電子検出器とを示す図である。
る対物レンズ部分と２次電子検出器とを示す図である。
【図２】従来の走査電子顕微鏡における対物レンズ部分
と２次電子検出器とを示す図である。
と２次電子検出器とを示す図である。
【図３】本発明の一実施例を示す図である。
１１ 対物レンズ １２ 内側磁極 １３ 外側磁極 １５ ２次電子検出器 １７ 第１の円筒状電極 １８ 第２の円筒状電極 １９ 電源 ２０ ダイナミックフォーカスコイル ２１ 非点補正コイル ３０ 試料
Claims (2)
- 【請求項１】 対物レンズ上部に配置された２次電子検
出器によって検出された信号に基づき走査像を表示する
ようにした走査電子顕微鏡において、対物レンズ内部に
電子ビームの光軸に沿って第１の円筒状の電極と、その
内側に２次電子の通過部分を有した第２の円筒状電極と
を配置し、第２の円筒状電極に正の電圧を印加する共
に、第１の円筒状電極の電位を第２の円筒状電極の電位
より低く保つように構成した走査電子顕微鏡。 - 【請求項２】 対物レンズは、内側磁極と外側磁極を有
し、磁極の下端面より下方に単一のレンズ磁場を形成
し、このレンズ磁場中に試料を配置した請求項１記載の
走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112994A JPH07240168A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3112994A JPH07240168A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07240168A true JPH07240168A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=12322822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3112994A Withdrawn JPH07240168A (ja) | 1994-03-01 | 1994-03-01 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07240168A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000019482A1 (fr) * | 1998-09-25 | 2000-04-06 | Hitachi, Ltd. | Microscope electronique a balayage |
| JP2009009949A (ja) * | 2008-09-01 | 2009-01-15 | Hitachi Ltd | 走査形電子顕微鏡 |
| EP2197016A2 (en) | 2008-12-10 | 2010-06-16 | Jeol Ltd. | Electron beam apparatus and method of operating the same |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP3112994A patent/JPH07240168A/ja not_active Withdrawn
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