JPH0773841A - 走査電子顕微鏡と二次電子検出系 - Google Patents

走査電子顕微鏡と二次電子検出系

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JPH0773841A
JPH0773841A JP21985193A JP21985193A JPH0773841A JP H0773841 A JPH0773841 A JP H0773841A JP 21985193 A JP21985193 A JP 21985193A JP 21985193 A JP21985193 A JP 21985193A JP H0773841 A JPH0773841 A JP H0773841A
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JP
Japan
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electrode
pull
secondary electrons
objective lens
central opening
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Application number
JP21985193A
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English (en)
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Yoichi Ose
洋一 小瀬
Kiyomi Yoshinari
清美 吉成
Mitsugi Sato
佐藤  貢
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 引上電極を備える走査電子顕微鏡で、常に高
い二次電子収率を維持する。 【構成】 一次電子線4を偏向コイル,対物レンズ6を
通して試料7上に集束して照射する。試料7から放出さ
れる二次電子9は、対物レンズ6の磁束に巻きつき、か
つ、下引上電極11aによる電界により螺旋運動をしな
がら上昇する。下引上電極11aから間隔を設けて上引
上電極11bを設置し、両電極11a,11b間に静電
レンズを形成させているので、二次電子9はこの静電レ
ンズで集束され、対物レンズ6の中心開口外壁に衝突し
て失われることなく、常に高い二次電子収率で二次電子
検出器10に捕捉される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一次電子を試料に照射し
たときに発生する二次電子を一次電子の入射方向に引き
上げて検出する方式の走査電子顕微鏡に係り、特に、高
分解能,高感度を保持するに好適な走査電子顕微鏡に関
する。
【0002】
【従来の技術】図2は、走査電子顕微鏡の二次電子検出
系に用いられる二次電子引上げ部の断面図である。一次
電子を試料7に照射すると、試料7の表面からは、CO
S形状に角度分布した二次電子9が放出される。対物レ
ンズ6の作る対物レンズ磁場が十分に強い領域では、二
次電子9は磁力線に巻きついて上昇し、対物レンズ6の
中心開口を透過して、これより上方に設置した二次電子
検出器(図示せず)に捕捉される。
【0003】ところで、対物レンズ6の磁場強度は、一
次電子の加速電圧の平方根にほぼ比例するため、加速電
圧が1kV程度またはそれ以下に低下した場合には、対
物レンズの磁場強度も低下する。また、試料7を対物レ
ンズ6から離して設置した場合には、試料表面上の対物
レンズ磁場強度は低下する。このため、二次電子9の旋
回半径が大きくなり、二次電子9は対物レンズ6の中心
開口に入射できなくなる。
【0004】この問題を回避するため、引上電極11を
対物レンズ6の中心軸開口内に設置し、数100V程度
の正の電圧を印加することにより、引上電極11と試料
7の空間に電場を生成し、試料7の表面で発生した二次
電子9を効率よく上方に引上げ、対物レンズ6の中心開
口に入射させるようになっている(外村:電子顕微鏡技
術、丸善、p.179(1989))。
【0005】一方、引上電極11を用いない走査電子顕
微鏡では、例えば特開昭60−130044号公報,特
開平3−230464号公報に記載されているように、
対物レンズの磁場の減衰する領域で二次電子の発散を防
止する補助電磁レンズを設け、二次電子が効率良く二次
電子検出器に到達するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭60−
130044号公報,特開平3−230464号公報記
載の従来技術は、二次電子を収束させるために電磁レン
ズを設けている。しかし、電磁レンズは一次電子の通過
する中心軸近傍でも収束性が強く、微弱な磁場強度しか
持たない補助電磁レンズでも一次電子への影響をゼロに
することはできないという問題がある。また、電磁レン
ズはコイルを必要とするためその大きさや形状を任意に
設定することができず、特に引上電極を有する走査電子
顕微鏡の様に対物レンズ6の中心開口が狭隘な二次電子
検出系に設置することは困難であり、設計の自由度を狭
めてしまうという問題もある。
【0007】本発明の目的は、引上電極を備える走査電
子顕微鏡で常に高い二次電子収率を維持でき、しかも一
次電子に影響の少ない走査電子顕微鏡を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、一次電子照
射系からの一次電子線を対物レンズ磁場内に装着した試
料に照射し、試料上から発生した二次電子を光軸に沿っ
て引上げる引上電極を有する走査電子顕微鏡において、
引上電極内部の前記対物レンズ磁場及び引上電界が減衰
して二次電子が発散する位置に二次電子を集束する静電
レンズを設けることで、達成される。
【0009】
【作用】静電レンズは電磁レンズと違ってコイルは不要
であり電極板のみで構成できる。このため、対物レンズ
の中心開口のような狭い領域でも任意の形状の静電レン
ズを構成できる。また、静電レンズは、レンズ中心を通
る一次電子にはほとんど影響を与えず、中心から離れる
方向に広がる二次電子のみを集束させる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図4は、本発明の第1実施例に係る二次電子検
出系の構成図である。図3はこの二次電子検出系の収束
作用を説明する図であり、試料7から引上電極11付近
までの対物レンズ6の作る磁束密度分布及び引上電極1
1の作る電位分布を示している。試料7に面する下面に
ギャップを持つタイプの対物レンズ6の磁束密度は、試
料面から対物レンズ6の中心開口の入射部にかけて比較
的強いが、中心開口内部では急速に減衰する。このた
め、中心開口内部で二次電子9は発散し始めることにな
る。従来装置では対物レンズ6の中心開口全体を同一電
位の引上電極11を設置していたため、二次電子9の発
散を防止できなかった。
【0011】そこで、本発明では、引上電極11を下引
上電極11aと上引上電極11bに分割して構成し、両
電極11a,11bの隙間から対物レンズ6の接地電位
による電界を浸透させることにより、右端のグラフのよ
うな電位分布を形成する。この浸透電界の存在する領域
は集束レンズとなり、二次電子9は集束する。この集束
レンズの強さは、原理的に二次電子の引上電圧に一致す
るため、引上電極11の電圧に依らずに二次電子9を集
束できる。
【0012】以上は、集束レンズとして、単電位型の静
電レンズ(アインツェルレンズ)を用いた例であるが、
バイポテンシャル型の静電レンズを用いることも可能で
ある。
【0013】図1は、図4に示す二次電子検出系を適用
した走査電子顕微鏡の全体構成図である。陰極1と第1
陽極2との間に印加した引出電圧V1によって陰極1か
ら引き出された一次電子線4は、陰極1と第二陽極3と
の間に印加された加速電圧Vaccで加速されて後段のレ
ンズ系に進行する。加速された一次電子線4は、レンズ
制御電源16で制御される集束レンズ5及び対物レンズ
6のレンズ作用によって試料7上で微小スポットとして
集束され、走査コイル8a,8bによって試料7上を二
次元的に走査される。走査コイル8a,8bへ供給する
走査信号は、観察倍率に応じて偏向制御回路15により
制御される。対物レンズ6での一次電子線4の開き角は
集束レンズ5の下方に配置した絞り18で決められる。
【0014】一方、対物レンズ6の中心開口内部には、
光軸に沿って、対物レンズ磁場が減衰し二次電子9が発
散し始める領域を挟んで下引上電極11aと上引上電極
11b、更にその上方に接地電極14を配置している。
両引上電極11a,11bには数100V程度の同一電
圧を印加している。試料7から発生した二次電子9は下
引上電極11aによる引上電界によって加速され、対物
レンズ6の磁場により螺旋運動をしながら上昇する。続
いて、二次電子9は両引上電極11a及び11bの間か
ら対物レンズ6の接地電位が中心方向に浸透して生成さ
れる静電レンズにより集束され、接地電極14の中心部
分でもとのエネルギまで減速され、最後に、光軸外に設
置された二次電子検出器10に捕捉され、像表示装置1
6により試料7の拡大像として表示される。
【0015】本実施例の単電位型の静電レンズでは、加
速された二次電子9のエネルギと集束レンズの強さが比
例するので、引上電極11a,bの電圧に依らず安定し
た集束性が得られるうえ、従来と同じ電源数で足りるの
でコストの増大がほとんど無い特長を持つ。また、極め
て小型の電極構造となり、狭隘な対物レンズ中心開口部
内に設置するのに適する。更に、浸透電界であるから、
光軸上では弱く、周辺で強くなるため、光軸近傍の一次
電子への影響は小さいまま、発散する二次電子のみをを
集束できる。
【0016】図5は、本発明の第2実施例に係る二次電
子検出系の構成図である。本実施例では、引上電極11
をロート形状の三重の電極11a,12,11bで構成
する。ここで電極11a,11bは100V程度の同一
電位を印加し、通常、電極12は接地電位とするが、可
変電圧を印加することも可能である。三重の電極11
a,11b,12及び対物レンズ6との間には、やはり
ロート形状の絶縁材を挿入して固定することにより、高
精度の組立が可能である。
【0017】図6は、本発明の第3実施例に係る二次電
子検出系の構成図である。本実施例では、バイポテンシ
ャル型の静電レンズを用いて二次電子9を集束する。引
上電極を下引上電極11a、上引上電極11b及び下接
地電極12aで構成する。下引上電極11aを対物レン
ズ6の磁極を挟むように設置し、中心部分を除いて下接
地電極12aにより電界を遮蔽する。上引上電極11b
の電圧を調整することにより、二次電子9をほぼ平行ビ
ームにして引き上げることが容易に実現する。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、二次電子を集束する静
電レンズを備えることにより、対物レンズ磁場強度、引
上電極電圧、対物レンズと試料との間隔に依らず、常に
高い二次電子収率維持でき、高感度を実現できる。ま
た、引上電極電圧を任意に設定可能となることから、引
上電極電圧を1kV以上に高電圧化して高分解能化する
こと、あるいは試料の帯電量の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る二次電子検出系を備
える走査電子顕微鏡の全体構成図である。
【図2】従来の二次電子検出系の構成図である。
【図3】本発明の第1実施例に係る二次電子検出系の静
電レンズによる集束作用の説明図である。
【図4】本発明の第1実施例に係る二次電子検出系の構
成図である。
【図5】本発明の第2実施例に係る二次電子検出系の構
成図である。
【図6】本発明の第3実施例に係る二次電子検出系の構
成図である。
【符号の説明】
1…陰極、2…第一陽極、3…第二陽極、4…一次電子
線、5…集束レンズ、6…対物レンズ、7…試料、8…
走査コイル、9…二次電子、10…二次電子検出器、1
1…引上電極、11a…下引上電極、11b…上引上電
極、12…中間接地電極、12a…下接地電極、14…
接地電極、15…倍率制御回路、16…レンズ制御回
路、17…像表示装置、18…絞り。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次電子照射系からの一次電子線を対物
    レンズ磁場内に装着した試料に照射し、試料上から発生
    した二次電子を光軸に沿って引上げる電界を形成する引
    上電極を有する走査電子顕微鏡において、引上電極内部
    の前記対物レンズ磁場及び引上電界が減衰して二次電子
    が発散しようとする位置に二次電子を収束する静電レン
    ズを設けたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上下に分離した一対
    の引上電極の該分離箇所から洩れこんだ対物レンズ接地
    電位により単電位型の前記静電レンズを構成したことを
    特徴とする走査電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】 請求項1において、三重のロート状の電
    極により単電位型の静電レンズを構成したことを特徴と
    する走査電子顕微鏡。
  4. 【請求項4】 請求項1において、上下に分離した一対
    の引上げ電極に異なる電圧を印加することによりバイポ
    テンシャル型の静電レンズを構成したことを特徴とする
    走査電子顕微鏡。
  5. 【請求項5】 一次電子線を対物レンズの中心開口を通
    し集束して試料に照射し、該試料から発生する二次電子
    を前記中心開口を通して二次電子検出器で捕捉する走査
    電子顕微鏡において、前記中心開口部に二次電子を引上
    げる引上電極を設けると共に、該引上電極を二次電子の
    引上げ方向に2分割し該分割部分で二次電子を集束させ
    る静電レンズを形成させる構成としたことを特徴とする
    走査電子顕微鏡。
  6. 【請求項6】 一次電子線を対物レンズの中心開口を通
    し集束して試料に照射し、該試料から発生する二次電子
    を前記中心開口を通して二次電子検出器で捕捉する走査
    電子顕微鏡において、前記中心開口部に二次電子を引上
    げる引上電極を設けると共に引上げられた二次電子を収
    束させる静電レンズを設け、該静電レンズを構成する電
    極として前記引上電極を利用する構成としたことを特徴
    とする走査電子顕微鏡。
  7. 【請求項7】 中心開口を備え一次電子を集束して試料
    に照射し該試料から発生した二次電子を前記中心開口を
    通して取り込む対物レンズと、前記二次電子を前記中心
    開口内に引上げる電圧を印加する引上電極と、前記中心
    開口を通して取り込んだ二次電子を捕捉する二次電子検
    出器とを備える二次電子検出系において、引上電極で前
    記中心開口内に引上げられた二次電子の発散する位置に
    該二次電子を集束させてから前記二次電子検出器に捕捉
    させる静電レンズを設けたことを特徴とする二次電子検
    出系。
  8. 【請求項8】 請求項7において、前記静電レンズは、
    引上電極を前記中心開口の中心軸に沿った方向に2分割
    したときできる隙間から前記対物レンズの接地電位を前
    記中心軸方向に浸透させた電界で形成したことを特徴と
    する二次電子検出系。
  9. 【請求項9】 請求項7において、前記静電レンズは単
    電位型静電レンズあるいはバイポテンシャル型静電レン
    ズであることを特徴とする二次電子検出系。
  10. 【請求項10】 ロート形状の中心開口を有するコアに
    電磁コイルが巻かれた対物レンズと、前記中心開口を通
    り収束された一次電子線が試料に照射されたときに該試
    料から発生する二次電子線を前記中心開口に引上げる電
    界を発生させる引上電極であって前記対物レンズと電気
    的に絶縁され且つ前記中心開口に嵌合する引上電極と、
    該引上電極と電気的に絶縁され且つ該引上電極に嵌合す
    る電極であって前記中心開口内に静電レンズを形成する
    静電レンズ用電極とを備えることを特徴とする二次電子
    検出系。
JP21985193A 1993-09-03 1993-09-03 走査電子顕微鏡と二次電子検出系 Pending JPH0773841A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762468A1 (en) * 1995-06-26 1997-03-12 Hitachi, Ltd. Scanning electron microscope
EP0952606A1 (en) * 1998-04-24 1999-10-27 Advantest Corporation Dynamically compensated objective lens-detection device and method
JP2006080061A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Kla-Tencor Technologies Corp 電子ビーム暗視野像形成のための装置および方法
JP2007095576A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Horon:Kk 荷電粒子線装置および荷電粒子線フォーカス制御方法
JP2008027737A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Hitachi High-Technologies Corp パターン検査・計測装置
JP2009009949A (ja) * 2008-09-01 2009-01-15 Hitachi Ltd 走査形電子顕微鏡
JP4300710B2 (ja) * 1998-09-25 2009-07-22 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762468A1 (en) * 1995-06-26 1997-03-12 Hitachi, Ltd. Scanning electron microscope
EP0952606A1 (en) * 1998-04-24 1999-10-27 Advantest Corporation Dynamically compensated objective lens-detection device and method
JP4300710B2 (ja) * 1998-09-25 2009-07-22 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡
JP2006080061A (ja) * 2004-09-07 2006-03-23 Kla-Tencor Technologies Corp 電子ビーム暗視野像形成のための装置および方法
JP2007095576A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Horon:Kk 荷電粒子線装置および荷電粒子線フォーカス制御方法
JP2008027737A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Hitachi High-Technologies Corp パターン検査・計測装置
JP2009009949A (ja) * 2008-09-01 2009-01-15 Hitachi Ltd 走査形電子顕微鏡
JP4596061B2 (ja) * 2008-09-01 2010-12-08 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡

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