KR100460482B1 - Scanning electron microscope - Google Patents
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Abstract
고분해능 조건을 유지한 상태에서 기계적, 또는 전기적인 조정없이 고정밀도의 빔전류의 측정을 행한다.High-precision beam current is measured without mechanical or electrical adjustment while maintaining high resolution conditions.
대물렌즈에서 전자원측으로 직교전자계 발생수단을 설치하고, 시료로부터 발생된 2차전자를 직교전자계를 통해 검출하는 주사전자 현미경에 있어서, 주사코일부에 편향전극, 혹은 편향코일을 배치하고, 직교전자계 발생부에 빔전류 검출수단을 설치하였다.In a scanning electron microscope in which an orthogonal electromagnetic field generating means is provided from an objective lens to an electron source side and detects secondary electrons generated from a sample through an orthogonal electron field, a deflection electrode or a deflection coil is disposed in the scanning coil portion, A beam current detecting means was provided in the generating portion.
고분해능의 광학계 배치를 유지한 상태에서 기계적, 혹은 전기적인 조정없이 정확한 빔 전류의 측정이 가능해진다.Accurate beam current measurement without mechanical or electrical adjustment is possible while maintaining high resolution optics placement.
Description
본 발명은 전자선장치에 관한 것으로, 특히 고분해능상을 얻는데 적합한 주사전자현미경에 있어서, 시료에 조사되는 전류의 측정, 및 설정을 용이하게 행할 수 있는 주사전자현미경 및 그 유사장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electron beam apparatus, and more particularly, to a scanning electron microscope capable of easily measuring and setting a current irradiated onto a sample in a scanning electron microscope suitable for obtaining a high resolution image, and a similar apparatus thereof.
종래부터 고분해능의 2차전자상을 얻기 위하여, 대물렌즈의 초점거리를 짧게 하고, 시료로부터 발생되는 2차전자를 대물렌즈에서 전자원측으로 배치한 2차전자 검출기에 의해 검출하고 있다. 이 때, 2차전자 검출기에 인가되는 전압에 의해 1차전자선이 영향을 받는 것을 막기 위하여, 일본국 특개 평 6-132002호와 같이, 대물렌즈에서 전자원측으로 직교하는 전계와 자계를 발생시키는 수단을 설치하고, 이 직교전자계에 의해 시료로부터 발생된 2차전자를 2차전자 검출기로 유도하는 방법이 고안되고 있다.Conventionally, in order to obtain a high resolution secondary electron image, the focal length of an objective lens is shortened, and the secondary electron which generate | occur | produces from a sample is detected by the secondary electron detector arrange | positioned from the objective lens to the electron source side. At this time, in order to prevent the primary electron beam from being affected by the voltage applied to the secondary electron detector, means for generating an electric field and a magnetic field orthogonal to the electron source side in the objective lens, as in Japanese Patent Laid-Open No. 6-132002. And a method of inducing secondary electrons generated from a sample by the orthogonal electron system to a secondary electron detector has been devised.
그런데, 주사형 전자현미경으로 고분해능의 2차전자상을 얻기 위해서는, 시료에 따라 적절한 빔전류(시료조사전류)를 선택할 필요가 있다. 또, X선 분석을 행하는 경우에는, 빔전류의 파악이 중요하다. 종래, 이러한 목적을 위하여 빔전류를 측정하는 수단으로서, 시료대의 일부에 패러데이컵을 설치하고, 빔전류측정시에 시료대의 패러데이컵을 빔조사점으로 이동시키거나, 스로틀판에 의해 대물렌즈측으로 기계적으로 이동시킬 수 있는 패러데이컵 장치를 배치하혀, 빔전류를 측정할 때에, 패러데이컵을 광축까지 기계적으로 이동하는 방법을 취하고 있었다.By the way, in order to obtain a high resolution secondary electron image with a scanning electron microscope, it is necessary to select an appropriate beam current (sample irradiation current) according to the sample. In the case of performing X-ray analysis, it is important to grasp the beam current. Conventionally, for this purpose, as a means for measuring the beam current, a Faraday cup is provided on a part of the sample stage, and the Faraday cup of the sample stage is moved to the beam irradiation point at the time of beam current measurement, or mechanically moved to the objective lens side by the throttle plate. When the Faraday cup apparatus which can move to this is arrange | positioned and the beam current is measured, the method of mechanically moving a Faraday cup to an optical axis was taken.
그러나, 이러한 종래기술에서는, 빔전류를 측정함으로써 관찰하고 있는 부위를 시야에서 놓치거나, 패러데이컵의 기계적인 위치조정이나 비용이 높아지는 등의 결점이 있었다.However, such a prior art has a drawback of missing the part observed by measuring a beam current from a field of view, adjusting a Faraday cup mechanically, and increasing cost.
본 발명의 목적은 이러한 종래기술의 결점을 없애고, 관찰부위를 시야에서 놓치거나 기계적인 위치조정없이 필요할 때에 용이하고, 또 고속으로 빔전류를 측정할 수 있으며, 또한 이 기능의 탑재에 의해 분해능이 저하되는 일이 없는 주사전자현미경을 제공하는데 있다.The object of the present invention is to eliminate the shortcomings of the prior art and to measure the beam current easily and at high speed when it is necessary without missing the observation part from the field of view or adjusting the mechanical position. It is to provide a scanning electron microscope which does not deteriorate.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 1차전자전류 검출수단을 1차전자선 통로 근방에 배치하고, 이 1차전자전류 검출수단에 1차전자선을 편향하는 편향수단을 구비하였다.In order to achieve the above object, the primary electron current detection means is disposed near the primary electron beam passage, and the primary electron current detection means is provided with deflection means for deflecting the primary electron beam.
또, 1차전자선에 대한 스로틀판을 1차전자 전류검출수단이나 편향수단에서 보아 전자원측으로 배치하였다.Moreover, the throttle plate with respect to the primary electron beam was arrange | positioned by the electron source side by the primary electron current detection means or the deflection means.
또한, 1차전자선 전류검출수단과 스로틀의 사이에 집속렌즈를 배치하였다.Further, a focusing lens was disposed between the primary electron beam current detection means and the throttle.
또, 1차전자전류 검출수단을 홈형상으로 형성하였다.Further, the primary electron current detecting means was formed in a groove shape.
그 홈형상의 1차전자 전류검출수단을 주사전자현미경의 경통(body tube)내벽을 따라 배치하고, 그 구체적인 구성으로서 직교전자계 발생수단의 구성요소에 홈형상의 구조를 가지는 1차전자전류 검출수단을 부가하였다. 그리고 주사코일과 동위치에 1차전자전류 검출수단에 1차전자선을 위치시키기 위한 편향수단을 구비하였다.The groove-shaped primary electron current detecting means is arranged along the inner wall of the body tube of the scanning electron microscope, and as a specific configuration, the primary electron current detecting means having a groove-shaped structure in the component of the orthogonal electromagnetic field generating means. Was added. And deflection means for positioning the primary electron beam in the primary electron current detection means at the same position as the scanning coil.
또, 빔을 편향시키면서 1차전자전류를 검출하도록 하여, 빔을 편향했을 때에 얻어지는 전류검출수단의 출력으로부터 최대치를 검출하는 수단을 설치하였다.Also, a means for detecting the primary electron current while deflecting the beam and providing a means for detecting the maximum value from the output of the current detecting means obtained when the beam is deflected is provided.
또한, 빔전류 입력수단을 설치하고, 빔전류 입력수단으로부터 입력된 전류치가, 상기 최대치 검출수단의 출력과 일치하도록 스로틀판에서 전자원측으로 배치된 빔전류제어용 수속렌즈를 제어하는 제어수단을 설치하였다.Further, a beam current input means was provided, and a control means for controlling the beam current control convergence lens disposed from the throttle plate toward the electron source side was provided so that the current value input from the beam current input means coincided with the output of the maximum value detecting means. .
이상의 본 발명 구성에 의하면 다음과 같은 작용이 얻어진다.According to the configuration of the present invention described above, the following actions are obtained.
1차전자선을 편향수단에 의해 1차전자전류 검출수단에 위치시킴으로써, 1차전자전류의 검출이 가능하고, 이 1차전자전류를 스로틀을 통과해 온 1차전자의 것이므로, 시료상에 조사되어야 할 1차전자전류를 정확하게 검출할 수 있다.By positioning the primary electron beam in the primary electron current detection means by the deflection means, it is possible to detect the primary electron current, which is the primary electron that has passed through the throttle, and thus should be irradiated on the sample. The primary electron current to be detected can be detected accurately.
1차전자선의 편향수단을 1차전자선의 주사코일과 같은 위치에 배치하고, 빔전류 검출수단을 직교전자계 발생수단의 일부에 조립함으로써, 고분해능 관찰에 최적인 전자광학계 배치를 변경하는 일 없이 빔전류의 검출이 가능하다. 즉, 이와 같은 광학계에서는, 주사코일과 대물렌즈간의 거리가 길어지면, 외부자장 등의 외란 영향을 받기 쉬워지는 동시에, 저배율의 실현이 곤란해진다. 그래서 본래 고분해능상을 얻는데 불가결한 구성요소로서 존재하고 있는 직교전자계 발생수단의 일부에 빔전류 검출수단을 조립함으로서, 주사코일과 대물렌즈간 거리를 길게하지 않고 빔전류의 검출이 가능해진다.By arranging the deflection means of the primary electron beam at the same position as the scanning coil of the primary electron beam, and assembling the beam current detection means to a part of the orthogonal electromagnetic field generating means, the beam current without changing the electron optical system arrangement that is optimal for high-resolution observation Can be detected. That is, in such an optical system, when the distance between the scanning coil and the objective lens becomes longer, disturbance effects such as an external magnetic field are easily affected, and realization of low magnification becomes difficult. Therefore, by incorporating the beam current detecting means into a part of the quadrature field generating means which is indispensable for obtaining a high resolution image, the beam current can be detected without lengthening the distance between the scanning coil and the objective lens.
또, 전자원으로부터 시료까지의 빔의 주행거리가 길수록, 1차전자선이 외부자장의 영향을 받기 쉬워지나, 본 발명의 구성에 의하면 1차전자전류 검출기를 배치하여도 경통을 길게 할 필요가 없기 때문에, 외부자장에 의한 분해능의 저하를 방지할 수 있다.In addition, the longer the traveling distance of the beam from the electron source to the sample is, the easier the primary electron beam is to be affected by the external magnetic field, but according to the configuration of the present invention, it is not necessary to lengthen the barrel even when the primary electron current detector is disposed. Therefore, the fall of the resolution by an external magnetic field can be prevented.
빔전류 검출수단은, 도 2에 나타낸 바와 같은 홈형상의 구조를 가지고 있기 때문에, 빔전류를 검출하기 위한 편향수단은 임의의 일방향뿐이어도 되고, 편향수단은 간단한 전극, 또는 일방향의 편향코일에 의해 실현할 수 있으며, 또한 그 제어를 단순하게 할 수 있는 효과가 있다.Since the beam current detection means has a groove-like structure as shown in Fig. 2, the deflection means for detecting the beam current may be any one direction, and the deflection means may be formed by a simple electrode or a deflection coil in one direction. There is an effect that can be realized and the control can be simplified.
빔전류검출용의 홈의 입구(빔입사구)로부터의 2차전자나 반사전자의 방출을 방지하여, 빔전류를 정확하게 검출하기 위해서는 빔입사구는 가능한한 좁은 편이 좋다. 그러나, 빔입사구를 좁게 하면, 빔을 입사구에 정확하게 편향시키지 않으면, 빔전류의 정확한 검출이 불가능하다.In order to prevent emission of secondary electrons or reflected electrons from the entrance (beam inlet) of the groove for beam current detection, and to accurately detect the beam current, the beam inlet should be as narrow as possible. However, if the beam entrance port is narrowed, accurate detection of the beam current is impossible unless the beam is deflected correctly at the entrance hole.
한편, 빔전류 검출수단의 출력은, 빔이 정확히 그 입사구로 편향되었을 때에 최대가 되기 때문에, 본 발명에서는 빔전류 검출수단의 출력을 감시하면서 1차전자선을 편향시켜, 빔전류 검출수단의 최대출력을 검출하는 최대치 검출수단을 설치하고 있다. 이 최대치 검출수단과 빔편향제어수단에 의해 특별한 조정없이 정확한 빔전류를 검출할 수 있다.On the other hand, since the output of the beam current detection means becomes maximum when the beam is deflected exactly to its entrance, in the present invention, the primary electron beam is deflected while monitoring the output of the beam current detection means, so that the maximum output of the beam current detection means The maximum value detecting means for detecting the pressure is provided. By this maximum value detecting means and the beam deflection control means, it is possible to detect the correct beam current without special adjustment.
또한, 본 발명에서는 1차전자선의 편향방향에 대하여 대략 수직방향으로 긴 홈상으로 형성된 검출기를 구비하고 있기 때문에, 1차전자선의 중심궤도가 편향기의 기계적 중심으로부터 벗어나 있는 경우에도, 편향방향과 검출기의 위치가 상위하다고 하는 사태를 회피할 수 있고, 비교적 간소한 편향수단으로도 정확하게 검출기상에 1차전자선을 위치시킬 수 있다.In addition, since the present invention includes a detector formed in the shape of a groove elongated substantially perpendicular to the deflection direction of the primary electron beam, the deflection direction and the detector even when the center trajectory of the primary electron beam deviates from the mechanical center of the deflector. It is possible to avoid the situation where the positions of the positions differ from each other, and to accurately position the primary electron beam on the detector even with a relatively simple deflection means.
또, 스로틀판과 빔전류 검출수단과의 사이에 수속렌즈를 배치하고, 빔전류 검출수단의 입사구 근방에서 빔을 소속할 수 있기 때문에, 더욱 폭이 좁은 빔전류 검출홈으로 할 수 있고, 빔전류의 검출정밀도를 높일 수 있다.Further, since a converging lens can be arranged between the throttle plate and the beam current detecting means, and the beam can belong to the vicinity of the entrance port of the beam current detecting means, a narrower beam current detecting groove can be provided. The detection accuracy of the current can be increased.
또한, 빔전류를 검출하면서 스로틀판에서 전자원측에 배치한 빔전류조정용 수속렌즈의 제어수단에 의해, 미리 입력된 빔전류치가 되도록 빔전류조정용 수속렌즈를 제어할 수 있으므로, 지정된 빔전류를 정확하게 실현시킬 수 있다.In addition, the beam current adjustment convergence lens can be controlled to have a beam current value input in advance by the control means of the beam current adjustment convergence lens disposed on the electron source side in the throttle plate while detecting the beam current, thereby realizing the specified beam current accurately. You can.
즉, 상기한 수단에 의해 1차전자선이 최대전류치를 나타내는 편향위치를 특정시켜 놓고, 그 위치에 1차전자선을 편향시킨 채로 빔전류조정용 수속렌즈를 제어함으로써 시료에 조사되어야 할 빔전류를 정확하게 설정할 수 있게 된다.That is, the deflection position at which the primary electron beam indicates the maximum current value is specified by the above means, and the beam current to be irradiated to the specimen is precisely set by controlling the beam current adjusting convergence lens while deflecting the primary electron beam at the position. It becomes possible.
실시예Example
도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략단면도이다. 음극(1)과 제 1양극(2)의 사이에는 마이크로프로세서(CPU)(30)에 의해 제어되는 고압제어전원(20)에 의해 전압이 인가되고, 소정의 이미션전류가 음극으로부터 인출된다. 음극(1)과 제 2양극(3)의 사이에는 CPU(30)에 의해 제어되는 고전압제어전원(20)에 의해 가속전압이 인가되기 때문에, 음극(1)으로부터 방출된 1차전자선(4)은 가속되어 후단의 렌즈계로 진행한다. 1차전자선(4)은 렌즈제어전원(21)에 의해 제어된 빔전류제어용 수속렌즈(5)에 의해 수속되고, 스로틀판(9)에 의해 빔의 불필요한 영역이 제거된다. 그 후, 렌즈제어전원(22)에 의해 제어된 축소율 조정용의 수속렌즈(6), 및 대물렌즈 제어전극(23)에 이해 제어된 대물렌즈(7)에 의해 시료(8)에 미소한 점(spot)으로서 수속되고, 주사코일(15)에 의해 시료상을 2차원적으로 주사된다. 주사코일(15)의 주사신호는, 관찰배율에 따라 주사코일 제어전원(24)에 의해 제어된다. 1차전자선의 수속각(빔개방각)은 대물렌즈 스로틀(9)과, 축소율 조정용의 수속렌즈(6)의 초점위치에서 최적치로 결정된다. 주사코일(15)에서 대물렌즈측으로는 전극(10 및 11)이 배치되고, 각각 부 및 정의 전압이 인가되어 전계(E)를 형성한다. 또, 전계(E)와 직교하는 위치에는, 자계(B)를 발생시키는 코일이 배치되고, 전계(E)와 아울러 직교전자계를 형성한다. 직교전자계를 형성하는 전계(E)와 자계(B)의 강도는, 1차전자선에 대한 E와 B의 편향작용이 서로 상쇄되도록 설정된다. 한편, 시료로부터 발생된 2차전자(19)는, 직교전자계의 작용으로 2차전자 검출기측으로 편향된다. 2차전자 검출기측의 전극(11)은, 2차전자가 투과될 수 있도록 그물코상의 금속판으로 구성되기 때문에, 2차전자는 전극(11)을 투과하여 2차전자 검출기(12)에 검출된다. 2차전자 검출기의 출력신호(상신호)는, 상표시장치(13)에 의해 SEM상으로서 표시된다.1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the present invention. A voltage is applied between the cathode 1 and the first anode 2 by a high voltage control power supply 20 controlled by a microprocessor (CPU) 30, and a predetermined emission current is drawn from the cathode. Since the accelerating voltage is applied between the cathode 1 and the second anode 3 by the high voltage control power supply 20 controlled by the CPU 30, the primary electron beam 4 emitted from the cathode 1. Is accelerated and proceeds to the rear lens system. The primary electron beam 4 is converged by the beam current control converging lens 5 controlled by the lens control power supply 21, and the unnecessary area of the beam is removed by the throttle plate 9. Thereafter, the microlens | fine-points to the sample 8 are controlled by the condensation lens 6 for reduction ratio adjustment controlled by the lens control power supply 22, and the objective lens 7 understood and controlled by the objective lens control electrode 23 ( The sample is converged as a spot, and the scanning coil 15 scans the sample image two-dimensionally. The scan signal of the scan coil 15 is controlled by the scan coil control power supply 24 in accordance with the observation magnification. The convergence angle (beam opening angle) of the primary electron beam is determined as an optimal value at the focal position of the objective lens throttle 9 and the condenser lens 6 for adjusting the reduction ratio. In the scanning coil 15, electrodes 10 and 11 are disposed on the objective lens side, and negative and positive voltages are applied to form an electric field E, respectively. Moreover, the coil which generate | occur | produces the magnetic field B is arrange | positioned in the position orthogonal to the electric field E, and forms the orthogonal electromagnetic field with the electric field E. As shown in FIG. The strengths of the electric field E and the magnetic field B forming the orthogonal electron field are set so that the deflection action of E and B with respect to the primary electron beam cancel each other out. On the other hand, the secondary electrons 19 generated from the sample are deflected toward the secondary electron detector by the action of the orthogonal electron field. Since the electrode 11 on the secondary electron detector side is composed of a mesh-like metal plate so that secondary electrons can pass, secondary electrons are transmitted to the electrode 11 and detected by the secondary electron detector 12. The output signal (phase signal) of the secondary electron detector is displayed as an SEM image by the trademark display device 13.
주사코일(15)의 안쪽에는 1 매의 전극(18)이 배치되고, 그 전위는 편향제어전원(26)에 의해 제어된다. 통상의 상관찰에서는 전극(18)은 어스전위로 하나, 빔전류를 측정할 때에는 전극(18)의 부의 전압을 인가하여 1차전자선(4)을 빔전류 검출수단(16)의 위치에 편향시킨다. 전극(18)은 주사코일부에 겹쳐 감겨진 편향코일로 대용하여도 동일한 기능을 실현시킬 수 있다. 빔전류 검출수단 (16)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 원주상에 홈을 가지는 구조를 하고 있고, 이 홈중에 빔이 입사되면, 패러데이컵으로서 기능하여 빔전류를 검출할 수 있다. 전류검출수단의 홈의 내부에는 카본 등, 전자선을 조사하여도 2차전자나 반사전자가 발생하기 어려운 물질이 도포되어, 홈내에 입사된 전자빔의 전류를 정확하게 검출할 수 있도록 되어 있다. 또, 이 전류검출수단은 도 3에 나타낸 바와 같이 절연물(100)로 전기적으로 절연되어 전극(10 및 11)의 내부에 배치되고, 통상의 상관찰시에는 어스전위로 설정된다.One electrode 18 is arranged inside the scanning coil 15, and its potential is controlled by the deflection control power supply 26. As shown in FIG. In normal correlation, the electrode 18 is at the earth potential, but when measuring the beam current, a negative voltage of the electrode 18 is applied to deflect the primary electron beam 4 to the position of the beam current detecting means 16. . The same function can be realized even if the electrode 18 is substituted with a deflection coil wound over the scanning coil portion. As shown in Fig. 2, the beam current detecting means 16 has a structure having a groove on the circumference, and when a beam is incident in the groove, it can function as a Faraday cup to detect the beam current. The inside of the groove of the current detecting means is coated with a substance such as carbon that is hard to generate secondary electrons or reflected electrons even when irradiated with an electron beam, so that the current of the electron beam incident in the groove can be accurately detected. This current detecting means is electrically insulated with the insulator 100, as shown in FIG. 3, and is disposed inside the electrodes 10 and 11, and is set to the earth potential at the time of normal correlation.
축소율 조정용의 수속렌즈(6)는 적어도 빔전류를 측정할 때에는 1차전자선을 1차전자전류 검출수단의 입사구 근방에서 초점이 맞춰지도록 제어되고, 빔전류측정후에는 또 원래의 조건으로 되돌아간다. 그러나, 고분해능 동작조건에 있어서의 1차전자선의 수속점 60이 1차전자 전류검출수단의 근방에 존재하는 경우에는, 빔전류검출시에 축소율 조정용의 수속렌즈(6)의 여자조건을 바꿀 필요는 없다.The condensing lens 6 for reduction ratio adjustment is controlled so that at least the primary electron beam is focused near the entrance port of the primary electron current detection means when measuring the beam current, and returns to the original condition after the beam current measurement. . However, when the convergence point 60 of the primary electron beam in the high resolution operating condition exists near the primary electron current detecting means, it is necessary to change the excitation condition of the convergence lens 6 for the reduction ratio adjustment at the time of beam current detection. none.
1차전자 전류를 측정할 때에는, 1차전자전류 검출수단(16)을 어스전위로부터 떼어내, 빔전류검출회로(27)에 접속시킨다. 그리고 제어CPU(30)는 편향제어수단(26)의 전압을 서서히 상승시키면서, 전류검출회로(27)의 출력을 판독한다. 본 발명 실시예에서는 빔전류 검출수단의 홈이 원주상에 배치되어 있기 때문에, 빔의 편향방향은 임의이어도 된다. 이 때문에 가령 1차전자선의 중심궤도(고축)가 편향기의 기계적 중심으로부터 벗어나 있어도, 1차전자선을 빔전류 검출수단의 홈으로 정확하게 이동시킬 수 있다. 또, 본 실시예에서는 1차전자 검출수단에 원통형의 것을 사용하고 있으나, 편향전극의 상대위치에 배치되고, 또 어느 일정 이상의 길이의 홈이면 원통형의 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 발명 실시예에서는 활형상의 1차전자 전류검출기를 사용하고 있기 때문에, 일반적으로 원통형인 주사전자현미경의 경통 내벽을 따라 배치할 수 있어 검출기의 시공도 용이하다.When measuring the primary electron current, the primary electron current detection means 16 is removed from the earth potential and connected to the beam current detection circuit 27. The control CPU 30 reads the output of the current detection circuit 27 while gradually increasing the voltage of the deflection control means 26. In the embodiment of the present invention, since the groove of the beam current detecting means is arranged on the circumference, the deflection direction of the beam may be arbitrary. For this reason, even if the center trajectory (solid axis) of the primary electron beam deviates from the mechanical center of the deflector, the primary electron beam can be accurately moved to the groove of the beam current detecting means. In addition, in the present embodiment, a cylindrical one is used for the primary electron detection means, but if the groove is disposed at a relative position of the deflection electrode and has a groove of any predetermined length or more, the same effect as that of the cylindrical one can be obtained. In addition, in the embodiment of the present invention, since an arc-shaped primary electron current detector is used, it can be arranged along the inner wall of the barrel of a scanning electron microscope which is generally cylindrical.
이 때, 전류검출회로(27)의 출력은 편향제어전압에 대하여 도 4에 나타낸 바와 같이 변화하고, 빔이 1차전자전류 검출수단(16)의 홈위치가 되는 편향제어전압일 때, 전류검출회로(27)의 출력이 최대로 된다. 따라서, 제어CPU(30)는 빔전류검출회로(27)의 출력이 최대가 되었는지의 여부를 판단하면서, 편향제어전압을 상승시켜 빔전류검출회로(27)의 출력의 최대치를 검출하면, 정확한 빔전류를 측정할 수 있다. 상기한 빔전류측정시의 순서는 도 5의 플로우챠트로 나타낼 수 있다.At this time, the output of the current detection circuit 27 changes as shown in Fig. 4 with respect to the deflection control voltage, and when the beam is the deflection control voltage which becomes the home position of the primary electron current detection means 16, the current detection is performed. The output of the circuit 27 is maximum. Therefore, the control CPU 30 determines whether the output of the beam current detection circuit 27 has been maximized, while raising the deflection control voltage to detect the maximum value of the output of the beam current detection circuit 27. The current can be measured. The above-mentioned procedure for measuring the beam current can be represented by the flowchart of FIG. 5.
빔전류를 미리 입력된 값으로 설정하는 경우에는, 전극(18)에 전압을 인가하여 1차전자선을 빔전류 검출수단(16)의 위치까지 편향시키고, 전류검출회로(27)의 출력신호가 미리 입력된 빔전류치와 일치하도록 빔전류 제어용의 수속렌즈(5)의 여자를 제어한다.When the beam current is set to a pre-input value, a voltage is applied to the electrode 18 to deflect the primary electron beam to the position of the beam current detection means 16, and the output signal of the current detection circuit 27 is previously The excitation of the converging lens 5 for beam current control is controlled so as to match the input beam current value.
도 6은 빔전류를 검출할 때의 빔편향을 실현하는 다른 실시예를 나타낸다. 편향코일부에는 빔시료상에서 2차원적으로 주사하는 주사코일(15) 이외에, 빔의 주사 중심 궤도를 대물렌즈(7)의 중심에 맞추는 축조정 코일(190)이 배치된다. 통상의 관찰에서는, 축조정코일(190)의 전류는 축조정코일 제어전원(260)에 의해 빔의 궤도가 대물렌즈의 중심을 지나도록 설정된다. 빔전류검출시에는 제어CPU에 의해 빔검출수단(27)의 출력을 감시하면서 축조정코일(190)의 전류를 서서히 크게하여 가서 빔검출수단의 출력이 최대가 되는 값을 빔전류로서 검출한다. 이와 같이 구성함으로써 이상적인 광학적 배치를 무너뜨리는 일 없이 비교적 간단한 방법으로 1차전자 전류검출용의 편향수단을 설치할 수 있다.6 shows another embodiment of realizing beam deflection when detecting a beam current. In addition to the scanning coil 15 which scans two-dimensionally on the beam sample, the deflection coil portion is provided with an axis adjustment coil 190 for adjusting the scanning center trajectory of the beam to the center of the objective lens 7. In normal observation, the current of the axis adjustment coil 190 is set by the axis adjustment coil control power supply 260 so that the trajectory of the beam passes through the center of the objective lens. At the time of beam current detection, while controlling the output of the beam detection means 27 by the control CPU, the current of the axis adjustment coil 190 is gradually increased, and the value at which the output of the beam detection means is maximized is detected as the beam current. In this way, the deflection means for primary electron current detection can be provided in a relatively simple manner without destroying the ideal optical arrangement.
본 발명의 구성에 의하면, 고분해능 관찰이 가능한 전자광학계의 구성요소의 위치관계를 변경할 필요가 없기 때문에, 고분해능을 유지한 상태로 빔전류의 측정, 및 설정이 가능해지는 효과가 있다. 또, 빔전류를 측정하기 위하여, 경체를 길게할 필요가 없기 때문에, 이것에 의해 외부자장의 영향이 받기 쉬워지는 일도 없다. 또한, 기계적, 또는 전기적으로 조정할 필요가 없기 때문에, 간단하고 정확한 빔전류의 측정이 가능하다는 효과가 있다.According to the configuration of the present invention, since it is not necessary to change the positional relationship of the components of the electro-optical system that can observe high resolution, the beam current can be measured and set while maintaining the high resolution. In addition, since it is not necessary to lengthen the rigid body in order to measure the beam current, this does not make it easy to be affected by an external magnetic field. In addition, since there is no need to adjust mechanically or electrically, there is an effect that a simple and accurate measurement of the beam current is possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 개략단면도,1 is a schematic cross-sectional view of one embodiment of the present invention;
도 2는 전류검출수단의 구조를 나타낸 도,2 shows the structure of the current detecting means;
도 3은 전류검출수단의 배치를 나타낸 도,3 is a view showing an arrangement of current detecting means;
도 4는 전류검출회로의 출력과 편향제어전압의 관계를 나타낸 도,4 is a diagram showing a relationship between an output of a current detection circuit and a deflection control voltage;
도 5는 빔전류 측정의 플로우챠트,5 is a flowchart of beam current measurement,
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 개략단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
1: 음극 2: 제 1양극1: cathode 2: first anode
3: 제 2양극 4: 1차전자선3: second anode 4: primary electron beam
5: 빔전류 조정용 수속렌즈 6: 축소율 조정용 수속렌즈5: convergence lens for beam current adjustment 6: convergence lens for reduction ratio adjustment
7: 대물렌즈 8: 시료7: Objective lens 8: Sample
9: 스로틀판 10: 전극9: Throttle Plate 10: Electrode
11: 그물코상 전극 12: 1차전자 검출부11: mesh-like electrode 12: primary electron detection unit
13: 상표시장치 15: 주사코일13: Labeling device 15: Injection coil
16: 빔전류 검출수단 18: 편향전극16: beam current detection means 18: deflection electrode
19: 2차전자 20: 고전압 제어전원19: secondary electronics 20: high voltage control power supply
21: 빔전류 조정용 수속렌즈 제어전원21: convergence lens control power supply for beam current adjustment
22: 축소율 조정용 수속렌즈 제어전원22: convergence lens control power supply for reduction ratio adjustment
23: 대물렌즈 제어전원 24: 주사코일 제어전원23: objective lens control power supply 24: scanning coil control power supply
27: 빔전류 검출회로 30: 제어CPU27: beam current detection circuit 30: control CPU
100: 절연물100: Insulation
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