JPH0151021B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0151021B2 JPH0151021B2 JP56056553A JP5655381A JPH0151021B2 JP H0151021 B2 JPH0151021 B2 JP H0151021B2 JP 56056553 A JP56056553 A JP 56056553A JP 5655381 A JP5655381 A JP 5655381A JP H0151021 B2 JPH0151021 B2 JP H0151021B2
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- JP
- Japan
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- lens
- electron
- magnetic field
- magnetic pole
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- Expired
Links
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高分解能２次電子像を立体的に観察可
能な走査電子顕微鏡に関するものである。
能な走査電子顕微鏡に関するものである。
従来、高分解能２次電子像を得るために、対物
レンズを強励磁にして所謂Ｃ−Ｏレンズ
（condenser−objective lens）となし、そのレン
ズギヤツプ中心付近に試料を置き、電子線を試料
より前方のレンズ磁場により集束させると共に、
試料より発生した２次電子を該前方磁場により収
斂して対物レンズ上方に置かれた電子線検出器に
より検出するように構成している。第１図は該従
来装置の磁極部分及び試料付近の拡大図を示すも
ので１は上磁極、２は下磁極でその磁極間隙３内
に強い磁場が発生される。試料４は磁極間隙３の
略中央部、つまり軸上磁場分布Bzのピーク付近
に置かれ、試料より前方の磁界が電子線の集束レ
ンズ（走査顕微鏡の対物レンズとして）として働
き、後方の磁界は電子線の集束には利用されな
い。レンズの上磁極１の上方には光電子増倍管な
どの２次電子検出器５が設置され、この検出器の
入射面には例えば10KVの正の高電圧が印加さ
れ、光軸Ｚ付近に２次電子加速電界が形成され
る。上磁極１を通して飛来する電子は前方磁場に
より集束され、試料４上に微小スポツトを結ぶと
共に、図示外の電子線偏向装置により試料上で走
査される。電子線照射により試料各部より発生し
た２次電子は、前方磁場により単振動的に集束さ
れて上方に引き出され、前記光電子増倍管５に引
き寄せられて検出される。この検出信号は前記電
子線走査と同期した陰極線管に導入されて画像に
変換される。
レンズを強励磁にして所謂Ｃ−Ｏレンズ
（condenser−objective lens）となし、そのレン
ズギヤツプ中心付近に試料を置き、電子線を試料
より前方のレンズ磁場により集束させると共に、
試料より発生した２次電子を該前方磁場により収
斂して対物レンズ上方に置かれた電子線検出器に
より検出するように構成している。第１図は該従
来装置の磁極部分及び試料付近の拡大図を示すも
ので１は上磁極、２は下磁極でその磁極間隙３内
に強い磁場が発生される。試料４は磁極間隙３の
略中央部、つまり軸上磁場分布Bzのピーク付近
に置かれ、試料より前方の磁界が電子線の集束レ
ンズ（走査顕微鏡の対物レンズとして）として働
き、後方の磁界は電子線の集束には利用されな
い。レンズの上磁極１の上方には光電子増倍管な
どの２次電子検出器５が設置され、この検出器の
入射面には例えば10KVの正の高電圧が印加さ
れ、光軸Ｚ付近に２次電子加速電界が形成され
る。上磁極１を通して飛来する電子は前方磁場に
より集束され、試料４上に微小スポツトを結ぶと
共に、図示外の電子線偏向装置により試料上で走
査される。電子線照射により試料各部より発生し
た２次電子は、前方磁場により単振動的に集束さ
れて上方に引き出され、前記光電子増倍管５に引
き寄せられて検出される。この検出信号は前記電
子線走査と同期した陰極線管に導入されて画像に
変換される。
この様な従来装置ではタングステンフイラメン
トの電子銃を用いても30Å以下の高分解能が得ら
れるが、反面レンズの起磁力（アンペアターン）
が著じるしく高く、後方磁場を全く活用していな
いため経済的でなく、又小さな磁極間隙内に試料
を配置しなければならないので試料の大きさ、傾
斜や移動量に大きな制限がある。更に、最も重要
なことは試料の上方に出た２次電子は図中e1で示
す如く殆んど前方磁場に集められ上方に取り出さ
れるため、得られた２次電子像は凹凸のない平面
的なものとなつてしまう。
トの電子銃を用いても30Å以下の高分解能が得ら
れるが、反面レンズの起磁力（アンペアターン）
が著じるしく高く、後方磁場を全く活用していな
いため経済的でなく、又小さな磁極間隙内に試料
を配置しなければならないので試料の大きさ、傾
斜や移動量に大きな制限がある。更に、最も重要
なことは試料の上方に出た２次電子は図中e1で示
す如く殆んど前方磁場に集められ上方に取り出さ
れるため、得られた２次電子像は凹凸のない平面
的なものとなつてしまう。
本発明は上記欠点を解決する高分解能２次電子
像観察用走査電子顕微鏡を提供するもので、その
構成は、対物レンズとして内側及び外側磁極の下
端面より下方に単一レンズを形成するレンズ磁場
を生ずるようなレンズを使用し、試料を該レンズ
磁場の中に置くと共に、２次電子検出器を試料と
略同一面或いはそれより下方に置いたことに特徴
がある。
像観察用走査電子顕微鏡を提供するもので、その
構成は、対物レンズとして内側及び外側磁極の下
端面より下方に単一レンズを形成するレンズ磁場
を生ずるようなレンズを使用し、試料を該レンズ
磁場の中に置くと共に、２次電子検出器を試料と
略同一面或いはそれより下方に置いたことに特徴
がある。
第２図は本発明の一実施例を示す概略図で６は
対物レンズである。この対物レンズはヨーク７、
内側磁極８、外側磁極９及び励磁コイル１０より
構成されており、外側磁極の下端面は内側磁極の
下端面と略同一面、或いはそれより上方に置か
れ、両磁極の端面より下方にレンズ磁場を形成す
るような形状になつている。又、該レンズ磁場は
単一レンズとなる程度に励磁電流は選ばれる。試
料１１は前記内側磁極８の下方の磁場中に置か
れ、周知の機構によりＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動や傾
斜、回転が与えられる。電子線照射により試料か
ら発生した２次電子は検出器１２ａ，１２ｂ，１
２ｃにより検出される。検出器１２ａは従来の検
出器５と同様レンズの上方に置かれたもので、
又、１２ｂと１２ｃは試料１１と略同一面或いは
それより下方に置かれ且つ光軸に関し、対称的配
置をなしている。前記２次電子検出器１２ａは切
換スイツチ１３，１３′に、又１２ｂは切換スイ
ツチ１３′と加算、減算回路１４に、更に１２ｃ
は切換スイツチ１３，１３′及び加算、減算回路
１４に接続されている。更に又、切換スイツチ１
３′と加算、減算回路１４の出力端は切換スイツ
チ１３″を介して陰極線管１５に接続され、所望
の信号による走査像が表示できる。尚、各検出器
の出力信号を別々の陰極線管に導入したり、或い
は陰極線管の画面を複数に分割し、各領域の画像
を別々の検出器からの信号により表示させ、同時
観察できるようにしても良い。
対物レンズである。この対物レンズはヨーク７、
内側磁極８、外側磁極９及び励磁コイル１０より
構成されており、外側磁極の下端面は内側磁極の
下端面と略同一面、或いはそれより上方に置か
れ、両磁極の端面より下方にレンズ磁場を形成す
るような形状になつている。又、該レンズ磁場は
単一レンズとなる程度に励磁電流は選ばれる。試
料１１は前記内側磁極８の下方の磁場中に置か
れ、周知の機構によりＸ，Ｙ，Ｚ方向の移動や傾
斜、回転が与えられる。電子線照射により試料か
ら発生した２次電子は検出器１２ａ，１２ｂ，１
２ｃにより検出される。検出器１２ａは従来の検
出器５と同様レンズの上方に置かれたもので、
又、１２ｂと１２ｃは試料１１と略同一面或いは
それより下方に置かれ且つ光軸に関し、対称的配
置をなしている。前記２次電子検出器１２ａは切
換スイツチ１３，１３′に、又１２ｂは切換スイ
ツチ１３′と加算、減算回路１４に、更に１２ｃ
は切換スイツチ１３，１３′及び加算、減算回路
１４に接続されている。更に又、切換スイツチ１
３′と加算、減算回路１４の出力端は切換スイツ
チ１３″を介して陰極線管１５に接続され、所望
の信号による走査像が表示できる。尚、各検出器
の出力信号を別々の陰極線管に導入したり、或い
は陰極線管の画面を複数に分割し、各領域の画像
を別々の検出器からの信号により表示させ、同時
観察できるようにしても良い。
第３図は第２図の作用を説明するための磁極部
及び試料付近の拡大図で、磁束、軸上磁場Bz、
電子の軌跡等を示すものである。図からわかるよ
うに試料が軸上磁場Bzのピークより下方に置か
れ、レンズ磁場のBr成分による力FBrが下向き
となつており、且つ方向や位置によりその向きは
大幅に変化している。このため試料から発生した
２次電子の磁場による偏向、収斂の程度が該２次
電子の放出角や初期エネルギーにより大きく変つ
てくる。特に、低角で放出されたエネルギーの大
きな２次電子は下方向へ強く力を受け、上方には
収斂されず、e2やe3で示す如き軌道となつて検出
器１２ｂ及び１２ｃに検出される。この様な低角
度の２次電子は試料表面の凹凸の影響を受けやす
いので、検出器１２ｂ及び１２ｃの信号を使用す
れば立体的な２次電子像が得られることになる。
更に試料傾斜の角度を変化させたとき、傾斜角に
よつて発生する低角度の２次電子が著しく増加
し、検出器１２ｂ，１２ｃに入るe2，e3が変化す
るためより立体的な像が得られる。
及び試料付近の拡大図で、磁束、軸上磁場Bz、
電子の軌跡等を示すものである。図からわかるよ
うに試料が軸上磁場Bzのピークより下方に置か
れ、レンズ磁場のBr成分による力FBrが下向き
となつており、且つ方向や位置によりその向きは
大幅に変化している。このため試料から発生した
２次電子の磁場による偏向、収斂の程度が該２次
電子の放出角や初期エネルギーにより大きく変つ
てくる。特に、低角で放出されたエネルギーの大
きな２次電子は下方向へ強く力を受け、上方には
収斂されず、e2やe3で示す如き軌道となつて検出
器１２ｂ及び１２ｃに検出される。この様な低角
度の２次電子は試料表面の凹凸の影響を受けやす
いので、検出器１２ｂ及び１２ｃの信号を使用す
れば立体的な２次電子像が得られることになる。
更に試料傾斜の角度を変化させたとき、傾斜角に
よつて発生する低角度の２次電子が著しく増加
し、検出器１２ｂ，１２ｃに入るe2，e3が変化す
るためより立体的な像が得られる。
以上詳説した如き構成となせば、従来のＣ−Ｏ
レンズが発生磁場の1/2程度しか集束に利用して
いないのに対し、本発明では８割以上利用できる
ので励起効率が良く、従つて経済的である。又、
両磁極の下側には大きな空間が確保されるので、
大きな試料もそのまま観察でき、且つ傾斜や回転
等必要な移動に何等制限を与えない。更に、球面
収差係数及び色収差係数を従来より小さく（５mm
以下）、従つて高分解能を確保した状態で立体的
な２次電子像が観察できるという効果を有してい
る。
レンズが発生磁場の1/2程度しか集束に利用して
いないのに対し、本発明では８割以上利用できる
ので励起効率が良く、従つて経済的である。又、
両磁極の下側には大きな空間が確保されるので、
大きな試料もそのまま観察でき、且つ傾斜や回転
等必要な移動に何等制限を与えない。更に、球面
収差係数及び色収差係数を従来より小さく（５mm
以下）、従つて高分解能を確保した状態で立体的
な２次電子像が観察できるという効果を有してい
る。
第１図は従来の装置の主要部を示す図、第２図
は本発明の一実施例を示す概略図、第３図はその
主要部の作用を説明する為の図である。 ６：対物レンズ、７：ヨーク、８：内側磁極、
９：外側磁極、１０：励磁コイル、１１：試料、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ：２次電子検出器、１
３，１３′：切換スイツチ、１４：加算、減算回
路、１５：陰極線管。
は本発明の一実施例を示す概略図、第３図はその
主要部の作用を説明する為の図である。 ６：対物レンズ、７：ヨーク、８：内側磁極、
９：外側磁極、１０：励磁コイル、１１：試料、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ：２次電子検出器、１
３，１３′：切換スイツチ、１４：加算、減算回
路、１５：陰極線管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 試料を細く絞つた電子線で２次元的に走査
し、試料の各走査点から発生する２次電子を検出
し、前記走査と同期した陰極線管に供給して２次
電子像を表示する装置において、対物レンズとし
て内側及び外側磁極の下端面より下方に単一のレ
ンズ磁場が生ずるようなレンズを使用し、試料を
該レンズ磁場の中に置くと共に２次電子検出器を
試料と略同一面或いはそれより下方に置いたこと
を特徴とする高分解能走査電子顕微鏡。 ２ 前記２次電子検出器は複数個であり、電子線
光軸に関し対称的に置かれている特許請求の範囲
第１項記載の高分解能走査電子顕微鏡。 ３ 前記２次電子検出器の他に対物レンズの上方
に２次電子検出器を置き、いずれかの信号を選択
的に利用可能にした特許請求の範囲第１項又は第
２項に記載の高分解能走査電子顕微鏡。 ４ 前記対物レンズの外側磁極の下端面は内側磁
極の下端面と略同一面上かそれより上方に置かれ
る特許請求の範囲第１項記載の高分解能走査電子
顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56056553A JPS57172643A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | High-resolution scanning electron microscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56056553A JPS57172643A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | High-resolution scanning electron microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57172643A JPS57172643A (en) | 1982-10-23 |
| JPH0151021B2 true JPH0151021B2 (ja) | 1989-11-01 |
Family
ID=13030291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56056553A Granted JPS57172643A (en) | 1981-04-15 | 1981-04-15 | High-resolution scanning electron microscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57172643A (ja) |
-
1981
- 1981-04-15 JP JP56056553A patent/JPS57172643A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57172643A (en) | 1982-10-23 |
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