JPH04115449A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

走査電子顕微鏡

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JPH04115449A JP2234357A JP23435790A JPH04115449A JP H04115449 A JPH04115449 A JP H04115449A JP 2234357 A JP2234357 A JP 2234357A JP 23435790 A JP23435790 A JP 23435790A JP H04115449 A JPH04115449 A JP H04115449A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、対物レンズの上部より2次電子を検出する走
査電子顕微鏡に係り、特に、高加速電圧時および低加速
電圧時のいずれにおいても高効率で2次電子を検出し、
高分解能の2次電子像が得られる走査電子顕微鏡に関す
る。
(従来技術) 2次電子像の高分解能化を図るためには、対物レンズの
焦点距離を短くしてレンズの収差を小さくすることが望
ましい。そこで近年では、対物レンズの焦点距離を短く
するために試料を対物レンズの間隙部に挿入する、いわ
ゆるインレンズ方式の走査電子顕微鏡が普及している。
インレンズ方式の走査電子顕微鏡では、対物しンズの上
部より2次電子を検出するために対物レンズの上方に2
次電子検出器が設置され、該2次電子検出器は、第3図
に示した様な2次電子引き出し電界を発生させる。
しかしながら、このようなインレンズ方式の走査電子顕
微鏡では、低加速電圧で放出された1次電子線は前記2
次電子引き出し電界によって曲げられて対物レンズの光
軸外を通ることになるため、レンズの軸外収差を受けて
高分解能の2次電子像を得られないという問題があった
また、2次電子検出器の引き出し電界を弱めると、1次
電子線の曲りを小さくすることはできるが、十分な量の
2次電子を引き出すことが困難になり、分解能の高い2
次電子像を得ることができない。
そこで、このような問題点を解決するために、例えば、
特開昭59−134540号公報および実開昭61−9
9960号公報では、2次電子引き出し電界による1次
電子線の曲りを、補正励磁コイルによる偏向磁界によっ
て補正する技術が提案されている。
また、特開昭61−131353号公報には、2次電子
引き出し電界の1次電子線への影響を少なくするために
、第4図に示したように2次電子検出器近傍の対物レン
ズ光軸20をシールド電極11で覆うことによって、2
次電子引き出し電界をシールドする技術か提案されてい
る (発明が解決しようとする課題) 1次電子線の曲りを偏向磁界によって補正する方式では
、1次電子線の曲り補正に最適な偏向磁界が加速電圧に
応じて変化するために、加速電圧を調整するたびに補正
励磁コイルも調整しなければならず、操作が繁雑である
という問題があった。
また、1次電子線が偏向磁界および引き出し電界という
2つの力の影響を受けるために、その力の影響が不規則
となり、正確な補正が難しいという問題があった。
一方、対物レンズ光軸をシールド電極で覆う方式は、低
加速電圧での観察には有効であるが、高加速電圧による
観察では以下のような問題があった。
すなわち、加速電圧が20kV以上になると、対物レン
ズの励磁が非常に強くなるために、試料から発生した数
エレクトロン・ボルト程度の低エネルギの2次電子は対
物レンズの磁場によって激しく巻き上げられ、対物レン
ズ上方では2次電子の軌道が発散してしまう。
したがって、試料の広い範囲から発生する2次電子を効
率良く捕捉して、広視野の観察を行うためには、対物レ
ンズ上方での2次電子引き出し電界を十分に作用させて
広い空間で2次電子を捕捉する必要がある。
ところが、2次電子検出器近傍の対物レンズ光軸をシー
ルド電極で覆うようにすると、第4図に示したように2
次電子引き出し電界の強度が弱められてしまうので、試
料上の非常に狭い限られた領域の2次電子しか捕捉でき
なくなり、広視野の観察ができなくなってしまう。
本発明の目的は、上記した種々の問題点を解決して、高
加速電圧による観察時には広視野の観察を可能とし、低
加速電圧による観察時には、軸ずれの影響が少ない高分
解能観察が可能な走査電子顕微鏡を提供することにある
(課題を解決するための手段) 上記した目的を達成するために、本発明では、対物レン
ズの上部より2次電子を検出して観察像を得る走査電子
顕微鏡において、2次電子検出器が発生する電界による
1次電子線の曲がりを防止するために光軸上の電界をシ
ールドするシールド手段と、該シールド手段を、光軸上
の電界をシールドする第1の位置および前記電界による
2次電子の十分な捕捉を可能にする第2の位置のいずれ
かに選択的に移動させる移動手段とを具備し、低加速電
圧での観察時にはシールド手段を第1の位置に移動し、
高加速電圧での観察時にはシールド手段を第2の位置に
移動するようにした。
(作用) このような構成によれば、低加速電圧での観察時には、
2次電子検出器が光軸近傍に発生させる2次電子引き出
し電界がシールド手段によってシ−ルドされるので、軸
ずれの影響か少ない高分解能観察が可能になる。
また、高加速電圧での観察時には、2次電子弓き出し電
界による2次電子の十分な捕捉を可能にする位置までシ
ールド手段が移動するので、対物レンズ上方の広い空間
で2次電子を捕捉できるようになり、広視野の観察が可
能になる。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例である走査電子顕微鏡の主要
部の断面図、第2図は第1図の部分拡大断面図である。
陰極1より放射された電子線2は、陽極3に印加される
加速電圧によって加速されて後段のレンズ系に進行する
。加速された電子線2は集束レンズ4で一旦集束された
後に、さらに対物レンズ7によって試料8上に細く絞ら
れてスポットを形成する。電子線2は2段の偏向器5,
6によってX方向およびY方向に偏向され、スポットは
試料8上で2次元状に走査される。
一方、試料8から発生した2次電子9は、2次電子検出
器10による2次電子引き出し電界によって加速されて
捕捉される。
2次電子検出器10近傍の1次電子2の光軸上には、2
次電子検出器10による引き出し電界を抑制するための
筒状のシールド電極11が軸11aの一端で支持されて
いる。
軸11aはフランジ13の開口部17に挿通されて鏡体
外部まで延長され、その他端にはエアシリンダ16が接
続されている。エアシリンダ16は支柱15を介してフ
ランジ13に固定されている。前記開口部17では、ベ
ローズ14に軸11aおよびフランジ13が密着され、
これによって鏡体内部が真空保持される。
このような構成において、低加速電圧による観察時には
、2次電子検出器10による2次電子弓き出し電界の影
響を緩和するために、エアシリンダ16を操作して軸1
1aを摺動させ、シールド電極11を第2図(a)に示
したような位置まで移動させる。
すなわち、シールド電極11によって光軸20上の2次
電子引き出し電界がシールドされるように、シールド電
極11を光軸上に移動させる。
このようにすれば、1次電子は引き出し電界の影響を受
けずに、高分解能での観察が可能になる。
一方、高加速電圧による観察時には、対物レンズ上方の
広い空間で2次電子を捕捉するために、エアシリンダ1
6を操作して軸11aを摺動させ、シールド電極11を
第2図(b)に示したような位置まで移動させる。
すなわち、シールド電極11が2次電子引き出し電界に
影響を与えず、2次電子引き出し電界による2次電子の
十分な捕捉が可能となるように、シールド電極11を鏡
体内の端部まで移動させる。
このようにすれば、2次電子引き出し電界か十分に作用
して2次電子を捕捉することができるので、広視野の観
察が可能になる。
なお、上記したベローズ14はOリングに置き換えるこ
とが可能であり、さらに、エアシリンダ16も電磁シリ
ンダに置き換えることが可能である。
また、加速電圧を基準値と比較する比較手段と、比較手
段の出力に応じてエアシリンダ16を制御する制御手段
とを設け、加速電圧が基準値未満であればシールド電極
11が第2図(a)の位置まで移動され、加速電圧が基
準値以上であればシールド電極11が第2図(b)の位
置まで移動されるようにエアシリンダ16を自動制御す
れば、オペレータは加速電圧を意識することなく、常に
最適な状態での観察が可能になる。
(発明の効果) 本発明によれば、加速電圧の高低に応じてシールド電極
を移動させることができるので、低加速電圧での観察時
にはシールド電極を光軸上に移動すれば、シールド電極
によって2次電子検出器が光軸近傍に発生させる電界が
シールドされるので、軸ずれの影響が少ない高分解能観
察が可能になる。
また、高加速電圧での観察時にはシールド電極を鏡体内
の端部に移動すれば、シールド電極が2次電子引き出し
電界に影響を与えず、2次電子引き出し電界による2次
電子の十分な捕捉が可能となるので、対物レンズ上方の
広い空間で2次電子を捕捉できるようになって広視野の
観察が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は第1図の
部分拡大図、第3,4図は2次電子検出器が光軸近傍に
発生させる電界を示した図である。 1・・・陰極、2・・・電子線、3・・・陽極、4・・
・集束レンズ、5,6・・・偏向器、7・・・対物レン
ズ、8・・・試料、9・・・2次電子、10・・・2次
電子検出器、11・・・シールド電極、14・・・ベロ
ーズ、16・・エアシリンダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)対物レンズの上部より2次電子を検出して観察像
    を得る走査電子顕微鏡において、 2次電子検出器が発生する2次電子引き出し電界による
    1次電子線の曲がりを防止するために、光軸上の前記電
    界をシールドするシールド手段と、前記シールド手段を
    、光軸上の前記電界をシールドする第1の位置および前
    記電界による2次電子の十分な捕捉を可能にする第2の
    位置のいずれかに、選択的に移動させる移動手段とを具
    備したことを特徴とする走査電子顕微鏡。
  2. (2)1次電子線の加速電圧を設定する加速電圧設定手
    段と、 前記加速電圧を基準値と比較する比較手段と、前記比較
    手段の出力に応じて移動手段を制御する制御手段とをさ
    らに具備し、 前記制御手段は、加速電圧が基準値未満であればシール
    ド手段が前記第1の位置に移動され、加速電圧が基準値
    以上であればシールド手段が前記第2の位置に移動され
    るように移動手段を制御することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の走査電子顕微鏡。
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DE69123668T DE69123668T2 (de) 1990-09-06 1991-09-04 Rasterelektronenmikroskop
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EP0474223A3 (en) 1992-05-20
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