JPH05174768A - 環境制御型走査電子顕微鏡 - Google Patents
環境制御型走査電子顕微鏡Info
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- JPH05174768A JPH05174768A JP3053811A JP5381191A JPH05174768A JP H05174768 A JPH05174768 A JP H05174768A JP 3053811 A JP3053811 A JP 3053811A JP 5381191 A JP5381191 A JP 5381191A JP H05174768 A JPH05174768 A JP H05174768A
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- secondary electron
- electron detector
- electron
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Abstract
(57)【要約】
［目的］ 大きな加速電圧の電子線で絶縁物を帯電なし
に観察可能とし、かつ信号対雑音比を改善する。 ［構成］ 電子銃からの電子ビームを圧力制限開口を通
して低圧力の気体中にある試料に照射して走査し、前記
試料からの２次電子を２次電子検出器で検出する電子光
学系を有する環境制御型走査電子顕微鏡において、前記
試料に対するビーム照射点と前記圧力制限開口との間の
距離よりも、前記ビーム照射点からの距離が近い位置に
前記２次電子検出器を設ける。また、前記電子光学系の
対物レンズは２つの磁極を備えたインレンズ型とし、こ
れらの磁極の間に試料を挿入して観察を行なうと好都合
である。さらに、前記２次電子検出器の少なくとも前記
ビーム照射点に対向したエッジに丸みをもたせることに
よってより高い電圧を２次電子検出器に印加できる。
に観察可能とし、かつ信号対雑音比を改善する。 ［構成］ 電子銃からの電子ビームを圧力制限開口を通
して低圧力の気体中にある試料に照射して走査し、前記
試料からの２次電子を２次電子検出器で検出する電子光
学系を有する環境制御型走査電子顕微鏡において、前記
試料に対するビーム照射点と前記圧力制限開口との間の
距離よりも、前記ビーム照射点からの距離が近い位置に
前記２次電子検出器を設ける。また、前記電子光学系の
対物レンズは２つの磁極を備えたインレンズ型とし、こ
れらの磁極の間に試料を挿入して観察を行なうと好都合
である。さらに、前記２次電子検出器の少なくとも前記
ビーム照射点に対向したエッジに丸みをもたせることに
よってより高い電圧を２次電子検出器に印加できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、環境制御型走査電子顕
微鏡に関し、特に電子線の加速電圧を大きくしても絶縁
物を帯電なしに観察可能であり、しかも２次電子検出器
にも高い電圧を印加することができる環境制御型走査電
子顕微鏡に関する。
微鏡に関し、特に電子線の加速電圧を大きくしても絶縁
物を帯電なしに観察可能であり、しかも２次電子検出器
にも高い電圧を印加することができる環境制御型走査電
子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、試料室に気体を導入する走査型電
子顕微鏡（ＳＥＭ）としていわゆる環境制御型走査電子
顕微鏡（ＥＳＥＭ）が知られている。このようなＥＳＥ
Ｍにおいては、例えば生物などを死滅させることなく観
察することが可能であるという利点がある。また、対物
レンズを構成する磁気レンズを２つの磁極に分割し、こ
れら２つの磁極間に試料を挿入し、かつ試料に磁場を印
加した状態で観察を行なうＳＥＭがインレンズ型対物レ
ンズを有するＳＥＭとして知られている。
子顕微鏡（ＳＥＭ）としていわゆる環境制御型走査電子
顕微鏡（ＥＳＥＭ）が知られている。このようなＥＳＥ
Ｍにおいては、例えば生物などを死滅させることなく観
察することが可能であるという利点がある。また、対物
レンズを構成する磁気レンズを２つの磁極に分割し、こ
れら２つの磁極間に試料を挿入し、かつ試料に磁場を印
加した状態で観察を行なうＳＥＭがインレンズ型対物レ
ンズを有するＳＥＭとして知られている。
【０００３】さらに、ＥＳＥＭにおいて対物レンズの磁
場の中に２次電子検出器を設けることが知られており、
このようなＥＳＥＭにおいては圧力制限開口（アパーチ
ャ）が２次電子検出器を兼ねていた。
場の中に２次電子検出器を設けることが知られており、
このようなＥＳＥＭにおいては圧力制限開口（アパーチ
ャ）が２次電子検出器を兼ねていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
なＥＳＥＭにおいては、圧力制限開口が２次電子検出器
を兼ねていたため、試料室の気体圧力を小さくすると、
（試料から２次電子検出器までの距離）×（気体の圧
力）すなわちＰＤ積が小さくなり、２次電子検出器の感
度が悪くなる。逆に、試料室の気体圧力を大きくすると
試料に照射される１次電子線の散乱が多くなり、試料に
照射するための細く集束された非散乱電子線が少なくな
るという問題があった。
なＥＳＥＭにおいては、圧力制限開口が２次電子検出器
を兼ねていたため、試料室の気体圧力を小さくすると、
（試料から２次電子検出器までの距離）×（気体の圧
力）すなわちＰＤ積が小さくなり、２次電子検出器の感
度が悪くなる。逆に、試料室の気体圧力を大きくすると
試料に照射される１次電子線の散乱が多くなり、試料に
照射するための細く集束された非散乱電子線が少なくな
るという問題があった。
【０００５】また、従来のインレンズ型ＳＥＭにおいて
は、ＥＳＥＭをも含め、絶縁物の試料を観察しようとす
ると表面が帯電するため、電子線の加速電圧を１ＫＶ以
下にする必要があり、色収差が大きくなりかつ電子ビー
ムをあまり細く絞れないという不都合があった。
は、ＥＳＥＭをも含め、絶縁物の試料を観察しようとす
ると表面が帯電するため、電子線の加速電圧を１ＫＶ以
下にする必要があり、色収差が大きくなりかつ電子ビー
ムをあまり細く絞れないという不都合があった。
【０００６】さらに、磁場の中に２次電子検出器を設け
たＥＳＥＭでは、該２次電子検出器の位置がビーム入射
点から遠いため、試料表面が帯電するという問題があっ
た。また、この場合、この帯電を防止するために２次電
子検出器に高い電圧を加えると２次電子検出器と試料間
で放電が生ずるという不都合があった。
たＥＳＥＭでは、該２次電子検出器の位置がビーム入射
点から遠いため、試料表面が帯電するという問題があっ
た。また、この場合、この帯電を防止するために２次電
子検出器に高い電圧を加えると２次電子検出器と試料間
で放電が生ずるという不都合があった。
【０００７】本発明の目的は、このような従来のＥＳＥ
Ｍにおける問題点に鑑み、電子ビームの加速電圧を大き
くしても絶縁物を帯電なしに観察可能であり、しかも２
次電子検出器に高い電圧を印加して試料の帯電を除去し
信号対雑音比を改善できるＥＳＥＭを提供することにあ
る。
Ｍにおける問題点に鑑み、電子ビームの加速電圧を大き
くしても絶縁物を帯電なしに観察可能であり、しかも２
次電子検出器に高い電圧を印加して試料の帯電を除去し
信号対雑音比を改善できるＥＳＥＭを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点の解決のため
に、本発明では、電子銃からの電子ビームを圧力制限開
口を通して低圧力の気体中にある試料に照射して走査
し、前記試料からの２次電子を２次電子検出器で検出す
る電子光学系を有するＥＳＥＭにおいて、前記試料に対
するビーム照射点と前記圧力制限開口との間の距離より
も、前記ビーム照射点からの距離が近い位置に前記２次
電子検出器を設けたことを特徴とする。
に、本発明では、電子銃からの電子ビームを圧力制限開
口を通して低圧力の気体中にある試料に照射して走査
し、前記試料からの２次電子を２次電子検出器で検出す
る電子光学系を有するＥＳＥＭにおいて、前記試料に対
するビーム照射点と前記圧力制限開口との間の距離より
も、前記ビーム照射点からの距離が近い位置に前記２次
電子検出器を設けたことを特徴とする。
【０００９】また、前記電子光学系の対物レンズは、２
つの磁極を備え、これらの磁極の間に試料を挿入して観
察を行なう、いわゆるインレンズ型の構成とすると好都
合である。
つの磁極を備え、これらの磁極の間に試料を挿入して観
察を行なう、いわゆるインレンズ型の構成とすると好都
合である。
【００１０】さらに、前記２次電子検出器はこのような
インレンズ型の対物レンズの２つの磁極の間に配設し、
該２次電子検出器の少なくとも前記ビーム照射点に対向
したエッジを面取りして丸みをもたせると好都合であ
る。
インレンズ型の対物レンズの２つの磁極の間に配設し、
該２次電子検出器の少なくとも前記ビーム照射点に対向
したエッジを面取りして丸みをもたせると好都合であ
る。
【００１１】
【作用】上記構成においては、２次電子検出器は試料上
のビーム入射点に最も近い位置にあるため、ビーム入射
点と２次電子検出器との間の空間で生成された正イオン
は、圧力制限開口などに入射することなくほとんどが試
料表面のビーム入射点に入射し、負電位に帯電している
表面電化を中和する。従って、たとえ絶縁物を観察した
としても帯電は生じない。なお、前記正イオンが余分に
試料表面に入射すると、試料表面は若干正の電位に帯電
するため、それ以上の正イオンが入射しようとすると反
発され入射しなくなる。このため、試料表面が逆に正電
位に帯電することもない。
のビーム入射点に最も近い位置にあるため、ビーム入射
点と２次電子検出器との間の空間で生成された正イオン
は、圧力制限開口などに入射することなくほとんどが試
料表面のビーム入射点に入射し、負電位に帯電している
表面電化を中和する。従って、たとえ絶縁物を観察した
としても帯電は生じない。なお、前記正イオンが余分に
試料表面に入射すると、試料表面は若干正の電位に帯電
するため、それ以上の正イオンが入射しようとすると反
発され入射しなくなる。このため、試料表面が逆に正電
位に帯電することもない。
【００１２】また、対物レンズをインレンズ型とし、こ
の対物レンズの２つの磁極の間に２次電子検出器を配設
した場合には、ビーム入射点と２次電子検出器との間に
は、２次電子検出器表面と交差しない強い磁場が存在す
る。このため、２次電子はこの磁場の磁束の回りにトラ
ップされ、２次電子検出器に直進しない。従って、試料
表面から放出され２次電子検出器に至る２次電子の走行
距離は長くなり、低圧力の気体中でも十分気体分子と衝
突が起こり多量の電子−イオン対を作る。このため、２
次電子検出器の感度は十分高い値となる。また、前記正
イオンが生成される空間は１次電子線の入射位置に近
く、これら正イオンは磁場の影響を受けないので負に帯
電している試料表面に直進する。これにより試料表面の
帯電が有効に防止される。
の対物レンズの２つの磁極の間に２次電子検出器を配設
した場合には、ビーム入射点と２次電子検出器との間に
は、２次電子検出器表面と交差しない強い磁場が存在す
る。このため、２次電子はこの磁場の磁束の回りにトラ
ップされ、２次電子検出器に直進しない。従って、試料
表面から放出され２次電子検出器に至る２次電子の走行
距離は長くなり、低圧力の気体中でも十分気体分子と衝
突が起こり多量の電子−イオン対を作る。このため、２
次電子検出器の感度は十分高い値となる。また、前記正
イオンが生成される空間は１次電子線の入射位置に近
く、これら正イオンは磁場の影響を受けないので負に帯
電している試料表面に直進する。これにより試料表面の
帯電が有効に防止される。
【００１３】さらに、２次電子検出器のエッジ部分に丸
みを設けることによって、２次電子検出器と試料間での
放電が起こりにくくなり、２次電子検出器に印加できる
電圧を高くし、試料表面の帯電をさらに少なくしかつ信
号対雑音比を改善できる。
みを設けることによって、２次電子検出器と試料間での
放電が起こりにくくなり、２次電子検出器に印加できる
電圧を高くし、試料表面の帯電をさらに少なくしかつ信
号対雑音比を改善できる。
【００１４】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の１実施例に係わる環境制御型走査
電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）の対物レンズ近傍の構成を断面
図で示す。同図の装置は、穴あき磁極１と該穴あき磁極
１に対向する穴なし平面磁極２とを有する対物レンズを
備えている。穴あき磁極１には励磁コイル３が巻回され
ている。また、穴あき磁極１の上部に設けられた図示し
ない電子銃からの電子ビームを走査するために視野走査
用偏向器４ａ，４ｂが設けられている。穴あき磁極１の
中央の開口部は圧力制限開口６となっており、この圧力
制限開口６によって穴あき磁極１および穴なし平面磁極
２の間の試料室の気圧差が適切に調整される。
る。図１は、本発明の１実施例に係わる環境制御型走査
電子顕微鏡（ＥＳＥＭ）の対物レンズ近傍の構成を断面
図で示す。同図の装置は、穴あき磁極１と該穴あき磁極
１に対向する穴なし平面磁極２とを有する対物レンズを
備えている。穴あき磁極１には励磁コイル３が巻回され
ている。また、穴あき磁極１の上部に設けられた図示し
ない電子銃からの電子ビームを走査するために視野走査
用偏向器４ａ，４ｂが設けられている。穴あき磁極１の
中央の開口部は圧力制限開口６となっており、この圧力
制限開口６によって穴あき磁極１および穴なし平面磁極
２の間の試料室の気圧差が適切に調整される。
【００１５】また、穴あき磁極１と穴なし平面磁極２と
の間には圧力制限開口６と同軸的にリング状の２次電子
検出器５が設けられている。さらに、穴なし平面磁極２
上には静電チャック８が設けられており、この静電チャ
ック８は例えば半導体ウェーハのような試料７を吸着し
ている。
の間には圧力制限開口６と同軸的にリング状の２次電子
検出器５が設けられている。さらに、穴なし平面磁極２
上には静電チャック８が設けられており、この静電チャ
ック８は例えば半導体ウェーハのような試料７を吸着し
ている。
【００１６】図１の装置においては、図示しない電子銃
から生成される電子ビームが視野走査用偏向器４ａ，４
ｂで偏向され、かつ圧力制限開口６を介して穴なし平面
磁極２上の静電チャック８に吸着された試料７のビーム
入射点１１に入射する。この時、電子ビームは穴あき磁
極１および穴なし平面磁極２の間の点線で示される磁束
９によって集束されるとともに、視野走査用偏向器４
ａ，４ｂによって圧力制限開口６を偏向中心として偏向
され、試料７上を走査する。
から生成される電子ビームが視野走査用偏向器４ａ，４
ｂで偏向され、かつ圧力制限開口６を介して穴なし平面
磁極２上の静電チャック８に吸着された試料７のビーム
入射点１１に入射する。この時、電子ビームは穴あき磁
極１および穴なし平面磁極２の間の点線で示される磁束
９によって集束されるとともに、視野走査用偏向器４
ａ，４ｂによって圧力制限開口６を偏向中心として偏向
され、試料７上を走査する。
【００１７】このようにして電子ビームが半導体ウェー
ハのような試料７のビーム入射点１１に入射すると、該
ビーム入射点１１の表面状態に応じて２次電子が放出さ
れる。放出された２次電子は、対物レンズの磁束９にト
ラップされた形で例えば１０に示すように曲りくねった
軌道をとり途中で気体と衝突しながら運動しポテンシャ
ルエネルギを失った後２次電子検出器５に入る。
ハのような試料７のビーム入射点１１に入射すると、該
ビーム入射点１１の表面状態に応じて２次電子が放出さ
れる。放出された２次電子は、対物レンズの磁束９にト
ラップされた形で例えば１０に示すように曲りくねった
軌道をとり途中で気体と衝突しながら運動しポテンシャ
ルエネルギを失った後２次電子検出器５に入る。
【００１８】このように、上記実施例によれば、２次電
子検出器５は圧力制限開口６よりもビーム入射位置１１
に近い位置にあるから、２次電子検出器５付近で発生し
た正イオンは負に帯電した試料表面の電荷を有効に中和
することができる。
子検出器５は圧力制限開口６よりもビーム入射位置１１
に近い位置にあるから、２次電子検出器５付近で発生し
た正イオンは負に帯電した試料表面の電荷を有効に中和
することができる。
【００１９】また、２次電子検出器５はリング状に形成
され、このリング状２次電子検出器５の中を該２次電子
検出器と交差することなく対物レンズによる強い磁束９
が通過するから、試料７の表面から発生した２次電子は
この磁束の回りにトラップされ２次電子検出器に直進す
ることはない。このため、２次電子の走行距離が長くな
り、低圧力の気体中でも十分気体分子と衝突が起こり２
次電子増倍が行なわれ高感度な検出が行なわれる。
され、このリング状２次電子検出器５の中を該２次電子
検出器と交差することなく対物レンズによる強い磁束９
が通過するから、試料７の表面から発生した２次電子は
この磁束の回りにトラップされ２次電子検出器に直進す
ることはない。このため、２次電子の走行距離が長くな
り、低圧力の気体中でも十分気体分子と衝突が起こり２
次電子増倍が行なわれ高感度な検出が行なわれる。
【００２０】また、２次電子検出器５のエッジ部分に丸
みを設けることによって、２次電子検出器５に印加する
電圧を高くしても放電が生じにくくなり、信号対雑音比
を大幅に改善することが可能になる。実験によれば、２
次電子検出器５の少なくともビーム入射点に対向するエ
ッジを例えば０．５ミリ程度以上の曲率を有するものと
することにより、２次電子検出器５に印加できる電圧を
従来よりも約２０％高くでき、その結果、Ｓ／Ｎ比を５
０％程度向上できた。
みを設けることによって、２次電子検出器５に印加する
電圧を高くしても放電が生じにくくなり、信号対雑音比
を大幅に改善することが可能になる。実験によれば、２
次電子検出器５の少なくともビーム入射点に対向するエ
ッジを例えば０．５ミリ程度以上の曲率を有するものと
することにより、２次電子検出器５に印加できる電圧を
従来よりも約２０％高くでき、その結果、Ｓ／Ｎ比を５
０％程度向上できた。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加速電
圧が大きな電子線を用いても絶縁物などを帯電なしに観
察することができ、しかも２次電子検出器に大きな電圧
を印加できるため信号対雑音比が大幅に向上する。
圧が大きな電子線を用いても絶縁物などを帯電なしに観
察することができ、しかも２次電子検出器に大きな電圧
を印加できるため信号対雑音比が大幅に向上する。
【図１】本発明の１実施例に係わる環境制御型走査電子
顕微鏡の対物レンズ近傍の構成を示す断面的説明図であ
る。
顕微鏡の対物レンズ近傍の構成を示す断面的説明図であ
る。
１ 穴あき磁極 ２ 穴なし平面磁極 ３ 励磁コイル ４ａ，４ｂ 視野走査用偏向器 ５ ２次電子検出器 ６ 圧力制限開口 ７ 試料 ８ 静電チャック ９ 磁束 １０ ２次電子の軌道 １１ ビーム入射点
Claims (4)
- 【請求項１】 電子銃からの電子ビームを圧力制限開口
を通して低圧力の気体中にある試料に照射して走査し、
前記試料からの２次電子を２次電子検出器で検出する電
子光学系を有する環境制御型走査電子顕微鏡において、 前記試料に対するビーム照射点と前記圧力制限開口との
間の距離よりも、前記ビーム照射点からの距離が近い位
置に前記２次電子検出器を設けたことを特徴とする環境
制御型走査電子顕微鏡。 - 【請求項２】 前記電子光学系の対物レンズは２つの磁
極を備え、これらの磁極の間に試料を挿入して観察を行
なう請求項１に記載の環境制御型走査電子顕微鏡。 - 【請求項３】 前記２次電子検出器の少なくとも前記ビ
ーム照射点に対向したエッジが面取りされている請求項
１または２に記載の環境制御型走査電子顕微鏡。 - 【請求項４】 前記面取りは０．５ｍｍより大きい曲率
を有する請求項３に記載の環境制御型走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053811A JPH05174768A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 環境制御型走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053811A JPH05174768A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 環境制御型走査電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05174768A true JPH05174768A (ja) | 1993-07-13 |
Family
ID=12953179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3053811A Pending JPH05174768A (ja) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | 環境制御型走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05174768A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999030344A1 (en) * | 1997-12-08 | 1999-06-17 | Philips Electron Optics B.V. | Environmental sem with multipole fields for improved secondary electron detection |
| KR20030006492A (ko) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | 구정회 | 전자현미경에서의 대전효과 감소를 이용한 유기물시료표면 관찰 방법 |
| US6972412B2 (en) | 2002-09-18 | 2005-12-06 | Fei Company | Particle-optical device and detection means |
| US6979822B1 (en) | 2002-09-18 | 2005-12-27 | Fei Company | Charged particle beam system |
| WO2006016613A1 (ja) | 2004-08-11 | 2006-02-16 | Hitachi High-Technologies Corporation | 走査型電子顕微鏡 |
| WO2007117397A2 (en) | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fei Company | Improved detector for charged particle beam instrument |
| US7504182B2 (en) | 2002-09-18 | 2009-03-17 | Fei Company | Photolithography mask repair |
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| US8299432B2 (en) | 2008-11-04 | 2012-10-30 | Fei Company | Scanning transmission electron microscope using gas amplification |
| US11251018B2 (en) | 2018-07-02 | 2022-02-15 | Hitachi High-Tech Corporation | Scanning electron microscope |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3053811A patent/JPH05174768A/ja active Pending
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