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    • 专利摘要:

    公开号:WO1985004757A1
    申请号:PCT/JP1985/000170
    申请日:1985-04-05
    公开日:1985-10-24
    发明作者:Tadasi Otaka；Yasushi Nakaizumi；Katuhiro Kuroda
    申请人:Hitachi, Ltd.；
    IPC主号:H01J37-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 2次電子検出装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は 2次電子検出装置、 特に走査電子顕微鏡にお いて用いられるのに適した 2次電子検出装置に関する。 背景技術
    [0005] 近年、 走査電子顕微鏡は高分解能化が図られ、 特に半 導体の観察では電子線ダメイージを少なくするために低 加速電圧で使用されるこ とが多く なつてきている。
    [0006] 走査電子顕微鏡において用い られている通常の 2次鼋 子検出装置においては、 試料から放出される 2次電子は 試料を照射ない しは衝撃する電子ビームを集束するため の対物レンズ磁界を通して 2次電子検出器によって検出 される。 2次電子検出器と しては一般に光電子増倍形の 検出器が用いられる。 それは検出感度が髙いためである。 しかし、 2次電子検出器の前端には 2次電子を吸引する ための高電圧が印加される こ とから、 この高電圧が電子 ビームに儒向障害を与え、 電子ビームの軸がずれるとい う欠， がある。
    [0007] この間題は 2次電子検出器を電子ビームから遠ざける ことによって解決される。 しかしこの場合は 2次電子を 効率よ く検出し得なく なる という問題が提供される。
    [0008] 発明の開示 本発明の目的は電子ビー厶に镉向障害を与えることな しに試料からの 2次電子を効率よく検出し得る 2次電子 検出装置を提供するこ と にある。
    [0009] 本発明によれば、 電子ビームを発生し、 かつ該鼋子ビ ームで試料を照射する手段一前記試料から、 該試料を基 準にして該試料の前記電子ビー厶による照射側に 2次鼋 子を発生させるよう に一と ； 前記電子ビームおよび前記 2次電子を第 1 の方向に偏向させる電界を発生する手段 と ； 前記 2次電子を第 1の方向に偏向すると ともに、 前 記第 1 の方向への前記電子ビームの偏向を実質的に打ち 消すよう に前記電子ビームを前記第 1 の方向に対して反 対の第 2の方向に偏向させる磁界を発生する手段と ； 前 記第 1 の方向に偏向された 2次電子を検出する手段とを 備えている 2次電子検出装置が提供される。
    [0010] 図面の簡単な説明
    [0011] 第 1 図は本発明にも とづく一実施例を示す 2次電子検 出装置の概略縱断面図、 第 2図は第 1 図の電子ビーム軸 - ずれ補正手段の平面図、 第 3図は第 2図の A— A断面図、 第 4図は第 2および 3図に示されている鼋搔の斜視図、 第 5図は第 2および 3図に示されているコイルの斜視図 である。
    [0012] 発明を実施するための最良の形態
    [0013] 第 1図を参照するに、 電子ビーム発生装置 1 によって 発生される低加速電子ビーム 2 は磁界形電子レ ンズ 3 に よって試料 4 に集束される。 試料 4 が電子ビーム 2 によ つて照射ないしは衝撃される と、 試料 4 からは 2次電子、 反射電子、 X—線などの、 試料 4 を特徴づける情報信号 が発生される。 これらのうちの、 試料 4 を基準にして試 料 4の電子ビームによる照射側に発生される 2次電子は 対物レンズ 3のレンズ磁界によ リ鼋子ビーム 2の軸に沿 つて蠓旋運動を しながら レンズ磁界を通過する。 通過し た 2次電子は光電子增倍形の 2次電子検出器 5 によって 検出される。 2次電子検出器 5 の出力信号は図示されて いない陰極線管八輝度変調信号と して導入される。
    [0014] 偏向装置 6 は電子ビ ム 2 を 2次元的に偏向し、 それ によって試料 4は電子ビーム 2でもって 2次元的に走査 される。 図示されていない陰極線管の陰極線は電子ビー ム 2 と同期して 2次元的に儒向される。 したがって、 陰 搔線管には試料 4 の走査領域の、 2次電子による像が表 示される。
    [0015] '電子ビーム 2の軸の周り には、 電子ビーム 2 の軸ずれ を防止し、 かつ 2次電子を効率的に 2次電子検出器 5 に 指向するための電子ビーム軸ずれ補正手段 7 が配置され ている。 この補正丰段を第 2および 3図を参照して説明 するに、 電子ビームの軸の.周 り には矢印 7 1 の方向に電 界が生じるよう に等間隔に 4個の電搔 7 2〜 7 5 が配置 されている。 すなわち、 互いに対向する電極 7 2および 7 4 にはそれぞれ正および負の電圧が電源 7 6 から与え られ、 また同様に互いに対向する鼋接 7 3および 7 5は アースされている。 鼋搔 7 2および 7 4の背面には電磁 コイル 7 7が設置され、 このコイルには矢印 7 1 と直角 な矢印 7 8 の方向に磁界が生じるよう に電源 7 9 から鼋 流が供耠される。
    [0016] 電子ビームは電子ビーム軸ずれ補正手段を通過すると き矢印 7 1 の方向の電界によってこれと反対の矢印 8 0 方向の力を受け、 また矢印 7 8の方向の磁界によって矢 印 7 1方向の力を受ける。 しかし、 矢印 7 1 および 8 0 の方向の力は互いに等し く設定されてある。 したがって、 電子ビームは偏向されない。
    [0017] 一方、 試料 4 からの 2次電子は電子ビームと反対方向 に進行するので、 電子ビーム軸ずれ補正手段を通過する とき電界および磁界の雨方によって矢印 8 1方向の力を 受ける。 したがって、 2次電子は矢印 8 0の方向に指向 されるため、 2次鼋子検出器 5 によって効果的に検出さ れるよう になる。 このよう に、 2次電子を効果的に検出 できるよう になると、 2次電子検出器 5 を電子ビームの 軸から遠く に離すことができるよう になるため、 2次鼋 子検出器 5 の前端面に印加されている高電圧の電子ビー ムへの影響、 すなおち電子ビームの傷向が防止される。 電搔 7 2〜 7 5は第 4図に示されるよ うな形状のもの であってもよい。 また、 偏向コイル 7 7は、 第 5図に示 されるよう に、 フ レキシブルなプリ ン ト板 8 0上に形成 されてもよい。 このコイル 7 7が形成されたフ レキシブ ルなプリ ン ト板 8 0 を第 4図の電極の外面に巻きつけれ ば、 第 2および 3図を参照して説明したよ う な、 鼋子ビ ーム 2の軸ずれを防止しつつ 2次電子を 2次電子検出器 5に効率的に指向させる電子ビーム軸ずれ補正手段が提 供されることになる。
    [0018] いま電子ビームの加速電圧を l k Vと し、 2次電子の 偏向角を 3 0 ° (第 3図における 0 ) 、 偏向電極の内径 を 1 6 mm (第 3図における d ) 、 懾向電極の長さ を 1 4 軀 （第 3図における L) 、 さ らに偏向コイルの径を 2 0 腿 （第 3図における D) 、 偏向コイルの長さ を 1 0鲫 (第 3図における β ) 、 偏向コイルの中心からの角度を 1 2 0 ° (第 2図における とする と、 各 2次電子の エネルギーに対して電界， 磁界および偏向板の電圧差、 磁界の強さが計算でき第 1表の如く なる。
    [0019] す'なおち 5 e Vの 2次電子を 3 0 ° だけ 2次電子検出 器の方向に曲げる電圧は 9.9 2 V 、 偏向コイルは 0.5 9アンペアターンであればよいという結果となる。 前述したよ う に、 このよう な関係を選べば電子ビームに 対しては偏向作用がなく 、 2次電子のみを 2次電子検出 器側に軌道を曲げて指向させることができる。 2次電子 のエネルギーは〜 2 e Vをピーク と してせいぜい 5 e V 程度までで 2次電子の 9 0 %以上であ り、 第 1表に示す よう に前述したような具体的数値に設定するこ と によ り 2次鼋子のほとんどを 2次電子検 器に導く ことができ る。
    [0020] したがって、 2次電子検出器は電子ビームの軸よ り十 分に離れた位置に配置すること が出来るので電子ビーム が低加速電圧で加速される場合でも偏向されることが い α
    [0021]
    [0022] 本発明の一実施例を集束レンズの上部よ リ 2次電子を 検出する場合について逑べたが、 集束レンズ下部におい て 2次電子を検出する場合においても同様の効果を期待 することができる。
    权利要求:
    Claims 請求の ¾ Si
    1 . 電子ビームを発生し、 かつ該電子ビームで試料を照 射する手段一前記試料から、 該試料を基準にして該試料 の前記電子ビームによる照射側に 2次電子を発生させる よ う に一と ； 前記電子ビームおよび前記 2次電子を第 1 の方向に偏向させる電界を発生する手段と ； 前記 2次電 子を第 1 の方向に偏向すると ともに、 前記第 1 の方向へ の前記電子ビームの偏向を実質的に打ち消すよ う に前記 電子ビームを前記第 1 の方向に対して反対の第 2の方向 に偏向させる磁界を発生する手段と ； 前記第 1 の方向に 偏向された 2次電子を検出する手段と を備えている 2次 電子検出装置。
    2 . 前記電界と磁界は実賓的に直交している請求の範囲 第 1項に記載された 2次電子検出装置。
    3 . 前記電子ビームを前記試料に集束する磁界形電子レ ンズを備え， 前記 2次電子は前記磁界形電子レンズの レ ンズ磁場を通り、 更に前記電界および磁界によって前記 第 1 の方向に偏向される請求の範囲第 1項に記載された 2次電子検出装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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