扫描电子显微镜制造技术

本发明专利技术提供不应用减速法的扫描电子显微镜，其抑制因BSE而激发的SE3的检测量，具备针对在样品上产生的SE1的能量筛选检测功能。该扫描电子显微镜具有：电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源(21)和使照射电子束会聚于样品上的物镜(12)；检测器(13)，其配置于电子光学系统的光轴外，检测因照射电子束照射至样品而产生的信号电子；偏转电极，其形成将信号电子引导至检测器的偏转场(26)；圆盘状电极(23)，其配置于比偏转场靠电子源侧，具有使照射电子束穿过的开口部；以及控制电极，其在比偏转场靠样品侧沿光轴配置，样品及物镜被设为基准电位，对圆盘状电极施加比基准电位低的电位，对控制电极施加比基准电位高的电位。

scanning electron microscope

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扫描电子显微镜
本专利技术涉及扫描电子显微镜，其具有针对二次电子的检测能量的筛选性能。
技术介绍
众所周知一种扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope、以下称为“SEM”)，其照射会聚于样品上的电子束，并在扫描时检测在各照射位置产生的信号电子，通过将各点的信号强度与照射电子束的扫描信号同步显示，从而得到样品表面的扫描区域的二维图像。作为SEM主要的检测对象的信号电子，可分类为：能量为几十eV以下的二次电子(SecondaryElectron，以下称为“SE”)、以及具有比SE高能量且对样品的照射能量以下的能量的背散射电子(BackscatteredElectron，以下称为“BSE”)。图1示出了对一般的样品照射能量E0的照射电子束时产生的SE和BSE的能量分布的例。能量分布3的信号电子为SE，能量分布4的信号电子为BSE。信号电子的产生量取决于照射能量和入射电流量，通常SE比BSE多。在样品表面产生的SE的产生量取决于于表面电位、表面凹凸形状而发生变化。因此，若筛选并检测SE，则可得到与样品表面的电位、凹凸有关的对比度。另一方面，BSE的产生量取决于电子束照射位置的原子序数、密度、晶体取向。因此，若筛选并检测BSE，则可得到与样品表面的组成、晶体取向有关的对比度。这样，由于在SE和BSE具有不同的样品信息，因此，通过对SE和BSE分别进行检测，可在同一视野下得到对比度不同的SEM图像。由于该必要性，近年来，各装置制造商发布了以能够对属于不同的能带的信号电子分别进行检测的方式搭载了多个检测器的SEM。SE和BSE由于产生时的能量不同，因此，通过利用直至到达检测器为止的轨迹的差异、检测时的能量灵敏度的差异能够对两者分别进行检测。在筛选并检测BSE时，为了不检测产生量比BSE多的SE，在信号电子的轨迹上设置屏蔽能量比BSE低的SE的位垒。在实际使用上，通过在搭载有由网状电极构成的减速电场方式的能量过滤器的检测器改变过滤器电压，能够控制穿过能量过滤器的BSE的能量阈值而控制BSE的检测能带。利用该功能，可通过SEM观察取得比以往丰富的样品信息。同样的检测功能被认为对SE也有效。SE携带与表面电位、表面凹凸相关的样品信息，因此，期望通过控制SE的检测能带得到与以往相比增强了与表面电位、表面凹凸相关的对比度的SEM图像，但目前尚未确立这样的能量筛选检测技术。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-186689号公报专利文献2：日本特开平8-138611号公报专利文献3：日本特表2003-532256号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题对于BSE的筛选检测、BSE的检测能带的控制，只要在信号电子的轨迹上设置用于屏蔽低能量的信号电子的位垒即可，与之相对，在筛选检测SE的情况下，仅构建仅检测低能量电子的检测系统是不够的。其理由是：由于具有与照射电子束相同程度的能量的电子撞击周围的构造物，在样品上以外也生成具有与SE相同程度的能量的电子。利用SEM检测SE时，一般使用由闪烁体、光导体、光电倍增管构成的ET(Everhart&Thornley)型的检测器。ET型检测器的敏感面由进行了金属蒸镀的闪烁体(荧光体)构成，向金属蒸镀面施加+10kV左右的正电位。在样品上以能量数eV生成的SE被加速至约10keV，与闪烁体表面碰撞而产生光子，产生的光子被光电倍增管检测为电信号。因此，样品上产生的BSE撞击ET型检测器的敏感面周围的构造物而生成的低能量的电子与在样品上产生的SE未区分地一起被检测。因此，即使是不直接检测在样品上产生的BSE的检测器配置，也存在因BSE而生成的低能量电子与SE混合被检测的情况。关于搭载了将磁场泄漏至样品的半透镜型物镜的SEM，图2表示在样品上生成的SE的轨迹的示意图，图3表示BSE撞击周围的构造物产生的低能量电子的轨迹的示意图。在任一情况下，SE均被引导至由互相对置配置的偏转电极24及偏转电极25形成的偏转场26。偏转场26将SE朝向轴外检测器13引导，穿过网状的偏转电极24的SE被检测器13检测。在图2、图3所示的光学系统中，样品14、物镜12的磁路、顶盖电极(屋根電極)23设为基准电位(接地电位)。如图2所示，在样品上生成的SE3通过被施加正电位的控制电极27而加速并被引导至偏转场26。另一方面，如图3所示，因BSE与控制电极27、顶盖电极23碰撞而产生SE6，SE6也同样地被引导至偏转场26，从而被检测器13检测。在检测器13无法区别SE3和SE6。就这样的检测举动而言，在应用了对穿过磁场泄漏型的物镜的SE进行检测的TTL方式的检测系统的SEM中，在可得到高分辨率的短的工作距离(WorkingDistance、以下称为“WD”)的观察条件下变得尤为显著。由于以上原因，在进行SE的能量筛选检测时，需要以不会使因BSE而激发的信号电子混入的方式构成检测系统。通常，如图4所示，电子束与样品、周围的构造物碰撞而产生的低能量电子根据激发过程被分类为SE13、SE25、SE36。在照射电子束的照射位置的附近激发的SE称为SE1。另外，从样品发射BSE4时在样品表面附近激发的SE称为SE2，BSE4与物镜12的极片等样品以外的构造物碰撞而激发的低能量电子称为SE3。SE2和SE3均由BSE产生，因此，若对它们进行检测，则无法得到SE的对比度，可得到的BSE的对比度。由于无法通过能量对SE1、SE2、SE3进行识别，因此，为了控制SE1的检测能量，需要在抑制SE2和SE3的检测量的基础上，以可筛选检测SE1的方式进行能量控制。本实施例中，允许原理上难以与SE1区别的SE2的混合检测，抑制在样品上以外的位置产生的SE3的检测量。之后会进行详细说明，在本实施例中，出于控制SE的轨迹的目的，对设于信号电子的轨迹上的电极(圆盘状电极)设定与样品电位不同的电位。作为在这一点上具有共通的结构的现有技术文献，发现了专利文献1、专利文献2。专利文献1的目的在于，在具备减速电场形成单元的扫描电子显微镜中，高效地选择性检测BSE。为了将两者区别而检测，按照风来较多的SE的区域和飞来较多的BSE的区域分割转换电极(检测电极)。在利用二次电子、反射电子双方取得图像时，向转换电极内周部施加接地电位或负电位，转换电极外周部设为接地电位。另一方面，在仅利用反射电子取得图像时，向转换电极内周部施加正电位，转换电极外周部设为接地电位。但是，没有关于仅利用二次电子取得图像的描述。另外，在专利文献2中公开了应用提升法的带电粒子束装置，通过对以在光轴方向上贯通物镜的方式配置筒状的电极(衬管)设定约10kV的高电位，在物镜与样品之间形成电场。在专利文献2记载的装置中，为了将穿过衬管的二次电子引导至配置于轴外空间的检测器，在物镜的上部空间设置向下的盖状的辅助电极，检测器的二次入射口被辅助电极覆盖，且对辅助电极设定比样品低的电位。在专利文献2中，未对BSE进行描述，因此，也没有与本专利技术的课题相关联的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描电子显微镜，其特征在于，具有：/n电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源和使上述照射电子束会聚于样品上的物镜；/n检测器，其配置于上述电子光学系统的光轴外，对因上述照射电子束照射至上述样品而产生的信号电子进行检测；/n偏转电极，其形成将上述信号电子引导至上述检测器的偏转场；/n圆盘状电极，其配置于比上述偏转场靠上述电子源侧，且具有使上述照射电子束穿过的开口部；以及/n第一控制电极及第二控制电极，其在比上述偏转场靠上述样品侧沿上述光轴配置，/n上述样品及上述物镜设为基准电位，/n对上述圆盘状电极施加比上述基准电位低的电位，对上述第一控制电极及上述第二控制电极分别施加互相不同的比上述基准电位高的电位。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种扫描电子显微镜，其特征在于，具有：
电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源和使上述照射电子束会聚于样品上的物镜；
检测器，其配置于上述电子光学系统的光轴外，对因上述照射电子束照射至上述样品而产生的信号电子进行检测；
偏转电极，其形成将上述信号电子引导至上述检测器的偏转场；
圆盘状电极，其配置于比上述偏转场靠上述电子源侧，且具有使上述照射电子束穿过的开口部；以及
第一控制电极及第二控制电极，其在比上述偏转场靠上述样品侧沿上述光轴配置，
上述样品及上述物镜设为基准电位，
对上述圆盘状电极施加比上述基准电位低的电位，对上述第一控制电极及上述第二控制电极分别施加互相不同的比上述基准电位高的电位。


2.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述第二控制电极配置于比上述第一控制电极靠上述偏转电极侧，
施加于上述第二控制电极的电位相比施加于上述第一控制电极的电位为高电位。


3.根据权利要求2所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述第一控制电极以将从上述样品发射出的上述信号电子引导至上述物镜的方式控制上述信号电子的轨迹，
上述第二控制电极控制穿过了上述物镜的极片的上述信号电子的轨迹。


4.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
施加于上述第一控制电极及上述第二控制电极的电压是比上述照射电子束的加速电压小一位数以上的电压。


5.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述偏转场由互相对置配置的第一偏转电极和网状的第二偏转电极形成，
上述第二偏转电极配置于上述检测器侧，且设为比上述第一偏转电极高的电位。


6.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述偏转场由互相对置配置的第一偏转电极和中空状的第二偏转电极形成，
上述第二偏转电极配置于上述检测器侧，且设为比上述第一偏转电极高的电位。


7.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，具有：
透镜电极，其配置于上述偏转场与上述检测器之间；以及
减速电场过滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：森下英郎，扬村寿英，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP