專利名稱：掃描電子顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及掃描電子顯微鏡，其將從電子源放出的電子線向試料上照射，并對來自試料的二次電子等進(jìn)行檢測，從而觀察試料。
背景技術(shù)：
近些年，從重視操作性及對環(huán)境的考慮的觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行專門化成小型化的掃描電子顯微鏡的開發(fā)。因此，要求柱鏡筒架所具備的會(huì)聚透鏡的小型化。通常，為了嘗試電磁線圈型的會(huì)聚透鏡的小型化，需要減少線圈線的匝數(shù)，或減小線圈線的直徑。 若保持線圈線的直徑不變而減少匝數(shù)，則當(dāng)然能夠?qū)崿F(xiàn)電磁線圈的小型化，但磁場強(qiáng)度減少。另一方面，若保持匝數(shù)不變而減少線圈線的直徑，則能夠在維持磁場強(qiáng)度的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)小型化，但線圈線的電阻值上升，發(fā)熱量增大。若無法維持磁場強(qiáng)度，則無法使照射到試料上的電子線的點(diǎn)徑變小，從而無法維持掃描電子顯微鏡的分解能。另外，若因發(fā)熱量的增大而柱鏡筒架表面溫度上升，則無法滿足IEC等各種規(guī)格，在性能方面產(chǎn)生溫度偏差引起的像的偏移或焦點(diǎn)錯(cuò)動(dòng)。因此，為了使電磁線圈型的會(huì)聚透鏡小型化，需要解決磁場強(qiáng)度的減少、發(fā)熱量的增大這樣的問題。為了解決這樣的問題，例如在專利文獻(xiàn)I中，公開了取代電磁線圈型的會(huì)聚透鏡，而采用比電磁線圈型小型的永久磁鐵線圈型的會(huì)聚透鏡的結(jié)構(gòu)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2008-204749號(hào)公報(bào)然而，上述專利文獻(xiàn)I由于不使用電磁線圈型的會(huì)聚透鏡，而全部使用永久磁鐵線圈型的會(huì)聚透鏡，因此嘗試追加會(huì)聚透鏡，并變更勵(lì)磁條件。即，專利文獻(xiàn)I在變更探測電流或點(diǎn)徑時(shí)，需要進(jìn)行會(huì)聚透鏡的拆裝，從而操作性差，且產(chǎn)生光軸的錯(cuò)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的狀況而提出，其目的在于提供一種能夠抑制柱鏡筒架的溫度上升，且維持分解能等性能，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置的小型化的掃描電子顯微鏡。為了解決上述課題，本發(fā)明將多個(gè)電磁線圈型的會(huì)聚透鏡中的一部分向永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡變更。即，本發(fā)明的掃描電子顯微鏡利用會(huì)聚透鏡使從電子源放出的電子線會(huì)聚而向試料上照射，并對來自試料的二次電子、反射電子、其它的信號(hào)進(jìn)行檢測，從而觀察試料，其中，所述會(huì)聚透鏡具有電磁線圈型及永久磁鐵型這兩種。在該情況下，最上段的會(huì)聚透鏡可以為永久磁鐵型。另外，可以在永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡的下部、同軸及上部中的至少一部分處具有對電子線的光軸進(jìn)行修正的偏轉(zhuǎn)器。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的掃描電子顯微鏡，能夠抑制柱鏡筒架的溫度上升，且維持分解能等性能，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置的小型化。由此，能夠提高裝置的操作性，并能夠使操作簡單化。并且，由于能夠抑制裝置的消耗電力，因此能夠?qū)崿F(xiàn)考慮到環(huán)境的掃描電子顯微鏡。


圖I是通常的掃描電子顯微鏡的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的掃描電子顯微鏡的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的掃描電子顯微鏡的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖4是表示本發(fā)明的掃描電子顯微鏡的偏轉(zhuǎn)器(下段)進(jìn)行的校準(zhǔn)的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的掃描電子顯微鏡的偏轉(zhuǎn)器(中段)進(jìn)行的校準(zhǔn)的說明圖。 圖6是表示本發(fā)明的掃描電子顯微鏡的偏轉(zhuǎn)器(上段)進(jìn)行的校準(zhǔn)的說明圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及向試料照射電子線并對來自試料表面的二次電子等進(jìn)行檢測，從而獲取試料表面的圖像的掃描電子顯微鏡。以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，應(yīng)該注意本實(shí)施方式只不過為用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一例，沒有對本發(fā)明的技術(shù)范圍進(jìn)行限定。另外，在各圖中，對通用的結(jié)構(gòu)標(biāo)注同一參照符號(hào)。<通常的掃描電子顯微鏡>圖I是通常的掃描電子顯微鏡的簡要結(jié)構(gòu)圖。通常的掃描電子顯微鏡具備放出電子線2的電子源I ;產(chǎn)生負(fù)的電壓的維納爾電極3 ;產(chǎn)生正的電壓的正極電極4 ;對被加速后的電子線2進(jìn)行會(huì)聚的第一會(huì)聚透鏡6及第二會(huì)聚透鏡7 ;對向試料照射的點(diǎn)徑進(jìn)行調(diào)整的物鏡12 ;對通過物鏡12的電子線2進(jìn)行限制的物鏡光圈11 ;載置試料的試料臺(tái)10。接著，參照圖1，對通常的掃描電子顯微鏡的原理進(jìn)行說明。裝置內(nèi)部被進(jìn)行真空排氣，當(dāng)達(dá)到目標(biāo)的真空壓力后，對電子源I施加高壓。從被施加成高壓的電子源I放出電子線2。放出的電子線2在維納爾電極3的電位的作用下受到會(huì)聚作用，從而軌道彎曲而在維納爾電極3與正極電極4之間產(chǎn)生第一交叉(crossover)5。之后，被維納爾電極3加速后的電子線2通過正極電極4，在第一會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)6的作用下受到會(huì)聚作用，從而在第一會(huì)聚透鏡6與第二會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)7之間產(chǎn)生第二交叉8。進(jìn)而，在第二會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)7與物鏡12之間產(chǎn)生第三交叉9。電子線2在物鏡12的作用下會(huì)聚，并被物鏡光圈11限制，而向載置在試料臺(tái)10上的試料表面照射。照射到試料表面上的電子線2產(chǎn)生在試料表面彈回的反射電子及從試料表面飛出的二次電子等。將上述的反射電子及二次電子取入到設(shè)置在試料室內(nèi)的檢測器，經(jīng)過放大電路，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后送入顯示器，從而能夠在操作畫面上作為試料表面的圖像來確認(rèn)。需要說明的是，物鏡光圈11也可以設(shè)置在圖I所示的位置以外的位置。<本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡>圖2及圖3是本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡的簡要結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡與先前敘述的通常的掃描電子顯微鏡相比，不同之處在于將第一會(huì)聚透鏡6或第二會(huì)聚透鏡7替換為永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡13、14。由于永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡小型且輕量，因此與圖3那樣在第二會(huì)聚透鏡上配置永久磁鐵型相比，如圖2那樣在第一會(huì)聚透鏡處配置永久磁鐵型的透鏡使重心更為降低，因此優(yōu)選。這是由于若重心降低，則裝置的穩(wěn)定性增加，從而不易受到外界干擾(振動(dòng))的影響。首先，對第一會(huì)聚透鏡13采用永久磁鐵型的情況(圖2)進(jìn)行說明。在該情況下，與上述的通常的掃描電子顯微鏡同樣，被維納爾電極3加速后的電子線2通過正極電極4，并在第一會(huì)聚透鏡(永久磁鐵型)13的作用下受到會(huì)聚作用，從而在第一會(huì)聚透鏡(永久磁鐵型)13與第二會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)7之間產(chǎn)生第二交叉8。但是，永久磁鐵型的第一會(huì)聚透鏡13不能像電磁線圈型那樣進(jìn)行電流控制，從而無法任意變更第二交叉8的上下位置。然而，對于在第二會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)7與物鏡12之間產(chǎn)生的第三交叉9的上下位置而言，能夠通過對第二會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)7進(jìn)行電流控制來變更。接著，對第二會(huì)聚透鏡14采用永久磁鐵型的情況(圖3)進(jìn)行說明。在該情況下，被維納爾電極3加速后的電子線2也通過正極電極4，并在第一會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)6的作用下受到會(huì)聚作用，從而在第一會(huì)聚透鏡6與第二會(huì)聚透鏡(永久磁鐵型)14之間產(chǎn)生第二交叉8。該第二交叉8的上下位置能夠通過第一會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)6的電流控制進(jìn)行變更，然而，對于在第二會(huì)聚透鏡14與物鏡12之間得到的第三交叉9的上下位置而言，由于無法對永久磁鐵型的第二會(huì)聚透鏡14進(jìn)行電流控制，因此無法任意變更。因而，為了對試料上的探測電流的點(diǎn)徑進(jìn)行調(diào)整，需要通過第一會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)6的電流控制來進(jìn)行。如以上說明的那樣，在本實(shí)施方式中，將沿著電子線2的起動(dòng)而配置的多個(gè)電磁線圈型的會(huì)聚透鏡中的一部分向永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡變更。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能夠維持對試料上的點(diǎn)徑及探測電流進(jìn)行調(diào)整的功能，并且實(shí)現(xiàn)掃描電子顯微鏡的小型化、操作的簡單化。同時(shí)，能夠削減至少一個(gè)的電磁線圈型的會(huì)聚透鏡的發(fā)熱量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有利于環(huán)境的掃描電子顯微鏡?！幢緦?shí)施方式的掃描電子顯微鏡的校準(zhǔn)〉圖4 6是表示本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡的偏轉(zhuǎn)器進(jìn)行的校準(zhǔn)的說明圖。當(dāng)維納爾電極3或正極電極4的加速電壓發(fā)生變化時(shí)，通過永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡13或14后的電子線2的交叉的上下位置發(fā)生變化。在高加速電壓的情況下，電子線2受到強(qiáng)的加速而容易直線前進(jìn)，因此成為長焦點(diǎn)且不易引起光軸錯(cuò)動(dòng)。然而，在低加速電壓的情況下，電子線2成為短焦點(diǎn)且容易引起光軸錯(cuò)動(dòng)。為了對該光軸錯(cuò)動(dòng)進(jìn)行修正，在本實(shí)施方式中，在永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡的下部(下側(cè))(圖4)、同軸(與會(huì)聚透鏡相同的中心軸)(圖5)或上部(上側(cè))(圖6)配置偏轉(zhuǎn)器15。在圖4、5中，向發(fā)生光軸錯(cuò)動(dòng)以后的電子線2作用修正磁場來對光軸錯(cuò)動(dòng)進(jìn)行修正，與此相對，在圖6中，預(yù)先向電子線作用與光軸錯(cuò)動(dòng)方向反方向的修正磁場來對光軸錯(cuò)動(dòng)進(jìn)行修正。另外，在圖5中，在將偏轉(zhuǎn)器15配置在與永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡13、14同軸上的結(jié)構(gòu)上，必然使永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡的孔徑變大，從而可能使磁場強(qiáng)度減少。因此，在偏轉(zhuǎn)器的控制上及結(jié)構(gòu)上，圖4為最優(yōu)選的實(shí)施方式。需要說明的是，圖4 6的偏轉(zhuǎn)器 為磁場式，但也可以為電場式。另外，也可以組合多個(gè)圖4 6的偏轉(zhuǎn)器。通常，永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡在制造過程中部件件數(shù)多，難以抑制各個(gè)的不均。因此，使用了永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡的掃描電子顯微鏡容易引起光軸錯(cuò)動(dòng)，在裝置的性能上存在問題。因此，在本實(shí)施方式中，為了解決該問題，而設(shè)置對光軸錯(cuò)動(dòng)進(jìn)行修正的偏轉(zhuǎn)器15。這樣，通過對偏轉(zhuǎn)器15施加消除光軸錯(cuò)動(dòng)的電場或磁場，來對電子線2進(jìn)行修正，從而能夠得到成為正常軌道的電子線16。由此，不利用加速電壓就能夠獲取良好的圖像?！纯偨Y(jié)〉
根據(jù)本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡，將電磁線圈型的會(huì)聚透鏡中的一部分向永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡變更。這樣，通過電磁線圈型的會(huì)聚透鏡，能夠維持對試料上的點(diǎn)徑及探測電流進(jìn)行調(diào)整的功能，并且實(shí)現(xiàn)掃描電子顯微鏡的小型化、操作的簡單化。同時(shí)，能夠削減至少一個(gè)的電磁線圈型的會(huì)聚透鏡的發(fā)熱量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)有利于環(huán)境的掃描電子顯微鏡。另外，根據(jù)本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡，在永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡的下部、同軸或上部配置偏轉(zhuǎn)器。這樣，能夠?qū)﹄娮泳€的光軸錯(cuò)動(dòng)進(jìn)行修正，不利用加速電壓就能夠獲取良好的圖像。如以上說明的那樣，本實(shí)施方式的掃描電子顯微鏡與現(xiàn)有型的掃描電子顯微鏡相t匕，專門化成小型化，因此其使用用途當(dāng)然與現(xiàn)有型同樣地作為專門的研究·檢查用，還能夠遍及多個(gè)方面，甚至還作為學(xué)校教育的一環(huán)、個(gè)人的興趣用。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，說明了在維持掃描電子顯微鏡的性能的狀態(tài)下進(jìn)行小型化的方法，但若保持裝置自身的大小，則不言而喻能夠提高掃描電子顯微鏡的性能，如實(shí)現(xiàn)磁場強(qiáng)度的提聞、分解能的提聞、發(fā)熱量的減少等。符號(hào)說明I電子源2電子線3維納爾電極4正極電極5第一交叉6第一會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)7第二會(huì)聚透鏡(電磁線圈型)8第二交叉9第三交叉10試料臺(tái)11物鏡光圈12 物鏡13第一會(huì)聚透鏡(永久磁鐵型)14第二會(huì)聚透鏡(永久磁鐵型)15偏轉(zhuǎn)器
權(quán)利要求
1.一種掃描電子顯微鏡，其利用會(huì)聚透鏡使從電子源放出的電子線會(huì)聚而向試料上照射，并對來自試料的二次電子、反射電子、其它的信號(hào)進(jìn)行檢測，從而觀察試料，所述掃描電子顯微鏡的特征在于， 所述會(huì)聚透鏡具有電磁線圈型及永久磁鐵型這兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 最上段的所述會(huì)聚透鏡為永久磁鐵型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 在所述永久磁鐵型的會(huì)聚透鏡的下部、同軸及上部中的至少一部分處具有對所述電子線的光軸進(jìn)行修正的偏轉(zhuǎn)器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制柱鏡筒架的溫度上升，且維持分解能等性能，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)裝置的小型化的掃描電子顯微鏡。該掃描電子顯微鏡利用會(huì)聚透鏡使從電子源放出的電子線會(huì)聚而向試料上照射，并對來自試料的二次電子進(jìn)行檢測，從而觀察試料，所述掃描電子顯微鏡的特征在于，所述會(huì)聚透鏡具有電磁線圈型及永久磁鐵型這兩種。
文檔編號(hào)H01J37/04GK102668013SQ201080052970
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月26日
發(fā)明者大瀧智久, 巖谷徹, 波多野治彥, 高堀榮 申請人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)