[发明专利]扫描电子显微镜

说明书

技术领域

本发明涉及扫描电子显微镜。尤其是涉及具有检测扫描透过电子的手段的扫描电子显微镜以及扫描透过电子显微镜。

背景技术

扫描电子显微镜是如下的装置：将从电子枪射出的一次电子束通过磁透镜聚焦在样本上，并通过磁场式或电场式的偏转器使一次电子束在样本上进行扫描，检测来自样本的二次带电粒子(例如二次电子或扫描透过电子)，由此获得样本的放大像。该样本的放大像的观察倍率是根据样本面上的一次电子束的扫描宽度与由从扫描后的区域得到的二次带电粒子所形成的放大像的显示宽度之比来定义的。一次电子束在样本上的扫描宽度可通过所述偏转器进行任意变更。因此，在放大像的显示宽度恒定时，若扩大样本上的一次电子束的扫描区域，则观察倍率变小，若使扫描区域变窄，则观察倍率变大。以后，为了简便，以放大像的显示宽度接近于人们通常所使用的值的100mm来定义在本说明书中表示的倍率值而进行说明。此时，倍率1万倍是指由100mm宽度的放大像显示了10μm区域的样本像的状态。

近几年，通过扫描电子显微镜来观察的样本的微细化在增进，需要在到目前为止几乎没有使用过的100万倍以上(样本的显示区域：100nm以下)的倍率下进行观察。并且，为了测量样本结构的尺寸，要求在该倍率区域中高精度地进行可靠性高的尺寸校正(倍率校正)。尺寸校正需要在比观察时的倍率高的倍率下进行高精度的尺寸测量。

在现有技术中，当实施高精度的尺寸校正时，使用尺寸为已知的微尺度(microscale)，测量这些的多个间距的尺寸，将其值用作真值。并且，在二次带电粒子为扫描透过电子的情况下，如专利文献1所示，使用晶体结构(晶格面间隔)为已知的单晶薄膜样本来获取晶格像，用该晶格像来实施尺寸校正。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第4464857号公报(美国专利第7375330号)

发明内容

发明要解决的课题

在使用尺寸为已知的微尺度进行扫描电子显微镜的尺寸校正的情况下，关于微尺度，由于1间距的最小值为100nm左右，并且若不是对多个尺寸进行多次测量则无法保证测量精度，因此对于具有100万倍以上的倍率的样本像来说，不具备足够的尺寸间距，不能适用于尺寸校正。此外，使微尺度的尺寸间距减小的加工很难，尺寸间距越小，校正的可靠性就越低。

在如专利文献1那样使用晶体结构为已知的单晶薄膜样本来实施尺寸校正的情况下，在加速电压为100kV以上的透过电子显微镜或扫描透过电子显微镜中，在通常的高分辨率观察条件下，能够获取高分辨率的扫描透过像以及晶格像，因此若设定了通常的高分辨率观察条件，则能够进行晶体结构的观察。但是，在通过一般的商用扫描电子显微镜所进行的扫描透过像观察中，例如可设定的加速电压的最大值为30kV这样的可设定的最大加速电压低，与加速电压为100kV以上的透过电子显微镜等相比，分辨率较低。因此，可在通常的高分辨率观察条件下进行观察的晶体薄膜样本被限定为晶格面间隔d大的样本(例如d＝1.0nm左右)。因此，对于实际应用的优点较小，无法试着观察。

本发明的目的在于提供一种即使在通用的扫描电子显微镜中，也能够通过扫描透过像来获取晶体结构为已知的晶格像，并利用该晶格像来实现高精度的尺寸校正(倍率校正)的扫描电子显微镜。

用于解决课题的手段

为了解决上述问题，在本发明中，具备：电子源，其产生电子束；偏转器，其执行偏转，以便利用所述电子束在所述样本上进行扫描；物镜，其使所述电子束会聚在所述样本上；检测器，其检测透过了所述样本的扫描透过电子；和光圈，其配置在所述样本与所述检测器之间，对所述扫描透过电子的检测角进行控制；所述电子束以规定的开角入射至样本，以比在所述样本上电子束直径成为最小的第一开角大的第二开角来获取晶格像。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在通用的扫描电子显微镜中，也能够通过扫描透过像来获取晶体结构为已知的晶格像，并利用该晶格像来实现高精度的尺寸校正(倍率校正)的扫描电子显微镜。

附图说明

图1是本发明的一实施例的示意图。

图2是电子束开角(beam convergence semi-angle)α_i、检测角β_i的说明图。

图3是本实施例的处理步骤。

图4是设定画面的一例。

图5是表示向样本入射了一次电子束时的情况的图。