CN112005333A - 带电粒子束装置 - Google Patents
带电粒子束装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112005333A CN112005333A CN201880092617.7A CN201880092617A CN112005333A CN 112005333 A CN112005333 A CN 112005333A CN 201880092617 A CN201880092617 A CN 201880092617A CN 112005333 A CN112005333 A CN 112005333A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charged particle
- data
- wave height
- image
- intensity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 31
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 102100023817 26S proteasome complex subunit SEM1 Human genes 0.000 description 14
- 101000684297 Homo sapiens 26S proteasome complex subunit SEM1 Proteins 0.000 description 14
- 101000873438 Homo sapiens Putative protein SEM1, isoform 2 Proteins 0.000 description 14
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 14
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 14
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 11
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 101100042258 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) sem-1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 2
- 125000003821 2-(trimethylsilyl)ethoxymethyl group Chemical group [H]C([H])([H])[Si](C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C(OC([H])([H])[*])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/222—Image processing arrangements associated with the tube
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24475—Scattered electron detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24485—Energy spectrometers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24495—Signal processing, e.g. mixing of two or more signals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
带电粒子束装置，包含：带电粒子源，生成对样品照射的带电粒子束；带电粒子检测部，检测当对所述样品照射了所述带电粒子束时发生的带电粒子；强度数据生成部，生成由所述带电粒子检测部检测出的带电粒子的强度的数据；波高值数据生成部，生成由所述带电粒子检测部检测出的带电粒子的波高值的数据；以及输出部，输出基于所述强度的数据的所述样品的第1图像、和基于所述波高值的数据的所述样品的第2图像。
Description
技术领域
本公开涉及带电粒子束装置。
背景技术
近年来，扫描电子显微镜(SEM)在广泛的领域中被用于对象样品的表面、截面的观察。在SEM中，检测一次电子束、因样品的相互作用而发生的从0到50eV的比较低的能量的二次电子(SE)、以及具有从50eV直到一次电子束的能量的宽范围分布的后方散射电子(BSE)，并进行图像化。
SE和BSE具有样品的不同信息。例如，SE大多具有样品表面的凸凹信息或电位信息。另一方面，BSE丰富地含有样品的组成信息或结晶信息。与样品的想要取得的信息相符合地，熟练地对信号电子进行辨别检测在SEM观察中是重要的。例如，在专利文献1中，设置以像素单位对向闪烁器入射的SE的强度(SE的能量总和)进行累计来进行检测的模拟检测器、以像素单位对BSE的个数进行计数的脉冲计数检测器这两个，并熟练地应用两个检测器的取得信号，由此，成功进行对样品的图案边缘的强调。
从样品放出的信号电子的一个即BSE，是一次电子束即入射电子在样品中散射出去的过程中散射到后方而从样品表面再次放出的电子。散射概率对样品的组成是敏感的，构成样品的物质的原子序号越大，则BSE越多地放出。此外，由于具有比SE高的能量，因此，也能够从比SE深的部位放出。
在统计上，从样品的深处散射来的电子从入射时起失去了大量的能量。作为利用其的示例，仅对能量损失少的成分(低损失BSE)进行高通检测来强调样品表面的信息的观察方法被广泛实施。
对此，期待着如果能够对BSE的任意能带进行通频带检测，则能够观察样品的深度方向的构造、组成分布。例如，在专利文献2中，记载了一种能够进行BSE能量的通频带检测的波高辨别检测器。波高辨别检测器检测与向检测器入射来的各个BSE的能量成比例的脉冲波高值，并将其直方图化，由此，来取得BSE的能谱。针对取得的能谱，设定任意的能带，并使设定的能带内的频度值的和与亮度值对应，求取通频带像。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-170896号公报
专利文献2：日本特开2013-33671号公报
发明内容
发明要解决的课题
如果能够同时取得BSE的通频带像(亮度值与某指定的能量带的信号电子的个数成比例)、和BSE的强度像(亮度值与信号电子的个数与能量的积成比例)，则对于样品的分析来说是有效的。例如，考虑如下这样的使用方法：根据BSE的强度像来决定感兴趣的区域(ROI)，取得该ROI的通频带像。
能够取得BSE的通频带像的波高辨别检测器对各个BSE的能量进行检测。波高辨别检测器具有检测出的BSE的个数、和各个BSE的能量的信息，因此，还能够输出强度像。然而，在波高辨别检测器中，取得高S(信号)/N(噪声)比的强度像是困难的。
关于理由，是因为波高辨别检测器的放大电路响应速度的限制、或者由于能量分辨率的提高而每单位时间中能够检测的脉冲波高数(BSE的个数)存在上限。单一的波高辨别检测器能够检测的BSE的电流值大致为10pA以下。另一方面，为了在强度像中获得高S/N比，期望100pA以上的BSE的电流值。
因此，期望一种能够取得基于来自样品的带电粒子的强度的高S/N比的图像、和基于波高值的高能量分辨率的图像的带电粒子束装置。
用于解决课题的手段
本公开的一个方式的带电粒子束装置包含：带电粒子源，生成对样品照射的带电粒子束；带电粒子检测部，检测当对所述样品照射了所述带电粒子束时发生的带电粒子；强度数据生成部，生成由所述带电粒子检测部检测出的带电粒子的强度的数据；波高值数据生成部，生成由所述带电粒子检测部检测出的带电粒子的波高值的数据；以及输出部，输出基于所述强度的数据的所述样品的第1图像、和基于所述波高值的数据的所述样品的第2图像。
发明的效果
根据本公开的一个方式，能够取得基于来自样品的带电粒子的强度的高S/N比的图像、和基于波高值的高能量分辨率的图像。
附图说明
图1是实施例1中的扫描电子显微镜(SEM)的概略图。
图2是实施例1中的图像显示部的显示例。
图3是实施例1中的图像显示部的显示例。
图4是实施例1中的图像显示部的显示例。
图5是实施例1中的图像显示部的显示例。
图6是实施例1中的图像显示部的显示例。
图7是实施例2中的扫描电子显微镜(SEM)的概略图。
图8是实施例2中的电子检测部的闪烁器的概略图。
图9A是实施例2中的电子检测部的划分型检测器的概略图。
图9B是实施例2中的电子检测部的划分型检测器的概略图。
图10是实施例3中的扫描电子显微镜(SEM)的概略图。
图11是实施例3中的像素型电子检测器的概略图。
图12是实施例3中的像素型电子检测器的划分方法例。
图13是实施例3中的像素型电子检测器的划分方法例。
图14是实施例3中的像素型电子检测器的划分方法例。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式。应当注意，实施方式只不过是用于实现本公开的一例，并不对本公开的技术范围进行限定。在各图中，针对共通的结构，标记了相同的参照符号。
本公开涉及带电粒子束装置，特别地，涉及带电粒子束装置的二次带电粒子的检测。带电粒子装置包含：使带电粒子束发生的带电粒子源；对当照射带电粒子束时发生的带电粒子的强度进行检测的检测部；对当照射带电粒子束时发生的带电粒子的波高值进行检测的检测部。通过包含强度检测部和波高值检测部，能够兼顾高S/N比的强度像与高能量分辨率的能谱像的取得。
在以下，作为带电粒子束扫描装置的示例，说明扫描电子显微镜(SEM)。本公开的特征能够适用于与SEM不同种类的带电粒子束扫描装置。
实施例1
以下，针对本发明所涉及的实施例1，使用附图来进行说明。图1中示出了实施例1中的SEM1的概略图。SEM1包含电子源(带电粒子源)即电子枪101、聚光透镜103、光圈104、偏转器105、对物透镜106、强度像检测器150、波高辨别检测器151、图像处理部115、以及图像显示部116。图像处理部115进行图像的处理、数值计算或SEM的控制。图像显示部116对图像进行输出(显示)，进而在图形用户界面(GUI)上接受来自用户的输入。
对SEM1的动作概要进行说明。将被加速到所期望的加速电压的电子射线102从电子枪101引出。对样品107照射的电子射线102的电流值和收敛角能够通过变更聚光透镜103的励磁量或光圈104的孔径来进行设定。电子射线102在被偏转器105偏转，并被对物透镜106较小地收缩之后，对样品107的表面进行扫描。
SEM1对通过电子射线102与样品107的相互作用而放出的信号电子即后方散射电子(BSE)108进行检测，并使其与扫描定时同步，由此来取得样品的图像。图像的亮度值依赖于检测信号的大小。
作为本实施例的特征之一，SEM1包含BSE108的两种检测器，具体地，包含强度像检测器150和波高辨别检测器151。通过包含强度像检测器150和波高辨别检测器151，能够取得高S/N比的强度像和高能量分辨率的谱图像。
强度像检测器150包含强度像用电子检测部109、强度像用放大部110、以及强度像用图像化部111。强度像用图像化部111是强度数据生成部的示例。强度像用电子检测部109例如以同轴圆筒型的形状，被配置于对物透镜的正下方。若这样配置，则能够大量地检测从样品发生的BSE108。
强度像用电子检测部109输出与每单位时间入射的BSE108的能量总和成比例的大小的电流信号。作为强度像用电子检测部109，可使用Si-PIN光电二极管、Si-APD光电二极管等半导体检测器、或者将YAG闪烁器与光电子倍增管组合的部件等。
从强度像用电子检测部109输出的电流信号被输入到强度像用放大部110。强度像用放大部110包含跨阻抗放大器和电压放大电路。强度像用放大部110将从强度像用电子检测部109输出的电流信号，使用跨阻抗放大器进行电流电压变换，进而在后级的电路中利用电压放大电路而放大到容易处置的电平。强度像用图像化部111将从强度像用放大部110输出的信号进行AD变换，并存储于图像存储器。
波高辨别检测器151包含波高辨别用电子检测部112、波高辨别用放大部113、以及波高辨别用图像化部114。波高辨别用图像化部114是波高值数据生成部的示例。此外，SEM1的带电粒子检测部(或者电子检测部)由波高辨别用电子检测部112以及强度像用电子检测部109构成。
波高辨别检测器151的详细的结构与强度像检测器150不同。波高辨别用电子检测部112输出与入射的各个BSE108的能量成比例的大小的脉冲电流信号。作为波高辨别用电子检测部112，可使用散粒噪声小的Si-PIN光电二极管等半导体检测器。
从样品107观察到的波高辨别用电子检测部112的电子敏感面(也简称为敏感面)的立体角小于从样品107观察到的强度像用电子检测部109的敏感面的立体角。这是由于，波高辨别用电子检测部112针对BSE108的电流量具有限制。
为了取得高S/N比的强度像，希望大电流的BSE的入射。另一方面，在波高辨别检测器151中，需要将各个BSE的脉冲电流信号分离来取得。此外，波高辨别用放大部113的响应速度存在限制。因此，使入射的BSE的电流量比强度像检测器小是必要的。
通过使从样品观察到的波高辨别用电子检测部112的敏感面的立体角小于从样品观察到的强度像用电子检测部109的敏感面的立体角，能够使向波高辨别用电子检测部112的BSE入射量少于强度像用电子检测部109的BSE入射量。
从样品107观察到的立体角依赖于敏感面的面积以及从样品107到敏感面的距离。在本实施例中，波高辨别用电子检测部112被设置在比强度像用电子检测部109更远离样品107的位置。此外，波高辨别用电子检测部112的敏感面小于强度像用电子检测部109的敏感面。
此外，为了提高波高辨别检测器151的能量分辨率，需要抑制在波高辨别用放大部113中发生的噪声。在波高辨别用放大部113中发生的噪声依赖于波高辨别用电子检测部112的寄生电容的大小，寄生电容越小则噪声越小。寄生电容与敏感面的面积大致成比例。因此，通过使波高辨别检测器151的敏感面的大小比强度像检测器150小，能够降低在波高辨别用放大部113中发生的噪声。
作为电子检测部，还存在即使敏感面的大小大也能够缩小寄生电容的硅漂移检测器(Si]：icon Dr：ift Detecto：r)(SDD)这样的半导体检测器。为了波高辨别检测器151的能量分辨率的提高，还考虑了利用SDD。在SDD的敏感面大的情况下，例如，通过延长样品107与SDD的距离、或者在不同的期间进行波高值测定与强度测定，降低波高值测定的电子射线102的电流值，能够限制BSE的电流量。
从波高辨别用电子检测部112输出的脉冲电流信号被输入到波高辨别用放大部113。波高辨别用放大部113包含跨阻抗放大器和电压放大电路。波高辨别检测器151的跨阻抗放大器或电压放大电路的频带比强度像用放大部110宽，以便能够确保脉冲波形。
波高辨别用放大部113将从波高辨别用电子检测部112输出的脉冲电流信号，使用跨阻抗放大器进行电流电压变换，进而在后级的电路中利用电压放大电路而放大到容易处置的电平。波高辨别用图像化部114将从波高辨别用放大部113输出的脉冲信号进行AD变换。波高辨别用图像化部114对波高值进行检测，按图像的每个像素而直方图化，作为能谱而存储于直方图存储器。
图像处理部115从强度像用图像化部111的图像存储器以及波高辨别用图像化部114的直方图存储器取得数据，生成特定的图像数据，并在图像显示部116中显示。
图像处理部115能够由分别执行程序的处理器构成。这些程序能够由相同或者不同的处理器来执行。这些功能的一部分或者全部能够由特定的集成电路构成。此外，强度像用图像化部111以及波高辨别用图像化部114例如能够由AD变换器、直方图存储器、以及FPGA等处理器构成。
图2示出了基于图像显示部116(输出部的示例)的显示图像的示例。图像处理部115对在强度像用图像化部111的图像存储器中保存的强度像数据的亮度(brightness)或对比度进行调整，并将强度像117在图像显示部116中显示。
在以下，说明显示在强度像117上用户所指定出的ROI118的通频带像的示例。波高辨别用图像化部114保存有各图像像素的能谱。
用户经由图像显示部116的GUI，在显示的临时的通频带像119上指定提取能谱的像素点120。图像处理部115显示临时的通频带像，并受理像素点120的用户指定。临时的通频带像例如是全通像。
全通像是表示在每一个图像像素中的整个能量带的频度的总数、也就是每一个图像像素的总电子数的图像。图像处理部115取得从波高辨别用图像化部114取得的各像素的能谱，并在各像素中计算整个能量带的频度的总数。
图像处理部115在图像显示部116中显示被用户指定出的像素点120的能谱121。用户经由图像显示部116的GUI，从像素点120的能谱121指定特定的能带122。
图像处理部115受理基于用户的能带122的指定，并对指定出的能带内的频度进行累计，并显示通频带像119。用户还能够一边观察显示的通频带像119，一边进而移动能量提取像素点120来对能带122进行再设定。
在以下，参照图3～6，来说明波高辨别检测器151将取得的能谱的能量分辨率通过数字信号处理而提高的方法。图3～6分别示出了图像显示部116所显示的图像例。存在波高辨别检测器151的能量分辨率不充分，所期望的谱图峰值无法观测的情况。这样的情况下，能够使用数字信号处理来提高能量分辨率。
作为数字信号处理的算法，存在直接法、迭代法。直接法是预先求取波高辨别检测器151的响应函数矩阵的逆矩阵，并乘以测定出的能谱，由此，来提高能量分辨率。直接法具有计算处理时间是决定性的且短的优点，然而能量分辨率提高率低。
另一方面，迭代法利用响应函数矩阵，然而并不求取逆矩阵。使用雅可比法、高斯-赛德法，通过迭代计算来提高能量分辨率。关于迭代法，计算时间是非决定性的且长，然而具有比直接法高的能量分辨率提高率。
如图3所示那样，图像处理部115对用户显示按钮123以及124，以便能够选择上述2种算法的一者。例如，按钮123调出直接法，按钮124调出迭代法。
如图4所示那样，若用户按压按钮123，则图像处理部115针对波高辨别检测器151所取得的数据适用直接法，并显示适用后的能谱126。此时，还能够与适用前的能谱125同时地进行显示，用户能够将算法适用前后的谱进行比较。在图4的图像例中，适用前的能谱125由虚线表示，适用后的能谱126由实线表示。
在通过适用直接法而谱图峰值能够分离这样的情况下，如图4所示那样，图像处理部115将其位置127对用户显示。谱图峰值能够通过谱图的微分来进行确定。用户能够根据该显示，进一步h断是否应当乘以长时间的运算处理时间来使能量分辨率提高。
如图5所示那样，若用户按压按钮124，则图像处理部115针对波高辨别检测器151所取得的数据适用迭代法，并显示适用后的能谱128。能谱128是与基于直接法的能谱126相比，能量分辨率进一步提高了的能谱。在图5的图像例中，适用前的能谱125由虚线表示，适用后的能谱128由实线表示。
用户能够在能量分辨率提高后的能谱126或者128中，指定1个或者多个能带，并取得它们的通频带像。图6示出了在能谱128A、128B的每一个中指定出的能带122A、122B的通频带像119A、119B。
更具体地，图像显示部116示出了像素点120A中的能谱128A，通过用户来指定能带122A。通频带像119A是该能带122A的通频带像。通频带像119A与强度像117由不同的颜色重叠地显示。
图像显示部116进一步示出了像素点120B中的能谱128B，并通过用户来指定能带122B。通频带像119B是该能带122B的通频带像。通频带像119B与强度像117由不同的颜色重叠地显示。
分别将不同的能带122A、122B的通频带像与不同颜色的强度像117重叠地显示，由此，能够容易理解地来识别样品的不同组成信息、深度方向的构造。
如以上那样，通过将BSE强度像检测器和BSE波高辨别检测器独立地设置，能够兼顾高S/N比的BSE的强度像和高能量分辨率的通频带像的取得。
实施例2
图7中示出了实施例2中的SEM1的概略图。针对与实施例1的图1中示出的结构相同的要素，标记相同的符号。本实施例的SEM1的结构与实施例1的结构的区别点之一是SEM1的BSE检测部(带电粒子检测部)的结构。
在实施例1中，SEM1的BSE检测部由强度像用电子检测部109和波高辨别用电子检测部112构成。如图1所示那样，强度像用电子检测部109和波高辨别用电子检测部112是分别独立的设备，被配置在相距样品107不同的距离。
在实施例2中，SEM1的BSE检测部(带电粒子检测部)是闪烁器130与划分型电子检测器131的组合，以同轴圆筒型的形状被设置在镜筒内。图8中示出了闪烁器130的概略图。此外，图9A以及9B中示出了划分型的电子检测器131的概略图。对于电子检测器131，可使用Si-PIN光电二极管、SiPM。
若BSE108入射到闪烁器130，则与BSE108的能量成比例的量的光子发生。后级的电子检测器131对该光子进行检测。优选将闪烁器130与电子检测器131靠近地设置，以便尽可能不使光子逃脱。在未使闪烁器130与电子检测器131的间隔靠近的情况下，在它们之间配置光波导来降低损失的光子的量。
图9A中示出的划分型的电子检测器131(的敏感面)沿着圆周被12等分。三个部分133A、133B以及133C是强度像用。其余的一个部分132是波高辨别用。这样，对强度像用分配大敏感面积，对波高辨别用分配小敏感面积。其结果，关于向电子检测器133入射的BSE电流量，强度像用的变多，波高辨别用的变少。此外，由于波高辨别用敏感面的面积小，因此电子检测部的寄生电容变小。
图9B中示出的划分型的电子检测器131(的敏感面)沿着圆周被12等分。八个部分133A～133H是强度像用。其余的四个部分132A～132D是波高辨别用。这样，对强度像用分配大敏感面积，对波高辨别用分配小敏感面积。其结果，关于向电子检测器131入射的BSE电流量，强度像用的变多，波高辨别用的变少。此外，由于波高辨别用敏感面的面积小，因此电子检测部的寄生电容变小。
此外，波高辨别用的部分132A～132D相对于面内的垂直的任意2轴而线对称。同样地，强度像用的部分133A～133H相对于面内的垂直的任意2轴而线对称。因此，能够排除取得的BSE108的样品方向依赖性，抑制照明效果。
如以上那样，通过将划分型电子检测部的大面积部使用于强度像用，并将小面积侧使用于波高辨别用，能够兼顾高S/N比的BSE的强度像和高能量分辨率的通频带像的取得。
实施例3
图10中示出了实施例3中的SEM1的概略图。针对与实施例1的图1中示出的结构相同的要素，标记相同的符号。本实施例的SEM1的结构与实施例1的结构的区别点之一是SEM1的BSE检测部(带电粒子检测部)的结构。
图11中示出了实施例3所涉及的BSE检测部即像素型电子检测器140。像素型电子检测器140包含像素型电子检测部141、开关144、强度像用前置放大器142、波高辨别用前置放大器143。对于像素型电子检测部141，可使用Si-PIN光电二极管、SiPM等。在像素型电子检测器140形成有能够供电子射线102穿过的孔。像素型电子检测器140被配置于对物透镜正下方，以便能够大量检测从样品发生的BSE108。
通过控制开关144的连接状态，能够决定像素型电子检测部141的各像素与强度像用前置放大器142、波高辨别用前置放大器143之间的连接关系。图像处理部115控制开关144的连接状态。此外，在图11中示意性地示出了开关144与像素型电子检测部141的连接。
强度像用前置放大器142以及波高辨别用前置放大器143由跨阻抗放大器构成，该跨阻抗放大器对从像素型电子检测部141输出的电流信号进行电流电压变换。在实施例1、2中，跨阻抗放大器被包含于强度像用放大部110以及波高辨别用放大部113。它们被设置于从强度像用电子检测部109以及波高辨别用电子检测部112远离的位置，并通过电缆而与它们连接。
另一方面，实施例3在更靠近电子检测部的位置配置跨阻抗放大器。由此，降低了电子检测部与跨阻抗放大器间的布线的寄生电容、寄生电感，其结果，能够降低噪声，并抑制信号的振荡。
在一例中，像素型电子检测部141、开关144以及前置放大器142、143一体地被安装于半导体集成电路(同一半导体基板上的集成电路)。像素型电子检测部141以及开关144一体地被安装于半导体集成电路，该硅集成电路在印刷基板上可以通过印刷布线与其他的半导体元件即前置放大器142、143连接。
在图12、图13以及图14中，示出了实施例3中的不同的开关连接例的像素型电子检测部141的示例的俯视图。图12、图13以及图14示出了像素型电子检测部141的敏感面。像素型电子检测部141由以四边形表示的多个像素构成。
在俯视观察下，像素型电子检测部141以及像素是正方向。在像素型电子检测部141的中央形成有用于供电子射线102穿过的孔。强度像用电子检测部145的敏感面由白的像素构成，波高辨别用电子检测部146的敏感面由带剖面线的像素构成。
在图12、图13以及图14中示出的任意的示例中，强度像用电子检测部145的敏感面积也大于波高辨别用电子检测部146的敏感面积。其结果，向像素型电子检测部141入射的强度像用的BSE电流量变多，波高辨别用的BSE电流量变少。此外，由于波高辨别用电子检测部146的敏感面积小，因此，波高辨别用电子检测部146的寄生电容能够减小。
在图12所示的示例中，波高辨别用电子检测部146以及强度像用电子检测部145分别相对于在图的左右方向上延伸的一轴而线对称，然而相对于在上下方向延伸的轴是非对称的。因此，存在取得BSE108的样品方向依赖性。
在图13以及图14所示的示例中，波高辨别用电子检测部146由在圆周方向上分离的同一形状的多个部分构成。此外，波高辨别用电子检测部146以及强度像用电子检测部145分别相对于正交的二轴的每一个而线对称。由此，能够排除在图12的示例中产生的取得BSE108的样品方向依赖性，并抑制照明效果。
如以上那样，通过将像素划分型电子检测部的大面积部使用于BSE强度像用，并将小面积侧使用于BSE波高辨别用，能够兼顾高S/N比的BSE的强度像和高能量分辨率的通频带像的取得。
实施例4
在实施例1、2以及3中，强度像用电子检测部的敏感面与波高辨别用电子检测部的敏感面不同，这些敏感面被配置在不同的位置，它们的位置以及形状是固定的。例如，在实施例2的图9A中，在划分型的电子检测器131中，三个部分133A、133B以及133C总是被使用为强度像用，一个部分132总是被使用为波高辨别用。部分133A、133B以及133C被配置在与部分132不同的位置，它们的形状是固定的。
此外，在实施例3的图12、13以及14所示的示例中，波高辨别用电子检测部146以及强度像用电子检测部145被配置在不同的位置，它们的位置以及形状是固定的。这样，通过将强度像用电子检测部和波高辨别用电子检测部配置在不同的位置，能够完全同时地测定强度像用电子和波高辨别用电子。
与这些不同地，本实施例将同一敏感面使用于强度像用和波高辨别用电子这二者。也就是说，一个物理的电子检测部针对强度像用和波高辨别用而共用。具体地，本实施例在第1期间中将电子检测部使用于强度像用，并在与第1期间不同的第2期间中，将该电子检测部使用于波高辨别用。该电子检测部在第1期间中是强度像用电子检测部，在第2期间中是波高辨别用电子检测部。由此，能够降低电子检测部的部件数，并且能够扩大强度用敏感面的面积。
例如，SEM1的电子检测部(带电粒子检测部)如实施例2那样，是闪烁器130与划分型电子检测器131的组合。电子检测部经由开关而与强度像用放大部以及波高辨别用放大部连接。图像处理部115操作开关，来将电子检测部与强度像用放大部以及波高辨别用放大部的一方连接。
例如，在第1期间中，图像处理部115将强度像用放大部与划分型的电子检测器131的所有的部分或者一部分连接。在第2期间中，图像处理部115将电子检测器131的部分的一部分与波高辨别用放大部连接。在其他示例中，图像处理部115还可以在第2期间中，将电子检测器131的所有的部分与波高辨别用放大部连接，并使电子射线102的电流量比第1期间小。该控制还能够适用于未划分的电子检测器。
作为其他示例，SEM1的电子检测部(带电粒子检测部)还可以如实施例3那样，是像素型电子检测器。在第1期间中，图像处理部115将强度像用放大部与全部的像素连接。在第2期间中，图像处理部115将一部分像素与波高辨别用放大部连接。图像处理部115还可以在第2期间中，将全部的像素与波高辨别用放大部连接，并使电子射线102的电流量比第1期间小。
如以上那样，通过使波高辨别用BSE电流小并使强度像用BSE电流大，能够兼顾高S/N比的BSE的强度像和高能量分辨率的通频带像的取得。
此外，本发明并不受限于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了以容易理解的方式说明本发明而详细进行了说明，并不一定受限于具备所说明的全部结构。此外，能够将某实施例的结构的一部分替换成其他实施例的结构，此外，还能够在某实施例的结构中添加其他实施例的结构。此外，针对各实施例的结构的一部分，能够进行其他结构的追加/删除/置换。
此外，关于上述的各结构/功能/处理部等，其一部分或者全部还可以通过例如在集成电路中进行设计等以硬件来实现。此外，上述的各结构、功能等还可以通过由处理器对实现各个功能的程序进行解释、执行，以软件来实现。实现各功能的程序、表格、文件等信息能够置于存储器、或者硬盘、SSD(Solid State Drive，固态驱动器)等记录装置、或者IC卡、SD卡等记录介质。
此外，关于控制线、信息线，示出了认为在说明上需要的部分，在制品上，并不一定示出了全部的控制线、信息线。实际上，可以认为，几乎全部的结构是相互连接的。
Claims (13)
1.一种带电粒子束装置，包含：
带电粒子源，生成对样品进行照射的带电粒子束；
带电粒子检测部，检测当对所述样品照射了所述带电粒子束时发生的带电粒子；
强度数据生成部，生成由所述带电粒子检测部检测出的带电粒子的强度的数据；
波高值数据生成部，生成由所述带电粒子检测部检测出的带电粒子的波高值的数据；以及
输出部，输出基于所述强度的数据的所述样品的第1图像、和基于所述波高值的数据的所述样品的第2图像。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
在所述带电粒子检测部中，用于生成所述强度的数据的带电粒子的敏感面从所述样品观察到的立体角大于用于生成所述波高值的数据的带电粒子的敏感面从所述样品观察到的立体角。
3.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
在所述带电粒子检测部中，用于生成所述强度的数据的带电粒子的敏感面积大于用于生成所述波高值的数据的带电粒子的敏感面积。
4.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
所述带电粒子检测部的敏感面的至少一部分在第1期间中，被使用于用于生成所述强度的数据的带电粒子的检测；在与所述第1期间不同的第2期间中，被使用于用于生成所述波高值的数据的带电粒子的检测。
5.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
所述带电粒子检测部包含：
第1带电粒子检测部，检测用于生成所述强度的数据的带电粒子；以及
第2带电粒子检测部，配置在与所述第1带电粒子检测部不同的位置，并检测用于生成所述波高值的数据的带电粒子。
6.根据权利要求5所述的带电粒子束装置，其中，
所述带电粒子检测部包含多个像素，
所述多个像素的第1部分被使用于对用于生成所述强度的数据的带电粒子进行检测，
所述多个像素的第2部分被使用于用于生成所述波高值的数据的带电粒子的检测，
所述第1部分的像素数大于所述第2部分的像素数。
7.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
所述带电粒子检测部和对所述带电粒子检测部的电流信号进行放大的前置放大器被收容于硅集成电路内。
8.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
所述第2图像是利用了所述带电粒子的能谱的一部分的能带的通频带图像。
9.根据权利要求8所述的带电粒子束装置，其中，
所述输出部将所述第1图像和所述第2图像重叠地显示。
10.根据权利要求1所述的带电粒子束装置，其中，
执行数字信号处理，以提高所述波高值的数据的能量分辨率。
11.根据权利要求10所述的带电粒子束装置，其中，
根据用户指定，来切换所述数字信号处理的算法。
12.根据权利要求10所述的带电粒子束装置，其中，
所述输出部显示：包含通过适用所述数字信号处理的算法而分离的峰值的能谱。
13.根据权利要求10所述的带电粒子束装置，其中，
所述输出部同时显示执行所述数字信号处理后的能谱、和执行所述数字信号处理前的能谱。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2018/022463 WO2019239497A1 (ja) | 2018-06-12 | 2018-06-12 | 荷電粒子線装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112005333A true CN112005333A (zh) | 2020-11-27 |
| CN112005333B CN112005333B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=68842038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880092617.7A Active CN112005333B (zh) | 2018-06-12 | 2018-06-12 | 带电粒子束装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11264201B2 (zh) |
| JP (1) | JP7035183B2 (zh) |
| CN (1) | CN112005333B (zh) |
| DE (1) | DE112018007534B4 (zh) |
| WO (1) | WO2019239497A1 (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7035183B2 (ja) * | 2018-06-12 | 2022-03-14 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置 |
| JP2022094375A (ja) * | 2020-12-15 | 2022-06-27 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置、計算機および荷電粒子線装置の信号処理方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11295246A (ja) * | 1998-04-10 | 1999-10-29 | Advantest Corp | 表面検査装置および方法 |
| JP2003007244A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-10 | Jeol Ltd | 荷電粒子線装置における像の表示方法および荷電粒子線装置、並びに分析装置における像の表示方法及び分析装置 |
| US20120043463A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-02-23 | Toshihide Agemura | Composite charged particle radiation device |
| CN103718268A (zh) * | 2011-08-03 | 2014-04-09 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子线装置 |
| JP2014066518A (ja) * | 2012-09-24 | 2014-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 放射能分析装置 |
| CN103999186A (zh) * | 2011-11-25 | 2014-08-20 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子线装置 |
| US20150221471A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged Particle Beam Apparatus and Image Forming Method |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6417371A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Jeol Ltd | Spectrum display unit in x-ray microanalyzer, etc. |
| JPS6435838A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-06 | Jeol Ltd | Charged particle beam device |
| JPH0715809B2 (ja) * | 1989-05-26 | 1995-02-22 | 新技術事業団 | コインシデンス型電子顕微鏡 |
| JP6433517B2 (ja) * | 2015-02-13 | 2018-12-05 | 三菱電機株式会社 | 放射線測定装置および放射線測定方法 |
| JP2016170896A (ja) | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置及びそれを用いた画像の形成方法 |
| JP7035183B2 (ja) * | 2018-06-12 | 2022-03-14 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置 |
-
2018
- 2018-06-12 JP JP2020524991A patent/JP7035183B2/ja active Active
- 2018-06-12 DE DE112018007534.6T patent/DE112018007534B4/de active Active
- 2018-06-12 CN CN201880092617.7A patent/CN112005333B/zh active Active
- 2018-06-12 WO PCT/JP2018/022463 patent/WO2019239497A1/ja active Application Filing
- 2018-06-12 US US17/058,259 patent/US11264201B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11295246A (ja) * | 1998-04-10 | 1999-10-29 | Advantest Corp | 表面検査装置および方法 |
| JP2003007244A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-10 | Jeol Ltd | 荷電粒子線装置における像の表示方法および荷電粒子線装置、並びに分析装置における像の表示方法及び分析装置 |
| US20120043463A1 (en) * | 2009-04-28 | 2012-02-23 | Toshihide Agemura | Composite charged particle radiation device |
| CN103718268A (zh) * | 2011-08-03 | 2014-04-09 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子线装置 |
| CN103999186A (zh) * | 2011-11-25 | 2014-08-20 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子线装置 |
| JP2014066518A (ja) * | 2012-09-24 | 2014-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 放射能分析装置 |
| US20150221471A1 (en) * | 2014-02-04 | 2015-08-06 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged Particle Beam Apparatus and Image Forming Method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11264201B2 (en) | 2022-03-01 |
| CN112005333B (zh) | 2024-04-19 |
| JP7035183B2 (ja) | 2022-03-14 |
| DE112018007534B4 (de) | 2023-11-23 |
| US20210217580A1 (en) | 2021-07-15 |
| JPWO2019239497A1 (ja) | 2021-04-01 |
| DE112018007534T5 (de) | 2021-01-14 |
| WO2019239497A1 (ja) | 2019-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9633818B2 (en) | Charged particle beam apparatus, image forming method using a charged particle beam apparatus, and image processing apparatus | |
| WO2013018594A1 (ja) | 荷電粒子線装置 | |
| US8841612B2 (en) | Charged particle beam microscope | |
| Everhart et al. | The scanning electron microscope | |
| US10541103B2 (en) | Charged particle beam device | |
| JP6267529B2 (ja) | 荷電粒子線装置及び画像生成方法 | |
| US10373797B2 (en) | Charged particle beam device and image forming method using same | |
| TWI760204B (zh) | 帶電粒子線裝置 | |
| CN110849926A (zh) | 使用带电粒子显微镜检查样品的方法 | |
| CN112005333B (zh) | 带电粒子束装置 | |
| JP6999751B2 (ja) | 荷電粒子線デバイス用のセグメント化検出器 | |
| JP2023533021A (ja) | 複数の検出器を用いた材料分析 | |
| EP3203494B1 (en) | Energy-discrimination electron detector and scanning electron microscope in which same is used | |
| US8153967B2 (en) | Method of generating particle beam images using a particle beam apparatus | |
| JP2017130334A (ja) | 荷電粒子ビーム装置及び荷電粒子ビーム装置の画像形成方法 | |
| US10629408B2 (en) | Charged particle beam device | |
| TWI771773B (zh) | 帶電粒子線裝置 | |
| JP2006172919A (ja) | 三次元形状解析機能を有する走査型電子顕微鏡 | |
| CN110310876A (zh) | 电子束显微镜 | |
| JP7242915B2 (ja) | 荷電粒子ビーム装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |