DE112018007534B4

DE112018007534B4 - Einrichtung für strahl geladener teilchen

Info

Publication number: DE112018007534B4
Application number: DE112018007534.6T
Authority: DE
Inventors: Kazuo Ootsuga; Yuta Imai; Tsunenori Nomaguchi
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2038-06-13
Also published as: CN112005333B; US20210217580A1; DE112018007534T5; JPWO2019239497A1; CN112005333A; JP7035183B2; US11264201B2; WO2019239497A1

Abstract

Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die aufweist:
eine Quelle (101) für einen Strahl (102) geladener Teilchen, die dazu ausgebildet ist, einen Strahl geladener Teilchen, mit dem eine Probe (107) bestrahlt wird, zu erzeugen;
eine Detektionseinheit (150, 151) für geladene Teilchen, die dazu ausgebildet ist, geladene Teilchen, die erzeugt werden, wenn die Probe mit dem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird, zu detektieren;
eine Intensitätsdatenerzeugungseinheit (109, 110, 111), die dazu ausgebildet ist, Intensitätsdaten der durch die Detektionseinheit für geladene Teilchen detektierten, geladenen Teilchen zu erzeugen;
eine Pulshöhenwertdatenerzeugungseinheit (112, 113, 114), die dazu ausgebildet ist, Pulshöhenwertdaten der durch die Detektionseinheit für geladene Teilchen detektierten, geladenen Teilchen zu erzeugen; und
eine Ausgabeeinheit (116), die dazu ausgebildet ist, ein erstes Bild der Probe basierend auf den Intensitätsdaten und ein zweites Bild der Probe basierend auf den Pulshöhenwertdaten auszugeben;
wobei in der Detektionseinheit für geladene Teilchen ein von der Probe aus gesehener Raumwinkel einer für geladene Teilchen empfindlichen Oberfläche (109) zur Erzeugung der Intensitätsdaten größer ist als ein von der Probe aus gesehener Raumwinkel einer für geladene Teilchen empfindlichen Oberfläche (112) zur Erzeugung der Pulshöhenwertdaten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen.
Fachlicher Hintergrund
In den letzten Jahren wurde ein Rasterelektronenmikroskop (REM) zum Betrachten einer Oberfläche und eines Querschnitts einer Zielprobe in einem weiten Bereich von Gebieten eingesetzt. Im REM werden Sekundärelektronen (SE) mit relativ niedriger Energie von 0 bis 50 eV und rückgestreute Elektronen („backscattered electrons“; BSE) mit einer breiten Verteilung von 50 eV bis zur Energie eines Primärelektronenstrahls, die durch Wechselwirkung zwischen dem Primärelektronenstrahl und der Probe erzeugt werden, detektiert, um ein Bild zu erzeugen.
Die SE und BSE enthalten unterschiedliche Probeninformationen. Zum Beispiel enthält die SE Informationen über Unebenheiten und Informationen über elektrische Potentiale einer Oberfläche der Probe. Auf der anderen Seite beinhaltet das BSE Informationen über die Zusammensetzung und Informationen über den Kristall der Probe. Bei der REM-Betrachtung ist es wichtig, Signalelektronen entsprechend der gewünschten zu erfassenden Probeninformation angemessen zu unterscheiden und zu detektieren. Zum Beispiel werden in PTL 1 sowohl ein analoger Detektor, der eine Intensität (Gesamtenergie von SE) von auf einen Szintillator einfallenden SE in Pixeleinheiten integriert und detektiert, als auch ein Pulszählungsdetektor, der die Anzahl der BSE in den Pixeleinheiten zählt, bereitgestellt, und erfasste Signale von beiden Detektoren werden in geeigneter Weise verwendet, so dass eine Musterkante der Probe erfolgreich hervorgehoben wird.
Das BSE, eine Art von Signalelektronen, die von der Probe emittiert wird, ist ein Elektron, das bei einem Streuprozess eines einfallenden Elektrons, das der Primärelektronenstrahl ist, in der Probe zurückgestreut und von der Oberfläche der Probe wieder emittiert wird. Eine Streuwahrscheinlichkeit hängt von der Zusammensetzung der Probe ab, und wenn eine Atomzahl einer Substanz, die die Probe bildet, größer wird, werden mehr BSE freigesetzt. Da das BSE weiterhin eine höhere Energie als das SE besitzt, wird das BSE auch von einer Stelle emittiert, die tiefer als das SE liegt.
Statistisch gesehen haben die von einem tiefen Teil der Probe gestreuten Elektronen vom Zeitpunkt des Einfalls an viel Energie verloren. Als Beispiel für die Nutzung dieser Tatsache ist eine Betrachtungsverfahren weit verbreitet, bei der nur eine Komponente mit geringem Energieverlust (Low Loss-BSE) einer Hochpass-Detektion unterzogen wird, um Informationen auf einer Oberfläche einer Probe hervorzuheben.
Wenn andererseits eine Bandpassdetektion an einem beliebigen BSE-Energieband durchgeführt werden kann, wird erwartet, dass eine Struktur- und Zusammensetzungsverteilung in einer Tiefenrichtung einer Probe betrachtet werden kann. Zum Beispiel beschreibt PTL 2 einen Pulshöhendetektor, der eine Detektion von BSE-Energie mittels Bandpass ermöglicht. Der Pulshöhendetektor erfasst einen Pulshöhenwert, der proportional zur Energie eines jeden auf den Detektor einfallenden BSE ist, und erstellt ein Histogramm der Pulshöhenwerte, um ein BSE-Energiespektrum zu erhalten. Für das erfasste Energiespektrum wird ein Energieband frei eingestellt, und eine Summe von Frequenzwerten innerhalb des eingestellten Energiebandes wird mit einem Helligkeitswert verknüpft, um ein Bandpassbild zu erhalten.
Zitierliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2016 - 170 896 A
PTL 2: JP 2013 - 033 671 A

Eine Teilchenstrahlvorrichtung, bei der aus einem Detektionssignal parallel durch Signalverarbeitung Intensitätsdaten und Pulszähldaten gewonnen werden, ist in DE 11 2016 001 147 T5 offenbart. Weitere mit der Erfindung in Verbindungstehende Teilchenstrahlvorrichtungen sind in JP 2013-33 671 A und JP 2003-7 244 A offenbart.
Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Solange ein BSE-Bandpassbild (ein Helligkeitswert ist proportional zur Anzahl von Elektronen in einem bestimmten Energieband) und ein BSE-Intensitätsbild (ein Helligkeitswert ist proportional zu einem Produkt aus der Anzahl von Elektronen und der Energie der Elektronen) zur selben Zeit erfasst werden kann, ist es für die Probenanalyse effektiv. Zum Beispiel kann ein Verfahren zum Bestimmen eines Bereichs von Interesse („region of interest“; ROI) aus einem BSE-Intensitätsbild und zum Erfassen eines Bandpassbildes des ROI in Betracht gezogen werden.
Der Pulshöhendetektor, der in der Lage ist, ein BSE-Bandpassbild zu erfassen, detektiert die Energie eines jeden BSE. Da der Pulshöhendetektor Informationen über die Anzahl von detektierten BSEs und die Energie eines jeden BSE enthält, kann der Pulshöhendetektor ein Intensitätsbild ausgeben. Es ist jedoch schwierig, unter Verwendung des Pulshöhendetektors ein Intensitätsbild mit einem hohen S (Signal)/R (Rauschen)-Verhältnis zu erhalten.
Die Gründe sind eine Ansprechgeschwindigkeitsgrenze einer Verstärkerschaltung des Pulshöhendetektors und eine Obergrenze für eine pro Zeiteinheit erfassbare Pulszahl (die Anzahl von BSEs), um die Energieauflösung zu verbessern. Ein Stromwert der BSEs, der von einem einzelnen Pulshöhendetektor detektiert werden kann, beträgt näherungsweise 10 pA oder weniger. Um andererseits ein hohes S/R-Verhältnis im Intensitätsbild zu erhalten, ist ein BSE-Stromwert von 100 pA oder mehr wünschenswert.
Daher ist eine Einrichtung für den Strahl geladener Teilchen erwünscht, die in der Lage ist, ein Bild mit einem hohen S/R-Verhältnis basierend auf einer Intensität eines geladenen Teilchens von einer Probe und ein Bild mit hoher Energieauflösung basierend auf einem Pulshöhenwert zu erfassen.
Lösung des Problems
Die Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Patentanspruch 1 definiert. Weitere vorteilhafte Ausführungsmerkmale sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Vorteilhafte Wirkung
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung können ein Bild mit hohem S/R-Verhältnis basierend auf einer Intensität eines geladenen Teilchens von einer Probe und ein Bild mit hoher Energieauflösung basierend auf einem Pulshöhenwert erfasst werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

[1] 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Rasterelektronenmikroskops (REM) gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[2] 2 ist ein Darstellungsbeispiel einer Bildanzeigeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
[3] 3 ist ein Darstellungsbeispiel der Bildanzeigeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
[4] 4 ist ein Darstellungsbeispiel der Bildanzeigeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
[5] 5 ist ein Darstellungsbeispiel der Bildanzeigeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
[6] 6 ist ein Darstellungsbeispiel der Bildanzeigeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform.
[7] 7 ist eine schematische Ansicht, die ein Rasterelektronenmikroskop (REM) gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
[8] 8 ist eine schematische Darstellung eines Szintillators einer Elektronendetektionseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform.
[9A] 9A ist eine schematische Darstellung eines segmentierten Detektors der Elektronendetektionseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform.
[9B] 9B ist eine schematische Darstellung eines segmentierten Detektors der Elektronendetektionseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform.
[10] 10 ist eine schematische Ansicht, die ein Rasterelektronenmikroskop (REM) gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
[11] 11 ist eine schematische Darstellung eines Elektronendetektors vom Pixeltyp gemäß der dritten Ausführungsform.
[12] 12 ist ein Beispiel für ein Teilungsverfahren des Elektronendetektors vom Pixeltyp gemäß der dritten Ausführungsform.
[13] 13 ist ein Beispiel für ein Teilungsverfahren des Elektronendetektors vom Pixeltyp gemäß der dritten Ausführungsform.
[14] 14 ist ein Beispiel für ein Teilungsverfahren des Elektronendetektors vom Pixeltyp gemäß der dritten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ausführungsformen werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es ist anzumerken, dass die vorliegende Ausführungsform lediglich ein Beispiel für die Implementierung der Offenbarung darstellt und den technischen Umfang der Offenbarung nicht einschränkt. In den Zeichnungen werden gemeinsame Komponenten durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen und insbesondere die Detektion von sekundären geladenen Teilchen in einer Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen. Die Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen enthält eine Quelle für geladene Teilchen, die einen Strahl geladener Teilchen erzeugt, eine Detektionseinheit, die eine Intensität eines geladenen Teilchens, das erzeugt wird, wenn ein Strahl geladener Teilchen emittiert wird, detektiert, und eine Detektionseinheit, die einen Pulshöhenwert eines geladenen Teilchens, das erzeugt wird, wenn ein Strahl geladener Teilchen emittiert wird, detektiert. Durch Bereitstellen der Intensitätsdetektionseinheit und der Pulshöhenwertdetektionseinheit können sowohl ein Intensitätsbild mit einem hohen S/R-Verhältnis als auch ein Energiespektrumbild mit einer hohen Energieauflösung erfasst werden.
Im Folgenden wird ein Rasterelektronenmikroskop (REM) als Beispiel für eine Rastereinrichtung mit einem Strahl geladener Teilchen beschrieben. Merkmale der vorliegenden Offenbarung können auf eine Rastereinrichtung mit einem Strahl geladener Teilchen, deren Typ sich vom REM unterscheidet, angewandt werden.
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird die erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Ansicht eines REM 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Das REM 1 enthält eine Elektronenkanone 101, die eine Elektronenquelle (Quelle geladener Teilchen) darstellt, eine Kondensorlinse 103, eine Blende 104, einen Deflektor 105, eine Objektivlinse 106, einen Intensitätsbilddetektor 150, einen Pulshöhendetektor 151, eine Bildverarbeitungseinheit 115 und eine Bildanzeigeeinheit 116. Die Bildverarbeitungseinheit 115 führt die Bildverarbeitung, die numerische Berechnung und die REM-Steuerung durch. Die Bildanzeigeeinheit 116 gibt ein Bild aus (zeigt es an) und empfängt Eingaben von einem Benutzer auf einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI).
Es wird ein Überblick über den Betrieb des REM 1 gegeben. Ein auf eine gewünschte Beschleunigungsspannung beschleunigter Elektronenstrahl 102 wird aus der Elektronenkanone 101 extrahiert. Ein Stromwert und ein Konvergenzwinkel des Elektronenstrahls 102, mit dem eine Probe 107 bestrahlt wird, kann durch Ändern einer Anregungsstärke der Kondensorlinse 103 und eines Lochdurchmessers der Blende 104 eingestellt werden. Der Elektronenstrahl 102 wird durch den Deflektor 105 abgelenkt, durch die Objektivlinse 106 eingeengt und tastet dann eine Oberfläche der Probe 107 ab.
Das REM 1 detektiert ein rückgestreutes Elektron (BSE) 108, bei dem es sich um ein Signalelektron handelt, das durch die Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl 102 und der Probe 107 emittiert wird, und erfasst ein Bild der Probe durch Synchronisieren mit einer Abtastzeiteinteilung. Ein Helligkeitswert des Bildes hängt von einer Stärke eines Detektionssignals ab.
Als eines der Merkmale der vorliegenden Ausführungsform enthält das REM 1 zwei Arten von Detektoren für das BSE 108, nämlich den Intensitätsbilddetektor 150 und den Pulshöhendetektor 151. Durch Bereitstellen des Intensitätsbilddetektors 150 und des Pulshöhendetektors 151 können sowohl ein Intensitätsbild mit einem hohen S/R-Verhältnis als auch ein Energiespektrumbild mit einer hohen Energieauflösung erfasst werden.
Der Intensitätsbilddetektor 150 enthält eine Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109, eine Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 und eine Intensitätsbildbildgebungseinheit 111. Die Intensitätsbildbildgebungseinheit 111 ist ein Beispiel für eine Intensitätsdatenerzeugungseinheit. Die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 besitzt zum Beispiel eine koaxiale zylindrische Form und ist direkt unter der Objektivlinse angeordnet. Mit einer solchen Anordnung kann eine große Menge von BSE 108, die von der Probe erzeugt wird, detektiert werden.
Die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 gibt ein Stromsignal mit einer Stärke aus, die proportional zu einer Gesamtenergie der pro Zeiteinheit einfallenden BSE 108 ist. Als Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 wird ein Halbleiterdetektor wie eine Si-PIN-Photodiode oder eine Si-APD-Photodiode oder eine Kombination aus einem YAG-Szintillator und einer Photomultiplierröhre verwendet.
Das von der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 ausgegebene Stromsignal wird in die Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 eingespeist. Die Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 enthält einen Transimpedanzverstärker und eine Spannungsverstärkerschaltung. Die Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 wandelt das von der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 ausgegebene Stromsignal unter Verwendung des Transimpedanzverstärkers in eine Spannung um, und die Spannungsverstärkerschaltung verstärkt die Spannung auf einen Pegel, der durch eine Schaltung in einer nachfolgenden Stufe leicht verarbeitet werden kann. Die Intensitätsbildbildgebungseinheit 111 wandelt das von der Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 ausgegebene Signal von analog nach digital um („AD-converts“) und speichert das Signal in einem Bildspeicher.
Der Pulshöhendetektor 151 enthält eine Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112, eine Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 und eine Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114. Die Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114 stellt ein Beispiel für eine Pulshöhenwertdatenerzeugungseinheit dar. Eine Detektionseinheit für geladene Teilchen (oder Elektronendetektionseinheit) des REM 1 enthält die Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 und die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109.
Eine detaillierte Konfiguration des Pulshöhendetektors 151 unterscheidet sich von der des Intensitätsbilddetektors 150. Die Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 gibt ein Pulsstromsignal mit einer Stärke proportional zur Energie jedes einfallenden BSE 108 aus. Ein Halbleiterdetektor wie beispielsweise eine Si-PIN-Photodiode mit einem kleinen Schuss Rauschen wird als Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 verwendet.
Ein Raumwinkel einer elektronenempfindlichen Oberfläche (auch einfach als empfindliche Oberfläche bezeichnet) der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 ist, von der Probe 107 aus gesehen, kleiner als ein Raumwinkel einer empfindlichen Oberfläche der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 von der Probe 107 aus gesehen. Der Grund dafür ist, dass die Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 einen Grenzwert für eine Stromstärke der BSE 108 besitzt.
Um das Intensitätsbild mit einem hohen S/R-Verhältnis zu erfassen, ist es wünschenswert, einen großen BSE-Strom zu detektieren. Bei dem Pulshöhendetektor 151 ist es dagegen notwendig, ein Pulsstromsignal für jedes einzelne BSE separat zu erfassen. Außerdem ist die Ansprechgeschwindigkeit der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 begrenzt. Daher ist es wichtig, die Stromstärke der einfallenden BSE kleiner zu machen als die des Intensitätsbilddetektors.
Indem man den Raumwinkel der empfindlichen Oberfläche der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 von der Probe aus gesehen kleiner macht als den Raumwinkel der empfindlichen Oberfläche der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 von der Probe aus gesehen, kann eine BSE-Einfallmenge auf der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 kleiner gemacht werden als eine BSE-Einfallmenge auf der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109.
Der von der Probe 107 aus gesehene Raumwinkel hängt von einer Fläche der empfindlichen Oberfläche und einem Abstand von der Probe 107 zu der empfindlichen Oberfläche ab. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 an einer Position vorgesehen, die weiter von der Probe 107 entfernt ist als die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109. Außerdem ist die empfindliche Oberfläche der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 kleiner als die empfindliche Oberfläche der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109.
Um die Energieauflösung des Pulshöhendetektors 151 zu verbessern, ist es außerdem notwendig, in der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 erzeugtes Rauschen zu reduzieren. Das in der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 erzeugte Rauschen hängt von einer Größe einer parasitären Kapazität der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 ab, und wenn die parasitäre Kapazität kleiner wird, verringert sich das Rauschen. Die parasitäre Kapazität ist näherungsweise proportional zur Fläche der empfindlichen Oberfläche. Daher kann das in der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 erzeugte Rauschen reduziert werden, indem eine Größe der empfindlichen Oberfläche des Pulshöhendetektors 151 kleiner als die des Intensitätsbilddetektors 150 gemacht wird.
Es gibt auch einen Halbleiterdetektor wie beispielsweise einen Siliziumdriftdetektor (SDD), der die parasitäre Kapazität selbst dann reduzieren kann, wenn die empfindliche Oberfläche groß ist, und der als Elektronendetektionseinheit verwendet wird. Um die Energieauflösung des Pulshöhendetektors 151 zu verbessern, wird erwogen, den SDD zu verwenden. Wenn eine empfindliche Oberfläche des SDD groß ist, kann zum Beispiel die Stromstärke der BSE begrenzt werden, indem ein Abstand zwischen der Probe 107 und dem SDD vergrößert wird, oder indem die Intensitätsmessung und die Pulshöhenwertmessung in verschiedenen Perioden durchgeführt werden und ein Stromwert des Elektronenstrahls 102 für die Pulshöhenwertmessung reduziert wird.
Der von der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 ausgegebene Pulsstrom wird in die Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 eingespeist. Die Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 enthält einen Transimpedanzverstärker und eine Spannungsverstärkerschaltung. Eine Bandbreite des Transimpedanzverstärkers oder der Spannungsverstärkerschaltung des Pulshöhendetektors 151 ist breiter als die der Intensitätsbildverstärkungseinheit 110, so dass eine Pulswellenform beibehalten werden kann.
Die Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 wandelt den von der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 ausgegebenen Pulsstrom unter Verwendung des Transimpedanzverstärkers in eine Spannung um, und die Spannungsverstärkerschaltung verstärkt die Spannung auf einen Pegel, der von einer Schaltung in einer nachfolgenden Stufe problemlos verarbeitet werden kann. Die Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114 wandelt das von der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 ausgegebene Pulssignal von analog nach digital („AD-converts“) um. Die Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114 detektiert einen Pulshöhenwert, erstellt ein Histogramm für jedes Pixel eines Bildes und speichert das Histogramm als Energiespektrum in einem Histogrammspeicher.
Die Bildverarbeitungseinheit 115 erfasst Daten von dem Bildspeicher der Intensitätsbildbildgebungseinheit 111 und dem Histogrammspeicher der Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114, erzeugt spezifische Bilddaten und zeigt die Daten auf der Bildanzeigeeinheit 116 an.
Jede Bildverarbeitungseinheit 115 kann mit einem Prozessor, der ein Programm ausführt, ausgebildet sein. Diese Programme können von denselben oder verschiedene Prozessoren ausgeführt werden. Ein Teil oder alle diese Funktionen können mit einer spezifischen integrierten Schaltung ausgebildet sein. Ferner können die Intensitätsbildbildgebungseinheit 111 und die Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114 beispielsweise mit einem AD-Wandler, dem Histogrammspeicher und einem Prozessor wie einem FPGA ausgebildet sein.
2 zeigt ein Beispiel für ein Anzeigebild durch die Bildanzeigeeinheit 116 (ein Beispiel für die Ausgabeeinheit). Die Bildverarbeitungseinheit 115 stellt Helligkeit und Kontrast von Intensitätsbilddaten, die in dem Bildspeicher der Intensitätsbildbildgebungseinheit 111 gespeichert sind, ein und zeigt ein Intensitätsbild 117 auf der Bildanzeigeeinheit 116 an.
Nachfolgend wird ein Beispiel für das Anzeigen eines Bandpassbildes eines ROI 118 beschrieben, der durch den Benutzer auf dem Intensitätsbild 117 bestimmt wurde. Die Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114 speichert das Energiespektrum jedes Bildpixels.
Der Benutzer bestimmt einen Pixelpunkt 120, von dem ein Energiespektrum auf einem angezeigten temporären Bandpassbild 119 über eine GUI der Bildanzeigeeinheit 116 extrahiert wird. Die Bildverarbeitungseinheit 115 zeigt ein temporäres Bandpassbild an und erhält die Benutzerbezeichnung des Pixelpunkts 120. Das temporäre Bandpassbild ist zum Beispiel ein Allpassbild.
Das Allpassbild ist ein Bild, das eine Gesamtzahl von Frequenzen in einem gesamten Energiebereich jedes Bildpixels, das heißt, eine Gesamtzahl von Elektronen eines jeden Bildpixels, zeigt. Die Bildverarbeitungseinheit 115 erfasst das Energiespektrum eines jeden Pixels, das von der Pulshöhendiskriminierungsbildgebungseinheit 114 erfasst wurde, und berechnet die Gesamtzahl von Frequenzen in dem gesamten Energiebereich in jedem Pixel.
Die Bildverarbeitungseinheit 115 bewirkt, dass die Bildanzeigeeinheit 116 ein Energiespektrum 121 des durch den Benutzer bestimmten Pixelpunkts 120 anzeigt. Der Benutzer bestimmt über die GUI der Bildanzeigeeinheit 116 ein spezifisches Energieband 122 aus dem Energiespektrum 121 des Pixelpunkts 120.
Die Bildverarbeitungseinheit 115 erhält von dem Benutzer die Bezeichnung des Energiebandes 122, integriert die Frequenzen innerhalb des bestimmten Energiebandes und zeigt das Bandpassbild 119 an. Während er das angezeigte Bandpassbild 119 betrachtet, kann der Benutzer auch den Energieentnahmepixelpunkt 120 verschieben und das Energieband 122 zurücksetzen.
Ein Verfahren zum Verbessern der Energieauflösung eines durch den Pulshöhendetektor 151 durch digitale Signalverarbeitung erfassten Energiespektrums wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben. Jede der 3 bis 6 zeigt ein durch die Bildanzeigeeinheit 116 angezeigtes Bildbeispiel. In einigen Fällen kann ein gewünschter spektraler Peak nicht beobachtet werden, da die Energieauflösung des Pulshöhendetektors 151 unzureichend ist. In solchen Fällen kann die digitale Signalverarbeitung verwendet werden, um die Energieauflösung zu verbessern.
Als Algorithmen für die digitale Signalverarbeitung existieren ein direktes Verfahren und ein iteratives Verfahren. Das direkte Verfahren verbessert die Energieauflösung, indem zuvor eine inverse Matrix einer Antwortfunktionsmatrix des Pulshöhendetektors 151 erhalten und die inverse Matrix mit dem gemessenen Energiespektrum multipliziert wird. Das direkte Verfahren besitzt einen Vorteil, dass eine Berechnungsverarbeitungszeit entscheidend und kurz ist, aber eine Rate der Verbesserung der Energieauflösung gering ist.
Andererseits verwendet das iterative Verfahren die Antwortfunktionsmatrix, erhält aber nicht die inverse Matrix. Die Energieauflösung wird durch iterative Berechnung unter Verwendung eines Jacobi-Verfahrens oder eines Gauß-Seidel-Verfahrens verbessert. Das iterative Verfahren ist nicht entscheidend und in der Berechnungszeit lang, hat aber eine höhere Rate der Energieauflösungsverbesserung als das direkte Verfahren.
Wie in 3 dargestellt, zeigt die Bildverarbeitungseinheit 115 Tasten 123, 124, so dass der Benutzer einen der beiden Algorithmustypen auswählen kann. Zum Beispiel wird die Taste 123 als das direkte Verfahren und die Taste 124 als das iterative Verfahren bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt, wendet die Bildverarbeitungseinheit 115, wenn der Benutzer die Taste 123 drückt, das direkte Verfahren auf die durch den Pulshöhendetektor 151 erfassten Daten an und zeigt nach der Anwendung ein Energiespektrum 126 an. Zu dieser Zeit kann zugleich ein Energiespektrum 125 vor der Anwendung angezeigt werden, und der Benutzer kann die Spektren vergleichen, bevor und nachdem der Algorithmus angewandt wird. Bei dem Bildbeispiel von 4 ist das Energiespektrum 125 vor der Anwendung durch eine unterbrochene Linie dargestellt, und das Energiespektrum 126 nach der Anwendung ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Wenn Spektralpeaks, wie in 4 gezeigt, durch Anwenden des direkten Verfahrens separiert werden können, zeigt die Bildverarbeitungseinheit 115 dem Benutzer die Positionen 127 der Spektralpeaks an. Der Spektralpeak kann durch eine Ableitung des Spektrums spezifiziert werden. Anhand der Anzeige kann der Benutzer bestimmen, ob die Energieauflösung durch eine längere Berechnungsverarbeitungszeit verbessert werden soll oder nicht.
Wie in 5 dargestellt, wendet die Bildverarbeitungseinheit 115, wenn der Benutzer die Taste 124 drückt, das iterative Verfahren auf die durch den Pulshöhendetektor 151 detektierten Daten an und zeigt nach der Anwendung ein Energiespektrum 128 an. Das Energiespektrum 128 ist ein Energiespektrum, dessen Energieauflösung, verglichen mit dem durch das direkte Verfahren erhaltenen Energiespektrum 126 weiter verbessert ist. In dem Bildbeispiel von 5 ist das Energiespektrum 125 vor der Anwendung durch eine unterbrochene Linie dargestellt und das Energiespektrum 128 nach der Anwendung ist durch eine durchgezogene Linie dargestellt.
Der Benutzer kann ein oder mehr Energiebänder im Energiespektrum 126 oder 128 spezifizieren, nachdem die Energieauflösung verbessert wurde, und Bandpassbilder davon erfassen. 6 zeigt Bandpassbilder 119A, 119B von bestimmten Energiebänder 122A, 122B in jeweiligen Energiespektren 128A, 128B.
Genauer ausgedrückt zeigt die Bildanzeigeeinheit 116 das Energiespektrum 128A am Pixelpunkt 120A, und das Energieband 122A wird durch den Benutzer bestimmt. Das Bandpassbild 119A ist ein Bandpassbild dieses Energiebandes 122A. Das Bandpassbild 119A und das Intensitätsbild 117 sind in verschiedenen Farben überlappend dargestellt.
Die Bildanzeigeeinheit 116 zeigt weiterhin das Energiespektrum 128B am Pixelpunkt 120B, und das Energieband 122B wird durch den Benutzer bestimmt. Das Bandpassbild 119B ist ein Bandpassbild dieses Energiebandes 122B. Das Bandpassbild 119B und das Intensitätsbild 117 sind in verschiedenen Farben überlappend dargestellt.
Durch die überlappende Darstellung der Bandpassbilder der verschiedenen Energiebänder 122A, 122B auf den Intensitätsbildern 117 in verschiedenen Farben können Informationen über unterschiedliche Zusammensetzungen und eine Struktur in einer Tiefenrichtung der Probe leicht erkannt werden.
Wie oben beschrieben, können durch das getrennte Bereitstellen des BSE-Intensitätsbilddetektors und des BSE-Pulshöhendetektors sowohl das BSE-Intensitätsbild mit einem hohen S/R-Verhältnis als auch das Bandpassbild mit hoher Energieauflösung erfasst werden.
[Zweite Ausführungsform]
7 ist eine schematische Ansicht eines REM 1 gemäß der zweiten Ausführungsform. Dieselben Bezugszahlen sind denselben Elementen zugeordnet wie bei der in 1 gezeigten Konfiguration der ersten Ausführungsform. Einer der Unterschiede zwischen einer Konfiguration des REM 1 der vorliegenden Ausführungsform und der Konfiguration der ersten Ausführungsform ist die Konfiguration der BSE-Detektionseinheit (Detektionseinheit für geladene Teilchen) des REM 1.
Bei der ersten Ausführungsform ist die BSE-Detektionseinheit des REM 1 mit der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 und der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt, sind die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 und die Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 separate Einrichtungen und sind in unterschiedlichen Abständen von der Probe 107 angeordnet.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die BSE-Detektionseinheit (Detektionseinheit für geladene Partikel) des REM 1 eine Kombination eines Szintillators 130 und eines segmentierten Elektronendetektors 131 und befindet sich in einer Trommel in Form eines koaxialen Zylinders. 8 zeigt eine schematische Darstellung des Szintillators 130. Ferner zeigen die 9A und 9B schematische Darstellungen des segmentierten Elektronendetektors 131. Eine Si-PIN-Photodiode oder SiPM wird für den Elektronendetektor 131 verwendet.
Wenn das BSE 108 in den Szintillator 130 einschießt, werden Photonen erzeugt, deren Menge proportional zur Energie des BSE 108 ist. Der nachfolgende Elektronendetektor 131 detektiert die Photonen. Der Szintillator 130 und der Elektronendetektor 131 sind vorzugsweise nahe beieinander angeordnet, damit die Photonen möglichst nicht entweichen können. Wenn ein Abstand zwischen dem Szintillator 130 und dem Elektronendetektor 131 nicht verringert werden kann, wird ein Lichtleiter dazwischen angeordnet, um eine Menge an verlorenen Photonen zu reduzieren.
Der in 9A gezeigte, segmentierte Elektronendetektor 131 (eine empfindliche Oberfläche davon) ist entlang eines Umfangs in 12 gleiche Teile geteilt. Drei Teile 133A, 133B und 133C werden für das Intensitätsbild verwendet. Ein verbleibender Teil 132 wird für die Pulshöhendiskriminierung verwendet. Auf diese Weise wird eine große empfindliche Oberfläche für das Intensitätsbild festgelegt und eine kleine empfindliche Oberfläche wird für die Pulshöhendiskriminierung festgelegt. Infolgedessen ist die auf den Elektronendetektor 131 einfallende BSE-Stromstärke für das Intensitätsbild groß und ist für die Pulshöhendiskriminierung klein. Weiterhin ist, da die empfindliche Oberfläche für die Pulshöhendiskriminierung klein ist, auch die parasitäre Kapazität der Elektronendetektionseinheit klein.
Der in 9B gezeigte, segmentierte Elektronendetektor 131 (eine empfindliche Oberfläche davon) ist entlang eines Umfangs in 12 gleiche Teile geteilt. Acht Teile 133A bis 133H werden für das Intensitätsbild verwendet. Verbleibende vier Teile 132A bis 132D werden für die Pulshöhendiskriminierung verwendet. Auf diese Weise wird eine große empfindliche Oberfläche für das Intensitätsbild festgelegt und eine kleine empfindliche Oberfläche wird für die Pulshöhendiskriminierung festgelegt. Infolgedessen ist die auf den Elektronendetektor 131 einfallende BSE-Stromstärke für das Intensitätsbild groß und ist für die Pulshöhendiskriminierung klein. Weiterhin ist, da die empfindliche Oberfläche für die Pulshöhendiskriminierung klein ist, die parasitäre Kapazität der Elektronendetektionseinheit klein.
Weiterhin sind die Teile 132A bis 132D für die Pulshöhendiskriminierung in Bezug auf zwei beliebige vertikale Achsen in einer Ebene liniensymmetrisch. Ähnlich sind die Teile 133A bis 133H für das Intensitätsbild in Bezug auf zwei beliebige vertikale Achsen in einer Ebene liniensymmetrisch. Daher kann die Abhängigkeit des erfassten BSE 108 von einer Probenrichtung eliminiert und der Beleuchtungseffekt reduziert werden.
Wie oben beschrieben, kann durch Verwenden des großflächigen Teils der segmentierten Elektronendetektionseinheit für das Intensitätsbild und durch Verwenden der kleinen Fläche für die Pulshöhendiskriminierung sowohl das BSE-Intensitätsbild mit einem hohen S/R-Verhältnis als auch ein Bandpassbild mit hoher Energieauflösung erfasst werden.
[Dritte Ausführungsform]
10 ist eine schematische Ansicht eines REM 1 gemäß der dritten Ausführungsform. Dieselben Bezugszahlen sind denselben Elementen zugeordnet wie bei der in 1 gezeigten Konfiguration der ersten Ausführungsform. Einer der Unterschiede zwischen einer Konfiguration des REM 1 der vorliegenden Ausführungsform und der Konfiguration der ersten Ausführungsform ist die Konfiguration der BSE-Detektionseinheit (Detektionseinheit für geladene Teilchen) des REM 1.
11 zeigt einen Elektronendetektor 140 vom Pixeltyp, der eine BSE-Detektionseinheit gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Der Elektronendetektor 140 vom Pixeltyp enthält eine Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp, einen Schalter 144, einen Intensitätsbildvorverstärker 142 und einen Pulshöhendiskriminierungsvorverstärker 143. Eine Si-PIN-Photodiode oder SiPM oder dergleichen wird für die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp verwendet. Der Elektronendetektor 140 vom Pixeltyp ist mit einem Loch gebildet, durch das der Elektronenstrahl 102 hindurchtreten kann. Der Elektronendetektor 140 vom Pixeltyp ist unmittelbar unter der Objektivlinse angeordnet, so dass eine große Menge der von der Probe erzeugten BSE 108 detektiert werden kann.
Durch Steuern eines Verbindungszustands des Schalters 144 kann eine Verbindungsbeziehung zwischen jedem Pixel der Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp mit dem Intensitätsbildvorverstärker 142 und mit dem Pulshöhendiskriminierungsvorverstärker 143 bestimmt werden. Die Bildverarbeitungseinheit 115 steuert den Verbindungszustand des Schalters 144. 11 zeigt schematisch die Verbindung zwischen dem Schalter 144 und der Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp.
Der Intensitätsbildvorverstärker 142 und der Pulshöhendiskriminierungsvorverstärker 143 sind mit einem Transimpedanzverstärker ausgebildet, der ein von der Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp ausgegebenes Stromsignal in eine Spannung umwandelt. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform ist der Transimpedanzverstärker in der Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 und der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 enthalten. Die Intensitätsbildverstärkungseinheit 110 und die Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit 113 sind an Positionen entfernt von der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 109 und der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung 112 vorgesehen und sind durch ein Kabel damit verbunden.
Andererseits ist der Transimpedanzverstärker bei der dritten Ausführungsform an einer Position angeordnet, die sich näher an der Elektronendetektionseinheit befindet. Dadurch können die parasitäre Kapazität und die parasitäre Induktivität eines Drahtes zwischen der Elektronendetektionseinheit und dem Transimpedanzverstärker reduziert werden, wodurch Rauschen verringert und Signalschwingungen verhindert werden können.
Bei einem Beispiel sind die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp, der Schalter 144 und die Vorverstärker 142, 143 integral auf einer integrierten Halbleiterschaltung (einer integrierten Schaltung auf demselben Halbleitersubstrat) montiert. Die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp und der Schalter 144 sind integral auf einer integrierten Halbleiterschaltung montiert, und die integrierte Siliziumschaltung kann mit den Vorverstärkern 142, 143, die andere Halbleiterelemente auf einer Leiterplatte sind, über einen gedruckten Draht verbunden sein.
Die 12, 13 und 14 sind Draufsichten, die Beispiele für die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp von verschiedenen Schaltverbindungsbeispielen in der dritten Ausführungsform zeigen. Die 12, 13 und 14 zeigen empfindliche Oberflächen der Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp. Die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp ist mit einer Vielzahl von durch ein Viereck dargestellten Pixeln ausgebildet.
In der Draufsicht befinden sich die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp und die Pixel in einer positiven Richtung. Ein Loch, durch das der Elektronenstrahl 102 hindurchtritt, ist in einer Mitte der Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp gebildet. Eine empfindliche Oberfläche der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 145 ist mit weißen Pixeln ausgebildet und eine empfindliche Oberfläche der Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung ist mit schraffierten Pixeln ausgebildet.
In einem beliebigen der in den 12, 13 und 14 gezeigten Beispiele ist eine empfindliche Oberfläche der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 145 größer als eine empfindliche Oberfläche der Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung. Infolgedessen steigt die auf die Elektronendetektionseinheit 141 vom Pixeltyp einfallende BSE-Stromstärke für das Intensitätsbild und die BSE-Stromstärke für die Pulshöhendiskriminierung sinkt. Weiterhin kann, da die empfindliche Oberfläche der Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung klein ist, die parasitäre Kapazität der Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung verringert werden.
Bei dem in 12 gezeigten Beispiel sind die Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung und die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 145 jeweils liniensymmetrisch in Bezug auf eine Achse, die sich in einer Links-Rechts-Richtung der Zeichnung erstreckt, jedoch asymmetrisch in Bezug auf die Achse, die sich in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung erstreckt. Daher besteht die Abhängigkeit des erfassten BSE 108 von der Probenrichtung.
Bei dem in den 13 und 14 gezeigten Beispiel ist die Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung mit einer Vielzahl von Abschnitten derselben Form, die in Umfangsrichtung getrennt sind, ausgebildet. Die Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung und die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 145 sind in Bezug auf jede von zwei orthogonalen Achsen zeilensymmetrisch. Dadurch kann die bei dem Beispiel von 12 erzeugte Abhängigkeit der erfassten BSE 108 von der Probenrichtung eliminiert werden und der Beleuchtungseffekt kann verringert werden.
Wie oben beschrieben, können durch Verwenden des großflächigen Teils der pixelsegmentierten Elektronendetektionseinheit für das BSE-Intensitätsbild und durch Verwenden des kleinen Bereichs für die BSE-Pulshöhendiskriminierung sowohl das BSE-Intensitätsbild mit einem hohen S/R-Verhältnis als auch das Bandpassbild mit hoher Energieauflösung erfasst werden.
[Vierte Ausführungsform]
Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform sind die empfindliche Oberfläche der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit und die empfindliche Oberfläche der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung unterschiedlich, die empfindlichen Oberflächen sind an unterschiedlichen Positionen angeordnet, und ihre Positionen und Formen sind fest. Zum Beispiel werden bei dem in 9A gezeigten segmentierten Elektronendetektor 131 der zweiten Ausführungsform immer die drei Teile 133A, 133B und 133C für die Intensitätsbilder verwendet und ein Teil 132 wird immer für die Pulshöhendiskriminierung verwendet. Die Teile 133A, 133B und 133C sind an anderen Positionen als der Teil 132 angeordnet, und ihre Formen sind konstant.
Alternativ sind bei dem in den 12, 13 und 14 gezeigten Beispiel der dritten Ausführungsform die Elektronendetektionseinheit 146 zur Pulshöhendiskriminierung und die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit 145 an verschiedenen Positionen angeordnet und ihre Positionen und Formen sind fest. Auf diese Weise können durch Anordnen der Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit und der Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung an verschiedenen Positionen ein Intensitätsbildelektron und ein Pulshöhendiskriminierungselektron zugleich gemessen werden.
Im Gegensatz zu diesen Ausführungsformen wird in der vorliegenden Ausführungsform sowohl für das Intensitätsbildelektron als auch für das Pulshöhendiskriminierungselektron eine gemeinsame empfindliche Oberfläche verwendet. Das heißt, eine physikalische Elektronendetektionseinheit wird gemeinsam für das Intensitätsbild und die Pulshöhendiskriminierung verwendet. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Elektronendetektionseinheit für das Intensitätsbild in einer ersten Periode verwendet und die Elektronendetektionseinheit wird für die Pulshöhendiskriminierung in einer von der ersten Periode verschiedenen zweiten Periode verwendet. Die Elektronendetektionseinheit ist in der ersten Periode die Intensitätsbild-Elektronendetektionseinheit und ist in der zweiten Periode die Elektronendetektionseinheit zur Pulshöhendiskriminierung. Infolgedessen kann die Anzahl von Komponenten der Elektronendetektionseinheit verringert werden und die Fläche einer intensitätsempfindlichen Oberfläche vergrößert werden.
Zum Beispiel ist die Elektronendetektionseinheit (Detektionseinheit für geladene Teilchen) des REM 1 wie bei der zweiten Ausführungsform eine Kombination aus dem Szintillator 130 und dem segmentierten Elektronendetektor 131. Die Elektronendetektionseinheit ist über einen Schalter mit der Intensitätsbildverstärkungseinheit und der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit verbunden. Die Bildverarbeitungseinheit 115 betätigt den Schalter, um die Elektronendetektionseinheit mit der Intensitätsbildverstärkungseinheit oder der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit zu verbinden.
Zum Beispiel verbindet die Bildverarbeitungseinheit 115 in der ersten Periode die Intensitätsbildverstärkungseinheit mit dem gesamten oder einem Teil des segmentierten Elektronendetektors 131. In der zweiten Periode verbindet die Bildverarbeitungseinheit 115 einen Teil eines Abschnitts des Elektronendetektors 131 mit der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit. Bei einem anderen Beispiel kann die Bildverarbeitungseinheit 115 in der zweiten Periode alle Teile des Elektronendetektors 131 mit der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit verbinden und eine Stromstärke des Elektronenstrahls 102 kleiner als in der ersten Periode machen. Diese Steuerung kann auch auf einen unsegmentierten Elektronendetektor angewandt werden.
Als weiteres Beispiel kann die Elektronendetektionseinheit (Detektor für geladene Teilchen) des REM 1 der Elektronendetektor vom Pixeltyp wie bei der dritten Ausführungsform sein. In der ersten Periode verbindet die Bildverarbeitungseinheit 115 die Intensitätsbildverstärkungseinheit mit allen Pixeln. In der zweiten Periode verbindet die Bildverarbeitungseinheit 115 einige Pixel mit der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit. Die Bildverarbeitungseinheit 115 kann in der zweiten Periode sämtliche der Pixel mit der Pulshöhendiskriminierungsverstärkungseinheit verbinden und die Stromstärke des Elektronenstrahls 102 kleiner als die in der ersten Periode machen.
Wie oben beschrieben, kann durch Verringern eines Pulshöhendiskriminierungs-BSE-Stroms und Erhöhen eines Intensitätsbild-BSE-Stroms sowohl das BSE-Intensitätsbild mit hohem S/R-Verhältnis als auch das Bandpassbild mit hoher Energieauflösung erfasst werden.
Die Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und enthält verschiedene Modifikationen. Zum Beispiel sind die oben beschriebenen Ausführungsformen zum leichten Verständnis der Erfindung ausführlich beschrieben, und die Erfindung ist nicht notwendigerweise auf jene einschließlich all der oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Darüber hinaus kann ein Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform ersetzt werden, und die Konfiguration einer anderen Ausführungsform kann der Konfiguration einer Ausführungsform hinzugefügt werden. Darüber hinaus kann ein Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzugefügt, entfernt oder durch eine andere Konfiguration ersetzt werden.
Weiterhin kann jede der oben beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Prozesseinheiten und dergleichen teilweise oder vollständig durch Hardware wie durch Design unter Verwendung einer integrierten Schaltung implementiert werden. Weiterhin können die obigen Konfigurationen, Funktionen oder dergleichen durch Software mittels eines Prozessors implementiert werden, der ein Programm zum Implementieren der jeweiligen Funktionen interpretiert und ausführt. Informationen von Programmen, Tabellen, Dateien oder dergleichen zum Implementieren jeder Funktion können in einer Aufzeichnungseinrichtung wie beispielsweise einem Speicher, einer Festplatte und einem Solid-State-Laufwerk (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium wie einer IC-Karte, einer SD-Karte, abgelegt werden.
Weiterhin zeigen Steuerungs- und Informationsleitungen diejenigen, die für die Beschreibung als notwendig erachtet werden, und nicht unbedingt alle Steuerungs- und Informationsleitungen sind auf dem Produkt abgebildet. In der Praxis kann man davon ausgehen, dass fast alle Konfigurationen miteinander verbunden sind.

Claims

Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen, die aufweist: eine Quelle (101) für einen Strahl (102) geladener Teilchen, die dazu ausgebildet ist, einen Strahl geladener Teilchen, mit dem eine Probe (107) bestrahlt wird, zu erzeugen; eine Detektionseinheit (150, 151) für geladene Teilchen, die dazu ausgebildet ist, geladene Teilchen, die erzeugt werden, wenn die Probe mit dem Strahl geladener Teilchen bestrahlt wird, zu detektieren; eine Intensitätsdatenerzeugungseinheit (109, 110, 111), die dazu ausgebildet ist, Intensitätsdaten der durch die Detektionseinheit für geladene Teilchen detektierten, geladenen Teilchen zu erzeugen; eine Pulshöhenwertdatenerzeugungseinheit (112, 113, 114), die dazu ausgebildet ist, Pulshöhenwertdaten der durch die Detektionseinheit für geladene Teilchen detektierten, geladenen Teilchen zu erzeugen; und eine Ausgabeeinheit (116), die dazu ausgebildet ist, ein erstes Bild der Probe basierend auf den Intensitätsdaten und ein zweites Bild der Probe basierend auf den Pulshöhenwertdaten auszugeben; wobei in der Detektionseinheit für geladene Teilchen ein von der Probe aus gesehener Raumwinkel einer für geladene Teilchen empfindlichen Oberfläche (109) zur Erzeugung der Intensitätsdaten größer ist als ein von der Probe aus gesehener Raumwinkel einer für geladene Teilchen empfindlichen Oberfläche (112) zur Erzeugung der Pulshöhenwertdaten.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei in der Detektionseinheit (150, 152) für geladene Teilchen ein für geladene Teilchen empfindlicher Oberflächenbereich zur Erzeugung der Intensitätsdaten größer ist als ein für geladene Teilchen empfindlicher Oberflächenbereich zur Erzeugung der Pulshöhenwertdaten.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei die Detektionseinheit (150, 151) enthält: eine erste Detektionseinheit (109) für geladene Teilchen, die dazu ausgebildet ist, ein geladenes Teilchen, für das die Intensitätsdaten erzeugt werden, zu detektieren; und eine zweite Detektionseinheit (112) für geladene Teilchen, die an einer von der ersten Detektionseinheit für geladene Teilchen verschiedenen Position angeordnet und dazu ausgebildet ist, ein geladenes Teilchen, für das die Pulshöhenwertdaten erzeugt werden, zu detektieren.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 3, wobei die Detektionseinheit für geladene Teilchen eine Vielzahl von Pixeln enthält: und ein erster Teil der Vielzahl von Pixeln zum Detektieren eines geladenen Teilchens, für das die Intensitätsdaten erzeugt werden, verwendet wird, ein zweiter Teil der Vielzahl von Pixeln zum Detektieren eines geladenen Teilchens, für das die Pulshöhenwertdaten erzeugt werden, verwendet wird, und die Anzahl von Pixeln im ersten Teil größer als die Anzahl von Pixeln im zweiten Teil ist.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei die Detektionseinheit (150, 151) für geladene Teilchen und ein Vorverstärker (142, 143), der dazu ausgebildet ist, ein Stromsignal der Detektionseinheit für geladene Teilchen zu verstärken, in einer integrierten Siliziumschaltung untergebracht sind.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei das zweite Bild ein Bandpassbild, das ein Energieband eines Teils eines Energiespektrums der geladenen Teilchen verwendet, ist.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 6, wobei die Ausgabeeinheit (116) das erste Bild und das zweite Bild überlappend anzeigt.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 1, wobei digitale Signalverarbeitung durchgeführt wird, um die Energieauflösung der Pulshöhenwertdaten zu verbessern.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 8, wobei ein Algorithmus der digitalen Signalverarbeitung entsprechend einer Benutzerbestimmung umgeschaltet wird.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 8, wobei die Ausgabeeinheit (116) ein Energiespektrum mit Spitzen, die durch Anwendung des Algorithmus der digitalen Signalverarbeitung getrennt sind, anzeigt.
Einrichtung für einen Strahl geladener Teilchen gemäß Anspruch 8, wobei die Ausgabeeinheit (116) zugleich ein Energiespektrum anzeigt, nachdem die digitale Signalverarbeitung durchgeführt worden ist, und ein Energiespektrum, bevor die digitale Signalverarbeitung durchgeführt wird.