JP2000338408A - Microscope - Google Patents

Microscope

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JP2000338408A
JP2000338408A JP11148478A JP14847899A JP2000338408A JP 2000338408 A JP2000338408 A JP 2000338408A JP 11148478 A JP11148478 A JP 11148478A JP 14847899 A JP14847899 A JP 14847899A JP 2000338408 A JP2000338408 A JP 2000338408A
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JP
Japan
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sample
electron beam
ccd
observed
electron
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Application number
JP11148478A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuyuki Kinoshita
勝之 木下
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To multi-purposefully and efficiently detect an electron radiated by the radiation of an electron beam by analyzing the shape of a sample to be observed based on detection information obtained by detecting at least a secondary electron by a solid-state image pickup means. SOLUTION: The electron beam outputted from an electron gun 1 passes through the open hole of a CCD 6 after its spot diameter is adjusted by a diaphragm aperture 14 and a converging lens 15, and is radiated to the sample 16. The electron beam radiated to the sample 16 radiates the secondary electron and also is scattered on the surface of the sample 16. The radiated secondary electron and the scattered electron receive force by electric field and are pulled to the CCD 6 side, and made incident on the photosensitive surface of the CCD 6 opposed proximately to the sample 16. A detection signal made incident and detected is inputted in a computer 10 through a camera head 8 and a CCU 9, and processed and displayed as an output image corresponding to the radiated electron detected by the CCD 6 on a television monitor 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、物体に電子線又は
光を照射して、放射する電子又は散乱/反射する光を検
出・分析して、物体の形状を再構成する顕微鏡に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microscope for irradiating an object with an electron beam or light, detecting and analyzing emitted electrons or scattered / reflected light, and reconstructing the shape of the object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、光学顕微鏡では識別すること
ができない物体等の観察に用いられる走査型電子顕微鏡
が知られている。この走査型電子顕微鏡は、電子線を走
査しながら試料に照射し、試料から放射される二次電子
の多少を検出し、コントラストにして表示するものであ
る。この走査型電子顕微鏡は、電子線を試料に照射した
際に放射される二次電子の多少が、試料形状の凹凸によ
って異なることを利用したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning electron microscope used for observing an object or the like which cannot be identified by an optical microscope has been known. The scanning electron microscope irradiates a sample while scanning an electron beam, detects the amount of secondary electrons emitted from the sample, and displays the detected secondary electrons in contrast. This scanning electron microscope utilizes the fact that the amount of secondary electrons emitted when irradiating a sample with an electron beam varies depending on the unevenness of the sample shape.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記顕
微鏡は、試料表面から放射される二次電子の量のみを検
出して画像を再構成しており、充分な観察を行うことが
できない。また、二次電子を検出するための二次電子検
出器は、照射される電子線の妨げにならないように、試
料から離隔した位置に配置せざるを得ず、二次電子の検
出効率が良くなかった。
However, the microscope described above reconstructs an image by detecting only the amount of secondary electrons emitted from the sample surface, and cannot perform sufficient observation. In addition, the secondary electron detector for detecting secondary electrons must be arranged at a position away from the sample so as not to hinder the irradiated electron beam, and the secondary electron detection efficiency is high. Did not.

【0004】そこで、本発明は、電子線の照射によって
放射される電子を、多面的かつ効率良く検出できる顕微
鏡を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a microscope capable of efficiently detecting electrons emitted by irradiation with an electron beam in a multifaceted manner.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の顕微鏡は、真空
中で被観察試料に照射される電子線を出力する電子線発
生手段と、電子線発生手段と被観察試料との間に感光面
を被観察試料に対向して配置され、電子線発生手段から
出力された電子線が通過するための電子線通過部を有す
る固体撮像手段と、電子線発生手段と固体撮像手段の間
に配置され、電子線を偏向して被観察試料における電子
線の照射位置を変える偏向手段と、電子線の照射により
被観察試料から放射される電子のうち、少なくとも二次
電子が固体撮像手段によって検出されることによって得
られる検出情報に基づいて被観察試料の形状を分析する
分析手段とを備えることを特徴とする。このように、固
体撮像手段を試料に対向して配置することにより、試料
から放射される電子を検出することができる。
A microscope according to the present invention comprises an electron beam generating means for outputting an electron beam irradiated to a sample to be observed in a vacuum, and a photosensitive surface between the electron beam generating means and the sample to be observed. A solid-state imaging device having an electron beam passage portion through which an electron beam output from the electron beam generation device passes, and disposed between the electron beam generation device and the solid-state imaging device. Deflection means for deflecting the electron beam to change the irradiation position of the electron beam on the sample to be observed, and at least secondary electrons among the electrons emitted from the sample to be observed by the irradiation of the electron beam are detected by the solid-state imaging means Analyzing means for analyzing the shape of the sample to be observed based on the detection information obtained thereby. Thus, by arranging the solid-state imaging means so as to face the sample, electrons emitted from the sample can be detected.

【0006】また、本発明の顕微鏡は、被観察試料に照
射される照射光を出力する光源と、光源と被観察試料と
の間に感光面を被観察試料に対向して配置され、光源か
ら出力された照射光が通過又は透過するための照射光通
過/透過部を有する固体撮像手段と、固体撮像手段に対
して、相対移動可能とされている被観察試料を載置する
ための試料ステージと、固体撮像手段による検出情報に
基づいて被観察試料の形状を分析する分析手段とを備え
ることを特徴とする。このように、固体撮像手段を試料
に対向して配置することにより、試料において散乱又は
反射した光を検出することができる。
The microscope of the present invention has a light source for outputting irradiation light to be irradiated on the sample to be observed, and a photosensitive surface disposed between the light source and the sample to be observed, facing the sample to be observed. A solid-state imaging unit having an irradiation light passing / transmitting unit for transmitting or transmitting the output irradiation light, and a sample stage for mounting a sample to be observed that is movable relative to the solid-state imaging unit And analysis means for analyzing the shape of the sample to be observed based on information detected by the solid-state imaging means. Thus, by arranging the solid-state imaging means so as to face the sample, light scattered or reflected on the sample can be detected.

【0007】また、本発明の顕微鏡において、光源は、
照射光としてX線を出力することを特徴としても良い。
このような構成とすることにより、試料内部からの散乱
光も取得できる。
In the microscope of the present invention, the light source is
It may be characterized by outputting X-rays as irradiation light.
With such a configuration, scattered light from the inside of the sample can also be obtained.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を図を用
いて説明する。各図において同一の要素には同一の符号
を付し、重複する説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the respective drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping description will be omitted.

【0009】図1は、第1実施形態の顕微鏡を示す図で
ある。顕微鏡は、電子線発生手段である電子銃1と、電
子線の軌道近くに設けられた偏向手段2と、出力された
電子線の軌道上に配置された試料ステージ5と、試料ス
テージ5の試料載置面に対向して配置されると共に、開
孔(電子線通過部)を有する固体撮像装置(以下「CC
D」という)6と、このCCD6と電気接続されたCC
D駆動回路を有するカメラヘッド8と、このカメラヘッ
ド8を制御するカメラコントロールユニット(以下「C
CU」という)9と、CCD6によって得られた検出信
号を処理するコンピュータ10と、CCD6から得られ
る検出信号に基づいて出力像を出力する第一テレビモニ
タ11と、得られた出力像信号をさらにコンピュータ1
0で処理して出力する第二テレビモニタ12とから構成
されている。
FIG. 1 is a diagram showing a microscope according to the first embodiment. The microscope includes an electron gun 1 serving as an electron beam generating means, a deflecting means 2 provided near the trajectory of the electron beam, a sample stage 5 arranged on the trajectory of the output electron beam, and a sample on the sample stage 5. A solid-state imaging device (hereinafter, referred to as a “CC”) having an opening (an electron beam passage portion) and
D ”) 6 and the CC electrically connected to the CCD 6
A camera head 8 having a D drive circuit, and a camera control unit (hereinafter referred to as “C
9), a computer 10 for processing the detection signal obtained by the CCD 6, a first television monitor 11 for outputting an output image based on the detection signal obtained from the CCD 6, and a further output image signal. Computer 1
And a second television monitor 12 for processing and outputting at 0.

【0010】本実施形態の特徴部分の構成を詳しく説明
する。
The configuration of the characteristic portion of the present embodiment will be described in detail.

【0011】CCD4は、特開平9−318437号公
報に記載のCCDと同様の構成となっており、感光面の
中央に直径200μmの開孔が形成されている。電子銃
1とCCD6との間の電子線軌道上には、絞りアパーチ
ャ14及び収束レンズ15が配置され、電子線がCCD
6の開孔に入射されるように電子線断面の直径(スポッ
ト径)を調節している。
The CCD 4 has the same configuration as that of the CCD disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-31837, and has an opening having a diameter of 200 μm in the center of the photosensitive surface. An aperture aperture 14 and a converging lens 15 are arranged on an electron beam orbit between the electron gun 1 and the CCD 6.
The diameter (spot diameter) of the cross section of the electron beam is adjusted so as to be incident on the opening 6.

【0012】また、絞りアパーチャ14とCCD6との
間における電子線の軌道近くに設けられた偏向手段2
は、電子線に電圧を印加する偏向電極3と、印加電圧を
制御する偏向回路4とから構成されており、偏向回路4
はコンピュータ10と接続されている。
A deflecting means 2 provided near the trajectory of the electron beam between the aperture aperture 14 and the CCD 6.
Comprises a deflection electrode 3 for applying a voltage to the electron beam and a deflection circuit 4 for controlling the applied voltage.
Is connected to the computer 10.

【0013】また、試料ステージ5は、コンピュータ1
0によって制御されるステージ制御器13と接続されて
おり、試料ステージ5はこのステージ制御器13により
二種類の移動が可能となっている。第一は、CCD6の
感光面と所定の間隔を保った電子線と直交する方向の移
動であり、第二は、CCD6の感光面に近接もしくは離
隔する電子線方向の移動である。
The sample stage 5 is a computer 1
The sample stage 5 is connected to a stage controller 13 which is controlled by 0 and the sample controller 5 can be moved in two types by the stage controller 13. The first is a movement in a direction orthogonal to the electron beam at a predetermined distance from the photosensitive surface of the CCD 6, and the second is a movement in an electron beam direction approaching or separating from the photosensitive surface of the CCD 6.

【0014】感光面が試料ステージ5に対向されるCC
D6は、その感光面と試料16の表面との間隔が5mm
となる位置において、試料ステージ5の試料載置面と平
行になるように配置され、図示しない支持機構により支
持されるセラミックパッケージ7に固定されている。ま
た、試料ステージ5とCCD6との間は、CCD6側が
高電圧となる向きに8kVの電圧が印加され、電界が生
じている。
The CC whose photosensitive surface faces the sample stage 5
D6 is 5 mm between the photosensitive surface and the surface of the sample 16.
At a position indicated by the following, it is arranged so as to be parallel to the sample mounting surface of the sample stage 5, and is fixed to a ceramic package 7 supported by a support mechanism (not shown). Further, a voltage of 8 kV is applied between the sample stage 5 and the CCD 6 in a direction in which the CCD 6 becomes a high voltage, and an electric field is generated.

【0015】また、図1の点線17で囲まれた各構成部
分、すなわち電子銃1、絞りアパーチャ14、偏向電極
3、CCD6及び試料ステージ5は、図示しない真空容
器内に収められている。
The components surrounded by the dotted line 17 in FIG. 1, that is, the electron gun 1, the aperture aperture 14, the deflection electrode 3, the CCD 6, and the sample stage 5 are housed in a vacuum vessel (not shown).

【0016】次に、実施形態の顕微鏡の動作について説
明する。電子銃1から出力された電子線は、絞りアパー
チャ14及び収束レンズ15によってそのスポット径を
調節されてCCD6の開孔を通過し、試料16に照射さ
れる。試料16に照射された電子線は、二次電子を放射
させると共に、試料16表面で散乱する。放射した二次
電子及び散乱電子(以下「二次電子」及び「散乱電子」
を総称して「放射電子」という)は、電界による力を受
けてCCD6側に引っ張られ、試料16に近接して対向
されたCCD6の感光面に入射される。CCD6感光面
に入射され検出された検出信号は、カメラヘッド8及び
CCU9を通じて、コンピュータ10に入力される。入
力された検出信号は、コンピュータ10で処理され、第
一テレビモニタ11上に、CCD6で検出された放射電
子に対応する出力像として表示される。
Next, the operation of the microscope according to the embodiment will be described. The electron beam output from the electron gun 1 has its spot diameter adjusted by the aperture aperture 14 and the converging lens 15, passes through the aperture of the CCD 6, and irradiates the sample 16. The electron beam applied to the sample 16 emits secondary electrons and scatters on the surface of the sample 16. Emitted secondary electrons and scattered electrons (hereinafter "secondary electrons" and "scattered electrons"
Are collectively referred to as “radiated electrons”), are pulled toward the CCD 6 by the force of the electric field, and are incident on the photosensitive surface of the CCD 6 opposed to the sample 16. A detection signal incident on the photosensitive surface of the CCD 6 and detected is input to the computer 10 through the camera head 8 and the CCU 9. The input detection signal is processed by the computer 10 and displayed on the first television monitor 11 as an output image corresponding to the emitted electrons detected by the CCD 6.

【0017】CCD6で検出される放射電子に対応する
出力像について、図2〜図5を用いて具体的に説明す
る。図2、図4は、試料16に照射される電子線及び放
射電子の様子を示す部分図であり、図3、図5は、CC
D6で検出される放射電子に対応する出力像を示す図で
ある。
An output image corresponding to the emitted electrons detected by the CCD 6 will be specifically described with reference to FIGS. FIGS. 2 and 4 are partial views showing the state of the electron beam and the emitted electrons irradiated on the sample 16, and FIGS.
It is a figure showing an output image corresponding to emitted electrons detected at D6.

【0018】試料16表面が電子線に対して垂直な場
合、放射電子は電子線の入射点からほぼ一様に広がって
CCD6感光面に入射される(図2参照)。なお、この
軌跡が放物線状になるのは、CCD6と試料ステージ5
の間に電界が生じているためである。
When the surface of the sample 16 is perpendicular to the electron beam, the emitted electrons spread almost uniformly from the point of incidence of the electron beam and enter the CCD 6 photosensitive surface (see FIG. 2). Note that this locus becomes parabolic because the CCD 6 and the sample stage 5
This is because an electric field is generated between them.

【0019】この場合の出力像22は、図3に示される
通りである。図3について説明すると、中央の+型マー
クはCCD6の開孔中心を示すマーカー信号21であ
る。また、マーカー信号21を囲む半径r1の円23
は、二次電子の広がりの限界を示す理論上の境界線であ
る。この円23の半径は、試料16表面から放射される
二次電子の有するエネルギーから算出される。
The output image 22 in this case is as shown in FIG. Referring to FIG. 3, the center + mark is a marker signal 21 indicating the center of the opening of the CCD 6. Also, a circle 23 of radius r 1 surrounding the marker signal 21
Is the theoretical boundary that indicates the limit of secondary electron spread. The radius of the circle 23 is calculated from the energy of the secondary electrons emitted from the surface of the sample 16.

【0020】以下、この点について説明する。電子線の
照射により試料16から放射される放射電子は、広がり
をもってCCD6感光面に検出されるが、このCCD6
感光面における広がりは、放射電子の飛散方向と放射時
の初速度に依存する。すなわち、飛散方向についてはC
CD6感光面に平行に近くなるほど、初速度については
大きいほど、CCD6感光面に検出される放射電子の広
がりは大きくなる。従って、二次電子がCCD6感光面
と平行に飛散した場合に、最も大きい広がりをもって二
次電子が検出され、これが二次電子の広がりの限界、す
なわち半径r1の円として求められる。具体的に、2k
eVのエネルギーの電子ビームが試料16表面に入射す
る場合、CCD6感光面と試料16の間の距離が5m
m、印加電圧が8kVのとき、二次電子は数eVにピー
クを持つ数10eVの幅にわたるエネルギー(最高10
0eV程度)を有するので、二次電子の広がりの限界、
すなわち円23の半径r1は1.1mmと算出される。
Hereinafter, this point will be described. The emitted electrons emitted from the sample 16 by the irradiation of the electron beam are spread and detected on the photosensitive surface of the CCD 6.
The spread on the photosensitive surface depends on the scattering direction of the emitted electrons and the initial velocity at the time of emission. That is, for the scattering direction, C
The closer to the parallel surface of the CD6 photosensitive surface and the greater the initial velocity, the greater the spread of emitted electrons detected on the CCD6 photosensitive surface. Therefore, secondary electrons when splashed in parallel with CCD6 photosensitive surface, is detected secondary electrons with the largest spread, which spread the limitations of secondary electrons, that is determined as a circle having a radius r 1. Specifically, 2k
When an electron beam having an energy of eV is incident on the surface of the sample 16, the distance between the CCD 6 photosensitive surface and the sample 16 is 5 m.
m, when the applied voltage is 8 kV, the secondary electrons have an energy over a width of several tens eV having a peak at several eV (up to 10 eV).
0 eV), which limits the spread of secondary electrons,
That is, the radius r 1 of the circle 23 is calculated to be 1.1 mm.

【0021】この円23を利用すれば、さらに詳細な分
析を行うことが可能となる。例えば、r1≦1.1mm
に対応する放射電子の積分値I1の空間分布を第二テレ
ビモニター12に表示すれば、ほとんど二次電子のみに
よる試料像が得られる。また、散乱電子による像は、散
乱電子が二次電子より大きいエネルギーを有する(約2
keV)ことから、二次電子の像より広がっており、r
1≧1.1mmに対応する放射電子の積分値I2の空間分
布を表示すれば、ほとんど散乱電子のみによる試料像が
得られる。さらに、I2/(I1+I2)の空間分布を表
示することも可能である。従来の走査型電子顕微鏡で
は、試料面の各点において放射される二次電子の総量に
基づいて像を形成していたが、本発明によれば上記説明
のように、放出電子のエネルギーを選択して像を形成す
ることができるので、従来の走査型電子顕微鏡で得られ
ていた像とは異なるコントラストの像が得られたり、こ
れまで見えなかったものが見えることとなる。
The use of the circle 23 enables more detailed analysis. For example, r 1 ≦ 1.1 mm
By displaying the spatial distribution of the integral value I 1 of the corresponding emission electron to the second television monitor 12, a sample image is obtained by only little secondary electrons. Also, the image due to the scattered electrons has an energy in which the scattered electrons are larger than the secondary electrons (about 2
keV), it is wider than the secondary electron image, and r
By displaying the spatial distribution of the integral value I 2 corresponding emission electron to 1 ≧ 1.1 mm, a sample image is obtained by only little scattered electrons. Furthermore, it is also possible to display the spatial distribution of I 2 / (I 1 + I 2 ). In the conventional scanning electron microscope, an image is formed based on the total amount of secondary electrons emitted at each point on the sample surface. However, according to the present invention, the energy of the emitted electrons is selected as described above. Therefore, an image having a contrast different from that obtained by a conventional scanning electron microscope can be obtained, or an image which has not been seen can be seen.

【0022】次に、電子線照射位置において試料16表
面が電子線に対して傾斜している場合について説明す
る。この場合は、傾斜した試料16表面の法線の周りに
ほぼ一様に広がって放射電子が放射される(図4参
照)。この放射電子の出力像22は、図5に示される通
りである。この検出結果から、放射電子の像22の重心
24と、開孔中心との距離D1を求めることができ、求
めた距離D1と試料16及びCCD6感光面の距離D0
から、電子線入射位置における試料16表面の平均的な
傾斜角度が算出される。なお、試料16表面の凹凸は、
試料16とCCD6感光面との距離D0に対して十分小
さいと考えて良い。
Next, a case where the surface of the sample 16 is inclined with respect to the electron beam at the electron beam irradiation position will be described. In this case, radiated electrons are emitted almost uniformly around the normal to the surface of the inclined sample 16 (see FIG. 4). The output image 22 of the emitted electrons is as shown in FIG. From this detection result, the distance D 1 between the center of gravity 24 of the image 22 of the emitted electrons and the center of the aperture can be obtained. From the obtained distance D 1 and the distance D 0 between the sample 16 and the photosensitive surface of the CCD 6, the electron beam is obtained. The average inclination angle of the surface of the sample 16 at the incident position is calculated. The irregularities on the surface of the sample 16 are as follows:
It can be considered that the distance is sufficiently smaller than the distance D 0 between the sample 16 and the photosensitive surface of the CCD 6.

【0023】次に、試料16の形状の再構成について説
明する。コンピュータ10から偏向回路4に指示を与
え、偏向電極3に電圧を印加すると、電子線の方向が変
えられ、試料16表面における電子線の照射スポットを
変えることができる。コンピュータ10の制御により、
順次照射スポットを変えていくことによって、試料16
表面において電子線を走査することができ、試料6上の
各点における放射電子に基づく検出信号を得ることがで
きる。ただし、この場合には、放射電子の像22は、偏
向された量に応じて開孔の中心からずれるので、そのず
れについて補正を行う必要がある。このようにして蓄積
された検出信号に基づいてコンピュータ10で処理を行
うことで、所定の領域における試料16の形状を再構成
することができる。
Next, reconstruction of the shape of the sample 16 will be described. When an instruction is given from the computer 10 to the deflecting circuit 4 and a voltage is applied to the deflecting electrode 3, the direction of the electron beam is changed, and the irradiation spot of the electron beam on the surface of the sample 16 can be changed. Under the control of the computer 10,
By sequentially changing the irradiation spot, the sample 16
An electron beam can be scanned on the surface, and a detection signal based on emitted electrons at each point on the sample 6 can be obtained. However, in this case, since the image 22 of the emitted electrons shifts from the center of the aperture according to the amount of deflection, it is necessary to correct the shift. By performing processing by the computer 10 based on the detection signals thus accumulated, the shape of the sample 16 in a predetermined region can be reconstructed.

【0024】第1実施形態の顕微鏡では、CCD6に形
成された開孔に電子線を通過させていることから、偏向
電極3によって電子線を走査できる範囲は、電子線が開
孔を通過できる範囲内に限定される。より広い範囲につ
いて試料16を観察したい場合には、コンピュータ10
からステージ制御器13に指示を与えて、試料ステージ
5を移動させれば良い。
In the microscope according to the first embodiment, since the electron beam passes through the aperture formed in the CCD 6, the range in which the electron beam can be scanned by the deflection electrode 3 is the range in which the electron beam can pass through the aperture. Within. To observe the sample 16 over a wider area, the computer 10
Then, an instruction may be given to the stage controller 13 to move the sample stage 5.

【0025】上記説明の通り、第1実施形態の顕微鏡で
は、CCD6が試料16に対向して配置されているた
め、放射される放射電子の総量のみならず、放射電子の
密度分布を取得できる。このため、より詳細な観察を行
うことができる。
As described above, in the microscope of the first embodiment, since the CCD 6 is arranged so as to face the sample 16, not only the total amount of emitted electrons but also the density distribution of emitted electrons can be obtained. For this reason, more detailed observation can be performed.

【0026】また、第1実施形態の顕微鏡では、CCD
6感光面が、試料16に近接して設けられているため、
放射電子の大部分を検出することができる。このため、
正確な観察を行うことができる。
In the microscope of the first embodiment, the CCD
6 Since the photosensitive surface is provided close to the sample 16,
Most of the emitted electrons can be detected. For this reason,
Accurate observation can be performed.

【0027】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。図6は、第2実施形態の顕微鏡を示す図、図7
は、第2実施形態の顕微鏡を用いた場合のX線の散乱の
様子を示す図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing a microscope according to the second embodiment, and FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a state of X-ray scattering when the microscope according to the second embodiment is used.

【0028】第2実施形態の顕微鏡は、第1実施形態の
顕微鏡において、試料16に照射される電子線に代え
て、X線を用いたものである。すなわち、電子銃1に代
えてレーザープラズマX線源31を用い、X線の通過す
る軸上にゾーンプレート33を配置して、X線を収束さ
せて、試料16に照射させている。第1実施形態の顕微
鏡との他の相違点としては、第2実施形態の顕微鏡では
CCD6に形成された開孔は300μm程度であり、ま
た、真空容器や偏向手段が必要ないことから、顕微鏡の
構成要素となっていないことである。
The microscope according to the second embodiment differs from the microscope according to the first embodiment in that X-rays are used instead of the electron beam irradiated on the sample 16. That is, a laser plasma X-ray source 31 is used in place of the electron gun 1, a zone plate 33 is arranged on an axis through which X-rays pass, and the X-rays are converged to irradiate the sample 16. Another difference from the microscope of the first embodiment is that in the microscope of the second embodiment, the aperture formed in the CCD 6 is about 300 μm, and there is no need for a vacuum vessel or deflecting means. It is not a component.

【0029】次に、第2実施形態の顕微鏡の動作につい
て説明する。レーザープラズマX線源31で出力された
X線は、絞りアパーチャ32及びゾーンプレート33に
よって直径0.1μm程度の大きさに収束され、試料1
6に照射される。試料16に照射されたX線は、図7に
示すように散乱してCCD6の感光面に向かい、CCD
6で検出される。後の過程は上記第1実施形態と同様で
あり、第一テレビモニタ11上に、CCD6で検出され
たX線に対応する出力像として表示されることとなる。
Next, the operation of the microscope according to the second embodiment will be described. The X-rays output from the laser plasma X-ray source 31 are converged to a size of about 0.1 μm in diameter by the stop aperture 32 and the zone plate 33, and the sample 1
6 is irradiated. The X-rays applied to the sample 16 are scattered as shown in FIG.
6 is detected. The subsequent process is the same as that of the first embodiment, and is displayed on the first television monitor 11 as an output image corresponding to the X-ray detected by the CCD 6.

【0030】また、試料16が載置されている試料ステ
ージ5をステージ制御器13によって移動することで、
試料16上においてX線を走査させることができる。こ
れにより、試料16の各点における散乱X線に基づく検
出信号を蓄積し、この蓄積データをコンピュータ10で
処理することにより試料16の形状の再構成ができるこ
とも上記第1実施形態と同様である。
By moving the sample stage 5 on which the sample 16 is placed by the stage controller 13,
X-rays can be scanned on the sample 16. Thus, the detection signal based on the scattered X-rays at each point of the sample 16 is accumulated, and the accumulated data is processed by the computer 10, so that the shape of the sample 16 can be reconstructed as in the first embodiment. .

【0031】このように、第2実施形態の顕微鏡におい
ても、CCD6を試料16に近接して配置しているの
で、試料16からの散乱X線を効率良く検出できると共
に、散乱X線の強度分布が得られるという効果が得られ
る。さらに、第2実施形態の顕微鏡では、光源としてレ
ーザープラズマX線源31を用いているので、試料16
表面だけでなく試料16内部からの散乱X線も取得でき
るというさらなる効果も得られる。
As described above, also in the microscope of the second embodiment, since the CCD 6 is arranged close to the sample 16, X-rays scattered from the sample 16 can be detected efficiently, and the intensity distribution of the scattered X-rays can be improved. Is obtained. Further, in the microscope of the second embodiment, since the laser plasma X-ray source 31 is used as a light source, the sample 16
An additional effect is obtained that scattered X-rays not only from the surface but also from the inside of the sample 16 can be obtained.

【0032】また、散乱X線は照射位置から放射状に散
乱するため(図7参照)、出力像に基づく試料16の再
構成は、第1実施形態の顕微鏡と比較して容易である。
Since the scattered X-rays scatter radially from the irradiation position (see FIG. 7), reconstruction of the sample 16 based on the output image is easier than in the microscope of the first embodiment.

【0033】次に、本発明の第3実施形態について説明
する。図8は、第3実施形態の顕微鏡を示す図、図9
は、第3実施形態の顕微鏡で取得した試料16の結晶構
造に対応する像を示す図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing a microscope according to the third embodiment, and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing an image corresponding to the crystal structure of a sample 16 obtained by the microscope of the third embodiment.

【0034】第3実施形態の顕微鏡は、X線源であるX
線管41と、X線管41から出力されたX線軸上に配置
される試料16を載置する試料ステージ5と、試料16
とX線管41の間に配置されたCCD6と、CCD6を
駆動するCCD駆動回路を有するカメラヘッド8と、こ
のカメラヘッド8を制御するCCU9と、CCD6によ
って得られた検出信号を処理するコンピュータ10と、
CCD6から得られる検出信号に基づいて出力像を出力
するテレビモニタ11とから構成されている。
The microscope according to the third embodiment has an X-ray source X
A sample tube 5 on which a sample 16 placed on the X-ray axis output from the X-ray tube 41 is mounted;
And a X-ray tube 41, a camera head 8 having a CCD drive circuit for driving the CCD 6, a CCU 9 for controlling the camera head 8, and a computer 10 for processing detection signals obtained by the CCD 6. When,
A television monitor 11 for outputting an output image based on a detection signal obtained from the CCD 6.

【0035】第3実施形態の特徴部分の構成について詳
細に説明すると、CCD6は、感光面を試料16に向け
て対向され、感光面の反対面であるX線管41側には感
光面とほぼ同形の遮蔽板42が設けられ、X線管41側
からのX線がCCD6を透過してCCD6感光面に入射
する不都合を防止している。また、CCD6には300
μm程度の開孔が形成されており、この開孔に導かれる
X線を平行にするためのコリメーター43が、開孔手前
のX線軸上に設けられている。
The configuration of the characteristic portion of the third embodiment will be described in detail. The CCD 6 has the photosensitive surface facing the sample 16, and the X-ray tube 41, which is the opposite surface of the photosensitive surface, has almost the same surface as the photosensitive surface. A shielding plate 42 having the same shape is provided to prevent a problem that X-rays from the X-ray tube 41 side pass through the CCD 6 and enter the photosensitive surface of the CCD 6. Also, the CCD 6 has 300
An opening of about μm is formed, and a collimator 43 for parallelizing X-rays guided to the opening is provided on the X-ray axis just before the opening.

【0036】次に、第3実施形態の顕微鏡の動作につい
て説明する。X線管41から出力されたX線は、コリメ
ーター43で断面が約200μm径の平行X線に整形さ
れ、CCD6の開孔を通過して試料16に照射される。
X線が試料16に照射されると、試料16からCCD6
感光面に向かって進む回折X線が発生する。この回折X
線はCCD6感光面に入射して検出され、検出信号はカ
メラヘッド8、CCU9を通じてコンピュータ10に入
力される。入力された検出信号は、コンピュータ10で
処理され、テレビモニタ11に結晶構造に対応した像が
表示される(図9参照)。そして、この像を分析するこ
とにより、試料16の結晶構造を求めることができる。
Next, the operation of the microscope according to the third embodiment will be described. The X-ray output from the X-ray tube 41 is shaped into a parallel X-ray having a diameter of about 200 μm by the collimator 43, and is irradiated on the sample 16 through the aperture of the CCD 6.
When the sample 16 is irradiated with X-rays, the sample 16
Diffracted X-rays traveling toward the photosensitive surface are generated. This diffraction X
The line enters the photosensitive surface of the CCD 6 and is detected. A detection signal is input to the computer 10 through the camera head 8 and the CCU 9. The input detection signal is processed by the computer 10, and an image corresponding to the crystal structure is displayed on the television monitor 11 (see FIG. 9). Then, by analyzing this image, the crystal structure of the sample 16 can be obtained.

【0037】また、コンピュータ10からステージ制御
器13に指示を与えることにより、試料ステージ5を移
動し、X線照射スポットを変えることができる。これに
より、試料16の任意の位置における結晶構造を円滑に
分析することができる。
By giving an instruction from the computer 10 to the stage controller 13, the sample stage 5 can be moved and the X-ray irradiation spot can be changed. Thereby, the crystal structure at an arbitrary position of the sample 16 can be smoothly analyzed.

【0038】上記説明のように第3実施形態の顕微鏡で
は、CCD6を試料16に対向させて配置することによ
り、回折X線を効率よく検出することができる。また、
第3実施形態の顕微鏡では、CCD6を検出器として用
い、コンピュータ10とカメラヘッド8及びCCU9を
介して接続されているので、取得した検出信号の処理を
コンピュータ10で円滑に行うことができると共に、X
線照射位置を変えて検出信号を取得することも容易であ
る。
As described above, in the microscope according to the third embodiment, diffracted X-rays can be efficiently detected by disposing the CCD 6 so as to face the sample 16. Also,
In the microscope of the third embodiment, since the CCD 6 is used as a detector and is connected to the computer 10 via the camera head 8 and the CCU 9, the processing of the acquired detection signal can be performed smoothly by the computer 10. X
It is also easy to change the line irradiation position and obtain a detection signal.

【0039】以上、本発明の実施形態について詳細に説
明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではない。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiments.

【0040】例えば、CCDに形成される開孔の大きさ
や、CCD感光面と試料の距離などは、検出すべき放射
電子又は散乱X線の散乱角度に応じて変更して良い。
For example, the size of the aperture formed in the CCD, the distance between the CCD photosensitive surface and the sample, and the like may be changed according to the scattering angle of emitted electrons or scattered X-rays to be detected.

【0041】また、X線発生手段は、ガスパフ線源など
他のX線源を用いても良いし、X線を収束させるX線レ
ンズについても斜入射ミラーやSchwarzschild反射鏡な
どの反射型ミラーを用いても良い。
The X-ray generating means may use another X-ray source such as a gas puff source, or use a reflection type mirror such as an oblique incidence mirror or a Schwarzschild reflector for an X-ray lens for converging X-rays. May be used.

【0042】また、放射電子や散乱X線等の検出に用い
られる固体撮像装置は、MOS型固定撮像素子であって
も良い。
The solid-state imaging device used for detecting emitted electrons, scattered X-rays and the like may be a MOS-type fixed imaging device.

【0043】また、上記実施形態では、いずれも電子線
又はX線を試料に垂直に照射させているが、必要に応じ
て所定の角度をもって試料に入射させることとしても良
い。
Further, in each of the above embodiments, the sample is irradiated with the electron beam or the X-ray vertically, but may be incident on the sample at a predetermined angle as needed.

【0044】また、第2実施形態、第3実施形態では、
光源としてX線源を用いているが、紫外、可視、赤外な
どの光源を用いて顕微鏡を構成しても良い。
In the second embodiment and the third embodiment,
Although an X-ray source is used as a light source, a microscope may be configured using a light source such as ultraviolet, visible, or infrared light.

【0045】さらに、第1実施形態、第2実施形態では
テレビモニタを2つ用いているが、1つのテレビモニタ
を切り替えて用いても良い。
Further, in the first and second embodiments, two television monitors are used, but one television monitor may be switched and used.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明によれば、発生電子の強度から被
観察試料の形状を再構成する顕微鏡において、照射した
電子線によって発生する二次電子又は散乱電子(放射電
子)、の総量のみならず、密度分布を検出することがで
きると共に、放射電子の検出を効率よく行える。このた
め、顕微鏡の精度を高めることができる。
According to the present invention, in a microscope for reconstructing the shape of a sample to be observed from the intensity of generated electrons, if only the total amount of secondary electrons or scattered electrons (radiated electrons) generated by the irradiated electron beam is obtained. Therefore, the density distribution can be detected, and the radiation electrons can be detected efficiently. For this reason, the accuracy of the microscope can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の顕微鏡を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a microscope according to a first embodiment.

【図2】試料に照射された電子線及びそれに伴い放射さ
れる電子の様子を示す部分図である。
FIG. 2 is a partial view showing a state of an electron beam irradiated on a sample and electrons emitted along with the electron beam.

【図3】CCDで検出される放射電子に対応する出力像
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an output image corresponding to emitted electrons detected by a CCD.

【図4】試料に照射された電子線及びそれに伴い放射さ
れる電子の様子を示す部分図である。
FIG. 4 is a partial view showing the state of an electron beam irradiated on a sample and electrons emitted accordingly.

【図5】CCDで検出される放射電子に対応する出力像
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an output image corresponding to emitted electrons detected by a CCD.

【図6】第2実施形態の顕微鏡を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a microscope according to a second embodiment.

【図7】X線の散乱の様子を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a state of X-ray scattering.

【図8】第3実施形態の顕微鏡を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a microscope according to a third embodiment.

【図9】試料の結晶構造に対応する像を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an image corresponding to the crystal structure of a sample.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・電子銃、2・・・偏向手段、3・・・偏向電
極、4・・・偏向回路、5・・・試料ステージ、6・・
・固体撮像装置、7・・・セラミックパッケージ、8・
・・カメラヘッド、9・・・カメラコントロールユニッ
ト、10・・・コンピュータ、11・・・第一テレビモ
ニタ、12・・・第二テレビモニタ、13・・・ステー
ジ制御器、14・・・絞りアパーチャ、15・・・収束
レンズ、21・・・マーカー信号、22・・・像、23
・・・像の重心、31・・・レーザープラズマX線源、
32・・・絞りアパーチャ、33・・・ゾーンプレー
ト、41・・・X線管、42・・・遮蔽板、43・・・
コリメーター。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun, 2 ... Deflection means, 3 ... Deflection electrode, 4 ... Deflection circuit, 5 ... Sample stage, 6 ...
・ Solid-state imaging device, 7 ・ ・ ・ Ceramic package, 8 ・
..Camera head, 9 ... Camera control unit, 10 ... Computer, 11 ... First television monitor, 12 ... Second television monitor, 13 ... Stage controller, 14 ... Aperture Aperture, 15: converging lens, 21: marker signal, 22: image, 23
... Center of gravity of the image, 31 ... Laser plasma X-ray source,
32 ... aperture aperture, 33 ... zone plate, 41 ... X-ray tube, 42 ... shielding plate, 43 ...
Collimator.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空中で被観察試料に照射される電子線
を出力する電子線発生手段と、 前記電子線発生手段と前記被観察試料との間に感光面を
前記被観察試料に対向して配置され、前記電子線発生手
段から出力された前記電子線が通過するための電子線通
過部を有する固体撮像手段と、 前記電子線発生手段と前記固体撮像手段の間に配置さ
れ、前記電子線を偏向して前記被観察試料における電子
線の照射位置を変える偏向手段と、 前記電子線の照射により前記被観察試料から放射される
電子のうち、少なくとも二次電子が前記固体撮像手段に
よって検出されることによって得られる検出情報に基づ
いて前記被観察試料の形状を分析する分析手段と、 を備えることを特徴とする顕微鏡。
1. An electron beam generating means for outputting an electron beam irradiated to a sample to be observed in a vacuum, and a photosensitive surface facing the sample to be observed between the electron beam generating means and the sample to be observed. A solid-state imaging unit having an electron beam passing unit through which the electron beam output from the electron beam generation unit passes; and the solid-state imaging unit arranged between the electron beam generation unit and the solid-state imaging unit. A deflecting unit that deflects a line to change an irradiation position of the electron beam on the sample to be observed, and at least secondary electrons among electrons emitted from the sample to be observed by the irradiation of the electron beam are detected by the solid-state imaging unit. Analyzing means for analyzing the shape of the sample to be observed based on the detection information obtained by performing the measurement.
【請求項2】 被観察試料に照射される照射光を出力す
る光源と、 前記光源と前記被観察試料との間に感光面を前記被観察
試料に対向して配置され、前記光源から出力された照射
光が通過又は透過するための照射光通過/透過部を有す
る固体撮像手段と、 前記固体撮像手段に対して、相対移動可能とされている
前記被観察試料を載置するための試料ステージと、 前記固体撮像手段による検出情報に基づいて前記被観察
試料の形状を分析する分析手段と、 を備えることを特徴とする顕微鏡。
2. A light source for outputting irradiation light to irradiate a sample to be observed, and a photosensitive surface is arranged between the light source and the sample to be observed, facing the sample to be observed, and is output from the light source. Solid-state imaging means having an irradiation light passing / transmitting part for passing or transmitting the irradiated light, and a sample stage for mounting the sample to be observed, which is relatively movable with respect to the solid-state imaging means. And a analyzing means for analyzing a shape of the sample to be observed based on information detected by the solid-state imaging means.
【請求項3】前記光源は、照射光としてX線を出力する
ことを特徴とする請求項2記載の顕微鏡。
3. The microscope according to claim 2, wherein said light source outputs X-rays as irradiation light.
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