JP2014132598A - チャンバ内電子検出器 - Google Patents

Abstract

【課題】荷電粒子ビーム・システムの２次粒子検出器を提供すること。
【解決手段】２次粒子検出器３０２は、真空チャンバ１０７内に配置されたシンチレータ３０４および光電子増倍管などのトランスデューサ３１２を含む。従来の技術のＥｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｍｌｅｙ検出器とは異なり、光電子増倍管は、真空チャンバ内に配置され、これにより、光学結合を排除することによって検出が向上し、検出器の配置について柔軟性が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明は、荷電粒子ビーム・システムの粒子検出器に関する。

電子ビーム・システムおよびイオン・ビーム・システムなどの荷電粒子ビーム・システムは、１次ビームがワーク・ピース表面に当たるときに放出される２次電子もしくは後方散乱電子またはイオンを検出することによって画像を形成することができる。長年にわたり、走査電子顕微鏡および集束イオン・ビーム・システムは、２次電子を検出するために、Ｅｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出器または単に「ＥＴ検出器」もしくはＥＴＤとして知られる、シンチレータ−光電子増倍管検出器を使用してきた。他のタイプの電子検出器は、チャネル検出電子増倍管（連続ダイノード電子増倍管またはＣＤＥＭと呼ばれることがある）、およびマルチチャネル・プレート（ＭＣＰ）を含む。

図１Ａは、真空チャンバ１０７のサンプル１０５について動作し、かつ従来のＥＴ検出器１４０を使用する電子カラム１０２および集束イオン・ビーム・カラム１０４を有する通常の従来の技術のデュアル・ビーム・システム１００を概略的に示す。１次電子ビーム１２０がサンプル１０５に当たるとき、２次電子１４２が放出され、印加電圧によってグリッド１０６に向かって加速され、電子１４２などの荷電粒子が当たるときに光を放出する（陰極ルミネセンスと呼ばれる）材料（リン光体、発光プラスチック、または酸化ガーネットなど）からなるシンチレータ１０８に当たる。光は、通常、真空チャンバにおいて、試料チャンバの封止ポートを通過する固体のプラスチックまたはガラスのロッドである剛性な光パイプ１１０によって、透明なウィンドウ１１２を経て、真空チャンバの外部に配置される光電子増倍管（ＰＭＴ）１１４に伝達される。ＰＭＴ１１４では、光により電子が放出され、電子は、光電子増倍管のダイノードに当たり、これにより、追加の電子が放出される。

追加の電子は、ＰＭ管１１０のダイノードに当たり、増幅信号となる電子のカスケードを創出する。電子は、ＰＭ管の端部において電極によって収集される。電子は、導体１３０によって撮像回路１３２に伝達される電流を構成する。電流の大きさは、ビームが当たっているワーク・ピース上の点に対応する画像上の点の輝度を決定するために使用される。ビームがワーク・ピースを走査する際、画像が点ごとに構築される。

図１Ｂは、図１Ａの従来の技術のＳＥＭの真空チャンバの概略図を示す。これは、電子カラムのいわゆる対物レンズである最終レンズ１０２、およびレンズ通過２次電子検出器１６２とレンズ非通過２次電子検出器１６４とを組み合わせるＥＴ検出器１６０の一部を示す。レンズ通過２次電子検出器は、対物レンズの構造内において電子を光子に変換し、光ガイド１６２を介して光子を真空チャンバ（図示せず）の外部に配置されたＰＭ管に輸送する。レンズ非通過２次電子検出器は、ハウジング１６６内において２次電子を蛍光スクリーンに吸引するグリッド１６４を示し、ハウジング１６６において電子は光子に変換され、光子は、真空チャンバ外のＰＭ管に誘導される。

図２Ａは、図１Ａのものと同様であるが、入力グリッド２０２、および、電子が壁に当たるとき、追加の電子を生成することによって電子信号を増幅するらせんチャネル（図示せず）を有するＣＤＥＭ検出器２０６を使用するデュアル・ビーム・システムを概略的に示す。

図２Ｂは、図２Ａの従来の技術のデュアル・ビーム・システムの真空チャンバの概略図を示す。これは、電子カラムの対物レンズ２５２の側にあるＣＤＥＭ２０６、およびＣＤＥＭ２０６の近傍にある気体注入システム２５４を示す。

いくつかのデュアル・ビーム・システムには、ビーム１２０がワーク・ピース１０５に当たる点の近傍においてサンプル・チャンバ１０７の空間について競合する多数のアクセサリが存在する。アクセサリは、たとえば、１つまたは複数の気体注入ノズル２５４、１つまたは複数のマイクロマニピュレータ（図示せず）、電荷中和電子フラッド銃、ならびに後方散乱電子検出器（図示せず）、ｘ線検出器、および２次電子検出器など、異なるタイプの検出器を含み得る。イオン・カラム１０４および電子カラム１０２は、解像度を向上させるために、ワーク・ピースの付近に配置されることが好ましい。

１次ビームの電子またはイオンがワーク・ピース表面に当たるとき、放出された２次電子は、ワーク・ピース上の半球体にわたって全方向にほぼ等しく分布する。シンチレータがワーク・ピースから離れるに従って、シンチレータに当たる放出電子の量はより少なくなる。サンプルに対する検出器上の正電荷が、シンチレータに当たる２次電子の数を増大させるが、サンプルから放出された２次電子のわずかに約１５から２０パーセントが、従来のＥＴ検出器に実際に到達すると考えられる。

２次電子検出器は、通常、荷電粒子ビーム・カラムおよび他のアクセサリをサンプルまたはワーク・ピースの近傍に取り付けることが可能であるように、ワーク・ピース１０５から十分離れて、サンプル・チャンバ１０７内においてシンチレータと共に配置される。光管（ｌｉｇｈｔ ｔｕｂｅ）１１０は、真空チャンバにおいてシンチレータからウィンドウ１１２に至らなければならないので、シンチレータは、真空チャンバにおいて光管を再設計せずに、および／またはウィンドウの位置を変更せずに、チャンバ内において再配置することができない。したがって、デュアル・ビーム・システムの使用者は、システムを新しいアクセサリおよび新しい用途に適合させることについて、適用性が限定される。さらに、光路の各インタフェースにおいて、光のいくらかは失われる。光をウィンドウに伝達し、ウィンドウを経て、次いでＰＭ管の中に伝達することにより、光が著しく失われることになる。

ＣＤＥＭおよびＭＣＰは、信号を光に変換せず、かつ光を真空チャンバ外に伝達せずに、電子信号を直接増幅する。したがって、ＣＤＥＭおよびＭＣＰは、サンプル真空チャンバ内に完全に配置することができる。ＣＤＥＭおよびＭＣＰは、電子信号を増幅するために、活性化表面を使用する。この表面は、特に、多くの蒸着およびエッチングのプロセスにおいて使用されるビーム活性化化学物質がチャンバ内に導入される場合、荷電粒子の刺激下において劣化する。表面は、チャンバがサンプル交換のために通気されるとき、やはり劣化する傾向がある。

いくつかの用途では、ＣＤＥＭは、１か月または２か月で交換が必要になる。したがって、ＣＤＥＭは、多くの化学物質が使用される多くの用途では効率的でない。ＣＤＥＭはまた、ＥＴＤより低い解像度を有する。

このように、ＣＤＥＭは、通常、信号収集については良好な位置に配置されるが、寿命は限定されている。ＥＴＤは、寿命は長いが、良好な信号収集については悪い位置に取り付けられ、他の結合構成要素を経て光が真空チャンバ外に移動する際に信号を失う。

イオン−電子変換器は、ＣＤＥＭまたはＭＣＰに取って代わり、イオンおよび電子を検出するためにＥＴＤと共に使用することができ、それらの検出器に付随する寿命の問題を排除することができるが、ＰＭＴが真空チャンバの外部にあるので、検出器の望ましい位置に対してチャンバの壁の適切な位置に真空フィードスルーポート（ｖａｃｕｕｍ ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｔｓ）を有する複雑で頑丈なアセンブリが依然として必要である。この検出器は、各異なるシステムについて大幅に再工作されなければならない。

デュアル・ビーム機器の設計者および使用者は、電子カラム、イオン・カラム、気体注入器、サンプル・プローブ、後方散乱電子検出器（ＢＳＤ）、エネルギー分散分光法（ＥＤＸ）のｘ線検出器、電子後方散乱回折検出器（ＥＢＳＤ）、および陰極ルミネセンス（ＣＬ）検出器などの他の検出器が存在するために、サンプルの付近における輻輳空間に対して敏感である。ＥＴＤの配置に柔軟性がないことにより、特定用途について他のデバイスをサンプルの付近に移動させるために、機器を再構成することが困難になる。

適応性および長寿命の両方についての市場の要求は認識されていたが、解決されていなかった。本発明は、ＣＤＥＭ／ＭＣＰの限定された寿命の問題を解決し、一方、取付け構成の適応性を維持する。

米国特許第７００９１８７号明細書 特開平１１−１６５３１号公報 実願平１−１３１１８１号（実開平３−６９８５３号）のマイクロフィルム 特開平７−１４２０２２号公報

本発明の目的は、改良された２次粒子検出器を提供することである。

本発明は、シンチレータおよび光電子増倍管を使用する改良された検出器を提供し、ＰＭ管は、シンチレータと共に、完全にサンプル真空チャンバ内に配置される。ＰＭ管を真空チャンバ内に配置することによって、設計者は、光を真空チャンバから誘導するために従来の技術では必要な光パイプの側へのシンチレータの配置に制約されず、従来の技術の検出器より強い２次電子信号を提供するように、シンチレータを配置することができる。光を真空チャンバ外に誘導するために必要な光学構成要素を排除することにより、信号損失源が排除される。

以上は、以下の本発明の詳細な説明がよりよく理解されることが可能であるように、本発明の特徴および技術的な利点をかなり広範に概述した。本発明のさらなる特徴および利点が、以下において説明される。当業者なら、開示される概念および特定の実施形態は、本発明の同じ目的を実施するために他の構造を修正または設計する基盤として容易に使用されることが可能であることが理解されよう。また、当業者なら、そのような等価な構築は、添付の特許請求の範囲において述べられる本発明の精神および範囲から逸脱しないことも理解されよう。

本発明およびその利点をより完全に理解するために、ここで、添付の図面と関連して取り入れられる以下の説明を参照する。

サンプル真空チャンバ外に配置された光電子増倍管を有するＥｖｅｒｈａｒｔ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出器を使用する従来の技術の荷電粒子ビーム・システムの概略図である。 ＥＴ検出器を使用する従来の技術の荷電粒子ビーム・システムの概略図である。 ＣＤＥＭ検出器を含む従来の技術の荷電粒子ビームの概略図である。 ＣＤＥＭ検出器を使用する従来の技術の荷電粒子ビーム・システムの概略図である。 真空チャンバ内２次電子検出器を使用する荷電粒子ビーム・システムの好ましい実施形態を示す図である。 真空チャンバ内イオンおよび２次電子検出器を使用する荷電粒子ビーム・システムの好ましい実施形態を示す図である。 図４の２次イオンおよび電子検出器の拡大図である。 好ましい真空内電子検出器および従来の技術のＣＤＥＭ検出器の相対的なサイズを示す図である。 従来のＥＴ検出器、イオンおよび電子検出器、ＣＤＥＭ、ならびに第１構成において特定の荷電粒子ビーム・システムに取り付けられた本発明による真空内電子検出器について、２次電子の相対的な収集効率を示すグラフである。 従来のＥＴ検出器、イオンおよび電子検出器、ＣＤＥＭ、ならびに第２水平構成において特定の荷電粒子ビーム・システムに取り付けられた本発明による真空内電子検出器について、２次電子の相対的な収集効率を示すグラフである。 イオン検出器、イオンおよび電子検出器、ＣＤＥＭ、ならびに本発明による真空内電子検出器の相対的な収集効率を示すグラフである。 ＣＤＥＭ検出器を使用して形成された画像を示す図である。 検出器を使用して形成された同じ画像を示す図である。 ＣＤＥＭ検出器を使用して形成された画像を示す図である。 検出器を使用して形成された同じ画像を示す図である。 米国特許第７００９１８７号からのイオンを検出するように構成されたイオン−電子検出器を示す図である。 米国特許第７００９１８７号からの電子を検出するように構成されたイオン−電子検出器を示す図である。

図３は、チャンバ内ＥＴ（ＩＣＥ）検出器３０２を使用するデュアル・ビーム・システム３００を示す。検出器３０２は、通常はリン光体材料のシンチレータ３０４、およびコンパクトな光電子増倍管３１２などのトランスデューサを含む。適切なコンパクトな光電子増倍管は、たとえば、Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ＫＫ［日本、静岡県在］から入手可能である。光電子増倍管は、好ましくは１１５ｍｍ未満の長さ、より好ましくは７５ｍｍ未満の長さ、さらにより好ましくは５５ｍｍ未満の長さ、最も好ましくは３０ｍｍ未満または約３０ｍｍの長さである。電気リード１３０は、ＰＭ管３１２の出力を真空チャンバ１０７外の撮像回路１３２に伝達する。ＰＭ管３１２は真空チャンバ内にあるので、真空チャンバ外に配置されたＰＭに光を誘導するために、光管は必要ではない。

ＰＭ管の代わりに、フォトダイオードまたはフォトトランジスタなど、他のタイプの光子−電流変換器を使用することができることに留意されたい。

ＩＣＥ検出器は、物理的サイズがＣＤＥＭと同様であるが、ＥＴＤタイプである。これは、シンチレータの付近において真空チャンバに配置されたＰＭＴに直接向かう単一の非常に短い光ガイドのみを有する。光ガイドは、弓状になることを防止するために、好ましくは５ｍｍより長く、好ましくは５０ｍｍ未満の長さ、さらにより好ましくは２５ｍｍ未満の長さであり、約１０ｍｍの長さであることが好ましい。ＩＣＥ検出器全体は、好ましくは１２０ｍｍ未満の長さ、より好ましくは８０ｍｍ未満の長さ、さらにより好ましくは６０ｍｍ未満または３０ｍｍ未満の長さである。信号対雑音比は、電流ＥＤＴについて著しく改善されるが、その理由は、光ガイドの対合および全長の減少のために、信号損失および／または雑音が存在しないからである。また、磁極片の隣接領域において、空間が著しく節約される。ＣＤＥＭの他の重大な問題は、寿命（障害まで３週から６か月）、および気体汚染が誘発する障害である。この問題により、多くの人は、単にＣＤＥＭを使用しない、またはＣＤＥＭを自分のシステムから除去することになった。ＩＣＥ検出器は、気体汚染に対して極めて頑強であり、かつ２年を超える寿命を示す。ＩＣＥ検出器はまた、約２×のより高いバイアス電圧において動作することができ、かつ様々な「より良好な」位置に容易に配置することができるという点で、ＣＤＥＭよりはるかにより効率的である。また、イオン−電子変換器と共に使用されるとき、２次イオンを検出することもできるという点で、ＣＤＥＭと同様である。

光は真空チャンバ外に伝達されないので、光管の間のインタフェースは排除され、それにより、光損失源が排除され、検出器の効率が向上する。また、チャンバ外に至る光管を排除すること、および検出器３０２のサイズがコンパクトであることにより、より多くの量の２次電子を収集するような方式で検出器を配置することが可能になる。本出願人は、図１に示されたものなどの従来の技術の検出器によって受信される信号の３倍から５倍以上の信号を測定した。信号の増大は、画像獲得中に荷電粒子ビームをより迅速に走査することができ、それによりワーク・ピースに対する損傷が低減されることを意味する。より強い信号は、信号対雑音比をも増大させ、それにより、より良好な画像を作成する。

図４は、図３のものと同様であるが、イオン−電子変換器４０４を有し、それにより、検出器４０２がイオンを検出することも可能になる検出器４１０を示す。そのようなイオン−電子変換器は、本出願の譲受人に譲渡され、かつ参照によって本明細書に組み込まれている「Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ Ｉｏｎｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ」についてのＧｅｒｌａｃｈらへの米国特許第７００９１８７号に記載されている。イオン−電子変換器４０４は、妨害されずに電子を通過させるように構成することができることが好ましく、または、イオンを収集し、イオンが表面に当たって電子を生成するように構成することができ、次いで、電子は、シンチレータ４０６に当たる。シンチレータからの光は、サンプル１０６から放出された電子が検出されているときと同じ方式で、ＰＭ管３１２において検出される。イオン−電子変換器４０４は、米国特許第７００９１８７号に記載されているように、「ベネチアン・ブラインド」・スタイルの変換器または円筒変換器とすることができる。

図５は、イオンまたは電子を選択的に引き付けるために電圧が加えられるグリッド５０２を有する検出器５００の一部を示す。グリッド５０２のジオメトリ（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）は、荷電粒子を引き付け、かつ荷電粒子をシンチレータに輸送するように最適化される。イオン−電子変換器５０３は、イオンを引き付ける、または電子がイオン−電子変換器５０３を透過的に通過することを可能にするように電気的に構成することができる円筒５０４を含む。円筒５０４がイオンを引き付けるようにバイアスをかけられるとき、イオンは表面に当たり、表面は電子を放出する。シンチレータ５０８は、ワーク・ピース１０５から直接来る電子、またはイオンの衝突に応答してプレート５０４から来る電子である電子が当たるとき、光を放出する。短い光管５０６が、光をＰＭ管５１２の中に誘導し、そこで、電子５１６は、ダイノード５１４に衝突し、信号を増幅する。

図６は、コンパクトなＰＭ管を使用する本発明の好ましいチャンバ内電子検出器が、従来の技術のＣＤＥＭとほぼ同じサイズであり、それにより、サンプルの近傍に配置されることを可能にするが、多くの用途においてＣＤＥＭよりはるかに長い有用な寿命を提供することを示す。

図７、８、および９は、従来のＥＴＤ、イオン−電子変換器検出器、ＣＤＥＭ、および２つの異なる荷電粒子ビーム・システムにおける本発明のチャンバ内電子検出器を含めて、異なる検出器の収集効率を示す。図７は、５２度に配向された検出器での２次電子の収集効率を示す。図８は、水平配向検出器について２次電子の収集効率を示す。図９は、５２度に配向された検出器での２次電子の収集効率を示す。ＣＤＥＭを使用して、イオン、および電子を検出することができるが、ＣＤＥＭをイオン検出器として使用することにより、その有用な寿命が短縮されることがある。

図１０Ａおよび１０Ｂは、それぞれ、ＣＤＥＭ検出器および本発明のＩＣＥ検出器を使用して形成される回路の画像を示す。ＩＣＥ検出器を使用することにより、「シャドーイング」がなくなることに留意されたい。この結果は、シャドーイングを避けるような方式でＩＣＥ検出器を配置する能力のためである。

図１１Ａおよび１１Ｂは、通常のＣＤＥＭ検出器画像（図１１Ａ）およびＩＣＥ検出器画像（図１１Ｂ）の比較を示す。ＩＣＥ画像において見ることができる明らかな詳細、および「粒の滑らかさ」に留意されたい。すべての他の撮像パラメータは同一であり、物体を「見る」ために使用される検出器のみが変更されている。

ＰＭ管を真空チャンバ内に配置することにより、以下の利点が提供される：
・光結合段階の低減によるシンチレータとＰＭＴとの間の光路における信号損失の低減、および光ガイドの短縮または排除
・真空封止ウィンドウを経てＰＭＴに至る頑丈な光ガイドの必要性がなくなることによる取付けの柔軟性。真空壁インタフェースは、電気接続についてのみである。したがって、システムは、たとえば、異なるアクセサリを異なる用途について利用可能とすることができるようにアクセサリを再配置する目的で、荷電粒子ビーム機器を再構成するために容易に移動させることができる。

ＩＣＥ検出器は、現在、少なくとも３つの好ましい実施形態を有する：１）１つの実施形態は、イオン−電子変換器を使用することによって、２次電子および２次イオンの検出能力を有する；２）１つの実施形態は、２次電子検出能力のみを有する；および３）１つの実施形態は、レンズ通過２次電子検出能力を有する。

ＩＣＥ検出器は、ＳＥ収集効率の著しい向上、および１〜６か月（ＣＤＥＭ）から２年を超える（ＩＣＥ）長寿命を有する。ＩＣＥ能力は、イオン・ミリング中に撮像するための（ＳＥを使用する）回路編集（ＣＥ）用途において特に有用である。ＣＥプロセスは、小さい中間アスペクト比ビア（ｖｉａｓ）（たとえば、９０ｎｍ未満の深度）における現在のエンド・ポインティング（ｅｎｄ ｐｏｉｎｔｉｎｇ）でさえほとんど不可能であるようなものである。ＩＣＥ検出器は、前進するＣＥに対して、非常に申し分なくキー・イネーブラ（ｋｅｙ ｅｎａｂｌｅｒ）とすることができる。

イオン−電子検出器
図１２および１３は、米国特許第７００９１８７号に記載されたイオン−電子変換器を記載した。図１２に示される実施形態では、粒子検出器１２０２が、従来のシンチレータ検出器１２０６の前で「ベネチアン・ブラインド」・イオン−電子変換器１２０４を使用する。好ましい実施形態は、ベネチアン・ブラインドの代わりに円筒変換器を使用する。イオン−電子変換器１２０４は、半球入力グリッド１２１２とシンチレータ検出器１２０６との間に配置された、好ましくは互いに平行の複数の変換器プレート１２１０を含む。陽イオン収集モードでは、入力グリッドは、ＦＩＢによってサンプルにおいて生成された低エネルギーの陽イオンを引き付けるために、好ましくはＦＩＢターゲットに対して約−２５０Ｖに負にバイアスされる。

変換器プレート１２１０は、ＦＩＢターゲットに対して約−２０００Ｖの電位に維持されることが好ましい。この電位は、陽イオン１２１６をプレートに引き付け、陽イオンが変換器プレート１２１０に衝突する際、陽イオンを約２０００ｅＶに加速する。イオンがプレート１２１０に衝突することにより、電子１２１８が変換器プレート１２１０から放出される。変換器プレート１２１０は、イオン衝突時に２次電子を効率的に生成する金属酸化物などの材料から構築されることが好ましい。一実施形態では、プレートは、容易に酸化されて酸化アルミニウムの薄い表面層を生成するアルミニウムで作成される。他の実施形態では、プレートは、ステンレス・スチールで構築される。約＋１０，０００Ｖの電位が、イオンがプレート１２１０に衝突する際に生成される電子１２１８を引き付けるために、シンチレート検出器１２０６の前部に印加される。シンチレート・ディスクに衝突する電子１２１８は、従来の方式で光子に変換され、検出される。

図１３は、電子検出モードで動作する図１２の粒子検出器１２０２を示す。電子検出モードでは、約２５０Ｖの正電位が、入力スクリーン１２１２に印加され、約５００Ｖの正電位が、プレート１２１０に印加され、約１０，０００Ｖの正電位が、シンチレータ検出器１２０６に印加される。電子１３０２は、入力グリッド１２１２によって、次いで変換器プレート１２１０によって加速される。いくらかの電子は変換器プレート１２１０に衝突するが、他の電子は、変換器プレートを通過し、シンチレータに直接衝突する。

本発明およびその利点が詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱せずに、様々な修正、代用、および変更を本明細書において行うことができることを理解されたい。さらに、本出願の範囲は、本明細書において説明されたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図しない。当業者なら、本発明の開示から容易に理解するように、本明細書において説明された対応する実施形態とほぼ同じ機能を実施する、またはほぼ同じ成果を達成する、現在存在する、または後に開発されるプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップが、本発明により使用されることが可能である。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、そのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを含むことを意図する。

１０２ 電子カラム
１０４ 集束イオン・ビーム・カラム
１０５ サンプル
１０７ 真空チャンバ
１３２ 撮像回路
３００ デュアル・ビーム・システム
３０２ チャンバ内ＥＴ（ＩＣＥ）検出器
３０４ シンチレータ
３１２ 光電子増倍管
４０２ 検出器
４０４ イオン−電子変換器
４０６ シンチレータ
４１０ 検出器

Claims (14)

1. 荷電粒子源と、
   前記荷電粒子源によって放出された荷電粒子から荷電粒子ビームを形成する集束カラムと、
   前記荷電粒子ビームが向けられているサンプルを保持するサンプル・ステージを含むサンプル真空チャンバと、
   前記真空チャンバ内に配置された２次粒子検出器であって、前記サンプルの面の上方に位置するシンチレータであって２次電子が当たるときに光を放出するシンチレータ、および前記シンチレータによって放出された前記光を検出して前記光を電流に変換する光電子増倍管を含む、２次粒子検出器と、
   を備える荷電粒子ビーム・システムであって、前記シンチレータおよび前記光電子増倍管が、前記サンプル真空チャンバ内にすべてが完全に配置され、
   前記２次粒子検出器が、前記シンチレータおよび前記光電子増倍管の間に配置された光ガイドを含まない、荷電粒子ビーム・システム。
2. 第２荷電粒子源、および前記第２荷電粒子源によって放出された荷電粒子から荷電粒子ビームを形成する第２集束カラムをさらに備える、請求項１に記載の荷電粒子ビーム・システム。
3. 前記２次粒子検出器の位置が、２次粒子の収集を向上させるように前記真空チャンバ内において調節可能である、請求項１または２に記載の荷電粒子ビーム・システム。
4. 前記シンチレータから前記光電子増倍管に光を伝達するために光ガイドをさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム・システム。
5. 前記光ガイドが、２５ｍｍ未満の長さである、請求項４に記載の荷電粒子ビーム・システム。
6. 前記２次粒子検出器が、１２０ｍｍ未満の長さである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム・システム。
7. 前記２次粒子検出器が、６０ｍｍ未満の長さである、請求項６に記載の荷電粒子ビーム・システム。
8. 前記シンチレータの前に配置されたイオン−電子変換器をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の荷電粒子ビーム・システム。
9. 前記イオン−電子変換器が、２次イオンを電子に変換するための円筒表面を含む、請求項８に記載の荷電粒子ビーム・システム。
10. サンプル真空チャンバにおいて１次荷電粒子ビームをサンプル表面に向けることと、
    前記真空チャンバ内において前記１次荷電粒子ビームが当たる際に前記表面から放出された荷電粒子を、荷電粒子が衝突する際に光子を放出する材料であって、前記サンプルの面の上方に位置する材料に向けて、電界を有する導電グリッドによって引き付けることと、
    前記光子を検出し、光電子増倍管を使用して前記光子を電流に変換し、前記電流は、前記荷電粒子ビームが衝突する際に前記サンプル表面から検出された荷電粒子数に比例することと、
    前記真空チャンバから前記電流を伝導することと、
    前記真空チャンバ内において前記光子が電流に変換されることと、
    を含み、前記材料によって放出される前記光子が、検出され前記光電子増倍管を使用して電流に変換される前に、光ガイドを介して伝達されない、２次電子を検出する方法。
11. 前記サンプル真空チャンバにおいて１次荷電粒子ビームをサンプル表面に向けることが、イオン・ビームまたは電子ビームを向けることを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 光管を経て前記光電子増倍管に光子を伝達することをさらに備える、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 前記真空チャンバにおいて前記光子を検出して、電流に変換することが、長さが１５ｃｍ未満であるデバイス内において前記光子を検出して、電流に変換することを含む、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 走査型電子顕微鏡の真空室内に配置する２次粒子検出器であって、
    ２次電子が当たるとき、光を放出するシンチレータと、
    前記シンチレータによって放出された前記光を検出し、前記光を電流に変換する光電子増倍管と、
    を備え、前記シンチレータおよび前記光電子増倍管の間に配置された光ガイドを含まない、２次粒子検出器。

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