JP2578446B2 - 二次電子検出器 - Google Patents

二次電子検出器

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JP2578446B2 JP62283840A JP28384087A JP2578446B2 JP 2578446 B2 JP2578446 B2 JP 2578446B2 JP 62283840 A JP62283840 A JP 62283840A JP 28384087 A JP28384087 A JP 28384087A JP 2578446 B2 JP2578446 B2 JP 2578446B2
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一幸 尾崎
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は二次電子検出器、特に電子ビームを照射した
試料から放出される二次電子の検出手段に関し、 分析グリッドを通過した低エネルギーの二次電子を対
物レンズ等にリークさせることなく、シンチレータの加
速電界領域内に突入させて、それを捕捉することを目的
とし、 電子ビームを試料に照射する電子源と、試料より放出
される二次電子を集束する対物レンズと、対物レンズの
上部に設けられる分析グリットと二次電子の発散を囲繞
する円筒状のコレクタグリッド及び円形状の上部リフレ
クタグリッドと、二次電子を光信号に変換するシンチレ
ータと、光信号を伝送するライトガイドとを具備する二
次電子検出器において、 前記円筒状のコレクタグリッドと、対物レンズ上部の
分析グリッドとの間に負電位を印加する円形状の下部リ
フレクタグリッドを設けていることを含み構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は二次電子検出器に関するものであり、更に詳
しく言えば電子ビームを照射した試料から放出される二
次電子の検出手段に関するものである。
〔従来の技術〕
第3,4図は従来例に係る説明図である。
第3図は二次電子検出器の構成を説明する模式図であ
る。図において、1は試料、2は電子ビーム2aを試料1
に照射する電子源、3は二次電子2b,2cを光軸に集束さ
せる対物レンズ、4はシンチレータ電圧E1(10KV程度)
を印加して、二次電子2b,2cを蛍光物質に衝突させるこ
とにより光信号9に変換するシンチレータである。
5はコレクタ電圧E2(−数十V〜0V程度)を印加し
て、二次電子2b,2cを各シンチレータ(4ケ所)に導く
コレクタグリッドであり、その形状を金属製の円筒によ
り形成されその側面に開口部を設けその開口部毎に二次
電子2b,2cを捕捉するシンチレータ4を有している。
6はリフレクタ電圧E3(−数十ボルト程度)を印加し
て高エネルギーの二次電子2bをコレクタグリッド5の中
央附近に追い返すリフレクタグリッドである。
7は光信号9を不図示の光電子倍増部に導くライトガ
イド、8はコレクタグリッド5の開口部附近にシンチレ
ータ電圧E1により分布する加速電界領域である。9は高
エネルギーの二次電子2bや、低エネルギーの二次電子2c
に比例し、蛍光物質を介して発光する信号である。な
お、10は二次電子2b,2cのエネルギー分析条件を与える
分析電圧を印加する分析グリッドである。これ等により
二次電子検出器を構成する。
次にその動作を説明すると、まず電子源2より発射さ
れた電子ビーム2aを試料1に照射する。次いで試料1の
アルミ配線等より放出される二次電子2b,2cを対物レン
ズ3により一旦光軸に集束し、不図示のエネルギー分析
筒を通過させる。次に、二次電子2b,2cの所望の分析条
件により分析グリッド10の分析電圧を印加し、シンチレ
ータ4によりその二次電子2b,2cを捕捉する。さらに二
次電子2b,2cを不図示の光電子倍増部を介して増幅し、
その信号処理をして試料1の電圧分布等を取得する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで従来例によれば、第4図に示すように分析グ
リッド10を通過した高エネルギーの二次電子2bは加速電
界領域8に突入して、ほとんどシンチレータ4に捕捉さ
れるが、低エネルギーの二次電子2cは対物レンズ3の金
属フレーム等にリークする。
すなわち、シンチレータ4に印加したアノード電圧E1
により形成される加速電界領域8に突入できなかった低
エネルギーの二次電子2cは、分析グリッド10を通過した
後に急速に減衰して対物レンズ3を構成する電磁コイル
の鉄芯やそのヨーク等にリークして、シンチレータ4に
捕捉されない。
したがって、エネルギー分析筒を通過した二次電子2
b,2c、全てを検出できないことからその分析結果に誤差
を生ずるという問題がある。
本発明はかかる従来の問題に鑑み創作されたものであ
り、分析グリッドを通過した低エネルギーの二次電子を
対物レンズの金属部分等にリークさせることなく、シン
チレータの加速電界領域内に突入させて、それを捕捉す
ることを可能とする二次電子検出器の提供を目的とす
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の二次電子検出器は、その一実施例を第1図及
び第2図に示すように、試料に照射する電子ビーム12a
を通過させる穴を設けた板状の第1の電極(上部リフレ
クタグリッド)16aと、 前記第1の電極16aの下部であって、前記電子ビーム1
2aの光軸を囲むような筒状を成し、かつ、前記試料から
出た二次電子12b〜12dを導く開口部を側部に有した第2
の電極(コレクタグリッド)15と、 前記第2の電極の開口部の外側に配置され、前記二次
電子12b〜12dを検出する検出器(シンチレータ)14と、 前記第2の電極15の下部に設けられ、前記電子ビーム
12a及び二次電子12b〜12dを通過させる穴を設けた板状
の第3の電極(下部リフレクタグリッド)16bとを備
え、 前記第1の電極16a、前記第2の電極15及び前記第3
の電極16bに負の電圧を印加し、前記検出器14に正の電
圧を印加することにより、前記試料から出た二次電子12
b〜12dを前記検知器14に導くことを特徴とし、上記目的
を達成する。
〔作用〕
本発明によれば、板状の第1の電極(上部リフレクタ
グリッド)16aの下部に、電子ビームの光軸を囲むよう
な筒状の第2の電極(コレクタグリッド)15を設け、こ
の第2の電極15の下部に板状の第3の電極(下部リフレ
クタグリッド)16bを設け、この第1、第2、第3の電
極16a、15、16bに負の電圧を印加し、検出器(シンチレ
ータ14)に正の電圧を印加している。
この構成により、試料から出たエネルギーの高い二次
電子も、分析電圧の影響を受けたエネルギーの低い二次
電子も効率よく検出器14に導くことができる。
例えば、試料から出た高エネルギーの二次電子は、上
部リフレクタグリッド16aによる負電圧によって下方向
に追いやられ、分析電圧の影響を受けたエネルギーの低
い二次電子は、下部リフレクタグリッド16bによる負電
圧によって上方向に追いやられる。そして、横方向へ移
動しようとする二次電子が、コレクタグリッド15による
負電圧とシンチレータ14の正電圧とによって、コレクタ
グリッド15の開口部に向かうようになる。従って、この
負電圧と正電圧とにより形成された立体的な電界雰囲気
中に二次電子を引込むことができ、分析グリッドを通過
した低エネルギーの二次電子も、対物レンズの金属部分
にリークさせることなく、効率良く検出できる。
〔実施例〕
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。
第1図は本発明の実施例に係る二次電子検出器の構成
図である。図において、11は所定工程を経て形成された
集積回路を内蔵する半導体装置等の試料であり、金属配
線等に電子ビーム12aを照射することによって、そこか
ら放出された二次電子12b,12c,12dを検出して電圧分布
等が測定される。12は不図示の電子ビーム鏡筒内に配置
され、電子ビーム12aを試料11に照射する電子源、13は
試料11より放出された二次電子12b,12c,12dを一旦電子
ビーム12aの光軸に集束させる対物レンズであり、不図
示の電磁コイルや鉄芯により形成される磁気作用を利用
している。
14はシンチレータ電圧E11(直流電圧10KV程度)を印
加して、二次電子12b,12c,12dを加速電界領域に導き、
それを蛍光物質に通過させることにより光信号19に変換
するシンチレータである。15はコレクタ電圧E22(負の
直流電圧を数十V〜0V程度)を印加して、二次電子12b,
12c,12dを各シンチレータ(4ケ所)に導くコレクタグ
リッドである。
16aは、リフレクタ電圧E33(負の直流電圧数10V程
度)を印加し、高エネルギーの二次電子12bをコレクタ
グリッド15の中央附近に追い返す上部リフレクタグリッ
ドである。17は光信号19を不図示の光電子倍増部等に導
くライトガイドである。
なお18はコレクタグリッド15の開口部附近に分布する
加速電界領域である。また、19は高エネルギーの二次電
子12b,低エネルギーの二次電子12c及び中エネルギーの
二次電子12dに比例し、シンチレータの蛍光物質を介し
て発光する光信号である。なお20は対物レンズ13に設け
られる不図示のエネルギー分析筒の上部に配置された分
析グリッドであり、二次電子12b,12c,12dのエネルギー
分析条件を与える分析電圧を印加するための金属メッシ
ュ製の半球状又は平面形状のグリッドである。
なお、第2図は本発明の実施例の二次電子検出器に係
る説明図であり、同図(a)は二次電子12b,12c,12dを
捕捉するコレクタグリッド15附近の斜視図である。ま
た、同図は便宜上各グリッド、シンチレータを間隔を置
いて示しているが不図示の絶縁物を介して結合されてい
る。
図において、15はコレクタグリッドであり、金属製の
円筒形状を有し、その側面に開口部15aを設け、その開
口部15a毎に二次電子12b,12c,12dを捕捉するシンチレー
タ14を有している。16aは上部リフレクタグリッドであ
り、金属製の円形平面状を有し、その中央附近に電子ビ
ーム12aを通過させる電子ビーム通過穴16cを有してい
る。16bは下部リフレクタグリッドであり、上部リフレ
クタグリッド16aと同様な金属製の円形平面状を有し、
その中央の開口部16dは二次電子12b,12cを通過させるた
めに開口されている。
これ等により二次電子検出器を構成する。
同図(b)はコレクタグリッド15、上・下リフレクタ
グリッド16a,16b及びシンチレータのアノード電圧E11
より分布する電界領域を説明する図である。図におい
て、61aは上部リフレクタグリッド16aに−30V程度の電
圧を印加することにより分布する負の電界領域であり、
61bは同様に下部リフレクタグリッド16bに−30V程度の
電圧を印加することにより分布する負の電界領域であ
る。
なお18はシンチレータのシンチレータ電圧E11(0KV程
度)により分布する正の電界領域であり、二次電子12b,
12c,12dの加速電界領域である。12bは電子ビーム12aを
試料11に照射することにより試料11から放出され、不図
示のエネルギー分析筒を経て、分析グリッド20を通過し
た高エネルギーの二次電子であり、12c,12dは同様に分
析グリッド20を通過した低エネルギー、中エネルギーの
二次電子である。
ここで、分析グリッド20を通過した低エネルギーの二
次電子12cは下部リフレクタグリッド16bに−30V程度の
直流電圧を印加することにより分布する負の電界領域61
bに反発して、その放散軌道方向を強制的に立ち上げら
れて加速電界領域に突入する。なお、中エネルギーの二
次電子12dは上下リフレクタグリッド16a,16bに左右され
ることなく加速電界領域18に突入し、高エネルギーの二
次電子12b上部リフレクタグリッド16aにより分布する負
の電界領域61aに追い返され、加速領域18に突入する。
これにより二次電子12b,12c,12d全てをシンチレータ14
によって捕捉される。
このようにして、分析グリッド20の上部に−30V程度
の直流電圧を印加した下部リフレクタグリッド16bを設
けているので、該分析グリッド20を通過した低エネルギ
ーの二次電子12cを負の電界領域61bによりその放散軌道
方向を強制的に立ち上げて、加速電界領域18に突入させ
ることが可能となる。
これにより、分析グリッド20を通過した二次電子12b,
12c,12d全てを従来のように対物レンズの金属部分等に
リークさせることなくシンチレータ14により捕捉するこ
とが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、分析グリッドを
通過した各エネルギーの二次電子、特に低エネルギーの
二次電子をシンチレータにより効率良く捕捉することが
可能となる。これにより従来のような対物レンズのヨー
ク等にリークする二次電子を原因とする分析誤差の発生
を阻止できるので、試料の電圧分布等の測定精度を向上
させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例に係る二次電子検出器の構成
図、 第2図は、本発明の実施例の二次電子検出器に係る説明
図、 第3図は、従来例に係る二次電子検出器の説明図、 第4図は、従来例に係る説明図である。 (符号の説明) 1,11……試料、 2,12……電子源、 2a,12a……電子ビーム、 2b,12b……高エネルギーの二次電子、 2c,12c……低エネルギーの二次電子、 12d……中エネルギーの二次電子、 3,13……対物レンズ、 4,14……シンチレータ、 5,15……コレクタグリッド、 6,16a……リフレクタグリッド(上部リフレクタグリッ
ド)、 16b……下部リフレクタグリッド、 7,17……ライトガイド、 8,18……加速電界領域、 9,19……光信号、 10,20……分析グリッド、 16c……電子ビーム通過穴、 15a,15d……開口部、 15b,61a,61b……負の電界領域、 E1,E11……アノード電圧、 E2,E22……コレクタ電圧、 E3,E33……リフレクタ電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 一幸 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 浜 壮一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−75750(JP,A) 特開 昭61−131353(JP,A) 実開 昭61−5483(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料に照射する電子ビーム(12a)を通過
    させる穴を設けた板状の第1の電極(16a)と、 前記第1の電極(16a)の下部であって、前記電子ビー
    ム(12a)の光軸を囲むような筒状を成し、かつ、前記
    試料から出た二次電子(12b〜12d)を導く開口部を側部
    に有した第2の電極(15)と、 前記第2の電極の開口部の外側に配置され、前記二次電
    子(12b〜12d)を検出する検出器(14)と、 前記第2の電極(15)の下部に設けられ、前記電子ビー
    ム(12a)及び二次電子(12b〜12d)を通過させる穴を
    設けた板状の第3の電極(16b)とを備え、 前記第1の電極(16a)、前記第2の電極(15)および
    前記第3の電極(16b)に負の電圧を印加し、前記検出
    器(14)に正の電圧を印加することにより、前記試料か
    ら出た二次電子(12b〜12d)を前記検知器(14)に導く
    ことを特徴とする二次電子検出器。
JP62283840A 1987-11-10 1987-11-10 二次電子検出器 Expired - Lifetime JP2578446B2 (ja)

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