JP3111612B2 - Ultra-small surface sensor and surface measuring device - Google Patents

Ultra-small surface sensor and surface measuring device

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JP3111612B2
JP3111612B2 JP04079558A JP7955892A JP3111612B2 JP 3111612 B2 JP3111612 B2 JP 3111612B2 JP 04079558 A JP04079558 A JP 04079558A JP 7955892 A JP7955892 A JP 7955892A JP 3111612 B2 JP3111612 B2 JP 3111612B2
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秀樹 古森
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子線を用いて表面の
状態をセンシングする超小型表面センサー、及び微細な
表面の形状や状態を測定する表面測定装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultra-small surface sensor for sensing a surface condition using an electron beam, and a surface measuring device for measuring a fine surface shape and condition.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、先端技術を支える半導体等の電子
デバイスにおいて微細化や高集積化が進んでいる。ま
た、超電導材や高密度記録材等の新素材開発が盛んに行
われている。これらの分野において、形成技術の確立と
共に評価技術の確立が大きな課題となっている。例え
ば、加工後の表面形状が設計通りになっているかを調べ
たり、加工中に発生した微細な欠陥や粉塵を調べたり、
また、新素材の結晶性、組成、微細表面形状がどのよう
なものになっているか調べることが重要となっている。
このような表面の性状を調べる手法として走査型電子顕
微鏡や走査型トンネル顕微鏡等が現在用いられている。
特に走査型電子顕微鏡は、焦点深度が深く試料表面を立
体的に観察できること、試料の作製が比較的容易である
ことや、電子線照射によって試料より発生したオージェ
電子や特性X線やカソード・ルミネッセンスを検出する
ための検出器を加えることで表面立体形状のほかに組成
情報等も得ることが可能になるので、幅広く用いられて
いる。図21は、例えば「電子顕微鏡技術」(外村彰
編、丸善、1989 p118)に示された、従来の表
面測定装置に係わる走査型電子顕微鏡(Scanning Elect
ron Microscope SEM)を示す基本構成図である。図に
おいて、1は電子銃、3は加速電極、4はコンデンサレ
ンズ、5は偏向コイル、6は対物レンズ、7は試料、9
は検出器、10は画像表示装置である。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as semiconductors supporting advanced technologies have been miniaturized and highly integrated. Also, new materials such as superconducting materials and high-density recording materials have been actively developed. In these fields, the establishment of the evaluation technology as well as the formation technology has become a major issue. For example, checking whether the surface shape after processing is as designed, checking for fine defects and dust generated during processing,
It is also important to investigate the crystallinity, composition, and fine surface shape of the new material.
Scanning electron microscopes, scanning tunneling microscopes, and the like are currently used as methods for examining such surface properties.
In particular, a scanning electron microscope has a deep depth of focus, which allows three-dimensional observation of the sample surface, relatively easy sample preparation, Auger electrons generated from the sample by electron beam irradiation, characteristic X-rays, and cathode luminescence. Is widely used because it is possible to obtain composition information and the like in addition to the three-dimensional shape of the surface by adding a detector for detecting. FIG. 21 shows a scanning electron microscope (Scanning Elect) related to a conventional surface measuring apparatus, which is shown in, for example, “Electron Microscope Technology” (edited by Akira Tomura, Maruzen, 1989, p 118).
FIG. 3 is a basic configuration diagram illustrating a ron microscope (SEM). In the figure, 1 is an electron gun, 3 is an acceleration electrode, 4 is a condenser lens, 5 is a deflection coil, 6 is an objective lens, 7 is a sample, 9
Denotes a detector, and 10 denotes an image display device.

【0003】従来の走査型電子顕微鏡は上記のように構
成され、例えば、電子銃1で発生した電子線2を加速電
極3で加速し、コンデンサレンズ4で集束を行ない、偏
向コイル5で電子線2を走査し、対物レンズ6で最終的
な試料7上でのビームスポット径を決める。試料7上に
照射された電子線2により、試料7から放出される二次
電子もしくは反射電子8を検出器9で検出する。電子線
2の走査と画像表示装置10の走査を同期させて画像表
示装置10に検出信号を入力することで、表面の形状が
測定できるようになっている。
[0003] A conventional scanning electron microscope is constructed as described above. For example, an electron beam 2 generated by an electron gun 1 is accelerated by an acceleration electrode 3, focused by a condenser lens 4, and is deflected by a deflection coil 5. 2 is scanned, and the final beam spot diameter on the sample 7 is determined by the objective lens 6. Secondary electrons or reflected electrons 8 emitted from the sample 7 are detected by a detector 9 by the electron beam 2 irradiated on the sample 7. By inputting a detection signal to the image display device 10 by synchronizing the scanning of the electron beam 2 and the scanning of the image display device 10, the surface shape can be measured.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の走査型電子顕微
鏡は、以上のように構成されおり、それぞれの構成要素
が独立し、装置が大型化するという問題点があった。例
えば、「走査顕微鏡JSM−6600F 仕様書」(日
本電子)において、本体の大きさは790mm(幅)×
1130mm(奥行)×1800mm(高さ)である。
ところで、近年の半導体等の電子デバイスにおける急速
な微細化や高集積化の進展により次のような問題点が生
じてきている。
The conventional scanning electron microscope is configured as described above, and has a problem that each component is independent and the apparatus becomes large. For example, in "Scanning microscope JSM-6600F specifications" (JEOL), the size of the main body is 790 mm (width) x
It is 1130 mm (depth) x 1800 mm (height).
The following problems have been caused by the recent rapid miniaturization and high integration of electronic devices such as semiconductors.

【0005】まず、第一の問題として、従来は、加工後
に試料を加工装置より取り出し、走査型電子顕微鏡など
で評価を行っていたが、近年、加工プロセスによって
は、特に真空中で行う加工プロセスにおいては、加工装
置から取り出すことにより、表面の性状が変化すること
が判明してきている。これらのことより、加工装置と評
価装置のあいだを真空中で搬送できるようにすることが
試みられている。しかし、特に精度のいる加工において
は搬送後に元の状態に戻すことが困難であり、また、搬
送による機械的な接触部分から加工表面を汚染したりす
るという問題点があった。また、真空搬送機構は通常複
雑なことが多く、また、加工装置と走査型電子顕微鏡と
真空搬送系を合わせると、広い設置面積が必要とされ
る。
[0005] First, as a first problem, conventionally, after processing, a sample was taken out of a processing apparatus and evaluated by a scanning electron microscope or the like. , It has been found that the properties of the surface are changed by taking it out of the processing apparatus. For these reasons, attempts have been made to enable the transfer between the processing apparatus and the evaluation apparatus in a vacuum. However, there is a problem that it is difficult to return to the original state after the conveyance, particularly in the processing with high precision, and the working surface is contaminated from a mechanical contact portion by the conveyance. Further, the vacuum transfer mechanism is usually complicated in many cases, and a large installation area is required when the processing apparatus, the scanning electron microscope, and the vacuum transfer system are combined.

【0006】第二の問題として、半導体の大規模集積化
にともない、ウェハーの大口径化が進むことにより、大
面積を短時間で微細形状検査する必要が生じてきてい
る。ところが、従来の走査型電子顕微鏡は、電子線を偏
向する際に対物レンズで収差が発生し、ある面分解能を
確保するためには走査面積が限られるという問題点があ
った。そこで、試料ステージを動かすことで大面積の試
料を測定することがなされているが、試料ステージの走
査の機械的な速度の限界で測定時間が制限されるので、
測定に非常に時間がかかるという問題点があった。
[0006] As a second problem, as the diameter of a wafer increases with the integration of semiconductors on a large scale, it becomes necessary to inspect a large area in a short time in a fine shape. However, the conventional scanning electron microscope has a problem that an aberration occurs in an objective lens when an electron beam is deflected, and a scanning area is limited in order to secure a certain surface resolution. Therefore, a large area sample is measured by moving the sample stage, but the measurement time is limited by the mechanical speed limit of the scanning of the sample stage.
There was a problem that the measurement took a very long time.

【0007】また、上記のような従来の走査型電子顕微
鏡の構成要素を利用して、電子線を用いて表面の状態を
センシングする表面センサーを構成した場合、個々の構
成要素が分かれており、それぞれが大きいために表面セ
ンサー自体が大型化するという問題点があった。
Further, when a surface sensor that senses the state of the surface using an electron beam is constructed using the above-described components of the conventional scanning electron microscope, the individual components are separated. There is a problem that the surface sensor itself becomes large because each is large.

【0008】本発明は上記のような問題点を解決するた
めなされたものであり、超小型表面センサー、及びこの
超小型表面センサーを用い、加工装置などに組み込むこ
とが可能な超小型の表面測定装置、さらには大面積を高
分解能で短時間に測定できる表面測定装置を得ることを
目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has an ultra-small surface sensor and an ultra-small surface measurement which can be incorporated in a processing apparatus or the like using the ultra-small surface sensor. An object of the present invention is to obtain a surface measuring device capable of measuring a large area with high resolution in a short time.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る超小型表面
センサーは、基板上に形成された電界放出冷陰極と、上
記基板上に絶縁物を介して被着形成され、上記冷陰極よ
り電子線を引出す引出し電極とで構成される電子線源、
上記引出し電極上に絶縁物を介して被着形成され、上記
電子線を加速する加速電極、上記加速電極上に直接もし
くは絶縁物を介して被着形成された検出器、上記冷陰極
と上記引出し電極と上記加速電極と上記検出器に対し電
気的に接続された複数の引出し線を備えたものである。
According to the present invention, a microminiature surface sensor according to the present invention is formed by attaching a field emission cold cathode formed on a substrate and an insulating material to the substrate via an insulator. An electron beam source comprising an extraction electrode for extracting a line,
An accelerating electrode formed on the extraction electrode via an insulator to accelerate the electron beam, a detector directly formed on the acceleration electrode or formed via an insulator, the cold cathode and the extraction And a plurality of lead wires electrically connected to the electrode, the accelerating electrode, and the detector.

【0010】また、本発明に係る表面測定装置は、基板
上に形成された電界放出冷陰極と、上記基板上に絶縁物
を介して被着形成され、上記冷陰極より電子線を引出す
引出し電極とで構成される電子線源、上記引出し電極上
に絶縁物を介して被着形成され、上記電子線を加速する
加速電極、上記加速電極上に直接もしくは絶縁物を介し
被着形成された検出器、上記冷陰極と上記引出し電極
と上記加速電極と上記検出器に対し電気的に接続された
複数の引出し線、並びに上記基板を試料に対して相対的
に走査する走査機構を備えたものである。
The surface measuring apparatus according to the present invention comprises a field emission cold cathode formed on a substrate and an extraction electrode formed on the substrate with an insulator interposed therebetween to extract an electron beam from the cold cathode. An electron beam source composed of, an accelerating electrode for accelerating the electron beam, formed on the extraction electrode via an insulator, and formed directly or via an insulator on the accelerating electrode. Detector, equipped with a plurality of extraction lines electrically connected to the cold cathode, the extraction electrode, the acceleration electrode, the detector, and a scanning mechanism for scanning the substrate relative to the sample It is.

【0011】さらに、本発明に係る別の表面測定装置
は、単一の基板上に形成された複数の電界放出冷陰極
と、上記基板上に絶縁物を介して被着形成され、上記各
冷陰極より電子線を引出す引出し電極とで構成される複
数の電子線源、上記引出し電極上に絶縁物を介して被着
形成され、上記電子線を加速する加速電極、上記加速電
極上に直接もしくは絶縁物を介して被着形成された検出
器、上記冷陰極と上記引出し電極と上記加速電極と上記
検出器に対し電気的に接続された複数の引出し線、並び
に上記基板を試料に対して相対的に走査する走査機構を
備えたものである。
Further, another surface measuring apparatus according to the present invention comprises a plurality of field emission cold cathodes formed on a single substrate, and a plurality of field emission cold cathodes formed on the substrate via an insulator. A plurality of electron beam sources composed of an extraction electrode for extracting an electron beam from the cathode, and attached on the extraction electrode via an insulator.
An accelerating electrode formed and accelerating the electron beam, a detector formed directly or via an insulator on the accelerating electrode, and an electric power supplied to the cold cathode, the extraction electrode, the accelerating electrode, and the detector. And a scanning mechanism for relatively scanning the substrate with respect to the sample.

【0012】[0012]

【作用】上記のように構成された超小型表面センーに
おいては、電子線源、加速電極、検出器が一体化され、
センサー自体が超小型になり、様々な装置に組み込むこ
とが可能になる。
[Action] In the constructed tiny surface sensor over as described above, the electron beam source, the accelerating electrode, the detector are integrated,
The sensor itself becomes very small and can be incorporated into various devices.

【0013】また、上記のように構成された表面測定装
置においては、電子線源、加速電極、検出器が一体化さ
れ、表面測定装置自体が超小型になり、加工装置等に組
み込むことが可能になる。
Further, in the surface measuring device configured as described above, the electron beam source, the accelerating electrode and the detector are integrated, and the surface measuring device itself is miniaturized and can be incorporated in a processing device or the like. become.

【0014】また、上記のように構成された別の表面測
定装置においては、単一の基板上に複数の電子線源、加
速電極、検出器が一体化して集積化され、超小型にな
り、加工装置等に組み込むことが可能になるとともに、
上記単一の基板を走査することで、大面積の表面性状を
高分解能で短時間に測定できる。
In another surface measuring apparatus configured as described above, a plurality of electron beam sources, accelerating electrodes, and detectors are integrated and integrated on a single substrate, resulting in a very small size. It becomes possible to incorporate it into processing equipment, etc.
By scanning the single substrate, the surface properties of a large area can be measured with high resolution in a short time.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

実施例1.図1は本発明の一実施例による表面測定装置
の主要部分の断面図であり、電界放出冷陰極11、及び
該冷陰極11を含む基板12上に絶縁物13を介して形
成された引出し電極14で電子線源101を構成してい
る。上記電子線源101より引き出された電子線20を
加速する加速電極102が、上記引出し電極14上に絶
縁物15を介して形成されており、また、検出器103
が上記加速電極102上に絶縁物16を介して形成され
ている。このように構成された表面測定素子(以下、表
面センサーと記す)201は、試料70に対向して設置
される。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a surface measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, in which a field emission cold cathode 11 and an extraction electrode formed on a substrate 12 including the cold cathode 11 via an insulator 13. 14 constitutes the electron beam source 101. An acceleration electrode 102 for accelerating the electron beam 20 extracted from the electron beam source 101 is formed on the extraction electrode 14 via an insulator 15 and a detector 103.
Are formed on the accelerating electrode 102 via an insulator 16. The surface measuring element (hereinafter, referred to as a surface sensor) 201 configured as described above is installed to face the sample 70.

【0016】上記の表面センサー201は、図2のよう
に試料に対してX方向及びY方向に各々相対的に走査す
る走査機構(例えばピエゾ素子)202a、202b
(総称するときは202)上に設置され、上記走査機構
202に設置された表面センサー201はXYZステー
ジ203に取り付けられる。基板12と引出し電極14
の間に数100Vの電圧を印加すると冷陰極11から電
界放出により電子線が引き出される。そして、加速電極
102に数千Vの電圧を印加することで引き出された電
子線を加速及び集束することができる。この電子線を試
料に照射し、その時発生した二次電子や反射電子を検出
器103で検出する。例えば検出器103をpn接合を
もつ半導体で形成されたものを用いると、反射電子を電
流として検出できる。ピエゾ素子202を動かして測定
箇所を走査する走査制御機構204の信号と、検出器1
03より電流として検出した検出信号を画像表示装置2
05に入力し、画像を作成し、表面形状の測定を行う。
The above-mentioned surface sensor 201 has scanning mechanisms (for example, piezo elements) 202a and 202b for relatively scanning the sample in the X and Y directions, respectively, as shown in FIG.
The surface sensor 201 installed on the scanning mechanism 202 is mounted on an XYZ stage 203. Substrate 12 and extraction electrode 14
When a voltage of several hundred volts is applied during this time, an electron beam is extracted from the cold cathode 11 by field emission. Then, by applying a voltage of several thousand V to the accelerating electrode 102, the extracted electron beam can be accelerated and focused. The sample is irradiated with this electron beam, and secondary electrons and reflected electrons generated at that time are detected by the detector 103. For example, when the detector 103 is formed of a semiconductor having a pn junction, reflected electrons can be detected as a current. A signal from a scanning control mechanism 204 that scans a measurement location by moving a piezo element 202 and a detector 1
03, a detection signal detected as a current from the image display device 2
At 05, an image is created and the surface shape is measured.

【0017】実施例2.図3は本発明の別の実施例によ
る表面測定装置の主要部分の説明図であり、11〜1
6、101、102は図1と同様である。検出器104
が上記加速電極102上に絶縁物16を介して形成され
ており、上記検出記104は複数に分割されており、独
立に検出信号を出力する。
Embodiment 2 FIG. FIG. 3 is an explanatory view of a main part of a surface measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
6, 101 and 102 are the same as in FIG. Detector 104
Are formed on the accelerating electrode 102 with the insulator 16 interposed therebetween, and the detection notes 104 are divided into a plurality of parts, and independently output detection signals.

【0018】上記のように構成された表面測定装置は、
図1のものと同様にして図2のように取り付けられる。
検出器104はそれぞれ独立に検出信号を出力できるの
で、表面の立体形状の情報を得ることができる。
The surface measuring apparatus configured as described above is
It is mounted as in FIG. 2 in the same manner as in FIG.
Since the detectors 104 can output detection signals independently of each other, information on the three-dimensional shape of the surface can be obtained.

【0019】実施例3.図4は本発明の別の実施例によ
る表面測定装置の主要部分の断面図であり、11〜1
5、101、102は図1と同様である。検出器105
が上記加速電極102上に直接形成されており、加速電
極102にかける加速電圧と検出器105にかけるバイ
アス電圧を共通化しても、図1と同様の効果が得られ
る。
Embodiment 3 FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a surface measuring apparatus according to another embodiment of the present invention.
5, 101 and 102 are the same as those in FIG. Detector 105
Are formed directly on the accelerating electrode 102, and the same effect as in FIG. 1 can be obtained even if the accelerating voltage applied to the accelerating electrode 102 and the bias voltage applied to the detector 105 are made common.

【0020】実施例4.図5は本発明の別の表面測定装
置の一実施例による主要部分の切り欠き断面斜視図であ
る。11、13、15、16は図1と同様である。電界
放出冷陰極11は単一の基板32上にマトリクス状に複
数個を形成されている。該冷陰極11を複数個含む基板
32上に絶縁物13を介して形成された引出し電極34
で複数の電子線源301を構成している。上記引出し電
極34は34a、34b・・・のように行方向に電気的
に接続されている。上記電子線源301より引き出され
た電子線を加速する加速電極302が、上記引出し電極
34上に絶縁物15を介して形成されている。上記加速
電極302は302a、302b・・・のように列方向
に電気的に接続されている。また、検出器303が上記
加速電極302上に絶縁物16を介して形成されてい
る。
Embodiment 4 FIG. FIG. 5 is a cutaway perspective view of a main part according to another embodiment of the surface measuring apparatus of the present invention. 11, 13, 15, and 16 are the same as those in FIG. A plurality of field emission cold cathodes 11 are formed on a single substrate 32 in a matrix. An extraction electrode 34 formed on a substrate 32 including a plurality of the cold cathodes 11 with an insulator 13 interposed therebetween.
Constitute a plurality of electron beam sources 301. The extraction electrodes 34 are electrically connected in the row direction, such as 34a, 34b,. An acceleration electrode 302 for accelerating an electron beam extracted from the electron beam source 301 is formed on the extraction electrode 34 via an insulator 15. The acceleration electrodes 302 are electrically connected in the column direction, such as 302a, 302b,. A detector 303 is formed on the accelerating electrode 302 via an insulator 16.

【0021】上記のように構成された表面測定装置は図
1のものと同様にして図2のように取り付けられる。基
板32と一行目の引出し電極34aの間に数百Vの電圧
を印加すると冷陰極11から電界放出により電子線が引
き出される。そして、一列目の加速電圧302aに数千
Vの電圧を印加することで、上記行で引き出された電子
線のうち上記列の加速電極302aを通過する電子線が
加速及び集束される。この電子線を試料に照射し、その
時発生した二次電子や反射電子を検出器303で検出す
る。次に、一行目の引出し電極34aに電圧を印加した
ままの状態で、一列目の加速電極302aから二列目の
加速電極302bに加速電圧の印加を変更することで一
行二列目の電子線が加速及び集束される。同様にして順
次最後の列まで行う。次に引出し電圧の印加を一行目の
引出し電極34aから二行目の引出し電極34bに変更
する。以下同様にして、全ての行と列の電子線を加速及
び集束し、試料に照射し、その時発生した二次電子や反
射電子を検出器303で検出する。次に走査機構202
で表面センサー201の位置を試料に対し動かし、上記
と同様のことを行う。走査機構で電子線源の行間隔及び
列間隔をうめる領域を走査すれば全ての測定領域が走査
でき、それぞれの検出信号を画像表示装置で合成表示す
ることで、大面積の表面の性状を測定することができ
る。この実施例では機械的な走査の範囲が小さいので測
定時間が従来のものよりはるかに短くなる。
The surface measuring device constructed as described above is mounted as shown in FIG. 2 in the same manner as in FIG. When a voltage of several hundred volts is applied between the substrate 32 and the first row of extraction electrodes 34a, electron beams are extracted from the cold cathode 11 by field emission. Then, by applying a voltage of several thousand volts to the acceleration voltage 302a in the first column, the electron beam passing through the acceleration electrode 302a in the column among the electron beams extracted in the row is accelerated and focused. The sample is irradiated with this electron beam, and secondary electrons and reflected electrons generated at that time are detected by a detector 303. Next, while the voltage is applied to the extraction electrode 34a in the first row, the application of the acceleration voltage is changed from the acceleration electrode 302a in the first column to the acceleration electrode 302b in the second column, whereby the electron beam in the first row and the second column is changed. Are accelerated and focused. In the same manner, the processing is sequentially performed up to the last column. Next, the application of the extraction voltage is changed from the extraction electrode 34a in the first row to the extraction electrode 34b in the second row. In the same manner, the electron beams in all rows and columns are accelerated and focused, and are irradiated on the sample. Secondary electrons and reflected electrons generated at that time are detected by the detector 303. Next, the scanning mechanism 202
Moves the position of the surface sensor 201 with respect to the sample, and performs the same operation as described above. By scanning the area where the row and column intervals of the electron beam source are reduced by the scanning mechanism, all the measurement areas can be scanned. can do. In this embodiment, the measurement time is much shorter than in the prior art due to the small mechanical scanning range.

【0022】実施例5.図6は本発明の別の表面測定装
置の別の実施例を示す主要部分の切り欠き断面斜視図で
ある。11、13、15、16は図1と同様である。電
界放出冷陰極11は単一の基板42上にマトリクス状に
複数個を形成されている。上記基板42はイオン注入な
どによって分離層42bを形成し、上記分離層42bは
列方向につながっている。上記基板42の導電層42a
は列方向につながっている。基板42には通常シリコン
やゲルマニウム等の半導体が用いられるので抵抗率が高
い。そこで、電極17aが上記導電層42a上に形成さ
れている。従って、冷陰極11は電気的に列方向に接続
されている。該冷陰極11を複数個含む基板42上に絶
縁物13を介して形成された引出し電極34で複数の電
子線源401を構成している。上記引出し電極34は3
4a、34b・・・のように行方向に電気的に接続され
ている。上記電子線源401より引き出された電子線を
加速する加速電極402が、上記引出し電極34上に絶
縁物15を介して形成されており、また、検出器403
が上記加速電極402上に絶縁物16を介して形成され
ている。上記検出器403は個々の電子線源に対応する
ように分離されており、バイアス電圧を印加する電極4
04a、404bがそれぞれ行方向と列方向に電気的に
接続されている。
Embodiment 5 FIG. FIG. 6 is a cutaway perspective view of a main part showing another embodiment of another surface measuring apparatus of the present invention. 11, 13, 15, and 16 are the same as those in FIG. A plurality of field emission cold cathodes 11 are formed in a matrix on a single substrate 42. The substrate 42 forms a separation layer 42b by ion implantation or the like, and the separation layer 42b is connected in the column direction. The conductive layer 42a of the substrate 42
Are connected in the column direction. Since a semiconductor such as silicon or germanium is used for the substrate 42, the resistivity is high. Therefore, the electrode 17a is formed on the conductive layer 42a. Therefore, the cold cathodes 11 are electrically connected in the column direction. A plurality of electron beam sources 401 are formed by the extraction electrodes 34 formed on the substrate 42 including the plurality of cold cathodes 11 via the insulator 13. The extraction electrode 34 is 3
4a, 34b... Are electrically connected in the row direction. An acceleration electrode 402 for accelerating an electron beam extracted from the electron beam source 401 is formed on the extraction electrode 34 via an insulator 15 and a detector 403.
Are formed on the accelerating electrode 402 via the insulator 16. The detector 403 is separated so as to correspond to each electron beam source, and the electrode 4 to which a bias voltage is applied is provided.
04a and 404b are electrically connected in the row direction and the column direction, respectively.

【0023】上記のように構成された表面測定装置は図
1のものと同様にして図2のように取り付けられる。一
列目の電極17aと一行目の引出し電極34aの間に数
百Vの電圧を印加すると一行一列目の冷陰極11から電
界放出により電子線が引き出される。上記引き出された
電子線は数千Vの電圧を印加された加速電極402によ
って加速及び集束される。この電子線を試料に照射し、
その時発生した二次電子や反射電子を検出器403で検
出する。上記検出器403はそれぞれの電子線源に対応
してバイアス電圧が印加されるようにすると、検出立体
角が等しくなるので精度のよい測定が可能となる。次
に、一列目の電極17aに電圧を印加したままの状態
で、一行目の引出し電極34aから二行目の引出し電極
34bに電圧の印加を変更することで二行一列目の電子
線が加速及び集束される。同様にして順次最後の行まで
行う。次に電圧の印加を一列目の電極17aから二列目
の電極17bに変更する。以下同様にして、全ての行と
列の電子線を加速及び集束し、試料に照射し、その時発
生した二次電子や反射電子を電子線源と同期させた検出
器403で検出する。次に実施例4と同様、走査機構2
02で表面センサー201の位置を試料に対し動かし、
上記と同様のことを行う。走査機構で電子線源の行間隔
及び列間隔をうめる領域を走査すれば全ての測定領域が
走査でき、それぞれの検出信号を画像表示装置で合成表
示することで、大面積の表面の性状を短時間で測定する
ことができる。
The surface measuring device constructed as described above is mounted as shown in FIG. 2 in the same manner as in FIG. When a voltage of several hundred volts is applied between the first column electrode 17a and the first row extraction electrode 34a, an electron beam is extracted from the cold cathode 11 in the first row and first column by field emission. The extracted electron beam is accelerated and focused by the acceleration electrode 402 to which a voltage of several thousand volts is applied. The sample is irradiated with this electron beam,
Secondary electrons and reflected electrons generated at that time are detected by the detector 403. When a bias voltage is applied to the detector 403 corresponding to each electron beam source, the detected solid angles become equal, so that accurate measurement can be performed. Next, while the voltage is applied to the electrode 17a in the first column, the application of voltage is changed from the extraction electrode 34a in the first row to the extraction electrode 34b in the second row, whereby the electron beam in the second row and the first column is accelerated. And focused. In the same manner, the processing is sequentially performed up to the last line. Next, the voltage application is changed from the first row of electrodes 17a to the second row of electrodes 17b. In the same manner, the electron beams in all rows and columns are accelerated and focused, the sample is irradiated, and secondary electrons and reflected electrons generated at that time are detected by the detector 403 synchronized with the electron beam source. Next, similarly to the fourth embodiment, the scanning mechanism 2
02, the position of the surface sensor 201 is moved with respect to the sample,
Do the same as above. If the scanning mechanism scans the area where the row and column intervals of the electron beam source are reduced, all the measurement areas can be scanned. It can be measured in time.

【0024】なお、図5及び図6に示すような複数の電
子線源を単一の基板上にもつものとしては、上述のもの
の他、図5において検出器を図6のように分割してもよ
く、さらに図6において検出器を図5のように一体のも
ので構成してもよい。
In addition to the above-described one having a plurality of electron beam sources on a single substrate as shown in FIGS. 5 and 6, the detector in FIG. 5 is divided as shown in FIG. Alternatively, the detector in FIG. 6 may be configured as an integral unit as shown in FIG.

【0025】実施例6.なお、上記各実施例では表面測
定装置について示したが、図1に示す超小型の表面セン
サー201は他の装置にも利用でき、図7は超小型バー
コードリーダを構成する一部品として用いた場合を示
す。
Embodiment 6 FIG. In each of the embodiments described above, the surface measuring device is shown. However, the ultra-small surface sensor 201 shown in FIG. 1 can be used for other devices, and FIG. 7 is used as one component constituting a micro-barcode reader. Show the case.

【0026】次にその動作を説明する。基板12と引出
し電極14の間に数100Vの電圧を印加すると冷陰極
11から電界放出により電子線が引き出される。そし
て、加速電極102に数千Vの電圧を印加することで引
き出された電子線を加速及び集束することができる。こ
の電子線を基板71に照射し、その時発生した二次電子
や反射電子を検出器103で検出する。例えば検出器1
03をpn接合をもつ半導体で形成されたものを用いる
と、反射電子を電流として検出できる。例えば、図7の
ように基板71にバーコードのパターンをエッチング
し、超小型表面センサー201を少し傾けた状態で支持
台72に取り付け、支持台72を基板表面と平行に一定
の速度で動かし、その時の二次電子や反射電子の強度変
化を測定する。エッチングされた溝の壁面に電子線が照
射されたときは二次電子や反射電子の検出量が大きく異
なる。二次電子や反射電子の強度変化をコード変換機
(図示せず)で符号化することでバーコードの認識が可
能となる。このようなバーコードを半導体基板などにエ
ッチングを行い半導体基板のロット管理などに用いるこ
とができる。
Next, the operation will be described. When a voltage of several hundred volts is applied between the substrate 12 and the extraction electrode 14, an electron beam is extracted from the cold cathode 11 by field emission. Then, by applying a voltage of several thousand V to the accelerating electrode 102, the extracted electron beam can be accelerated and focused. The electron beam is applied to the substrate 71, and secondary electrons and reflected electrons generated at that time are detected by the detector 103. For example, detector 1
By using 03 formed of a semiconductor having a pn junction, reflected electrons can be detected as a current. For example, as shown in FIG. 7, a barcode pattern is etched on the substrate 71, the microminiature surface sensor 201 is attached to the support base 72 in a slightly inclined state, and the support base 72 is moved at a constant speed in parallel with the substrate surface. The intensity change of the secondary electrons and the reflected electrons at that time is measured. When the wall surface of the etched groove is irradiated with an electron beam, the detection amounts of secondary electrons and reflected electrons differ greatly. A bar code can be recognized by encoding a change in the intensity of secondary electrons or reflected electrons with a code converter (not shown). Such a barcode can be etched into a semiconductor substrate or the like and used for lot management of the semiconductor substrate.

【0027】実施例7.図8は他の超小型表面センサー
の主要部分を示す断面図であり、検出器106は光検出
器である。この超小型表面センサー206を超小型バー
コードリーダを構成する一部品として用いた場合を図9
に示す。
Embodiment 7 FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a main part of another microminiature surface sensor, and the detector 106 is a photodetector. FIG. 9 shows a case in which this microminiature surface sensor 206 is used as one component of a microminiature barcode reader.
Shown in

【0028】次にその動作を説明する。基板12と引出
し電極14の間に数100Vの電圧を印加すると冷陰極
11から電界放出により電子線が引き出される。そし
て、加速電極102に数千Vの電圧を印加することで引
き出された電子線を加速及び集束することができる。こ
の電子線を基板73上に形成された蛍光物質からなるバ
ーコード74に照射し、その時発生した光を検出器10
6で検出する。例えば検出器106をpin接合をもつ
半導体で形成されたものを用いると、光を電流として検
出できる。検出した検出信号をコード変換機で符号化
し、バーコードを認識する。この場合には、二次電子や
反射電子を検出する場合と異なり、バーコードを特徴付
ける部分以外では光を発しないため、検出可能なレベル
より強い光を発するレベルで電子線の照射量が変動した
としても、バーコードの認識には影響を及ぼさない。
Next, the operation will be described. When a voltage of several hundred volts is applied between the substrate 12 and the extraction electrode 14, an electron beam is extracted from the cold cathode 11 by field emission. Then, by applying a voltage of several thousand V to the accelerating electrode 102, the extracted electron beam can be accelerated and focused. This electron beam is irradiated on a bar code 74 made of a fluorescent substance formed on a substrate 73, and the light generated at that time is
Detect at 6. For example, when the detector 106 is formed using a semiconductor having a pin junction, light can be detected as a current. The detected detection signal is encoded by a code converter, and the bar code is recognized. In this case, unlike the case where secondary electrons or reflected electrons are detected, the amount of electron beam irradiation fluctuates at a level that emits light that is stronger than the detectable level because light is not emitted except for the portion that characterizes the barcode. It does not affect bar code recognition.

【0029】実施例8.図10は超小型表面センサーの
別の適用例を示すもので、位置決め装置に用いたもので
ある。図において11〜16、101、102、10
6、206は図8と同様である。
Embodiment 8 FIG. FIG. 10 shows another application example of the microminiature surface sensor, which is used for a positioning device. In the figure, 11 to 16, 101, 102, 10
6 and 206 are the same as in FIG.

【0030】上記のように構成された位置決め装置は、
図8のものと同様にして電子線を基板73上に形成され
た蛍光物質からなる位置決め用のパターン75に照射
し、その時発生された光を検出器106で検出する。図
10のようなパターン75では超小型表面センー20
6に対して相対的に基板73を平行に一定速度で動か
し、光の検出時間が短く変化する方から長く変化する所
で動かす向きを逆転し、徐々に速度を落しながら中心位
置に追い込んで行くことで、位置決めが可能となる。な
お、位置決め用パターンはこれに限るものではない。
The positioning device configured as described above
In the same manner as in FIG. 8, an electron beam is applied to a positioning pattern 75 made of a fluorescent substance formed on a substrate 73, and the light generated at that time is detected by a detector 106. Pattern 75 in tiny surface sensors over as in FIG. 10 20
The substrate 73 is moved at a constant speed in parallel with respect to 6, and the direction of movement is reversed at a place where the light detection time changes from short to long, and moves toward the center position while gradually reducing the speed. This enables positioning. The positioning pattern is not limited to this.

【0031】実施例9.図11、図12は超小型表面セ
ンサーのさらに別の適用例を示すもので、読み取り専用
の記憶装置に用いたものである。図において、11〜1
6、101、102、106、206は図8と同様であ
る。
Embodiment 9 FIG. 11 and 12 show still another application example of the ultra-small surface sensor, which is used in a read-only storage device. In the figure, 11-1
6, 101, 102, 106, and 206 are the same as those in FIG.

【0032】次にその動作を説明する。基板12と引出
し電極14の間に数100Vの電圧を印加すると冷陰極
11から電界放出により電子線が引き出される。そし
て、加速電極102に数千Vの電圧を印加することで引
き出された電子線を加速及び集束することができる。こ
の電子線を基板76上に形成された蛍光物質からなるビ
ットパターン77に照射し、その時発生した光を検出器
106で検出する。例えば検出器106をpin接合を
もつ半導体で形成されたものを用いると、光を電流とし
て検出できる。検出した検出信号を0、1の符号に符号
化し、記憶された情報を復元する。
Next, the operation will be described. When a voltage of several hundred volts is applied between the substrate 12 and the extraction electrode 14, an electron beam is extracted from the cold cathode 11 by field emission. Then, by applying a voltage of several thousand V to the accelerating electrode 102, the extracted electron beam can be accelerated and focused. This electron beam is applied to the bit pattern 77 made of a fluorescent substance formed on the substrate 76, and the light generated at that time is detected by the detector 106. For example, when the detector 106 is formed using a semiconductor having a pin junction, light can be detected as a current. The detected detection signal is encoded into codes of 0 and 1, and the stored information is restored.

【0033】なお、上記の説明では、バーコードパター
ンや位置決め用パターンやビットパターンが基板もしく
は基板上に形成されている場合について述べたが、特に
これに限るものではない。
In the above description, the case where the barcode pattern, the positioning pattern, and the bit pattern are formed on the substrate or the substrate is described. However, the present invention is not limited to this.

【0034】次に、上記実施例で用いた表面センサーの
製造方法について述べる。まず、本発明の実施例4で取
り上げた表面測定装置を例にとり、その主要部分の製造
方法を図13、図14、及び図15を用いて説明する。
501はSi単結晶で、該Si単結晶(100)面上に
Aのようにレジスト材502を形成する。次にBに示す
ように反応性イオンエッチング等を用いて異方性エッチ
ングを行う。Cはレジスト膜502を除去後のSi単結
晶501である。次にDに示すように、上記面上に化学
的気相蒸着法等を用いて二酸化珪素等のような絶縁膜5
03を形成する。これをEのような状態になるようにエ
ッチバックを行い、その面の上にレジスト材504をF
のように形成する。この状態で酸化を行い、数μm間隔
の小さな酸化領域505を形成する。Gに示すようにレ
ジスト材504を除去した後、Hに示すように、引出し
電極となるタングステン等の導電膜506を形成する。
次にIのようなレジストパターン507を形成した後に
上記導電膜506をエッチングする。レジスト材506
を除去した後、Jに示すように化学的気相蒸着法等を用
いて二酸化珪素等のような絶縁膜508を形成する。化
学的気相蒸着法では下地に段差がある場合でも平坦な表
面を持つ膜を形成することが可能であるが、平坦度が確
保できない場合には、絶縁膜を厚く堆積した後エッチバ
ックを行い平坦な表面を得ることも可能である。加速電
極となるタングステン等の導電膜を形成し、レジストパ
ターンを形成した後にこの導電膜をエッチングを行い、
Kに示すように加速電極となる導電膜509を得る。L
に示すように、絶縁性の樹脂などを用いてpn接合を持
つ半導体検出器511をつける。次にMに示すように、
集束イオンビーム等を用いて数μm以下の孔をエッチン
グにより形成する。引出し電極となる導電膜506の深
さまでエッチングを行う。次にNに示すように、水酸化
カリウム溶液等を用いて異方性エッチングを行い、冷陰
極を形成する。最後に冷陰極上部の酸化膜505を弗酸
等を用いて除去し、反応性イオンエッチング等を用いて
冷陰極の先端を鋭くするためのエッチングを行い、Oに
示すような表面センサー(厚さ数mmのものが可能とな
る)を得る。
Next, a method of manufacturing the surface sensor used in the above embodiment will be described. First, a manufacturing method of a main part of the surface measuring apparatus described in Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIGS. 13, 14, and 15.
Reference numeral 501 denotes a Si single crystal, and a resist material 502 is formed on the Si single crystal (100) plane as shown by A. Next, as shown in B, anisotropic etching is performed using reactive ion etching or the like. C is the Si single crystal 501 from which the resist film 502 has been removed. Next, as shown in D, an insulating film 5 such as silicon dioxide or the like is formed on the surface by using a chemical vapor deposition method or the like.
03 is formed. This is etched back to a state like E, and a resist material 504 is placed on the
It is formed as follows. Oxidation is performed in this state to form small oxidized regions 505 at intervals of several μm. After removing the resist material 504 as shown in G, as shown in H, a conductive film 506 of tungsten or the like to be an extraction electrode is formed.
Next, after forming a resist pattern 507 like I, the conductive film 506 is etched. Resist material 506
Then, as shown in J, an insulating film 508 such as silicon dioxide is formed using a chemical vapor deposition method or the like. With chemical vapor deposition, it is possible to form a film with a flat surface even when there is a step in the base, but if flatness cannot be secured, etch back after depositing a thick insulating film. It is also possible to obtain a flat surface. After forming a conductive film such as tungsten to be an acceleration electrode and forming a resist pattern, the conductive film is etched,
As shown in K, a conductive film 509 serving as an acceleration electrode is obtained. L
As shown in FIG. 7, a semiconductor detector 511 having a pn junction is attached using an insulating resin or the like. Next, as shown in M,
A hole of several μm or less is formed by etching using a focused ion beam or the like. The etching is performed to the depth of the conductive film 506 to be the extraction electrode. Next, as shown by N, anisotropic etching is performed using a potassium hydroxide solution or the like to form a cold cathode. Finally, the oxide film 505 on the top of the cold cathode is removed using hydrofluoric acid or the like, and etching is performed to sharpen the tip of the cold cathode using reactive ion etching or the like. Several mm are possible).

【0035】また、本発明の実施例4で取り上げた表面
測定装置を例にとり、その主要部分の別の製造方法を図
16、図17、及び図18に示す。501はSi単結晶
で、該Si単結晶(100)面上にAのようにレジスト
材502を形成する。次にBに示すように弗酸溶液等を
用いて等方性エッチングを行う。Cはレジスト膜502
を除去後のSi単結晶501である。次にDに示すよう
に、上記面上に化学的気相蒸着法等を用いて二酸化珪素
等のような絶縁膜503を形成する。これをEのような
状態になるようにエッチバックを行い、Fに示すよう
に、引出し電極となるタングステン等の導電膜506を
形成する。Gのようなレジストパターン507を形成し
た後に上記導電膜506をエッチングする。レジスト材
506を除去後の状態をHに示す。Iに示すように化学
的気相蒸着法等を用いて二酸化珪素等のような絶縁膜5
08を形成する。化学的気相蒸着法では下地に段差があ
る場合でも平坦な表面を持つ膜を形成することが可能で
あるが、平坦度が確保できない場合には、絶縁膜を厚く
堆積した後エッチバックを行い平坦な表面を得ることも
可能である。加速電極となるタングステン等の導電膜を
Jに示すように形成し、レジストパターンを形成した後
にこの導電膜をエッチングを行い、Kに示すように加速
電極となる導電膜509を得る。Lに示すように、絶縁
性の樹脂などを用いてpn接合を持つ半導体検出器51
1をつける。次にMに示すように、集束イオンビーム等
を用いて数μm以下の孔をエッチングにより形成する。
引出し電極となる導電膜506の深さまでエッチングを
行う。次にNに示すように、弗酸溶液等を用いて選択的
に二酸化珪素のエッチングを行い、冷陰極を形成する。
最後に、反応性イオンエッチング等を用いて冷陰極の先
端を鋭くするためのエッチングを行ってもよい。
Taking the surface measuring apparatus described in the fourth embodiment of the present invention as an example, another method of manufacturing the main part is shown in FIGS. 16, 17 and 18. Reference numeral 501 denotes a Si single crystal, and a resist material 502 is formed on the Si single crystal (100) plane as shown by A. Next, as shown in B, isotropic etching is performed using a hydrofluoric acid solution or the like. C is a resist film 502
After removing the Si single crystal 501. Next, as shown in D, an insulating film 503 made of silicon dioxide or the like is formed on the surface by using a chemical vapor deposition method or the like. This is etched back so as to have a state like E, and as shown in F, a conductive film 506 such as tungsten serving as an extraction electrode is formed. After forming a resist pattern 507 like G, the conductive film 506 is etched. H shows the state after the resist material 506 is removed. As shown in I, an insulating film 5 such as silicon dioxide is formed by using a chemical vapor deposition method or the like.
08 is formed. With chemical vapor deposition, it is possible to form a film with a flat surface even when there is a step in the base, but if flatness cannot be secured, etch back after depositing a thick insulating film. It is also possible to obtain a flat surface. A conductive film of tungsten or the like serving as an acceleration electrode is formed as shown by J, and after forming a resist pattern, the conductive film is etched to obtain a conductive film 509 serving as an acceleration electrode as shown by K. As shown in L, a semiconductor detector 51 having a pn junction using an insulating resin or the like.
Add 1. Next, as shown by M, a hole of several μm or less is formed by etching using a focused ion beam or the like.
The etching is performed to the depth of the conductive film 506 to be the extraction electrode. Next, as shown by N, the silicon dioxide is selectively etched using a hydrofluoric acid solution or the like to form a cold cathode.
Finally, etching may be performed to sharpen the tip of the cold cathode using reactive ion etching or the like.

【0036】次に、本発明の実施例7〜9で取り上げた
超小型表面センサーを例にとり、その主要部分の製造方
法を図19、図20を用いて説明する。601はSi単
結晶で、該Si単結晶(100)面上にAのようにレジ
スト材602を形成する。次にBに示すように弗酸溶液
等を用いて等方性エッチングを行う。Cはレジスト膜6
02を除去後のSi単結晶601である。次にDに示す
ように、上記面上に化学的気相蒸着法等を用いて二酸化
珪素等のような絶縁膜603を形成する。これをEのよ
うな状態になるようにエッチバックを行い、Fに示すよ
うに、引出し電極となるタングステン等の導電膜604
を形成する。次にGに示すように、上記導電膜上に化学
的気相蒸着法等を用いて二酸化珪素等のような絶縁膜6
05を形成する。Hに示すように、加速電極となるタン
グステン等の導電膜606を形成する。次にIに示すよ
うに、上記導電膜上に化学的気相蒸着法等を用いて二酸
化珪素等のような絶縁膜607を形成する。次にJに示
すように、検出器の電極となるタングステン等の導電膜
608を形成する。そして、Kに示すように、化学的気
相蒸着法等でp層のアモルファスSi609を、次にL
に示すように同様の方法でi層のアモルファスSi61
0を、次にMに示すようにn層のアモルファスSi61
1を形成する。最後にNに示すように、検出器のもう一
方の電極となるタングステン等の導電膜612を形成
し、光検出器を構成する。pinの積層順はこれに限る
ものではない。次にOに示すように、集束イオンビーム
等を用いて数μm以下の孔をエッチングにより形成す
る。引出し電極となる導電膜604の深さまでエッチン
グを行う。次にPに示すように、弗酸溶液等を用いて等
方性エッチングを行い、冷陰極を形成する。最後に、反
応性イオンエッチングによるエッチングやイオンビーム
等を斜方から入射するスパッタリング法などを用いて、
冷陰極の先端を鋭くする処理を行ってもよい。
Next, a method of manufacturing a main part of the ultra-small surface sensor described in Embodiments 7 to 9 of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 and 20. Reference numeral 601 denotes a Si single crystal, and a resist material 602 is formed on the Si single crystal (100) plane as shown by A. Next, as shown in B, isotropic etching is performed using a hydrofluoric acid solution or the like. C is a resist film 6
02 is the Si single crystal 601 after removal. Next, as shown in D, an insulating film 603 made of silicon dioxide or the like is formed on the surface by using a chemical vapor deposition method or the like. This is etched back so as to be in a state like E, and as shown in F, a conductive film 604 such as tungsten serving as an extraction electrode is formed.
To form Next, as shown in G, an insulating film 6 such as silicon dioxide is formed on the conductive film by using a chemical vapor deposition method or the like.
05 is formed. As shown in H, a conductive film 606 of tungsten or the like to be an acceleration electrode is formed. Next, as shown in I, an insulating film 607 such as silicon dioxide is formed on the conductive film by using a chemical vapor deposition method or the like. Next, as shown in J, a conductive film 608 of tungsten or the like to be an electrode of the detector is formed. Then, as shown in K, the amorphous Si 609 of the p layer is formed by chemical vapor deposition or the like,
As shown in FIG.
0, then an n-layer amorphous Si 61
Form one. Finally, as shown by N, a conductive film 612 made of tungsten or the like to be the other electrode of the detector is formed to constitute a photodetector. The pin stacking order is not limited to this. Next, as shown by O, holes having a size of several μm or less are formed by etching using a focused ion beam or the like. The etching is performed up to the depth of the conductive film 604 serving as an extraction electrode. Next, as shown by P, isotropic etching is performed using a hydrofluoric acid solution or the like to form a cold cathode. Finally, by using a reactive ion etching method or a sputtering method in which an ion beam or the like is incident obliquely,
A process for sharpening the tip of the cold cathode may be performed.

【0037】ところで、上記説明による各表面センサー
において絶縁物15、16の部分に静電レンズ作用をす
る電極を少なくとも一つ以上挿入してもよい。また、引
出し電極や加速電極や上記静電レンズ作用をする電極に
ドープされたシリコン等を用いてもよい。
By the way, in each of the surface sensors described above, at least one electrode which acts as an electrostatic lens may be inserted into the insulators 15 and 16. Further, silicon or the like doped for the extraction electrode, the acceleration electrode, and the electrode that functions as the electrostatic lens may be used.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば基板上に
形成された電界放出冷陰極と、上記基板上に絶縁物を介
して被着形成され、上記冷陰極より電子線を引き出す引
出し電極とで構成される電子線源、上記引出し電極上に
絶縁物を介して被着形成され、上記電子線を加速する加
速電極、上記加速電極上に直接もしくは絶縁物を介して
被着形成された検出器、上記冷陰極と上記引出し電極と
上記加速電極と上記検出器に対し電気的に接続された複
数の引出し線により超小型表面センサーを構成したの
で、電子線源、加速電極、検出器が一体化でき、センサ
ー自体が超小型になり、様々な装置に組み込むことが可
能になる。
As described above, according to the present invention, a field emission cold cathode formed on a substrate and a drawer which is formed on the substrate via an insulator and draws an electron beam from the cold cathode. An electron beam source composed of an electrode, an accelerating electrode that is formed on the extraction electrode via an insulator and accelerates the electron beam, directly on the accelerating electrode or via an insulator.
Since the ultra-small surface sensor is composed of the detector formed , the cold cathode, the extraction electrode, the acceleration electrode, and a plurality of extraction lines electrically connected to the detector, an electron beam source, an acceleration, electrodes, the detector can be integrated sensor itself becomes a tiny, to be incorporated into a variety of devices.

【0039】また、本発明の表面測定装置は、基板上に
形成された電界放出冷陰極と、上記基板上に絶縁物を介
して被着形成され、上記冷陰極より電子線を引出す引出
し電極とで構成される電子線源、上記引出し電極上に絶
縁物を介して被着形成され、上記電子線を加速する加速
電極、上記加速電極上に直接もしくは絶縁物を介して
着形成された検出器、上記冷陰極と上記引出し電極と上
記加速電極と上記検出器に対し電気的に接続された複数
の引出し線、及び上記基板を試料に対して相対的に走査
する走査機構により構成されているので、電子線源、加
速電極、検出器が一体化でき、表面測定装置自体が超小
型になり、加工装置等に組み込むことが可能になる。
Further, the surface measuring apparatus of the present invention comprises a field emission cold cathode formed on a substrate, and an extraction electrode which is formed on the substrate via an insulator and draws an electron beam from the cold cathode. An accelerating electrode which is formed on the extraction electrode via an insulator and accelerates the electron beam, and which is directly or via an insulator on the accelerating electrode.
A detector formed, a plurality of lead wires electrically connected to the cold cathode, the lead electrode, the acceleration electrode, and the detector, and a scanning mechanism for scanning the substrate relative to a sample. , The electron beam source, the accelerating electrode, and the detector can be integrated , the surface measuring device itself can be miniaturized, and can be incorporated into a processing device or the like.

【0040】さらに、本発明の別の表面測定装置は、単
一の基板上に形成された複数の電界放出冷陰極と、上記
基板上に絶縁物を介して被着形成され、上記各冷陰極よ
り電子線を引出す引出し電極とで構成される複数の電子
線源、上記引出し電極上に絶縁物を介して被着形成
れ、上記電子線を加速する加速電極、上記加速電極上に
直接もしくは絶縁物を介して被着形成された検出器、上
記冷陰極と上記引出し電極と上記加速電極と上記検出器
に対し電気的に接続された複数の引出し線、及び上記基
板を試料に対して相対的に走査する走査機構で構成され
ているので、単一の基板上に複数の電子線源、加速電
極、検出器一体化して集積化でき、表面測定装置自体
が超小型になり、加工装置等に組み込むことが可能にな
るとともに、上記単一の基板を試料に対して相対的に
査することで、大面積の表面性状を高分解能で短時間に
測定できる効果がある。
Further, another surface measuring apparatus of the present invention comprises a plurality of field emission cold cathodes formed on a single substrate, and a plurality of field emission cold cathodes formed on the substrate via an insulator. A plurality of electron beam sources composed of an extraction electrode for extracting an electron beam, an acceleration electrode formed on the extraction electrode via an insulator, and accelerating the electron beam, the acceleration electrode Detector formed directly on or via an insulator, the cold cathode, the extraction electrode, the acceleration electrode, a plurality of extraction lines electrically connected to the detector, and the substrate as a sample which is configured with a scanning mechanism for relatively scanned with respect to a plurality of electron beam sources on a single substrate, the acceleration electrode can be integrated integrated by the detector, surface measuring apparatus itself a tiny And it can be incorporated into processing equipment, etc. By relatively run <br/>査one substrate to the sample, there is an effect capable of measuring surface texture of a large area in a short time with high resolution.

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

【図1】本発明の実施例1による表面測定装置の主要部
分を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a surface measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1による表面測定装置を示す構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a surface measurement device according to a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2による表面測定装置の主要部
分を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a main part of a surface measuring device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例3による表面測定装置の主要部
分を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a main part of a surface measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例4による表面測定装置の主要部
分を示す切り欠き断面斜視図である。
FIG. 5 is a cutaway perspective view showing a main part of a surface measuring apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.

【図6】本発明の実施例5による表面測定装置の主要部
分を示す切り欠き断面斜視図である。
FIG. 6 is a cutaway perspective view showing a main part of a surface measuring apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.

【図7】本発明の実施例6に係わる超小型バーコードリ
ーダの主要部分を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part of a micro barcode reader according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例7に係わる超小型表面センサー
の主要部分を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a microminiature surface sensor according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例7に係わる超小型バーコードリ
ーダを示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a micro barcode reader according to Embodiment 7 of the present invention.

【図10】本発明の実施例8に係わる位置決め装置の主
要部分を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a main part of a positioning device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例9に係わる記憶装置を示す平
面図である。
FIG. 11 is a plan view showing a storage device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例9に係わる記憶装置を示す断
面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a storage device according to a ninth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例4による表面測定装置の主要
部分の製造方法を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a main part of the surface measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例4による表面測定装置の主要
部分の製造方法を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory view showing a method of manufacturing a main part of the surface measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例4による表面測定装置の主要
部分の製造方法を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a main part of the surface measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例4による表面測定装置の主要
部分の別の製造方法を示す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory view showing another method of manufacturing a main part of the surface measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施例4による表面測定装置の主要
部分の別の製造方法を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory view showing another method of manufacturing a main part of the surface measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例4による表面測定装置の主要
部分の別の製造方法を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory view showing another method of manufacturing the main part of the surface measuring device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施例7〜9で用いる超小型表面セ
ンサーの主要部分の製造方法を示す説明図である。
FIG. 19 is an explanatory view showing a method of manufacturing a main part of the microminiature surface sensor used in Examples 7 to 9 of the present invention.

【図20】本発明の実施例7〜9で用いる超小型表面セ
ンサーの主要部分の製造方法を示す説明図である。
FIG. 20 is an explanatory view showing a method for manufacturing a main part of the microminiature surface sensor used in Examples 7 to 9 of the present invention.

【図21】従来の表面測定装置を示す構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram showing a conventional surface measurement device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 電界放出冷陰極 12 基板 13 絶縁物 14 引出し電極 15 絶縁物 16 絶縁物 20 電子線 32 基板 34 引出し電極 42 基板 70 試料 101 電子線源 102 加速電極 103 検出器 104 検出器 105 検出器 106 検出器 201 表面センサー 202 走査機構 206 表面センサー 301 電子線源 302 加速電極 303 検出器 401 電子線源 402 加速電極 403 検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Field emission cold cathode 12 Substrate 13 Insulator 14 Extraction electrode 15 Insulator 16 Insulator 20 Electron beam 32 Substrate 34 Extraction electrode 42 Substrate 70 Sample 101 Electron beam source 102 Acceleration electrode 103 Detector 104 Detector 105 Detector 106 Detector 201 Surface Sensor 202 Scanning Mechanism 206 Surface Sensor 301 Electron Beam Source 302 Acceleration Electrode 303 Detector 401 Electron Beam Source 402 Acceleration Electrode 403 Detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古森 秀樹 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 小坂 宣之 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平4−179116(JP,A) 特開 昭63−269445(JP,A) 特開 平2−226635(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/28 H01J 37/073 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideki Komori 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Co., Ltd., Production Engineering Laboratory (72) Inventor Noriyuki Kosaka 8-1-1 Honcho Tsukaguchi, Amagasaki City (56) References JP-A-4-179116 (JP, A) JP-A-63-269445 (JP, A) JP-A-2-226635 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/28 H01J 37/073

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に形成された電界放出冷陰極と、
上記基板上に絶縁物を介して被着形成され、上記冷陰極
より電子線を引出す引出し電極とで構成される電子線
源、上記引出し電極上に絶縁物を介して被着形成され、
上記電子線を加速する加速電極、上記加速電極上に直接
もしくは絶縁物を介して被着形成された検出器、及び上
記冷陰極と上記引出し電極と上記加速電極と上記検出器
に対し電気的に接続された複数の引出し線を備えた超小
型表面センサー。
A field emission cold cathode formed on a substrate;
On the substrate is deposited and formed through an insulator, an electron beam source comprised of a lead-out electrode for extracting an electron beam from the cold cathode, is deposited and formed through an insulator on said extraction electrode,
An accelerating electrode for accelerating the electron beam, a detector formed directly or via an insulator on the accelerating electrode, and electrically connected to the cold cathode, the extraction electrode, the accelerating electrode, and the detector. Ultra-small surface sensor with multiple connected leads.
【請求項2】 基板上に形成された電界放出冷陰極と、
上記基板上に絶縁物を介して被着形成され、上記冷陰極
より電子線を引出す引出し電極とで構成される電子線
源、上記引出し電極上に絶縁物を介して被着形成され、
上記電子線を加速する加速電極、上記加速電極上に直接
もしくは絶縁物を介して被着形成された検出器、上記冷
陰極と上記引出し電極と上記加速電極と上記検出器に対
し電気的に接続された複数の引出し線、及び上記基板を
試料に対して相対的に走査する走査機構を備えた表面測
定装置。
2. A field emission cold cathode formed on a substrate,
On the substrate is deposited and formed through an insulator, an electron beam source comprised of a lead-out electrode for extracting an electron beam from the cold cathode, is deposited and formed through an insulator on said extraction electrode,
An acceleration electrode for accelerating the electron beam, a detector formed directly or via an insulator on the acceleration electrode, and electrically connected to the cold cathode, the extraction electrode, the acceleration electrode, and the detector A surface measurement device comprising: a plurality of extracted lead lines; and a scanning mechanism that scans the substrate relative to a sample.
【請求項3】 単一の基板上に形成された複数の電界放
出冷陰極と、上記基板上に絶縁物を介して被着形成
れ、上記各冷陰極より電子線を引出す引出し電極とで構
成される複数の電子線源、上記引出し電極上に絶縁物を
介して被着形成され、上記電子線を加速する加速電極、
上記加速電極上に直接もしくは絶縁物を介して被着形成
された検出器、上記冷陰極と上記引出し電極と上記加速
電極と上記検出器に対し電気的に接続された複数の引出
し線、及び上記基板を試料に対して相対的に走査する走
査機構を備えた表面測定装置。
3. A plurality of field emission cold cathodes formed on a single substrate, and formed on the substrate via an insulator, and an electron beam is extracted from each of the cold cathodes. A plurality of electron beam sources composed of an extraction electrode, an acceleration electrode that is formed on the extraction electrode via an insulator and accelerates the electron beam,
A detector formed on the accelerating electrode directly or via an insulator, a plurality of drawers electrically connected to the cold cathode, the extractor electrode, the accelerating electrode, and the detector A surface measuring device comprising a line and a scanning mechanism for scanning the substrate relative to a sample.
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