JP6518442B2 - Electron detector and scanning electron microscope - Google Patents
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Description
本発明は、電子検出装置および走査電子顕微鏡に関し、特に、試料から放出される二次電子を検出する電子検出装置および当該電子検出装置を備える走査電子顕微鏡に関する。 The present invention relates to an electron detection apparatus and a scanning electron microscope, and more particularly to an electron detection apparatus for detecting secondary electrons emitted from a sample and a scanning electron microscope including the electron detection apparatus.
試料に一次電子線(電子ビーム)を照射すると、試料からは、表面の原子を励起して得られる二次電子が放出される。この二次電子を検出することによって試料の表面を観察することができる。そのため、試料の表面を観察する走査電子顕微鏡は、試料から放出された二次電子を検出する電子検出装置を備えている。 When a sample is irradiated with a primary electron beam (electron beam), secondary electrons obtained by exciting atoms on the surface are emitted from the sample. The surface of the sample can be observed by detecting the secondary electrons. Therefore, a scanning electron microscope for observing the surface of a sample is provided with an electron detection device for detecting secondary electrons emitted from the sample.
ところで、試料に一次電子線を照射すると、試料からは、一次電子線の光軸を中心として二次電子が放射状に放出される。これに対して、従来の電子検出装置は、一次電子線の光軸の軸周り方向において、一箇所だけに配置されており、試料から放射状に放出される二次電子の一部のみを検出するようになっていた(例えば、特許文献1参照)。 By the way, when a sample is irradiated with a primary electron beam, secondary electrons are emitted radially from the sample around the optical axis of the primary electron beam. On the other hand, the conventional electron detection device is arranged at only one place in the direction around the optical axis of the primary electron beam, and detects only a part of secondary electrons emitted radially from the sample. (See, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来使用されている一般的な円筒状の電子検出装置の場合、二次電子を検知する検知面が円形であり、その大きさに限りがあるため、試料から放射状に放出される二次電子の一部しか検出することができない。したがって、検出できる信号量が少ないため、二次電子に基づく信号とノイズとの比であるS/Nが悪かった。 However, in the case of a generally used cylindrical electronic detection device conventionally used, the detection surface for detecting secondary electrons is circular, and the size thereof is limited. Only part of the electrons can be detected. Therefore, since the amount of signal that can be detected is small, the S / N, which is the ratio of the signal based on secondary electrons to noise, is bad.
そこで、本発明は、S/Nの良い検出信号を取得可能な電子検出装置および当該電子検出装置を備える走査電子顕微鏡を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the scanning electron microscope provided with the electronic detection apparatus which can acquire the good detection signal of S / N, and the said electronic detection apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の電子検出装置は、
試料に照射された一次電子線に基づいて、前記試料から放出される二次電子を検出する電子検出装置であって、
前記一次電子線の光軸を囲うように設けられた、前記試料から放出される二次電子を検出する環状の検知部を備え、
前記検知部は、
前記試料から放出された二次電子を光に変換する環状のシンチレータ部と、
前記シンチレータ部から放出された光を検出する光検出部と、
前記シンチレータ部から放出された光を前記光検出部に導く導光部と、
前記シンチレータ部の内側に設けられた、電位を安定させる環状のシールド部と、
前記検知部及び前記シールド部の内側に設けられた、前記試料から放出される二次電子を前記一次電子線の光軸と垂直な方向に分散させる環状の分光器と、を備え、
前記シンチレータ部は、前記一次電子線の光軸を囲うように設けられ、二次電子の入射する面が、前記一次電子線の光軸と平行かつ環状に沿って形成されている
ことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の走査電子顕微鏡は、上記構成の電子検出装置を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the electronic detection device of the present invention is
An electron detection apparatus for detecting secondary electrons emitted from a sample based on a primary electron beam irradiated to the sample, comprising:
And an annular detection unit configured to surround an optical axis of the primary electron beam and detecting secondary electrons emitted from the sample.
The detection unit is
An annular scintillator unit for converting secondary electrons emitted from the sample into light;
A light detection unit that detects light emitted from the scintillator unit;
A light guide unit for guiding the light emitted from the scintillator unit to the light detection unit;
An annular shield portion provided inside the scintillator portion for stabilizing the potential;
An annular spectroscope provided inside the detection unit and the shield unit for dispersing secondary electrons emitted from the sample in a direction perpendicular to the optical axis of the primary electron beam ;
The scintillator unit is provided so as to surround the optical axis of the primary electron beam, and a surface on which the secondary electrons are incident is formed along a ring parallel to the optical axis of the primary electron beam. Do.
In addition, in order to achieve the above object, a scanning electron microscope of the present invention is characterized by including the electron detection device of the above configuration.
上記構成の電子検出装置、あるいは、当該電子検出装置を備える走査電子顕微鏡において、二次電子の検知面Sが、一次電子線の光軸と平行な面であって当該光軸を囲うように環状に設けられているので、試料から放射状に放出される二次電子(電子エネルギー)を、光軸の軸周り方向において全体的に検知できる。そして、一次電子線の光軸を囲うように設けられ、二次電子の入射する面が、一次電子線の光軸と平行かつ環状に沿って形成されるシンチレータ部の内側には、電位を安定させる環状のシールド部が形成される。そして、検知面S及びシールド部の内側に設けられた環状の分光器により、試料から放出された二次電子が一次電子線の光軸と垂直な方向に分散され、シンチレータ部により光に変換される。シンチレータ部から放出される光が導光部により光検出部へ集光され、光検出部により光が検出される。 In the electron detection device configured as described above or a scanning electron microscope provided with the electron detection device, the detection surface S of the secondary electrons is a surface parallel to the optical axis of the primary electron beam and annular so as to surround the optical axis. As a result, secondary electrons (electron energy) emitted radially from the sample can be generally detected in the direction around the optical axis. The potential of the primary electron beam is stabilized on the inner side of a scintillator section which is provided to surround the optical axis of the primary electron beam and in which the surface on which the secondary electrons are incident is formed along the ring parallel to the optical axis of the primary electron beam. An annular shield portion is formed. Then, secondary electrons emitted from the sample are dispersed in a direction perpendicular to the optical axis of the primary electron beam by the annular spectroscope provided inside the detection surface S and the shield portion, and converted into light by the scintillator portion. Ru. The light emitted from the scintillator unit is condensed on the light detection unit by the light guide unit, and the light detection unit detects the light.
本発明によれば、試料から放射状に放出される二次電子を、一次電子線の光軸の軸周り方向に沿って全体的に検知できるので、検出できる信号量が多くなり、S/N(二次電子に基づく信号とノイズとの比)の良い検出信号を取得できる。 According to the present invention, since secondary electrons emitted radially from the sample can be generally detected along the direction around the optical axis of the primary electron beam, the amount of signal that can be detected is increased, and S / N ( It is possible to obtain a detection signal with a good ratio of a signal based on secondary electrons and noise.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。本明細書および図面において、同一の構成要素又は実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付することとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments, and various numerical values and the like in the embodiments are examples. In the present specification and the drawings, the same components or components having substantially the same functions will be denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted.
<走査電子顕微鏡>
本発明の電子検出装置について説明する前に、当該電子検出装置を備える本発明の走査電子顕微鏡について説明する。図1は、本発明の走査電子顕微鏡の構成の一例を示す概略構成図である。
<Scanning Electron Microscope>
Before describing the electronic detection device of the present invention, a scanning electron microscope of the present invention including the electronic detection device will be described. FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a scanning electron microscope of the present invention.
図1に示すように、走査電子顕微鏡1は、電子光学系10と電子検出装置20とを少なくとも備えており、電子検出装置20で検出した二次電子に基づいて試料2を特定する。電子光学系10は、一次電子線を試料2に照射する。電子検出装置20は、電子光学系10によって試料2に一次電子線を照射することで、試料2の表面の原子を励起して放出される二次電子を検出する二次電子検出装置である。
As shown in FIG. 1, the
電子光学系10は、電子銃11、集束レンズ12、X方向走査用偏向器13、Y方向走査用偏向器14および対物レンズ15等によって構成されている。電子銃11は、電子プローブと呼ばれる細い電子線を出射する。集束レンズ12は、電子銃11から出射される電子線の太さを調整するためのものであり、例えば、磁石の作用を利用した磁界レンズからなる。
The electron optical system 10 includes an
X方向走査用偏向器13は、試料2に照射する一次電子線をX方向(図の左右方向)に走査するためのものである。Y方向走査用偏向器14は、試料2に照射する一次電子線をY方向(紙面に垂直な方向)に走査するためのものである。このX方向走査用偏向器13およびY方向走査用偏向器14により、電子銃11から出射される電子線は、二次元的に走査される。対物レンズ15は、試料2に照射する一次電子線の最終的な径を決める焦点合わせのためのものであり、例えば、集束レンズ12と同様に磁界レンズからなる。
The
試料2に一次電子線を照射すると、試料2からは、一次電子線の光軸Oを中心として二次電子が放射状に放出される。電子検出装置20は、試料2から放出される二次電子(電子エネルギー)を検出する。ここでは、試料2と対物レンズ15との間に電子検出装置20を配置する構成としているが、これに限られるものではなく、電子光学系10の光路中の任意の位置に配置することが可能である。
When the sample 2 is irradiated with the primary electron beam, secondary electrons are emitted radially from the sample 2 around the optical axis O of the primary electron beam. The
また、電子検出装置20は、試料2から放射状に放出される二次電子を直接検出する構成のものに限られるものではない。例えば、電子光学系10の光軸Oに沿った光路中にドーナツ状の反射板を配置しておき、試料2から放出され、当該反射板で反射される二次電子を検出するようにしてもよい。
In addition, the
電子検出装置20の検出信号は、例えば増幅等の信号処理を施された後、表示装置(図示せず)に送られ、当該表示装置に二次電子の量に応じた明るさの変化を示す画像として表示される。
The detection signal of the
<電子検出装置>
電子検出装置20は、本発明の電子検出装置であり、一次電子線の光軸Oを囲うように設けられた、試料2から放出される二次電子を検出する環状の検知部を備え、この検知部には、光軸Oと平行な面を有する検知面(受光面)が環状に沿って形成されていることを特徴としている。ここで、「平行」とは、一次電子線の光軸Oに対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。また、「環状」には、円環状の他、矩形状や楕円状も含まれるものとする。
<Electronic detection device>
The
電子検出装置20の二次電子の検知面が、一次電子線の光軸Oを囲む環状に沿って形成されていると、試料2から放射状に放出される二次電子(電子エネルギー)を、一次電子線の光軸Oの軸周り方向に沿って全体的に検知できる。これにより、電子検出装置20によって検出できる信号量が、光軸Oの軸周り方向において一部の電子しか検出することができなかった従来の電子検出装置に比べて多くなるため、二次電子に基づく信号とノイズとの比であるS/Nの良い検出信号を取得することができる。以下に、本発明の電子検出装置の実施形態について具体的に説明する。
When the detection surface of the secondary electrons of the
[第1実施形態]
図2は、本発明の第1実施形態に係る電子検出装置の構成例を示す平面図である。図2に示すように、第1実施形態に係る電子検出装置20Aは、検知部としての二次電子の検知面(受光面)Sが、一次電子線の光軸Oと平行な面であって当該光軸Oの周りを囲むように円環状に形成されている。すなわち、検知面Sは、円環状の検知部の全周にわたって形成されており、検知面Sも円環状に形成されている。検知面Sを円環状とすることにより、一次電子線の光軸Oの軸周り方向において、光軸Oから検知面Sまでの距離を均等にすることができ、精度のよい検出信号を取得することができる。また、検知面Sの内側であって光軸Oとの間には、例えば円環状の分光器30が配置されている。すなわち、円環状の分光器30は、電子検出装置20Aの中心部に設けられている。分光器30は、試料2から放射状に放出される二次電子を一次電子線の光軸Oと垂直な方向に分散させる。
First Embodiment
FIG. 2 is a plan view showing an example of the configuration of the electronic detection device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the
(円環状の分光器)
図3は、円環状の分光器の構成の一例を示す断面図である。図3において、分光器30は、光軸O(回転軸Q)を中心とした同心円状に配置された2つの電極31,32と、これら2つの電極31,32の間に画定される空間を閉じるように設けられた、電極31,32と同電位の2つの電極33,34とを有している。分光器30はさらに、2つの電極31,32と2つの電極33,34とに囲まれた空間内に設けられた、これらの電極31〜34とは異なる電位を印加できる電極35と、さらに異なる電位を印加できる電極36とを有している。
(Annular spectrometer)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an annular spectroscope. In FIG. 3, the
これらの電極31〜36はいずれも、1つの回転中心軸Qを有する回転対称な形状となっている。したがって、図3の構成例の場合では、電極31,32,36は円筒面電極となり、電極33,34,35は円環形状の平面電極となる。また、下面側の電極34にはスリット37が形成され、外側の電極32にはスリット38が形成されている。電極34および電極32が1つの回転中心軸Qを中心とする回転対称な形状であることから、スリット37は円環型のスリットとなり、スリット38は円筒型のスリットとなる。
Each of the electrodes 31 to 36 has a rotationally symmetrical shape having one rotation center axis Q. Therefore, in the case of the configuration example of FIG. 3, the
スリット37には、メッシュが張られている。このスリット37は、試料2から放出される二次電子を取り込む入口スリットとなる。スリット38は、取り込まれた二次電子を放出する出口スリットとなる。1つの回転中心軸Q上に試料2上の二次電子を放出する電子放出点Rをおくことで、回転中心軸Qと一次電子線の光軸Oとが一致する。ここで、「一致」とは、回転中心軸Qと一次電子線の光軸Oとが厳密に一致する場合の他、実質的に一致する場合も含む意味であり、設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
A mesh is stretched in the
上記構成の分光器30において、電極31〜34によって囲まれた空間内の電極35と電極36とを適当な電位にすることで、入口スリット37から入ってきた二次電子は最初減速されながら偏向作用を受け、続いて加速されながら偏向作用を受ける。ここで、二次電子は、試料2の電子放出点Rから放出角度θ±Δθで放出されるものとする。減速の度合いはΔθの値がプラス側に大きいほど強いので、結果として強い偏向作用を受け、Δθの値がマイナス側に大きいほど弱い偏向作用を受ける。
In the
その結果、試料2の電子放出点Rから放出角度θ±Δθで放出された二次電子は、電極32付近で収束し、特定のエネルギー範囲にある二次電子だけが出口スリット38から回転中心軸Qと垂直な方向に放出される。このようにして、分光器30は、試料2の電子放出点Rから放出される二次電子を一次電子線の光軸O(即ち、回転中心軸Q)と垂直な方向に放射状に分散させることができる。
As a result, the secondary electrons emitted from the electron emission point R of the sample 2 at the emission angle θ ± Δθ converge near the
図2において、分光器30の出口スリット38の外側には、円環状に形成された、電位を安定させるシールド部21が設けられている。シールド部21は、分光器30の外枠と同じ電位、即ち接地電位に保たれたグリッド(メッシュ電極)によって構成されており、分光器30側の面が二次電子を検知する検知部としての検知面Sとなる。シールド部21の外側には、円環状に形成された薄いシンチレータ部22が設けられている。シンチレータ部22には、場合によって数[kV]から十数[kV]程度の電圧が印加される。シンチレータ部22は、その外周に設けられた光透過材質からなるシンチレータ保持材23によって保持されている。
In FIG. 2, on the outside of the exit slit 38 of the
シールド部21は、シンチレータ部22の電位が分光器30の内部の電界に影響しないようにシールドする。分光器30の出口スリット38から放射状に放出された二次電子は、グリッドからなるシールド部21を通してシンチレータ部22に入射する。シンチレータ部22は蛍光物質であり、入射する二次電子を光に変換し、変換した光を光透過材質からなるシンチレータ保持材23を透して放射状に放出する。
The
第1実施形態に係る電子検出装置20Aは、シールド部21、シンチレータ部22およびシンチレータ保持材23に加えて、図4および図5に示すように、光検出部(光検出器)24と、シンチレータ部22から放射される光を光検出部24に導く導光部25と、を有する。導光部25としては、種々の構成のものを用いることができる。以下に、導光部25の具体的な実施例について説明する。
The
(実施例1)
図4は、実施例1に係る導光部を示す構成図である。図4Aに平面図を示し、図4Bに側面図を示している。
Example 1
FIG. 4 is a configuration diagram showing the light guide unit according to the first embodiment. A plan view is shown in FIG. 4A and a side view is shown in FIG. 4B.
図4Aに示すように、実施例1に係る導光部25は、2つの焦点を有する楕円形状の反射板からなる。この導光部25に対して、分光器30及びその外側に配される構成部材(シールド部21、シンチレータ部22等)はその中心(回転対称軸)の位置が、楕円形状の反射板の一方の焦点P1に位置するように配置される。また、光検出部24は、一般的なフォトマルチプライアなどからなり、その中心が楕円形状の反射板の他方の焦点P2に位置するように配置される。
As shown to FIG. 4A, the
上記の構成の楕円形状の反射板からなる導光部25を用いる電子検出装置20Aにおいて、分光器30の出口スリット38から放出された二次電子は、シールド部21のメッシュを抜けてシンチレータ部22にあたり、当該シンチレータ部22で光に変換されて放射状に放出される。シンチレータ部22には二次電子を加速し、発光効率を高めるために、数[kV]以上の電圧が印加されることがある。しかし、分光器30の出口スリット38の外側には、分光器30の外枠と同じ接地電位のシールド部21が設けられているため、分光器30の内部の電界には、シンチレータ部22に印加される電圧の影響が及ばない。シンチレータ部22から放射状に放出された光は、図中の矢印で示すように導光部25の楕円形状の反射面(反射板)にて反射される。
In the
このとき、分光器30及びその外側に配される構成部材(シールド部21、シンチレータ部22等)はその中心が、楕円形状の反射板の一方の焦点P1に位置するように配置されている。したがって、分光器30の回転対称軸を中心に円環状に放出される二次電子に基づいて、シンチレータ部22から放射状に放出される光のほぼ全てが他方の焦点P2に集められる。この焦点P2の位置には光検出部24が配置されているため、分光器30から放射された二次電子に基づく放射状の光のほぼ全てを、光検出部24によって効率的に検出することができる。光検出部24の検出信号は、イメージ信号として表示装置(図示せず)に供給される。
At this time, the
(実施例2)
図5は、実施例2に係る導光部を示す構成図である。図5に示すように、実施例2に係る導光部25は、開口部25aを有する放物形状の反射板からなる。この導光部25に対して、分光器30及びそれを囲む部材(シールド部21、シンチレータ部22等)はその中心(回転対称軸)が、放物形状の反射板の焦点P3に位置するように配置される。光検出部24は、板状のフォトマルチプライアなどからなり、放物形状の反射板の開口部25aの近傍に開口をふさぐように配置される。
(Example 2)
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a light guide unit according to a second embodiment. As shown in FIG. 5, the
上記の構成の放物形状の反射板からなる導光部25を用いる電子検出装置20Aにおいて、分光器30の出口スリット38から放出された二次電子は、シールド部21のメッシュを抜けてシンチレータ部22にあたり、当該シンチレータ部22で光に変換されて放射状に放出される。接地電位のシールド部21の作用については上記の場合と同様である。シンチレータ部22から放射状に放出された光は、図中の矢印で示すように導光部25の放物形状の反射面(反射板)にて反射される。
In the
このとき、分光器30及びその外側に配される構成部材(シールド部21、シンチレータ部22等)はその中心が、放物形状の反射板の焦点P3に位置するように配置されている。そのため、分光器30から放出される放射状の光のほぼ全てが平行光となって放物形状の反射板の開口部25aに向かう。この開口部25aを塞ぐように光検出部24が配置されているため、分光器30から放射された放射状の光のほぼ全てを、光検出部24によって効率的に検出することができる。光検出部24の検出信号は、イメージ信号として表示装置(図示せず)に供給される。
At this time, the
上述したように、第1実施形態に係る電子検出装置20Aによれば、二次電子の検知面Sが、一次電子線の光軸Oと平行な面であって当該光軸Oを囲うように円環状に設けられているので、試料2から放射状に放出される二次電子(電子エネルギー)を、光軸Oの軸周り方向において全体的に検知できる。
As described above, according to the
そして、実施例1にあっては、導光部25が楕円形状の反射板からなり、当該楕円形状の反射板の一方の焦点P1の位置に分光器30及びその外側に配される構成部材(シールド部21、シンチレータ部22等)が配置され、他方の焦点P2の位置に光検出部24が配置されている。これにより、分光器30から放出される二次電子に基づいて、シンチレータ部22から放出される光のほぼ全てを光検出部24に集光できる。
In the first embodiment, the
また、実施例2にあっては、導光部25が放物形状の反射板からなり、当該放物形状の反射板の焦点P3の位置に分光器30及びその外側に配される構成部材(シールド部21、シンチレータ部22等)が配置され、その開口部に板状の光検出部24が配置されている。これにより、分光器30から放出される二次電子に基づいて、シンチレータ部22から放出される光のほぼ全てを板状の光検出部24に集光できる。
Further, in the second embodiment, the
これにより、実施例1の場合も、実施例2の場合も、分光器30から放射状に放出される二次電子に基づいてシンチレータ部22から放出される光のほぼ全てを、光検出部24によって効率的に検出することができる。その結果、試料2から放出される二次電子(電子エネルギー)について、電子検出装置20Aによって検出できる信号量が、従来の電子検出装置に比べて多くなるため、S/Nの良い検出信号を取得できる。
Thus, in both the first embodiment and the second embodiment, almost all of the light emitted from the
[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態に係る電子検出装置の構成例を示す平面図である。
Second Embodiment
FIG. 6 is a plan view showing a configuration example of an electronic detection device according to a second embodiment of the present invention.
図6に示すように、第2実施形態に係る電子検出装置20Bは、検知部としての二次電子の検知面(受光面)Sが、一次電子線の光軸Oに平行な面であって当該光軸Oの周りを囲むように環状、好ましくは円環状に沿って形成されている。また、検知面Sの内側であって光軸Oとの間には、分光器30が配置されている。すなわち、分光器30は、電子検出装置20Bの中心部に設けられている。分光器30は、試料2から放射状に放出される二次電子を一次電子線の光軸Oと垂直な方向に分散させる。分光器30としては、第1実施形態に係る電子検出装置20Aと同様に、先述した円環状の分光器(図3参照)を用いることができる。
As shown in FIG. 6, in the electron detection device 20B according to the second embodiment, the detection surface (light receiving surface) S of the secondary electrons as the detection portion is a surface parallel to the optical axis O of the primary electron beam. It is formed along an annular shape, preferably an annular shape, so as to surround the optical axis O. In addition, a
この分光器30の出口スリット38の外側には、円環状に形成されたシールド部21が設けられている。シールド部21は、分光器30の外枠と同じ電位、即ち接地電位に保たれたグリッドによって構成されており、その内面が二次電子を検知する検知面Sとなる。シールド部21の外側には、電子増倍管としての機能を有する円環状に形成されたダイノード部26が設けられている。
On the outside of the exit slit 38 of the
ダイノード部26は、環状に形成された表面が電子放射材で覆われた複数のメッシュ電極が、一次電子線の光軸Oを中心とした同心円状に配置された多段構成となっている。ダイノード部26の各段のメッシュ電極には、光軸O側(内側)から外側に向けて順に高くなるプラスの電圧が印加される。
The
図7に、ダイノード部26の各段のメッシュ電極に印加する電圧を生成する回路を含む電気系の回路構成の一例を示す。ここで、多段構成のダイノード部26をn段の構成、即ちn個(n段)のメッシュ電極(ダイノード)からなる構成とする。そして、n段のメッシュ電極に印加する電圧を内側から外側に向けて順にD1,D2,・・・,Dn(D1<D2<・・・<Dn)とする。
FIG. 7 shows an example of a circuit configuration of an electrical system including a circuit for generating a voltage to be applied to the mesh electrodes of each stage of the
図7に示すように、ダイノード部26に印加する電圧を生成する回路28は、例えば、接地(GND)と直流電源HVとの間に、n+1個の抵抗素子R1,R2,・・・,Rn+1が直列に接続された分圧回路の構成となっている。そして、分圧回路28において、抵抗素子R1,R2,・・・,Rn+1の各接続ノードN1,N2,・・・,Nnから、内側から外側に向けて順に高くなる電圧D1,D2,・・・,Dnが導出され、各段のメッシュ電極に印加される。
As shown in FIG. 7, the
各段のメッシュ電極に電圧D1,D2,・・・,Dnが印加されたダイノード部26において、内側の1段目のメッシュ電極(ダイノード)に二次電子が入射すると、複数個の二次電子が放出される。1段目のメッシュ電極から放出された二次電子が2段目のメッシュ電極に入射すると、さらに多くの二次電子が放出される。この過程が次々と繰り返されることによって二次電子が増倍されることになる。
In the
ダイノード部26の外側には、電子を収集する電子収集部の一例であるアノード部27が円環状に設けられている。アノード部27には、収集した二次電子の量に応じた電流が流れる。図7に示すように、アノード部27と直流電源HVとの間には電流計測器29が接続されている。そして、アノード部27で収集された電子の量に応じて、電流計測器29によってアノード部27に流れる電流の計測が行われる。
On the outside of the
上記構成の第2実施形態に係る電子検出装置20Bにおいて、分光器30の出口スリット38から放出された二次電子は、シールド部21のメッシュを抜けた後、ダイノード部26の1段目のメッシュ電極(ダイノード)に印加されたプラス電位によって加速される。なお、分光器30の出口スリット38の外側には、分光器30の外枠と同じ接地電位のシールド部21が設けられているため、分光器30の内部の電界には、1段目のメッシュ電極に印加される電圧の影響が及ばない。
In the electron detection device 20B according to the second embodiment of the above configuration, the secondary electrons emitted from the exit slit 38 of the
ダイノード部26のメッシュ電極に衝突した二次電子は、外側に向かうに連れて増加する増倍作用を起こす。そして、最外側のメッシュ電極によって増倍された二次電子は、アノード部27で収集される。これにより、アノード部27に二次電子の量に応じた電流が流れ、この電流が電流計測器29によって検出される。
The secondary electrons colliding with the mesh electrode of the
上述したように、第2実施形態に係る電子検出装置20Bによれば、二次電子の検知面Sが、一次電子線の光軸Oと平行な面であって当該光軸Oを囲うように円環状に設けられているので、試料2から放射状に放出される二次電子(電子エネルギー)を、光軸Oの軸周り方向において全体的に検知できる。そして、第2実施形態に係る電子検出装置20Bでは、円環状の検知面Sで検知した二次電子を、円環状のダイノード部26で増倍し、最外側に配置された円環状のアノード部27で収集し、電流として検出するようにしている。
As described above, according to the electron detection device 20B according to the second embodiment, the detection surface S of the secondary electron is a surface parallel to the optical axis O of the primary electron beam and so as to surround the optical axis O Since it is provided in an annular shape, secondary electrons (electron energy) emitted radially from the sample 2 can be generally detected around the optical axis O. Then, in the electron detection device 20B according to the second embodiment, the secondary electrons detected on the annular detection surface S are multiplied by the
これにより、試料2から放出される二次電子(電子エネルギー)を効率的に検出することができる。その結果、試料2から放出される二次電子(電子エネルギー)について、電子検出装置20Bによって検出できる信号量が、従来の電子検出装置に比べて多くなるため、S/Nの良い検出信号を取得できる。 Thereby, secondary electrons (electron energy) emitted from the sample 2 can be efficiently detected. As a result, for secondary electrons (electron energy) emitted from the sample 2, the signal amount that can be detected by the electron detection device 20B is larger than that of the conventional electron detection device, so a detection signal with good S / N is obtained it can.
<変形例>
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention described in the claims.
例えば、上記の各実施形態では、分光器30を備え、当該分光器30によって一次電子線の光軸Oに垂直な方向に分散させることによって得られる二次電子を円環状の検知面Sで検知するとしたが、本発明は分光器30を備えない構成の場合にも適用可能である。また、検知面Sは、環状の検知部の全周にわたって連続に形成したが、検知面が形成されていない部分を含むように形成してもよい。
For example, in each of the above embodiments, the
具体的には、例えば、試料2から放射状に放出される二次電子(電子エネルギー)を直接検知面Sで検知するようにすることもできる。また、電子光学系10の光路中にドーナツ状の反射板を配置しておき、試料2から放出され当該反射板で反射される二次電子を円環状の検知面Sで検知するようにしてもよい。 Specifically, for example, secondary electrons (electron energy) emitted radially from the sample 2 may be directly detected by the detection surface S. Further, a donut-shaped reflection plate is disposed in the light path of the electron optical system 10, and secondary electrons emitted from the sample 2 and reflected by the reflection plate are detected by the annular detection surface S. Good.
また、上記の各実施形態では、分光器30の外側に配されるシールド部21、シンチレータ部22、ダイノード部26、アノード部27等の構成部材を円環状とし、検知面Sを円環状としたが、円環状に限られるものではなく、例えば矩形環状であってもよい。
In each of the above-described embodiments, the constituent members such as the
1…走査電子顕微鏡、2…試料、10…電子光学系、11…電子銃、12…集束レンズ、13…X方向走査用偏向器、14…Y方向走査用偏向器、15…対物レンズ、20…電子検出装置、20A…第1実施形態に係る電子検出装置、20B…第2実施形態に係る電子検出装置、21…シールド部、22…シンチレータ部、24…光検出部(光検出器)、25…導光部、26…ダイノード部、27…アノード部、30…分光器、S…二次電子の検知面(受光面)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記一次電子線の光軸を囲うように設けられた、前記試料から放出される二次電子を検出する環状の検知部を備え、
前記検知部は、
前記試料から放出された二次電子を光に変換する環状のシンチレータ部と、
前記シンチレータ部から放出された光を検出する光検出部と、
前記シンチレータ部から放出された光を前記光検出部に導く導光部と、
前記シンチレータ部の内側に設けられた、電位を安定させる環状のシールド部と、
前記検知部及び前記シールド部の内側に設けられた、前記試料から放出される二次電子を前記一次電子線の光軸と垂直な方向に分散させる環状の分光器と、を備え、
前記シンチレータ部は、前記一次電子線の光軸を囲うように設けられ、二次電子の入射する面が、前記一次電子線の光軸と平行かつ環状に沿って形成されている
ことを特徴とする電子検出装置。 An electron detection apparatus for detecting secondary electrons emitted from a sample based on a primary electron beam irradiated to the sample, comprising:
And an annular detection unit configured to surround an optical axis of the primary electron beam and detecting secondary electrons emitted from the sample.
The detection unit is
An annular scintillator unit for converting secondary electrons emitted from the sample into light;
A light detection unit that detects light emitted from the scintillator unit;
A light guide unit for guiding the light emitted from the scintillator unit to the light detection unit;
An annular shield portion provided inside the scintillator portion for stabilizing the potential;
An annular spectroscope provided inside the detection unit and the shield unit for dispersing secondary electrons emitted from the sample in a direction perpendicular to the optical axis of the primary electron beam ;
The scintillator unit is provided so as to surround the optical axis of the primary electron beam, and a surface on which the secondary electrons are incident is formed along a ring parallel to the optical axis of the primary electron beam. Electronic detection device.
前記シールド部および前記シンチレータ部は、前記楕円形状の反射板の一方の焦点上に位置するように配置され、
前記光検出部は、前記楕円形状の反射板の他方の焦点上に位置するように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電子検出装置。 The light guiding portion comprises an elliptical reflector having two focal points,
The shield part and the scintillator part are arranged to be located on one focal point of the elliptical reflector,
The light detecting unit, the electronic detection device according to claim 1, characterized in that it is arranged to be located on the other focus of the reflector of the elliptical shape.
前記シールド部および前記シンチレータ部は、前記放物形状の反射板の焦点上に位置するように配置され、
前記光検出部は、前記放物形状の反射板の開口部の近傍に配置される
ことを特徴とする請求項1に記載の電子検出装置。 The light guide comprises a parabolic reflector with an aperture having a focal point,
The shield part and the scintillator part are arranged to be located on the focal point of the parabolic reflector.
The light detecting unit, the electronic detection device according to claim 1, characterized in that arranged near the opening of the reflector of the parabolic shape.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電子検出装置。 The shape of the said scintillator part is an annular ring shape centering on the optical axis of the said primary electron beam. The electron detection apparatus of any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned.
前記電子光学系によって前記試料に照射された一次電子線に基づいて、前記試料から放出される二次電子を検出する電子検出装置と、を備えた走査電子顕微鏡であって、
前記電子検出装置は、
前記一次電子線の光軸を囲うように設けられた、前記試料から放出される二次電子を検出する環状の検知部を備え、
前記検知部は、
前記試料から放出された二次電子を光に変換する環状のシンチレータ部と、
前記シンチレータ部から放出された光を検出する光検出部と、
前記シンチレータ部から放出された光を前記光検出部に導く導光部と、
前記シンチレータ部の内側に設けられた、電位を安定させる環状のシールド部と、
前記検知部及び前記シールド部の内側に設けられた、前記試料から放出される二次電子を前記一次電子線の光軸と垂直な方向に分散させる環状の分光器と、を備え、
前記シンチレータ部は、前記一次電子線の光軸を囲うように設けられ、二次電子の入射する面が、前記一次電子線の光軸と平行かつ環状に沿って形成されている
ことを特徴とする走査電子顕微鏡。 An electron optical system that irradiates and scans a sample with a primary electron beam;
An electron detection apparatus that detects secondary electrons emitted from the sample based on a primary electron beam irradiated to the sample by the electron optical system;
The electronic detection device is
And an annular detection unit configured to surround an optical axis of the primary electron beam and detecting secondary electrons emitted from the sample.
The detection unit is
An annular scintillator unit for converting secondary electrons emitted from the sample into light;
A light detection unit that detects light emitted from the scintillator unit;
A light guide unit for guiding the light emitted from the scintillator unit to the light detection unit;
An annular shield portion provided inside the scintillator portion for stabilizing the potential;
An annular spectroscope provided inside the detection unit and the shield unit for dispersing secondary electrons emitted from the sample in a direction perpendicular to the optical axis of the primary electron beam ;
The scintillator unit is provided so as to surround the optical axis of the primary electron beam, and a surface on which the secondary electrons are incident is formed along a ring parallel to the optical axis of the primary electron beam. Scanning electron microscope.
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