JPH01124949A - 二次電子検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ド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
０図において、ｌ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Ｅ＋　　（
１０，ＫＶ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Ｅ８　（−数＋Ｖ−ＯＶ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Ｅｓ（−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、低ネルギーの二次電子２
ｃに比例し、蛍光物質を介して発光する信号である。な
お、ｌＯ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ｌに照射する。

次いで試料ｌのアルミ配線等より放出される二次電子２
ｂ、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、２’ｃ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、は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７１１＋１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２ｂ
、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−実株例を第１．２図
に示すように、電子ビーム１２ａを試料１１に照射する
電子源１２と、試料１１より放出される二次電子１２ｂ
〜１２ｄを集束する対物レンズ１３と、対物レンズ１３
の上部に設けられる分析グリッド２０と二次電子１２ｂ
〜１２ｄの発散を囲繞する円筒状のコレクタグリッド１
５及び円形状の上部リフレクタグリッド１６ａと、二次
電子１２〜１２ｄを光信号１９に変換するシンチレータ
１４と、光信号１９を伝送するライトガイド１７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１５と、対物レンズ１３の上部の分析グリッド
２０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１６ｂを設けていることを特徴とし、上記目的
を達成する。

〔作用〕

本発明によれば、分析グリッド上部に負電位を印加した
下部リフレクタグリッドを設けているので、該分析グリ
ッドを通過した低エネルギーの二次電子を負の電界領域
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
析グリッドを通過した二次電子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
タにより捕捉することが可能となる。

〔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０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を一旦電子ピーム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Ｅ＋＋　（直流電圧１０ＫＶ程
度）を印加して、二次電子１２　ｂ、　　１２　ｃ。

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Ｅｇｇ（負の直流電圧を数十Ｖ
〜０■程度）を印加して、二次電子１２　ｂ、　　Ｌ　
２　ｃ、　　ｌ　２　ｄ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Ｅｓ５（負の直流電圧数１０
Ｖ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、Ｌ２ｄ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ツ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１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。１６
ｂ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・下りコレクタ
グリッド１６ａ、１６ｂ及びシンチレータのアノード電
圧Ｅ、に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に一
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に一３０Ｖ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Ｅ＋ｔ（Ｏ
ＫＶ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。１２
ｂ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に一３０
Ｖ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６１ｂ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は上下りコレクタグリッド１６
ａ。

１６ｂに左右されることなく加速電界領域１日に突入し
、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の上部に一３０Ｖ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に突入させることか可能となる。

これにより、分析グリッド２０を通過した二次電子１２
ｂ、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、１
２ｃ・・・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、Ｅｕ　、
Ｅｕ・・・アノード電圧、 Ｅｚ、Ｅｓｓ・・・コレクタ電圧、 Ｅｓ、Ｅｓｓ・・・リフレクタ電圧。 下４　叩ｎ　岐ｐＩ　ＬＣＩｔｓ　：　：Ｘ’ｆｌ　；
Ｊモ１檀−トｔ１ｒ６＜７１ｇ　ｋ＠第１図 （ｂ） ｆｆ畔３８例の＝イ電了禮仕井１（摩る謎叩閏第２図 Ｅｚ−コレクタｇと １　　　　　　　　　　　ε３−＋＋７，４１□ン。 ｆ定ｉＪ便１＋てイｔ−Ｓ＝；ｔｎｍ−ビ；チじシ←１
ビヒト鐙δ−と＾ｊヨ吐−１１１で薩コ第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子ビーム（１２ａ）を試料（１１）に照射する電子源
   （１２）と、試料（１１）より放出される二次電子（１
   ２ｂ〜１２ｄ）を集束する対物レンズ（１３）と、対物
   レンズ（１３）の上部に設けられる分析グリット（２０
   ）と二次電子（１２〜１２ｄ）の発散を囲繞する円筒状
   のコレクタグリッド（１５）及び円形状の上部リフレク
   タグリッド（１６ａ）と、二次電子（１２ｂ〜１２ｄ）
   を光信号（１９）に変換するシンチレータ（１４）と、
   光信号（１９）を伝送するライトガイド（１７）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（１５）と、対物レンズ（１３）の上部の分析
   グリッド（２０）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（１６ｂ）を設けていることを特
   徴とする二次電子検出器。