JPH024441Y2

JPH024441Y2 -

Info

Publication number: JPH024441Y2
Application number: JP1257584U
Authority: JP
Priority date: 1984-02-01
Filing date: 1984-02-01
Publication date: 1990-02-01
Also published as: JPS60124852U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は電子線検出手段としてマイクロチヤン
ネルプレートを使用した電子線装置に関する。

一般に走査電子顕微鏡の如き電子線装置におい
ては、細く集束した電子線で試料上を走査し、該
走査に同期して陰極線管の電子銃からの電子線で
該陰極線管の画面上を走査しつつ、前記試料から
発生する２次電子や反射電子等の検出信号を用い
て前記陰極線管の輝度変調を行なうことにより、
該陰極線管の画面上に試料像を表示している。

さて、この様な電子線装置において、反射電子
を検出するのに、対物レンズの下磁極と試料の間
における該下磁極の真下にPN接合半導体検出素
子を置くか、或いは、対物レンズと試料の間にお
ける該下磁極の真下から外れた所にシンチレー
タ，ライトパイプ及び増倍管から成る検出器を置
いて（この検出器の場合は先端に印加された２次
電子収束用の電圧を切つて使う）反射電子を検出
している。

しかし、どちらの場合も、例えば、LSIや超
LSI素子の如き材料上に形成された微小パターン
の測長等を行なう装置の様に、試料（パターン）
上に照射する電子の加速電圧を低くしなければな
らない装置に使用した時、どちらの検出器の感度
も極端に落ち、実用的な反射電子検出器としての
働きをなさなくなり、充分な画像が表示されな
い。

そこで、画像が充分出る程度にビーム照射電流
を大きくすると、ビームが太くなつてしまい、反
射電子像の分解能が悪くなる。即ち、高分解能の
画像は得られず、精々、数百倍程度の像しか得ら
れない。又、前記測長を行なう装置では、パター
ンの断面形状を観察する必要があり、その為に、
反射電子の凹凸像が得られなければならないが、
どちらの場合も得られない。

本考案はこの様な点に鑑み、低加速でも、反射
電子の凹凸像が得られる様な電子線装置を実現す
ることを目的とするものである。

本考案は電子線発生手段、該手段からの電子線
を試料上に収束する手段、該収束した電子線で該
試料上をＸ方向及びＹ方向に走査させる手段、該
各走査よつて試料から発生する電子を増幅し、各
走査方向に夫々２分割されたメタル部に検出させ
る様に成したマイクロチヤンネルプレート、該プ
レートからの検出信号に基づいた画像を表示する
手段から成る新規な電子線装置を提供するもので
ある。

第１図は、本考案の一実施例を示した走査電子
顕微鏡の概略図である。図中１は電子銃で、該電
子銃から射出された電子線２は収束レンズ３と対
物レンズ４によつて適宜収束されて、試料台５に
載置された試料６上に照射される。図示しない
が、前記対物レンズ４の内部には前記試料上を電
子線で走査させる為の偏向系が設けられている。
該対物レンズの下磁極と前記試料６の間にはマイ
クロチヤンネルプレート７が配置されている。該
マイクロチヤンネルプレート７の上面と下面の間
には1KV程度の加速電圧が印加されており、又
下面には鏡筒外の第１電圧源８ａ、又は第２電圧
源８ｂから正の電圧又は負の電圧がスイッチ９の
切替えによつて何れかが選択されて印加される様
に成してあり、前者の電源が選択されると、例え
ば、マイクロチヤンネルプレートの下面と大地間
に＋100V〜200Vが印加されて２次電子を各チヤ
ンネル内に引き込み（この時、実際には反射電子
も入り込むが、該反射電子の数に比べ２次電子は
圧倒的に多く、試料からの電子は略２次電子と看
做してよい）、該各チヤンネル内で増倍して該プ
レートの直ぐ上方に配置されたメタルアノード１
０に検出させ、後者の電源が選択されると、例え
ば、チヤンネルプレートの下面と大地問に（−）
数10Vが印加されて反射電子を各チヤンネル内に
引き込み該各チヤンネル内で増倍して前記メタル
アノード１０に検出させる。尚、該メタルアノー
ドとチヤンネルプレートの上面の間には＋20V程
度の電圧が印加されている。該メタルアノードは
第２図に示す様に、中心部に電子線通過孔１４を
有し、絶縁体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに
より４等分されている。該４分割された電子検出
部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄには夫々、増
幅器１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが接続され
ており、該検出部により検出された電子は該増幅
器により増幅され、演算回路１２に送られる。該
メタルアノードは、例えば、検出部１０Ａと１０
ＢがＸ走査方向に、１０Ｃ，１０ＤがＹ走査方向
に向く様に配置される、該メタルアノードによつ
て検出された電子信号は増幅器１１により増幅さ
れた後、演算回路１２で適宜な演算が施されて陰
極線管１３に導入され、２次電子像又は反射電子
像として表示される。この時演算回路として例え
ば電子計算機の如き指令系を有するものを使用
し、指令により電子線をＸ方向に走査させた場
合、検出部１０Ａと１０Ｂ丈からの信号を演算
し、Ｙ方向に走査した場合には検出部１０ｃと１
０Ｄ丈からの信号を演算する様にする。

斯くの如き装置において、電子銃１から射出さ
れた電子線２は収束レンズ３及び対物レンズ４に
より試料６上に収束され、該対物レンズ内に設け
られた偏向系（図示せず）により該試料上を例え
ば、Ｘ方向に走査する。この時、スイツチ９を第
１電圧源８ｂに切替えておくと、該走査によつて
該試料から発生した電子の内のエネルギの小さい
２次電子は検出されず、エネルギの大きい反射電
子丈がマイクロチヤンネルプレート７に検出さ
れ、該検出された信号は増幅されて前記演算回路
１２に送られる。この時、該演算回路はメタルア
ノード１０の電子検出部１０Ａと１０Ｂからの信
号のみ受けつけるので、該演算回路において、メ
タルアノードの電子検出部１０Ａと１０Ｂからの
信号を加算する様に作動させると、陰極線管１３
の画面上に反射電子の組成像として表示される。
又、電子検出部１０Ａから１０Ｂの信号値を引く
様に前記演算回路１２を作動させれば、前記陰極
線管１３の画面上には反射電子の凹凸像が表示さ
れる（尚、加算により組成像が得られ、引算によ
り凹凸像が得られる原理は特公昭37−33397号公
報参照）。又、この時、スイツチ９を第２電圧源
８ｂに切換ておけば、該走査によつて該試料から
発生した電子の内の２次電子がマイクロチヤンネ
ルプレート７の各チヤンネに引き込まれ、該各チ
ヤンネル内で増幅され、メタルアノード１０に検
出され（実際にはこの時、反射電子も検出される
が、２次電子に比べ反射電子は相当少ないので、
略２次電子と看做して差支えない）、該検出され
た信号は増幅されて演算回路１２に供給される。
この時、演算回路を加算のモードにしておき、陰
極線管１３の画面上に２次電子の像が表示される
様にする。尚、電子線で試料上をＹ方向に走査し
た場合には電子検出部１０Ｃと１０Ｄで検出した
信号により像を表示させる。尚、前記実施例では
マイクロチヤンネルプレート７に何れかの電圧源
８ａ，８ｂから電圧を印加する様に成したが、反
射電子丈を検出する場合は電圧を印加しなくても
検出出来る。

本考案によれば、試料に照射する電子の加速電
圧を低くしても、検出器としてチヤンネル型２次
電子像倍体を使用しているので、感度が良く、試
料像が充分に画像として表示される。従つて、ビ
ームが細くても、反射電子像の分解能が良く、高
解像の画像は得られる。しかも、該マイクロチヤ
ンネルプレートのメタルアノードをＸ，Ｙ各々の
走査方向に２分割しており、該夫々のアノードか
ら検出された信号を加算又は引算しているので、
反射電子の組成像又は凹凸像が得られ、バターン
の測長等を行なう装置において、パターンの断面
形状等が観察出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した走査電子顕
微鏡の概略図、第２図はメタルアノードの一実施
例を示したものである。１：電子銃、２：電子線、４：対物レンズ、
６：試料、７：マイクロチヤンネルプレート、８
ａ：第１電圧源、８ｂ：第２電圧源、９：スイツ
チ、１０：メタルアノード、１２：演算回路、１
３：陰極線管。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

電子線発生手段、該手段からの電子線を試料上
に収束する手段、該収束した電子線で該試料上を
Ｘ方向及びＹ方向に走査させる手段、該走査によ
つて試料から発生する電子を増幅し、Ｘ方向及び
Ｙ方向の各走査方向に夫々２分割されたメタル部
に検出させる様に成したマイクロチヤンネルプレ
ート、該プレートからの検出信号に基づいた画像
を表示する手段から成る電子線装置。