JPH0794771A - 荷電粒子検出装置及び荷電粒子照射装置 - Google Patents
荷電粒子検出装置及び荷電粒子照射装置Info
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- JPH0794771A JPH0794771A JP5235072A JP23507293A JPH0794771A JP H0794771 A JPH0794771 A JP H0794771A JP 5235072 A JP5235072 A JP 5235072A JP 23507293 A JP23507293 A JP 23507293A JP H0794771 A JPH0794771 A JP H0794771A
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- charged particles
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低いエネルギ―の反射電子を感度良く検出す
ることを可能とする荷電粒子検出装置を提供することを
目的とする。 【構成】 半導体基板１，２と、この半導体基板上に形
成された絶縁膜３と、この絶縁膜３上に形成された導体
電極４と、前記導体電極４下の前記半導体基板２の表面
近傍に空乏層よりなる電位井戸を形成する手段５と、前
記導体電極４側より入射した荷電粒子により前記半導体
基板２内に発生し、前記電位井戸に蓄積された電荷を前
記半導体基板内部１に掃き出す手段５と、前記半導体基
板内部１に掃き出された荷電粒子による信号電荷を検出
する手段６を具備することを特徴とする。
ることを可能とする荷電粒子検出装置を提供することを
目的とする。 【構成】 半導体基板１，２と、この半導体基板上に形
成された絶縁膜３と、この絶縁膜３上に形成された導体
電極４と、前記導体電極４下の前記半導体基板２の表面
近傍に空乏層よりなる電位井戸を形成する手段５と、前
記導体電極４側より入射した荷電粒子により前記半導体
基板２内に発生し、前記電位井戸に蓄積された電荷を前
記半導体基板内部１に掃き出す手段５と、前記半導体基
板内部１に掃き出された荷電粒子による信号電荷を検出
する手段６を具備することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の評価装置
等に利用される荷電粒子検出装置、及びこれを用いた荷
電粒子照射装置に関する。
等に利用される荷電粒子検出装置、及びこれを用いた荷
電粒子照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置の高集積化に伴い、そ
のレイアウトパタ―ンはますます微細化される傾向にあ
り、その評価に用いられる、例えば寸法測長用走査型電
子顕微鏡（寸法ＳＥＭ）等では、ますます微細なパタ―
ンを高精度に評価する必要性が強まっている。このた
め、試料からの二次電子信号をシンチレ−タにより検出
して評価する従来の方法に加えて、試料からの反射電子
信号を利用する方法が開発されている。
のレイアウトパタ―ンはますます微細化される傾向にあ
り、その評価に用いられる、例えば寸法測長用走査型電
子顕微鏡（寸法ＳＥＭ）等では、ますます微細なパタ―
ンを高精度に評価する必要性が強まっている。このた
め、試料からの二次電子信号をシンチレ−タにより検出
して評価する従来の方法に加えて、試料からの反射電子
信号を利用する方法が開発されている。
【０００３】反射電子信号は、試料のチャ―ジアップ
や、コンタミネ―ションの影響を受けにくく、像のコン
トラストの加速エネルギ―依存性も少ないため、これを
用いることで高精度に安定した評価を行うことができ
る。反射電子は、一般に二次電子に比較して信号量が少
ないため、如何に多くの反射電子を検出器に取り込める
かが寸法ＳＥＭ等の性能に係わってくる。
や、コンタミネ―ションの影響を受けにくく、像のコン
トラストの加速エネルギ―依存性も少ないため、これを
用いることで高精度に安定した評価を行うことができ
る。反射電子は、一般に二次電子に比較して信号量が少
ないため、如何に多くの反射電子を検出器に取り込める
かが寸法ＳＥＭ等の性能に係わってくる。
【０００４】例えば、図６は従来の反射電子検出器の使
用方法を示す図である。薄い板状に加工された検出器３
１を走査型電子顕微鏡３２の対物レンズ３３と試料３４
との間に配置する。走査型電子顕微鏡３２からの電子ビ
―ム３５は、検出器３１の中心部に設けられた孔３６を
通過して試料３４に照射され、試料３４から発生した反
射電子を、試料３４に対向する検出面に取り込むこと
で、反射電子の補集効率を向上させている。従来、この
ような配置で用いられるタイプの反射電子検出器とし
て、フォトダイオ―ドやマルチチャンネルプレ―ト（Ｍ
ＣＰ）が用いられている。
用方法を示す図である。薄い板状に加工された検出器３
１を走査型電子顕微鏡３２の対物レンズ３３と試料３４
との間に配置する。走査型電子顕微鏡３２からの電子ビ
―ム３５は、検出器３１の中心部に設けられた孔３６を
通過して試料３４に照射され、試料３４から発生した反
射電子を、試料３４に対向する検出面に取り込むこと
で、反射電子の補集効率を向上させている。従来、この
ような配置で用いられるタイプの反射電子検出器とし
て、フォトダイオ―ドやマルチチャンネルプレ―ト（Ｍ
ＣＰ）が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】走査型電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）等の電子ビ―ムを用いた評価装置においては、対
物レンズと試料との間の距離（ワ―キングディスタン
ス）を狭くすれば、分解能が向上することが知られてお
り、将来的には１ｍｍ以下にする必要が出てきている。
このため、装置上の制約条件として反射電子検出器の厚
みが重要になり、構造的に検出器の感度を落とさずには
厚みを薄くできないＭＣＰよりも、薄いシリコンウェハ
に形成できるフォトダイオ―ドがこの点で有利である。
また、ＭＣＰに比較してフォトダイオ―ドは、高電圧を
用いないことや、大気に解放した際の汚染に強く、安定
性、信頼性に優れている。
ＥＭ）等の電子ビ―ムを用いた評価装置においては、対
物レンズと試料との間の距離（ワ―キングディスタン
ス）を狭くすれば、分解能が向上することが知られてお
り、将来的には１ｍｍ以下にする必要が出てきている。
このため、装置上の制約条件として反射電子検出器の厚
みが重要になり、構造的に検出器の感度を落とさずには
厚みを薄くできないＭＣＰよりも、薄いシリコンウェハ
に形成できるフォトダイオ―ドがこの点で有利である。
また、ＭＣＰに比較してフォトダイオ―ドは、高電圧を
用いないことや、大気に解放した際の汚染に強く、安定
性、信頼性に優れている。
【０００６】フォトダイオ―ドは、図７に示すように、
Ｎ型半導体基板４１の一方の面にｐ+ 層４２、他方の面
にｎ+ 層４３を設けることにより構成され、Ｎ型半導体
基板４１とｐ+ 層４２とにより形成されるｐｎ接合部に
光を照射すると、電流や電圧を発生する受光素子であ
る。かかる、フォトダイオ―ドは、光の照射に限らず、
高速電子照射によっても電子・正孔対を生成し、ｐｎ接
合部の空乏層４４付近で生成した、あるいはそこへ拡散
してきた電子・正孔対は、内部電場により電子はｎ層
へ、正孔はｐ層へ移動し、ｐ側が正，ｎ側が負の極性の
出力となって取り出すことが出来る。
Ｎ型半導体基板４１の一方の面にｐ+ 層４２、他方の面
にｎ+ 層４３を設けることにより構成され、Ｎ型半導体
基板４１とｐ+ 層４２とにより形成されるｐｎ接合部に
光を照射すると、電流や電圧を発生する受光素子であ
る。かかる、フォトダイオ―ドは、光の照射に限らず、
高速電子照射によっても電子・正孔対を生成し、ｐｎ接
合部の空乏層４４付近で生成した、あるいはそこへ拡散
してきた電子・正孔対は、内部電場により電子はｎ層
へ、正孔はｐ層へ移動し、ｐ側が正，ｎ側が負の極性の
出力となって取り出すことが出来る。
【０００７】しかし、フォトダイオ―ドにより電子を検
出する場合は、光の場合と異なり、表面での入射電子の
反射及び表面層を突き抜ける際の減衰は無視できない。
特に、表面層の厚さとして０．５μｍ程度が必要である
ため、図８に示すように、約６ｋｅＶ以下のエネルギ―
を持った電子は検出できないことになる。一方、電子ビ
―ムを用いた評価装置に於いては、基板の照射損傷やチ
ャ―ジアップを防止するために、従来２０〜３０ｋｅＶ
で用いられていた電子ビ―ムの加速エネルギ―を、１ｋ
ｅＶあるいはそれ以下に低く押さえる必要が出てきてい
る。この場合、反射電子エネルギ―も入射電子のエネル
ギ―と同様に低くなるため、従来のフォトダイオ―ドで
は検出できないという問題が生じている。
出する場合は、光の場合と異なり、表面での入射電子の
反射及び表面層を突き抜ける際の減衰は無視できない。
特に、表面層の厚さとして０．５μｍ程度が必要である
ため、図８に示すように、約６ｋｅＶ以下のエネルギ―
を持った電子は検出できないことになる。一方、電子ビ
―ムを用いた評価装置に於いては、基板の照射損傷やチ
ャ―ジアップを防止するために、従来２０〜３０ｋｅＶ
で用いられていた電子ビ―ムの加速エネルギ―を、１ｋ
ｅＶあるいはそれ以下に低く押さえる必要が出てきてい
る。この場合、反射電子エネルギ―も入射電子のエネル
ギ―と同様に低くなるため、従来のフォトダイオ―ドで
は検出できないという問題が生じている。
【０００８】従って、本発明の目的は、低いエネルギ―
の反射電子を感度良く検出することを可能とする荷電粒
子検出装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、低いエネルギ―の反射電子を感度良く検出すること
を可能とする半導体荷電粒子検出装置を供えた荷電粒子
照射装置を提供することにある。
の反射電子を感度良く検出することを可能とする荷電粒
子検出装置を提供することにある。本発明の他の目的
は、低いエネルギ―の反射電子を感度良く検出すること
を可能とする半導体荷電粒子検出装置を供えた荷電粒子
照射装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、半導体基板と、この半導体基板上に形成
された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された導体電極
と、前記導体電極下の前記半導体基板の表面近傍に空乏
層よりなる電位井戸を形成する手段と、前記導体電極側
より入射した荷電粒子により前記半導体基板内に発生
し、前記電位井戸に蓄積された電荷を前記半導体基板内
部に掃き出す手段と、前記半導体基板内部に掃き出され
た荷電粒子による信号電荷を検出する手段を具備するこ
とを特徴とする荷電粒子検出装置を提供する。
め、本発明は、半導体基板と、この半導体基板上に形成
された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された導体電極
と、前記導体電極下の前記半導体基板の表面近傍に空乏
層よりなる電位井戸を形成する手段と、前記導体電極側
より入射した荷電粒子により前記半導体基板内に発生
し、前記電位井戸に蓄積された電荷を前記半導体基板内
部に掃き出す手段と、前記半導体基板内部に掃き出され
た荷電粒子による信号電荷を検出する手段を具備するこ
とを特徴とする荷電粒子検出装置を提供する。
【００１０】また、本発明は、試料に荷電粒子を照射す
る照射装置と、前記試料から反射される荷電粒子を検出
する荷電粒子検出装置とを具備し、前記荷電粒子検出装
置は、半導体基板と、この半導体基板上に形成された絶
縁膜と、この絶縁膜上に形成された導体電極と、前記導
体電極下の前記半導体基板の表面近傍に空乏層よりなる
電位井戸を形成する手段と、前記導体電極側より入射し
た荷電粒子により前記半導体基板内に発生し、前記電位
井戸に蓄積された電荷を前記半導体基板内部に掃き出す
手段と、前記半導体基板内部に掃き出された荷電粒子に
よる信号電荷を検出する手段を具備することを特徴とす
る荷電粒子照射装置を提供する。
る照射装置と、前記試料から反射される荷電粒子を検出
する荷電粒子検出装置とを具備し、前記荷電粒子検出装
置は、半導体基板と、この半導体基板上に形成された絶
縁膜と、この絶縁膜上に形成された導体電極と、前記導
体電極下の前記半導体基板の表面近傍に空乏層よりなる
電位井戸を形成する手段と、前記導体電極側より入射し
た荷電粒子により前記半導体基板内に発生し、前記電位
井戸に蓄積された電荷を前記半導体基板内部に掃き出す
手段と、前記半導体基板内部に掃き出された荷電粒子に
よる信号電荷を検出する手段を具備することを特徴とす
る荷電粒子照射装置を提供する。
【００１１】
【作用】本発明の荷電粒子検出装置では、半導体基板上
に絶縁膜を介して導体電極が形成され、半導体基板の表
面領域に電位の井戸が形成されるように構成されてい
る。試料から反射した荷電粒子、例えば電子が導体電極
に入射すると、電子は導体電極及び絶縁膜を通過して半
導体基板内に入り、電位の井戸に蓄積される。電位の井
戸に蓄積された電荷は、電圧の印加又はその解除によ
り、半導体基板の内部に掃き出され、半導体基板に設け
られた電極を介して検出される。
に絶縁膜を介して導体電極が形成され、半導体基板の表
面領域に電位の井戸が形成されるように構成されてい
る。試料から反射した荷電粒子、例えば電子が導体電極
に入射すると、電子は導体電極及び絶縁膜を通過して半
導体基板内に入り、電位の井戸に蓄積される。電位の井
戸に蓄積された電荷は、電圧の印加又はその解除によ
り、半導体基板の内部に掃き出され、半導体基板に設け
られた電極を介して検出される。
【００１２】このような構成の荷電粒子検出装置では、
１ｋｅＶ程度の低いエネルギ−の反射電子であっても検
出することが可能である。また、装置の厚さを１ｍｍ以
下とすることが出来るため、荷電粒子照射部と試料との
間の距離が１ｍｍ程度と短い場合にも、容易に荷電粒子
照射部と試料との間に設置することが出来、試料からの
反射電子を効率良く検出することが可能である。
１ｋｅＶ程度の低いエネルギ−の反射電子であっても検
出することが可能である。また、装置の厚さを１ｍｍ以
下とすることが出来るため、荷電粒子照射部と試料との
間の距離が１ｍｍ程度と短い場合にも、容易に荷電粒子
照射部と試料との間に設置することが出来、試料からの
反射電子を効率良く検出することが可能である。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
荷電粒子検出装置、及びその動作原理を示す図である。
図１（ａ）に於いて、荷電粒子検出装置は、ｐ++基板１
の上にｐ+ 層２を形成し、更にその上に薄い絶縁膜例え
ば酸化シリコン膜３及び導体薄膜例えばＡｌ膜４を形成
することにより構成される。薄いＡｌ膜４には電圧を印
加するための電極端子５が接続され、ｐ++基板１には信
号電流を読み取るための電極端子６が接続されている。
して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る
荷電粒子検出装置、及びその動作原理を示す図である。
図１（ａ）に於いて、荷電粒子検出装置は、ｐ++基板１
の上にｐ+ 層２を形成し、更にその上に薄い絶縁膜例え
ば酸化シリコン膜３及び導体薄膜例えばＡｌ膜４を形成
することにより構成される。薄いＡｌ膜４には電圧を印
加するための電極端子５が接続され、ｐ++基板１には信
号電流を読み取るための電極端子６が接続されている。
【００１４】かかる荷電粒子検出装置において、電極５
に例えば図１（ｂ）に示すようなパルス電圧を印加する
と、ｐ+ 層２の表面近傍に空乏層が生成する。この場
合、基板の表面電位分布は図１（ｃ）において点線で示
すようになる。ｐ+ 層２に荷電粒子例えば電子が入射す
ると、信号電荷がｐ+ 層２中に蓄積される。この状態
で、電極端子５に印加した電圧を０Ｖにすると、図１
（ｄ）に示すように、表面電位分布は消滅し、ｐ+ 層２
中に蓄積された信号電荷はｐ++基板１へと流入し、電極
端子６を通して検出される。
に例えば図１（ｂ）に示すようなパルス電圧を印加する
と、ｐ+ 層２の表面近傍に空乏層が生成する。この場
合、基板の表面電位分布は図１（ｃ）において点線で示
すようになる。ｐ+ 層２に荷電粒子例えば電子が入射す
ると、信号電荷がｐ+ 層２中に蓄積される。この状態
で、電極端子５に印加した電圧を０Ｖにすると、図１
（ｄ）に示すように、表面電位分布は消滅し、ｐ+ 層２
中に蓄積された信号電荷はｐ++基板１へと流入し、電極
端子６を通して検出される。
【００１５】次に他の実施例について説明する。上述の
実施例では、信号電荷が半導体基板表面に蓄積されるた
め、一部の信号電荷は表面再結合中心に捕らわれて消失
してしまうという問題がある。この問題を、図２（ａ）
に示すように、ｐ+ 層２とＡｌ薄膜４との間にｎ層７を
形成することにより解決できる。これにより、図２
（ｂ）に示すように、信号電荷は基板内部のｎ層７に蓄
積され、負電圧をＡｌ薄膜４に印加することにより、表
面再結合中心に捕らわれること無くｐ++基板１へと掃き
出されるようになった。
実施例では、信号電荷が半導体基板表面に蓄積されるた
め、一部の信号電荷は表面再結合中心に捕らわれて消失
してしまうという問題がある。この問題を、図２（ａ）
に示すように、ｐ+ 層２とＡｌ薄膜４との間にｎ層７を
形成することにより解決できる。これにより、図２
（ｂ）に示すように、信号電荷は基板内部のｎ層７に蓄
積され、負電圧をＡｌ薄膜４に印加することにより、表
面再結合中心に捕らわれること無くｐ++基板１へと掃き
出されるようになった。
【００１６】また、ｐ+ 層２と酸化シリコン膜３との間
にｎ層７を形成することにより、ｐ+ 層２の厚さを薄く
できるので、信号電荷の掃き出しに要する時間を短縮で
き、検出器の応答速度を高速化できるという利点も合わ
せ持つ。
にｎ層７を形成することにより、ｐ+ 層２の厚さを薄く
できるので、信号電荷の掃き出しに要する時間を短縮で
き、検出器の応答速度を高速化できるという利点も合わ
せ持つ。
【００１７】図３は、本発明の更に他の実施例に係る半
導体荷電粒子検出装置の具体的構成を示す図である。ま
ず、ｐ型基板１１上にｐ+ 層１２を形成した後、比抵抗
１０Ωｃｍ程度のｐ層１３を１０μｍ程度の厚さに形成
し、さらに不純物を注入して厚さ０．５〜１μｍのｎ層
１４を形成する。得られた構造の最上表面に、薄い酸化
膜１５とＡｌ薄膜１６とを合わせて１０ｎｍ程度の厚さ
に形成し、半導体荷電粒子検出装置が構成されている。
なお、ｎ層１４の周囲には、反転防止層１９が設けられ
ている。
導体荷電粒子検出装置の具体的構成を示す図である。ま
ず、ｐ型基板１１上にｐ+ 層１２を形成した後、比抵抗
１０Ωｃｍ程度のｐ層１３を１０μｍ程度の厚さに形成
し、さらに不純物を注入して厚さ０．５〜１μｍのｎ層
１４を形成する。得られた構造の最上表面に、薄い酸化
膜１５とＡｌ薄膜１６とを合わせて１０ｎｍ程度の厚さ
に形成し、半導体荷電粒子検出装置が構成されている。
なお、ｎ層１４の周囲には、反転防止層１９が設けられ
ている。
【００１８】このような検出器の中心部には、そこを電
子ビ―ムが通過する直径３ｍｍの孔があけられており、
電子ビ―ムの照射によるチャ―ジアップを防止するた
め、孔の内側には酸化膜２０を介して金等の導電性薄膜
２１が付けられている。Ａｌ薄膜１６上の検出器の外周
には金のパッド１７が載置されていて、ボンディングワ
イヤ―（図示せず）によりＡｌ薄膜１６に外部から電圧
が印加される。
子ビ―ムが通過する直径３ｍｍの孔があけられており、
電子ビ―ムの照射によるチャ―ジアップを防止するた
め、孔の内側には酸化膜２０を介して金等の導電性薄膜
２１が付けられている。Ａｌ薄膜１６上の検出器の外周
には金のパッド１７が載置されていて、ボンディングワ
イヤ―（図示せず）によりＡｌ薄膜１６に外部から電圧
が印加される。
【００１９】上記検出器により、荷電粒子例えば反射電
子が検出される様子を以下に説明する。まずＡｌ薄膜１
６から入射した反射電子は、半導体中の格子電子を励起
して電子・正孔対を生成し、ｎ層１４に蓄積される。Ａ
ｌ薄膜１６に負電圧を印加すると、生じた電場により電
子はｐ層へ移動する。ｐ型基板１１には信号電流を計測
するための端子１８が接続されている。Ｓｉ半導体の場
合、電子・正孔対をつくるエネルギ―は約３．６ｅＶで
あり、反射電子の入射により生成された多数の電子・正
孔対は、さらに多数の電子・正孔対を生成するため、最
終的に入射した反射電子は、増倍されて検出される。
子が検出される様子を以下に説明する。まずＡｌ薄膜１
６から入射した反射電子は、半導体中の格子電子を励起
して電子・正孔対を生成し、ｎ層１４に蓄積される。Ａ
ｌ薄膜１６に負電圧を印加すると、生じた電場により電
子はｐ層へ移動する。ｐ型基板１１には信号電流を計測
するための端子１８が接続されている。Ｓｉ半導体の場
合、電子・正孔対をつくるエネルギ―は約３．６ｅＶで
あり、反射電子の入射により生成された多数の電子・正
孔対は、さらに多数の電子・正孔対を生成するため、最
終的に入射した反射電子は、増倍されて検出される。
【００２０】図４は、Ｓｉ基板とＡｌ薄膜を用いた場合
の、電子の平均飛程の入射エネルギ―依存性の計算結果
を示す特性図である。図４によると、１ｋｅＶのエネル
ギ―を持つ電子の平均飛程はＡｌ中で約３０ｎｍである
ため、ほとんどの反射電子は厚さ１０ｎｍのＡｌ薄膜１
６及び薄い酸化膜１５を突き抜けることが出来ることが
わかる。
の、電子の平均飛程の入射エネルギ―依存性の計算結果
を示す特性図である。図４によると、１ｋｅＶのエネル
ギ―を持つ電子の平均飛程はＡｌ中で約３０ｎｍである
ため、ほとんどの反射電子は厚さ１０ｎｍのＡｌ薄膜１
６及び薄い酸化膜１５を突き抜けることが出来ることが
わかる。
【００２１】図５は、図３に示す半導体荷電粒子検出装
置における入射電子エネルギ−と増幅率との関係を示す
特性図（実線）である。図５に示すグラフから、図３に
示す半導体荷電粒子検出装置によると、従来のフォトダ
イオ―ドを用いた反射電子検出器では検出できなかった
６ｋｅＶ以下の低いエネルギ―の反射電子を、感度良く
検出することが可能であることがわかる。なお、破線
は、従来の反射電子検出器による電子の増幅率の入射電
子エネルギ―に対する依存性を示す。
置における入射電子エネルギ−と増幅率との関係を示す
特性図（実線）である。図５に示すグラフから、図３に
示す半導体荷電粒子検出装置によると、従来のフォトダ
イオ―ドを用いた反射電子検出器では検出できなかった
６ｋｅＶ以下の低いエネルギ―の反射電子を、感度良く
検出することが可能であることがわかる。なお、破線
は、従来の反射電子検出器による電子の増幅率の入射電
子エネルギ―に対する依存性を示す。
【００２２】以上の実施例では、導体薄膜４としてＡｌ
を用いたが、本発明においてはＡｌに限定することな
く、例えば窒化チタン、クロム、炭素、シリコン等の軽
元素で構成される導体薄膜であれば良い。また、表面に
耐酸化性を有する炭素薄膜を用いてもよい。
を用いたが、本発明においてはＡｌに限定することな
く、例えば窒化チタン、クロム、炭素、シリコン等の軽
元素で構成される導体薄膜であれば良い。また、表面に
耐酸化性を有する炭素薄膜を用いてもよい。
【００２３】また、検出装置を複数の領域に分割し、そ
れぞれの領域において個別に荷電粒子を検出することも
可能である。更に、荷電粒子としては、電子に限らず、
イオンを検出することも可能である。この場合、イオン
は電極及び絶縁膜を通過出来ないので、直接検出される
のは、イオンが入射することにより生ずる電子である。
れぞれの領域において個別に荷電粒子を検出することも
可能である。更に、荷電粒子としては、電子に限らず、
イオンを検出することも可能である。この場合、イオン
は電極及び絶縁膜を通過出来ないので、直接検出される
のは、イオンが入射することにより生ずる電子である。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
半導体基板上に絶縁膜を介して導体電極が形成され、半
導体基板の表面領域に電位の井戸が形成されるように構
成されているため、試料から反射した荷電粒子、例えば
電子は導体電極及び絶縁膜を通過して半導体基板内に入
り、電位の井戸に蓄積され、次いで半導体基板の内部に
掃き出され、半導体基板に設けられた電極を介して検出
される。そのため、１ｋｅＶ程度の低いエネルギ−の反
射電子であっても検出することが可能であるとともに、
装置の厚さを１ｍｍ以下とすることが出来るため、荷電
粒子照射部と試料との間の距離が１ｍｍ程度と短い場合
にも、容易に荷電粒子照射部と試料との間に設置するこ
とが出来、試料からの反射電子を効率良く検出すること
が可能である。
半導体基板上に絶縁膜を介して導体電極が形成され、半
導体基板の表面領域に電位の井戸が形成されるように構
成されているため、試料から反射した荷電粒子、例えば
電子は導体電極及び絶縁膜を通過して半導体基板内に入
り、電位の井戸に蓄積され、次いで半導体基板の内部に
掃き出され、半導体基板に設けられた電極を介して検出
される。そのため、１ｋｅＶ程度の低いエネルギ−の反
射電子であっても検出することが可能であるとともに、
装置の厚さを１ｍｍ以下とすることが出来るため、荷電
粒子照射部と試料との間の距離が１ｍｍ程度と短い場合
にも、容易に荷電粒子照射部と試料との間に設置するこ
とが出来、試料からの反射電子を効率良く検出すること
が可能である。
【図１】本発明の一実施例に係る荷電粒子検出装置の動
作原理を示す断面図。
作原理を示す断面図。
【図２】本発明の他の実施例に係る荷電粒子検出装置の
動作原理を示す図。
動作原理を示す図。
【図３】本発明の更に他の実施例に係る半導体荷電粒子
検出装置の概略構成を示す断面図。
検出装置の概略構成を示す断面図。
【図４】電子の平均飛程の入射エネルギ―依存性の計算
結果を示す特性図。
結果を示す特性図。
【図５】本発明の反射電子検出器による電子増幅率の入
射電子エネルギ―に対する依存性を示す特性図。
射電子エネルギ―に対する依存性を示す特性図。
【図６】従来の反射電子検出器の使用方法を説明する
図。
図。
【図７】フォトダイオ―ドを用いた従来の荷電粒子検出
装置の構造を示す図。
装置の構造を示す図。
【図８】従来の反射電子検出器による電子増幅率の入射
電子エネルギ―に対する依存性を示す特性図。
電子エネルギ―に対する依存性を示す特性図。
１…ｐ型基板、２…ｐ+ 層、３…酸化シリコン膜、４…
Ａｌ膜、５…電極端子、６…電極端子、７…ｎ層。
Ａｌ膜、５…電極端子、６…電極端子、７…ｎ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関根 誠 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板と、この半導体基板上に形成
された絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された導体電極
と、前記導体電極下の前記半導体基板の表面近傍に空乏
層よりなる電位井戸を形成する手段と、前記導体電極側
より入射した荷電粒子により前記半導体基板内に発生
し、前記電位井戸に蓄積された電荷を前記半導体基板内
部に掃き出す手段と、前記半導体基板内部に掃き出され
た荷電粒子による信号電荷を検出する手段を具備するこ
とを特徴とする半導体荷電粒子検出装置。 - 【請求項２】 試料に荷電粒子を照射する照射装置と、
前記試料から反射される荷電粒子を検出する荷電粒子検
出装置とを具備し、前記荷電粒子検出装置は、半導体基
板と、この半導体基板上に形成された絶縁膜と、この絶
縁膜上に形成された導体電極と、前記導体電極下の前記
半導体基板の表面近傍に空乏層よりなる電位井戸を形成
する手段と、前記導体電極側より入射した荷電粒子によ
り前記半導体基板内に発生し、前記電位井戸に蓄積され
た電荷を前記半導体基板内部に掃き出す手段と、前記半
導体基板内部に掃き出された荷電粒子による信号電荷を
検出する手段を具備することを特徴とする荷電粒子照射
装置。
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|---|---|---|---|
| JP23507293A JP3431228B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 荷電粒子検出装置及び荷電粒子照射装置 |
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| JP23507293A JP3431228B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 荷電粒子検出装置及び荷電粒子照射装置 |
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| JP3431228B2 JP3431228B2 (ja) | 2003-07-28 |
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| US4785186A (en) * | 1986-10-21 | 1988-11-15 | Xerox Corporation | Amorphous silicon ionizing particle detectors |
| US4996576A (en) * | 1986-11-24 | 1991-02-26 | At&T Bell Laboratories | Radiation-sensitive device |
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-
1993
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-
1994
- 1994-09-19 US US08/308,420 patent/US5491339A/en not_active Expired - Lifetime
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