JPS61140871A - 電子線を用いた電位測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は試料に電子線を照射し、試料より発生した二次
電子等のエネルギーを分析することにより試料の電位を
測定する装置に関する。

［従来の技術］ 集積回路素子等の任意の点に電子線を照射し、その結果
試料より発生する二次電子を制御電極により弁別し、該
弁別された二次電子を検出器で検出し、この検出信号が
基準信号と一致するように該制御電極に印加する電圧を
負帰還制御し、この際の制御電極の電圧をモニターする
ことにより試料の電位を測定するようにした装置が開発
されている。

この種の装置にとって、制御電極によって弁別された二
次電子をできるだけ効率的に検出器に導くことが、高精
度の測定を行なう上で極めて重要である。そこで、制卸
電極によって弁別された二次電子を検出器の方ヘガイド
するための偏向電極を設ける（特開昭５５−９９０５３
号）ことが考えられたが、偏向場の影響により照射電子
線の位置ずれが生じると共に、非点収差が大きいために
電子線をあまり絞れないという欠点がある。

そこで、第３図に示すＪ：うな装置が考えられた。

第３図において１は対物レンズ、２は試料であり、電子
線ＥＢは対物レンズ１により集束されて試料２に照射さ
れる。３は電子線ＥＢの照射により試Ｆ３１２から発４
１コシた二次電子ｓｅを引き出すｌ〔めの網目状の引き
出し電極、４は二次電子をそのエネルギーに応じて弁別
するだめの網目状に形成された制御電極、５は多数のチ
ャンネルトロンＣＴを束ねたチャンネルプレートである
。チャンネルプレート５の入射側には電源６により　１
００ｖ稈度の電圧が、又その入射側と出射側との間には
電源７により二次電子増倍用の１ＫＶＰｉ！度の電圧が
印加されている。８はヂャンネルプレ−１〜５によって
増倍された二次電子を捕捉するためのコレクター電極で
あり、チャンネルプレート５の出口」側とコレクター電
極８との間には電源９により１００Ｖ稈度の電圧が印加
されている。１０はコレクター電極８により検出された
信号を増幅するための増幅器であり、増幅器１０よりの
信号は差動増幅器１１に供給される。差動増幅器１１に
は基準電源１２よりの基準信号も供給されており、差動
増幅器１１は増幅器１０よりの信号が基準伏目に一致Ｊ
るようにその出力を帰還制御する。１３はこの差動増幅
器１１の出力信号に基づいて前記制御電極４に電位を与
えるための電源、１４はこの制御電極４の電位を記録す
るための記録計である。前記チャンネルプレート５の中
央部には電子線ＥＢを通過させるための直径数ｍｍの孔
５ａが聞けられており、更にこの孔５ａには絶縁性支持
部材１５を介して円筒状の反射電極１６が取り付【）ら
れている。この反射電極１６には電源１７より一１０Ｖ
乃至−１００Ｖ程度の電圧が印加されている。

このような構成において、電子線ＥＢの照射によって試
料２より発生した二次電子ｓｅは、引ぎ出し電極３を通
過して制御電極４に向かい、引ぎ出し電極３と制御電極
４間の減速電界によって減速される。この減速電界に打
ち勝つエネルギーを有する二次電子は制御電極４を通過
してチャンネルプレート５に向かい検出される。

このような従来装置においては、チャンネルプレート５
が大ぎな検出面を右すると共に、制御電極４を通過して
電子線通過孔５ａの向きに飛行する二次電子も反則電極
１６ににり曲げられてチャンネルトロン１〜５に導かれ
るため、極めて効率良く二次電子を検出することができ
、しかも反射電極１６は回転対称であるため、電子線Ｅ
Ｂの照射位置のずれや、非点収差に起因する電子線の絞
りの不足も生じない。

［発明が解決しＪ：うとする問題点コ しか（〕ながら、上述した従来装置においては、電子線
ＥＢの照射によって試料より発生する反射電子も検出器
に入射してしまうためバックグラウンド成分が大きくな
り、高精度の測定を行なうことができない。

本発明はこのような従来の欠点を解決し、反射電子に基
づくバックグラウンド成分を低減して高精度の測定を行
なうことのできる電子線を用いた電位測定装置を提供す
ることを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するため、本発明は電子線を照射
する手段と、該電子線の照射によって試料から発生した
二次電子等をそのエネルギーに応じて弁別するための制
御電極を具備し、該制御電極によって弁別された二次電
子等を検出することにより試料の電位を測定するように
した装置において、該検出器は該試料への入射電子線と
該試料よりの二次電子を通過させるための開口を有する
と共に該制御電極に対して該試ｒ１側に設置−１られて
おり、該検出器の開口部を通過し該制御電極によって反
射された該二次電子等を検出するにうに構成したことを
特徴としている。

［実施例］ 以下、図面に基づき本発明の実施例を前述する。

第１図は本発明の一実施例を示すためのもので、第３図
と同一の構成要素に対しては同一符号を付している。第
３図において１８は引き出し電極であり、この引き出し
電極１８は従来のように網目状ではなく板状に形成され
ており、その中央部に開口部１８ａを右している。１９
はチャンネルプレー１〜であり、このヂＶンネルプレー
ト１９は従来と異なり制御電極２０に対して試料２側に
配置されていると」しに、検出面を対物レンズ１側に向
（′Ｊで設けられている。又、チャンネルプレート１９
には試別２より発生した二次電子ｓｅを通過させるため
の間口１９ａを有している。２１はカーボン等の軽元素
材にＪ：り形成された電子吸収板である。

このような構成において、電子線ＦＢを試わ１２に照射
すると、試Ｈ−２にり二次電子ｓｅが発生する。この二
次電子ｓｅは引き出し電極１８にＪ：り引ぎ出され、チ
ャンネルプレート１９の開口１９ａを通過して制御電極
２０に向かって飛行する。

この二次電子ｓｅは引き出し電極１８と制御ｌ電極２０
どの間の減速電界により減速されるが、減速電界に打ち
勝つのに必要なエネルギーＥｃよりも大きなエネルギー
を有する二次電子は制御電極２０を通過して吸収板２１
に衝突し吸収され、このエネルギーＥＣより小ざいエネ
ルギーを有する二次電子ｓｅは反射されてチャンネルプ
レー１へ１９に入射し検出される。一方、試料２への電
子線ＥＢの照射によって試Ｆ３１２より反射電子ｒｅも
発生するが、反射電子ｒｅは二次電子に比較してエネル
ギーが格段に大きいため、略直線的に飛行して制御電極
２０を通過し電子吸収板２１に衝突して吸収される。従
って、反Ｑ１電子が検出されることに起因するバックグ
ラウンドを低減できる。

第２図は他の一実施例を示すためのもので、図中第１図
と同一の構成要素に対しては同一符号を付している。

第２図において、２２は中央部に間口２２ａを有するシ
ンチレータであり、二次電子が入射した際にシンチレー
タ２２より発生する光はライトガイド２３及びグラスフ
ァイバー２４を介して光電子増倍管２５に導かれ検出さ
れる。シンチレータ２２及びライトガイド２３には電源
２８により１０ＫＶ程度の高電圧が印加されている。こ
のシンチレータ２２の制御電極３１側には網目状のシー
ルド電極２６が配置されており、前記高電界による電界
の張り出しはシールドされている。このシールド電極２
６には可変電源３０により　１ｏｏｖ程痕の電圧が印加
されている。２７は電源２９によりＩＫＶ程度の電圧が
印加された引き出し電極であり、この引き出し電極２７
．ライトガイド２３及びシールド電極２６によって静電
レンズが形成されている。又、前記制御電極３１は曲面
状に形成されている。

このような構成においても、試別２より発生した反射電
子ｒｅは制御電極３１を通過した後、電子吸収板２１に
衝突して吸収されるため、反射電子に基づくバックグラ
ウンドを押えることができる。一方、引き出し電極２７
．ライトガイド２３及びシールド電極２６により静電レ
ンズが形成されているため、試１２より発生した二次電
子ｓｅは集束されて開口２２ａを通過する。開口２２ａ
を通過した二次電子ｓｅは制御電極３１に向かうが、制
御電極３１は曲面状に形成されているため、適当なシー
ルド電極電位を選ぶことににす、減速電Ｗと二次電子の
飛行方向は略平行となり、制御電極に向かう二次電子の
軌道が曲げられることに起因する測定精度の低下を防が
れる。

この実施例によれば、試料より発生した二次電子を集束
してシンチレータの開口を通過させているため、二次電
子の検出効率を更に向上させることができる。

［発明の効果コ 上述した説明より明らかなように、本発明に基づく装置
においては、エネルギーの格段に大ぎい反射電子は制御
電極を通過させると共に、エネルギーの一定以下の二次
電子を制御電極により反射させて検出し、その検出信号
に基づいて試料の電位を測定するようにしているため、
反射電子の検出に基づくバックグラウンドを低減でき、
測定精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ずための図、第２図は本
発明の他の一実施例を示すための図、第３図は従来装置
を説明するための図である。 １：対物レンズ、２：試料、３．１８．２７：引き出し
電極、４，２０．３１　：制御電極、５゜１９：チャン
ネルプレ−１へ、６．７．９，１３゜１７．２８，２９
．３０：電源、８：コレクター電極、１０：増幅器、１
２：基準電源、１４：記録計、１５：支持部材、１６：
筒状電極、２１：電子吸収板、２２：シンチレータ、２
３ニライトガイド、２４ニゲラスフアイバー、２５：光
電子増倍管。 持前出願人 日本電子株式会社 代表者　９藤　−夫

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料に電子線を照射する手段と、該電子線の照射
   によって試料から発生した二次電子等をそのエネルギー
   に応じて弁別するための制御電極を具備し、該制御電極
   によって弁別された二次電子等を検出することにより試
   料の電位を測定するようにした装置において、該検出器
   は該試料への入射電子線と該試料よりの二次電子を通過
   させるための開口を有すると共に該制御電極に対して該
   試料側に設けられており、該検出器の開口部を通過し該
   制御電極によって反射された該二次電子等を検出するよ
   うに構成したことを特徴とする電子線を用いた電位測定
   装置。
2. （２）該制御電極は網目状に形成されており、該制御電
   極を通過する反射電子を吸収するための部材が備えられ
   ている特許請求の範囲第（１）項記載の電子線を用いた
   電位測定装置。