JPS63124353A - Pattern detecting device - Google Patents

Pattern detecting device

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Publication number
JPS63124353A
JPS63124353A JP26961886A JP26961886A JPS63124353A JP S63124353 A JPS63124353 A JP S63124353A JP 26961886 A JP26961886 A JP 26961886A JP 26961886 A JP26961886 A JP 26961886A JP S63124353 A JPS63124353 A JP S63124353A
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JP
Japan
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scanning
scintillator
sample
electron beam
afterglow
Prior art date
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Pending
Application number
JP26961886A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Fushimi
智 伏見
Hiroya Koshishiba
洋哉 越柴
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63124353A publication Critical patent/JPS63124353A/en
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Abstract

PURPOSE:To enable the full contrast detection of an image of scanning transmission electron beams by selecting outputs of respective photoelectric conversion elements synchronously with the scanning on a scintillator and detecting a fine pattern on a sample by the use of these selective outputs. CONSTITUTION:When scanning transmission electron beams 1b for a sample 5 are scanned on a scintillator 10, diameters of luminous spots formed on respective scanning positions are made smaller than sizes of respective elements of a corresponding photodiode array 15. When a period of repetitive scanning on the scintillator 10 is set longer than afterglow time on the respective scanning positions, outputs of respective elements of the diode array 15, which detects only light spots formed by the use of scanning operations performed synchronously with the scanning on the scintillator 10 at the respective scanning positions so that no aftergrow effect is brought at the adjacent scanning positions and present scanning positions, can be selectively outputted. Hence, a fine pattern on this sample 5 can be detected with high speed and high resolution and without the afterglow effects on the scintillator 10.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走査透過電子顕微鏡を利用して試料上のパター
ンを検出するパターン検出装置に係り、特に微細パター
ンを有する試料の走査透過電子像を高速検出するに好適
なパターン検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a pattern detection device for detecting patterns on a sample using a scanning transmission electron microscope, and particularly for detecting a scanning transmission electron image of a sample having a fine pattern. The present invention relates to a pattern detection device suitable for high-speed detection.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の走査透過電子顕微鏡によるパターン検出装置の構
成図を第4図に例示する。第4図において、1は電子銃
、2は収束レンズ、6は偏向コイル、4は対物レンズ、
5は試料、6は走査回路。
A configuration diagram of a conventional pattern detection apparatus using a scanning transmission electron microscope is illustrated in FIG. In FIG. 4, 1 is an electron gun, 2 is a converging lens, 6 is a deflection coil, 4 is an objective lens,
5 is a sample, 6 is a scanning circuit.

7は電子線検出器、8は増幅器、9は陰極線管(CRT
)である。なお電子線の通過経路等は真空容器により真
空に保たれる。この構成で、電子銃1から発生した電子
(イ))1aは収束レンズ2および対物レンズ4により
試料5上に#i!1.nm程度の直径の微小スポット状
に集束され、かつこの電子(線)1aの微小スポットは
走査回路6で駆動される偏向コイル3により試料5上を
走査される。この微細パターンを肩する試料5を透過し
た電子(線)1bは電子線検出器7に入射して電気信号
7aに変換され、この電気信号7aを増幅器8により増
幅した信号を用いて上記の走査回路6により偏向される
CBr4の輝度変調を行なうことにより、試料5の走査
形透過電子像がCBr4上に表示される。
7 is an electron beam detector, 8 is an amplifier, and 9 is a cathode ray tube (CRT).
). Note that the path through which the electron beam passes is kept in a vacuum by a vacuum container. With this configuration, electrons (a) 1a generated from the electron gun 1 are directed onto the sample 5 by the converging lens 2 and the objective lens 4 #i! 1. The electrons (rays) 1a are focused into a minute spot having a diameter of about nm, and the minute spot of the electrons (rays) 1a is scanned over the sample 5 by a deflection coil 3 driven by a scanning circuit 6. The electrons (rays) 1b transmitted through the sample 5 covering this fine pattern are incident on the electron beam detector 7 and converted into an electric signal 7a, and this electric signal 7a is amplified by the amplifier 8 and the signal is used to perform the above-mentioned scanning. By performing brightness modulation of the CBr4 deflected by the circuit 6, a scanning transmission electron image of the sample 5 is displayed on the CBr4.

第5図は第4図の従来の一般に用いられるシンチレータ
と光電子増幅管を組み合わせた方式の電子線検出器7を
例示する構成図である。第5図において、10はシンチ
レータ、11は螢光材、12は光電子増倍管、13は光
電面、14は光電子増倍部である。この機成で、電子線
検出器7(こ入射した走査透過電子1bはシンチレータ
10tこ尚り、そのシンチレータ10の表面に塗布され
た螢光材11を励起して光子10aを発生させる。この
光子10aは光電子場倍g12の光電面16に当って光
電子13aを発生させ、その光電子13aは光電子増幅
部14により増倍されて電気信号78.を出力する。こ
のさい上記のシンチレータ10に塗布された螢光材11
は電子(線)1bが尚って発光するが、その後に電子(
線) 1bの照射を止めてもある期間に発光し続け、こ
の残光は時間とともlこ減少する。このため残光時間が
長いと微細部分を含むパターンを有する試料5のパター
ンが正しく検出できない。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating the conventional electron beam detector 7 of FIG. 4, which is a combination of a scintillator and a photoelectron amplification tube. In FIG. 5, 10 is a scintillator, 11 is a fluorescent material, 12 is a photomultiplier, 13 is a photocathode, and 14 is a photomultiplier. With this configuration, the scanning transmitted electrons 1b incident on the electron beam detector 7 (scanning transmitted electrons 1b that are incident on the scintillator 10t) excites the fluorescent material 11 coated on the surface of the scintillator 10 and generate photons 10a. 10a hits the photocathode 16 of the photoelectron field multiplier g12 to generate photoelectrons 13a, and the photoelectrons 13a are multiplied by the photoelectron amplifier 14 to output an electric signal 78. At this time, the photoelectrons 10a applied to the scintillator 10 described above are Fluorescent material 11
The electron (ray) 1b still emits light, but then the electron (ray) 1b
(line) Even if the irradiation of 1b is stopped, it continues to emit light for a certain period of time, and this afterglow decreases with time. Therefore, if the afterglow time is long, the pattern of the sample 5 having a pattern including minute parts cannot be detected correctly.

第6図は第4図の微細パターン(gl、小孤立パターン
)15を有する試料5を例示する斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view illustrating the sample 5 having the fine pattern (gl, small isolated pattern) 15 shown in FIG.

第6図において、50は微小孤立パターンである。In FIG. 6, 50 is a minute isolated pattern.

第6図の試料5は電子(線)1aを透過する物質(たと
えばポリイミドやシリコン窒化物)で構成される基板か
ら成り、その微小孤立パターン50は電子(線)Iaを
透過しない物質(たとえばAuやTa)で構成される。
The sample 5 in FIG. 6 consists of a substrate made of a material (such as polyimide or silicon nitride) that transmits electrons (rays) 1a, and its minute isolated pattern 50 is made of a material that does not transmit electrons (rays) 1a (such as Au). and Ta).

このさい電子(線)Iaを破線に沿って矢印方向に走査
した場合の走査形透過電子像を検出する場合について考
え、なお走査する電子(線) 1 aのスポット径は微
小孤立パターン50の寸法に比べて十分に小さいものと
する。
At this time, consider the case of detecting a scanning transmission electron image when electrons (line) Ia are scanned in the direction of the arrow along the broken line, and the spot diameter of the scanning electron (line) 1a is the size of the minute isolated pattern 50. shall be sufficiently small compared to .

第7図は第6図の微小孤立パターン50を有する試料5
の走IE :iM過電子1bのシンチレータ10に入射
する電子数の時間変化を例示する説明図である。
FIG. 7 shows a sample 5 having the minute isolated pattern 50 shown in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a temporal change in the number of electrons incident on the scintillator 10 of the IE:iM excess electron 1b.

第7図において、横軸は走査時間、縦軸はシンチレータ
10に入射する走査透過電子1bの単位時間当りの電子
数である。第7図の時間tは電゛子(lfiり・ 3− 1aを透過しない微小孤立パターン15上を走査してい
る時間である。
In FIG. 7, the horizontal axis represents the scanning time, and the vertical axis represents the number of scanning transmitted electrons 1b per unit time that enter the scintillator 10. The time t in FIG. 7 is the time during which the fine isolated pattern 15 that does not pass through the electron (lfi ray 3-1a) is scanned.

第8図は第7図のシンチレータ10に入射する電子数に
よるシンチレータ10の発光光量の時間変化を例示し、
シンチレータ10の螢光材11の残光時間Tが微小孤立
パターン50上の走査時間tに比べて十分に小さい条件
を満たすように相対的に走査速度が遅い場合の説明図で
ある。第8図において、Tはシンチレータ10の残光時
間である。第8図の走査速度が相対的に遅くてTitの
場合には十分なコントラストで試料5上の微小孤立パタ
ーン50が検出できる。
FIG. 8 illustrates a temporal change in the amount of light emitted from the scintillator 10 depending on the number of electrons incident on the scintillator 10 in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a case where the scanning speed is relatively slow so that the afterglow time T of the fluorescent material 11 of the scintillator 10 satisfies the condition that it is sufficiently smaller than the scanning time t on the minute isolated pattern 50. In FIG. 8, T is the afterglow time of the scintillator 10. When the scanning speed in FIG. 8 is relatively slow and Tit is used, the minute isolated pattern 50 on the sample 5 can be detected with sufficient contrast.

第9図は第7図のシンチレータ10に入射する電子数に
よるシンチレータ10の発光光量の時間変化を例示し、
シンチレータ10の螢光材11の残光時間Tが微小孤立
パターン15上の走査時間tに比べて大きくなるように
相対的に走査速度が速い場合の説明図である。第9図の
走査速度が相対的に速くてTitの場合に十分なコント
ラストで試料5上の微小孤立パターン15を検出するこ
とができなく・ 4 ・ なる。なお第9図は相対的に残光時間Tが長くなるよう
なスケールで図示している。
FIG. 9 illustrates a temporal change in the amount of light emitted from the scintillator 10 depending on the number of electrons incident on the scintillator 10 in FIG. 7,
FIG. 4 is an explanatory diagram of a case where the scanning speed is relatively fast so that the afterglow time T of the fluorescent material 11 of the scintillator 10 is longer than the scanning time t on the minute isolated pattern 15. Since the scanning speed in FIG. 9 is relatively fast, in the case of Tit, the minute isolated pattern 15 on the sample 5 cannot be detected with sufficient contrast. Note that FIG. 9 is illustrated on a scale such that the afterglow time T becomes relatively long.

なお従来の走査形透過電子顕微鏡については、たとえば
日本学術振興会編[マイクロビームアナリシスJ (1
984年)第199頁から第206 頁において論じら
れている。また従来のシンチレータと光電子増倍管によ
る方式の電子線検出器については、同じく[マイクロビ
ームアナリシスJ(1984年)第149頁から第15
6頁において論じられている。
Regarding conventional scanning transmission electron microscopes, for example, see the book edited by the Japan Society for the Promotion of Science [Microbeam Analysis J (1
984), pp. 199-206. Regarding the conventional electron beam detector using a scintillator and a photomultiplier tube, please refer to [Microbeam Analysis J (1984), pp. 149 to 15].
Discussed on page 6.

〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は走査形透過電子顕微鏡によるパターン検
出装置のシンチレータの螢光材の残光時間の影響につい
て配慮されておらず、微細パターンを有する試料上を高
速に電子線を走査して走査透過電子像を検出した場合に
は微小部分のパターンが十分なコントラストで検出でき
ないため、微小部分のパターンの高速検出が必要な試料
の実時間検出やX線露光に用いるマスクに生じる微細な
パターン欠陥の高速検出等ができない問題があった0 本発明の目的はシンチレータの螢光材の残光時間に依存
せずに電子線を高速に走査しても試料の微細パターンの
走査透過電子像を十分なコントラストで検出可能なパタ
ーン検出装置を提供するにある。
[Problems to be Solved by the Invention] The above-mentioned conventional technology does not take into consideration the influence of the afterglow time of the fluorescent material of the scintillator of the pattern detection device using a scanning transmission electron microscope, When detecting a scanning transmission electron image by scanning an electron beam, patterns in microscopic areas cannot be detected with sufficient contrast. There has been a problem in that it is not possible to detect fine pattern defects that occur in the mask used at high speed.The purpose of the present invention is to detect fine pattern defects on a sample even if the electron beam is scanned at high speed, without depending on the afterglow time of the fluorescent material of the scintillator. An object of the present invention is to provide a pattern detection device capable of detecting a scanning transmission electron image of a pattern with sufficient contrast.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、微細パターンを有する試料を走査透過した
電子線をシンチレータ上を走査する手段ト、ソのシンチ
レータの各走査位置からの発光を受光する複数のエレメ
ントを有するフォトダイオードアレイ等の非蓄積形光電
変換素子と、その光電変換素子の各エレメントの出力を
上記シンチレータ上の走査と同期して選択出力する手段
とを設け、その選択出力により試料上の微細パターンを
検出するようにしたパターン検出装置により達成される
The above purpose is a method for scanning a scintillator with an electron beam that has passed through a sample having a fine pattern. A pattern detection device comprising a photoelectric conversion element and a means for selectively outputting the output of each element of the photoelectric conversion element in synchronization with scanning on the scintillator, and detecting a fine pattern on a sample based on the selected output. This is achieved by

〔作用〕[Effect]

上記のパターン検出装置では、試料の走査透過電子線の
シンチレータ上での走査による各走査位置での発光スポ
ット径を対応する光電変換素子の各エレメントの大きさ
よりも小さくシ、かつシンチレータ上でのくり返し走査
期間を各走査位置での残光時間よりも長く設定すれば、
シンチレータ上での走査と同期して各走査位置での隣接
走査位置および当該走査位置での残光の影響のない走査
による発光スポットのみを検出した光電変換素子0〕各
エレメントの出力を選択出力することができ、これによ
り試料上の微細パターンがシンチレータの残光の影響を
受けることなく高速かつ高分解能で検出される。
In the above-mentioned pattern detection device, the scanning transmission electron beam of the sample is scanned on the scintillator so that the emission spot diameter at each scanning position is smaller than the size of each element of the corresponding photoelectric conversion element, and the electron beam is scanned repeatedly on the scintillator. If the scanning period is set longer than the afterglow time at each scanning position,
Photoelectric conversion element 0 which detected only the light emitting spot due to scanning without the influence of afterglow at each scan position and at the scan position in synchronization with the scan on the scintillator] Selects and outputs the output of each element. As a result, fine patterns on the sample can be detected at high speed and with high resolution without being affected by the afterglow of the scintillator.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明の一実施例を第1図ないし第5図により説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.

第1図は本発明によるパターン検出装置の一実施例を示
す構成図である。第1図において、1は電子銃(荷電粒
子源)、2は収束レンズ(収束コイル)、6は偏向コイ
ル、4は対物レンズ、5は試料、6は走査回路、8は増
幅器、9は陰極線管(CRT)、 1oは電子線検出器
のシンチレータ、15は1次元フォトダイオードプレイ
(非蓄積形イメ+78 一ジセンサ)、16はマルチプレクサ、17は偏向コイ
ル、18は走査回路(走査駆動回路)、19はD/Aコ
ンバータ、20はカウンタ、21はクロックパルス発振
器、22はサンプルアンドホールド回路である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pattern detection device according to the present invention. In Figure 1, 1 is an electron gun (charged particle source), 2 is a converging lens (convergent coil), 6 is a deflection coil, 4 is an objective lens, 5 is a sample, 6 is a scanning circuit, 8 is an amplifier, and 9 is a cathode ray. tube (CRT), 1o is a scintillator of an electron beam detector, 15 is a one-dimensional photodiode play (non-storage type image + 78 one-dimensional sensor), 16 is a multiplexer, 17 is a deflection coil, 18 is a scanning circuit (scanning drive circuit), 19 is a D/A converter, 20 is a counter, 21 is a clock pulse oscillator, and 22 is a sample and hold circuit.

なお電子線1a、1bの通過経路等は図示しない真空容
器により電子の通過可能な真空に保たれる。
Note that the passage paths of the electron beams 1a, 1b, etc. are kept in a vacuum through which electrons can pass by a vacuum container (not shown).

この構成で、電子銃1から発生した電子線1aは収束レ
ンズ2および対物レンズ4により試料5上に数nm程度
の直径の微小スポット状に集束されると同時に、電子線
1aは走査回路乙により駆動される偏向コイル3により
試料5上を2次元に走査される。なお電子銃1の加速電
圧は微細パターンを有する試料5を透過するに十分な電
圧である。ここでクロックパルス発振器21は試料5の
走査透過電子像の検出に必要な時間□分解能toよりも
短い周期のクロックパルスを発生し、カウンタ20はク
ロックパルス発振器20のパルス数を計数するバイナリ
カウンタであって、電子線検出器のフォトダイオードア
レイ15のエレメント数まで計数するとリセットされて
再び計数を繰り返す。このカ・ 81 ウンタ20の出力はマルチプレクサ16の制御入力とと
もにA/Dコンバータ19の入力に入力される。
With this configuration, the electron beam 1a generated from the electron gun 1 is focused onto the sample 5 by the converging lens 2 and the objective lens 4 into a minute spot with a diameter of several nanometers, and at the same time, the electron beam 1a is focused by the scanning circuit B. The sample 5 is scanned two-dimensionally by the driven deflection coil 3. Note that the acceleration voltage of the electron gun 1 is a voltage sufficient to pass through the sample 5 having a fine pattern. Here, the clock pulse oscillator 21 generates a clock pulse with a cycle shorter than the time □ resolution to required for detecting the scanning transmission electron image of the sample 5, and the counter 20 is a binary counter that counts the number of pulses of the clock pulse oscillator 20. After counting up to the number of elements in the photodiode array 15 of the electron beam detector, it is reset and counting is repeated again. The output of the counter 20 is input to the input of the A/D converter 19 together with the control input of the multiplexer 16.

第2図は第1図のD/Aコンバータ19の入出力特性図
である。第2図において、横軸はカウンタ20からの入
力、縦軸はアナログ出力であって、図示のような階段状
の信号となる。このようなり/Aコンバータ19の出力
信号は走査回路(走査駆動回路)18に入力され、走査
回路18の出力により偏向コイル17を駆動することに
より、上記の試料5を透過した走査透過電子@)1bを
電子線検出器のシンチレータ10上に走査する。この走
査電子(線)1bがシンチレータ10に入射すると、シ
ンチレータ10から光子IQaが発生して、その光量が
シンチレータ10の下方(図において)に配置された複
数エレメントをもつ非蓄積形イメージセンサのフォトダ
イオードアレイ15により検出されて電気信号15aに
変換され、この各エレメントからの電気信号15aはマ
ルチプレクサ16により選択して出力される。
FIG. 2 is an input/output characteristic diagram of the D/A converter 19 shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis is the input from the counter 20, and the vertical axis is the analog output, which is a stepped signal as shown. The output signal of the A converter 19 is input to the scanning circuit (scanning drive circuit) 18, and by driving the deflection coil 17 with the output of the scanning circuit 18, the scanning transmitted electrons transmitted through the sample 5 are transmitted. 1b is scanned onto a scintillator 10 of an electron beam detector. When this scanning electron (ray) 1b is incident on the scintillator 10, photons IQa are generated from the scintillator 10, and the amount of light is reflected in the photon of the non-storage type image sensor having multiple elements arranged below the scintillator 10 (in the figure). It is detected by the diode array 15 and converted into an electric signal 15a, and the electric signal 15a from each element is selected and outputted by the multiplexer 16.

第3図は第1図の電子線検出器の要部構成図である。第
3図において、26.24はフォトダイオードアレイ1
5のエレメントである。第3(2)(第1図)のシンチ
レータ1o上での電子i1bのスポット径はフォトダイ
オードアレイ15の各エレメント26゜24の大きさ以
下として、各ニレメン)23.24はその真上の部分の
シンチレータ1oが走査電子1bの入射により発生して
いる光子10aの光のみを検出し、隣接ニレメン)23
(24)の真上の部分のシンチレータ10の残光を検出
しないようにフォトダイオードアレイ15をシンチレー
タ10の下方に近接して配置する。このフォトダイオー
ドアレイ15のエレメント配列方向はシンチレータ10
上での偏向コイル17による電子線1bの走査方向(矢
印方向)と同一であり、電子線1bの走査幅はフォトダ
イオードアレイ15の長さに等しい。こうして走査回路
18を介して偏向コイル17を駆動する第2図に示した
D/Aコンバータ19の出力の階段状信号の各ステップ
の保持時間のあいだ電子線1bはフォトダイオードアレ
イ15の1つのエレメント23 (24)などの真上に
留っていて、階段状信号のステップが進むのと同期した
走査電子線1bにより受光するニレメン) 23 (2
4)などが順次に入れ替わり、フォトダイオードアレイ
15の端のエレメントの対応位置までシンチレータ1o
上で電子線1bを走査すると他端のエレメントの対応位
置まで戻って走査を繰り返す。このさいマルチプレクサ
15はカウンタ20の値で指示される位置のエレメント
の出力を選択するが、電子線1bの走査もカウンタ2o
の値に従って行なわれるものでマルチプレクサ15は常
に電子線1bが入射しているシンチレータ1oの対応位
置のニレメン)23.24などの出力の電気信号15a
を選択して、サンプルアンドホールド回路22へ出力す
る。サンプルアンドホールド回路22 ハ電子線1bが
各ニレメン)23.24などの中央の真上の部分のシン
チレータ1o上にある時の電気信号15a%マルチプレ
クサ16の出力からサンプリングして、電子線1bが隣
接エレメント23 (24)などの対応位置のシンチレ
ータ上を走査により移る間の期間にその値を保持する。
FIG. 3 is a block diagram of the main parts of the electron beam detector shown in FIG. 1. In Figure 3, 26.24 is photodiode array 1
5 elements. The spot diameter of the electron i1b on the scintillator 1o in 3rd (2) (Fig. 1) is set to be less than or equal to the size of each element 26°24 of the photodiode array 15. The scintillator 1o detects only the light of the photon 10a generated by the incidence of the scanning electron 1b, and the adjacent niremen) 23
The photodiode array 15 is placed close to the bottom of the scintillator 10 so as not to detect the afterglow of the scintillator 10 directly above (24). The element arrangement direction of this photodiode array 15 is the scintillator 10.
This is the same as the scanning direction (arrow direction) of the electron beam 1b by the deflection coil 17 described above, and the scanning width of the electron beam 1b is equal to the length of the photodiode array 15. In this way, during the holding time of each step of the stepped signal of the output of the D/A converter 19 shown in FIG. 23 (24), etc., and receives light from the scanning electron beam 1b synchronized with the progress of the steps of the step-like signal) 23 (24)
4) etc. are sequentially replaced, and the scintillator 1o reaches the corresponding position of the element at the end of the photodiode array 15.
When the electron beam 1b is scanned at the top, it returns to the corresponding position of the element at the other end and repeats the scanning. At this time, the multiplexer 15 selects the output of the element at the position indicated by the value of the counter 20, but the scanning of the electron beam 1b is also controlled by the counter 2o.
The multiplexer 15 always outputs an electrical signal 15a such as 23, 24 at the corresponding position of the scintillator 1o where the electron beam 1b is incident.
is selected and output to the sample and hold circuit 22. Sample-and-hold circuit 22 Samples the electric signal 15a% from the output of the multiplexer 16 when the electron beam 1b is on the scintillator 1o directly above the center of each element (23, 24, etc.) The value is held during the period of time when the element 23 (24) or other corresponding position on the scintillator is moved by scanning.

サンプルアンドホールド回路22の出力は増幅器8によ
り適当な信号し・11 ・ ベルに増幅されてCRT9の輝度変調を行なうことlこ
より、微細パターンを有する試料5の走査透過電子像が
CR,T9上に表示される。
The output of the sample-and-hold circuit 22 is amplified to an appropriate signal by the amplifier 8 to perform brightness modulation of the CRT 9. As a result, a scanning transmission electron image of the sample 5 having a fine pattern is displayed on the CR, T9. Is displayed.

このようにして第3図(第1図)の試料5の走査透過電
子1bを走査回路18を介した偏向コイル17を用いて
、試料5上の走査回路6を介した偏向コイル3による走
査とは全く独立にシンチレータ10上を、走査すること
により、たとえば電子線1bが第3図の破線で示した位
置にある場合にシンチレータ10の発生した光子10a
の光はその真下のホトダイオードアレイ15のエレメン
ト23に入射して電気信号15aに変換され、このとき
マルチプレクサ16は上記エレメント23の出力の電気
信号15aを選択して出力し、次に電子線1bが走査に
より実線で示す位置に移った場合には光子10aの光は
次のエレメント24に入射して電気信号15aに変換さ
れ、このときマルチプレクサ16は上記エレメント24
の出力の電気信号15aを選択して出力するようlこ作
用することにより、電子線1bが実線の位置EC移ッテ
モBUのエレメント23はシンチレータ1oノ・12・ 残光を残光時間Tのあいだ検出しているが、このときマ
ルチプレクサ16は次のエレメント24の出力の電気信
号15aのみを選択して出方するので、マルチプレクサ
16の出力にはシンチレータ1oの残光成分の電気信号
15aは出力されない。したがって偏向コイル17によ
るシンチレータ1o上の電子線1bの走査周期を7オト
ダイオードアレイ15のエレメントの上方のシンチレー
タ1oの螢光材の残光時間Tによも長く設定すれば、シ
ンチレータ1o上の電子線1bの移動に同期してマルチ
プレクサ16の選択エレメントを次々に切り換えること
により、常にシンチレータ10の残光の影響を受けない
電子線検出による試料5のパターン検出が可能である。
In this way, the scanning transmitted electrons 1b of the sample 5 in FIG. By scanning the scintillator 10 completely independently, for example, when the electron beam 1b is at the position indicated by the broken line in FIG.
The light enters the element 23 of the photodiode array 15 directly below and is converted into an electric signal 15a. At this time, the multiplexer 16 selects and outputs the electric signal 15a output from the element 23, and then the electron beam 1b When the scanning moves to the position shown by the solid line, the light of the photon 10a enters the next element 24 and is converted into an electric signal 15a, and at this time, the multiplexer 16
By selectively outputting the electrical signal 15a output from the scintillators 1o, 12, and 12, the electron beam 1b moves to the solid line position EC, and the element 23 of the BU moves the afterglow to the scintillator 1o, 12, and the afterglow during the afterglow time T. However, at this time, the multiplexer 16 selects and outputs only the electrical signal 15a of the output of the next element 24, so the electrical signal 15a of the afterglow component of the scintillator 1o is not output as the output of the multiplexer 16. . Therefore, if the scanning period of the electron beam 1b on the scintillator 1o by the deflection coil 17 is set to be longer than the afterglow time T of the fluorescent material of the scintillator 1o above the elements of the 7-otodiode array 15, the electron beams on the scintillator 1o By switching the selection elements of the multiplexer 16 one after another in synchronization with the movement of the line 1b, it is possible to always detect the pattern of the sample 5 by electron beam detection without being affected by the afterglow of the scintillator 10.

なお上記の実施例では、シンチレータ1oの直後(真下
)にフォトダイオードアレイ16を配置したが、光ファ
イバによるイメージガイドを用いてその一端をシンチレ
ータ1oの直後に配置し他端をフォトダイオードアレイ
15の直前に配置することにより、シンチレータ1oの
光子10aによる光をイメージガイドを通してフォトダ
イオードアレイ15に導くようにしてもよい。この場合
にはイメージガイドの他端を1本ずつに分ければ、フォ
トダイオードアレイ15のかわりに光電子増倍管のよう
な大型のイメージセンサが使用できる。また光ファイバ
によるイメージガイドの他端を真空容器外に出すように
すれば、シンチレータ10の後のイメージセンサなどの
検出器を真空外に配置できるので、検出器および配線等
からのガス発生の影響がなくて電子線径路を清浄な真空
状態に保つのに役立つ。
In the above embodiment, the photodiode array 16 was placed immediately after (directly below) the scintillator 1o, but using an optical fiber image guide, one end of the photodiode array 16 was placed immediately after the scintillator 1o, and the other end of the photodiode array 16 was placed directly behind the scintillator 1o. By arranging it directly in front of the photodiode array 15, the light generated by the photons 10a of the scintillator 1o may be guided to the photodiode array 15 through the image guide. In this case, if the other end of the image guide is divided into individual guides, a large image sensor such as a photomultiplier tube can be used instead of the photodiode array 15. In addition, if the other end of the optical fiber image guide is placed outside the vacuum container, a detector such as an image sensor after the scintillator 10 can be placed outside the vacuum, thereby reducing the effects of gas generation from the detector and wiring. This helps keep the electron beam path in a clean vacuum state.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、走査形透過電子像を検出するシンチレ
ータの残光時間の影響を受けることのない微細パターン
の高分解能・高速検出が可能となる。
According to the present invention, it is possible to detect fine patterns at high resolution and at high speed without being affected by the afterglow time of a scintillator that detects a scanning transmission electron image.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるパターン検出装置の一実施例を示
す構成図、第2図は第1図のD/Aコンバータの入出力
特性図、第6図は第1図の電子線検出器の要部構成図、
第4図は従来のパターン検出装置の一例を示す構成図、
第5図は第4図の電子線検出器の構成図、第6図は第4
図の微細パターンを有する試料の斜視図、第7図は第4
図の第6図対応のシンチレータ入射電子の時間変化図、
第8図は第4図の第7図対応のシンチレータ発光量の低
速走査時の時間変化図、第9図は同じく高速走査時の時
間変化図である。 1・・・電子銃     2・・・収束レンズ。 3・・・偏向コイル、   4・・・対物レンズ5・・
・試料      6・・・走査回路。 8・・・増幅器     9・・・CRT。 10・・・シンチレータ。 15・・・フォトダイオードアレイ(非蓄積形イメージ
センサ)。 16・・・マルチプレクサ、17・・・偏向コイル。 18・・・走査回路(走査駆動回路)。 19・・・D/Aコンバータ、20・・・カウンタ。 21・・・クロックパルス発振器。 第 1 図 麓 2 図 小 3 ロ 嶌 4M “・へ、昌 J、11;  口 t  ら  図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a pattern detection device according to the present invention, FIG. 2 is an input/output characteristic diagram of the D/A converter shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a diagram of the electron beam detector shown in FIG. Main part configuration diagram,
FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional pattern detection device;
Figure 5 is a configuration diagram of the electron beam detector in Figure 4, and Figure 6 is the configuration diagram of the electron beam detector in Figure 4.
Figure 7 is a perspective view of the sample with the fine pattern shown in Figure 4.
A time change diagram of electrons incident on the scintillator corresponding to Figure 6 in the figure,
FIG. 8 is a graph showing how the amount of light emitted by the scintillator changes over time during low-speed scanning, corresponding to FIG. 7 of FIG. 4, and FIG. 1... Electron gun 2... Converging lens. 3... Deflection coil, 4... Objective lens 5...
・Sample 6...Scanning circuit. 8...Amplifier 9...CRT. 10...Scintillator. 15...Photodiode array (non-storage type image sensor). 16...Multiplexer, 17... Deflection coil. 18...Scanning circuit (scanning drive circuit). 19...D/A converter, 20...Counter. 21... Clock pulse oscillator. 1st figure foot 2 figure small 3 Roshima 4M "・he, Masa J, 11; mouth t et al figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、電子線源と、その電子線を試料上にスポット状に集
束する手段と、そのスポット状の電子線を試料上を走査
する手段と、その試料を透過した電子線をシンチレータ
上を走査する手段と、そのシンチレータからの発光を受
光する複数エレメントの非蓄積形光電変換素子と、その
光電変換素子の各エレメントの出力を上記シンチレータ
上の走査に同期して選択出力し試料上のパターンを検出
する手段とから成るパターン検出装置。 2、上記光電変換素子は上記シンチレータからの発光を
イメージガイドを通して受光する特許請求の範囲第1項
記載のパターン検出装置。
[Claims] 1. An electron beam source, means for focusing the electron beam on a sample in the form of a spot, means for scanning the spot-like electron beam on the sample, and an electron beam transmitted through the sample. means for scanning a scintillator, a multi-element non-storage type photoelectric conversion element that receives light emitted from the scintillator, and selectively outputting the output of each element of the photoelectric conversion element in synchronization with the scanning on the scintillator. A pattern detection device comprising means for detecting a pattern on a sample. 2. The pattern detection device according to claim 1, wherein the photoelectric conversion element receives light emitted from the scintillator through an image guide.
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