TWI729279B - 帶電粒子線裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明，目的在於提供一種廣範圍地涵括從試料放出的帶電粒子的檢測角度範圍之帶電粒子線裝置。為此，按照本發明，提出一種帶電粒子線裝置，係具備了將從帶電粒子源放出的帶電粒子線予以聚焦之對物透鏡、及檢測從試料放出的帶電粒子之檢測器的帶電粒子線裝置，其中，前述對物透鏡，包含以包圍線圈(5)之方式形成之內側磁路與外側磁路(6)，前述內側磁路，由配置於和前述帶電粒子線的光軸相向的位置之第1內側磁路(905)、及朝向前述帶電粒子線的光軸傾斜而形成，包含磁路先端之第2內側磁路(7)所構成，前述檢測器的檢測面(10)，被配置於比通過前述磁路先端並且和前述帶電粒子線光軸平行之假想直線(901)還外側。

Description

帶電粒子線裝置
[0001] 本揭示係藉由對試料照射帶電粒子線，來檢測從試料放出的帶電粒子之帶電粒子線裝置，特別是有關檢測對於帶電粒子線光軸而言朝某一相對角度方向放出的帶電粒子之帶電粒子線裝置。
[0002] 帶電粒子線裝置的一種態樣之掃描電子顯微鏡，為基於檢測藉由朝向試料照射電子束而得到的2次電子等，來生成圖像或訊號波形之裝置。從試料放出的電子當中，已知反射電子(背向散射電子)具有會朝入射至試料表面的角度之鏡面反射方向放出這樣的角度相依性，因此適於觀察試料的凹凸。專利文獻1中，揭示一種掃描電子顯微鏡，是將對於試料面而言朝小角度(低角度)方向放出的反射電子，利用令聚焦磁場朝向試料洩漏之對物透鏡的漏磁場而導引至對物透鏡上，並藉由配置於該軌道上的檢測器來檢測。此外，專利文獻2中，揭示一種掃描電子顯微鏡，是在對物透鏡的射束通路內設置令電子束暫時性地加速之加速管，並且在該加速管內設置了反射電子檢測器。專利文獻2中，說明了利用對物透鏡的對於反射電子之匯聚作用與對於2次電子之匯聚作用有差異這一現象來辨別2次電子和反射電子之檢測法。 先前技術文獻 專利文獻 　　[0003] 　　專利文獻1：日本特開2001-110351號公報(對應美國專利USP6,555,819) 　　專利文獻2：日本特許第5860642號(對應美國專利USP9,029,766)
發明所欲解決之問題 　　[0004] 反射電子一般而言其量比二次電子少，有時會無法得到用以高精度地進行觀察、測定、或檢查之充分的訊號量。為了確保充分的訊號量，可考慮使電子束的照射時間或探針電流(probe current)增加，但觀察等所需的時間、或基於射束照射之帶電量會增加，因此理想是維持低劑量的同時增加檢測量。為此，理想是不僅檢測低角反射電子，還檢測相對而言量較多的中角反射電子。 　　[0005] 如專利文獻1般藉由對物透鏡的漏磁場，將反射電子導引至配置於對物透鏡上之檢測器，藉此雖能檢測一定程度的量的低角反射電子，但依這樣的構成，能夠涵括的檢測角度範圍有其限度。為了高效率地檢測朝廣角度範圍(從低角度至中角度)放出的反射電子，必須加大檢測面、或讓反射電子放出之射束照射位置和檢測面靠近，但依專利文獻1揭示的構成，高效率檢測化有其限度。此外，關於專利文獻2亦是在用來令電子束加速之加速管內，設有檢測器的檢測面，因此檢測面的大型化有其限度。特別是，檢測面的大小會變得比對物透鏡的內側磁路先端部的內徑還小，靠近一次電子線光軸之高角反射電子會被檢測到，但具有開展的軌道之低角/中角反射電子的檢測效率會低落。此外由於是在磁路開孔之構成，因此會發生對物透鏡的寄生像差(parasitic aberration)或加工精度不均，成為高解析力化的阻礙。 　　[0006] 以下，提出一種帶電粒子線裝置，目的在於廣範圍地涵括從試料放出的帶電粒子的檢測角度範圍。 解決問題之技術手段 　　[0007] 作為用來達成上述目的之一個態樣，提出一種帶電粒子線裝置，係具備了將從帶電粒子源放出的帶電粒子線予以聚焦之對物透鏡、及檢測從試料放出的帶電粒子之檢測器的帶電粒子線裝置，其中，前述對物透鏡，包含以包圍線圈之方式形成之內側磁路與外側磁路，前述內側磁路，由配置於和前述帶電粒子線的光軸相向的位置之第1內側磁路、及朝向前述帶電粒子線的光軸傾斜而形成，包含磁路先端之第2內側磁路所構成，前述檢測器的檢測面，被配置於比通過前述磁路先端並且和前述帶電粒子線光軸平行之假想直線還外側。 對照先前技術之功效 　　[0008] 按照上述構成，可於從低角度跨至中角度之廣範圍，高效率地檢測從試料放出的帶電粒子。
[0010] 就帶電粒子線裝置的一種亦即掃描電子顯微鏡的用途之一而言，有半導體元件的評估/計測。近年來，半導體元件的構造向微細化、3D化進展，半導體元件製造商即顧客所需求之評估值正在多樣化。特別是，隨著元件構造的3D化，為了產率提升，而有想要高精度地計測半導體基板上的孔或溝形狀的底部尺寸之需求。 　　[0011] 若將電子束照射至試料，則藉由電子與試料之相互作用，具有各種能量的訊號電子會朝各種方向射出。訊號電子，視射出能量和射出角度而定而具有關於試料之不同資訊，訊號電子的辨別檢測，對於多樣的計測而言不可或缺。 　　[0012] 一般而言，將以50eV以下的能量射出之訊號電子稱為二次電子，以比其還大而趨近一次電子線的能量之能量射出之訊號電子稱為反射電子，來區別訊號電子。二次電子對於試料的表面形狀或電位電勢敏感，就半導體元件構造的圖樣寬幅等表面構造的尺寸計測而言是有效的，但對於孔/溝等的3D構造則會被側壁吸收等而無法從孔/溝逃脫，而無法檢測及計測。另一方面，反射電子包含試料的組成或立體形狀的資訊，可得到3D構造、或表面和底部的組成差異等資訊，並且具有高能量，因此能夠從孔/溝貫通側壁而逃脫，能夠用於來自孔/溝構造的底部之訊號檢測及計測。 　　[0013] 另，以下說明中針對從試料放出的電子的射出角度，是將電子束的光軸方向定義成90度。視反射電子的射出角度而定將90度附近定義成高角反射電子、將45度附近定義成中角反射電子、將0度附近定義成低角反射電子。高角反射電子主要包含試料的組成資訊，中角反射電子包含試料的組成/形狀資訊雙方，低角反射電子則主要包含試料的立體形狀資訊。此外中角反射電子，具有產生數較高角/低角來得多這一特徵。 　　[0014] 以下，說明一種即使進行反射電子檢測的情形下，仍實現兼顧高解析力化與高效率化之掃描電子顯微鏡。更具體而言，說明一種為了工作距離(working distance)的極小化，而不在對物透鏡與試料之間配置檢測器，卻可檢測朝從低角度至中角度的廣範圍方向放出的電子之掃描電子顯微鏡。按照後述實施例記載之構成，能夠依然維持高解析力，而高效率地檢測中角以下的反射電子。 　　[0015] 以下說明之實施例中，例如，說明一種帶電粒子線裝置，具有產生一次帶電粒子線(電子束)之帶電粒子源、及令前述帶電粒子線匯聚至試料上之磁場型對物透鏡、及用來將前述一次帶電粒子線在前述試料上偏向之偏向器，將構成磁場型對物透鏡之內側磁路先端相對於前述一次帶電粒子線光軸而言傾斜形成，在前述先端以外的內側磁路的內側具有從試料放出的帶電粒子之檢測面及將帶電粒子變換成電子訊號之變換元件。前述帶電粒子檢測面的內徑，比內側磁路先端的內徑還大，且不比偏向器內徑還小。 　　[0016] 藉由將內側磁路的一部分(先端部)選擇性地傾斜形成，從試料放出的低角/中角反射電子，不會衝撞至前述內側磁路而飛行，因此在具有比內側磁路先端的內徑還大，且不比偏向器內徑還小的內徑之帶電粒子檢測面，可檢測低中角反射電子。此外會達成對物透鏡短焦點化，在磁路內側具有將帶電粒子變換成電子訊號之元件，因此會小型化而防止顯微鏡鏡筒的大型化等，同時還達成高解析力化。按照上述構成，可兼顧高解析力化與中角以下反射電子之高效率檢測。 　　[0017] 以下利用圖面，說明掃描電子顯微鏡的概要。 實施例1 　　[0018] 利用圖1至圖4說明本實施例。圖1為掃描電子顯微鏡的概要示意圖。在真空環境之電子顯微鏡鏡筒1的內部，配置有電子源2，從前述電子源2放出的一次電子線(電子束)，沿著一次電子線光軸3飛行。藉由由線圈5、及包圍線圈5之外側磁路6、及對於一次電子線光軸3而言傾斜配置之內側磁路7所構成的對物透鏡，一次電子線被匯聚至試料8上。若對線圈流通電流，則會產生旋轉對稱的磁力線，磁力線會通過內側磁路與外側磁路，該磁力線會在透鏡間隙(gap)(內側磁極先端與外側磁極先端之間)使漏磁場產生，因此藉由該漏磁場的透鏡作用，一次電子線會被匯聚至試料上。 　　[0019] 在試料8施加有負電壓，一次電子會以比在電子源2產生時的能量還小之能量衝撞至試料。由於一次電子的衝撞而從試料產生的訊號電子9會依各自的射出能量、射出角度而定而在電子顯微鏡鏡筒1內飛行。在對物透鏡內側配置有由閃爍體(scintillator)所構成之訊號檢測面10，若訊號電子9衝撞至訊號檢測面10，則訊號電子9會藉由閃爍體而被變換成光，藉由光導(light guide)11被導光至光/電變換元件12。 　　[0020] 構成訊號檢測面10之閃爍體，凡為藉由帶電粒子線入射而發光的物質則可為YAP或YAG等的單結晶，亦可為P47等的粉體、GaN系的多層薄膜構造體等。此外圖1中雖揭示了有光導11之情形，但不使用光導11而直接將光/電變換元件12安裝至閃爍體10之形態亦可。光/電變換元件12例如由光電倍增管(PMT)、光二極體、Si-PM等所構成。被導光的光會藉由前述光/電變換元件12被變換成電子訊號，藉由輸出纜線13被傳送至配置於電子顯微鏡鏡筒1的外側之訊號處理電路14。前述電子訊號藉由位於訊號處理電路14上的放大電路14a而被放大成振幅大的電子訊號，藉由演算電路14b而依每單位時間的電子訊號的大小或頻率而定來被處理成像的對比度(contrast)，在監視器15上被顯示成具有規定的階度值之像素。將一次電子線藉由偏向器4一面在試料8上掃描一面進行前述訊號電子檢測，在監視器15上顯示試料表面的擴大二維圖像。 　　[0021] 訊號檢測面10有像圖1般對於一次電子線光軸3而言垂直配置之情形，也有像圖2般傾斜之情形，像圖3般平行配置之情形。訊號檢測面10於各配置方法中可為平面亦可為曲面。它們當中訊號電子的檢測方法、圖像生成是如前述般進行。此外訊號檢測面10亦可成為如圖4(a)般朝角度方向被分割成多角形或扇形等複數個區域之構成、或如圖4(b)般被分割成徑相異的環狀之構成。圖4(a)中揭示4分割之例子，但圖4(a)、(b)均對於分割數無限制。此外圖4(a)中揭示在小片的檢測面間有空間之情形，但亦可為沒有此空間之形狀。在該些被分割的訊號檢測面，藉由後段的電路來演算和各訊號檢測面相對應而得到的電子訊號，藉此便能取得基於訊號電子的射出角度之陰影像等具有相異對比度的圖像。圖4(a)、(b)之小片的訊號檢測面10和光/電變換元件12的連接的方式為一例，若為圖4(a)則可考慮在小片的訊號檢測面10的間隙配置光/電變換元件之方法等。 　　[0022] 上述構成中，對試料8施加負電壓之減速(阻滯；retarding)光學系統、對內側磁路7施加正電壓之加速(助進；boosting)光學系統，對高分解化及反射電子檢測的高效率化有功效。阻滯光學系統中，一次電子入射至試料的前一刻會藉由施加於試料之負電壓而被減速，匯聚後的一次電子線的入射角會變大，像差會被減低。另一方面，對於訊號電子會作用成為加速電場，能量低的二次電子會藉由阻滯電場而變得沿著一次電子線光軸3飛行，同時能量高的反射電子不太會受影響，而在電子顯微鏡鏡筒1內朝各種方向飛行。是故，可由阻滯電場達成二次電子/反射電子之分離檢測，反射電子不會被淹沒在產生效率高的二次電子而可達成檢測。 　　[0023] 此外助進光學系統中，藉由將對物透鏡入射時的一次電子的能量暫時性地升高，能夠將一次電子線內的能量起伏(fluctuation)的比率減小，抑制對物透鏡所造成之像差。同時會作用成為來自試料的訊號電子的拉升(pull-up)電場，因此會將衝撞至外側磁路6的下部之訊號電子拉升至內側磁路7的內部，因此會檢測到更廣角度範圍的反射電子，能夠達成高效率化。 　　[0024] 接著，利用圖面說明本實施例之更具體的作用、效果。圖9為圖1示例之掃描電子顯微鏡的對物透鏡形狀、及檢測器的配置條件說明圖。如圖9示例般，對物透鏡的內側磁路是由包含磁路先端部之內側磁路7(第2內側磁路)、及形成其以外的內側磁路之第1內側磁路905所構成。第1內側磁路905的內壁面(形成射束通過筒的面)，形成為和一次電子線光軸3相向。 　　[0025] 第2內側磁路，對於一次電子線光軸3而言，於傾斜之方向較長，且形成為朝向一次電子線光軸3傾斜。此外，以圖9這樣的截面圖表現時，對於成為第1內側磁路905的磁通量通過方向之方向而言，係傾斜形成。又，檢測器的構成構件係配置成，使得訊號檢測面10位於比被定義成通過內側磁路先端並且和一次電子線光軸3平行之方向的假想直線901還外側(第1內側磁路905側)。假想直線901，係沿著內側磁路7的和一次電子線光軸3相向之相向面(最靠近一次電子線光軸3的面)被定義。此外，訊號檢測面10的內徑(射束通過開口徑)，形成為具有比內側磁路7的內徑還大的徑。 　　[0026] 按照這樣的構成，可高效率地檢測朝低角放出的反射電子、及朝中角放出的反射電子。藉由併用上述這樣的對物透鏡構造、及檢測器的配置條件，相較於不採用這樣的構成之情形，能夠將檢測面朝箭頭902方向擴展，且能將檢測面的位置朝箭頭903方向(試料方向)下降。換言之，藉由採用上述這樣的對物透鏡構造，能夠在對物透鏡的電子束通路內設置空間904，而使訊號檢測面10位於這樣的空間904，藉此特別能夠使檢測面位於朝低角放出的反射電子及朝中角放出的反射電子之軌道上，結果來說可生成高水準地表現出試料面的凹凸資訊之圖像。 　　[0027] 為了檢測朝廣角度範圍放出的電子，不僅要將檢測面擴展，還必須將檢測面靠近試料。這是因為即使是相同大小的檢測面，較靠近試料(電子束照射位置)者，檢測面能夠涵括的角度範圍會變大的緣故。按照圖9這樣的構成，便可合併實現檢測面往箭頭902方向之擴張及擴大可涵括之放出角度範圍，結果來說可實現上述般的效果。此外，不是單純將檢測面擴展，而是能夠朝自一次電子線光軸3離軸之方向將檢測面擴張，故特別能夠檢測以往喪失之朝中角方向放出的反射電子，可以更高水準生成反映了試料的凹凸狀態之圖像。 實施例2 　　[0028] 針對本實施例，利用圖5、6、7、10、及11說明之。本實施例說明在檢測低中角反射電子之實施例1中，利用訊號檢測面10、光/電變換元件12及訊號處理電路14而用以進行能量辨別之構成例。當訊號檢測面10為由閃爍體所構成之情形下，如圖5般依入射至訊號檢測面10之訊號電子9的能量而定，產生光子數會變化。閃爍體，成為將反射電子訊號變換成光之第1變換元件。 　　[0029] 利用此性質，依藉由閃爍體產生的光子數而定，藉由光/電變換元件12變換成電子訊號，藉由演算電路14讀取電子訊號的輸出值，進行能量辨別。圖6揭示從訊號電子檢測至圖像生成為止之概略圖。從試料8產生的訊號電子9衝撞至訊號檢測面10，則會放出和訊號電子9的能量相應之數量的光子。放出光子16被未圖示之光導所引導，藉由光/電變換元件12被變換成和光子數相應之輸出電子訊號17，輸出電子訊號17藉由放大電路14a被放大，成為放大後輸出電子訊號18。因應在演算電路14b設定好的輸出之閾值來抽出電子訊號，以該抽出電子訊號19的每單位時間的頻率來作成圖像階度值，傳送至監視器15，藉此生成做完能量辨別的情形下之圖像。 　　[0030] 圖7揭示放大後輸出電子訊號18的強度與時間之關係圖。放大後輸出電子訊號18會產生成為具有各種輸出值之脈波，在該些輸出訊號當中，選擇抽出具有比在演算電路14b設定好的閾值更高之輸出者、或是具有更低之輸出者，藉此做能量辨別。藉由能量辨別能夠做觀察部的部分強調，達成多樣之計測。 　　[0031] 如圖10示例般，當對孔圖樣的表面1001、及底面1002以相同條件照射射束時，雖會從各自反射出具有能量E2的電子，但在底面1002反射出的反射電子1004，會貫通試料的一部分，代價是，相較於表面1001放出的反射電子1003，能量會降低(E1＝E2－△E)。又，Si-PM這樣的變換元件(第2變換元件)，能夠產生和反映了能量資訊的光子數相應之電子訊號，因此藉由進行電子訊號的辨別(分類)，可生成強調了圖樣的特定部分之圖像。 　　[0032] 圖11為其原理說明圖。如圖5、10中已說明般，當反射電子的能量為E2時光子數為n個、能量為E1時光子數為m個之情形下，是藉由規定的閾值(Th)來識別兩者。如圖11示例般，藉由抽出規定的閾值以上之訊號，能夠選擇性地抽出視野內的反射電子的能量為E2之區域。能量為E2之反射電子，多為從試料表面1001放出者，基於能量E2的反射電子之檢測而生成的圖像，會強烈反映試料表面1001的資訊。 　　[0033] 將具有其他能量之反射電子訊號予以剔除而成之訊號波形(B)，會成為特別強烈反映出試料表面資訊之圖像。另一方面，基於能量為E1的反射電子之檢測而生成的圖像，會強烈反映底面1002的資訊，因此藉由自強烈反映出底面1002的資訊之訊號(A)，減去示意試料表面之訊號(B)，便可生成強調了底面1002之圖像。 　　[0034] 圖11說明了藉由單一的閾值(Th)，來將訊號辨別成2種之例子，但當將例如包含上層、中層、下層的至少3種相異高度的圖樣之立體構造設為評估對象的情形下，隨著圖樣愈變深，料想反射電子的能量的衰減程度亦愈變大，因此亦可設計成設立一辨別上層和中層之第1閾值(Th1)、及一辨別中層和下層之第2閾值(Th2)，藉此進行抽出特別想要強調的層這樣的減算處理。此外，圖11例子中，說明了將閾值(Th)以下的訊號剔除，藉此生成強調了上層側的訊號之圖像之例子，但亦可設計成將超出閾值(Th)的訊號剔除，藉此進行相對地強調下層側的資訊這樣的處理。 　　[0035] 藉由演算電路14b(處理器)來執行上述般的處理，藉此，無需使用能量濾波器或分光計(spectrometer)這樣配置於真空區域內之光學元件，便可由演算來進行能量辨別。 　　[0036] 本實施例中僅說明了能量的高低，惟亦可抽出具有某一區域內的輸出值之電子訊號，對於反射電子的能量，可做旁通(bypass)、低通(low-pass)、帶通(band-pass)。 　　[0037] 此外針對想要取得的能量區域之設定方法，手段亦有複數種。例如，事先選擇想要取得的訊號電子能量之區域，僅計數具有落在該範圍的輸出值之電子訊號，而顯示於監視器上。或是對每一像素記錄所有的輸出值，於一次電子掃描結束後選擇能量區域而從具有落在該範圍的輸出值之電子訊號來生成圖像等。 　　[0038] 光/電變換元件12理想是利用范諾因數(Fano factor)小的半導體型元件亦即光二極體(PD(特別是突崩光二極體：APD(avalanche photodiode)))或Si-PM(矽光電倍增器：silicon photomultiplier)等。該些元件係輸出不均一性小，能夠使入射光子數反映在電子訊號的輸出值。另一方面，電子顯微鏡中一般使用的光/電變換元件12的光電倍增管(PMT)係輸出不均一性大，會產生具有和入射光子數無關的輸出值之電子訊號，因此不理想。 　　[0039] 當由該些元件來構成的情形下，無需使用能量濾波器或分光器等其他機器便可做能量辨別，因此相較於其他可做能量辨別的檢測器而言具有構成容易這一優點。 實施例3 　　[0040] 利用圖8說明本實施例。圖8揭示將訊號檢測面10以徑相異的閃爍體所構成之檢測面的底面圖。將訊號檢測面10，以發光波長或發光量相異的數個閃爍體以徑相異的環(20、21)來構成。分割數在有效果的範圍內亦可能是3分割以上。使用光/電變換元件12，進行分光或是光子計數，則可由和檢測出的波長/訊號量相對應之檢測面位置來辨別射出角度。 　　[0041] 實施例1中雖揭示在分割成環狀的各訊號檢測面10放置相對應之光/電變換元件12之構成例，但本實施例中，揭示藉由將構成分割出的各訊號檢測面10之閃爍體的發光特性予以改變來辨別射出角度。
[0042]1‧‧‧電子顯微鏡鏡筒2‧‧‧電子源3‧‧‧一次電子線光軸4‧‧‧偏向器5‧‧‧線圈6‧‧‧外側磁路7‧‧‧內側磁路8‧‧‧試料9‧‧‧訊號電子10‧‧‧訊號檢測面11‧‧‧光導12‧‧‧光/電變換元件13‧‧‧輸出纜線14‧‧‧訊號處理電路14a‧‧‧放大電路14b‧‧‧演算電路15‧‧‧監視器16‧‧‧放出光子17‧‧‧輸出電子訊號18‧‧‧放大後輸出電子訊號19‧‧‧抽出電子訊號20‧‧‧外側環狀訊號檢測面21‧‧‧內側環狀訊號檢測面
[0009] 　　[圖1]掃描電子顯微鏡的概略圖。 　　[圖2]訊號檢測面10的配置之一例示意截面圖。 　　[圖3]訊號檢測面10的配置之一例示意截面圖。 　　[圖4]訊號檢測面10的構成示意底面圖。 　　[圖5]閃爍體的產生光子數與電子入射能量之關係示意圖。 　　[圖6]訊號電子的訊號處理的流程說明圖。 　　[圖7]輸出電子訊號的強度與時間之關係示意圖。 　　[圖8]具有2種類的檢測面之訊號檢測面10之一例示意圖。 　　[圖9]掃描電子顯微鏡的對物透鏡形狀、及檢測器的配置條件說明圖。 　　[圖10]因應射束的照射位置，而反射電子的能量變化之例子說明圖。 　　[圖11]基於檢測訊號的能量辨別，而強調期望的能量的檢測訊號資訊之圖像處理工程說明圖。
3‧‧‧一次電子線光軸
5‧‧‧線圈
6‧‧‧外側磁路
7‧‧‧內側磁路
8‧‧‧試料
10‧‧‧訊號檢測面
901‧‧‧假想直線
902、903‧‧‧箭頭
904‧‧‧空間
905‧‧‧第1內側磁路

Claims (17)

  1. 一種帶電粒子線裝置，係具備了將從帶電粒子源放出的帶電粒子線予以聚焦之對物透鏡、及檢測從試料放出的背向散射電子之檢測器的帶電粒子線裝置，其特徵為，前述對物透鏡，包含以包圍線圈之方式形成之內側磁路與外側磁路，前述內側磁路，由配置於和前述帶電粒子線的光軸相向的位置之第1內側磁路、及朝向前述帶電粒子線的光軸傾斜而形成，包含磁路先端之第2內側磁路所構成，前述檢測器的檢測面，被配置於比通過前述磁路先端並且和前述帶電粒子線光軸平行之假想直線還外側，前述檢測面為具備了令前述帶電粒子線通過的開口之圓盤型，在該圓盤的側面設有將藉由在前述檢測面之背向散射電子的檢測而得到的光變換成電子訊號之變換元件，前述檢測面及前述變換元件配置於前述假想直線與前述第1內側磁路之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述檢測面及前述變換元件，比前述第2內側磁路更配置於前述帶電粒子源側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中， 前述檢測面及前述變換元件位於一空間，該空間位於比前述第1內側磁路的上端還靠前述試料側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，具備將前述帶電粒子線偏向之偏向器，前述檢測面的開口的直徑，為前述偏向器的內徑以上之大小。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述檢測面的開口的直徑，比前述磁路先端的內徑還大。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，具備將前述帶電粒子線偏向之偏向器，前述檢測面比前述偏向器更配置於試料側。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，在前述試料，施加有用來將前述帶電粒子線減速之負電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其 中，在前述第2內側磁路，施加有用來將前述帶電粒子線加速之正電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述檢測面為閃爍體，且具備了將從前述變換元件輸出的電子訊號傳遞至真空空間外之輸出纜線。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述檢測面被分割成複數個區域。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述複數個區域朝角度方向被分割。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述複數個區域朝徑方向被分割。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述複數個區域，朝角度、徑方向都被分割。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之帶電粒子線裝置，其中，具備了基於和藉由前述檢測器檢測出的背向散射電子的能量相應之分類，來生成圖像之演算處理裝置。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述檢測器，包含將檢測出的訊號變換成光之第1變換元件，前述演算處理裝置，因應該變換元件輸出的光的強度，進行前述分類。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述檢測器，包含將前述變換元件輸出的光訊號變換成電子訊號之第2變換元件，前述演算處理裝置，因應前述電子訊號的強度，進行前述分類。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之帶電粒子線裝置，其中，前述第2變換元件，為光二極體、或矽光電倍增器。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018173242A1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-27 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
DE112018007498T5 (de) * 2018-05-22 2021-01-07 Hitachi High-Tech Corporation Ladungsträgerstrahlvorrichtung und Verfahren zum Einstellen der Position eines Detektors einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung
JP7216212B2 (ja) * 2019-08-07 2023-01-31 株式会社日立ハイテク 荷電粒子ビーム装置
JP7165633B2 (ja) * 2019-08-27 2022-11-04 株式会社日立ハイテク 荷電粒子ビーム制御装置
JP7250661B2 (ja) * 2019-10-31 2023-04-03 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置
TWI794767B (zh) * 2020-03-11 2023-03-01 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於信號電子偵測的系統及方法
KR20230017292A (ko) * 2020-07-07 2023-02-03 주식회사 히타치하이테크 하전 입자선 장치
JP7496767B2 (ja) * 2020-12-15 2024-06-07 株式会社日立ハイテク 荷電粒子線装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0917191A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Nec Corp 不揮発性半導体記憶装置
JP2003331770A (ja) * 2002-05-15 2003-11-21 Seiko Instruments Inc 電子線装置
JP2008198471A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置
TW201511062A (zh) * 2013-06-04 2015-03-16 Hitachi High Tech Corp 離子源及離子硏磨裝置

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5860642A (ja) 1981-10-01 1983-04-11 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 焦点板の製造方法
US5644132A (en) * 1994-06-20 1997-07-01 Opan Technologies Ltd. System for high resolution imaging and measurement of topographic and material features on a specimen
DE69638126D1 (de) 1995-10-19 2010-04-01 Hitachi Ltd Rasterelektronenmikroskop
JP3774953B2 (ja) 1995-10-19 2006-05-17 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡
US6037589A (en) 1997-01-16 2000-03-14 Seiko Instruments Inc. Electron beam device
JP2001110351A (ja) * 1999-10-05 2001-04-20 Hitachi Ltd 走査電子顕微鏡
JP4162343B2 (ja) * 1999-12-24 2008-10-08 エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社 電子線装置
JP2002042713A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Jeol Ltd 対物レンズ内検出器を備えた走査電子顕微鏡
JP2003068241A (ja) * 2000-11-08 2003-03-07 Seiko Instruments Inc 走査型電子線装置
US20020079449A1 (en) * 2000-12-11 2002-06-27 Krijn Marcellinus Petrus Carolus Michael SEM having a detector surface segmented into a number of separate regions
JP2004259469A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Shimadzu Corp 走査型電子顕微鏡
JP2005004995A (ja) 2003-06-09 2005-01-06 Hitachi High-Technologies Corp 走査形電子顕微鏡
EP1605492B1 (en) * 2004-06-11 2015-11-18 ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH Charged particle beam device with retarding field analyzer
JP4732917B2 (ja) * 2006-02-15 2011-07-27 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査型電子顕微鏡及び欠陥検出装置
WO2007119873A1 (ja) 2006-04-12 2007-10-25 Hitachi High-Technologies Corporation 走査型電子顕微鏡
US7872236B2 (en) * 2007-01-30 2011-01-18 Hermes Microvision, Inc. Charged particle detection devices
JP5054990B2 (ja) * 2007-01-30 2012-10-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査形電子顕微鏡
JP5227643B2 (ja) * 2008-04-14 2013-07-03 株式会社日立ハイテクノロジーズ 高分解能でかつ高コントラストな観察が可能な電子線応用装置
WO2011089955A1 (ja) * 2010-01-20 2011-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
US8350213B2 (en) * 2010-03-02 2013-01-08 Hermes Microvision Inc. Charged particle beam detection unit with multi type detection subunits
WO2012016198A2 (en) 2010-07-30 2012-02-02 Pulsetor, Llc Electron detector including an intimately-coupled scintillator-photomultiplier combination, and electron microscope and x-ray detector employing same
CZ307557B6 (cs) 2010-10-07 2018-12-05 Tescan Orsay Holding, A.S. Scintilační detekční jednotka pro detekci zpětně odražených elektronů pro elektronové nebo iontové mikroskopy
JP5860642B2 (ja) 2011-09-07 2016-02-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ 走査電子顕微鏡
EP2706554B1 (en) * 2012-09-10 2016-05-25 Fei Company Method of using a compound particle-optical lens
JP5967538B2 (ja) * 2012-09-25 2016-08-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ 電子顕微鏡および電子線検出器
DE102013006535A1 (de) * 2013-04-15 2014-10-30 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Raster-Partikelstrahlmikroskop mit energiefilterndem Detektorsystem
JP6267529B2 (ja) 2014-02-04 2018-01-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置及び画像生成方法
US10910193B2 (en) * 2015-09-03 2021-02-02 El-Mul Technologies Ltd. Particle detection assembly, system and method
EP3139399B1 (en) * 2015-09-03 2019-05-29 El-Mul Technologies Ltd Electron detector assembly
WO2018173242A1 (ja) * 2017-03-24 2018-09-27 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0917191A (ja) * 1995-06-29 1997-01-17 Nec Corp 不揮発性半導体記憶装置
JP2003331770A (ja) * 2002-05-15 2003-11-21 Seiko Instruments Inc 電子線装置
JP2008198471A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Jeol Ltd 荷電粒子ビーム装置
TW201511062A (zh) * 2013-06-04 2015-03-16 Hitachi High Tech Corp 離子源及離子硏磨裝置

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