JPH02260362A - 走査電子顕微鏡装置用検出器 - Google Patents
走査電子顕微鏡装置用検出器Info
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- JPH02260362A JPH02260362A JP2035996A JP3599690A JPH02260362A JP H02260362 A JPH02260362 A JP H02260362A JP 2035996 A JP2035996 A JP 2035996A JP 3599690 A JP3599690 A JP 3599690A JP H02260362 A JPH02260362 A JP H02260362A
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- electron beam
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/244—Detection characterized by the detecting means
- H01J2237/24435—Microchannel plates
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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-
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- Electron Tubes For Measurement (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
l肌α11
この発明は走査電子顕微鏡検査の際に使用される検出器
に関係している。
に関係している。
走査電子顕微鏡検査時には、電子ビームが試料に衡撃を
与えて三つの信号、すなわち、二次電子(低エルネギ−
で試料の表面の非常に近くから放出される)、後方散乱
電子(より高いエネルギーで試料においてより深くで生
じる)、及びX線、を発生する。電子ビームが磁気レン
ズによって試料の小区域を横切って移動されて拡大像を
生成するときに三つの信号の一つ以上のものが検出され
る。
与えて三つの信号、すなわち、二次電子(低エルネギ−
で試料の表面の非常に近くから放出される)、後方散乱
電子(より高いエネルギーで試料においてより深くで生
じる)、及びX線、を発生する。電子ビームが磁気レン
ズによって試料の小区域を横切って移動されて拡大像を
生成するときに三つの信号の一つ以上のものが検出され
る。
大抵の市販の走査電子顕微鏡(SEM)には本来−度に
これら三つの信号の一つを測定する目的のための一つ以
上の検出器が設けられている。比較的新しいSEMは後
方散乱電子及び二次電子からの信号を混合することがで
きるが、やはり二つの別個の検出器を使用している。こ
れらの渇きには、典型的には一つの検出器(通常後方散
乱検出器)が試料のすぐ上方に置かれ且つ他方の検出器
(二次電子検出器)が試料の一方側の離れた所に配置さ
れる。
これら三つの信号の一つを測定する目的のための一つ以
上の検出器が設けられている。比較的新しいSEMは後
方散乱電子及び二次電子からの信号を混合することがで
きるが、やはり二つの別個の検出器を使用している。こ
れらの渇きには、典型的には一つの検出器(通常後方散
乱検出器)が試料のすぐ上方に置かれ且つ他方の検出器
(二次電子検出器)が試料の一方側の離れた所に配置さ
れる。
環状シンチレータ検出器は電子ビームがその進行の際に
リングの穴を通って試料に達する装置において使用され
てきた。マイクロチャネル板(MCP)も又SEM検出
器として使用されてきた。
リングの穴を通って試料に達する装置において使用され
てきた。マイクロチャネル板(MCP)も又SEM検出
器として使用されてきた。
MCPの利点は低エルネギ−電子が非常に敏怒てあり、
従って低エルネギ−電子ビームを使用できることである
。
従って低エルネギ−電子ビームを使用できることである
。
ペルビグ外の「低エルネギ−走査電子顕微鏡法における
チャネル板検出」、WM、第1巻。
チャネル板検出」、WM、第1巻。
第11号<1987年)、1.491〜1499ページ
所載(HelbiHjl、 F、 et al、、
”CI+annelr’ 1ate Detecti
on in Lou+ EnergyScann
ing Electron Microsco
py”、7M icrosmy、Vol、 1 、No
、 4 (1’l) 87 )pp−1491−149
9)は低プロファイルS E M検出器として6I中心
穴を備えたMCP(実際には電気的に直列に接続され且
つ互いに接きされて単一の抵抗性素子を形成している二
つの板)を使用することを開示しており、この場合SE
Mの電子ビームがこの穴を通過し、放出された電子がM
CPの下方の対向面に検出される。
所載(HelbiHjl、 F、 et al、、
”CI+annelr’ 1ate Detecti
on in Lou+ EnergyScann
ing Electron Microsco
py”、7M icrosmy、Vol、 1 、No
、 4 (1’l) 87 )pp−1491−149
9)は低プロファイルS E M検出器として6I中心
穴を備えたMCP(実際には電気的に直列に接続され且
つ互いに接きされて単一の抵抗性素子を形成している二
つの板)を使用することを開示しており、この場合SE
Mの電子ビームがこの穴を通過し、放出された電子がM
CPの下方の対向面に検出される。
ベネイブルズ(V enables)外の米国特許第3
896303号は、電子ビームの通過のための穴を備え
たMCPを使用しているSEM用検比検出器示している
。
896303号は、電子ビームの通過のための穴を備え
たMCPを使用しているSEM用検比検出器示している
。
クルード及びダベルダムの「分散性二次電子エネルギー
解析器を備えた電子ビーム試験器J、IL題Jiltヱ
ー、第1巻、第4号(1987年)、1641〜164
6ページ所載(Kruit、P 、 and Dub
beld oats、L、、”An Eletron
Beam Testerwith D 1s
persive S econdary E
lecLronEnergyAnalyzer”、7
MユgVo1.1 、No、 4 、(1987)、
ppl 641−1646)は、二つのシンチレータ検
出器を用いて、レンズに使用された磁界によって吸引さ
れ且つSEMレンズを通って検出器に戻ってくる後方散
乱電子及び二次電子を検出することを開示している。
解析器を備えた電子ビーム試験器J、IL題Jiltヱ
ー、第1巻、第4号(1987年)、1641〜164
6ページ所載(Kruit、P 、 and Dub
beld oats、L、、”An Eletron
Beam Testerwith D 1s
persive S econdary E
lecLronEnergyAnalyzer”、7
MユgVo1.1 、No、 4 、(1987)、
ppl 641−1646)は、二つのシンチレータ検
出器を用いて、レンズに使用された磁界によって吸引さ
れ且つSEMレンズを通って検出器に戻ってくる後方散
乱電子及び二次電子を検出することを開示している。
l朋ぷり1頭
走査電子顕微鏡(S E M)の電子ビームが一方の方
向に進行し且つ観察中の物体から放出されな低エルネギ
−電子が他方の方向に進行する穴を備えたマイクロチャ
ネル板(MCP)によって走査電子顕微鏡用検出器が望
ましく提供され得ることが発見された。この低エルネギ
−電子は電子ビーム源の方へ向けられたMCPの第1面
へ引き付けられる。この電子はMCP通過の際に増倍さ
れ、そして反対側にあるMCPの第2面に対向した陽極
上に集められる。
向に進行し且つ観察中の物体から放出されな低エルネギ
−電子が他方の方向に進行する穴を備えたマイクロチャ
ネル板(MCP)によって走査電子顕微鏡用検出器が望
ましく提供され得ることが発見された。この低エルネギ
−電子は電子ビーム源の方へ向けられたMCPの第1面
へ引き付けられる。この電子はMCP通過の際に増倍さ
れ、そして反対側にあるMCPの第2面に対向した陽極
上に集められる。
採択実施例においては、第2MCPが第1MCPと観察
中の物体との間に配置されていて、第1MCPが二次電
子を受は且つ第2MCPが決方散乱電子を受け、そして
この電子は第2MCPによって増倍されて第2陽極へ導
かれる。第1及び第2陽極は絶縁体基板の両側における
導電層によって与えられる。二次電子が第2MCPへ行
がないようにするなめに第2MCPと観察中の物体との
間に格子が置かれている。両陽極はそれぞれの減結合器
及び増幅器を通してSEMビデオ処理回路に接続されて
いる。
中の物体との間に配置されていて、第1MCPが二次電
子を受は且つ第2MCPが決方散乱電子を受け、そして
この電子は第2MCPによって増倍されて第2陽極へ導
かれる。第1及び第2陽極は絶縁体基板の両側における
導電層によって与えられる。二次電子が第2MCPへ行
がないようにするなめに第2MCPと観察中の物体との
間に格子が置かれている。両陽極はそれぞれの減結合器
及び増幅器を通してSEMビデオ処理回路に接続されて
いる。
検出器は良好な解像度を得るために検出器と試料との間
の狭い間隔を許容する低プロファイルを持っている。検
出器は又製造及び使用が容易で、低エルネギ−電子ビー
ムの使用及びMCPにバイアスを与えるための低電圧の
使用を可能にする。
の狭い間隔を許容する低プロファイルを持っている。検
出器は又製造及び使用が容易で、低エルネギ−電子ビー
ムの使用及びMCPにバイアスを与えるための低電圧の
使用を可能にする。
この発明のその他の目的及び利点はそれの採択実施例に
ついての次の説明及び各請求項から明らかであろう。
ついての次の説明及び各請求項から明らかであろう。
1− のI
今度は採択実施例が説明される。
[
図1及び2に言及すると、観察中の物体が配置されてい
る白板16の面の方へ向けられた電子ビーム14の源1
2を含む走査電子i微鏡(SEM)10が示されている
。磁石18はSEMIOのレンズの最終磁気集束段を与
えている。源12と白板16との間には検出器20があ
り、これは第1マイクロチャネル板(MCP>22、第
2MCP24、陽極サンドイッチ状物26、及びMCP
24と台板16との間に配置された格子28を備えてい
る。
る白板16の面の方へ向けられた電子ビーム14の源1
2を含む走査電子i微鏡(SEM)10が示されている
。磁石18はSEMIOのレンズの最終磁気集束段を与
えている。源12と白板16との間には検出器20があ
り、これは第1マイクロチャネル板(MCP>22、第
2MCP24、陽極サンドイッチ状物26、及びMCP
24と台板16との間に配置された格子28を備えてい
る。
図2に言及すると、第1MCP22、陽極サンドイッチ
状物26、及び第2MCP24は電子ビーム14が通過
するそれぞれの穴30,32.34を備えている。第1
MCP22には電子ビーム源12の方へ向いた第1面3
6、及び増倍電子の放電のための反対側における第2面
38がある。第2MCP24にはく白板16上にある)
物体41に面した第3面40、及び増倍電子の放電のた
めのその反対側における第4面42がある。陽極、サン
ドイッチ状物261よ、例えばセラミック材料で作られ
た絶縁体基板48上に1土着させられた金属化層44及
び46からなっている。金属化層44には第2面38か
ら放電した電子を受けるための、第1MCP22の第2
面38に面した露出面がある。金属化層46にも同様に
、第4面42から放電した増倍電子を受けるための、第
2MCP24の第4面42に面した露出面がある。金属
化層44は第1陽極を与え且つ金属化層46は第2陽極
を与える。マイクロチャネル板22.24(これは直径
が25mmであり、直径61の穴を備えている)は陽極
サンドイッチ状物の対向面44.46から0.01”だ
け隔てられている。
状物26、及び第2MCP24は電子ビーム14が通過
するそれぞれの穴30,32.34を備えている。第1
MCP22には電子ビーム源12の方へ向いた第1面3
6、及び増倍電子の放電のための反対側における第2面
38がある。第2MCP24にはく白板16上にある)
物体41に面した第3面40、及び増倍電子の放電のた
めのその反対側における第4面42がある。陽極、サン
ドイッチ状物261よ、例えばセラミック材料で作られ
た絶縁体基板48上に1土着させられた金属化層44及
び46からなっている。金属化層44には第2面38か
ら放電した電子を受けるための、第1MCP22の第2
面38に面した露出面がある。金属化層46にも同様に
、第4面42から放電した増倍電子を受けるための、第
2MCP24の第4面42に面した露出面がある。金属
化層44は第1陽極を与え且つ金属化層46は第2陽極
を与える。マイクロチャネル板22.24(これは直径
が25mmであり、直径61の穴を備えている)は陽極
サンドイッチ状物の対向面44.46から0.01”だ
け隔てられている。
層44は+2.1kVを与える電圧源に接続されており
、且つ又減結合コンデンサ50及び増幅器54によって
、SEMIOの陰極線管(図示されていない)上に物体
41のビデオ画像を与えるために使用される走査電子顕
微鏡ビデオ処理回路54に接続されている。層46も同
様に+1.1kVを与える電圧源に接続され、且つ又減
結合コンデンサ56及び増幅器58を通して走査電子顕
微鏡ビデオ処理回路54に接続されている。第1MCP
42の第1面36は+1kVを与える電圧源に接続され
ており、第2MCP24の第4面も同様である。第1M
CP22の第2面38は+2kVを与える電圧面に接続
されており、又第2MCP24の第3面40は接地に接
続されている。
、且つ又減結合コンデンサ50及び増幅器54によって
、SEMIOの陰極線管(図示されていない)上に物体
41のビデオ画像を与えるために使用される走査電子顕
微鏡ビデオ処理回路54に接続されている。層46も同
様に+1.1kVを与える電圧源に接続され、且つ又減
結合コンデンサ56及び増幅器58を通して走査電子顕
微鏡ビデオ処理回路54に接続されている。第1MCP
42の第1面36は+1kVを与える電圧源に接続され
ており、第2MCP24の第4面も同様である。第1M
CP22の第2面38は+2kVを与える電圧面に接続
されており、又第2MCP24の第3面40は接地に接
続されている。
格子28 (0,002“の厚さの、写真食刻ステンレ
ス鋼又はタングステン、90%の開放空気/金属比)は
−100■を与える電圧源に接続されている。
ス鋼又はタングステン、90%の開放空気/金属比)は
−100■を与える電圧源に接続されている。
動作の際、電子ビーム丁4(約1000eV)は電子ビ
ーム源12によって与えられて、磁石によって白板16
上の物体41へ導かれる。概略的に矢印60.62で示
された後方散乱電子は高いエネルギーを持っており、磁
石18により与えられるレンズ磁界によって強くは影響
されず、且つ第2マイクロチャネル板24の第3面40
の方へ加速される。概略的に矢印64で示された二次電
子は100eV未満を持っているので、格子28を通っ
て第2MCP24の第3面40に達するのを妨げられる
。二次電子64は低いエネルギーを持っており、磁石1
8のレンズ磁界によ一ンて強く影響され、且つ中心穴3
4,32.30を通ってほぼらせん状の経路に沿って上
へ加速される。第1MCP22の第1面36は中心穴3
0から出て来る二次電子を引き付けるようにバイアスさ
れている。
ーム源12によって与えられて、磁石によって白板16
上の物体41へ導かれる。概略的に矢印60.62で示
された後方散乱電子は高いエネルギーを持っており、磁
石18により与えられるレンズ磁界によって強くは影響
されず、且つ第2マイクロチャネル板24の第3面40
の方へ加速される。概略的に矢印64で示された二次電
子は100eV未満を持っているので、格子28を通っ
て第2MCP24の第3面40に達するのを妨げられる
。二次電子64は低いエネルギーを持っており、磁石1
8のレンズ磁界によ一ンて強く影響され、且つ中心穴3
4,32.30を通ってほぼらせん状の経路に沿って上
へ加速される。第1MCP22の第1面36は中心穴3
0から出て来る二次電子を引き付けるようにバイアスさ
れている。
後方散乱電子60.62は第2MCP24において増倍
され、そして増倍された電子は第4面42から放電させ
られて第2陽極金属化層46上に集められる。二次電子
64が同様に第1MCP22において増倍され、そして
増倍された電子は第2面38から放電させられて、金属
化層44により与えられた第1陽極上に集められる。そ
れぞれの陽極に集められた増倍電子は交流信号を与え、
この交流信号は減結合コンデンサ50.56を通過して
それぞれの増幅器52.58によって増幅され、そして
SEMビデオ処理回路54によって利用されて、電子ビ
ーム14がそのラスタ走査パターンにより移動されると
きにSEMIOの陰極線管(図示されていない)上に画
像を与える。
され、そして増倍された電子は第4面42から放電させ
られて第2陽極金属化層46上に集められる。二次電子
64が同様に第1MCP22において増倍され、そして
増倍された電子は第2面38から放電させられて、金属
化層44により与えられた第1陽極上に集められる。そ
れぞれの陽極に集められた増倍電子は交流信号を与え、
この交流信号は減結合コンデンサ50.56を通過して
それぞれの増幅器52.58によって増幅され、そして
SEMビデオ処理回路54によって利用されて、電子ビ
ーム14がそのラスタ走査パターンにより移動されると
きにSEMIOの陰極線管(図示されていない)上に画
像を与える。
検出器20は良好な解像度を得るために検出器と試料と
の間の狭い間隔を許容する非常に低いプロファイルを持
っていることが望ましい、この検出器は又設計が簡単で
あり、従って安価であり且つ使用するのが容易である。
の間の狭い間隔を許容する非常に低いプロファイルを持
っていることが望ましい、この検出器は又設計が簡単で
あり、従って安価であり且つ使用するのが容易である。
MCPの感度のために、低電圧(1000eV)エネル
ギービームを使用することができ、且つMCP22.2
4のバイアス付与のために低電圧が使用される。
ギービームを使用することができ、且つMCP22.2
4のバイアス付与のために低電圧が使用される。
他ぷりLI」−
この発明の他の実施例は各諸求項の範囲内にある。
図1はこの発明による走査電子顕微鏡装置を示した線図
である。 図2は図1の装置のビデオ処理回路と共に図1の装置に
使用された検出器の構成部品を示した線図である。 (外4名) L心尖の、トーシ(内容に変更なし) FIG、 2 手 続 補 正 書 1、事件の表示 平成2年特許願第35996号 2、発明の名称 走査電子顕微鏡装置用検出器 3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 ガリレオーエレクトローオブチックス・コー
ポレーション 4、代 埋入 5、補正の対象
である。 図2は図1の装置のビデオ処理回路と共に図1の装置に
使用された検出器の構成部品を示した線図である。 (外4名) L心尖の、トーシ(内容に変更なし) FIG、 2 手 続 補 正 書 1、事件の表示 平成2年特許願第35996号 2、発明の名称 走査電子顕微鏡装置用検出器 3゜ 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 名 称 ガリレオーエレクトローオブチックス・コー
ポレーション 4、代 埋入 5、補正の対象
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、観察中の物体への電子ビームの電子の衝突から生じ
る電子の放出を検出するための検出器を使用した走査電
子顕微鏡装置であって、 前記の電子ビームを供給する電子ビーム源、前記の電子
ビームを前記の物体へ導くための磁界を与える磁石、 前記の電子ビームと整列した貫通した第1穴、前記の物
体から放出され且つ前記の磁界によって前記の穴を通っ
て導かれた低エルネギー電子を受けるための前記の電子
ビーム源の方へ向けられた第1面、及び増倍された電子
の放電のための前記の第1面とは反対側の第2面を備え
た第1マイクロチャネル板、並びに 前記の第2面に面しており、前記の第2面から放電され
た電子を集めるように配置された第1陽極、 を備えている前記の走査電子顕微鏡装置。 2、前記の低エルネギー電子が二次電子であり、且つ更
に 前記の第1マイクロチャネル板に平行であり且つ前記の
第1マイクロチャネル板の第2面の側にある第2マイク
ロチャネル板であって、前記の第1穴と整列した貫通し
た第2穴、前記の物体からの後方散乱電子を受けるため
の第3面、及び増倍された電子の放電のための前記の第
2マイクロチャネル板の反対側における第4面を備えた
前記の第2マイクロチャネル板、並びに 前記の第1陽極から電気的に分離していて前記の第2面
と前記の第4面との間に配置されており、前記の第4面
から放電した電子を集めるように配置されている第2陽
極、 を備えている、請求項1の走査電子顕微鏡装置。 3、前記の第1及び第2陽極が絶縁体基板上に導電層と
して設けられている、請求項2の走査電子顕微鏡装置。 4、前記の第3面と前記の物体との間にあり、前記の二
次電子が前記の第3面に達するのを防止するための電位
を持っている格子を更に備えている、請求項2の走査電
子顕微鏡装置。 5、ビデオ処理回路並びに前記の各陽極と前記のビデオ
処理回路との間にある減結合装置及び増幅器を更に備え
ている、請求項2の走査電子顕微鏡装置。 6、観察中の物体への電子ビームの電子の衝突から生じ
る二次電子及び後方散乱電子の放出を検出するために走
査電子顕微鏡検査の際に使用され得る検出器であつて、 貫通した第1穴、二次電子を受けるための第1面、及び
増倍された電子の放電のための前記の第1面とは反対側
の第2面を備えた第1マイクロチャネル板、 前記の第1マイクロチャネル板に平行であり且つ前記の
第1マイクロチャネル板の第2面の側にある第2マイク
ロチャネル板であって、前記の第1穴と整列した貫通し
た第2穴、前記の物体からの後方散乱電子を受けるため
の第3面、及び増幅倍された電子の放電のための前記の
第2マイクロチャネル板の反対側における第4面を備え
た前記の第2マイクロチャネル板、並びに 前記の第2面と前記の第4面との間に配置されていて、
第1陽極が前記の第2面から放電した電子を集めるよう
に配置され且つ第2陽極が前記の第4面から放電した電
子へ集めるように配置されている前記の第1及び第2の
電気的に分離した陽極、 を備えている前記の検出器。 7、前記の第1及び第2の陽極が絶縁体基板上に導電層
として設けられている、請求項6の検出器。 8、前記の第3面と前記の物体との間にあり、前記の二
次電子が前記の第3面に達するのを防止するための電位
を持っている格子を更に備えている、請求項6の検出器
。
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