荷電粒子ビーム装置
【課題】 光軸上に沿って放出された荷電粒子も検出出来る様にする。
【解決手段】 電子銃からの一次電子ビーム１を加速する加速管電極３０、一次電子ビームを試料３上に集束させる磁界レンズ２、一次電子ビームを減速する減速電極６、一次電子ビームで試料３上を走査させる走査コイル４、試料３から発生する二次電子を検出する検出系、及び、検出された二次電子に基づいて試料３の二次電子像を表示する表示装置１３を備え、電子銃と加速管電極３０との間に、負電圧が印加されるドーナツ形状の反射電極３４を，加速管電極３０の管内に試料３からの二次電子を反射電極３４の手前の管内光軸上に集束させるアインツェルレンズ３２をそれぞれ配置し、検出系を、電子銃からの一次電子ビームを通過させる開口を有し、試料３からの二次電子を検出する第１検出器と、電子銃からの一次電子ビームを通過させる開口を有し、反射電極３４によって試料方向に追い返された二電子を検出する第２検出器とから成る。
【解決手段】 電子銃からの一次電子ビーム１を加速する加速管電極３０、一次電子ビームを試料３上に集束させる磁界レンズ２、一次電子ビームを減速する減速電極６、一次電子ビームで試料３上を走査させる走査コイル４、試料３から発生する二次電子を検出する検出系、及び、検出された二次電子に基づいて試料３の二次電子像を表示する表示装置１３を備え、電子銃と加速管電極３０との間に、負電圧が印加されるドーナツ形状の反射電極３４を，加速管電極３０の管内に試料３からの二次電子を反射電極３４の手前の管内光軸上に集束させるアインツェルレンズ３２をそれぞれ配置し、検出系を、電子銃からの一次電子ビームを通過させる開口を有し、試料３からの二次電子を検出する第１検出器と、電子銃からの一次電子ビームを通過させる開口を有し、反射電極３４によって試料方向に追い返された二電子を検出する第２検出器とから成る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料からの荷電粒子を検出する検出器を備えた荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路における回路パターンの検査等に走査型電子顕微鏡が用いられている。
【０００３】
この様な走査型電子顕微鏡の中には、例えば、一次電子ビームを加速場でエネルギーを高く維持することにより色収差の影響を低減した状態で合焦点制御し、減速場で試料に入射する一次電子ビームのエネルギーを小さなものにして、低加速電圧で高分解能の試料観察を行うものがある。
【０００４】
図１はこの様な走査型電子顕微鏡の一概略例を示す。
【０００５】
図中１は電子銃（図示せず）から放出された電子ビーム（一次電子ビーム）、２は該一次電子ビームを試料３上に集束させるための磁界を形成する磁界レンズ、４は前記一次電子ビーム１で前記試料３上をそれぞれＸ方向，Ｙ方向に走査するための偏向場を形成する走査コイル、５は前記一次電子ビーム１を前記試料方向に加速させる電界を形成する円筒型の加速管電極で、前記走査コイル４と前記磁界レンズ２に沿って設けられている。
【０００６】
６は該加速された前記一次電子ビーム１を試料直前で減速させる減速場を形成する円錐形状の減速電極、７は前記試料３を載置する試料ステージである。
【０００７】
８は各種指令及び演算等を行う制御装置、９は該制御装置の指令に基づいて走査信号を作成し、該走査信号を前記走査コイル４に送る走査制御装置、１０は前記制御装置８の指令に基づいて前記磁界レンズ２に励磁電流を送る磁界レンズ制御装置である。
【０００８】
１１ａ，１１ｂは前記一次電子ビーム１による走査により前記試料３から放出された二次電子１２ａ，１２ｂをそれぞれ検出する二次電子検出器で、光軸Ｏに沿って設けられている。尚、該各二次電子検出器は増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に繋がっている。
【０００９】
１３は前記制御装置８に送られて来た二次電子信号に基づいて前記試料３上の観察領域に関する二次電子像等を表示する表示装置である。
【００１０】
１４は前記制御装置８の指令に基づいて前記加速管電極５に正の電圧を印加する可変電源、１５は前記制御装置８の指令に基づいて前記減速電極６に正の電圧を印加する可変電源である。尚、Ｏは光軸（電子光学の中心軸）である。
【００１１】
この様な構成の走査型電子顕微鏡において、例えば＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された電子銃（図示せず）からの一次電子ビーム１は、例えば＋５ＫＶが印加された加速管電極５の加速場で＋６ＫＶでエネルギー付勢されることになり、例えば、＋５ＫＶが印加された減速電極６を同一エネルギー付勢状態で通過する。そして、この様な一次電子ビームは該減速電極とアース電位にある試料との間に形成された減速場の減速レンズＬにより減速され、＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された状態で前記試料３に入射することになる。この際、前記一次電子ビーム１は前記磁界レンズ２により前記試料３上に集束し、前記走査コイル４により該試料上の所定領域を走査する。
【００１２】
この様な走査により前記試料３から放出された二次電子は、前記試料３と減速電極６との間に形成される加速場の加速レンズＬ（前記一次電子ビーム１に対して減速場として作用する前記減速レンズＬは試料からの二次電子から見ると加速レンズとして作用する）により加速されて、該減速電極の開口部を介して前記加速管電極５内に入る。
【００１３】
そして、前記磁界レンズ２の磁場により一旦集束されてから、発散して行き、発散角の大きい二次電子１２ａは前記二次電子検出器１１ａに、発散角の小さい二次電子１２ｂは前記二次電子検出器１１ｂにそれぞれ検出される。
【００１４】
そして、前記各二次電子検出器１１ａ,１１ｂからの出力信号は、それぞれ、増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して制御装置８に送られる。そして、該制御装置の指令により、前記表示装置１２の表示画面に、前記各二次電子信号に基づく試料の二次電子像がそれぞれ表示される。尚、前記両二次電子信号を加算し、該加算信号に基づく像を表示する様にしても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２２１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
さて、前記試料３から放出される二次電子の量は方向依存性を持つ。
図２は試料３の表面に対して一次電子ビーム１を垂直に入射させた場合の各放出角度θ（一次電子ビーム上を０度とし、時計方向に角度を増した時の試料表面上を＋９０度とし、逆に反時計方向に角度を増した時の試料表面上を−９０度とする）に対する二次電子の放出量を示したもので、放出角度θの絶対値が小さい程二次電子放出量は大きく、放出角度の絶対値が大きくなるに従って二次電子放出量は小さくなる。
【００１７】
この様な二次電子放出量の方向依存性を考慮して、前記図１に示す走査型電子顕微鏡では、光軸Ｏに沿って上下に二次電子検出器１１ａ，１１ｂを配置し、前記試料３から放出された二次電子の内、放出角度の比較的大きいもの（発散角度の比較的大きいもの）１２ａを下段の二次電子検出器１１ａで、放出角度の比較的小さいもの（発散角度の比較的小さいもの）１２ｂを上段の二次電子検出器１１ｂでそれぞれ検出している。
【００１８】
しかし乍ら、光軸Ｏの極近傍に沿って放出される二次電子（光軸Ｏの極近傍に沿って発散される二次電子）、即ち、放出角度の絶対値が極めて小さい（発散角度の極めて小さい）二次電子については、前記何れの二次電子検出器１１ａ，１１ｂでも検出することが出来ない。
【００１９】
所で、この様な放出角度の絶対値が極めて小さい二次電子は、図２に示す通り、極めてその量が多い。
【００２０】
その為、前記表示装置１３の二次電子像表示に寄与する二次電子信号量は十分ではなく、画質が劣化に繋がってしまう。
【００２１】
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム発生源、該荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを加速するための管状の加速レンズ系、該荷電粒子ビーム源から荷電粒子ビームを試料上に集束する集束レンズ系、該加速及び集束された荷電粒子ビームを減速する減速レンズ系、該荷電粒子ビームで前記試料上を走査させるための走査レンズ系、該走査により試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出系、及び、該検出された二次荷電粒子に基づいて前記試料の二次荷電粒子像を表示する表示手段を備えた荷電粒子ビーム装置において、前記荷電粒子ビーム源と加速レンズ系との間に、前記試料からの二次荷電粒子を該試料方向に追い返すための電圧が印加されるドーナツ形状の反射電極を，前記加速レンズ系の管内に前記試料からの二次荷電粒子を前記反射電極の手前の該管内光軸上に集束させる第２の集束レンズ系をそれぞれ配置し、前記検出系を、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記試料からの二次荷電粒子を検出する第１検出器と、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記反射電極によって前記試料方向に追い返された二次荷電粒子を検出する第２検出器とから成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放出量が多い光軸Ｏの極近傍に沿って放出される二次電子（光軸Ｏの極近傍に沿って発散される二次電子）、即ち、放出角度の絶対値が極めて小さい（発散角度の極めて小さい）二次電子についても効率的に検出することが出来る。従って、高画質の試料像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の走査型電子顕微鏡の一構成例を示す図である。
【図２】二次電子放出量の方向依存性を示した分布の一例を示す図である。
【図３】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の他の構成例を示す図である。
【図５】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図３は本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の一概略例を示している。図中、前記図１にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２７】
図中３０は円筒形状の加速管電極で、電子銃（図示せず）に対向する上端には、ドーナツ形状の電極３１が取り付けられ、該加速管電極内の側壁部中央付近には、共にドーナツ形状の三枚の電極から成るアインツェルレンズ３２の両外側の電極が取り付けられている。該アインツェルレンズの中央電極３２ｃには、制御装置８からの指令に基づいて作動する可変電源３３から制御電圧が印加されている。
【００２８】
３４はドーナッ形状の反射電極で、前記制御装置８からの指令に基づいて作動する可変電源３５から負の電圧が印加されている。
【００２９】
図中４０は二次電子検出ユニットで、ライトガイド３６ａ，３６ｂ、両面（上面と下面）が反射面を成すドーナツ形状の反射板３７、ドーナツ形状のシンチレーター３８ａ，３８ｂ、貫通管３９、及び、光電子増倍管４０ａ，４０ｂから成る。以下に、その構成を詳細に説明する。
【００３０】
前記ライトガイド３６ａ（以後、第１ライドガイドと称す）と３６ｂ（以後、第２ライドガイドと称す）は、共に先端が斜め４５度にカットされ、該両カット面が前記光反射板３７を挟んで突き合わされ、それぞれの他端部が、前記加速電極管３０壁を貫通する様に該加速電極管壁に取り付けられている。尚、前記光反射板３７を挟んで突き合わされたライトガイド３６ａ，３６ｂの先端部の中央には孔が形成されている。
【００３１】
前記第１ライトガイド３６ａの先端部の下側の面には電子検出面を試料側に向けたシンチレータ３８ａ（以後、第１シンチレーターと称す）が、前記第２ライトガイド３６ｂの先端部の上側の面に電子検出面を電子銃（図示せず）側に向けたシンチレータ３８ｂ（以後、第２シンチレーターと称す）が取り付けられている。尚、該各シンチレーターの中央には孔が形成されている。
【００３２】
又、前記第１シンチレータ３８ａの中央部の孔，前記第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂの突き合わせ面の中央部の孔，及び、前記第２シンチレータ３８ｂの中央部の孔に沿う様に前記貫通管３９が該孔内に嵌入されている。
【００３３】
又、前記第１，第２ライトガイド３６ａ，３６ｂの他端にはそれぞれ前記光電子増倍管４０ａ，４０ｂが設けられている。尚、該各光電子増倍管は増幅器（図示せず）、ＡＤ変換（図示せず）を介して前記制御装置８に繋がっている。
【００３４】
この様に構成された走査型電子顕微鏡において、例えば、＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された電子銃（図示せず）からの一次電子ビーム１は、例えば＋５ＫＶが印加された加速管電極３０の加速場で＋６ＫＶでエネルギー付勢されることになり、例えば、＋５ＫＶが印加された減速電極６を同一エネルギー付勢状態で通過する。そして、この様な一次電子ビームは該減速電極とアース電位にある試料との間に形成された減速場の減速レンズＬにより減速され、＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された状態で前記試料３に入射することになる。この際、前記一次電子ビーム１は前記磁界レンズ２により前記試料３上に集束し、前記走査コイル４により該試料上の所定領域を走査する。
【００３５】
この様な走査により前記試料３から放出された、例えば、数ｅＶ〜数１０ｅＶの二次電子は、前記試料３と減速電極６との間に形成される加速場の加速レンズＬにより加速されて、該減速電極の開口部を介して前記加速管電極５内に入る。この時、前記二次電子は前記減速電極６と加速管電極３０の加速場で＋５ＫＶでエネルギー付勢され、前記磁界レンズ２の磁場により一旦集束されてから、発散して行く。
【００３６】
さて、該発散された二次電子の内、比較的発散角の大きい（放出角の比較的大きい）二次電子６０ａは前記第１シンチレータ３８ａに当たり、該シンチレーターは該二次電子量に対応する量の光を発生する。該光は前記反射板３７で反射し、前記第１ライトガイド３６ａを通って前記第１光電子増倍管４０ａに検出される。該光電子増倍管は検出された光を電気信号に変換し、増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に送る。該制御装置は前記表示装置１３に指令を送り、前記表示装置１３の表示画面には、前記二次電子信号に基づく試料の二次電子像が表示される。
【００３７】
一方、前記発散された二次電子の内、比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子や光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子６０ｂは前記貫通管３９内を通過し、前記アインツェルレンズ３２に差し掛かる。尚、前記比較的発散角の小さい二次電子の中で、相対的に発散角の大きなものの中には、前記貫通管３９内に入らないものがある。その様なものも前記貫通管３９内に入れるために、前記減速電極６に印加される電圧を変化させて、二次電子の軌道を変える様にしても良い。
【００３８】
さて、前記アインツェルレンズ３２の中央電極３２ｃには、前記制御装置８の指令に従って前記可変電源３３から正又は負の電圧が印加されている。その為、前記アインツェルレンズ３２に差し掛かった二次電子は該アインツェルレンズのレンズ作用によって、前記加速管電極３０内の光軸Ｏ上に集束する。
【００３９】
この様に一旦集束した二次電子は、その後、発散して上昇し、前記加速管電極先端に取り付けられた電極３１の孔を通過する。
【００４０】
この時、前記反射電極３４には、前記制御装置８の指令に基づいて前記可変電源３５から、試料放出時の二次電子のエネルギー値（数ｅＶ〜数１０ｅＶ）の最大エネルギー値を考慮したマイナス数１０Ｖが印加されている。
【００４１】
すると、前記電極３１の孔を通過した二次電子は、該電極と反射電極３４との間に形成されている減速レンズＷの作用を受けて減速し、前記試料放出時の二次電子のエネルギー値（数ｅＶ〜数１０ｅＶ）近くまで減速され、前記反射電極３４に接近する。
【００４２】
この様に反射電極３４に接近した二次電子は、今度は、該反射電極により前記試料３方向に追い返されると同時に、該反射電極と前記電極３１との間に形成されている加速レンズＷ（前記二次電子に対して減速場として作用する前記減速レンズＷは前記反射電極３４で追い返される二次電子から見ると加速レンズとして作用する）により加速されて、前記電極３１の孔を通過して前記加速管電極３０内に入り、該加速管電極の加速場により＋５ＫＶでエネルギー付勢される。
【００４３】
そして、該二次電子は前記第１シンチレータ３８ｂに当たり、該シンチレーターは該二次電子量に対応する量の光を発生する。該光は前記反射板３７で反射し、前記第２ライトガイド３６ｂを通って前記第２光電子増倍管４０ｂに検出される。該光電子増倍管は検出された光を電気信号に変換し、増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に送る。該制御装置は前記表示装置１３に指令を送り、前記表示装置１３の表示画面には、前記二次電子信号に基づく試料の二次電子像が表示される。
【００４４】
この様に本実施形態においては、光軸Ｏの極近傍に沿って放出される二次電子（光軸Ｏの極近傍に沿って発散される二次電子）についても、二次電子検出器により検出することが出来きるので、高画質の二次電子像を得ることが出来る。
【００４５】
尚、前記光電子増倍管４０ａからの二次電子信号（比較的発散角の大きい（放出角の大きい）二次電子に基づく信号）に基づく二次電子像と前記光電子増倍管４０ｂからの二次電子信号（比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子や光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子）に基づく二次電子像を別々表示する様にしたが、両二次電子信号を加算し、該加算信号に基づく二次電子像を表示させる様にしても良い。
【００４６】
又、前記反射電極３４には試料放出時の二次電子のエネルギー値（数ｅＶ〜数１０ｅＶ）の最大エネルギー値を考慮したマイナス数１０Ｖを印加し、該反射電極に向かってくる種々のエネルギーを有する二次電子を全て該反射電極により追い返す様にしたが、該反射電極に印加される負の電圧値を、得たいエネルギー値域の二次電子を考慮して可変する様にしても良い。例えば、ＡｅＶからＢｅＶの範囲のエネルギー値を有する二次電子が得たければ、前記反射電極３４にマイナスＡ′Ｖを印加してＡｅＶ以下のエネルギー値を有する二次電子を得、次に、前記反射電極３４にマイナスＢ′Ｖを印加してＢｅＶ以下のエネルギー値を有する二次電子を得た後、後者の二次電子と前者の二次電子の差分を求めればよい。
【００４７】
又、図３に示す例では、第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂそれぞれの斜めカット状の先端面を、両面反射面を成す光反射板３７を介して突き合わし、前記第１シンチレータ３８ａの中央部の孔，前記第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂの突き合わせ面の中央部の孔，及び、前記第２シンチレータ３８ｂの中央部の孔に沿う様に貫通管３９を該孔内に嵌入する様に成したが、図４（図中、前記図３にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す）に示す様に、前記第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂの各先端面を突き合わさずに、前記アインツェルレンズ３２を挟んで、下方に第１ライトガイド３６ａ′を、上方に第２ライトガイド３６ｂ′を配置する様にしても良い。尚、この場合、前記試料３に対向する側が反射面を成す光反射板３７ａ，電子銃（図示せず）に対向する側が反射面を成す反射板３７ｂが、それぞれ、前記第１，第２ライトガイドの斜めカット状の先端面に設けられ、見かけ上、分割された形の貫通管３９ａ，３９ｂが、図に示す様に、該第１，第２ライトガイドの先端部に設けられる。
【００４８】
この様な構成の装置では、比較的発散角の大きい（放出角の大きい）二次電子６０ａに基づく信号は、前記第１シンチレータ３８ａ，反射板３７ａ，及び前記第１ライトガイド３６ａ´を通じて前記第１光電子増倍管４０ａにて得られ、光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子を含む比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子６０ｂに基づく信号は、前記貫通管３９ａ，３９ｂ，反射電極３４，第２シンチレータ３８ｂ，反射板３７ｂ，及び前記第２ライトガイド３６ｂ´を通じて前記第２光電子増倍管４０ｂにて得られる。
【００４９】
又、シンチレータ３８ａ，３８ｂ、ライトガイド３６ａ，３６ｂ、光反射板３７、光電子増倍管４０ａ，４０ｂを使用せず、その代わりに、図５に示す様に（図中、前記図３にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す）、マイクロチャンネルプレートの如き環状の電子検出増幅器２００ａ（第１電子検出増幅器と称す），２００ｂ（第２電子検出増幅器と称す）を用い、中央の空間部に貫通管２０１を嵌入させて、前記アインツェルレンズ３２下の光軸Ｏ上に上下に配置しても良い。尚、この場合、前記電子検出増幅器２００ａ,２００ｂは増幅器（図示せず）、電流電圧変換器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に繋がれている。
【００５０】
この様な構成の装置では、比較的発散角の大きい（放出角の大きい）二次電子６０ａに基づく信号は、前記第１電子検出増幅器２００ａで得られ、光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子を含む比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子６０ｂに基づく信号は、前記貫通管２０１及び反射電極３４を通じて前記第２電子検出増幅器２００ｂにて得られる。
【００５１】
尚、前記例におけるアインツェルレンズ３２の代わりに、回転対称レンズである磁界コイルを設けても良い。
【００５２】
又、前記例では前記ステージ７を大地に接地して前記試料３をアース電位にするものを示したが、該ステージに電圧を印加して、前記加速管電極３０と試料との間に減速レンズ（加速レンズ）を形成する様にしても良い。
【００５３】
又、前記例では二次電子を検出して試料の二次電子像を表示するものを示したが、反射電子を検出して試料の反射電子像を表示する様にしても良い。
【００５４】
又、前記例では、本発明の荷電粒子ビーム装置の一例として走査型電子顕微鏡を示したが、本発明は、他の荷電粒子ビーム装置、例えば、集束イオンビーム等にも応用可能である。
【００５５】
尚、集束イオンビーム装置に応用した場合には、試料からの二次イオンを検出して試料の二次イオン像を表示する様に成しても良い。この場合には、前記反射電極３４には試料からの二次イオン（通常、正の二次イオン）を試料方向に追い返すために、正の電圧が印加される。又、当然のことながら、検出系には二次電子検出器或いは反射電子検出器に代わって二次イオン検出器が用いられる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 一次電子ビーム
２ 磁界レンズ
３ 試料
４ 走査コイル
５、３０ 加速管電極
６ 減速電極
７ ステージ
８ 制御装置
９ 走査制御装置
１０ 磁界レンズ制御装置
１１ａ，１１ｂ 二次電子検出器
１２ａ，１２ｂ 二次電子
１３ 表示装置
１４、１５ 可変電源
３１ 電極
３２ アインツェルレンズ
３３ 可変電源
３４ 反射電極
３５ 二次電子検出ユニット
３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′ ライトガイド
３７，３７ａ，３７ｂ 反射板
３８ａ，３８ｂ シンチレータ
３９，３９ａ，３９ｂ 貫通管
４０ａ，４０ｂ 光電子増倍管
６０ａ，６０ｂ 二次電子
２００ａ，２００ｂ 電子検出増幅器
２０１ 貫通管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料からの荷電粒子を検出する検出器を備えた荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路における回路パターンの検査等に走査型電子顕微鏡が用いられている。
【０００３】
この様な走査型電子顕微鏡の中には、例えば、一次電子ビームを加速場でエネルギーを高く維持することにより色収差の影響を低減した状態で合焦点制御し、減速場で試料に入射する一次電子ビームのエネルギーを小さなものにして、低加速電圧で高分解能の試料観察を行うものがある。
【０００４】
図１はこの様な走査型電子顕微鏡の一概略例を示す。
【０００５】
図中１は電子銃（図示せず）から放出された電子ビーム（一次電子ビーム）、２は該一次電子ビームを試料３上に集束させるための磁界を形成する磁界レンズ、４は前記一次電子ビーム１で前記試料３上をそれぞれＸ方向，Ｙ方向に走査するための偏向場を形成する走査コイル、５は前記一次電子ビーム１を前記試料方向に加速させる電界を形成する円筒型の加速管電極で、前記走査コイル４と前記磁界レンズ２に沿って設けられている。
【０００６】
６は該加速された前記一次電子ビーム１を試料直前で減速させる減速場を形成する円錐形状の減速電極、７は前記試料３を載置する試料ステージである。
【０００７】
８は各種指令及び演算等を行う制御装置、９は該制御装置の指令に基づいて走査信号を作成し、該走査信号を前記走査コイル４に送る走査制御装置、１０は前記制御装置８の指令に基づいて前記磁界レンズ２に励磁電流を送る磁界レンズ制御装置である。
【０００８】
１１ａ，１１ｂは前記一次電子ビーム１による走査により前記試料３から放出された二次電子１２ａ，１２ｂをそれぞれ検出する二次電子検出器で、光軸Ｏに沿って設けられている。尚、該各二次電子検出器は増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に繋がっている。
【０００９】
１３は前記制御装置８に送られて来た二次電子信号に基づいて前記試料３上の観察領域に関する二次電子像等を表示する表示装置である。
【００１０】
１４は前記制御装置８の指令に基づいて前記加速管電極５に正の電圧を印加する可変電源、１５は前記制御装置８の指令に基づいて前記減速電極６に正の電圧を印加する可変電源である。尚、Ｏは光軸（電子光学の中心軸）である。
【００１１】
この様な構成の走査型電子顕微鏡において、例えば＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された電子銃（図示せず）からの一次電子ビーム１は、例えば＋５ＫＶが印加された加速管電極５の加速場で＋６ＫＶでエネルギー付勢されることになり、例えば、＋５ＫＶが印加された減速電極６を同一エネルギー付勢状態で通過する。そして、この様な一次電子ビームは該減速電極とアース電位にある試料との間に形成された減速場の減速レンズＬにより減速され、＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された状態で前記試料３に入射することになる。この際、前記一次電子ビーム１は前記磁界レンズ２により前記試料３上に集束し、前記走査コイル４により該試料上の所定領域を走査する。
【００１２】
この様な走査により前記試料３から放出された二次電子は、前記試料３と減速電極６との間に形成される加速場の加速レンズＬ（前記一次電子ビーム１に対して減速場として作用する前記減速レンズＬは試料からの二次電子から見ると加速レンズとして作用する）により加速されて、該減速電極の開口部を介して前記加速管電極５内に入る。
【００１３】
そして、前記磁界レンズ２の磁場により一旦集束されてから、発散して行き、発散角の大きい二次電子１２ａは前記二次電子検出器１１ａに、発散角の小さい二次電子１２ｂは前記二次電子検出器１１ｂにそれぞれ検出される。
【００１４】
そして、前記各二次電子検出器１１ａ,１１ｂからの出力信号は、それぞれ、増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して制御装置８に送られる。そして、該制御装置の指令により、前記表示装置１２の表示画面に、前記各二次電子信号に基づく試料の二次電子像がそれぞれ表示される。尚、前記両二次電子信号を加算し、該加算信号に基づく像を表示する様にしても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２２１０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
さて、前記試料３から放出される二次電子の量は方向依存性を持つ。
図２は試料３の表面に対して一次電子ビーム１を垂直に入射させた場合の各放出角度θ（一次電子ビーム上を０度とし、時計方向に角度を増した時の試料表面上を＋９０度とし、逆に反時計方向に角度を増した時の試料表面上を−９０度とする）に対する二次電子の放出量を示したもので、放出角度θの絶対値が小さい程二次電子放出量は大きく、放出角度の絶対値が大きくなるに従って二次電子放出量は小さくなる。
【００１７】
この様な二次電子放出量の方向依存性を考慮して、前記図１に示す走査型電子顕微鏡では、光軸Ｏに沿って上下に二次電子検出器１１ａ，１１ｂを配置し、前記試料３から放出された二次電子の内、放出角度の比較的大きいもの（発散角度の比較的大きいもの）１２ａを下段の二次電子検出器１１ａで、放出角度の比較的小さいもの（発散角度の比較的小さいもの）１２ｂを上段の二次電子検出器１１ｂでそれぞれ検出している。
【００１８】
しかし乍ら、光軸Ｏの極近傍に沿って放出される二次電子（光軸Ｏの極近傍に沿って発散される二次電子）、即ち、放出角度の絶対値が極めて小さい（発散角度の極めて小さい）二次電子については、前記何れの二次電子検出器１１ａ，１１ｂでも検出することが出来ない。
【００１９】
所で、この様な放出角度の絶対値が極めて小さい二次電子は、図２に示す通り、極めてその量が多い。
【００２０】
その為、前記表示装置１３の二次電子像表示に寄与する二次電子信号量は十分ではなく、画質が劣化に繋がってしまう。
【００２１】
本発明は、この様な問題点を解決する為になされたもので、新規な荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム発生源、該荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを加速するための管状の加速レンズ系、該荷電粒子ビーム源から荷電粒子ビームを試料上に集束する集束レンズ系、該加速及び集束された荷電粒子ビームを減速する減速レンズ系、該荷電粒子ビームで前記試料上を走査させるための走査レンズ系、該走査により試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出系、及び、該検出された二次荷電粒子に基づいて前記試料の二次荷電粒子像を表示する表示手段を備えた荷電粒子ビーム装置において、前記荷電粒子ビーム源と加速レンズ系との間に、前記試料からの二次荷電粒子を該試料方向に追い返すための電圧が印加されるドーナツ形状の反射電極を，前記加速レンズ系の管内に前記試料からの二次荷電粒子を前記反射電極の手前の該管内光軸上に集束させる第２の集束レンズ系をそれぞれ配置し、前記検出系を、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記試料からの二次荷電粒子を検出する第１検出器と、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記反射電極によって前記試料方向に追い返された二次荷電粒子を検出する第２検出器とから成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、放出量が多い光軸Ｏの極近傍に沿って放出される二次電子（光軸Ｏの極近傍に沿って発散される二次電子）、即ち、放出角度の絶対値が極めて小さい（発散角度の極めて小さい）二次電子についても効率的に検出することが出来る。従って、高画質の試料像を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の走査型電子顕微鏡の一構成例を示す図である。
【図２】二次電子放出量の方向依存性を示した分布の一例を示す図である。
【図３】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の一構成例を示す図である。
【図４】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の他の構成例を示す図である。
【図５】本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】
図３は本発明の荷電粒子ビーム装置の一例である走査型電子顕微鏡の一概略例を示している。図中、前記図１にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す。
【００２７】
図中３０は円筒形状の加速管電極で、電子銃（図示せず）に対向する上端には、ドーナツ形状の電極３１が取り付けられ、該加速管電極内の側壁部中央付近には、共にドーナツ形状の三枚の電極から成るアインツェルレンズ３２の両外側の電極が取り付けられている。該アインツェルレンズの中央電極３２ｃには、制御装置８からの指令に基づいて作動する可変電源３３から制御電圧が印加されている。
【００２８】
３４はドーナッ形状の反射電極で、前記制御装置８からの指令に基づいて作動する可変電源３５から負の電圧が印加されている。
【００２９】
図中４０は二次電子検出ユニットで、ライトガイド３６ａ，３６ｂ、両面（上面と下面）が反射面を成すドーナツ形状の反射板３７、ドーナツ形状のシンチレーター３８ａ，３８ｂ、貫通管３９、及び、光電子増倍管４０ａ，４０ｂから成る。以下に、その構成を詳細に説明する。
【００３０】
前記ライトガイド３６ａ（以後、第１ライドガイドと称す）と３６ｂ（以後、第２ライドガイドと称す）は、共に先端が斜め４５度にカットされ、該両カット面が前記光反射板３７を挟んで突き合わされ、それぞれの他端部が、前記加速電極管３０壁を貫通する様に該加速電極管壁に取り付けられている。尚、前記光反射板３７を挟んで突き合わされたライトガイド３６ａ，３６ｂの先端部の中央には孔が形成されている。
【００３１】
前記第１ライトガイド３６ａの先端部の下側の面には電子検出面を試料側に向けたシンチレータ３８ａ（以後、第１シンチレーターと称す）が、前記第２ライトガイド３６ｂの先端部の上側の面に電子検出面を電子銃（図示せず）側に向けたシンチレータ３８ｂ（以後、第２シンチレーターと称す）が取り付けられている。尚、該各シンチレーターの中央には孔が形成されている。
【００３２】
又、前記第１シンチレータ３８ａの中央部の孔，前記第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂの突き合わせ面の中央部の孔，及び、前記第２シンチレータ３８ｂの中央部の孔に沿う様に前記貫通管３９が該孔内に嵌入されている。
【００３３】
又、前記第１，第２ライトガイド３６ａ，３６ｂの他端にはそれぞれ前記光電子増倍管４０ａ，４０ｂが設けられている。尚、該各光電子増倍管は増幅器（図示せず）、ＡＤ変換（図示せず）を介して前記制御装置８に繋がっている。
【００３４】
この様に構成された走査型電子顕微鏡において、例えば、＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された電子銃（図示せず）からの一次電子ビーム１は、例えば＋５ＫＶが印加された加速管電極３０の加速場で＋６ＫＶでエネルギー付勢されることになり、例えば、＋５ＫＶが印加された減速電極６を同一エネルギー付勢状態で通過する。そして、この様な一次電子ビームは該減速電極とアース電位にある試料との間に形成された減速場の減速レンズＬにより減速され、＋１ＫＶの加速電圧でエネルギー付勢された状態で前記試料３に入射することになる。この際、前記一次電子ビーム１は前記磁界レンズ２により前記試料３上に集束し、前記走査コイル４により該試料上の所定領域を走査する。
【００３５】
この様な走査により前記試料３から放出された、例えば、数ｅＶ〜数１０ｅＶの二次電子は、前記試料３と減速電極６との間に形成される加速場の加速レンズＬにより加速されて、該減速電極の開口部を介して前記加速管電極５内に入る。この時、前記二次電子は前記減速電極６と加速管電極３０の加速場で＋５ＫＶでエネルギー付勢され、前記磁界レンズ２の磁場により一旦集束されてから、発散して行く。
【００３６】
さて、該発散された二次電子の内、比較的発散角の大きい（放出角の比較的大きい）二次電子６０ａは前記第１シンチレータ３８ａに当たり、該シンチレーターは該二次電子量に対応する量の光を発生する。該光は前記反射板３７で反射し、前記第１ライトガイド３６ａを通って前記第１光電子増倍管４０ａに検出される。該光電子増倍管は検出された光を電気信号に変換し、増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に送る。該制御装置は前記表示装置１３に指令を送り、前記表示装置１３の表示画面には、前記二次電子信号に基づく試料の二次電子像が表示される。
【００３７】
一方、前記発散された二次電子の内、比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子や光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子６０ｂは前記貫通管３９内を通過し、前記アインツェルレンズ３２に差し掛かる。尚、前記比較的発散角の小さい二次電子の中で、相対的に発散角の大きなものの中には、前記貫通管３９内に入らないものがある。その様なものも前記貫通管３９内に入れるために、前記減速電極６に印加される電圧を変化させて、二次電子の軌道を変える様にしても良い。
【００３８】
さて、前記アインツェルレンズ３２の中央電極３２ｃには、前記制御装置８の指令に従って前記可変電源３３から正又は負の電圧が印加されている。その為、前記アインツェルレンズ３２に差し掛かった二次電子は該アインツェルレンズのレンズ作用によって、前記加速管電極３０内の光軸Ｏ上に集束する。
【００３９】
この様に一旦集束した二次電子は、その後、発散して上昇し、前記加速管電極先端に取り付けられた電極３１の孔を通過する。
【００４０】
この時、前記反射電極３４には、前記制御装置８の指令に基づいて前記可変電源３５から、試料放出時の二次電子のエネルギー値（数ｅＶ〜数１０ｅＶ）の最大エネルギー値を考慮したマイナス数１０Ｖが印加されている。
【００４１】
すると、前記電極３１の孔を通過した二次電子は、該電極と反射電極３４との間に形成されている減速レンズＷの作用を受けて減速し、前記試料放出時の二次電子のエネルギー値（数ｅＶ〜数１０ｅＶ）近くまで減速され、前記反射電極３４に接近する。
【００４２】
この様に反射電極３４に接近した二次電子は、今度は、該反射電極により前記試料３方向に追い返されると同時に、該反射電極と前記電極３１との間に形成されている加速レンズＷ（前記二次電子に対して減速場として作用する前記減速レンズＷは前記反射電極３４で追い返される二次電子から見ると加速レンズとして作用する）により加速されて、前記電極３１の孔を通過して前記加速管電極３０内に入り、該加速管電極の加速場により＋５ＫＶでエネルギー付勢される。
【００４３】
そして、該二次電子は前記第１シンチレータ３８ｂに当たり、該シンチレーターは該二次電子量に対応する量の光を発生する。該光は前記反射板３７で反射し、前記第２ライトガイド３６ｂを通って前記第２光電子増倍管４０ｂに検出される。該光電子増倍管は検出された光を電気信号に変換し、増幅器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に送る。該制御装置は前記表示装置１３に指令を送り、前記表示装置１３の表示画面には、前記二次電子信号に基づく試料の二次電子像が表示される。
【００４４】
この様に本実施形態においては、光軸Ｏの極近傍に沿って放出される二次電子（光軸Ｏの極近傍に沿って発散される二次電子）についても、二次電子検出器により検出することが出来きるので、高画質の二次電子像を得ることが出来る。
【００４５】
尚、前記光電子増倍管４０ａからの二次電子信号（比較的発散角の大きい（放出角の大きい）二次電子に基づく信号）に基づく二次電子像と前記光電子増倍管４０ｂからの二次電子信号（比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子や光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子）に基づく二次電子像を別々表示する様にしたが、両二次電子信号を加算し、該加算信号に基づく二次電子像を表示させる様にしても良い。
【００４６】
又、前記反射電極３４には試料放出時の二次電子のエネルギー値（数ｅＶ〜数１０ｅＶ）の最大エネルギー値を考慮したマイナス数１０Ｖを印加し、該反射電極に向かってくる種々のエネルギーを有する二次電子を全て該反射電極により追い返す様にしたが、該反射電極に印加される負の電圧値を、得たいエネルギー値域の二次電子を考慮して可変する様にしても良い。例えば、ＡｅＶからＢｅＶの範囲のエネルギー値を有する二次電子が得たければ、前記反射電極３４にマイナスＡ′Ｖを印加してＡｅＶ以下のエネルギー値を有する二次電子を得、次に、前記反射電極３４にマイナスＢ′Ｖを印加してＢｅＶ以下のエネルギー値を有する二次電子を得た後、後者の二次電子と前者の二次電子の差分を求めればよい。
【００４７】
又、図３に示す例では、第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂそれぞれの斜めカット状の先端面を、両面反射面を成す光反射板３７を介して突き合わし、前記第１シンチレータ３８ａの中央部の孔，前記第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂの突き合わせ面の中央部の孔，及び、前記第２シンチレータ３８ｂの中央部の孔に沿う様に貫通管３９を該孔内に嵌入する様に成したが、図４（図中、前記図３にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す）に示す様に、前記第１ライトガイド３６ａと第２ライトガイド３６ｂの各先端面を突き合わさずに、前記アインツェルレンズ３２を挟んで、下方に第１ライトガイド３６ａ′を、上方に第２ライトガイド３６ｂ′を配置する様にしても良い。尚、この場合、前記試料３に対向する側が反射面を成す光反射板３７ａ，電子銃（図示せず）に対向する側が反射面を成す反射板３７ｂが、それぞれ、前記第１，第２ライトガイドの斜めカット状の先端面に設けられ、見かけ上、分割された形の貫通管３９ａ，３９ｂが、図に示す様に、該第１，第２ライトガイドの先端部に設けられる。
【００４８】
この様な構成の装置では、比較的発散角の大きい（放出角の大きい）二次電子６０ａに基づく信号は、前記第１シンチレータ３８ａ，反射板３７ａ，及び前記第１ライトガイド３６ａ´を通じて前記第１光電子増倍管４０ａにて得られ、光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子を含む比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子６０ｂに基づく信号は、前記貫通管３９ａ，３９ｂ，反射電極３４，第２シンチレータ３８ｂ，反射板３７ｂ，及び前記第２ライトガイド３６ｂ´を通じて前記第２光電子増倍管４０ｂにて得られる。
【００４９】
又、シンチレータ３８ａ，３８ｂ、ライトガイド３６ａ，３６ｂ、光反射板３７、光電子増倍管４０ａ，４０ｂを使用せず、その代わりに、図５に示す様に（図中、前記図３にて使用した記号と同一記号の付されたものは同一構成要素を示す）、マイクロチャンネルプレートの如き環状の電子検出増幅器２００ａ（第１電子検出増幅器と称す），２００ｂ（第２電子検出増幅器と称す）を用い、中央の空間部に貫通管２０１を嵌入させて、前記アインツェルレンズ３２下の光軸Ｏ上に上下に配置しても良い。尚、この場合、前記電子検出増幅器２００ａ,２００ｂは増幅器（図示せず）、電流電圧変換器（図示せず）、ＡＤ変換器（図示せず）を介して前記制御装置８に繋がれている。
【００５０】
この様な構成の装置では、比較的発散角の大きい（放出角の大きい）二次電子６０ａに基づく信号は、前記第１電子検出増幅器２００ａで得られ、光軸Ｏを含む該光軸の極近傍に沿って発散する二次電子を含む比較的発散角の小さい（放出角の小さい）二次電子６０ｂに基づく信号は、前記貫通管２０１及び反射電極３４を通じて前記第２電子検出増幅器２００ｂにて得られる。
【００５１】
尚、前記例におけるアインツェルレンズ３２の代わりに、回転対称レンズである磁界コイルを設けても良い。
【００５２】
又、前記例では前記ステージ７を大地に接地して前記試料３をアース電位にするものを示したが、該ステージに電圧を印加して、前記加速管電極３０と試料との間に減速レンズ（加速レンズ）を形成する様にしても良い。
【００５３】
又、前記例では二次電子を検出して試料の二次電子像を表示するものを示したが、反射電子を検出して試料の反射電子像を表示する様にしても良い。
【００５４】
又、前記例では、本発明の荷電粒子ビーム装置の一例として走査型電子顕微鏡を示したが、本発明は、他の荷電粒子ビーム装置、例えば、集束イオンビーム等にも応用可能である。
【００５５】
尚、集束イオンビーム装置に応用した場合には、試料からの二次イオンを検出して試料の二次イオン像を表示する様に成しても良い。この場合には、前記反射電極３４には試料からの二次イオン（通常、正の二次イオン）を試料方向に追い返すために、正の電圧が印加される。又、当然のことながら、検出系には二次電子検出器或いは反射電子検出器に代わって二次イオン検出器が用いられる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 一次電子ビーム
２ 磁界レンズ
３ 試料
４ 走査コイル
５、３０ 加速管電極
６ 減速電極
７ ステージ
８ 制御装置
９ 走査制御装置
１０ 磁界レンズ制御装置
１１ａ，１１ｂ 二次電子検出器
１２ａ，１２ｂ 二次電子
１３ 表示装置
１４、１５ 可変電源
３１ 電極
３２ アインツェルレンズ
３３ 可変電源
３４ 反射電極
３５ 二次電子検出ユニット
３６ａ，３６ｂ，３６ａ′，３６ｂ′ ライトガイド
３７，３７ａ，３７ｂ 反射板
３８ａ，３８ｂ シンチレータ
３９，３９ａ，３９ｂ 貫通管
４０ａ，４０ｂ 光電子増倍管
６０ａ，６０ｂ 二次電子
２００ａ，２００ｂ 電子検出増幅器
２０１ 貫通管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム発生源、該荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを加速するための管状の加速レンズ系、該荷電粒子ビーム源から荷電粒子ビームを試料上に集束する集束レンズ系、該加速及び集束された荷電粒子ビームを減速する減速レンズ系、該荷電粒子ビームで前記試料上を走査させるための走査レンズ系、該走査により試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出系、及び、該検出された二次荷電粒子に基づいて前記試料の二次荷電粒子像を表示する表示手段を備えた荷電粒子ビーム装置において、前記荷電粒子ビーム源と加速レンズ系との間に、前記試料からの二次荷電粒子を該試料方向に追い返すための電圧が印加されるドーナツ形状の反射電極を，前記加速レンズ系の管内に前記試料からの二次荷電粒子を前記反射電極の手前の該管内光軸上に集束させる第２の集束レンズ系をそれぞれ配置し、前記検出系を、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記試料からの二次荷電粒子を検出する第１検出器と、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記反射電極によって前記試料方向に追い返された二次荷電粒子を検出する第２検出器とから成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記第１検出器を、先端が斜めにカットされ、先端部下面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられた第１ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記第２検出器を、先端が斜めにカットされ、先端部上面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられた第２ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記各ライトガイドの先端面をドーナツ形状の光反射板を介して突き合わせた請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記第１検出器は、先端が斜めにカットされ、先端部下面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられ、前記カット面にドーナツ形状の光反射板が取り付けられた第１ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記第２検出器は、先端が斜めにカットされ、先端部上面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられ、前記カット面にドーナツ形状の光反射板が取り付けられた第２ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記第２集束レンズ系を挟んで、前者は前記試料側の前記加速系の管内に、後者は前記反射電極側の前記加速系の管内にそれぞれ配置した請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記第１検出器と第２検出器を共に電子増幅器から成し、前者の電子増幅器を前記試料側の前記加速系の管内に、後者の電子増幅器を前記反射電極側の前記加速系の管内にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置
【請求項５】
前記第２集束レンズ系はアインツェルレンズから成る請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
前記電子増幅器はマイクロチャンネルプレートである請求項４記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１】
荷電粒子ビーム発生源、該荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを加速するための管状の加速レンズ系、該荷電粒子ビーム源から荷電粒子ビームを試料上に集束する集束レンズ系、該加速及び集束された荷電粒子ビームを減速する減速レンズ系、該荷電粒子ビームで前記試料上を走査させるための走査レンズ系、該走査により試料から発生する二次荷電粒子を検出する検出系、及び、該検出された二次荷電粒子に基づいて前記試料の二次荷電粒子像を表示する表示手段を備えた荷電粒子ビーム装置において、前記荷電粒子ビーム源と加速レンズ系との間に、前記試料からの二次荷電粒子を該試料方向に追い返すための電圧が印加されるドーナツ形状の反射電極を，前記加速レンズ系の管内に前記試料からの二次荷電粒子を前記反射電極の手前の該管内光軸上に集束させる第２の集束レンズ系をそれぞれ配置し、前記検出系を、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記試料からの二次荷電粒子を検出する第１検出器と、前記荷電粒子ビーム源からの荷電粒子ビームを通過させる開口を有し、前記反射電極によって前記試料方向に追い返された二次荷電粒子を検出する第２検出器とから成した荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
前記第１検出器を、先端が斜めにカットされ、先端部下面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられた第１ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記第２検出器を、先端が斜めにカットされ、先端部上面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられた第２ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記各ライトガイドの先端面をドーナツ形状の光反射板を介して突き合わせた請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
前記第１検出器は、先端が斜めにカットされ、先端部下面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられ、前記カット面にドーナツ形状の光反射板が取り付けられた第１ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記第２検出器は、先端が斜めにカットされ、先端部上面にドーナッ状のシンチレーターが取り付けられ、前記カット面にドーナツ形状の光反射板が取り付けられた第２ライトガイドと該ライトガイドからの光信号を電気信号に変換する光電子増倍管から成し、前記第２集束レンズ系を挟んで、前者は前記試料側の前記加速系の管内に、後者は前記反射電極側の前記加速系の管内にそれぞれ配置した請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
前記第１検出器と第２検出器を共に電子増幅器から成し、前者の電子増幅器を前記試料側の前記加速系の管内に、後者の電子増幅器を前記反射電極側の前記加速系の管内にそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置
【請求項５】
前記第２集束レンズ系はアインツェルレンズから成る請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
前記電子増幅器はマイクロチャンネルプレートである請求項４記載の荷電粒子ビーム装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１８２５９６（Ｐ２０１０−１８２５９６Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６８３３（Ｐ２００９−２６８３３）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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