JP2016139607A - Scanning electron microscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、以下「ＳＥＭ」と記す）に関するものである。 The present invention relates to a scanning electron microscope (hereinafter referred to as “SEM”).
例えば特許文献１に記載されたＳＥＭは、細く絞った電子線をプローブとして試料に照射しながら当該電子線照射位置を走査し、電子線照射に応じて試料の各位置で発生した電子（二次電子または反射電子）を検出器により検出する。このような電子検出により、ＳＥＭは試料の表面分析を行うことができる。ＳＥＭは、光学顕微鏡に比べ拡大率が大きい点に特長を有しており、半導体マスクパターン検査などのナノスケールの微細構造を可視化する装置とし不可欠である。 For example, the SEM described in Patent Document 1 scans the electron beam irradiation position while irradiating a sample with a finely focused electron beam as a probe, and generates electrons (secondary electrons) generated at each position of the sample according to the electron beam irradiation. Electrons or backscattered electrons) are detected by a detector. With such electron detection, the SEM can perform surface analysis of the sample. The SEM has a feature that the enlargement ratio is larger than that of an optical microscope, and is indispensable as a device for visualizing nanoscale microstructures such as semiconductor mask pattern inspection.
試料に電子線が照射されると、該試料から二次電子または反射電子が発生する。二次電子は、試料の表面近くから発生する電子である。二次電子を検出して得られる像（二次電子像）は試料の微細な凹凸を反映している。反射電子は、試料を構成している原子に当たって跳ね返された電子である。反射電子の数は試料の組成（平均原子番号、結晶方位など）に依存するので、反射電子を検出して得られる像（反射電子像）は試料の組成分布を反映している。二次電子像または反射電子像に基づいて試料の表面分析を行うことができる。 When the sample is irradiated with an electron beam, secondary electrons or reflected electrons are generated from the sample. Secondary electrons are electrons generated near the surface of the sample. An image (secondary electron image) obtained by detecting secondary electrons reflects fine irregularities of the sample. A reflected electron is an electron bounced off upon hitting an atom constituting the sample. Since the number of reflected electrons depends on the composition (average atomic number, crystal orientation, etc.) of the sample, the image (reflected electron image) obtained by detecting the reflected electrons reflects the composition distribution of the sample. Surface analysis of the sample can be performed based on the secondary electron image or the reflected electron image.
ＳＥＭにおいて用いられるプローブは電子線であることから、試料表面へ照射される電子線量の増減は困難ではない。一方で、絶縁体試料などを測定する場合には、帯電現象が発生し、画質の低下が生じる。それ故、ＳＥＭでは、これまで入射電子量の制限や帯電防止用のクエンチングガスが採用されてきた。 Since the probe used in the SEM is an electron beam, it is not difficult to increase or decrease the electron dose applied to the sample surface. On the other hand, when measuring an insulator sample or the like, a charging phenomenon occurs and image quality is deteriorated. Therefore, in SEM, a quenching gas for limiting the amount of incident electrons and for preventing charging has been adopted so far.
発明者らは、従来のＳＥＭについて詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、入力電子の減少やノイズ対策として、高画質（高Ｓ／Ｎ）を得る手段として二次電子検出器のゲインの増大が重要となる。近年、半導体マスクパターンの微細化やナノインプリント技術により、ＳＥＭには微細パターン計測を高速で処理する高スループット化が求められている。この要求に対して、電子ビーム径を小さくしてプローブを高速掃引することで測定スピードを向上させる試みが行われている。その結果、二次電子検出器には多大な負担が掛り、検出器性能が高スループット化のボトルネックになりつつある。 As a result of examining the conventional SEM in detail, the inventors have found the following problems. That is, as a means for obtaining high image quality (high S / N) as a countermeasure against a decrease in input electrons and noise, it is important to increase the gain of the secondary electron detector. In recent years, due to the miniaturization of semiconductor mask patterns and nanoimprint technology, SEM is required to have a high throughput for processing fine pattern measurement at high speed. In response to this demand, attempts have been made to improve the measurement speed by reducing the electron beam diameter and sweeping the probe at high speed. As a result, a heavy burden is placed on the secondary electron detector, and the detector performance is becoming a bottleneck for high throughput.
ＳＥＭでは、マイクロチャネルプレート（Micro-Channel Plate、以下「ＭＣＰ」と記す）を含む検出器が用いられる。ＭＣＰは、小型・軽量・高ゲインであり、磁場の影響をあまり受けない等の特性を有することから、測長用走査型電子顕微鏡（ＣＤ-ＳＥＭ）などの二次電子検出器として広く使用されている。なお、本明細書では、試料表面で発生してＭＣＰの入力面に到達する二次電子または反射電子と、ＭＣＰ内で増倍されて該ＭＣＰの出力面から出力される二次電子を区別するため、試料表面で発生した二次電子を単に「電子」と記すものとする。 In SEM, a detector including a micro-channel plate (hereinafter referred to as “MCP”) is used. MCPs are widely used as secondary electron detectors for length-measuring scanning electron microscopes (CD-SEMs) because of their small size, light weight, high gain, and characteristics such as being less affected by magnetic fields. ing. In this specification, secondary electrons or reflected electrons that are generated on the sample surface and reach the input surface of the MCP are distinguished from secondary electrons that are multiplied in the MCP and output from the output surface of the MCP. Therefore, secondary electrons generated on the sample surface are simply referred to as “electrons”.
ＳＥＭにおいて用いられる検出器として、ＭＣＰの他にも半導体や光電子増倍管がある。しかしながら、エネルギーの低い二次電子を検出するためには検出器を出来るだけ試料表面に近づけ、ＳＥＭ鏡筒の電磁場を乱さない設計が必要となる。ＭＣＰ以外の検出器は、物理的構造の制約から試料表面から離れた位置に設置せざるを得ず、それ故、エネルギーの低い二次電子を収集するには加速電界の付加などが必要になるなど電磁場設計が複雑化する。このことがＳＥＭの検出器としてＭＣＰが使用される大きな理由の一つになっている。 In addition to MCP, there are semiconductors and photomultiplier tubes as detectors used in SEM. However, in order to detect secondary electrons with low energy, it is necessary to design the detector as close to the sample surface as possible and not disturb the electromagnetic field of the SEM column. Detectors other than MCP must be installed at a position away from the sample surface due to physical structure constraints, and therefore, an acceleration electric field must be added to collect secondary electrons with low energy. The electromagnetic field design becomes complicated. This is one of the main reasons why MCP is used as a detector for SEM.
一方で、ＭＣＰ検出器を用いたＳＥＭにおいても、スループットは十分ではなく、更なる高スループット化が望まれる。 On the other hand, even in the SEM using the MCP detector, the throughput is not sufficient, and higher throughput is desired.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、高スループットでの試料の表面分析を可能にするための構造を備えた走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a scanning electron microscope (SEM) having a structure for enabling surface analysis of a sample with high throughput. It is aimed.
本実施形態に係るＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）は、電子銃と、照射部と、検出器と、を備える。電子銃は、電子線を発生させる。照射部は、試料上における電子線照射位置を走査させながら該試料に電子線を照射する。検出器は、試料への電子線照射に応じて該試料で発生した電子を検出する。特に、検出器は、試料で発生した電子の入射に応じて発生した二次電子を増倍するＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）と、ダイノードと、アノードにより構成された第１構造、または、ＭＣＰと、アノードと、電極により構成された第２構造を有する。 The SEM (scanning electron microscope) according to the present embodiment includes an electron gun, an irradiation unit, and a detector. The electron gun generates an electron beam. The irradiation unit irradiates the sample with an electron beam while scanning the electron beam irradiation position on the sample. The detector detects electrons generated in the sample in response to the electron beam irradiation on the sample. In particular, the detector includes an MCP (microchannel plate) that multiplies secondary electrons generated in response to incidence of electrons generated in the sample, a dynode, and a first structure configured by an anode, or MCP, It has the 2nd structure comprised with the anode and the electrode.
第１構造を有する検出器において、ＭＣＰは、試料からの電子が到達する位置に設けられた入力面と、入力面に対向する出力面を有する。増倍された二次電子は出力面から出力される。ダイノードは、ＭＣＰの出力面に対してＭＣＰの入力面の反対側に設けられ、ＭＣＰの出力面から出力された二次電子を増倍する。ダイノードは、ＭＣＰの出力面の電位よりも高い電位に設定される。アノードは、ダイノードにより増倍された二次電子を収集するため、ダイノードからＭＣＰの出力面および該ダイノード間の中間位置までの空間内に設けられる。アノードは、ＭＣＰの出力面から出力された二次電子をダイノードへ通過させる開口を有する。また、アノードは、ダイノードの電位よりも高い電位に設定される。 In the detector having the first structure, the MCP has an input surface provided at a position where electrons from the sample reach and an output surface facing the input surface. The multiplied secondary electrons are output from the output surface. The dynode is provided on the opposite side of the MCP output surface to the MCP output surface, and multiplies secondary electrons output from the MCP output surface. The dynode is set to a potential higher than the potential of the output surface of the MCP. The anode is provided in a space from the dynode to the output surface of the MCP and an intermediate position between the dynodes in order to collect secondary electrons multiplied by the dynode. The anode has an opening through which secondary electrons output from the output surface of the MCP pass to the dynode. The anode is set to a potential higher than the potential of the dynode.
一方、第２構造を有する検出器では、ＭＣＰは、試料からの電子が到達する位置に設けられた入力面と、入力面に対向する出力面を有する。増倍された二次電子は出力面から出力される。アノードは、ＭＣＰ出力面から出力された二次電子を収集するため、アノードＭＣＰの出力面に対してＭＣＰの入力面の反対側に設けられる。アノードは、ＭＣＰの出力面の電位よりも高い電位に設定される。電極は、アノードからＭＣＰの出力面および該アノード間の中間位置までの空間内に設けられる。この電極は、ＭＣＰの出力面から出力された二次電子をアノードへ通過させる開口を有する。また、この電極は、アノードの電位よりも高い電位に設定される。 On the other hand, in the detector having the second structure, the MCP has an input surface provided at a position where electrons from the sample reach and an output surface facing the input surface. The multiplied secondary electrons are output from the output surface. The anode is provided on the opposite side of the input surface of the MCP with respect to the output surface of the anode MCP in order to collect secondary electrons output from the MCP output surface. The anode is set to a potential higher than the potential of the output surface of the MCP. The electrode is provided in a space from the anode to the output surface of the MCP and an intermediate position between the anodes. This electrode has an opening through which secondary electrons output from the output surface of the MCP pass to the anode. Further, this electrode is set to a potential higher than the potential of the anode.
なお、本発明に係る各実施形態は、以下の詳細な説明及び添付図面によりさらに十分に理解可能となる。これら実施例は単に例示のために示されるものであって、本発明を限定するものと考えるべきではない。 Each embodiment according to the present invention can be more fully understood from the following detailed description and the accompanying drawings. These examples are given solely for the purpose of illustration and should not be considered as limiting the invention.
また、本発明のさらなる応用範囲は、以下の詳細な説明から明らかになる。しかしながら、詳細な説明及び特定の事例はこの発明の好適な実施形態を示すものではあるが、例示のためにのみ示されているものであって、本発明の範囲における様々な変形および改良はこの詳細な説明から当業者には自明であることは明らかである。 Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description given below. However, the detailed description and specific examples, while indicating the preferred embodiment of the invention, are presented for purposes of illustration only and various modifications and improvements within the scope of the invention may It will be apparent to those skilled in the art from the detailed description.
本実施形態によれば、高スループットで試料の表面分析を行うことができる。 According to this embodiment, it is possible to perform surface analysis of a sample with high throughput.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described individually.
（１）本実施形態に係るＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）は、電子銃と、照射部と、検出器と、を備える。電子銃は、電子線を発生させる。照射部は、試料上における電子線照射位置を走査させながら該試料に電子線を照射する。検出器は、試料への電子線照射に応じて該試料で発生した電子を検出する。特に、検出器は、試料で発生した電子の入射に応じて発生した二次電子を増倍するＭＣＰ（マイクロチャネルプレート）と、ダイノードと、アノードにより構成された第１構造、または、ＭＣＰと、アノードと、電極により構成された第２構造を有する。 (1) The SEM (scanning electron microscope) according to the present embodiment includes an electron gun, an irradiation unit, and a detector. The electron gun generates an electron beam. The irradiation unit irradiates the sample with an electron beam while scanning the electron beam irradiation position on the sample. The detector detects electrons generated in the sample in response to the electron beam irradiation on the sample. In particular, the detector includes an MCP (microchannel plate) that multiplies secondary electrons generated in response to incidence of electrons generated in the sample, a dynode, and a first structure configured by an anode, or MCP, It has the 2nd structure comprised with the anode and the electrode.
第１構造を有する検出器において、ＭＣＰは、試料からの電子が到達する位置に設けられた入力面と、入力面に対向する出力面を有する。増倍された二次電子は出力面から出力される。ダイノードは、ＭＣＰの出力面に対してＭＣＰの入力面の反対側に設けられ、ＭＣＰの出力面から出力された二次電子を増倍する。ダイノードは、ＭＣＰの出力面の電位よりも高い電位に設定される。アノードは、ダイノードにより増倍された二次電子を収集するため、ダイノードからＭＣＰの出力面および該ダイノード間の中間位置までの空間内に設けられる。アノードは、ＭＣＰの出力面から出力された二次電子をダイノードへ通過させる開口を有する。また、アノードは、ダイノードの電位よりも高い電位に設定される。 In the detector having the first structure, the MCP has an input surface provided at a position where electrons from the sample reach and an output surface facing the input surface. The multiplied secondary electrons are output from the output surface. The dynode is provided on the opposite side of the MCP output surface to the MCP output surface, and multiplies secondary electrons output from the MCP output surface. The dynode is set to a potential higher than the potential of the output surface of the MCP. The anode is provided in a space from the dynode to the output surface of the MCP and an intermediate position between the dynodes in order to collect secondary electrons multiplied by the dynode. The anode has an opening through which secondary electrons output from the output surface of the MCP pass to the dynode. The anode is set to a potential higher than the potential of the dynode.
一方、第２構造を有する検出器では、ＭＣＰは、試料からの電子が到達する位置に設けられた入力面と、入力面に対向する出力面を有する。増倍された二次電子は出力面から出力される。アノードは、ＭＣＰ出力面から出力された二次電子を収集するため、アノードは、ＭＣＰの出力面に対してＭＣＰの入力面の反対側に設けられる。アノードは、ＭＣＰの出力面の電位よりも高い電位に設定される。電極は、アノードからＭＣＰの出力面および該アノード間の中間位置までの空間内に設けられる。この電極は、ＭＣＰの出力面から出力された二次電子をアノードへ通過させる開口を有する。また、この電極は、アノードの電位よりも高い電位に設定される。 On the other hand, in the detector having the second structure, the MCP has an input surface provided at a position where electrons from the sample reach and an output surface facing the input surface. The multiplied secondary electrons are output from the output surface. Since the anode collects secondary electrons output from the MCP output surface, the anode is provided on the opposite side of the MCP input surface with respect to the MCP output surface. The anode is set to a potential higher than the potential of the output surface of the MCP. The electrode is provided in a space from the anode to the output surface of the MCP and an intermediate position between the anodes. This electrode has an opening through which secondary electrons output from the output surface of the MCP pass to the anode. Further, this electrode is set to a potential higher than the potential of the anode.
（２） 第１構造を有する検出器では、本実施形態の一態様として、アノードの開口率は、９０％以下であるのが好ましい。本実施形態の一態様として、アノードは、二次元的に配列された複数の開口を有するのが好ましい。また、本実施形態の一態様として、ダイノードは、二次電子放出効率を高める膜がコーティングされた金属平板からなるのが好ましい。 (2) In the detector having the first structure, the aperture ratio of the anode is preferably 90% or less as one aspect of the present embodiment. As one aspect of this embodiment, the anode preferably has a plurality of openings arranged two-dimensionally. Further, as one aspect of the present embodiment, the dynode is preferably made of a metal flat plate coated with a film that enhances secondary electron emission efficiency.
（３） 一方、第２構造を有する検出器では、本実施形態の実施態様として、電極の開口率は、９０％以下であるのが好ましい。本実施形態の一態様として、電極は、二次元的に配列された複数の開口を有するのが好ましい。本実施形態の一態様として、アノードは、金属平板からなるのが好ましい。 (3) On the other hand, in the detector having the second structure, the aperture ratio of the electrode is preferably 90% or less as an embodiment of the present embodiment. As one aspect of this embodiment, the electrode preferably has a plurality of openings arranged two-dimensionally. As one aspect of this embodiment, the anode is preferably made of a metal flat plate.
以上、この[本願発明の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。 As described above, each aspect listed in this [Description of Embodiments of the Invention] is applicable to each of all the remaining aspects or to all combinations of these remaining aspects. .
[本願発明の実施形態の詳細]
本願発明に係るＳＥＭの具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、これら例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Specific examples of the SEM according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these exemplifications, is shown by the scope of the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims. Yes. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、本発明を想到するに至った経緯について説明する。ＳＥＭにおいて検出器として用いられるＭＣＰは、二次元配列され互いに独立した複数のマイクロチャンネル構造を有する二次電子増倍器である。ＭＣＰは、入力面に対して出力面が高電位とされることで電子増倍することができる。すなわち、各チャネルの内壁面に荷電粒子が衝突すると二次電子が放出され、その電子は電位勾配によって加速されてチャネルの内壁面に衝突する。このような過程が各チャネル内で繰り返されて、増倍された多数の電子が出力面から出力される。 First, how the present invention was conceived will be described. The MCP used as a detector in the SEM is a secondary electron multiplier having a plurality of microchannel structures that are two-dimensionally arranged and independent of each other. The MCP can perform electron multiplication by setting the output surface at a higher potential than the input surface. That is, when charged particles collide with the inner wall surface of each channel, secondary electrons are emitted, and the electrons are accelerated by the potential gradient and collide with the inner wall surface of the channel. Such a process is repeated in each channel, and a large number of multiplied electrons are output from the output surface.
ＭＣＰの電子増倍機能は、各チャンネルの内壁部が電荷飽和することで制限される。この電荷飽和の抑制には、チャンネル壁部を流れるストリップ電流による電子供給が有効である。これまで、ＭＣＰの抵抗を下げることによりストリップ電流を増やす試みが行なわれてきた。ＭＣＰの低抵抗化による取り出し電荷の線形範囲（リニアリティ）の拡大は有効な手段である。しかし、その一方で、ＭＣＰ抵抗は負の温度係数を持ち、また放熱が困難な高真空中でＭＣＰが使用されることから、ＭＣＰ自身のストリップ電流による発熱が原因でワーミングや放電現象を引き起こしてしまうという問題点を有している。現状のＳＥＭに使用されているＭＣＰ検出器は充分に低抵抗化対策を施したものであり、これ以上の低抵抗化は実用上困難である。 The electron multiplication function of the MCP is limited by charge saturation of the inner wall portion of each channel. In order to suppress this charge saturation, it is effective to supply electrons by a strip current flowing through the channel wall. Until now, attempts have been made to increase the strip current by lowering the resistance of the MCP. Enlarging the linear range of the extracted charge by reducing the resistance of the MCP is an effective means. However, on the other hand, the MCP resistor has a negative temperature coefficient, and since MCP is used in a high vacuum where heat dissipation is difficult, heat generation due to the strip current of the MCP itself causes warming and discharge phenomena. It has the problem that it ends up. The MCP detector used in the current SEM has a sufficiently low resistance measure, and it is practically difficult to reduce the resistance further.
また、一価の素電荷しか持たない電子を検出器により電気信号へ変換するとともに、その電気信号をノイズと区別する為には、１０5〜１０6程度の増倍率（ゲイン）が必要である。ゲインは高Ｓ／Ｎを達成する為に必須である。試料に照射する電子ビームを細く絞ることにより走査距離が長くなるにも拘らず、高スループット化の要求に対応する為に一定時間内に検出器へ入射する二次電子が大幅に増加すると、ＭＣＰのリニアリティの上限を超えてしまう現象により低Ｓ／Ｎとなる。つまり、ＭＣＰ抵抗によって決まるリニアリティの上限により、入射電子最大量とゲインとはトレードオフの関係を有する（下記（１）式）。
(ＭＣＰリニアリティ上限)＝(入射電子最大量)×（ゲイン） …（１）
Further, in order to convert electrons having only a monovalent elementary charge into an electric signal by a detector and to distinguish the electric signal from noise, a multiplication factor (gain) of about 10 5 to 10 6 is required. . Gain is essential to achieve high S / N. If the number of secondary electrons incident on the detector within a certain period of time increases significantly in order to meet the demand for higher throughput in spite of the longer scanning distance by narrowing the electron beam irradiating the sample, the MCP The S / N ratio is low due to the phenomenon of exceeding the upper limit of the linearity. That is, the maximum amount of incident electrons and the gain have a trade-off relationship due to the upper limit of linearity determined by the MCP resistance (the following equation (1)).
(MCP linearity upper limit) = (maximum amount of incident electrons) × (gain) (1)
本発明は、以上のような本発明者らによる検討に基づいて、高スループットで試料の表面分析を行うことができるＳＥＭを提供するものであり、特に検出器の構成に特徴を有する。以下に、本発明のＳＥＭの実施形態について説明する。 The present invention provides an SEM capable of performing surface analysis of a sample with high throughput based on the above-described studies by the present inventors, and is particularly characterized by the configuration of a detector. Hereinafter, embodiments of the SEM of the present invention will be described.
図１は、本実施形態に係る走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）１の概略構成を示す図である。ＳＥＭ１は、電子銃２、アノード３、アライメントコイル４、コンデンサレンズ５、偏向走査コイル６、反射電子検出器７、二次電子検出器８、対物レンズ９、レーザ干渉計１０、ステージ１１およびモータ１２を、真空筐体内に備える。これらのうち、アライメントコイル４、コンデンサレンズ５、偏向走査コイル６および対物レンズ９は、試料２０に電子線を照射しながら試料２０上における電子線照射位置を走査する照射部を構成する。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a scanning electron microscope (SEM) 1 according to the present embodiment. The SEM 1 includes an electron gun 2, an anode 3, an alignment coil 4, a condenser lens 5, a deflection scanning coil 6, a backscattered electron detector 7, a secondary electron detector 8, an objective lens 9, a laser interferometer 10, a stage 11 and a motor 12. In a vacuum housing. Among these, the alignment coil 4, the condenser lens 5, the deflection scanning coil 6, and the objective lens 9 constitute an irradiation unit that scans the electron beam irradiation position on the sample 20 while irradiating the sample 20 with the electron beam.
電子銃２は、電子線を発生させる。電子銃２は、例えばタングステン線により構成されている。タングステン線の先端は鋭利かつ所定面を持つように整形形成されており、このような形状に加工された電子銃２は、アノード３との間に印加された高電圧により電子線を発生させる。アノード３は、電子銃２に対して高電圧が印加され、電子銃２から放出された電子を加速させる。アライメントコイル４は、電子銃２から放出される電子線を偏向させることで軸合せする。コンデンサレンズ５は、電子銃２から放出された電子線を集束する。偏向走査コイル６は、試料２０上に照射される電子線をＸ方向およびＹ方向に走査させる。 The electron gun 2 generates an electron beam. The electron gun 2 is made of, for example, a tungsten wire. The tip of the tungsten wire is shaped so as to be sharp and have a predetermined surface, and the electron gun 2 processed into such a shape generates an electron beam by a high voltage applied between the anode 3. The anode 3 is applied with a high voltage to the electron gun 2 to accelerate the electrons emitted from the electron gun 2. The alignment coil 4 is aligned by deflecting the electron beam emitted from the electron gun 2. The condenser lens 5 focuses the electron beam emitted from the electron gun 2. The deflection scanning coil 6 scans the electron beam irradiated on the sample 20 in the X direction and the Y direction.
反射電子検出器７は、試料２０に電子線を照射したときに試料２０で生じた反射電子を検出する。反射電子検出器７は、円板状で中心に電子線が通過する孔を有し、全周を例えば４分割した扇型であって、４分割した部分の信号の和で電子数に依存した濃淡を持つ反射電子像を得ることができ、また、左右２つの信号の差で形状の凹凸を強調表示することもできる。二次電子検出器８は、試料２０に電子線を照射したときに試料２０で生じた二次電子の収集、検出および増幅を行う。二次電子検出器８は、円板状で中心に電子線が通過する孔を有する。二次電子検出器８で検出された信号に基づいて二次電子像を得ることができる。 The backscattered electron detector 7 detects backscattered electrons generated in the sample 20 when the sample 20 is irradiated with an electron beam. The backscattered electron detector 7 has a disk shape and has a hole through which an electron beam passes in the center, and has a fan shape in which the entire circumference is divided into, for example, four parts. A reflected electron image having light and shade can be obtained, and the unevenness of the shape can be highlighted by the difference between the two left and right signals. The secondary electron detector 8 collects, detects, and amplifies secondary electrons generated in the sample 20 when the sample 20 is irradiated with an electron beam. The secondary electron detector 8 is disk-shaped and has a hole through which an electron beam passes. A secondary electron image can be obtained based on the signal detected by the secondary electron detector 8.
対物レンズ９は、電子線を試料２０表面上に細く絞る。レーザ干渉計１０は、ステージ１１に取り付けられた反射鏡に向けて出力したレーザ光と、該反射鏡で反射されたレーザ光とを干渉させることで、ステージ１１の位置を計測する。ステージ１１は、試料２０を載置し、その試料２０を任意の座標位置に正確に移動させる装置であって、モータ１２により駆動される。モータ１２は、ステージ１１をＸ方向およびＹ方向に駆動する動力であって、サーボモータ、超音波モータなどが適している。 The objective lens 9 narrows the electron beam thinly on the surface of the sample 20. The laser interferometer 10 measures the position of the stage 11 by causing the laser beam output toward the reflecting mirror attached to the stage 11 to interfere with the laser beam reflected by the reflecting mirror. The stage 11 is a device that places the sample 20 and moves the sample 20 to an arbitrary coordinate position accurately, and is driven by a motor 12. The motor 12 is power for driving the stage 11 in the X direction and the Y direction, and a servo motor, an ultrasonic motor, or the like is suitable.
図２（ａ）および図３（ａ）は、図１のＳＥＭに適用可能な検出器１００Ａの構成を示す図である。この検出器１００Ａは、図１中の二次電子検出器８として用いられる。なお、検出器１００Ａは反射電子検出器７として用いられてもよい。検出器１００Ａは、第１構造として、ＭＣＰ１１１およびＭＣＰ１１２からなる積層体（以下「ＭＣＰ積層体」と記す）、アノード１２０Ａ、ダイノード１３０Ａ、外部電源３００Ａに接続されたブリーダ回路２００Ａを含む。ブリーダ回路２００Ａは、図３（ｂ）に示された例のような電位勾配を形成させるため、各電極に所定電圧を印加する。 FIGS. 2A and 3A are diagrams showing a configuration of a detector 100A applicable to the SEM of FIG. This detector 100A is used as the secondary electron detector 8 in FIG. The detector 100A may be used as the backscattered electron detector 7. The detector 100A includes, as a first structure, a stacked body composed of MCP 111 and MCP 112 (hereinafter referred to as “MCP stacked body”), an anode 120A, a dynode 130A, and a bleeder circuit 200A connected to an external power source 300A. The bleeder circuit 200A applies a predetermined voltage to each electrode in order to form a potential gradient as in the example shown in FIG.
この第１構造を有する検出器１００Ａにおいて、ＭＣＰ１１１、１１２それぞれは、二次元配列され互いに独立した複数のマイクロチャンネル構造を有する二次電子増倍器である。各チャネルは、１０μｍ程度の内径を有し、ＭＣＰ積層体の入力面（以下「ＭＣＰ入力面」と記す）の鉛直方向（電子入射方向に一致）に対して１０°程度傾斜している。ただし、ＭＣＰ１１１とＭＣＰ１１２とでは各チャネルの傾斜方向が相違している。ＭＣＰ入力面には、イン電極（以下、「ＭＣＰ−ＩＮ電極）と記す）１１３を介してブリーダ回路２００Ａから伸びたリード線１１４が接続されている。同様に、ＭＣＰ積層体の出力面（以下「ＭＣＰ出力面」と記す）には、アウト電極（以下、「ＭＣＰ−ＯＵＴ電極」と記す）１１５を介してブリーダ回路２００Ａから伸びたリード線１１６が接続されている。すなわち、ブリーダ回路２００Ａからリード線１１４、１１６を介してＭＣＰ−ＩＮ電極１１３およびＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５それぞれに所定電圧が印加されることにより、ＭＣＰ入力面およびＭＣＰ出力面それぞれが所定電位に設定される。ＭＣＰ積層体は、入力面に対して出力面が高電位とされることで、入力面への電子の到達に応じて発生した二次電子を増倍し、出力面から増倍された二次電子を出力する。 In the detector 100A having the first structure, each of the MCPs 111 and 112 is a secondary electron multiplier having a plurality of microchannel structures that are two-dimensionally arranged and independent of each other. Each channel has an inner diameter of about 10 μm and is inclined about 10 ° with respect to the vertical direction (coincidence with the electron incident direction) of the input surface of the MCP laminate (hereinafter referred to as “MCP input surface”). However, the MCP 111 and the MCP 112 have different channel tilt directions. A lead wire 114 extending from the bleeder circuit 200A is connected to the MCP input surface via an in-electrode (hereinafter referred to as “MCP-IN electrode”) 113. Similarly, an output surface (hereinafter referred to as an MCP laminated body). A lead wire 116 extending from the bleeder circuit 200A is connected to the “MCP output surface” via an out electrode (hereinafter referred to as “MCP-OUT electrode”) 115. That is, when a predetermined voltage is applied from the bleeder circuit 200A to the MCP-IN electrode 113 and the MCP-OUT electrode 115 via the lead wires 114 and 116, the MCP input surface and the MCP output surface are set to predetermined potentials. The In the MCP laminate, the output surface is set to a high potential with respect to the input surface, thereby multiplying secondary electrons generated in response to the arrival of electrons at the input surface and multiplying from the output surface. Outputs electrons.
ダイノード１３０Ａは、ＭＣＰ出力面の側（ＭＣＰ出力面に対してＭＣＰ入力面とは反対側）に設けられ、ＭＣＰ出力面から出力された二次電子を増倍する。ダイノード１３０Ａには、リード線１３１Ａを介してブリーダ回路２００Ａが接続されており、ブリーダ回路２００Ａからダイノード１３０Ａに所定電圧が印加されることにより、ダイノード１３０Ａの電位がＭＣＰ出力面より高い電位に設定される。ダイノード１３０Ａは、ＭＣＰ出力面に平行に配置された金属平板（例えばＳＵＳ平板）である。ダイノード１３０Ａは、その金属平板の表面（ＭＣＰ出力面に対面した面）に高δ膜（二次電子放出効率が高い膜）がコーティングされているのが好ましい。高δ膜は、例えばアルカリ金属膜であり、好適にはＭｇＦ２膜である。 The dynode 130A is provided on the side of the MCP output surface (on the side opposite to the MCP input surface with respect to the MCP output surface), and multiplies secondary electrons output from the MCP output surface. A bleeder circuit 200A is connected to the dynode 130A via a lead wire 131A. When a predetermined voltage is applied from the bleeder circuit 200A to the dynode 130A, the potential of the dynode 130A is set higher than the MCP output surface. The The dynode 130A is a metal flat plate (for example, a SUS flat plate) disposed in parallel to the MCP output surface. In the dynode 130A, the surface of the metal flat plate (the surface facing the MCP output surface) is preferably coated with a high δ film (a film having a high secondary electron emission efficiency). The high δ film is, for example, an alkali metal film, preferably an MgF 2 film.
アノード１２０Ａは、ダイノード１３０ＡからＭＣＰ出力面およびダイノード１３０Ａ間の中間位置までの空間内に、ＭＣＰ出力面に平行に設けられている。なお、アノード１２０Ａは、ＭＣＰ出力面およびダイノード１３０Ａの中間位置に配置されてもよい。アノード１２０Ａは、ＭＣＰ出力面から出力された二次電子をダイノード１３０Ａへ通過させる開口を有する。アノード１２０Ａは、リード線１２１Ａに接続されており、アノード１２０Ａから出力された電気パルス信号は増幅器（Ａｍｐ）２５０により増幅される。なお、アノード１２０Ａと増幅器２５０との間にはコンデンサ２５１は配置されており、このコンデンサ２５１には、出力を絶縁することで、信号出力レベルをグランドレベルにする機能がある。アノード１２０Ａの電位は、ダイノード１３０Ａより高い電位に設定されており、ダイノード１３０Ａにより増倍された二次電子を収集する。アノード１２０Ａの開口率は９０％以下であるのが好ましい。また、アノード１２０Ａは、二次元配列された複数の開口を有するメッシュ形状であるのが好ましい。 The anode 120A is provided in parallel to the MCP output surface in a space from the dynode 130A to the intermediate position between the MCP output surface and the dynode 130A. The anode 120A may be disposed at an intermediate position between the MCP output surface and the dynode 130A. The anode 120A has an opening through which secondary electrons output from the MCP output surface pass to the dynode 130A. The anode 120A is connected to the lead wire 121A, and the electric pulse signal output from the anode 120A is amplified by an amplifier (Amp) 250. Note that a capacitor 251 is disposed between the anode 120A and the amplifier 250, and this capacitor 251 has a function of setting the signal output level to the ground level by insulating the output. The potential of the anode 120A is set higher than that of the dynode 130A, and secondary electrons multiplied by the dynode 130A are collected. The aperture ratio of the anode 120A is preferably 90% or less. The anode 120A preferably has a mesh shape having a plurality of openings arranged two-dimensionally.
ＭＣＰ積層体（図２（ｂ））、アノード１２０Ａ（図２（ｃ））およびダイノード１３０Ａ（図２（ｄ））それぞれの中央には、孔が設けられており、それらの孔には管部１６０が挿入されている。試料２０に照射されるべき電子線は、この管部１６０の内部空間を通過する。 A hole is provided in the center of each of the MCP laminate (FIG. 2 (b)), the anode 120A (FIG. 2 (c)), and the dynode 130A (FIG. 2 (d)). 160 is inserted. The electron beam to be irradiated on the sample 20 passes through the internal space of the tube portion 160.
アノード１２０Ａはセラミック板１４１とセラミック板１４２との間に挟まれている。ダイノード１３０Ａはセラミック板１４２とセラミック板１４３との間に挟まれている。ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５およびセラミック板１４１〜１４３それぞれは、円環形状を有する。ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５およびセラミック板１４１〜１４３の相対的位置関係はネジ１５１、１５２により固定され、これにより第１構造を有する検出器１００Ａが組み立てられている。 The anode 120A is sandwiched between the ceramic plate 141 and the ceramic plate 142. The dynode 130A is sandwiched between the ceramic plate 142 and the ceramic plate 143. Each of the MCP-IN electrode 113, the MCP-OUT electrode 115, and the ceramic plates 141 to 143 has an annular shape. The relative positional relationship between the MCP-IN electrode 113, the MCP-OUT electrode 115, and the ceramic plates 141 to 143 is fixed by screws 151 and 152, thereby assembling the detector 100A having the first structure.
この検出器１００Ａでは、ＭＣＰ入力面からＭＣＰ出力面へ向かう方向に沿って順にアノード１２０Ａおよびダイノード１３０Ａが配置されている。また、ＭＣＰ出力面の電位よりもダイノード１３０Ａの電位が高く、ダイノード１３０Ａの電位よりもアノード１２０Ａの電位が高くなるよう、ブリーダ回路２００Ａが、リード線１１４（図２（ａ）、図３（ａ）および図３（ｂ）の例ではグランド電位）、１１６、１２１Ａ、１３１Ａを介してこれら電極に所定電圧を印加している（図３（ａ）および図３（ｂ）参照）。ＭＣＰ入力面に電子が到達すると、電子到達に応答して発生した二次電子がＭＣＰ１１１、１１２において増倍される。その増倍された多数の二次電子はＭＣＰ出力面から出力される。ＭＣＰ出力面から出力された多数の二次電子の殆どはアノード１２０Ａの開口を通過してダイノード１３０Ａに衝突し、この衝突により更に多数の二次電子がダイノード１３０Ａで発生する。ダイノード１３０Ａで発生した多数の二次電子は、アノード１２０Ａにより収集される。すなわち、ＭＣＰ入力面に電子が到達すると、その電子数に応じた波高値を有する電気パルス信号がアノード１２０Ａから出力される。 In this detector 100A, an anode 120A and a dynode 130A are arranged in order along the direction from the MCP input surface to the MCP output surface. Further, the bleeder circuit 200A is connected to the lead wire 114 (FIGS. 2A and 3A) so that the potential of the dynode 130A is higher than the potential of the MCP output surface and the potential of the anode 120A is higher than the potential of the dynode 130A. ) And ground potential in the example of FIG. 3B), a predetermined voltage is applied to these electrodes via 116, 121A and 131A (see FIG. 3A and FIG. 3B). When electrons reach the MCP input surface, secondary electrons generated in response to the arrival of the electrons are multiplied in the MCPs 111 and 112. The multiplied secondary electrons are output from the MCP output surface. Most of the many secondary electrons output from the MCP output surface pass through the opening of the anode 120A and collide with the dynode 130A. Due to this collision, a larger number of secondary electrons are generated at the dynode 130A. A large number of secondary electrons generated in the dynode 130A are collected by the anode 120A. That is, when electrons reach the MCP input surface, an electric pulse signal having a peak value corresponding to the number of electrons is output from the anode 120A.
図３（ｂ）に示された電位勾配の一例は、ＭＣＰ入力面（ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３）の電位Ｖ１が０Ｖ（グランド電位）、ＭＣＰ出力面ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５）の電位Ｖ２が＋２０００Ｖ、アノード１２０Ａの電位Ｖ３が＋２５００Ｖにそれぞれ設定され、ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４はＶ２〜Ｖ３の範囲（Ｖ４設定レンジ）内の正電位に設定されている。なお、ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３〜アノード１２０Ａまでの電位勾配は、以下の実験例に示されたように、アノード１２０Ａの電位Ｖ３が０Ｖ（グランド電位）に設定されてもよい。この場合、例えば、ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３の電位Ｖ１が−２５００Ｖ、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５の電位Ｖ２が−５００Ｖ、アノード１２０Ａの電位Ｖ３が０Ｖ（グランド電位）にそれぞれ設定され、ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４はＶ２〜Ｖ３の範囲（Ｖ４設定レンジ）内の負電位に設定される。 An example of the potential gradient shown in FIG. 3B is that the potential V1 of the MCP input surface (MCP-IN electrode 113) is 0 V (ground potential), the potential V2 of the MCP output surface MCP-OUT electrode 115) is +2000 V, The potential V3 of the anode 120A is set to + 2500V, and the potential V4 of the dynode 130A is set to a positive potential within the range of V2 to V3 (V4 setting range). Note that the potential gradient from the MCP-IN electrode 113 to the anode 120A may be set such that the potential V3 of the anode 120A is 0 V (ground potential) as shown in the following experimental example. In this case, for example, the potential V1 of the MCP-IN electrode 113 is set to -2500V, the potential V2 of the MCP-OUT electrode 115 is set to -500V, the potential V3 of the anode 120A is set to 0V (ground potential), and the potential V4 of the dynode 130A is set. Is set to a negative potential within the range of V2 to V3 (V4 setting range).
図４は、検出器１００Ａのゲイン特性を示すグラフである。横軸はゲインであり、縦軸はＭＣＰ出力面から出力された電子の計数値（パルスカウント）である。第１構造を有する検出器１００Ａおよび比較例の何れにおいても、ＭＣＰ出力面とアノード１２０Ａとの間の距離は１ｍｍ、アノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとの間の距離は１ｍｍである。ダイノード１３０ＡはＭｇＦ２膜がコーティングされたＳＵＳ板である。ＭＣＰ入力面の電位Ｖ１は−２５００Ｖ、ＭＣＰ出力面の電位Ｖ２は−５００Ｖ、アノード１２０Ａの電位Ｖ３は０Ｖ（グランド電位）である。比較例では、ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４は０Ｖ（グランド電位）に設定され、アノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとを束ねて、ＭＣＰからの出力二次電子を全て検出した。本実施形態に適用される検出器１００Ａでは、ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４が−２５０Ｖに設定されたときのアノード１２０Ａで二次電子を検出した。 FIG. 4 is a graph showing gain characteristics of the detector 100A. The horizontal axis represents gain, and the vertical axis represents the count value (pulse count) of electrons output from the MCP output surface. In both the detector 100A having the first structure and the comparative example, the distance between the MCP output surface and the anode 120A is 1 mm, and the distance between the anode 120A and the dynode 130A is 1 mm. The dynode 130A is a SUS plate coated with an MgF 2 film. The potential V1 of the MCP input surface is -2500V, the potential V2 of the MCP output surface is -500V, and the potential V3 of the anode 120A is 0V (ground potential). In the comparative example, the potential V4 of the dynode 130A was set to 0 V (ground potential), and the anode 120A and the dynode 130A were bundled to detect all output secondary electrons from the MCP. In the detector 100A applied to the present embodiment, secondary electrons are detected at the anode 120A when the potential V4 of the dynode 130A is set to −250V.
図４から分るように、比較例のゲインと比べて、検出器１００Ａのゲインは６.３倍程度であった。検出器１００Ａのゲイン特性において比較例のゲインピーク位置にサブピークが認められるが、これは、ＭＣＰ出力面から出力された多数の二次電子の一部がダイノード１３０Ａに到達することなくアノード１２０Ａにより直接に捕捉されたことを表している。なお、以下では、比較例（アノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとを束ねてアノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとが等電位に設定された場合）のゲインに対する検出器１００Ａ（ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４よりもアノード１２０Ａの電位Ｖ３が高く設定された場合）のゲインの比を「相対ゲイン」という。 As can be seen from FIG. 4, the gain of the detector 100A was about 6.3 times the gain of the comparative example. In the gain characteristic of the detector 100A, a sub peak is observed at the gain peak position of the comparative example. This is because a part of a large number of secondary electrons output from the MCP output surface does not reach the dynode 130A, but directly by the anode 120A. Indicates that it was captured. In the following, the detector 100A (potential of the anode 120A rather than the potential V4 of the dynode 130A) with respect to the gain of the comparative example (when the anode 120A and the dynode 130A are bundled and the anode 120A and the dynode 130A are set to the same potential). The gain ratio when V3 is set high is referred to as “relative gain”.
図５は、検出器１００Ａのリニアリティ特性を示すグラフである。横軸はアノード１２０Ａからの出力電流値（Ａ）であり、縦軸は規格化ゲインである。規格化ゲインは、出力電流値が小さいときのゲインを１００としている。なお、図５において、記号「●」はダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３と同電位に設定されたときのリニアリティ特性、記号「■」はダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３に対して−１００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、記号「◆」はダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３に対して−２００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、記号「▲」はダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３に対して−３００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、「＊」と「−」の合成記号はダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３に対して−４００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、記号「×」はダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３に対して−５００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性をそれぞれ示す。この測定に用いられた検出器１００Ａおよび比較例の何れも、ＭＣＰ出力面とアノード１２０Ａとの間の距離は１ｍｍ、アノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとの間の距離は１ｍｍである。ダイノード１３０ＡはＭｇＦ２膜がコーティングされたＳＵＳ板である。ＭＣＰ入力面の電位Ｖ１は−２５００Ｖ、ＭＣＰ出力面の電位Ｖ２は−５００Ｖ、アノード１２０Ａの電位Ｖ３は０Ｖ（グランド電位）とした。比較例では、ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４は０Ｖに設定され、ダイノード１３０Ａとアノード１２０Ａとが束ねられた。図５から分るように、比較例と比べて、ダイノード１３０Ａの電位Ｖ４がアノード１２０Ａの電位Ｖ３に対して−２００Ｖに設定された検出器１００Ａでは、ＤＣリニアリティが約７倍程度拡大した。 FIG. 5 is a graph showing the linearity characteristics of the detector 100A. The horizontal axis is the output current value (A) from the anode 120A, and the vertical axis is the normalized gain. The normalized gain is set to 100 when the output current value is small. In FIG. 5, the symbol “●” indicates the linearity characteristic when the potential V4 of the dynode 130A is set to the same potential as the potential V3 of the anode 120A, and the symbol “■” indicates that the potential V4 of the dynode 130A is the potential V3 of the anode 120A. Linearity characteristics when symbol is set to −100V, symbol “♦” is linearity characteristics when potential V4 of dynode 130A is set to −200V with respect to potential V3 of anode 120A, symbol “▲” is dynode The linearity characteristic when the potential V4 of 130A is set to −300V with respect to the potential V3 of the anode 120A, and the combined symbol “*” and “−” indicates that the potential V4 of the dynode 130A is − with respect to the potential V3 of the anode 120A. The linearity characteristic when the voltage is set to 400 V, the symbol “×” indicates the Indicating position V4 is the linearity characteristic when set to -500V with respect to the potential V3 of the anode 120A, respectively. In both the detector 100A and the comparative example used for this measurement, the distance between the MCP output surface and the anode 120A is 1 mm, and the distance between the anode 120A and the dynode 130A is 1 mm. The dynode 130A is a SUS plate coated with an MgF 2 film. The potential V1 of the MCP input surface was -2500V, the potential V2 of the MCP output surface was -500V, and the potential V3 of the anode 120A was 0V (ground potential). In the comparative example, the potential V4 of the dynode 130A was set to 0 V, and the dynode 130A and the anode 120A were bundled. As can be seen from FIG. 5, in the detector 100A in which the potential V4 of the dynode 130A is set to −200 V with respect to the potential V3 of the anode 120A, the DC linearity is increased by about 7 times compared to the comparative example.
図４および図５から、比較例に対して本実施形態に適用される検出器１００Ａではゲインの増倍分だけリニアリティも拡大されることが分かる。 4 and 5, it can be seen that the linearity of the detector 100A applied to this embodiment with respect to the comparative example is increased by the gain multiplication.
図６は、アノード１２０Ａの開口率を変えながら測定された、検出器１００Ａのダイノード電位Ｖ４と相対ゲインとの関係を示すグラフである。図６（ａ）は、アノード１２０Ａの開口率が８１％である場合の関係を示す。図６（ｂ）は、アノード１２０Ａの開口率が９０％である場合の関係を示す。図６（ｃ）は、アノード１２０Ａの開口率が９６％である場合の関係を示す。この測定に用いられた検出器１００Ａにおいて、ダイノード１３０Ａは高δ膜がコーティングされていないＳＵＳ板である。ＭＣＰ入力面の電位Ｖ１は−２５００Ｖ、ＭＣＰ出力面の電位Ｖ２は−５００Ｖ、アノード１２０Ａの電位Ｖ３は０Ｖ（グランド電位）である。変動させたダイノード１３０Ａの電位範囲は−５０Ｖ〜−５００Ｖである。また、図６（ａ）〜図６（ｃ）それぞれには、ＭＣＰ出力面とダイノード１３０Ａとの間の距離を２.０ｍｍとして、ＭＣＰ出力面とアノード１２０Ａとの間の距離ｄ１およびアノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとの間の距離ｄ２の比ｄ１／ｄ２が、それぞれ０.５ｍｍ／１.５ｍｍ、１.０ｍｍ／１.０ｍｍ、１.５ｍｍ／０.５ｍｍに設定された構成での測定値が示されている。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the dynode potential V4 of the detector 100A and the relative gain, measured while changing the aperture ratio of the anode 120A. FIG. 6A shows the relationship when the aperture ratio of the anode 120A is 81%. FIG. 6B shows the relationship when the aperture ratio of the anode 120A is 90%. FIG. 6C shows the relationship when the aperture ratio of the anode 120A is 96%. In the detector 100A used for this measurement, the dynode 130A is a SUS plate not coated with a high δ film. The potential V1 of the MCP input surface is -2500V, the potential V2 of the MCP output surface is -500V, and the potential V3 of the anode 120A is 0V (ground potential). The potential range of the changed dynode 130A is −50V to −500V. 6 (a) to 6 (c), the distance between the MCP output surface and the dynode 130A is set to 2.0 mm, the distance d1 between the MCP output surface and the anode 120A, and the anode 120A The measured values in the configuration in which the ratio d1 / d2 of the distance d2 to the dynode 130A is set to 0.5 mm / 1.5 mm, 1.0 mm / 1.0 mm, and 1.5 mm / 0.5 mm, respectively. Has been.
これら図６（ａ）〜図６（ｃ）から分るように、アノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとの間の距離ｄ２が１.５ｍｍの場合より、距離ｄ２が１.０ｍｍの場合に相対ゲインが大きく、距離ｄ２が０.５ｍｍの場合に更に相対ゲインが大きい。したがって、ダイノード１３０ＡからＭＣＰ出力面およびダイノード１３０Ａ間の中間位置までの空間にアノード１２０Ａが配置されると（アノード１２０ＡはＭＣＰ出力面およびダイノード１３０Ａ間の中間位置に配置されてもよい）、相対ゲインを大きくすることができて好ましい。また、相対ゲインの差は、アノード１２０Ａとダイノード１３０Ａとの電位差が小さい場合に顕著であり、アノード１２０Ａの開口率が小さい場合に顕著である。したがって、アノード１２０Ａの開口率は９０％以下であるのが好ましい。 As can be seen from FIGS. 6A to 6C, the relative gain is larger when the distance d2 is 1.0 mm than when the distance d2 between the anode 120A and the dynode 130A is 1.5 mm. When the distance d2 is 0.5 mm, the relative gain is even larger. Therefore, when the anode 120A is disposed in a space from the dynode 130A to the intermediate position between the MCP output surface and the dynode 130A (the anode 120A may be disposed at an intermediate position between the MCP output surface and the dynode 130A), the relative gain is set. Can be increased. The relative gain difference is significant when the potential difference between the anode 120A and the dynode 130A is small, and is significant when the aperture ratio of the anode 120A is small. Therefore, the aperture ratio of the anode 120A is preferably 90% or less.
次に、図１のＳＥＭ１に適用可能な、第２構造を有する検出器１００Ｂについて、図７（ａ）、図８（ａ）〜図８（ｂ）および図９を参照して説明する。図７（ａ）および図８（ａ）は、図１のＳＥＭ１の二次電子検出器８（または反射電子検出器７）に適用可能な検出器１００Ｂの構成を示す図である。この検出器１００Ｂは、第２構造として、ＭＣＰ１１１およびＭＣＰ１１２からなるＭＣＰ積層体、アノード１２０Ｂ、電極１３０Ｂ、外部電源３００Ｂに接続されたブリーダ回路２００Ｂを含む。ブリーダ回路２００Ｂは、図８（ｂ）に示された例のような電位勾配を形成させるため、各電極に所定電圧を印加する。 Next, a detector 100B having a second structure that can be applied to the SEM 1 in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 7 (a), 8 (a) to 8 (b), and FIG. FIGS. 7A and 8A are diagrams showing a configuration of a detector 100B applicable to the secondary electron detector 8 (or the backscattered electron detector 7) of the SEM 1 in FIG. This detector 100B includes, as a second structure, an MCP laminate including MCP 111 and MCP 112, an anode 120B, an electrode 130B, and a bleeder circuit 200B connected to an external power source 300B. The bleeder circuit 200B applies a predetermined voltage to each electrode in order to form a potential gradient like the example shown in FIG.
この第２構造を有する検出器１００Ｂにおいて、ＭＣＰ１１１、１１２それぞれは、二次元配列され互いに独立した複数のマイクロチャンネル構造を有する二次電子増倍器である。各チャネルは、１０μｍ程度の内径を有し、ＭＣＰ入力面の鉛直方向に対して１０°程度傾斜している。ただし、ＭＣＰ１１１とＭＣＰ１１２とでは各チャネルの傾斜方向が相違している。ＭＣＰ入力面には、ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３を介してブリーダ回路２００Ｂから伸びたリード線１１４が接続されている。同様に、ＭＣＰ出力面には、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５を介してブリーダ回路２００Ｂから伸びたリード線１１６が接続されている。すなわち、ブリーダ回路２００Ｂからリード線１１４、１１６を介してＭＣＰ−ＩＮ電極１１３およびＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５それぞれに所定電圧が印加されることにより、ＭＣＰ入力面およびＭＣＰ出力面それぞれが所定電位に設定される。ＭＣＰ積層体は、入力面に対して出力面が高電位とされることで、入力面への電子の到達に応じて発生した二次電子を増倍し、出力面から増倍された二次電子を出力する。 In the detector 100B having the second structure, each of the MCPs 111 and 112 is a secondary electron multiplier having a plurality of microchannel structures that are two-dimensionally arranged and independent of each other. Each channel has an inner diameter of about 10 μm and is inclined about 10 ° with respect to the vertical direction of the MCP input surface. However, the MCP 111 and the MCP 112 have different channel tilt directions. A lead wire 114 extending from the bleeder circuit 200B is connected to the MCP input surface via the MCP-IN electrode 113. Similarly, a lead wire 116 extending from the bleeder circuit 200B is connected to the MCP output surface via the MCP-OUT electrode 115. That is, when a predetermined voltage is applied from the bleeder circuit 200B to the MCP-IN electrode 113 and the MCP-OUT electrode 115 via the lead wires 114 and 116, the MCP input surface and the MCP output surface are set to predetermined potentials. The In the MCP laminate, the output surface is set to a high potential with respect to the input surface, thereby multiplying secondary electrons generated in response to the arrival of electrons at the input surface and multiplying from the output surface. Outputs electrons.
アノード１２０Ｂは、ＭＣＰ出力面の側（ＭＣＰ出力面に対してＭＣＰ入力面とは反対側）に設けられている。アノード１２０Ｂには、リード線１２１Ｂを介してブリーダ回路２００Ｂが接続されており、ブリーダ回路２００Ｂからアノード１２０Ｂに所定電圧が印加されることにより、アノード１２０Ｂの電位がＭＣＰ出力面より高い電位に設定される。アノード１２０Ｂは、ＭＣＰ出力面に平行に配置された金属平板（例えばＳＵＳ平板）であり、ＭＣＰ出力面より高い電位に設定されることにより、ＭＣＰ出力面から出力された二次電子を収集する。また、アノード１２０Ｂから出力された電気パルス信号は増幅器（Ａｍｐ）２５０により増幅される。なお、アノード１２０Ｂと増幅器２５０との間にはコンデンサ２５１は配置されており、このコンデンサ２５１には、出力を絶縁することで、信号出力レベルをグランドレベルにする機能がある。 The anode 120B is provided on the side of the MCP output surface (the side opposite to the MCP input surface with respect to the MCP output surface). A bleeder circuit 200B is connected to the anode 120B via a lead wire 121B. When a predetermined voltage is applied from the bleeder circuit 200B to the anode 120B, the potential of the anode 120B is set to a potential higher than that of the MCP output surface. The The anode 120B is a metal flat plate (for example, a SUS flat plate) arranged in parallel to the MCP output surface, and collects secondary electrons output from the MCP output surface by being set at a higher potential than the MCP output surface. The electric pulse signal output from the anode 120B is amplified by an amplifier (Amp) 250. Note that a capacitor 251 is disposed between the anode 120B and the amplifier 250, and this capacitor 251 has a function of setting the signal output level to the ground level by insulating the output.
電極１３０Ｂは、アノード１２０ＢからＭＣＰ出力面およびアノード１２０Ｂ間の中間位置までの空間内に、ＭＣＰ出力面に平行に設けられている。なお、電極１３０Ｂは、ＭＣＰ出力面およびアノード１２０Ｂの中間位置に配置されてもよい。電極１３０Ｂは、ＭＣＰ出力面から出力された二次電子をアノード１２０Ｂへ通過させる開口を有する。電極１３０Ｂは、リード線１３１Ｂに接続されており、電極１３０Ｂの電位は、アノード１２０Ｂより高い電位に設定される。電極１３０Ｂの開口率は９０％以下であるのが好ましい。また、電極１３０Ｂは、二次元配列された複数の開口を有するメッシュ形状であるのが好ましい。 The electrode 130B is provided in parallel to the MCP output surface in a space from the anode 120B to the intermediate position between the MCP output surface and the anode 120B. The electrode 130B may be disposed at an intermediate position between the MCP output surface and the anode 120B. The electrode 130B has an opening through which the secondary electrons output from the MCP output surface pass to the anode 120B. The electrode 130B is connected to the lead wire 131B, and the potential of the electrode 130B is set higher than that of the anode 120B. The aperture ratio of the electrode 130B is preferably 90% or less. The electrode 130B preferably has a mesh shape having a plurality of openings arranged two-dimensionally.
ＭＣＰ積層体（図７（ｂ））、電極１３０Ｂ（図７（ｃ））およびアノード１２０Ｂ（図７（ｄ））それぞれの中央には、孔が設けられており、それらの孔には管部１６０が挿入されている。試料２０に照射されるべき電子線は、この管部１６０の内部空間を通過する。 A hole is provided in the center of each of the MCP laminate (FIG. 7 (b)), the electrode 130B (FIG. 7 (c)) and the anode 120B (FIG. 7 (d)). 160 is inserted. The electron beam to be irradiated on the sample 20 passes through the internal space of the tube portion 160.
電極１３０Ｂはセラミック板１４１とセラミック板１４２との間に挟まれている。アノード１２０Ｂはセラミック板１４２とセラミック板１４３との間に挟まれている。ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５およびセラミック板１４１〜１４３それぞれは、円環形状を有する。ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５およびセラミック板１４１〜１４３の相対的位置関係はネジ１５１、１５２により固定され、これにより第２構造を有する検出器１００Ｂが組み立てられている。 The electrode 130B is sandwiched between the ceramic plate 141 and the ceramic plate 142. The anode 120B is sandwiched between the ceramic plate 142 and the ceramic plate 143. Each of the MCP-IN electrode 113, the MCP-OUT electrode 115, and the ceramic plates 141 to 143 has an annular shape. The relative positional relationship among the MCP-IN electrode 113, the MCP-OUT electrode 115, and the ceramic plates 141 to 143 is fixed by screws 151 and 152, thereby assembling the detector 100B having the second structure.
この検出器１００Ｂでは、ＭＣＰ入力面からＭＣＰ出力面へ向かう方向に沿って順に電極１３０Ｂおよびアノード１２０Ｂが配置されている。また、ＭＣＰ出力面の電位よりもアノード１２０Ｂの電位が高く、アノード１２０Ｂの電位よりも電極１３０Ｂの電位が高くなるよう、ブリーダ回路２００Ｂが、リード線１１４（図７（ａ）、図８（ａ）および図８（ｂ）の例ではグランド電位）、１１６、１２１Ｂ、１３１Ｂ（図７（ａ）、図８（ａ）および図８（ｂ）の例では正電位）を介してこれら電極に所定電圧を印加している（図８（ａ）および図８（ｂ）参照）。ＭＣＰ入力面に電子が到達すると、電子到達に応答して発生した二次電子がＭＣＰ１１１、１１２において増倍される。その増倍された多数の二次電子はＭＣＰ出力面から出力され、電極１３０Ｂによりアノード１２０Ｂへ向かって加速される。その結果、ＭＣＰ出力面から出力された多数の二次電子の殆どは電極１３０Ｂの開口を通過してアノード１２０Ｂにより収集される。すなわち、ＭＣＰ入力面に電子が到達すると、その電子数に応じた波高値を有する電気パルス信号がアノード１２０Ｂから出力される。 In this detector 100B, an electrode 130B and an anode 120B are arranged in order along the direction from the MCP input surface to the MCP output surface. The bleeder circuit 200B is connected to the lead wire 114 (FIGS. 7A and 8A) so that the potential of the anode 120B is higher than the potential of the MCP output surface and the potential of the electrode 130B is higher than the potential of the anode 120B. ) And the ground potential in the example of FIG. 8 (b)), 116, 121B, 131B (positive potential in the examples of FIG. 7 (a), FIG. 8 (a) and FIG. 8 (b)). A voltage is applied (see FIGS. 8A and 8B). When electrons reach the MCP input surface, secondary electrons generated in response to the arrival of the electrons are multiplied in the MCPs 111 and 112. The multiplied secondary electrons are output from the MCP output surface and accelerated toward the anode 120B by the electrode 130B. As a result, most of the many secondary electrons output from the MCP output surface pass through the opening of the electrode 130B and are collected by the anode 120B. That is, when electrons reach the MCP input surface, an electric pulse signal having a peak value corresponding to the number of electrons is output from the anode 120B.
図８（ｂ）に示された電位勾配の一例は、ＭＣＰ入力面（ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３）の電位Ｖ１が０Ｖ（グランド電位）、ＭＣＰ出力面（ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５）の電位Ｖ２が＋２０００Ｖ、アノード１２０Ｂの電位Ｖ３が＋２１００Ｖにそれぞれ設定され、電極１３０Ｂの電位Ｖ４はＶ２を超える範囲（Ｖ４設定レンジ）の正電位（例えば＋２５００Ｖ）に設定されている。なお、ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３〜アノード１２０Ｂまでの電位勾配は、以下の実験例に示されたように、アノード１２０Ｂの電位Ｖ３が０Ｖ（グランド電位）に設定されてもよい。この場合、例えば、ＭＣＰ−ＩＮ電極１１３の電位Ｖ１が−２３００Ｖ、ＭＣＰ−ＯＵＴ電極１１５の電位Ｖ２が−５００Ｖ、アノード１２０Ｂの電位Ｖ３が０Ｖ（グランド電位）にそれぞれ設定され、電極１３０Ｂの電位Ｖ４はＶ３を超える範囲（Ｖ４設定レンジ）の正電位（例えば＋５００Ｖ）に設定される。 An example of the potential gradient shown in FIG. 8B is that the potential V1 of the MCP input surface (MCP-IN electrode 113) is 0V (ground potential), and the potential V2 of the MCP output surface (MCP-OUT electrode 115) is + 2000V. The potential V3 of the anode 120B is set to + 2100V, and the potential V4 of the electrode 130B is set to a positive potential (for example, + 2500V) in a range exceeding V2 (V4 setting range). Note that the potential gradient from the MCP-IN electrode 113 to the anode 120B may be set such that the potential V3 of the anode 120B is 0 V (ground potential) as shown in the following experimental example. In this case, for example, the potential V1 of the MCP-IN electrode 113 is set to -2300V, the potential V2 of the MCP-OUT electrode 115 is set to -500V, the potential V3 of the anode 120B is set to 0V (ground potential), and the potential V4 of the electrode 130B is set. Is set to a positive potential (for example, +500 V) in a range exceeding V3 (V4 setting range).
図９は、検出器１００Ｂのリニアリティ特性を示すグラフである。横軸はアノード１２０Ｂからの出力電流値（Ａ）であり、縦軸は規格化ゲインである。規格化ゲインは、出力電流値が小さいときのゲインを１００としている。なお、図９において、記号「◆」は電極１３０Ｂの電位Ｖ４がアノード１２０Ｂの電位Ｖ３と同電位に設定されたときのリニアリティ特性、記号「■」は電極１３０Ｂの電位Ｖ４がアノード１２０Ｂの電位Ｖ３に対して＋１００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、記号「▲」は電極１３０Ｂの電位Ｖ４がアノード１２０Ｂの電位Ｖ３に対して＋２００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、記号「×」は電極１３０Ｂの電位Ｖ４がアノード１２０Ｂの電位Ｖ３に対して＋３００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性、記号「＊」は電極１３０Ｂの電位Ｖ４がアノード１２０Ｂの電位Ｖ３に対して＋４００Ｖに設定されたときのリニアリティ特性をそれぞれ示す。この測定に用いられた検出器１００Ｂでは、ＭＣＰ出力面と電極１３０Ｂとの間の距離は１ｍｍ、電極１３０Ｂとアノード１２０Ｂとの間の距離は１ｍｍである。アノード１２０ＢはＳＵＳ板である。ＭＣＰ入力面の電位Ｖ１は−２３００Ｖ、ＭＣＰ出力面の電位Ｖ２は−１５００Ｖ、アノード１２０Ｂの電位Ｖ３は０Ｖ（グランド電位）とした。図９から分るように、第２構造を有する検出器１００Ｂによっても、電極１３０Ｂ−アノード１２０Ｂ間の電位差を例えば２００Ｖ以上確保することによりＤＣリニアリティが拡大した。また、図５の比較例に対して本実施形態に適用される検出器１００Ｂでもゲインの増倍分だけリニアリティも拡大されることが分かる。 FIG. 9 is a graph showing the linearity characteristic of the detector 100B. The horizontal axis is the output current value (A) from the anode 120B, and the vertical axis is the normalized gain. The normalized gain is set to 100 when the output current value is small. In FIG. 9, the symbol “♦” indicates linearity characteristics when the potential V4 of the electrode 130B is set to the same potential as the potential V3 of the anode 120B, and the symbol “■” indicates that the potential V4 of the electrode 130B is the potential V3 of the anode 120B. The linearity characteristic when the voltage is set to + 100V, symbol “▲” is the linearity characteristic when the potential V4 of the electrode 130B is set to + 200V with respect to the potential V3 of the anode 120B, and the symbol “×” is the symbol of the electrode 130B. The linearity characteristic when the potential V4 is set to +300 V with respect to the potential V3 of the anode 120B, and the symbol “*” denotes the linearity characteristic when the potential V4 of the electrode 130B is set to +400 V with respect to the potential V3 of the anode 120B. Each is shown. In the detector 100B used for this measurement, the distance between the MCP output surface and the electrode 130B is 1 mm, and the distance between the electrode 130B and the anode 120B is 1 mm. The anode 120B is a SUS plate. The potential V1 of the MCP input surface was -2300V, the potential V2 of the MCP output surface was -1500V, and the potential V3 of the anode 120B was 0V (ground potential). As can be seen from FIG. 9, the DC linearity is expanded by securing a potential difference between the electrode 130B and the anode 120B of, for example, 200 V or more even with the detector 100B having the second structure. Further, it can be seen that the linearity of the detector 100B applied to the present embodiment as compared with the comparative example of FIG.
本実施形態のＳＥＭの検出器８（または検出器７）には、上述のような構造を有する検出器１００Ａまたは検出器１００Ｂが適用される。したがって、検出器１００Ａまたは検出器１００Ｂへの入射電子量が増加しても、ＭＣＰ１１１、１１２のゲインの増大を抑えつつ、検出器全体のゲインを大きくすることができる。したがって、本実施形態のＳＥＭ１は、高スループットで試料の表面分析を行うことができる。また、検出器１００Ａおよび検出器１００Ｂは、何れもＭＣＰ１１１，１１２のゲインを低く抑えることができることから、ＭＣＰ積層体の入力面と出力面との間に印加する電圧を低くすることができ、寿命特性が改善する。検出器１００Ａは、ＭＣＰ積層体とダイノード１３０Ａとの間にアノード１２０Ａが挿入された構成を有し、また、検出器１００Ｂは、ＭＣＰ積層体とアノード１２０Ｂとの間に電極１３０Ｂが挿入された構成を有することから、従来の構成のものと比べて大型化が抑制される。 The detector 100A or the detector 100B having the above-described structure is applied to the detector 8 (or the detector 7) of the SEM of the present embodiment. Therefore, even if the amount of electrons incident on the detector 100A or the detector 100B increases, the gain of the entire detector can be increased while suppressing an increase in the gain of the MCPs 111 and 112. Therefore, the SEM 1 of this embodiment can perform surface analysis of a sample with high throughput. In addition, since both the detector 100A and the detector 100B can keep the gain of the MCPs 111 and 112 low, the voltage applied between the input surface and the output surface of the MCP laminate can be lowered, and the lifetime Improved characteristics. The detector 100A has a configuration in which an anode 120A is inserted between the MCP stack and the dynode 130A, and the detector 100B has a configuration in which an electrode 130B is inserted between the MCP stack and the anode 120B. Therefore, the increase in size is suppressed as compared with the conventional configuration.
以上の本発明の説明から、本発明を様々に変形しうることは明らかである。そのような変形は、本発明の思想および範囲から逸脱するものとは認めることはできず、すべての当業者にとって自明である改良は、以下の請求の範囲に含まれるものである。 From the above description of the present invention, it is apparent that the present invention can be modified in various ways. Such modifications cannot be construed as departing from the spirit and scope of the invention, and modifications obvious to one skilled in the art are intended to be included within the scope of the following claims.
１…走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、２…電子銃、３…アノード、４…アライメントコイル、５…コンデンサレンズ、６…偏向走査コイル、７…反射電子検出器、８…二次電子検出器、９…対物レンズ、１０…レーザ干渉計、１１…ステージ、１２…モータ、２０…試料、１００Ａ，１００Ｂ…検出器、１１１，１１２…マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）、１１３…ＭＣＰ−ＩＮ電極、１１５…ＭＣＰ−ＯＵＴ電極、１２０Ａ，１２０Ｂ…アノード、１３０Ａ…ダイノード、１３０Ｂ…電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Scanning electron microscope (SEM), 2 ... Electron gun, 3 ... Anode, 4 ... Alignment coil, 5 ... Condenser lens, 6 ... Deflection scanning coil, 7 ... Reflection electron detector, 8 ... Secondary electron detector, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Objective lens, 10 ... Laser interferometer, 11 ... Stage, 12 ... Motor, 20 ... Sample, 100A, 100B ... Detector, 111, 112 ... Microchannel plate (MCP), 113 ... MCP-IN electrode, 115 ... MCP-OUT electrode, 120A, 120B ... anode, 130A ... dynode, 130B ... electrode.
Claims (8)
試料上における電子線照射位置を走査させながら前記試料に前記電子線を照射する照射部と、
前記試料への電子線照射に応じて前記試料で発生した電子を検出する検出器と、を備え、
前記検出器は、
前記試料で発生した電子の入射に応じて発生した二次電子を増倍するマイクロチャネルプレートであって、前記試料からの電子が到達する位置に設けられた入力面と、前記入力面に対向する、増倍された前記二次電子を出力する出力面と、を有するマイクロチャネルプレートと、
前記出力面に対して前記入力面の反対側に設けられた、前記出力面から出力された二次電子を増倍するダイノードであって、前記出力面の電位よりも高い電位に設定されたダイノードと、
前記ダイノードから前記出力面および前記ダイノード間の中間位置までの空間内に設けられた、前記ダイノードにより増倍された二次電子を収集するアノードであって、前記出力面から出力された二次電子を前記ダイノードへ通過させる開口を有するとともに、前記ダイノードの電位よりも高い電位に設定されたアノードと、を含む走査型電子顕微鏡。 An electron gun that generates an electron beam;
An irradiation unit that irradiates the sample with the electron beam while scanning an electron beam irradiation position on the sample;
A detector that detects electrons generated in the sample in response to electron beam irradiation on the sample,
The detector is
A microchannel plate for multiplying secondary electrons generated in response to incidence of electrons generated in the sample, the input surface being provided at a position where electrons from the sample reach, and facing the input surface A microchannel plate having an output surface for outputting the multiplied secondary electrons,
A dynode provided on the opposite side of the input surface with respect to the output surface for multiplying secondary electrons output from the output surface, the dynode being set to a potential higher than the potential of the output surface When,
An anode that collects secondary electrons multiplied by the dynode and is provided in a space from the dynode to the output surface and an intermediate position between the dynodes and output from the output surface. And an anode set to a potential higher than the potential of the dynode.
試料上における電子線照射位置を走査させながら前記試料に前記電子線を照射する照射部と、
前記試料への電子線照射に応じて前記試料で発生した電子を検出する検出器と、を備え、
前記検出器は、
前記試料で発生した電子の入射に応じて発生した二次電子を増倍するマイクロチャネルプレートであって、前記試料からの電子が到達する位置に設けられた入力面と、前記入力面に対向する、増倍された前記二次電子を出力する出力面と、を有するマイクロチャネルプレートと、
前記出力面に対して前記入力面の反対側に設けられた、前記出力面から出力された二次電子を収集するアノードであって、前記出力面の電位よりも高い電位に設定されたアノードと、
前記アノードから前記出力面および前記アノード間の中間位置までの空間内に設けられた電極であって、前記出力面から出力された二次電子を前記アノードへ通過させる開口を有するとともに、前記アノードの電位よりも高い電位に設定された電極と、を含む走査型電子顕微鏡。 An electron gun that generates an electron beam;
An irradiation unit that irradiates the sample with the electron beam while scanning an electron beam irradiation position on the sample;
A detector that detects electrons generated in the sample in response to electron beam irradiation on the sample,
The detector is
A microchannel plate for multiplying secondary electrons generated in response to incidence of electrons generated in the sample, the input surface being provided at a position where electrons from the sample reach, and facing the input surface A microchannel plate having an output surface for outputting the multiplied secondary electrons,
An anode that is provided on the opposite side of the input surface with respect to the output surface and collects secondary electrons output from the output surface, the anode being set to a potential higher than the potential of the output surface; ,
An electrode provided in a space from the anode to an intermediate position between the output surface and the anode, and having an opening for allowing secondary electrons output from the output surface to pass to the anode, And a scanning electron microscope including an electrode set to a potential higher than the potential.
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