JP3514783B2 - Ion detector and SIM image detection method using the same - Google Patents
Ion detector and SIM image detection method using the sameInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ＬＳＩ、
その製造に供するマスクなどの微細加工に用いられるＳ
ＩＭ像の観察方法とそれを観察するための二次イオン検
出器に係わり、特に集束荷電粒子ビーム走査により対称
性の良好な二次荷電粒子信号を得るに好適なＳＩＭ像の
観察方法とそれを観察するための二次イオン検出器に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor LSI,
S used for microfabrication of masks used for manufacturing
The present invention relates to a method for observing an IM image and a secondary ion detector for observing the IM image, and in particular, a method for observing a SIM image suitable for obtaining a secondary charged particle signal having good symmetry by a focused charged particle beam scanning and the SIM image observing method. It relates to a secondary ion detector for observation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ＬＳＩなどのプロセス解析や不良
解析のために、一般に集束荷電粒子ビームを使った加工
では、被加工物の表面を観察する際、集束荷電粒子ビー
ムを走査して試料面から放出される二次荷電粒子を、シ
ンチレータと光電子増倍管、あるいはエスピイアイイ
第９２３巻 エレクトロンビーム、Ｘレイ、アンド アイ
オンビーム テクノロジー：サブマイクロメータ リソグ
ラフィ 第７回 １９８８年の第９２頁〜第９６頁に記載
された「マイクロサーキット モディフィケーション ユ
ージング フォーカスト アイオン ビームズ」〔Microci
rcuit Modification Using Focused Ion Beams, SPIE V
ol.923 Electron-Beam, X-Ray, and Ion-Beam Technolo
gy: Submicrometer Lithographies VII（1988）P92-9
6〕によればＭＣＰ（マイクロチャネルプレート：Micro
Channel Plate）などにより検出し、走査ビームに同期
してＣＲＴ上を走査している輝点に輝度変調をかけるこ
とにより、ＳＩＭ像（走査イオン像＝Scanning Ion Mic
roscope image）を観察する方法が行われる。2. Description of the Related Art Generally, in processing using a focused charged particle beam for process analysis and failure analysis of a semiconductor LSI or the like, when observing the surface of a workpiece, the focused charged particle beam is scanned to move from the sample surface. The emitted secondary charged particles are transferred to a scintillator and a photomultiplier tube, or an espionite
Volume 923 Electron Beam, X Ray, and Aion Beam Technology: Submicrometer Lithography 7th 1988, pp. 92-96, "Microcircuit Modification, Eusing, Focused Aion Beams" [Microci
rcuit Modification Using Focused Ion Beams, SPIE V
ol.923 Electron-Beam, X-Ray, and Ion-Beam Technolo
gy: Submicrometer Lithographies VII (1988) P92-9
According to 6], MCP (Micro Channel Plate: Micro
A SIM image (scanning ion image = Scanning Ion Mic) is obtained by performing brightness modulation on the bright spots scanning on the CRT in synchronization with the scanning beam.
The method of observing the roscope image) is done.
【０００３】上記二次荷電粒子を検出する際に、シンチ
レータと光電子増倍管を用いた場合に比べ、ＭＣＰは集
束荷電粒子の走査ビーム軸に対して対称的に被観察試料
から放出された荷電粒子を検出できるために、例えば凹
凸パターンの左右傾斜面などを左右対称に捉えることが
できるという特徴があった。Compared with the case where a scintillator and a photomultiplier tube are used to detect the secondary charged particles, the MCP is a charge emitted from the sample to be observed symmetrically with respect to the scanning beam axis of the focused charged particles. Since the particles can be detected, for example, the left and right inclined surfaces of the concavo-convex pattern can be captured symmetrically.
【０００４】一方、特開平１−３１１５５２号や特開平
２−１８３９６０号公報に示されているようなイオン検
出器は、ＭＣＰとは異なり、イオンを一度電子に変換し
てから検出するイオン−電子変換型検出器によるもの
で、エッチング等に用いられる反応性ガス雰囲気中でも
イオンを電子に変換する電極表面の二次電子放出率が低
下しないと共に、シンチレータ、光電子増倍管等の他の
構成要素もガスの影響を受けないことから、汚染の影響
を受けずに効率良くイオン検出を行うことができるとい
う特徴があった。On the other hand, unlike the MCP, the ion detector as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 1-131552 and 2-183960 is an ion-electron that detects ions after converting them into electrons once. With a conversion type detector, the secondary electron emission rate of the electrode surface that converts ions into electrons does not decrease even in a reactive gas atmosphere used for etching etc., and also other components such as scintillator, photomultiplier tube etc. Since it is not affected by gas, it has a characteristic that ions can be detected efficiently without being affected by contamination.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、二次イオンの
検出における上記従来技術であるＭＣＰによる検出で
は、ビーム加工速度を上げるために反応性ガス雰囲気中
で加工しながら二次荷電粒子像を観察するような場合、
ＭＣＰの汚染により荷電粒子増倍率が低下して鮮明な像
を得られなくなるという問題があった。However, in the detection by the MCP which is the above-mentioned conventional technique in detecting secondary ions, the secondary charged particle image is observed while processing in a reactive gas atmosphere in order to increase the beam processing speed. If you do
There was a problem that the charged particle multiplication factor was lowered due to MCP contamination and a clear image could not be obtained.
【０００６】従って、反応性ガスによるイオン検出器の
汚染に対しては上記従来技術であるイオン−電子変換型
検出器が有効であるが、従来のイオン−電子変換電極
は、イオンの入射角に対して９０度方向にて電子変換を
行う電極であるため、比較的大型であった。また、あく
まで全イオンの発生強度を測定する目的で構成されてお
り、像観察に対する配慮がなされていなかった。その結
果、走査荷電粒子ビーム軸に対して一方向からのみの観
察となり、観察像の対称性を得ることができなかった。Therefore, the above-mentioned conventional ion-electron conversion type detector is effective for the contamination of the ion detector by the reactive gas. However, the conventional ion-electron conversion electrode is different in the incident angle of ions. On the other hand, since it is an electrode that performs electron conversion in the direction of 90 degrees, it was relatively large. Further, it is configured only for the purpose of measuring the generation intensity of all ions, and no consideration is given to image observation. As a result, the observation was made only from one direction with respect to the scanning charged particle beam axis, and the symmetry of the observed image could not be obtained.
【０００７】したがって本発明の目的は、上記従来の問
題点を解消することにあり、その主たる目的は真空中は
勿論のこと、反応性ガス中においても使用可能で、かつ
試料面に対して左右の対称性を保ちながらＳＩＭ像を得
ることのできる改良されたＳＩＭ像の観察方法を、そし
て他の目的はそれを観察可能とする改良されたイオン−
電子変換電極を有する二次イオン検出器を、それぞれ提
供することにある。Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems, and the main purpose thereof is not only in vacuum but also in reactive gas, and the left and right with respect to the sample surface. Improved SIM image observation method capable of obtaining a SIM image while maintaining the symmetry of, and another object is an improved ion-observing method.
A secondary ion detector having electron conversion electrodes is provided.
【０００８】上記主たる目的は、ＳＩＭ像観察装置にお
いて試料に照射する集束荷電粒子ビームの光軸の周りに
対称に配置されるイオン検出器であって、当該イオン検
出器は、第１の電極（メッシュ電極）と、第２の電極
（メッシュ電極）と、第３の電極（イオン−電子変換電
極）と、シンチレータと光電子増倍管とを有する二次電
子検出器とを備え、前記第１の電極には、一次荷電粒子
ビームを試料に照射することにより当該試料から発生し
た二次荷電粒子のうち二次イオンを選択的に引き出すた
めの電圧を印加する第１の電源が接続され、前記第２の
電極には、前記第１の電極で引き出した二次イオンを加
速するための電圧を印加する第２の電源が接続され、前
記第３の電極には、前記第２の電極よりも高い電位を発
生させるための第３の電源が接続されていることを特徴
とするイオン検出器により、達成される。また、上記目
的は、観察試料面を集束荷電粒子ビームで走査し、前記
試料面から放出された二次イオンの発生強度を電気信号
として捉えるイオン検出器によりＳＩＭ像として検出す
る方法であって、一次荷電粒子ビームを試料に照射し、
当該照射により前記試料から発生した二次荷電粒子のう
ち二次イオンを第１の電極で選択的に引き出し、当該第
１の電極（メッシュ電極）で引き出した二次イオンを、
前記第１の電極と当該第１の電極の後段に設けた第２の
電極（メッシュ電極）との間に形成したイオン加速電界
で加速し、当該イオン加速電界で加速された二次イオン
を第３の電極（イオン−電子変換電極）に衝突させて二
次電子を発生させ、当該発生させた二次電子を前記第３
の電極（イオン−電子変換電極）よりも高い電位に設定
したシンチレータと光電子増倍管とを備えた二次電子検
出器で計測することにより、前記二次電子をＳＩＭ像と
して検出することを特徴とするＳＩＭ像検出方法によ
り、達成される。 The main purpose of the above is to provide a SIM image observation device.
Around the optical axis of the focused charged particle beam that irradiates the sample
The ion detectors are arranged symmetrically, and
The output device is a first electrode (mesh electrode) and a second electrode.
(Mesh electrode) and a third electrode (ion-electron conversion electrode)
Pole), a scintillator and a photomultiplier tube.
A primary charged particle on the first electrode.
By irradiating the sample with a beam,
Selectively extracted secondary ions from secondary charged particles
Is connected to a first power supply for applying a voltage for
The secondary ions extracted by the first electrode are added to the electrodes.
A second power supply for applying a voltage for speeding is connected,
The third electrode generates a higher potential than the second electrode.
Features a third power supply connected
Is achieved by the ion detector . Also, the above eyes
The objective is to scan the observation sample surface with a focused charged particle beam,
An electric signal indicating the intensity of secondary ions emitted from the sample surface
Detected as a SIM image by the ion detector
Irradiating the sample with a primary charged particle beam,
Secondary charged particles generated from the sample by the irradiation
The secondary ions are selectively extracted at the first electrode,
The secondary ions extracted by the first electrode (mesh electrode)
The second electrode provided after the first electrode and the first electrode.
Ion acceleration electric field formed between the electrode (mesh electrode)
Secondary ion accelerated by the ion acceleration field
To collide with the third electrode (ion-electron conversion electrode).
Secondary electrons are generated, and the generated secondary electrons are transferred to the third
Set to a higher potential than the electrode (ion-electron conversion electrode) of
Secondary electron detector equipped with a scintillator and a photomultiplier tube
The secondary electron is converted into a SIM image by measuring with a transmitter.
The SIM image detection method is characterized by
Is achieved.
【０００９】また、上記他の目的は、イオン−電子変換
電極としてメッシュ電極、対向面電極、傾斜面電極、円
錐形電極を用いることによりイオン検出器を小型化し、
また、これら検出器を走査ビーム軸に対して対称的に複
数配置することにより、容易に達成される。これらイオ
ン検出器の具体的な目的達成手段について以下に詳述す
る。Another object is to downsize the ion detector by using a mesh electrode, an opposing surface electrode, an inclined surface electrode or a conical electrode as the ion-electron conversion electrode,
Further, it is easily achieved by arranging a plurality of these detectors symmetrically with respect to the scanning beam axis. The specific means for achieving the purpose of these ion detectors will be described in detail below.
【００１０】上記目的は、光電子を増幅する光電子増倍
管と、電子を光に変換するシンチレータと、イオンを電
子に変換するイオン−電子変換電極と、荷電粒子の運動
を制御する電極とを有するイオン検出器において、前記
イオン−電子変換電極をメッシュ電極で構成すると共
に、これを前記光電子増倍管の検出面と平行に、しかも
前記検出面と前記荷電粒子の運動を制御する電極との間
に配設して成るイオン検出器により、達成される。そし
て、好ましくは上記イオン−電子変換メッシュ電極の前
方に荷電粒子の運動を制御する電極として前記イオン−
電子変換メッシュ電極より低電位に設定されたメッシュ
電極からなるイオン加速手段を配設することが望まし
い。The above object has a photomultiplier tube for amplifying photoelectrons, a scintillator for converting electrons into light, an ion-electron conversion electrode for converting ions into electrons, and an electrode for controlling the movement of charged particles. In the ion detector, the ion-electron conversion electrode is composed of a mesh electrode, and is arranged in parallel with the detection surface of the photomultiplier tube, and between the detection surface and the electrode for controlling the movement of the charged particles. This is achieved by the ion detector that is disposed in the. And, preferably, the ion-electron conversion mesh electrode is provided in front of the ion-electrode as an electrode for controlling the movement of charged particles.
It is desirable to dispose an ion accelerating means composed of a mesh electrode set at a lower potential than the electron conversion mesh electrode.
【００１１】また、上記目的は、光電子を増幅する光電
子増倍管と、電子を光に変換するシンチレータと、イオ
ンを電子に変換するイオン−電子変換電極と、荷電粒子
の運動を制御する電極とを有するイオン検出器におい
て、前記イオン−電子変換電極を、前記光電子増倍管の
検出面に対向して平行に、しかも前記検出面の中心から
偏心して配設された平板状の変換対向面電極で構成し、
前記荷電粒子の運動を制御する電極をメッシュ電極で構
成し、前記光電子増倍管の軸に対して直交する方向のイ
オンの入射部に配設して成るイオン検出器によっても、
達成される。上記シンチレータと変換対向面電極間に接
地電位に対してバイアス電圧を印加したフロート電源に
より一定加速電圧を供給しながら、入射イオンの運動を
制御する手段を配設することが望ましい。また、上記変
換対向面電極の検出面中心からの偏心の程度は、イオン
の入射部のメッシュ電極から最も離れた位置とすること
が望ましい。Further, the above objects are a photomultiplier tube for amplifying photoelectrons, a scintillator for converting electrons into light, an ion-electron conversion electrode for converting ions into electrons, and an electrode for controlling the movement of charged particles. In the ion detector having a flat plate-shaped conversion facing surface electrode, the ion-electron conversion electrode is arranged parallel to the detection surface of the photomultiplier tube in parallel and eccentric from the center of the detection surface. Consists of
An electrode that controls the movement of the charged particles is composed of a mesh electrode, and also by an ion detector that is arranged at an ion incident portion in a direction orthogonal to the axis of the photomultiplier tube,
To be achieved. It is desirable to provide a means for controlling the motion of incident ions between the scintillator and the conversion facing surface electrode while supplying a constant acceleration voltage by a float power supply to which a bias voltage is applied with respect to the ground potential. Further, the degree of eccentricity of the conversion facing surface electrode from the center of the detection surface is preferably set to a position farthest from the mesh electrode at the ion incident portion.
【００１２】また、上記目的は、光電子を増幅する光電
子増倍管と、電子を光に変換するシンチレータと、イオ
ンを電子に変換するイオン−電子変換電極と、荷電粒子
の運動を制御する電極とを有するイオン検出器におい
て、前記イオン−電子変換電極を、ロート状の傾斜面電
極で構成すると共に、その大なる開口部をイオンの入射
方向に向け前記シンチレータと荷電粒子の運動を制御す
る電極との間に配設して成るイオン検出器によっても、
達成される。この場合も上記ロート状の傾斜面電極の前
方のイオン入射方向に荷電粒子の運動を制御する電極と
して前記傾斜面電極より低電位に設定された荷電粒子制
御メッシュ電極からなるイオン加速手段を配設すること
が望ましい。このイオン加速手段としては、通常、電極
電位の異なる二枚の荷電粒子制御メッシュ電極で構成す
る。上記シンチレータと傾斜面電極および荷電粒子制御
メッシュ電極間には、接地電位に対してバイアス電圧を
印加したフロート電源により一定加速電圧を供給しなが
ら、入射イオンの運動を制御する手段を配設することが
できる。Further, the above-mentioned object is to provide a photomultiplier tube for amplifying photoelectrons, a scintillator for converting electrons into light, an ion-electron conversion electrode for converting ions into electrons, and an electrode for controlling the movement of charged particles. In the ion detector having, the ion-electron conversion electrode is composed of a funnel-shaped inclined surface electrode, and an electrode for controlling the motion of the scintillator and charged particles with a large opening thereof facing the incident direction of ions. With an ion detector that is arranged between
To be achieved. Also in this case, as an electrode for controlling the movement of charged particles in the ion incident direction in front of the funnel-shaped inclined surface electrode, an ion accelerating means including a charged particle control mesh electrode set at a lower potential than the inclined surface electrode is provided. It is desirable to do. The ion accelerating means is usually composed of two charged particle control mesh electrodes having different electrode potentials. Between the scintillator and the inclined surface electrode and the charged particle control mesh electrode, a means for controlling the motion of incident ions should be provided while a constant acceleration voltage is supplied by a float power supply with a bias voltage applied to the ground potential. You can
【００１３】また、上記目的は、光電子を増幅する光電
子増倍管と、電子を光に変換するシンチレータと、イオ
ンを電子に変換するイオン−電子変換電極と、荷電粒子
の運動を制御する電極とを有するイオン検出器におい
て、前記イオン−電子変換電極を、中心軸に走査荷電粒
子ビームの通過孔を有する円錐形電極で構成し、前記荷
電粒子の運動を制御する電極を、前記光電子増倍管の軸
に対して直交する方向のイオンの入射部に配設して成る
イオン検出器によっても、達成される。この場合も上記
シンチレータと円錐形電極間に接地電位に対してバイア
ス電圧を印加したフロート電源により一定加速電圧を供
給しながら、入射イオンの運動を制御する手段を配設す
ることが望ましい。Further, the above-mentioned objects are a photomultiplier tube for amplifying photoelectrons, a scintillator for converting electrons into light, an ion-electron conversion electrode for converting ions into electrons, and an electrode for controlling the movement of charged particles. In the ion detector having the above-mentioned, the ion-electron conversion electrode is composed of a conical electrode having a passage through which a scanning charged particle beam passes in the central axis, and the electrode for controlling the movement of the charged particle is the photomultiplier tube. It is also achieved by an ion detector which is arranged at the ion entrance portion in the direction orthogonal to the axis of. Also in this case, it is desirable to provide a means for controlling the motion of the incident ions while supplying a constant acceleration voltage between the scintillator and the conical electrode by a float power source to which a bias voltage is applied with respect to the ground potential.
【００１４】上記した何れのイオン検出器も、試料基板
上の走査荷電粒子ビーム軸に対称にその周囲に複数組配
設することができ、また、これらイオン検出器は試料基
板に平行に配設するのみならず、互いに所定の角度傾斜
させて対称的に複数組配設することもできる。Any of the above-mentioned ion detectors can be arranged in plural sets symmetrically around the axis of the scanning charged particle beam on the sample substrate, and these ion detectors are arranged in parallel to the sample substrate. Alternatively, a plurality of sets may be symmetrically arranged by inclining each other at a predetermined angle.
【００１５】[0015]
【作用】イオン−電子変換により、反応性ガス雰囲気中
では真空中より鮮明にＳＩＭ観察像が得られる。イオン
−電子変換電極としてメッシュ電極および傾斜面電極を
用いた場合、光電子増倍管に対して軸方向のイオン検出
ができ、検出器を小型化できる。従って、走査ビーム軸
に対して対称的に複数のイオン検出器を配置することに
より、対称性のあるＳＩＭ観察像を得られる。また、二
次イオンをイオン−電子変換電極に対して９０度の方向
から入射させる従来方式に類似した場合であっても、変
換電極として対向面電極及び円錐形電極を用いれば、走
査ビーム軸に対して対称的に複数配置することができ、
対称性のあるＳＩＭ観察像を得られる。By the ion-electron conversion, a SIM observation image can be obtained more clearly in a reactive gas atmosphere than in a vacuum. When the mesh electrode and the inclined surface electrode are used as the ion-electron conversion electrode, the ion can be detected in the axial direction with respect to the photomultiplier tube, and the detector can be downsized. Therefore, a symmetrical SIM observation image can be obtained by arranging a plurality of ion detectors symmetrically with respect to the scanning beam axis. Even in the case similar to the conventional method in which the secondary ions are incident on the ion-electron conversion electrode from the direction of 90 degrees, if the facing surface electrode and the conical electrode are used as the conversion electrode, the scanning beam axis is It is possible to arrange multiple symmetrically,
A SIM observation image with symmetry can be obtained.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
〈実施例１〉図１から図３は、本発明の第１の実施例を
示すもので、図１は本実施例におけるイオン−電子変換
電極をメッシュ電極としたイオン検出器の構成図、図２
はイオン検出器の要部断面図、図３は各部分の接地電位
に対する電位およびイオン−電子変換の原理説明図であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. <Embodiment 1> FIGS. 1 to 3 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a structural diagram of an ion detector using a mesh electrode as an ion-electron conversion electrode in this embodiment, and FIG. Two
FIG. 3 is a sectional view of an essential part of the ion detector, and FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of potential and ion-electron conversion with respect to the ground potential of each part.
【００１７】まず図１において、１はイオン検出器、２
は走査荷電粒子ビーム、３は被観察試料、４は被観察試
料３から放出される二次イオンである。荷電粒子ビーム
２を被観察試料３に照射し、試料面３から放出される二
次イオン４を試料面上に左右対称に配置された小型化し
たイオン検出器１で検出し、両検出器からの信号を加算
する等の処理を加えることにより、対称性良くＳＩＭ像
を得ることが可能となる。First, in FIG. 1, 1 is an ion detector, and 2
Is a scanning charged particle beam, 3 is an observed sample, and 4 is secondary ions emitted from the observed sample 3. The sample 3 to be observed is irradiated with the charged particle beam 2, and the secondary ions 4 emitted from the sample surface 3 are detected by the downsized ion detector 1 symmetrically arranged on the sample surface. It is possible to obtain a SIM image with good symmetry by adding processing such as adding the signals of.
【００１８】次に、図２および図３を用いて本実施例の
原理を説明する。なお、これらの図は片側のイオン検出
器１を示している。荷電粒子ビーム２の走査によって試
料３から放出された電子１０およびイオン（二次イオン
で＋イオンを意味する）４が、荷電粒子制御メッシュ電
極９の前方空間に存在している場合、接地電位に対して
低い電位（この例では−１００Ｖ）に設定されたメッシ
ュ電極９によって電子１０は反発し、イオン４のみがメ
ッシュ電極９に向かって加速される。メッシュ電極９を
通り抜けたイオン４は、メッシュ電極８−９間でさらに
高い電界によって十数ＫｅＶ程度のエネルギを得る。つ
まり、この例ではメッシュ電極８の電位をメッシュ電極
９よりさらに低い−１０．１ＫＶに設定しており、これ
ら両電極でイオン４の加速手段を構成している。Next, the principle of this embodiment will be described with reference to FIGS. Note that these figures show the ion detector 1 on one side. When the electrons 10 and the ions (secondary ions meaning + ion) 4 emitted from the sample 3 by the scanning of the charged particle beam 2 are present in the space in front of the charged particle control mesh electrode 9, the ground potential is applied. On the other hand, the electrons 10 are repelled by the mesh electrode 9 set to a low potential (-100 V in this example), and only the ions 4 are accelerated toward the mesh electrode 9. The ions 4 passing through the mesh electrode 9 obtain energy of about ten and several KeV due to a higher electric field between the mesh electrodes 8-9. That is, in this example, the potential of the mesh electrode 8 is set to −10.1 KV, which is lower than that of the mesh electrode 9, and these two electrodes constitute the accelerating means for the ions 4.
【００１９】引き続きメッシュ電極８を通り抜けたイオ
ン４は、イオン−電子変換メッシュ電極７に到達し、イ
オン４の衝撃によって電極７から二次電子１０がメッシ
ュ電極８の方向に放出される。つまり、イオン４はこの
電極７で二次電子１０に変換される。なお、電極７の電
位は、電極８より高めに設定され、ここでは−１０ＫＶ
に設定した。イオン４の加速手段を構成する荷電粒子制
御メッシュ電極９及び８のメッシュは、それぞれ略同一
パターンからなり加速されたイオン４が十分に通過でき
る口径を有している。また、イオン−電子変換メッシュ
電極７のパターンは、図示のようにメッシュ電極９及び
８とはメッシュの位置がずれており、加速されたイオン
４がメッシュ電極７の面内に有効に衝突するように構成
されている。The ions 4 that have passed through the mesh electrode 8 reach the ion-electron conversion mesh electrode 7, and the secondary electrons 10 are emitted from the electrode 7 toward the mesh electrode 8 by the impact of the ions 4. That is, the ion 4 is converted into the secondary electron 10 at the electrode 7. The potential of the electrode 7 is set higher than that of the electrode 8, and here, it is −10 KV.
Set to. The meshes of the charged particle control mesh electrodes 9 and 8 constituting the accelerating means for the ions 4 have substantially the same pattern and have a diameter through which the accelerated ions 4 can sufficiently pass. In addition, the pattern of the ion-electron conversion mesh electrode 7 is displaced from the mesh electrodes 9 and 8 as shown in the figure, so that the accelerated ions 4 effectively collide with the surface of the mesh electrode 7. Is configured.
【００２０】バルク アンド サーフェイス エレクトロ
ン エミッション インデュウスト バイ アイオン ボン
バードメント:メソッドズ オブ オブザベーション、ジ
ャーナル オブ フィジックス:コンデンスト マター 第
３巻 ４２号 １９９１年 第８２８９頁〜第８２９６頁
〔Bulk and surface electron emission induced by io
nbombardment:methods of observation, J.Phy.:Conden
s.Matter Vol.3 No.42 （1991）P8289-8296〕による
と、電極７で放出されたほとんどの二次電子１０のエネ
ルギは数ｅＶであるので、メッシュ電極７−８間に加え
られた電界によって減速され、減速に十分なメッシュ電
極間隔でメッシュ電極７方向に運動方向を変える。さら
にメッシュ電極７を通り抜けた電子１０は、より高い電
位に設定されたシンチレータ６（この例では接地電位に
設定）とメッシュ電極７との間で加速され、シンチレー
タ６に到達する。シンチレータ面６は、この電子の衝撃
により発光し、光電子増倍管５により発光強度を電気信
号として捉えることが出来る。従って、光電子増倍管５
に対して径方向ではなく軸方向から入射したイオン量を
電気信号として検出することができ、従来の９０度イオ
ン−電子変換に比べ、より狭い空間で変換及び検出する
ことが可能となる。なお、何れのメッシュ電極７、８、
９も、ここでは開口径１０数μｍの孔のあいたガラス基
板にアルミを蒸着したものを用いた。イオン−電子変換
メッシュ電極７の材質としては、これに限らず例えばス
テンレス、Ｃｕ−Ｂｅ等周知の二次電子放出機能を有す
る金属板が用いられる。また、試料３としてはＳｉウェ
ハを、荷電粒子ビーム２としてはＧａイオンをそれぞれ
用いた。Bulk and Surface Electron Emissions Indust By Aion Bombardment: Methods of Observation, Journal of Physics: Condensed Matter, Vol. 3, No. 42, 1991, pp. 8289 to 8296 [Bulk and surface electron emission induced by io]
nbombardment: methods of observation, J.Phy.:Conden
s.Matter Vol.3 No.42 (1991) P8289-8296], the energy of most of the secondary electrons 10 emitted at the electrode 7 is several eV, so that it is applied between the mesh electrodes 7-8. It is decelerated by the electric field, and the movement direction is changed in the direction of the mesh electrode 7 with a mesh electrode interval sufficient for deceleration. Further, the electrons 10 passing through the mesh electrode 7 are accelerated between the scintillator 6 set to a higher potential (set to the ground potential in this example) and the mesh electrode 7 and reach the scintillator 6. The scintillator surface 6 emits light due to the impact of the electrons, and the photomultiplier tube 5 can capture the emission intensity as an electric signal. Therefore, the photomultiplier tube 5
On the other hand, the amount of ions incident from the axial direction, rather than the radial direction, can be detected as an electric signal, and conversion and detection can be performed in a narrower space than the conventional 90-degree ion-electron conversion. Any of the mesh electrodes 7, 8,
In this case, the glass substrate 9 having a hole with an opening diameter of 10 μm and having aluminum vapor-deposited thereon was used as the glass substrate 9. The material of the ion-electron conversion mesh electrode 7 is not limited to this, and a known metal plate having a secondary electron emission function such as stainless steel or Cu-Be is used. A Si wafer was used as the sample 3 and Ga ions were used as the charged particle beam 2.
【００２１】図４には、本実施例の二次イオン検出器１
を用いて、イオン−電子変換の反応性ガスに対する有効
性を確認するため行った実験結果を示す。同図において
縦軸はイオン−電子変換率を、横軸はイオンの入射エネ
ルギをそれぞれ示している。比較のために真空雰囲気中
と、反応性ガスであるＸｅＦ2雰囲気中とについて測定
した。図示の通り、反応性ガスであるＸｅＦ2雰囲気中
では真空中に比べて高い変換率を示しており、反応性ガ
ス中で十分に使用可能なイオン検出器であることを示し
ている。FIG. 4 shows the secondary ion detector 1 of this embodiment.
The results of an experiment conducted to confirm the effectiveness of the ion-electron conversion with respect to the reactive gas are shown below. In the figure, the vertical axis represents the ion-electron conversion rate, and the horizontal axis represents the incident energy of ions. For comparison, measurement was performed in a vacuum atmosphere and in a XeF 2 atmosphere which is a reactive gas. As shown in the figure, in the XeF 2 atmosphere which is the reactive gas, the conversion rate is higher than that in the vacuum, indicating that the ion detector can be sufficiently used in the reactive gas.
【００２２】〈実施例２〉次に、図５および図６を用い
て本発明の第２の実施例を説明する。この例は実施例１
のイオン−電子変換メッシュ電極７及び荷電粒子制御メ
ッシュ電極８の代わりに、これら両者の機能を兼ね備え
たイオン−電子変換対向面電極１３を用いて構成したイ
オン検出器１で、何れの図面も実施例１の図２、図３と
同様に片側のイオン検出器１を代表して示している。<Embodiment 2> Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example is Example 1.
In place of the ion-electron conversion mesh electrode 7 and the charged particle control mesh electrode 8 described above, an ion detector 1 configured by using an ion-electron conversion facing surface electrode 13 having the functions of both of them is used. As in FIGS. 2 and 3 of Example 1, the ion detector 1 on one side is shown as a representative.
【００２３】図５はイオン−電子変換対向面電極を有す
るイオン検出器１の要部断面図、図６はイオン−電子変
換の原理説明図を示す。図示のようにイオン−電子変換
対向面電極１３は、ステンレス平板で構成され、シンチ
レータ６に対向して所定の間隔をおいて配設され、イオ
ン入射口に設けられた荷電粒子制御メッシュ電極９に略
直交して設けられている。各電極の電位の設定は図６に
示す通りであり、電極９は接地電位に対して−１００
Ｖ、電極１３は−１０ＫＶ、シンチレータ６は接地電位
に設定されている。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the ion detector 1 having an ion-electron conversion facing surface electrode, and FIG. 6 is a diagram explaining the principle of ion-electron conversion. As shown in the figure, the ion-electron conversion facing surface electrode 13 is made of a stainless steel flat plate, is arranged at a predetermined interval so as to face the scintillator 6, and is connected to the charged particle control mesh electrode 9 provided at the ion entrance. It is provided substantially orthogonally. The setting of the potential of each electrode is as shown in FIG. 6, and the electrode 9 is set to −100 with respect to the ground potential.
V, the electrode 13 is set to −10 KV, and the scintillator 6 is set to the ground potential.
【００２４】図６の各部分の電位関係から、メッシュ電
極９によりシンチレータ面６に対し径方向（光電子増倍
管の軸に直交）から入射したイオン４は、シンチレータ
６がメッシュ電極９に対して高い電位を持つので、イオ
ン−電子変換面１３に向かって運動する。さらに、イオ
ン４はシンチレータ６と対向する変換面１３の空間に到
達するとこの空間の高電界により、変換面１３に向かっ
て加速され、変換面１３へのイオンの衝撃により二次電
子１０が放出される。さらに電子１０はシンチレータ６
と変換面１３間の電界により加速され、シンチレータ６
を発光させる。従って、光電子増倍管５に対して径方向
から入射した二次イオン量を電気信号として検出するこ
とが可能となる。イオンの入射方向は、従来の９０度変
換と同一となるが、走査イオンビーム軸の周囲に左右対
称に少なくとも１組の二次イオン検出器１が配設されて
いるため、ＳＩＭ象の対称性が良好である。また、実施
例１の場合に比べて、イオン４が変換電極１３に漏れな
く入射するのでイオン−電子変換効率がより高くなる。From the potential relationship of each portion in FIG. 6, the ions 4 incident on the scintillator surface 6 from the mesh electrode 9 in the radial direction (perpendicular to the axis of the photomultiplier tube) are directed to the mesh electrode 9 by the scintillator 6. Since it has a high potential, it moves toward the ion-electron conversion surface 13. Further, when the ions 4 reach the space of the conversion surface 13 facing the scintillator 6, they are accelerated toward the conversion surface 13 by the high electric field in this space, and the secondary electrons 10 are emitted by the impact of the ions on the conversion surface 13. It Further, the electron 10 is the scintillator 6
The scintillator 6 is accelerated by the electric field between the conversion surface 13 and the conversion surface 13.
Light up. Therefore, the amount of secondary ions incident on the photomultiplier tube 5 from the radial direction can be detected as an electric signal. The incident direction of ions is the same as the conventional 90-degree conversion, but since at least one set of secondary ion detectors 1 is arranged symmetrically around the scanning ion beam axis, the symmetry of the SIM image is obtained. Is good. Further, as compared with the case of the first embodiment, the ions 4 are incident on the conversion electrode 13 without leakage, so that the ion-electron conversion efficiency becomes higher.
【００２５】〈実施例３〉次に、図７および図８を用い
て本発明の第３の実施例を説明する。この例は実施例１
のイオン−電子変換メッシュ電極７を、ロート状に傾斜
した斜面電極（以下、変換傾斜面電極と呼ぶ）１４で構
成したイオン検出器１で、何れの図面も実施例１の図
２、図３と同様に片側のイオン検出器１を代表して示し
ている。すなわち、図７はイオン−電子変換傾斜面電極
１４を有するイオン検出器１の要部断面図を、図８はイ
オン−電子変換の原理説明図をそれぞれ示す。イオン−
電子変換傾斜面電極１４は、Ｃｕ−Ｂｅ系合金で形成
し、図示のように大きな口径側をイオン４の入射方向に
向けてシンチレータ６と電極８との間に配設されてい
る。<Third Embodiment> Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example is Example 1.
The ion-electron conversion mesh electrode 7 of FIG. 2 is an ion detector 1 configured by a sloped electrode (hereinafter, referred to as a conversion sloped surface electrode) 14 inclined in a funnel shape. Similarly, the one side ion detector 1 is shown as a representative. That is, FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of the ion detector 1 having the ion-electron conversion inclined surface electrode 14, and FIG. 8 is a principle explanatory view of the ion-electron conversion. Ion-
The electron-converting inclined surface electrode 14 is formed of a Cu—Be-based alloy, and is arranged between the scintillator 6 and the electrode 8 with the large diameter side facing the incident direction of the ions 4 as shown in the figure.
【００２６】図８の電位関係から、メッシュ電極９によ
り入射したイオン４は、実施例１と同様の原理でメッシ
ュ電極８−９間で加速される。変換傾斜面電極１４に対
してシンチレータ６は高い電位を持つので、イオン４は
主に変換傾斜面電極１４に向かい、二次電子１０を放出
させる。電子１０は変換傾斜面電極１４とシンチレータ
６間の電界によりシンチレータ６に向かって運動し、こ
れを発光させる。従って、実施例１と同様に光電子増倍
管５に対して軸方向からのイオン量を電気信号として検
出することが可能となる。この実施例は、軸方向からの
イオンを面で変換できるという特徴を持つが、先の実施
例１、２に比べ、変換傾斜面電極１４の径がシンチレー
タ６の径より大きくなるために、検出器の径が大きくな
る。From the potential relationship in FIG. 8, the ions 4 incident on the mesh electrode 9 are accelerated between the mesh electrodes 8-9 according to the same principle as in the first embodiment. Since the scintillator 6 has a high potential with respect to the conversion inclined surface electrode 14, the ions 4 mainly go toward the conversion inclined surface electrode 14 and emit the secondary electrons 10. The electrons 10 move toward the scintillator 6 due to the electric field between the conversion inclined surface electrode 14 and the scintillator 6, and cause the scintillator 6 to emit light. Therefore, it becomes possible to detect the amount of ions from the axial direction in the photomultiplier tube 5 as an electric signal as in the first embodiment. This embodiment has a feature that ions from the axial direction can be converted on the surface, but the diameter of the conversion inclined surface electrode 14 is larger than that of the scintillator 6 as compared with the first and second embodiments, so that detection is performed. The diameter of the vessel becomes large.
【００２７】〈実施例４〉次に、図９および図１０を用
いて本発明の第４の実施例を説明する。この例は実施例
１のイオン−電子変換メッシュ電極７の代わりに、表面
形状を円錐形とし、その中心に走査荷電粒子ビーム２を
通す絶縁管１６、シールド管１７が装着された円錐形イ
オン−電子変換電極１５としたものである。図９は円錐
形イオン−電子変換電極を用いたイオン検出器の要部断
面図を、図１０はイオン−電子変換の原理説明図をそれ
ぞれ示す。<Fourth Embodiment> Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In this example, instead of the ion-electron conversion mesh electrode 7 of Example 1, the surface shape is conical, and an insulating tube 16 and a shield tube 17 for passing the scanning charged particle beam 2 are attached to the center of the conical ion. The electron conversion electrode 15 is used. FIG. 9 is a sectional view of an essential part of an ion detector using a conical ion-electron conversion electrode, and FIG. 10 is an explanatory view of the principle of ion-electron conversion.
【００２８】図９において、メッシュ電極９の前方に存
在する荷電粒子ビーム２により発生した二次イオン４
は、図１０の各部の電位関係から、メッシュ電極９に向
かって加速され、これを通過する。さらに、通過したイ
オン４はシンチレータ６とメッシュ電極９間の電界を緩
和するためのメッシュ電極８により、アルミ合金製の円
錐形イオン−電子変換電極１５に向かって運動し到達す
る。到達したイオンの衝撃により二次電子１０が放出さ
れ、放出された電子１０は主にシンチレータ６に向かっ
て進み、光電子増倍管５で検出される。従って、光電子
増倍管５に対して径方向からのイオン量を電気信号とし
て検出することが可能となる。実施例２と同様にイオン
４の入射方向が、従来の９０度イオン−電子変換の検出
器に比較的近い構成であるが、走査ビーム２を円錐形変
換電極１５の中心軸に通したＳＩＭ像に対する配慮がな
されているので、対称性良く像を得ることが可能とな
る。In FIG. 9, secondary ions 4 generated by the charged particle beam 2 existing in front of the mesh electrode 9.
Is accelerated toward the mesh electrode 9 and passes through the mesh electrode 9 due to the potential relationship of each part in FIG. Further, the passed ions 4 move and reach the conical ion-electron conversion electrode 15 made of aluminum alloy by the mesh electrode 8 for relaxing the electric field between the scintillator 6 and the mesh electrode 9. Secondary electrons 10 are emitted by the impact of the arriving ions, and the emitted electrons 10 mainly advance toward the scintillator 6 and are detected by the photomultiplier tube 5. Therefore, it is possible to detect the amount of ions from the photomultiplier tube 5 in the radial direction as an electric signal. Similar to the second embodiment, the incident direction of the ions 4 is relatively close to the conventional 90-degree ion-electron conversion detector, but the SIM image in which the scanning beam 2 is passed through the central axis of the conical conversion electrode 15. Is taken into consideration, it is possible to obtain an image with good symmetry.
【００２９】以上、代表的な実施例を挙げて本発明の詳
細を説明したが、これらの実施例は何れも走査荷電粒子
ビーム軸を中心にして一組のイオン検出器を左右対称
に、しかも試料面に対して平行に配設したものである
が、さらに多数の組を隣接して同一面上に配設すること
も可能であり、対称性良くＳＩＭ像を得ることができ
る。また、これらイオン検出器は、試料面に対して必ず
しも平行に配設する必要はなく、所定の角度傾斜させて
もよい。Although the present invention has been described in detail with reference to the representative embodiments, all of these embodiments have a pair of ion detectors symmetrically with respect to the scanning charged particle beam axis, and further. Although it is arranged parallel to the sample surface, it is also possible to arrange a larger number of sets adjacent to each other on the same surface, and a SIM image can be obtained with good symmetry. Further, these ion detectors do not necessarily have to be arranged parallel to the sample surface, and may be tilted at a predetermined angle.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明により、所期の目的を達成するこ
とができた。すなわち、反応性の高いエッチングガス等
の雰囲気中でもイオンを効率良く電子に変換し、対称性
の良い被観察試料面の走査二次荷電粒子信号を得ること
ができる。According to the present invention, the intended purpose can be achieved. That is, it is possible to efficiently convert ions into electrons even in an atmosphere of highly reactive etching gas or the like, and obtain a scanning secondary charged particle signal of the observed sample surface with good symmetry.
【図１】本発明の一実施例となるイオン−電子変換メッ
シュ電極を用いた二次イオン検出器の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a secondary ion detector using an ion-electron conversion mesh electrode according to an embodiment of the present invention.
【図２】同じくイオン−電子変換メッシュ電極を用いた
イオン検出器の要部断面図。FIG. 2 is a sectional view of an essential part of an ion detector similarly using an ion-electron conversion mesh electrode.
【図３】同じくイオン−電子変換メッシュ電極を用いた
イオン検出器の原理説明図。FIG. 3 is a principle explanatory view of an ion detector similarly using an ion-electron conversion mesh electrode.
【図４】同じく測定結果の一例を示すイオン−電子変換
率の特性曲線図。FIG. 4 is a characteristic curve diagram of ion-electron conversion rate showing an example of the same measurement result.
【図５】同じく他の実施例となるイオン−電子変換対向
面電極を用いたイオン検出器の要部断面図。FIG. 5 is a sectional view of a main part of an ion detector using an ion-electron conversion counter surface electrode according to another embodiment.
【図６】同じくイオン−電子変換対向面電極を用いたイ
オン検出器の原理説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of the principle of an ion detector that also uses an ion-electron conversion facing surface electrode.
【図７】同じくさらに異なる実施例となるイオン−電子
変換傾斜面電極を用いたイオン検出器の要部断面図。FIG. 7 is a sectional view of an essential part of an ion detector using an ion-electron conversion tilted surface electrode according to another embodiment.
【図８】同じくイオン−電子変換傾斜面電極を用いたイ
オン検出器の原理説明図。FIG. 8 is an explanatory view of the principle of an ion detector similarly using an ion-electron conversion inclined surface electrode.
【図９】同じくさらに異なる実施例となる円錐形イオン
−電子変換電極を用いたイオン検出器の要部断面図。FIG. 9 is a sectional view of an essential part of an ion detector using a conical ion-electron conversion electrode according to another embodiment of the present invention.
【図１０】同じく円錐形イオン−電子変換電極を用いた
イオン検出器の原理説明図。FIG. 10 is a principle explanatory view of an ion detector similarly using a conical ion-electron conversion electrode.
１…イオン検出器、 ２…荷電粒
子ビーム、３…被観察試料、
４…二次イオン、５…光電子増倍管、
６…シンチレータ、７…イオン−電子変換メッシ
ュ電極、 ８、９…荷電粒子制御メッシュ電極、１０…
二次電子、 １１、１６…絶縁管、１
２、１７…シールド管、 １３…イオン−
電子変換対向面電極、１４…イオン−電子変換傾斜面電
極、 １５…円錐形イオン−電子変換電極。1 ... Ion detector, 2 ... Charged particle beam, 3 ... Observed sample,
4 ... secondary ion, 5 ... photomultiplier tube,
6 ... Scintillator, 7 ... Ion-electron conversion mesh electrode, 8, 9 ... Charged particle control mesh electrode, 10 ...
Secondary electrons, 11, 16 ... Insulation tube, 1
2, 17 ... Shielded tube, 13 ... Ion-
Electron conversion facing surface electrode, 14 ... Ion-electron conversion inclined surface electrode, 15 ... Conical ion-electron conversion electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 伊藤 文和 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−190641（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−301949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−35854（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−75290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−104596（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−35388（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−95294（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−276509（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−66395（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−108156（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−44433（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/244 H01J 37/252 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Shimase 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside the Hitachi, Ltd. Institute of Industrial Science (72) Inventor Fumikazu Ito 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address: Production Engineering Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP 62-190641 (JP, A) JP Hei 2-301949 (JP, A) JP 58-35854 (JP, A) JP Sho 48-75290 (JP, A) JP 48-104596 (JP, A) JP 51-35388 (JP, A) JP 3-81938 (JP, A) JP 48-95294 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-276509 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 49-66395 (JP, A) Actual Development No. Sho 63-108156 (JP, U) Japanese Patent Publication No. Sho 51-44433 (JP, B1) (58) Survey Areas (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 37/244 H01J 37/252
Claims (8)
集束荷電粒子ビームの光軸の周りに対称に配置されるイ
オン検出器であって、当該イオン検出器は、第１の電極
と、第２の電極と、イオン−電子変換電極を構成する第
３の電極と、シンチレータと光電子増倍管とを有する二
次電子検出器とを備え、前記第１の電極には、一次荷電
粒子ビームを試料に照射することにより当該試料から発
生した二次荷電粒子のうち二次イオンを選択的に引き出
すための電圧を印加する第１の電源が接続され、前記第
２の電極には、前記第１の電極で引き出した二次イオン
を加速するための電圧を印加する第２の電源が接続さ
れ、前記イオン−電子変換電極を構成する第３の電極に
は、前記第２の電極よりも高い電位を発生させるための
第３の電源が接続されていることを特徴とするイオン検
出器。1. An ion detector symmetrically arranged around an optical axis of a focused charged particle beam for irradiating a sample in a SIM image observation apparatus, the ion detector comprising a first electrode and a second electrode. Electrode, a third electrode forming an ion-electron conversion electrode, and a secondary electron detector having a scintillator and a photomultiplier tube. The first electrode is provided with a primary charged particle beam as a sample. A first power source for applying a voltage for selectively extracting secondary ions among the secondary charged particles generated from the sample by irradiating the sample with the first charged power source, and the second electrode is connected to the first electrode. A second power supply that applies a voltage for accelerating the secondary ions extracted by the electrode is connected, and a higher potential than that of the second electrode is applied to the third electrode that constitutes the ion-electron conversion electrode. A third power supply to generate is connected Ion detector, characterized in that is.
ームを試料に照射することにより前記試料から発生する
二次イオンを検出するイオン検出器であって、当該イオ
ン検出器は、第１の電極と、当該第１の電極を前記試料
に対して負の電位に設定する第１の電位設定手段と、前
記集束荷電粒子ビームに対して前記第１の電極の後段に
配置された第２の電極と、当該第２の電極を前記第１の
電極よりも低い負の電位に設定する第２の電位設定手段
と、前記集束荷電粒子ビームに対して前記第２の電極よ
りも後段に設置されたイオン−電子変換電極を構成する
第３の電極と、当該第３の電極を前記第２の電極よりも
高い負の電位に設定する第３の電位設定手段と、シンチ
レータと光電子増倍管とを有する二次電子検出器とを備
えていることを特徴とするイオン検出器。2. An ion detector for detecting secondary ions generated from a sample by irradiating the sample with a focused charged particle beam in a SIM image observation apparatus, the ion detector comprising: a first electrode; A first potential setting means for setting the first electrode to a negative potential with respect to the sample, and a second electrode arranged after the first electrode with respect to the focused charged particle beam. Second potential setting means for setting the second electrode to a negative potential lower than that of the first electrode, and ions arranged in a stage subsequent to the second electrode with respect to the focused charged particle beam. -A third electrode constituting an electron conversion electrode, a third potential setting means for setting the third electrode to a negative potential higher than that of the second electrode, a scintillator and a photoelectron multiplier. A secondary electron detector having a tube and Ion detector, wherein.
ッシュ電極で構成されていることを特徴とする請求項１
もしくは２に記載のイオン検出器。3. The first electrode and the second electrode are mesh electrodes.
Alternatively, the ion detector described in 2.
３の電極とは、メッシュ電極で構成されていることを特
徴とする請求項１もしくは２に記載のイオン検出器。4. The ion detector according to claim 1, wherein the first electrode, the second electrode and the third electrode are mesh electrodes.
し、前記試料面から放出された二次イオンの発生強度を
電気信号として捉えるイオン検出器によりＳＩＭ像とし
て検出する方法であって、一次荷電粒子ビームを試料に
照射し、当該照射により前記試料から発生した二次荷電
粒子のうち二次イオンを第１の電極で選択的に引き出
し、当該第１の電極で引き出した二次イオンを、前記第
１の電極と当該第１の電極の後段に設けた第２の電極と
の間に形成したイオン加速電界で加速し、当該イオン加
速電界で加速された二次イオンを第３の電極に衝突させ
て二次電子を発生させ、当該発生させた二次電子を前記
第３の電極よりも高い電位に設定したシンチレータと光
電子増倍管とを備えた二次電子検出器で計測することに
より、前記二次電子をＳＩＭ像として検出することを特
徴とするＳＩＭ像検出方法。5. A method of scanning an observation sample surface with a focused charged particle beam and detecting the generated intensity of secondary ions emitted from the sample surface as an SIM signal by an ion detector, which comprises a primary image A sample is irradiated with a charged particle beam, secondary ions among the secondary charged particles generated from the sample by the irradiation are selectively extracted by the first electrode, and the secondary ions extracted by the first electrode are Acceleration is performed by an ion acceleration electric field formed between the first electrode and a second electrode provided at a stage subsequent to the first electrode, and secondary ions accelerated by the ion acceleration electric field are applied to the third electrode. By causing secondary electrons to collide with each other and measuring the generated secondary electrons with a secondary electron detector provided with a scintillator and a photomultiplier tube set to a potential higher than that of the third electrode. , The secondary electron SIM image detection method characterized by detecting the IM image.
し、前記試料面から放出された二次イオンを前記集束荷
電粒子ビームの光軸に対して対称に配置されたイオン検
出器によりＳＩＭ像として検出する方法であって、前記
光軸に対して対称に配置されたイオン検出器は、第１の
電極と、第２の電極と、第３の電極と、シンチレータと
光電子増倍管とを有する二次電子検出器とを備え、一次
荷電粒子ビームを試料に照射することにより当該試料か
ら発生した二次荷電粒子のうち二次イオンを前記第１の
電極で選択的に引き出し、当該第１の電極で引き出した
二次イオンを前記第１の電極と前記第２の電極との間に
形成したイオン加速電界で加速し、当該イオン加速電界
で加速された二次イオンを前記第３の電極に衝突させて
二次電子を発生させ、当該発生させた二次電子を前記第
３の電極よりも高い電位に設定した前記二次電子検出器
のシンチレータに入射させることによりＳＩＭ像を検出
することを特徴とするＳＩＭ像検出方法。6. An observation sample surface is scanned with a focused charged particle beam, and secondary ions emitted from the sample surface are SIM-imaged by an ion detector symmetrically arranged with respect to the optical axis of the focused charged particle beam. The ion detector symmetrically arranged with respect to the optical axis includes a first electrode, a second electrode, a third electrode, a scintillator and a photomultiplier tube. A secondary electron detector having the secondary electron detector, and irradiating the sample with a primary charged particle beam to selectively extract secondary ions from the secondary charged particles generated from the sample at the first electrode, Secondary ions extracted by the second electrode are accelerated by an ion acceleration electric field formed between the first electrode and the second electrode, and secondary ions accelerated by the ion acceleration electric field are generated by the third electrode. To generate secondary electrons SIM image detection method characterized by detecting a SIM image by incident secondary electrons obtained by the generated in the scintillator of the secondary electron detector set to a potential higher than the third electrode.
ッシュ電極で構成されていることを特徴とする請求項５
もしくは６に記載のＳＩＭ像検出方法。7. The first electrode and the second electrode are mesh electrodes.
Alternatively, the SIM image detection method according to item 6.
３の電極とは、メッシュ電極で構成されていることを特
徴とする請求項５もしくは６に記載のＳＩＭ像検出方
法。8. The SIM image detecting method according to claim 5, wherein the first electrode, the second electrode, and the third electrode are mesh electrodes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32175692A JP3514783B2 (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Ion detector and SIM image detection method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32175692A JP3514783B2 (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Ion detector and SIM image detection method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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