JPH06119899A - 試料分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査型電子顕微鏡等で大型試料に対し、試料
を大幅に移動させても二次電子検出効率が変わらないよ
うにする。 【構成】 試料ステージ４の側部両側において顕微鏡本
体に固定して二次電子検出器５，５’を配置し、両者の
検出出力を加算する、或は、試料ステージ４自体に二次
電子検出器を固定する。これにより、試料の移動に伴う
電子検出器の二次電子検出効率の変化がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査型電子顕微鏡のよう
な、試料を励起線で照射し、試料から放射される二次電
子を検出して試料の分析を行う装置における試料分析装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加速された電子線で照射された試料から
放出される二次電子を検出するには、二次電子は殆どエ
ネルギーをもっていないので、試料の側方に二次電子検
出器を置き、試料に対して二次電子検出器に正電位を与
えて、二次電子を電子検出器に向けて吸引加速するよう
にしている。このような二次電子検出方法において従来
は、二次電子検出器は分析装置に固定されていた。

【０００３】このため試料を移動させたとき次のような
問題があった。即ち試料は分析装置内で、試料移動台上
にセットされている。この場合、試料を電子線の照射方
向と直交方向（通常水平方向）に移動させても、試料の
電子線照射点と二次電子検出器との間の距離は変わらな
いが、試料移動台による試料と二次電子検出器との間の
電界の遮蔽効果は試料移動台の位置、つまり試料の位置
を変えることによって変化し、二次電子検出器による試
料からの二次電子検出効率が変化すると云う問題であ
る。

【０００４】この問題に対して従来から幾つかの解決手
段が提案されている。その一つは図５Ａに示すように試
料移動台４の上下方向の移動を妨げない範囲即ち試料移
動台の上限位置より上方に二次電子検出器５を配置した
り、図５Ｂのように電子光学系の対物レンズ１の側部に
試料に向けて斜め方向に二次電子検出器５を配置する
（実開平２−３６２０７）等の構成が用いられている。
このようにすると、試料移動台の位置に関せず、二次電
子検出器から見て試料の電子線照射点が試料移動台の端
部によって遮蔽されることなく、略均一な二次電子検出
効率が得られる。しかしこのような解決手段は電子対物
レンズの側方に充分な空間があれば実現可能であるが、
実際上、対物レンズ周辺に充分な空間を取ることは困難
である。また二次電子検出器に与える電圧を高くするこ
とも考えられるが、高電圧電源が必要となって装置全体
として高価となり、また放電を起こし易くなって取扱い
が不便となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は試料移動台を
動かしても二次電子検出効率はが変わらないような試料
分析装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】試料移動台の両側に二次
電子検出器を分析装置に固定して配置し、両二次電子検
出器の出力を加算するようにする。或は試料移動台に二
次電子検出器を固定して試料と共に移動するようにし
た。

【０００７】

【作用】試料移動台の両側に分析装置に固定して二次電
子検出器を配置すると、試料台の移動に伴い、一方の二
次電子検出器と試料間の電界が試料移動台によって遮蔽
されるときは、他方の二次電子検出器と試料との間の空
間は開放的になって試料移動台による電界遮蔽効果が低
下し、両方の電子検出器における二次電子検出効率は対
称的に変化するので、両方の電子検出器の出力を加算し
たものでは試料移動台の移動の影響は相殺されて現れな
くなる。

【０００８】また、二次電子検出器を試料移動台に固定
しておくと、試料を移動させても、試料移動台と二次電
子検出器との間の位置関係は変わらず、従って試料移動
台による電界遮蔽の効果は一定となり、試料上の電子線
照射点と電子検出器との間の距離は試料の移動によって
変化しても、二次電子は初速度が低く、二次電子の検出
効率は電子検出器が試料の電子線照射点を望む立体角に
は余り影響されないから、試料の位置を変えても略一定
の二次電子検出効率が得られる。

【０００９】

【実施例】図１は本出願の第１の発明の一実施例を示
す。図で１は試料に照射される電子線を試料面に収束さ
せる電子対物レンズでｅは電子線であり、２が試料であ
る。３は試料移動装置で、試料移動台（試料ステージ）
４を水平２方向ｘ，ｙおよび上下方向ｚの三方向に移動
させる。試料２は試料ステージ４上に保持される。５，
５’が二次電子検出器（以後は単に電子検出器と呼ぶ）
で、電子が入射すると蛍光を発するシンチレータ５１
と、このシンチレータ光を受光して電気信号に変換する
光電子増倍管５２と、シンチレータの前面に配置された
リング状電極５３とよりなっており、このリング状電極
５３に二次電子を吸引する正の電圧が与えられている。
試料の電子線照射点において放出された二次電子はこの
リング状電極５３の電位に吸引されシンチレータ５１に
向かって加速されてシンチレータに衝突しこれを発光さ
せる。このように構成された電子検出器５，５’が試料
移動台３の両側において分析装置本体に固定配置されて
いる。

【００１０】図２は上述実施例の作用説明図である。図
に示すように試料移動装置の試料ステージ４が右方に移
動した。Ｅ，Ｅ’は電子検出器５，５’と試料２および
試料ステージ４，試料移動装置３等との間の電気力線を
示す。電子検出器５と試料等との間では、ステージ４が
電子検出器に接近しているため、電子検出器５から出て
いる電気力線は殆どがステージ４に入り、試料２の電子
線ｅの照射点に向かう電気力線は著しく減少している。
つまり電子検出器５と試料との間の電界がステージ４に
よって遮蔽されている。このため電子検出器５が試料の
電子照射点上に形成している電界の強度は著しく低くな
っており、電子検出効率が低下している。他方左側の電
子検出器５’ではステージ４が遠くなっているため、試
料にもステージにも均等に電気力線が到達し、右側の電
子検出器５に比し、５’が試料の電子線照射点に作って
いる電界の強度は大となっており、電子検出効率が高ま
っている。従ってこれら両方の電子検出器５，５’の出
力を加算すれば、総合的な電子検出効率は試料ステージ
の位置に関せず略一定になる。なお、試料ステージ４の
移動に対して、電子検出器５，５’の電子検出効率の変
化は対照的であっても、ステージ４の移動量に対して直
線的に変化はしていないので、両検出器の出力の和は必
ずしも完全に一定にはならない。従って夫々の検出器
５，５’の出力にステージ４の中心位置からの移動量ｘ
に対応した関数ｆ（ｘ）を掛けて加算するようにし、こ
の関数形を予め実験的に求めておくと一層良好な結果が
得られる。即ち総合二次電子検出出力をＳ，電子検出器
５，５’の各出力をＰ１，Ｐ２として、 Ｓ＝ｆ（ｘ）Ｐ１＋ｆ（−ｘ）Ｐ２ （１） とする。

【００１１】図３は本出願の第２の発明に対する実施例
である。この実施例において、第１図の実施例の各部に
対応する部分には同じ符号を付けて一々の説明は省略す
る。この実施例の特徴は電子検出器５が試料移動装置３
上の試料ステージ４に固定してあることである。この場
合もちろん電子検出器５と試料ステージ４との間は電気
的に絶縁してある。このような構成であるから、試料ス
テージ４と電子検出器５との位置関係は常に一定であ
り、試料ステージの位置に関せず、電子検出器５が試料
２表面に形成している電界の様相は殆ど不変（対物レン
ズ１の影響が多少ある）であり、従って試料位置を変え
ても、電子検出器５の二次電子検出効率は余り変わらな
い。

【００１２】図４はこの発明の第２の実施例で、試料ス
テージ４の両側に電子検出器５，５’を固定したもので
ある。図３の実施例では電子検出器５が試料面上に形成
している電界の様子はステージ４の位置に関せず一定で
あるが、試料面の電界強度は電子検出器に近い所程強く
なっている。他方試料の移動に伴い、電子線照射点は電
子検出器５に近づいたり遠ざかったりして、試料位置に
より、電子線照射点の電界強度は異なる。このため図３
の場合試料ステージ４が左へ移動する程、電子検出器５
の検出効率は多少高くなる。図４はこのような影響を解
消するもので、試料ステージ４に左右対称に電子検出器
５，５’を取り付け、両電子検出器の出力を加算するこ
とで、一方の検出効率の低下を他方の検出効率の向上で
相殺するようにして、より一層検出効率の均一化を向上
させたものである。またこの実施例の場合で前記（１）
式と同じ方法を適用して、検出効率の完全均一化を実現
することができる。

【００１３】

【発明の効果】大型の試料例えば半導体のウェハのよう
な物の各点を観察，分析し得るためには試料移動装置と
かその上の試料ステージ等は大型となり可動範囲も大き
くする必要があり、このようにすると、試料移動台の可
動範囲を確保するため、二次電子検出器は試料の励起線
照射点から遠い所に配置されねばならず、試料の広範囲
の移動に伴う二次電子検出効率の変動も大きくなってく
る。本発明によればこのような場合に対して二次電子検
出効率の変化が抑制され、試料上のどの点に対しても、
同一感度で観察分析を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本出願の第１の発明の実施例の側面図

【図２】 上記実施例の作用説明図

【図３】 本出願の第２の発明の一実施例の側面図

【図４】 上記発明の他の実施例の側面図

【図５】 Ａ，Ｂは夫々従来例の側面図

【符号の説明】

１ 対物レンズ ２ 試料 ３ 試料移動装置 ４ 試料ステージ（試料移動台） ５，５’ 電子検出器（二次電子検出器） ５１ シンチレータ ５２ 光電子増倍管 ５３ リング状電極 ｅ 電子線 Ｅ 電気力線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】試料に励起線を照射して、試料から放出さ
   れる二次電子を検出する装置において、試料が載置され
   る試料移動台の両側において、上記装置に固定して夫々
   二次電子検出器を配置し、これら両二次電子検出器の出
   力を加算するようにしたことを特徴とする試料分析装
   置。
2. 【請求項２】試料に励起線を照射して、試料から放出さ
   れる二次電子を検出する装置において、試料が載置され
   る試料移動台の側方に同移動台に固定して二次電子検出
   器を固定したことを特徴とする試料分析装置。
3. 【請求項３】試料移動台の両側に夫々二次電子検出器を
   固定し、これら両二次電子検出器の出力を加算するよう
   にしたことを特徴とする請求項２記載の試料分析装置。