(57)【要約】【課題】データ解析の向上及び反射電子の収集効率の向上を両立させ、且つ、３D計測の性能を改善することができる走査型電子顕微鏡用半導体反射電子検出器を提供する。【解決手段】半導体反射電子検出器は、すり鉢形状、又は、笠形状を有し、複数の検出素子を有する。検出素子は、電子ビームの光軸に対して傾斜して配置されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃と、該電子銃からの電子ビームを集束させる対物レンズと、試料を保持する試料台と、試料からの反射電子を検出する反射電子検出器と、を有する走査型電子顕微鏡において、
前記反射電子検出器は、電子ビームが通るための中心孔と、該中心孔を通る中心軸線の回りに対称的に配置された複数の検出素子を有する一体構造を有し、該検出素子は、電子ビームの光軸に対して垂直な面に対して所定の角度にて傾斜していることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、
前記反射電子検出器の外径は１０〜３０ｍｍ、高さは１〜３ｍｍ、中心孔の内径は２〜３ｍｍであることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、
試料を回転軸回りに傾斜させても、試料は、前記反射電子検出器の検出素子に接触しないように構成されていることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項４】
請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、
前記反射電子検出器の検出素子は、試料を回転軸回りに傾斜させたとき、試料の縁が描く円の接線方向に沿って配置されていることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項１記載の走査型電子顕微鏡において、
前記検出素子は扇形又は台形であることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
【請求項６】
中心孔と、該中心孔を通る中心軸線の回りに対称的に配置された複数の検出素子とを有し、一体構造を有し、前記検出素子は、中心軸線に対して垂直な面に対して所定の角度にて傾斜していることを特徴とする走査型電子顕微鏡用の半導体反射電子検出器。
【請求項７】
請求項６記載の走査型電子顕微鏡用の半導体反射電子検出器において、
前記半導体反射電子検出器の外径は１０〜３０ｍｍ、高さは１〜３ｍｍ、中心孔の内径は２〜３ｍｍであることを特徴とする走査型電子顕微鏡用の半導体反射電子検出器。
【請求項８】
請求項６記載の走査型電子顕微鏡用の半導体反射電子検出器において、
前記検出素子は扇形又は台形であることを特徴とする走査型電子顕微鏡用の半導体反射電子検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査型電子顕微鏡に関し、特に、反射電子検出器造に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡では、一般に、試料に電子ビームを照射し、試料から放出された二次電子又は反射電子を二次電子検出器又は反射電子検出器によって検出する。通常、二次電子を検出することによって、試料の表面の像を得る。走査型電子顕微鏡として、比較的構造が簡単な卓上型電子顕微鏡が知られている。卓上型電子顕微鏡では、真空室の真空度が比較的低く、走査速度と対物レンズは可変であるが、プローブ電流、加速レンズ、集束レンズ等は一定である。卓上型電子顕微鏡は、反射電子検出器によって反射電子を検出し、像を得る。卓上型電子顕微鏡は、組成観察に好適である。
【０００３】
従来、反射電子検出器にはシンチレータ方式と半導体方式が知られている。シンチレータ方式の反射電子検出器では、反射電子を光に変換し、光を電気信号へ変換する。半導体方式の反射電子検出器では、反射電子を直接電気信号に変換する。現在の半導体方式の反射電子検出器は、４分割された検出素子を有し、検出素子毎にバイアス電圧を操作することが可能である。そのため、半導体方式の反射電子検出器は、凹凸像や３D像を観察するのに好適である。近年では、反射電子検出器による走査像を用いて、３D計測する解析が広く行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１８２６２６号公報
【特許文献２】特開平４−２４９８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の半導体方式の反射電子検出器は、対物レンズの下面にて、電子ビームに対して垂直に配置される。従って、反射電子検出器によって検出する反射電子の信号量は、試料の形状および組成によっては十分ではないことがある。
【０００６】
本発明の目的は、反射電子の収集効率を向上させ、且つ、３D計測の性能を改善することができる走査型電子顕微鏡用半導体反射電子検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体反射電子検出器は、すり鉢形状、又は、笠形状を有し、複数の検出素子を有する。検出素子は、電子ビームの光軸に対して傾斜して配置されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、反射電子の収集効率を向上させ、且つ、３D計測の性能を改善することができる走査型電子顕微鏡用半導体反射電子検出器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、従来のシンチレータ方式の反射電子検出器の例を示す。シンチレータ方式の反射電子検出器は、シンチレータ５と、それに接続された光電子倍増管７を有し、試料室２に支持されている。シンチレータ５は、対物レンズ４の下側に、且つ、試料３の上側に配置されている。シンチレータ５は、湾曲面状の受感部５Ａを有する。図示のように、２つのシンチレータの先端が対向するように配置され、両者の間に、電子ビームが通るための隙間６が形成されている。
【００１０】
図２は、従来の半導体方式の反射電子検出器の例を示す。半導体方式の反射電子検出器８は、対物レンズ４の下側に、且つ、試料３の上側に配置され、試料室２に支持されている。半導体方式の反射電子検出器８は、円板状の形状を有し、中心に電子ビームが通る孔８Ａを有する。半導体方式の反射電子検出器８は、通常、４つの検出素子に分割されている。
【００１１】
図３は、本発明による半導体方式の反射電子検出器の例を示す。本例の半導体方式の反射電子検出器１０は、すり鉢、又は、笠の形状を有し、中心に電子ビームが通る孔１０Ａを有する。本例の反射電子検出器１０は、試料室２内にて、対物レンズ４の下側に、且つ、試料３の上側に配置されている。より詳細には、本例の反射電子検出器は、対物レンズ４と試料３の間にて、より対物レンズ４に近い位置に配置されている。反射電子検出器１０の高さＨは、１〜３ｍｍ、反射電子検出器１０の下端と試料３の間の距離ｈは、２〜５ｍｍであってよい。図３では、反射電子検出器１０の上端と対物レンズ４の下端の間に隙間が無いように描かれているが、両者の距離は、１〜３ｍｍであってよい。
【００１２】
図４は、本発明による半導体方式の反射電子検出器の例の詳細を示す。本例の反射電子検出器１０は複数の検出素子１１を有するが、一体構造を有する。検出素子１１の数は任意であるが、図示の例では、１２個の検出素子１１を有する。検出素子１１の形状は、図示のように、扇形、台形、多角形等である。半導体方式の反射電子検出器は、半導体ウエハの製造方法と同様であり、既知である。そのため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００１３】
図示の例では、反射電子検出器の外径Ｄは２０ｍｍ、高さＨは２ｍｍ、中心孔の内径ｄは３ｍｍである。しかしながら、これらの寸法は単なる例であり、本発明によると、様々な寸法が可能である。例えば、反射電子検出器の外径Ｄは１０〜３０ｍｍ、高さＨは１〜３ｍｍ、中心孔の内径ｄは２〜３ｍｍであってよい。検出素子は、水平面に対して所定の角度にて傾斜している。検出素子の傾斜角度は、任意である。
【００１４】
本発明による半導体方式の反射電子検出器を、図２の従来の反射電子検出器と比較すると、本発明の場合、検出素子１１が傾斜しているため、試料からの反射電子を効率的に検出することができる。即ち、試料からの放出される反射電子のうち、対物レンズの光軸に対して様々な角度を有する反射電子を検出することができる。そのため、本発明の場合、従来の反射電子検出器と比較して、信号量の２０〜５０％の増加が可能となる。
【００１５】
本発明によると、試料からの反射電子のうち、対物レンズの光軸に対して傾斜した方向の反射電子を効率的に検出することができるから、凹凸像の観察や３D像の観察に適している。
【００１６】
図５を参照して、試料の傾斜について説明する。本発明によると、試料３を試料面に沿った回転軸３Ａ回りに傾斜させても、試料は、反射電子検出器１０の検出素子１１に接触しない。好ましくは、検出素子１１は、試料３の縁が描く円３Ｂの接線方向に沿って配置される。好ましくは、試料３の縁が描く円３Ｂは、検出素子１１の中央部にて最も近接する。
【００１７】
以上本発明の例を説明したが本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のシンチレータ方式の反射電子検出器を有する走査型電子顕微鏡の構成を示す図である。
【図２】従来の半導体反射電子検出器を有する走査型電子顕微鏡の構成を示す図である。
【図３】本発明の半導体反射電子検出器を有する走査型電子顕微鏡の構成例を示す図である。
【図４】本発明の半導体反射電子検出器の構成例を示す図である。
【図５】本発明の半導体反射電子検出器と試料の位置を説明する図である。
【符号の説明】
【００１９】
２…試料室、３…試料、３Ａ…試料の回転軸、４…対物レンズ、５…シンチレータ、６…隙間、７…光電子倍増管、８…従来の半導体方式の反射電子検出器、８Ａ…孔、１０…本発明の半導体方式の反射電子検出器、１０Ａ…孔、１１…検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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