(57)【要約】【課題】２次電子の収集率を高め２次電子の検出効率を高める。【解決手段】２次電子検出器１は、２次電子を光信号に変換するシンチレータ３と、電場により２次電子をシンチレータ３に誘引し収集する電子収集用電極２と、光信号を電気信号に変換する光電子増倍管６とを備え、電子収集用電極２をグリッド電極２ａと補助電極２ｂに分離する。グリッド電極２ａはシンチレータ３の前部に設け、補助電極２ｂシンチレータ３の側部及び後部を囲み、グリッド電極２ａ及び補助電極２ｂに対してそれぞれ個別に電圧を印加可能とする。グリッド電極２ａと補助電極２ｂを分離し、それぞれに異なる電圧を印加することにより、シンチレータ３に２次電子を誘引し収集する電場を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次電子を光信号に変換するシンチレータと、
電場により２次電子を前記シンチレータに誘引し収集する電子収集用電極と、
光信号を電気信号に変換する光電子増倍管とを備え、
前記電子収集用電極は、シンチレータの前部に設けたグリッド電極と、シンチレータの側部及び後部を囲む補助電極とに分離し、前記グリッド電極及び補助電極に対してそれぞれ個別に電圧を印加可能とし、
前記グリッド電極と補助電極に異なる電圧を印加することにより、前記シンチレータに２次電子を誘引し収集する電場を形成することを特徴とする、２次電子検出器。
【請求項２】
前記補助電極に印加する電圧は前記グリッド電極に印加する電圧よりも低電圧であることを特徴とする、請求項１に記載の２次電子検出器。
【請求項３】
請求項１に記載の２次電子検出器を備え、試料に荷電粒子線を照射することにより励起される２次電子を前記２次電子検出器により検出して試料を検査するマイクロビーム検査装置であって、
前記補助電極に印加する電圧は前記グリッド電極に印加する電圧よりも低電圧であることを特徴とする、荷電粒子線検査装置。
【請求項４】
前記２次電子により試料電位を測定し、当該電位により試料を検査することを特徴とする、請求項３に記載の荷電粒子線検査装置。
【請求項５】
ＴＦＴセルに電子線を照射して励起される２次電子を前記２次電子検出器で検出し、前記２次電子によりＴＦＴセルの電位を測定し、当該電位によりＴＦＴアレイを検査することを特徴とする、請求項４に記載の荷電粒子線検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線の照射により励起される２次電子を検出する２次電子検出器、及び２次電子検出器を用いて試料を検査する荷電粒子線検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
試料に電子線等の荷電粒子線を照射し、この荷電粒子線で励起されて放出される２次電子を検出することにより試料を検査する荷電粒子線検査装置が知られている。
【０００３】
例えば、薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）のＴＦＴセルに電子線を照射し、発生する２次電子の強度を検出することにより各ＴＦＴセルの電位を測定し、この測定したＴＦＴセルの信号が予定される信号であるかを判定することにより、ＴＦＴセルが短絡等の欠陥を含んでいるかを検査するＴＦＴアレイ検査装置が知られている。このような装置として、例えば、特許文献１が知られている。
【０００４】
このような荷電粒子線検査装置では、２次電子を検出する検出手段として２次電子検出器を備える。この２次電子検出器として、シンチレータを用いて２次電子を光信号に変換して検出する検出器が知られている。図４は、従来の２次電子検出器の概略構成図である（例えば、特許文献２）。電子線１１０が対物レンズ１１２により試料１１１に集光されて照射されると、電子線により２次電子が励起され、試料１１１から放出される。
【０００５】
２次電子検出器１０１は、シンチレータ１０３と、シンチレータ１０３の前方に設けられたコレクタ１０２と、シンチレータ１０３で変換された光を光電子増倍管１０６に導くライトガイド１０５を備えている。コレクタ１０２には電圧Ｖ１（例えば、２００Ｖ）が印加され、試料１１１から放出された２次電子を誘引する。また、シンチレータ１０３には高電圧Ｖ２（例えば、１０ｋＶ）が印加され、コレクタ１０２のグリッドを通過した２次電子を取り込む。シンチレータ１０３では２次電子が光に変換され、その光はライトガイド１０５により光電子増倍管１０６の陰極１０７に到達する。陰極には、電圧Ｖ３（例えば、５００〜１０００Ｖ）が印加されている。光により陰極１０７から叩き出された光電子は、多数の２次電子増倍管１０８により増倍された後、陽極１０９に捕捉される。陽極１０９からは、シンチレータ１０３に捕集された２次電子の量に応じた信号が出力される。
【０００６】
【特許文献１】
特願平１１−２５２４７号（段落番号００４０、００４１、図１）
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−８２２６０号公報（段落番号０００２〜段落番号０００４、図３）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＴＦＴ検査装置による試料電位の測定など、試料から放出される２次電子を検出して得られる検出信号を用いた試料検査において、欠陥判別等の検査の精度を高めるためには、検出信号のＳ／Ｎ比を高めることが求められる。このＳ／Ｎ比を向上させるには、２次電子検出器において２次電子の検出効率を高める必要がある。
【０００９】
従来の２次電子検出器は、試料から放出される２次電子を十分に効率よく捕集しているとはいえず、シンチレータまで到達しない２次電子が残存している。この未捕集の２次電子が収集できれば、２次電子の検出効率が高まることが期待される。
【００１０】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、２次電子の収集率を高め、２次電子の検出効率を高めることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の２次電子検出器は、２次電子を光信号に変換するシンチレータと、電場により２次電子を前記シンチレータに誘引し収集する電子収集用電極と、光信号を電気信号に変換する光電子増倍管とを備え、電子収集用電極をグリッド電極と補助電極に分離する。グリッド電極はシンチレータの前部に設け、補助電極はシンチレータの側部及び後部を囲み、グリッド電極及び補助電極に対してそれぞれ個別に電圧を印加可能とする。グリッド電極と補助電極を分離し、それぞれに異なる電圧を印加することにより、シンチレータに２次電子を誘引し収集する電場を形成する。ここで、補助電極に印加する電圧は、グリッド電極に印加する電圧よりも低電圧とする。
【００１２】
また、本発明の荷電粒子線検査装置は、試料に荷電粒子線を照射することにより励起される２次電子を検出して試料を検査する検査装置であり、本発明の２次電子検出器を備え、補助電極に印加する電圧をグリッド電極に印加する電圧よりも低電圧とする。
【００１３】
荷電粒子線検査装置は、２次電子により試料電位を測定し、測定電位により試料を検査することができる。この荷電粒子線検査装置は検査対象をＴＦＴセルとするＴＦＴアレイ検査装置に適用することができ、ＴＦＴセルに電子線を照射して励起される２次電子を２次電子検出器で検出し、検出した２次電子によりＴＦＴセルの電位を測定し、測定電位によりＴＦＴアレイを検査することができる。
【００１４】
本発明の２次電子検出器を用いることにより２次電子の収集効率が高まり、検出信号のＳ／Ｎ比が向上し、ＴＦＴアレイ等の試料の検査精度が高まる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の２次電子検出器を説明するための概略図である。図１において、２次電子検出器１は、試料（図示してない）から放出された２次電子を光信号に変換するシンチレータ３と、シンチレータ３に２次電子を収集させるための電子収集用電極２と、シンチレータ３で変換された光信号を電気信号に変換する光電子増倍管６と、試料と光電子増倍管６との間を連結して光信号を伝達するライトガイド５を備える。
【００１７】
なお、シンチレータ３は、２次電子の捕集面と反対側の面にライトガイド５の一端が接続され、シンチレータ固定具４により固定されている。
【００１８】
本発明の電子収集用電極２は、シンチレータ３の前部に配置されるグリッド電極２ａと、シンチレータ３の側部及び後部を囲むように配置された補助電極２ｂの２つの電極に分離されて構成され、グリッド電極２ａと補助電極２ｂとの間は、例えば絶縁部材２ｃにより電気的に分離されている。
【００１９】
補助電極２ｂは、図示する構成では、シンチレータ３の前方を除く側部及び後部をシンチレータ固定具４と共に囲むように設けられる。なお、図示していないが、補助電極２ｂにはシンチレータ３の前方部分には開口部が設けられ、グリッド電極２ａを通過した２次電子がシンチレータ３に到達するよう構成されている。また、補助電極２ｂの一部には、ライトガイド５を通すための開口部が形成されている。なお、ライトガイド５を通す開口部は、図１に示すように補助電極２ｂの後方部分に限らず、補助電極２ｂの側部に設ける構成とすることもできる。
【００２０】
グリッド電極２ａ及び補助電極２ｂには、それぞれ個別の電源７及び電源８が接続され、また、シンチレータ３には電源９が接続される。
【００２１】
グリッド電極２ａ及び補助電極２ｂには、電源７及び電源８によりそれぞれ異なる電圧が印加可能となっている。例えば、グリッド電極２ａには電源７により＋３００Ｖ〜７００Ｖ程度の電圧を印加し、補助電極２ｂには電源８によりグリッド電極２ａに印加する電圧よりも低い電圧を印加する。また、シンチレータ３には電源９により例えば、＋８０００Ｖ程度の電圧を印加する。なお、補助電極２ｂに印加する電圧は負電圧とすることもできる。
【００２２】
グリッド電極２ａ及び補助電極２ｂに電圧を印加すると、２次電子収集用電極２の周囲に電場が形成される。この電場は、試料から放出され、広い範囲に広がった２次電子を２次電子収集用電極２に向けて引き寄せる。このとき、補助電極２ｂに印加する電圧をグリッド電極２ａに印加する電圧よりも低くすることにより、引き寄せられた２次電子は、補助電極２ｂよりもグリッド電極２ａ側により多く収集される。グリッド電極２ａを通過した２次電子は、より高い電圧に印加されているシンチレータ３に捕集され、光信号に変換される。
【００２３】
図１（ａ）は補助電極２ｂに電源８を接続して構成例を示し、図１（ｂ）は補助電極２ｂを０Ｖあるいは接地した構成例を示している。なお、補助電極の接地は、２次電子検出器を設ける装置のチャンバー等に短絡させることにより行うことができる。
【００２４】
なお、光電子増倍管６の構成は、図４で示した構成と同様とすることができるため、ここでの説明は省略する。
【００２５】
図２は、本発明の２次電子検出器において、補助電極に印加する電圧に対する２次電子検出器出力の一例を示す図である。この例では、グリッド電極２ａに＋５００Ｖを印加して固定し、補助電極２ｂに＋３００Ｖ、及び０Ｖを印加した場合を示している（図中の■印で示す）。
【００２６】
この補助電極２ｂに印加する電圧をグリッド電極２ａに印加する電圧よりも低くした場合に得られる２次電子検出器出力（図中の■印で示す）と、補助電極を備えず、シンチレータの周囲を囲む電極に同一の電圧を印加した場合に得られる２次電子検出器出力（図中の●印で示す）とを比較すると、補助電極２ｂに低い電圧を印加した場合の２次電子検出器出力は、補助電極を備えない場合の２次電子検出器出力よりも大きくなり、２次電子の検出効率が向上していることが確認される。検出効率は、２次電子検出器出力で比較した場合には約２０％向上する。
【００２７】
本発明の２次電子検出器は、電子収集用電極を、２次電子を収集しシンチレータに通過させるグリッド電極と、シンチレータの側部及び後方を囲む補助電極に分離し、補助電極に印加する電圧をグリッド電極に印加する電圧よりも低くすることにより、グリッド電極側に向かってより多くの２次電子を引く寄せる電界分布を形成する。本発明の２次電子検出器の電子収集用電極にが形成する電界によれば、従来グリッド電極以外の部分に引く寄せられていた２次電子もグリッド電極に収集させることができ、より多くの２次電子を収集して２次電子の検出効率を向上させることができる。
【００２８】
次に、本発明の２次電子検出器を用いた荷電粒子検査装置の一例を説明する。図３に示す例はＴＦＴアレイ検査装置等の電子線検査装置の一構成例である。ＴＦＴアレイ検査装置は、荷電粒子線として電子線を用い、ＴＦＴセルに電子線を照射して、発生する２次電子の強度を測定することによりＴＦＴセルの電位を測定し、この電位によりＴＦＴセルの欠陥等の判別を行う。
【００２９】
図３において、電子線検査装置１０は、引き出し電極とエネルギーフィルタを備える電子銃・２次電子検出系の構成例であり、この電子銃・２次電子検出系をチャンバー１２内に備える。
【００３０】
電子銃１１から放出された電子線（図示していない）は、エネルギーフィルタ１４、及び引き出しグリッド電極１５を通過した後、試料１６を照射する。電子線の照射により試料１６では２次電子が励起され、励起された２次電子は試料１６の外部に放出される。２次電子検出器１は、放出された２次電子（図示していない）を収集し、発生した２次電子の強度を測定することにより、試料検査を行う。ＴＦＴセルの検査を行う場合には、検出した２次電子の強度からＴＦＴセルの電位を測定し、この測定電位と予定される電位とを比較することにより、ＴＦＴセルの欠陥判別等の検査を行う。
【００３１】
なお、試料から放出された２次電子が壁面等に衝突して２次電子が発生することを抑制するために、反跳２次電子抑制用グリッド１３を上記した電子銃・２次電子検出系の周囲に設ける。
【００３２】
本発明の２次電子検出器１は、試料１６から放出された２次電子を検出効率を高めてＳ／Ｎ比を向上させ、これにより、電子線検査装置１０による検査精度を向上させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２次電子の収集率を高め、２次電子の検出効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２次電子検出器を説明するための概略図である。
【図２】本発明の２次電子検出器において、補助電極に印加する電圧に対する２次電子検出器出力の一例を示す図である。
【図３】電子線検査装置の一構成例である。
【図４】従来の２次電子検出器の概略構成図である。
【符号の説明】
１…２次電子検出器、２…電子収集用電極、２ａ…グリッド電極、２ｂ…補助電極、３…シンチレータ、４…シンチレータ固定具、５…ライトガイド、６…光電子増倍管、７，８，９…電源、１０…電子線検査装置、１１…電子銃、１２…チャンバー、１３…反跳２次電子抑制用グリッド、１４…エネルギーフィルタ、１５…引き出しグリッド、１６…試料、１０１…２次電子検出器、１０２…コレクタ、１０３…シンチレータ、１０５…ライトガイド、１０６…光電子増倍管、１０７…陰極、１０８…２次電子増倍面、１０９…陽極、１１０…電子線、１１１…試料、１１２…対物レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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