(57)【要約】【課題】二次電子の検出量の減少を抑制することが可能な二次電子検出器を提供する。【解決手段】一次荷電粒子が照射された試料表面から放出される二次電子を吸収して光に変換するシンチレータ２２と、ライトガイド２４を通して導かれた光を電子に変換して増幅する光電変換装置２６を備える二次電子検出器２０である。シンチレータ２２が、ライトガイド２４上に配置され、光に対して透明な基板２と、基板２上に設けられ、二次電子を引き寄せる電圧が印加され、光に対して透明な導電膜４と、導電膜４上に設けられ、二次電子の入射により光を発光する発光膜６とを備える。【選択図】図２
2009043594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電子を吸収して光に変換するシンチレータと、
該シンチレータに接続されたライトガイドと、
該ライトガイドを通して前記シンチレータから導かれた前記光を電子に変換して増幅する光電変換装置とを備え、
前記シンチレータが、前記ライトガイド上に配置され、前記光に対して透明な基板と、該基板上に設けられ、前記二次電子を引き寄せる電圧が印加され、前記光に対して透明な導電膜と、該導電膜上に設けられ、引き寄せられた前記二次電子の入射により前記光を発光する発光膜とを備えることを特徴とする二次電子検出器。
【請求項２】
前記シンチレータが、前記導電膜に接続され、前記電圧を印加する配線を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の二次電子検出器。
【請求項３】
前記導電膜が、透明酸化物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電子検出器。
【請求項４】
前記光電変換素子が、光電子増倍管又は半導体受光素子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電子検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子ビーム装置に用いる二次電子検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ）、あるいは電子線薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アレイ検査装置等の荷電粒子ビーム装置では、一次荷電粒子を試料に照射して、試料表面から放出される二次電子を二次電子検出器により検出する。二次電子検出器の先端には、一次荷電粒子が照射された試料表面から放出される二次電子を光に変換するシンチレータが配置される。
【０００３】
試料表面から放出される二次電子を効率よく集めるため、シンチレータには、例えば約＋１０ｋＶの高電圧が印加される。シンチレータは導電性がないので、シンチレータ前面の外周部を覆うように配置された導電性のリング状電極に高電圧が印加される。また、シンチレータ前面に導電性薄膜を蒸着して、リング状電極と導電性薄膜に高電圧を印加するものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、高電圧によりシンチレータ近傍に引き寄せられた二次電子の一部が、リング状電極に吸収される。そのため、シンチレータでの二次電子の検出量が減少し、十分な信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を得ることができなくなる。
【特許文献１】特開平２００４−１４２５１号公報（第３−４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題点を鑑み、本発明は、試料表面から放出される二次電子の検出量の減少を抑制することが可能な二次電子検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、一次荷電粒子が照射された試料表面から放出される二次電子を検出する二電子検出器に関する。即ち、この二次電子検出器は二次電子を吸収して光に変換するシンチレータと、ライトガイドを通して導かれた光を電子に変換して増幅する光電変換装置とを備える。そして、シンチレータが、ライトガイド上に配置され、光に対して透明な基板と、基板上に設けられ、二次電子を引き寄せる電圧が印加され、光に対して透明な導電膜と、導電膜上に設けられ、引き寄せられた二次電子の入射により光を発光する発光膜とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、試料表面から放出される二次電子の検出量の減少を抑制することが可能な二次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】
【０００８】
以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、装置やシステムの構成等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの構成等が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００９】
又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
本発明の実施の形態の説明に用いる電子線装置は、図１に示すように、鏡筒部１０及び試料室１８を備える。鏡筒部１０は、電子線（一次荷電粒子）ＥＢを発生する電子銃１２、及び電子線ＥＢを試料室１８に装着された試料１６に照射する電子光学系１４を備える。電子光学系１４には、集束レンズ、走査コイル、対物レンズ等が含まれる。試料室１８には、試料１６表面から放出される二次電子ＳＥを検出する二次電子検出器２０が設置される。
【００１１】
二次電子検出器２０は、図２に示すように、シンチレータ２２、ライトガイド２４、及び光電変換装置２６を備える。シンチレータ２２は、電子線ＥＢを照射した試料１６表面から放出された二次電子ＳＥを吸収して光に変換する。ライトガイド２４は、変換された光をＰＭＴ２６に透過させる。光電変換装置２６は、ライトガイド２４を通して導かれた光を電子に変換して増幅し、電気信号を生成する。光電変換装置２６として、光電子増倍管（ＰＭＴ）、又はフォトダイオードやフォトトランジスタ等の半導体受光素子等が用いられる。
【００１２】
シンチレータ２２は、図２及び図３に示すように、ライトガイド２４上に配置された厚さが１００μｍ程度の基板２、基板２上に設けられた厚さが１０ｎｍ〜１μｍ程度の導電膜４、及び導電膜４上に設けられた厚さが１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の発光膜６を備える。二次電子ＳＥの入射により発光膜６で発光した光が、導電膜４及び基板２を透過してライトガイド２４に入射する。発光膜６の外縁部の一部に導電膜４を露出させた複数の接続部８が設けられる。接続部８には、二次電子を引き寄せるための電圧を導電膜４に供給する配線２８が接続される。
【００１３】
導電膜４として、発光膜６で発光した光に対して透明な酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、Ｃ１２Ａ７（１２ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化亜鉛マグネシウム（ＺｎＭｇＯ）、酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3 ）等の透明酸化物が用いられる。また、導電膜４として、発光膜６で発光した光に対して透明となるように厚さを１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度に薄くしたアルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）等の金属膜を用いることができる。
【００１４】
基板２として、発光膜６で発光した光に対して透明なガラス基板等が用いられる。配線２８として、ステンレス鋼や銅（Ｃｕ）等の金属線が用いられる。
【００１５】
例えば、基板２の表面に、化学気相成長法（ＣＶＤ）等により、ＩＴＯ等の導電膜４を堆積する。導電膜４の表面に発光物質を塗布して発光膜６を形成する。外縁部の一部の発光膜６を除去して導電膜４を露出させた接続部８を形成する。このようにして、シンチレータ２２が作製される。
【００１６】
シンチレータ２２をライトガイド２４上に配置する。接続部８に露出した導電膜４にステンレス鋼等の配線２８を、導電ペースト等を用いて接続する。あるいは、配線２８を導電膜４に圧着してもよい。圧着する場合、配線２８の先端にリン青銅等のバネ電極を設けてもよい。
【００１７】
このように作製したシンチレータ２２を用いた二次電子検出器２０を電子線装置に組み込んで、リング状電極を用いる現行のシンチレータとの比較を実施した。
【００１８】
図４には、比較例として用いた、基板２表面上に発光膜６を塗布した構造のシンチレータ２２ａを示す。比較例では、シンチレータ２２ａ前面の外周部を覆うように配置された導電性のリング状電極２９に高電圧が印加される。高電圧に引き寄せられた二次電子の約５０％の量が、リング状電極２９に吸収される。そのため、発光膜６で吸収される二次電子の検出量が減少する。
【００１９】
一方、作製したシンチレータ２２では、高電圧が配線２８を介して導電膜４に印加される。配線２８に用いる金属線の面積は、導電膜４の面積に比べて小さい。そのため、二次電子のほとんどは導電膜４に引き寄せられ、配線２８に吸収される二次電子の量は抑制される。例えば、シンチレータ２２では、比較例に比べて、二次電子の検出量が、約２倍に増加する。このように、本発明の実施の形態によれば、導電膜４に印加した高電圧に引き寄せられる二次電子の大部分が発光膜６に吸収され、シンチレータ２２の二次電子の検出量の減少を抑制することができる。
【００２０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は本発明の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の説明に用いる電子線装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る二次電子検出器の構成の一例を示す概略図である。
【図３】図２に示した二次電子検出器のＡ−Ａ断面を示す概略図である。
【図４】比較例によるシンチレータの構成の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
２…基板
４…導電膜
６…発光膜
２０…二次電子検出器
２２…シンチレータ
２４…ライトガイド
２６…光電変換装置
【図１】
2009043594.tif 000003
【図２】
2009043594.tif 000004
【図３】
2009043594.tif 000005
【図４】
2009043594.tif 000006