帶電粒子線裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的帶電粒子線裝置具備放出一次帶電粒子線的帶電粒子源(1)；使該一次帶電粒子線會聚于樣品(5)上的會聚透鏡(2、4)；對由來自該樣品上的照射點所放出的二次電子、反向散射電子構成的二次帶電粒子(7)進行檢測的檢測器(80)；對來自所述檢測器的信號進行波形處理來制成所述二次帶電粒子的能量分布信息的波形處理部(9)；和選擇所述能量分布信息的任意能量范圍的信息并在顯示部進行圖像顯示的控制部(10)。由此，能簡便辨別二次電子、反向散射電子的角度和能量，實現(xiàn)了可使觀察對象樣品的必要信息進行圖像化的帶電粒子線裝置。
【專利說明】帶電粒子線裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及帶電粒子線裝置，尤其是涉及通過掃描電子束來觀察樣品的帶電粒子線裝置中的二次帶電粒子的檢測器、檢測方法。
【背景技術】
[0002]近年來，掃描電子顯微鏡(SEM)用于在廣泛的領域中觀察對象樣品的表面、截面。SEM中，針對由一次電子束和樣品的相互作用所產(chǎn)生的從O至50eV的相對低能量的二次電子(SE secondary electrons)、和具有從50eV至一次電子束的能量為止的寬范圍的分布的反向散射電子(B SE:backscattered electron)進行檢測，并進行圖像化。
[0003]一般已知SE、B SE由各自檢測的能量范圍而獲得的信息不同。例如，數(shù)eV的SE反映出樣品表面、凹凸的信息，其以上的能量的SE反映出樣品內(nèi)部信息，還反映樣品表面的電位信息。B SE則反映樣品的組成信息、結(jié)晶信息，反映比SE更深的樣品內(nèi)部信息。另外，B SE中，尤其是被樣品表面所散射的低能量損失電子(LLE)包含組成信息，且反映樣品表面的信息。
[0004]近來的SEM中，SE、B SE的能量分布、從樣品所放出時的角度分布、檢測器/檢測系統(tǒng)的關系(一般稱為“驗收(acceptance)”)成為用于獲取必要的所述信息的重要要素。因此，市面銷售的SEM中，關于用來檢測SE、B SE的檢測器、組合光學系統(tǒng)和檢測器的檢測系統(tǒng)，此前下了較多的工夫進行研究，提出了較多的系統(tǒng)。
[0005]關于能量分布，要使SE、B SE的能量分布的高能量側(cè)的閾值進行變化來進行檢測是非常困難的。例如，專利文獻I中，為了將使一次電子線照射至樣品時所產(chǎn)生的反射電子、二次電子等的信號電子的能量分布作為圖像進行顯示，而使施加到信號檢測器的電壓進行變化來檢測信號電子，但這不過是使低能量側(cè)的閾值變化。另外，除兼具能量過濾器的檢測器外，低能量的閾值也幾乎由檢測器的物理特性(檢測器所能檢測的能量范圍)而唯一確定。作為例外，在電子螺旋分光那樣的示例中，使用半球型的能量分析器、同軸鏡型的能量分析器雖可設定帶通的能量閾值，但裝置成為大型且價格高昂，在市面銷售的通用SEM中未被采用。
[0006]角度分布中，對檢測元件自身進行分割，或使對樣品的高度進行調(diào)整來預測檢測器所得到的立體角進行變化來調(diào)整放出電子的檢測角度。尤其是B SE檢測中，僅能檢測特定角度范圍的B SE。另一方面，不觀察在特定角度范圍所檢測出的SE、B SE的能量分布。
[0007]另外，現(xiàn)有的SEM中，如要說到對SE、B SE檢測后的信號處理，將檢測信號作為模擬電信號進行處理，或作為以入射至檢測器的電子數(shù)而捕捉到的脈沖信號進行處理。
[0008]在先技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻I JP特開2005-004995號公報發(fā)明概要[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]如上所述，現(xiàn)有的SEM中，在任意地設定能量區(qū)域的基礎上，不能將該區(qū)域內(nèi)的放出電子進行圖像化。
[0013]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明所解決的課題是提供一種可簡便地辨別SE、B SE的角度和能量、且使觀察對象樣品的必要信息進行圖像化的帶電粒子線裝置。
[0015]解決課題的手段
[0016]本發(fā)明提供一種帶電粒子線裝置，具備放出一次帶電粒子線的帶電粒子源、使該一次帶電粒子線在樣品上會聚的會聚透鏡、以及對從該樣品上的照射點放出的二次帶電粒子進行檢測的檢測器，所述帶電粒子線裝置的特征在于，還具備:波形處理部，其對來自所述檢測器的信號進行波形處理，來制成二次帶電粒子的能量分布信息；和控制部，其選擇所述能量分布信息的任意能量范圍的信息，并在顯示部進行圖像顯示。
[0017]發(fā)明效果
[0018]SE、B SE由于其能量、放出角度反映出樣品表面、凹凸信息、樣品內(nèi)部信息、樣品表面的電位信息、樣品的組成、結(jié)晶信息、樣品內(nèi)部信息。因此，SE、B SE的能量分布、從樣品放出時的角度分布、檢測器/檢測系統(tǒng)的關系(驗收)將成為獲取這些信息的重要要素。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可簡便辨別SE、B SE的角度和能量并進行圖像化的SEM裝置，對可任意設定的特定的能量、角度的SE、B SE進行辨別，使觀察對象樣品的真正必要信息實現(xiàn)可視化，提高用戶對作為對象的觀察樣品的物理現(xiàn)象的解明，飛躍性提升利便性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖。
[0020]圖2是放出電子的能量和電子放出產(chǎn)率的關系圖。
[0021]圖3是表示各種檢測器特性的圖。
[0022]圖4是掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(具備了 ET檢測器)。
[0023]圖5是能量和電子放出產(chǎn)率、ET檢測器的能量靈敏度的關系圖。
[0024]圖6是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(具備了能量過濾器)。
[0025]圖7是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(具備半透鏡(semi in lens)和電極)。
[0026]圖8是放出電子的能量和電子放出產(chǎn)率的關系圖(圖6、圖7的掃描電子顯微鏡所檢測出的放出電子)。
[0027]圖9是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(對樣品施加正的偏置電壓)。
[0028]圖10是放出電子的能量和電子放出產(chǎn)率的關系圖(能量移動后)。
[0029]圖11是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(在圖4的ET檢測器中具備波形處理單元和控制PC)。
[0030]圖12是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(具備半透鏡，對樣品施加負的偏置電壓)。
[0031]圖13是本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖(具備升壓電極)。
[0032]圖14是放出電子的能量和電子放出產(chǎn)率的關系圖(向高能量側(cè)移動后，設定了ROI)。
[0033]圖15a是能量、電子放出產(chǎn)率、X射線計數(shù)的關系圖。
[0034]圖15b是能量和電子放出產(chǎn)率、X射線計數(shù)的關系圖(具備圖13的升壓電極)。
[0035]圖16是分割檢測器的一個實施例。
【具體實施方式】
[0036]以下，利用圖面，對實施方式進行說明。
[0037]圖1表示本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡(SEM)的概略圖。
[0038]電子槍I從電子源引出一次電子束6，將其加速至用戶所設定的能量。電容器透鏡2根據(jù)光圈3、物鏡4的關系，對一次電子束6的探測電流量、一次電子束6對樣品照射的照射角進行控制。物鏡4使一次電子束6會聚于樣品5。一次電子束6照射至樣品5時，依賴于照射時的能量、樣品5的組成、結(jié)晶性、樣品電位、凹凸、樣品厚度、樣品傾斜角(一次電子束6對樣品5照射的照射角)等而釋放出放出電子7。
[0039]放出電子7由與一次電子束6的光軸同軸且配置于物鏡4的正下方的檢測器80所檢測，并輸出電信號。從檢測器80輸出的電信號被輸入到波形處理單兀9,對電信號實施波形整形、波高辨別處理，在放出電子7的每一能量的信道蓄積計數(shù)數(shù)值。放出電子7的能量越大，則檢測器80輸出波高越高的脈沖信號，另外，一定時間內(nèi)所入射的放出電子7的數(shù)量越多，越多地輸出脈沖信號，該信號由波形處理單元9進行處理?？刂芇ClO具有以下的功能，即:選擇能量分布的特定能量范圍，以波形處理單元9所蓄積的數(shù)據(jù)為基礎，顯示放出電子7的能譜，或?qū)δ芰糠植歼M行數(shù)值處理，或僅顯示與對應于設定的能量區(qū)域的能量的放出電子7相依存的SEM像。在此，雖未圖示，用于一次電子束6的光軸調(diào)整的對準器、用于使一次電子束6在樣品5上進行掃描的偏向單兀、使一次電子束在樣品5上的中心位置發(fā)生移動的成像移動單元、對像散進行補償?shù)臒o象差(stigma)單元等SEM所必要的構成要素均在SEM縱列中全部含有。
[0040]另外，近來成為下述情形，即:在SEM縱列中也包含用于對高次象差進行補償?shù)南蟛钛a償器、使一次電子束的能量幅寬減小的單色器。另外，也有從波形處理單元9對未圖示的偏向單元發(fā)送偏向信號的情形。
[0041]對于本發(fā)明的方法，利用已示出了放出電子7的能量分布(橫軸為放出電子7的能量，縱軸為電子放出產(chǎn)率)的圖2來進行說明。能量分布是分布在相當于從OeV至一次電子束6在樣品5上的照射能量Eo的范圍。其中，一般將從OeV至50eV的放出電子7稱為二次電子(SE)，將從50eV至Eo的放出電子7稱為反向散射電子(B SE)。
[0042]控制PClO針對所獲得的能量分布，能夠如圖2所示那樣設定對象能量范圍R0I1、R0I2。能夠在控制PClO上顯示反映了分別設定的能量范圍的放出電子7的計數(shù)數(shù)值的SEM圖像。以圖2來說，在ROIl所獲得的SEM像是低能量損失電子(LLE)像，在ROI2所獲得的SEM像是反映了樣品的某特定深度的信息的B SE像。
[0043]關于信號的計數(shù)，例如在設定了 2個區(qū)域的情況下，可將在該2個區(qū)域所獲得的計數(shù)數(shù)值直接相加、相減或者使該計數(shù)數(shù)值的比例進行變化后進行相加、相減。另外，關于ROI的設定，也不限于2處，可設定幾處。而且，波形處理單元9或者控制PClO能夠?qū)δ芰糠植紝嵤┪⒎痔幚?，尤其是針對具有特定信息的微小能量分布的變化，可提高檢測靈敏度。[0044]SEM中也搭載下述功能，即:針對因用于移動一次電子束6、樣品5的觀察區(qū)域的工作臺的漂移所引起的取得圖像的偏離進行補償?shù)钠蒲a償功能。由于ROI的設定增加時，圖像取得將耗費時間，所以，本漂移補償功能是有效的。
[0045]這樣，本發(fā)明中，對于與檢測器80組合的能量過濾器相同的效果，可不對檢測器80進行改造，而利用檢測器80后級的電信號來實現(xiàn)能量過濾器。即，關于檢測器80 —旦檢測到入射的所有的能量范圍的放出電子7就通過檢測器80后級的波形處理單元9進行能量過濾的方法，其是至今為止的SEM中所未見的新手法?，F(xiàn)有的能量過濾器無法改變能量分布的高能量側(cè)的閾值來進行檢測。
[0046]在此，圖2的能量分布并不一定與控制PClO所顯示的能量分布一致。因為電子放出產(chǎn)率畢竟只是反映從樣品放出后的狀態(tài)(即，從樣品放出的電子全部可被檢測到的情況下的能量分布圖)，與入射至檢測器80的電子量并不一定一致。入射至檢測器的電子量將根據(jù)由電子光學系統(tǒng)的條件和檢測器80的配置所決定的檢測效率(是放出能量和角度所示的特性，一般稱為“驗收”)和檢測器80的特性而發(fā)生改變。前者因SEM裝置廠商不同而有差異，由于這些是各廠商的構思、努力而被研討的任意性的高的要素，本發(fā)明中不進行討論。因此，僅以后者的檢測器80的特性為對象進行討論。
[0047]圖3是表示各種檢測器特性的圖。
[0048]電子顯微鏡的檢測器80,利用以Everhart-Thornley (ET)檢測器、YAG檢測器為代表的、將閃爍體和PMT進行組合的檢測器(在閃爍體和PMT之間設有傳輸光的導光體，在閃爍體前方設有用于將放出電子高效地引導至閃爍體的電極)；.ΡΙΝ型、PN結(jié)型、漂移型、雪崩型的半導體檢測器；微通道板(MCP)、電子增倍管等。
[0049]圖3中，將一次電子束6的照射能量Eo設為15keV?？v軸右側(cè)表示檢測器80的能量靈敏度。通常，閃爍體+PMT類型的檢測器、半導體檢測器在IOkeV以上具有幾乎一定的靈敏度(其中，在涂布型閃爍體的情況下，有涂布厚度的依賴性，隨著成為高能量，入射至閃爍體的電子開始穿透閃爍體，靈敏度慢慢降低)。但是，較之5至SkeV而能量降低時，靈敏度急劇開始降低，在2至3keV成為檢測極限。其中，關于半導體檢測器，近來可得到使表面非感層盡可能變薄，直至500eV程度為止使檢測極限得到擴展的半導體檢測器。因此，閃爍體+PMT類型的檢測器中，放出電子的能量分布即便是O至15keV，實際可檢測的范圍是從2至15keV，并且在2至SkeV中，較放出電子量而成為較少的計數(shù)數(shù)值。另外相同地，半導體檢測器實際可檢測的范圍是從500eV至15keV，并且在500eV至8keV，較放出電子量而成為較少的計數(shù)數(shù)值。另一方面，MCP或電子增倍管在500eV至IkeV具有靈敏度的峰值?？梢哉f是以該能量范圍且以某程度的靈敏度可檢測SE的唯一的檢測器。但是，在高能量，靈敏度將降低，而且通常檢測器由于置于10_4Pa程度的真空內(nèi)，故受到污染(contamination)的影響，靈敏度降低的隨時間變化將變得顯著，所以，市面上的通用的SEM中優(yōu)選不被采用。
[0050]作為本發(fā)明的優(yōu)點，可舉出只要在檢測器的靈敏度范圍則可對于哪個能量范圍均可設定R0I。即，能進行能量的帶通檢測。例如，在搭載了能量過濾器的檢測器中，不能使高能量側(cè)的能量的閾值可變，僅可實現(xiàn)低能量側(cè)的閾值可變。即，能量的高通檢測器。閃爍體+PMT類型的檢測器或半導體檢測器由于上述的檢測器的能量檢測極限，低能量側(cè)的閾值將被唯一確定。即，與搭載了能量過濾器的檢測器同樣地，成為能量的高通檢測。另一方面，MCP根據(jù)靈敏度特性而可進行帶通檢測，但帶通的能量范圍沒有任意性，由此，進行能量辨別所獲得的SEM像基本上是被平滑化后的像，失去要使前述的樣品信息得到反映的意義。
[0051]檢測器的能量分辨率是由入射至檢測器的一個放出電子在檢測器內(nèi)的初始的放大過程中產(chǎn)生多少的載流子來決定。在該原理中，半導體檢測器較之閃爍體+PMT類型的檢測器、MCP、電子增倍管而言，其能量分辨率高。當前硅工藝中制作的半導體檢測器成為3%程度的能量分辨率(在5keV處，為150eV的能量分辨率)。例如在取得反映了最表面和組成的I % (在5keV處，為50eV的能量分辨率)LLE像的情況下，分辨率則不夠充分。但是，雖在圖3未圖示，在放射線檢測的領域中，正進行用于實現(xiàn)I %以下的分辨率的超導檢測器的開發(fā)，如果能將這樣的檢測器用在SEM中，則本發(fā)明成為具有通用性更高的能量辨別功倉泛。
[0052]根據(jù)圖3的考察，關于單純以檢測器捕捉放出電子，由于各檢測器的能量檢測極限而不能檢測SE。即，僅能進行B SE的檢測。但是實際上，SEM通過將ET檢測器適用為SE檢測器而取得了飛躍發(fā)展。
[0053]利用圖4、圖5，對原理進行說明。圖4的檢測器81是ET檢測器，一般稱為室式檢測器、或者低能式(Lower)檢測器等，在閃爍體表面施加+IOkeV的偏置電壓。在該例中，將一次電子束6對樣品5照射的照射能量設為5keV。放出電子7之中的SE，因閃爍體所產(chǎn)生的電場而在寬的角度范圍所放出的SE將被閃爍體所檢測到。入射至閃爍體時的SE的能量成為IOkeV至10.050keV。另一方面，因B SE原本的放出能量高，不被閃爍體所產(chǎn)生的電場所作用，閃爍體僅檢測到大致從一次電子束6在樣品5上的照射點至檢測器8所被預測的立體角所放出的B SE。入射至閃爍體時的B SE的能量成為10.050keV至15keV。圖5中示出表示該狀態(tài)的能量和電子放出產(chǎn)率、ET檢測器的能量靈敏度的關系。即，原來的O至5keV的能量分布移動變?yōu)镮OkeV至15keV，在該能量范圍中，ET檢測器的靈敏度充分。因此，IOkeV至15keV的能量范圍中如設定R0I，SE和B SE的分離在原理上可行。但是，如前述那樣，關于ROI的閾值，存在依賴于檢測器的能量分辨率的擴展，因此當前的半導體檢測器的能量分辨率則不能完全將SE和B SE分離。此外，近來，照射能量為IkeV以下的極低加速電壓觀察在SEM中也已成為主流，尤其是比500eV要低時，不能區(qū)分SE和B SE，因此，應附記預計沒有完全分離必要性的情況。
[0054]只要是利用當前的半導體檢測器、閃爍體+PMT類型的檢測器，則能量分辨率就有限制，本發(fā)明在使高的能量的閾值可變這一點上優(yōu)秀。因此，并用通過圖4、圖5所說明的能量移動、能量過濾器的情形是有效的，根據(jù)設計可實現(xiàn)1%以下的能量分辨率。
[0055]圖6是在物鏡4的上游(電子槍I側(cè))與一次電子束6的光軸同軸地設置檢測器80和能量過濾器11，且對檢測器80連接了波形處理單元9和控制PClO的示例。針對能量過濾器11，相對于樣品電位而施加負的偏置電壓12。具有不能超越偏置電壓12所產(chǎn)生的電位障壁的能量的放出電子7將被過濾器所逐回，具有超越了電位障壁的能量的放出電子7的能量暫時其能量減速至過濾器所產(chǎn)生的電位障壁，然而在通過過濾器后，加速至原來的能量而由檢測器80所檢測到。圖7示出了向樣品側(cè)積極泄漏磁場來獲得高分辨率SEM像的類型的物鏡4(半透鏡)，在物鏡4中，與一次電子束6的光軸同軸地設置電極13，相對于樣品電位而施加負的偏置電壓。具有不能超越偏置電壓12所產(chǎn)生的電位障壁的能量的放出電子7將被電極逐回，具有超越了電位障壁的能量的放出電子7暫時使其能量減速至電極所產(chǎn)生的電位障壁，在通過過濾器后加速至原來的能量，來被檢測器80檢測到。[0056]圖6和圖7中，能檢測出的放出電子7的能量分布能通過圖8進行說明。一次電子束6在樣品5上的能量為Eo，放出電子7在到達檢測器前將暫時先失去其能量，最終被加速至原來的能量，因此無能量移動，通過檢測系統(tǒng)(圖6中能量過濾器，圖7電極)，將能量低的放出電子7除外。因此，通過檢測系統(tǒng)，與設定低的能量的閾值的情形等效。另一方面，通過波形處理單元9和控制PC10，也可設定高的能量的閾值，因此，圖8中僅具有涂黑的部分的能量的放出電子7將作為SEM圖像而實現(xiàn)可視化。
[0057]圖9是與一次電子束6的光軸同軸地在物鏡4的上游(電子槍I側(cè))設置檢測器80，對檢測器80連接波形處理單元9和控制PC10，并且對樣品5施加正的偏置電壓12的示例。通過圖10來說明圖9中檢測出的放出電子7的能量分布。一次電子束6在樣品5上的照射能量是Eo和偏置電壓12所產(chǎn)生的電位Eb之和。另一方面，圖10上,較OeV而移動至負側(cè)的放出電子7的分布實際上是未能超越Eb的電位障壁的從樣品5內(nèi)所生成的樣品所不能放出的電子。因此，與設定低的能量的閾值的情形等效，在應用于B SE時，一次電子束6在樣品5上的照射能量變大，因此，不適于基于低加速電壓的樣品最表面的觀察。因此，在圖9的系統(tǒng)中，與如圖5那樣的能量可移動的檢測系統(tǒng)進行組合，通過波形處理單元9和控制PC將高能量側(cè)的B SE去除，適于反映樣品5表面的電位反差(contrast)那樣地，對SE的檢測能量范圍進行控制的情形。
[0058]圖11是對圖4的檢測器80連接了波形處理單元9和控制PClO的示例。如圖5中所說明的那樣，具有使能量分布僅向高的能量側(cè)移動了對閃爍體施加的偏置電壓12的電位份的作用。
[0059]圖12是對樣品側(cè)積極泄漏磁場來獲得高分辨率SEM像的類型的物鏡4，在物鏡4的上游(電子槍I側(cè))，與一次電子束6的光軸同軸地設置檢測器80，并對檢測器80連接了波形處理單元9和控制PClO的示例。對于樣品5，施加通過一般被稱為“阻滯(retarding) ”的低加速電壓來實現(xiàn)高分辨率SEM像的負的偏置電壓12。通過該偏置電壓12，放出電子7向物鏡4的上游方向被加速而入射至檢測器80。因此，與圖11同樣地，具有使能量分布向高的能量側(cè)移動的作用。圖13是與一次電子束6的光軸同軸地，配置用于使在電子槍I通過后不久使一次電子束6暫時加速，在通過物鏡4之前進行減速的升壓電極14，對升壓電極施加正的偏置電壓12，在偏置電壓12的電位中，設置檢測器80，對檢測器80連接了波形處理單元9和控制PClO的示例。通過該偏置電壓12，放出電子7在進入到物鏡4后不久向上游方向加速后入射至檢測器80。因此，這也與圖11、圖12同樣地，具有使能量分布向高的能量側(cè)移動的作用。
[0060]利用圖14，說明圖11、圖12、圖13中可檢測的放出電子7的能量分布。圖11、圖13的一次電子束6在樣品5上的能量為Eo，圖12的一次電子束6在樣品5上的照射能量為Eo和偏置電壓12所產(chǎn)生的電位Eb之和(由于Eb是負電位,成為比Eo低的能量)。圖
11、圖12、圖13全部，在放出電子7到達檢測器80、檢測器81的過程中，向高能量側(cè)使能量分布移動偏置電壓Eb份。能量分布的移動只要比檢測器80、檢測器81的靈敏度限制要大，則能通過波形處理單元9和控制PC10，設定R0I，例如使圖14中具有涂黑的部分的能量的放出電子7作為SEM圖像而實現(xiàn)可視化。
[0061]關于圖1、圖6、圖7、圖9、圖11、圖12、圖13中所示出的檢測器、電極配置、偏置電
壓施加方法，存在各自進行組合而可進行動作的條件，另外，不僅僅是一個檢測器，也容易想到可將二個以上的檢測器進行組合并使之進行動作。
[0062]到此為止，對于SE、B SE檢測進行敘述，在檢測器80是半導體檢測器、超導檢測器的情況下，根據(jù)檢測元件的制作條件，也能夠?qū)Ψ从沉擞梢淮坞娮邮?和樣品5的相互作用產(chǎn)生的樣品5組成的特性X射線進行檢測。在該條件下，能夠獲得如圖15a那樣的能量分布。在該能量分布中，可設定R0I，但如利用圖13的檢測系統(tǒng)，可獲得如圖15b那樣的能量分布。X射線不受電場的影響，故不產(chǎn)生能量移動。在此示出了一次電子束6的樣品5的照射能量Eo為5keV，對升壓電極13的偏置電壓12為8keV的例。通常，X射線、B SE，在依賴于一次電子束6的樣品5的照射能量Eo的相互作用區(qū)域中，尤其是在最深部產(chǎn)生，或者在X射線激勵中需要某程度的能量，因此，一般需要將一次電子束6的樣品5的照射能量Eo設為5keV以上。在樣品5為硅的情況下，一次電子束6大約到達500nm的內(nèi)部。因此，B SE、X射線的映射圖像將反映樣品內(nèi)部的信息，不反映樣品表面的信息。但是，實際上較多地存在想要獲得IOOnm以下的淺的區(qū)域的組成信息的應用。另一方面，能量低的SE通常由數(shù)十nm的淺的區(qū)域產(chǎn)生，但不反映組成信息。于是，只要能夠獲得圖15b那樣的能量分布，對特性X射線的峰值設定R0I1，對能量移動的放出電子分布的SE的部分設定R0I2，能僅在ROIl存在計數(shù)時，顯示反映了以R0I2所計數(shù)的信號的圖像，則能夠取得包含了組成和表面的信息的映射圖像。當然，R0I2不僅是SE，也可設定成特定的能量范圍，ROIl也可設定成一個以上的峰值。
[0063]為了獲得必要信息，放出電子7的角度分布也是重要的要素。角度分布例如在圖1中，通過檢測器80和樣品5的距離，來決定可檢測的放出電子7的角度范圍，例如，使被稱為“工作距離(WD) ”的從物鏡4的底面至樣品5為止的距離發(fā)生變化，由此，使其角度范圍也成為可變。另外，圖6、圖7、圖9、圖12、圖13中，放出電子7在通過物鏡4的透鏡場時，與一次電子束6相同地受到會聚作用，因此，在到達檢測器80時，與樣品5上的放出角度相依存，放出電子7的軌道進行擴展，利用該擴展則可變更角度范圍。在電子光學條件下，除設定角度范圍外，也可將與一次電子束6的光軸同軸配置的檢測器80的檢測面如圖16所示那樣進行分割。檢測器80的檢測面能夠在圓周上進行分割(80a)，能在同軸上進行分割(80b)，在圓周同軸上進行分割(80c)，通過各檢測區(qū)域所檢測出的放出電子7而生成的電信號將發(fā)送給波形處理單元9和控制PC10，針對各檢測面來獲得能量分布。通過電子光學條件變更和檢測器80的檢測面的分割，成為能在限制的范圍進行放出電子7的角度辨別，另外，如能進行基于檢測系統(tǒng)、波形處理單元9和控制PClO的能量辨別，則能以更多的選項來進行放出電子7的檢測，能夠選擇提取樣品表面、凹凸信息、樣品內(nèi)部信息、樣品表面的電位信息、樣品的組成、結(jié)晶信息、樣品內(nèi)部信息。此外，即使是如圖11那樣的未在一次電子束6的光軸上所配置的檢測器，也有專有的配置空間，即便如此，通過將二個以上的檢測器配置在以光軸為中心軸的圓周上，也可實現(xiàn)80a那樣的角度選擇性。
[0064]到此為止，以SEM為中心進行了說明，但并不僅限于SEM，對于利用一個以上的離子束對樣品5進行加工來形成觀察截面，對截面進行SEM觀察的復合帶電粒子線裝置、利用了通過樣品5程度的高能量一次電子束6的掃描透過型電子顯微鏡(S TEM)的SE、B SE、透過電子(TE)的信號檢測，均可應用本發(fā)明。另外，S TEM中存在對透過電子的能量損耗分布進行測定而可獲得特定的元素、組成信息的EEL S分析。市面銷售的EEL S裝置價格非常高昂且大型，如利用本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)低價格且小型的EEL S裝置。[0065]標號說明
[0066]I電子槍
[0067]2電容器透鏡
[0068]3光圈
[0069]4物鏡
[0070]5樣品
[0071]6一次電子束
[0072]7放出電子
[0073]9波形處理單元
[0074]10控制 PC
[0075]11能量過濾器
[0076]12偏置電壓
[0077]13電極
[0078]14 升壓(boost er)電極
[0079]80,81 檢測器
【權利要求】
1.一種帶電粒子線裝置，該帶電粒子線裝置是掃描型帶電粒子線裝置，其具備放出一次帶電粒子線的帶電粒子源、使該一次帶電粒子線會聚在樣品上的會聚透鏡、以及對從該樣品上的照射點放出的二次帶電粒子進行檢測的檢測器， 所述帶電粒子線裝置的特征在于，還具備: 波形處理部，其對來自所述檢測器的信號進行波形處理，生成二次帶電粒子的能量分布信息；和 控制部，其選擇所述能量分布信息的任意能量范圍的信息，在顯示部進行圖像顯示。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述帶電粒子線裝置具備與所述帶電粒子源不同的第二帶電粒子源， 使來自該第二帶電粒子源的帶電粒子線照射至樣品。
3.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述控制部能選擇至少2個以上的能量范圍，將與各個能量范圍對應的信號重疊而在所述顯示部進行圖像顯示。
4.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述波形處理部獲取對能量分布實施了微分處理的能量分布。
5.根據(jù)權利要求3所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 針對由所述控制部選擇出的·多個能量范圍的信號，顯示改變信號比進行了重疊而得到的圖像。
6.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器具備下述功能，即:還對通過所述一次帶電粒子線與所述樣品的相互作用而產(chǎn)生的特性X射線進行檢測，并設定與特定的X射線對應的能量范圍、和所述二次帶電粒子的任意能量范圍，僅在所設定的X射線的能量范圍中有信號時，對所設定的能量范圍的二次帶電粒子的信息進行圖像顯示。
7.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器是PIN型光電二極管、PN結(jié)型光電二極管、雪崩光電二極管或者硅漂移元件。
8.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器是由閃爍體、光電倍增管所構成的檢測器。
9.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器是微通道板或者電子倍增管。
10.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器是超導檢測元件。
11.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器在同軸以及/或者圓周方向被分割成檢測區(qū)域，由所述波形處理部對來自各個檢測區(qū)域的信號進行處理。
12.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于， 所述檢測器具備能量過濾器，該能量過濾器對所述二次帶電粒子的能量分布的低能量側(cè)的閾值進行設定。
13.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于，所述帶電粒子線裝置具備用于放置所述樣品的樣品臺；和對該樣品臺施加電壓的電源。
14.根據(jù)權利要求1所述的帶電粒子線裝置，其特征在于，與所述一次帶電 粒子線軌道軸同軸地配備電極，并具備對該電極施加電壓的電源。
【文檔編號】H01J37/244GK103718268SQ201280038390
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年7月25日 優(yōu)先權日:2011年8月3日
【發(fā)明者】揚村壽英 申請人:株式會社日立高新技術