帶電粒子束裝置和檢測(cè)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的掃描帶電粒子束裝置包括樣品室（8）和檢測(cè)器，上述檢測(cè)器兼具如下功能：在上述樣品室被控制為低真空（1Pa～3000Pa）時(shí)，對(duì)由氣體閃爍的發(fā)光現(xiàn)象得到的具有圖像信息的光（17）中的、至少從真空紫外區(qū)域到可見光區(qū)域的光進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)由電子和氣體分子的級(jí)聯(lián)放大而得到的具有圖像信息的離子電流（11、13）進(jìn)行檢測(cè)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠應(yīng)對(duì)各種樣品的觀察的裝置，而且，通過設(shè)計(jì)上述檢測(cè)部的最佳結(jié)構(gòu)，能夠?qū)Φ玫降膱D像賦予附加價(jià)值，將該觀察圖像提供給多種領(lǐng)域的利用者。另外，通過與高真空用檢測(cè)器一起使用上述檢測(cè)器，能夠與真空模式無關(guān)地向各領(lǐng)域的利用者提供圖像。
【專利說明】帶電粒子束裝置和檢測(cè)器
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080006680.8的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，該原申請(qǐng)的 優(yōu)先權(quán)日:為2009年02月06日，發(fā)明名稱為“帶電粒子束裝置”。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及使用電子束、離子束等帶電粒子束的帶電粒子束裝置，特別涉及能夠并用檢測(cè)至少從真空紫外光區(qū)域到可見光區(qū)域的區(qū)域的光的手段、以及光的檢測(cè)和離子電流檢測(cè)的帶電粒子束裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]以掃描電子顯微鏡為代表的帶電粒子束裝置，在樣品上掃描較細(xì)地會(huì)聚的帶電粒子束來從樣品得到想要的信息(例如樣品圖像)。
[0004]在這樣的帶電粒子束裝置中，以往作為低真空(IPa?3000Pa左右)區(qū)域中的觀察方法，主要是利用能量較高的反射電子進(jìn)行的觀察。其原因在于，在低真空下存在的大量氣體分子和具有圖像信號(hào)的電子彼此之間反復(fù)發(fā)生碰撞，導(dǎo)致在該檢測(cè)過程中，具有圖像信息的電子能量喪失，而無法到達(dá)檢測(cè)器，因此利用能量較高的電子、即反射電子的方法成為能夠容易進(jìn)行觀察的方法。得到的圖像能夠明顯地反映出觀察樣品的材料的種類，具體而言能夠明顯反映出原子序數(shù)效應(yīng)，特別是在材料領(lǐng)域中的表面觀察、其表面分析中目前還被廣泛利用。此外，無論高真空或低真空，都要充分地應(yīng)對(duì)快速的掃描速度(TV-Scan等)，因此這也是被用作主要檢測(cè)器的原因之一。
[0005]然而，近年來，利用電子具有的能量較小的二次電子的檢測(cè)方法被廣泛研究。例如存在有專利文獻(xiàn)1、2、3。其中的大多數(shù)為利用級(jí)聯(lián)放大的方法，該級(jí)聯(lián)放大是通過在樣品上方預(yù)先配置電極，使從樣品產(chǎn)生的二次電子加速，反復(fù)與存在于樣品室內(nèi)的氣體分子碰撞、放大。
[0006]該方法大致通過兩種檢測(cè)方法為人們所熟知。一種為檢測(cè)放大后的二次電子本身的電子電流檢測(cè)法，另一種為檢測(cè)在二次電子和氣體分子發(fā)生碰撞時(shí)生成的正離子的離子檢測(cè)法。
[0007]作為現(xiàn)有技術(shù)的代表例，電子電流法中列舉有專利文獻(xiàn)1，離子電流法中列舉有專利文獻(xiàn)2、3。
[0008]因?yàn)榈玫降膱D像的基本的信號(hào)源都是來自觀察樣品的二次電子，所以得到的圖像都酷似高真空二次電子圖像，能夠得到與反射電子圖像不同性質(zhì)的圖像、即具有觀察樣品的極其表面的信息的圖像。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:US4785182
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開2001-126655號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-228586號(hào)公報(bào)[0014]專利文獻(xiàn)4:日本特開2003-515907號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)5:日本特開2004-503062號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)6:US6, 781，124B2
[0017]專利文獻(xiàn)7:US7, 193，222B2
[0018]專利文獻(xiàn)8:US6, 979，822B1
[0019]非專利文獻(xiàn)
[0020]非專利文獻(xiàn)1:Molecular Spectra and Molecular Structure D.Van NostrandCompany, Inc.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]發(fā)明要解決的課題
[0022]然而，另一方面，與高真空二次電子圖像或反射電子圖像不同，存在難以以快速的掃描速度進(jìn)行觀察這樣的性能方面的技術(shù)難題。作為理由，被認(rèn)為是由于如下原因所致:在電子和離子的級(jí)聯(lián)放大過程中流動(dòng)速度比較慢的離子傳播形成圖像的電子，因此，最終觀察的圖像與一次電子束的掃描速度出現(xiàn)差異。即，在物理上存在檢測(cè)速度的極限。
[0023]近年來，特別是低真空下的圖像的需求是觀察樣品的極其表面圖像的取得，是能夠與高真空的二次電子圖像充分比較的高畫質(zhì)的二次電子觀察。而且，需要上述低真空下的二次電子觀察的領(lǐng)域涉及生物/化學(xué)材料領(lǐng)域、地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域、半導(dǎo)體領(lǐng)域等多個(gè)領(lǐng)域。
[0024]因此，作為用于觀察低真空下的樣品的極其表面的方法，本發(fā)明研究了如下檢測(cè)單元，該檢測(cè)單元不以以往檢測(cè)出的電子或離子作為信號(hào)源，而是以光為信號(hào)源。
[0025]利用了該檢測(cè)單元的檢測(cè)方法及圖像觀察方法，作為現(xiàn)有技術(shù)有專利文獻(xiàn)4、5以及與其類似的專利文獻(xiàn)6、7、8等。
[0026]若賦予放電(包含等離子狀態(tài))狀態(tài)中的電子、氣體分子、離子較高的能量，則會(huì)從基態(tài)能級(jí)躍遷到激發(fā)態(tài)能級(jí)，然后很快(在數(shù)ns期間保持激發(fā)態(tài)，然后立刻)返回到基態(tài)。在返回該基態(tài)時(shí)，放出與躍遷時(shí)的能量相當(dāng)?shù)墓庾?。該光為特別是具有氣體的種類、即原子或分子固有的光譜(spectre)的光。在利用該發(fā)光現(xiàn)象(氣體閃爍(gas scintillation))的檢測(cè)方法的情況下，當(dāng)然因?yàn)闄z測(cè)光，因此具有應(yīng)對(duì)快速的掃描速度的足夠的響應(yīng)速度，而且得到的圖像也酷似高真空二次電子圖像。
[0027]研究上述文獻(xiàn)可知，由氣體閃爍的發(fā)光現(xiàn)象產(chǎn)生的光的種類沒有記載，而且沒有能夠進(jìn)一步提高性能或發(fā)現(xiàn)附加價(jià)值的內(nèi)容。
[0028]在利用該現(xiàn)象的情況下，特別重要之處在于，根據(jù)處理何種光，最優(yōu)化的方法不同。
[0029]在真空內(nèi)發(fā)生的發(fā)光的光譜取決于導(dǎo)入的氣體的種類。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn):這種光的波長(zhǎng)與通常SEM所使用的閃爍體(scintillator)的發(fā)光(波長(zhǎng)大約為420nm左右)的波長(zhǎng)不同，擴(kuò)展到更短的波長(zhǎng)的真空紫外區(qū)域。
[0030]由于光的波長(zhǎng)擴(kuò)展到真空紫外區(qū)域，因此認(rèn)為采用專利文獻(xiàn)4、5所示的技術(shù)有效地進(jìn)行檢測(cè)的情況存在局限性。這是因?yàn)?，如上述那樣使用通常SEM所用的光的檢測(cè)器，與閃爍體的發(fā)光光譜相應(yīng)地選擇了光波導(dǎo)(light guide)的材質(zhì)和光電倍增管，對(duì)于除此之外的波長(zhǎng)，至少光波導(dǎo)的透射率、光電倍增管的光-光電子轉(zhuǎn)換率大幅度降低(參照?qǐng)D4、圖5)。
[0031]本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供低真空下的以光為檢測(cè)信號(hào)源的高效的檢測(cè)方法。
[0032]而且，除上述目的之外，還研究了并用光檢測(cè)和離子電流檢測(cè)的技術(shù)。
[0033]作為其方法，在上述那樣考慮了光的性質(zhì)的基礎(chǔ)上，由于現(xiàn)有檢測(cè)方法，特別是離子電流檢測(cè)的構(gòu)造本身比較簡(jiǎn)單，因此也能夠充分考慮將檢測(cè)具有圖像信息的光的方法和離子電流檢測(cè)相組合的方法。
[0034]根據(jù)實(shí)驗(yàn)，能夠利用現(xiàn)有檢測(cè)方法的離子電流檢測(cè)的畫質(zhì)和檢測(cè)具有圖像信息的光而得的畫質(zhì)來確認(rèn)圖像質(zhì)量的差異。雖然都是非常接近高真空二次電子圖像的圖像，但根據(jù)作為觀察對(duì)象的樣品的種類，得到對(duì)比度(contrast)的差異，因此是非常有用的圖像質(zhì)量的差異，暗示能夠應(yīng)對(duì)各種樣品的觀察。這意味著，除了現(xiàn)有技術(shù)所覆蓋的領(lǐng)域的利用者之外，對(duì)不同的多種領(lǐng)域的利用者也是有用的。
[0035]當(dāng)然，在處理具有圖像信息的光的情況下，具有即使對(duì)于TV-Scan這樣的高速掃描也能夠充分應(yīng)對(duì)的反應(yīng)速度。
[0036]因此，本發(fā)明的目的還在于，最大限度地發(fā)揮以光為檢測(cè)信號(hào)源的檢測(cè)方法、和以離子為檢測(cè)信號(hào)源的檢測(cè)方法各自的性能/功能，設(shè)計(jì)檢測(cè)部的最佳結(jié)構(gòu)，從而對(duì)得到的圖像賦予附加價(jià)值，將該觀察圖像提供給多種領(lǐng)域的利用者。
[0037]用于解決課題的手段
[0038]根據(jù)成為本發(fā) 明的基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，也存在發(fā)光的光的波長(zhǎng)在可見區(qū)域的光，但還是包含大量來自真空紫外區(qū)域的可見區(qū)域的光。因此，在本發(fā)明中充分考慮要處理的光的性質(zhì)，采用從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域都能夠檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
[0039]因此，在本發(fā)明中，用于檢測(cè)光的檢測(cè)部具有光波導(dǎo)(光波導(dǎo)路)，該光波導(dǎo)(光波導(dǎo)路)由至少能夠透射從真空紫外光區(qū)域到可見光區(qū)域的光的材質(zhì)構(gòu)成。
[0040]另外，為了并用光檢測(cè)和尚子檢測(cè)，具有被控制為低真空(IPa~3000Pa)的樣品室，上述檢測(cè)器包括:具有對(duì)至少一個(gè)以上的電極施加了+300~+500V電壓的陽極，利用配置在該陽極附近的光波導(dǎo)(光波導(dǎo)路)檢測(cè)具有圖像信息的光，利用與光波導(dǎo)耦合的光電倍增管將光轉(zhuǎn)換為光電子并放大后形成圖像的控制部；作為電流信號(hào)，從與上述電極不同電位的其他電極檢測(cè)具有圖像信息的離子電流，并形成圖像的控制部。
[0041]發(fā)明的效果
[0042]根據(jù)本發(fā)明，最大限度地發(fā)揮低真空下的以光為檢測(cè)信號(hào)源的檢測(cè)方法和作為以往技術(shù)的以離子為檢測(cè)信號(hào)源的檢測(cè)方法各自的性能/功能，將檢測(cè)部設(shè)計(jì)成最佳結(jié)構(gòu)，從而能夠使得到的圖像具有附加效果，將該觀察圖像提供給多種領(lǐng)域內(nèi)的利用者。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明的一例的掃描電子顯微鏡的概略圖。
[0044]圖2是本發(fā)明的一例的檢測(cè)器和Everhart Thornley型檢測(cè)器(高真空二次電子檢測(cè)器)的放大圖。
[0045]圖3是空氣的發(fā)光光譜分析結(jié)果圖(引自非專利文獻(xiàn)I)。
[0046]圖4是表示壓克力(acryl)和石英的光的透射率的圖(引自住友化學(xué)SUMIPEX/信越化學(xué)石英數(shù)據(jù)表)。[0047]圖5是光電倍增管的放射靈敏度曲線圖(引自濱松光子學(xué)數(shù)據(jù)表)。
[0048]圖6是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0049]圖7是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0050]圖8是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0051]圖9是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0052]圖10是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0053]圖11是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0054]圖12是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0055]圖13是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0056]圖14是表示本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)和電極結(jié)構(gòu)例的概略圖。
[0057]圖15是本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的光波導(dǎo)及構(gòu)成半浸沒型物鏡的概略圖。
[0058]圖16是表示利用本發(fā)明的一例的檢測(cè)器取得的圖像和利用現(xiàn)有方法取得的SEM圖像的圖。
[0059]圖17是表示利用本發(fā)明的一例的檢測(cè)器取得的圖像和利用現(xiàn)有方法取得的SEM圖像的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0060]以下，利用【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的具有代表性的一個(gè)實(shí)施例。
[0061]實(shí)施例1
[0062]在本實(shí)施例中表示關(guān)于檢測(cè)器的實(shí)施例，該檢測(cè)器具備:檢測(cè)具有圖像信息的光的檢測(cè)部，該具有圖像信息的光是通過在檢測(cè)具有圖像信息的光的掃描電子顯微鏡中、在被控制為低真空(例如IPa?3000Pa)的觀察樣品室內(nèi)發(fā)生的氣體閃爍的發(fā)光現(xiàn)象而得到的；檢測(cè)具有圖像信息的離子電流的檢測(cè)部，該具有圖像信息的離子電流是通過電子和氣體分子的級(jí)聯(lián)放大(氣體放大)而得到的。
[0063]圖1是示意性地表示配置有本發(fā)明的一例的檢測(cè)器的掃描電子顯微鏡的外觀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0064]圖1所不的掃描電子顯微鏡由如下部分構(gòu)成，即:包含物鏡4的電子光學(xué)系統(tǒng)；觀察樣品室8 ;將由光波導(dǎo)20檢測(cè)到的光轉(zhuǎn)換成光電子并進(jìn)行放大的光電倍增管21 ;對(duì)輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行處理來形成圖像的控制部22、或者同樣地對(duì)由檢測(cè)到的二次電子引起的正的離子電流信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理來形成圖像的控制部22 ;與控制部連接的圖像處理終端23等。圖像處理終端23包括用于顯示形成圖像的顯示單元、對(duì)該顯示單元所顯示的⑶I(Graphical User Interface:圖形用戶界面)輸入裝置的操作所需要的信息的信息輸入單元等。此外，自動(dòng)或者通過利用者在圖像處理終端23上輸入所希望的值，通過觀察條件控制部24調(diào)整電子光學(xué)系統(tǒng)的各構(gòu)成要素，例如一次電子束的加速電壓、施加于各電極的電流/電壓等。
[0065]掃描電子顯微鏡所具有的電子源I 一般照射0.3kV?30kV的一次電子束2。多級(jí)透鏡3被控制成適合觀察的條件，具有會(huì)聚一次電子束的作用。物鏡4也同樣具有會(huì)聚一次電子束的作用，使一次電子束在作為觀察對(duì)象的樣品5上成像，結(jié)成適合于觀察的焦點(diǎn)。偏轉(zhuǎn)器25使樣品5上的一次電子束的照射位置在所希望的觀察視野范圍內(nèi)掃描。而且利用控制偏轉(zhuǎn)器25的偏轉(zhuǎn)信號(hào)控制部26能夠改變掃描速度。伴隨著一次電子束的照射，從樣品放出二次電子6、反射電子7。
[0066]觀察樣品室8的內(nèi)部的真空度，通過向該觀察樣品室8導(dǎo)入大氣的大氣導(dǎo)入口 27的針閥(needle valve)28的開閉來控制。本低真空SEM除了具有低真空下的觀察模式外，還具有高真空下的觀察模式，在高真空下進(jìn)行觀察時(shí)，關(guān)閉針閥28，將觀察樣品室8的內(nèi)部保持為KT3Pa以下的高真空狀態(tài)。此時(shí)，通過高真空用的二次電子檢測(cè)器檢測(cè)從樣品5產(chǎn)生的二次電子6。通常,高真空用二次電子檢測(cè)器利用被稱為Everhart Thornley型檢測(cè)器29的由閃爍體55和光電倍增管構(gòu)成的檢測(cè)器來檢測(cè)二次電子6。在閃爍體附近施加有+10kV43，而且為了提高二次電子6的收集效率，典型的方法為利用施加了 +300V的二次電子收集電極30向觀察樣品室8內(nèi)供給電位梯度。
[0067]利用設(shè)置在物鏡4正下方的反射電子檢測(cè)器31檢測(cè)反射電子7。反射電子檢測(cè)器31利用半導(dǎo)體檢測(cè)器或微通道板(micro channel plate)。在使用半導(dǎo)體檢測(cè)器的情況下，在后述的低真空下的觀察模式下也能進(jìn)行反射電子檢測(cè)。以后，假定反射電子檢測(cè)器31為半導(dǎo)體檢測(cè)器。
[0068]由檢測(cè)到的二次電子、反射電子引起的信號(hào)被電氣放大后，利用控制部22進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并使其與一次電子束2的掃描同步，顯示在圖像處理終端23上。由此，得到觀察視野范圍的SEM圖像。
[0069]在進(jìn)行低真空下的觀察時(shí)，通過針閥28的開閉，將樣品室8內(nèi)保持為恒定的氣體壓力19。另外，將二次電子收集電極30的電位切換為接地電位。典型的樣品室內(nèi)部的氣體壓力19為I?300Pa，但在特別的情況下能夠控制到3000Pa。
[0070]以下，表示以在低真空下的觀察為目的，經(jīng)過氣體閃爍的發(fā)光現(xiàn)象及電子和氣體分子引起的級(jí)聯(lián)放大(氣體放大)形成圖像的過程。
[0071](I)在被控制為低真空氣氛(IPa?3000Pa)的樣品室8中，從被照射了一次電子束2的樣品5產(chǎn)生二次電子6
[0072](I)-1通過一次電子與樣品室中的中性氣體分子的碰撞而生成電子和正離子
[0073](I)-2從樣品5產(chǎn)生二次電子6
[0074](2)從樣品5產(chǎn)生的二次電子6被配置在樣品上方的第一電極9(+300V?+500V)吸引，與中性氣體分子反復(fù)發(fā)生碰撞，由于電子雪崩引起的級(jí)聯(lián)放大而生成電子和正離子。另一方面，反射電子具有與一次電子相同的能量，同樣與中性氣體分子發(fā)生碰撞，生成電子和正離子
[0075](2)-1由于來自樣品的二次電子的電子雪崩，而使由二次電子引起的電子10、和由二次電子引起的正離子11放大
[0076](2) -2同樣地生成由反射電子引起的電子12和正尚子13
[0077]檢測(cè)該階段的正的離子電流、即由二次電子引起的正離子11和由反射電子引起的正離子13并取得圖像的方法稱為離子電流檢測(cè)法。此外，氣體閃爍的發(fā)光現(xiàn)象，經(jīng)過以下的過程來取得圖像。
[0078](3)在由樣品上的正電極形成的電場(chǎng)的作用下，由等離子狀態(tài)(放電)的較大的能量賦予電子和中性氣體分子能量，從基態(tài)14向激發(fā)態(tài)15躍遷
[0079](3)-1從基態(tài)14 (穩(wěn)定的原子/分子狀態(tài))向激發(fā)態(tài)15 (不穩(wěn)定的原子/分子的狀態(tài))躍遷
[0080](4)在從不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)返回基態(tài)時(shí)，生成具有與躍遷到激發(fā)態(tài)的躍遷能量相當(dāng)?shù)墓饽艿墓?、即具有圖像信息的光(紫外光/可見光)17
[0081](4) -1根據(jù)觀察樣品室8內(nèi)的中性氣體分子18的種類、氣體壓力19，產(chǎn)生發(fā)光波長(zhǎng)峰值不同的光
[0082](5)在光波導(dǎo)20的表面直接檢測(cè)在(4)中發(fā)出的光，利用光電倍增管(PMT) 21將光轉(zhuǎn)換成電子并放大后，經(jīng)由形成圖像的控制部22進(jìn)行觀察
[0083]在此，圖2中表示本發(fā)明的檢測(cè)器41的放大圖。
[0084]對(duì)設(shè)置在光波導(dǎo)20附近的第一電極9施加+300V?+500V的正電壓，向觀察樣品室內(nèi)供給電位梯度。利用該電位梯度，在由于上述(2 )的電子雪崩引起的級(jí)聯(lián)放大的同時(shí)，發(fā)生上述(3) (4)的氣體閃爍。利用與第一電極9不同電位的另外的第二電極32，檢測(cè)由上述(2)產(chǎn)生的具有圖像信息的正的離子電流、即由二次電子引起的正離子11和由反射電子引起的正離子13，經(jīng)由電氣放大電路通過控制部22構(gòu)建觀察圖像。
[0085]另一方面，由上述(3)、(4)產(chǎn)生的具有圖像信息的光17，利用光波導(dǎo)20直接檢測(cè)，在光波導(dǎo)內(nèi)透過并入射到與光波導(dǎo)耦合的光電倍增管21。然后，在光被轉(zhuǎn)換成光電子并放大后，以所希望的增益通過電氣放大電路42放大后，同樣地通過控制部22構(gòu)建觀察圖像。
[0086]假定圖2所示的光波導(dǎo)具有能夠充分透射從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域的光的性能。另外，假定光電倍增管也具有能夠?qū)恼婵兆贤鈪^(qū)域到可見區(qū)域的光轉(zhuǎn)換成光電子并放大的性能。
[0087]以下，利用圖3說明為了檢測(cè)這種光，與從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域的光對(duì)應(yīng)的必要性。圖3是非專利文獻(xiàn)I的空氣的發(fā)光光譜分析結(jié)果44。如該圖所示，空氣中所含的主要構(gòu)成分子為氮，得到的發(fā)光光譜也是在從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域的整個(gè)范圍內(nèi)觀測(cè)氮分子所引起的發(fā)光光譜。如上述所示，通常低真空SEM具有通過針閥28的開閉將觀察樣品室8內(nèi)保持為恒定氣體壓力19的結(jié)構(gòu)，一般導(dǎo)入了大氣(空氣)。因此，認(rèn)為具有圖像信息的光的光譜與氮的光譜大致等同。
[0088]為了檢測(cè)該從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域的光，需要充分透射該范圍內(nèi)的光的光波導(dǎo)(光波導(dǎo)路)、能夠利用光電倍增管將光轉(zhuǎn)換成光電子并放大。利用以下公式表示檢測(cè)從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域的光時(shí)的效果。
[0089]作為光波導(dǎo)的材質(zhì)例，圖4舉例表不了壓克力的光的透射率45和石英的光的透射率46。如該圖所示，與壓克力相比，石英能夠充分透射從真空紫外區(qū)域到可見區(qū)域的光。
[0090]另外，圖5是比較光電倍增管的放射靈敏度曲線的圖，表示了通常SEM所使用的光電倍增管的放射靈敏度曲線47和本發(fā)明所使用的光電倍增管的放射靈敏度曲線48。
[0091]若將入射到光波導(dǎo)的光的光子的數(shù)量設(shè)為N、λ表示波長(zhǎng)、h表示普朗克常數(shù)(6.626X KT34Js)、c表示真空中的光的速度(2.998X 108m/s)、將光電倍增管的放大率設(shè)為
G、光波導(dǎo)的光的透射率中的影響設(shè)為L(zhǎng) ( λ )、光電倍增管的對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)范圍相關(guān)的放射靈敏度設(shè)為P ( λ )、入射到光波導(dǎo)的光的最大波長(zhǎng)設(shè)為λ_且最小波長(zhǎng)設(shè)為Xmin，則從光電倍增管作為圖像信號(hào)而被取出的檢測(cè)信號(hào)量I由[0092]
【權(quán)利要求】
1.一種帶電粒子束裝置，具備: 帶電粒子源； 帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其會(huì)聚從帶電粒子源放出的一次帶電粒子束而在樣品上進(jìn)行掃描；以及 樣品室，其將內(nèi)部保持為恒定的氣體壓力， 所述帶電粒子束裝置的特征在于， 具備檢測(cè)器，所述檢測(cè)器具有施加正電壓的電極、至少能夠透射從真空紫外光區(qū)域到可見光區(qū)域的光的光波導(dǎo)，并利用光波導(dǎo)來檢測(cè)通過所述電極發(fā)生的氣體閃爍的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 所述光波導(dǎo)的材質(zhì)是石英。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 所述氣體閃爍的光起因于氮分子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 根據(jù)預(yù)先求得的最佳條件表的選擇，對(duì)所述電極的電壓和所述樣品室的氣體壓力進(jìn)行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 所述電極的形狀是網(wǎng)狀、環(huán)狀、板狀或多個(gè)棒狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 對(duì)來自所述光波導(dǎo)的側(cè)面的光進(jìn)行檢測(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 由多根光纖構(gòu)成了所述光波導(dǎo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶電粒子束裝置，其特征在于， 所述光波導(dǎo)延伸至所述帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的物鏡的下方，且所述光波導(dǎo)配置在樣品的上方。
9.一種檢測(cè)器，其包括于帶電粒子束裝置中，所述帶電粒子束裝置具備: 帶電粒子源； 帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)，其會(huì)聚從帶電粒子源放出的一次帶電粒子束而在樣品上進(jìn)行掃描；以及 樣品室，其將內(nèi)部保持為恒定的氣體壓力， 所述檢測(cè)器的特征在于， 具有施加正電壓的電極、至少能夠透射從真空紫外光區(qū)域到可見光區(qū)域的光的光波導(dǎo)，并利用光波導(dǎo)來檢測(cè)通過所述電極發(fā)生的氣體閃爍的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 所述光波導(dǎo)的材質(zhì)是石英。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 所述氣體閃爍的光起因于氮分子。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 根據(jù)預(yù)先求得的最佳條件表的選擇，對(duì)所述電極的電壓和所述樣品室的氣體壓力進(jìn)行控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 所述電極的形狀是網(wǎng)狀、環(huán)狀、板狀或多個(gè)棒狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 對(duì)來自所述光波導(dǎo)的側(cè)面的光進(jìn)行檢測(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 由多根光纖構(gòu)成了所述光波導(dǎo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的檢測(cè)器，其特征在于， 所述光波導(dǎo)延伸至所述帶電粒子光學(xué)系統(tǒng)的物鏡的下方，且所述光波導(dǎo)配置在樣品的上方。`
【文檔編號(hào)】H01J37/244GK103871811SQ201410087769
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2009年2月6日
【發(fā)明者】片根純一, 伊東佑博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)