[發(fā)明專利]帶電粒子束裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580052516.3
• 申請(qǐng)日: 2015-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN107078011B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 木村嘉伸;津野夏規(guī);揚(yáng)村壽英;小柏剛;富澤淳一郎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社日立高新技術(shù)
• 主分類號(hào): H01J37/244
• 分類號(hào): H01J37/244;H01J37/22;H01J37/28
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 范勝杰;曹鑫

提供一種能夠以對(duì)試樣的較少的帶電粒子照射量獲得高SN比的帶電粒子束裝置。帶電粒子束裝置具備帶電粒子檢測(cè)裝置，所述帶電粒子檢測(cè)裝置在一個(gè)一次電子入射到試樣時(shí)的放出電子的檢測(cè)(一個(gè)事件)中，檢測(cè)出模擬脈沖波形信號(hào)(110)，將所述模擬脈沖波形信號(hào)(110)變換為數(shù)字信號(hào)(111)，使用與一個(gè)電子相當(dāng)?shù)膯挝徊ǚ鍖?duì)所述數(shù)字信號(hào)(111)進(jìn)行波峰區(qū)別(112)，并作為多值計(jì)數(shù)值而輸出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及帶電粒子束裝置和用于處理帶電粒子的檢測(cè)信息的信息處理裝置。

背景技術(shù)

在掃描電子顯微鏡(以下簡稱為SEM(Scanning Electron Microscope))、離子顯微鏡等帶電粒子束裝置中，對(duì)將電子束、離子束等帶電粒子束照射到試樣時(shí)從試樣放出的電子進(jìn)行檢測(cè)。

特別地，在細(xì)微表面形狀的觀察、局部的組成分析等試樣解析中使用將電子束在試樣上掃描來進(jìn)行拍攝的掃描電子顯微鏡。在SEM中，利用電子透鏡，對(duì)通過施加到電子源的電壓而被加速的電子束(以下，設(shè)為一次電子)進(jìn)行會(huì)聚并向試樣照射。會(huì)聚后的電子束通過偏轉(zhuǎn)器而在試樣上進(jìn)行掃描。然后，利用檢測(cè)器來檢測(cè)因電子束照射而從試樣放出的放出電子(二次電子、反射電子)。此外，以一定的周期對(duì)通過檢測(cè)器檢測(cè)出的放出電子的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行采樣。與掃描信號(hào)同步地實(shí)施前述放出電子的信號(hào)的采樣，得到與二維圖像的像素對(duì)應(yīng)的提取信號(hào)。

提取信號(hào)的強(qiáng)度被變換為圖像的亮度。來自試樣的放出電子量相對(duì)于照射電子量的比即放出率(也稱為收獲量(yield))，因試樣表面的形狀的不同而不同，因此，提取信號(hào)中存在差別，獲得反映了形狀的對(duì)比度。此外，放出率還依賴于試樣的組成、表面電位。因此，在SEM像中除了形狀以外還體現(xiàn)各種對(duì)比度。

與SEM像的空間分辨率相當(dāng)?shù)淖R(shí)別界限d_min，與一次電子束的束徑(直徑)d_p存在如下關(guān)系。

[式1]

d_min＝k·d_p (1)

這里，通過下式來給出。

[式2]

這里，CNR(對(duì)比噪聲比，Contrast-to-Noise Ratio)是對(duì)比度-噪聲的比，經(jīng)驗(yàn)上需要為3～5。N_p是每一個(gè)像素的一次電子的照射(劑量)的量，α是從試樣到達(dá)檢測(cè)器的放出電子的信號(hào)檢測(cè)效率，σ_p是測(cè)量對(duì)象的放出率，σ_s是基底的放出率。

因此，如果相對(duì)于所給出的一次電子束的束徑，劑量的量、以及測(cè)定對(duì)象與基底的放出率的差較大，則意味著k變小，識(shí)別界限變高。因此，在SEM中，以高精度來測(cè)量放出電子量是重要的。

近年來，包含有機(jī)材料、生物體材料等軟質(zhì)材料的試樣、半導(dǎo)體器件等成為SEM的觀察對(duì)象的事例不斷增多。在半導(dǎo)體器件中包含電性上高電阻或絕緣性材料，通過電子束照射會(huì)導(dǎo)致試樣帶電，因此，觀察中的圖像漂移、形狀對(duì)比度消失這樣的圖像障礙會(huì)成為問題。此外，對(duì)于有機(jī)材料，除了帶電之外，通過電子束照射會(huì)導(dǎo)致試樣中產(chǎn)生損壞，試樣的形狀變化成為課題。因此，加速電壓1kV以下的低加速SEM被實(shí)用化。此外，在大多物質(zhì)中，當(dāng)電子束的照射能量達(dá)到200eV至400eV的條件下，放出率變?yōu)樽畲笾担虼耍绻軌蚪档鸵淮坞娮邮南癫畈⒖s小束徑，則空間分辨率也提高。但是，當(dāng)在高倍率觀察下觀察區(qū)域變小時(shí)，像素尺寸縮小以及對(duì)每一個(gè)像素照射的電子量增加，因而，在低加速SEM中也存在因電子束照射導(dǎo)致的帶電和損壞的影響顯著化的課題。因此，一次電子束的低能量化、以及降低每一個(gè)像素的電子照射量的觀察是必要的，放出電子的高精度檢測(cè)更加重要。