[发明专利]测定背散射电子能谱的装置及方法

说明书

本发明涉及用于分析从试样产生的背散射电子的能量的装置及方法。该装置包括：电子束源(101)，其用于产生一次电子束；电子光学系统(102、105、112)，其使一次电子束引导至试样地会聚并偏转；以及能量分析系统，其能够检测从试样产生的背散射电子的能谱。能量分析系统具备：维恩过滤器(108)，其使背散射电子分散；检测器(107)，其用于测定由维恩过滤器(108)分散的背散射电子的能谱；以及动作控制部(150)，其一边使维恩过滤器(108)的四极场的强度变化，一边与四极场的强度的变化同步地使检测器(107)的背散射电子的检测位置移动。

技术领域

本发明涉及一种用于分析从试样产生的背散射电子的能量的装置及方法。

背景技术

在以半导体器件观察为目的的扫描电子显微镜中，随着观察对象的器件图案的微细化、图案的多层化不断发展，因此，使用透过力大的高加速电压，观察具有由距观察对象的试样的表面的深度决定的适当能量的背散射电子是有效的。为此，需要测定背散射电子的能谱的功能。

为了进行该背散射电子的能量分析，以往在通过维恩(ウィーン)过滤器使背散射电子稍微偏离光轴的基础上，将背散射电子引导到能量分析器、例如静电球面分析器、扇形磁场分析器，由此进行能量分析。用于该目的的维恩过滤器作为用于分配朝向试样的一次电子束和从试样返回的背散射电子的射束分离器而发挥作用。或者，也有使用维恩过滤器自身的能量分散作用，一个维恩过滤器作为射束分离器和能量分析器同时动作的情况。例如在专利文献1中记载了维恩过滤器的作为射束分离器的利用。例如在专利文献2中记载了组合维恩过滤器和能量分析器的方法。另外，例如在专利文献3中记载了仅通过维恩过滤器进行能量分析的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5422486号公报

专利文献2：美国专利第6455848号公报

专利文献3：美国专利公开2006/0076489号说明书

发明内容

发明要解决的问题

在选择了能量的背散射电子像的形成中，应选择的能量值根据对象的试样的观察目的而不同。因此，最初测定背散射电子的尽可能宽的范围的能谱，粗略地确定对表征试样有效的能量区域。接着，在详细调查该特定的能量值附近的光谱的基础上，最终形成仅选择了的某个能量值的背散射电子像。在该步骤中，在最初分析宽的能量区域时，与能量分辨率相比，优先缩短测定时间。因此，不是通常那样的扫掠分析器的通过能来获取光谱的串行检测，而优选能够在短时间内获取宽的能量区域的光谱的并行检测。另一方面，在详细测定特定的能量值附近的光谱时，能量分辨率优先，并且检测可以是串行，但理想的是期望并行检测。在最终仅选择特定的能量而得到背散射电子像时，仍然要求高能量分辨率。

作为用于背散射电子的能量分析的通常使用的能量分析器，有静电球面分析器。这种类型的分析器具有高能量分辨率，但由于是在出射侧仅检测穿过狭窄的电极间的电子的结构，所以可一次检测的能量区域非常受限制。特别是，在想要分析的背散射电子的能量例如高达数10keV的情况下，为了避免因施加在电极上的电压变大而引起的放电，不得不使电极间隔变窄，可同时检测的能量区域被进一步限制。由于该情况，静电球面分析器通常不得不成为将检测器固定在一处来扫掠通过能的串行检测的方式。即，静电球面分析器不适合在短时间内测定宽的能量区域的用途。

在单独用维恩过滤器进行能量分析的情况下，只要设计维恩过滤器的形状和伴随其的电磁场分流器的形状，就能够并行检测宽的能量区域。但是，不能针对该能量区域的所有能量值得到高能量分辨率。其理由是，由维恩过滤器分散的每个能量的射束都不聚焦在垂直于光轴的检测面上而大幅模糊。因此，维恩过滤器适合于以低能量分辨率进行并行检测的目的，但不能实现高能量分辨率。

本发明的目的在于提供一种能够在宽的能量区域中实现高能量分辨率的装置及方法。