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JP6742015B2 - Electronic detection device and electronic detection method - Google Patents
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本発明は、電子を試料に照射して当該試料から放出あるいは反射された電子を検出・増幅する電子検出装置および電子検出方法に関するものである。 The present invention relates to an electron detection device and an electron detection method for irradiating a sample with an electron to detect and amplify the electron emitted or reflected from the sample.

走査型電子顕微鏡は試料(サンプル)に細く絞った電子ビームを照射して発生する2次電子あるいは反射電子などの信号電子を検出・増幅して当該試料の画像を形成し、ミクロンあるいはナノの世界を観察あるいは計測する技術である。 A scanning electron microscope detects and amplifies signal electrons such as secondary electrons or backscattered electrons generated by irradiating a sample with a narrowed electron beam and forms an image of the sample. Is a technique for observing or measuring.

高画質の画像を得るためには、信号電子を高いSNRで検出・増幅することが非常に大事である。電子はいわゆる素粒子の1つであり、電子の電荷量は1.6x10のマイナス16乗クーロンと非常に小さいため、個々の電子を検出するためには、ノイズなしに非常に大きな増幅を行う必要がある。 In order to obtain a high quality image, it is very important to detect and amplify signal electrons with a high SNR. An electron is one of the so-called elementary particles, and the charge amount of the electron is as small as 1.6×10 Coulomb minus 16th power. Therefore, in order to detect each electron, it is necessary to perform very large amplification without noise. There is.

電子を検出・増幅するために、超低ノイズで非常に高い増幅率を有する電気素子として、MCP(マルチチャンネルプレート)が広く使われている。MCPはレンコンの薄切りのような形状を有する高抵抗鉛ガラスから出来た厚み1mm程度の薄い板であり、チャンネルと呼ばれる数ミクロンの穴が無数に並んでいる。真空中にてMCPの両端に数KVの電圧を印加すると、MCPの一方の面から入射した電子はチャンネル内部で起こる雪崩現象によって増倍され、もう一方の面から放出される。放出された電子をアノードで回収して電流に変換することにより増幅が実現する。MCP、1枚当たり1000倍以上の増幅が可能であり、複数枚のMCPを使う多段に構成し、10の7乗以上の増倍を実現することが出来る。 An MCP (multi-channel plate) is widely used as an electric element having an extremely low noise and a very high amplification factor for detecting and amplifying electrons. The MCP is a thin plate with a thickness of about 1 mm made of high-resistance lead glass having a shape like a lotus root slice, and innumerable holes of several microns called channels are lined up. When a voltage of several KV is applied to both ends of the MCP in vacuum, the electrons incident from one surface of the MCP are multiplied by the avalanche phenomenon occurring inside the channel and are emitted from the other surface. Amplification is realized by collecting the emitted electrons at the anode and converting them into a current. It is possible to amplify the MCP by 1000 times or more per sheet, and it is possible to realize a multiplication of 10 7 or more in a multi-stage configuration using a plurality of MCPs.

しかし、MCPのチャンネルを形成するガラス壁には厚みがあるため、 MCP端面の総面積は穴の面積と壁の面積の総和からなる。つまり、MCPに向かった電子の有る部分は壁に衝突し、検出されない。MCP総面積に占める穴の割合が開口率である。MCPは大凡60%の開口率を有する。 However, since the glass wall forming the channel of the MCP is thick, the total area of the MCP end face is the sum of the area of the hole and the area of the wall. In other words, the part of the MCP that has electrons collides with the wall and is not detected. The ratio of holes to the total MCP area is the aperture ratio. The MCP has an aperture ratio of approximately 60%.

MCPのチャンネルに入射した電子の約50%が実質的に増幅に寄与するとされるため、最終的な信号電子の最大検出効率は30%以下となってしまうのが現状である。 It is said that about 50% of the electrons incident on the MCP channel substantially contribute to the amplification, so that the maximum detection efficiency of the final signal electrons is 30% or less at present.

MCPで増幅された信号は電流アンプで増幅される。電流アンプは大きな電流ノイズを持つため、SNRをアンプによって劣化させないためにはそのノイズに比べて十分に大きな信号を入力する必要がある。一方、画像の本来的なSNRは1画素を構成する電子の個数の平方根で決まるため、検出する電子の数が減少するとそれに伴ってSNRが劣化する。 The signal amplified by the MCP is amplified by the current amplifier. Since the current amplifier has a large current noise, it is necessary to input a signal sufficiently larger than the noise in order to prevent the SNR from being deteriorated by the amplifier. On the other hand, since the original SNR of an image is determined by the square root of the number of electrons that make up one pixel, the SNR deteriorates as the number of detected electrons decreases.

入射する電子が1000個以上と十分に多いときはMCPの検出率が30%と低くても電流アンプ増幅後の画像SNRを10以上に保つことが可能で実用上十分高画質が得られる。 When the number of incident electrons is sufficiently large as 1000 or more, the image SNR after current amplifier amplification can be maintained at 10 or more even if the detection rate of MCP is as low as 30%, and sufficiently high image quality can be obtained in practical use.

しかしながら、走査型電子顕微鏡のように、nmオーダーに細く絞った電子ビームを走査(例えばデジタル走査)しながら発生する電子を検出・増幅する用途では、1ピクセルあたりに発生する電子数は100個以下と非常に少ないため、検出効率が低いと、画像を形成する元信号のSNRが10よりも極端に低くなり、そのままでは実用に耐えないという問題がある。 However, in applications such as scanning electron microscopes that detect and amplify electrons generated while scanning (for example, digital scanning) an electron beam that is narrowed down to the nm order, the number of electrons generated per pixel is 100 or less. Therefore, if the detection efficiency is low, the SNR of the original signal forming an image becomes extremely lower than 10, and there is a problem that it cannot be practically used as it is.

1ピクセル当たりの照射電子量を増加すれば、画質向上が可能であるが、そのためにはさらに高い電子密度の電子ビームを照射する必要がある。電子ビームを細く絞る対物レンズには収差がある上、電子ビームは負電荷をもち、互いに反発しあう性質があるため、安定した観察に必要な低い加速電圧で無暗に電流密度を上げることは技術的に困難である。さらに、電子ビームの大量照射は、測定対象と反応を起こして変質、帯電によって発生する大きな電位差がダメージを与えるため、照射量の増大には限界がある。 The image quality can be improved by increasing the irradiation electron amount per pixel, but for that purpose, it is necessary to irradiate an electron beam having a higher electron density. The objective lens that narrows the electron beam finely has aberrations, and the electron beams have negative charges and repel each other.Therefore, it is impossible to increase the current density silently at the low acceleration voltage required for stable observation. Technically difficult. Further, the large amount of electron beam irradiation has a limit in increasing the irradiation amount because it reacts with a measurement target and is damaged by a large potential difference generated by alteration and charging.

試料に照射する電子ビームの電流を増加させずにSNRを上げる方法としては、何度も同じ場所を走査して画像蓄積を行う方法もあるが、蓄積回数に比例してスループットが低下するため、高速が要求される場合(例えばマスクのパターンの測長、欠陥検査等の場合)には使えない。 As a method of increasing the SNR without increasing the current of the electron beam with which the sample is irradiated, there is also a method of scanning the same place many times to accumulate an image, but the throughput decreases in proportion to the number of accumulations. It cannot be used when high speed is required (for example, when measuring the length of a mask pattern or inspecting a defect).

以上の理由で、出来るだけ少ない電子ビーム量で高速に所望の画像が形成できるように、信号電子(2次電子、反射電子等)の検出効率向上が望まれている。 For the above reasons, it is desired to improve the detection efficiency of signal electrons (secondary electrons, backscattered electrons, etc.) so that a desired image can be formed at a high speed with a small electron beam amount.

また、リターディング法によって照射電子ビームエネルギーを変えると、発生する2次電子のエネルギーが変化して検出効率が変化するため、照射電子ビームエネルギーが変化しても、2次電子の検出効率が変化しないことが望まれる。 Moreover, when the irradiation electron beam energy is changed by the retarding method, the energy of the generated secondary electrons changes and the detection efficiency changes. Therefore, even if the irradiation electron beam energy changes, the detection efficiency of the secondary electrons also changes. It is desirable not to.

本発明は、上述したMCPの電子検出・増幅素子の開口率等による検出損失による影響を低減し、更に、検出・増幅率を向上させることに特徴がある。 The present invention is characterized by reducing the influence of the detection loss due to the aperture ratio of the electronic detection/amplification element of the MCP and further improving the detection/amplification rate.

そのため、本発明は、電子照射によって発生した2次電子等をMCP等に入射前に2次電子発生板で増倍することによってMCP等に入射する信号電子数を増大し、MCP等の開口率制限による信号電子検出損失を十分補償して実質的に信号電子欠落が起こらないようにすると共に、増幅率を向上させることを目的とする。 Therefore, according to the present invention, the number of signal electrons entering the MCP or the like is increased by multiplying the secondary electrons or the like generated by electron irradiation with the secondary electron generating plate before entering the MCP or the like, and the aperture ratio of the MCP or the like is increased. An object of the present invention is to sufficiently compensate the signal electron detection loss due to the limitation so that the signal electron loss is not substantially caused and to improve the amplification factor.

また、同時に、電子増倍板の応用として試料で生じた2次電子、反射電子等のエネルギーの違いによって軌道が変化することを利用して、2次電子と反射電子等とを分離して同時検出を実現することを目的とする。 At the same time, as an application of the electron multiplier, the secondary electrons and the reflected electrons are separated at the same time by utilizing the fact that the orbit changes depending on the energy difference of the secondary electrons and the reflected electrons generated in the sample. The purpose is to realize the detection.

そのために、本発明は、電子を試料に照射して当該試料から放出あるいは反射された電子を検出・増幅する電子検出装置において、所定加速電圧のエネルギーを有する1次電子ビームを細く絞って試料に照射する磁界型の対物レンズと、細く絞られた1次電子ビームを試料上で走査するように1次電子ビームを偏向する偏向装置と、1次電子ビームを試料の方向に通過させる穴を有し、かつ細く絞られた1次電子ビームを試料に照射して走査した際に放出された第1の2次電子を加速する正の第1の加速電圧を印加すると共に第1の加速電圧で加速された第1の2次電子が衝突したときに増倍された第2の2次電子を発生させる2次電子発生板と、1次電子ビームを試料の方向に通過させる穴を有すると共に第1の2次電子を2次発生板の方向に通過させる穴を有し、かつ2次電子発生板で増倍された第2の2次電子を加速する正の第2の加速電圧を印加すると共に第2の加速電圧で加速された増倍された2次電子を更に増倍するMCPと、MCPで増倍された2次電子を検出するアノードとを備える。 Therefore, the present invention is an electron detection apparatus that irradiates a sample with electrons and detects and amplifies the electrons emitted or reflected from the sample, and a primary electron beam having an energy of a predetermined acceleration voltage is narrowed down to a sample. A magnetic field type objective lens for irradiating, a deflecting device for deflecting the primary electron beam so that the primary electron beam narrowed down and scanned on the sample, and a hole for passing the primary electron beam in the direction of the sample are provided. In addition, a positive first accelerating voltage that accelerates the first secondary electrons emitted when the sample is irradiated with the narrowly focused primary electron beam and scanned is applied, and at the same time, the first accelerating voltage is applied. A secondary electron generating plate that generates a second secondary electron that has been multiplied when the accelerated first secondary electron collides, and a hole that allows the primary electron beam to pass in the direction of the sample, and A positive second accelerating voltage is applied which has a hole for allowing the secondary electron of No. 1 to pass in the direction of the secondary generation plate and accelerates the second secondary electron multiplied by the secondary electron generation plate. In addition, an MCP for further multiplying the multiplied secondary electrons accelerated by the second acceleration voltage, and an anode for detecting the secondary electrons multiplied by the MCP are provided.

この際、2次電子発生板の1次電子ビームが通過する穴の部分に、試料から放出された第1の2次電子が1次電子ビームの走行経路の逆方向への走行を抑止する負の電圧を印加した、中心に1次電子ビームが通過する穴を有するリペラー電極を設けるようにする。 At this time, in the hole portion of the secondary electron generating plate through which the primary electron beam passes, the first secondary electron emitted from the sample is prevented from traveling in the opposite direction of the traveling path of the primary electron beam. A repeller electrode having a hole through which the primary electron beam passes, to which the voltage of (1) is applied, is provided.

また、2次電子発生板に第1の2次電子が衝突して第2の2次電子を発生させる面を、1次電子ビームの走行方向に対して凸状にし、第2の2次電子の増倍効率を高めるようにする。 In addition, the surface of the secondary electron generating plate on which the first secondary electrons collide to generate the second secondary electrons is convex in the traveling direction of the primary electron beam, and the second secondary electrons are generated. To increase the multiplication efficiency of.

また、2次電子発生板の表面に短冊状、針円周状、あるいは粒子状の2次電子放出材料を形成するようにする。 Further, a strip-shaped, needle-circular, or particle-shaped secondary electron emitting material is formed on the surface of the secondary electron generating plate.

また、MCPを円周方向および半径方向のいずれか1方向以上に複数に分割し、分割検出・増幅可能にする。 Further, the MCP is divided into a plurality of parts in one or more of the circumferential direction and the radial direction so that division detection/amplification is possible.

また、MCPを2次電子発生板の方向に傾けるようにする。 Further, the MCP is tilted toward the secondary electron generating plate.

また、MCPをAPDに置き換えるようにする。 Also, the MCP is replaced with the APD.

また、2次電子発生板とMCPとの組を、1次電子ビームの軌道に同軸に2組設け、内側の1組で試料から放出された反射電子を検出・増倍し、外側の1組で試料から放出された第1の2次電子を検出・増倍するようにする。 Further, two sets of the secondary electron generating plate and the MCP are provided coaxially with the orbit of the primary electron beam, one set of the inner side detects and multiplies backscattered electrons emitted from the sample, and one set of the outer side The first secondary electron emitted from the sample is detected and multiplied by.

本発明は、電子照射によって発生した2次電子を2次電子発生板に衝突させてMCP等に入射前に増倍することによってMCP等に入射する信号電子数を増大し、MCP等の開口率制限による2次電子検出損失を十分補償して実質的に信号電子欠落が起こらないようにすると共に、増幅率を向上させることが可能となる。 The present invention increases the number of signal electrons incident on the MCP or the like by colliding the secondary electrons generated by electron irradiation with the secondary electron generating plate and multiplying them before entering the MCP or the like, thereby increasing the aperture ratio of the MCP or the like. It is possible to sufficiently compensate the secondary electron detection loss due to the limitation so that the loss of signal electrons does not substantially occur, and it is possible to improve the amplification factor.

1次電子のランディグエネルギーと独立に2次電子発生板に入射するエネルギーを決められるので、リターディング方式を行ってもランディグエネルギーとは独立に2次電子検出効率を一定に保つことが可能となる。 Since the energy incident on the secondary electron generation plate can be determined independently of the landing energy of the primary electrons, it is possible to keep the secondary electron detection efficiency constant independent of the landing energy even if the retarding method is used. Becomes

また、同時に、試料から放出、反射された2次電子、反射電子のエネルギーの違いによって軌道が変化することを利用して、2次電子と反射電子とを分離して同時検出を実現することが可能となる。 At the same time, it is possible to realize simultaneous detection by separating the secondary electrons and the reflected electrons by utilizing the fact that the trajectories change depending on the energy difference between the secondary electrons emitted and reflected from the sample and the reflected electrons. It will be possible.

図1は、本発明の1実施例構成図を示す。 FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the present invention.

図1において、1次電子ビーム1は、図示外のTFEエミッター等の電子銃、集束レンズ、偏向装置、および図示の対物レンズ2などから構成される鏡筒によって発生され、試料(サンプル)3の表面を照射しつつ平面走査(X方向、Y方向の走査)し、2次電子、反射電子を発生させるものである。発生された2次電子、反射電子は、2次電子発生板6で増倍され、更に2次電子発生板6に対向配置されたMCP7で検出・増幅され、図示外のディスプレイ上に画像(2次電子画像、反射電子画像など)を表示する。 In FIG. 1, the primary electron beam 1 is generated by a lens barrel including an electron gun such as a TFE emitter (not shown), a focusing lens, a deflecting device, and an objective lens 2 (not shown). While irradiating the surface, planar scanning (scanning in the X and Y directions) is performed to generate secondary electrons and reflected electrons. The generated secondary electrons and backscattered electrons are multiplied by the secondary electron generation plate 6 and further detected/amplified by the MCP 7 arranged to face the secondary electron generation plate 6, and an image (2 Next electronic image, reflected electronic image, etc.) is displayed.

対物レンズ2は、図示外の集束レンズで数百ミクロン程度に集束された1次電子ビーム1を、試料3の表面においてnmオーダーに細く絞るためのものであって、ここでは、磁界型の対物レンズである。磁界型の対物レンズ2を用いたため、試料3の表面に細く絞った1次電子ビームで平面走査したときに放出された2次電子等は当該対物レンズ2の強磁界によって後述する図9に示すように軸上をらせん運動しながら、上方(1次電子ビーム1の照射方向と逆方向)に走行し、リペラー電極5に印加された負電圧によりその上方への走行が阻止されて外側にそれて、正の電圧の印加された2次電子発生板6に向けて走行し、衝突して第2の2次電子を発生する。 The objective lens 2 is for focusing the primary electron beam 1 focused by a focusing lens (not shown) on the order of several hundreds of micron on the surface of the sample 3 to a fine order of nm order. It is a lens. Since the magnetic field type objective lens 2 is used, secondary electrons and the like emitted when the surface of the sample 3 is flatly scanned by the primary electron beam narrowed down are shown in FIG. 9 described later due to the strong magnetic field of the objective lens 2. While traveling in the axial direction as described above, it travels upward (in the direction opposite to the irradiation direction of the primary electron beam 1), and the negative voltage applied to the repeller electrode 5 blocks its upward travel, causing it to move outward. Then, it travels toward the secondary electron generating plate 6 to which a positive voltage is applied and collides with each other to generate second secondary electrons.

試料3は、観察、測長の対象となる試料(サンプル)である。 The sample 3 is a sample to be observed and measured.

第1の2次電子4は、1次電子ビーム1を平面走査した試料3(電位V2)から放出された2次電子である。 The first secondary electrons 4 are secondary electrons emitted from the sample 3 (potential V2) that has been scanned in a plane with the primary electron beam 1.

第2の2次電子41は、2次電子発生板6から放出された2次電子である。 The second secondary electrons 41 are secondary electrons emitted from the secondary electron generating plate 6.

リペラー電極5は、負の電圧を印加し、第1の2次電子4などが軸上を上方向に走行するのを阻止するものである。 The repeller electrode 5 applies a negative voltage to prevent the first secondary electrons 4 and the like from traveling upward on the axis.

2次電子発生板6は、第1の2次電子4などが衝突して第2の2次電子41を発生させ、電子増倍させるためのものである。 The secondary electron generating plate 6 is for causing the first secondary electrons 4 and the like to collide with each other to generate the second secondary electrons 41 and multiply the electrons.

MCP7は、第2の2次電子41を検出・増幅するものである。 The MCP 7 detects and amplifies the second secondary electron 41.

V1,V2,V3,V4は、1次電子ビーム1、試料3、2次電子発生板6、MCP7の電圧あるいは印加した電圧である(図1、図4等参照)。ここで、V3−V2は第1の加速電圧に相当し、V4−V3は第2の加速電圧に相当する。 V1, V2, V3 and V4 are voltages of the primary electron beam 1, the sample 3, the secondary electron generating plate 6 and the MCP 7 or applied voltages (see FIGS. 1 and 4 etc.). Here, V3-V2 corresponds to the first acceleration voltage, and V4-V3 corresponds to the second acceleration voltage.

次に、図1の構成の動作を詳細に説明する。 Next, the operation of the configuration of FIG. 1 will be described in detail.

(1)1次電子ビーム1はTFEエミッター等の電子銃から放出された電子ビームを加速した後、試料3の表面を2次元走査するために偏向装置にて偏向され、2次電子発生板6、MCP7の空間を通過後、最終的に対物レンズ2によって必要なビームスポットサイズに絞られて試料3の表面に照射される。 (1) The primary electron beam 1 is accelerated by an electron beam emitted from an electron gun such as a TFE emitter, and then deflected by a deflecting device to two-dimensionally scan the surface of the sample 3 and the secondary electron generating plate 6 After passing through the space of the MCP 7, the objective lens 2 finally narrows the beam spot size to a required beam spot size and irradiates the surface of the sample 3.

(2)試料3に照射した1次電子ビーム1によって生じる2次電子、反射電子は試料3と電子増倍板6との間に与えられた数百ボルトのバイアス電圧(第1の加速電圧=V3−V2)により加速されコラム上方に移動する。この電圧バイアスは、1次電子ビーム1のランディング電圧とは独立に制御できるため、2次電子発生板6に入射する電子のエネルギーは常に2次電子放出効率が高い最適値に保たれる。 (2) Secondary electrons and backscattered electrons generated by the primary electron beam 1 irradiating the sample 3 are bias voltage of several hundred volts (first accelerating voltage=) applied between the sample 3 and the electron multiplying plate 6. V3-V2) accelerates and moves above the column. Since this voltage bias can be controlled independently of the landing voltage of the primary electron beam 1, the energy of the electrons incident on the secondary electron generating plate 6 is always kept at an optimum value with high secondary electron emission efficiency.

(3)MCP7には1次電子ビーム1が通過するための穴が中心に開いているため、試料3に垂直に上昇してきた2次電子等の成分は検出できない。そこで、試料3に垂直方向に発生した2次電子等の成分を検出するために、リペラー電極5を設け、その先端部に数百ボルトの電圧を加えることにより、電位障壁を作り、数百ボルト以下のエネルギーを持つ電子がMCP7の穴(軸上にある穴)を突き抜けて上方に行かないようにする。リペラー電極5に加えた電圧よりも小さなエネルギーを持つ2次電子等は穴を通過するのを阻止されMCP7の方に向かうため検出できるようになる。リペラー電極5の電圧を高くすることにより、より高いエネルギーを有した2次電子等を検出可能になるが、1次電子ビーム1のエネルギーに匹敵するほど大きくすると、1次電子ビーム1の軌道が変化し、正しい1次電子ビーム1の照射が出来なくなる恐れがあるため、リペラー電極5に加えることのできる電圧は1次電子ビーム1のエネルギーと比較して十分に小さな電圧が利用される。リペラー電極5の穴および形状は1次電子ビーム1に影響しないように正確に軸対称に作る必要があり、かつ、1次電子ビーム1が穴の中心を通過するように設計することが必要である。また、1次電子ビーム1が大きく偏向された後にリペラー電極5の内部を通過するため、1次電子ビーム1を最大に偏向した際に1次電子ビーム1がリペラー電極5の内側に衝突しない大きさが必要である。 (3) Since the hole for allowing the primary electron beam 1 to pass through is opened in the center of the MCP 7, components such as secondary electrons rising vertically to the sample 3 cannot be detected. Therefore, in order to detect components such as secondary electrons generated in the vertical direction in the sample 3, a repeller electrode 5 is provided, and a voltage of several hundreds of volts is applied to the tip of the repeller electrode 5, thereby creating a potential barrier of several hundreds of volts. Prevent electrons with the following energies from penetrating through the holes (holes on the axis) of MCP7 and going upward. Secondary electrons or the like having energy smaller than the voltage applied to the repeller electrode 5 are prevented from passing through the hole and are directed toward the MCP 7, so that they can be detected. By increasing the voltage of the repeller electrode 5, secondary electrons or the like having higher energy can be detected, but if the energy is made large enough to be comparable to the energy of the primary electron beam 1, the trajectory of the primary electron beam 1 Since there is a possibility that the primary electron beam 1 may change and the primary electron beam 1 may not be irradiated correctly, the voltage that can be applied to the repeller electrode 5 is sufficiently small compared to the energy of the primary electron beam 1. The hole and the shape of the repeller electrode 5 need to be accurately axisymmetric so as not to affect the primary electron beam 1, and the primary electron beam 1 needs to be designed so as to pass through the center of the hole. is there. Further, since the primary electron beam 1 is largely deflected and then passes through the inside of the repeller electrode 5, the primary electron beam 1 does not collide with the inside of the repeller electrode 5 when the primary electron beam 1 is deflected to the maximum. Is necessary.

(4)鏡筒(コラム)を上方に移動した2次電子等は電子増倍板6に衝突する。電子増倍板6に衝突した2次電子等(第1の2次電子41)は元の数よりも多い第2の2次電子を発生させる。発生した第2の2次電子41を電子増倍板6とMCP7との間に加えられたバイアス電圧(第2の加速電圧=V4−V3)によってMCP7に入射させ所望の増幅を行い電流信号として図示外のアノードより取り出す。取り出した信号は電流アンプに供せられ、A/D変換装置を介してコンピュータにデジタル信号として取り込まれる。種々の画像処理を行った後、所望のサイズ、デプスを有する画像としてディスプレイ上に表示、あるいは画像情報として記憶デバイスに記憶される。 (4) Secondary electrons that have moved upward in the lens barrel (column) collide with the electron multiplier plate 6. Secondary electrons and the like (first secondary electrons 41) that collide with the electron multiplier plate 6 generate more secondary secondary electrons than the original number. The generated second secondary electrons 41 are incident on the MCP7 by the bias voltage (second acceleration voltage=V4-V3) applied between the electron multiplier plate 6 and the MCP7, and the desired amplification is performed as a current signal. Take out from the anode (not shown). The signal taken out is supplied to a current amplifier and taken into the computer as a digital signal through the A/D converter. After performing various kinds of image processing, it is displayed on the display as an image having a desired size and depth, or stored in a storage device as image information.

(5)電子増倍板6は導電性の板の表面に高い2次電子発生効率(2から20程度)を有する材料を被覆したものである。導電性の板は低抵抗の金属が望ましいが、nA以下の非常に小さな電流を増倍するために使用するので、本発明の目的を達成するためには、完全な絶縁体でない限りメガΩのように抵抗値が高くても利用できる。高い2次電子発生効率を持つ材料としては、MgOをはじめ、BaO、MgF5Cu−BeO,Cu−BeO6,2Ag−MgO−CS9,2Cs−Sb,10GaP−Cs20〜40等が利用できる。例えばMgO薄膜などを用いた場合7倍程度の増倍率が得られる。 (5) The electron multiplying plate 6 is a conductive plate whose surface is coated with a material having a high secondary electron generation efficiency (about 2 to 20). A conductive plate is preferably a low resistance metal, but since it is used to multiply very small currents of nA or less, in order to achieve the purpose of the present invention, a meg. It can be used even if the resistance value is high. As a material having a high secondary electron generation efficiency, BaO, MgF5Cu-BeO, Cu-BeO6, 2Ag-MgO-CS9, 2Cs-Sb, 10GaP-Cs 20 to 40 and the like can be used as well as MgO. For example, when a MgO thin film or the like is used, a multiplication factor of about 7 times can be obtained.

大きな2次電子放出効率を持つ2次電子放出材料は一般的に絶縁体が多い。従って、厚い膜を電子増倍板表面に設けると電気抵抗値が非常に大きくなり、大きな信号を取り出すことが出来ない。そこで、電子増倍板6の表面に設ける膜は2次電子放出比が大きく、トンネル効果によって電子が絶縁膜表面にアノードから供給されるように、数十nm以下の厚みであることが望ましい。2次電子放出材料に導電性があれば尚良い。導電性材料を混ぜたコンポジット材料を用いることが出来る。 The secondary electron emitting material having a large secondary electron emitting efficiency is generally an insulator. Therefore, if a thick film is provided on the surface of the electron multiplying plate, the electric resistance value becomes very large, and a large signal cannot be extracted. Therefore, the film provided on the surface of the electron multiplying plate 6 has a large secondary electron emission ratio and preferably has a thickness of several tens nm or less so that electrons are supplied to the surface of the insulating film from the anode by the tunnel effect. It is more preferable if the secondary electron emitting material has conductivity. A composite material mixed with a conductive material can be used.

(6)尚、電子増倍板6は図示したように2次電子等の方向に対して垂直に成らないように傾けて設置することが望ましく、垂直に配置した場合と比較してさらに電子放出量を増すことが出来る。 (6) It is desirable that the electron multiplication plate 6 is installed so as not to be perpendicular to the direction of secondary electrons as shown in the figure, and electron emission is further increased as compared with the case where it is arranged vertically. The amount can be increased.

電子増倍板から放出した2次電子のエネルギーは数eVと低いので、そのままでは、再度電子増倍板6に戻って吸収されてしまい、増倍作用が起こらない。そこで、発生した2次電子を効率よくMCP7に入射できるように、電子増倍板6とMCP7の入力端との間に数百ボルトの電位差(第2の加速電圧=V4−V3)を与える。MCP7の検出効率が最大となる入射エネルギーがあるので、その値になるように調整することが望ましい。 Since the energy of the secondary electrons emitted from the electron multiplying plate is as low as a few eV, it is returned to the electron multiplying plate 6 again and absorbed, so that the multiplication effect does not occur. Therefore, a potential difference of a few hundred volts (second acceleration voltage=V4−V3) is applied between the electron multiplying plate 6 and the input end of the MCP 7 so that the generated secondary electrons can be efficiently incident on the MCP 7. Since there is incident energy that maximizes the detection efficiency of the MCP 7, it is desirable to adjust to that value.

MCP7に入力された電子はMCP7両端に加えられたバイアス電圧によって電子増倍が起こり、MCP7のアノードから信号電流が出力される。 The electrons input to MCP7 undergo electron multiplication due to the bias voltage applied across MCP7, and a signal current is output from the anode of MCP7.

(7)本発明を利用すると以下の利点が発生する。 (7) The following advantages occur when the present invention is used.

例えば、超高速検査の際に実際に起こる極端な例としてサンプルへの電子ビーム走査によって1ピクセル当たり1個あるいは0個の電子が発生したとする。通常のMCPでは、MCPに入射した電子の3割以下しか信号検出できないので、約1個あるいは0個の電子は検出されず、画像信号は0になる。従って、画像にはアンプ等のノイズだけが現れる。 For example, as an extreme example that actually occurs during ultra-high-speed inspection, it is assumed that one or zero electrons are generated per pixel due to electron beam scanning on a sample. In a normal MCP, only 30% or less of the electrons incident on the MCP can be detected as a signal, so about 1 or 0 electrons are not detected and the image signal becomes 0. Therefore, only the noise of the amplifier or the like appears in the image.

一方、本発明の電子増倍板6を用いると、約7倍の電子数増加が起こるため、MCP7に供せられる電子数は1ピクセル当たり7個あるいは0個となり、その内3割の2個あるいは0個が検出されるため、画像形成をすることが出来る。 On the other hand, when the electron multiplying plate 6 of the present invention is used, the number of electrons is increased about 7 times, so that the number of electrons provided to the MCP 7 is 7 or 0 per pixel, of which 30% is 2 Alternatively, since 0 is detected, an image can be formed.

このように本発明を利用すると、従来では画像形成さえ出来ない電子ビーム照射条件下でさえ画像を形成することが可能となり、超高速電子ビーム走査をしたような場合でさえ、品質の高い画像を得ることができる As described above, by using the present invention, it becomes possible to form an image even under an electron beam irradiation condition where it is not possible to form an image in the related art. it is possible to obtain.

図2は、本発明の1実施例構成図(その2)を示す。図2は、図1のMCP7を円周方向および半径方向に分割し、かつ斜めに傾斜して2次電子検出効率を向上させた実施例を示す。他の構成は、図1と同一であるので、説明を省略する。 FIG. 2 is a configuration diagram (2) of one embodiment of the present invention. FIG. 2 shows an embodiment in which the MCP 7 of FIG. 1 is divided in the circumferential direction and the radial direction and is inclined obliquely to improve the secondary electron detection efficiency. The other structure is the same as that of FIG.

図2において、MCP7は、図示のように、2次電子発生板6から放出された第2の2次電子41の方向に、当該MCP7のチャネルの穴(表面に垂直に穴がある)の開口数が最大となる方向に傾斜したものである。更に、MCP7は、半径方向、および円周方向に複数に分割、例えば2×4の合計8個に分割され、それぞれ独立に第2の2次電子を検出・増幅することが可能な構造となっている。これにより立体的な信号を検出できるようになる。 In FIG. 2, the MCP 7 is an opening of a hole (having a hole perpendicular to the surface) of the channel of the MCP 7 in the direction of the second secondary electron 41 emitted from the secondary electron generating plate 6 as shown in the figure. It is inclined in the direction that maximizes the number. Further, the MCP 7 is divided into a plurality of pieces in the radial direction and the circumferential direction, for example, a total of 8 pieces of 2×4, and has a structure capable of independently detecting and amplifying the secondary secondary electrons. ing. This makes it possible to detect a stereoscopic signal.

尚、MCP7は通常は1枚で構成するが、機械的に分割した各個別のMCP7の素子を保持具に固定して構成してもよい。 The MCP 7 is usually composed of one sheet, but the mechanically divided elements of each individual MCP 7 may be fixed to a holder.

以上のように、MCP7を傾斜したことにより、2次電子発生板6でプリ増倍した第2の2次電子41を最大開口率で検出・増幅することが可能となる。 As described above, by inclining the MCP 7, it becomes possible to detect and amplify the second secondary electrons 41 pre-multiplied by the secondary electron generating plate 6 at the maximum aperture ratio.

図3は、本発明の説明図を示す。 FIG. 3 shows an explanatory diagram of the present invention.

図3の(a)は、効率∝材料の2次電子放出効率×入射角度(Cosθ)・・(式1)を示す。 FIG. 3A shows efficiency ∝ secondary electron emission efficiency of material×incident angle (Cosθ)... (Equation 1).

この(式1)の「効率」は、1次電子ビーム1が試料3を照射したとき、あるいは第1の2次電子4が2次電子発生板6、第2の2次電子41がMCP7に衝突したときに、放出される2次電子発生効率を表すものであって、「材料の2次電子放出効率」と「入射角度(Cosθ)」との積で求められるものである。 This “efficiency” of (Equation 1) is obtained when the primary electron beam 1 irradiates the sample 3, or the first secondary electron 4 is emitted to the secondary electron generating plate 6 and the second secondary electron 41 is emitted to the MCP 7. It represents the secondary electron generation efficiency emitted upon collision, and is obtained by the product of the "secondary electron emission efficiency of material" and the "incident angle (Cos[theta])".

・「材料の2次電子放出効率」は、電子ビーム1が2次電子発生板6の表面に垂直入射した際の2次電子発生効率であって、例えば図3の(b)に示すような特性を有するものである。すなわち、入射エネルギーeVが0Vから約300Vまでは2次電子発生効率が徐々に大きくなり、約300Vで最大値を有し、それよりも高くなると徐々に小さくなる傾向を有するものである。約300Vよりも高くなると、表面から深く浸透して発生した2次電子が表面から放出されなくなるからである。 “The secondary electron emission efficiency of the material” is the secondary electron generation efficiency when the electron beam 1 is vertically incident on the surface of the secondary electron generation plate 6, and is, for example, as shown in FIG. It has characteristics. That is, the secondary electron generation efficiency gradually increases when the incident energy eV is from 0 V to approximately 300 V, has a maximum value at approximately 300 V, and gradually decreases when the incident energy eV is higher than that. This is because when the voltage is higher than about 300 V, secondary electrons penetrating deeply from the surface are not emitted from the surface.

・「入射角度(Cosθ)」は、電子ビームが2次電子発生板6に衝突(入射)する角度である。入射角度が小さいほど大きな値(発生効率が大)となるものである。 The “incident angle (Cos θ)” is the angle at which the electron beam impinges (incides) on the secondary electron generating plate 6. The smaller the incident angle, the larger the value (the higher the generation efficiency).

したがって、2次電子発生効率を高めるには、例えば試料3から放出された第1の2次電子4が2次電子発生板6に衝突する角度が小さいほどよいが、あまり小さくすると衝突できないおそれがあるので、両者を考慮して図1、図2ではθ=約45度としている(実際には実験で最大効率の角度θを求めて設定する)。 Therefore, in order to improve the secondary electron generation efficiency, for example, the smaller the angle at which the first secondary electrons 4 emitted from the sample 3 collide with the secondary electron generation plate 6, the better. Therefore, in consideration of both of them, θ is set to about 45 degrees in FIGS. 1 and 2 (actually, the angle θ of maximum efficiency is obtained and set in an experiment).

図4は、本発明の説明図(その2)を示す。これは、図1、図2のV1(1次電子ビーム1の電位)、V2(試料3の電位)、V3(2次電子発生板6の電位)、V4(MCP7の電位)の電位関係を模式的に示したものである。ここでは、V2=0Vとしている。 FIG. 4 shows an explanatory view (No. 2) of the present invention. This is the potential relationship among V1 (potential of the primary electron beam 1), V2 (potential of the sample 3), V3 (potential of the secondary electron generating plate 6) and V4 (potential of MCP7) in FIGS. It is shown schematically. Here, V2=0V.

図4において、
・V1=1.5KV:1次電子ビーム1の電位V1が1.5KVを表す。
In FIG.
V1=1.5 KV: The potential V1 of the primary electron beam 1 represents 1.5 KV.

・V2=0付近:試料3の電子V2が0Vを表す。 Near V2=0: electron V2 of sample 3 represents 0V.

・V3=0.3KV:2次電子発生板6の電位V3が0.3KVを表す。 V3=0.3KV: The potential V3 of the secondary electron generating plate 6 represents 0.3KV.

・V4=0.4KV:MCP7の電位V4が0.4KVを表す。 V4=0.4KV: The potential V4 of MCP7 represents 0.4KV.

以上の関係から、試料3と2次電子発生板6との間にはV3−V2=0.3KVの第1の加速電圧、2次電子発生板6とMCP7との間にはV4−V3=0.4KV−0.3KV=0.1KVの第2の加速電圧が印加されていることとなる。例えばリターディング法のように試料電位V2が変われば自動的にV3を変化させることにより、2次電子発生板6に入射される2次電子Mのエネルギーは一定に保持される。 From the above relationship, the first accelerating voltage of V3-V2=0.3 KV between the sample 3 and the secondary electron generating plate 6, and V4-V3= between the secondary electron generating plate 6 and the MCP7. This means that the second acceleration voltage of 0.4 KV-0.3 KV=0.1 KV is applied. For example, as in the retarding method, if the sample potential V2 changes, V3 is automatically changed to keep the energy of the secondary electrons M incident on the secondary electron generating plate 6 constant.

以上の関係から、試料3から放出された第1の2次電子4は第1の加速電圧で2次電子発生板6に向けて加速され、2次電子発生板6で発生した第2の2次電子41は第2の加速電圧でMCP7に向けて加速されることとなる。 From the above relationship, the first secondary electrons 4 emitted from the sample 3 are accelerated toward the secondary electron generating plate 6 by the first acceleration voltage and the second secondary electrons 4 generated in the secondary electron generating plate 6 are accelerated. The secondary electrons 41 will be accelerated toward the MCP 7 with the second acceleration voltage.

図5は、本発明の1実施例構成図(その3)を示す。図5は、図1中のMCP7の代わりにAPD(アバランシェフォトダイオード)8を用いた構成例を示す。他は、図1と同一であるので説明を省略する。 FIG. 5 is a configuration diagram (3) of the first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a configuration example in which an APD (avalanche photodiode) 8 is used instead of the MCP 7 in FIG. Others are the same as those in FIG.

図5において、APD8は、第2の2次電子41を検出・増倍するものである。APD8は、図1のMCP7とその構造が異なり、チャンネルが無いので、原理上、開口率が100%に出来るが、APD8には外部回路とやり取りするための端子やAPD8としては動作しない周辺部があるため、信号となる電子をAPD8の有効部に全て照射出来ない場合がある。そこで、2次電子発生板6に第1の2次電子4(あるいは反射電子)を衝突させて電子数を増倍した後に、APD8に入射することで、開口損失を補償して検出効率を上げることが可能となる。 In FIG. 5, the APD 8 detects and multiplies the second secondary electrons 41. The APD8 has a structure different from that of the MCP7 of FIG. 1 and has no channel, so in principle, the aperture ratio can be 100%, but the APD8 has a terminal for communicating with an external circuit and a peripheral portion which does not operate as the APD8. Therefore, there is a case in which all the effective electrons of the APD 8 cannot be irradiated with the signal electrons. Therefore, the first secondary electrons 4 (or reflected electrons) are made to collide with the secondary electron generating plate 6 to multiply the number of electrons, and then incident on the APD 8 to compensate for the aperture loss and improve the detection efficiency. It becomes possible.

APD8を用いた場合は、APD8に入射した電子が増倍しやすいように2次電子発生板6とAPD8との間に加える電位差を2kV程度ないしそれ以上にすることが望ましい。 When the APD 8 is used, it is desirable that the potential difference applied between the secondary electron generating plate 6 and the APD 8 is about 2 kV or more so that the electrons incident on the APD 8 are easily multiplied.

以上のように、図1から図5のMCP7の代わりにAPD8を用いることにより、MCP7のチャネル開口率が低いことによる信号損失を低減し、2次電子を効率的に検出・増倍することが可能となる。 As described above, by using the APD 8 instead of the MCP 7 of FIGS. 1 to 5, it is possible to reduce the signal loss due to the low channel aperture ratio of the MCP 7 and efficiently detect and multiply secondary electrons. It will be possible.

図6は、本発明の1実施例構成図(その4)を示す。図6は、試料3に1次電子ビーム1の照射を行った際に発生する信号電子のうちエネルギーの低い第1の2次電子4と、1電子ビーム1とほぼ同じエネルギーを有する反射電子42とを区別して増倍検出する例を示す。 FIG. 6 is a configuration diagram (4) of the first embodiment of the present invention. FIG. 6 shows a first secondary electron 4 having a low energy among the signal electrons generated when the sample 3 is irradiated with the primary electron beam 1 and a reflected electron 42 having substantially the same energy as the one electron beam 1. An example in which multiplication detection is performed by distinguishing between and will be described.

エネルギーの低い第1の2次電子4の検出・増倍は図示のように、2次電子発生板61とMCP71で行い、エネルギーの高い反射電子42の検出・増倍は図示のように、2次電子発生板62とMCP72で行う。 The detection/multiplication of the first secondary electron 4 having low energy is performed by the secondary electron generation plate 61 and the MCP 71 as shown in the figure, and the detection/multiplication of the reflected electron 42 having high energy is performed as shown in the figure. The next electron generating plate 62 and the MCP 72 are used.

(1)エネルギーの低い2次電子(第1の2次電子)4は、0から100eV程度の低いエネルギーを持つ2次電子であって、試料3の表面であらゆる方向に向いて発生する。発生した2次電子(第1の2次電子)4は、鏡筒(コラム)の上方に向かう電位差(V3−V2=第1の加速電圧)により加速されて上昇する。横方向の速度成分を有するため、上昇に伴い円錐状に広がっていく。2次電子4の中で横方向エネルギーの大きなものは円錐の外周部に集まり、横方向エネルギーの低いものは中心部にあつまる。 (1) Secondary electrons of low energy (first secondary electrons) 4 are secondary electrons having low energy of about 0 to 100 eV, and are generated in all directions on the surface of the sample 3. The generated secondary electrons (first secondary electrons) 4 are accelerated and rise due to the potential difference (V3-V2=first accelerating voltage) toward the upper side of the lens barrel (column). Since it has a lateral velocity component, it spreads in a conical shape as it rises. Among the secondary electrons 4, those having large lateral energy gather at the outer peripheral portion of the cone, and those having low lateral energy gather at the central portion.

(2)一方、軸方向にエネルギーの高い電子(反射電子42)は、光が鏡で反射するように1次電子ビーム1が試料3の表面で反射したもので、エネルギーは1次電子ビーム1と同じ程度に高い。実際には1次電子ビーム1が少し試料3に潜った所で反射電子が発生するため、散乱方向やエネルギーが少し変わり、僅かに広がりながら、ほぼ垂直に鏡筒(コラム)を登って行く。もちろん、傾斜をもつ試料から生じる反射電子は傾斜面に依存した方向に散乱されるが、ここでは、真っ直ぐ戻ってくる反射電子を取り扱う。 (2) On the other hand, the electron with high energy in the axial direction (reflected electron 42) is the electron whose primary electron beam 1 is reflected on the surface of the sample 3 so that the light is reflected by the mirror, and the energy is the primary electron beam 1. As high as. Actually, since the reflected electrons are generated where the primary electron beam 1 is slightly submerged in the sample 3, the scattering direction and the energy are slightly changed, and while slightly spreading, the primary electron beam 1 climbs the column substantially vertically. Of course, the reflected electrons generated from the tilted sample are scattered in the direction depending on the tilted surface, but here, the reflected electrons returning straight are dealt with.

以上の性質を利用すると、2次電子(第1の2次電子)4の横方向エネルギーの区別あるいは2次電子と反射電子42とを区別して検出・増倍することが可能となる。 By utilizing the above properties, it becomes possible to detect the lateral energy of the secondary electrons (first secondary electrons) 4 or to detect and multiply the secondary electrons and the reflected electrons 42 separately.

(3)次に、2次電子検出を行うために、2次電子検出・増倍用の2次電子発生板62,61は図示のように1次電子ビーム1の軸から少し離れた場所に円環状に配置する。試料3の表面で発生した第1の2次電子4は試料3と2次電子増倍板61との間に与えられた300V程度の電位差(第1の加速電圧)により加速され、円環状に配置された2次電子増倍板61に衝突し大量の2次電子(第2の2次電子)41を発生する。発生した第2の2次電子41は2次電子増倍板61とMCP71との間に与えられた電位差(V4−V3=第2の加速電圧)によって加速され、MCP71に入射し増倍され電気信号となる。 (3) Next, in order to detect the secondary electrons, the secondary electron generating plates 62 and 61 for detecting and multiplying the secondary electrons are placed at a position slightly away from the axis of the primary electron beam 1 as shown in the figure. Arrange in an annular shape. The first secondary electrons 4 generated on the surface of the sample 3 are accelerated by a potential difference (first accelerating voltage) of about 300 V given between the sample 3 and the secondary electron multiplying plate 61 to form an annular shape. It collides with the arranged secondary electron multiplying plate 61 to generate a large amount of secondary electrons (secondary secondary electrons) 41. The generated second secondary electrons 41 are accelerated by the potential difference (V4-V3=second accelerating voltage) given between the secondary electron multiplying plate 61 and the MCP 71, enter the MCP 71, and are multiplied. Become a signal.

(4)一方、試料3で反射した反射電子42は1次電子ビーム1の軸に近い場所を通過するため、2次電子増倍板62は出来る限り1次電子ビーム1の軸に近づけて図示のように配置する。発生した反射電子42はほぼ1次電子ビーム1のエネルギーを持って上昇するが、2次電子発生板62の電位を制御することによって2次電子を発生するために最適なエネルギーで2次電子発生板62に衝突し大量の第2の2次電子43を発生する。発生した第2の2次電子43は2次電子発生板62とMCP72との間に与えられた電位差(V6−V5)によって吸引されてMCP72に入射し、MCP72にて増倍され電気信号に変換される。 (4) On the other hand, since the backscattered electrons 42 reflected by the sample 3 pass through a place close to the axis of the primary electron beam 1, the secondary electron multiplier 62 is shown as close to the axis of the primary electron beam 1 as possible. Place it like. The generated backscattered electrons 42 rise with the energy of the primary electron beam 1, but the secondary electrons are generated at the optimum energy for generating secondary electrons by controlling the potential of the secondary electron generation plate 62. It collides with the plate 62 and generates a large amount of second secondary electrons 43. The generated second secondary electrons 43 are attracted by the potential difference (V6-V5) given between the secondary electron generating plate 62 and the MCP 72, enter the MCP 72, are multiplied by the MCP 72, and are converted into an electric signal. To be done.

以上のようにして、試料3に1次電子ビーム1を照射して平面走査した際に発生した低いエネルギーの第1の2次電子4および高いエネルギーの反射電子42をそれぞれ独立に増倍・検出することが可能となる。尚、反射電子の検出をより確実にするために、1次電子ビーム1の入射角を少し傾斜させて、反射電子がしっかりと反射板にあたるようにすることもできる。あるいは、反射電子用の2次電子発生板62をリペラー電極5の内側にまで張り出してもよい。 As described above, the low-energy first secondary electrons 4 and the high-energy reflected electrons 42 generated when the sample 3 is irradiated with the primary electron beam 1 and scanned in the plane are independently multiplied and detected. It becomes possible to do. In order to detect the reflected electrons more reliably, the incident angle of the primary electron beam 1 may be slightly inclined so that the reflected electrons can hit the reflector plate firmly. Alternatively, the secondary electron generating plate 62 for backscattered electrons may be extended to the inside of the repeller electrode 5.

図7は、本発明の説明図(その3)を示す。図7は、図6の第1の2次電子4および反射電子42を増倍するときの加速電圧の例を模式的に示す。これは、図6のV1(1次電子ビーム1の電位)、V2(試料3の電位)、V3(2次電子発生板61の電位)、V4(MCP71の電位)、V5(2次電子発生板62の電位)、V6(MCP72の電位)の電位関係を模式的に示したものである。ここでは、V2=0Vとしている。 FIG. 7 is an explanatory diagram (3) of the present invention. FIG. 7 schematically shows an example of the acceleration voltage when multiplying the first secondary electrons 4 and the backscattered electrons 42 of FIG. These are V1 (potential of primary electron beam 1), V2 (potential of sample 3), V3 (potential of secondary electron generating plate 61), V4 (potential of MCP 71), V5 (secondary electron generation) in FIG. The potential relationship between the potential of the plate 62) and V6 (potential of the MCP 72) is schematically shown. Here, V2=0V.

図7において、
・V1=1.5KV:1次電子ビーム1の電位V1が1.5KVを表す。
In FIG.
V1=1.5 KV: The potential V1 of the primary electron beam 1 represents 1.5 KV.

・V2=0付近:試料3の電子V2が0Vを表す。 Near V2=0: electron V2 of sample 3 represents 0V.

・V3=0.3KV:2次電子発生板61の電位V3が0.3KVを表す。 V3=0.3 KV: The potential V3 of the secondary electron generating plate 61 represents 0.3 KV.

・V4=0.4KV:MCP71の電位V4が0.4KVを表す。 V4=0.4KV: The potential V4 of the MCP 71 represents 0.4KV.

・V5=1.5KV:2次電子発生板62の電位V5が1.5KVを表す。ここでは、反射電子42(1次電子ビーム1の電子とほぼ同じ)が衝突するので、1次電子ビーム1の電位とほぼ同じ(若干低い)としたものである。尚、V5は、反射電子42(1次電子ビーム1の電位1.5KV)が衝突して2次電子を発生させればよいので、0ないし1.5KVの範囲内のいずれの電位でも良いが、望ましくは2次電子発生効率が最良となる約300V(図3参照)が良い。 V5=1.5KV: The potential V5 of the secondary electron generating plate 62 represents 1.5KV. Here, since the reflected electrons 42 (which are almost the same as the electrons of the primary electron beam 1) collide with each other, the potential is set to be substantially the same (slightly lower) as the potential of the primary electron beam 1. It should be noted that V5 may be any potential within the range of 0 to 1.5 KV since it is sufficient that the reflected electrons 42 (potential of the primary electron beam 1 is 1.5 KV) collide to generate secondary electrons. It is desirable that the secondary electron generation efficiency is the best at about 300 V (see FIG. 3).

・V6=2.0KV:MCP71の電位V4が2.0KVを表す。 V6=2.0KV: The potential V4 of MCP71 represents 2.0KV.

以上の関係から、試料3と2次電子発生板61との間にはV3−V2=0.3KVの第1の加速電圧、2次電子発生板61とMCP71との間にはV4−V3=0.4KV−0.3KV=0.1KVの第2の加速電圧が印加され、それぞれ加速されることとなる。 From the above relationship, the first accelerating voltage of V3−V2=0.3 KV between the sample 3 and the secondary electron generating plate 61, and V4−V3= between the secondary electron generating plate 61 and the MCP 71. A second accelerating voltage of 0.4 KV-0.3 KV=0.1 KV is applied to accelerate each.

同様に、試料3と2次電子発生板62との間にはV5−V2=1.5KV(望ましくは2次電子発生効率が最大となる約300V(図3参照))の第1の加速電圧、2次電子発生板62とMCP72との間にはV6−V5=0.5KVの加速電圧が印加され、加速されることとなる。 Similarly, a first accelerating voltage of V5-V2=1.5 KV (preferably about 300 V (see FIG. 3) that maximizes the secondary electron generation efficiency) between the sample 3 and the secondary electron generation plate 62. An accelerating voltage of V6-V5=0.5 KV is applied between the secondary electron generating plate 62 and the MCP 72 so that the MCP 72 is accelerated.

図8は、本発明の1実施例構成図(その5)を示す。図8は、MCP7の中心部に設けたリペラー電極5と呼ばれる、電極が長く伸びて、先端が小さく蕾んでいる実施例を示す。 FIG. 8 shows a configuration diagram (5) of an embodiment of the present invention. FIG. 8 shows an embodiment called a repeller electrode 5 provided at the center of the MCP 7, in which the electrode is elongated and the tip is budded small.

図8に示すように、電子ビーム走査を行う偏向系(電子ビーム偏向装置)9が備わっており、1次電子ビーム1を偏向し試料3の表面を2次元走査(X方向およびY方向に走査)する。1次電子ビーム1の太さは精々100ミクロン程度のオーダーであるが、電子ビームを走査した際に対物レンズ2で発生する収差を小さくするために、対物レンズ2の中心を1次電子ビーム1が通過するように2段偏向する。2段偏向を行った場合、図に示したように、MCP7を通過する1次電子ビーム1は最大数mmと大きく振られた状態にあるため、MCP7の内壁に衝突しないように比較的大きな穴が開いている。 As shown in FIG. 8, a deflection system (electron beam deflection device) 9 for performing electron beam scanning is provided, and the primary electron beam 1 is deflected to scan the surface of the sample 3 two-dimensionally (scan in the X and Y directions). ) Do. The thickness of the primary electron beam 1 is at most on the order of about 100 microns, but the center of the objective lens 2 is placed at the center of the objective lens 2 in order to reduce the aberration generated in the objective lens 2 when the electron beam is scanned. Is deflected in two steps so that When the two-stage deflection is performed, as shown in the figure, the primary electron beam 1 passing through the MCP 7 is in a state of being largely shaken with a maximum of several mm, so that a relatively large hole is formed so as not to collide with the inner wall of the MCP 7. Is open.

振られた1次電子ビーム1は最終的には数nmの大きさに絞られるため、試料3に向かって、円錐状に1次電子ビーム1の軌跡範囲は小さくなる。つまり、MCP7に近い場所では1次電子ビーム1の走査に影響しないように大きな開口が必要であるが、対物レンズ2に近づくにつれて、1次電子ビーム1の走査に必要な軌跡範囲は狭くなるため、小さな開口にしても1次電子ビーム1の走査を妨げないように出来る。 Since the oscillated primary electron beam 1 is finally narrowed down to a size of several nm, the trajectory range of the primary electron beam 1 becomes conical toward the sample 3. In other words, a large aperture is required so as not to affect the scanning of the primary electron beam 1 at a place near the MCP 7, but the locus range required for scanning the primary electron beam 1 becomes narrower as it approaches the objective lens 2. Even with a small opening, the scanning of the primary electron beam 1 can be prevented.

本実施例では、MCP7から細長くリペラー電極5が対物レンズ2の方向(軸上の方向)に延び、先端が小さくなっている。このリペラー電極5には数百ボルトの負電圧が掛かっており、試料3の表面で発生した2次電子(第1の2次電子)4が穴の中心部(軸上の穴)を抜けて行ってしまうのを阻止している。発生した第1の2次電子4は鏡筒(コラム)の上方に行くにつれ加速するためエネルギーが高く成る。2次電子4が発生した直後であれば、加速が十分でないので小さなエネルギーで穴を通り抜けてしまうのを防止できる。 In the present embodiment, the repeller electrode 5 is elongated and extends from the MCP 7 in the direction of the objective lens 2 (axial direction), and the tip is small. A negative voltage of several hundred volts is applied to the repeller electrode 5, and the secondary electrons (first secondary electrons) 4 generated on the surface of the sample 3 pass through the center of the hole (the hole on the shaft). It prevents you from going. The generated first secondary electrons 4 are accelerated as they go above the lens barrel (column), so that the energy becomes higher. Immediately after the secondary electrons 4 are generated, the acceleration is not sufficient, so that it is possible to prevent the electrons from passing through the hole with a small energy.

本実施例では、2次電子発生地点に近い位置にリペラー電極5を配置し、穴の大きさを、数百ミクロンまで小さく出来るので、試料3で発生した2次電子4が穴を抜けて行くのを確実に防止できる。 In this embodiment, the repeller electrode 5 is arranged at a position near the secondary electron generation point, and the size of the hole can be reduced to several hundreds of microns. Therefore, the secondary electron 4 generated in the sample 3 goes out of the hole. Can be reliably prevented.

図9は、本発明の説明図(その4)を示す。図9は、図8のリペラー電極5の先端部分における2次電子(第1の2次電子)4の振る舞いを模式的に示したものである。 FIG. 9 shows an explanatory view (No. 4) of the present invention. FIG. 9 schematically shows the behavior of the secondary electrons (first secondary electrons) 4 at the tip portion of the repeller electrode 5 of FIG.

図9において、試料3の表面に1次電子ビーム(例えば1.5KV)1を照射しつつ平面走査した際に、2次電子(第1の2次電子)4が放出され、対物レンズ2の強磁界により図示のように軸上を螺旋状に回転しながら上方向の図示外の第1の加速電圧の印加された2次電子発生板6に向けて吸引される。この際、試料3から放出された2次電子(第1の2次電子)4の可及的に近い、いまだ加速されていない部分に図示の先が少し細くなった円筒状のリペラー電極5を配置して負の電圧(例えばー100V)を印加することで、効率的に当該第1の2次電子4は軸上からそれた当該リペラー電極5の外側に押しやり、図示のような軌道を上方向に配置した図示外の2次電子発生板6に向けて加速し、衝突して2次電子(第2の2次電子41)を発生させることが可能となる。 In FIG. 9, when the surface of the sample 3 is irradiated with a primary electron beam (for example, 1.5 KV) 1 and plane-scanned, secondary electrons (first secondary electrons) 4 are emitted and the objective lens 2 The magnetic field is attracted toward the secondary electron generating plate 6 to which the first accelerating voltage (not shown) is applied in the upward direction while rotating spirally on the axis as shown in the figure. At this time, a cylindrical repeller electrode 5 with a slightly tapered tip is attached to a portion of the secondary electron (first secondary electron) 4 emitted from the sample 3 which is as close as possible and has not been accelerated yet. By arranging and applying a negative voltage (eg, −100 V), the first secondary electrons 4 are efficiently pushed from the axis to the outside of the repeller electrode 5 and the trajectory as shown in the drawing is obtained. It becomes possible to accelerate toward the secondary electron generating plate 6 (not shown) arranged in the upper direction and collide with each other to generate secondary electrons (secondary secondary electrons 41).

図10は、本発明の説明図(その5)を示す。図10は、2次電子発生板6の表面の構造例を模式的に示す。 FIG. 10 is an explanatory diagram (5) of the present invention. FIG. 10 schematically shows a structural example of the surface of the secondary electron generating plate 6.

図10において、2次電子発生板6上では、電子(第1の2次電子4、反射電子41等)は物質に照射されると深く潜り込み散乱を起こす。散乱した電子のうち物質の表面から10nm程度の距離にある電子が、物質外部に2次電子として取り出される。そのため、試料3に垂直に電子ビームを照射した場合よりも、斜め方向から照射した場合の方が沢山の2次電子が放出される。図10はこの性質を利用して沢山の2次電子を2次電子発生板6から放出させる方法の例を示す。 In FIG. 10, on the secondary electron generating plate 6, electrons (first secondary electrons 4, backscattered electrons 41, etc.) deeply dive and scatter when a substance is irradiated. Of the scattered electrons, the electrons at a distance of about 10 nm from the surface of the substance are extracted as secondary electrons outside the substance. Therefore, more secondary electrons are emitted when the sample 3 is obliquely irradiated than when the sample 3 is vertically irradiated with the electron beam. FIG. 10 shows an example of a method for emitting a lot of secondary electrons from the secondary electron generating plate 6 by utilizing this property.

図10の(a)は、2次電子発生板6の表面に短冊状材料を設けてこの上に電子増倍膜を形成した例を示す。この例では、短冊状(柱状)構造を持つ例えばカーボンナノチューブの材料の上に電子増倍材料を形成した例(形成、塗布等)を示す。カーボンナノチューブはその名が示す通り、数nmから数十nmの穴径を持つ柱状物質である。現在では、容易に特定の方向に配向したカーボンナノチューブのシートを作ることが可能である。カーボンナノチューブ自身あるいはその表面に電子放出材料を被覆することで、沢山の2次電子を放出させることが可能となる。 FIG. 10A shows an example in which a strip-shaped material is provided on the surface of the secondary electron generating plate 6 and an electron multiplication film is formed thereon. In this example, an example (formation, coating, etc.) in which an electron multiplying material is formed on a material such as a carbon nanotube having a strip-shaped (columnar) structure is shown. As the name implies, carbon nanotubes are columnar substances having a hole diameter of several nm to several tens of nm. At present, it is possible to easily make a sheet of carbon nanotubes oriented in a specific direction. A large amount of secondary electrons can be emitted by coating the carbon nanotube itself or its surface with an electron emitting material.

図10の(b)は、2次電子発生板6の表面に針円周状材料を設けてこの上に電子増倍膜を形成した例を示す。図示の針状の材料を表面に設けてこの上に電子増倍膜を形成したので、物質に入射した電子から表面までの距離が短くなるため、内部散乱した2次電子が沢山外部に放出させることが可能となる。 FIG. 10B shows an example in which a needle circumferential material is provided on the surface of the secondary electron generating plate 6 and an electron multiplying film is formed thereon. Since the needle-shaped material shown in the drawing is provided on the surface and the electron multiplication film is formed on the surface, the distance from the electron incident on the substance to the surface is shortened, so that many secondary electrons internally scattered are emitted to the outside. It becomes possible.

図10の(c)は、2次電子発生板6の表面にナノオーダーの粒子状材料を設けてこの上に電子増倍膜を形成した例を示す。図示の粒子状の材料を表面に設けてこの上に電子増倍膜を形成したので、物質に入射した電子から表面までの距離が短くなるため、内部散乱した2次電子を沢山外部に放出させることが可能となる。尚、ナノ粒子そのものを電子増倍材料から形成してもよい。 FIG. 10C shows an example in which a nano-order particulate material is provided on the surface of the secondary electron generating plate 6 and the electron multiplying film is formed thereon. Since the particle-shaped material shown in the figure is provided on the surface and the electron multiplication film is formed on this, the distance from the electron incident on the substance to the surface is shortened, and a large amount of internally scattered secondary electrons are emitted to the outside. It becomes possible. The nanoparticles themselves may be formed from the electron multiplying material.

以上のような2次電子発生板6の構造を採用すると、当該2次電子発生板6を入射する第1の2次電子4、反射電子42に対して傾斜しなくても電子増倍効率を高めることが可能となる。 When the structure of the secondary electron generating plate 6 as described above is adopted, the electron multiplication efficiency can be improved even if the secondary electron generating plate 6 is not inclined with respect to the incident secondary electron 4 and reflected electron 42. It is possible to raise it.

図11は、本発明の説明図(その6)を示す。図11は、図10の2次電子発生板6の表面の1部を拡大し、2次電子の発生・放出の様子を模式的に表したものである。加速された第1の2次電子4(あるいは反射電子42)が2次電子発生板6の表面の図9のいずれかの形状の材料に照射(衝突)すると、2次電子が放出される。2次電子の発生は、材料の表面近傍で発生したもののみが外部に放出されるので、材料に垂直に入射するよりも斜めに入射した方が効率的に放出される(Cosθに比例)。図11に図示のように突起(短冊状、針状、粒子状など)に加速された第1の2次電子4が入射すると、その反射方向を中心にガウス分布で2次電子が放出されるので、可及的に材料の斜め方向が入射させ、2次電子発生効率を高めることが望ましい。 FIG. 11 is an explanatory diagram (6) of the present invention. FIG. 11 is an enlarged view of a part of the surface of the secondary electron generating plate 6 in FIG. 10 and schematically shows how secondary electrons are generated and emitted. When the accelerated first secondary electrons 4 (or the reflected electrons 42) irradiate (collide) with the material of any shape in FIG. 9 on the surface of the secondary electron generating plate 6, secondary electrons are emitted. As for the generation of secondary electrons, only those generated in the vicinity of the surface of the material are emitted to the outside. Therefore, oblique electrons are efficiently emitted (proportional to Cos θ) rather than being incident vertically on the material. As shown in FIG. 11, when the first secondary electrons 4 accelerated into a protrusion (a strip shape, a needle shape, a particle shape, etc.) are incident, the secondary electrons are emitted with a Gaussian distribution around the reflection direction. Therefore, it is desirable that the oblique direction of the material is incident as much as possible to increase the secondary electron generation efficiency.

本発明の1実施例構成図である。It is a block diagram of 1 Example of this invention. 本発明の1実施例構成図(その2)である。It is a 1 block diagram (2) of 1 Example of this invention. 本発明の説明図である。It is explanatory drawing of this invention. 本発明の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of this invention. 本発明の1実施例構成図(その3)である。FIG. 3 is a configuration diagram (3) of an embodiment of the present invention. 本発明の1実施例構成図(その4)である。FIG. 4 is a configuration diagram (4) of the first embodiment of the present invention. 本発明の説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) of this invention. 本発明の1実施例構成図(その5)である。FIG. 5 is a configuration diagram (5) of one embodiment of the present invention. 本発明の説明図(その4)である。It is explanatory drawing (the 4) of this invention. 本発明の説明図(その5)である。It is explanatory drawing (the 5) of this invention. 本発明の説明図(その6)である。It is explanatory drawing (the 6) of this invention.

1:1次電子ビーム
2:対物レンズ
3:試料
4:第1の2次電子
41、43:第2の2次電子
42:反射電子、
5:リペラー電極
6,61,62:2次電子発生板
7,71.72:MCP
8:APD
9:偏向系
10:2次電子放出材料
1: primary electron beam 2: objective lens 3: sample 4: first secondary electron 41, 43: second secondary electron 42: reflected electron
5: Repeller electrode 6, 61, 62: Secondary electron generating plate 7, 71.72: MCP
8: APD
9: Deflection system 10: Secondary electron emission material

Claims (9)

電子を試料に照射して当該試料から放出あるいは反射された電子を検出・増幅する電子検出装置において、
所定加速電圧のエネルギーを有する1次電子ビームを細く絞って試料に照射する磁界型の対物レンズと、
前記細く絞られた1次電子ビームを試料上で走査するように当該1次電子ビームを偏向する偏向装置と、
前記1次電子ビームを前記試料の方向に通過させる穴を有し、かつ前記細く絞られた1次電子ビームを前記試料に照射して走査した際に放出された第1の2次電子を加速する正の第1の加速電圧を印加し、かつ前記磁界型の対物レンズの磁界の作用により前記試料から放出された前記第1の2次電子を軸上を螺旋回転しつつ前記第1の加速電圧の印加された方向に向けて加速すると共に該第1の加速電圧で加速された第1の2次電子が衝突したときに増倍された第2の2次電子を発生させる、前記第1の2次電子を加速して吸引して衝突させる2次電子発生板と、
前記1次電子ビームを前記試料の方向に通過させる穴を有すると共に前記第1の2次電子を前記2次電子発生板の方向に通過させる穴を有し、かつ前記2次電子発生板で前記増倍された第2の2次電子を加速する正の第2の加速電圧を印加すると共に該第2の加速電圧で加速された増倍された2次電子を更に増倍する、前記第2の2次電子を加速して吸引して衝突させるMCPと、
該MCPで増倍された2次電子を検出するアノードと
を備えたことを特徴とする電子検出装置。
In an electron detection device that irradiates an electron with a sample and detects and amplifies the electron emitted or reflected from the sample,
A magnetic field type objective lens that squeezes a primary electron beam having a predetermined acceleration voltage energy and irradiates the sample with the beam.
A deflection device for deflecting the primary electron beam so that the primary electron beam narrowed down is scanned on a sample;
The sample has a hole for passing the primary electron beam in the direction of the sample, and accelerates the first secondary electron emitted when the sample is irradiated with the narrowed primary electron beam and scanned. A first positive acceleration voltage is applied , and the first secondary electrons emitted from the sample by the action of the magnetic field of the magnetic field type objective lens are spirally rotated on the axis while the first acceleration is performed. Accelerating in the direction in which the voltage is applied and generating second secondary electrons multiplied when the first secondary electrons accelerated by the first accelerating voltage collide . Secondary electron generating plate that accelerates and attracts the secondary electrons of
The secondary electron generating plate has a hole for passing the primary electron beam in the direction of the sample and a hole for passing the first secondary electron in the direction of the secondary electron generating plate. further multiply the secondary electrons multiplied are accelerated by an acceleration voltage of the second applies a positive second acceleration voltage for accelerating the second secondary electrons multiplied, the second MCP that accelerates and attracts secondary electrons of
And an anode that detects secondary electrons multiplied by the MCP.
前記2次電子発生板の前記1次電子ビームが通過する穴の部分に、試料から放出された前記第1の2次電子が当該1次電子ビームの走行経路の逆方向への走行を抑止する負の電圧を印加した、中心に前記1次電子ビームが通過する穴を有するリペラー電極を設けたことを特徴とする請求項1記載の電子検出装置。 In the hole portion of the secondary electron generating plate through which the primary electron beam passes, the first secondary electrons emitted from the sample are prevented from traveling in the opposite direction of the traveling path of the primary electron beam. The electron detector according to claim 1, wherein a repeller electrode having a hole through which the primary electron beam passes, to which a negative voltage is applied, is provided in the center. 前記2次電子発生板に前記第1の2次電子が衝突して前記2の2次電子を発生させる面を、前記1次電子ビームの走行方向に対して凸状にし、該第2の2次電子の増倍効率を高めたことを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の電子検出装置。 A surface for generating the second secondary electron said first secondary electrons to the secondary electron generating plate collides, and a convex shape with respect to the traveling direction of the primary electron beam, the second 3. The electron detection device according to claim 1, wherein the multiplication efficiency of secondary electrons is increased. 前記2次電子発生板の表面に短冊状、針円周状、あるいは粒子状の2次電子放出材料を形成したことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の電子検出装置。 The electron detection device according to claim 1, wherein a strip-shaped, needle-circular, or particle-shaped secondary electron emitting material is formed on the surface of the secondary electron generating plate. .. 前記MCPを円周方向および半径方向のいずれか1方向以上に複数に分割し、分割検出・増幅可能にしたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電子検出装置。 The electronic detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the MCP is divided into a plurality of portions in at least one of a circumferential direction and a radial direction to enable division detection and amplification. 前記MCPを前記2次電子発生板の方向に傾けたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載に電子検出装置。 The electron detection device according to claim 1, wherein the MCP is tilted toward the secondary electron generation plate. 前記MCPをAPDに置き換えたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の電子検出装置。 7. The electron detection device according to claim 1, wherein the MCP is replaced with APD. 前記2次電子発生板と前記MCPとの組を、前記1次電子ビームの軌道に同軸に2組設け、内側の1組で試料から放出された反射電子を検出・増倍し、外側の1組で試料から放出された前記第1の2次電子を検出・増倍することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の電子検出装置。 Two sets of the secondary electron generating plate and the MCP are provided coaxially with the trajectory of the primary electron beam, one set of the inner side detects and multiplies backscattered electrons emitted from the sample, and one set of the outer side. The electron detection device according to claim 1, wherein the first secondary electrons emitted from the sample are detected and multiplied as a set. 電子を試料に照射して当該試料から放出あるいは反射された電子を検出・増幅する電子検出方法において、
所定加速電圧のエネルギーを有する1次電子ビームを細く絞って試料に照射する磁界型の対物レンズと、
前記細く絞られた1次電子ビームを試料上で走査するように当該1次電子ビームを偏向する偏向装置とを設け、
2次電子発生板は、第1の2次電子を加速して吸引して衝突させるものであって、前記1次電子ビームを前記試料の方向に通過させる穴を有し、前記細く絞られた1次電子ビームを前記試料に照射して走査した際に放出された第1の2次電子を加速する正の第1の加速電圧を印加し、かつ前記磁界型の対物レンズの磁界の作用により前記試料から放出された前記第1の2次電子を軸上を螺旋回転しつつ前記第1の加速電圧の印加された方向に向けて加速すると共に該第1の加速電圧で加速された第1の2次電子が衝突したときに増倍された第2の2次電子を発生させ、
MCPは、前記第2の2次電子を加速して吸引して衝突させるものであって、前記1次電子ビームを前記試料の方向に通過させる穴を有すると共に前記第1の2次電子を前記2次電子発生板の方向に通過させる穴を有し、前記2次電子発生板で前記増倍された第2の2次電子を加速する正の第2の加速電圧を印加すると共に該第2の加速電圧で加速されて増倍された2次電子を更に増倍し、
アノードは、前記MCPで増倍された2次電子を検出する
ことを特徴とする電子検出方法。
In an electron detection method for irradiating a sample with an electron and detecting and amplifying the electron emitted or reflected from the sample,
A magnetic field type objective lens which squeezes a primary electron beam having a predetermined acceleration voltage energy and irradiates the sample with the beam;
A deflection device for deflecting the primary electron beam so that the narrowed primary electron beam is scanned on the sample,
The secondary electron generating plate is for accelerating and attracting the first secondary electrons to collide with them, and has a hole for passing the primary electron beam in the direction of the sample, and is narrowed down. By applying a positive first acceleration voltage for accelerating the first secondary electrons emitted when the sample is irradiated with the primary electron beam and scanned, and by the action of the magnetic field of the magnetic field type objective lens. The first secondary electrons emitted from the sample are accelerated in the direction in which the first acceleration voltage is applied while spirally rotating on the axis, and the first secondary electrons are accelerated by the first acceleration voltage. When the secondary electrons of collide with each other, they generate a second secondary electron that is multiplied,
The MCP is for accelerating and attracting the second secondary electrons to cause them to collide, and has a hole for passing the primary electron beam in the direction of the sample, and the first secondary electrons for the MCP. The secondary electron generating plate has a hole to pass therethrough, and a positive second accelerating voltage for accelerating the multiplied second secondary electron by the secondary electron generating plate is applied to the second electron generating plate. The secondary electrons accelerated and multiplied by the acceleration voltage of
An electron detection method, wherein the anode detects secondary electrons multiplied by the MCP.
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