JP2003208865A - 検出装置および検出方法 - Google Patents
検出装置および検出方法Info
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- JP2003208865A JP2003208865A JP2002332254A JP2002332254A JP2003208865A JP 2003208865 A JP2003208865 A JP 2003208865A JP 2002332254 A JP2002332254 A JP 2002332254A JP 2002332254 A JP2002332254 A JP 2002332254A JP 2003208865 A JP2003208865 A JP 2003208865A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 単位時間当たりに取得可能な位置情報量が増
加した検出装置および方法を提供する。 【解決手段】 検出領域（１９）に到達した荷電粒子の
強度分布を集積して得た位置情報を含む画像を供給する
少なくとも１つの位置敏感型検出器（１７）と、上記位
置敏感型検出器（１７）によって供給された上記画像を
受け取るための制御器（４７）とを備えた検出装置であ
って、上記検出装置装置には、上記荷電粒子ビーム
（５）を上記複数の検出器（１７）から選択される１つ
の検出器（１７）の検出領域（１９）へと向かわせる偏
向器（３）が設けられ、上記偏向器（３）は上記制御器
（４７）によって制御されて、上記ビーム（５）を向か
わせる上記１つの検出器（１７）を選択する。
加した検出装置および方法を提供する。 【解決手段】 検出領域（１９）に到達した荷電粒子の
強度分布を集積して得た位置情報を含む画像を供給する
少なくとも１つの位置敏感型検出器（１７）と、上記位
置敏感型検出器（１７）によって供給された上記画像を
受け取るための制御器（４７）とを備えた検出装置であ
って、上記検出装置装置には、上記荷電粒子ビーム
（５）を上記複数の検出器（１７）から選択される１つ
の検出器（１７）の検出領域（１９）へと向かわせる偏
向器（３）が設けられ、上記偏向器（３）は上記制御器
（４７）によって制御されて、上記ビーム（５）を向か
わせる上記１つの検出器（１７）を選択する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、検出装置および検
出方法に関する。
出方法に関する。
【０００２】本発明は特に、荷電粒子ビームに含まれる
位置情報を検出するための検出装置および検出方法を提
供するものである。上記荷電粒子は、特に電子であって
もよい。したがって、本発明は、特に電子顕微鏡観察の
分野に関するものである。
位置情報を検出するための検出装置および検出方法を提
供するものである。上記荷電粒子は、特に電子であって
もよい。したがって、本発明は、特に電子顕微鏡観察の
分野に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にお
いては、例えば米国特許第５，５７８，８２１号に開示
されているように、観察対象物のある一点（画素）に電
子ビームを集束させている。上記集束ビームの電子によ
って上記対象物内で発生した後方散乱電子、二次電子ま
たは透過電子を、各用途に応じて設けられた検出装置に
よって検出する。また、上記対象物上における上記集束
ビームの到達位置を変更するために偏向器が用いられて
いる。上記検出装置自体は位置敏感型ではないが、全て
の後方散乱電子、二次電子、または透過電子を一括して
受光する。しかしながら、上記検出装置によって検出さ
れた後方散乱電子、二次電子、または透過電子の強度
を、上記偏向器によって決定される上記対象物上におけ
る上記集束ビームの到達位置に対応させることにより、
上記観察対象物の位置情報を含む画像を得ることができ
る。上記偏向器は、上記ビームを上記対象物の異なる画
素上に連続的に走査する役割を果たしており、これによ
り異なる個所に対応させられた強度が検出されて、位置
情報を含む上記対象物の画像が形成される。このような
検出方法は、上記対象物における１つの画素のみから発
生する荷電粒子の強度を継続的に検出するため非常に時
間がかかっていた。
いては、例えば米国特許第５，５７８，８２１号に開示
されているように、観察対象物のある一点（画素）に電
子ビームを集束させている。上記集束ビームの電子によ
って上記対象物内で発生した後方散乱電子、二次電子ま
たは透過電子を、各用途に応じて設けられた検出装置に
よって検出する。また、上記対象物上における上記集束
ビームの到達位置を変更するために偏向器が用いられて
いる。上記検出装置自体は位置敏感型ではないが、全て
の後方散乱電子、二次電子、または透過電子を一括して
受光する。しかしながら、上記検出装置によって検出さ
れた後方散乱電子、二次電子、または透過電子の強度
を、上記偏向器によって決定される上記対象物上におけ
る上記集束ビームの到達位置に対応させることにより、
上記観察対象物の位置情報を含む画像を得ることができ
る。上記偏向器は、上記ビームを上記対象物の異なる画
素上に連続的に走査する役割を果たしており、これによ
り異なる個所に対応させられた強度が検出されて、位置
情報を含む上記対象物の画像が形成される。このような
検出方法は、上記対象物における１つの画素のみから発
生する荷電粒子の強度を継続的に検出するため非常に時
間がかかっていた。
【０００４】米国特許第６，０８７，６５９号は、二次
元的に延びる対象物上の領域を一次電子で照射し、上記
対象物から発せられる二次電子を、光学結像系を用いて
位置敏感型検出器に結像させる電子顕微鏡検出装置を開
示している。米国特許第５，５７８，８２１号に開示さ
れる上記システムとは対照的に、かかる検出装置によれ
ば、偏向器によって１つ１つの画素を順次走査する必要
がない。それどころか、対象物における多数の画素を、
上記位置敏感型検出器を用いて同時に検出することが可
能になる。このため、位置情報を含んだ対象物の画像は
上記位置敏感型検出器によって即座に供給されるので、
１つ１つの画素を順次組み立てることによってこのよう
な画像を構成する必要がなくなる。
元的に延びる対象物上の領域を一次電子で照射し、上記
対象物から発せられる二次電子を、光学結像系を用いて
位置敏感型検出器に結像させる電子顕微鏡検出装置を開
示している。米国特許第５，５７８，８２１号に開示さ
れる上記システムとは対照的に、かかる検出装置によれ
ば、偏向器によって１つ１つの画素を順次走査する必要
がない。それどころか、対象物における多数の画素を、
上記位置敏感型検出器を用いて同時に検出することが可
能になる。このため、位置情報を含んだ対象物の画像は
上記位置敏感型検出器によって即座に供給されるので、
１つ１つの画素を順次組み立てることによってこのよう
な画像を構成する必要がなくなる。
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ ６，１８４，５２６ Ｂ１
【０００６】
【特許文献２】ＵＳ ６，４５２，１９０ Ｂ１
【０００７】
【特許文献３】ＵＳ ５，８９２，２２４号
【０００８】
【特許文献４】特開２０００−１６４１６７号公報
【０００９】
【特許文献５】ＷＯ ９０／０３０４３ Ａ１
【００１０】
【特許文献６】ＤＥ ３９ ２８ ８３６ Ａ１
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな検出方法において、位置敏感型検出器として従来の
ＣＣＤ検出器を用いた場合、単位時間当たりに取得でき
る対象物の位置情報量は限られており、高度な用途にお
いては少なすぎるという問題があった。
うな検出方法において、位置敏感型検出器として従来の
ＣＣＤ検出器を用いた場合、単位時間当たりに取得でき
る対象物の位置情報量は限られており、高度な用途にお
いては少なすぎるという問題があった。
【００１２】したがって、本発明は、荷電粒子ビームに
含まれる位置情報を検出するための検出装置および検出
方法であって、単位時間当たりに取得可能な位置情報量
が増加した装置および方法を提供することを目的とす
る。
含まれる位置情報を検出するための検出装置および検出
方法であって、単位時間当たりに取得可能な位置情報量
が増加した装置および方法を提供することを目的とす
る。
【００１３】本発明はさらに、対象物の位置情報の検出
を、より速い速度で可能にする電子顕微鏡装置、特に、
後方散乱電子顕微鏡および／または二次電子顕微鏡およ
び／または透過電子顕微鏡および／または光電子顕微鏡
を提供することを目的とする。
を、より速い速度で可能にする電子顕微鏡装置、特に、
後方散乱電子顕微鏡および／または二次電子顕微鏡およ
び／または透過電子顕微鏡および／または光電子顕微鏡
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る検出装置
は、荷電粒子ビームに含まれる位置情報を検出するため
の検出装置であって、検出領域を有し、上記検出領域に
到達した荷電粒子の、その到達位置によって左右される
強度分布を、時間という観点において集積して得た位置
情報を含む画像を供給する少なくとも１つの位置敏感型
検出器と、上記少なくとも１つの位置敏感型検出器によ
って供給された上記画像を受け取るための制御器とを有
し、上記位置敏感型検出器が複数設けられていること、
ならびに上記荷電粒子ビームを上記複数の検出器から選
択される１つの検出器の検出領域へと向かわせる偏向器
が設けられ、上記偏向器は上記制御器によって制御され
て、上記ビームを向かわせる上記１つの検出器を上記複
数の検出器から選択することを特徴とする。
は、荷電粒子ビームに含まれる位置情報を検出するため
の検出装置であって、検出領域を有し、上記検出領域に
到達した荷電粒子の、その到達位置によって左右される
強度分布を、時間という観点において集積して得た位置
情報を含む画像を供給する少なくとも１つの位置敏感型
検出器と、上記少なくとも１つの位置敏感型検出器によ
って供給された上記画像を受け取るための制御器とを有
し、上記位置敏感型検出器が複数設けられていること、
ならびに上記荷電粒子ビームを上記複数の検出器から選
択される１つの検出器の検出領域へと向かわせる偏向器
が設けられ、上記偏向器は上記制御器によって制御され
て、上記ビームを向かわせる上記１つの検出器を上記複
数の検出器から選択することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明は、荷電粒子ビームに含ま
れる位置情報を、該情報を含む画像を供給する少なくと
も１つの位置敏感型検出器と、上記検出器によって供給
された上記画像を受け取る制御器とによって検出する検
出装置である。上記検出器内に画像を形成するために、
上記検出器の照射を行う、すなわち、位置情報を含む上
記粒子ビームを上記検出器の検出領域へと向かわせる。
そして、上記検出器は、上記検出領域に到達する上記粒
子ビームの、その到達位置によって左右される照射強度
の分布を、時間という観点において集積する。検出領域
に到達する上記粒子ビームの、到達位置に従って集積し
た上記強度により、上記検出器によって供給される画像
の基礎が形成される。
れる位置情報を、該情報を含む画像を供給する少なくと
も１つの位置敏感型検出器と、上記検出器によって供給
された上記画像を受け取る制御器とによって検出する検
出装置である。上記検出器内に画像を形成するために、
上記検出器の照射を行う、すなわち、位置情報を含む上
記粒子ビームを上記検出器の検出領域へと向かわせる。
そして、上記検出器は、上記検出領域に到達する上記粒
子ビームの、その到達位置によって左右される照射強度
の分布を、時間という観点において集積する。検出領域
に到達する上記粒子ビームの、到達位置に従って集積し
た上記強度により、上記検出器によって供給される画像
の基礎が形成される。
【００１６】上記画像は、到達位置に従って集積した強
度に相当する位置情報を含む。例えば、上記画像は、特
に２進データまたはアナログ信号として、電子的に表示
できる。
度に相当する位置情報を含む。例えば、上記画像は、特
に２進データまたはアナログ信号として、電子的に表示
できる。
【００１７】本発明は、位置敏感型検出器が複数設けら
れていること、ならびに荷電粒子ビームを上記複数の検
出器から選択される一検出器の検出領域へと向かわせる
偏向器が設けられ、上記偏向器は制御器によって制御さ
れて上記複数の検出器から上記ビームを向かわせる検出
器を選択することを特徴とする。
れていること、ならびに荷電粒子ビームを上記複数の検
出器から選択される一検出器の検出領域へと向かわせる
偏向器が設けられ、上記偏向器は制御器によって制御さ
れて上記複数の検出器から上記ビームを向かわせる検出
器を選択することを特徴とする。
【００１８】本発明は、以下の知見に基づいている。
【００１９】位置敏感型検出器が１つしか設けられてい
ない従来の検出装置においては、上記検出器が位置情報
を含む画像を読み取る速度は限られている。なぜなら、
上記検出器には、上記検出器自体がそれ以上の画像情報
を受け取れない、すなわち、その検出領域に到達する照
射強度をそれ以上集積しない休止時間が存在するからで
ある。この休止時間の間は、上記検出器は休止状態にあ
る。
ない従来の検出装置においては、上記検出器が位置情報
を含む画像を読み取る速度は限られている。なぜなら、
上記検出器には、上記検出器自体がそれ以上の画像情報
を受け取れない、すなわち、その検出領域に到達する照
射強度をそれ以上集積しない休止時間が存在するからで
ある。この休止時間の間は、上記検出器は休止状態にあ
る。
【００２０】通常、この休止時間は、位置情報を含む画
像を上記検出器から各制御器へと伝送するために要する
時間と少なくとも部分的に重複する。上記荷電粒子ビー
ムはこの休止時間の間にも位置情報を提供するが、上記
検出器はこの位置情報を検出できない。したがって、上
記荷電粒子ビームによって位置情報が提供されているに
も関らずこのような位置情報が検出されない時間を減少
させることにより、上記検出装置によって単位時間当た
りに検出される位置情報の量を増加させることが可能で
ある。
像を上記検出器から各制御器へと伝送するために要する
時間と少なくとも部分的に重複する。上記荷電粒子ビー
ムはこの休止時間の間にも位置情報を提供するが、上記
検出器はこの位置情報を検出できない。したがって、上
記荷電粒子ビームによって位置情報が提供されているに
も関らずこのような位置情報が検出されない時間を減少
させることにより、上記検出装置によって単位時間当た
りに検出される位置情報の量を増加させることが可能で
ある。
【００２１】したがって、本発明においては、位置敏感
型検出器を複数設けている。上記荷電粒子ビームは、常
に、１つの検出器の検出領域にのみ向かっていることが
好ましい。しかしながら、偏向器が設けられているので
上記ビームは偏向可能であり、上記複数の検出器それぞ
れの検出領域へと上記ビームを選択的に向かわせること
ができる。また、ビーム照射が既に行われた検出器の休
止時間の間は、荷電粒子ビームに含まれる位置情報が該
検出器の休止時間においても検出されるように、上記荷
電粒子ビームをその時点で休止状態にない別の検出器へ
と向かわせればよい。
型検出器を複数設けている。上記荷電粒子ビームは、常
に、１つの検出器の検出領域にのみ向かっていることが
好ましい。しかしながら、偏向器が設けられているので
上記ビームは偏向可能であり、上記複数の検出器それぞ
れの検出領域へと上記ビームを選択的に向かわせること
ができる。また、ビーム照射が既に行われた検出器の休
止時間の間は、荷電粒子ビームに含まれる位置情報が該
検出器の休止時間においても検出されるように、上記荷
電粒子ビームをその時点で休止状態にない別の検出器へ
と向かわせればよい。
【００２２】また、設ける検出器の個数については、利
用可能な状態にある検出器が実質的に常に１つ存在する
ように、言い換えれば、休止状態にない検出器が実質的
に常に１つ存在するように設定することが好ましい。ま
た、検出器の個数は、検出器の休止時間を照射時間で割
って上記休止時間に対する上記照射時間の比率を求め、
得られた値に小数点以下の端数がある場合にはそれを切
り上げて次に大きい整数の値を検出器の個数とすること
が好ましい。
用可能な状態にある検出器が実質的に常に１つ存在する
ように、言い換えれば、休止状態にない検出器が実質的
に常に１つ存在するように設定することが好ましい。ま
た、検出器の個数は、検出器の休止時間を照射時間で割
って上記休止時間に対する上記照射時間の比率を求め、
得られた値に小数点以下の端数がある場合にはそれを切
り上げて次に大きい整数の値を検出器の個数とすること
が好ましい。
【００２３】上記検出装置は、時間の経過と共に急速に
変化する対象物の観察にも使用できる。この場合、上記
検出装置は、検出器を１つしか備えていないため上述の
ような休止時間の問題を有する従来の検出装置と比べ
て、単位時間当たりにより多くの画像を取得することが
できる。
変化する対象物の観察にも使用できる。この場合、上記
検出装置は、検出器を１つしか備えていないため上述の
ような休止時間の問題を有する従来の検出装置と比べ
て、単位時間当たりにより多くの画像を取得することが
できる。
【００２４】対象物の観察を行うため、上記検出装置
は、上記対象物の画像または別の方法で形成される対象
物の中間画像を、上記荷電粒子ビームによって上記検出
器の検出領域に結像する光学結像系を備えていることが
好ましい。
は、上記対象物の画像または別の方法で形成される対象
物の中間画像を、上記荷電粒子ビームによって上記検出
器の検出領域に結像する光学結像系を備えていることが
好ましい。
【００２５】さらに、上記検出装置は、静止している対
象物または時間の経過と共に極めて緩慢に変化する対象
物の迅速な観察にも使用できる。この用途においては、
上記光学結像系は、上記対象物の部分領域のみを上記各
検出器の検出領域に結像することが好ましい。この場
合、上記光学結像系を上記制御器によって制御し、上記
検出領域に結像された部分領域を変更することが可能で
ある。これにより、例えば、電子ビームを照射する検出
器として現在選択されている検出器を他の検出器へと変
更するのと実質的に同時に、上記検出器に結像されてい
る上記対象物の上記部分領域を変更することが可能であ
り、よって上記対象物の隣り合う領域を示す複数の部分
画像を連続的に形成することができる。上記検出器に結
像されている上記対象物の上記部分領域は、例えば、上
記対象物の位置を上記検出装置に対して機械的に移動さ
せることによっても変更できる。しかしながら、上記検
出器に結像された上記部分領域を、単に光学パラメータ
を変更することによって変更することも可能であるし、
あるいは光学パラメータの変更と上記対象物の機械的な
移動とを組み合わせて行うことによって変更することも
可能である。
象物または時間の経過と共に極めて緩慢に変化する対象
物の迅速な観察にも使用できる。この用途においては、
上記光学結像系は、上記対象物の部分領域のみを上記各
検出器の検出領域に結像することが好ましい。この場
合、上記光学結像系を上記制御器によって制御し、上記
検出領域に結像された部分領域を変更することが可能で
ある。これにより、例えば、電子ビームを照射する検出
器として現在選択されている検出器を他の検出器へと変
更するのと実質的に同時に、上記検出器に結像されてい
る上記対象物の上記部分領域を変更することが可能であ
り、よって上記対象物の隣り合う領域を示す複数の部分
画像を連続的に形成することができる。上記検出器に結
像されている上記対象物の上記部分領域は、例えば、上
記対象物の位置を上記検出装置に対して機械的に移動さ
せることによっても変更できる。しかしながら、上記検
出器に結像された上記部分領域を、単に光学パラメータ
を変更することによって変更することも可能であるし、
あるいは光学パラメータの変更と上記対象物の機械的な
移動とを組み合わせて行うことによって変更することも
可能である。
【００２６】検出領域に結像される荷電粒子は、例え
ば、イオンまたは陽電子であってもよい。しかしなが
ら、上記検出装置は、特に電子顕微鏡においては電子の
検出に使用されることが好ましい。この場合、検出され
る電子は、後方散乱電子、二次電子、透過電子、または
光電子であることが好ましい。
ば、イオンまたは陽電子であってもよい。しかしなが
ら、上記検出装置は、特に電子顕微鏡においては電子の
検出に使用されることが好ましい。この場合、検出され
る電子は、後方散乱電子、二次電子、透過電子、または
光電子であることが好ましい。
【００２７】検出領域へと送る荷電粒子を発生させるた
めには、少なくとも対象物の部分領域にエネルギーを供
給し、上記対象物の上記部分領域から荷電粒子を放出さ
せる照射系を設けることが好ましい。上記照射系とし
て、電子源、光子源、またはイオン源を用いることがで
きる。
めには、少なくとも対象物の部分領域にエネルギーを供
給し、上記対象物の上記部分領域から荷電粒子を放出さ
せる照射系を設けることが好ましい。上記照射系とし
て、電子源、光子源、またはイオン源を用いることがで
きる。
【００２８】対象物の急速な変化を観察するために好ま
しい実施形態においては、上記照射系は、制御器によっ
て制御されるパルス照射系である。この場合、上記制御
器によって上記照射系を制御し、上記荷電粒子ビームに
よって対象物を結像する検出器として選択されている検
出器を、上記照射系が所定数のエネルギーパルス、特に
ちょうど１エネルギーパルスを上記対象物へと供給する
度に変更することが好ましい。
しい実施形態においては、上記照射系は、制御器によっ
て制御されるパルス照射系である。この場合、上記制御
器によって上記照射系を制御し、上記荷電粒子ビームに
よって対象物を結像する検出器として選択されている検
出器を、上記照射系が所定数のエネルギーパルス、特に
ちょうど１エネルギーパルスを上記対象物へと供給する
度に変更することが好ましい。
【００２９】上記検出装置は、観察対象物の内部または
表面で発生した電子の観察だけでなく、対象物の位置情
報を運搬するように中間の工程で発生した荷電粒子、特
に電子の観察にも使用できる。このような中間の工程と
しては、例えば、観察対象物を光子／電子変換器上に光
学的に結像する光光学的（light-optical）な中間工程
が挙げられる。上記光子／電子変換器は、上記対象物か
ら発せられた光子を、その位置に従って電子へと変換す
る。このようにして得られた電子は、次に上記光学結像
系によって検出領域に結像される。このようにして、光
光学的に観察された対象物の画像の高読み込み速度（hi
gh pick-up rate）が実現される。
表面で発生した電子の観察だけでなく、対象物の位置情
報を運搬するように中間の工程で発生した荷電粒子、特
に電子の観察にも使用できる。このような中間の工程と
しては、例えば、観察対象物を光子／電子変換器上に光
学的に結像する光光学的（light-optical）な中間工程
が挙げられる。上記光子／電子変換器は、上記対象物か
ら発せられた光子を、その位置に従って電子へと変換す
る。このようにして得られた電子は、次に上記光学結像
系によって検出領域に結像される。このようにして、光
光学的に観察された対象物の画像の高読み込み速度（hi
gh pick-up rate）が実現される。
【００３０】上記光学結像系は、上記粒子ビームに含ま
れる位置情報に基づいて位置依存性の極めて高い粒子強
度を得ることができる画像平面または画像領域を提供す
ることが好ましい。また、上記複数の検出器の検出領域
は、実質的にこの画像平面または画像領域内に配置され
ていることが好ましい。上記画像領域は、必ずしも平面
形状でなくてもよく、空間内において屈曲した表面形状
を有していてもよい。上記複数の検出領域は、横並びに
一列に、一次元的に配置されており、また、これに応
じ、上記粒子ビームをそのビーム方向と交差する一方向
に偏向する偏向器が設けられている。しかしながら、上
記検出領域を二次元的な領域において横並びに一列に配
置し、これに応じて、上記粒子ビームをそのビーム方向
と交差する別々の二方向に偏向する偏向器を設けること
もまた同様に有利である。
れる位置情報に基づいて位置依存性の極めて高い粒子強
度を得ることができる画像平面または画像領域を提供す
ることが好ましい。また、上記複数の検出器の検出領域
は、実質的にこの画像平面または画像領域内に配置され
ていることが好ましい。上記画像領域は、必ずしも平面
形状でなくてもよく、空間内において屈曲した表面形状
を有していてもよい。上記複数の検出領域は、横並びに
一列に、一次元的に配置されており、また、これに応
じ、上記粒子ビームをそのビーム方向と交差する一方向
に偏向する偏向器が設けられている。しかしながら、上
記検出領域を二次元的な領域において横並びに一列に配
置し、これに応じて、上記粒子ビームをそのビーム方向
と交差する別々の二方向に偏向する偏向器を設けること
もまた同様に有利である。
【００３１】上記検出器は、半導体検出器であることが
好ましく、特に、ＣＣＤ検出器および／またはＣＩＤ検
出器であることが好ましい。
好ましく、特に、ＣＣＤ検出器および／またはＣＩＤ検
出器であることが好ましい。
【００３２】以下、本発明の実施形態について、図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
【００３３】（実施の形態１）図１は、検出装置１の概
略斜視図である。
略斜視図である。
【００３４】上記検出装置１は、荷電粒子を偏向するた
めの偏向器３を備えている。本実施形態においては、上
記荷電粒子は電子であり、一定のビーム断面７を有する
ビーム５としてＺ軸と平行に上記偏向器３に入射し、偏
向ビーム９として上記偏向器３から出射される。上記偏
向器３は静電偏向式の偏向器であり、上記入射ビームに
対してＸ方向に対向配置された二つの電極１１および１
２と、上記入射ビームに対してＹ方向に対向配置された
二つの電極１３および１４とを備えている。電極１１，
１２および１３，１４からなる二つの電極対は、図1に
は示していない制御器よって制御可能である。上記制御
器は、上記電極対間に電界を発生させ、この電界によ
り、上記ビーム５が、入射時のビーム方向に対して垂直
に偏向する。図１において、上記電極１１，１２からな
る電極対には約０Ｖの電圧が印加され、一方、上記電極
１３，１４からなる電極対には、上記入射ビーム５をＹ
方向に角度αをもって偏向させる電界を発生させる電圧
が印加されている。
めの偏向器３を備えている。本実施形態においては、上
記荷電粒子は電子であり、一定のビーム断面７を有する
ビーム５としてＺ軸と平行に上記偏向器３に入射し、偏
向ビーム９として上記偏向器３から出射される。上記偏
向器３は静電偏向式の偏向器であり、上記入射ビームに
対してＸ方向に対向配置された二つの電極１１および１
２と、上記入射ビームに対してＹ方向に対向配置された
二つの電極１３および１４とを備えている。電極１１，
１２および１３，１４からなる二つの電極対は、図1に
は示していない制御器よって制御可能である。上記制御
器は、上記電極対間に電界を発生させ、この電界によ
り、上記ビーム５が、入射時のビーム方向に対して垂直
に偏向する。図１において、上記電極１１，１２からな
る電極対には約０Ｖの電圧が印加され、一方、上記電極
１３，１４からなる電極対には、上記入射ビーム５をＹ
方向に角度αをもって偏向させる電界を発生させる電圧
が印加されている。
【００３５】９個の位置敏感型電子検出器１７が、上記
偏向器３からＺ方向に離れた位置に配置されている。上
記電子検出器の検出領域１９は、Ｚ軸に沿って突出し、
隣り合う検出領域がＸ方向およびＹ方向に均等な間隔で
離間するように一領域内に配置されている。
偏向器３からＺ方向に離れた位置に配置されている。上
記電子検出器の検出領域１９は、Ｚ軸に沿って突出し、
隣り合う検出領域がＸ方向およびＹ方向に均等な間隔で
離間するように一領域内に配置されている。
【００３６】上記入射ビーム５は、上記偏向器３によっ
て偏向されなかった場合、上記検出器領域の中央に位置
する検出器１７−５の検出領域１９−５の中央に到達す
る。また、図１に示すように、上記ビーム５が角度αを
もって偏向されると、上記偏向器３から出射されるビー
ム９は、中央に位置する上記検出器１７−５のＹ方向の
隣に位置する検出器１７−８の検出領域１９−８の中央
に到達する。上記偏向器３は制御可能であり、上記９個
の検出器１７における検出領域１９のうちのいずれか１
つへと上記入射ビーム５を選択的に向かわせるように偏
向させることが可能である。
て偏向されなかった場合、上記検出器領域の中央に位置
する検出器１７−５の検出領域１９−５の中央に到達す
る。また、図１に示すように、上記ビーム５が角度αを
もって偏向されると、上記偏向器３から出射されるビー
ム９は、中央に位置する上記検出器１７−５のＹ方向の
隣に位置する検出器１７−８の検出領域１９−８の中央
に到達する。上記偏向器３は制御可能であり、上記９個
の検出器１７における検出領域１９のうちのいずれか１
つへと上記入射ビーム５を選択的に向かわせるように偏
向させることが可能である。
【００３７】上記各検出器１７は、その照射時間ｔBの
間に、それぞれの検出領域１９に到達した荷電粒子の強
度を、その到達位置に従って集積するために設けられて
いる。したがって、上記各検出器１７は、上記入射ビー
ム５に含まれる位置情報を検出する役割を果たす。この
ような位置情報を最高のコントラストで検出するため、
上記偏向器３に至るまでのビーム経路上に、上記入射ビ
ーム５を集束する磁気レンズ２１を配置する。ここで、
上記入射ビーム５は無限に発せられる平行ビームであ
り、上記磁気レンズ２１と上記検出器１７が設けられた
領域との間の距離は、上記磁気レンズ２１の焦点距離と
実質的に同等になるように設定されているものと仮定す
る。さらに、平面状の上記検出領域１９は、上記磁気レ
ンズ２１の中心をその中心とする球体の一部分をなすカ
ップ２３状の画像領域に配置されている。したがって、
上記偏向器３によって上記ビーム９が各検出領域１９に
向けられると、上記ビーム５に含まれる位置情報に基づ
くほぼ鮮明な画像が、各検出領域１９上に形成される。
間に、それぞれの検出領域１９に到達した荷電粒子の強
度を、その到達位置に従って集積するために設けられて
いる。したがって、上記各検出器１７は、上記入射ビー
ム５に含まれる位置情報を検出する役割を果たす。この
ような位置情報を最高のコントラストで検出するため、
上記偏向器３に至るまでのビーム経路上に、上記入射ビ
ーム５を集束する磁気レンズ２１を配置する。ここで、
上記入射ビーム５は無限に発せられる平行ビームであ
り、上記磁気レンズ２１と上記検出器１７が設けられた
領域との間の距離は、上記磁気レンズ２１の焦点距離と
実質的に同等になるように設定されているものと仮定す
る。さらに、平面状の上記検出領域１９は、上記磁気レ
ンズ２１の中心をその中心とする球体の一部分をなすカ
ップ２３状の画像領域に配置されている。したがって、
上記偏向器３によって上記ビーム９が各検出領域１９に
向けられると、上記ビーム５に含まれる位置情報に基づ
くほぼ鮮明な画像が、各検出領域１９上に形成される。
【００３８】上記検出器１７はいずれもＣＣＤ型の半導
体検出器であり、上記各検出器１７の感知領域の前には
シンチレーターが配置されている。上記シンチレーター
は到達した荷電粒子を光子へと変換し、このようにして
得られた光子によって上記半導体検出器が励起される。
上記検出器１７の制御スキームを図２に示している。上
記検出器１７内の画像が、所定強度での上記ビームの照
射によって十分なコントラストで集積されるように、照
射時間ｔBが設けられている。上記照射時間の終了後、
上記検出器１７に蓄積された位置依存性を有する画像を
上記制御器へと伝送する。このため、図中にｔAとして
示した伝送時間９７が必要となる。上記画像をアナログ
またはデジタル信号の形で上記制御器へと伝送した後、
上記検出器をリセットし、再度照射される準備ができた
状態とすることができる。したがって、上記前回の照射
時間ｔBとその次の照射時間ｔBとの間に存在する休止時
間（ｔTと称する）の間に、データ伝送が開始され、実
際にデータが伝送され、さらに上記検出器がリセットさ
れる。この休止時間ｔTの間は、上記検出器は電子強度
をそれ以上集積することができず、よって休止状態にあ
る。
体検出器であり、上記各検出器１７の感知領域の前には
シンチレーターが配置されている。上記シンチレーター
は到達した荷電粒子を光子へと変換し、このようにして
得られた光子によって上記半導体検出器が励起される。
上記検出器１７の制御スキームを図２に示している。上
記検出器１７内の画像が、所定強度での上記ビームの照
射によって十分なコントラストで集積されるように、照
射時間ｔBが設けられている。上記照射時間の終了後、
上記検出器１７に蓄積された位置依存性を有する画像を
上記制御器へと伝送する。このため、図中にｔAとして
示した伝送時間９７が必要となる。上記画像をアナログ
またはデジタル信号の形で上記制御器へと伝送した後、
上記検出器をリセットし、再度照射される準備ができた
状態とすることができる。したがって、上記前回の照射
時間ｔBとその次の照射時間ｔBとの間に存在する休止時
間（ｔTと称する）の間に、データ伝送が開始され、実
際にデータが伝送され、さらに上記検出器がリセットさ
れる。この休止時間ｔTの間は、上記検出器は電子強度
をそれ以上集積することができず、よって休止状態にあ
る。
【００３９】図２に示す時間スキームにおいて、上記休
止時間ｔTは、上記照射時間ｔBと比べてかなり長い。
止時間ｔTは、上記照射時間ｔBと比べてかなり長い。
【００４０】上述のような制御サイクルの開始時ｔ０に
おいては、上記ビームを上記検出器１７−１の上記検出
領域１９−１へと向かわせるように上記偏向器を制御す
べきである。また、この検出器１７−１の照射時間ｔB
（図２において参照番号９８で表す）においては、上記
ビーム９は依然としてこの検出器に向けられたままであ
り、上記ビーム９に含まれる荷電粒子の強度は、上記検
出器１７−１によって、到達位置に従って集積される。
上記検出器１７−１の照射時間ｔBが終了すると、上記
制御器によって上記偏向器３を制御し、上記ビームを照
射する検出器として今まで選択されていた検出器１７−
１を、検出器１７−２へと変更する。選択する検出器の
変更は、上記偏向器３によって実質的に瞬時に行われ、
また、この時点で上記検出器１７−２は既にリセットさ
れており、上記ビームがその検出領域に向けられるやい
なや、実質的に直ちに照射を開始することが可能であ
る。上記検出器１７−２の照射時間ｔBが終了すると、
選択する検出器を再度変更する。上記偏向器３は、今度
は上記ビームを既にリセットされている次の検出器１７
−３へと向かわせ、そこで検出器１７−３の照射が開始
される。この操作は、全ての検出器１７−１〜１７−９
の連続的な照射が終了するｔEの時点まで続けられる。
ｔEは、上記第1の検出器１７−１の休止時間ｔTが終了
する時点と一致している。すなわち、ｔEの時点におい
ては、検出器１７−１は再度照射される準備ができた状
態にある。したがって、検出器１７−９の照射時間ｔB
が終了すると、ｔEの時点において、ビーム照射が最後
に行われた検出器１７−８にではなく、検出器１７−１
へとビームを向かわせるように上記偏向器３を制御し、
この時点から検出器１７−１を再度照射させる。
おいては、上記ビームを上記検出器１７−１の上記検出
領域１９−１へと向かわせるように上記偏向器を制御す
べきである。また、この検出器１７−１の照射時間ｔB
（図２において参照番号９８で表す）においては、上記
ビーム９は依然としてこの検出器に向けられたままであ
り、上記ビーム９に含まれる荷電粒子の強度は、上記検
出器１７−１によって、到達位置に従って集積される。
上記検出器１７−１の照射時間ｔBが終了すると、上記
制御器によって上記偏向器３を制御し、上記ビームを照
射する検出器として今まで選択されていた検出器１７−
１を、検出器１７−２へと変更する。選択する検出器の
変更は、上記偏向器３によって実質的に瞬時に行われ、
また、この時点で上記検出器１７−２は既にリセットさ
れており、上記ビームがその検出領域に向けられるやい
なや、実質的に直ちに照射を開始することが可能であ
る。上記検出器１７−２の照射時間ｔBが終了すると、
選択する検出器を再度変更する。上記偏向器３は、今度
は上記ビームを既にリセットされている次の検出器１７
−３へと向かわせ、そこで検出器１７−３の照射が開始
される。この操作は、全ての検出器１７−１〜１７−９
の連続的な照射が終了するｔEの時点まで続けられる。
ｔEは、上記第1の検出器１７−１の休止時間ｔTが終了
する時点と一致している。すなわち、ｔEの時点におい
ては、検出器１７−１は再度照射される準備ができた状
態にある。したがって、検出器１７−９の照射時間ｔB
が終了すると、ｔEの時点において、ビーム照射が最後
に行われた検出器１７−８にではなく、検出器１７−１
へとビームを向かわせるように上記偏向器３を制御し、
この時点から検出器１７−１を再度照射させる。
【００４１】したがって、図２に示す９個の検出器１７
に対するこの制御スキームによれば、上記検出器の休止
時間ｔTが照射時間ｔBと比べて比較的長いにも関らず、
上記ビーム５から実質的に常時画像情報を得ることがで
きる。
に対するこの制御スキームによれば、上記検出器の休止
時間ｔTが照射時間ｔBと比べて比較的長いにも関らず、
上記ビーム５から実質的に常時画像情報を得ることがで
きる。
【００４２】上記ビーム５は、上記検出器における様々
な検出領域へと時間的に連続して向けられ、これにより
上記検出器１７が継続的に照射状態となる。したがっ
て、図２に示すスキームにおいては、上記各検出器１７
の伝送時間ｔAもまた、相互間において順次移行してい
く。
な検出領域へと時間的に連続して向けられ、これにより
上記検出器１７が継続的に照射状態となる。したがっ
て、図２に示すスキームにおいては、上記各検出器１７
の伝送時間ｔAもまた、相互間において順次移行してい
く。
【００４３】伝送時間ｔAの間に伝送された画像データ
は、上記制御器によってメモリへと伝送される。上記メ
モリ内においては、上記各検出器の画像が異なるメモリ
領域に記憶されており、また、上記検出器から得た個々
の画像を後から分析できるよう、上記メモリ領域は上記
各検出器に対応するように設けられている。
は、上記制御器によってメモリへと伝送される。上記メ
モリ内においては、上記各検出器の画像が異なるメモリ
領域に記憶されており、また、上記検出器から得た個々
の画像を後から分析できるよう、上記メモリ領域は上記
各検出器に対応するように設けられている。
【００４４】以下、本発明の別の実施形態について説明
する。図１および図２を参照して説明した実施形態に使
用されている部材と同様の機能および構成を有する部材
については、図１および図２に記載のものと同一の参照
番号を付与しているが、区別のためアルファベットを補
足している。
する。図１および図２を参照して説明した実施形態に使
用されている部材と同様の機能および構成を有する部材
については、図１および図２に記載のものと同一の参照
番号を付与しているが、区別のためアルファベットを補
足している。
【００４５】（実施の形態２）図３に概略的に示す検出
装置１ａは、対象物２７、具体的には製造過程にある半
導体ウェーハ２７の立体構造を示す画像を形成する。上
記対象物２７の立体構造の画像は電子画像であって、上
記画像の画像データはメモリ２９に記憶される。
装置１ａは、対象物２７、具体的には製造過程にある半
導体ウェーハ２７の立体構造を示す画像を形成する。上
記対象物２７の立体構造の画像は電子画像であって、上
記画像の画像データはメモリ２９に記憶される。
【００４６】上記検出装置１ａは、上記対象物２７の表
面における二次元に限定された領域３１を、複数の検出
器１７ａのいずれか１つである検出器１７ａの検出領域
１９ａ上に結像する光学結像系２１ａを備えた二次電子
顕微鏡として提供される。このため、上記光学結像系２
１ａは、上記対象物近傍に配置された集束レンズ３３
と、さらに別の集束レンズ３５と、さらに別の光学系で
ある光学倍率系３９と、偏向器４１とを備えている。
面における二次元に限定された領域３１を、複数の検出
器１７ａのいずれか１つである検出器１７ａの検出領域
１９ａ上に結像する光学結像系２１ａを備えた二次電子
顕微鏡として提供される。このため、上記光学結像系２
１ａは、上記対象物近傍に配置された集束レンズ３３
と、さらに別の集束レンズ３５と、さらに別の光学系で
ある光学倍率系３９と、偏向器４１とを備えている。
【００４７】図３において、領域３１上におけるある個
所から異なる角度で発せられる２つの二次電子の軌道４
３，４５を象徴的に示している。０ｅＶから約５０ｅＶ
の運動エネルギーをもって上記対象物２７から発せられ
る上記２つの二次電子はまず加速され、その運動エネル
ギーが約２０ｋｅＶにまで増加する。このような加速
は、上記対象物２７と上記対象物２７の前に配置された
電極４９の間で発生する電界の影響によっておこる。上
記電子は、加速された後、上記対象物近傍に配置された
上記集束レンズ３３を通過し、次に上記集束レンズ３５
を通過する。上記集束レンズ３５を通過すると、二次電
子４３，４５のビーム５ａは、上記対象物２７について
の位置情報を有するようになる。これは、上記対象物２
７から発せられる際の上記二次電子４３，４５の強度
が、上記領域３１内における上記対象物２７の構造によ
り、その到達位置によって左右されることによる。かか
る位置情報を画像の形で得るために、上記ビームは、上
記光学倍率系３９をさらに通過する。上記光学倍率系３
９は、１以上の電子光学レンズおよびその他の構成部材
を備えていてもよい。上記光学倍率系３９を通過した
後、上記ビーム５ａは偏向器３ａを通過する。上記偏向
器３ａは、制御器４７によって、上記ビームが上記複数
の検出器１７ａから選択された１つの検出器の検出領域
１９ａへと到達するように制御され得る。
所から異なる角度で発せられる２つの二次電子の軌道４
３，４５を象徴的に示している。０ｅＶから約５０ｅＶ
の運動エネルギーをもって上記対象物２７から発せられ
る上記２つの二次電子はまず加速され、その運動エネル
ギーが約２０ｋｅＶにまで増加する。このような加速
は、上記対象物２７と上記対象物２７の前に配置された
電極４９の間で発生する電界の影響によっておこる。上
記電子は、加速された後、上記対象物近傍に配置された
上記集束レンズ３３を通過し、次に上記集束レンズ３５
を通過する。上記集束レンズ３５を通過すると、二次電
子４３，４５のビーム５ａは、上記対象物２７について
の位置情報を有するようになる。これは、上記対象物２
７から発せられる際の上記二次電子４３，４５の強度
が、上記領域３１内における上記対象物２７の構造によ
り、その到達位置によって左右されることによる。かか
る位置情報を画像の形で得るために、上記ビームは、上
記光学倍率系３９をさらに通過する。上記光学倍率系３
９は、１以上の電子光学レンズおよびその他の構成部材
を備えていてもよい。上記光学倍率系３９を通過した
後、上記ビーム５ａは偏向器３ａを通過する。上記偏向
器３ａは、制御器４７によって、上記ビームが上記複数
の検出器１７ａから選択された１つの検出器の検出領域
１９ａへと到達するように制御され得る。
【００４８】図３においては、２個の検出器１７ａのみ
を象徴的に示している。しかしながら、３個以上の検出
器を設けることが可能であり、例えば、９個の検出器
を、図１に示したような配置で設けることができる。但
し、検出器の個数に関らず、上記制御器４７は、上記複
数の検出器の中からいずれか１つを選択し、上記偏向器
３ａによって上記ビーム５ａを選択した検出器へと向か
わせ、それを照射させなければならない。このため、図
２を参照して述べたような照射スキームが、ここでも同
様に用いられる。すなわち、異なる検出器１７ａを時間
的に連続して照射し、上記各検出器の休止時間の間に、
上記各検出器に記憶されている画像強度を上記制御器４
７へと伝送する。しかしながら、上記各検出器の休止時
間において、休止状態にある検出器以外の検出器１７ａ
は照射される準備ができた状態にあり、よって、上記ビ
ーム５ａに含まれる位置依存性を有する情報を取得する
ことが可能な状態にある。このため、上記位置情報は、
実質的に絶え間なく取得される。
を象徴的に示している。しかしながら、３個以上の検出
器を設けることが可能であり、例えば、９個の検出器
を、図１に示したような配置で設けることができる。但
し、検出器の個数に関らず、上記制御器４７は、上記複
数の検出器の中からいずれか１つを選択し、上記偏向器
３ａによって上記ビーム５ａを選択した検出器へと向か
わせ、それを照射させなければならない。このため、図
２を参照して述べたような照射スキームが、ここでも同
様に用いられる。すなわち、異なる検出器１７ａを時間
的に連続して照射し、上記各検出器の休止時間の間に、
上記各検出器に記憶されている画像強度を上記制御器４
７へと伝送する。しかしながら、上記各検出器の休止時
間において、休止状態にある検出器以外の検出器１７ａ
は照射される準備ができた状態にあり、よって、上記ビ
ーム５ａに含まれる位置依存性を有する情報を取得する
ことが可能な状態にある。このため、上記位置情報は、
実質的に絶え間なく取得される。
【００４９】上記個々の検出器１７ａから上記制御器４
７へと伝送された画像は、上記制御器４７によって、上
記メモリ２９内の異なるメモリ領域にそれぞれ記憶され
る。
７へと伝送された画像は、上記制御器４７によって、上
記メモリ２９内の異なるメモリ領域にそれぞれ記憶され
る。
【００５０】上記光学結像系２１ａを構成する上述の各
部材３３、３５、および３９は、実質的に上記検出装置
１ａの主軸５１を中心にして設けられている。しかしな
がら、上記検出領域１９ａのいずれか１つに結像される
上記領域３１は、上記主軸５１に対して、上記主軸５１
と交差するＸ方向に移動させることができる。このた
め、上記２個の集束レンズ３３および３５の間には、２
個の偏向器５３および５４が設けられている。図３は、
上記検出領域１９ａに結像させる上記領域３１の中心
を、上記主軸５１に対してＸ方向に距離Ｍだけ移動させ
た状態を示している。上記軌道４３，４５は、上記対象
物近傍に設けられた上記集束レンズ３３を通過した後
は、Ｚ軸、すなわち主軸５１と実質的に平行である。上
記対象物により近い位置に設けられている上記偏向器５
３は、上記電子の軌道を、上記電子が上記主軸５１に向
かって移動するように、角度βをもって偏向させる。次
に、上記対象物２７からより離れた位置に設けられた上
記偏向器５４は、上記電子の軌道を、上記電子が再度Ｚ
軸と平行に移動するように、角度−βをもって偏向させ
る。よって、上記領域３１の上記主軸５１からの偏向量
Ｍは、上記２個の偏向器５３，５４間の離間距離と、上
記２個の偏向器５３，５４のそれぞれによって与えられ
る偏向角βとによって決定される。
部材３３、３５、および３９は、実質的に上記検出装置
１ａの主軸５１を中心にして設けられている。しかしな
がら、上記検出領域１９ａのいずれか１つに結像される
上記領域３１は、上記主軸５１に対して、上記主軸５１
と交差するＸ方向に移動させることができる。このた
め、上記２個の集束レンズ３３および３５の間には、２
個の偏向器５３および５４が設けられている。図３は、
上記検出領域１９ａに結像させる上記領域３１の中心
を、上記主軸５１に対してＸ方向に距離Ｍだけ移動させ
た状態を示している。上記軌道４３，４５は、上記対象
物近傍に設けられた上記集束レンズ３３を通過した後
は、Ｚ軸、すなわち主軸５１と実質的に平行である。上
記対象物により近い位置に設けられている上記偏向器５
３は、上記電子の軌道を、上記電子が上記主軸５１に向
かって移動するように、角度βをもって偏向させる。次
に、上記対象物２７からより離れた位置に設けられた上
記偏向器５４は、上記電子の軌道を、上記電子が再度Ｚ
軸と平行に移動するように、角度−βをもって偏向させ
る。よって、上記領域３１の上記主軸５１からの偏向量
Ｍは、上記２個の偏向器５３，５４間の離間距離と、上
記２個の偏向器５３，５４のそれぞれによって与えられ
る偏向角βとによって決定される。
【００５１】上記対象物近傍に配置された上記集束レン
ズ３３は、上記制御器４７によって、上記二次電子４
３，４５に作用するレンズ効果の光軸５７が、上記検出
装置の幾何学上の主軸である上記主軸５１からＸ方向に
量Ｍをもって離間するように制御され得る。したがっ
て、上記対象物近傍に配置された上記集束レンズ３３
は、その光軸が変化するレンズ、すなわち、移動対象物
レンズ（ＭＯＬ（Moving object lens））とも称される
軸可変レンズである。このようなレンズは、例えば、米
国特許第４，３７６，２４９号や、イー・ゴトーらのオ
プティック４８（１９９７年）２５５頁以降（E. Goto
et al.，OPTIC 48（1977），pages 255 et seq.）に記
載されている。
ズ３３は、上記制御器４７によって、上記二次電子４
３，４５に作用するレンズ効果の光軸５７が、上記検出
装置の幾何学上の主軸である上記主軸５１からＸ方向に
量Ｍをもって離間するように制御され得る。したがっ
て、上記対象物近傍に配置された上記集束レンズ３３
は、その光軸が変化するレンズ、すなわち、移動対象物
レンズ（ＭＯＬ（Moving object lens））とも称される
軸可変レンズである。このようなレンズは、例えば、米
国特許第４，３７６，２４９号や、イー・ゴトーらのオ
プティック４８（１９９７年）２５５頁以降（E. Goto
et al.，OPTIC 48（1977），pages 255 et seq.）に記
載されている。
【００５２】上記対象物近傍に配置された上記集束レン
ズ３３および上記偏向器５３，５４は、このように、上
記主軸５１から量Ｍをもって偏向された上記領域３１を
上記主軸５１へと戻す。この際、上記領域３１に含まれ
る画像特性はそのまま維持されるため、上記主軸５１に
沿って上記第２の集束レンズ３５の中心を通過する上記
ビーム５ａは、上記主軸５１に対して量Ｍだけ移動した
上記領域３１の位置情報を有している。
ズ３３および上記偏向器５３，５４は、このように、上
記主軸５１から量Ｍをもって偏向された上記領域３１を
上記主軸５１へと戻す。この際、上記領域３１に含まれ
る画像特性はそのまま維持されるため、上記主軸５１に
沿って上記第２の集束レンズ３５の中心を通過する上記
ビーム５ａは、上記主軸５１に対して量Ｍだけ移動した
上記領域３１の位置情報を有している。
【００５３】また、観察系は、以下のように機能する。
【００５４】まず始めに、上記ウェーハ２７の第1の領
域３１を、上記複数の検出器１７ａのうちの第１の検出
器上に結像し、次に上記第１の検出器１７ａに対し、上
記対象物２７の上記第１領域から発せられた二次電子を
照射時間ｔBの間照射する。上記第１検出器１７ａの照
射時間ｔBの終了後、上記偏向器３ａを上記制御器４７
によって制御し、上記ビーム５ａを、その時点で休止状
態にないさらに別の検出器、すなわち第２の検出器１７
ａへと向かわせる。電子ビームを照射する検出器１７ａ
の切り替えと同時に、上記偏向器５３および５４、さら
に上記対象物近傍に配置された上記集束レンズ３３を上
記制御器４７によって制御し、結像された上記第１の領
域と隣り合う、上記ウェーハ２７の第２領域を上記光学
結像系２１ａによって結像させる。これにより、上記対
象物２７の表面における上記第２領域の画像が、上記第
２検出器１７ａ内に形成される。この操作をさらに別の
検出器１７ａおよびさらに別の領域３１についても行
い、全ての検出器１７ａが照射されるまで繰り返す。し
かしながら、全ての検出器１７ａの照射終了時点におい
て、上記第１検出器１７ａの休止時間は既に終了してお
り、上記第１検出器１７ａは再度照射される準備ができ
た状態となっている。よって、上記制御器４７により、
ビーム５ａを再度上記第１検出器へと向かわせるように
上記偏向器３ａを制御する。このような上記偏向器３ａ
による検出器の切り替えは、ここでもやはり、先に結像
された上記対象物２７の表面上の領域とは異なる領域３
１を上記光学系２１ａによって結像させるため行われ
る、上記偏向器５３，５４および上記対象物近傍に配置
された上記集束レンズ３３の切り替えと同時に行う。
域３１を、上記複数の検出器１７ａのうちの第１の検出
器上に結像し、次に上記第１の検出器１７ａに対し、上
記対象物２７の上記第１領域から発せられた二次電子を
照射時間ｔBの間照射する。上記第１検出器１７ａの照
射時間ｔBの終了後、上記偏向器３ａを上記制御器４７
によって制御し、上記ビーム５ａを、その時点で休止状
態にないさらに別の検出器、すなわち第２の検出器１７
ａへと向かわせる。電子ビームを照射する検出器１７ａ
の切り替えと同時に、上記偏向器５３および５４、さら
に上記対象物近傍に配置された上記集束レンズ３３を上
記制御器４７によって制御し、結像された上記第１の領
域と隣り合う、上記ウェーハ２７の第２領域を上記光学
結像系２１ａによって結像させる。これにより、上記対
象物２７の表面における上記第２領域の画像が、上記第
２検出器１７ａ内に形成される。この操作をさらに別の
検出器１７ａおよびさらに別の領域３１についても行
い、全ての検出器１７ａが照射されるまで繰り返す。し
かしながら、全ての検出器１７ａの照射終了時点におい
て、上記第１検出器１７ａの休止時間は既に終了してお
り、上記第１検出器１７ａは再度照射される準備ができ
た状態となっている。よって、上記制御器４７により、
ビーム５ａを再度上記第１検出器へと向かわせるように
上記偏向器３ａを制御する。このような上記偏向器３ａ
による検出器の切り替えは、ここでもやはり、先に結像
された上記対象物２７の表面上の領域とは異なる領域３
１を上記光学系２１ａによって結像させるため行われ
る、上記偏向器５３，５４および上記対象物近傍に配置
された上記集束レンズ３３の切り替えと同時に行う。
【００５５】上記検出器１７ａによってこのように検出
された上記対象物表面の一部分の画像は、例えば図２を
参照して説明したようなスキームによって、上記制御器
４７へとそれぞれ伝送され、上記制御器４７によって上
記メモリ２９へと供給されて上記メモリ内の別個の部分
領域に記憶される。したがって、上記対象物２７の観察
終了時には、上記対象物２７から取得されたあらゆる画
像がデジタル形式で上記メモリ２９に記憶されており、
これらを後続の分析に供することができる。
された上記対象物表面の一部分の画像は、例えば図２を
参照して説明したようなスキームによって、上記制御器
４７へとそれぞれ伝送され、上記制御器４７によって上
記メモリ２９へと供給されて上記メモリ内の別個の部分
領域に記憶される。したがって、上記対象物２７の観察
終了時には、上記対象物２７から取得されたあらゆる画
像がデジタル形式で上記メモリ２９に記憶されており、
これらを後続の分析に供することができる。
【００５６】上記二次電子４３，４５は、電子銃６３
と、磁気レンズ６５と、ビーム形成孔６７とによって形
成された一次電子ビーム６１によって上記対象物２７か
ら取り出される。上記ビーム６１の一次電子の運動エネ
ルギーは約２２ｋｅＶである。上記一次電子ビーム６１
は、例えば、ウィーンフィルタ６９のようなビームコン
バイナにより、主軸上で上記二次電子ビーム５ａに重畳
される。したがって、上記一次電子ビーム６１は上記主
軸５１上を上記対象物２７に向かって移動し、上記対象
物２７に達するまでの間に、上記集束レンズ３５、上記
偏向器４５，５３、および上記対象物近傍に配置された
集束レンズ３３を順次通過する。上記一次電子ビーム
は、移動時に、上記偏向器５４および５３によってある
程度偏向される。しかしながら、上記一次電子ビームの
これら偏向器による各偏向角は、上記二次電子の偏向角
である角度βおよび−βと必ずしも一致していなくても
よい。したがって、上記ビーム形成孔６７の大きさは、
上記対象物２７の表面の一部分が一次電子によって照射
され、かつその部分が上記検出器１７ａ上に結像される
上記領域３１よりも大きくなるように設定すればよい。
と、磁気レンズ６５と、ビーム形成孔６７とによって形
成された一次電子ビーム６１によって上記対象物２７か
ら取り出される。上記ビーム６１の一次電子の運動エネ
ルギーは約２２ｋｅＶである。上記一次電子ビーム６１
は、例えば、ウィーンフィルタ６９のようなビームコン
バイナにより、主軸上で上記二次電子ビーム５ａに重畳
される。したがって、上記一次電子ビーム６１は上記主
軸５１上を上記対象物２７に向かって移動し、上記対象
物２７に達するまでの間に、上記集束レンズ３５、上記
偏向器４５，５３、および上記対象物近傍に配置された
集束レンズ３３を順次通過する。上記一次電子ビーム
は、移動時に、上記偏向器５４および５３によってある
程度偏向される。しかしながら、上記一次電子ビームの
これら偏向器による各偏向角は、上記二次電子の偏向角
である角度βおよび−βと必ずしも一致していなくても
よい。したがって、上記ビーム形成孔６７の大きさは、
上記対象物２７の表面の一部分が一次電子によって照射
され、かつその部分が上記検出器１７ａ上に結像される
上記領域３１よりも大きくなるように設定すればよい。
【００５７】上記制御器４７は、上記一次電子ビーム６
１の強度を調整するように上記電子銃６３を制御するこ
ともできる。この結果、所定の照射時間ｔBにおいて、
最適な照射強度を設定することができる。さらに、上記
制御器４７は、一次電子のパルスを供給するように上記
電子銃６３を制御することもでき、上記二次電子を同様
にパルス状に発生させることができる。これにより、極
めて短い照射時間が実現でき、さらに上記検出器１７ａ
の照射時間ｔBよりも短い時間間隔でおこる上記対象物
２７の構造変化を観察することが可能となる。
１の強度を調整するように上記電子銃６３を制御するこ
ともできる。この結果、所定の照射時間ｔBにおいて、
最適な照射強度を設定することができる。さらに、上記
制御器４７は、一次電子のパルスを供給するように上記
電子銃６３を制御することもでき、上記二次電子を同様
にパルス状に発生させることができる。これにより、極
めて短い照射時間が実現でき、さらに上記検出器１７ａ
の照射時間ｔBよりも短い時間間隔でおこる上記対象物
２７の構造変化を観察することが可能となる。
【００５８】（実施の形態３）図３に示す検出装置以外
にも、図４に示すような検出装置１ｂを、二次電子顕微
鏡としてではなく、透過電子顕微鏡として提供してい
る。一次電子ビーム６１ｂは、電子銃６３ｂ、ビーム形
成孔６７ｂ、および集束レンズ６５ｂによって形成さ
れ、まず、上記検出装置の主軸５１ｂに沿って移動す
る。上記一次電子ビーム６１ｂは、２つのビーム偏向器
５４ｂおよび５３ｂを順次通過する。上記ビーム偏向器
５４ｂおよび５３ｂは、それぞれ角度βおよび角度−β
をもって上記ビームを偏向させる。この結果、上記偏向
器５３ｂを通過した上記ビームは、上記主軸５１ｂに対
して量Ｍだけずれた状態で集束レンズ３３ｂへと入射す
る。上記集束レンズ３３ｂは、円形の磁気レンズ３４
と、上記磁気レンズ３４内に配置された双極子磁場発生
用のコイル７１，７２とを備えている。上記コイル７
１，７２によって発生した双極子磁場は、上記円形レン
ズ３４の集束磁場と重畳させることができ、この結果得
られる磁場全体を、上記主軸５１ｂに対して量Ｍだけ偏
向した上記一次電子ビーム６１ｂに対する集束磁場とす
ることができる。この磁場の対称軸もまた、上記主軸５
１ｂに対して量Ｍだけ偏向している。したがって、上記
一次電子６１ｂは、同様に上記主軸５１ｂに対して量Ｍ
だけ偏向した対象物２７ｂの領域を照射する。
にも、図４に示すような検出装置１ｂを、二次電子顕微
鏡としてではなく、透過電子顕微鏡として提供してい
る。一次電子ビーム６１ｂは、電子銃６３ｂ、ビーム形
成孔６７ｂ、および集束レンズ６５ｂによって形成さ
れ、まず、上記検出装置の主軸５１ｂに沿って移動す
る。上記一次電子ビーム６１ｂは、２つのビーム偏向器
５４ｂおよび５３ｂを順次通過する。上記ビーム偏向器
５４ｂおよび５３ｂは、それぞれ角度βおよび角度−β
をもって上記ビームを偏向させる。この結果、上記偏向
器５３ｂを通過した上記ビームは、上記主軸５１ｂに対
して量Ｍだけずれた状態で集束レンズ３３ｂへと入射す
る。上記集束レンズ３３ｂは、円形の磁気レンズ３４
と、上記磁気レンズ３４内に配置された双極子磁場発生
用のコイル７１，７２とを備えている。上記コイル７
１，７２によって発生した双極子磁場は、上記円形レン
ズ３４の集束磁場と重畳させることができ、この結果得
られる磁場全体を、上記主軸５１ｂに対して量Ｍだけ偏
向した上記一次電子ビーム６１ｂに対する集束磁場とす
ることができる。この磁場の対称軸もまた、上記主軸５
１ｂに対して量Ｍだけ偏向している。したがって、上記
一次電子６１ｂは、同様に上記主軸５１ｂに対して量Ｍ
だけ偏向した対象物２７ｂの領域を照射する。
【００５９】上記対象物２７ｂの照射領域３１ｂの上側
に到達する上記一次電子は、その一部のみが上記対象物
２７ｂを通過し、透過電子として反対側から出射され
る。このように出射された透過電子は、複数の検出器１
７ｂの検出領域１９ｂ上に、光学結像系２１ｂによって
結像される。上記光学結像系２１ｂは、上記対象物２７
ｂの表面を境に、上記一次電子ビーム６１ｂを上記領域
３１ｂへと向かわせるための部材と実質的に対称的に配
置された部材を備えている。したがって、上記光学結像
系２１ｂは、ダイポールコイル７２'および７１'を有す
る円形磁気レンズ３４'を備えた集束レンズ３３ｂ'と、
２つの偏向器５３ｂ'および５４ｂ'とを備えている。上
記光学結像系２１ｂを構成する上述の各部材７１'、７
２'、５３ｂ'、および５４ｂ'もまた上記制御器４７ｂ
によって制御可能であり、上記主軸５１ｂに対して量Ｍ
だけ偏向した上記領域３１ｂを、上記透過電子が光学倍
率系３９ｂへと入射する前に上記主軸５１ｂへと戻すよ
うに制御され得る。上記透過電子は、上記光学倍率系３
９ｂを通過した後、上記一次電子のビームを上記主軸５
１ｂに対して偏向させる偏向器３ｂを通過し、上記複数
の検出器１７ｂのうち、上記対象物２７ｂの表面が検出
器上に鮮明に結像されるのに十分な距離だけ上記対象物
２７ｂから離れた検出器のいずれか１つへと選択的に到
達する。
に到達する上記一次電子は、その一部のみが上記対象物
２７ｂを通過し、透過電子として反対側から出射され
る。このように出射された透過電子は、複数の検出器１
７ｂの検出領域１９ｂ上に、光学結像系２１ｂによって
結像される。上記光学結像系２１ｂは、上記対象物２７
ｂの表面を境に、上記一次電子ビーム６１ｂを上記領域
３１ｂへと向かわせるための部材と実質的に対称的に配
置された部材を備えている。したがって、上記光学結像
系２１ｂは、ダイポールコイル７２'および７１'を有す
る円形磁気レンズ３４'を備えた集束レンズ３３ｂ'と、
２つの偏向器５３ｂ'および５４ｂ'とを備えている。上
記光学結像系２１ｂを構成する上述の各部材７１'、７
２'、５３ｂ'、および５４ｂ'もまた上記制御器４７ｂ
によって制御可能であり、上記主軸５１ｂに対して量Ｍ
だけ偏向した上記領域３１ｂを、上記透過電子が光学倍
率系３９ｂへと入射する前に上記主軸５１ｂへと戻すよ
うに制御され得る。上記透過電子は、上記光学倍率系３
９ｂを通過した後、上記一次電子のビームを上記主軸５
１ｂに対して偏向させる偏向器３ｂを通過し、上記複数
の検出器１７ｂのうち、上記対象物２７ｂの表面が検出
器上に鮮明に結像されるのに十分な距離だけ上記対象物
２７ｂから離れた検出器のいずれか１つへと選択的に到
達する。
【００６０】図４に示す実施形態において、上記検出器
１７ｂもまた、図３および図２に示す実施形態を参照し
て説明した時間スキームに基づいて操作されている。こ
の透過電子顕微鏡によれば、対象物表面の比較的大きな
部分の完全な電子顕微鏡画像を、比較的短時間で得るこ
とができる。
１７ｂもまた、図３および図２に示す実施形態を参照し
て説明した時間スキームに基づいて操作されている。こ
の透過電子顕微鏡によれば、対象物表面の比較的大きな
部分の完全な電子顕微鏡画像を、比較的短時間で得るこ
とができる。
【００６１】（実施の形態４）図５は、光電子放出型電
子顕微鏡として提供される検出装置１ｃを示している。
上記検出装置１ｃは、光源または光子源６３ｃを備えて
いる。上記光源または光子源６３ｃは、制御器４７ｃに
よってパルス方式に制御されており、対象物２７ｃの領
域３１ｃを照射する。上記光子源６３ｃから発せられた
光子によって、対象物２７ｃの上記領域３１ｃから光電
子が取り出される。取り出された光電子は、電極４９ｃ
によって上記対象物２７ｃの電位に相当する電位を印加
されて加速され、上記対象物近傍に配置された上記集束
レンズ３３ｃを通過する。上記光電子は、次に第２集束
レンズ３５ｃを通過し、光学倍率系３９ｃをさらに通過
する。上記対象物近傍に配置された上記集束レンズ３３
ｃ、上記第２集束レンズ３５ｃ、および上記光学倍率系
３９ｃは、これら全体で光学結像系２１ｃとして機能
し、上記対象物２７ｃの上記領域３１ｃを検出器１７ｃ
に結像させる。上記光学系３９ｃと上記検出器１７ｃと
の間には、偏向器３ｃが配置されている。この偏向器３
ｃは、上記制御器４７ｃによって、上記領域３１ｃを上
記検出器１７ｃのうちのいずれか１つの検出器に選択的
に結像させるように制御され得る。
子顕微鏡として提供される検出装置１ｃを示している。
上記検出装置１ｃは、光源または光子源６３ｃを備えて
いる。上記光源または光子源６３ｃは、制御器４７ｃに
よってパルス方式に制御されており、対象物２７ｃの領
域３１ｃを照射する。上記光子源６３ｃから発せられた
光子によって、対象物２７ｃの上記領域３１ｃから光電
子が取り出される。取り出された光電子は、電極４９ｃ
によって上記対象物２７ｃの電位に相当する電位を印加
されて加速され、上記対象物近傍に配置された上記集束
レンズ３３ｃを通過する。上記光電子は、次に第２集束
レンズ３５ｃを通過し、光学倍率系３９ｃをさらに通過
する。上記対象物近傍に配置された上記集束レンズ３３
ｃ、上記第２集束レンズ３５ｃ、および上記光学倍率系
３９ｃは、これら全体で光学結像系２１ｃとして機能
し、上記対象物２７ｃの上記領域３１ｃを検出器１７ｃ
に結像させる。上記光学系３９ｃと上記検出器１７ｃと
の間には、偏向器３ｃが配置されている。この偏向器３
ｃは、上記制御器４７ｃによって、上記領域３１ｃを上
記検出器１７ｃのうちのいずれか１つの検出器に選択的
に結像させるように制御され得る。
【００６２】図３および図４を参照して述べた上記実施
形態とは異なり、図５に示す電子顕微鏡においては、上
記検出器１７ｃに結像された上記対象物２７ｃの上記領
域３１ｃは、該電子顕微鏡の主軸に対して偏向可能では
ない。上記顕微鏡１ｃは、主として上記対象物２７ｃの
急速な構造の変化を検出するためのものである。このた
め、上記制御器４７ｃは、上記光子源６３ｃと上記偏向
器３ｃとを同期させて制御する。上記偏向器３ｃは、上
記光子源６３ｃからちょうど１照射パルスが放出される
たびに、上記領域３１ｃを先に照射された検出器とは異
なる検出器へと向かわせるように制御される。この結
果、上記対象物２７ｃの画像は、異なる検出器１７ｃに
時間的に連続して形成される。これらの画像もまた、図
２を参照して述べたスキームに対応するスキームに基づ
く時間的順序で、上記異なる検出器から順次読み取られ
る。したがって、上記検出装置１ｃによれば、上記対象
物２７ｃの急速な構造の変化を表す画像を、検出器が１
つしか設けられていない従来の検出装置と比べてより高
速で取得することができる。
形態とは異なり、図５に示す電子顕微鏡においては、上
記検出器１７ｃに結像された上記対象物２７ｃの上記領
域３１ｃは、該電子顕微鏡の主軸に対して偏向可能では
ない。上記顕微鏡１ｃは、主として上記対象物２７ｃの
急速な構造の変化を検出するためのものである。このた
め、上記制御器４７ｃは、上記光子源６３ｃと上記偏向
器３ｃとを同期させて制御する。上記偏向器３ｃは、上
記光子源６３ｃからちょうど１照射パルスが放出される
たびに、上記領域３１ｃを先に照射された検出器とは異
なる検出器へと向かわせるように制御される。この結
果、上記対象物２７ｃの画像は、異なる検出器１７ｃに
時間的に連続して形成される。これらの画像もまた、図
２を参照して述べたスキームに対応するスキームに基づ
く時間的順序で、上記異なる検出器から順次読み取られ
る。したがって、上記検出装置１ｃによれば、上記対象
物２７ｃの急速な構造の変化を表す画像を、検出器が１
つしか設けられていない従来の検出装置と比べてより高
速で取得することができる。
【００６３】図５を参照して上述した光電子顕微鏡とし
ての実施形態のさらに別の態様においては、上記光源ま
たは光子源６３ｃはイオン源であってもよく、また光学
系６５ｃは、上記対象物２７ｃ上の上記領域３１ｃにエ
ネルギーを供給するイオン光学素子であってもよい。イ
オンの形で供給されたこのエネルギーは、上記対象物２
７ｃ上の上記領域３１ｃにおいて位置によって左右され
る電子の放出を引き起こし、このようにして放出された
電子を上記光学系２１ｃおよび上記検出器１７ｃによっ
て観察する。
ての実施形態のさらに別の態様においては、上記光源ま
たは光子源６３ｃはイオン源であってもよく、また光学
系６５ｃは、上記対象物２７ｃ上の上記領域３１ｃにエ
ネルギーを供給するイオン光学素子であってもよい。イ
オンの形で供給されたこのエネルギーは、上記対象物２
７ｃ上の上記領域３１ｃにおいて位置によって左右され
る電子の放出を引き起こし、このようにして放出された
電子を上記光学系２１ｃおよび上記検出器１７ｃによっ
て観察する。
【００６４】（実施の形態５）図３、４、および５を参
照して上述した上記各システムとは異なり、図６に示す
検出装置においては、対象物２７ｄは、直接電子光学的
に観察されない。上記対象物２７ｄは、光光学系８１に
よって、光子／電子変換器８３の入射側８４に光光学的
（light−optically）に結像される。上記光子／電子変
換器８３は多数溝プレートであり、上記プレートは、そ
の入射側８４と出射側８５との間に延びる複数の微細管
８６を有している。上記入射側８４と上記出射側８５と
の間には高電圧が印加され、その結果、上記入射側８４
で発生した光電子が上記微細管８６内で増幅され、上記
出射側８５において上記微細管８６より出射される。上
記光子／電子変換器８３の上記出射側８５から出射され
る電子は、まず電極４９ｄによって加速され、次に、集
束レンズ３３ｄ，３５ｄと光学倍率系３９ｄとを備えた
光学結像系２１ｄによって検出器１７ｄ上に結像され
る。本実施形態においても、上記光学倍率系３９ｄと上
記検出器１７ｄとの間に、上記変換器８３の上記出射側
８５の電子を上記検出器１７ｄのうちのいずれか１つの
検出器に選択的に結像させるための偏向器３ｄが設けら
れている。上記電子は上記各検出器に結像され、上記検
出器１７ｄは、ここでも上述のものと同様の時間的順序
で上記制御器４７ｄに読み込まれる。対象物を光学検出
器に光学的に直接結像させる従来の方法による上記対象
物の光学的な観察とは対照的に、上記電子検出装置１ｄ
によれば、極めて速い画像読み込み速度が得られる。ま
た、上記電子光学的偏向器３ｄが設けられていることに
よって、複数の検出器間において、照射を行う検出器を
迅速に切り替えることが可能になり、よって、より多く
の検出器を設けてこれらを連続的に照射することが可能
になるため、画像高読み込み速度を効率的に向上させる
ことができる。
照して上述した上記各システムとは異なり、図６に示す
検出装置においては、対象物２７ｄは、直接電子光学的
に観察されない。上記対象物２７ｄは、光光学系８１に
よって、光子／電子変換器８３の入射側８４に光光学的
（light−optically）に結像される。上記光子／電子変
換器８３は多数溝プレートであり、上記プレートは、そ
の入射側８４と出射側８５との間に延びる複数の微細管
８６を有している。上記入射側８４と上記出射側８５と
の間には高電圧が印加され、その結果、上記入射側８４
で発生した光電子が上記微細管８６内で増幅され、上記
出射側８５において上記微細管８６より出射される。上
記光子／電子変換器８３の上記出射側８５から出射され
る電子は、まず電極４９ｄによって加速され、次に、集
束レンズ３３ｄ，３５ｄと光学倍率系３９ｄとを備えた
光学結像系２１ｄによって検出器１７ｄ上に結像され
る。本実施形態においても、上記光学倍率系３９ｄと上
記検出器１７ｄとの間に、上記変換器８３の上記出射側
８５の電子を上記検出器１７ｄのうちのいずれか１つの
検出器に選択的に結像させるための偏向器３ｄが設けら
れている。上記電子は上記各検出器に結像され、上記検
出器１７ｄは、ここでも上述のものと同様の時間的順序
で上記制御器４７ｄに読み込まれる。対象物を光学検出
器に光学的に直接結像させる従来の方法による上記対象
物の光学的な観察とは対照的に、上記電子検出装置１ｄ
によれば、極めて速い画像読み込み速度が得られる。ま
た、上記電子光学的偏向器３ｄが設けられていることに
よって、複数の検出器間において、照射を行う検出器を
迅速に切り替えることが可能になり、よって、より多く
の検出器を設けてこれらを連続的に照射することが可能
になるため、画像高読み込み速度を効率的に向上させる
ことができる。
【００６５】なお、図３、図４、図５および図６におい
ては、簡略化のため、複数の検出器として２個の検出器
のみを示した。しかしながら、これら実施形態における
検出器の個数は、各検出器の照射時間の終了後に、その
時点で休止状態にない別の検出器が利用可能な状態にあ
るように設定される。したがって、これら実施形態にお
いて実際に使用される検出器の個数は、これよりも多く
なる。これら複数の検出器は、図３〜図６に示すように
一列に、すなわち直線的に横並びに配置してもよい。ま
た、上記偏向器は、上記ビームをそのビーム方向と交差
するある一方向に上記ビームを偏向するように設ければ
よい。しかしながら、上記検出器を、図１に示すように
二次元的な領域に配置することも可能である。したがっ
て、上記偏向器は、上記ビームをそのビームの軸に対し
て垂直な、異なる２方向へと偏向するために設けられて
いる。
ては、簡略化のため、複数の検出器として２個の検出器
のみを示した。しかしながら、これら実施形態における
検出器の個数は、各検出器の照射時間の終了後に、その
時点で休止状態にない別の検出器が利用可能な状態にあ
るように設定される。したがって、これら実施形態にお
いて実際に使用される検出器の個数は、これよりも多く
なる。これら複数の検出器は、図３〜図６に示すように
一列に、すなわち直線的に横並びに配置してもよい。ま
た、上記偏向器は、上記ビームをそのビーム方向と交差
するある一方向に上記ビームを偏向するように設ければ
よい。しかしながら、上記検出器を、図１に示すように
二次元的な領域に配置することも可能である。したがっ
て、上記偏向器は、上記ビームをそのビームの軸に対し
て垂直な、異なる２方向へと偏向するために設けられて
いる。
【００６６】上述の各実施形態において、複数の検出器
のいずれか１つの検出器に選択的にビームを向かわせる
ために設けられている偏向器は、静電偏向式の偏向器で
あると述べた。しかしながら、磁気式の偏向器を同目的
のために設けることも可能である。すなわち、荷電粒子
ビームに対して偏向効果を及ぼす磁場を発生させるコイ
ル装置を設けてもよい。このような磁場としては、双極
子磁場が好ましい。
のいずれか１つの検出器に選択的にビームを向かわせる
ために設けられている偏向器は、静電偏向式の偏向器で
あると述べた。しかしながら、磁気式の偏向器を同目的
のために設けることも可能である。すなわち、荷電粒子
ビームに対して偏向効果を及ぼす磁場を発生させるコイ
ル装置を設けてもよい。このような磁場としては、双極
子磁場が好ましい。
【００６７】図７は、図２に示す検出器の制御スキーム
の別の態様を示している。図７に示す制御スキームは、
中間メモリを備えた検出器に関するスキームである。図
７は、３つの検出器Ｄ1、Ｄ2、およびＤ3の制御スキー
ムを示している。上記スキームの開始時であるｔ０の時
点から、上記検出器Ｄ1の照射が照射時間ｔBにわたって
行われる。上記照射時間の終了後、上記検出器Ｄ1によ
って集積された画像が、図７において矢印９９で示すよ
うに、上記検出器Ｄ1の中間メモリへと伝送される。こ
のように先に取得された画像を上記中間メモリへと伝送
してから、上記画像を上記中間メモリから制御器へと伝
送するが、この工程は読み込み時間ｔAを要する。しか
しながら、上記検出器は、上記中間メモリから上記制御
器への画像の伝送が行われる前に、既に再度照射される
準備ができた状態となっている。図示されている制御ス
キームにおいては、検出器Ｄ2の照射は上記検出器Ｄ1の
照射終了直後から行われており、そして上記検出器Ｄ2
の照射時間終了後に上記検出器Ｄ3の照射が開始され、
ｔEの時点で終了している。次に、上記検出器Ｄ1が再度
照射される。しかしながら、上記検出器Ｄ1は、先に照
射された画像の上記中間メモリから上記制御器への伝送
がまだ行われていない時点において再度照射される。ま
とめると、上記検出器Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3の照射は、実質的
に絶え間なく行われ、これにより上記荷電粒子ビームに
含まれる位置情報が実質的に絶え間なく検出される。上
記検出器内に上記中間メモリが設けられていることによ
り、上記検出器の照射と同時に上記検出器からの画像情
報の読み出しが行われ、上記検出器の休止時間ｔTは、
画像の読み出しに要する上記時間ｔAよりも短い。
の別の態様を示している。図７に示す制御スキームは、
中間メモリを備えた検出器に関するスキームである。図
７は、３つの検出器Ｄ1、Ｄ2、およびＤ3の制御スキー
ムを示している。上記スキームの開始時であるｔ０の時
点から、上記検出器Ｄ1の照射が照射時間ｔBにわたって
行われる。上記照射時間の終了後、上記検出器Ｄ1によ
って集積された画像が、図７において矢印９９で示すよ
うに、上記検出器Ｄ1の中間メモリへと伝送される。こ
のように先に取得された画像を上記中間メモリへと伝送
してから、上記画像を上記中間メモリから制御器へと伝
送するが、この工程は読み込み時間ｔAを要する。しか
しながら、上記検出器は、上記中間メモリから上記制御
器への画像の伝送が行われる前に、既に再度照射される
準備ができた状態となっている。図示されている制御ス
キームにおいては、検出器Ｄ2の照射は上記検出器Ｄ1の
照射終了直後から行われており、そして上記検出器Ｄ2
の照射時間終了後に上記検出器Ｄ3の照射が開始され、
ｔEの時点で終了している。次に、上記検出器Ｄ1が再度
照射される。しかしながら、上記検出器Ｄ1は、先に照
射された画像の上記中間メモリから上記制御器への伝送
がまだ行われていない時点において再度照射される。ま
とめると、上記検出器Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3の照射は、実質的
に絶え間なく行われ、これにより上記荷電粒子ビームに
含まれる位置情報が実質的に絶え間なく検出される。上
記検出器内に上記中間メモリが設けられていることによ
り、上記検出器の照射と同時に上記検出器からの画像情
報の読み出しが行われ、上記検出器の休止時間ｔTは、
画像の読み出しに要する上記時間ｔAよりも短い。
【００６８】上述の各実施形態において使用可能な検出
器としては、例えば、従来より使用されているＣＣＤ
（電荷結合素子）検出器が挙げられる。しかしながら、
その他のタイプの検出器をこの用途に使用することも可
能である。例えば、ＣＭＯＳ活性画素検出器またはラン
ダムアクセス電荷注入装置型検出器を使用することがで
きる。ＣＭＯＳ活性画素検出器としては、フォトビット
社（Photobit）よりＰＢ−ＭＶ４０として市販されてい
るものが入手可能である。また、ランダムアクセス電荷
注入装置型検出器としては、例えば、シドテック社（CI
DTECH）製の商品名ＲＡＣＩＤ８４が入手可能である。
器としては、例えば、従来より使用されているＣＣＤ
（電荷結合素子）検出器が挙げられる。しかしながら、
その他のタイプの検出器をこの用途に使用することも可
能である。例えば、ＣＭＯＳ活性画素検出器またはラン
ダムアクセス電荷注入装置型検出器を使用することがで
きる。ＣＭＯＳ活性画素検出器としては、フォトビット
社（Photobit）よりＰＢ−ＭＶ４０として市販されてい
るものが入手可能である。また、ランダムアクセス電荷
注入装置型検出器としては、例えば、シドテック社（CI
DTECH）製の商品名ＲＡＣＩＤ８４が入手可能である。
【００６９】さらに、上述の各実施形態において述べた
複数の検出器を、各検出器の操作性のチェックに使用す
ることも可能である。この用途においては、対象物にお
ける同一の一領域を、２以上の検出器によって時間的に
連続して分析する。このようにすれば、上記２以上の検
出器において、全く同一の部分画像が得られるはずであ
る。上記２以上の検出器によって取得したこれらの部分
画像を比較することにより、これらの部分画像間の違い
が明らかとなり、これにより、上記検出器における不具
合を発見することが可能になる。このような作業を行う
ことで、上記複数の検出器のそれぞれにおける、画素エ
ラー等といった、不具合のあるビット領域を確認するこ
とができる。検出器の不具合を調べるためのこのような
操作は、例えば、規則的あるいは不規則的に繰り返して
もよい。
複数の検出器を、各検出器の操作性のチェックに使用す
ることも可能である。この用途においては、対象物にお
ける同一の一領域を、２以上の検出器によって時間的に
連続して分析する。このようにすれば、上記２以上の検
出器において、全く同一の部分画像が得られるはずであ
る。上記２以上の検出器によって取得したこれらの部分
画像を比較することにより、これらの部分画像間の違い
が明らかとなり、これにより、上記検出器における不具
合を発見することが可能になる。このような作業を行う
ことで、上記複数の検出器のそれぞれにおける、画素エ
ラー等といった、不具合のあるビット領域を確認するこ
とができる。検出器の不具合を調べるためのこのような
操作は、例えば、規則的あるいは不規則的に繰り返して
もよい。
【００７０】上述の各実施形態において、偏向器は、図
３、図４、図５、および図６においては検出器と光学倍
率系との間に、図１においては検出器と磁気レンズ２１
との間に配置されている。しかしながら、上記偏向器
を、ビーム経路内において、光学倍率系または光学結像
系を構成する１以上の部材の前に配置してもよい。ある
いは、上記偏向器を上記光学結像系へと組み込むことも
可能である。また、上記偏向器によって発生される収差
を補正するために、自動集束コイルのような補正部材を
設けてもよい。
３、図４、図５、および図６においては検出器と光学倍
率系との間に、図１においては検出器と磁気レンズ２１
との間に配置されている。しかしながら、上記偏向器
を、ビーム経路内において、光学倍率系または光学結像
系を構成する１以上の部材の前に配置してもよい。ある
いは、上記偏向器を上記光学結像系へと組み込むことも
可能である。また、上記偏向器によって発生される収差
を補正するために、自動集束コイルのような補正部材を
設けてもよい。
【００７１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の検出装
置および検出方法によれば、単位時間当たりに取得可能
な位置情報量を増加させ、かつ対象物の位置情報の検出
をより速い速度で行える装置および方法を提供できる。
置および検出方法によれば、単位時間当たりに取得可能
な位置情報量を増加させ、かつ対象物の位置情報の検出
をより速い速度で行える装置および方法を提供できる。
【図１】 本発明の実施形態１の検出装置を示す概略図
【図２】 図１の検出装置における複数の検出器の制御
を示す時間スキームを示す図
を示す時間スキームを示す図
【図３】 本発明の実施形態２に係る、二次電子顕微鏡
としての検出装置を示す概略図
としての検出装置を示す概略図
【図４】 本発明の実施形態３に係る、透過電子顕微鏡
としての検出装置を示す概略図
としての検出装置を示す概略図
【図５】 本発明の実施形態４に係る、光電子顕微鏡と
しての検出装置を示す概略図
しての検出装置を示す概略図
【図６】 本発明の検出装置のさらに別の実施形態を示
す図
す図
【図７】 図２に示した検出器の制御スキームのさらに
別の例を示す図
別の例を示す図
【符号の説明】
１ 検出装置
３ 偏向器
５ 荷電粒子ビーム
７ ビーム断面
９ 偏向ビーム
１１，１２，１３，１４ 電極
１７−１〜１７−９ 検出器
１９−１〜１９−９ 検出領域
２１ 磁気レンズ
１ａ 検出装置
３ａ 偏向器
５ａ 荷電粒子ビーム
１７ａ 検出器
１９ａ 検出領域
２１ａ 光学結像系
２７ 対象物
３１ 領域
３３，３５ 集束レンズ
３９ 光学倍率系
４１ 偏向器
４３，４５ 二次電子の軌道
４７ 制御器
４９ 電極
５１ 主軸
５３，５４ 偏向器
５７ 光軸
６１ 一次電子ビーム
６３ 電子銃
６５ 磁気レンズ
６７ ビーム形成孔
６９ ウィーンフィルタ
１ｂ 検出装置
３ｂ 偏向器
１７ｂ 検出器
１９ｂ 検出領域
２１ｂ 光学結像系
２７ｂ 対象物
３１ｂ 照射領域
３３ｂ 集束レンズ
３３ｂ’ 集束レンズ
３４，３４’ 円形磁気レンズ
３９ｂ 光学倍率系
４７ｂ 制御器
５１ｂ 主軸
５３ｂ，５４ｂ，５３ｂ’，５４ｂ’ 偏向器
６１ｂ 一次電子ビーム
６３ｂ 電子銃
６５ｂ 集束レンズ
６７ｂ ビーム形成孔
７１，７２ コイル
７１’，７２’ ダイポールコイル
１ｃ 検出装置
３ｃ 偏向器
１７ｃ 検出器
２１ｃ 光学結像系
２７ｃ 対象物
３１ｃ 領域
３３ｃ，３５ｃ 集束レンズ
３９ｃ 光学倍率系
４７ｃ 制御器
４９ｃ 電極
６３ｃ 光源または光子源
６５ｃ 光学系
１ｄ 検出装置
３ｄ 偏向器
１７ｄ 検出器
２１ｄ 光学結像系
３３ｄ，３５ｄ 集束レンズ
３９ｄ 光学倍率系
４７ｄ 制御器
４９ｄ 電極
８１ 光光学系
８３ 光子／電子変換器
８４ 入射側
８５ 出射側
８６ 微細管
９７ 伝送時間
９８ 照射時間
９９ 矢印
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2G001 AA03 AA05 AA07 AA10 BA07
BA08 CA03 DA09 DA10 EA05
FA06 GA04 GA08 GA10 HA13
JA03 KA20 LA11 MA05
5C033 NN02 NP05 NP06 NP08
Claims (23)
- 【請求項１】 荷電粒子ビーム（５）に含まれる位置情
報を検出するための検出装置であって、 検出領域（１９）を有し、前記検出領域（１９）に到達
した荷電粒子の、その到達位置によって左右される強度
分布を、時間という観点において集積して得た位置情報
を含む画像を供給する少なくとも１つの位置敏感型検出
器（１７）と、 前記少なくとも１つの位置敏感型検出器（１７）によっ
て供給された前記画像を受け取るための制御器（４７）
とを有し、 前記位置敏感型検出器（１７）が複数設けられているこ
と、ならびに前記荷電粒子ビーム（５）を前記複数の検
出器（１７）から選択される１つの検出器（１７）の検
出領域（１９）へと向かわせる偏向器（３）が設けら
れ、前記偏向器（３）は前記制御器（４７）によって制
御されて、前記ビーム（５）を向かわせる前記１つの検
出器（１７）を前記複数の検出器（１７）から選択する
ことを特徴とする検出装置。 - 【請求項２】 前記検出器（１７）から前記制御器（４
７）へと画像を伝送する際、前記検出器（１７）がその
検出領域（１９）に到達した荷電粒子の強度をそれ以上
集積しない少なくとも１つの休止時間（ｔT）が存在
し、前記偏向器（３）は、前記複数の検出器（１７）の
うちの第１の検出器から前記制御器へと画像を伝送する
際における休止時間の間に、前記第１の検出器（１７）
とは異なる第２の検出器の検出領域（１９）に前記荷電
粒子ビーム（５）を向かわせるように前記制御器（４
７）によって制御される請求項１に記載の検出装置。 - 【請求項３】 前記制御器（４７）は、さらに前記ビー
ム（５）を時間的に連続するように、かつ繰り返し周期
的に前記複数の検出器（１７）の検出領域（１９）へと
向かわせるように前記偏向器（３）を制御する請求項２
に記載の検出装置。 - 【請求項４】 各検出器（１７）には、その検出領域
（１９）に到達する前記荷電粒子の強度の集積を行う照
射時間（ｔB）が設けられており、 前記複数の検出器の個数は、前記休止時間（ｔT）を前
記照射時間（ｔB）で割って前記休止時間に対する前記
照射時間の比率を求め、得られた値に小数点以下の端数
がある場合にはそれを切り上げて次に大きい整数の値と
して決定される請求項３に記載の検出装置。 - 【請求項５】 光学結像系（２１）をさらに備え、前記
光学結像系（２１）により、前記光学結像系の対象物配
置面に配置される対象物（２７）または対象物の中間画
像を、荷電粒子ビーム（５）によって前記少なくとも１
つの検出器（１７）の検出領域（１９）に結像させる請
求項１から４のいずれか１項に記載の検出装置。 - 【請求項６】 前記光学結像系（２１）は、前記対象物
（２７）の部分領域（３１）を前記検出領域（１９）に
結像するために設けられており、さらに前記光学結像系
（２１）は、前記検出領域（１９）に結像された前記対
象物（２７）の前記部分領域（３１）を変更するように
前記制御器（４７）によって制御される請求項５に記載
の検出装置。 - 【請求項７】前記制御器（４７）は、前記対象物（２
７）の前記部分領域（３１）の画像の変更と、前記部分
領域（３１）が結像された前記検出器（１７）の選択の
変更とが実質的に同時に行われるように設けられている
請求項６記載の検出装置。 - 【請求項８】 照射系（６３）をさらに備え、この照射
系（６３）によって少なくとも前記対象物の部分領域
（３１）へとエネルギーを供給し、これにより前記部分
領域（３１）における複数の個所から荷電粒子を発生さ
せ、これらをビーム（５）として前記光学結像系（２
１）を通過させて前記検出器（１７）の前記検出領域
（１９）へと到達させる請求項５から７のいずれか１項
に記載の検出装置。 - 【請求項９】 前記照射系は電子源（６３；６３ａ；６
３ｂ）および／または光子源（６３ｃ）および／または
イオン源を有する請求項８に記載の検出装置。 - 【請求項１０】 前記荷電粒子は、後方散乱電子および
／または二次電子および／または透過電子および／また
は光電子を含む請求項８または９に記載の検出装置。 - 【請求項１１】 前記照射系が前記制御器（４７ｃ）に
よって制御可能なパルス照射系（６３ｃ）であり、前記
制御器（４７ｃ）は、前記部分領域（３１ｃ）を結像さ
せる検出器として選択されている前記検出器（１７ｃ）
を別の検出器へと変更した後に、前記照射系（６３ａ）
にエネルギーパルスを放出させ、その後に、前記部分領
域（３１ｃ）を結像させる検出器（１７ｃ）を再度変更
するように前記照射系を制御する請求項８から１０のい
ずれか１項に記載の検出装置。 - 【請求項１２】 前記対象物が光子／電子変換器であ
り、特に多数溝プレート（８３）である請求項５から１
１のいずれか１項に記載の検出装置。 - 【請求項１３】 前記複数の検出器（１７）の前記検出
領域（１９）は、実質的に前記光学結像系（２１）の画
像領域内に配置されている請求項５から１２のいずれか
１項に記載の検出装置。 - 【請求項１４】 前記ビーム（５ａ）は、前記偏向器
（３ａ）によってそのビーム方向（５１）と交差する一
方向へと偏向可能であり、かつ前記複数の検出器（１７
ａ）の前記検出領域（１９ａ）は、前記ビーム方向（５
１）に見た場合、横並びに一列に設けられている請求項
１から１３のいずれか１項に記載の検出装置。 - 【請求項１５】 前記ビーム（５）は互いに交差する２
方向（ｘ，ｙ）および前記ビームのビーム方向（ｚ）へ
と偏向可能であり、かつ前記複数の検出器（１７）の前
記検出領域（１９）は、前記ビーム方向（５１）に見た
場合、ある領域内において複数の方向に横並びに設けら
れている請求項１から１３のいずれか１項に記載の検出
装置。 - 【請求項１６】 前記少なくとも１つの検出器が半導体
検出器であり、特にＣＣＤ検出器および／またはＣＩＤ
検出器である請求項１から１５のいずれか１項に記載の
検出装置。 - 【請求項１７】 観察対象物の画像を形成する方法であ
って、 検出領域を有し、照射時間の間に前記検出領域に到達し
た荷電粒子の、その到達位置によって左右される強度分
布を、時間という観点において集積すると共に、このよ
うに集積した強度の画像を供給し、前記画像の供給に要
する時間の少なくとも一部において休止状態にあり、こ
のような休止時間の間には前記強度を集積しない位置敏
感型検出器を複数設ける工程と、 前記検出器によって供給された複数の画像を受け取るメ
モリを設ける工程と、 少なくとも前記対象物の部分領域を、前記複数の検出器
のうち、現在選択されている１つの検出器の検出領域に
前記荷電粒子ビームによって結像し、到達位置によって
左右される前記ビームの強度を前記現在選択されている
検出器によって集積する工程と、 前記複数の検出器のなかから、前記現在選択されている
検出器とは異なる新たに選択すべき検出器を決定する工
程と、 先に選択されていた検出器の画像を、前記先に選択され
ていた検出器の照射時間が終了した後に、メモリのメモ
リ領域へと伝送する工程と、 少なくとも前記対象物の部分領域を、前記新たに選択さ
れた検出器の検出領域に前記荷電粒子ビームによって結
像し、前記先に選択されていた検出器の前記画像を前記
メモリの前記メモリ領域へと伝送している間に、到達位
置によって左右される前記ビームの強度を前記新たに選
択された検出器によって集積する工程と、 前記新たに選択された検出器の照射時間の終了後、前記
新たに選択された検出器の画像を、前記先に選択されて
いた検出器の前記画像が伝送された前記メモリ領域とは
異なるメモリ領域へと伝送する工程とを包含する方法。 - 【請求項１８】 前記新たに選択すべき検出器を決定す
る際、前記複数の検出器のなかから休止状態にない検出
器を選択する請求項１７記載の検出装置。 - 【請求項１９】 前記現在選択されている検出器の検出
領域に結像された前記対象物の部分領域が、前記先に選
択されていた検出器の検出領域に結像された前記対象物
の部分領域とは異なる請求項１７または１８に記載の方
法。 - 【請求項２０】 前記複数のメモリ領域に伝送された、
前記対象物の複数の部分領域の画像を合成し、前記対象
物の全体画像として出力する請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 少なくとも前記対象物の前記部分領域
へとエネルギーを供給し、これにより前記部分領域の複
数の個所から荷電粒子を発生させ、これを前記ビーム検
出器の前記検出領域へと結像させるパルス照射系を設け
る工程をさらに包含しており、 前記照射系によるエネルギーパルスの放出と、前記現在
選択されている検出器とは異なる前記新たに選択すべき
検出器の選択とが互いに同期している請求項１７から２
０のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２２】 結像された対象物は、複数の装置、特
に、半導体ウェーハ上の複数の半導体装置、および／ま
たは光子／電子変換器、特に多数溝プレートを含んでい
る請求項１７から２１のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記対象物における同一の部分領域
を、前記複数の検出器のうちの少なくとも２つの検出器
に結像させ、前記少なくとも２つの検出器から取得した
画像を互いに比較し、前記２つの検出器のうちの少なく
とも１つにおける不具合に関する情報を取得する請求項
１７から２２のいずれか１項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10156275.6 | 2001-11-16 | ||
| DE10156275A DE10156275B4 (de) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Detektoranordnung und Detektionsverfahren |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2003208865A true JP2003208865A (ja) | 2003-07-25 |
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Family
ID=7705955
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002332254A Expired - Fee Related JP4336488B2 (ja) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | 検出装置および検出方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7084406B2 (ja) |
| EP (1) | EP1313126B1 (ja) |
| JP (1) | JP4336488B2 (ja) |
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