JP2009272232A - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

【目的】本発明は、電子銃から放出された電子線ビームをレンズで細く絞って試料に照射しつつ走査し、そのときに試料から放出された２次電子を検出・増幅し、２次電子画像を表示する走査型電子顕微鏡に関し、光軸を機械的にずらすことなく負のバイアス電圧を印加した試料からの２次電子を効率良好に捕集して検出・増幅し、対物レンズの収差を小さくして高分解能の２次電子画像を生成することを目的とする。
【構成】静電型の第１の偏向器と、静電型の第２の偏向器と、電磁型の第３の偏向器と、細く絞られた電子線ビームが負のバイアス電圧の印加された試料面に照射されたときに、電磁型の第３の偏向器の方向に誘導され、電磁型の第３の偏向器で光軸から離れる方向に偏向された負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出する、光軸の部分に電子線ビームが通過する開口部を有する２次電子検出器とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子銃から放出された電子線ビームをレンズで細く絞って試料に照射しつつ走査し、そのときに試料から放出された２次電子を検出・増幅し、２次電子画像を表示する走査型電子顕微鏡に関するものである。

通常、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、電子銃から放出された電子線を対物レンズで細く絞って試料に照射しつつ偏向器で走査し、そのときに放出された２次電子を２次電子検出器（例えばＭＣＰ）で検出・増幅し、いわゆる２次電子画像を表示装置の画面上に表示している。

この際、像分解能を向上させるために試料に負のバイアス電圧（例えば−数ＫＶ）を印加して最終段の対物レンズの収差を低減し、分解能を向上させる技術が知られている。負のバイアス電圧として、例えば−数ＫＶを印加すると試料から放出された２次電子はほぼ当該負のバイアス電圧に相当する電圧を有することとなり、図１０に示すように、試料３１から放出される２次電子が例えば−数ＫＶのエネルギーを持つこととなる。そのため、従来の負のバイアス電圧３２を印加しないときに２次電子を検出できる位置に配置したＭＣＰ２の穴を当該負のバイアス電圧を印加した高エネルギーの２次電子が通過してしまい、検出できない。これを解決するために、従来は特許文献１の図１に示すように、照射系から結像系に入るときの光軸を機械的に少しずらし、負のバイアス電圧を印加した試料から放出された２次電子を検出できるようにしていた。
特開平１０−２１４５８６号公報

上述した従来の像分解能を向上させるために図１０の試料３１に負のバイアス電圧３２を印加した場合、試料３１から放出された高エネルギーの２次電子を検出するために、特許文献１の図１に示すように照射系と結像系との軸をわずかにずらして２次電子をＭＣＰなどに照射できるようにして検出し、像分解能を向上させていたため、機械的に軸をずらす必要があり、加工などが面倒であると共に機械的に軸がずれているために電子線ビームを試料上に照射・調整するのが大変であるなどの各種不都合が生じてしまうという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決するため、光軸上を走行する電子線ビームを光軸から離れる方向に偏向する静電型の第１の偏向器と、光軸に近づく方向に偏向する静電型の第２の偏向器と、逆の方向に偏向して光軸上に戻す電磁型の第３の偏向器とを設け、光軸を機械的にずらすことなく負のバイアス電圧を印加した試料からの２次電子を効率良好に捕集して検出・増幅し、対物レンズの収差を小さくして高分解能の２次電子画像を生成することを目的としている。

そのため、本発明は、電子銃から放出された電子線ビームをレンズで細く絞って試料に照射しつつ走査し、そのときに試料から放出された２次電子を検出・増幅し、２次電子画像を表示する走査型電子顕微鏡において、光軸上を走行する電子線ビームを光軸から離れる方向に偏向する静電型の第１の偏向器と、第１の偏向器の位置より電子線ビームの走行方向であって、第１の偏向器で偏向された電子線ビームを光軸に近づく方向に偏向する静電型の第２の偏向器と、第２の偏向器の位置より電子線ビームの走行方向であって、第２の偏向器で光軸に近づく方向に偏向された電子線ビームを、逆の方向に偏向して光軸上に戻す電磁型の第３の偏向器と、走行中の電子線ビームを細く絞って試料に照射する対物レンズと、試料を搭載する負のバイアス電圧を印加する試料ステージと、細く絞られた電子線ビームが負のバイアス電圧の印加された試料面に照射されたときに、電磁型の第３の偏向器の方向に誘導され、電磁型の第３の偏向器で光軸から離れる方向に偏向された負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出する、光軸の部分に電子線ビームが通過する開口部を有する２次電子検出器とを備えるようにしている。

この際、電磁型の第３の偏向器で光軸から離れる方向に偏向された２次電子について、静電型の第２の偏向器を通過、あるいは静電型の第２の偏向器と静電型の第１の偏向器を通過した後に２次電子検出器を配置して負のバイアスバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出するようにしている。

また、静電型の第１の偏向器および前記静電型の第２の偏向器のうちのいずれか１つを電磁型の偏向器とするようにしている。

また、電子線ビームが通過する開口部を有する２次電子検出器の当該開口部を、中心に穴の開いた円盤とし、円盤の部分に照射した前記２次電子を反射させ、あるいは円盤から２次電子を放出させ、２次電子検出器で捕集するようにしている。

また、２次電子検出器と、その直前に配置した第１あるいは第２の偏向器との間に負のバイアス電圧を印加した中心に穴の開いた円盤状のリペラー電極を配置し、負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子が２次電子検出器に向かった後に帰ってくる２次電子を２次電子検出器の方向に静電力で戻すようにしている。

本発明は、光軸上を走行する電子線ビームを光軸から離れる方向に偏向する静電型の第１の偏向器と、光軸に近づく方向に偏向する静電型の第２の偏向器と、逆の方向に偏向して光軸上に戻す電磁型の第３の偏向器とを設けることにより、光軸を機械的にずらすことなく負のバイアス電圧を印加した試料からの２次電子を効率良好に捕集して検出・増幅し、対物レンズの収差を小さくして高分解能の２次電子画像を生成することが可能となる。

本発明は、光軸上を走行する電子線ビームを光軸から離れる方向に偏向する静電型の第１の偏向器と、光軸に近づく方向に偏向する静電型の第２の偏向器と、逆の方向に偏向して光軸上に戻す電磁型の第３の偏向器とを設け、光軸をずらすことなく負のバイアス電圧を印加した試料からの２次電子を効率良好に捕集して検出・増幅し、対物レンズの収差を小さくして高分解能の２次電子画像を生成することを実現した。

図１は、本発明の１実施例構造図を示す。

図１において、ＭＣＰ１，ＭＣＰ２は、２次電子検出器の例であって、２次電子を検出するものでり、正電圧を印加し、試料１１から放出された２次電子を捕集するものである。ＭＣＰ１は本発明で使用するものであり、ＭＣＰ２は通常のＳＥＭ像を生成するときに使用するものである。

ＡＬ１（静電）は、静電型の偏向器であって、例えば平行な平板に電圧を印加し、１次電子線ビーム、２次電子を偏向（例えば図示の矢印のように偏向）するものである。

ＳＣＡＮ１（静電），ＳＣＡＮ２（静電）は、試料１１の面上で１次電子を平面走査するように偏向するものであって、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ偏向して走査するものである。

ＡＬ２（静電）は、静電型の偏向器であって、例えば平行な平板に電圧を印加し、１次電子線ビーム、２次電子を偏向（例えば図示の矢印のように偏向）するものである。

ＡＬ３（電磁）は、電磁型の偏向器であって、コイルを巻いて電流を流すことにより磁界を発生させて１次電子線ビーム、２次電子を偏向するものである。

ＯＬは、対物レンズであって、１次電子線ビームを細く絞って試料１１の表面を照射するものである。図示のＯＬはインレンズ（対物レンズの上極と下極との間に試料１１を配置する構造のレンズ）である。ＯＬは図示のインレンズに限られることなく、下極の下方に試料１１を配置してもよい。インレンズの方が、焦点距離を小さくできるなどの理由により、対物レンズの各種収差を小さくして高分解能の２次電子像を得やすい。

試料１１は、図示外のステージ（試料移動台）に搭載した観察対象の試料である。ステージは、電気的に絶縁された状態でＸ方向およびＹ方向に移動可能であり、かつバイアス電圧１２によりここでは、負のバイアス電圧が印加されている。

以上の構造のもとで、負のバイアス電圧１２の印加された試料１１から２次電子を、ＭＣＰ１で効率良好に捕集して検出するときの動作を順次詳細に説明する。

（１）図示外の電子銃から放出された１次電子線ビームが図示外の集束レンズで集束され、図１の上から下方向に光軸上を入射する。

（２）（１）で図示の上から下方向に入射した１次電子線ビーム１３は、ＭＣＰ１の中央の穴を通過し、ＡＬ１（静電）によりここでは、図示の右方向に偏向される（光軸から離れる方向に偏向される）。

（３）（２）で偏向された１次電子線ビームは、ＡＬ２（静電）によりここでは、図示の左方向に偏向される（光軸に近づく方向に偏向される）。

（４）（３）で偏向された１次電子線ビームは、ＡＬ３（電磁）によりここでは、図示の右方向に逆に偏向され、結果として、光軸上を進む１次電子線ビームとなる。

（５）（４）で光軸上に戻された１次電子線ビームは、試料１１上に照射される。

（６）この（５）のとき、ＳＣＡＮ１（静電）およびＳＣＡＮ２（静電）の２段偏向器により、負のバイアス電圧１２の印加された試料１１上に細く絞られて照射された１次電子線ビームが平面走査される（Ｘ方向およびＹ方向に平面走査される）。

（７）（６）の平面走査されたときに負のバイアス電圧１２（例えば−数ＫＶ）の印加された試料１１から放出された２次電子１４は、当該負のバイアス電圧１２により１次電子線ビームと逆方向、即ち、ＭＣＰ１の方向に向かって、ほぼ負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持って走行開始する。

（８）（７）で走行開始したほぼ負の電圧１１に相当するエネルギーを持った２次電子は、ＡＬ３（電磁）の電磁型の偏向器によって、
Ｆ＝−ｅ（ｖ×Ｂ）
・ｖは２次電子が持つエネルギー（電圧）、Ｂは磁界の強さである。
なる力を受けて偏向、即ち、ここでは、行きと逆の方向の図示の方向に偏向される。

（９）（８）で行きと逆の方向に偏向された２次電子は、更に、ＡＬ２，ＡＬ１では静電型の偏向器であるので行きと同じ方向に偏向、ここでは、図示のように十分に光軸外に偏向され、光軸外に配置したＭＣＰ１の２次電子検出面に衝突し、検出・増幅される。

尚、従来の図１０のＭＣＰ２の位置では、負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子は、充分に光軸外に偏向されず当該ＭＣＰ２の中心の小さい穴を通過してしまい、検出できない。しかし、本発明では、ＡＬ３（電磁）で行きと逆に偏向したこと、更に、ＡＬ２（静電）で光軸外に偏向することにより、光軸外に配置したＭＣＰ１の２次電子検出面に当該２次電子を入射させて、高効率に検出・増幅することが可能となったものである。

（１０）検出・増幅された信号をもとに、図示外の表示装置の画面上に輝度変調していわゆる２次電子像を表示する。

以上のように、ＡＬ１（静電）、ＡＬ２（静電）、ＡＬ３（電磁）という３段の偏向器を設けて１次電子線ビームを光軸上から光軸外、更に、光軸上に戻して負のバイアス電圧１２の印加された試料１１を照射し、当該試料１１から放出されたほぼ負のバイアス電圧１２に相当のエネルギーを持つ２次電子について、ＡＬ３（電磁）で行きと逆の方向に偏向し、更に、ＡＬ２（静電）で光軸から離れる方向にぼぼ負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子を偏向することにより、十分な量の光軸外への偏向を行い、光軸外に配置したＭＣＰ１の２次電子検出面に照射させて検出・増幅することが可能となる。これにより、試料１１から負のバイアス電圧１２に相当のエネルギーを持つ２次電子を効率良好に捕集して検出し、結果としてＯＬの収差係数を小さく（２次電子のエネルギーが大きいほど収差係数は小さい）して高分解能の２次電子画像を生成することが可能となる。以下順次詳細に説明する。

図２は、本発明の要部説明図（その１）を示す。図２は、図１の要部を取り出した模式図であって、ＭＣＰ１，ＡＬ１（静電）、ＡＬ２（静電）、ＡＬ３（電磁）、ＯＬ、試料１１は、図１の同一の名称にそれぞれ対応する。

図２において、ＡＬ１（静電）は、平板を左右に平行に配置した静電偏向器であって、ここでは、右側の平板に＋、左側の平板に−の電圧を印加した様子を示したものである。この状態では、１次電子線ビームは正の電圧を印加した右側の平板の方向に力を受け、模式的に分かり易く表現すると、図示のように偏向される。

ＡＬ２（静電）は、平板を左右に平行に配置した静電偏向器であって、右側の平板に−、左側の平板に＋の電圧を印加した様子を示したものである。この状態では、１次電子線ビームは正の電圧を印加した左側の平板の方向に力を受け、模式的に分かり易く表現すると、図示のように偏向、即ち、ＡＬ１（静電）で光軸の外に向けて偏向されたものが、逆に光軸に向けて偏向される。

ＡＬ３（電磁）は、コイルを巻いた電磁型の偏向器であって、ここでは、紙面の奥から上方向に向かう磁界Ｂｙを発生させ、光軸上に戻るように１次電子線ビームを右方向に偏向させる様子を模式的に示したものである。

ＯＬは、図１のＯＬ（対物レンズ）であって、１次電子線ビームを細く絞って試料１１の上に照射するものである。

試料１１は、負のバイアス電圧１２の印加された試料である。１次電子線ビームを試料１１に照射し、そのときに放出された２次電子（負のバイアス電圧１２のエネルギーを持つ２次電子）は、負のバイアス電圧１２により１次電子線ビームと逆方向、即ち、ＭＣＰ１の方向に向けて走行開始する。

そして、既述したように、試料１１から放出された負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子は、ＡＬ３（電磁）により、Ｆ＝−ｅ（ｖ×Ｂ）の力を受けるので、ここでは、図示のように行きと逆の左方向に偏向され、ＡＬ２（静電）で更に光軸の外に偏向され、ＡＬ３（静電）で光軸の方向に偏向され、結果として、光軸外の充分な距離にあるＭＣＰ１の２次電子検出面に入射し、検出・増幅され、ＯＬの収差を小さくして高解像度の２次電子像を表示することが可能となると共に、ＡＬ１（静電）に入射前の照射系の光軸と、ＡＬ３（電磁）から出射後の結像系の光軸とを３段の偏向器で一致させ、各種不都合を解消することが可能となる。

図３は、本発明の要部説明図（その２）を示す。これは、ＭＣＰ１の光軸に近い部分に円盤１５を設けて２次電子の捕集効率を高めた例を模式的に示す。

図３において、円盤１５は、ＭＣＰ１の内側と光軸との間に１次電子線ビームが通過する穴を設けると共に、ＭＣＰ１の２次電子検出面を覆わない程度の直径を持つ円板状の形状にしたものである。光軸上を上から下方向に１次電子線ビームが入射して試料１１を照射し、試料１１から放出された２次電子が下から上方向に図示のように走行し、ＭＣＰ１の２次電子検出面より光軸に近い部分に照射された図示の２次電子について、円盤１５に図示のように衝突し、反射した２次電子あるいは更に発生した２次電子が、ＭＣＰ１の２次電子検出器に印加された正の電圧により誘導されて検出される様子を模式的に示す。

以上の構造を持つ円盤１５を設けることにより、ＭＣＰ１の２次電子検出面より内側に入射した２次電子について、円盤１５で反射あるいは更に２次電子を発生させ、ＭＣＰ１の２次電子検出面に印加した正の電圧で捕集し、２次電子検出効率を高めることが可能となる。

図４は、本発明の要部説明図（その３）を示す。これは、図３の構造に、更に、リペラー電極１６を設け、一旦、２次電子がＭＣＰ１の近傍に入射した場合には、ＡＬ１（静電）の方向に逆戻りさせないで追い戻し、ＭＣＰ１の２次電子検出面に印加されている正の電圧で捕集させて検出させ、効率を良好にする例を模式的に示す。

図４において、リペラー電極１６は、円盤状であって、中心に穴を開けた構造を持つものであって、負の電圧を印加するものである。

以上の構造のリペラー電極１６を設けて負の電圧を印加することにより、２次電子が一旦、ＭＣＰ１の近傍に入射したり、ＭＣＰ１あるいはその近傍の材料に照射して反射あるいは発生した２次電子が逆の方向に戻ることを抑止し、ＭＣＰ１に効率良好に、試料１１から放出された２次電子を検出することが可能となる。

尚、図２では、ＭＣＰ１をＡＬ１（静電）より電子銃側に配置したが、ＭＣＰ１をＡＬ１とＡＬ２（静電）の間に配置し、負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを有する２次電子を、ＭＣＰ１で検出するようにしてもよい。

また、ＡＬ１（静電）、ＡＬ２（静電）のうち、いずれか一方を更に、電磁型の偏向器で置き換え、負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを有する２次電子を、充分に光軸外に変位させて、ＭＣＰ１の２次電子検出面で検出するようにしてもよい。

次に、図５から図７を用いて他の要部および構造を説明する。

図５は、本発明の他の要部説明図（その１）を示す。これは、図７の試料１１から放出された、負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子が従来のＭＣＰ２の中心の穴を通過し、ＭＣＰ１に向けて入射した様子を模式的に示す。ＭＣＰ１の２次電子検出面の内側に入射した２次電子は、中心に穴の開いた円盤１５に入射する。円盤１５に入射した２次電子は反射したり、更に２次電子を発生したりし、これら２次電子はＭＣＰ１の、通常、数十Ｖ程度の正の電圧の印加されている２次電子検出面に誘導されて検出・増幅される。

図６は、本発明の他の要部説明図（その２）を示す。これは、図５に加えて、中心に穴の開いたリペラー電極１６を設け、負の電圧を印加した場合の２次電子の様子を模式的に示す。リペラー電極１６には、例えば−２０Ｖ程度の負電圧を印加すれば、１次電子線ビームや負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子の軌道には、ほとんど影響しないようすることが可能である。この場合には、ＭＣＰ１およびその近傍の円盤１５に入射し、反射した２次電子および更に発生した２次電子は、ＭＣＰ１の２次電子検出面に印加された正の電圧に誘導されて検出されると共に、試料１１の方向に戻ろうとした場合にはリペラー電極１６に印加された負の電圧により追い返され、効率的にＭＣＰ１の２次電子検出面で検出することが可能となる。
尚、ＭＣＰ電子検出面の中央の穴付近のリング状部は、通常、電子を検出できない不感帯である。図６における円盤１５はＭＣＰ１の穴の付近に配置した部品であるが、これを前記不感帯で置き換えても良い。

図７は、本発明の他の実施例構造図を示す。図７は、既述した図５、図６を適用した走査型電子顕微鏡の断面図を模式的に示す。

図７において、２次電子１４は、電子線ビームをＯＬで細く絞って、負のバイアス電圧１２の印加された図示外の試料ホルダに搭載された試料１１を照射しつつＳＣＡＮ１，２で平面走査したときに当該試料１１から放出された、負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子であって、従来のＭＣＰ２の中心に設けた穴を通過してしまう２次電子である。当該２次電子１４は、ＯＬの磁界外に出ると、図示のように放射状に広がるが、数十Ｖ程度の正電圧の印加した２次電子検出面には充分に到達しなく、光軸の部分に小さい穴を開けた既述した円盤１５に衝突する。円盤１５に衝突した２次電子は反射してＭＣＰ１の正電圧を印加した２次電子検出部分に誘導されて検出・増幅される。また、２次電子が円盤１５に衝突すると、更に２次電子が放出されるので、当該放出された新たな２次電子も、ＭＣＰ１の正電圧の印加された２次電子検出部分に誘導されて検出・増幅される。この際、円盤１５に衝突して元の試料１１の方向に向かう２次電子は、負の電圧の印加されたリペラー電極１６により静電力で戻され、ＭＣＰ１の正電圧を印加した２次電子検出面に誘導されて検出・増幅される。

以上のように、ＭＣＰ１を試料１１から離れたＯＬの磁界の無い（磁界の小さい）部分に配置したことで、試料１１から放出された負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子１４が放射状に徐々に広がった部分に穴の開いた当該ＭＣＰ１を設け、更に、中心に小さな穴の開いた円盤１５を設けて衝突させ、反射された２次電子および更に２次電子を発生させ、これら２次電子を、ＭＣＰ１の正電圧を印加した２次電子検出面に誘導して検出・増幅を行い、簡単構造で負のバイアス電圧１２に相当するエネルギーを有する２次電子１４を検出・増幅し、結果としてＯＬの収差を小さく（即ち、ＯＬに入射する１次電子線ビームの電圧を当該２次電子の負のバイアス電圧１２相当分だけ高くなり、この高くなった電圧分だけ同じＯＬであっても収差を小さく）でき、従来の負のバイアス電圧１２を試料１１に印加しない走査型電子顕微鏡より高分解能の２次電子像を生成することが可能となる。

図８は、本発明の他の要部説明図（その３）を示す。図示のようにリペラー電極１６１を、ファラデーカップ形状にして、円盤１５から放出された反射電子や２次電子を、できるだけ逃さないようにし、２次電子検出器に到達させるようにする。ファラデーカップ形状のリペラー電極１６１には、例えば−２０Ｖ程度の負の電圧を印加する。円盤１５は、アース電位とする。

図９は、本発明の他の要部説明図（その４、バイアス電圧印加時の２次電子軌道例）を示す。これは、コンピュータでシュミレーションした本発明に係わるバイアス電圧印加時の２次電子軌道例を示し、下記のシュミレーションの条件である。

・２次電子の放出角：光軸に対して０〜９０°
・試料から放出する際の２次電子エネルギー：１０ｅＶ
・サンプルバイアス電圧：−３ＫＶ
・ＯＬ強度：加速電圧４ＫＶの１次電子線ビームがサンプルバイアス電圧により減速され、例えばＷＤ＝１ｍｍにフォーカスする強度（ランディングエネルギーは１ＫＶ）
ここで、試料から放出された２次電子は、試料と、アース電位であるＯＬの上極との間で、加速されると共に、クロスオーバーを形成し、１次電子線ビームと逆方向に、ほぼ放射状に広がる。ＯＬの上極以降の２次電子は、ここでは、ほぼ３ＫＶに加速されている。

以上説明した図９によりほぼバイアス電圧１２に相当するエネルギーを持つ２次電子（上記例では、３ＫＶのエネルギーを持つ２次電子）がＯＬの上極から放射状に１次電子線ビームと逆方向に広がり、既述した図７に示すように本発明に係わる中心に小さな穴の開いた円盤１５に衝突して反射したり、２次電子を放出したりし、これらをＭＣＰ１で検出することが可能となる。

本発明は、光軸上を走行する電子線ビームを光軸から離れる方向に偏向する静電型の第１の偏向器と、光軸に近づく方向に偏向する静電型の第２の偏向器と、逆の方向に偏向して光軸上に戻す電磁型の第３の偏向器とを設け、光軸をずらすことなく負のバイアス電圧を印加した試料からの２次電子を効率良好に捕集して検出・増幅し、対物レンズの収差を小さくして高分解能の２次電子画像を生成する走査型電子顕微鏡に関するものである。

本発明の１実施例構造図である。 本発明の要部説明図（その１）ある。 本発明の要部説明図（その２）である。 本発明の要部説明図（その３）である。 本発明の他の要部説明図（その１）である。 本発明の他の要部説明図（その２）である。 本発明の他の実施例構造図である。 本発明の他の要部説明図（その３）である。 本発明の他の要部説明（その４、バイアス電圧印加時の２次電子軌道例）である。 従来のバイアス印加時の２次電子軌道例である。

符号の説明

１１：試料
１２：バイアス電圧
１３：１次電子線ビーム
１４：２次電子
１５：円盤
１６、１６１：リペラー電極

Claims (7)

1. 電子銃から放出された電子線ビームをレンズで細く絞って試料に照射しつつ走査し、そのときに試料から放出された２次電子を検出・増幅し、２次電子画像を表示する走査型電子顕微鏡において、
   光軸上を走行する前記電子線ビームを光軸から離れる方向に偏向する静電型の第１の偏向器と、
   前記第１の偏向器の位置より電子線ビームの走行方向であって、当該第１の偏向器で偏向された前記電子線ビームを光軸に近づく方向に偏向する静電型の第２の偏向器と、
   前記第２の偏向器の位置より電子線ビームの走行方向であって、当該第２の偏向器で光軸に近づく方向に偏向された電子線ビームを、逆の方向に偏向して光軸上に戻す電磁型の第３の偏向器と、
   前記走行中の電子線ビームを細く絞って試料に照射する対物レンズと、
   前記試料を搭載する負のバイアス電圧を印加する試料ステージと、
   前記細く絞られた電子線ビームが負のバイアス電圧の印加された試料面に照射されたときに、前記電磁型の第３の偏向器の方向に誘導され、当該電磁型の第３の偏向器で光軸から離れる方向に偏向された負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出する、光軸の部分に前記電子線ビームが通過する開口部を有する２次電子検出器と
   を備えたことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
2. 前記電磁型の第３の偏向器で光軸から離れる方向に偏向された前記２次電子について、前記静電型の第２の偏向器を通過、あるいは前記静電型の第２の偏向器と前記静電型の第１の偏向器を通過した後に前記２次電子検出器を配置して負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出することを特徴とする請求項１記載の走査型電子顕微鏡。
3. 前記静電型の第１の偏向器を電磁型の偏向器としたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の走査型電子顕微鏡。
4. 電子銃から放出された電子線ビームをレンズで細く絞って試料に照射しつつ走査し、そのときに試料から放出された２次電子を検出・増幅し、２次電子画像を表示する走査型電子顕微鏡において、
   光軸上を走行中の前記電子線ビームを細く絞って試料に照射する対物レンズと、
   前記試料を搭載する負のバイアス電圧を印加する試料ステージと、
   前記細く絞られた電子線ビームが負のバイアス電圧の印加された試料面に照射されたときに、当該試料から放出された負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出する中心に前記電子線ビームが通過する穴の開いた２次電子検出部分および当該穴の開いた部分に、中心に穴を設けた円盤を配置して当該円盤の部分に照射された前記２次電子を反射させ、あるいは当該円盤から２次電子を放出させ、前記２次電子検出部分で併せて捕集する２次電子検出器および円盤と
   を備えたことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
5. 電子銃から放出された電子線ビームをレンズで細く絞って試料に照射しつつ走査し、そのときに試料から放出された２次電子を検出・増幅し、２次電子画像を表示する走査型電子顕微鏡において、
   前記走行中の電子線ビームを細く絞って試料に照射する対物レンズと、
   前記試料を搭載する負のバイアス電圧を印加する試料ステージと、
   前記細く絞られた電子線ビームが負のバイアス電圧の印加された試料面に照射されたときに、当該試料から放出された負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子を検出する中心に前記電子線ビームが通過する穴の開いた２次電子検出器と、
   前記２次電子検出器の直前に負のバイアス電圧を印加した中心に穴の開いた円盤状のリペラー電極を配置し、前記２次電子が前記２次電子検出器に向かった後に帰ってくる当該２次電子を当該２次電子検出器の方向に静電力で戻すリペラー電極と
   を備えたことを特徴とする走査型電子顕微鏡。
6. 前記電子線ビームが通過する開口部を有する２次電子検出器の当該開口部を、中心に穴の開いた円盤とし、当該円盤の部分に照射した前記２次電子を反射させ、あるいは当該円盤から２次電子を放出させ、２次電子検出器で捕集する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走査型電子顕微鏡。
7. 前記２次電子検出器と、その直前に負のバイアス電圧を印加した中心に穴の開いた円盤状のリペラー電極を配置し、前記負のバイアス電圧に相当するエネルギーを有する２次電子が前記２次電子検出器に向かった後に帰ってくる当該２次電子を当該２次電子検出器の方向に静電力で戻す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走査型電子顕微鏡。

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