JP7336605B2 - 電子顕微鏡 - Google Patents

Description

本発明は、電子顕微鏡に関する。

電子顕微鏡は、電子線を照射して試料の表面または内部を拡大観察する装置である。特に、走査電子顕微鏡では、電子線を走査して試料から放出される二次電子または反射電子を輝度信号として電子顕微鏡像を得る。このため走査電子顕微鏡では、照射される電子線を静電レンズや磁界レンズを用いて細束化するほど高分解能の観察画像が得られる。特に短焦点化するために、試料に向けて磁界を漏洩させる磁極構造を有する磁界レンズが対物レンズとして用いられる。このような対物レンズは、セミインレンズ型あるいはその形状からシュノーケル型と呼ばれる。

セミインレンズ型の対物レンズが用いられる電子顕微鏡の例を説明する。特許文献１には、セミインレンズよりも電子源側に配置された検出器によって、試料から放出される二次電子を検出する電子顕微鏡が開示される。特許文献２には、対物レンズ内に配置される円筒状部材の内面を、二次電子発生効率の高い面にすることにより、試料から放出される二次電子の検出効率を向上させる電子顕微鏡が開示される。特許文献３には、対物レンズの内側磁極の内面に二次電子発生効率の高い面を設けることにより、二次電子の検出効率を高めるとともに、試料から放出される反射電子に基づく信号も検出できる走査電子顕微鏡が開示される。

また特許文献４には、二次電子と反射電子の分離同時検出を可能とするため、反射電子の衝突により副次電子を放出する反射板が試料室内に設けられた走査電子顕微鏡が開示される。さらに特許文献５には、二次電子や反射電子の軌道が変化しても検出効率を維持するために、検出器から試料に向かって延在する補助電極に印加される電圧を、試料台の傾きと照射される電子線のエネルギに基づいて制御することが開示される。

また特許文献６には、検出器前に配置されるグリッド電極を用いて電子の軌道を制御することにより、二次電子や反射電子などのエネルギを識別して検出する電子顕微鏡が開示されている。また特許文献７には、検出器の前段に配置される電極に電圧を印加することにより、試料から放出された二次電子を検出器に導く電子顕微鏡が開示されている。さらに特許文献８には、検出器を包囲する中央の電極に、中央の電極を包囲する外側の電極に対して正の電圧を印加する電子顕微鏡が開示されている。

国際公開２０１１／０５５５２０号公報 特開２００１－５７１７２号公報 特開平１１－１１１２１１号公報 特開２００８－４７３１０号公報 特開２００８－２１０７０２号公報 特開２０１０－２７２５２５号公報 特開２００５－１７４７６６号公報 特表２００４－５０３０６２号公報

しかしながら、いずれの特許文献にもセミインレンズが用いられる電子顕微鏡において、反射電子像の画質向上のために、試料面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子を検出することに対する配慮はなされていない。電子線を細束化するために対物レンズであるセミインレンズから漏洩させられる磁界は、低角反射電子以外の反射電子の検出を妨げないが、低角反射電子を試料へ引き戻し、低角反射電子の検出を妨げる。なお低角反射電子を検出するために電子線が照射される位置に検出器を近づけすぎると、電子線の細束化に悪影響を及ぼす。

そこで本発明は、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、前記電子線を前記試料に照射する電子源と、前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備えることを特徴とする。

本発明によれば、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。

電子顕微鏡の全体構成の一例を示す図 試料から低角に放出される低角電子の軌道の一例を説明する側面図 低角電子の軌道の一例を説明する上面図 低角電子の軌道の一例を説明する上面図 低角電子のエネルギと低角電子が試料に衝突するＡ点との関係を説明する側面図 反射電子の衝突により試料から放出される三次電子の軌道の一例を説明する側面図 補償電極による三次電子の軌道の制御について説明する側面図 補償電極による三次電子の軌道の制御について説明する上面図 補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例１の画面の一例を示す図 実施例２の補償電極とグリッド電極について説明する側面図 実施例２の補償電極とグリッド電極について説明する上面図 実施例３の補償電極の一例について説明する側面図 実施例３の補償電極の一例について説明する上面図 実施例３の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例３の補償電極の変形例について説明する側面図 実施例３の補償電極の変形例について説明する上面図 実施例３の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例３の補償電極の変形例について説明する側面図 実施例３の補償電極の変形例について説明する上面図 実施例３の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例４の補償電極の一例について説明する側面図 実施例４の補償電極の一例について説明する上面図 実施例４の補償電極の変形例について説明する側面図 実施例４の補償電極の変形例について説明する上面図 実施例５の補償電極の一例について説明する上面図 実施例５の補償電極の一例について説明する上面図 実施例６の補償磁極の一例について説明する側面図 実施例６の補償磁極の一例について説明する上面図 実施例７の補償電極の一例について説明する上面図 実施例７の補償電極の一例について説明する上面図 実施例８の補償電極の一例について説明する上面図 実施例８の補償電極の一例について説明する側面図 図２０ＡのＦＧ断面図 実施例９の補償電極の一例について説明する上面図 実施例９の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例１０の補償電極の一例について説明する上面図 実施例１０の補償電極の一例について説明する上面図 実施例１０の補償電極の一例について説明する側面図 実施例１０の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例１１の補償電極の一例について説明する上面図 実施例１１の補償電極の一例について説明する上面図 実施例１１の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例１１の補償電極の一例について説明する上面図 実施例１２の補償電極の一例について説明する斜視図 実施例１２の補償電極の一例について説明する側面図 実施例１２の補償電極の一例について説明する側面図 実施例１２の補償電極に印加される電圧と検出される三次電子Ｅの数との関係を説明する図 実施例１３の補償電極の一例について説明する斜視図 実施例１４の補償電極の一例について説明する斜視図 実施例１４の補償電極の一例について説明する斜視図 実施例１４の電子顕微鏡による走査電子顕微鏡像を説明する図 実施例１４の電子顕微鏡による走査電子顕微鏡像を説明する図 実施例１４の電子顕微鏡による電子線の移動を説明する図 実施例１４の電子顕微鏡による電子線の移動を説明する図

以下、添付図面に従って本発明に係る電子顕微鏡の実施例について説明する。電子顕微鏡は、電子線を試料に照射することによって試料を観察する装置である。

図１を用いて実施例１の電子顕微鏡１００の全体構成について説明する。なお鉛直方向をＺ方向、水平方向をＸ方向及びＹ方向とする。電子顕微鏡１００は、電子銃１０１、引出電極１０２、陽極１０４、集束レンズ１０５、絞り１０６、調整ノブ１０７、上側偏向器１０８、下側偏向器１０９、第一検出器１１０、ウィーンフィルタ１１４、引上電極１１５、対物レンズ１１８、試料台１２１、補償電極１３５、第二検出器１３６、制御装置１５０、ディスプレイ１５１、記憶装置１５２を備える。制御装置１５０は各部の動作等を制御する装置であり、例えばコンピュータである。記憶装置１５２には、各部の電圧、電流等の制御条件を定めた制御テーブル１５３が格納される。制御装置１５０は、記憶装置１５２から制御テーブル１５３を読み出して、制御テーブル１５３に定められた制御条件に基づいて各部を制御しても良い。

電子銃１０１は、電子を放出する電子源であり、例えば電界放出型陰極である。引出電極１０２と陽極１０４は、電子銃１０１に対し正の電圧が印加される電極であり、電子銃１０１から放出される電子である一次電子線Ｂ１が通過する孔をそれぞれが有する。なお電子銃１０１に対する電圧の絶対値は、陽極１０４のほうが引出電極１０２よりも大きい。集束レンズ１０５は、一次電子線Ｂ１を集束させるレンズである。絞り１０６は、対物レンズ１１８における一次電子線Ｂ１の開き角を定める部材であり、一次電子線Ｂ１が通過する孔を有する。調整ノブ１０７は、絞り１０６の中心位置の調整に用いられる。上側偏向器１０８及び下側偏向器１０９は、一次電子線Ｂ１を偏向して試料１２０の上で走査させる。

対物レンズ１１８は、偏向された一次電子線Ｂ１を集束させるレンズであり、回転対称な形状の磁極１１６と対物レンズコイル１１７を有する。対物レンズコイル１１７に電流が流れることにより発生する磁界は、磁極１１６のギャップ１１９から試料１２０に向けて漏洩し、一次電子線Ｂ１を細束化させる。すなわち対物レンズ１１８はセミインレンズである。

試料台１２１は試料１２０を保持するとともに、試料１２０の位置や姿勢を制御する。すなわち試料台１２１は、試料１２０を水平方向または鉛直方向に移動させたり、水平面に対して傾斜させたり、鉛直方向を回転軸として回転させたりする。試料台１２１には負の電圧が印加され、試料台１２１の上の試料１２０と対物レンズ１１８との間に一次電子線Ｂ１を減速させる電界が形成される。

減速された一次電子線Ｂ１が試料１２０の上のＳ点に照射されると、Ｓ点から二次電子と反射電子が放出される。二次電子は例えばエネルギが１００ｅＶ未満の電子であり、反射電子は例えばエネルギが１００ｅＶ以上の電子である。また二次電子と反射電子のそれぞれは、試料１２０の表面に対して高角に放出される高角電子Ｃと低角に放出される低角電子Ｄに分けられる。一次電子線Ｂ１を減速させた電界は、高角電子Ｃを加速させながら、対物レンズ１１８の通路内に引き上げる。通路内に引き上げられた高角電子Ｃは対物レンズ１１８の磁界の作用を受けて螺旋軌道を描きながら電子銃１０１の側に進む。なおより多くの高角電子Ｃが引き上げられるように、対物レンズ１１８の内側に設けられる引上電極１１５に電圧が印加されても良い。

ウィーンフィルタ１１４は、電極１１１及び電極１１２とコイル１１３を有し、電極１１１と電極１１２が形成する電界１３４とコイル１１３が形成する磁界１３３とによって、引き上げられた高角電子Ｃを第一検出器１１０に向けて偏向させる。なお電界１３４と磁界１３３は一次電子線Ｂ１にも作用するものの、両者の作用が打ち消し合うので一次電子線Ｂ１は直進する。

第一検出器１１０は、ウィーンフィルタ１１４によって偏向された高角電子Ｃのうちの二次電子を検出し、検出された二次電子の量に応じた検出信号を制御装置１５０へ送信する。制御装置１５０は受信した検出信号に基づいて二次電子像を生成する。生成された二次電子像は、ディスプレイ１５１に表示されたり、記憶装置１５２に格納されたりする。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃを用いて、Ｓ点から放出された低角電子Ｄの軌道について説明する。なお図２Ａは対物レンズ１１８及び試料１２０の側面図であり、図２Ｂと図２Ｃは試料１２０を電子銃１０１の側から見た上面図である。低角電子Ｄは、一次電子線Ｂ１に対する鏡面反射方向を中心として全方位に放出され、対物レンズ１１８から漏洩する磁界である漏洩磁界によって、図２Ａに示されるように試料１２０へ引き戻されて試料１２０に衝突する。なおＳ点から低角電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点までの距離は、低角電子Ｄのエネルギと仰角、漏洩磁界の強度に依存する。また図２Ｂと図２Ｃに示されるように、全方位に放出された低角電子Ｄのそれぞれは、Ｓ点を中心とする回転軌道を描く。なお回転軌道の方向は漏洩磁界の方向に依存し、磁界の方向が逆になると低角電子Ｄの回転軌道の方向も逆になる。すなわち、図２Ｂと図２Ｃでは、対物レンズコイル１１７に流れる電流の向きが逆であり、漏洩する磁界の方向も逆である。

図３を用いて、Ｓ点から低角電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点までの距離と低角電子Ｄのエネルギの関係について説明する。図３には、エネルギの異なる三つの低角電子Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３の軌道が示される。Ｓ点からＡ点までの距離は、低角電子Ｄのエネルギと仰角、漏洩磁界の強度に依存し、エネルギが高いほどまた磁界の強度が低いほど長い。すなわち図３に例示されるように、エネルギが最も高い低角電子Ｄ１が試料１２０に衝突するＡ１点がＳ点から最も遠く、エネルギが最も低い低角電子Ｄ３が試料１２０に衝突するＡ３点がＳ点から最も近い。なお低角電子Ｄは全方位に放出されるとともにエネルギと仰角の値が幅を有するので、低角電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点はＳ点を中心とする円環領域内に分布する。

図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図３に例示される軌道の低角電子Ｄを検出するために、一次電子線Ｂ１が照射される位置であるＳ点に近づけられた検出器は、一次電子線Ｂ１の細束化に悪影響を及ぼす。そこで実施例１では、低角電子Ｄを検出する代わりに、低角電子Ｄが試料１２０に衝突するときに試料１２０から放出される二次電子を検出する。なお実施例１では低角電子Ｄが試料１２０に衝突するときに放出される二次電子を三次電子Ｅと呼び、Ｓ点から放出される二次電子と区別する。

三次電子Ｅは低角電子Ｄのうちの比較的エネルギが高い反射電子によって放出させられる電子であり、三次電子Ｅの量は低角電子Ｄのうちの反射電子である低角反射電子の量に比例する。なお三次電子Ｅの量は低角電子Ｄが衝突する位置の状態にも依存するものの、低角電子Ｄが衝突するＡ点はＳ点を中心とする円環領域内に分布するので、低角電子Ｄが衝突する位置の状態の影響は軽減される。すなわち、三次電子Ｅを検出することによって得られる検出信号の強度に基づいて生成される画像は、低角反射電子像となる。試料の広い円環領域から発生する三次電子を検出すると、むしろノイズとなって鮮明な反射電子像を得ることは難しいと想到されるが、発明者は、計算および実験により、一次電子線が照射された構造が十分に認識可能な反射電子像が得られることを見出したのである。なお、低角電子Ｄのうちの比較的エネルギが低い二次電子は三次電子Ｅの放出に寄与しないので、以降の説明では低角電子Ｄを低角反射電子Ｄと読み替える。

図４を用いて、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点から放出される三次電子Ｅの軌道について説明する。三次電子Ｅは数ｅＶのエネルギを有し、低角反射電子Ｄが試料１２０に入射する方向の鏡面反射方向を中心として全方位に放出され、漏洩磁界によって螺旋軌道を描く。そこで、実施例１では、三次電子Ｅを検出する検出器がＳ点から離れた位置に配置されるとともに、対物レンズから漏洩される磁界が存在する空間において、三次電子Ｅを検出する検出器に向けて三次電子Ｅの軌道を制御する電界を重畳する電極が設けられる。

図１の説明に戻る。第二検出器１３６は、三次電子Ｅを検出する検出器であり、蛍光板１３７、カバー１３８、光電子増倍管１３９を有する。蛍光板１３７は、三次電子Ｅの入射により発光する平板であって、第二検出器１３６の検出面である。カバー１３８は三次電子Ｅを蛍光板１３７に導く電界を形成する金属部材である。光電子増倍管１３９は、蛍光板１３７の発光によって生じる光電子を増幅させた電気信号を出力する。すなわち第二検出器１３６は、蛍光板１３７に入射した三次電子Ｅの量に応じた検出信号を制御装置１５０へ送信する。なお、第二検出器１３６は、一次電子線Ｂ１が照射されるＳ点から十分に離れた位置、例えば対物レンズ１１８の最外径よりも外側に配置される。また三次電子Ｅの検出効率を向上させるように第二検出器１３６の向きが定められる。例えば第二検出器１３６の中心線１４０、すなわち蛍光板１３７の中心を通り蛍光板１３７と直交する線と、試料１２０の表面とが交差するＴ点が、Ｓ点から離れて第二検出器１３６に近づくように、第二検出器１３６が配置される。補償電極１３５は、一次電子線Ｂ１が照射されるＳ点と第二検出器１３６との間に設けられる電極であり、対物レンズから漏洩される磁界が存在する空間において、三次電子Ｅの軌道を制御する電界を形成する。なお、第二検出器１３６の中心線１４０とは、光電子増倍管の形状である円筒の中心線にほぼ重なる。

図５Ａ及び図５Ｂを用いて、対物レンズから漏洩される磁界が存在する空間において、補償電極１３５による三次電子Ｅの軌道の制御について説明する。なお図５Ａは側面図であり、図５Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図５Ａ及び図５Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

実施例１の補償電極１３５は、互いに平行な平板である電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成され、電圧源１４９から電圧が印加される。試料１２０の表面及び蛍光板１３７に対して略垂直に配置される電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とに、互いに逆極性で絶対値の等しい電圧が印加されるとき、試料１２０の表面及び蛍光板１３７と略平行な矢印１６１の方向に電界が形成される。そして補償電極１３５に印加される電圧の調整により、Ａ点から放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に検出される割合を制御できる。

図６を用いて、補償電極１３５に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係の一例について説明する。図６は、電子軌道解析によって得られた関係であり、横軸は電極１３５Ａ１に印加される電圧、縦軸は第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数である。なお、電極１３５Ａ２には電極１３５Ａ１に印加される電圧とは逆極性の電圧が印加される。

図６によれば、電極１３５Ａ１に正の電圧が印加されるとき、検出される三次電子Ｅの数は少なく、電極１３５Ａ１に負の電圧が印加され絶対値が大きくなるにつれて、検出される三次電子Ｅの数が増大する。電極１３５Ａ１に負の電圧が印加されるとき、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２の間には図５Ｂの矢印１６１の方向に電界が形成される。矢印１６１の方向の電界は、漏洩磁界によってＳ点を中心とする低角反射電子Ｄの回転を抑制するように作用する。

図５Ｂの説明に戻る。Ａ点から放出される三次電子Ｅは、いったんは電極Ａ１に近づくものの、矢印１６１の方向の電界によって第二検出器１３６へ向かうように軌道が制御される。すなわち、対物レンズから漏洩される磁界が存在する空間において、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２の間に形成される電界の強度を調整することによって、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの割合を制御できる。なお第二検出器１３６に検出される電子には、三次電子Ｅに限らず、Ｓ点から放出される二次電子や反射電子、Ａ点から放出される反射電子等が含まれても良い。ただし、第二検出器１３６に検出される電子の主要素は三次電子Ｅであり、Ｓ点から放出される二次電子や反射電子、Ａ点から放出される反射電子の量は三次電子Ｅの量よりも少ない。

また図５Ｂの構成では、全方位のうちの特定の方位に放出される低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突することによって放出される三次電子Ｅが検出される。そのため、生成される低角反射電子像は方位限定された画像となる。

なお低角反射電子Ｄが衝突するＡ点が試料１２０または試料台１２１から外れた位置であると三次電子Ｅは放出されないので、試料１２０または試料台１２１はＡ点が分布する円環領域を包含する大きさを有することが望ましい。円環領域の外径は漏洩磁界の強度に依存し、例えば像分解能が数ｎｍの電子顕微鏡１００に用いられる対物レンズ１１８の場合、２００ｍｍ程度である。すなわち、電子顕微鏡１００の像分解能が数ｎｍである場合、試料１２０または試料台１２１は２００ｍｍ以上の直径を有することが望ましい。なお試料１２０または試料台１２１の形状は、円に限定されず、矩形等の任意の形状であっても良い。

また電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２の間に形成される電界の方向は、漏洩磁界の方向に応じて設定されることが望ましい。すなわち図２Ｃや図５Ｂに例示されるように低角反射電子Ｄが反時計回りに回転する場合は図５Ｂの矢印１６１の方向に電界を形成させ、図２Ｂに例示されるように低角反射電子Ｄが時計回りに回転する場合は逆方向に電界を形成させる。言い換えると、漏洩磁界による低角反射電子Ｄの回転を抑制する方向の電界が補償電極１３５によって形成されることが望ましい。すなわち、対物レンズの漏洩磁界に、補償電極１３５によって形成される電界を重畳することによって、三次電子を第二検出器１３６に導くのである。

またＡ点から放出される三次電子Ｅは、試料１２０の表面近傍を飛行するので、補償電極１３５は試料１２０の表面近傍に配置されることが望ましい。なお、試料１２０との衝突を避けるために、試料１２０と補償電極１３５との距離を、例えば試料１２０と対物レンズ１１８との距離と同等にしても良い。さらに補償電極１３５によって形成される電界によって三次電子Ｅの軌道を制御するので、補償電極１３５の試料１２０に対向する面は、試料１２０の表面に平行であることが望ましい。このような構造により、三次電子Ｅが飛行する領域をより広く覆う電界が形成でき、三次電子Ｅの軌道を制御しやすくなる。

なお補償電極１３５を構成する電極の数は二つに限定されず、三つ以上であっても良く、第二検出器１３６から出力される検出信号の値がより高くなるように各電極に印加される電圧が調整されても良い。また第二検出器１３６の中心線１４０と、試料１２０の表面とのなす角は、第二検出器１３６から出力される検出信号の値がより高くなるように調整されても良い。

図７を用いて、ディスプレイ１５１に表示される画面の一例について説明する。図７に例示される画面には、二次電子像１５４、反射電子像１５５とともに、インジケータ１５６が表示される。二次電子像１５４は第一検出器１１０から送信される検出信号に基づいて生成された画像であり、反射電子像１５５は第二検出器１３６から送信される検出信号に基づいて生成された画像である。インジケータ１５６には補償電極１３５に電圧が印加されているか否かが表示され、図７には電圧が印加されている場合が例示される。

二次電子像１５４は、多くの場合、信号ノイズ比ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）が高い画像であるので試料１２０の細部を観察しやすい画像であるものの、試料１２０の凹凸を認識しにくい画像でもある。これに対し反射電子像１５５は方位限定された画像であるので、照明方向１５７から光を当てたかのように、構造物の端部を示す輝線１５８や構造物の近傍に生じる影１５９が含まれる画像となる。すなわち、試料１２０の凹凸を認識しやすい画像となる。

以上説明したように、対物レンズであるセミインレンズから漏洩する磁界が存在する空間において、補償電極１３５によって形成される電界を重畳させることによって、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点から放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に向かうように制御されるので、第二検出器１３６によって三次電子Ｅを検出できる。三次電子Ｅの量は、電子線が照射されるＳ点から放出される低角反射電子の量に比例するので、第二検出器１３６の検出信号に基づいて、低角反射電子像を生成できる。なお第二検出器１３６は一次電子線Ｂ１の細束化に悪影響を与えない位置に配置され、補償電極１３５はＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。

すなわち実施例１によれば、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また従来に比べて凹凸を認識しやすい画像を得ることができる。

実施例１では、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる補償電極１３５が、互いに平行な電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成される場合について説明した。実施例２では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とによって構成される補償電極１３５とともに、グリッド電極が設けられる場合について説明する。なお実施例２には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図８Ａ及び図８Ｂを用いて実施例２の補償電極１３５とグリッド電極１６２について説明する。なお図８Ａは側面図であり、図８Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。補償電極１３５は、実施例１と同様に、互いに平行な電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成され、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。

グリッド電極１６２は、金属線が格子状に組まれた電極であり、一次電子線Ｂ１が照射されるＳ点と補償電極１３５との間に設けられる。なおグリッド電極１６２の代わりに、電子が通過する複数の開口を有する金属薄板で構成される電極が用いられても良い。グリッド電極１６２は接地電位であり、補償電極１３５によって形成される電界が一次電子線Ｂ１を偏向させることを防ぐ。その結果、偏向収差による一次電子線Ｂ１のビーム径増大が抑制され、電子顕微鏡の分解能を維持できる。なお、Ａ点から放出される三次電子Ｅは、グリッド電極１６２を通過した後、補償電極１３５によって形成される電界と漏洩磁界からの力を受けながら飛行し、第二検出器１３６に入射して検出される。

またグリッド電極１６２を通過する三次電子Ｅを増加させるために、グリッド電極１６２に数ボルトの電圧が印加されても良い。グリッド電極１６２を通過する三次電子Ｅが増加することにより、第二検出器１３６での検出効率が向上し、ＳＮＲが高い反射電子像を得ることができる。

実施例２によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。またグリッド電極１６２によって、一次電子線Ｂ１のビーム径増大が抑制されたり、第二検出器１３６での検出効率を向上させたりできるので、反射電子像の画質を向上させることができる。

実施例１では、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる補償電極１３５が、互いに平行な電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成される場合について説明した。実施例３では、補償電極１３５が、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２のいずれか一方によって構成される場合について説明する。なお実施例３には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図９Ａ及び図９Ｂを用いて実施例３の補償電極１３５について説明する。なお図９Ａは側面図であり、図９Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図９Ａ及び図９Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

図９Ａ及び図９Ｂに例示される補償電極１３５は、実施例１と同様に、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。ただし、実施例１に示された互いに平行な電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２のうちの一方である電極１３５Ａ１によって、補償電極１３５が構成される。また図９Ｂに示されるように、低角反射電子Ｄは、漏洩磁界によって反時計回りに回転して電極１３５Ａ１の側に向かい、試料１２０と衝突するＡ点から三次電子Ｅを放出させる。図９Ｂにおいて、電極１３５Ａ１に負の電圧が印加されると、三次電子Ｅは電極１３５Ａ１にいったんは近づくものの、電極１３５Ａ１の周辺に形成される電界によって第二検出器１３６へ向かうように軌道が制御される。すなわち、対物レンズであるセミインレンズから漏洩する磁界が存在する空間において、電極１３５Ａ１の周辺に形成される電界の強度を調整することによって、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの割合を制御できる。

図１０を用いて、図９Ｂの電極１３５Ａ１に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係の一例について説明する。なお図１０は、図６と同様に電子軌道解析によって得られた関係であり、横軸は電極１３５Ａ１に印加される電圧、縦軸は第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数である。

図１０には、電極１３５Ａ１に－２００Ｖの電圧が印加されるときに検出される三次電子Ｅの数が最多であり、電圧が印加されない場合の約６倍であることが示される。ただし、電極１３５Ａ１に正の電圧が印加される場合には、検出される三次電子Ｅの数に大きな変化はない。つまり、実施例１と同様に、漏洩磁界による低角反射電子Ｄの回転を抑制する方向に電界が形成されるように、電極１３５Ａ１に電圧が印加されることが望ましい。

図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて実施例３の補償電極１３５の変形例について説明する。なお図１１Ａは側面図であり、図１１Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図１１Ａ及び図１１Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

図１１Ａ及び図１１Ｂに例示される補償電極１３５は、図９Ａ及び図９Ｂと同様に、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。ただし、図９Ａ及び図９Ｂの場合とは逆側の電極である電極１３５Ａ２によって、補償電極１３５が構成される。また図１１Ｂに示されるように、低角反射電子Ｄは、漏洩磁界によって、図９Ｂとは逆方向である時計回りに回転して電極１３５Ａ２の側に向かい、試料１２０と衝突するＡ点から三次電子Ｅを放出させる。図１１Ｂにおいて、電極１３５Ａ２に負の電圧が印加されると、三次電子Ｅは電極１３５Ａ２にいったんは近づくものの、電極１３５Ａ２の周辺に形成される電界によって第二検出器１３６へ向かうように軌道が制御される。すなわち、対物レンズであるセミインレンズから漏洩する磁界が存在する空間において、電極１３５Ａ２の周辺に形成される電界の強度を調整することによって、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの割合を制御できる。

図１２を用いて、図１１Ｂの電極１３５Ａ２に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係の一例について説明する。なお図１２は、図６や図１０と同様に電子軌道解析によって得られた関係であり、横軸は電極１３５Ａ２に印加される電圧、縦軸は第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数である。

図１２には、電極１３５Ａ２に－２００Ｖの電圧が印加されるときに検出される三次電子Ｅの数が最多であって、電極１３５Ａ２に正の電圧が印加される場合には検出される三次電子Ｅの数に大きな変化が無いことが示され、図１０と同じ傾向である。つまり、実施例１と同様に、漏洩磁界による低角反射電子Ｄの回転を抑制する方向に電界が形成されるように、電極１３５Ａ２に電圧が印加されることが望ましい。

図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて実施例３の補償電極１３５の変形例について説明する。なお図１３Ａは側面図であり、図１３Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図１３Ａ及び図１３Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

図１３Ａ及び図１３Ｂに例示される補償電極１３５は、図１１Ａ及び図１１Ｂと同様に、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる電極１３５Ａ２によって構成される。また図１３Ｂに示されるように、低角反射電子Ｄは、漏洩磁界によって、図１１Ｂとは逆方向である反時計回りに回転して電極１３５Ａ２の側から遠ざかり、試料１２０と衝突するＡ点から三次電子Ｅを放出させる。図１３Ｂにおいて、電極１３５Ａ２に正の電圧が印加されると、三次電子Ｅは電極１３５Ａ２からいったんは離れるものの、電極１３５Ａ２の周辺に形成される電界によって第二検出器１３６へ向かうように軌道が制御される。すなわち、対物レンズであるセミインレンズから漏洩する磁界が存在する空間において、電極１３５Ａ２の周辺に形成される電界の強度を調整することによって、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの割合を制御できる。また補償電極１３５が、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２のいずれか一方によって構成される場合であっても、補償電極１３５に印加される電圧の極性を漏洩磁界の向きに応じて切り替えることにより、三次電子Ｅを検出できる。

図１４を用いて、図１３Ｂの電極１３５Ａ２に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係の一例について説明する。なお図１４は、図６や図１０、図１２と同様に電子軌道解析によって得られた関係であり、横軸は電極１３５Ａ２に印加される電圧、縦軸は第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数である。

図１４には、電極１３５Ａ２に負の電圧が印加される場合には検出される三次電子Ｅの数は余り増加せず、電極１３５Ａ２に印加される正の電圧が高くなるにつれて検出される三次電子Ｅの数が増加することが示される。つまり、実施例１と同様に、漏洩磁界による低角反射電子Ｄの回転を抑制する方向に電界が形成されるように、電極１３５Ａ２に電圧が印加されることが望ましい。

また図１４において検出される三次電子Ｅの数を図１２と同等にするには、電極１３５Ａ２に印加される電圧の絶対値をより高くする必要がある。すなわち電極１３５Ａ２が形成する電界の強度は電極１３５Ａ２に近いほど大きくなるので、電極１３５Ａ２に近づく三次電子Ｅよりも電極１３５Ａ２から遠ざかる三次電子Ｅのほうがより高い電圧を必要とする。

実施例３によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また実施例３の補償電極１３５は、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２のいずれか一方のみで構成されるので、構造が簡単で製造コストの低い電子顕微鏡を提供することができる。

実施例１では、試料１２０が水平に保たれた場合について説明した。実施例４では、試料１２０が水平面に対して傾けられた場合について説明する。なお実施例４には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図１５Ａ及び図１５Ｂを用いて実施例４について説明する。なお図１５Ａは側面図であり、図１５Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図１５Ａ及び図１５Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

図１５Ａ及び図１５Ｂに例示される補償電極１３５は、図９Ａ及び図９Ｂと同様に、電極１３５Ａ１によって構成され、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。また試料台１２１が水平面に対して４５度傾けられることにより、試料台１２１に保持される試料１２０も水平面に対して４５度傾けられる。図１５Ｂでは、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点が対物レンズ１１８からより離れているので、Ａ点付近の磁界強度が弱く、Ａ点から放出される三次電子Ｅは第二検出器１３６に到達しやすい。なお、試料１２０との衝突を避けるため、電極１３５Ａ１及び第二検出器１３６は試料１２０が下がる側に設けられる。

図１６Ａ及び図１６Ｂを用いて実施例４の変形例について説明する。なお図１６Ａは側面図であり、図１６Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図１６Ａ及び図１６Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

図１６Ａ及び図１６Ｂに例示される補償電極１３５及び第二検出器１３６は、図９Ａ及び図９Ｂと同様に、電極１３５Ａ１によって構成され、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。また図１５Ａ及び図１５Ｂと同様に、試料１２０が水平面に対して４５度傾けられる。ただし、三次電子Ｅの検出率を向上させるため、図１６Ｂのように試料１２０の傾斜方向に対して斜めであって、低角反射電子Ｄが向かう側に電極１３５Ａ１及び第二検出器１３６が配置されるように、試料１２０は傾けられる。一方、点線で示される第二検出器１３６Ｇの位置では、三次電子Ｅの検出率が低下する。なお漏洩磁界の方向が逆になった場合には、第二検出器１３６Ｇの位置において、三次電子Ｅの検出率が向上する。すなわち、漏洩磁界の方向や第二検出器１３６の位置に応じて、第二検出器１３６における三次電子Ｅの検出率が向上するように試料１２０が傾けられる方向が設定されても良い。また、第二検出器１３６における三次電子Ｅの検出率が向上するように漏洩磁界の方向が設定されても良い。

実施例４によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また試料１２０が水平面に対して傾けられた場合であっても三次電子Ｅを検出できるので、高いＳＮＲを有する反射電子像を得ることができる。

実施例１乃至４では、一組の補償電極１３５と第二検出器１３６が設けられる場合について説明した。実施例５では、二組の補償電極１３５と第二検出器１３６が設けられる場合について説明する。なお実施例５には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図１７Ａ及び図１７Ｂを用いて実施例５について説明する。なお図１７Ａ及び図１７Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図であり、図１７Ａでは試料１２０が水平に保たれ、図１７Ｂでは試料１２０が図１６Ｂと同様に傾けられる。また図１７ＡにはＳ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの二つの軌道が示される。

図１７Ａ及び図１７Ｂには、電極１３５Ａ１と第二検出器１３６との組が図１６Ｂと同様に設けられるとともに、電極１３５Ｂ１と第二検出器１３６Ｔとの組が設けられる。Ｓ点から第二検出器１３６と第二検出器１３６Ｔとのそれぞれに延びる半直線がなす角は９０度である。

電極１３５Ａ１は、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられ、対物レンズ１１８から漏洩するに磁界が存在する空間において、Ａ点から放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に向かうような電界を重畳する。また電極１３５Ｂ１は、低角反射電子ＤＴが試料１２０に衝突するＡＴ点と第二検出器１３６Ｔとの間に設けられ、対物レンズ１１８から漏洩するに磁界が存在する空間において、ＡＴ点から放出される三次電子ＥＴが第二検出器１３６Ｔに向かうような電界を重畳する。

第二検出器１３６が検出する三次電子Ｅと第二検出器１３６Ｔが検出する三次電子ＥＴとは、方位角が異なる低角反射電子Ｄと低角反射電子ＤＴのそれぞれが試料１２０に衝突することで放出されるので、方位角が異なる二つの反射電子像を得ることができる。得られた二つの反射電子像は、照明方向が９０度異なる陰影像であるので、両者の観察によって試料１２０の凹凸構造がより明確に把握できる。なお、二組の補償電極１３５と第二検出器１３６が図１７Ｂのように配置されれば、試料１２０が傾けられた場合であっても方位角が異なる二つの反射電子像を得ることができる。

実施例５によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また方位角が異なる二つの反射電子像を得ることができるので、試料１２０の凹凸構造をより明確に把握できる。

実施例１乃至５では、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に補償電極１３５が設けられる場合について説明した。実施例６では、補償電極１３５の代わりに、三次電子Ｅの軌道を制御するための磁界を形成する補償磁極が設けられる場合について説明する。なお実施例６には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図１８Ａ及び図１８Ｂを用いて実施例６について説明する。なお図１８Ａは側面図であり、図１８Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図１８Ａ及び図１８ＢにはＳ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示される。

図１８Ａ及び図１８Ｂには、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる補償磁極１３１が示される。補償磁極１３１は、漏洩磁界による低角反射電子Ｄの回転を抑制するように作用する磁界を形成する。すなわち、漏洩磁界の方向とは逆方向の磁界が補償磁極１３１によって形成される。補償磁極１３１によって形成される磁界は、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点から放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に向かうように作用する。その結果、第二検出器１３６によって検出される三次電子Ｅの数が増え、高いＳＮＲの反射電子像を得ることができる。

なお対物レンズコイル１１７を流れる電流が逆向きになった場合には、補償磁極１３１が形成する磁界の方向も逆方向になるように制御されれば良い。さらに補償磁極１３１は、低角反射電子Ｄが飛行する領域から十分に離れて配置されることが望ましい。また補償磁極１３１の代わりに、漏洩磁界を遮蔽する磁気遮蔽材がＡ点と第二検出器１３６との間に設けられても良い。

実施例６によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また補償磁極１３１として永久磁石が用いられる場合、補償磁極１３１に用いられる電源を備えずにすむので、構造が簡単で製造コストやランニングコストの低い電子顕微鏡を提供することができる。

実施例１乃至５では、補償電極１３５として平板な電極が設けられる場合について説明した。実施例７では、補償電極１３５として屈折した形状の電極が設けられる場合について説明する。なお実施例７には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図１９Ａ及び図１９Ｂを用いて実施例７について説明する。なお図１９Ａ及び図１９Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。図１９Ａでは試料１２０が水平に保たれ、図１９Ｂでは試料１２０が４５度傾けられる。なお、傾斜軸はＹ軸に平行な軸である。また図１９ＡにはＳ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道が示される。

電極１３５Ａ１及び電極１３５Ａ２は、低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突するＡ点と第二検出器１３６との間に設けられる。そして、対物レンズ１１８から漏洩するに磁場が存在する空間において、Ａ点から放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に向かうような電界を重畳する。これにより反射電子放出の方位角が制限された反射電子像が得られる。

ここで、本実施例では、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、電極１３５Ａ１及び電極１３５Ａ２が、一次電子線Ｂ１が照射されるＳ点側で、すなわち対物レンズ側で対向する電極に向かって４５度屈折している。このようにすると、三次電子Ｅが第二検出器１３６に到達する確率が特に高くなることが分かった。特に、対物レンズの励磁が強く反射電子が衝突する位置Ａが、Ｓ点に近い場合に効果が高い。これにより高ＳＮＲの反射電子像が得られる。すなわち、試料１２０の凹凸構造がより明確に把握できる。なお、電極１３５Ａ１が図１９Ａのように内側に屈折していることが重要である。その結果として対向する電極１３５Ａ２との距離が検出器側に比べて先端側で短くなる。また、対物レンズ側で第二検出器１３６の中心線１４０に向かって屈折していると表現できる。すなわち、電極１３５Ａ１を、図１９Ｂに示すように検出器の中心線１４０に向けて屈折させると、図１９Ｂに示すように、ステージをＹ軸に平行な軸で傾斜させた場合も、電極１３５Ａ１とステージが干渉しないという効果を奏する。

図１９Ａでは、電極１３５Ａ２も、対物レンズ側を検出器の中心線の方向に屈折している。このようにすると、三次電子Ｅが第二検出器１３６に到達する確率が特に高くなることが分かった。ただし、その効果は、実施例７の対物レンズの磁場条件では電極１３５Ａ１の効果の方が大きい。すなわち、実施例７では、電極１３５Ａ１および電極１３５Ａ２の双方とも屈折させたが、一方のみを屈折させてもよい。また、図１９Ａでは平板を屈折させたが、円弧上に曲げても良い。また、必ずしも平板である必要もない。

なお、補償電極が第二検出器１３６の中心線１４０に向かって屈折するというのは、屈折の方向が一つの方向に限定されるものではない。第二検出器１３６近傍の空間を、補償電極に対して第二検出器１３６の中心線１４０が含まれる空間と、中心線１４０が含まれない空間に、おおよそ分けた時に、第二検出器１３６の中心線１４０が含まれる空間側に屈折していたり、湾曲していたりすればよく、屈折や湾曲の始まりの位置や方向、屈折の角度、湾曲の曲率が限定されるものではない。

また、２個の補償電極の間隔が、対物レンズ側と検出器側で比べて電子線側が小さくなっていると同様な効果を得られることがわかった。すなわち、補償電極と検出器の中心線との距離が、検出器側に比べて対物レンズ側に短い箇所が存在すれば同様な効果が得られる。

また、図１９Ａ、図１９Ｂには、実施例２に示したように補償電極１３５とＳ点の間にグリッド電極１６２を挿入している。この場合には、補償電極電圧の電子ビームへの影響を低減できるという効果を奏する。

実施例７によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また、特に高効率に三次電子を検出できるので高ＳＮＲの反射電子像を得ることができるので、試料１２０の凹凸構造をより明確に把握できる。

実施例２では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とによって構成される補償電極１３５とともに、グリッド電極１６２が設けられる場合について説明した。実施例８では、グリッド電極１６２の少なくとも一部を板材で構成することについて説明する。なお実施例８には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図２０Ａ及び図２０Ｂを用いて実施例８の補償電極１３５と板材で構成される電極である板材電極１６３について説明する。なお図２０Ａは電子銃１０１の側から見た上面図であり、図２０Ｂは側面図である。第二検出器１３６は、試料１２０の傾斜方向であるＸ軸に対して中心線１４０が３０度の傾きを有するように配置される。

補償電極１３５は、実施例７と同様に、試料１２０の表面に対して略垂直に配置されるとともに第二検出器１３６の中心線１４０に向けて屈折した形状を有する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成される。なお電極１３５Ａ１には負の電圧が、電極１３５Ａ２には正の電圧がそれぞれ印加され、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との間に矢印１６１の方向の電界が形成される。矢印１６１の方向の電界は、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との間の空間において、図２０Ａに示されるような低角反射電子Ｄの反時計回りの回転を抑制するとともに、低角反射電子ＤがＡ点に衝突することにより放出される三次電子Ｅを第二検出器１３６に向かうように作用する。

ここで電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との間の空間において、低角反射電子Ｄの回転方向が、少なくとも電界の方向を一つの成分として分解可能な場合に、低角反射電子Ｄの回転方向と電界とが同方向であるとする。必ずしも、低角反射電子Ｄの回転方向が、電界の方向と全く同一である必要はない。また低角反射電子Ｄの回転方向が、電界と逆の方向を一つの成分として分解可能な場合に、低角反射電子Ｄの回転方向と電界とが逆方向であるとする。必ずしも、低角反射電子Ｄの回転方向が、電界の方向と全く逆である必要はない。すなわち図２０Ａに示される低角反射電子Ｄの回転方向は、矢印１６１の電界と同方向である。

板材電極１６３は、一次電子線Ｂ１と補償電極１３５との間に試料１２０の表面に対して略垂直に配置されるとともに補償電極１３５に沿いながら覆うような形状を有する。なお板材電極１６３は対物レンズ１１８の外側と同電位にされる。また板材電極１６３は、三次電子Ｅが放出されるＡ点と第二検出器１３６との間には配置されない。

板材電極１６３が一次電子線Ｂ１と補償電極１３５との間に配置されることにより、補償電極１３５によって形成される電界が一次電子線Ｂ１に及ぼす悪影響は低減される。すなわち板材電極１６３は、補償電極１３５が形成する電界を遮蔽するシールド電極として機能し、一次電子線Ｂ１の偏向やビーム形状の歪みを抑制し、電子顕微鏡の像分解能の劣化を防止する。なお実施例２のグリッド電極１６２も補償電極１３５が形成する電界を概ね遮蔽するのでシールド電極として機能する。

シールド電極として板材電極１６３が用いられる場合、Ｓ点から放出される軌道と試料１２０の表面とのなす角度である放出角度が比較的大きい低角反射電子Ｄは図２１に示されるように板材電極１６３に衝突する。その結果、放出角度が比較的小さい低角反射電子ＤがＡ点に衝突することにより放出される三次電子Ｅのみが第二検出器１３６に検出されるので、試料の凹凸がより明瞭な反射電子像が形成される。さらにシールド電極として板材電極１６３が用いられる場合、シールド電極の構造が簡単になり、製造コストを低減できる。

シールド電極としてグリッド電極１６２が用いられる場合、放出角度が比較的大きい低角反射電子Ｄの一部がグリッド電極１６２を通過して試料１２０に衝突するので、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅが増え、より明るい反射電子像が形成される。

実施例８によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また板材電極１６３等のシールド電極によって、一次電子線Ｂ１のビーム径増大が抑制されたり、第二検出器１３６での検出効率を向上させたりできるので、反射電子像の画質を向上させることができる。特にシールド電極として板材電極１６３が用いられる場合、試料の凹凸がより明瞭な反射電子像が形成されるとともに、製造コストを低減できる。

実施例１では、補償電極１３５を構成する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に互いに逆極性で絶対値の等しい電圧が印加される場合について説明した。実施例９では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に互いに逆極性であって絶対値の異なる電圧を印加することについて説明する。なお実施例９には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図２２Ａ及び図２２Ｂを用いて実施例９について説明する。なお図２２Ａは電子銃１０１の側から見た上面図であり、図２２Ｂは電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係を電子軌道解析で求めた結果の一例である。第二検出器１３６は、試料１２０の傾斜方向であるＸ軸に対して中心線１４０が３０度の傾きを有するように配置される。

補償電極１３５は、実施例７と同様に、試料１２０の表面に対して略垂直に配置されるとともに第二検出器１３６の中心線１４０に向けて屈折した形状を有する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成される。なお電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とは中心線１４０から同距離に配置される。また電極１３５Ａ１には負の電圧が、電極１３５Ａ２には正の電圧がそれぞれ印加され、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との間に矢印１６１の方向の電界が形成される。

シールド電極には、グリッド電極１６２と板材電極１６３との組み合わせが用いられる。すなわち、第二検出器１３６の中心線１４０と直交する面にはグリッド電極１６２が配置され、補償電極１３５に沿う形状を有する板材電極１６３がグリッド電極１６２に連なるように配置される。このようなシールド電極が用いられることより、放出角度が比較的大きい低角反射電子Ｄの一部がグリッド電極１６２を通過して試料１２０に衝突するので、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅが増え、より明るい反射電子像が形成される。また補償電極１３５に沿うように板材電極１６３が配置されることにより、補償電極１３５によって形成される電界が一次電子線Ｂ１に及ぼす悪影響は低減される。すなわち一次電子線Ｂ１の偏向やビーム形状の歪みが抑制されるので、電子顕微鏡の像分解能の劣化を防止できる。

図２２Ｂには、図２２Ａの構成において電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係が示される。図２２Ｂの縦軸は第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数であり、横軸は電極１３５Ａ１に印加される電圧である第一電極電圧と電極１３５Ａ２に印加される電圧である第二電極電圧である。なお第一電極電圧と第二電極電圧との差異を４００Ｖに固定し、補償電極１３５によって形成される電界の強度を一定にすることで、一次電子線Ｂ１に及ぼす悪影響を増大させないようにする。また第一電極電圧は負の電圧であり、第二電極電圧は正の電圧であるので、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との間には矢印１６１の方向の電界が形成され、この電界の方向は低角反射電子Ｄの回転方向と同方向である。

図２２Ｂでは、第一電極電圧を－２００Ｖ、第二電極電圧を２００Ｖとした場合、すなわち両電圧の絶対値を等しくした場合よりも、第一電極電圧を－３００Ｖ、第二電極電圧を１００Ｖとした場合の方が、検出電子数が多いことが示される。この結果は、三次電子Ｅの軌道が第二検出器１３６の中心線１４０に対して傾斜していることに基づく。すなわち三次電子Ｅは、正の電圧が印加される電極１３５Ａ２から遠ざかり、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１に近づく軌道であり、正の電圧による作用を受けにくく負の電圧による作用を受けやすい。そのため、第二検出器１３６の中心線１４０から同距離に配置される電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に対して、互いに逆極性で絶対値の等しい電圧を印加するのではなく、絶対値の異なる電圧を印加することで三次電子Ｅの検出電子数を増やすことができる。

実施例９によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また第二検出器１３６の中心線１４０から同距離に配置される電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に対して、逆極性であって絶対値の異なる電圧を印加することで三次電子Ｅの検出電子数が増えるので、より明るい反射電子像を得ることができる。

またグリッド電極１６２と板材電極１６３とを組み合わせたシールド電極が用いられることにより、補償電極１３５が形成する電界が一次電子線Ｂ１に及ぼす悪影響が低減されるとともに、三次電子Ｅの検出電子数を増やすことができる。その結果、高分解能であってより明るい電子顕微鏡像を得ることができる。

実施例１では、補償電極１３５を構成する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が第二検出器１３６の中心線１４０から同距離、すなわち中心線１４０に対して対称に配置される場合について説明した。実施例１０では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が中心線１４０から異なる距離に配置される場合、すなわち中心線１４０に対して非対称に配置される場合について説明する。なお実施例１０には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａ、図２４Ｂを用いて実施例１０について説明する。なお図２３Ａと図２３Ｂは電子銃１０１の側から見た上面図である。また図２４Ａは側面図であり、図２４Ｂは補償電極１３５に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係を電子軌道解析で求めた結果の一例である。また図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示されるとともに、当該低角反射電子ＤがＡ点に衝突することにより放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に入射する軌道が示される。

補償電極１３５は、実施例１と同様に、互いに平行な平板である電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成され、試料１２０の表面に対して略垂直に配置される。また電極１３５Ａ１には負の電圧が、電極１３５Ａ２には正の電圧が印加され、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との間に矢印１６１の方向の電界が形成される。なお電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に印加される電圧の絶対値は等しい。

電極１３５Ａ１から中心線１４０までの距離をＬ１、電極１３５Ａ２から中心線１４０までの距離をＬ２とするとき、図２３ＡではＬ１＜Ｌ２であり、図２３ＢではＬ１＞Ｌ２である。また電極１３５Ａ１から一次電子線Ｂ１や第二検出器１３６までの距離は、Ｌ１＜Ｌ２のときのほうが短い。ここで図２３ＡのようなＬ１＜Ｌ２となる配置をＡ１配置、図２３ＢのようなＬ１＞Ｌ２となる配置をＡ２配置と呼ぶ。

図２４ＢではＡ２配置よりもＡ１配置の方が、三次電子Ｅの検出電子数が多いことが示される。実施例９で述べたように、三次電子Ｅは、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１に近づく軌道であって負の電圧による作用を受けやすい。そのため、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１を中心線１４０に近づけることで三次電子Ｅの検出電子数を増やすことができる。

実施例１０によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また負の電圧が印加される電極１３５Ａ１を中心線１４０に近づけることで三次電子Ｅの検出電子数が増えるので、より明るい反射電子像を得ることができる。

実施例１０では、補償電極１３５を構成する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が、第二検出器１３６の中心線１４０から異なる距離に配置される場合、すなわち非対称に配置される場合について説明した。電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との非対称配置は実施例１０に限定されない。実施例１１では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との非対称配置の他の例として、一次電子線Ｂ１から異なる距離に配置される場合について説明する。なお実施例１１には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図２５Ａ、図２５Ｂ、図２６、図２７を用いて実施例１１について説明する。なお図２５Ａ、図２５Ｂ、図２７は電子銃１０１の側から見た上面図であり、図２６は補償電極１３５に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係を電子軌道解析で求めた結果の一例である。また図２５Ａ、図２５Ｂには、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの一つの軌道だけが示されるとともに、当該低角反射電子ＤがＡ点に衝突することにより放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に入射する軌道が示される。

補償電極１３５は、実施例１と同様に、互いに平行な平板である電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成され、試料１２０の表面に対して略垂直に配置される。また電極１３５Ａ１には負の電圧が、電極１３５Ａ２には正の電圧が印加され、両電圧の絶対値は等しい。なお図２５Ａでは電極１３５Ａ１の方が電極１３５Ａ２よりも一次電子線Ｂ１やＳ点との距離が短く、図２５Ｂでは電極１３５Ａ２の方が電極１３５Ａ１よりも一次電子線Ｂ１やＳ点との距離が短い。ここで図２５Ａの配置をＢ１配置、図２３Ｂの配置をＢ２配置と呼ぶ。

図２６ではＢ２配置よりもＢ１配置の方が、三次電子Ｅの検出電子数が多いことが示される。実施例９で述べたように、三次電子Ｅは、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１に近づく軌道であって負の電圧による作用を受けやすい。そのため、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１を、低角反射電子Ｄが放出されるＳ点に近づけることで三次電子Ｅの検出電子数を増やすことができる。

なお電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とは必ずしも同じ大きさでなくても良い。図２７に例示されるように、Ｓ点に近づけられる電極１３５Ａ１が電極１３５Ａ２よりもＸ方向に長い場合であっても、図２５Ａの配置と同様に三次電子Ｅの検出電子数を増やすことができる。

実施例１１によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また負の電圧が印加される電極１３５Ａ１を、低角反射電子Ｄが放出されるＳ点に近づけることで三次電子Ｅの検出電子数が増えるので、より明るい反射電子像を得ることができる。

実施例１０や実施例１１では、補償電極１３５を構成する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が非対称に配置される場合について説明した。実施例１２では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との非対称配置の他の例として、試料１２０の表面の垂線に対して電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が傾けられる場合について説明する。なお実施例１２には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図２８、図２９Ａ、図２９Ｂ、図３０を用いて実施例１２について説明する。なお図２８は対物レンズ１１８や第二検出器１３６など斜め上から見た斜視図であり、図２９Ａ、図２９Ｂは第二検出器１３６に相対する側から見た側面図である。また図３０は補償電極１３５に印加される電圧と第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅの数との関係を電子軌道解析で求めた結果の一例である。図２８には、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの二つの軌道が示される。さらに図２８には、左側に放出された低角反射電子ＤがＡ点に衝突して放出される三次電子Ｅが第二検出器１３６に入射する軌道と、右側に放出された低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突して放出される三次電子Ｈが対物レンズ１１８に衝突する軌道が示される。

補償電極１３５は、実施例１と同様に、互いに平行な平板である電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２によって構成され、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２には、互いに逆極性で絶対値の等しい電圧が印加される。なお実施例１２の補償電極１３５は第二検出器１３６のカバー１３８に電気的に絶縁されながら取り付けられる。そして第二検出器１３６の中心線１４０を回転軸としてカバー１３８を回転させることにより、試料１２０の表面の垂線に対して電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が傾けられる。

図２９Ａには、第二検出器１３６の蛍光板１３７に相対する面において、カバー１３８を時計回りに回転させた場合が示され、図２９Ｂにはカバー１３８を反時計回りに回転させた場合が示される。図２９Ａでは電極１３５Ａ１が電極１３５Ａ２よりも一次電子線Ｂ１から遠く、Ｗ２＜Ｗ１となる。また図２９Ｂでは電極１３５Ａ１が電極１３５Ａ２よりも一次電子線Ｂ１に近く、Ｗ２＞Ｗ１となる。ここで図２９Ａの配置をＣ１配置、図２９Ｂの配置をＣ２配置、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が試料１２０の表面に対して略垂直な状態をＣ０配置と呼ぶ。Ｃ０配置では電極１３５Ａ１から一次電子線Ｂ１までの距離と、電極１３５Ａ２から一次電子線Ｂ１までの距離が等しい。

図３０ではＣ１配置よりもＣ２配置の方が三次電子Ｅの検出電子数が多く、Ｃ０配置はＣ１配置とＣ２配置の中間であることが示される。なおＣ１配置とＣ２配置ではカバー１３８をそれぞれの方向に１０度回転させた。実施例９で述べたように、三次電子Ｅは、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１に近づく軌道であって負の電圧による作用を受けやすい。そのため、負の電圧が印加される電極１３５Ａ１と一次電子線Ｂ１との距離を短くし、低角反射電子Ｄが放出されるＳ点に電極１３５Ａ１を近づけることで三次電子Ｅの検出電子数を増やすことができる。

実施例１２によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また負の電圧が印加される電極１３５Ａ１を、低角反射電子Ｄが放出されるＳ点に近づけることで三次電子Ｅの検出電子数が増えるので、より明るい反射電子像を得ることができる。

なお電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とが取付けられる場所はカバー１３８に限定されず、例えば対物レンズ１１８に取り付けられても良い。対物レンズ１１８は電子顕微鏡において安定した位置に配置されるので、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とが対物レンズ１１８に取り付けられることにより、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２の位置ずれに起因する第二検出器１３６の感度低下を抑制することができる。

実施例１０乃至１２において、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２を非対称に配置することで三次電子Ｅの検出電子数を増加させることについて説明した。電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２を非対称に配置するのに先立って、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２のそれぞれに電圧を印加したときの一次電子線Ｂ１の移動量を計測し、計測された移動量に基づいて電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２を配置しても良い。

実施例１では、補償電極１３５を電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２との２つの電極で構成することについて説明した。実施例１３では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に加えて3つ目の電極を配置することについて説明する。なお実施例１３には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図３１を用いて実施例１３について説明する。なお図３１は対物レンズ１１８や第二検出器１３６など斜め上から見た斜視図である。図３１には、Ｓ点から全方位に放出される低角反射電子Ｄのうちの二つの軌道が示される。なお二つの軌道のうちの左側に放出された低角反射電子ＤがＡ点に衝突して放出される三次電子Ｅは第二検出器１３６に入射し、右側に放出された低角反射電子Ｄが試料１２０に衝突して放出される三次電子Ｈは対物レンズ１１８に衝突する。

補償電極１３５は、互いに平行な平板である電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２とともに、電極１３５Ａ３によって構成される。電極１３５Ａ３は、電極１３５Ａ１や電極１３５Ａ２よりも電子銃１０１に近い側に配置される。電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２には、互いに逆極性で絶対値の等しい電圧が印加され、電極１３５Ａ３には負の電圧が印加される。電極１３５Ａ１や電極１３５Ａ２よりも電子銃１０１に近い側に配置される電極１３５Ａ３に負の電圧が印加されることにより、第二検出器１３６よりも電子銃１０１側へ進もうとする三次電子Ｅは押し戻されて第二検出器１３６へ入射する。すなわち負の電圧が印加される電極１３５Ａ３が形成する電界によって、第二検出器１３６に検出される三次電子Ｅが増える。

実施例１３によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また負の電圧が印加される電極１３５Ａ３を、電極１３５Ａ１や電極１３５Ａ２よりも電子銃１０１に近い側に配置することで三次電子Ｅの検出電子数が増えるので、より明るい反射電子像を得ることができる。

実施例１２では、試料１２０の表面の垂線に対して傾けられるように、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が第二検出器１３６のカバー１３８に電気的に絶縁されながら取り付けられる場合について説明した。実施例１４では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２のより具体的な取り付け方について説明する。なお実施例１４には、実施例１で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については同じ符号を用いて説明を省略する。

図３２、図３３を用いて実施例１４について説明する。なお図３２、図３３は対物レンズ１１８や第二検出器１３６など斜め上から見た斜視図である。また実施例１４の動作は実施例１２と同じである。

図３２では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が位置調整部材２０１を介して第二検出器１３６のカバー１３８に取り付けられる。位置調整部材２０１は、カバー１３８に対する位置が調整可能であり、第一ネジ２０２が締め付けられることによって固定される。また電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２は、位置調整部材２０１に対する位置が調整可能であり、第二ネジ２０３が締め付けられることによって固定される。すなわち、位置調整部材２０１や第一ネジ２０２、第二ネジ２０３は、補償電極１３５の位置を調整する機構として機能する。なお位置調整部材２０１や電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に微動機能が付加される場合には、外部からの制御によって電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２の位置を調整できる。

図３２に例示されるように、補償電極１３５を構成する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が第二検出器１３６のカバー１３８に取り付けられると、第二検出器１３６と補償電極１３５が一体化され、検出器ユニットとして扱えるようになる。検出器ユニットとして扱えると、電子顕微鏡への脱着が容易になり、メンテナンスコストを低減できる。

図３３では、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が位置調整部材２０１を介して対物レンズ１１８に固定される。位置調整部材２０１は、対物レンズ１１８に対する位置が調整可能であり、第一ネジ２０２が締め付けられることによって固定される。また電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２は、位置調整部材２０１に対する位置が調整可能であり、第二ネジ２０３が締め付けられることによって固定される。なお位置調整部材２０１や電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に微動機能が付加される場合には、外部からの制御によって電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２の位置を調整できる。

図３３に例示されるように、補償電極１３５を構成する電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が、電子顕微鏡において安定した位置に配置される対物レンズ１１８に固定されると、補償電極１３５の位置ずれを低減できる。その結果、補償電極１３５の位置ずれに起因する第二検出器１３６の感度低下を抑制することができる。

図３４Ａ、図３４Ｂを用いて、電極１３５Ａ１や電極１３５Ａ２に電圧を印加したときの一次電子線Ｂ１の移動量の計測について説明する。図３４Ａは、試料上の十字マークを、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２に電圧を印加せずに観察したときの観察画像であり、十字マークが画面中央に位置調整されている。図３４Ｂは、図３４Ａの観察画像が得られた試料位置において、電極１３５Ａ１に－１００Ｖが印加されたときの観察画像であり、十字マークが画面中央から右上に移動している。十字マークの移動は、電極１３５Ａ１への電圧の印加によるものであり、十字マークの移動量は一次電子線Ｂ１の移動量に相当する。すなわち、制御装置１５０は、図３４Ａと図３４Ｂに例示される観察画像を対比することにより、一次電子線Ｂ１の移動量である電子線移動量を計測する機構として機能する。

図３５Ａ、図３５Ｂを用いて、計測された電子線移動量に基づいて電極１３５Ａ１や電極１３５Ａ２の位置を調整することについて説明する。図３５Ａには、電極１３５Ａ１に－１００Ｖ、－２００Ｖ、－３００Ｖを、電極１３５Ａ２に＋１００Ｖ、＋２００Ｖ、＋３００Ｖをそれぞれ印加したときに計測された電子線移動量が示される。図３５Ａでは、電極１３５Ａ２に電圧を印加したときよりも電極１３５Ａ１に電圧を印加したときの方が、電子線移動量が大きいことが示される。したがって、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が一次電子線Ｂ１に対して非対称に配置されていることがわかる。一次電子線の移動方向や移動量は、補償電極１３５の位置と電圧に基づいて求められる。ここで、補償電極１３５の位置を、位置調整部材２０１や第一ネジ２０２、第二ネジ２０３を用いて調整する。

図３５Ｂには、位置調整部材２０１や第一ネジ２０２、第二ネジ２０３を用いて補償電極１３５の位置が調整された後に計測された電子線移動量が示される。図３５Ｂでは、電極１３５Ａ１に電圧を印加したときと電極１３５Ａ２に電圧を印加したときとでは、電子線移動量がほぼ等しいことが示される。したがって、電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２が一次電子線Ｂ１に対して対称に配置されていることがわかる。なお電極１３５Ａ１と電極１３５Ａ２は、一次電子線Ｂ１に対して対称に配置されるのに限定されず、電子線移動量を計測する機構と補償電極１３５の位置を調整する機構とを用いて、所望の位置に配置されても良い。

実施例１４によれば、実施例１と同様に、試料に磁界を漏洩させる対物レンズを備える電子顕微鏡であっても、試料面に対して低角で放出される反射電子による走査電子顕微鏡像を取得可能な電子顕微鏡を提供することができる。また補償電極１３５の位置が適宜調整されるので、安定して明るい反射電子像が得ることができる。

以上、本発明の電子顕微鏡の複数の実施例について説明した。本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。

１００…電子顕微鏡、１０１…電子銃、１０２…引出電極、１０４…陽極、１０５…集束レンズ、１０６…絞り、１０７…調整ノブ、１０８…上側偏向器、１０９…下側偏向器、１１０…第一検出器、１１１…電極、１１２…電極、１１３…コイル、１１４…ウィーンフィルタ、１１５…引上電極、１１６…磁極、１１７…対物レンズコイル、１１８…対物レンズ、１１９…ギャップ、１２０…試料、１２１…試料台、１３１…補償磁極、１３３…磁界、１３４…電界、１３５…補償電極、１３６…第二検出器、１３７…蛍光板、１３８…カバー、１３９…光電子増倍管、１４０…中心線、１５０…制御装置、１５１…ディスプレイ、１５２…記憶装置、１５３…制御テーブル、１５４…二次電子像、１５５…反射電子像、１５６…インジケータ、１５７…照明方向、１５８…輝線、１５９…影、１６１…矢印、１６２…グリッド電極、１６３…板材電極、２０１…位置調整部材、２０２…第一ネジ、２０３…第二ネジ

Claims (9)

1. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償電極の少なくとも一つが、前記対物レンズ側を検出器中心線側に屈折させた形状であることを特徴とする電子顕微鏡。
2. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償電極は、前記漏洩磁界による前記低角反射電子の回転を抑制する電界を形成するような電圧が印加されることを特徴とする電子顕微鏡。
3. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償磁極は、前記漏洩磁界と逆方向の磁界を形成することを特徴とする電子顕微鏡。
4. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償電極は、互いに平行な二つの平板であって、前記試料の表面と略垂直であるとともに前記検出器の中心線から略同じ距離に配置され、互いに逆極性の電圧が印加されるとともに負の電圧の絶対値が正の電圧の絶対値よりも大きいことを特徴とする電子顕微鏡。
5. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償電極は、互いに平行な二つの平板であって、互いに逆極性であるとともに絶対値の等しい電圧が印加され、非対称に配置されることを特徴とする電子顕微鏡。
6. 請求項５に記載の電子顕微鏡であって、
   前記二つの平板の一方は他方よりも前記検出器の中心線との距離が短いことを特徴とする電子顕微鏡。
7. 請求項５に記載の電子顕微鏡であって、
   前記二つの平板の一方は他方よりも前記電子線との距離が短いことを特徴とする電子顕微鏡。
8. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償電極に電圧を印加したときの電子線移動量を計測する機構と、
   前記補償電極の位置を調整する機構をさらに備えることを特徴とする電子顕微鏡。
9. 電子線を用いて試料の観察画像を生成する電子顕微鏡であって、
   前記電子線を前記試料に照射する電子源と、
   前記試料に向けて漏洩される磁界である漏洩磁界によって前記電子線を集束する対物レンズと、
   前記試料の表面に対して低角で放出される反射電子である低角反射電子が前記漏洩磁界によって前記試料に衝突させられるときに放出される電子である三次電子を検出する検出器と、
   前記試料と前記検出器との間に設けられ、前記三次電子の軌道を制御する補償電極または補償磁極を備え、
   前記補償電極は、前記試料の表面と略垂直であるとともに前記検出器の中心線から略同じ距離に配置され、互いに逆極性の電圧が印加される互いに平行な二つの平板と、前記二つの平板よりも前記電子源に近い側に配置される電極で構成されることを特徴とする電子顕微鏡。

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