WO2015053262A1 - 荷電粒子線装置、荷電粒子線装置の制御方法 - Google Patents

荷電粒子線装置、荷電粒子線装置の制御方法 Download PDF

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detection element
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青木　賢治
齋藤　勉
幸太郎 細谷
中村　光宏
訓志 重藤
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株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • H01J2237/28—Scanning microscopes
    • H01J2237/2809—Scanning microscopes characterised by the imaging problems involved

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device.
  • a charged particle beam apparatus such as a scanning electron microscope detects secondary charged particles emitted by irradiating a sample with a primary charged particle beam by a charged particle detector, and detects an irradiation position of the primary charged particle beam and By correlating the detected signals, it is possible to obtain an observation image of the sample at a high magnification.
  • Secondary charged particles mainly include secondary electrons and reflected electrons.
  • the backscattered electron detector includes a backscattered electron detection element that detects backscattered electrons.
  • the charged particle beam device described in Patent Document 1 below includes a backscattered electron detector including two or more annular toroidal backscattered electron detecting elements, each having an independent amplifier.
  • a composition image is obtained by selecting one of the backscattered electron detection elements included in the backscattered electron detector, which is disposed on the inner circumferential side, and selecting a detection element disposed on the outer circumferential side.
  • the unevenness image is acquired by
  • the size and shape of the backscattered electron detection element, the positional relationship between the sample and the backscattered electron detection element, and the surroundings of the sample in order to appropriately obtain the composition image and the concavo-convex image. It is necessary to select and use an optimum backscattered electron detection element after considering a vacuum state and the like.
  • the operator of the charged particle beam apparatus is most suitable in accordance with the size and shape of the backscattered electron detection element provided in the charged particle beam apparatus, the positional relationship between the sample and the backscattered electron detection element, and the vacuum state around the sample. It is difficult to select a backscattered electron detector. As the number of device divisions increases, the selection becomes more difficult.
  • the operator selects the backscattered electron detection element to determine which backscattered electron detection element to select for acquiring the target image, and the positional relationship between the backscattered electron detection element and the sample While repeating changing the vacuum condition around the sample and changing it repeatedly, trial and error requires much time and is not practical.
  • the present invention has been made in view of the problems as described above, and is suitable for recognizing a positional relationship between a backscattered electron detection element and a sample and a vacuum state around the sample to obtain an intended image.
  • An object of the present invention is to provide a charged particle beam device that automatically selects a backscattered electron detection element.
  • the degree of vacuum in the sample chamber is high and the sample and the backscattered electron detector are separated, all the backscattered electron detecting elements are selected, and the degree of vacuum in the sample chamber is high.
  • a backscattered electron detector suitable for acquiring a composition image or an asperity image is selected.
  • the degree of vacuum in the sample chamber is low, all the backscattered electron detecting elements are selected.
  • the operator is not aware of the size and shape of the backscattered electron detection element, the positional relationship between the backscattered electron detection element and the sample, the vacuum state around the sample, etc. It is possible to easily obtain the target image.
  • FIG. 1 is a side view showing an entire configuration of a charged particle beam device according to a first embodiment. It is the top view which looked at the backscattered electron detector 18 from directly under.
  • FIG. 7 is a side view showing the positional relationship between the backscattered electron detector 18 and the sample 9; It is a side view which shows the positional relationship which lengthened the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18.
  • UI user interface
  • FIG. 16 is a plan view looking up the backscattered electron detector 18 in Embodiment 2 from directly below.
  • FIG. 16 is a plan view looking up from directly below the backscattered electron detector 18 provided in the charged particle beam device according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a side view showing an entire configuration of a charged particle beam device according to a first embodiment of the present invention.
  • a scanning electron microscope equipped with a field-emission electron gun FEG
  • the charged particle beam apparatus and the electron gun may have other types as well.
  • the charged particle beam device may be a scanning transmission electron microscope (STEM).
  • the electron gun may be, for example, a field emission electron gun, a Schottky-type electron gun, a thermally cathode field-emission electron gun, a thermionic electron gun, or the like.
  • a thermo-emission electron gun or the like may be used.
  • the electron beam 3 is emitted by the extraction voltage Vext applied between the cathode 1 and the first anode 2.
  • the electron beam 3 is further accelerated by the acceleration voltage Vacc applied to the second anode 4 and travels to the subsequent electromagnetic lens system.
  • the lens system has a converging lens 5, an objective lens 6, a deflection coil 7, and an objective lens 8.
  • the accelerated electron beam 3 is controlled to a predetermined current amount by one or more converging lenses 5 and an objective blade 6.
  • the deflection coil 7 is used to scan the electron beam 3 on the sample 9.
  • the objective lens 8 is controlled to converge the electron beam 3 on the sample 9.
  • the electron beam control circuit 10 controls the lens system from the generation of the electron beam 3 to the irradiation of the sample.
  • the electron beam control circuit 10 is controlled by the computer 11.
  • the sample moving device 12 has a mechanism for mechanically moving the sample 9 and a motor for operation.
  • the motor for operation is controlled by the sample movement control circuit 13.
  • the sample movement control circuit 13 is controlled by the computer 11.
  • the operation axis of the sample moving device 12 has five axes of an XY axis for planarly moving the sample 9, a Z axis for changing the height, a T axis for tilting, and an R axis for rotating.
  • the periphery of the cathode 1 needs to be maintained at an ultrahigh vacuum of 1 ⁇ 10 -8 Pa or less in order to extract the electron beam 3 by field emission.
  • the degree of vacuum around the sample 9 is usually 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less. However, in order to suppress electrification of the sample 9, it may be used at several hundred Pa.
  • the scanning electron microscope is configured to have a space with a minute hole through which the electron beam 3 passes and to evacuate each space by a different pump in order to achieve an exhaust difference between the cathode 1 and the sample 9 ing.
  • the atmosphere of the cathode 1 is exhausted by the getter pump 14.
  • a plurality of getter pumps 14 are often used to achieve an exhaust difference between the cathode 1 and the sample 9.
  • the atmosphere around the sample 9 is usually evacuated by a turbo molecular pump 15.
  • the back pressure of the turbo molecular pump 15 is exhausted by a rotary pump not shown.
  • a leak valve 16 is disposed in the space in which the sample 9 is disposed.
  • the leak valve 16 allows a small amount of air to flow into the space in which the sample 9 is disposed, and can maintain the space around the sample 9 at several Pa to several hundred Pa.
  • the state held at several Pa to several hundred Pa is called a low vacuum state.
  • the exhaust control circuit 17 controls these pumps and valves.
  • the exhaust control circuit 17 is controlled by the computer 11.
  • the backscattered electron detector 18 has a backscattered electron detection element divided into two or more. Each backscattered electron detection element is connected to an independent amplifier 19. The backscattered electron detection element detects backscattered electrons 20 generated from the sample 9. The amplifier 19 is connected to the signal control circuit 21. The signal control circuit 21 controls the selection and amplification amount of the amplifier 19 by control from the computer 11.
  • a display device 22 and an input device 23 are connected to the computer 11.
  • the computer 11 also controls the electron beam control circuit 10, the sample movement control circuit 13, the exhaust control circuit 17, and the signal control circuit 21.
  • the computer 11 also generates an observation image of the sample 9 using the detection signal of the backscattered electrons 20.
  • the input device 23 receives an operator's input.
  • the display device 22 displays an observation image of the sample 9 and information on the state of the charged particle beam device.
  • FIG. 2 is a plan view of the backscattered electron detector 18 as viewed from directly below.
  • the backscattered electron detector 18 includes backscattered electron detection elements 100, 101, 102, 103, and 104.
  • the backscattered electron detection element 100 has an annular shape.
  • Each of the backscattered electron detection elements 101 to 104 is fan-shaped, and is formed to have an annular shape by connecting four.
  • the ring of the backscattered electron detecting element 100 is disposed on the inner peripheral side, and the ring of the backscattered electron detecting elements 101 to 104 is disposed on the outer peripheral side.
  • a hole through which the electron beam 3 passes is formed in the central portion of the annular shape.
  • FIG. 3 is a side view showing the positional relationship between the backscattered electron detector 18 and the sample 9.
  • the reflected electrons 20 are generated by irradiating the electron beam 3 to the sample 9.
  • the reflectance of the reflected electrons 20 is larger as the substance having a larger atomic number, and the reflectance is larger as the angle of the irradiation surface is acute to the electron beam 3. According to this feature, when the observation image of the sample 9 is generated using the high angle reflected electrons 200 reflected in the direction close to the electron beam 3, the unevenness is suppressed and the composition image in which the difference in atomic number appears due to the contrast.
  • the unevenness of the sample 9 becomes an unevenness image that appears due to the contrast. Even if the low angle reflected electrons 201 are acquired in all directions, the asperity image is obtained, but, of the reflected electron detecting elements 101, 102, 103, or 104 on the outer peripheral side divided, for example, only the reflected electron detecting element 102 When used to generate an observation image of the sample 9, an image in which the unevenness of the sample is particularly emphasized is obtained.
  • D 1 in FIG. 3 is the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18 along the irradiation axis of the electron beam 3.
  • the distance d1 is short, it is possible to detect a sufficient amount of reflected electrons 20 and acquire an observation image even when each reflected electron detection element is used alone.
  • FIG. 4 is a side view showing a positional relationship in which the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18 is increased.
  • d2 is the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18 along the irradiation axis of the electron beam 3;
  • the reflected electrons 20 reaching the backscattered electron detector 18 are only the high angle reflected electrons 200, and the reflected electron detector 18 can not detect the low angle reflected electrons 201.
  • the periphery of the sample 9 is usually in a high vacuum state of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa or less, or a low vacuum state of several Pa to several hundred Pa.
  • a high vacuum state the probability that the backscattered electrons 20 collide with gas molecules is very low, and most of the backscattered electrons 20 generated reach the backscattered electron detection element or collide with the inner wall in the chamber.
  • the low vacuum state the probability that the backscattered electrons 20 collide with gas molecules is large, and the number of backscattered electrons reaching the backscattered electron detection element is reduced.
  • the pressure around the sample 9 may be measured using a pressure gauge that measures the pressure in the sample chamber.
  • FIG. 5 is a view showing an example of a user interface (UI) for selecting an image acquisition condition displayed on the screen of the display device 22.
  • the UI illustrated in FIG. 5 includes a composition button 301, an unevenness button 302, a 3D button 303, a selection button 304, and all buttons 305.
  • the composition button 301 is a button for instructing acquisition of a composition image.
  • the unevenness button 302 is a button for instructing acquisition of an unevenness image.
  • the 3D button 303 is a button for instructing to acquire an image in which asperities are emphasized using any one of the backscattered electron detection elements 101 to 104.
  • the selection button 304 is a button for instructing the operator to select the backscattered electron detection element.
  • the all button 305 is a button for instructing to select all the backscattered electron detection elements.
  • the computer 11 operates the charged particle beam apparatus in each of the designated operation modes.
  • five button examples are shown here, depending on the shape, size, and division method of the backscattered electron detection element, a button for a new operation mode can be added.
  • FIG. 6A is a view showing an example of a UI displayed on the screen by the display device 22 when the selection button 304 is pressed.
  • a region 400 corresponds to the backscattered electron detection element 100
  • regions 401 to 404 correspond to the backscattered electron detection elements 101 to 104, respectively.
  • Four fan-shaped areas 401 to 404 are connected and arranged at the top, bottom, left, and right of the concentric area 400. The operator can select the backscattered electron detection element to be used by selecting each area. In FIG. 6, the backscattered electron detection element 100 is selected. This UI allows the operator to visually recognize which backscattered electron detection element is selected.
  • FIG. 6B is a diagram showing an observation image and a UI displayed on the display device 22 when the areas 400 to 404 are pressed.
  • the sample uses, as an example, toner for a laser printer.
  • (A) is a case where the backscattered electron detection element 100 is selected, and it can be visually recognized from the display of the area 400 that the backscattered electron detection element 100 is selected.
  • the observation image is a composition image in which the unevenness is suppressed and the difference in atomic number appears due to the contrast.
  • (B) shows the case where the backscattered electron detection elements 101 and 104 are selected, and it is possible to visually recognize from the regions 401 and 404 that the backscattered electron detection elements 101 and 104 are selected.
  • the observation image is a concavo-convex image in which the concavities and convexities of the sample appear due to the contrast as if the light is illuminated from the direction of the regions 401 and 404.
  • (c) is the case where the backscattered electron detection elements 103 and 104 are selected
  • (d) is the case where the backscattered electron detection elements 101 and 102 are selected
  • (e) Is a case where the backscattered electron detection elements 102 and 103 are selected.
  • the UI shown in FIG. 6 is also useful to a skilled operator who is familiar with the specifications of the charged particle beam device. For example, it is assumed that a skilled operator wants to acquire an image including a topographic image slightly in the composition image. At this time, the operator first confirms the backscattered electron detection element used to acquire the composition image, and then selects, for example, the backscattered electron detection element 101 disposed apart from the electron beam 3 to acquire an observation image. This allows the operator to quickly obtain the target image.
  • FIG. 7 is an operation flow of the charged particle beam device when the composition button 301 is pressed.
  • the computer 11 recognizes that in step S501.
  • the computer 11 confirms the degree of vacuum around the sample 9.
  • the signal control circuit 21 selects all the backscattered electron detection elements.
  • the process proceeds to step S 503.
  • the computer 11 confirms the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18 along the irradiation axis of the electron beam 3.
  • the signal control circuit 21 selects all the backscattered electron detecting elements.
  • the signal control circuit 21 selects the backscattered electron detection element disposed in the vicinity of the electron beam 3.
  • FIG. 8 is an operation flow of the charged particle beam device when the unevenness button 302 is pressed.
  • the computer 11 recognizes that in step S601.
  • step S602 the computer 11 confirms the degree of vacuum around the sample 9.
  • the signal control circuit 21 selects all the backscattered electron detection elements.
  • step S603 the computer confirms the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18 along the irradiation axis of the electron beam 3.
  • the signal control circuit 21 selects all the backscattered electron detecting elements.
  • the signal control circuit 21 selects the backscattered electron detection element disposed on the side away from the electron beam 3.
  • the threshold for determining whether or not the sample chamber is in the high vacuum state has been exemplified. It may be stored in a storage device provided in any of the functional units (for example, the computer 11 and the signal control circuit 21), or may be set by the user via the computer 11. The same applies to the threshold (steps S503 and S603) for determining whether the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector is long.
  • FIGS. 7 to 8 describe the case of acquiring a composition image and the case of acquiring a concavo-convex image as an example of the operation flow.
  • an operation flow different from that in FIGS. 7 to 8 can be used.
  • the backscattered electron detection element is sufficiently large, the backscattered electron detection element in the vicinity of the electron beam 3 and the far back reflected electron detection element can be used properly.
  • the composition image and the asperity image can be selectively acquired even in a low vacuum state of about several Pa.
  • the computer 11 can also assist the operator's operation by displaying a message prompting to shorten the distance on the display device 22 or automatically shortening the distance.
  • the sample chamber when the sample chamber is in a high vacuum state and the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18 is short, a composition image is generated or an uneven image is displayed.
  • the backscattered electron detection element on the outer peripheral side or the backscattered electron detection element on the inner peripheral side is selected. As a result, the operator can obtain a desired observation image without trial and error while changing the distance between the sample 9 and the backscattered electron detector 18.
  • all the backscattered electron detecting elements are selected when the sample chamber is in a low vacuum state. As a result, it is possible to detect as many reflected electrons as possible even with a small number of reflected electrons and generate an observation image.
  • the signal control circuit 21 can select each backscattered electron detection element by adjusting the gain of the amplifier 19.
  • the gain of the amplifier 19 corresponding to the non-selected backscattered electron detection element may be set to zero.
  • the method of selecting the backscattered electron detection element is not limited to this, as long as the same operation can be realized.
  • the signal control circuit 21 can realize the same operation by instructing the computer 11 and other functional units to discard the detection signal of the non-selected backscattered electron detection element.
  • the backscattered electron detection element is formed in a double concentric ring shape, but it may be formed in a triple ring or more ring shape.
  • step S503 when the backscattered electron detection element in the vicinity of the electron beam 3 is selected in step S503, other backscattered electron detection elements other than the backscattered electron detection element arranged at the outermost periphery may be selected. Further, it is not necessary to select all the backscattered electron detection elements except for the backmost reflection electron detection element, and any one or more disposed near the electron beam 3 may be selected.
  • the opposite operation is performed in step S603. That is, the other backscattered electron detection elements other than the backscattered electron detection element disposed on the innermost circumference may be selected. The same applies to the following embodiments.
  • the ring-shaped backscattered electron detection element is illustrated.
  • the second embodiment of the present invention a configuration example in which the shape and division of the backscattered electron detection element are different from those of the first embodiment will be described.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment, and therefore, the difference will be mainly described below.
  • FIG. 9 is a plan view looking up the backscattered electron detector 18 in the second embodiment from directly below.
  • the backscattered electron detector 18 has three layers of backscattered electron detection elements arranged in an annular shape.
  • the outer peripheral backscattered electron detection element 701 is annularly arranged on the outer peripheral side of the backscattered electron detector 18.
  • the inner peripheral backscattered electron detection element 703 is disposed in an annular shape on the inner peripheral side of the backscattered electron detector 18.
  • the inner circumferential reflection electron detection element 702 is annularly disposed between the outer circumferential reflection electron detection element 701 and the inner circumferential reflection electron detection element 703.
  • Each of the backscattered electron detecting elements is divided into a fan shape, and by connecting them, it has a concentric ring shape.
  • the backscattered electron detection element shown in FIG. 9 has a very large number of divided individual detection elements, it depends on the selection method of the backscattered electron detection element and the positional relationship between the backscattered electron detector 18 and the sample 9. Various information can be obtained from the sample 9. On the other hand, since the number of backscattered electron detection elements is large, it is necessary to select backscattered electron detection elements necessary to obtain the desired information and to try and error to find the positional relationship between backscattered electron detector 18 and sample 9. Have time.
  • the signal control circuit 21 selects, for example, the inner peripheral reflected electron detecting element 703 and the inner peripheral reflected electron detecting element 702 in step S503 according to the method described in the first embodiment, and the outer peripheral reflected electron detecting element in step S603. 701 can be selected. Furthermore, optionally, only a part of divided elements constituting each backscattered electron detection element can be selected. As a result, the development intention of the designer who designed the backscattered electron detector 18 can be accurately reflected, and the performance of the scanning electron microscope can be extracted automatically and effectively.
  • FIG. 10 is a plan view of the backscattered electron detector 18 provided in the charged particle beam device according to the third embodiment of the present invention as viewed from directly below.
  • the backscattered electron detection element of the backscattered electron detector 18 is configured by arranging triangular elements along concentric rings.
  • the backscattered electron detector 18 has a hole 810 through which the electron beam 3 passes, and a triangle-like peripheral diverging reflected electron detecting element 801, 803, 805, 807 which diverges toward the outer periphery (tapes toward the center) And a triangular-shaped outer periphery focused reflected electron detection element 802, 804, 806, 808 converging toward the outer periphery (tapered toward the outer periphery).
  • the peripheral divergent reflected electron detection elements 801, 803, 805, 807 detect a large number of reflected electrons 20 emitted in the direction away from the electron beam 3 due to their shapes. Therefore, the observation image acquired using these backscattered electron detection elements has a large amount of unevenness information.
  • the peripheral radiation convergent reflection electronic elements 802, 804, 806, 808 detect a large number of reflected electrons 20 emitted in the vicinity of the electron beam 3 due to their shapes. Therefore, the image acquired using these backscattered electron detection elements has a lot of composition information.
  • the backscattered electron detection element shown in FIG. 10 can also exhibit the same function as the backscattered electron detection element shown in the first embodiment.
  • the backscattered electron detection element in the third embodiment has a special shape, the operator who uses this element for the first time selects the backscattered electron detection element capable of obtaining the target image and the backscattered electron detector 18 and the sample 9 It takes a lot of time in trial and error to find out the positional relationship between
  • the development intention of the designer who designed the backscattered electron detector 18 is accurately reflected also in the third embodiment, and the performance of the scanning electron microscope is automatically and effectively extracted. be able to.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications.
  • the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment.
  • the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • other configurations can be added, deleted, or replaced.

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Abstract

　本発明は、反射電子検出素子と試料との間の位置関係や試料周囲の真空状態を認識し、目的の画像を取得するために適した反射電子検出素子を自動的に選択する荷電粒子線装置を提供することを目的とする。　本発明に係る荷電粒子線装置は、試料室内の真空度が高く試料と反射電子検出器が離れているときは全ての反射電子検出素子を選択し、試料室内の真空度が高く試料と反射電子検出器が接近しているときは組成像または凹凸像を取得するのに適した反射電子検出素子を選択する。試料室内の真空度が低いときは全ての反射電子検出素子を選択する（図７参照）。

Description

荷電粒子線装置、荷電粒子線装置の制御方法
　本発明は、荷電粒子線装置に関する。
　走査電子顕微鏡などの荷電粒子線装置は、試料に対して１次荷電粒子線を照射することにより放出される２次荷電粒子を荷電粒子検出器によって検出し、１次荷電粒子線の照射位置と検出された信号を対応付けることにより、試料の観察画像を高倍率で取得することができる。
　２次荷電粒子には、主に２次電子と反射電子がある。走査電子顕微鏡は、対物レンズと試料の間に、反射電子を検出する反射電子検出器を備えたものがある。反射電子検出器は、反射電子を検出する反射電子検出素子を備えている。
　下記特許文献１に記載されている荷電粒子線装置は、２つ以上の円環状の反射電子検出素子を備え、それぞれ独立した増幅器を有する反射電子検出器を備えている。特許文献１においては、当該反射電子検出器が備える反射電子検出素子のうち内周側に配置されたものを選択することにより組成像を取得し、外周側に配置された検出素子を選択することにより凹凸像を取得している。
特開平７－６５７７５号公報
　本願発明者が、反射電子検出器により目的の画像を取得することについて鋭意検討した結果、次の知見を得るに至った。
　上記特許文献１の荷電粒子線装置において、組成像や凹凸像を適切に取得するためには、反射電子検出素子の大きさや形状、試料と反射電子検出素子との間の位置関係、試料周囲の真空状態などを検討した上で、最適な反射電子検出素子を選択して使用する必要がある。
　しかしながら、荷電粒子線装置のオペレータが、当該荷電粒子線装置が備える反射電子検出素子の大きさや形状、試料と反射電子検出素子との間の位置関係、試料周囲の真空状態などに応じて最適な反射電子検出素子を選択することは困難である。素子の分割数が増せば増すほど、選択はより困難になる。オペレータが、目的の画像を取得するためにはいずれの反射電子検出素子を選択すればよいかを判断するために、反射電子検出素子を選択し、反射電子検出素子と試料との間の位置関係を変更し、試料周囲の真空状態を変えることを繰り返しながら、試行錯誤することは、多くの時間が必要であり、実用的ではない。
　本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、反射電子検出素子と試料との間の位置関係や試料周囲の真空状態を認識し、目的の画像を取得するために適した反射電子検出素子を自動的に選択する荷電粒子線装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る荷電粒子線装置は、試料室内の真空度が高く試料と反射電子検出器が離れているときは全ての反射電子検出素子を選択し、試料室内の真空度が高く試料と反射電子検出器が接近しているときは組成像または凹凸像を取得するのに適した反射電子検出素子を選択する。試料室内の真空度が低いときは全ての反射電子検出素子を選択する。
　本発明に係る荷電粒子線装置によれば、オペレータは、反射電子検出素子のサイズや形状、反射電子検出素子と試料との間の位置関係、試料周囲の真空状態などを意識しなくても、目的の画像を簡便に取得することができる。
実施形態１に係る荷電粒子線装置の全体構成を示す側面図である。 反射電子検出器１８を真下から見た平面図である。 反射電子検出器１８と試料９との間の位置関係を示す側面図である。 試料９と反射電子検出器１８との間の距離を長くした位置関係を示す側面図である。 表示装置２２が画面表示する、画像取得条件を選択するためのユーザーインターフェース（ＵＩ）の１例を示す図である。 選択ボタン３０４が押下されたとき表示装置２２が画面表示するＵＩの１例を示す図である。 領域４００～４０４が押下されたときの画像の一例を示す図である。 組成ボタン３０１が押下されたときの荷電粒子線装置の動作フローである。 凹凸ボタン３０２が押下されたときの荷電粒子線装置の動作フローである。 実施形態２における反射電子検出器１８を真下から見上げた平面図である。 実施形態３に係る荷電粒子線装置が備える反射電子検出器１８を真下から見上げた平面図である。
＜実施の形態１＞
　図１は、本発明の実施形態１に係る荷電粒子線装置の全体構成を示す側面図である。ここでは荷電粒子の例として電界放出型電子銃（Ｆｉｅｌｄ－ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｇｕｎ：ＦＥＧ）を搭載した走査電子顕微鏡について説明するが、荷電粒子線装置および電子銃の形式ともに他の形式であってもよい。例えば荷電粒子線装置は走査型透過電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＴＥＭ）でもよい。また電子銃は、例えば電界放出型電子銃のほか、ショットキー放出形電子銃（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ－ｔｙｐｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｇｕｎ）、熱陰極電界放出型電子銃（ｔｈｅｒｍａｌ（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　ａｓｓｉｓｔｅｄ）ｆｉｅｌｄ－ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｇｕｎ）、熱電子放出型電子銃（ｔｈｅｒｍｉｏｎｉｃ－ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｇｕｎ）などを用いてもよい。
　陰極１と第１陽極２との間に印加される引出電圧Ｖｅｘｔによって電子線３が放出される。電子線３はさらに第２陽極４に印加される加速電圧Ｖａｃｃによって加速され、後段の電磁レンズ系に進行する。レンズ系は、収束レンズ５、対物シボリ６、偏向コイル７、対物レンズ８を有する。加速された電子線３は、１つ以上の収束レンズ５と対物シボリ６によって所定の電流量に制御される。偏向コイル７は、電子線３を試料９上で走査するために使用される。対物レンズ８は、電子線３を試料９上で収束するように制御される。電子線制御回路１０は、電子線３の発生から試料照射までのレンズ系の制御を実施する。電子線制御回路１０は、コンピュータ１１によって制御される。
　試料移動装置１２は、試料９を機械的に移動させるための機構と動作用のモータを有している。動作用のモータは、試料移動制御回路１３によって制御される。試料移動制御回路１３は、コンピュータ１１によって制御される。試料移動装置１２の動作軸は、試料９を平面移動させるＸＹ軸、高さを変更するＺ軸、傾斜させるＴ軸、回転させるＲ軸の５軸を有している。
　陰極１の周囲は、電子線３を電界放出で引き出すために１×１０－８Ｐａ以下の超高真空に保つ必要がある。試料９の周囲の真空度は、通常１×１０－３Ｐａ以下である。ただし、試料９の帯電を抑制するため、数１００Ｐａで使用される場合もある。走査電子顕微鏡は、陰極１と試料９との間の排気差を達成するために、電子線３が通過する微小な穴を有する空間を有し、各空間を異なるポンプによって排気するように構成されている。陰極１の雰囲気は、ゲッタポンプ１４で排気される。走査電子顕微鏡においては、陰極１と試料９との間の排気差を達成するために、ゲッタポンプ１４は複数使用されることが多い。試料９の周囲の雰囲気は、通常ターボ分子ポンプ１５で排気される。ターボ分子ポンプ１５の背圧は図示していないロータリーポンプによって排気される。試料９が配置してある空間には、リークバルブ１６が配置されている。リークバルブ１６は、試料９が配置されている空間に大気を少量流入させ、試料９周囲の空間を数Ｐａから数１００Ｐａに保持することができる。この数Ｐａから数１００Ｐａに保持された状態を、低真空状態という。排気制御回路１７は、これらのポンプおよびバルブを制御する。排気制御回路１７は、コンピュータ１１によって制御される。
　反射電子検出器１８は、２つ以上に分割された反射電子検出素子を有している。各反射電子検出素子は、独立した増幅器１９に接続されている。反射電子検出素子は、試料９から発生した反射電子２０を検出する。増幅器１９は信号制御回路２１に接続されている。信号制御回路２１は、コンピュータ１１からの制御によって増幅器１９の選択および増幅量を制御する。
　コンピュータ１１には、表示装置２２と入力装置２３が接続されている。また、コンピュータ１１は、電子線制御回路１０、試料移動制御回路１３、排気制御回路１７、信号制御回路２１を制御する。またコンピュータ１１は、反射電子２０の検出信号を用いて、試料９の観察画像を生成する。入力装置２３は、オペレータの入力を受け取る。表示装置２２は、試料９の観察画像と荷電粒子線装置の状態に関する情報を表示する。
　図２は、反射電子検出器１８を真下から見た平面図である。反射電子検出器１８は、反射電子検出素子１００、１０１、１０２、１０３、１０４を有する。反射電子検出素子１００は円環状の形状を有する。反射電子検出素子１０１～１０４はそれぞれ扇形であり、４つが連結することにより円環状の形状となるように形成されている。反射電子検出素子１００の円環は内周側に配置され、反射電子検出素子１０１～１０４の円環は外周側に配置されている。円環形状の中心部分には、電子線３が通過する穴が形成されている。
　図３は、反射電子検出器１８と試料９との間の位置関係を示す側面図である。反射電子２０は、電子線３を試料９へ照射することにより発生する。反射電子２０の反射率は、原子番号が大きい物質ほど大きく、照射面の角度が電子線３に対して鋭角なほど反射率が大きくなる特徴がある。この特徴により、電子線３に近接する方向に反射した高角反射電子２００を用いて試料９の観察画像を生成すると、凹凸が抑制され、原子番号の違いがコントラストによって現れた組成像になる。また、電子線３から離れた方向に反射した低角反射電子２０１を用いて試料９の観察画像を生成すると、試料９の凹凸がコントラストによって現れた凹凸像になる。低角反射電子２０１を全方位で取得しても凹凸像とはなるが、分割されている外周側の反射電子検出素子１０１、１０２、１０３、または１０４のうち、例えば反射電子検出素子１０２のみを用いて試料９の観察画像を生成すると、試料の凹凸が特に強調された像になる。
　図３におけるｄ１は、電子線３の照射軸に沿った試料９と反射電子検出器１８との間の距離である。図３に示す状態においては、距離ｄ１が短いため、各反射電子検出素子を単独で使用しても十分な量の反射電子２０を検出して観察画像を取得することができる。
　図４は、試料９と反射電子検出器１８との間の距離を長くした位置関係を示す側面図である。ｄ２は、電子線３の照射軸に沿った試料９と反射電子検出器１８との間の距離である。図４においては、反射電子検出器１８に到達する反射電子２０は高角反射電子２００のみであり、反射電子検出器１８は低角反射電子２０１を検出できない。試料９の観察画像を取得するためには、全ての反射電子検出素子１００～１０４を使用する必要がある。
　試料９の周囲は通常、１×１０－３Ｐａ以下の高真空状態、または数Ｐａから数１００Ｐａの低真空状態である。高真空状態においては、反射電子２０が気体分子と衝突する確率は非常に低く、発生した反射電子２０のほとんどは、反射電子検出素子に達するか、またはチャンバー内の内壁に衝突することになる。低真空状態においては、反射電子２０が気体分子と衝突する確率が大きく、反射電子検出素子に到達する反射電子数が減る。したがって、試料９と反射電子検出器１８との間の距離が十分に短くとも、全ての反射電子検出素子を使用して観察画像を取得する必要がある。なお試料９周囲の気圧は、試料室内の気圧を測定する圧力計を用いて測定すればよい。
　オペレータは通常、各反射電子検出素子の大きさと形状の詳細を知りえない。また、試料９と反射電子検出器１８との間の距離も知りえない。仮に、複数の反射電子検出素子を有する反射電子検出器１８を用いて目的の画像を得るために、反射電子検出素子を選択し、試料９と反射電子検出器１８との間の距離を変えることを繰り返しながら、最適な素子選択条件を探索しようとすれば、多大な時間を要することとなる。また試料９のなかには、電子線３の影響によって変質しやすいものもあり、条件探索のための試行錯誤を多数回実施することができない場合もある。そこで本実施形態１においては、走査電子顕微鏡自身が装置の状態を認識し、反射電子検出素子を自動的に選択してオペレータをアシストする。
　図５は、表示装置２２が画面表示する、画像取得条件を選択するためのユーザーインターフェース（ＵＩ）の１例を示す図である。図５に示すＵＩは、組成ボタン３０１、凹凸ボタン３０２、３Ｄボタン３０３、選択ボタン３０４、全てボタン３０５を有する。組成ボタン３０１は、組成像を取得するよう指示するためのボタンである。凹凸ボタン３０２は、凹凸像を取得するよう指示するためのボタンである。３Ｄボタン３０３は、反射電子検出素子１０１～１０４のいずれか１つを使用して凹凸を強調した像を取得するよう指示するためのボタンである。選択ボタン３０４は、反射電子検出素子をオペレータが選択させるよう指示するためのボタンである。全てボタン３０５は、全ての反射電子検出素子を選択するよう指示するためのボタンである。オペレータがこれらのボタンを押下すると、コンピュータ１１は荷電粒子線装置を指定された各動作モードで動作させる。ここでは５つのボタン例を示したが、反射電子検出素子の形状・大きさ・分割の仕方によっては、新たなオペレートモード用のボタンを追加することもできる。
　図６Ａは、選択ボタン３０４が押下されたとき表示装置２２が画面表示するＵＩの１例を示す図である。領域４００は反射電子検出素子１００に対応し、領域４０１～４０４はそれぞれ反射電子検出素子１０１～１０４に対応する。同心円状の領域４００の上下左右に４つの扇型の領域４０１～４０４が連結配置されている。オペレータは各領域を選択することにより、使用する反射電子検出素子を選択することができる。図６においては、反射電子検出素子１００が選択されている。このＵＩにより、オペレータはどの反射電子検出素子を選択しているかを視覚的に認識することがでる。
　図６Ｂは、領域４００～４０４が押下されたときに表示装置２２に表示される観察画像とＵＩを表した図である。試料は、一例として、レーザプリンタ用のトナーを用いている。（ａ）は、反射電子検出素子１００が選択された場合であり、反射電子検出素子１００が選択されていることを領域４００の表示から視覚的に認識することができる。観察画像は、凹凸が抑制され、原子番号の違いがコントラストによって現れた組成像になっている。（ｂ）は、反射電子検出素子１０１と１０４が選択された場合であり、反射電子検出素子１０１と１０４が選択されていることを、領域４０１と４０４から視覚的に認識することができる。観察画像は、領域４０１と４０４の方向から光に照らされているかのように、試料の凹凸がコントラストによって現れた凹凸像になっている。（ｂ）と同様に、（ｃ）は、反射電子検出素子１０３と１０４が選択された場合であり、（ｄ）は、反射電子検出素子１０１と１０２が選択された場合であり、（ｅ）は、反射電子検出素子１０２と１０３が選択された場合である。
　図６に示すＵＩは、当該荷電粒子線装置の仕様を熟知した熟練オペレータにとっても有用である。例えば熟練オペレータが、組成像内にわずかに凹凸像を含めた画像を取得したいと考えたものと仮定する。このときオペレータは、初めに組成像を取得するために使用する反射電子検出素子を確認し、その後に電子線３から離れて配置された例えば反射電子検出素子１０１を選択し観察画像を取得する。これによりオペレータは、目的画像を素早く入手することができる。
　図７は、組成ボタン３０１が押下されたときの荷電粒子線装置の動作フローである。組成ボタン３０１が押下されると、コンピュータ１１はステップＳ５０１においてその旨を認識する。ステップＳ５０２においてコンピュータ１１は、試料９周囲の真空度を確認する。低真空状態（例えば試料室内の気圧が数Ｐａ以上）の場合は、信号制御回路２１は全ての反射電子検出素子を選択する。高真空状態（例えば試料室内の気圧が１×１０－３Ｐａ未満）の場合は、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３においてコンピュータ１１は、電子線３の照射軸に沿った試料９と反射電子検出器１８との間の距離を確認する。距離が長い場合（図４）は、信号制御回路２１は全ての反射電子検出素子を選択する。距離が短い場合（図３）は、信号制御回路２１は電子線３近傍に配置された反射電子検出素子を選択する。
　図８は、凹凸ボタン３０２が押下されたときの荷電粒子線装置の動作フローである。凹凸ボタン３０２が押下されると、コンピュータ１１はステップＳ６０１においてその旨を認識する。ステップＳ６０２においてコンピュータ１１は、試料９周囲の真空度を確認する。低真空状態の場合は、信号制御回路２１は全ての反射電子検出素子を選択する。高真空状態の場合は、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３においてコンピュータは、電子線３の照射軸に沿った試料９と反射電子検出器１８との間の距離を確認する。距離が長い（図４）場合は、信号制御回路２１は全ての反射電子検出素子を選択する。距離が短い場合（図３）は、信号制御回路２１は電子線３から離れた側に配置された反射電子検出素子を選択する。
　図７～図８で説明した動作フローにおいて、試料室が高真空状態であるか否かを判定するための閾値（ステップＳ５０２とＳ６０２）を例示したが、この値は例えばあらかじめ荷電粒子線装置のいずれかの機能部（例えばコンピュータ１１や信号制御回路２１）が備える記憶装置内に格納しておいてもよいし、ユーザがコンピュータ１１を介して設定できるようにしてもよい。試料９と反射電子検出器との間の距離が長いか否かを判定する閾値（ステップＳ５０３とＳ６０３）についても同様である。
　図７～図８は、動作フローの１例として組成像を取得する場合と凹凸像を取得する場合について記載した。その他、反射電子検出素子の大きさ・分割の仕方によっては、図７～図８とは異なる動作フローを用いることもできる。例えば、反射電子検出素子が十分に大きい場合は、電子線３近傍の反射電子検出素子と遠方の反射電子検出素子を使い分けることができる。これにより、数Ｐａ程度の低真空状態であっても組成像と凹凸像を選択的に取得することができる。
　図５に示したＵＩにおいて組成ボタン３０１を押下したとき、試料９と反射電子検出器１８との間の距離が長く、明確な組成像が取得できない場合が考えられる。このときコンピュータ１１は、距離を短くするよう促すメッセージを表示装置２２上に表示したり、自動で距離を短くしたりすることにより、オペレータの操作をアシストすることもできる。
＜実施の形態１：まとめ＞
　以上のように、本実施形態１に係る荷電粒子線装置は、試料室が高真空状態であり、かつ試料９と反射電子検出器１８との間の距離が長い場合は、全ての反射電子検出素子を選択する。これにより、反射電子２０をできる限り多く用いて観察画像を生成することができる。
　また本実施形態１に係る荷電粒子線装置は、試料室が高真空状態であり、かつ試料９と反射電子検出器１８との間の距離が短い場合は、組成像を生成するか凹凸像を生成するかに応じて、外周側の反射電子検出素子または内周側の反射電子検出素子を選択する。これにより、オペレータは試料９と反射電子検出器１８との間の距離を変えながら試行錯誤することなく、所望する観察像を得ることができる。
　また本実施形態１に係る荷電粒子線装置は、試料室が低真空状態である場合は全ての反射電子検出素子を選択する。これにより、反射電子数が少なくてもできる限り多くの反射電子を検出して観察画像を生成することができる。
　本実施形態１においては、信号制御回路２１は増幅器１９のゲインを調整することにより、各反射電子検出素子を選択することができる。例えば選択しない反射電子検出素子に対応する増幅器１９のゲインを０にすればよい。反射電子検出素子を選択する手法はこれに限られるものではなく、同等の動作を実現できればよい。例えば信号制御回路２１は、選択しない反射電子検出素子による検出信号を破棄するようにコンピュータ１１その他の機能部へ指示することにより、同等の動作を実現することができる。
　本実施形態１においては反射電子検出素子が２重の同心円環状に形成されている例を説明したが、３重以上の円環状に形成することもできる。この場合、例えばステップＳ５０３において電子線３近傍の反射電子検出素子を選択する場合、最外周に配置された反射電子検出素子を除くその他の反射電子検出素子を選択するようにしてもよい。また必ずしも最外周の反射電子検出素子を除く全ての反射電子検出素子を選択する必要はなく、電子線３の近傍寄りに配置されたいずれか１以上を選択するようにしてもよい。ステップＳ６０３においてはこの反対の動作となる。すなわち、最内周に配置された反射電子検出素子を除くその他の反射電子検出素子を選択するようにしてもよい。以下の実施形態においても同様である。
＜実施の形態２＞
　実施形態１では、円環形状の反射電子検出素子を例示した。本発明の実施形態２では、反射電子検出素子の形状および分割が実施形態１とは異なる構成例について説明する。その他の構成は実施形態１と同様であるため、以下では差異点を中心に説明する。
　図９は、本実施形態２における反射電子検出器１８を真下から見上げた平面図である。反射電子検出器１８は、３層の円環状に配置された反射電子検出素子を有する。外周反射電子検出素子７０１は、反射電子検出器１８の外周側に円環状に配置されている。内周反射電子検出素子７０３は、反射電子検出器１８の内周側に円環状に配置されている。中周反射電子検出素子７０２は、外周反射電子検出素子７０１と内周反射電子検出素子７０３との間に円環状に配置されている。各反射電子検出素子は扇形に分割され、これが連結することにより同心円環形状となっている。
　図９に示す反射電子検出素子は、分割された個々の検出素子の数が非常に多いため、反射電子検出素子の選択の仕方や反射電子検出器１８と試料９との間の位置関係に応じて様々な情報を試料９から取得できる。他方、反射電子検出素子の数が多いため、目的の情報を得るために必要な反射電子検出素子の選択および反射電子検出器１８と試料９との間の位置関係を見つけ出すための試行錯誤に多大な時間を有してしまう。
　そこで信号制御回路２１は、実施形態１で説明した手法にしたがって、例えばステップＳ５０３においては内周反射電子検出素子７０３と中周反射電子検出素子７０２を選択し、ステップＳ６０３においては外周反射電子検出素子７０１を選択することができる。さらにはオプションで、各反射電子検出素子を構成する分割された素子のうち一部のみを選択することもできる。これにより、反射電子検出器１８を設計した設計者の開発意図を的確に反映させ、走査電子顕微鏡の性能を自動的かつ効果的に引き出すことができる。
＜実施の形態３＞
　図１０は、本発明の実施形態３に係る荷電粒子線装置が備える反射電子検出器１８を真下から見上げた平面図である。本実施形態３において、反射電子検出器１８の反射電子検出素子は、実施形態１～２とは異なり、三角形状の素子を同心円環に沿って配置することによって構成されている。反射電子検出器１８は、電子線３が通過する穴８１０を有し、外周に向かって発散する（中心に向かって先細る）三角形状の外周発散反射電子検出素子８０１、８０３、８０５、８０７と、外周に向かって収束する（外周に向かって先細る）三角形状の外周集束反射電子検出素子８０２、８０４、８０６、８０８とを有する。
　外周発散反射電子検出素子８０１、８０３、８０５、８０７は、その形状に起因して、電子線３から離れる方向に放出された反射電子２０を多く検出する。そのためこれら反射電子検出素子を用いて取得した観察画像は、凹凸情報が多くなる。他方、外周発収束反射電子素子８０２、８０４、８０６、８０８は、その形状に起因して、電子線３近傍に放出された反射電子２０を多く検出する。そのためこれら反射電子検出素子を用いて取得した画像は、組成情報が多くなる。
　図１０に示す反射電子検出素子も、実施形態１で示した反射電子検出素子と同等の機能を発揮することができる。ただし、本実施形態３における反射電子検出素子は特殊な形状を有するため、初めてこの素子を使用するオペレータは、目的の画像を得られる反射電子検出素子の選択および反射電子検出器１８と試料９との間の位置関係を見つけ出すための試行錯誤に多大な時間を有することになる。実施形態１で説明した手法を用いることにより、本実施形態３においても反射電子検出器１８を設計した設計者の開発意図を的確に反映させ、走査電子顕微鏡の性能を自動的かつ効果的に引き出すことができる。
　本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。
　１：陰極、２：第１陽極、３：電子線、４：第２陽極、５：収束レンズ、６：対物シボリ、７：偏向コイル、８：対物レンズ、９：試料、１０：電子線制御回路、１１：コンピュータ、１２：試料移動装置、１３：試料移動制御回路、１４：ゲッタポンプ、１５：ターボ分子ポンプ、１６：リークバルブ、１７：排気制御回路、１８：反射電子検出器、１９：増幅器、２０：反射電子、２１：信号制御回路、２２：表示装置、２３：入力装置、１００～１０４：反射電子検出素子、２００：高角反射電子、２０１：低角反射電子。

Claims (18)

  1. 　試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
    　荷電粒子線を出射する荷電粒子線源、
    　前記試料の位置を移動させる試料移動装置、
    　前記荷電粒子線を前記試料に対して照射することにより前記試料から発生する反射電子を検出する検出素子を複数有する反射電子検出器、
    　前記反射電子検出器が有する前記検出素子のうちいずれを使用するかを選択する信号制御回路、
    　前記試料を配置する試料室内の気圧を計測する圧力計、
    　前記試料室内を真空排気する排気系、
    　を備え、
    　前記検出素子は、同心環に沿って複数配置されており、
    　前記信号制御回路は、
    　　前記試料室内の気圧が所定気圧閾値未満であり、かつ前記荷電粒子線の照射軸に沿った前記試料と前記反射電子検出器との間の距離が所定距離閾値以上である場合は、全ての前記検出素子を選択し、
    　　前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も内周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択するか、または最も外周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 　前記荷電粒子線装置はさらに、
    　　前記反射電子の検出信号を用いて前記試料の観察画像を生成する演算装置、
    　　前記試料の原子組成を強調した組成像を生成するか、それとも前記試料の凹凸形状を強調した凹凸像を生成するかを指示するためのユーザインターフェース、
    　を備え、
    　前記信号制御回路は、
    　　前記組成像を生成すべき旨の指示が前記ユーザインターフェースを介して入力され、前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も外周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択し、
    　　前記凹凸像を生成すべき旨の指示が前記ユーザインターフェースを介して入力され、前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も内周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択する
    　ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
  3. 　前記信号制御回路は、前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値以上である場合は、前記距離によらず全ての前記検出素子を選択する
    　ことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
  4. 　前記ユーザインターフェースは、いずれの前記検出素子を選択するかを指示する入力部を備えており、
    　前記信号制御回路は、前記ユーザインターフェースを介して前記検出素子が選択された場合は、その指示にしたがって前記検出素子を選択する
    　ことを特徴とする請求項２記載の荷電粒子線装置。
  5. 　前記検出素子は、扇形の前記検出素子を前記同心環に沿って複数連結することにより構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
  6. 　前記検出素子は、前記同心環の中心に向かって細くなる先細り形状を有する前記検出素子を前記同心環に沿って配置することにより構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
  7. 　前記検出素子は、前記同心環の中心から外周に向かって細くなる先細り形状を有する前記検出素子を前記同心環に沿って配置することにより構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載の荷電粒子線装置。
  8. 　試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
    　荷電粒子線を出射する荷電粒子線源、
    　前記試料の位置を移動させる試料移動装置、
    　前記荷電粒子線を前記試料に対して照射することにより前記試料から発生する反射電子を検出する検出素子を複数有する反射電子検出器、
    　前記反射電子検出器が有する前記検出素子のうちいずれを使用するかを選択する信号制御回路、
    　前記試料を配置する試料室内の気圧を計測する圧力計、
    　前記試料室内を真空排気する排気系、
    　を備え、
    　前記検出素子は、同心環に沿って複数配置されており、
    　前記信号制御回路は、前記試料室内の気圧が所定気圧閾値以上である場合は、前記荷電粒子線の照射軸に沿った前記試料と前記反射電子検出器との間の距離によらず、全ての前記検出素子を選択する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  9. 　前記信号制御回路は、
    　　前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が所定距離閾値以上である場合は、全ての前記検出素子を選択し、
    　　前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も内周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択するか、または最も外周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択する
    　ことを特徴とする請求項８記載の荷電粒子線装置。
  10. 　前記荷電粒子線装置はさらに、
    　　前記反射電子の検出信号を用いて前記試料の観察画像を生成する演算装置、
    　　前記試料の原子組成を強調した組成像を生成するか、それとも前記試料の凹凸形状を強調した凹凸像を生成するかを指示するためのユーザインターフェース、
    　を備え、
    　前記信号制御回路は、
    　　前記組成像を生成すべき旨の指示が前記ユーザインターフェースを介して入力され、前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も外周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択し、
    　　前記凹凸像を生成すべき旨の指示が前記ユーザインターフェースを介して入力され、前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も内周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択する
    　ことを特徴とする請求項９記載の荷電粒子線装置。
  11. 　前記ユーザインターフェースは、いずれの前記検出素子を選択するかを指示する入力部を備えており、
    　前記信号制御回路は、前記ユーザインターフェースを介して前記検出素子が選択された場合は、その指示にしたがって前記検出素子を選択する
    　ことを特徴とする請求項１０記載の荷電粒子線装置。
  12. 　前記検出素子は、扇形の前記検出素子を前記同心環に沿って複数連結することにより構成されている
    　ことを特徴とする請求項８記載の荷電粒子線装置。
  13. 　前記検出素子は、前記同心環の中心に向かって細くなる先細り形状を有する前記検出素子を前記同心環に沿って配置することにより構成されている
    　ことを特徴とする請求項８記載の荷電粒子線装置。
  14. 　前記検出素子は、前記同心環の中心から外周に向かって細くなる先細り形状を有する前記検出素子を前記同心環に沿って配置することにより構成されている
    　ことを特徴とする請求項８記載の荷電粒子線装置。
  15. 　試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置を制御する方法であって、
    　前記荷電粒子線装置は、
    　荷電粒子線を出射する荷電粒子線源、
    　前記試料の位置を移動させる試料移動装置、
    　前記荷電粒子線を前記試料に対して照射することにより前記試料から発生する反射電子を検出する検出素子を複数有する反射電子検出器、
    　前記試料を配置する試料室内の気圧を計測する圧力計、
    　前記試料室内を真空排気する排気系、
    　を備え、
    　前記検出素子は、同心環に沿って複数配置されており、
    　前記方法は、
    　　前記反射電子検出器が有する前記検出素子のうちいずれを使用するかを選択する信号制御ステップを有し、
    　前記信号制御ステップにおいては、
    　　前記試料室内の気圧が所定気圧閾値未満であり、かつ前記荷電粒子線の照射軸に沿った前記試料と前記反射電子検出器との間の距離が所定距離閾値以上である場合は、全ての前記検出素子を選択し、
    　　前記試料室内の気圧が前記所定気圧閾値未満であり、かつ前記距離が前記所定距離閾値未満である場合は、最も内周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択するか、または最も外周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子を除いた前記検出素子のうち少なくともいずれかを選択する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置の制御方法。
  16. 　試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置を制御する方法であって、
    　前記荷電粒子線装置は、
    　荷電粒子線を出射する荷電粒子線源、
    　前記試料の位置を移動させる試料移動装置、
    　前記荷電粒子線を前記試料に対して照射することにより前記試料から発生する反射電子を検出する検出素子を複数有する反射電子検出器、
    　前記試料を配置する試料室内の気圧を計測する圧力計、
    　前記試料室内を真空排気する排気系、
    　を備え、
    　前記検出素子は、同心環に沿って複数配置されており、
    　前記方法は、
    　　前記反射電子検出器が有する前記検出素子のうちいずれを使用するかを選択する信号制御ステップを有し、
    　前記信号制御ステップにおいては、前記試料室内の気圧が所定気圧閾値以上である場合は、前記荷電粒子線の照射軸に沿った前記試料と前記反射電子検出器との間の距離によらず、全ての前記検出素子を選択する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置の制御方法。
  17. 　試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
    　荷電粒子線を出射する荷電粒子線源、
    　前記試料の位置を移動させる試料移動装置、
    　前記荷電粒子線を前記試料に対して照射することにより前記試料から発生する反射電子を検出する検出素子を複数有する反射電子検出器、
    　前記反射電子検出器が有する前記検出素子のうちいずれを使用するかを指示するためのユーザインターフェース、
    　前記反射電子の検出信号を用いて前記試料の観察画像を生成する演算装置、
    　を備え、
    　前記反射電子検出素子は、同心円状の検出素子と、この外側に配置された複数の扇型の検出素子とを有し、
    　前記ユーザインターフェースは、前記同心円状の検出素子に対応した指示領域と、この外側に配置された前記複数の扇型の検出素子に対応した複数の指示領域と、を有する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  18. 　試料に対して荷電粒子線を照射する荷電粒子線装置であって、
    　荷電粒子線を出射する荷電粒子線源、
    　前記試料の位置を移動させる試料移動装置、
    　前記荷電粒子線を前記試料に対して照射することにより前記試料から発生する反射電子を検出する検出素子を複数有する反射電子検出器、
    　前記反射電子検出器が有する前記検出素子のうちいずれを使用するかを指示するためのユーザインターフェース、
    　前記反射電子の検出信号を用いて前記試料の観察画像を生成する演算装置、
    　を備え、
    　前記検出素子は、同心環に沿って複数配置されており、
    　前記ユーザインターフェースは、内周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子に対応した同心円状の指示領域と、その外周側の前記同心環に沿って配置されている前記検出素子に対応した複数の指示領域と、を有する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置。
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