WO2024100828A1 - 荷電粒子線装置、および荷電粒子線装置の制御方法 - Google Patents

荷電粒子線装置、および荷電粒子線装置の制御方法 Download PDF

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charged particle
particle beam
sample
detector
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修平 藪
恒典 野間口
雄 山澤
知里 澤畑
遼 平野
直人 伊藤
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株式会社日立ハイテク
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    • H01J37/244—Detectors; Associated components or circuits therefor

Definitions

  • the present invention relates to a charged particle beam device and a method for controlling a charged particle beam device.
  • charged particle beam devices such as scanning electron microscopes, scan a sample with an electron beam and detect secondary electrons or reflected electrons generated from the sample to obtain a scanning electron microscope image. These scanning electron microscope images are used to observe, inspect, and measure minute objects.
  • the performance required for the objective lenses of a scanning electron microscope varies depending on the resolution and the purpose of use of the device.
  • In-lens and semi-in-lens objective lenses allow high-resolution observation by leaking a magnetic field onto the sample.
  • out-lens objective lenses have inferior resolution, but do not leak a magnetic field onto the sample, making it possible to perform analysis and observation in the absence of a magnetic field and suitable for observation at low magnification.
  • Patent Document 1 discloses a scanning electron microscope equipped with both an objective lens for high magnification observation and an objective lens for low magnification observation.
  • Patent document 2 discloses an objective lens that is composed of multiple magnetic poles and multiple coils and has a power supply that independently supplies current to the multiple coils.
  • Patent document 3 discloses a charged particle beam device that includes a first lens that controls the trajectory of signal electrons emitted from a sample, and a second lens that changes the focusing conditions of the charged particle beam according to the control conditions of the first lens.
  • Signal electrons generated from a sample are broadly divided into secondary electrons and backscattered electrons, each of which has different properties.
  • Secondary electrons are low-energy (50 eV or less) electrons that are generated secondarily on the sample surface and have the characteristic of easily reflecting the shape of the sample surface.
  • backscattered electrons are high-energy electrons that are irradiated onto the sample, penetrate the sample, are scattered, and are then released outside the sample again, making it possible to obtain an image that reflects the compositional information of the sample.
  • a detector In a scanning electron microscope, a detector is installed inside or outside the electron beam column to detect these signal electrons.
  • the detector is installed taking into consideration the type of signal to be acquired and the yield. However, because it is necessary to avoid interference of the signal electrons with other structures, there are restrictions on where the detector can be installed, limiting the number of detectors that can be installed and the detection efficiency of the detector.
  • reflected electrons which have high energy, are emitted from the sample on a trajectory that diverges linearly except in areas where the magnetic field of the objective lens or a strong electric field is generated, so in order to detect them efficiently, it is generally important to place a detector close to the sample.
  • the objective of the present invention is to detect reflected electrons with high efficiency.
  • the charged particle beam device of the present invention comprises a charged particle source that emits a charged particle beam to be irradiated onto a sample, a focusing lens that focuses the charged particle beam, an objective lens that forms a first lens that is a magnetic lens or an electrostatic lens, and a second lens that is a magnetic lens or an electrostatic lens, and the first principal surface of the first lens is disposed closer to the sample than the second principal surface of the second lens, a detector that is disposed closer to the charged particle source than the second principal surface of the second lens, and a controller having a processor and memory, and the controller controls the focusing action of the second lens to be weaker than the focusing action of the first lens, focuses signal electrons generated from the sample, and controls the amount of signal electrons that reach the detector.
  • the focusing effect of the second lens makes it possible to detect reflected electrons with high efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overview of a scanning electron microscope 100 according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a hardware block diagram of a control unit 25 according to the first embodiment.
  • 2 is a diagram showing details of an objective lens 13 according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the distance from the bottom surface of the objective lens 13 and the arrival rate of backscattered electrons in the first embodiment.
  • FIG. FIG. 11 is a diagram showing details of an objective lens 13 and a detector 30 according to a second embodiment.
  • 13 is a diagram showing details of the objective lens 13 and the focal point of a primary electron beam 28 in the third embodiment.
  • FIG. FIG. 13 is a diagram showing a GUI according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing details of the objective lens 13 and the retarding power supply 34 according to the fourth embodiment.
  • a charged particle beam device is a device that includes a charged particle beam source that emits a charged particle beam, a lens that focuses the charged particle beam on a sample, a detector that detects particles emitted from the sample, and a sample image that uses the detected signal.
  • a scanning electron microscope (SEM) will be described as an example of a charged particle beam device.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overview of a scanning electron microscope (SEM) 100 according to a first embodiment.
  • SEM scanning electron microscope
  • an SEM is used as an example, but the charged particle beam device of the present invention is not limited to an SEM, and in the following embodiment, a charged particle beam device other than an SEM may also be used.
  • the electron gun 21 for irradiating the electron beam includes an electron source 20, an extraction electrode 19 for extracting electrons from the electron source 20, and an acceleration electrode 18 for accelerating the electrons extracted by the extraction electrode 19 toward the sample 1.
  • An acceleration voltage V0 is applied to the electron source 20 (charged particle source), and the primary electron beam 28 has an acceleration energy V0 due to the potential difference with the acceleration electrode 18, which is at ground potential.
  • the primary electron beam 28 emitted from the electron gun 21 is focused by the first focusing lens 17, the second focusing lens 15, and the objective lens 13 and irradiated onto the sample 1.
  • an aperture 16 for limiting the amount of irradiation of the primary electron beam 28 is provided between the first focusing lens 17 and the second focusing lens 15.
  • the focusing conditions of each lens are controlled by adjusting the excitation current (applied voltage in the case of an electrostatic lens) supplied from the lens power supply 22.
  • the deflector 5 is provided to scan the primary electron beam 28 one-dimensionally or two-dimensionally on the sample 1.
  • a signal waveform (line profile) or a two-dimensional image is generated by synchronizing a scanning signal supplied from a scanning signal generator 24 that controls the deflector 5 with an output signal from a detector (detector 10 or detector 14) described below.
  • the amount of excitation current of each lens, the amplitude of the scanning signal, etc. are controlled by a control unit 25.
  • the scanning electron microscope 100 in FIG. 1 is provided with two detectors 10 and 14.
  • Each of the detectors 10 and 14 detects secondary electrons (SE) or backscattered electrons (BSE) emitted from the sample 1.
  • the detector 14 mainly directly detects secondary electrons generated from the sample 1.
  • a conversion plate 8 having an aperture through which the primary electron beam 28 passes is installed on the optical path of the primary electron beam 28.
  • New secondary electrons (conversion electrons 9, tertiary electrons) generated by the collision of backscattered electrons, etc. with the conversion plate 8 are detected by the detector 10.
  • the configuration of the detectors 10 and 14 is not limited to this combination. The type, number, and arrangement of the detectors may be changed as necessary.
  • the signals output from the detectors 10 and 14 are amplified by the amplifier 23 and output to the image processing unit 26.
  • the image processing unit 26 converts the amplified signal into a signal waveform or a two-dimensional image, and displays it on the display device 27.
  • FIG. 2 is a hardware block diagram of the control unit 25 of the first embodiment.
  • the control unit 25 (controller) has a processor 251, a main memory unit (memory) 252, an auxiliary memory unit 253, and an input/output I/F 254.
  • the processor 251 is a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or the like.
  • I/F is an abbreviation for interface.
  • the main memory unit 252 is a DRAM (Dynamic Random Access Memory), or the like.
  • the auxiliary storage unit 253 is a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD), and stores adjustment programs for adjusting the focusing action of the first magnetic field lens 6 and the second magnetic field lens 7.
  • the input/output I/F 254 is connected to the lens power supply 22, the scanning signal generator 24, and the image processing unit 26 so as to be able to communicate with them.
  • FIG. 3 is a diagram showing the details of the objective lens 13 of Example 1.
  • the objective lens 13 has a magnetic pole 2, a first coil 3, and a second coil 4.
  • the principal surface (first principal surface) 6a of the first magnetic lens 6 formed by passing a current through the first coil 3 is formed at a position closer to the sample 1 than the principal surface (second principal surface) 7a of the second magnetic lens 7 formed by passing a current through the second coil 4.
  • the second principal surface 7a is formed at a position farther away from the sample 1 (on the electron source 20 side) than the first principal surface 6a.
  • the objective lens 13 of Example 1 was configured to form two magnetic lenses, but it may be configured to form a magnetic lens and an electrostatic lens, or it may be configured to form two electrostatic lenses.
  • the objective lens 13 may be an out-lens type in which the sample 1 is placed below the objective lens 13, an in-lens type in which the sample 1 is placed inside the objective lens 13, or a semi-in-lens type that is intermediate between the two.
  • the lens to be used may be switched depending on the purpose of the observation. For example, when it is desired to observe the sample 1 without the effect of a magnetic field, a current is not passed through the first coil 3, and a current is passed only through the second coil 4 to form only the second magnetic field lens 7, and the primary electron beam 28 can be focused on the sample 1 (second mode). On the other hand, when it is desired to observe at a high magnification, a current is passed only through the first coil 3, and no current is passed through the second coil 4, so that only the first magnetic field lens 6 can be formed (first mode).
  • the control unit 25 switches between the above-mentioned first mode, second mode, and third mode according to the mode selected by the user depending on the purpose of the observation.
  • backscattered electrons are detected using the conversion plate 8 and detector 10 when only the first magnetic field lens 6 is used for observation.
  • Backscattered electrons have high energy equal to or lower than that of the primary electron beam 28, and some of the backscattered electrons generated from the sample 1 head toward the inside of the objective lens 13.
  • the backscattered electrons reach the first main surface 6a of the first magnetic field lens 6, they are subjected to the focusing action of the first magnetic field lens 6, and the direction of the movement of the backscattered electrons changes.
  • the backscattered electrons that have passed through the first main surface 6a are not affected by the magnetic field or electric field thereafter, and the trajectory 12 of each backscattered electron diverges.
  • the detector 10 Only some of the electrons that reach the conversion plate 8 without colliding with the structures inside the objective lens 13, such as the deflector 5, are detected by the detector 10. Instead of the conversion plate 8, a detector that can directly detect electrons, such as a semiconductor detector, may be installed.
  • the conversion plate 8 is often installed above the objective lens 13 and is located away from the sample 1.
  • structures such as the deflector 5 must be installed inside the objective lens 13, and the inner diameter of the path through which the backscattered electrons pass cannot be made large. As a result, only a small portion of the backscattered electrons can reach the conversion plate 8.
  • FIG. 4 shows the results of calculating the ratio of backscattered electrons generated from the sample 1 that reach the conversion plate 8 for each distance from the bottom surface of the objective lens 13 to the conversion plate 8 when the sample 1 is observed using only the first magnetic field lens 6 of the objective lens 13 in Example 1.
  • the sample 1 is placed at a working distance WD (see FIG. 3) of 4 mm.
  • the size of the conversion plate 8 is calculated as a diameter of 10 mm.
  • the arrival rate of the backscattered electrons is almost inversely proportional to the distance from the bottom surface of the objective lens 13 (or the first main surface 6a) to the conversion plate 8.
  • the detection efficiency of backscattered electrons can be improved by adjusting the amount of current passed through the second coil 4 so that the amount of backscattered electrons that reach the conversion plate 8 is increased, or by determining and setting the optimal amount of current in advance by trajectory calculations, etc.
  • the lens characteristics change compared to when the primary electron beam 28 is focused on the sample 1 using only the first magnetic field lens 6.
  • deterioration of lens characteristics such as the spherical aberration coefficient and chromatic aberration coefficient affects the resolution of the SEM image, so it is important to change the strength of the second magnetic field lens 7 within a range where these effects are not present.
  • the second magnetic field lens 7 is used in a range where the focusing effect on the primary electron beam 28 is smaller than the focusing effect of the first magnetic field lens 6.
  • the focal length of the second magnetic field lens 7 is longer than the focal length of the first magnetic field lens 6, it can be said that the focusing effect of the second magnetic field lens 7 on the primary electron beam 28 is smaller than the focusing effect of the first magnetic field lens 6.
  • the arrival rate of backscattered electrons is approximately 3%.
  • the arrival rate increases as the distance from the bottom surface of the objective lens 13 decreases.
  • the arrival rate of backscattered electrons to the second principal surface 7a becomes important. For example, when the second principal surface 7a is positioned 20 mm away from the bottom surface (first principal surface 6a) of the objective lens 13, the arrival rate of backscattered electrons to the second principal surface 7a is approximately 18%, which is expected to improve detection efficiency by up to approximately six times.
  • the second principal surface 7a In reality, when backscattered electrons are focused on the second principal surface 7a, some loss occurs in the number of signals that can reach the detector 10 due to differences in their energy. Considering this, if an approximate three-fold increase in the arrival rate can be expected, a significant practical effect can be obtained. To achieve an approximate three-fold increase in the arrival rate, the second principal surface 7a must be positioned at a distance of 40 mm or less from the bottom surface of the objective lens (first principal surface 6a).
  • the method for controlling the scanning electron microscope 100 of the first embodiment includes the following processes (1) to (4). Note that the order of the processes does not have to be the numerical order.
  • An acceleration voltage V0 is applied to the electron gun 21, causing the electron gun 21 to emit a primary electron beam 28.
  • a current is passed from the lens power supply 22 to the first coil 3 and the second coil 4 to form the first magnetic field lens 6 and the second magnetic field lens 7.
  • the second main surface 7a of the second magnetic field lens 7 is positioned closer to the electron gun 21 than the first main surface 6a of the first magnetic field lens 6.
  • the primary electron beam 28 is irradiated onto the sample 1 by the focusing action of the first magnetic lens 6.
  • the focusing action of the second magnetic field lens 7 is controlled to be weaker than the focusing action of the first magnetic field lens 6, and the signal electrons generated from the sample 1 are focused and allowed to reach the detector 10, which is positioned closer to the electron gun 21 than the second main surface 7a of the second magnetic field lens 7.
  • Example 1 by setting the distance between the first main surface 6a of the first magnetic field lens 6 and the second main surface 7a of the second magnetic field lens 7 to 40 mm or less, it is possible to make the backscattered electrons reach the detector 10 at a rate approximately three times higher than when the second magnetic field lens 7 is not in operation.
  • Example 1 the first magnetic field lens 6 and the second magnetic field lens 7 can be switched between the first mode, the second mode, and the third mode described above depending on the purpose of the observation.
  • Example 2 a configuration for simultaneously and efficiently detecting secondary electrons while improving the detection efficiency of backscattered electrons is described.
  • FIG. 5 is a diagram showing the details of the objective lens 13 of Example 2.
  • the objective lens 13 of Example 2 is similar to that of Example 1 and has a magnetic pole 2, a first coil 3, and a second coil 4.
  • a detector 30 for detecting secondary electrons 29 is disposed within the objective lens 13.
  • a signal collecting electrode 31 is arranged at the tip of the objective lens 13 to increase the efficiency of collecting secondary electrons 29.
  • the signal collecting electrode 31 may be a single electrode or may be composed of multiple electrodes, and is configured taking into consideration the efficiency of collecting secondary electrons 29. Note that this signal collecting electrode 31 may be arranged on the objective lens 13 of Example 1.
  • an electrostatic deflector or a magnetic/electric field orthogonal deflector may be placed inside the objective lens 13 to bend the trajectory of the secondary electrons 29 toward the detector 30.
  • Example 1 in order to improve the detection efficiency of backscattered electrons, it is important to position the second principal surface 7a closer to the bottom surface of the objective lens 13. It is also possible to position the detector 30 that detects secondary electrons 29 between the first principal surface 6a and the second principal surface 7a, but securing mounting space for the detector 30 necessitates positioning the second principal surface 7a away from the bottom surface of the objective lens 13.
  • holes 2c for passing the detector 30 are provided in both the inner magnetic path 2a and the outer magnetic path 2b that constitute the magnetic pole 2 of the objective lens 13, and the detector 30 is placed inside the objective lens 13. This shortens the flight distance of the secondary electrons 29, making trajectory control easier and allowing the detector 30 to detect the secondary electrons 29 without loss.
  • the voltage of the signal collecting electrode 31 is set so that the amount of secondary electrons detected is appropriate according to the operating state of the objective lens 13, the loss of secondary electrons 29 can be minimized.
  • the focusing action of the second magnetic field lens 7 allows for efficient detection of backscattered electrons while simultaneously and highly efficiently acquiring secondary electrons.
  • Backscattered electrons mainly contain compositional information about the sample 1
  • secondary electrons 29 mainly contain shape information about the surface of the sample 1, so SEM images with different information can be observed simultaneously.
  • Example 3 a form for freely selecting the focusing action of the signal electrons at the second principal surface 7a and improving the controllability of the signal electrons is described.
  • the focusing action of the second principal surface 7a affects not only the signal electrons but also the primary electron beam 28. Therefore, when the focusing action at the second principal surface 7a is changed, it is necessary to change the focusing action at the first principal surface 6a as well. Furthermore, when the primary electron beam 28 is strongly affected by the focusing action of the second principal surface 7a, the beam diameter of the primary electron beam 28 is also affected. Therefore, in order to control only the trajectory of the signal electrons with a high degree of freedom, it is desirable that the effect on the primary electron beam 28 is small even if the lens strength of the second principal surface 7a is changed.
  • the second focusing lens 15 is used to focus the primary electron beam 28 on the second principal surface 7a.
  • the control unit 25 controls the second focusing lens 15 so that the position of the focal point of the primary electron beam 28 irradiated onto the sample 1 coincides with the second principal surface 7a.
  • the primary electron beam 28 is hardly affected by the focusing effect at the second principal surface 7a, and the trajectory of the signal electrons can be controlled at the second principal surface 7a while maintaining the characteristics of the primary electron beam 28.
  • an adjustment slider 102 (adjustment section) as shown in FIG. 7 may be provided in the user interface (GUI).
  • GUI user interface
  • the focusing effect on the second principal surface 7a changes according to the position of the adjustment slider 102 (information of the adjustment section) operated by the user, and the user adjusts the adjustment slider 102 to obtain a desired image while viewing the charged particle beam image displayed on the image display section 101.
  • an adjustment slider 102 is used to change the focusing effect on the second principal surface 7a, but multiple signal detection modes may be determined in advance by calculating the trajectory of the charged particle beam, and the user may select the signal detection mode using a radio button, selection box, or the like on the GUI.
  • Example 4 we explain how to utilize the present invention while performing retarding, which is one of the observation methods used with a scanning electron microscope.
  • FIG. 8 is a diagram showing the details of the objective lens 13 of Example 4.
  • the objective lens 13 of Example 4 has the same configuration as the objective lens 13 provided with the detector 30 of Example 2.
  • the device of Example 4 includes a retarding power supply 34 that applies a retarding voltage to the sample 1, and a conversion plate 32 provided above the detector 30 inside the objective lens 13.
  • the retarding power supply 34 applies a retarding voltage so as to decelerate the primary electron beam 28 in the vicinity of the sample 1. This reduces the energy of the primary electron beam irradiated to the sample 1, making this an effective observation method when it is desired to obtain information about the surface of the sample 1 or to reduce damage to the sample 1.
  • the signal electrons generated from the sample 1 are accelerated by the retarding voltage and move toward the objective lens 13.
  • the signal electrons pass through the objective lens 13 while being subjected to the focusing action of the objective lens 13 (first magnetic field lens 6 and second magnetic field lens 7), but since secondary electrons and backscattered electrons have different energies, they have different trajectories.
  • Example 4 by adjusting the focusing action of the second magnetic lens 7 so that the secondary electrons pass through the central hole of the conversion plate 32, it is possible to selectively detect backscattered electrons at the detector 30 in the objective lens 13 and secondary electrons at the detector 10.
  • the trajectory of the signal electrons also changes depending on the retarding voltage and the landing energy of the primary electron beam, so it is desirable to control the focusing action of the second magnetic field lens 7 according to the retarding voltage and the landing energy of the primary electron beam.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modified examples.
  • the above-described embodiment has been described in detail to clearly explain the present invention, and is not necessarily limited to those having all of the configurations described.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

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Abstract

高効率で反射電子を検出する。試料１に照射される一次電子ビームを放出する荷電粒子源と、一次電子ビームを集束する集束レンズと、第一磁場レンズ６、および第二磁場レンズ７を形成し、第一磁場レンズ６の第一主面６ａが第二磁場レンズ７の第二主面７ａより試料１側に配置される対物レンズ１３と、第二磁場レンズ７の第二主面７ａより荷電粒子源側に配置される検出器１０と、プロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、コントローラは、第二磁場レンズ７の集束作用を第一磁場レンズ６の集束作用より弱く制御し、試料１から発生した信号電子を集束させ、検出器１０に到達する信号電子の量を制御する。

Description

荷電粒子線装置、および荷電粒子線装置の制御方法
　本発明は、荷電粒子線装置、および荷電粒子線装置の制御方法に関する。
　一般に、走査電子顕微鏡に代表される荷電粒子線装置は、電子線を試料上で走査し、試料から発生する二次電子または反射電子を検出して走査電子顕微鏡像を得ている。当該走査電子顕微鏡像より、微細な対象物の観察、検査、および測定等を行っている。
　走査電子顕微鏡の対物レンズは、分解能や装置の使用用途によって求められる性能が異なる。インレンズ型やセミインレンズ型の対物レンズは、試料上に磁場を漏らすことで高分解能観察を実現する。一方、アウトレンズ型の対物レンズは、分解能は劣るものの、試料に磁場を漏らさないため、磁場がない状態での分析、観察を行えるほか、低倍率での観察にも適している。
　特許文献１には、高倍率観察用の対物レンズおよび低倍率観察用の対物レンズの両方を備えた走査電子顕微鏡が開示されている。
　特許文献２には、複数の磁極と複数のコイルから構成され、複数のコイルに独立して電流を流す電源を有する対物レンズが開示されている。
　また、走査電子顕微鏡において高コントラストの試料像を得るには、試料から放出される二次電子や反射電子を効率的に捕集したり、信号電子を選択的に捕集したりすることが重要である。
　特許文献３には、試料から放出される信号電子の軌道を制御する第１のレンズと、第１のレンズの制御条件に応じて、荷電粒子ビームの集束条件を変化させる第２のレンズとを備える荷電粒子線装置が開示されている。
特開平３－２３０４６４号公報 特開２０１４－４１７３３号公報 特開２０１７－１６７５５号公報
　試料から発生する信号電子は、主に二次電子および反射電子に大別され、それぞれ性質が異なる。二次電子は、試料表面で二次的に発生した低エネルギー（５０ｅＶ以下）の電子であり、試料表面の形状を反映しやすい特徴を持つ。一方、反射電子は、試料に照射された電子が試料内に侵入および散乱されて再び試料外に放出される高エネルギーの電子であり、試料の組成情報を反映した画像を得ることができる。
　走査電子顕微鏡においては、これらの信号電子を検出するため、電子線鏡筒内部または外部に検出器を設ける。検出器は、取得する信号の種類や収率を考慮して設置される。一方で、信号電子が他の構造物と干渉するのを避けなければならないため、検出器の設置場所は制約され、設置できる検出器の数や検出器の検出効率が制限される。
　特に高いエネルギーを有する反射電子は、対物レンズの磁場や強い電場が発生している領域以外では試料から直線的に発散していく軌道で放出される、高効率で検出するために一般的に試料の近くに検出器を設置することが重要となる。
　本発明では、高効率で反射電子を検出することを目的とする。
　本発明の荷電粒子線装置は、試料に照射される荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、荷電粒子線を集束する集束レンズと、磁場レンズまたは静電レンズである第一レンズ、および磁場レンズまたは静電レンズである第二レンズを形成し、第一レンズの第一主面が第二レンズの第二主面より試料側に配置される対物レンズと、第二レンズの第二主面より荷電粒子源側に配置される検出器と、プロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、コントローラは、第二レンズの集束作用を第一レンズの集束作用より弱く制御し、試料から発生した信号電子を集束させ、検出器に到達する信号電子の量を制御する。
　本発明によれば、第二レンズの集束作用によって反射電子を高効率で検出することが可能となる。
　その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
実施例１の走査電子顕微鏡１００の概要を示す図である 実施例１の制御部２５のハードウェアブロック図である。 実施例１の対物レンズ１３の詳細を示した図である。 実施例１の対物レンズ１３の下面からの距離と後方散乱電子の到達率との関係を示した図である。 実施例２の対物レンズ１３および検出器３０の詳細を示した図である。 実施例３の対物レンズ１３および一次電子ビーム２８の集束点の詳細を示した図である。 実施例３のＧＵＩを示した図である。 実施例４の対物レンズ１３およびリターディング電源３４の詳細を示した図である。
　以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
　また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
　さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
　同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
　また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
　以下、図面を用いて本発明の荷電粒子線装置の実施例について説明する。荷電粒子線装置とは、荷電粒子線を放出する荷電粒子線源と、荷電粒子線を試料に集束するレンズと、試料から放出された粒子を検出する検出器と、その検出された信号を用いて試料像を形成する装置である。以下では、荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）について説明する。
　図１は、実施例１の走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）１００の概要を示す図である。なお、以下の説明では、ＳＥＭを例に説明するが、本発明の荷電粒子線装置はＳＥＭに限られることはなく、以下の実施例では、ＳＥＭ以外の荷電粒子線装置であってもよい。
　電子ビーム（一次電子ビーム２８）を照射するための電子銃２１は、電子源２０、電子源２０から電子を引き出すための引出電極１９、および引出電極１９によって引き出された電子を試料１に向かって加速する加速電極１８を含む。電子源２０（荷電粒子源）には、加速電圧Ｖ０が印加されており、接地電位である加速電極１８との電位差によって、一次電子ビーム２８は、加速エネルギーＶ０を持つ。電子銃２１から放出された一次電子ビーム２８は、第一集束レンズ１７、第二集束レンズ１５、および対物レンズ１３によって、集束されて試料１に照射される。また、一次電子ビーム２８の照射量を制限する絞り１６が、第一集束レンズ１７と第二集束レンズ１５との間に設けられている。各レンズの集束条件は、レンズ電源２２から供給される励磁電流（静電レンズの場合は印加電圧）を調整することによって、制御される。
　偏向器５は、一次電子ビーム２８を試料１上で一次元的または二次元的に走査するために設けられている。偏向器５を制御する走査信号発生器２４から供給される走査信号と、後述する検出器（検出器１０、または検出器１４）の出力信号とを同期させることにより、信号波形（ラインプロファイル）や二次元画像が生成される。各レンズの励磁電流量や走査信号の振幅などは、制御部２５により制御される。
　図１の走査電子顕微鏡１００には、２つの検出器１０および検出器１４が設けられている。検出器１０および検出器１４の各々は、試料１から放出された二次電子（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ：ＳＥ）、または後方散乱電子（反射電子、Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ：ＢＳＥ）を検出する。検出器１４は、主として、試料１から発生した二次電子を直接検出する。一次電子ビーム２８の光路上には、一次電子ビーム２８の通過開口が形成された変換板８が設置されている。後方散乱電子等が変換板８に衝突することによって発生する新たな二次電子（変換電子９、三次電子）は、検出器１０によって検出される。なお、検出器１０および検出器１４の構成は、この組み合わせに限られない。必要に応じて、検出器の種類、数、および配置を変更してもよい。検出器１０および検出器１４から出力された信号は、増幅器２３で増幅され、画像処理部２６に出力される。画像処理部２６は、増幅された信号を信号波形や二次元画像に変換し、表示装置２７に表示する。
　ここで、図２を参照して、実施例１の制御部２５のハードウェア構成を説明する。図２は、実施例１の制御部２５のハードウェアブロック図である。図２に示すように、制御部２５（コントローラ）は、プロセッサ２５１と、主記憶部（メモリ）２５２と、補助記憶部２５３と、入出力Ｉ／Ｆ２５４と、を有する。プロセッサ２５１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）などである。Ｉ／Ｆは、インターフェースの略である。主記憶部２５２は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）などである。補助記憶部２５３は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）などであって、第一磁場レンズ６及び第二磁場レンズ７の集束作用を調整する調整プログラム等を記憶する。入出力Ｉ／Ｆ２５４は、レンズ電源２２、走査信号発生器２４、および画像処理部２６と通信可能に接続される。
　図３は、実施例１の対物レンズ１３の詳細を示した図である。対物レンズ１３は、磁極２、第一のコイル３、および第二のコイル４を有する。第一のコイル３に電流を流すことによって形成される第一磁場レンズ６の主面（第一主面）６ａは、第二のコイル４に電流を流すことによって形成される第二磁場レンズ７の主面（第二主面）７ａより、試料１に近い位置に形成される。すなわち、第二主面７ａは、第一主面６ａより試料１から離れた位置（電子源２０側）に形成される。実施例１の対物レンズ１３は、２つの磁場レンズを形成する構成であったが、磁場レンズと静電レンズとを形成する構成であってもよいし、２つの静電レンズを形成する構成であってもよい。
　また、対物レンズ１３は、試料１を対物レンズ１３の下側に置くアウトレンズ型であってもよいし、試料１を対物レンズ１３の中に置くインレンズ型であってもよいし、その中間のセミインレンズ型であってもよい。
　２つのレンズを形成する対物レンズ１３では、観察の目的に応じて使用するレンズを切り替える場合がある。例えば、試料１に磁場の影響を与えずに観察したい場合は、第一のコイル３には電流を流さず、第二のコイル４のみに電流を流すことで第二磁場レンズ７のみを形成し、試料１に一次電子ビーム２８のフォーカスを合わせることができる（第二のモード）。一方で、高倍率で観察したい場合は、第一のコイル３のみに電流を流し、第二のコイル４には電流を流さず、第一磁場レンズ６のみを形成することができる（第一のモード）。さらに、本実施例１では、検出器１０が高効率で二次電子または後方散乱電子を検出するために、第一のコイル３および第二のコイル４の両方に電流を流し、第一磁場レンズ６および第二磁場レンズ７の両方を形成することができる（第三のモード）。制御部２５は、観察の目的に応じてユーザーによって選択されたモードに従って、上記した第一のモード、第二のモード、及び第三のモードを切り替えて使用する。
　ここで、第一磁場レンズ６のみを使用して観察する場合に、後方散乱電子を変換板８および検出器１０を用いて検出する場合について考える。後方散乱電子は、一次電子ビーム２８と同じかそれ以下の高いエネルギーを有し、試料１から発生した後方散乱電子の一部は、対物レンズ１３の内部に向かう。後方散乱電子が第一磁場レンズ６の第一主面６ａに到達すると、第一磁場レンズ６による集束作用を受けるため、後方散乱電子の運動の方向が変化する。第一主面６ａを通過した後方散乱電子は、その後、磁場や電場の影響を受けることがないため、各後方散乱電子の軌道１２は発散する。偏向器５などの対物レンズ１３の内側の構造物に衝突せずに変換板８に到達できた一部の電子のみが、検出器１０で検出される。変換板８の代わりに半導体検出器のような電子を直接検出できる検出器を設置してもよい。変換板８は、対物レンズ１３の上方に設置されることが多く、試料１から離れた位置にある。また、偏向器５など対物レンズ１３の内側には、構造物を設置する必要があり、後方散乱電子が通過する経路の内径を大きくすることができない。そのため、変換板８に到達できる後方散乱電子はほんの一部となる。
　図４は、実施例１の対物レンズ１３の第一磁場レンズ６のみを使用して試料１を観察した場合に、試料１から発生した後方散乱電子が変換板８へ到達する割合を対物レンズ１３の下面から変換板８までの距離ごとに計算した結果を示した図である。この例では、試料１は、作動距離ＷＤ（図３参照）が４ｍｍの位置に設置される。また、変換板８の大きさは、直径１０ｍｍとして計算した。後方散乱電子の到達率は、対物レンズ１３の下面（第一主面６ａでもよい）から変換板８までの距離に対して、反比例に近い関係となる。その結果、変換板８が対物レンズ１３の下面から１０ｍｍの位置に設置された場合は、試料１から放出された後方散乱電子の３０％以上が変換板８に到達する。一方、変換板８が対物レンズ１３の下面から１００ｍｍの位置に設置された場合は、試料１から放出された後方散乱電子の到達率が３％まで低下する。
　そこで、本実施例においては、対物レンズ１３内に侵入してきた後方散乱電子を変換板８まで到達できるように、第二磁場レンズ７の集束作用を調整する場合について説明する。図３に示すように、第一磁場レンズ６を通過した後方散乱電子は、その後、発散していく。しかし、予め対物レンズ１３の第二のコイル４に電流を流しておき、第二磁場レンズ７を形成しておくことによって、発散していく後方散乱電子の軌道１１を再び集束させることができる。このとき、実施例１では、第二のコイル４に流す電流量を変換板８に到達する後方散乱電子の量が大きくなるように調整したり、予め軌道計算などで最適な電流量を求めて設定したりすることによって、後方散乱電子の検出効率を向上させることができる。
　第二磁場レンズ７を形成した場合、第一磁場レンズ６のみで一次電子ビーム２８を試料１にフォーカスする場合と比較して、レンズ特性が変化する。特に、球面収差係数や色収差係数といったレンズ特性が悪化するとＳＥＭ像の分解能に影響するため、それらの影響のない範囲内で第二磁場レンズ７の強度を変化させることが重要となる。そのため、第二磁場レンズ７の一次電子ビーム２８に対する集束作用が、第一磁場レンズ６の集束作用より小さい範囲で使用する。第二磁場レンズ７の焦点距離が第一磁場レンズ６の焦点距離より長い場合に、第二磁場レンズ７の一次電子ビーム２８に対する集束作用が、第一磁場レンズ６の集束作用より小さいと言える。
　また、第二磁場レンズ７の第二主面７ａへの後方散乱電子の到達率が高いほど多くの電子を変換板８に到達させることができるため、第二主面７ａの位置は、装置を設計する上で重要なパラメータとなる。対物レンズ１３の下面から変換板８までの距離に対する後方散乱電子の到達率は図４で確認することができる。
　対物レンズ１３の下面から１００ｍｍの距離に変換板８がある場合を想定すると、後方散乱電子の到達率は約３％である。到達率は、対物レンズ１３の下面からの距離が小さくなるほど大きくなる。第二磁場レンズ７の第二主面７ａを任意の位置に配置して検出効率を向上させる場合は、その第二主面７ａへの後方散乱電子の到達率が重要となる。例えば、第二主面７ａを対物レンズ１３の下面（第一主面６ａ）から２０ｍｍの位置に配置すると、第二主面７ａへの後方散乱電子の到達率は約１８％となり、最大で約６倍の検出効率向上を見込むことができる。
　実際には、後方散乱電子のエネルギーの違いにより、第二主面７ａで集束させた場合に、検出器１０に到達できる信号数にはいくらか損失が発生することを考慮すると、約３倍の到達率を見込むことができれば実用上で大きな効果を得ることできる。約３倍の到達率を得るには、第二主面７ａの位置を対物レンズ下面（第一主面６ａ）から４０ｍｍ以下の距離に配置する必要がある。
　ここで、実施例１の走査電子顕微鏡１００の制御方法について説明する。実施例１の走査電子顕微鏡１００の制御方法は、以下の（１）～（４）の処理を有する。なお、処理の順番は、当該数字順でなくてもよい。
　（１）電子銃２１に加速電圧Ｖ０を印加して、電子銃２１から一次電子ビーム２８を放出する。
　（２）レンズ電源２２から第一のコイル３及び第二のコイル４に電流を流し、第一磁場レンズ６及び第二磁場レンズ７を形成する。第二磁場レンズ７の第二主面７ａは、第一磁場レンズ６の第一主面６ａより電子銃２１側に配置される。
　（３）第一磁場レンズ６の集束作用により試料１に一次電子ビーム２８を照射する。
　（４）第二磁場レンズ７の集束作用を第一磁場レンズ６の集束作用より弱く制御し、試料１から発生した信号電子を集束させ、第二磁場レンズ７の第二主面７ａより電子銃２１側に配置される検出器１０に到達させる。
　（実施例１の効果）
　実施例１では、第二磁場レンズ７を形成することによって、第二磁場レンズ７の集束作用によって後方散乱電子（反射電子）を高効率で検出することが可能となる。
　また、実施例１では、第一磁場レンズ６の第一主面６ａと第二磁場レンズ７の第二主面７ａとの距離を４０ｍｍ以下にすることによって、第二磁場レンズ７を作用させない場合に比べて、約３倍の到達率で後方散乱電子を検出器１０に到達させることができる。
　また、実施例１では、観察の目的に応じて、上記した第一のモード、第二のモードおよび第三のモードのように、第一磁場レンズ６及び第二磁場レンズ７を切り替えて使用することができる。
　実施例２では、後方散乱電子の検出効率を向上させつつ、二次電子を同時かつ高効率に検出するための形態について説明する。
　図５は、実施例２の対物レンズ１３の詳細を示した図である。実施例２の対物レンズ１３は、実施例１と同様で、磁極２、第一のコイル３、および第二のコイル４を有する。対物レンズ１３内には、二次電子２９を検出するための検出器３０が配置される。
　また、二次電子２９の捕集効率を高めるために対物レンズ１３の先端には、信号捕集電極３１が配置されている。信号捕集電極３１は、１枚でもよいし、複数枚で構成されていてもよく、二次電子２９の捕集効率等を考慮して構成される。なお、この信号捕集電極３１は、実施例１の対物レンズ１３に配置してもよい。
　また、二次電子２９の軌道を検出器３０側に曲げるための静電偏向器や磁場電場直交型偏向器を対物レンズ１３内に配置してもよい。
　実施例１で述べたように後方散乱電子の検出効率向上のためには、第二主面７ａの位置を対物レンズ１３の下面に近づけることが重要である。二次電子２９を検出する検出器３０を第一主面６ａと第二主面７ａとの間に配置することも可能であるが、検出器３０の実装スペースを確保すると第二主面７ａの位置が対物レンズ１３の下面から離れた位置に配置せざるを得なくなる。
　そのため、二次電子２９の検出器３０を第二主面７ａよりも電子銃２１側に設置することが有効となる。そこで、対物レンズ１３の磁極２を構成する内磁路２ａおよび外磁路２ｂの両方に検出器３０を通すための穴２ｃを設けて、検出器３０を対物レンズ１３内に設置する。これにより、二次電子２９の飛行距離が短くなるため、軌道制御が容易となり損失なく検出器３０で二次電子２９を検出することが可能となる。
　さらに、このとき、対物レンズ１３の動作状態に応じて検出される二次電子の量が適切となるように信号捕集電極３１の電圧を設定しておくと二次電子２９の損失を最小にすることができる。
　このような構成にしておくことで、実施例１で説明したように第二磁場レンズ７の集束作用により後方散乱電子を効率よく検出しつつ、二次電子を同時且つ高効率に取得することができる。後方散乱電子は、主に試料１の組成情報、二次電子２９は主に試料１の表面の形状情報を含むため、情報の異なるＳＥＭ像を同時に観察することができる。
　実施例３では、第二主面７ａにおける信号電子の集束作用を自由に選択し、信号電子の制御性を高めるための形態について説明する。第二主面７ａの集束作用は、信号電子だけでなく一次電子ビーム２８にも影響を与える。そのため、第二主面７ａにおける集束作用を変化させると、第一主面６ａにおける集束作用も変化させる必要がある。また、一次電子ビーム２８が第二主面７ａの集束作用を強く受けると、一次電子ビーム２８のビーム径にも影響を与えてしまう。したがって、信号電子の軌道のみを自由度高く制御するためには、第二主面７ａのレンズ強度を変化させても一次電子ビーム２８への影響が小さいことが望まれる。
　そこで、実施例３では、図６に示すように、第二集束レンズ１５を用いて、第二主面７ａに一次電子ビーム２８を集束させる。制御部２５は、試料１に照射される一次電子ビーム２８の集束点の位置が第二主面７ａに一致するように第二集束レンズ１５を制御する。これにより、一次電子ビーム２８は、第二主面７ａにおける集束作用をほとんど受けなくなるため、一次電子ビーム２８の特性を維持したまま第二主面７ａにおいて信号電子の軌道を制御することができる。
　また、ユーザーが自由に信号電子を制御するために、ユーザーインターフェース（ＧＵＩ）に図７のような調整スライダ１０２（調整部）を設けてもよい。ユーザー操作によって操作された調整スライダ１０２の位置（調整部の情報）に応じて第二主面７ａにおける集束作用が変化し、ユーザーは、画像表示部１０１に表示された荷電粒子線像を見ながら、好みの像となるように調整スライダ１０２を調整する。
　図７の例では、第二主面７ａにおける集束作用を変化させるために調整スライダ１０２を用いたが、荷電粒子線の軌道計算などで複数の信号検出のモードを予め定めておき、ユーザーがＧＵＩ上でラジオボタンや選択ボックス等で当該信号検出のモードを選択するようにしてもよい。
　実施例４では、走査電子顕微鏡の観察手法の一つであるリターディングを実施中において本発明を活用するための形態について説明する。
　図８は、実施例４の対物レンズ１３の詳細を示した図である。実施例４の対物レンズ１３は、実施例２の検出器３０が設けられた対物レンズ１３の構成と同様である。実施例４の装置は、実施例２の構成（図５参照）に加えて、試料１にリターディング電圧を印加するリターディング電源３４、および対物レンズ１３内の検出器３０の上方に設けられた変換板３２を備える。
　リターディング電源３４は、一次電子ビーム２８を試料１の付近で減速させるように、リターディング電圧を印加する。これにより、試料１に照射される一次電子ビームのエネルギーが小さくなり、試料１の表面の情報を得たい場合や試料１のダメージを低減したい場合に有効な観察手法である。
　リターディング時では、試料１から発生した信号電子は、リターディング電圧で加速されて対物レンズ１３の方向に向かう。信号電子は、対物レンズ１３（第一磁場レンズ６および第二磁場レンズ７）の集束作用を受けながら対物レンズ１３内を通過するが、二次電子と後方散乱電子とでエネルギーが異なることから、それらは異なる軌道を持つ。
　また、二次電子と後方散乱電子とでは異なる試料情報を有するため、それぞれを別々の検出器で取得することが望まれる。
　実施例４では、二次電子が変換板３２の中心孔を通過するように第二磁場レンズ７の集束作用を調整することにより、対物レンズ１３内の検出器３０では後方散乱電子を、検出器１０では二次電子を、選択して検出することができる。
　信号電子の軌道は、リターディング電圧や一次電子ビームのランディングエネルギーなどによっても変化するため、リターディング電圧や一次電子ビームのランディングエネルギーに応じて第二磁場レンズ７の集束作用を制御することが望ましい。
　また、第二磁場レンズ７の集束作用を制御することによって各検出器１０および３０で取得できる信号情報を変化させることも可能である。そのため、ユーザーが自由に第二磁場レンズ７の集束作用を変化させて所望のコントラストに調整できるようにしたり、予め信号電子軌道を計算するなどして、検出特性の異なる条件をいくつか用意したりして、ユーザーが必要に応じて選択できるようにしたりしてもよい。
（変形例）
　本発明は、前述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。例えば、前述した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が可能であり、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可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１：試料、２：磁極、３：第一のコイル、４：第二のコイル、５：偏向器、６：第一磁場レンズ、６ａ：第一主面、７：第二磁場レンズ、７ａ：第二主面、８：変換板、９：変換電子、１０：検出器、１１：（第二磁場レンズ７で集束させた後方散乱電子の）軌道、１２：（第二磁場レンズ７を使用しない場合の後方散乱電子の）軌道、１３：対物レンズ、１４：検出器、１５：第二集束レンズ、１６：絞り、１７：第一集束レンズ、１８：加速電極、１９：引出電極、２０：電子源、２１：電子銃、２２：レンズ電源、２３：増幅器、２４：走査信号発生器、２５：制御部、２６：画像処理部、２７：表示装置、２８：一次電子ビーム、２９：二次電子、３０：検出器、３１：信号捕集電極、３２：変換板、３３：後方散乱電子、３４：リターディング電源、１０１：画像表示部、１０２：調整スライダ

Claims (17)

  1. 　試料に照射される荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子線を集束する集束レンズと、
    　磁場レンズまたは静電レンズである第一レンズ、および磁場レンズまたは静電レンズである第二レンズを形成し、前記第一レンズの第一主面が前記第二レンズの第二主面より前記試料側に配置される対物レンズと、
    　前記第二レンズの前記第二主面より前記荷電粒子源側に配置される検出器と、
    　プロセッサおよびメモリを有するコントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、
    　前記第二レンズの集束作用を前記第一レンズの集束作用より弱く制御し、前記試料から発生した信号電子を集束させ、前記検出器に到達する前記信号電子の量を制御する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  2. 　前記第一主面と前記第二主面との距離が４０ｍｍ以下である
    　ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  3. 　前記コントローラは、
    　前記第一レンズのみを使用する第一のモードと、
    　前記第二レンズのみを使用する第二のモードと、
    　前記第一レンズ及び前記第二レンズを使用する第三のモードと、を切り替えて使用する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  4. 　前記第二主面より前記荷電粒子源側であって且つ前記検出器より前記試料側に配置される他の検出器をさらに備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  5. 　前記対物レンズは、磁極とコイルとを含み、
    　前記磁極の内磁路および外磁路には前記他の検出器を設置するための穴が形成されている
    　ことを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線装置。
  6. 　前記対物レンズの先端には、前記検出器または前記他の検出器による前記信号電子の捕集効率を高めるための信号捕集電極が配置されている
    　ことを特徴とする請求項４に記載の荷電粒子線装置。
  7. 　前記コントローラは、前記試料に照射される前記荷電粒子線の集束点の位置が前記第二主面に一致するように前記集束レンズを制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  8. 　前記第二レンズの集束作用を調整するための調整部を表示する表示部をさらに備え、
    　前記コントローラは、ユーザー操作によって操作された前記調整部の情報に従って、前記第二レンズの集束作用を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  9. 　前記試料に照射される前記荷電粒子線を減速させるリターディング電圧を印加するリターディング電源をさらに備え、
    　前記コントローラは、前記荷電粒子線のエネルギーと前記リターディング電圧とに応じて、前記第二レンズの集束作用を変化させる
    　ことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置。
  10. 　試料に照射する荷電粒子線を放出する荷電粒子源と、
    　前記荷電粒子線を集束する集束レンズと、
    　磁場レンズまたは静電レンズである第一レンズ、および磁場レンズまたは静電レンズである第二レンズを形成し、前記第一レンズの第一主面が前記第二レンズの第二主面より前記試料側に配置される対物レンズと、
    　前記第二レンズの前記第二主面より前記荷電粒子源側に配置される第一検出器と、
    　前記第二主面より前記荷電粒子源側であって且つ前記第一検出器より前記試料側に配置され、前記対物レンズに設けられる第二検出器と、を備える
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置。
  11. 　前記第一主面と前記第二主面との距離が４０ｍｍ以下である
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の荷電粒子線装置。
  12. 　前記対物レンズは、磁極とコイルとを含み、
    　前記磁極の内磁路および外磁路には前記第二検出器を設置するための穴が形成されている
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の荷電粒子線装置。
  13. 　前記対物レンズの先端には、前記第一検出器または前記第二検出器による前記試料から発生した信号電子の捕集効率を高めるための信号捕集電極が配置されている
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の荷電粒子線装置。
  14. 　荷電粒子源から荷電粒子線を放出すること、
    　磁場レンズまたは静電レンズである第一レンズを形成すること、
    　前記第一レンズの第一主面より前記荷電粒子源側に第二主面が配置されるように磁場レンズまたは静電レンズである第二レンズを形成すること、
    　前記第一レンズの集束作用により試料に前記荷電粒子線を照射すること、および
    　前記第二レンズの集束作用を前記第一レンズの集束作用より弱く制御し、前記試料から発生した信号電子を集束させ、前記第二レンズの前記第二主面より前記荷電粒子源側に配置される検出器に到達させること、を有する
    　ことを特徴とする荷電粒子線装置の制御方法。
  15. 　前記試料に照射される前記荷電粒子線の集束点の位置が前記第二主面に一致するように前記荷電粒子線を集束すること、をさらに有する
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
  16. 　前記第二レンズの集束作用を調整するための調整部を表示部に表示すること、および
    　ユーザー操作によって操作された前記調整部に従って、前記第二レンズの集束作用を制御すること、をさらに有する
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
  17. 　前記荷電粒子線のエネルギーと前記試料に照射される前記荷電粒子線を減速させるリターディング電圧とに応じて、前記第二レンズの集束作用を変化させること、をさらに有する
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の荷電粒子線装置の制御方法。
PCT/JP2022/041847 2022-11-10 2022-11-10 荷電粒子線装置、および荷電粒子線装置の制御方法 WO2024100828A1 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002042713A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Jeol Ltd 対物レンズ内検出器を備えた走査電子顕微鏡
JP2017016755A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 株式会社日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
WO2018179115A1 (ja) * 2017-03-29 2018-10-04 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置

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