荷電粒子ビーム装置
【課題】１台の装置で二次電子放出像及び透過電子像の双方の像の取得を行うことができる荷電粒子ビーム装置を提供する。
【解決手段】試料保持手段５に保持された試料６の表面に集束レンズ２を介して荷電粒子ビーム８が照射され、これにより試料６の裏面側から発生した二次電子９が加速電極７によって下流側に加速され、該加速された二次電子９が対物レンズ３及び結像レンズ４を介して検出手段１０に到達し、これにより検出手段１０上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件を切り替えることによって、試料６からの透過電子を検出手段１０上に結像させ、これによる試料６の透過電子像の検出を行うことができる。
【解決手段】試料保持手段５に保持された試料６の表面に集束レンズ２を介して荷電粒子ビーム８が照射され、これにより試料６の裏面側から発生した二次電子９が加速電極７によって下流側に加速され、該加速された二次電子９が対物レンズ３及び結像レンズ４を介して検出手段１０に到達し、これにより検出手段１０上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件を切り替えることによって、試料６からの透過電子を検出手段１０上に結像させ、これによる試料６の透過電子像の検出を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子ビームの照射により試料から発生する二次電子によって結像される像（二次電子放出像）の取得を行う荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いて試料の検査を行う装置として、二次電子放出顕微鏡（SEEM：Secondary Electron Emission Microscope）がある。
【０００３】
このような二次電子放出顕微鏡の構成の一例を図４に示す。同図において、二次電子放出顕微鏡１００は、試料６への入射ビームとなる電子ビーム８を放出する電子ビーム源１と、電子ビーム８を集束するための少なくとも１段の集束レンズ２と、電子ビーム８を試料６の方向に偏向させるとともに試料６から発生した二次電子３５を電子検出器３４の方向に偏向させる磁場プリズム３１と、試料６と対向して位置する対物レンズ３２と、磁場プリズム３１により偏向された二次電子３５を電子検出器３４上で結像させるための少なくとも１段の結像レンズ３３とを備えている。
【０００４】
電子ビーム源１から放出された電子ビーム８は、集束レンズ２によって集束されて磁場プリズム３１に入射する。磁場プリズム３１に入射した電子ビーム８は、試料６が位置する方向に偏向されて、対物レンズ３２に入射する。対物レンズ３２に入射した電子ビーム８は、対物レンズ３２によって集束されて試料６に照射される。
【０００５】
このようにして試料６に入射した電子ビーム８は、試料６内で散乱される。この散乱により試料６から放出された二次電子３５は、対物レンズ３２により集束されて磁場プリズム３１に入射する。磁場プリズム３１に入射した二次電子３５は、磁場プリズム３１によって電子検出器３４の位置する方向に偏向され、結像レンズ３３に入射する。結像レンズ３３に入射した二次電子３５は、結像レンズ３３の集束作用によって、電子検出器３４の検出面に結像される。この結果、電子ビーム８の入射に基づいて試料６から発生した二次電子３５により結像された像（二次電子放出像）を取得することができる。
【０００６】
このような構成からなる二次電子放出顕微鏡は、特許文献１にも開示されている。また、特許文献２には、二次電子放出顕微鏡の機能を備える化学分析用複合放出電子顕微鏡装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００１−５２２０５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２１５８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
試料分析においては、同一の試料について、二次電子放出顕微鏡による二次電子放出像の取得と、透過電子顕微鏡（TEM：Transmission Electron Microscope）による透過電子像の取得とを行うことがある。
【０００９】
この場合、双方の像を取得するためには、二次電子放出顕微鏡と透過電子顕微鏡とをそれぞれ用意する必要があり、高価な装置を２台用意しなければならず、高額な費用が発生してコストアップが生じるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、１台の装置で二次電子放出像及び透過電子像の双方の像の取得を行うことができる荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを平行ビームにするための集束レンズと、集束レンズの下流側に配置された試料保持手段と、試料保持手段の下流側に配置された加速電極と、加速電極の下流側に配置された対物レンズと、対物レンズの下流側に配置された結像レンズと、結像レンズの下流側に配置された検出手段とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、試料保持手段に保持された試料の表面に集束レンズを介して荷電粒子ビームが照射され、これにより試料の裏面側から発生した二次電子が加速電極によって下流側に加速され、該加速された二次電子が対物レンズ及び結像レンズを介して検出手段に到達し、これにより検出手段上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ及び結像レンズの励磁条件を切り替えることによって、試料からの透過電子を検出手段上に結像させ、これによる試料の透過電子像の検出を行うことができることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明における荷電粒子ビーム装置においては、試料の下流側に位置する対物レンズ及び結像レンズの励磁条件を切り替えることにより、１台の装置で二次電子放出像と透過電子像の双方の像の取得を行うことができる。
【００１３】
これにより、同一の試料おける二次電子放出像及び透過電子像を取得する際に、１台の装置の使用で済むこととなり、コストアップの発生を防ぐことができる。
【００１４】
さらに、本装置においては、像取得の切換の際に、試料を装置内の真空雰囲気から取り出して別の装置に移送することなくこれらの像の取得ができるので、試料の取出しに起因する試料の汚染や変質が起きない。よって、観察者は、これら二種の像の観察及び対比を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例における荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。
【図４】従来技術における装置構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施例における荷電粒子ビーム装置の構成を示す図である。
【００１７】
電子銃（荷電粒子ビーム源）１から放出された電子ビーム（荷電粒子ビーム）８は、その下流側にある集束レンズ２の励磁作用によって平行ビームとされ、試料６の表面に照射（入射）される。試料６は、試料保持手段５に保持されている。試料保持手段５において、試料６が載置される部分には、試料６の裏面側から出てくる二次電子又は透過電子が通過するための孔（図示せず）が形成されている。
【００１８】
試料６への電子ビーム８の入射により、試料６内において電子の散乱が生る。この散乱により試料６の裏面側から発生した二次電子９は、試料保持手段５の下流側に配置された加速電極７により下流側に加速される。この結果、二次電子９は、試料保持手段５の上記孔を通過し、さらに加速電極７の開口７ａを通過する。
【００１９】
加速電極７の下流側には、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０がこの順序で配置されている。加速電極７の開口７ａを通過した二次電子９は、対物レンズ３及び結像レンズ４を通過し、電子検出器１０の検出面に到達する。このとき、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件を設定することにより、試料６からの二次電子９が電子検出器１０の検出面に結像される。
【００２０】
ここで、電子銃１、集束レンズ２、試料保持手段５、加速電極７、対物レンズ３及び結像レンズ４は、本装置の鏡筒部に設置されている。該鏡筒部内において、電子銃１からの電子ビーム８及び試料６からの二次電子９（さらに、透過電子）が通過する空間は、真空雰囲気とされる。
【００２１】
電子銃１、集束レンズ２、対物レンズ３及び結像レンズ４は、それぞれ対応する駆動部１ａ〜４ａによって駆動される。また、試料保持手段５には、電源部５ａが接続されている。試料保持手段５に保持された試料６には、試料保持手段５を介して、電源部５ａにより所定の電圧（電位）が印加される。なお、集束レンズ２、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０は、グランド電位となっている。
【００２２】
各駆動部１ａ〜４ａ及び電源部５ａは、バスライン１２を介して、ＣＰＵ１３によって個別に制御される。各駆動部１ａ〜４ａ及び電源部５ａを制御する条件については、本発明において適用される主要な制御条件がメモリ１４に格納されている。
【００２３】
電子検出器１０には、画像処理部１１が接続されている。画像処理部１１は、電子検出器１０からの出力に基づく画像データを作成する。ここで、電子検出器１０は、ＭＣＰ等からなる二次元情報を取得できる電子検出器となっている。画像処理部１１で作成された画像データは、バスライン１２を介して、図示しない画像メモリに送られて格納される。
【００２４】
該画像メモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１３によって読み出され、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、送られた画像データに基づく画像の表示を行う。
【００２５】
なお、バスライン１２には、入力部１６が接続されている。入力部１６は、マウス等のポインティングデバイス及びキーボード等のキーデバイスを備えている。本装置の操作を行うオペレータは、入力部１６の操作を行うことにより、試料６の観察モードの選択や観察条件の設定・選択等を行うことができる。
【００２６】
以上が、本装置の構成である。次に、本装置の動作について説明する。
【００２７】
図１に示されたように、試料保持手段５に載置された試料６の二次電子放出像の取得を行う際には、所定の加速電圧で加速された電子ビーム８が電子銃１から放出され、集束レンズ２を介して該電子ビーム８が試料６の表面に照射される。このとき、試料６に入射する電子ビーム８は、集束レンズ２による集束作用によって平行ビームとなっている。電子銃１及び集束レンズ２の動作は、それぞれ対応する駆動部１ａ，２ａを介して、ＣＰＵ１３により駆動制御される。
【００２８】
試料６には、試料保持手段５を介して、電源部５ａにより所定の負電位が印加されている。ここで、試料６に印加される負電位の絶対値（グランド電位に対する電位差の絶対値）をＥｓとすると、該電位Ｅｓは、試料６の下流側に位置する電子検出器１０によって検出可能となる電子の加速電圧と同等もしくはそれ以上の値に設定される。すなわち、電子ビーム８の入射に応じて試料６の裏面側から発生する二次電子９が、グランド電位である加速電極７と試料６との電位差Ｅｓによって加速されて電子検出器１０に到達するからである。
【００２９】
また、電子銃１から放出される電子ビーム８の加速電圧（絶対値）をＥｂ、試料６へ入射する電子ビーム８の試料６中における進入深さと試料６の厚さ（試料６における表面から裏面に至るまでの距離）とが一致する電子ビームエネルギーに対応する電圧（絶対値）をＥｓｄとすると、Ｅｂ−Ｅｓ≒Ｅｓｄ（「Ｅｂ−Ｅｓ」がＥｓｄとほぼ同じ）もしくはＥｂ−Ｅｓ＞Ｅｓｄ（「Ｅｂ−Ｅｓ」がＥｓｄよりも大きい）となるように設定する。
【００３０】
すなわち、加速電圧Ｅｂによって加速されて試料６の表面に到達する電子ビーム８は、試料６への印加電位（絶対値：Ｅｓ）によって減速され、試料表面への入射時には「Ｅｂ−Ｅｓ」の加速電圧となる。
【００３１】
従って、各電圧（電位）が上記条件を満たす状態となっていれば、当該減速後の加速電圧（「Ｅｂ−Ｅｓ」）となった電子ビーム８は、試料６の表面に入射した後、試料６中で散乱していき、試料６の裏面側でも確実に散乱電子を発生させる。この散乱電子のうちで、仕事関数分のエネルギーを失って試料６の裏面側から発生した二次電子９が二次電子放出像の検出時における検出対象となる。
【００３２】
このように電子ビーム８の入射に応じて試料６の裏面側から発生した二次電子９は、上記負電位が印加されている試料６とグランド電位とされた加速電極７との電位差によって加速される。
【００３３】
すなわち、二次電子９は、試料６と加速電極７との間における等電位線に対して直交する方向に加速される。このようにして加速された二次電子９は、試料裏面側に位置する試料保持手段５の孔を通過し、下流側に配置されている加速電極７の方へ加速される。
【００３４】
そして、該二次電子９は、加速電極７の開口７ａを通過し、その下流側にある対物レンズ３及び結像レンズ４を通過して電子検出器１０の検出面に到達する。該二次電子９による二次電子放射像の検出時（二次電子放出像の観察モード時）においては、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件は、ＣＰＵ１３によって、二次電子９が電子検出器１０の検出面で結像されるように駆動制御されている。
【００３５】
すなわち、試料６からの二次電子９は、静電レンズとしての機能を有する加速電極７と対物レンズ３によって、一旦結像レンズ４の手前で集束し、その後、結像レンズ４によって電子検出器１０の検出面に結像される。この結果、当該検出面には、二次電子９に基づく像（二次電子放出像）が結像される。
【００３６】
電子検出器１０は、該像を二次元での輝度情報として検出し、これに基づく輝度データを画像処理部１１に出力する。画像処理部１１は、該輝度データに基づき画像データを作成する。該画像データは、画像処理部１１からバスライン１２を介して画像メモリ（図示せず）に送られて格納される。
【００３７】
画像メモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１３によって読み出され、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、該画像データに基づく画像の表示を行う。本装置のオペレータは、表示部１５に表示された画像（二次電子放出像）を目視にて確認することにより、試料６についての二次電子放出像の観察を行うことができる。
【００３８】
なお、各駆動条件等のデータは、メモリ１４に記憶されている。ＣＰＵ１３は、適用される各駆動条件をメモリ１４から読み出して、各駆動部１ａ〜４ａ及び電源部５ａの制御を行う。
【００３９】
以上が、本装置における試料の二次電子放出像の検出時における動作である。次に、本装置における試料の透過電子像の検出時における動作について説明する。
【００４０】
上述の動作により、試料６の二次電子放出像の観察を行った後、オペレータは入力部１６の操作を実行し、透過電子像の観察モードへの切換を行う。当該切換の指令信号は、入力部１６からバスライン１２を介してＣＰＵ１３に送られる。
【００４１】
ＣＰＵ１３は、当該切換指令に基づき、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件の変更を行う。すなわち、ＣＰＵ１３は、メモリ１４に記憶されている透過電子像検出時における対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件（このときの電子ビーム８の試料６への照射条件等に対応する透過電子像検出時での対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件）を読み出して、該励磁条件に基づき対物レンズ３及び結像レンズ４の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ１３は、試料６への印加電位をグランド電位に変更する。このとき、電子銃８及び集束レンズ２の駆動条件を変える必要はない。
【００４２】
これにより、電子検出器１０の検出面には、電子ビーム８の照射に応じて試料６を透過した透過電子が結像される。この結果、当該検出面には、該透過電子に基づく像（透過電子像）が結像される。
【００４３】
電子検出器１０は、上記と同様に、該像を二次元での輝度情報として検出し、これに基づく輝度データを画像処理部１１に出力する。画像処理部１１は、該輝度データに基づき画像データを作成する。該画像データは、画像処理部１１からバスライン１２を介して画像メモリ（図示せず）に送られて格納される。
【００４４】
画像メモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１３によって読み出され、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、該画像データに基づく画像の表示を行う。本装置のオペレータは、表示部１５に表示された画像（透過電子像）を目視にて確認することにより、試料６についての透過電子像の観察を行うことができる。
【００４５】
なお、当該画像メモリに格納されている二次電子放出像の画像データと透過電子像の画像データの双方をＣＰＵ１３が読み出して、表示部１５によりこれらの像を並べて表示するようにすることもできる。オペレータは、これらの像の観察・比較を容易に行うことができる。
【００４６】
以上が、本発明における第１実施例の説明である。次に、本発明における第２実施例について説明する。
【００４７】
図２は、本発明の第２実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。同図に示す荷電粒子ビームでは、図１に示す構成に加えて、集束レンズ２と試料保持手段５との間に偏向器２１が備えられ、この偏向器２１を駆動するための駆動部２１ａが設けられている。偏向器２１は、バスライン１２（図１参照）に接続されており、バスライン１２を介してＣＰＵ１３（図１参照）により駆動制御される。偏向器２１は、電子銃１から試料６までの電子ビーム８の照射系の軸合せを行うために設置されている。
【００４８】
この第２実施例では、試料６の二次電子放出像の検出時においては、集束レンズ２を通過した電子ビーム８を、偏向器２１の偏向作用により、光軸２０に対して斜め方向となるように試料６に入射させる。図中の８ａは、当該偏向後の電子ビームを示している。試料６には、第１実施例と同様に、所定の負電位が印加されている。
【００４９】
このような構成・動作によれば、偏向後の電子ビーム８ａは、試料６の表面に対して斜めに入射し、これにより試料６の裏面側から発生した二次電子９は、上述と同様に下流側に加速されて電子検出器１０の検出面上に結像される。
【００５０】
この二次電子放出像の取得時において、試料６の裏面側から出てくる透過電子は、光軸２０に対して斜め方向に進むこととなる。この透過電子は、二次電子９に比べて運動エネルギーが高いので、試料６と加速電極７との間の等電位線に対して直交する方向に進まずに、下流側の結像系の軸から外れていくこととなる。
【００５１】
従って、試料６からの透過電子が電子検出器１０の検出面に到達することを確実に防ぐことができ、より良好な二次電子放出像を取得することができる。
【００５２】
なお、この第２実施例において、試料６の透過電子像を取得する際には、偏向器２１による偏向条件を変えて、集束レンズ２から試料６に向かう電子ビーム８の進行方向を上記光軸２０に合せるようにする。そして、第１実施例と同様の動作によって、透過電子像を取得することができる。
【００５３】
さらに、図３を参照して、本発明における第３実施例について説明する。図３は、本発明の第３実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。同図に示す荷電粒子ビーム装置では、図１に示す構成に加えて、対物レンズ３と結像レンズ４との間にエネルギーアナライザ２２が備えられ、このエネルギーアナライザ２２を駆動するための駆動部２２ａが設けられている。駆動部２２ａは、上記と同様にバスライン１２（図１参照）に接続されており、バスライン１２を介してＣＰＵ１３（図１参照）により駆動制御される。
【００５４】
このような構成によれば、第１実施例と同様に、試料６に所定の負電位を印加した状態で二次電子放出像の取得を行う際に、試料６からの二次電子９は、対物レンズ３を通過後、エネルギーアナライザ２２に入射する。
【００５５】
該エネルギーアナライザ２２では、入射した二次電子９の中で特定のエネルギーを有する二次電子を選択して、該選択された二次電子９ａのみが結像レンズ４を介して電子検出器の検出面に到達して結像される。
【００５６】
これによれば、選択された特定のエネルギーを有する二次電子９ａのみに基づく二次電子放出像の取得を行うことができる。なお、該選択された二次電子９ａの量が少ない場合には、電子検出器１０からの出力信号を増幅するとともに、電子検出器１０の検出面上での露光時間（二次電子９ａに晒される時間）を長く設定するようにしてもよい。
【００５７】
なお、このような構成によれば、透過電子像の取得時においても、透過電子を対象に別途設定された特定のエネルギーを有する透過電子に基づく透過電子像の取得を行うことも可能となる。
【００５８】
以上、第１実施例から第３実施例について説明した。さらに、これら各実施例における変形例について、以下に説明する。
【００５９】
上記各実施例では、二次電子放出像の取得時において、試料６には試料保持手段５を介して負電位が印加され、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０はグランド電位となっていた。
【００６０】
これに対して、変形例として、二次電子放出像の取得時において、試料６を試料保持手段５を介してグランド電位とし、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０を所定の正電位とすることも考えられる。この場合には、グランド電位の試料６の裏面側から発生した二次電子９は、正電位の加速電極７によって下流側に加速されて、電子検出器１０の検出面に到達して結像することとなる。
【００６１】
また、この変形例において、透過電子像の取得時には、試料６には、試料保持手段５を介して当該正電位が印加されることとなる。
【００６２】
当該変形例を達成すためには、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０に対する電圧印加手段を設置する必要がある。該電圧印加手段は、ＣＰＵ１３によって制御されることとなる。
【００６３】
なお、上記各実施例及び変形例において、電子検出器１０の検出面として、蛍光板を用いることも可能である。
【００６４】
以上詳述したように、本発明における荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源１と、荷電粒子ビーム源１から放出された荷電粒子ビーム８を平行ビームにするための集束レンズ２と、集束レンズ２の下流側に配置された試料保持手段５と、試料保持手段５の下流側に配置された加速電極７と、加速電極７の下流側に配置された対物レンズ３と、対物レンズ３の下流側に配置された結像レンズ４と、結像レンズ４の下流側に配置された検出手段１０とを備え、試料保持手段５に保持された試料６の表面に集束レンズ２を介して荷電粒子ビーム８が照射され、これにより試料６の裏面側から発生した二次電子９が加速電極７によって下流側に加速され、該加速された二次電子９が対物レンズ３及び結像レンズ４を介して検出手段１０に到達し、これにより検出手段１０上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件を切り替えることによって、試料６からの透過電子を検出手段１０上に結像させ、これによる試料６の透過電子像の検出を行うことができる。
【００６５】
上記構成において、二次電子放出像の検出時に、試料６には試料保持手段５を介して負電位が印加され、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び検出手段１０はグランド電位とすることができる（この場合、透過電子像の検出時においては、上述したように試料６はグランド電位とされることが望ましいが、当該負電位のままでも透過電子像の検出を行うことは可能である）。
【００６６】
また一方、上記構成において、二次電子放出像の検出時に、試料６は試料保持手段５を介してグランド電位となっており、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び検出手段１０には正電位が印加されるようにすることもできる（この場合、透過電子像の検出時においては、上述したように試料６は当該正電位とされることが望ましいが、グランド電位のままでも透過電子像の検出を行うことは可能である）。
【００６７】
さらに、集束レンズ２と試料保持手段５との間に偏向器２１を配置し、二次電子放出像の検出時には、偏向器２１による偏向作用によって、集束レンズ２を通過した荷電粒子ビーム８を、光軸２０に対して斜め方向となるように試料６に入射させることもできる。
【００６８】
そして、対物レンズ３と結像レンズ４との間にエネルギーアナライザ２２を配置し、対物レンズ３を通過した試料６からの二次電子又は透過電子の中で特定のエネルギーを有する電子がエネルギーアナライザ２２によって選択され、これにより選択された電子が結像レンズ４を介して検出手段１０に到達して結像するようにすることもできる。
【００６９】
本発明においては、上記の構成により、オペレータは１台の装置を用いて、試料の二次電子放出像及び透過電子像の二種類を取得し、同一装置で観察・比較ができるので、高価な装置を２台用意する必要がなく、高額な費用の発生を抑えることができる。
【００７０】
また、一方の像の取得から他方の像の取得へと切り替える際に、試料を真空から取り出す必要がないので、試料の汚染や変質が生じる心配が少ない。
【符号の説明】
【００７１】
１…電子銃（荷電粒子ビーム源）、２…集束レンズ、３…対物レンズ、４…結像レンズ、５…試料保持手段、６…試料、７…加速電極、８…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、９…二次電子、１０…電子検出器（検出器）、１１…画像処理部、１２…バスライン、１３…ＣＰＵ、１４…メモリ、１５…表示部、１６…入力、２１…偏向器、２２…エネルギーアナライザ、１ａ〜４ａ…駆動部、５ａ…電源部、２１ａ〜２２ａ…駆動部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム等の荷電粒子ビームの照射により試料から発生する二次電子によって結像される像（二次電子放出像）の取得を行う荷電粒子ビーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム等の荷電粒子ビームを用いて試料の検査を行う装置として、二次電子放出顕微鏡（SEEM：Secondary Electron Emission Microscope）がある。
【０００３】
このような二次電子放出顕微鏡の構成の一例を図４に示す。同図において、二次電子放出顕微鏡１００は、試料６への入射ビームとなる電子ビーム８を放出する電子ビーム源１と、電子ビーム８を集束するための少なくとも１段の集束レンズ２と、電子ビーム８を試料６の方向に偏向させるとともに試料６から発生した二次電子３５を電子検出器３４の方向に偏向させる磁場プリズム３１と、試料６と対向して位置する対物レンズ３２と、磁場プリズム３１により偏向された二次電子３５を電子検出器３４上で結像させるための少なくとも１段の結像レンズ３３とを備えている。
【０００４】
電子ビーム源１から放出された電子ビーム８は、集束レンズ２によって集束されて磁場プリズム３１に入射する。磁場プリズム３１に入射した電子ビーム８は、試料６が位置する方向に偏向されて、対物レンズ３２に入射する。対物レンズ３２に入射した電子ビーム８は、対物レンズ３２によって集束されて試料６に照射される。
【０００５】
このようにして試料６に入射した電子ビーム８は、試料６内で散乱される。この散乱により試料６から放出された二次電子３５は、対物レンズ３２により集束されて磁場プリズム３１に入射する。磁場プリズム３１に入射した二次電子３５は、磁場プリズム３１によって電子検出器３４の位置する方向に偏向され、結像レンズ３３に入射する。結像レンズ３３に入射した二次電子３５は、結像レンズ３３の集束作用によって、電子検出器３４の検出面に結像される。この結果、電子ビーム８の入射に基づいて試料６から発生した二次電子３５により結像された像（二次電子放出像）を取得することができる。
【０００６】
このような構成からなる二次電子放出顕微鏡は、特許文献１にも開示されている。また、特許文献２には、二次電子放出顕微鏡の機能を備える化学分析用複合放出電子顕微鏡装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００１−５２２０５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２１５８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
試料分析においては、同一の試料について、二次電子放出顕微鏡による二次電子放出像の取得と、透過電子顕微鏡（TEM：Transmission Electron Microscope）による透過電子像の取得とを行うことがある。
【０００９】
この場合、双方の像を取得するためには、二次電子放出顕微鏡と透過電子顕微鏡とをそれぞれ用意する必要があり、高価な装置を２台用意しなければならず、高額な費用が発生してコストアップが生じるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、１台の装置で二次電子放出像及び透過電子像の双方の像の取得を行うことができる荷電粒子ビーム装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に基づく荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを平行ビームにするための集束レンズと、集束レンズの下流側に配置された試料保持手段と、試料保持手段の下流側に配置された加速電極と、加速電極の下流側に配置された対物レンズと、対物レンズの下流側に配置された結像レンズと、結像レンズの下流側に配置された検出手段とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、試料保持手段に保持された試料の表面に集束レンズを介して荷電粒子ビームが照射され、これにより試料の裏面側から発生した二次電子が加速電極によって下流側に加速され、該加速された二次電子が対物レンズ及び結像レンズを介して検出手段に到達し、これにより検出手段上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ及び結像レンズの励磁条件を切り替えることによって、試料からの透過電子を検出手段上に結像させ、これによる試料の透過電子像の検出を行うことができることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明における荷電粒子ビーム装置においては、試料の下流側に位置する対物レンズ及び結像レンズの励磁条件を切り替えることにより、１台の装置で二次電子放出像と透過電子像の双方の像の取得を行うことができる。
【００１３】
これにより、同一の試料おける二次電子放出像及び透過電子像を取得する際に、１台の装置の使用で済むこととなり、コストアップの発生を防ぐことができる。
【００１４】
さらに、本装置においては、像取得の切換の際に、試料を装置内の真空雰囲気から取り出して別の装置に移送することなくこれらの像の取得ができるので、試料の取出しに起因する試料の汚染や変質が起きない。よって、観察者は、これら二種の像の観察及び対比を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施例における荷電粒子ビーム装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。
【図４】従来技術における装置構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施例における荷電粒子ビーム装置の構成を示す図である。
【００１７】
電子銃（荷電粒子ビーム源）１から放出された電子ビーム（荷電粒子ビーム）８は、その下流側にある集束レンズ２の励磁作用によって平行ビームとされ、試料６の表面に照射（入射）される。試料６は、試料保持手段５に保持されている。試料保持手段５において、試料６が載置される部分には、試料６の裏面側から出てくる二次電子又は透過電子が通過するための孔（図示せず）が形成されている。
【００１８】
試料６への電子ビーム８の入射により、試料６内において電子の散乱が生る。この散乱により試料６の裏面側から発生した二次電子９は、試料保持手段５の下流側に配置された加速電極７により下流側に加速される。この結果、二次電子９は、試料保持手段５の上記孔を通過し、さらに加速電極７の開口７ａを通過する。
【００１９】
加速電極７の下流側には、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０がこの順序で配置されている。加速電極７の開口７ａを通過した二次電子９は、対物レンズ３及び結像レンズ４を通過し、電子検出器１０の検出面に到達する。このとき、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件を設定することにより、試料６からの二次電子９が電子検出器１０の検出面に結像される。
【００２０】
ここで、電子銃１、集束レンズ２、試料保持手段５、加速電極７、対物レンズ３及び結像レンズ４は、本装置の鏡筒部に設置されている。該鏡筒部内において、電子銃１からの電子ビーム８及び試料６からの二次電子９（さらに、透過電子）が通過する空間は、真空雰囲気とされる。
【００２１】
電子銃１、集束レンズ２、対物レンズ３及び結像レンズ４は、それぞれ対応する駆動部１ａ〜４ａによって駆動される。また、試料保持手段５には、電源部５ａが接続されている。試料保持手段５に保持された試料６には、試料保持手段５を介して、電源部５ａにより所定の電圧（電位）が印加される。なお、集束レンズ２、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０は、グランド電位となっている。
【００２２】
各駆動部１ａ〜４ａ及び電源部５ａは、バスライン１２を介して、ＣＰＵ１３によって個別に制御される。各駆動部１ａ〜４ａ及び電源部５ａを制御する条件については、本発明において適用される主要な制御条件がメモリ１４に格納されている。
【００２３】
電子検出器１０には、画像処理部１１が接続されている。画像処理部１１は、電子検出器１０からの出力に基づく画像データを作成する。ここで、電子検出器１０は、ＭＣＰ等からなる二次元情報を取得できる電子検出器となっている。画像処理部１１で作成された画像データは、バスライン１２を介して、図示しない画像メモリに送られて格納される。
【００２４】
該画像メモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１３によって読み出され、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、送られた画像データに基づく画像の表示を行う。
【００２５】
なお、バスライン１２には、入力部１６が接続されている。入力部１６は、マウス等のポインティングデバイス及びキーボード等のキーデバイスを備えている。本装置の操作を行うオペレータは、入力部１６の操作を行うことにより、試料６の観察モードの選択や観察条件の設定・選択等を行うことができる。
【００２６】
以上が、本装置の構成である。次に、本装置の動作について説明する。
【００２７】
図１に示されたように、試料保持手段５に載置された試料６の二次電子放出像の取得を行う際には、所定の加速電圧で加速された電子ビーム８が電子銃１から放出され、集束レンズ２を介して該電子ビーム８が試料６の表面に照射される。このとき、試料６に入射する電子ビーム８は、集束レンズ２による集束作用によって平行ビームとなっている。電子銃１及び集束レンズ２の動作は、それぞれ対応する駆動部１ａ，２ａを介して、ＣＰＵ１３により駆動制御される。
【００２８】
試料６には、試料保持手段５を介して、電源部５ａにより所定の負電位が印加されている。ここで、試料６に印加される負電位の絶対値（グランド電位に対する電位差の絶対値）をＥｓとすると、該電位Ｅｓは、試料６の下流側に位置する電子検出器１０によって検出可能となる電子の加速電圧と同等もしくはそれ以上の値に設定される。すなわち、電子ビーム８の入射に応じて試料６の裏面側から発生する二次電子９が、グランド電位である加速電極７と試料６との電位差Ｅｓによって加速されて電子検出器１０に到達するからである。
【００２９】
また、電子銃１から放出される電子ビーム８の加速電圧（絶対値）をＥｂ、試料６へ入射する電子ビーム８の試料６中における進入深さと試料６の厚さ（試料６における表面から裏面に至るまでの距離）とが一致する電子ビームエネルギーに対応する電圧（絶対値）をＥｓｄとすると、Ｅｂ−Ｅｓ≒Ｅｓｄ（「Ｅｂ−Ｅｓ」がＥｓｄとほぼ同じ）もしくはＥｂ−Ｅｓ＞Ｅｓｄ（「Ｅｂ−Ｅｓ」がＥｓｄよりも大きい）となるように設定する。
【００３０】
すなわち、加速電圧Ｅｂによって加速されて試料６の表面に到達する電子ビーム８は、試料６への印加電位（絶対値：Ｅｓ）によって減速され、試料表面への入射時には「Ｅｂ−Ｅｓ」の加速電圧となる。
【００３１】
従って、各電圧（電位）が上記条件を満たす状態となっていれば、当該減速後の加速電圧（「Ｅｂ−Ｅｓ」）となった電子ビーム８は、試料６の表面に入射した後、試料６中で散乱していき、試料６の裏面側でも確実に散乱電子を発生させる。この散乱電子のうちで、仕事関数分のエネルギーを失って試料６の裏面側から発生した二次電子９が二次電子放出像の検出時における検出対象となる。
【００３２】
このように電子ビーム８の入射に応じて試料６の裏面側から発生した二次電子９は、上記負電位が印加されている試料６とグランド電位とされた加速電極７との電位差によって加速される。
【００３３】
すなわち、二次電子９は、試料６と加速電極７との間における等電位線に対して直交する方向に加速される。このようにして加速された二次電子９は、試料裏面側に位置する試料保持手段５の孔を通過し、下流側に配置されている加速電極７の方へ加速される。
【００３４】
そして、該二次電子９は、加速電極７の開口７ａを通過し、その下流側にある対物レンズ３及び結像レンズ４を通過して電子検出器１０の検出面に到達する。該二次電子９による二次電子放射像の検出時（二次電子放出像の観察モード時）においては、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件は、ＣＰＵ１３によって、二次電子９が電子検出器１０の検出面で結像されるように駆動制御されている。
【００３５】
すなわち、試料６からの二次電子９は、静電レンズとしての機能を有する加速電極７と対物レンズ３によって、一旦結像レンズ４の手前で集束し、その後、結像レンズ４によって電子検出器１０の検出面に結像される。この結果、当該検出面には、二次電子９に基づく像（二次電子放出像）が結像される。
【００３６】
電子検出器１０は、該像を二次元での輝度情報として検出し、これに基づく輝度データを画像処理部１１に出力する。画像処理部１１は、該輝度データに基づき画像データを作成する。該画像データは、画像処理部１１からバスライン１２を介して画像メモリ（図示せず）に送られて格納される。
【００３７】
画像メモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１３によって読み出され、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、該画像データに基づく画像の表示を行う。本装置のオペレータは、表示部１５に表示された画像（二次電子放出像）を目視にて確認することにより、試料６についての二次電子放出像の観察を行うことができる。
【００３８】
なお、各駆動条件等のデータは、メモリ１４に記憶されている。ＣＰＵ１３は、適用される各駆動条件をメモリ１４から読み出して、各駆動部１ａ〜４ａ及び電源部５ａの制御を行う。
【００３９】
以上が、本装置における試料の二次電子放出像の検出時における動作である。次に、本装置における試料の透過電子像の検出時における動作について説明する。
【００４０】
上述の動作により、試料６の二次電子放出像の観察を行った後、オペレータは入力部１６の操作を実行し、透過電子像の観察モードへの切換を行う。当該切換の指令信号は、入力部１６からバスライン１２を介してＣＰＵ１３に送られる。
【００４１】
ＣＰＵ１３は、当該切換指令に基づき、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件の変更を行う。すなわち、ＣＰＵ１３は、メモリ１４に記憶されている透過電子像検出時における対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件（このときの電子ビーム８の試料６への照射条件等に対応する透過電子像検出時での対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件）を読み出して、該励磁条件に基づき対物レンズ３及び結像レンズ４の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ１３は、試料６への印加電位をグランド電位に変更する。このとき、電子銃８及び集束レンズ２の駆動条件を変える必要はない。
【００４２】
これにより、電子検出器１０の検出面には、電子ビーム８の照射に応じて試料６を透過した透過電子が結像される。この結果、当該検出面には、該透過電子に基づく像（透過電子像）が結像される。
【００４３】
電子検出器１０は、上記と同様に、該像を二次元での輝度情報として検出し、これに基づく輝度データを画像処理部１１に出力する。画像処理部１１は、該輝度データに基づき画像データを作成する。該画像データは、画像処理部１１からバスライン１２を介して画像メモリ（図示せず）に送られて格納される。
【００４４】
画像メモリに格納された画像データは、ＣＰＵ１３によって読み出され、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、該画像データに基づく画像の表示を行う。本装置のオペレータは、表示部１５に表示された画像（透過電子像）を目視にて確認することにより、試料６についての透過電子像の観察を行うことができる。
【００４５】
なお、当該画像メモリに格納されている二次電子放出像の画像データと透過電子像の画像データの双方をＣＰＵ１３が読み出して、表示部１５によりこれらの像を並べて表示するようにすることもできる。オペレータは、これらの像の観察・比較を容易に行うことができる。
【００４６】
以上が、本発明における第１実施例の説明である。次に、本発明における第２実施例について説明する。
【００４７】
図２は、本発明の第２実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。同図に示す荷電粒子ビームでは、図１に示す構成に加えて、集束レンズ２と試料保持手段５との間に偏向器２１が備えられ、この偏向器２１を駆動するための駆動部２１ａが設けられている。偏向器２１は、バスライン１２（図１参照）に接続されており、バスライン１２を介してＣＰＵ１３（図１参照）により駆動制御される。偏向器２１は、電子銃１から試料６までの電子ビーム８の照射系の軸合せを行うために設置されている。
【００４８】
この第２実施例では、試料６の二次電子放出像の検出時においては、集束レンズ２を通過した電子ビーム８を、偏向器２１の偏向作用により、光軸２０に対して斜め方向となるように試料６に入射させる。図中の８ａは、当該偏向後の電子ビームを示している。試料６には、第１実施例と同様に、所定の負電位が印加されている。
【００４９】
このような構成・動作によれば、偏向後の電子ビーム８ａは、試料６の表面に対して斜めに入射し、これにより試料６の裏面側から発生した二次電子９は、上述と同様に下流側に加速されて電子検出器１０の検出面上に結像される。
【００５０】
この二次電子放出像の取得時において、試料６の裏面側から出てくる透過電子は、光軸２０に対して斜め方向に進むこととなる。この透過電子は、二次電子９に比べて運動エネルギーが高いので、試料６と加速電極７との間の等電位線に対して直交する方向に進まずに、下流側の結像系の軸から外れていくこととなる。
【００５１】
従って、試料６からの透過電子が電子検出器１０の検出面に到達することを確実に防ぐことができ、より良好な二次電子放出像を取得することができる。
【００５２】
なお、この第２実施例において、試料６の透過電子像を取得する際には、偏向器２１による偏向条件を変えて、集束レンズ２から試料６に向かう電子ビーム８の進行方向を上記光軸２０に合せるようにする。そして、第１実施例と同様の動作によって、透過電子像を取得することができる。
【００５３】
さらに、図３を参照して、本発明における第３実施例について説明する。図３は、本発明の第３実施例における荷電粒子ビーム装置の要部を示す図である。同図に示す荷電粒子ビーム装置では、図１に示す構成に加えて、対物レンズ３と結像レンズ４との間にエネルギーアナライザ２２が備えられ、このエネルギーアナライザ２２を駆動するための駆動部２２ａが設けられている。駆動部２２ａは、上記と同様にバスライン１２（図１参照）に接続されており、バスライン１２を介してＣＰＵ１３（図１参照）により駆動制御される。
【００５４】
このような構成によれば、第１実施例と同様に、試料６に所定の負電位を印加した状態で二次電子放出像の取得を行う際に、試料６からの二次電子９は、対物レンズ３を通過後、エネルギーアナライザ２２に入射する。
【００５５】
該エネルギーアナライザ２２では、入射した二次電子９の中で特定のエネルギーを有する二次電子を選択して、該選択された二次電子９ａのみが結像レンズ４を介して電子検出器の検出面に到達して結像される。
【００５６】
これによれば、選択された特定のエネルギーを有する二次電子９ａのみに基づく二次電子放出像の取得を行うことができる。なお、該選択された二次電子９ａの量が少ない場合には、電子検出器１０からの出力信号を増幅するとともに、電子検出器１０の検出面上での露光時間（二次電子９ａに晒される時間）を長く設定するようにしてもよい。
【００５７】
なお、このような構成によれば、透過電子像の取得時においても、透過電子を対象に別途設定された特定のエネルギーを有する透過電子に基づく透過電子像の取得を行うことも可能となる。
【００５８】
以上、第１実施例から第３実施例について説明した。さらに、これら各実施例における変形例について、以下に説明する。
【００５９】
上記各実施例では、二次電子放出像の取得時において、試料６には試料保持手段５を介して負電位が印加され、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０はグランド電位となっていた。
【００６０】
これに対して、変形例として、二次電子放出像の取得時において、試料６を試料保持手段５を介してグランド電位とし、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０を所定の正電位とすることも考えられる。この場合には、グランド電位の試料６の裏面側から発生した二次電子９は、正電位の加速電極７によって下流側に加速されて、電子検出器１０の検出面に到達して結像することとなる。
【００６１】
また、この変形例において、透過電子像の取得時には、試料６には、試料保持手段５を介して当該正電位が印加されることとなる。
【００６２】
当該変形例を達成すためには、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び電子検出器１０に対する電圧印加手段を設置する必要がある。該電圧印加手段は、ＣＰＵ１３によって制御されることとなる。
【００６３】
なお、上記各実施例及び変形例において、電子検出器１０の検出面として、蛍光板を用いることも可能である。
【００６４】
以上詳述したように、本発明における荷電粒子ビーム装置は、荷電粒子ビーム源１と、荷電粒子ビーム源１から放出された荷電粒子ビーム８を平行ビームにするための集束レンズ２と、集束レンズ２の下流側に配置された試料保持手段５と、試料保持手段５の下流側に配置された加速電極７と、加速電極７の下流側に配置された対物レンズ３と、対物レンズ３の下流側に配置された結像レンズ４と、結像レンズ４の下流側に配置された検出手段１０とを備え、試料保持手段５に保持された試料６の表面に集束レンズ２を介して荷電粒子ビーム８が照射され、これにより試料６の裏面側から発生した二次電子９が加速電極７によって下流側に加速され、該加速された二次電子９が対物レンズ３及び結像レンズ４を介して検出手段１０に到達し、これにより検出手段１０上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ３及び結像レンズ４の励磁条件を切り替えることによって、試料６からの透過電子を検出手段１０上に結像させ、これによる試料６の透過電子像の検出を行うことができる。
【００６５】
上記構成において、二次電子放出像の検出時に、試料６には試料保持手段５を介して負電位が印加され、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び検出手段１０はグランド電位とすることができる（この場合、透過電子像の検出時においては、上述したように試料６はグランド電位とされることが望ましいが、当該負電位のままでも透過電子像の検出を行うことは可能である）。
【００６６】
また一方、上記構成において、二次電子放出像の検出時に、試料６は試料保持手段５を介してグランド電位となっており、加速電極７、対物レンズ３、結像レンズ４及び検出手段１０には正電位が印加されるようにすることもできる（この場合、透過電子像の検出時においては、上述したように試料６は当該正電位とされることが望ましいが、グランド電位のままでも透過電子像の検出を行うことは可能である）。
【００６７】
さらに、集束レンズ２と試料保持手段５との間に偏向器２１を配置し、二次電子放出像の検出時には、偏向器２１による偏向作用によって、集束レンズ２を通過した荷電粒子ビーム８を、光軸２０に対して斜め方向となるように試料６に入射させることもできる。
【００６８】
そして、対物レンズ３と結像レンズ４との間にエネルギーアナライザ２２を配置し、対物レンズ３を通過した試料６からの二次電子又は透過電子の中で特定のエネルギーを有する電子がエネルギーアナライザ２２によって選択され、これにより選択された電子が結像レンズ４を介して検出手段１０に到達して結像するようにすることもできる。
【００６９】
本発明においては、上記の構成により、オペレータは１台の装置を用いて、試料の二次電子放出像及び透過電子像の二種類を取得し、同一装置で観察・比較ができるので、高価な装置を２台用意する必要がなく、高額な費用の発生を抑えることができる。
【００７０】
また、一方の像の取得から他方の像の取得へと切り替える際に、試料を真空から取り出す必要がないので、試料の汚染や変質が生じる心配が少ない。
【符号の説明】
【００７１】
１…電子銃（荷電粒子ビーム源）、２…集束レンズ、３…対物レンズ、４…結像レンズ、５…試料保持手段、６…試料、７…加速電極、８…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、９…二次電子、１０…電子検出器（検出器）、１１…画像処理部、１２…バスライン、１３…ＣＰＵ、１４…メモリ、１５…表示部、１６…入力、２１…偏向器、２２…エネルギーアナライザ、１ａ〜４ａ…駆動部、５ａ…電源部、２１ａ〜２２ａ…駆動部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを平行ビームにするための集束レンズと、集束レンズの下流側に配置された試料保持手段と、試料保持手段の下流側に配置された加速電極と、加速電極の下流側に配置された対物レンズと、対物レンズの下流側に配置された結像レンズと、結像レンズの下流側に配置された検出手段とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、試料保持手段に保持された試料の表面に集束レンズを介して荷電粒子ビームが照射され、これにより試料の裏面側から発生した二次電子が加速電極によって下流側に加速され、該加速された二次電子が対物レンズ及び結像レンズを介して検出手段に到達し、これにより検出手段上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ及び結像レンズの励磁条件を切り替えることによって、試料からの透過電子を検出手段上に結像させ、これによる試料の透過電子像の検出を行うことができることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
二次電子放出像の検出時において、試料には試料保持手段を介して負電位が印加され、加速電極、対物レンズ、結像レンズ及び検出手段はグランド電位となっていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
透過電子像の検出時において、試料はグランド電位となっていることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
二次電子放出像の検出時において、試料は試料保持手段を介してグランド電位となっており、加速電極、対物レンズ、結像レンズ及び検出手段には正電位が印加されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
透過電子像の検出時において、試料は当該正電位となっていることを特徴とする請求項４記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
集束レンズと試料保持手段との間には偏向器が配置されており、二次電子放出像の検出時には、偏向器による偏向作用によって、集束レンズを通過した荷電粒子ビームを、光軸に対して斜め方向となるように試料に入射させることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
対物レンズと結像レンズとの間にはエネルギーアナライザが配置されており、対物レンズを通過した試料からの二次電子又は透過電子の中で特定のエネルギーを有する電子がエネルギーアナライザによって選択され、これにより選択された電子が結像レンズを介して検出手段に到達して結像することを特徴とする請求項１乃至６何れか記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項１】
荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを平行ビームにするための集束レンズと、集束レンズの下流側に配置された試料保持手段と、試料保持手段の下流側に配置された加速電極と、加速電極の下流側に配置された対物レンズと、対物レンズの下流側に配置された結像レンズと、結像レンズの下流側に配置された検出手段とを備えた荷電粒子ビーム装置であって、試料保持手段に保持された試料の表面に集束レンズを介して荷電粒子ビームが照射され、これにより試料の裏面側から発生した二次電子が加速電極によって下流側に加速され、該加速された二次電子が対物レンズ及び結像レンズを介して検出手段に到達し、これにより検出手段上で結像された二次電子放出像の検出を行うことができるとともに、対物レンズ及び結像レンズの励磁条件を切り替えることによって、試料からの透過電子を検出手段上に結像させ、これによる試料の透過電子像の検出を行うことができることを特徴とする荷電粒子ビーム装置。
【請求項２】
二次電子放出像の検出時において、試料には試料保持手段を介して負電位が印加され、加速電極、対物レンズ、結像レンズ及び検出手段はグランド電位となっていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項３】
透過電子像の検出時において、試料はグランド電位となっていることを特徴とする請求項２記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項４】
二次電子放出像の検出時において、試料は試料保持手段を介してグランド電位となっており、加速電極、対物レンズ、結像レンズ及び検出手段には正電位が印加されていることを特徴とする請求項１記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項５】
透過電子像の検出時において、試料は当該正電位となっていることを特徴とする請求項４記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項６】
集束レンズと試料保持手段との間には偏向器が配置されており、二次電子放出像の検出時には、偏向器による偏向作用によって、集束レンズを通過した荷電粒子ビームを、光軸に対して斜め方向となるように試料に入射させることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の荷電粒子ビーム装置。
【請求項７】
対物レンズと結像レンズとの間にはエネルギーアナライザが配置されており、対物レンズを通過した試料からの二次電子又は透過電子の中で特定のエネルギーを有する電子がエネルギーアナライザによって選択され、これにより選択された電子が結像レンズを介して検出手段に到達して結像することを特徴とする請求項１乃至６何れか記載の荷電粒子ビーム装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−３９７７（Ｐ２０１２−３９７７Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３８３５２（Ｐ２０１０−１３８３５２）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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