(57)【要約】【課題】対物レンズの上方に電子検出器が配置された構成からなる電子線装置において、被検出電子をそのエネルギー帯ごとに分けて検出できる電子線装置を提供する。【解決手段】所定の加速電圧により加速された電子線を放出する電子線源１と、電子線源１から放出された電子線を集束して試料１１に照射するための対物レンズ９と、集束された電子線を試料上で走査するための走査コイル８と、電子線の走査に応じて試料から発生し、対物レンズを通過した被検出電子を検出するための電子検出手段４１とを具備した電子線装置であって、電子検出手段４１は、電子線の軌道に沿って配列され、それぞれ異なる電圧が印加される複数のメッシュ電極３〜７と、相対向するメッシュ電極の各間隙から抽出される被検出電子３３〜３７を該間隙ごとに検出する電子検出器２２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の加速電圧により加速された電子線を放出する電子線源と、電子線源から放出された電子線を集束して試料に照射するための対物レンズと、集束された電子線を試料上で走査するための走査コイルと、電子線の走査に応じて試料から発生し、対物レンズを通過した被検出電子を検出するための電子検出手段とを具備した電子線装置であって、電子検出手段は、電子線の軌道に沿って配列され、それぞれ異なる電圧が印加される複数のメッシュ電極と、相対向するメッシュ電極の各間隙から抽出される被検出電子を該間隙ごとに検出する電子検出器とを備えることを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
電子検出器は、前記間隙ごとに抽出される被検出電子に応じた光を発光する発光部と、発光部に接続され、前記間隙ごとに抽出される被検出電子に応じた各光を個別に導光する導光部と、導光部に接続され、導光部により導光された各光を電気信号に変換する光電変換部とを有することを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項３】
電子検出器は、最上段に位置するメッシュ電極を通過して抽出される被検出電子をさらに検出することを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項４】
電子検出器は、前記間隙ごとに抽出される被検出電子及び最上段に位置するメッシュ電極を通過して抽出される被検出電子に応じた光を発光する発光部と、発光部に接続され、前記間隙ごとに抽出される被検出電子及び最上段に位置するメッシュ電極を通過して抽出される被検出電子に応じた各光を個別に導光する導光部と、導光部に接続され、導光部により導光された各光を電気信号に変換する光電変換部とを有することを特徴とする請求項３記載の電子線装置。
【請求項５】
導光部には、導光する各光に対応した反射層が設けられており、反射層が相対向するそれぞれの間隙において光が進むことにより、個別に光が導光されることを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の電子線装置。
【請求項６】
各メッシュ電極の周囲を囲うとともに、各メッシュ電極と電子検出器との間に位置する部分に複数の孔が形成された接地電極を備えることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の電子線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査電子顕微鏡等の電子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査電子顕微鏡において、電子銃等の電子線源から加速されて放出された一次電子線は、対物レンズによるレンズ作用によって、プローブ径が試料面上で小さくなるようにその焦点が合わされる。この状態で、電子線は、試料面上で二次元的に走査され、これにより試料から発生する二次電子や反射電子等の被検出電子が信号として検出される。
【０００３】
このような被検出電子を検出するための電子検出器は、対物レンズの下方、又は対物レンズの上方に設置される。
【０００４】
電子検出器により検出された被検出電子に基づく検出信号は、画像信号として増幅され、画像処理手段に送られる。画像処理手段は、この検出信号に基づいて、画像データを作成する。
【０００５】
画像データは、ディスプレイを備える表示手段に送られる。表示手段は、画像データに基づく画像（走査像）を表示する。
【０００６】
ここで、電子検出器が対物レンズの上方に設置された装置において、該電子検出器が一次電子線の軸上に配置される例は少ない。通常の場合では、電子検出器は、一次電子線の軸上から外れた位置に設置されることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この場合、試料から発生して上昇した被検出電子を電子検出器側に偏向させて該電子検出器により検出する。
【０００８】
また、試料から発生して上昇した被検出電子を反射板に入射させ、これにより反射板から発生する二次電子を電子検出器により検出することも行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
一方、電子検出器を一次電子線の軸上に配置する場合には、半導体素子からなる電子検出器、又はシンチレータを備える電子検出器を配置するようにしている。
【００１０】
上記のような各走査電子顕微鏡において、被検出電子をそのエネルギー帯ごとに分けて抽出して検出することが検討されている。
【００１１】
しかしながら、対物レンズの上方に電子検出器を設置し、エネルギー帯ごとに分けて被検出電子を検出する場合において、電子線鏡筒内部での対物レンズの上方における空間的制限により、検出対象のエネルギー帯の異なる二種以上の電子検出器を配置することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２４０１６８号公報
【特許文献２】特開平９−１７１７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来技術における走査電子顕微鏡では、エネルギー帯ごとに分けて被検出電子を検出するために、対物レンズの上方に二種以上の電子検出器を設置することは困難であった。
【００１４】
従って、エネルギー帯の異なる被検出電子を同時に検出し、これによる複数種類の画像取得をすることができなかった。
【００１５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、対物レンズの上方に電子検出器が配置された構成からなる電子線装置において、被検出電子をそのエネルギー帯ごとに分けて検出することのできる電子線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】
【００１６】
本発明に基づく電子線装置は、所定の加速電圧により加速された電子線を放出する電子線源と、電子線源から放出された電子線を集束して試料に照射するための対物レンズと、集束された電子線を試料上で走査するための走査コイルと、電子線の走査に応じて試料から発生し、対物レンズを通過した被検出電子を検出するための電子検出手段とを具備した電子線装置であって、電子検出手段は、電子線の軌道に沿って配列され、それぞれ異なる電圧が印加される複数のメッシュ電極と、相対向するメッシュ電極の各間隙から抽出される被検出電子を該間隙ごとに検出する電子検出器とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、対物レンズを通過した被検出電子を検出するための電子検出手段が、電子線の軌道に沿って配列されてそれぞれ異なる電圧が印加される複数のメッシュ電極と、当該複数のメッシュ電極の配列において相対向するメッシュ電極の各間隙から抽出される被検出電子を該間隙ごとに検出する電子検出器とを備えている。
【００１８】
ここで、各メッシュ電極には異なる電圧が印加されるので、相対向するメッシュ電極の各間隙から抽出される被検出電子は、それぞれ各印加電圧に応じたエネルギー帯に対応することとなる。
【００１９】
従って、該間隙ごとに被検出電子を電子検出器によって検出することにより、被検出電子をそのエネルギー帯ごとに分けて検出することができる。
【００２０】
これにより、エネルギー帯の異なる被検出電子を同時に検出して、これに基づく複数種類の画像（走査像）の取得を同時に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における電子線装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明における実施の形態について説明する。図１は、本発明に基づく電子線装置を示す概略構成図である。この電子線装置は、走査電子顕微鏡の構成を備えている。
【００２３】
同図において、電子線源となる電子銃１からは、所定の加速電圧により加速された電子線２０が、一次線として試料１１に向けて放出される。電子銃１から放出された電子線２０は、まず集束レンズ２により、絞り１０の位置において集束される。
【００２４】
このようにして集束された電子線２０において、絞り１０に設けられた開口１０ａを通過した電子線２０は、電子検出手段４１を構成する各メッシュ電極３〜７を通過し、その後段側にある走査コイル８及び対物レンズ９を介して試料１１に照射される。ここで、各メッシュ電極３〜７のそれぞれの中央部には、電子線２０が通過できる開口部（図示せず）が設けられている。なお、各メッシュ電極３〜７に元々備えられているメッシュ構造の開口を電子線２０が通過可能であれば、当該開口部を設ける必要はない。
【００２５】
対物レンズ９は、対物レンズ９を通過した電子線２０を試料１１上で集束する。これにより、試料面上で、集束された電子線２０からなる電子プローブが形成される。この結果、集束された電子線２０が試料１１に照射される。このとき、走査コイル８は、試料面上で電子線２０（電子プローブ）を走査する。
【００２６】
なお、電子銃１、集束レンズ２、絞り１０、電子検出手段４１、走査コイル８及び対物レンズ９は、電子線鏡筒４２に備えられている。ここで、集束レンズ２、走査コイル８及び対物レンズ９の外側面は接地電位となっており、絞り１０も接地電位となっている。また、対物レンズ９は、セミインレンズ型の対物レンズとなっている。
【００２７】
電子線鏡筒４２内において、絞り１０と走査コイル８との間に配置されたメッシュ電極３〜７は、電子線２０の軌道に沿って所定ピッチにて配列されている。これにより、メッシュ電極３〜７は、複数段（図１においては、５段）の構成として設置されている。各メッシュ電極３〜７は、メッシュを構成する多数の開口が設けられた板状の部材からなる。メッシュ電極３〜７には、それぞれ異なる電圧が印加されることにより、後述する試料１１からの被検出電子３０をエネルギー帯ごとに分別する作用を備える。このように多段構成とされたメッシュ電極３〜７により、メッシュ電極群が構成される。
【００２８】
これらメッシュ電極３〜７の周囲には、筒状の接地電極１９が配置されている。この接地電極１９の一部には、複数の孔が形成された網状部１９ａが設けられている。そして、この網状部１９ａと対向するように、電子検出器２２が配置されている。これらメッシュ電極３〜７、接地電極１９及び電子検出器２２により、電子検出手段４１が構成される。
【００２９】
電子検出器２２は、複数段（図１においては、５段）のライトガイド（導光部）２３〜２７を備えている。各ライトガイド２３〜２７において、接地電極１９の網状部１９ａに対面する側（一端側）には、シンチレータ（発光部）２１が設けられている。シンチレータ２１は、ライトガイド２３〜２７の各一端側に蛍光体を含む液体シンチレータを塗布して固化することにより設けられる。また、液体シンチレータの他に、単結晶シンチレータ若しくはプラスチックシンチレータを用いることもできる。
【００３０】
ライトガイド２３〜２７は、メッシュ電極３〜７の配列ピッチに合わせて配列されており、隣接するメッシュ電極の間隙の位置及び最上段に位置するメッシュ電極３の上面の位置にそれぞれ対応するように配置されている。すなわち、隣接するメッシュ電極６，７の間隙に対応する位置にライトガイド２７が配置されており、隣接するメッシュ電極５，６の間隙に対応する位置にライトガイド２６が配置されている。
【００３１】
同様に、隣接するメッシュ電極４，５の間隙に対応する位置にライトガイド２５が配置されており、隣接するメッシュ電極３，４の間隙に対応する位置にライトガイド２４が配置されている。そして、最上段のメッシュ電極３の上面に対応する位置にライトガイド２３が配置されている。
【００３２】
ここで、シンチレータ２１の周囲部には、リング状の吸引電極２９が配置されている。この吸引電極２９には、１０ｋＶ程度の所定の正電圧が印加され、接地電極１９内で各メッシュ電極３〜７によってエネルギー帯ごとに分別された被検出電子３３〜３７を網状部１９ａを介してシンチレータ２１に引き寄せる作用を備える。
【００３３】
電子検出器２２において、各ライトガイド２３〜２７の他端側には光電子増倍管（光電変換部）２８が設けられている。ここで、各ライトガイド２３〜２７には反射層がそれぞれ設けられている。この反射層は、各ライトガイド２３〜２７の一端側から他端側に至る各側面を覆う反射面を構成する。これにより、シンチレータ２１からの光（シンチレーション光）を、各ライトガイド２３〜２７ごとに別々の経路で光電子増倍管２８に導くことができる。
【００３４】
このような構成により、エネルギー帯ごとに分別された被検出電子３３〜３７に基づいてシンチレータ２１が発光した各光（光信号）は、各ライトガイド２３〜２７によってそれぞれ個別に光電子増倍管２８に導光される。この結果、試料から発生した被検出電子３０をエネルギー帯ごとに分別して検出することが可能となる。
【００３５】
そして、光電子増倍管２８は、光電面が分割・多チャンネル化されており、各ライトガイド２３〜２７ごとに受けた光信号を、それぞれ別々に光電変換及び増幅することができる。このようにして得られた光電変換及び増幅後の電気信号（検出信号）は、各信号ごとに、画像処理を行うための画像データ作成部１８に送られる。
【００３６】
画像データ作成部１８は、バスライン１２に接続されており、各検出信号に基づいて得られるそれぞれの画像（走査像）の画像データを作成し、当該各画像データをバスライン１２に出力する。このようにして画像データ作成部１８から出力された各画像データは、バスライン１２を介して、画像データ記憶部１７に送られる。画像データ記憶部１７は、送られた各画像データを記憶する。なお、バスライン１２にはＣＰＵ１３が接続されており、ＣＰＵ１３は、バスライン１２を介して画像データ作成部１８及び画像データ記憶部１７の制御を行う。
【００３７】
ここで、上述した電子銃１、集束コイル２、各メッシュ電極３〜７、走査コイル８及び対物レンズ９には、図示するように、それぞれ対応する各電源１ａ〜９ａが接続されている。各電源１ａ〜９ａは、バスライン１２に接続されており、バスライン１２を介してＣＰＵ１３により制御される。
【００３８】
すなわち、電子銃１には、所定の加速電圧とされた電子線２０が放出されるように、電源１ａから所定の駆動用電力が供給される。集束レンズ２には、電子線２０を絞り１０の位置で集束させるための所定の励磁を起こさせるように、電源２ａから所定の駆動用電流が供給される。電源１ａ及び電源２ａには、バスライン１２を介して、それぞれの駆動信号がＣＰＵ１３より供給される。
【００３９】
また、対物レンズ９には、対物レンズ９を通過する電子線２０を試料１１上で集束させるための所定の励磁を起こさせるように、電源９ａから所定の駆動用電流が供給される。走査コイル８には、試料１１上で集束された電子線２０を所定領域で走査するための所定の走査用電流が電源８ａから供給される。電源８ａ及び電源９ａには、バスライン１２を介して、それぞれの駆動信号がＣＰＵ１３より供給される。
【００４０】
そして、各メッシュ電極３〜７には、上段側（すなわち、最下段のメッシュ電極７から最上段のメッシュ電極３に向かう側）に位置するのに応じて、高い負電位に順次近づくように、対応する電源３ａ〜７ａからそれぞれ所定の電圧が印加される。電源３ａ〜７ａには、バスライン１２を介して、それぞれの駆動信号がＣＰＵ１３から供給される。
【００４１】
例えば、最下段のメッシュ電極７には、電源７ａにより−５０Ｖの電圧を印加し、その上段のメッシュ電極６には、電源６ａにより−１００Ｖの電圧を印加する。さらに、中段のメッシュ電極５には、電源５ａにより−２００Ｖの電圧を印加し、その上段のメッシュ電極４には、電源４ａにより−３００Ｖの電圧を印加する。そして、最上段のメッシュ電極３には、電源３ａにより−４００Ｖの電圧を印加する。この場合には、上段側に向かう程、メッシュ電極３〜７に印加される電圧は、負の高い電位（マイナス方向での高い電位）に設定される。
【００４２】
また、別の例としては、最下段のメッシュ電極７には、電源７ａにより＋１００Ｖの電圧を印加し、その上段のメッシュ電極６には、電源６ａにより＋５０Ｖの電圧を印加する。さらに、中段のメッシュ電極５には、電源５ａにより接地電位（±０Ｖ）を印加し、その上段のメッシュ電極４には、電源４ａにより−５０Ｖの電圧を印加する。そして、最上段のメッシュ電極３には、電源３ａにより−１００Ｖの電圧を印加する。この場合には、下段側では正の電位が印加されているが、下段側から上段側に向かうにつれて、零電位を経てマイナス方向での高い電位となるように設定される。
【００４３】
ここで、ＣＰＵ１３にはメモリ１４が接続されており、メッシュ電極３〜７への各設定電圧のデータが格納されている。また、電子銃１、集束レンズ２、走査コイル８及び対物レンズ９の各駆動条件のデータもメモリ１４に格納されている。ＣＰＵ１３は、装置の動作時に対応する各データをメモリ１４から読み出して、各電源１ａ〜９ａの制御を行う。
【００４４】
さらに、バスライン１２には、表示部１５が接続されている。表示部１５には、ＣＰＵ１３の制御によって、画像データ記憶部１７内から読み出された画像データが送られる。表示部１５は、当該画像データに基づく画像の表示を行う。
【００４５】
また、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手段及びキーボード等のキー入力手段を備えている。本装置のオペレータは、入力部１６の操作を行うことにより、データの入力や動作の指定等を行うことができる。
【００４６】
以上が、本発明における電子線装置の構成である。次に、動作について説明する。
【００４７】
電子銃１から放出された電子線２０は、集束レンズ２により集束されて絞り１０の開口１０ａを通過する。絞り１０の開口１０ａを通過した電子線２０は、多段構成とされたメッシュ電極３〜７（メッシュ電極群）を通過し、走査コイル８及び対物レンズ９を介して試料１１に照射される。
【００４８】
対物レンズ９は、電子線２０を試料１１上で細く集束させる。これにより、集束された電子線２０が試料１１に照射される。このとき、走査コイル８は、集束された電子線２０を試料面上で走査する。
【００４９】
このようにして電子線２０が照射された試料１１からは、二次電子及び反射電子等を含む被検出電子３０が発生する。被検出電子３０は、セミインレンズ型の対物レンズ９から発生される磁界若しくはそれに付随する電界により捕獲されて、対物レンズ９の内部を上昇する。
【００５０】
対物レンズ９の内部を上昇した被検出電子３０は、走査コイル８を通過した後、電子検出手段４１を構成するメッシュ電極３〜７からなるメッシュ電極群に到達する。被検出電子３０は、メッシュ電極群において、エネルギー帯ごとに分別される。
【００５１】
すなわち、最下段のメッシュ電極７を通過した後その上段のメッシュ電極６を通過しない被検出電子３７は、当該メッシュ電極６，７の間隙から、接地電極１９の網状部１９ａを介してシンチレータ２１側に抽出される。また、メッシュ電極６を通過した後その上段のメッシュ電極７を通過しない被検出電子３６は、当該メッシュ電極５，６の間隙から網状部１９ａを介して抽出される。
【００５２】
同様に、メッシュ電極５を通過した後その上段のメッシュ電極４を通過しない被検出電子３５は、当該メッシュ電極４，５の間隙から網状部１９ａを介して抽出される。さらに、メッシュ電極４を通過した後その上段（最上段）のメッシュ電極３を通過しない被検出電子３４は、当該メッシュ電極３，４の間隙から網状部１９ａを介して抽出される。そして、最上段のメッシュ電極３を通過した被検出電子３３は、当該メッシュ電極３の上面から網状部１９ａを介して抽出される。
【００５３】
このようにして抽出された各被検出電子３３〜３７は、エネルギー帯ごとに分別された状態となっている。すなわち、メッシュ電極６，７の間隙から抽出された被検出電子３７は、メッシュ電極群に入射した被検出電子３０の中で、最も低いエネルギー帯（以下、エネルギー帯Ｅという）の範囲に含まれる。また、メッシュ電極５，６の間隙から抽出された被検出電子３６は、上記エネルギー帯Ｅに対して、その次に高いエネルギー帯（以下、エネルギー帯Ｄという）の範囲に含まれることとなる。
【００５４】
同様に、メッシュ電極４，５の間隙から抽出された被検出電子３５は、上記エネルギー帯Ｄに対して、その次に高いエネルギー帯（以下、エネルギー帯Ｃという）の範囲に含まれる。さらに、メッシュ電極３，４の間隙から抽出された被検出電子３４は、上記エネルギー帯Ｃに対して、その次に高いエネルギー帯（以下、エネルギー帯Ｂという）の範囲に含まれる。そして、メッシュ電極３の上面から抽出された被検出電子３３は、上記エネルギー帯Ｂに対して、その次に高いエネルギー帯（以下、エネルギー帯Ａという）の範囲に含まれることとなる。すなわち、上記各エネルギー帯Ａ〜Ｅは、エネルギー帯Ｅからエネルギー帯Ａに向かうに従って、順次高いエネルギー帯となっている。
【００５５】
このように各エネルギー帯Ａ〜Ｅのそれぞれに分別された各被検出電子３３〜３７は、電子検出器２２の吸引電極２９が形成する電界により、接地電極１９の網状部１９ａを介して、シンチレータ２１に到達する。
【００５６】
シンチレータ２１は、これら被検出電子３３〜３７の各入射量に応じたシンチレーション光を発生する。各被検出電子３３〜３７の入射量に応じた各シンチレーション光は、各ライトガイド２３〜２７によって、光信号として別々の経路にて光電子増倍管２８に導かれる。
【００５７】
光電子増倍管２８は、各ライトガイド２３〜２７ごとに受けた光信号（シンチレーション光）を、それぞれ個別に光電変換及び増幅する。光電変換及び増幅後の各電気信号は、検出信号として各信号ごとに画像データ作成部１８に送られる。
【００５８】
ここで、画像データ作成部１８には、ＣＰＵ１３より、走査コイル８を駆動するための駆動信号（走査信号に対応する信号）が供給されている。画像データ作成部１８は、当該駆動信号と上記各検出信号とを同期させることによって、各被検出電子３３〜３７ごとに得られる各走査像の画像データを作成する。当該各画像データは、バスライン１２を介して、画像データ記憶部１７に一旦記憶される。
【００５９】
続いて、ＣＰＵ１３は、画像データ記憶部１７に記憶された各画像データの読み出しを行い、表示部１５に各画像データを送る。表示部１５は、各画像データに基づく画像の表示を行う。
【００６０】
このようにして表示される各画像は、上記各エネルギー帯Ａ〜Ｅに対応する各被検出電子３３〜３７ごとに検出される走査像となっている。従って、オペレータは、エネルギー帯ごとに分別された被検出電子３３〜３７に基づく各走査像の観察を行うことができる。これにより、試料１１から発生した被検出電子３０のエネルギーの違いに起因して得られることなる試料情報を取得することができる。
【００６１】
このとき、被検出電子３０のうちで最下段のメッシュ電極７に到達しない被検出電子３７ａを検出する場合には、図示するごとく、メッシュ電極７の下側に対応する位置にライトガイド２７ａを配置することができる。このライトガイド２７ａで検出される被検出電子３７ａは、上記エネルギー帯Ｅよりも低いエネルギー帯に属する。
【００６２】
このような構成により、例えば、比較的エネルギーの低い二次電子に対応するエネルギー帯の範囲に属する被検出電子に基づく走査像においては、試料の表面凹凸情報を良好に取得することができる。また、二次電子のエネルギーよりも高い反射電子に対応するエネルギー帯の範囲に属する被検出電子に基づく走査像においては、試料の組成情報を良好に取得することができる。
【００６３】
また、ＣＰＵ１３の制御により、画像データ作成部１８内で、複数の画像データの加減算を行うことによって、試料１１に関する新しい情報を含む走査像の取得及び表示を行うこともできる。
【００６４】
なお、上記実施の形態においては、メッシュ電極３〜７において、上段側に位置するのに応じて負電位の度合が高くなるように印加電圧を設定していたが、任意の電圧を印加するようにすることも可能である。例えば、所望とするエネルギー帯の範囲に属する被検出電子のみを検出するようにすることもできる。
【００６５】
さらに、電子線鏡筒４２の設計時においてその長さに余裕があれば、所定のメッシュ電極を間に挟んで、上下別々に多段に配置された複数の電子検出器によって被検出電子の検出を行うこともできる。
【００６６】
また、光電子増倍管２８の各チャネルごとの出力において、増幅率の相違が生じる場合には、光電子増倍管２８と画像データ作成部１８との間に、当該各チャネル出力を個別に増幅調整可能な増幅器（図示せず）を配置することも可能である。これにより、画像データ作成部１８において、当該各チャネル出力ごとの画像データを最適に作成することができる。
【００６７】
このように、本発明における電子線装置は、所定の加速電圧により加速された電子線２０を放出する電子線源１と、電子線源１から放出された電子線２０を集束して試料１１に照射するための対物レンズ９と、集束された電子線２０を試料１１上で走査するための走査コイル８と、電子線２０の走査に応じて試料１１から発生し、対物レンズ９を通過した被検出電子３０を検出するための電子検出手段４１とを具備し、電子検出手段４１は、電子線２０の軌道に沿って配列され、それぞれ異なる電圧が印加される複数のメッシュ電極３〜７と、相対向するメッシュ電極３〜７の各間隙から抽出される被検出電子３４〜３７を該間隙ごとに検出する電子検出器２２とを備えている。
【００６８】
さらに、電子検出器２２は、最上段に位置するメッシュ電極３を通過して抽出される被検出電子３３を検出することができる。
【００６９】
ここで、電子検出器２２は、該間隙ごとに抽出される被検出電子３４〜３７及び最上段に位置するメッシュ電極３を通過して抽出される被検出電子３３に応じた光を発光する発光部２１と、発光部２１に接続され、該間隙ごとに抽出される被検出電子３４〜３７及び最上段に位置するメッシュ電極３を通過して抽出される被検出電子３３に応じた各光を個別に導光する導光部２３〜２７と、導光部２３〜２７に接続され、導光部２３〜２７により導光された各光を個別に電気信号に変換する光電変換部２８とを備えている。
【００７０】
導光部２３〜２７には、導光する各光に対応した反射層が個別に設けられており、反射層が相対向するそれぞれの間隙において光が進むことにより、個別に光が光電変換部２８に導光される。
【００７１】
また、各メッシュ電極３〜７の周囲には、これらを囲うとともに、各メッシュ電極３〜７と電子検出器２２との間に位置する部分に複数の孔が形成された網状部１９ａを備える接地電極が配置されている。
【００７２】
本発明においては、このようにメッシュ電極３〜７を多段に配置することにより、被検出電子３０のエネルギー幅を選択して検出することができる。すなわち、各メッシュ電極３〜７へ供給される各印加電圧をＣＰＵ１３によって制御することにより、抽出される被検出電子のエネルギー帯を選択することができる。
【００７３】
また、導光部２３〜２７の内部に反射層を設けることにより、全体として一本の導光体によって、各エネルギー帯ごとに光信号を別々に光電子増倍管２８に送ることができる。これにより、被検出電子３０の検出系を小型化することができる。
【００７４】
さらに、吸引電極２９へ印加される高電圧は、各被検出電子３３〜３７が入射する発光部２１の検出面において同電位で良いので、当該高電圧を共通として一度に印加することができる。
【００７５】
そして、光電子増倍管２８の光電面が多チャンネルに分割されているので、エネルギー帯の異なる被検出電子に基づく画像を同時に取得するとともに、これらの画像を同時に表示することができる。
【００７６】
ここで、各画像の加減算を行う場合には、画像データ作成部１８により同時に行うことができる。
【００７７】
さらに、各導光部２３〜２７には反射層が設けられているので、導光部２３〜２７の軸がずれた場合でも、各被検出電子３３〜３７に基づく各光信号を、別々の経路にて良好に光電子増倍管２８へ導光することができる。
【００７８】
また、筒状の接地電極１９における網状部１９ａを複数箇所設け、各箇所に対応してそれぞれ電子検出器２２を設置するように構成すれば、検出方向に起因する影響を受けない画像を取得することもできる。
【符号の説明】
【００７９】
１…電子銃（電子線源）、２…集束レンズ、３〜７…メッシュ電極、８…走査コイル、９…対物レンズ、１０…絞り、１１…試料、１２…バスライン、１３…ＣＰＵ、１４…メモリ、１５…表示部、１６…入力部、１７…画像データ記憶部、１８…画像データ作成部、１９…接地電極、２０…電子線、２１…シンチレータ（発光部）、２２…電子検出器、２３〜２７，２７ａ…ライトガイド（導光部）、２８…光電子増倍管（光電変換部）、２９…吸引電極、３０，３３〜３７，３７ａ…被検出電子、４１…電子検出手段、４２…電子線鏡筒、１ａ〜９ａ電源、１０ａ…開口、１９ａ…網状部
【図１】
2010218781.tif 000003