(57)【要約】【課題】高精度に試料表面の磁化分布を分析可能な表面分析装置及び分析方法を提供する。【解決手段】試料２から放出され、ターゲット３に衝突して散乱された２次電子を、複数の測定位置に配置された電子検出器４−１〜４−４により検出し、回転部５により、試料面に対して垂直方向を回転軸として各電子検出器４−１〜４−４を回転させて、次の測定位置に移動させて２次電子の検出処理を繰り返させ、演算処理部７が、それぞれの測定位置における、電子検出器４−１〜４−４の検出値の加算値をもとに、２次電子のスピン成分を算出する。【選択図】図１
2010112944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、
散乱された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、
試料面に対して垂直方向を回転軸として、各前記電子検出器を回転させ複数の測定位置に移動させる回転部と、
それぞれの前記測定位置における、複数の前記電子検出器の検出値の加算値をもとに、前記２次電子のスピン成分を算出する演算処理部と、
を有することを特徴とする表面分析装置。
【請求項２】
前記試料における１次電子線の各照射位置あたりの前記２次電子の計測時間をＴ、前記測定位置の数をｍとした場合、前記回転部は、前記電子検出器の各前記測定位置での１回の計測時間をＴ／ｍとするように、前記電子検出器を回転させることを特徴とする請求項１記載の表面分析装置。
【請求項３】
前記試料における１次電子線の各照射位置あたりの前記２次電子の総計測時間をＴ、同一の前記試料への前記１次電子線の照射回数をｎ（ｎ≧２）、前記測定位置の数をｍとした場合、前記回転部は、前記電子検出器の各前記測定位置での１回の計測時間をＴ／（ｎ×ｍ）とするように、前記電子検出器を回転させることを特徴とする請求項１記載の表面分析装置。
【請求項４】
試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、
パルス電圧が印加され、前記試料から放出されるビーム状の前記２次電子をパルス化して、前記金属標的の方向に引き込む引き込み電極と、
前記引き込み電極に前記パルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記金属標的で散乱されパルス化された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、
を有することを特徴とする表面分析装置。
【請求項５】
前記パルス電圧供給部は、時定数を調整して立ち上がり時間または立ち下がり時間を増加させた前記パルス電圧を前記引き込み電極に印加し、前記引き込み電極を通過する前記２次電子の速度成分分布を広げること特徴とする請求項４記載の表面分析装置。
【請求項６】
前記引き込み電極で引き込んだ前記２次電子を前記金属標的上で１次元走査または２次元走査させる偏向部を有し、前記電子検出器は複数の検出チャネルを有し前記金属標的上の異なる位置で散乱した前記２次電子を検出することを特徴とする請求項４または５のいずれか一項に記載の表面分析装置。
【請求項７】
試料から放出され、金属標的に衝突して散乱された２次電子を、複数の測定位置に配置された複数の電子検出器により検出し、
回転部により、試料面に対して垂直方向を回転軸として各前記電子検出器を回転させて、次の前記測定位置に移動させて前記２次電子の検出処理を繰り返させ、
それぞれの前記測定位置における、複数の前記電子検出器の検出値の加算値をもとに、前記２次電子のスピン成分を算出することを特徴とする分析方法。
【請求項８】
試料から放出される２次電子を金属標的の方向に引き込むための引き込み電極にパルス電圧を印加して前記２次電子をパルス化し、
前記金属標的で散乱されパルス化された前記２次電子を電子検出器で検出することを特徴とする分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面分析装置及び分析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性体試料表面の磁化ベクトルを分析する分析装置として、２次電子の偏極（スピンの偏り）を測定する電子スピン分析器と、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）とを組み合わせたスピン偏極ＳＥＭが知られている。
【０００３】
スピン偏極ＳＥＭでは、試料表面に１次電子線を照射し、磁化情報をもつ２次電子を放出させる。そして、放出された２次電子を金属標的（ターゲット）に衝突させ、ターゲットの周りに配置された複数の電子検出器で検出する。ここで、各方向に配置された電子検出器で検出される２次電子の計数差によって、試料表面の磁気ベクトルの向きを知ることができる。
【０００４】
なお、電子１個の電荷は極めて小さいため、一般的に電子検出器では、チャネルトロンなどに代表される電子増倍管などを用いて入射電子を増倍させて、入射電子１個に相当する増倍電子量として検出する。
【０００５】
近年、たとえば、磁気記録においては高密度化が進み、磁気ヘッドサイズ、記録パターンも微細化が進んでいる。このため、微細な磁区構造を有する試料を高分解能で分析できる分析技術の需要が高まっている。スピン偏極ＳＥＭは、電子顕微鏡のもつ優れた分解能で磁区像を観察することができる。また、磁化ベクトル方向の直接測定など、磁気力顕微鏡などにはない分析能力を有している。スピン偏極ＳＥＭは、従来は基礎物理研究用装置として用いられることが主であったが、近年、高密度磁気記録技術の開発といった産業用として用いられ始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−１７７５３９号公報
【特許文献２】特開平１１−１１１２０９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】早川、小池、松山、「スピン偏極走査電子顕微鏡」、電子顕微鏡  vol.22, No.3, 1988年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、スピン偏極ＳＥＭの電子検出器は検出効率が低いため、できるだけ正確に入射した電子数に対応した計数値を得る必要があるが、電子検出器で正確な計数値を得ることは難しく、分析精度を向上させることが困難であった。
【０００９】
上記の点を鑑みて、本発明は、高精度に試料表面の磁化分布を分析可能な表面分析装置及び分析方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、以下のような構成を有する表面分析装置が提供される。この表面分析装置は、試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、散乱された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、試料面に対して垂直方向を回転軸として、各前記電子検出器を回転させ複数の測定位置に移動させる回転部と、それぞれの前記測定位置における、複数の前記電子検出器の検出値の加算値をもとに、前記２次電子のスピン成分を算出する演算処理部と、を有する。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、以下のような構成を有する表面分析装置が提供される。この表面分析装置は、試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、パルス電圧が印加され、前記試料から放出されるビーム状の前記２次電子をパルス化して、前記金属標的の方向に引き込む引き込み電極と、前記引き込み電極に前記パルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、前記金属標的で散乱されパルス化された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
開示の表面分析装置及び分析方法によれば、高精度で試料表面の磁化分布を分析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態の表面分析装置の主要部の概略構成を示す図である。
【図２】電子検出器及び信号処理部の構成例を示す図である。
【図３】４つの電子検出器の配置を模式的に示した上面図である。
【図４】第１の実施の形態の表面分析装置の一例の構成を示す図である。
【図５】画素加算方式を用いた分析方法を示すフローチャートである。
【図６】２次電子の検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】面加算方式を用いた分析方法を示すフローチャートである。
【図８】分析方法の他の例を示すフローチャートである。
【図９】入射電子の検出の様子を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態の表面分析装置の主要部の概略構成を示す図である。
【図１１】引き込み電極に印加される電圧の差異によって引き込まれる２次電子の違いを示す図である。
【図１２】引き込み電極に印加するパルス電圧の変形例を示す図である。
【図１３】第２の実施の形態の表面分析装置の一例の構成を示す図である。
【図１４】２次電子パルスを１次元で走査する様子を示す図である。
【図１５】２次電子パルスを２次元で走査する様子を示す図である。
【図１６】多チャンネル電子検出器の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の表面分析装置及び分析方法の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
表面分析装置の電子検出器で正確な入射電子の計数値を得ることが難しい原因として、たとえば、以下のようなものが挙げられる。
【００１５】
１つ目の原因は、ターゲットの周囲に配置された複数の電子検出器における計数値が、電子増倍管の増倍率のずれなどにより、ばらつくというものである。これにより、各方向に配置された電子検出器間での２次電子の計数差にも、上記のばらつきによるオフセット成分が重畳され、分析精度の低下を招く。
【００１６】
２つ目の原因は、複数の電子が電子検出器に入射される間隔が短い場合、たとえば、２つの電子が同時に電子検出器に入射された場合、電子検出器の計数値は１とカウントされてしまう場合があるというものである（詳細は後述する）。
【００１７】
以下では、まず上記１つ目の原因による分析精度の低下を防止する表面分析装置及び分析方法を説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の表面分析装置の主要部の概略構成を示す図である。
【００１８】
表面分析装置１は、照射された１次電子線により試料２の表面から放出される２次電子を衝突させるターゲット３と、ターゲット３で散乱された２次電子を検出する電子検出器４−１，４−２，４−３，４−４と、を有している。さらに、表面分析装置１は、電子検出器４−１〜４−４を回転させる回転部５、信号処理部６及び演算処理部７を有している。
【００１９】
ターゲット３には、たとえば、Ａｕ（金）、Ｕ（ウラン）などの重金属が用いられる。また、ターゲット３には、２次電子を加速して衝突させるために、たとえば、２０ｋＶ〜１２０ｋＶ程度の電圧が印加される。
【００２０】
電子検出器４−１〜４−４は、ターゲット３において、スピン成分によるスピン軌道相互作用に応じた角度で散乱される２次電子を検出するために、ターゲット３の周囲に一定間隔で４つ配置されている。
【００２１】
回転部５は、たとえば、±３６０°回転、または、±１８０°回転可能なモータであり、試料面に対して垂直方向を回転軸として、電子検出器４−１〜４−４を回転させる。たとえば、図１に示すようなＸＹＺ座標系を設定した場合、Ｚ軸を回転軸とする。
【００２２】
図２は、電子検出器及び信号処理部の構成例を示す図である。
図１の電子検出器４−１〜４−４は、たとえば、チャネルトロン電子増倍管４ａである。
【００２３】
信号処理部６は、プリアンプ６ａ、ディスクリミネータ（波高弁別器）６ｂ及びカウンタ６ｃを有している。
入射される１個の２次電子８の電荷は極めて小さいため、チャネルトロン電子増倍管４ａとプリアンプ６ａにより増倍し、電荷量が一定量を超えた場合、１個の２次電子８が入射されたと見なし、ディスクリミネータ６ｂが１つのパルスを出力するようにしている。
【００２４】
カウンタ６ｃは、ディスクリミネータ６ｂから出力されるパルス数を計数し、計数値をチャネルトロン電子増倍管４ａに入射された電子数として出力する。
なお、電子検出器４−１〜４−４として、電子増倍管の一種であるＭＣＰ（Micro-Channel Plate）を用いてもよい。
【００２５】
図１の演算処理部７は、信号処理部６から出力される電子検出器４−１〜４−４の検出値から、２次電子のスピン成分を算出する。
次に、図１に示す表面分析装置１の動作を説明する。
【００２６】
まず、比較例として電子検出器４−１〜４−４を回転させない場合について説明する。
図３は、４つの電子検出器の配置を模式的に示した上面図である。
ターゲット３の位置を中心としたＸ−Ｙ座標において、２次電子のスピンのｘ成分を検出するために、Ｘ軸上のＸ＋の位置に電子検出器４−１、Ｘ−の位置に電子検出器４−３が配置されている。また、スピンのｙ成分を検出するために、Ｙ軸上のＹ＋の位置に電子検出器４−２が配置され、Ｙ−の位置に電子検出器４−４が配置されている。
【００２７】
電子検出器４−１〜４−４で検出される検出値（電子数）を、ＳＤ１〜ＳＤ４とすると、スピンｘ成分Ｓｘとスピンｙ成分Ｓｙは、演算処理部７にて以下のように求められる。
Ｓｘ＝（ＳＤ１−ＳＤ３）        （１）
Ｓｙ＝（ＳＤ２−ＳＤ４）        （２）
スピンｘ成分Ｓｘと、ｙ成分Ｓｙは、試料２の１次電子線の照射位置の磁気ベクトルのｘ成分と、ｙ成分とに相当し、Ｓｘ，Ｓｙを求めることで、試料２の表面の磁化分布を分析することができる。
【００２８】
しかしながら、電子検出器４−１〜４−４の増倍率のずれがあると、正しいスピン成分が得られない。
これを防止するために、本実施の形態の表面分析装置１では、回転部５は、試料面に対して垂直方向を回転軸として電子検出器４−１〜４−４を回転させ、複数の測定位置に移動させる。
【００２９】
たとえば、図３で示した電子検出器４−１〜４−４の配置の場合、回転部５は、電子検出器４−１をＸ＋の位置からＹ＋，Ｘ−，Ｙ−と移動させていき、それぞれの測定位置で２次電子の検出を行わせる。電子検出器４−１〜４−４は、たとえば、共通の部材に接続されており、それぞれが連動して４つの測定位置（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）に移動し、４つの測定位置にて同時に検出が行われる。
【００３０】
各測定位置における電子検出器４−１〜４−４の検出結果の加算値を、（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｘ＋，（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｘ−，（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｙ＋，（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｙ−とする。このとき、スピン成分は、演算処理部７にて以下のように求められる。
Ｓｘ＝｛（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｘ＋｝−｛（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｘ−｝        （３）
Ｓｙ＝｛（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｙ＋｝−｛（ＳＤ１＋ＳＤ２＋ＳＤ３＋ＳＤ４）＿Ｙ−｝        （４）
このように、本実施の形態の表面分析装置１では、それぞれの測定位置において、電子検出器４−１〜４−４を用いて検出した２次電子の検出値の総和を用いてスピン成分を求めるので、電子検出器４−１〜４−４間の増倍率のばらつきの影響を低減できる。これにより、高精度で試料表面の磁化分布を分析することが可能になる。
【００３１】
以下、図１に示した主要部を含む表面分析装置の全体構成の一例を示す。
図４は、第１の実施の形態の表面分析装置の一例の構成を示す図である。
表面分析装置１０は、真空チャンバ１１を具備しており、前述した複数の電子検出器４−１〜４−４とターゲット３を有する電子スピン分析器１２と、試料台１３が真空チャンバ１１内に設置されている。試料表面に１次電子線を照射し、試料表面の磁化情報をもつ２次電子を放出させるためのＳＥＭ鏡筒１４も真空チャンバ１１内に導入される。
【００３２】
真空チャンバ１１外には、回転機構１５、回転機構制御回路１６、検出器制御回路１７、検出信号処理回路１８、試料台制御回路１９、ビーム走査系制御回路２０、電子光学系制御回路２１が設けられる。さらに、制御計算機２２と制御計算機２２に接続された表示装置２３が設けられる。
【００３３】
回転機構１５は、たとえば、モータであり、その駆動軸とフィードスルーなどにより接続された電子スピン分析器１２の電子検出器４−１〜４−４を回転させる。なお、回転機構１５は、真空チャンバ１１内に設けてもよい。回転機構１５は、たとえば、±３６０°、あるいは、±１８０°回転可能なものを用いる。
【００３４】
回転機構制御回路１６は、回転機構１５を制御する。たとえば、電子検出器４−１〜４−４を回転させ、図３で示したような測定位置で停止するように制御する。
検出器制御回路１７は、電子スピン分析器１２を制御する。たとえば、図１に示したターゲット３に印加する電圧を制御する。また、電子検出器４−１〜４−４において、２次電子を増倍させるために、たとえば、高精度高圧電源を用いてゲインの調整を行う。
【００３５】
検出信号処理回路１８は、図１及び図２で示した信号処理部６に対応し、プリアンプ６ａ、ディスクリミネータ６ｂ、カウンタ６ｃを有しており、各測定位置での電子検出器４−１〜４−４からの検出信号（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−検出信号）を処理する。なお、検出信号処理回路１８は、ディスクリミネータ６ｂにおいて、電子１個分に対応するパルスを生成するために必要とされる電荷量の閾値を変化させることで、ゲインの調整を行うことができる。その場合、検出器制御回路１７は、高精度高圧電源によるゲインの調整を行わなくてもよい。
【００３６】
試料台制御回路１９は、真空チャンバ１１内の試料台１３の位置の制御を行う。
ビーム走査系制御回路２０は、ＳＥＭ鏡筒１４を制御して、試料表面における１次電子線の照射位置を決める。
【００３７】
電子光学系制御回路２１は、ＳＥＭ鏡筒１４から試料に照射する１次電子線の加速電圧や電子線電流などを調整する。
制御計算機２２は、たとえば、コンピュータである。各制御回路を制御するとともに、たとえば、図１で示した演算処理部７の機能を有し、検出信号処理回路１８で処理された検出信号をもとに、スピン成分の算出などを行う。
【００３８】
表示装置２３は、制御計算機２２でのスピン成分の分析結果などを表示する。
なお、上記の構成のほかにも、表面分析装置１０には、真空度を計測するための計測ヘッドなどが設けられる場合もあるが、図示を省略している。
【００３９】
以下、図４で示した表面分析装置１０の動作（分析方法）を説明する。
図５は、画素加算方式を用いた分析方法を示すフローチャートである。
画素加算方式を用いた分析方法は、試料表面における１次電子線の照射位置ごとに、分析に必要な２次電子の量を得る方式である。
【００４０】
まず、初期設定が行われる（ステップＳ１）。ここでは、制御計算機２２の制御のもと、検出器制御回路１７は、電子スピン分析器１２に印加する電圧の設定を行う。また、ビーム走査系制御回路２０や電子光学系制御回路２１は、照射する１次電子線の走査範囲、加速電圧または電子線電流などを設定する。また、図示しない真空ポンプにより、真空チャンバ１１内が排気される。
【００４１】
次に、制御計算機２２の制御のもと、ビーム走査系制御回路２０は、ＳＥＭ鏡筒１４による１次電子線の照射位置のＹ座標を決める（ステップＳ２）。なお、座標系は、たとえば、図１に示したように設定されており、試料表面における１次電子線の照射位置はＸ−Ｙ座標で示される。
【００４２】
次に、制御計算機２２の制御のもと、ビーム走査系制御回路２０は、ＳＥＭ鏡筒１４による１次電子線の照射位置のＸ座標を決める（ステップＳ３）。これによって１次電子線の照射位置が決まる。
【００４３】
１次電子線の照射位置が決まりＳＥＭ鏡筒１４から１次電子線が試料に照射されると、試料表面から２次電子が放出され、電子スピン分析器１２を用いた２次電子の検出処理が開始される（ステップＳ４）。検出結果は、たとえば、検出信号処理回路１８を介して、制御計算機２２に送信され、制御計算機２２のＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶部に格納される。２次電子の検出処理の詳細については後述する。
【００４４】
ビーム走査系制御回路２０は、照射位置のＸ方向のスキャンが終了しているか否かを判定し（ステップＳ５）、Ｘ方向のスキャンが終了していない場合には、１次電子線の照射位置のＸ座標を更新する（ステップＳ６）。その後は、ステップＳ３からの処理を繰り返す。Ｘ方向のスキャンが終了した場合には、ビーム走査系制御回路２０は、Ｙ方向のスキャンが終了しているか否かを判定する（ステップＳ７）。そして、ビーム走査系制御回路２０は、Ｙ方向のスキャンが終了していない場合には、１次電子線の照射位置のＹ座標を更新する（ステップＳ８）。その後は、ステップＳ２からの処理を繰り返す。
【００４５】
Ｙ方向のスキャンが終了した場合、制御計算機２２は、格納された２次電子の検出結果から、１次電子線の照射位置ごとに、前述した４つの測定位置における電子検出器４−１〜４−４の検出結果の加算値を求める。そして、式（３），（４）から、その照射位置から放出された２次電子のスピン成分を算出し、スピン成分から一意に決まる試料表面の磁化ベクトルを分析する（ステップＳ９）。制御計算機２２は、たとえば、各照射位置での磁化ベクトルを表示装置２３に表示させるようにしてもよい。
【００４６】
次に、上記のステップＳ４の処理である２次電子の検出処理を説明する。
図６は、２次電子の検出処理の流れを示すフローチャートである。
制御計算機２２の制御のもと、回転機構制御回路１６は、回転機構１５を回転させて、電子スピン分析器１２の電子検出器４−１〜４−４を、図３で示したような４つの測定位置（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）に設定する（ステップＳ１０）。
【００４７】
次に、検出信号処理回路１８は、一定期間における４つの測定位置での電子検出器４−１〜４−４で検出された電子数を計数する（ステップＳ１１）。具体的には、検出信号処理回路１８は、電子検出器４−１〜４−４での２次電子の検出結果（Ｘ＋検出信号、Ｘ−検出信号、Ｙ＋検出信号、Ｙ−検出信号）を受信する。そして、図２に示したようなプリアンプ６ａで各検出信号を増幅したのち、ディスクリミネータ６ｂ及びカウンタ６ｃにより、各電子検出器４−１〜４−４に入力されたとみなす電子数（ＳＤ１〜ＳＤ４）を計数する（ステップＳ１１）。
【００４８】
なお、試料表面における１次電子線の各照射位置で、分析に必要な量の電子数を得るための計測時間をＴとすると、回転機構１５は、電子検出器４−１〜４−４による各測定位置での１回の計測時間を、Ｔ／４となるように電子検出器４−１〜４−４を回転させる。これにより、電子検出器４−１〜４−４を固定して検出する場合と同等の時間で計測を行うことができ、２次電子の計測時間の増加を防ぐことができる。
【００４９】
分析に必要な量の電子数を得るための計測時間Ｔは、検査対象の磁性体試料や、照射する１次電子線の加速電圧や、電子線電流に応じて適宜決定される。たとえば、１次電子線の加速電圧や電子線電流が大きい場合には、より多く２次電子が放出されるので、計測時間Ｔは短くてすむ。
【００５０】
次に、回転機構制御回路１６は、電子検出器４−１〜４−４がそれぞれ全測定位置での検出が終了したか否かを判定し（ステップＳ１２）、終了していなければ電子検出器４−１〜４−４を回転させ、次の測定位置に移動させる（ステップＳ１３）。その後は、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。
【００５１】
全測定位置での検出が終了した場合には検出処理を終了する。
なお、電子検出器４−１〜４−４を回転させている間は、そのまま試料に１次電子線を照射し続けてもよいが、電子数の計数は行わない。たとえば、カウンタ６ｃでの計数を停止する。また、たとえば、ビーム走査系制御回路２０がＳＥＭ鏡筒１４を制御して、１次電子線の照射方向を調節して、試料に照射されないようにしてもよい。
【００５２】
次に、面加算方式を用いた分析方法を説明する。
図７は、面加算方式を用いた分析方法を示すフローチャートである。
面加算方式は、同一の試料表面に対して、１次電子線を複数回スキャンさせて照射して、分析に必要な２次電子の量を得る方式である。
【００５３】
まず、初期設定を行う（ステップＳ２１）。ここでは、制御計算機２２の制御のもと、検出器制御回路１７は、電子スピン分析器１２に印加する電圧の設定を行う。また、ビーム走査系制御回路２０や電子光学系制御回路２１は、照射する１次電子線の走査範囲、加速電圧または電子線電流などを設定する。さらに、分析に必要な２次電子の量を得るための同一の試料表面に対して行う１次電子線の照射回数（面加算回数）を設定する。
【００５４】
ステップＳ２２〜Ｓ２８の処理は、図５に示した分析方法のステップＳ２〜Ｓ８の処理と同じである。
ステップＳ２７の処理で、Ｙ方向のスキャンが終了したと判定された場合には、ビーム走査系制御回路２０は、設定された面加算回数のスキャンが終了したか否か判定する（ステップＳ２９）。ここで、終了していないと判定された場合には、ステップＳ２２からの処理が繰り返される。
【００５５】
面加算回数のスキャンが終了した場合、制御計算機２２は、格納された２次電子の検出結果から、照射位置ごとに、前述した４つの測定位置における電子検出器４−１〜４−４の検出結果の加算値を求める。そして、制御計算機２２は、式（３），（４）から、その照射位置から放出された２次電子のスピン成分を算出し、スピン成分から一意に決まる試料表面の磁化ベクトルを分析する（ステップＳ３０）。
【００５６】
なお、ステップＳ２４の２次電子検出処理については、図６で示したフローと同じであるが、面加算方式の分析方法の場合、電子検出器４−１〜４−４による各測定位置あたりの１回の計測時間は、以下のように、画素加算方式の場合よりも短くなる。
【００５７】
試料表面における１次電子線の各照射位置で、分析に必要な量の電子数を得るための総計測時間をＴ、面加算回数をｎ回とすると、ビーム走査系制御回路２０は、Ｔ／ｎ時間ごとに照射位置を更新させる。本実施の形態の分析方法では、回転機構１５は、このＴ／ｎ時間の間に、電子検出器４−１〜４−４を、４つの測定位置に移動させて計測させるので、各測定位置での１回の計測時間は、Ｔ／（４ｎ）となる。
【００５８】
このような面加算方式を用いた分析方法によれば、電子検出器４−１〜４−４を固定して検出する場合と同等の時間で、２次電子の計測を行うことができ、計測時間の増加を防ぐことができる。また、Ｔ／ｎ時間ごとに、照射位置をスキャンさせるので、１つの照射位置に、長時間１次電子線が照射されることを防止でき、表面状態の変化を抑制することができる。
【００５９】
次に、分析方法の他の例を説明する。
図８は、分析方法の他の例を示すフローチャートである。
図８で示される分析方法は、電子検出器４−１〜４−４の測定位置を固定したままで、試料表面の走査範囲に対し１次電子線を照射して２次電子の計測を行い、終了したら電子検出器４−１〜４−４を回転させ、２次電子の計測を繰り返す方式である。
【００６０】
ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理は、図５に示した分析方法のステップＳ１〜Ｓ３の処理と同じである。
ステップＳ３３の処理で、１次電子線の照射位置が決まりＳＥＭ鏡筒１４から１次電子線が試料に照射されると、それぞれの測定位置で固定した電子検出器４−１〜４−４が、試料表面から放出されターゲット３で散乱される２次電子を検出する。そして、検出信号処理回路１８は、各測定位置で固定した電子検出器４−１〜４−４からの検出信号をもとに、各測定位置における２次電子数をカウントする（ステップＳ３４）。
【００６１】
ステップＳ３５〜Ｓ３８の処理は、図５で示した分析方法のステップＳ５〜Ｓ８の処理と同じである。走査範囲のスキャンが終了した場合には、回転機構制御回路１６の制御のもと、回転機構１５は、電子検出器４−１〜４−４を次の測定位置まで回転する（ステップＳ３９）。
【００６２】
回転機構制御回路１６は、制御計算機２２は、すべての測定位置での検出が終了したか否かを判定し（ステップＳ４０）、終了していなければ、ステップＳ３２からの処理を繰り返させる。
【００６３】
全測定位置でのスキャンが終了した場合、制御計算機２２は、格納された２次電子の検出結果から、照射位置ごとに、４つの測定位置における電子検出器４−１〜４−４の検出結果の加算値を求める。そして、制御計算機２２は、式（３），（４）から、その照射位置から放出された２次電子のスピン成分を算出し、スピン成分から一意に決まる試料表面の磁化ベクトルを分析する（ステップＳ４１）。
【００６４】
なお、ステップＳ３４の計測時間は、試料表面における１次電子線の各照射位置で、分析に必要な量の電子数を得るための計測時間をＴとすると、Ｔ／４とする。これにより、電子検出器４−１〜４−４を回転させて全測定位置での検出が終わったときに、各照射位置あたりの計測時間がＴとなり、十分な電子数を得ることができるとともに、計測時間の増加を防ぐことができる。
【００６５】
以上のように第１の実施の形態の表面分析装置１０及び分析方法では、複数の測定位置において、電子検出器４−１〜４−４が検出した２次電子の検出値の総和を用いてスピン成分を求める。これにより、電子検出器４−１〜４−４間の増倍率のばらつきの影響を低減でき、高精度で試料表面の磁化分布を分析することが可能になる。
【００６６】
なお、上記の図５、図７、図８で示した分析方法では、Ｙ座標を先に決めてＸ軸方向にスキャンする場合について説明したが、先にＸ座標を決めて、Ｙ軸方向にスキャンするようにしてもよいことはいうまでもない。
【００６７】
また、スピン成分の算出は、制御計算機２２のソフトウェアで行うようにしてもよいが、検出信号処理回路１８でハードウェア的に行うようにしてもよい。
ところで、制御計算機２２または検出信号処理回路１８は、電子検出器４−１〜４−４間の増倍率のばらつきを補正するための補正値をあらかじめ求めて、実測定時に補正値をもとに各電子検出器４−１〜４−４の検出値を補正するようにしてもよい。補正値は以下のように求められる。
【００６８】
ビーム走査系制御回路２０は、ＳＥＭ鏡筒１４を制御して、試料表面で磁化していない位置、あるいは試料台１３に１次電子線を照射させる。このとき、放出される２次電子のスピン方向はランダムになる。
【００６９】
回転機構制御回路１６は、回転機構１５により電子検出器４−１〜４−４を回転させて、図３で示したような各測定位置（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）で２次電子の計測を行わせる。
【００７０】
ここで、電子検出器４−１の各測定位置での検出値を（Ｓｄ１＿Ｘ＋，Ｓｄ１＿Ｘ−，Ｓｄ１＿Ｙ＋，Ｓｄ１＿Ｙ−）、電子検出器４−２の各測定位置での検出値を（Ｓｄ２＿Ｘ＋，Ｓｄ２＿Ｘ−，Ｓｄ２＿Ｙ＋，Ｓｄ２＿Ｙ−）とする。また、電子検出器４−３の各測定位置での検出値を（Ｓｄ３＿Ｘ＋，Ｓｄ３＿Ｘ−，Ｓｄ３＿Ｙ＋，Ｓｄ３＿Ｙ−）、電子検出器４−４の各測定位置での検出値を（Ｓｄ４＿Ｘ＋，Ｓｄ４＿Ｘ−，Ｓｄ４＿Ｙ＋，Ｓｄ４＿Ｙ−）とする。
【００７１】
このとき、制御計算機２２または検出信号処理回路１８は、各電子検出器４−１〜４−４の検出値の平均値ＳＤＡ１〜ＳＤＡ４を、以下の式から求める。
ＳＤＡ１＝｛（Ｓｄ１＿Ｘ＋）＋（Ｓｄ１＿Ｘ−）＋（Ｓｄ１＿Ｙ＋）＋（Ｓｄ１＿Ｙ−）｝／４        （５）
ＳＤＡ２＝｛（Ｓｄ２＿Ｘ＋）＋（Ｓｄ２＿Ｘ−）＋（Ｓｄ２＿Ｙ＋）＋（Ｓｄ２＿Ｙ−）｝／４        （６）
ＳＤＡ３＝｛（Ｓｄ３＿Ｘ＋）＋（Ｓｄ３＿Ｘ−）＋（Ｓｄ３＿Ｙ＋）＋（Ｓｄ３＿Ｙ−）｝／４        （７）
ＳＤＡ４＝｛（Ｓｄ４＿Ｘ＋）＋（Ｓｄ４＿Ｘ−）＋（Ｓｄ４＿Ｙ＋）＋（Ｓｄ４＿Ｙ−）｝／４        （８）
次に、制御計算機２２または検出信号処理回路１８は、ＳＤＡ１〜ＳＤＡ４の平均値ＳＤＡ＝（ＳＤＡ１＋ＳＤＡ２＋ＳＤＡ３＋ＳＤＡ４）／４とＳＤＡ１〜ＳＤＡ４との比を、各電子検出器４−１〜４−４の補正値Ｐ１〜Ｐ４として求める。すなわち、補正値Ｐ１〜Ｐ４は、以下のように求まる。
Ｐ１＝ＳＤＡ１／ＳＤＡ        （９）
Ｐ２＝ＳＤＡ２／ＳＤＡ        （１０）
Ｐ３＝ＳＤＡ３／ＳＤＡ        （１１）
Ｐ４＝ＳＤＡ４／ＳＤＡ        （１２）
実測定時には、式（３），（４）におけるＳＤ１にＰ１、ＳＤ２にＰ２、ＳＤ３にＰ３、ＳＤ４にＰ４をそれぞれ乗算して用いることで、より精度よくスピン成分を算出することができる。
【００７２】
なお、この場合、実測定時には電子検出器４−１〜４−４を回転しなくても、式（１），（２）におけるＳＤ１〜ＳＤ４に上記補正値Ｐ１〜Ｐ４を乗算したものを用いることでも、精度よくスピン成分を算出することができる。
【００７３】
上記では、電子検出器が４つの場合について説明したがこの数に限定されるものではない。たとえば、図３で示した対向に配置される２つの電子検出器４−１，４−３のみを用いてもよい。
【００７４】
その場合も、回転機構制御回路１６は２つの電子検出器４−１，４−３のそれぞれを９０°ごとに回転させながら、Ｘ軸上またはＹ軸上の２つの測定位置にて同時に２次電子の検出を行わせる。そして、制御計算機２２は４つの測定位置（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）における電子検出器４−１，４−３の２次電子の検出値の加算値（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｘ＋，（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｘ−，（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｙ＋，（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｙ−を求める。スピン成分は、これらの加算値をもとに以下のように求められる。
Ｓｘ＝｛（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｘ＋｝−｛（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｘ−｝      （１３）
Ｓｙ＝｛（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｙ＋｝−｛（ＳＤ１＋ＳＤ３）＿Ｙ−｝      （１４）
すなわち、複数の電子検出器を回転させて、４つの測定位置（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）での検出値をもとめ、その加算値からスピン成分を求めることで、複数の電子検出器の増倍率のばらつきの影響を低減することができる。これにより、高精度で試料表面の磁化分布を分析することが可能になる。
【００７５】
なお、前述した補正値も、電子検出器が４つの場合と同様に、以下のように算出して、用いることができる。
電子検出器４−１の各測定位置での検出値を（Ｓｄ１＿Ｘ＋，Ｓｄ１＿Ｘ−，Ｓｄ１＿Ｙ＋，Ｓｄ１＿Ｙ−）、電子検出器４−３の各測定位置での検出値を（Ｓｄ３＿Ｘ＋，Ｓｄ３＿Ｘ−，Ｓｄ３＿Ｙ＋，Ｓｄ３＿Ｙ−）とする。このとき各電子検出器４−１，４−３の検出値の平均値ＳＤＡ１，ＳＤＡ３は、以下のようになる。
ＳＤＡ１＝｛（Ｓｄ１＿Ｘ＋）＋（Ｓｄ１＿Ｘ−）＋（Ｓｄ１＿Ｙ＋）＋（Ｓｄ１＿Ｙ−）｝／４        （１５）
ＳＤＡ３＝｛（Ｓｄ３＿Ｘ＋）＋（Ｓｄ３＿Ｘ−）＋（Ｓｄ３＿Ｙ＋）＋（Ｓｄ３＿Ｙ−）｝／４        （１６）
ＳＤＡ１，ＳＤＡ３の平均値ＳＤＡ＝（ＳＤＡ１＋ＳＤＡ３）／２とＳＤＡ１，ＳＤＡ３との比を、各電子検出器４−１，４−３の補正値Ｐ１，Ｐ３とする。すなわち、補正値Ｐ１，Ｐ３は、以下のようになる。
Ｐ１＝ＳＤＡ１／ＳＤＡ        （１７）
Ｐ３＝ＳＤＡ３／ＳＤＡ        （１８）
実測定時には、式（１３），（１４）におけるＳＤ１にＰ１、ＳＤ３にＰ３をそれぞれ乗算して用いることで、より精度よくスピン成分を算出することができる。
【００７６】
なお、上記では、２次電子の散乱方向分布を測定する電子検出器の測定位置を（Ｘ＋，Ｘ−，Ｙ＋，Ｙ−）の４つとしたが、４以上としてもよい。測定位置の数をｍとすると、図５で示した画素加算方式の分析方法や、図８で示した分析方法において、各測定位置での電子検出器の１回の測定時間は、Ｔ／ｍとなる。また、図７で示した面加算方式の分析方法では、各測定位置での電子検出器の１回の測定時間は、面加算回数をｎとすると、Ｔ／（ｎ×ｍ）となる。
【００７７】
その場合も、２次電子のスピン成分は、各測定位置における、複数の電子検出器の検出値の加算値をもとに算出することが可能である。
次に、表面分析装置の電子検出器で正確な入射電子（散乱２次電子）の計数値を得ることが難しい２つ目の要因について説明する。
【００７８】
図９は、入射電子の検出の様子を示す図であり、（Ａ）は１つの２次電子が電子検出器に入射した場合を示し、（Ｂ）は複数の２次電子が同時に電子検出器に入射した場合を示している。
【００７９】
図９（Ａ）に示すように、電子検出器４−１〜４−４であるチャネルトロン電子増倍管４ａに、１つの２次電子８が入射された場合、チャネルトロン電子増倍管４ａとプリアンプ６ａにより増倍される。そして、ディスクリミネータ６ｂは、電荷量が一定量を超えた場合に１つのパルスを出力し、カウンタ６ｃはこのパルスを、電子１つ分としてカウントする。
【００８０】
一方、図９（Ｂ）に示すように、チャネルトロン電子増倍管４ａに、２つの２次電子８ａ，８ｂが同時に入射された場合、チャネルトロン電子増倍管４ａの増倍電子数の上限や不感時間などにより、パルスが２つ出力されない。これによりカウントロスが発生する。
【００８１】
以下では、図９（Ｂ）に示すような、複数電子の電子検出器への同時入射時のカウントロスによる分析精度の低下を防止する表面分析装置及び分析方法を説明する。
（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態の表面分析装置の主要部の概略構成を示す図である。
【００８２】
図１と同じ構成要素については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
表面分析装置５０において、電子スピン分析器１２ａは、引き込み電極５１、ビーム偏向部５２、加速管５３を有している。また、表面分析装置５０は、引き込み電極５１にパルス電圧を印加するパルス電圧供給部５４を有している。なお、パルス電圧供給部５４は、電子スピン分析器１２ａに設けられていてもよい。また、電子検出器も４つに限定されるものではない。
【００８３】
引き込み電極５１にはパルス電圧が印加され、照射された１次電子により試料２の表面から放出されるビーム状の２次電子をパルス化して、電子スピン分析器１２ａ内のターゲット３の方向に引き込む。以下、パルス化された２次電子ビームを２次電子パルスと呼ぶ。
【００８４】
ビーム偏向部５２は引き込んだ２次電子パルスの収束や、走査偏向を行う。
加速管５３は２次電子パルスを加速させてターゲット３に衝突させる。
なお、パルス電圧供給部５４はパルス電圧の周期を、たとえば、チャネルトロン電子増倍管などの電子検出器４−１〜４−４内に電子が入射してから出力されるまでの増倍に要する時間Ｔｔまたは、電子検出器４−１〜４−４の不感時間Ｔｄから決定する。ＴｔやＴｄの間は電子が入射されても計数値としてカウンタ６ｃで取得されないため無駄となる。そのため、この期間は電子が入射されないように、パルス電圧供給部５４は、パルス電圧の半周期が、たとえば、ＴｔとＴｄのうち大きい方と等しいか、それ以上となるようにする。
【００８５】
図１１は、引き込み電極に印加される電圧の差異によって引き込まれる２次電子の違いを示す図である。図１１（Ａ）は、引き込み電極５１に直流電圧を印加した場合、図１１（Ｂ）は、引き込み電極５１にパルス電圧を印加した場合について示している。
【００８６】
図１１（Ａ）に示すように、引き込み電極５１に一定の直流電圧が印加される場合、引き込んだ２次電子はビーム状となる。これに対し、図１１（Ｂ）に示すように、引き込み電極５１にパルス電圧が印加される場合、引き込んだ２次電子ビームもパルス状となる。
【００８７】
このように、引き込んだ２次電子をパルス状にすることで、電子検出器４−１〜４−４で検出される散乱２次電子もパルス状となる。これにより、電子検出器４−１〜４−４に到達する２次電子の時間的な電子密度を小さくすることが可能になり、複数の２次電子が同時に１つの電子検出器に入射されることを抑制でき、電子数のカウントロスを抑制することができる。
【００８８】
電子検出器４−１〜４−４で検出され信号処理部６で計数された結果は、演算処理部７に入力され、ここで、式（１），（２）による演算が行われてスピンｘ成分Ｓｘとスピンｙ成分Ｓｙが求められる。
【００８９】
本実施の形態の表面分析装置５０では、電子検出器４−１〜４−４による電子数のカウントロスを抑制することができるので、スピンｘ成分Ｓｘとスピンｙ成分Ｓｙを精度よく求めることができ、高精度で試料２の表面の磁化分布を分析することができる。
【００９０】
なお、パルス電圧供給部５４は、図１１に示したような矩形パルスではなく、以下に示すようなパルス電圧を、引き込み電極５１に印加するようにしてもよい。
図１２は、引き込み電極に印加するパルス電圧の変形例を示す図である。
【００９１】
パルス電圧供給部５４は、時定数を調整してパルスの立ち上がり時間または立ち下がり時間を増加させ、図１２に示すような、チャープパルスのように鈍った波形のパルス電圧を生成するようにしてもよい。
【００９２】
２次電子は、引き込み電極５１を通過するタイミングの際の電極電圧に応じたエネルギーを受け取ることになる。つまり、引き込み電極５１を通過するタイミングの際の電極電圧が異なると、引き込まれる２次電子の速度も変わってくる。
【００９３】
そのため、パルス電圧供給部５４が図１２に示すようなパルス電圧を引き込み電極５１に印加することで、引き込んだ２次電子をパルス化できると同時に、２次電子パルスに含まれる電子の速度成分分布に広がりができる。これにより、１つのパルスに含まれる電子の空間密度を小さくすることができるので、２次電子が１つの電子検出器４−１〜４−４に同時に入力され、カウントロスが発生することをさらに抑制することができる。
【００９４】
以下、図１０に示した主要部を含む表面分析装置の全体構成の一例を示す。
図１３は、第２の実施の形態の表面分析装置の一例の構成を示す図である。
図４及び図１０で示した構成要素と同じものには同一符号を付している。図１３で示される表面分析装置６０は、前述の構成のほかに、レンズ５５、レンズ制御回路５６、偏向信号制御回路５７、加速電圧制御回路５８を有している。
【００９５】
レンズ５５は電子スピン分析器１２ｂ内に設けられ、引き込み電極５１によって引き込まれた２次電子を収束する。
レンズ制御回路５６はレンズ５５に印加する電圧を制御する。
【００９６】
偏向信号制御回路５７はビーム偏向部５２に印加する電圧を制御する。
加速電圧制御回路５８は加速管５３に印加する電圧を制御する。
パルス電圧供給部５４、レンズ制御回路５６、偏向信号制御回路５７及び加速電圧制御回路５８は、検出器制御回路１７によって制御されている。これらは、電子スピン分析器１２ｂに設けられていてもよい。
【００９７】
なお、図４で示したような真空チャンバ１１については図示を省略している。また、ターゲット３には、加速管５３における最終加速電圧と同等の、たとえば、２０ｋＶ〜１２０ｋＶ程度の電圧が印加されているが、その構成については図示を省略している。
【００９８】
以上のような表面分析装置６０を用いた分析処理は、図５、図７で示したフローチャートで説明したものとほぼ同じである。すなわち、制御計算機２２の制御のもと、初期設定及び１次電子線の照射位置が決定され、２次電子検出処理が行われる。
【００９９】
ＳＥＭ鏡筒１４から１次電子が試料２に照射されると、試料２の表面から２次電子が放出される。前述したように、引き込み電極５１には、パルス電圧供給部５４によりパルス電圧が印加されるため、引き込まれた２次電子はパルス状となる。２次電子パルスはレンズ５５によって収束され、ビーム偏向部５２、加速管５３を介してターゲット３に衝突する。
【０１００】
ターゲット３で散乱される２次電子は、それぞれの測定位置で固定された電子検出器４−１〜４−４で検出される。そして、検出信号処理回路１８は、電子検出器４−１〜４−４からの検出信号をもとに、各測定位置における２次電子数をカウントする。
【０１０１】
前述したように、パルス電圧で２次電子を引き込むことにより、電子検出器４−１〜４−４で検出される２次電子の時間的な電子密度を下げることが可能になり、複数の２次電子が同時に１つの電子検出器４−１〜４−４に入射されることを抑制できる。これにより、検出信号処理回路１８でのカウントロスが抑制され、精度よく計数することができる。また、パルス電圧供給部５４により、図１２に示したように、パルスの立ち上がり時間と立ち下り時間を長くして鈍ったパルス波形のパルス電圧を生成し、引き込み電極５１に印加することで、１つのパルスに含まれる電子の空間密度を下げることができる。これにより、２次電子が電子検出器４−１〜４−４に同時に入力され、カウントロスが発生することをさらに抑制することができる。
【０１０２】
各測定位置での２次電子数のカウントが終わると、たとえば、制御計算機２２は、前述した式（１），（２）により、１次電子の入射位置でのスピン成分Ｓｘ，Ｓｙを計算する。スピン成分Ｓｘ，Ｓｙは、試料２の１次電子線の照射位置の磁気ベクトルのｘ成分と、ｙ成分とに相当する。そして、図５、図７で示したような処理により、試料２の各照射位置におけるスピン成分Ｓｘ，Ｓｙを求めることで、試料２の表面の磁化分布を分析することができる。
【０１０３】
このように、本実施の形態の表面分析装置６０では、２次電子のカウントロスを抑制できるので、高精度で試料２の表面の磁化分布を分析できる。
なお、２次電子の空間密度を減少させるために、ビーム偏向部５２が、以下のように、２次電子パルスを１次元または２次元で走査するようにしてもよい。
【０１０４】
図１４は、２次電子パルスを１次元で走査する様子を示す図である。
図１４ではさらに、偏向信号制御回路５７で生成される電圧波形の一例を示している。横軸は時間、縦軸は印加電圧である。なお、ここでは図１３で示した加速管５３などの構成については図示を省略している。
【０１０５】
ビーム偏向部５２は、対向する一組の電極５２−１，５２−２を有している。一方の電極５２−１には偏向信号制御回路５７から図１４のような鋸刃状の電圧が印加され、他方の電極５２−２は接地されている。偏向信号制御回路５７は、電極５２−１への印加電圧をＶａ、Ｖｂ（０Ｖ）、Ｖｃの間で変化させると、Ｂ点を中心として、Ａ点からＣ点の間で２次電子パルスを１次元方向で走査することができる。
【０１０６】
図１５は、２次電子パルスを２次元で走査する様子を示す図である。
図１５ではさらに、偏向信号制御回路５７で生成される２種の電圧波形の一例を示している。横軸は時間、縦軸は印加電圧である。
【０１０７】
ビーム偏向部５２は、対向する２組の電極５２−１，５２−２と電極５２−３，５２−４を有している。一方の組の電極５２−１，５２−２と他方の組の電極５２−３，５２−４とは互いに直交している。偏向信号制御回路５７は、電極５２−１，５２−３に異なる周期の鋸刃状の電圧を印加する。電極５２−２，５２−４は接地されている。
【０１０８】
図１５の例において、偏向信号制御回路５７は電極５２−３に対して、図１４で示したような電圧Ｖａ−Ｖｃの間で変化する電圧を印加しており、これにより、ターゲット３のＸ方向で２次電子パルスを走査させている。また、偏向信号制御回路５７は、電極５２−１に対して、電極５２−３に印加する電圧波形の４倍の周期の電圧を印加している。偏向信号制御回路５７は電極５２−１への印加電圧をＶｄ、Ｖｅ（０Ｖ）、Ｖｆの間で変化させると、ターゲット３のＹ方向で、Ｅ点を中心としてＤ点からＣ点の間で２次電子パルスを走査する。これにより、１走査面あたり４本のＸ方向走査がなされる。
【０１０９】
以上のように、２次電子パルスを１次元または２次元で走査することにより、２次電子パルスを空間的に分散させ、電子検出器４−１〜４−４において検出される散乱電子密度を時間的、空間的に小さくすることができる。これにより、電子検出器４−１〜４−４に、複数の電子が同時に入射されることをさらに抑制することができる。
【０１１０】
このとき、電子検出器４−１〜４−４は、位置分解能を有するもの、たとえば、複数の検出チャネル（多チャンネル）を有するものを用いることが望ましい。
図１６は、多チャンネル電子検出器の一例を示す図である。
【０１１１】
１次元または２次元で走査された２次電子パルスは、空間的な電子密度が小さくなっているので、図１６に示すような多チャンネル電子検出器４ｂを用いることで、ターゲット３によって散乱された散乱電子の検出効率を向上させることができる。多チャンネル電子検出器４ｂの各チャネルに散乱電子が入射した場合、各チャネルに接続されたプリアンプ／ディスクリミネータ６ｄにてパルスが生成される。
【０１１２】
なお、多チャンネル電子検出器４ｂとして、たとえば、電子増倍管の一種であるＭＣＰなどがある。
以上、複数の電子の電子検出器への同時入射時のカウントロスによる分析精度の低下を防止する表面分析装置を説明してきたが、第１の実施の形態のように、電子検出器４−１〜４−４を回転させるようにしてもよい。すなわち、図４に示したように回転機構１５や回転機構制御回路１６により電子検出器４−１〜４−４を回転させ、各検出位置での電子検出器４−１〜４−４の検出値の総和を用いて、スピン成分を求めるようにしてもよい。これにより、電子検出器４−１〜４−４間の増倍率のばらつきの影響を低減でき、さらに、高精度で試料表面の磁化分布を分析することができる。
【０１１３】
以上、複数の実施の形態に基づき、本発明の表面分析装置及び分析方法の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
以上説明した複数の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０１１４】
（付記１）  試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、
散乱された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、
試料面に対して垂直方向を回転軸として、各前記電子検出器を回転させ複数の測定位置に移動させる回転部と、
それぞれの前記測定位置における、複数の前記電子検出器の検出値の加算値をもとに、前記２次電子のスピン成分を算出する演算処理部と、
を有することを特徴とする表面分析装置。
【０１１５】
（付記２）  前記試料における１次電子線の各照射位置あたりの前記２次電子の計測時間をＴ、前記測定位置の数をｍとした場合、前記回転部は、前記電子検出器の各前記測定位置での１回の計測時間をＴ／ｍとするように、前記電子検出器を回転させることを特徴とする付記１記載の表面分析装置。
【０１１６】
（付記３）  前記試料における１次電子線の各照射位置あたりの前記２次電子の総計測時間をＴ、同一の前記試料への前記１次電子線の照射回数をｎ（ｎ≧２）、前記測定位置の数をｍとした場合、前記回転部は、前記電子検出器の各前記測定位置での１回の計測時間をＴ／（ｎ×ｍ）とするように、前記電子検出器を回転させることを特徴とする付記１記載の表面分析装置。
【０１１７】
（付記４）  前記演算処理部は、前記電子検出器ごとに、各前記測定位置における前記検出値から、あらかじめ補正値を算出し、実測定時に前記補正値をもとに前記検出値を補正することを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項に記載の表面分析装置。
【０１１８】
（付記５）  前記試料のうち非磁化領域に前記１次電子線を照射して、前記非磁化領域から放出された前記２次電子の前記検出値をもとに、前記補正値を算出することを特徴とする付記４記載の表面分析装置。
【０１１９】
（付記６）  試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、
パルス電圧が印加され、前記試料から放出されるビーム状の前記２次電子をパルス化して、前記金属標的の方向に引き込む引き込み電極と、
前記引き込み電極に前記パルス電圧を印加するパルス電圧供給部と、
前記金属標的で散乱されパルス化された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、
を有することを特徴とする表面分析装置。
【０１２０】
（付記７）  前記パルス電圧供給部は、時定数を調整して立ち上がり時間または立ち下がり時間を増加させた前記パルス電圧を前記引き込み電極に印加し、前記引き込み電極を通過する前記２次電子の速度成分分布を広げること特徴とする付記６記載の表面分析装置。
【０１２１】
（付記８）  前記引き込み電極で引き込んだ前記２次電子を前記金属標的上で１次元走査または２次元走査させる偏向部を有し、前記電子検出器は複数の検出チャネルを有し前記金属標的上の異なる位置で散乱した前記２次電子を検出することを特徴とする付記６または７のいずれか一項に記載の表面分析装置。
【０１２２】
（付記９）  試料から放出され、金属標的に衝突して散乱された２次電子を、複数の測定位置に配置された複数の電子検出器により検出し、
回転部により、試料面に対して垂直方向を回転軸として各前記電子検出器を回転させて、次の前記測定位置に移動させて前記２次電子の検出処理を繰り返させ、
それぞれの前記測定位置における、複数の前記電子検出器の検出値の加算値をもとに、前記２次電子のスピン成分を算出することを特徴とする分析方法。
【０１２３】
（付記１０）  試料から放出される２次電子を金属標的の方向に引き込むための引き込み電極にパルス電圧を印加して前記２次電子をパルス化し、
前記金属標的で散乱されパルス化された前記２次電子を電子検出器で検出することを特徴とする分析方法。
【０１２４】
（付記１１）  試料から放出される２次電子を衝突させて散乱させるための金属標的と、
パルス電圧が印加され、前記試料から放出されるビーム状の前記２次電子をパルス化して、前記金属標的の方向に引き込む引き込み電極と、
前記金属標的で散乱されパルス化された前記２次電子を検出する複数の電子検出器と、
を有することを特徴とする電子スピン分析器。
【符号の説明】
【０１２５】
１  表面分析装置
２  試料
３  ターゲット
４−１，４−２，４−３，４−４  電子検出器
５  回転部
６  信号処理部
７  演算処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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