(57)【要約】  荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置において、従来よりも高い分解能で分析できるようにすべく、荷電粒子を試料Ｗに照射する照射部３と、照射部３と試料Ｗとの間に設けられるとともに、試料Ｗから出る光を集光する集光ミラー４１と、試料Ｗ又は試料Ｗが載置される試料台２０１に荷電粒子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圧印加部６とを具備するようにした。
2017131132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置において、
荷電粒子を前記測定試料に照射する照射部と、
前記照射部と前記測定試料との間に設けられるとともに、前記測定試料から出る光を集光する集光ミラーと、
前記測定試料又は前記測定試料が載置される試料台に前記荷電粒子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圧印加部とを具備することを特徴とする試料分析装置。
【請求項２】
荷電粒子が通過する領域において、前記リターディング電圧により生じる電場が、前記照射部から射出される荷電粒子の射出方向に対して垂直に形成されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の試料分析装置。
【請求項３】
前記測定試料と前記集光ミラーとの間に設けられ、前記測定試料との間で前記リターディング電圧による電場を生じさせる中間部材をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の試料分析装置。
【請求項４】
前記中間部材が、前記測定試料との間で生じる電場を平行化することを特徴とする請求項３記載の試料分析装置。
【請求項５】
前記中間部材が、前記測定試料と前記集光ミラーとの間で前記測定試料に対向して設けられた平板状をなすものであり、荷電粒子が中心を通過する荷電粒子通過孔が形成されていることを特徴とする請求項４記載の試料分析装置。
【請求項６】
前記中間部材が、前記測定試料から出る光を通過させる複数の光通過孔が形成されたものであることを特徴とする請求項３記載の試料分析装置。
【請求項７】
請求項１記載の試料分析装置を備えた電子顕微鏡。
【請求項８】
測定試料に荷電粒子を照射する照射部と、前記測定試料又は前記測定試料が載置される試料台に前記荷電粒子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圧印加部とを具備し、荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置に用いられる集光ミラーユニットであって、
前記照射部と前記測定試料との間に設けられるとともに、前記測定試料から出る光を集光することを特徴とする試料分析装置用集光ミラーユニット。
【請求項９】
前記測定試料と前記集光ミラーとの間に設けられ、前記測定試料との間で前記リターディング電圧による電場を生じさせる中間部材を備えることを特徴とする請求項８記載の試料分析装置用集光ミラーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子線やイオンビーム等が照射された測定試料から出る光を検出して、測定試料を分析する試料分析装置及びこの試料分析装置に用いられる集光ミラーユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の試料分析装置としては、測定試料に電子線を照射することにより生じるカソードルミネッセンス（ＣＬ）を検出する、いわゆるカソードルミネッセンス分析装置がある。【０００３】
ところで、近年、測定試料によっては、例えば電子機器用の各種素子など高集積化や微小化が進んでいるものがあり、これに伴って分析装置に求められる分解能が高まっている。【０００４】
そこで、特許文献１には、カソードルミネッセンス分析装置の分解能が、測定試料に電子線を照射することにより発生した電子−キャリアの拡散領域に影響することに着目し、測定試料に磁場を印加することでキャリアの拡散を抑制して、分解能の向上を図ったものが記載されている。【０００５】
しかしながら、これまでの分析装置では、ユーザが求める分解能によってはそのニーズを満足させることができない場合があるし、今後も求められる分解能が高まると予想されることから、分解能をより向上させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置において、従来よりも高い分解能で分析できるようにすることをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る試料分析装置は、荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置において、荷電粒子を前記測定試料に照射する照射部と、前記照射部と前記測定試料との間に設けられるとともに、前記測定試料から出る光を集光する集光ミラーと、前記測定試料又は前記測定試料が載置される試料台に前記荷電粒子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圧印加部とを具備することを特徴とするものである。【０００９】
このようなものであれば、測定試料又は試料台にリターディング電圧を印加するので、照射部から射出された荷電粒子を、高い加速電圧、すなわち高いエネルギーを維持した状態から減速させることができる。その結果、加速電圧を高く維持できるので、エネルギーの色収差などの影響を少なくするとともに、照射部における電子ビームのスポット径を小さくすることができるうえ、仮に試料が壊れやすい場合でも、荷電粒子を照射直前に減速させるので、試料に高いエネルギーの荷電子が照射されて壊れてしまうことを防ぐことができる。これにより、高輝度を維持しつつ、測定試料に照射される荷電粒子の数、すなわち電子ビームのビーム電流を大きくすることができ、測定試料における単位面積当たりに照射される電子数が増加して測定試料から出る光量が多くなり、従来よりも分解能を向上させることが可能となる。【００１０】
ところで、上述したように測定試料又は試料台にリターディング電圧を印加すると、測定試料や試料台と集光ミラーとの間に電場が生じる。このとき、集光ミラーの電位がゼロであることから、電場は集光ミラーに引き寄せられてミラー面に沿って歪む。そうすると、測定試料に向かう荷電粒子の軌道が曲げられ、得られる画像が歪んでしまうという問題が生じる。
そこで、このような画像の歪みを防ぐためには、荷電粒子が通過する領域において、前記リターディング電圧により生じる電場が、前記照射部から射出される荷電粒子の射出方向に対して垂直に形成されるように構成されていることが好ましい。
なお、ここでいう垂直とは完全に垂直な場合には限られず、得られる画像に歪みがない程度に若干傾いていても構わない。また、ここでいう垂直とは、リターディング電圧により生じる電場が、荷電粒子が通過する領域全体に亘って射出方向に対して垂直である場合のみならず、荷電粒子が通過する領域の一部で傾いている場合も含まれる。【００１１】
具体的な実施態様としては、試料分析装置が、前記測定試料と前記集光ミラーとの間に設けられ、前記測定試料との間で前記リターディング電圧による電場を生じさせる中間部材をさらに具備するものが挙げられる。
このような構成であれば、電場が集光ミラーに引き寄せられることを防ぐとともに、中間部材の形状や配置によって、中間部材と測定試料との間に荷電粒子がほとんど曲がらないような電場を生じさせることができる。これにより、荷電粒子をできるだけ曲げることなく測定試料に照射させることができ、上述した画像の歪みを防ぐことができる。【００１２】
荷電粒子をほとんど曲げることなく測定試料に照射するためには、前記中間部材が、前記測定試料との間で生じる電場を平行化することが好ましい。【００１３】
このような中間部材の具体的な実施態様としては、前記測定試料と前記集光ミラーとの間で前記測定試料に対向して設けられた平板状をなすものであり、荷電粒子が中心を通過する荷電粒子通過孔が形成されているものが挙げられる。
このようなものであれば、中間部材が平板状をなし、測定試料に対面して設けられているので、中間部材と測定試料との間に生じる電場を平行化することができる。
そのうえ、荷電粒子が中間部材に形成された荷電粒子孔の中心を通過するので、荷電粒子孔から集光ミラー側に電場が洩れ出たとしても、荷電粒子はこの洩れ出た電場の中心軸に沿ってほとんど曲がることなく測定試料に照射される。【００１４】
測定試料から出る光をより多く検出できるようにするためには、前記中間部材が、前記測定試料から出る光を通過させる複数の光通過孔が形成されたものであることが好ましい。
このように複数の光通過孔が形成されていれば、測定試料から出る光の多くが集光ミラーに到達するので、この光をより多く検出することができる。【００１５】
本発明に係る電子顕微鏡は、上述した試料分析装置を備えたことを特徴とするものである。
このような電子顕微鏡であれば、上述した試料分析装置と同様の作用効果を得ることができる。【００１６】
また、本発明に係る試料分析装置用集光ミラーユニットは、測定試料に荷電粒子を照射する照射部と、前記測定試料又は前記測定試料が載置される試料台に前記荷電粒子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圧印加部とを具備し、荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置に用いられるものであって、前記照射部と前記測定試料との間に設けられるとともに、前記測定試料から出る光を集光することを特徴とするものである。
このような集光ミラーユニットを用いることで、上述した試料分析装置と同様の作用効果を得ることができる。【００１７】
さらに、上述した画像の歪みを抑えるためには、試料分析装置用集光ミラーユニットが、前記測定試料と前記集光ミラーとの間に設けられ、前記測定試料との間で前記リターディング電圧による電場を生じさせる中間部材を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
このように構成した本発明によれば、荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析する試料分析装置において、従来よりも高分解能な分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の一実施形態に係る試料分析装置の模式的構成図である。
【図２】リターディング電圧により生じる電場を説明する図。
【図３】リターディング電圧により生じる電場を説明する図。
【図４】本実施形態の中間部材を示す模式図。
【図５】同実施形態の中間部材の全体構成を示す模式図。
【図６】同実施形態におけるリターディング電圧により生じる電場を説明する図。
【図７】同実施形態におけるリターディング電圧により生じる電場を説明する図。
【図８】同実施形態における試料分析装置を用いた実験結果を説明するための図。
【図９】同実施形態において画像の歪みを定量評価した際の水平角度を説明するための図。
【図１０】変形実施形態の中間部材を示す模式図。
【図１１】変形実施形態に係る試料分析装置の模式的構成図である。
【符号の説明】
【００２０】
１００  ・・・試料分析装置
２      ・・・真空チャンバ
３      ・・・電子線照射装置（照射部）
Ｗ      ・・・試料
４１    ・・・集光ミラー
６      ・・・リターディング電圧印加部
７      ・・・中間部材
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明に係る試料分析装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
＜装置構成＞
本実施形態に係る試料分析装置１００は、電子顕微鏡に組み込まれたものであり、荷電粒子線である電子線（エネルギー線）ＥＢを半導体ウエハ等の測定試料Ｗ（以下、単に試料Ｗという。）に照射することにより試料Ｗから生じるカソードルミネッセンスＣＬを用いて、試料Ｗの微小領域における物性評価や半導体素子の解析を行う、いわゆるカソードルミネッセンス分析装置である。
【００２３】
具体的にこのものは、図１に示すように、試料Ｗを収容する真空チャンバ２と、その真空チャンバ２内に収容された試料Ｗに電子線ＥＢを照射する照射部たる電子線照射装置３と、電子線ＥＢの照射によって試料Ｗから発生するカソードルミネッセンスＣＬを分光し、検出する光検出部たる検出装置４と、その検出装置４からの出力信号を受信し、前記試料Ｗを評価等（例えば応力測定）するために所定の演算処理を行う情報処理装置５とを備えている。
【００２４】
以下、各部２〜５について図１を参照して説明する。
【００２５】
真空チャンバ２は、電子線ＥＢが照射される試料Ｗを収容する容器と、当該容器内を真空にする真空ポンプと、試料Ｗが載置される試料台２０１とを備えている。
【００２６】
電子線照射装置３は、例えば熱電界放出型の電子銃３１と、電子銃３１から射出された電子線ＥＢを試料Ｗの所定部位に収束させるレンズ機構及び電子線ＥＢを走査させるための走査機構等からなる電子線制御機構３２と、電子銃３１及び電子線制御機構３２を内部に有する鏡筒３３とを備えている。この鏡筒３３の下端部は、前記真空チャンバ２の上壁に連続して設けられている。
なお、前記走査機構としては、例えば電子線ＥＢを走査方向に沿って偏向する走査コイルを利用したものが挙げられる。
【００２７】
検出装置４は、集光ミラー４１、光ファイバ４２、分光部４３及びセンシング部４４を備えている。
【００２８】
集光ミラー４１は、鏡筒３３及び試料Ｗの間（具体的には鏡筒３３の下部に設けられるとともに前記レンズ機構を構成する対物レンズと試料Ｗとの間）に設けられ、試料Ｗから発生するカソードルミネッセンスＣＬを集光して光ファイバ４２に導くものである。この集光ミラー４１は、鏡筒３３で収束された電子線ＥＢを通過させ、その電子線ＥＢを試料Ｗに照射するための電子線通過孔４１ａと、その電子線通過孔４１ａの軸線上に焦点が設定されたミラー面４１ｂとを有する。なお、ミラー面４１ｂは、放物面鏡又は楕円面鏡などが考えられるが本実施形態では楕円面鏡を用いている。
【００２９】
光ファイバ４２は、集光ミラー４１により集光されたカソードルミネッセンスＣＬを分光部４３に転送するものである。この光ファイバ４２の受光面である先端面は、集光ミラー４１の焦点に配置されるとともに、後端部分が分光部４３に接続される。
【００３０】
分光部４３は、前記集光ミラー４１で集光されたカソードルミネッセンスＣＬを単色光に分離するもので、例えばモノクロメータを利用して構成している。
【００３１】
センシング部４４は、光検出部であり、前記分光部４３で波長毎に複数に分光された各単色光の強度をそれぞれ測定し、各単色光の強度に応じた値の電流値（又は電圧値）を有する出力信号を出力する。
【００３２】
情報処理装置５は、構造としては、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス、ＡＤ変換器、入力手段等からなる汎用又は専用のコンピュータである。そして、前記メモリの所定領域に格納してあるプログラムに基づいてＣＰＵやその周辺機器が作動することにより、この情報処理装置５は、前記検出装置４からの出力信号を受信する受信部５１と、走査した各測定ポイントでの応力等を算出する演算部５２としての機能を発揮する。
【００３３】
そして、本実施形態の試料分析装置１００は、図１に示すように、試料Ｗが載置される試料台２０１に電子線ＥＢ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圧印加部６をさらに具備する。
本実施形態では、試料Ｗと試料台２０１とは電気的に接続されており、試料台２０１を介して試料Ｗにリターディング電圧を印加するようにしているが、試料Ｗと試料台２０１とが電気的に接続されていない場合など、試料Ｗに直接リターディング電圧を印加しても良い。
【００３４】
リターディング電圧印加部６は、試料台２０１を介して試料Ｗに０未満のリターディング電圧を印加するリターディング電源を有するものであり、ここではリターディング電圧を可変にしてある。
このリターディング電圧は、例えば前記情報処理装置５又はこれとは別の処理装置に備えさせたリターディング電圧制御部によって、電子線ＥＢのビーム電流又は電子線照射装置３の加速電圧に基づき制御される。
【００３５】
かかる構成により、電子線ＥＢのエネルギー、すなわちビーム電流の大きさは、電子線照射装置３における加速電圧とリターディング電圧との差に応じて決まり、リターディング電圧を変えることにより、試料Ｗに照射される電子線ＥＢのビーム電流を変えることができる。
【００３６】
ところで、上述したようにリターディング電圧を印加すると、試料Ｗと集光ミラー４１との間に電場が生じる。このとき、集光ミラー４１の電位がゼロであることから、上述した構成のままでは、図２及び図３に示すように、電場は集光ミラー４１に引き寄せられてミラー面４１ｂに沿って歪み、試料Ｗに向かう電子線ＥＢの軌道が曲げられて電子顕微鏡で得られる画像が歪んでしまう。
【００３７】
そこで、本実施形態に係る試料分析装置１００は、図４に示すように、試料Ｗと集光ミラー４１との間に設けられ、前記集光ミラー４１との間で電場を生じさせることなく、試料Ｗとの間でリターディング電圧による電場を生じさせる中間部材７をさらに具備している。なお、集光ミラー４と中間部材７との間で電場が生じないようにすべく、中間部材７の電位は集光ミラー４と等電位であり、ここではその電位はゼロである。
【００３８】
本実施形態の中間部材７は、図４に示すように、試料Ｗと集光ミラー４１との間でミラー面４１ｂを覆うように設けられており、ここでは試料Ｗに対向して試料Ｗと平行に設けられた平板状をなすものである。なお、中間部材７と試料Ｗとを必ずしも平行にする必要はなく、例えば試料台２０１を傾けても構わない。
【００３９】
試料Ｗと集光ミラー４１との離間距離は、集光ミラー４１の焦点が試料Ｗの表面に位置するように設定されており、ここでは３ｍｍ程度（もちろん、離間距離はこの値に限らず適宜変更して構わない）である。このことから、中間部材７と試料Ｗとが近いと、中間部材７と試料Ｗとの間で放電が生じる恐れがある。そこで、中間部材７は、試料Ｗとの間で放電が起こらない位置に設けられており、ここでは集光ミラー４１に密接して配置されている。
【００４０】
中間部材７の形状は、図５に示すように、中心軸に対して対称な形状をなしており、ここでは平面視矩形状であるが、平面視において円形状、楕円形状、多角形状などであっても良いし、非対称な形状であっても良い。
【００４１】
より詳細にこの中間部材７は、図４及び図５に示すように、電子線ＥＢが通過する電子線通過孔７ａ（請求項でいう荷電粒子通過孔）と、電子線ＥＢが照射された試料Ｗから出る光を通過させる複数の光通過孔７ｂとが形成されたものであり、具体的には多数の小孔を有する金属メッシュやパンチングメタルなどである。
【００４２】
電子線通過孔７ａは、上述した多数の小孔の１つであり、点対称な形状をなす。ここでは図５に示すように、中間部材７の中央に位置しており、直径は１ｍｍ以上２ｍｍ以下の円形状に形成されている。言い換えれば、中間部材７に形成された多数の小孔のうち、中央に位置する小孔を電子線ＥＢが通過するように中間部材７を配置している。
なお、電子線通過孔７ａの形状は、三角形、四角形、多角形、楕円など、適宜変更して構わない。
【００４３】
さらに、本実施形態では、図４に示すように、中間部材７の電子線通過孔７ａの中心を電子線ＥＢが通過するように、中間部材７を配置している。具体的には、中間部材７は、集光ミラー４１を保持する図示しない保持部材に前記中間部材７を取り付けられており、集光ミラー４１の電子線通過孔４１ａの中心軸Ｃが中間部材７の電子線通過孔７ａの中心を通るように、つまり集光ミラー４１の電子線通過孔４１ａと中間部材７の電子通過孔７ａとが同軸上に位置するようにしてある。
【００４４】
光通過孔７ｂは、上述した多数の小孔であり、ここでは図５に示すように、前記電子線通過孔７ａと同じ円形状をなす。これらの光通過孔７ｂは、規則的に設けられており、互いに隣り合う光通過孔７ｂの中心間距離を光通過孔７ｂの直径＋０．２ｍｍ以上、光通過孔７ｂの直径＋１．０ｍｍ以下で、開孔率が３０％以上となるようにしてあり、ここでは中心間距離は２ｍｍである。このような構成であれば、光通過孔７ｂからの電場の洩れを抑制しつつ、電子線ＥＢが照射された試料Ｗを出て集光ミラー４１に到達する光の光量を十分に確保することができる。
なお、光通過孔７ｂの形状は、三角形、四角形、多角形、楕円など、適宜変更して構わないし、電子線通過孔と異なる形状であっても構わない。
【００４５】
ここで、試料Ｗと集光ミラー４１との間に中間部材７を設けて、試料Ｗに−１Ｖのリターディング電圧を印加した場合に生じる電場をシミュレーションした結果を図６及び図７に示す。
なお、図６及び図７において、電場の発生状態を分かりやすくすべく、中間部材７は点線で記載してある。
【００４６】
このシミュレーション結果から明らかなように、試料Ｗと集光ミラー４１との間に中間部材７を設けることにより、リターディング電圧により生じる電場が平行化されていることが分かる。より詳細には、集光ミラー４１と中間部材７との間では電場がほとんど生じず、中間部材７と試料Ｗとの間で生じる電場が平行化されている。これにより、電子線ＥＢが試料Ｗに向かって可及的に曲がることなく進むようになる。
【００４７】
このように、中間部材７は、試料Ｗとの間で生じる電場を平行化する電場平行化手段であり、本実施形態では、前記電場を試料Ｗに対して平行にしている。
なお、電場は必ずしも試料と完全に平行である必要はなく、試料分析装置１００が組み込まれた電子顕微鏡により得られる画像が、実質的に歪みがない程度に平行であれば良い。
【００４８】
続いて、試料Ｗや試料台２０１にリターディング電圧を印加した状態で電子顕微鏡により得られる画像（ＳＥＭ像）について、集光ミラー４１の有無による違いを確認するために行った実験について述べる。
【００４９】
この実験では、試料としてＣｕメッシュを使用し、リターディング電圧Ｅｂを０ｋＶ、０．５ｋＶ、１．０ｋＶ、１．３ｋＶとしたときに、中間部材７及び集光ミラー４１の両方を設けていない場合、中間部材７を設けることなく集光ミラー４１を設けた場合、中間部材７及び集光ミラー４１の両方を設けた場合それぞれにおいて前記Ｃｕメッシュを観察した。その観察結果を図８に示す。
【００５０】
上段のａ、ｄ、ｇ、ｊから分かるように、集光ミラー４１を設けていない場合、リターディング電圧の大きさに関わらず画像の歪みは生じていない。なお、リターディング電圧を大きくすると、得られる画像は低倍率側に移り変わる。
【００５１】
一方、中段のｂ、ｅ、ｈ、ｋから分かるように、中間部材７を設けることなく集光ミラー４１を設けた場合、リターディング電圧を大きくするほど、画像の歪みが顕著に生じている。これは、リターディング電圧を印加したことにより生じる電場が集光ミラー４１に引き寄せられてミラー面４１ｂに沿って歪み、試料Ｗに向かう電子線ＥＢの軌道が曲げられるからであり、図２及び図３に示すシミュレーション結果と対応した結果であることが分かる。
そして、下段のｃ、ｆ、ｉ、ｌから分かるように、集光ミラー４１とともに中間部材７を設けた場合、リターディング電圧が大きくなっても画像の歪みが抑制されている。これは、中間部材によって電場が平行化されている証左であり、図６及び図７に示すシミュレーション結果と対応した結果であることが分かる。
【００５２】
次に、画像の歪みを定量的に評価した結果を以下の表１に示す。
【００５３】
【表１】
2017131132.tif 000003
なお、ここでの水平角度とは、図９に示すように、画像の水平方向（横方向）とＣｕメッシュの横方向に延びるメッシュ要素とのなす角度である。
【００５４】
この定量評価から分かるように、集光ミラー４１を設けていない場合、リターディング電圧の大きくしても、水平角度はほぼ一定であり、画像の歪みが生じていないことが示されている。
一方、中間部材７を設けることなく集光ミラー４１を設けた場合、リターディング電圧を大きくするほど、水平角度が徐々に大きくなっており、画像の歪みが徐々に増していることが示されている。
これに対して、集光ミラー４１とともに中間部材７を設けた場合、リターディング電圧の大きくしても、水平角度の変化は小さく、中間部材７によって画像の歪みが抑制されていることが示されている。
【００５５】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る試料分析装置１００によれば、試料台２０１を介して試料Ｗにリターディング電圧を印加しているので、電子線照射装置３における電子線ＥＢの加速電圧すなわちビームエネルギーを大きく維持した状態から照射直前で減速させることができる。その結果、色収差などの影響を少なくするとともに、電子線照射装置３における電子線ＥＢのスポット径を小さくすることができるうえ、仮に試料が壊れやすい場合でも、荷電粒子を照射直前に減速させるので、試料に高いエネルギーの荷電子が照射されて壊れてしまうことを防ぐことができ。これにより、輝度を維持しつつ、試料Ｗに照射される電子の数、つまり電子線ＥＢのビーム電流を大きくすることが可能となり、試料Ｗにおける単位面積当たりに照射される電子数が増加して試料Ｗから出るカソードルミネッセンスの光量が多くなり、従来よりも分解能を向上させることが可能となる。
【００５６】
また、集光ミラー４１と試料Ｗとの間に平板状の中間部材７を設けているので、中間部材７と試料Ｗとの間に生じる電場を平行化することができる。これにより、電子線ＥＢを可及的に曲げることなく試料Ｗに照射することができ、顕微鏡により得られる画像が歪んでしまうことを防ぐことができる。そのうえ、上述したように、試料Ｗにリターディング電圧を印加することで電子線ＥＢを減速させる電場を生させているので、この電場が試料Ｗから放出される二次電子に対する加速電圧として働き、試料Ｗの帯電の影響を少なくすることができ、顕微鏡により得られる画像をより鮮明にすることができる。
【００５７】
さらに、集光ミラー４１の電子線通過孔４１ａと中間部材７の電子線通過孔７ａとを同軸上に設けているので電子線ＥＢが中間部材７の電子線通過孔７ａの中心を通るようになり、電子線通過孔７ａから集光ミラー４１側に電場が洩れ出たとしても、電子線ＥＢはほとんど曲がらずに試料Ｗに照射される。
【００５８】
そのうえ、集光ミラー４１を保持する保持部材に中間部材７を取り付けているので、分析のたびに中間部材７を位置決めすることなく、中間部材７の電子線通過孔７ａの中心に電子線ＥＢを通過させることができる。
【００５９】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００６０】
例えば、中間部材７は、前記実施形態では平板状をなすものであったが、中心軸に対して対称な湾曲した形状のものであっても良い。具体的には、図１０に示すように、例えば線状の金属などを回転体形状に成型したものなどが挙げられる。この中間部材７は、その上端部に電子線通過孔７１が形成されており、この電子線通過孔７１の中心軸及び中間部材７の回転軸とが、集光ミラー４１の電子通過孔４１ａの中心軸と一致するように配置されている。
このような中間部材７であれば、中間部材７と試料Ｗとの間に生じる電場は中間部材７によって歪むものの、電子線ＥＢが通過する領域においては、電場が照射部たる電子線照射装置から射出された電子線ＥＢの射出方向に対して垂直に形成されるので、射出された電子線ＥＢをほとんど曲げることなく試料Ｗに向かわせることができる。
【００６１】
また、試料Ｗと集光ミラー４１との間に中間部材７を設けることなく、試料Ｗ又は試料台２０１にリターディング電圧を印加するようにしても良い。
この場合、画像の歪みを抑制するためには、図１１に示すように、試料Ｗに対して集光ミラー４１と反対側にセンシング部４４を配置するとともに、集光ミラー４１として楕円鏡などを用いて、この集光ミラー４１をその中心軸が試料Ｗに対して垂直になるように配置すれば良い。
このような構成であれば、試料Ｗと集光ミラー４１との間で生じる電場は、集光ミラー４１によって歪むものの、上述した図１０と同様に、電子線ＥＢが通過する領域においては、電場が照射部たる電子線照射装置から射出された電子線ＥＢの射出方向に対して垂直に形成されるので、射出された電子線ＥＢをほとんど曲げることなく試料Ｗに向かわせることができる。
【００６２】
さらに、前記実施形態では、中間部材に形成された電子線通過孔と光通過孔とが互いに同じ形状であったが、試料から出る光をより多く検出すべく、光通過孔を電子線通過孔に比べて大きく形成しても良い。
【００６３】
その上、前記実施形態ではエネルギ線として電子線を照射するものをであったが、その他、例えばＸ線、イオンビーム等を照射するものであっても良い。
【００６４】
加えて、前記実施形態ではカソードルミネッセンスを測定するものであったが、その他、例えばフォトルミネッセンス、ラマン光等を測定するものであっても良い。
【００６５】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る試料分析装置であれば、荷電粒子が照射された測定試料から出る光を検出して前記測定試料を分析するものにおいて、従来よりも高い分解能で分析することができる。
【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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【国際調査報告】
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