(57)【要約】  本発明の目的は、ガス増幅作用を利用した検出器において、検出器の応答速度を向上する技術を提供することにある。  本発明の走査電子顕微鏡では、電子ビームを試料に照射する照射光学系と、試料台と、電子ビームの照射により発生する電子に作用する電界を供給する電界供給電極と、電子ビームの走査速度を制御する偏向コイルと、試料に電圧を印加する電源と、を備え、電子ビームの走査速度が速い時に試料に印加した電圧よりグラウンドに近い電圧を電子ビームの走査速度が遅い時に試料に印加することで、上述の課題を解決する。
2019180903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料に照射する照射光学系と、  試料台と、  前記電子ビームの照射により発生する電子に作用する電界を供給する電界供給電極と、  前記試料に電圧を印加する電源と、を備えることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
請求項１記載の走査電子顕微鏡において、  前記電源は、正負の電圧を前記試料に印加することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項３】
請求項１記載の走査電子顕微鏡において、  前記電子ビームの照射により発生する電子が二次電子であることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項４】
電子ビームを試料に照射する照射光学系と、  試料台と、  前記電子ビームの照射により発生する電子に作用する電界を供給する電界供給電極と、  前記電子ビームの走査速度を変更する偏向コイルと  前記試料に電圧を印加する電源と、を備え、  前記試料に第１の電圧を印加して第１の走査速度で撮像し、前記試料に前記第１の電圧よりもグラウンドに近い第２の電圧を印加して前記第１の走査速度よりも遅い第２の走査速度で撮像することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項５】
請求項４記載の走査電子顕微鏡において、  前記電子ビームの照射により発生する電子が二次電子であることを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項６】
請求項４記載の走査電子顕微鏡において、  前記電子ビームの走査速度を変更する際に、前記電界供給電極の電圧を制御することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項７】
請求項４記載の走査電子顕微鏡において、  前記電子ビームの走査速度を変更する際に、撮像される画像の明るさを自動的に調整して撮像することを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項８】
試料を試料台に載置し、  電子ビームを試料に照射し、  前記電子ビームの照射により発生する電子に作用する電界を電界供給電極により供給し、  前記試料に第１の電圧を印加して第１の走査速度で撮像し、前記試料に前記第１の電圧よりもグラウンドに近い第２の電圧を印加して前記第１の走査速度よりも遅い第２の走査速度に該走査速度を変更し、撮像することを特徴とする走査電子顕微鏡の撮像方法。
【請求項９】
請求項８記載の走査電子顕微鏡の撮像方法において、  前記電子ビームの照射により発生する電子が二次電子であることを特徴とする走査電子顕微鏡の撮像方法。
【請求項１０】
請求項８記載の走査電子顕微鏡の撮像方法において、  前記電子ビームの走査速度を変更する際に、前記電界供給電極の電圧を制御することを特徴とする走査電子顕微鏡の撮像方法。
【請求項１１】
請求項８記載の走査電子顕微鏡の撮像方法において、  前記電子ビームの走査速度を変更する際に、撮像される画像の明るさを自動的に調整して撮像することを特徴とする走査電子顕微鏡の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭ）による二次電子観察手法のうち、試料周辺の残留分子による二次電子の増幅を利用し、それによって増幅される電子もしくはイオン、あるいは増幅時に発生する光を検出することで画像を形成する方法に属する。本発明はＳＥＭによって得られる高速走査における二次電子像の像質向上を実現するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  通常、走査電子顕微鏡で二次電子を検出するには、Ｅｖｅｒｈａｒｄ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出器（Ｅ−Ｔ検出器）が用いられる。これは、試料表面で発生した二次電子を約１０ｋＶの高電圧で加速させ、シンチレータにおいて光に変換して検出するものである。このようなＥｖｅｒｈａｒｄ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出器は、約１０ｋＶという高電圧を用いるため、試料室内部の真空度が１０−１Ｐａ以下でないと、高電圧に起因する放電が生じ使用することができない。【０００３】  一方、試料室内部を数Ｐａ〜数１０００Ｐａ程度の圧力にして、二次電子を観察する手法があり、これは試料表面での帯電を低減させる場合や、高真空では蒸発してしまう液体を試料に含有した状態で観察する場合に用いられる。この場合、二次電子を観察する手法として、試料周辺の残留気体分子を利用して二次電子を増幅させる手法が良く知られている。【０００４】  特許文献１には、二次電子と残留気体分子とのガス増幅作用によって発生するイオン電流を検出して二次電子像を得る手法が開示されている。【０００５】  特許文献２には、二次電子と残留気体分子との衝突によって発生する光を検出して二次電子像を得る手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２８５８６号公報
【特許文献２】米国特許ＵＳ４９９２６６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  ＳＥＭの検出器の応答速度は、高速スキャン時における像質に影響する。ＳＥＭでは電子線を試料上で走査させ、そのときに発生する二次電子などの信号電子の信号量の大きさを画像に出して表示させている。電子線を走査する速度は観察の目的に応じて変えられるようになっている。視野探しや帯電を軽減させる場合は高速のスキャンが用いられ、例えば、ＴＶスキャンでは約８０ナノ秒／ピクセルの速さで電子線を走査している。このとき、検出器の応答速度が１ピクセルあたりの走査時間よりも遅い場合、像流れが生じ、試料上の詳細な構造を確認することができない。【０００８】  ガス増幅を利用する二次電子検出器では、二次電子と試料周辺の残留分子による相互作用により電子を指数関数的に増幅させている。このようなガス増幅現象を利用する検出器における応答速度は主に２つの要素によって決定される。１つは、ガス増幅現象がもたらす応答速度の悪化である。ガス増幅では電子およびイオンの増幅現象のほか、電子やイオンの再結合など同時に複数の現象が起こっている。そのため、試料周辺での電子やイオン数が定常状態に落ち着くまである程度時間がかかることが知られている。もう１つの応答速度を決定する要因は、増幅回路の周波数帯域による応答速度である。ガス増幅により信号を増幅されたとしても信号量は微小なため、ＳＥＭ像にするために増幅する必要がある。イオンや電子を検出する場合は電子回路によって信号を増幅させ、一般的に外乱の影響を受けないようにするために、その増幅率を大きくしている。しかし、増幅率を大きくすると周波数帯域が小さくなる（＜１００キロＨｚ）ため応答速度が悪くなる。一方、ガス増幅の結果発生する光を検出する検出器においては光電子増倍管等の応答速度の速い（＜１００ナノ秒）増幅器を用いて信号を増幅できるため、この場合はガス増幅による応答速度を向上させることが重要となる。【０００９】  電界供給電極付近にイオン検出電極を設けることで、ガス増幅作用の応答速度の向上を図っているが、高速スキャンでは同様にガス増幅に起因する像流れが生じる。一方、１０−１Ｐａ以下の高真空化で用いられるＥｖｅｒｈａｒｄ−Ｔｈｏｒｎｌｅｙ検出器では、ガス増幅作用を用いないため、このような像流れは生じない。検出器の応答速度は前述したように、観察の高スループット化や視野探しの容易性などに重要であるが、ガス増幅を利用した検出器において十分な応答速度を得られている手法はない。そのため、ガス増幅作用を利用した検出器において、応答速度の向上は急務の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の走査電子顕微鏡では、電子ビームを試料に照射する照射光学系と、試料台と、電子ビームの照射により発生する電子に作用する電界を供給する電界供給電極と、電子ビームの走査速度を制御する偏向コイルと、試料に電圧を印加する電源と、を備え、電子ビームの走査速度が速い時に試料に印加した電圧よりグラウンドに近い電圧を電子ビームの走査速度が遅い時に試料に印加することで、上述の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１１】  本発明により、試料周辺の残留ガス分子と二次電子とのガス増幅作用を用いて二次電子情報を含んだ画像を形成するＳＥＭにおいて、従来の検出系に比べて検出器の応答速度の高速化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に基づく走査電子顕微鏡の第１の実施例を示す図である。
【図２（ａ）】本発明における観察試料の一例を説明する図である。
【図２（ｂ）】本発明における画像の像流れの一例を示す走査電子顕微鏡像である。
【図２（ｃ）】走査電子顕微像の像流れを説明するための図２（ｂ）の模式図である。
【図２（ｄ）】本発明における走査電子顕微像の一例を示す画像である。
【図２（ｅ）】本発明の像流れの抑制効果を示す走査電子顕微鏡像である。
【図３（ａ）】シリコン（Ｓｉ）基板上に、白金（Ｐｔ）を蒸着した試料の走査電子顕微像を示す図である。
【図３（ｂ）】走査電子顕微鏡の画像より取得したラインプロファイルを示す図である。
【図４（ａ）】試料に負電圧を印加した場合の検出器の応答時間曲線を示す図である。
【図４（ｂ）】試料に正電圧を印加した場合の検出器の応答時間曲線を示す図である。
【図５】試料に印加する電圧と検出器の応答時間の関係を示す図である。
【図６（ａ）】本発明における絶縁試料を観察した際の画像の像流れの一例を示す走査電子顕微鏡像である。
【図６（ｂ）】本発明における絶縁試料に正電圧を印加し観察した際の画像の像流れの抑制を示す走査電子顕微鏡像である。
【図６（ｃ）】本発明における絶縁試料に負電圧を印加し観察した際の画像の像流れの抑制を示す走査電子顕微鏡像である。
【図７（ａ）】本発明における画像の像流れの一例を示す走査電子顕微鏡である。
【図７（ｂ）】走査電子顕微鏡の画像の像流れの一例を説明するための図７（ａ）の模式図である。
【図７（ｃ）】本発明における試料に正電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像である。
【図７（ｄ）】本発明における試料に負電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像である。
【図７（ｅ）】走査電子顕微鏡の画像の像流れの抑制効果を説明するための図７（ｃ）および図７（ｄ）の模式図である。
【図８】本発明におけるグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】  以下の実施の形態において、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。
【００１４】  また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するもの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、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】  図１は、本発明に基づく走査電子顕微鏡の第１の実施例を示す図である。走査電子顕微鏡システム１００は、フィラメント１０１、ウェネルト１０２、陽極１０３、一次電子ビーム１０４、上段ガンアライメントコイル１０５、下段ガンアライメントコイル１０６、第一集束レンズ１０７、第二集束レンズ１０８、対物絞り１０９、アライナー１１０、上段偏向コイル１１１、下段偏向コイル１１２、対物レンズ１１３、試料１１４、試料台１１５、信号１１６、検出器１１７、増幅器１１８、高電圧制御回路１１９、ガンアライメント制御回路１２０、第一集束レンズ制御回路１２１、第二集束レンズ制御回路１２２、アライナー制御回路１２３、偏向制御回路１２４、対物レンズ制御回路１２５、電界供給電極用電源１２６、試料台用電源１２７、コンピュータ１２８、表示装置１２９、記憶手段１３０、入力手段１３１、および電界供給電極１３２を有する。【００１６】  走査電子顕微鏡は、高電圧制御回路１１９によってフィラメント１０１、ウェネルト１０２、陽極１０３に所望の電圧が印加され、フィラメント１０１より一次電子ビーム１０４が放出される。放出された一次電子ビーム１０４は第一集束レンズ１０７、第二集束レンズ１０８で集束された後、対物レンズ１１３によって試料１１４に集束される。また、試料１１４上に集束される一次電子ビーム１０４は同時に、上段偏向コイル１１１および下段偏向コイル１１２によって試料１０４上を走査される。一次電子ビーム１０４の照射に伴って試料１１４からは二次電子が発生する。二次電子は正電圧（典型的には１〜６００Ｖ程度）を印加した電界供給電極１３２の作る電界によって当該電界供給電極１３２方向に加速される。加速された二次電子は試料周辺のガス分子と衝突し電子−イオン対が生成される。二次電子およびガス分子との衝突により発生する電子は、ガス分子との衝突を繰り返しながら電界供給電極１３２方向に向かう。【００１７】  この過程により電子なだれ（ガス増幅）が生じ、電子数、イオン数は、電界供給電極１３２に近づくに従って指数関数的に増大する。また、電子とのガス分子の衝突時に発生する光は、二次電子情報を持つ信号１１６として検出器１１７によって検出され、増幅器１１８によって増幅される。検出器１１７や増幅器１１８として例えば、光電子増倍管を用いることができるし、あるいは検出器１１７としてフォトダイオードを用いて増幅器１１８として増幅回路を用いても良い。実施例１では、二次電子情報を持つ信号１１６として光を用いるが、ガス増幅の結果発生する電子流やイオン流を信号１１６として検出器１１７によって検出してもよい。【００１８】  上段偏向コイル１１１および下段偏向コイル１１２は偏向制御回路１２４によって制御されており、観察の目的に応じて、一次電子ビーム１０４の走査速度を変えることができる。例えば、Ｓ／Ｎの良い像を取得したい場合は、一次電子ビーム１０４の走査速度を遅くする。走査電子顕微鏡では、試料１１４上の正方形ないしは長方形の範囲を一次電子ビーム１０４で走査して、試料１１４上を走査する位置と、表示装置１２９で信号電子の強度を表示させる位置とを同期させることで像を得ている。そのため、一次電子ビ���ム１０４の走査速度が遅いと試料１１４に照射される一次電子ビーム１０４の量も多くなるため、取得できる信号１１６も多くなり、Ｓ／Ｎの良い像を得ることができる。通常、保存画像を得る場合は１フレーム当たり１０秒〜数１００秒で一次電子ビーム１０４を試料１１４に走査する。【００１９】  一方、試料１１４上の観察物を探したり、フォーカス調整を行ったりする際は、一次電子ビーム１０４の走査速度を速くする。試料台１１５の移動やフォーカス調整に対して、追従性よく表示装置１２９に表示させるためである。一般的にこのような場合は、１フレーム当たり数１０ミリ秒〜１秒程度のスキャンが用いられる。このとき、検出器１１７や増幅器１１８の応答速度が、走査速度に比べて遅い場合は、隣接した表示ピクセルにおいて信号１１６のクロストークが生じ、表示画像上では像流れ等の原因となり、試料１１４で発生する二次電子や反射電子に起因する凹凸情報や組成情報が失われることとなる。【００２０】  例えば、一次電子ビーム１０４を１フレームあたり１６０ミリ秒で走査し、表示装置１２９に１２８０×９６０ピクセルで表示させる場合、１ピクセルあたりの一次電子ビーム１０４の走査時間は約１３０ナノ秒となる。したがって、このような高速スキャン時に情報を失わずに表示させるためには、検出器１１７の応答時間が１ピクセルあたりの一次電子ビーム１０４の走査時間よりも速い必要があり、さらに増幅器１１８が増幅回路によるものであれば、周波数帯域が１／１３０ナノ秒、すなわち７．７メガＨｚ以上のものが必要となる。【００２１】  試料周辺の残留ガス分子と二次電子とのガス増幅作用を用いて二次電子情報を含んだ画像を形成するＳＥＭにおいては、検出器の応答速度としてガス増幅作用による応答が主となる。ガス増幅による応答時間は通常、数１０マイクロ秒〜数１０ミリ秒となるため、像流れのないＳＥＭ像を取得するためには走査速度を遅くして取得する必要がある。【００２２】  図２（ａ）から図２（ｅ）を用いて、本発明の走査電子顕微鏡の画像の像流れの抑制効果について説明する。図２（ａ）は、本発明における観察試料の一例を説明する図である。試料１１４は、銅メッシュ２０１と銅リング２０２で構成されている。図２（ｂ）は、本発明における像流れの一例を示す走査電子顕微鏡像であり、ガス増幅作用の結果発生する光を検出して取得した走査電子顕微鏡の画像の例を示す。図２（ｂ）は、一次電子ビーム１０４の走査速度を約９５ナノ秒／ピクセルとして、銅メッシュ２０１と銅リング２０２の画像を取得している。このとき１フレームあたり約８０ミリ秒のスキャンであり、図２（ｂ）は比較的速い走査速度で画像を取得した例である。また、試料１１４周辺の真空度は約５０Ｐａであり、銅メッシュ２０１と銅リング２０２の境界付近を観察している。一次電子ビーム１０４は画像の左から右へと走査している。図２（ｃ）は、走査電子顕微像の像流れを説明するための図２（ｂ）の模式図である。【００２３】  図２（ｄ）は、本発明における走査電子顕微像の一例を示す画像である。図２（ｄ）は、比較的遅いスキャンで観察した例として一次電子ビーム１０４の走査速度を約３４００ナノ秒／ピクセル、１フレームあたり約４���の条件下で、図２（ｂ）と同一視野を走査速度以外は同一条件を観察した走査電子顕微像の一例を示す画像である。【００２４】  図２（ｂ）、（ｄ）を比較すると、速い一次電子ビーム１０４の走査速度で観察した図２（ｂ）には銅リング部において、図２（ｃ）に図示する像流れ部２０３が生じており、この像流れは、メッシュの空隙部２０４を走査している行が、像流れ部２０３として、本来の銅リング２０２部より暗くなっており、図の右側にいくにつれて像流れの暗さが薄くなっていることを図示している。これは、一次電子ビーム１０４の走査速度に対して、検出器の応答速度が遅れているため、銅メッシュ２０１の間の空隙部２０４が、走査方向である画像の左側から右側に流れて像流れ部２０３が表示されるためである。図２（ｄ）は、一次電子ビーム１０４の走査速度が比較的遅く、検出器の応答速度との差が小さくなるため、図２（ｂ）と比べ、像流れが減少し、走査電子顕微鏡像では、像流れがほとんど見られない。【００２５】  図２（ｅ）は、本発明の像流れの抑制効果を示す走査電子顕微鏡像である。本実施例では、試料台用電源１２７を用いて、試料台１１５に電圧を印加し、さらに試料１１４に電圧を印加できる。また、試料台用電源１２７を用いて、試料台１１５、及び試料１１４に印加する電圧を調節することができる。図２（ｅ）は、試料台用電源１２７を用いて、試料１１４に−２０Ｖの電圧を印加して、図２（ｂ）と同一の一次電子ビームの１０４の走査速度である約９５ナノ秒／ピクセルで画像を取得した走査電子顕微鏡像である。図２（ｅ）では、図２（ｂ）で見られ、図２（ｃ）を用いて図示する像流れ部２０３が、ほぼ見られなくなっており、一次電子ビーム１０４の走査速度が速い条件下でも、像流れが抑制されている。【００２６】  図３（ａ）は、シリコン（Ｓｉ）基板上に、白金（Ｐｔ）を蒸着した試料の走査電子顕微像を示す図である。図３（ａ）に示すようにシリコン（Ｓｉ）基板上に白金（Ｐｔ）を蒸着した試料を用意し、シリコンと白金の境界面を観察する画像を取得した。一次電子ビーム１０４の走査速度を、約９５ナノ秒／ピクセル、１フレームあたり約１６０ミリ秒の条件下で画像を取得した例である。図３は（ｂ）は、図３（ａ）のラインプロファイル取得部３０１の部分を画像の左側から右側に一次電子ビーム１０４を走査し取得したラインプロファイルを示す図である。シリコン、および白金部はほぼ一様であり、それぞれの領域ではほぼ一定の画像信号強度が得られると考えられるため、それらの境界での画像のラインプロファイルを取得することにより、ガス増幅の応答時間を定量的に評価した結果を示す図である。【００２７】  図４（ａ）は、試料に負電圧を印加した場合の検出器の応答時間曲線を示す図であり、図４（ｂ）は、試料に正電圧を印加した場合の検出器の応答時間曲線を示す図である。試料１１４に印加する電圧を−５Ｖから＋５Ｖまで１Ｖずつ変化させてシリコンと白金の境界面付近のラインプロファイルを取得した結果を示している。試料１１４周囲の真空度は５０Ｐａ、一次電子ビーム１０４の加速電圧は１５ｋＶ、作動距離は１０ｍｍである。試料１１４に印加する電圧を大きくすることにより、ラインプロファイ��の立下りが速く、検出器の応答時間も短くなっている。その結果、像流れを抑制することができる。【００２８】  図５は、試料に印加する電圧と検出器の応答時間の関係を示す図であり、図４のラインプロファイルから１００−１０％応答時間を求めた結果を示している。試料１１４に電圧を印加していない状態、すなわち試料１１４への印加電圧が０Ｖでは、応答時間は３１マイクロ秒であるが、試料１１４に＋５Ｖの電圧を印加することにより１６マイクロ秒、試料１１４に−５Ｖの電圧を印加することで１３マイクロ秒まで応答時間が改善した。また、本手法による測定では取得する画像の幅によって測定範囲が制限されてしまい、印加する電圧が低い場合は信号強度が定常状態となるまで取得できていないため、実際の応答時間の改善は今回の結果よりも大きいと考えられる。【００２９】  図６（ａ）から図６（ｃ）を用いて、絶縁試料である紙を観察した場合の帯電と像流れの抑制効果について説明する。走査型電子顕微鏡では、一般的に絶縁物などの電気を通さない試料は一次電子ビーム１０４によって帯電してしまうため、観察するのが困難となる。絶縁試料への帯電を防ぐために、一次電子ビームの１０４の走査速度を速くすることで、１ピクセルあたりの一次電子ビーム照射量を小さくして帯電を軽減させる手法が取られている。しかし、一次電子ビーム１０４の走査速度を早くすると、検出器の応答速度が遅れて、像流れが生じやすい課題があったが、本実施例では、試料に電圧を印加することにより、絶縁試料の場合でも、像流れを抑制する効果が得られた例を説明する。本実施例での観察条件は、試料１１４周辺の真空度は５０Ｐａ、走査速度は９７２ナノ秒／ピクセルである。図６（ａ）は、本発明における絶縁試料を観察した際の画像の像流れの一例を示す走査電子顕微鏡像であり、絶縁試料である紙に電圧を印加していない場合、すなわち試料への印加電圧が０Ｖの走査電子顕微鏡像を示しており、試料表面の帯電による白とびや像流れが生じており、紙の繊維の構造が観察できていない。一方、図６（ｂ）は、本発明における絶縁試料に正電圧を印加し観察した際の画像の像流れの抑制を示す走査電子顕微鏡像であり、絶縁試料である紙に＋１０Ｖの電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像を示している。図６（ｃ）は、本発明における絶縁試料に負電圧を印加し観察した際の画像の像流れの抑制を示す走査電子顕微鏡像であり、絶縁試料である紙に−１０Ｖの電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像を示している。図６（ｂ）、および図６（ｃ）の両走査電子顕微鏡像とも、試料表面の帯電および像流れが抑制できており、絶縁試料である紙の繊維の構造を鮮明に確認することができる。【００３０】  図２〜図６では、ガス増幅の結果発生する光を検出する検出器を用いた効果について説明してきたが、他の検出方式の検出器においても同様な像流れ抑制効果を得ることができる。【００３１】  図７（ａ）から図７（ｅ）を用いて、イオン電流検出型のガス増幅現象を利用した検出器における像流れ抑制効果を説明する。本実施例では、ガス増幅の結果得られるイオンを検出する検出器において、試料に電圧を印加することによる像流れの抑制効果の例を示している。試料１１４としては、図２（ａ）から図２（ｅ）と同様に銅メッシュ２０１と銅リング２０２を用いて、走査電子顕微鏡による観察を行っている。試料１１４周辺の真空度は５０Ｐａ、走査速度は１．５６マイクロ秒／ピクセルである。【００３２】  図７（ａ）は、本発明における画像の像流れの一例を示す走査電子顕微鏡であり、試料への印加電圧が０Ｖの際の、銅メッシュ２０１と銅リング２０２を観察した走査電子顕微鏡像である。図７（ｂ）は、走査電子顕微鏡の画像の像流れの一例を説明するための図７（ａ）の模式図である。図７（ａ）では、上述した理由により、銅リング２０２部において、図７（ｂ）に図示する像流れ部２０３が見られる。図７（ａ）も一次電子ビーム１０４を走査電子顕微鏡像の左から右方向へ走査しており、一次電子ビーム１０４走査速度に対して、検出器の応答速度が遅れているため、銅メッシュ２０１の間の空隙部２０４が、走査方向である画像の左側から右側に流れて像流れ部２０３が表示されるためである。【００３３】  図７（ｃ）は、本発明における試料に正電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像であり、図７（ａ）の画像取得と同条件である走査速度は１．５６マイクロ秒／ピクセルで、試料に＋１０Ｖの正電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像である。また、図７（ｄ）は、本発明における試料に負電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像であり、図７（ａ）の画像取得と同条件である走査速度は１．５６マイクロ秒／ピクセルで、試料に−１０Ｖの負電圧を印加した場合の走査電子顕微鏡像である。図７（ｅ）は、走査電子顕微鏡の画像の像流れの抑制効果を説明するための図７（ｃ）および図７（ｄ）の模式図である。図７（ｃ）および図７（ｄ）の両走査電子顕微鏡像ともに像流れが抑制できており、銅リング２０２部おいて図７（ｂ）に図示する像流れ部２０３がなくなるとともに、銅メッシュの鮮明な構造や図７（ｅ）に図示する銅メッシュ上の異物７０１まで確認できるようになった。また、像流れ抑制の効果は試料へ印加する電圧の正負に関係なく得られる。
【実施例２】
【００３４】  実施例１では、試料１１４に電圧を印加することによる像流れの抑制効果について述べた。しかし、像流れ抑制のため試料１１４に電圧を印加することで、ＳＥＭ像が暗くなり画像のＳ／Ｎが悪化する場合がある。試料１１４に電圧を印加することで像流れを抑制できる反面、ガス増幅が作用する時間が短くなり、ガス増幅による信号も少なくなるためと考えられる。しかし、実際にユーザーが走査電子顕微鏡を扱う際は、視野探しやフォーカス調整、画像の保存といった場合に応じてスキャンの種類を変えながら使用することとなる。一次電子ビーム１０４の走査速度の変更は、グラフィカルユーザーインターフェース（ＧＵＩ）上に表示されたボタンや、機械的なボタンスイッチなどによって操作できるようになっている。【００３５】  図８は、本発明におけるグラフィックユーザーインターフェース（ＧＵＩ）の例を示す図である。一般的な走査電子顕微鏡では視野探し等で使用する高速スキャンボタン８０１、画像の確認やフォーカス等の微調整で使用する低速スキャンボタン８０２、フォーカスの調整で使用する視野制限スキャンボタン８０３、画像表示部８０４、一次電子ビーム１０４のフォーカスを調整するフォーカス調整用スライダ８０５、一次電子ビーム１０４の非点を調整する非点調整用スライダ８０６等が設けられて、ユーザーが様々な一次電子ビーム１０４の走査条件を切り替えながら、走査電子顕微鏡で取得した画像を表示することが出来るようになっている。【００３６】  ガス増幅現象を利用した検出器を用い観察する場合、観察時に像流れが発生するのは、ガス増幅現象の応答速度より１ピクセル当たりの一次電子ビーム１０４の走査時間が短い高速スキャンにて観察する場合であり、ガス増幅現象の応答速度より１ピクセル当たりの一次電子ビーム１０４の走査時間が長いような低速なスキャンにおいて像流れは発生しない。すなわち、像流れは高速スキャン時のみ抑制出来れば良い。一方、前述したとおり像流れの抑制のため、試料１１４に電圧を印加することで、ガス増幅による信号が小さくなり画像のＳ／Ｎが悪化する場合がある。そのため、高速スキャン時のみに試料１１４に電圧を印加し、低速スキャン時には試料１１４に電圧を印加しないように制御することで、低速スキャン時はＳ／Ｎを損なわず、また、高速スキャン時には像流れを抑制することができる。【００３７】  また、試料１１４に印加する電圧の大きさに応じて像流れ抑制の効果の大小も変化するため、一次電子ビーム１０４の走査速度に応じて試料１１４に印加する電圧を変化させても良い。高速スキャン時に試料１１４に印加した電圧よりグラウンドに近い電圧を低速スキャン時に試料１１４に印加することで、像流れを抑制できる。【００３８】  さらに、試料１１４に印加する電圧を変化させるとガス増幅現象の様子が変化し、画像の輝度も変化するため、その輝度変化を補償するために電界供給電極１３２の電圧を一次電子ビーム１０４の走査速度に応じて変化させたり、もしくは自動的に画像の明るさを調整する処理を一次電子ビーム１０４走査速度の変更と同時に実行させてもよい。他には、増幅器１１８の増幅度を変更するように制御するのも有効であると考えられる。
【符号の説明】
【００３９】１００：走査電子顕微鏡システム、：１０１：フィラメント、１０２：ウェネルト、１０３：陽極、１０４：一次電子ビーム、１０５：上段ガンアライメントコイル、１０６：下段ガンアライメントコイル、１０７：第一集束レンズ、１０８：第二集束レンズ、１０９：対物絞り、１１０：アライナー、１１１：上段偏向コイル、１１２：下段偏向コイル、１１３：対物レンズ、１１４：試料、１１５：試料台、１１６：信号、１１７：検出器、１１８：増幅器、１１９：高電圧制御回路、１２０：ガンアライメント制御回路、１２１：第一集束レンズ制御回路、１２２：第二集束レンズ制御回路、１２３：アライナー制御回路、１２４：偏向制御回路、１２５：対物レンズ制御回路、１２６：電界供給電極用電源、１２７：試料台用電源、１２８：コンピュータ、１２９：表示装置、１３０：記憶手段、１３１：入力手段、１３２：電界供給電極、２０１：銅メッシュ、２０２：銅リング、２０３：像流れ部、２０４：空隙部、３０１：ラインプロファイル取得部、７０１：異物、８０１：高速スキャンボタン、８０２：低速スキャンボタン、８０３：視野制限スキャンボタン、８０４：画像表示部、８０５：フォーカス調整用スライダ、８０６：非点調整用スライダ
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図２（ｃ）】
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【図２（ｄ）】
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【図２（ｅ）】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図７（ｄ）】
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【図７（ｅ）】
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【図８】
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【国際調査報告】
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