(57)【要約】【課題】  走査電子顕微鏡で非導電性試料を観察する時、試料と対物レンズの間の散乱浮遊電子を除去し試料の帯電を防止する。【解決手段】  試料と対物レンズの間に、電子線が通過する貫通穴を有する導電性板材23と導電性板材23と絶縁された電極21ａ、21ｂで構成される散乱浮遊電子排出機構を設ける。電極21ａに負電圧、電極21ｂに正電圧を印加すると、電子線ＥＢの光軸と垂直に生じた電界により、浮遊電子は排出電子軌道ＤＥで示すように試料から離れた場所に排出され、試料表面の帯電が防止される。【選択図】図２
2006302548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に電気的に絶縁されて配置された正負の電圧を選択的に印加できる電極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備えた、ことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項２】
前記導電性板材の試料と対向する面に、前記導電性板材よりも二次電子発生効率の低い物質からなる被覆層が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項３】
前記導電性板材よりも二次電子発生効率の低い物質からなる被覆層が炭素を主成分とする物質で形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項４】
前記導電性板材が炭素を主成分とする物質で形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の走査電子顕微鏡。
【請求項５】
前記導電性板材の少なくとも試料と対向する面が接地電位に保たれている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の走査電子顕微鏡。
【請求項６】
前記散乱浮遊電子排出機構を電子線通路から退避させるための退避機構を設けた、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の走査電子顕微鏡。
【請求項７】
前記導電性板材を電子線の光軸と垂直な方向に動かして、前記導電性板材に設けられた電子線の通過する貫通穴の位置合わせを行う調整機構を備えた、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の走査電子顕微鏡。
【請求項８】
前記電極によって形成された電子線の光軸と垂直な方向の電界により電子線の軸ずれを補正するための偏向器を前記対物レンズの上方に設けた、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の走査電子顕微鏡。
【請求項９】
前記散乱浮遊電子排出機構により排出される浮遊電子を検出するための排出電子用検出器を設けた、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の走査電子顕微鏡。
【請求項１０】
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に配置されてＳ極とＮ極を選択できる磁極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備えた、ことを特徴とする走査電子顕微鏡。
【請求項１１】
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に電気的に絶縁されて配置された正負の電圧を選択的に印加できる電極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備え、
前記試料への電子線照射により前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間内に生じる散乱浮遊電子を、前記散乱浮遊電子排出機構に構成される電極により電子線の光軸と垂直な面方向に形成される電界によって、前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間の外に排出し試料の帯電を防止する、ことを特徴とする帯電防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面に電子線を照射して像観察や分析を行う走査電子顕微鏡(以下、ＳＥＭと略称する）において、試料の帯電を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＥＭは、細く絞った電子線を二次元的に走査しながら試料表面に照射し、電子線の照射に伴って試料から発生した二次電子や反射電子を検出し、検出された信号を電子ビームの走査と同期させて画像として表示することにより試料表面の観察を行っている。
【０００３】
図１に、従来のＳＥＭの概略構成例を示す。図１において、鏡体100はＳＥＭ鏡体の電子線光軸を含む面の断面をあらわしており、集束レンズ２、走査コイル３、対物レンズ４は略円環状となるように設けられている。ただし、対物レンズ４は、磁極片に二次電子検出器６を挿入するための穴とそれに対称な穴が空けられている様子を示しており、上下に分離されているわけではない。鏡体100内に配置された電子銃１から放射された電子線ＥＢは、集束レンズ２、対物レンズ４により細く集束され、試料台７に取り付けられた試料５に照射される。加速電源９は電子線ＥＢを加速するために必要な電圧を電子銃１に供給する。集束レンズ２、対物レンズ４、走査コイル３には、それぞれのコイル励磁に必要な電力が駆動部10から供給される。
【０００４】
試料台7は試料ステージ８に載置され、試料ステージ制御部によって、Ｘ及びＹ軸の水平移動、Ｚ軸の高さ移動、回転、傾斜を行うことができるようになっている。制御演算処理装置13は、上記の加速電圧、各種レンズと走査コイル、試料ステージ等の制御及び二次電子の検出信号の処理等を行う。操作者は操作部15を操作して、二次電子像等の観察条件、表示条件等を所望の条件に設定したり、試料５上の観察領域を選択する操作等が行える。
【０００５】
電子線照射により試料表面から放出された二次電子は、電子線ＥＢの光軸に沿って対物レンズの磁界により巻き上げられ、例えば図1に示される二次電子軌道ＳＥに沿って二次電子検出器６に導かれて検出される。電子線ＥＢは、走査コイル３により二次元的に走査されるので、これと同期して検出された二次電子の検出信号は、画像信号処理部11、バス16を介して表示装置14に送られ、二次電子像として表示される。なお、散乱浮遊電子軌道ＦＥについては後述する。
【０００６】
試料５に照射された電子線ＥＢは、二次電子や反射電子として試料外に放出される電子と、試料に吸収される電子に分かれる。試料５に導電性がある場合は、試料５に吸収された電子は、試料５を支持している試料台７を通ってアースに流れる。しかし、試料５が非導電性の場合、試料表面の電子線の照射されている領域は帯電してしまう。
【０００７】
試料表面が帯電すると、その影響を受けて観察像に様々な悪影響を及ぼす。例えば、明暗の極端な異常コントラストが表れたり、観察視野がドリフトしたり、非点収差が増大して高分解能の像観察が行えないなどの障害を引き起こす。この帯電を防止するため、従来から多くの技術が知られている。
【０００８】
例えば、非導電性試料の表面に金等の導電性物質を薄く被覆すると、帯電を防ぐことができる。しかし、表面のアーティファクトを引き起こす可能性や、試料調整に手間がかかる、元に戻すことができない等の問題もある。特に高分解の像観察を行う場合は、微細な表面構造が被覆により変形してしまい、正しい表面形状を観察しているか判断できないという基本的な問題がある。
【０００９】
観察条件を選ぶことによって帯電を防止又は軽減する方法もある。試料に照射する電子線の加速電圧を低くすると、入射電子に対する試料から放出される二次電子の割合が増加することが知られている。また、試料を傾斜させて電子線が試料面に入射する角度を小さくしていくと、入射電子に対する試料から放出される二次電子の割合が増加することもよく知られている。そのため、絶縁抵抗の特に高い非導電性試料を観察する場合は、低加速電圧と試料傾斜の観察条件を組み合わせて帯電を防止する方法が有効とされている。
【００１０】
その他観察条件によって帯電を軽減する方法としては、電子線の走査速度を速くして試料表面に残り帯電の原因となる電子の数を減らす方法、試料から放出される電子のエネルギーを選別して帯電の影響を受けていない電子のみで画像を形成する方法、試料にバイアスをかけて二次電子が試料から発生する時のエネルギーを高くすることによって帯電の影響を受けないようにして画像を形成する方法等がある。
【００１１】
【特許文献１】特開平４-３６３８４９号公報
【特許文献２】特開平１１-１５４４７９号公報
【特許文献３】特開２００３-１５１４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記背景技術のなかで述べた方法はいずれも帯電を起こさないか又は帯電現象を軽減するための条件を選ぶ方法であるが、試料の帯電を引き起こす過剰な電子を積極的に除去しているわけではない。そのため、試料上に磁界などが存在する場合、電子線の照射により試料から放出された二次電子は、エネルギーが低いため試料の表面近傍に浮遊し、また試料に戻ることがある。図１中の散乱浮遊電子軌道ＦＥは、このような電子の振る舞いを一例として示したものである。さらには、反射電子が対物レンズ下面等に当たって放出された二次電子が浮遊し、それが試料表面に再飛来する場合もある。この現象は、対物レンズ下部の電子線通過穴の穴径が小さいほど顕著となる。これら対物レンズと試料の間に浮遊する電子が、一次電子線により直接照射される領域以外の場所にも飛来し、試料が非導電性の場合は帯電がさらに増大することになる。
【００１３】
これに対して、帯電を積極的に消してしまう従来技術も知られている。例えば、特許文献１の特開平４-３６３８４９号公報には、試料表面近傍にイオンガスを噴射するガス噴出装置とガス吸引装置を設け帯電を中和する技術が開示されている。しかし、帯電の度合いに応じたガスの流量調整は熟練を必要とし、真空内にガスを噴射することにより真空が低下すると電子源が損傷するなどの問題もある。
【００１４】
また、特許文献２の特開平１１-１５４４７９号公報には、試料表面に正イオンビームを照射して導電層を誘起し、帯電した電荷を逃がす方法が開示されている。しかし、帯電量に対し、帯電除去に使用するイオンビームの照射量を一致させることは簡単ではなく、照射量の制御は操作者の経験が必要とされるという問題がある。
【００１５】
また、特許文献３の特開２００３-１５１４７９号公報には、プローブ状の帯電中和用電極を試料の帯電領域近傍に置くか又は接触させて、帯電領域との間に電流を発生させることにより帯電中和制御を行う技術が開示されている。しかし、高分解能観察を目的とするＳＥＭでは対物レンズと試料の間隙は狭いので、プローブ状の電極を帯電領域近傍で制御することは簡単ではない。また、そもそも、対物レンズと試料の間に広く分布する散乱浮遊電子を排除することはできない。
【００１６】
本発明は上述の問題を解決するためのものであって、その目的は、複雑な機構を必要とせず、簡易な操作によって、対物レンズと試料の間に分布する散乱浮遊電子を効率良く排出することにより、非導電性試料の帯電を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の問題を解決するために、本発明は、
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に電気的に絶縁されて配置された正負の電圧を選択的に印加できる電極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記導電性板材の試料と対向する面に、前記導電性板材よりも二次電子発生効率の低い物質からなる被覆層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記導電性板材よりも二次電子発生効率の低い物質からなる被覆層が炭素を主成分とする物質で形成されていることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記導電性板材が炭素を主成分とする物質で形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記導電性板材の少なくとも試料と対向する面が接地電位に保たれていることを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記散乱浮遊電子排出機構を電子線通路から退避させるための退避機構を設けたことを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記導電性板材を電子線の光軸と垂直な方向に動かして、前記導電性板材に設けられた電子線の通過する貫通穴の位置合わせを行う調整機構を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記電極によって形成された電子線の光軸と垂直な方向の電界により電子線の軸ずれを補正するための偏向器を、前記対物レンズの上方に設けたことを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記散乱浮遊電子排出機構により排出される浮遊電子を検出するための排出電子用検出器を設けたことを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に配置されてＳ極とＮ極を選択できる磁極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備えたことを特徴とする。
【００２７】
また本発明は、
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に電気的に絶縁されて配置された正負の電圧を選択的に印加できる電極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備え、
前記試料への電子線照射により前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間内に生じる散乱浮遊電子を、前記散乱浮遊電子排出機構に構成される電極により電子線の光軸と垂直な面方向に形成される電界によって、前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間の外に排出し、試料の帯電を防止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
第１の発明によれば、
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に電気的に絶縁されて配置された正負の電圧を選択的に印加できる電極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備えたので、
前記試料への電子線照射により前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間内に生じる散乱浮遊電子を、前記散乱浮遊電子排出機構に構成される電極により電子線の光軸と垂直な面方向に形成される電界によって、前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間の外に排出し試料の帯電を防止することができる。
【００２９】
第２の発明によれば、前記導電性板材の試料と対向する面に、前記導電性板材よりも二次電子発生効率の低い物質からなる被覆層が形成されているので、試料から発生した反射電子が前記導電性板材の下面に衝突して間接的に発生させる二次電子を減らし、帯電を防止することができる。
【００３０】
第３の発明によれば、前記導電性板材よりも二次電子発生効率の低い物質からなる被覆層が炭素を主成分とする物質で形成されているので、試料から発生した反射電子が前記導電性板材の下面に衝突して間接的に発生させる二次電子を減らし、帯電を防止することができる。
【００３１】
第４の発明によれば、前記導電性板材が炭素を主成分とする物質で形成されているので、試料から発生した反射電子が前記導電性板材の下面に衝突して間接的に発生させる二次電子を減らし、帯電を防止することができる。
【００３２】
第５の発明によれば、前記導電性板材の少なくとも試料と対向する面が接地電位に保たれているので、試料から発生した二次電子が前記導電性板材の下面に衝突して前記導電性板材に吸収され、アースに流れることによって前記導電性板材の帯電を防ぐことができる。
【００３３】
第６の発明によれば、前記散乱浮遊電子排出機構を電子線通路から退避させるための退避機構を設けたので、前記散乱浮遊電子排出機構を使用する必要が無い時は電子線通路から退避させて、操作性を向上させることができる。
【００３４】
第７の発明によれば、前記導電性板材を電子線の光軸と垂直な方向に動かして、
前記導電性板材に設けられた電子線の通過する貫通穴の位置合わせを行う調整機構を備えたので、貫通穴の中心を電子線が通過するように正しく調整して、正常な二次電子像を観察することができる。
【００３５】
第８の発明によれば、前記電極によって形成された電子線の光軸と垂直な方向の電界により電子線の軸ずれを補正するための偏向器を前記対物レンズの上方に設けたので、散乱浮遊電子を排出するために設けた電極により生じた電界の影響で傾斜した電子線の軸を傾斜しないように補正して、正常な二次電子像を観察することができる。
【００３６】
第９の発明によれば、前記散乱浮遊電子排出機構により排出される浮遊電子を検出するための排出電子用検出器を設けたので、排出電子用検出器の検出信号を二次電子検出器から得られる検出信号と切替えまたは加算、減算等の演算を行って画像表示することにより、二次電子像の感度向上、帯電している領域に関する情報取得等の副次的効果を得ることができる。
【００３７】
第１０の発明によれば、電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に配置されてＳ極とＮ極を選択できる磁極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備え、
前記磁極によって電子線の光軸と垂直な面方向に形成される磁界によって散乱浮遊電子を排出するようにしたので、
前記試料への電子線照射により前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間内に生じる散乱浮遊電子を、前記散乱浮遊電子排出機構に構成される磁極により電子線の光軸と垂直な面方向に形成される磁界によって、前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間の外に排出し試料の帯電を防止することができる。
【００３８】
第１１の発明によれば、
電子線を細く絞って試料に照射するための対物レンズと、電子線の照射位置を前記試料上で走査するための走査手段と、電子線照射により前記試料から発生した電子を検出する検出手段と、前記検出手段からの検出信号を前記走査手段と同期させて画像として表示する表示手段を備えた走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズと前記試料との間に配置されて電子線の通過する貫通穴を有する導電性板材と、前記導電性板材上に電気的に絶縁されて配置された正負の電圧を選択的に印加できる電極から構成される散乱浮遊電子排出機構を備え、
前記試料への電子線照射により前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間内に生じる散乱浮遊電子を、前記散乱浮遊電子排出機構に構成される電極により電子線の光軸と垂直な面方向に形成される電界によって、前記試料と前記対物レンズに挟まれる空間の外に排出し試料の帯電を防止するようにしたので、
簡易な構成と簡単な操作により試料の帯電を防止して、高分解能の二次電子像観察が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図２〜４を参照しながら、本発明を実施する最良の形態について説明する。ただし、この実施例によって本発明が限定されるものではない。図２は、本発明を実施するＳＥＭの概略構成例を示している。図２において、図１に示した従来のＳＥＭにおける構成と同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付して説明の重複を避ける。また、図１の加速電源９、駆動部10、画像信号処理部11、試料ステージ制御部12、制御演算処理装置13、表示装置14、操作部15、バス16についても、図１と同様に本発明の構成例に含まれているが、図２では図を簡単にするため省略している。
【００４０】
図２は、対物レンズ４と試料５の間に、導電性板材23と導電性板材23に支持された電極21ａ、21ｂで構成される散乱浮遊電子排出機構が挿入されている状態を示している。電極21ａ、21ｂにはそれぞれ電源22ａ、22ｂが接続されているが、電極に印加される電圧が負の時、追出電極21ａ、正の時、吸引電極21ｂと呼ぶことにする。
【００４１】
図４は、散乱浮遊電子排出機構20のみを取り出した拡大図である。図４ａは、散乱浮遊電子排出機構20を対物レンズ４側から見た平面図である。また、図４ｂは、図４ａのＡＡ断面の断面図である。導電性板材23の対物レンズ４に対向する面には、絶縁体25ａ、25ｂにより導電性板材23と電気的に絶縁されて追出電極21ａ、吸引電極21ｂが配置されている。電極21ａ、21ｂには、リード線26ａ、26ｂが導電性板材23と絶縁されて配線されている。リード線26ａ、26ｂは、電極21ａ、21ｂに負または正電圧を印加するためのものである。
【００４２】
追出電極21ａ、吸引電極21ｂの間には、電子線ＥＢが通過するための貫通穴23ａが設けられている。貫通穴23ａの位置は追出電極21ａと吸引電極21ｂを結ぶ線上にあればよいが、必ずしも両電極の中点にある必要はない。また図４では、貫通穴23ａの位置が追出電極21ａ側に近く示されているが、その必要もない。
導電性板材23は、吸引電極21ｂ側の右端（図２ａでは途中までしか図示していない）で、図示しない移動・保持機構により保持されており、必要に応じて導電性板材23の挿入と退避が行えるようになっている。また、この移動・保持機構は、散乱浮遊電子排出機構20を対物レンズ４と試料５の間に挿入後、貫通穴の位置を電子線の光軸と垂直な面方向に動かして、位置合わせを行う調整機構を備えている。
【００４３】
次に、上記の散乱浮遊電子排出機構20の動作について説明する。
既に述べたように、非導電性試料を観察する場合、試料５から直接放出された二次電子と、反射電子が対物レンズ４等に衝突して間接的に発生した二次電子が、対物レンズ４と試料５の間に多数浮遊している状態となる。これらの散乱浮遊電子は、再度試料表面に飛来し試料の帯電を増大させる。その結果、試料の表面構造を観察できない、或いは観察像のドリフト、ノイズ等の増加により正常な像観察が行えなくなる。そのような状況が起きたとき、散乱浮遊電子排出機構20を対物レンズ４と試料５の間に挿入し、浮遊電子を排出させる。
【００４４】
散乱浮遊電子排出機構20が挿入されると、電子線ＥＢは貫通穴23ａを通過して試料に照射される。発生した二次電子のうち、上向きの初速度成分が比較的大きい電子は、電子線ＥＢの光軸に沿って対物レンズの磁界により巻き上げられ、二次電子検出器６に達する。しかし、対物レンズ４の下部から下方に戻ってくる二次電子をはじめ、いろいろな方向の初速度成分を持った二次電子が存在するため、必ずしも全ての二次電子が対物レンズの上方へ向かうわけではない。すなわち、導電性板材23があっても、貫通穴の近傍にはなお多くの浮遊電子が存在することになる。
【００４５】
そこで散乱浮遊電子排出機構20を挿入したら、追出電極21ａに負電圧を印加する。それにより、散乱浮遊電子は電子線ＥＢの光軸に対して垂直方向に生じている電界から力を受けて追出電極21ａと反対の方向に移動を始める。また、吸引電極21ｂに正電圧を印加して、移動を始めた散乱浮遊電子に追出電極21ａから吸引電極21ｂへ向かう方向の力を与えることにより、対物レンズ４と試料５に挟まれた空間内で生じた散乱浮遊電子は、対物レンズ４と試料５に挟まれた空間の外に排出される。図２の排出電子軌道ＤＥは、こうして排出される電子の軌道を模式的に示した例である。
【００４６】
電子線ＥＢの照射により試料５から発生する二次電子と反射電子のうちの一部は、導電性板材23に遮られるものもある。導電性板材23は図示しない移動・保持機構を通して接地電位に保たれるようになっているので、エネルギーの低い二次電子は導電性板材23に衝突してそのまま吸収される。二次電子より高いエネルギーを持つ反射電子が、導電性板材23の下面に衝突した場合、間接的に二次電子を発生させる。この二次電子が再び試料に戻ると帯電を増大させることになる。そのため、導電性板材23の下面はできるだけ二次電子発生効率の低い物質で形成されていることが望ましい。
【００４７】
導電性板材23として例えば真鍮のような金属を用いる場合、真鍮は比較的二次電子発生効率の高い物質であることが知られている。そのため、真鍮より二次電子発生効率の低い物質で、反射電子の衝突する下面を被覆することが望ましい。図４ｂは、二次電子発生効率を低くするための被覆層24を設けた場合を示している。いろいろな物質の二次電子効率については既に良く知られているが、本発明における目的のためには、例えば炭素を主成分とする導電性ペイントを使用することができる。炭素を主成分とする導電性ペイントは、導電性を有し、二次電子発生効率の低い物質である条件を満たし、比較的安価で入手し易い材料として知られている。
【００４８】
ただし、本発明においては、必ずしも導電性板材23と別に被覆層24を備えている必要は無く、始めから例えばグラファイトなどの炭素を主成分とする導電性を有する物質を使用して導電性板材23を構成しても良い。この場合、導電性板材23の全てを例えばグラファイト等の単一材料で形成する必要は無く、例えば、貫通穴23ａ近傍の先端部をグラファイトなどの材料を使用し、移動・保持機構に近い部分は充分な強度を持つ例えば真鍮などの金属を使用した構成とするなどしても良い。
【００４９】
上記の説明において、図４の散乱浮遊電子排出機構20は追出電極21ａと吸引電極21ｂの二つ電極を設ける例を示したが、電極が必ずしも二つである必要は無く、少なくとも追出電極21ａと吸引電極21ｂのどちらかを設ければ散乱浮遊電子の排出が可能である。
また、追出電極21ａと吸引電極21ｂがひとつずつである必要も無く、それぞれが複数の電極で構成されていても良い。
また、これら電極を取り付ける位置は、導電性板材23の試料５と対向する面上であっても良い。
また、これら電極を、導電性板材23の対物レンズ４と対向する面及び試料５と対抗する面の両側に同時に設けて、それぞれの側で浮遊電子を排出させるように動作させても良い。
【００５０】
次に、電子線の光軸と垂直な面方向の電界による電子線の軸ずれを補正する方法について説明する。散乱浮遊電子を排出するために生じさせた電界により、電子線ＥＢの軌道も影響を受ける。散乱浮遊電子排出機構20より上方に、電子線ＥＢの軸の傾斜を補正するための偏向器を設ける。図２に、このための偏向器27が対物レンズと走査コイル３との間に設けられている状態を示す。なお、偏向器27は、図２には図示していないが、駆動部10に接続されている。
ここで、偏向器27は必ずしも対物レンズと走査コイル３との間に設けられていなくてもよく、散乱浮遊電子排出機構20より上方にあって、電子線ＥＢの軸を補正できれば良い。または、偏向器27によって行うのと同等の動作を、走査コイル３に重畳させることで実現しても良い。
【００５１】
次に、図３について説明する。図３は、鏡体300に散乱浮遊電子の排出電子用検出器30を構成した場合の概略構成例を示している。鏡体300から排出電子用検出器30を取り去れば、図２の鏡体200と同じ構成である。従って、図１に示されている加速電源９、駆動部10、画像信号処理部11、試料ステージ制御部12、制御演算処理装置13、表示装置14、操作部15、バス16についても本発明の構成例に含まれているが、図２の場合と同様に図を簡単にするため図３では省略している。排出電子用検出器30の出力は、図示していないが画像信号処理部11に入力されるようになっており、二次電子検出器６から入力される信号と切替えまたは加算、減算等の演算を行えるようになっている。
【００５２】
試料の帯電を防止または軽減する目的としては、排出電子用検出器30を構成する必要は無く、図２に示した構成で充分である。しかし、散乱浮遊電子を発生させる元となる二次電子と反射電子は、試料表面について何らかの情報を持っていると考えられる。そのため、排出電子用検出器30の検出信号を二次電子検出器６から得られる検出信号と切替えまたは加算、減算等の演算を行って画像表示すれば、二次電子像の感度向上、帯電している領域に関する情報取得等の副次的効果を得ることが可能となる。
【００５３】
上述した散乱浮遊電子排出機構は、電界を生じさせる電極を設けて散乱浮遊電子を排出するようにしているが、電界の代わりに磁界を生じさせる磁極を設けるようにしても同じ効果を奏することは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来の走査電子顕微鏡の概略構成例を示す図。
【図２】本発明を実施する走査電子顕微鏡の概略構成例を示す図。
【図３】本発明を実施する走査電子顕微鏡の他の概略構成例を示す図。
【図４】本発明の散乱浮遊電子排出機構の構成例を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
（同一または類似の動作を行うものには共通の符号を付す。）
ＥＢ  電子線
ＳＥ  二次電子軌道
ＦＥ  散乱浮遊電子軌道
ＤＥ  排出電子軌道
１  電子銃
２  集束レンズ
３  走査コイル
４  対物レンズ
５  試料
６  二次電子検出器
７  試料台
８  試料ステージ
９  加速電源
10  駆動部
11  画像信号処理部
12  試料ステージ制御部
13  制御演算処理装置
14  表示装置
15  操作部
16  バス
20  散乱浮遊電子排出機構
21ａ、21ｂ  電極
22ａ、22ｂ  電源
23  導電性板材
23ａ  貫通穴
24  被覆層
25ａ、25ｂ  絶縁材
26ａ、26ｂ  リード線
27  軸ずれ補正偏向器
30  排出電子用検出器
100、200、300  鏡体
【図１】
2006302548.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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