(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする問題は、イオンのドリフト時間の短縮による更なる応答速度の向上、電子なだれによるガス増幅の高効率化とイオン検出効率の向上、および低真空二次電子像の像質改善である。【解決手段】本発明では、試料を保持する試料台と、当該試料台を格納する試料室と、荷電粒子線を当該試料室内に照射する照射光学系と、前記荷電粒子線を試料上に集束させる対物レンズを備えた荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線照射によって試料より放出される二次荷電粒子を検出する検出器を前記対物レンズと前記試料の間の空間に有し、当該検出器は、正電圧が印加された第一の電極と、前記正の電圧より低い電圧が印加され当該第一の電極を挟む少なくとも２枚の第二の電極から構成され、前記電極のいずれかもしくは全てに流れる電流を信号電流として検出することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を保持する試料台と、当該試料台を格納する試料室と、荷電粒子線を当該試料室内に照射する照射光学系と、前記荷電粒子線を試料上に集束させる対物レンズを備えた荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子線照射によって試料より放出される二次荷電粒子を検出する検出器を前記対物レンズと前記試料の間の空間に有し、
当該検出器は、正電圧が印加された第一の電極と、前記正の電圧より低い電圧が印加され当該第一の電極を挟む少なくとも２枚の第二の電極から構成され、前記電極のいずれかもしくは全てに流れる電流を信号電流として検出することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１の荷電粒子装置において、
前記第一の電極および第二の電極は、対物レンズの下部に配置され、荷電粒子線が通過する開口部を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項１の荷電粒子線装置において、
第一の電極は、試料から放出された二次荷電粒子および前記試料室内で発生した二次荷電粒子が通過する通過領域を複数備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３の荷電粒子線装置において、前記第二の電極の試料に対向する側の電極は、試料から放出された二次荷電粒子が通過する通過領域を複数備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１の荷電粒子線装置において、前記第二の電極の試料に対向する側の電極が試料と同電位であることを特徴とする荷電粒子装置。
【請求項６】
請求項１の荷電粒子線装置において、
前記検出器の前記第一の電極および第二の電極の端部にさらに電極を備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１の荷電粒子線装置において、
前記検出器は、第一の電極および第二の電極の組を複数有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
試料を保持する試料台と、当該試料台を格納する試料室と、荷電粒子線を当該試料室内に照射する照射光学系と、前記荷電粒子線を試料上に集束させる対物レンズを備えた荷電粒子線装置による二次荷電粒子の検出方法おいて、
前記荷電粒子線照射によって試料より放出される二次荷電粒子を検出する検出器を前記対物レンズと前記試料の間の空間に有し、
当該検出器は、正電圧が印加された第一の電極と、前記正の電圧より低い電圧が印加され当該第一の電極を挟む少なくとも２枚の第二の電極から構成され、
前記試料から放出された二次荷電粒子を前記検出器内に導入し、前記第一の電極と前記第二の電極の間で往復運動をさせ、前記試料室内に残留するガスとの相互作用により、さらに二次荷電粒子を発生させ、
前記電極のいずれかもしくは全てに流れる電流を信号電流として検出することを特徴とする荷電粒子線装置による二次荷電粒子の検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子線装置に関し、特に、荷電粒子線装置の試料室を低真空（１〜数１０００Ｐａ）に保った状態で観察可能な荷電粒子線装置の二次荷電粒子の検出器、およびその検出方法に関わる。すなわち、観察面の情報を持った二次荷電粒子を試料室内に供給された電界によって加速し、増幅されたイオン／電子が検出電極に向かって移動することによって流れる正／負の誘導電流を検出して画像を形成する荷電粒子線装置および試料像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
検出原理にガス増幅を用いた荷電粒子線装置は、一次荷電粒子線の照射により試料より放出される二次荷電粒子を低真空雰囲気中で増幅してから検出し、この検出信号を用いて画像を形成する装置であり、高真空時の検出原理と装置構成は異なっている。
【０００３】
一次荷電粒子線の照射により試料から放出される二次荷電粒子は、電界によって加速され、残留ガス分子と衝突しガス増幅作用をもたらす。ガス増幅作用により発生したイオン／電子は指数関数的に増幅し、これらの増幅されたイオン／電子を検出電極に流れる正／負の誘導電流の形で検出することにより画像を形成する。
【０００４】
ここで、誘導電流が発生する原理を、図９を用いて説明する。
【０００５】
検出器の等価回路はコンデンサ９０１で表される。ここで、電圧Ｖが印加された容量Ｃ，電極間距離Ｌのコンデンサ空間内に電荷ｑ９０２があるときを考える。電荷ｑは、コンデンサ空間内の電界Ｖ／Ｌによって電極に垂直な方向へ移動する。このときの微小移動量をｄｘとすると、電極間のポテンシャルはｄφ＝（Ｖ／Ｌ）・ｑ・ｄｘだけ変化する。ポテンシャルの変化分を補うため、コンデンサには電荷ｄＱが誘起される。ポテンシャルのつりあいの式は、ｄφ＝Ｖ・ｄＱで与えられ、結果、ｄＱ＝（ｑ／Ｌ）・ｄｘとなる。Ｉ＝ｄＱ／ｄｔであることから、Ｉ＝（ｑ／Ｌ）・ｖとなる。これが誘導電流９０３である。ここでｖ＝ｄｘ／ｄｔであり、電荷ｑの速度である。
【０００６】
実際には、コンデンサ内にはガス増幅によってイオンと電子が混在している。このとき、電子は高電位の電極に向かい、イオンは低電位の電極に向うため結果的に同じ方向に誘導電流が流れる。
【０００７】
検出方式には二通りがあり、低電圧側の電極を検出電極として増幅回路を接続し、正の誘導電流を検出する方式９０４と、高電圧側の電極を検出電極として増幅回路を接続し、負の誘導電流を検出する方式９０５とがある。両者で物理原理は全く同じだが、試料室内に供給される電位勾配や、電界供給用の電極（電界供給電極）の形状などが異なっており、用途に応じて様々な検出器形態が存在している。
【０００８】
ここで、コンデンサ電界に対して垂直な向き（図９のｘ軸に垂直方向）に移動する電荷は誘導電流として検出されない点に注意する。また、検出器のレスポンスは、移動が遅いイオンの移動時間によって決まっていることに注意する。一般にイオンの移動時間は増幅回路の応答時間に比べて長い。
【０００９】
荷電粒子装置における画像形成の方法として、試料室内の残留ガス分子を用いて二次荷電粒子を増幅させ、イオン電流を検出する方法は様々試みられている。この原理に関する内容については、非特許文献１に記載されている。
【００１０】
具体的な方法は、特許文献１に高真空二次電子像を観察する際に二次電子コレクタ電極として用いている板状電極を、低真空の二次電子像を観察するために電界供給電極として用いて、イオン電流検出電極として試料台を用いる方法が開示されている。この時、前記のコンデンサ空間は電界供給電極（高真空時の二次電子コレクタ電極）と試料台の間に形成される。
【００１１】
特許文献２では、電界供給電極として二次電子コレクタ電極を用いて、イオン電流検出電極として、試料台とは別の電極を用いる方式が開示されている。これは、電離増幅作用が起こる経路上に検出電極を設けることで、イオンの検出効率を向上させるためである。
【００１２】
特許文献３では、電界供給電極として二次電子コレクタ電極とは別の電極を用い、イオン電流検出電極として電界供給電極の周囲にイオン電流検出専用の電極を設ける方式が開示されている。これにより、イオンの移動時間を短縮し、かつ検出効率の向上が図られている。特許文献２，特許文献３の検出器のコンデンサ空間は、電界供給電極と検出電極の間に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−１２６６５５号公報
【特許文献２】特開２００３−１３２８３０号公報
【特許文献３】特開２００６−２２８５８６号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】セコンダリー  エレクトロン  イメージング  インザ  バリアブル  プレッシャー  スキャニング  エレクトロン  マイクロスコープ  スキャニング  ２０、４３６−４４１（１９９８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１，２，３の構造では、電界供給電極の電界が検出器から漏れてしまい、試料近傍からガス増幅が起こる。電界供給電極の電界が試料表面に届くと、試料表面の凹凸に応じて電界が集中し、ガス増幅によって生成されたイオンが引き寄せられ、試料表面で中和作用が起こってしまい、試料表面から二次電子が放出されても、見かけ上放出されていないように見える。よって、その時取得される像は二次電子像特有のエッジコントラストが強調されにくい。また、特許文献１，２に開示される技術では試料室内部にコンデンサ空間となる一定の空間が必要であり、かつコンデンサ空間が広いため、イオンのドリフト時間に依存する応答速度の問題と、生成されたイオンの検出効率に問題がある。特許文献３では、電界供給電極の近傍に検出電極を配置することで、応答速度と検出効率の改善が図られているが、ＴＶスキャン（３０フレーム／秒程度のスキャン）には対応できていない。
【００１６】
本発明が解決しようとする問題は、イオンのドリフト時間の短縮による更なる応答速度の向上、電子なだれによるガス増幅の高効率化とイオン検出効率の向上、および低真空二次電子像の像質改善である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、試料を保持する試料台と、当該試料台を格納する試料室と、荷電粒子線を当該試料室内に照射する照射光学系と、前記荷電粒子線を試料上に集束させる対物レンズを備えた荷電粒子線装置において、前記荷電粒子線照射によって試料より放出される二次荷電粒子を検出する検出器を前記対物レンズと前記試料の間の空間に有し、当該検出器は、正電圧が印加された第一の電極と、前記正の電圧より低い電圧が印加され当該第一の電極を挟む少なくとも２枚の第二の電極から構成され、前記電極のいずれかもしくは全てに流れる電流を信号電流として検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成によれば、ガス増幅を起こすための初期の二次荷電粒子が極めて少量であったとしても、効果的にガス増幅を起こすことができるため、収量の向上が可能である。また、電界供給電極と試料表面の間に接地電位である検出電極を置き、試料近傍での電離増幅作用を抑制することで像質の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】検出器の配置位置に関する実施例１に関わる荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【図２−Ａ】実施例１に関わる二次荷電粒子検出器の構成例を示す図。
【図２−Ｂ１】実施例１に関わる二次荷電粒子検出器の断面図。
【図２−Ｂ２】検出電極１９の形状。
【図２−Ｂ３】メッシュ状電極。
【図２−Ｂ４】スリット状電極。
【図２−Ｂ５】同心円状電極。
【図３−Ａ】実施例２に関わる二次荷電粒子検出器の構成例を示す図。
【図３−Ｂ】実施例２に関わる二次荷電粒子検出器の断面図。
【図３−Ｃ】実施例２に関わる二次荷電粒子検出器のシミュレーション結果。
【図４−Ａ】実施例３に関わる二次荷電粒子検出器の構成例を示す図。
【図４−Ｂ】実施例３に関わる二次荷電粒子検出器の断面図。
【図４−Ｃ】実施例３に関わる二次荷電粒子検出器のシミュレーション結果。
【図５−Ａ】実施例４に関わる二次荷電粒子検出器の構成例を示す図。
【図５−Ｂ】実施例４に関わる二次荷電粒子検出器の断面図。
【図６−Ａ】実施例５に関わる二次荷電粒子検出器の構成例を示す図。
【図７−Ａ】検出器の配置位置に関する実施例６に関わる荷電粒子線装置の構成例を示す図。
【図８−Ａ】本検出器の基本構成を示す図。
【図８−Ｂ】二次電子の軌道と電位勾配を示す図。
【図９】誘導電流を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の代表的な実施例について図を用いて説明する。それに先立ち、本発明における検出器の基本構成と原理を図８−Ａ，図８−Ｂで説明する。図８−Ａは試料より放出された二次荷電粒子が電子（二次電子）であった場合の検出器の構成である。一次荷電粒子線の照射によって試料より放出された二次電子の軌道上に電位勾配を構成する場合、一例として図８−Ａのように電界供給電極８０１，検出電極８０２を配置する。一般的に電界供給電極８０１は正の電位であり、検出電極８０２は接地電位である。検出器内部に導入された二次電子は二次電子軌道８０３のような軌道を描く。このときガス増幅作用は増幅領域８０４で頻繁に起こる。
【００２１】
検出器内部に導入された二次電子が二次電子軌道８０３のような軌道を描く理由を、図８−Ｂを用いて説明する。検出器内部は、電位勾配８０５，電位勾配８０６が形成される。所定の速度を持った二次電子は電位勾配８０５，８０６に沿って移動するため、二次電子軌道８０３のような軌道となる。
【００２２】
なお、本明細書では接地電極を検出電極として増幅回路を接続することで正の誘導電流を増幅し、検出する方式について説明するが、電界供給電極を検出電極としてフローティング増幅回路を接続し、負の誘導電流を検出してもよい。
【実施例１】
【００２３】
本実施例では、一次荷電粒子線の照射により試料表面から放出される二次荷電粒子の軌道上において、電位勾配を形成する二次荷電粒子検出器を備えた荷電粒子線装置のうち、特に二次荷電粒子検出器が一次荷電粒子線の光軸を中心として配置された軸上型二次荷電粒子検出器について説明する。
【００２４】
図１には、軸上型二次荷電粒子検出器を備えた荷電粒子線装置の外観構成を模式的に示した。図１に示す荷電粒子線装置は、対物レンズ８を含む荷電粒子線光学鏡筒，試料室１，検出された二次電子起因の正の電流信号を信号処理して画像を形成する情報処理部２，画像処理部に接続された画像処理端末３等により構成される。画像処理端末３には、形成画像を表示するための表示手段や、当該表示手段に表示されるＧＵＩに対して装置の操作に必要な情報を入力する情報入力手段等を備えている。なお、電子光学鏡筒内の各構成要素、例えば一次荷電粒子線の加速電圧，各電極に印加する電流・電圧などは、自動もしくは、ユーザが画像処理端末３上で所望の値を入力し、観察条件制御部４により調整される。
【００２５】
荷電粒子線光学鏡筒は、荷電粒子源５，荷電粒子源５より発生する一次荷電粒子線６，それを集束させる作用を持つコンデンサレンズ７，対物レンズ８、および荷電粒子線を偏向させるための偏向器９などにより構成される。以下に各構成部品について説明する。コンデンサレンズ７，対物レンズ８は、試料１０上の所望の観察部位に適した光学条件になるように荷電粒子線６を集束させる。偏向器９は試料１０上の荷電粒子線６を所望の観察範囲に従って走査させる。荷電粒子線６の照射に伴って試料１０の表面より、二次荷電粒子である二次電子１１および反射電子１００が発生する。
【００２６】
試料１０が収められた試料室１内部の真空度は、当該試料室１への大気導入口１２のニードルバルブ１３の調整により制御される。本荷電粒子線装置は低真空観察だけではなく、高真空観察も可能である。
【００２７】
高真空観察時における試料室内部の真空度は１０-3Ｐａ以下の高真空状態に保たれる。この時、試料１０より発生する二次荷電粒子の一つである二次電子１１は高真空用二次電子検出器１４により検出される。本実施例で用いられた高真空二次電子検出器１４は、シンチレータと光電子増倍管で構成されるEverhart Thornley型検出器である。このとき、二次電子１１の捕集効率を向上させるため、典型的に＋３００Ｖ程度の電圧を印加したコレクタ電極１５により試料室内に電位勾配を形成する。
【００２８】
また、一次荷電粒子線の照射によって発生した反射電子１００は対物レンズ下面に配置された反射電子検出器１６によって検出される。反射電子検出器１６は、半導体検出器またはマイクロチャンネルプレートを用いる。半導体検出器を用いた場合、低真空観察モードでも反射電子検出が可能である。以降、反射電子検出器１６は半導体検出器であるとする。
【００２９】
検出された二次電子、反射電子起因の信号は電気的に増幅された後、画像処理部２でＡ／Ｄ変換され、一次荷電粒子線６の走査と同期させて、画像処理端末３に表示する。これにより、観察視野範囲の画像が得られる。
【００３０】
低真空で観察を行うために、ニードルバルブ１３の開閉により試料室１内の圧力を１〜数１０００Ｐａ程度のガス圧に維持する。また、高真空用二次電子検出器１４のコレクタ電極１５は接地電位になる。
【００３１】
本実施例の二次荷電粒子検出器１７は、対物レンズ８の下面に配置された反射電子検出器１６の検出立体角を損なわないように中心に穴が設けられ、中心穴は一次荷電粒子線６の光軸と一致し、試料面に対して水平に配置される。二次荷電粒子検出器１７（点線枠内）は電界供給電極１８と検出電極１９を備えている。電界供給電極１８には、典型的に電源２０によって１００〜５００Ｖ程度の正の電圧が印加され、検出電極１９は典型的に接地電位である。検出電極１９には、誘導電流を増幅するための増幅回路２１が結線されている。また、対物レンズの下面に配置された二次荷電粒子検出器１７は絶縁物２２により、対物レンズと絶縁される。
【００３２】
試料１０から放出された数ｅＶ程度のエネルギーを持つ二次電子１１は、電界供給電極１８により供給される電界によって、電界供給電極１８に向かって加速され、二次荷電粒子検出器１７の内部に導入される。二次荷電粒子検出器１７内部に導入された二次電子１１は、電界供給電極１８の近傍で試料室内部の残留ガスとの相互作用によりガス増幅作用が起こり、ガス増幅作用によって生成された電子２３とガス増幅作用によって生成されたイオン２４が生成される。ガス増幅作用によって生成されたイオン２４は、電界供給電極１８と検出電極１９の間に形成されるコンデンサ空間を移動する。このイオン２４の移動により検出電極１９にはイオン２４に起因する誘導電流２５が流れる。
【００３３】
増幅回路２１は、誘導電流２５を所望のゲインで増幅する。増幅した信号を画像処理部２でＡ／Ｄ変換し、一次荷電粒子線６の走査と同期させ、画像処理端末３に表示する。これにより、一次荷電粒子線６の走査範囲に準じた観察視野範囲の画像が得られる。
【００３４】
ガス圧力を調整するニードルバルブ１３，各電極に印加する電圧は観察条件制御部４により、観察条件に適した条件に設定される。ガス圧力，電界供給電極１８に印加される電圧は、ユーザが画像処理端末３上のＧＵＩから所望の値に設定しても良い。二次荷電粒子検出器１７の固定は、対物レンズもしくは試料室内壁に固定された図示しないホルダによって保持される。
【００３５】
図２−Ａの模式図を用いて、二次荷電粒子検出器１７の詳細を説明する。上記のように一次荷電粒子線６の照射により試料１０の表面より放出された数ｅＶ程度のエネルギーを持つ二次電子１１は、電界供給電極１８の供給する電界によって加速され、二次電子軌道２０１のような軌道を描きながら二次荷電粒子検出器１７の内部へと導入される。二次電子１１の軌道において、電界供給電極１８の電圧を適当な値にすることで、二次荷電粒子検出器１７と試料１０の間に形成されるコンデンサ空間２０２で起こる電離増幅作用を抑制することができる。また、検出電極１９の下側を設置することもンデンサ空間２０２で起こる電離増幅作用を抑制することに寄与している。これは、コンデンサ空間２０２でガス増幅作用が起こった場合に生成されるイオン２０３が、試料１０の表面に帰着し、試料１０より放出される二次電子１１と再結合することを低減する効果がある。この効果は、二次荷電粒子検出器１７によって得られる画像をより鮮明な二次電子画像に近づける。
【００３６】
二次荷電粒子検出器１７に導入後の二次電子１１は、電位勾配に沿って２０１のような軌道となる。２０１のような軌道を描く二次電子１１は、加速と減速を繰返し、特に電離増幅作用発生領域２０４で頻繁にガス増幅作用を起こす。
【００３７】
図２−Ｂ１に実施例１の二次荷電粒子検出器１７の断面構造を示す。検出電極１９は、図２−Ｂ２のように中心に穴があればよい。電界供給電極１８は、図２−Ｂ３のメッシュ，図２−Ｂ４のスリット，図２−Ｂ５の同心円など電子が往復運動できるように無数の穴を有する構造とする。
【実施例２】
【００３８】
図３−Ａに図２−Ａに示した二次荷電粒子検出器１７とは異なる形状の二次荷電粒子検出器１７Ｂの模式図を示す。二次荷電粒子検出器１７Ｂ以外の構成は、実施例１と同様とする。図３−Ｂは二次荷電粒子検出器１７Ｂの断面を模式的に示したものである。電界供給電極１８の形状は実施例１と同様である。
【００３９】
ここで、二次荷電粒子検出器１７Ｂの荷電粒子源側検出電極を１９Ａ、試料側検出電極を１９Ｂとする。検出電極１９Ｂは、メッシュ状，スリット状，同心円状等の構造とすることで一次荷電粒子線６に対して角度を持った二次電子３０１を二次電子軌道３０２のような軌道で二次荷電粒子検出器１７Ｂの内部へ導入することができる。二次荷電粒子検出器１７Ｂの内部に導入された二次電子３０１は、電離作用発生領域３０３で電離増幅作用に起因することとなり、より効率的に電離増幅が起こる。
【００４０】
図３−Ｃに、実施例２で提案する形状でシミュレーションを行った結果を示す。真空条件は高真空である。実施例１の二次荷電粒子検出器１７の構造では、二次電子導入領域３０５からのみ二次電子１１が導入される。実施例２では、新たに二次電子導入領域３０６からの二次電子１１も電界供給電極１８の供給する電界によって二次荷電粒子検出器１７の内部に導入されていることを確認した。よって実施例１の検出器よりさらに高収量化を可能とする。
【００４１】
尚、メッシュ状，スリット状，同心円状の試料側検出電極１９Ｂは、電界供給電極１８による漏れ電界によって、二次荷電粒子検出器１７Ｂと試料１０の間に形成されるコンデンサ空間３０４で、電離増幅が起こらない程度の粗さのものとする。
【実施例３】
【００４２】
図４−Ａに図２−Ａおよび図３−Ａに示した二次荷電粒子検出器１７とは異なる形状の二次荷電粒子検出器１７Ｃを示す。二次荷電粒子検出器１７Ｃ以外の構成は実施例１と同様とする。図４−Ｂは二次荷電粒子検出器１７Ｃの断面を模式的に示したものである。
【００４３】
図２−Ａおよび図３−Ａの二次荷電粒子検出器の形状では検出器の末端まで到達した二次電子１１が検出器の外部に逃げてしまう。そこで、二次荷電粒子検出器１７Ｃは、外部に逃げてしまう二次電子１１を再び検出器内部に戻すための振り戻し電極４０１を備えたものである。振り戻し電極４０１は、二次電子１１を振り戻すため典型的に負の電圧が印加されている。二次荷電粒子検出器１７Ｃの内部に振り戻された二次電子１１は、二次電子軌道４０２の軌道を描く。二次電子軌道４０２の軌道上で、振り戻された二次電子１１は、新たに電離作用発生領域４０３で電離増幅を起こす。これにより、実施例１，実施例２で示した二次荷電粒子検出器よりも高収量化できる。
【００４４】
図４−Ｃに実施例３で提案する形状でシミュレーションを行った結果を示す。真空条件は高真空である。実施例２のシミュレーション結果では、検出器外部へ二次電子１１が放出されてしまっているが、図４−Ｃの領域４０４では、二次電子１１の軌道を見ても分かるように、振り戻し電極４０１で二次電子１１が検出器内部へ戻っている。これにより、一度検出器内部に導入された二次荷電粒子は、検出器内部を何度も往復するような軌道を描き、検出効率の高効率化が図れる。
【実施例４】
【００４５】
図５−Ａに二次荷電粒子検出器１７Ｄの模式図を示す。二次荷電粒子検出器１７Ｄの構造は、実施例３の二次荷電粒子検出器構造に新たに電界供給電極１８Ｂと検出電極１９Ｃを追加し、検出器の構造を２段化したものである。これにより、ガス増幅作用を起こす領域を増加させることができる。本実施例では簡略的に２段の構造を用いて説明を行ったが、さらに高収量化が必要な場合は２段以上の構造（多段構造）としても良い。図５−Ｂは二次荷電粒子検出器１７Ｄの断面を模式的に示したものである。
【実施例５】
【００４６】
図６−Ａは、軸外における二次荷電粒子検出器の配置を説明した図である。軸外の二次荷電粒子検出器１７Ｅの構造は、これまで説明した何れの構造でも良い。二次荷電粒子検出器の配置以外は実施例１と同様である。以上のような構成とすることで、試料１０と対物レンズ８の距離において二次荷電粒子検出器によるＷＤの制限がない。また、試料台を傾斜させた場合にも検出器が試料に追従するため、試料１０と二次荷電粒子検出器の干渉を避けることができる。
【実施例６】
【００４７】
図７−Ａは、軸外における二次荷電粒子検出器の配置を説明した図である。軸外の二次荷電粒子検出器１７Ｆの構造は、これまで説明した何れの構造でも良い。二次荷電粒子検出器の配置以外は実施例１と同様である。本実施例で、軸外二次荷電粒子検出器１７Ｆは、試料１０の表面より下側に配置される。この構成によると、試料１０と対物レンズ８の距離において二次荷電粒子検出器によるＷＤの制限がない。試料台を傾斜させた場合にも検出器が試料に追従するため、試料１０と二次荷電粒子検出器の干渉を避けることができる。さらに、一次荷電粒子線６の照射によって発生する反射電子１２の捕集を低減できる。よって、本検出器で得られる画像は、高真空の二次電子画像により近いものとなる。
【００４８】
また、試料１０を薄膜化することで、透過画像の取得も可能となる。
【符号の説明】
【００４９】
１  試料室
２  情報処理部
３  画像処理端末
４  観察条件制御部
５  荷電粒子減源
６  一次荷電粒子線
７  コンデンサレンズ
８  対物レンズ
９  偏向器
１０  試料
１１  二次電子
１２  大気導入口
１３  ニードルバルブ
１４  高真空用二次電子検出器
１５  コレクタ電極
１６  反射電子検出器
１７，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ，１７Ｅ，１７Ｆ  二次荷電粒子検出器
１８，１８Ｂ，８０１  電界供給電極
１９，１９Ｃ，８０２  検出電極
１９Ａ  荷電粒子源側検出電極
１９Ｂ  試料側検出電極
２０  電源
２１  増幅回路
２２  絶縁物
２３  電子
２４  イオン
２５  イオン２４に起因する誘導電流
１００  反射電子
２０１，３０２，４０２，８０３  二次電子軌道
２０２，３０４  コンデンサ空間
２０３  コンデンサ空間２０２で生成されたイオン
２０４  電離増幅作用発生領域
２０５，３０５，３０６  二次電子導入領域
３０１  角度を持った二次電子
３０３，４０３  電離作用発生領域
４０１  振り戻し電極
４０４  領域
８０４  増幅領域
８０５，８０６  電位勾配
９０１  コンデンサ
９０２  電荷ｑ
９０３  誘導電流
９０４  正の電流を検出する方式
９０５  負の電流を検出する方式
【図１】
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【図２−Ａ】
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【図２−Ｂ１】
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【図２−Ｂ２】
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【図２−Ｂ３】
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【図２−Ｂ４】
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【図２−Ｂ５】
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【図３−Ａ】
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【図３−Ｂ】
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【図３−Ｃ】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ｂ】
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【図４−Ｃ】
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【図５−Ａ】
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【図５−Ｂ】
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【図６−Ａ】
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【図７−Ａ】
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【図８−Ａ】
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【図８−Ｂ】
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【図９】
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