(57)【要約】  【課題】メンテナンスが容易な検査装置を提供する。  【解決手段】本発明の一態様によれば、ステージに載置された試料に電子ビームを照射して試料からの電子ビームを検出することにより、試料を観察する検査装置であって、前記電子ビームを照射する電子銃と、前記電子ビームのアライメントを行う偏向器、レンズとして機能する電極、及び、前記試料からの電子ビームを検出する検出器を含む複数の部品と、前記複数の部品の間に設けられたスペーサと、前記複数の部品及び前記スペーサが内側に収納される筒体と、を備え、前記複数の部品及びスペーサは、いずれも略中央が空洞の円盤状であり、積層されてその空洞を前記電子ビームが通る、検査装置が提供される。【選択図】図２
2017134927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージに載置された試料に電子ビームを照射して試料からの電子ビームを検出することにより、試料を観察する検査装置であって、
前記電子ビームを照射する電子銃と、
前記電子ビームのアライメントを行う偏向器、レンズとして機能する電極、及び、前記試料からの電子ビームを検出する検出器を含む複数の部品と、
前記複数の部品の間に設けられたスペーサと、
前記複数の部品及び前記スペーサが内側に収納される筒体と、を備え、
前記複数の部品及びスペーサは、いずれも略中央が空洞の円盤状であり、積層されてその空洞を前記電子ビームが通る、検査装置。
【請求項２】
前記複数の部品及びスペーサのそれぞれには、前記電子ビームが通る空洞の他にも穴が設けられる、請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記複数の部品及びスペーサのそれぞれには、前記電子ビームが通る空洞の他にも、互いに形状が異なる複数の穴が設けられる、請求項１に記載の検査装置。
【請求項４】
前記穴は、前記複数の部品及びスペーサを位置合わせするために使用可能であり、かつ、前記筒体を真空排気する際に排気孔となる、請求項２または３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記スペーサは、他の部分より抵抗が低い低抵抗部分を含み、
前記低抵抗部分の一部は上側に配置された前記部品に接続され、前記低抵抗部分の他の一部は下側に配置された前記部品に接続される、請求項１乃至４のいずれかに記載の検査装置。
【請求項６】
前記低抵抗部分及び前記部品の表面の少なくとも一部には、それぞれめっきが施されており、
前記めっきを介して、前記低抵抗部分と前記部品とが接続される、請求項５に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査装置、特に検査対象である試料の表面に電子ビームを照射して検査を行う検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造における検査工程や、各種工業材料の分析及び医薬研究などにおいて生物等の微細組織観察等に使用される電子顕微鏡等の検査装置が知られている（例えば、特許文献１〜６）。このような検査装置は、検査対象の表面に電子ビームを照射し、検査対象からの二次電子を検出することにより、検査を行う。検査装置は構成部品（例えば、電子レンズ、偏向電極、二次電子検出器）を鏡筒と呼ばれる筒状の真空容器内に据え付けて構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００２／００１５９６号
【特許文献２】特開２００７−４８６８６号公報
【特許文献３】特開平１１−１３２９７５号公報
【特許文献４】特開２０１２−２５３００７号公報
【特許文献５】特開２０１５−２０１２５７号公報
【特許文献６】特開２０１３−９７８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような構造の検査装置では、ある構成部品に不具合が発生して交換の必要性が生じた場合や、メンテナンスによる定期交換などの際に、鏡筒内の構成部品やユニットを取り外して作業を行い、その後に検査装置の調整（特に重要な調整は、電子ビームが各レンズの中心を通るようにするための光軸調整である）が必要である。大掛かりなメンテナンスを行う際には、メンテナンス作業そのものに要する時間や労力等と、上記光軸調整等に要する時間が非常に長くなるという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、メンテナンスが容易な検査装置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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、ステージに載置された試料に電子ビームを照射して試料からの電子ビームを検出することにより、試料を観察する検査装置であって、前記電子ビームを照射する電子銃と、前記電子ビームのアライメントを行う偏向器、レンズとして機能する電極、及び、前記試料からの電子ビームを検出する検出器を含む複数の部品と、前記複数の部品の間に設けられたスペーサと、前記複数の部品及び前記スペーサが内側に収納される筒体と、を備え、前記複数の部品及びスペーサは、いずれも略中央が空洞の円盤状であり、積層されてその空洞を前記電子ビームが通る、検査装置が提供される。
部品及びスペーサが円盤状であるため、メンテナンスが容易になる。
【０００７】
前記複数の部品及びスペーサのそれぞれには、前記電子ビームが通る空洞の他にも穴が設けられるのが望ましい。
これにより、部品及びスペーサの積層をしやすくなる。
【０００８】
また、前記複数の部品及びスペーサのそれぞれには、前記電子ビームが通る空洞の他にも、互いに形状が異なる複数の穴が設けられるのがより望ましい。
これにより、部品及びスペーサの表裏を取り違えるリスクを低減できる。
【０００９】
そして、前記穴は、前記複数の部品及びスペーサを位置合わせするために使用可能であり、かつ、前記筒体を真空排気する際に排気孔となり得る。
【００１０】
前記スペーサは、他の部分より抵抗が低い低抵抗部分を含み、前記低抵抗部分の一部は上側に配置された前記部品に接続され、前記低抵抗部分の他の一部は下側に配置された前記部品に接続されるのが望ましい。
前記低抵抗部分及び前記部品の表面の少なくとも一部には、それぞれめっきが施されており、前記めっきを介して、前記低抵抗部分と前記部品とが接続されるのがより望ましい。
これにより、部品にチャージアップが発生するのを抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部品およびスペーサがいずれも円盤状であるため、検査装置のメンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電子線検査装置１０００の全体構成を示す図。
【図２】電子コラム９０７の構成を示す図。
【図３】部品１ｎの上面図。
【図４】スペーサ２ｍの上面図。
【図５】部品１０、スペーサ２０及び部品１１の空洞近辺の分解断面図。
【図６】集束レンズ１１の周縁部の拡大縦断面図。
【図７】ＦＰＣ７０の一部領域を示す図。
【図８】集束レンズ１１の周縁部の拡大縦断面図。
【図９】集束レンズの配線の断面構造を示す図。
【図１０】デフレクタ自体が金属からなる場合の配線構造を示す図。
【図１１】デフレクタとその下のスペーサを示す分解斜視図。
【図１２】デフレクタ１１０がセラミックからなる本体１０３とその表面に形成された金属めっき１０６とからなる場合の配線構造を示す図。
【図１３】ＴＦＥ電子銃の構成を示す図。
【図１４】他の形態の電子銃の構成を示す図。
【図１５】電子放出ファイバ３２６の先端部分の拡大図。
【図１６】他の形態の電子銃の構成を示す図。
【図１７】本実施の形態のＭＣＰ＋アノード型の検出器の構成を示す図。
【図１８】本実施の形態のシンチレータ＋ライトガイド＋ＰＭＴ型の検出器の構成を示す図。
【図１９】本実施の形態のバルブ構造を示す図。
【図２０】本実施の形態のバルブ機構の他の例を示す図。
【図２１】従来のデフレクタの構成を示す図。
【図２２】本実施の形態のデフレクタの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。以下では、電子線を用いて試料を観察する試料観察装置として、ウェハやマスクの欠陥を検査するための電子線検査装置を説明する。
【００１４】
１．全体構成
図１は、電子線検査装置１０００の全体構成を示す図である。図１に示すように、電子線検査装置１０００は、試料キャリア（ロードポート）９０１と、ミニエンバイロメント９０２と、ロードロック９０３と、トランスファチャンバ９０４と、メインチャンバ９０５と、除振台９０６と、電子コラム９０７と、画像処理ユニット９０８と、制御ユニット９０９とを備えている。電子コラム９０７は、メインチャンバ９０５の上部に取り付けられる。
【００１５】
試料キャリア９０１には、検査対象となる試料が収納されている。ミニエンバイロメント９０２には、図示しない大気中の搬送ロボット、試料アライメント装置、クリーンエアー供給機構等が設けられる。試料キャリア９０１内の試料は、ミニエンバイロメント９０２内に搬送され、その中で、試料アライメント装置によってアライメント作業が行なわれる。試料は、大気中の搬送ロボットにより、ロードロック９０３に搬送される。
【００１６】
ロードロック９０３は、大気から真空状態へと、真空ポンプにより排気される。圧力が一定値（例えば１Ｐａ）以下になると、トランスファチャンバ９０４に配置された図示しない真空中の搬送ロボットにより、メインチャンバ９０５に搬送される。このように、常に真空状態であるトランスファチャンバ９０４にロボットが配置されるので、圧力変動によるパーティクル等の発生を最小限に抑制することが可能である。
【００１７】
メインチャンバ９０５には、ｘ方向、ｙ方向、及びθ（回転）方向に移動するステージ９１０が設けられ、ステージ９１０の上に静電チャックが設置される。静電チャックには試料そのものが設置される。あるいは、試料は、パレットや治具に設置された状態で静電チャックに保持される。メインチャンバ９０５は、図示しない真空制御系により、真空状態が維持されるよう制御される。また、メインチャンバ９０５、トランスファチャンバ９０４及びロードロック９０３は、除振台９０６上に載置され、床からの振動が伝達されないように構成されている。
【００１８】
また、メインチャンバ９０５には１つの電子コラム９０７が設置されている。この電子コラム９０７からの検出信号は画像処理ユニット９０８に送られて処理される。制御ユニット９０９は、画像処理ユニット９０８等を制御する。画像処理ユニット９０８は、この制御により、オンタイムの信号処理及びオフタイムの信号処理の両方が可能である。オンタイムの信号処理は、検査を行なっている間に行なわれる。オフタイムの信号処理を行う場合、画像のみが取得され、後に信号処理が行われる。
【００１９】
画像処理ユニット９０９で処理されたデータは、ハードディスクやメモリなどの記録媒体に保存される。また、必要に応じて、コンソールのモニタにデータを表示することが可能である。表示されるデータは、例えば、観察画像、検査領域、異物数マップ、異物サイズ分布／マップ、異物分類、パッチ画像等である。
【００２０】
２．ＳＥＭ構造
次に、電子コラム９０７について説明する。本実施の形態の電子コラム９０７は、筒体内に電子銃および電子銃からの電子線が通過する電子線路を備え、電子線照射検出系が形成されたＳＥＭである。図２は、電子コラム９０７の構成を示す図である。電子コラム９０７のハウジングは、筒体５０と電子銃ハウジング６０によって構成される。筒体５０には、その内側に各種部品１０〜１９及びスペーサ２０〜２８（後述）が収納される。
【００２１】
部品１０〜１９は、例えば電子線に対してレンズとして作用するレンズ（静電レンズ電極）、光軸調整を行うためのアライナ（例えば４極子あるいは８極子構造を持つ電極）、検出器などである。部品１０〜１９のそれぞれの間には、絶縁板であるスペーサ２０〜２８がそれぞれ配置される。部品１０〜１９およびスペーサ２０〜２８はセラミックを母材としており、その外寸はミクロンオーダーの精度で製作可能である。
【００２２】
筒体５０は、円筒形状であり、電子銃ハウジング６０は筒体の上部開口に被せられ、上部が密閉されたセラミック製の部品である。なお、筒体５０は、中空の四角柱であってもよい。筒体５０もセラミックを母材としており、その内寸はサブミクロンオーダーの精度で製作可能である。
【００２３】
筒体５０内には、部品１０〜１９として、例えば第１デフレクタ（アライナ）１０、集束レンズ１１、第２デフレクタ（アライナ）１２、アパーチャ１３、検出器１４、第３デフレクタ（アライナ）１５、対物レンズ１６、第４デフレクタ（アライナ）１７、第５デフレクタ（アライナ）１８、電極１９が、それぞれの間にスペーサ２０〜２８を介在させてこの順に上から積層される。上記の各部品１０〜１９は、上下方向に対応する部分に孔を有し、これらの孔によって電子線路ＥＰが形成される。
【００２４】
デフレクタ１０，１２，１５，１７は電子ビームのアライメントを行う。集束レンズ１１は、デフレクタ（アライナ）であってもよいし、接地電極であってもよい。対物レンズ１６は高圧電極である。
【００２５】
本実施形態の特徴の１つは、各部品１０〜１９およびスペーサ２０〜２８の形状にある。まずは、部品１０〜１９に共通する形状については部品１ｎ（ｎ＝０〜９）として、スペーサ２０〜２８に共通する形状についてはスペーサ２ｍ（ｍ＝０〜８）として説明する。
【００２６】
図３は、部品１ｎの上面図である。部品１ｎは円盤状であり、そのほぼ中央に空洞１ｎａが形成されている。この空洞１ｎａはその内側を電子ビームが通る電子線路ＥＰとなる。また、部品１ｎには、積層時の便宜のために、空洞１ｎａの他にも１又は複数の穴１ｎｂ１が設けられる。望ましくは、部品１ｎには、形状が異なる複数の穴１ｎｂ１，１ｎｂ２が設けられ、これにより、部品１ｎの表裏を取り違えるリスクを低減できる。さらに、部品１ｎには電源配線取り出し口１ｎｃが設けられる。
【００２７】
図４は、スペーサ２ｍの上面図である。スペーサ２ｍは円盤状であり、そのほぼ中央に空洞２ｍａが形成されている。この空洞２ｍａはその内側を電子ビームが通る電子線路ＥＰとなる。また、部品２ｍには、積層時の便宜のために、空洞２ｍａの他にも１又は複数の穴２ｍｂ１が設けられる。やはり、スペーサ２ｍには、形状が異なる複数の穴１ｍｂ１，１ｍｂ２が設けられるのが望ましい。なお、図２に示すように、スペーサ２０〜２８の空洞２０ａ〜２８ａの径は部品１０〜１９の空洞１０ａ〜１９ａの径より小さくてもよい。
【００２８】
部品１０〜１９およびスペーサ２０〜２８は、筒体５０内に仮置きされた棒状の治具に、部品１９の穴１９ｂ１、スペーサ２８の穴２８ｂ１、部品１８の穴１８ｂ１、スペーサ２７の穴２７ｂ１・・・部品１０の穴１０ｂ１を順次通していくことで積層され、最終的には上記治具は取り除かれる。このように穴は部品１０〜１９およびスペーサ２０〜２８を積層する際の位置合わせに使用可能である。また、穴１ｎｂ１，１ｎｂ２，２ｍｂ１，２ｍｂ２は、筒体５０の真空排気を行う際に排気孔となってコンダクタンスが高くなり、排気効率が向上する。
【００２９】
このようにすることで、部品１０〜１９（特に静電レンズとして作用する電極）間の位置精度が高い状態で電子コラム９０７の組み立てが可能となり、メンテナンス後の光軸調整が非常に容易となる。さらに、このような構造によって構成される電子コラム９０７において、例えば内部の部品のいずれかが劣化して交換が必要となった場合、その部品のみを交換すれば良いので、メンテナンスが容易となるだけでなく、補修の際に発生する費用も抑えることが可能となる。また、部品１０〜１９の配置や構造変更などの自由度が高くなる。
【００３０】
図５は、部品１０、スペーサ２０及び部品１１の空洞近辺の分解断面図である。
部品１０は導電性の材料で形成される。その形状は、空洞１０ａ近傍が薄くなっており、この部分の上面には金などのめっき１０ｄが施され、下面には同じくめっき１０ｅが施されている。部品１１も同様である。
【００３１】
スペーサ２０はセラミックなど絶縁性の材料で形成される。スペーサ２０の空洞２０ａ近傍は厚くなっており、この部分の上面には金などのめっき２０ｅが施され、下面には同じくめっき２０ｆが施されている。部品１０、スペーサ２０及び部品１１を積層した際、部品１０のめっき１０ｅとスペーサ２０のめっき２０ｅとが接し、かつ、スペーサ２０のめっき２０ｆと部品１１のめっき１１ｄとが接する。
【００３２】
さらに、スペーサ２０は他の箇所より抵抗が低い低抵抗部分２０ｄを有する。低抵抗部分２０ｄは完全な絶縁材料ではなく、抵抗値が１０9〜１０12Ω・ｃｍ程度に制御された低抵抗セラミックが使用され得る。低抵抗部分２０ｄは空洞２０ａ側の表面に形成されるのが望ましく、例えば数ミクロン程度の幅である。これにより、低抵抗部分２０ｄの上部は、めっき２０ｅを介して、上側に配置された部品１０（より詳しくはそのめっき１０ｅ）に接続される。また、低抵抗部分２０ｄの下部は、めっき２０ｆを介して、下側に配置された部品１１（より詳しくはそのめっき１１ｄ）に接続される。
【００３３】
部品１０，１１には５ｋＶ〜１０ｋＶ程度の高電圧が印加され得る。そうすると、仮に低抵抗部分２０ｄがない場合、部品１０，１１にチャージアップが発生したり、チャージアップに起因する放電が発生したりして、検査に悪影響を与えてしまうおそれがある。
本実施形態では、低抵抗部分２０を設けることで、部品１０、スペーサ２０の低抵抗部分２０ｄ及び部品１１が導通し、上記悪影響を回避できる。
【００３４】
また、低抵抗部分２０ｄを形成する低抵抗セラミックは、その製造方法に起因した特性として、材料表面から深さ方向に抵抗値が大きくなる傾向がある。そのため、本実施形態では、スペーサ２０と上下の部品１０，１１とを確実に導通させる目的で、スペーサ２０の空洞２０ａ近傍を若干厚く加工し、その加工部分にめっき２０ｅ，２０ｆを施す。このような構造とすることで、スペーサ２０と部品１０，１１とが確実に導通する。
【００３５】
以上、部品１０、スペーサ２０及び部品１１について説明したが、他の部品およびスペーサも同様であってよく、特に高電圧が印加される電極部品及び隣接スペーサについては、図５のような形状にするのが望ましい。
【００３６】
３．配線構造
次に、電子コラム９０７における各部品１０〜１９の配線構造について説明する。各部品１０〜１９には、電源との電気的な接続をするための導電線を筒体５０の外部に引き出す必要がある。
【００３７】
３−１．配線の縦断面構造
以下、集束レンズ１１を例に、本実施の形態の電子コラムにおける配線の縦断面構造を説明する。
【００３８】
３−１−１．集束レンズ１１が金属で構成されている場合
図６は、集束レンズ１１の周縁部の拡大縦断面図である。図６の例は、集束レンズ１１が金属で構成されている場合の配線構造を示している。筒体５０には、その外周面に沿って外周面を覆うように、配線フィルムとしてのフレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）７０が設けられている。図７は、ＦＰＣ７０の一部領域を示す図である。ＦＰＣ７０は、ポリイミド樹脂層７１、導電形成層７２、ポリイミド樹脂層７３の３層構造を有する。導電形成層７２には銅からなる導電線ＥＬが形成される。
【００３９】
ＦＰＣ７０及び筒体５０には、集束レンズ１１の端子に対応する位置に配線孔７４、５１が設けられており、この配線孔７４、５１に導電性のコンタクトピン８０が挿入される。コンタクトピン８０の軸部には、ねじ山が形成されており、筒体５０の配線孔５１にはねじ溝が形成されており、コンタクトピン８０と筒体５０とが螺合することで、コンタクトピン８０が筒体５０に保持される。
【００４０】
配線孔７４は、ポリイミド樹脂層７１においては、コンタクトピン８０の頭部の径と同じ又はそれより大きいサイズを有し、導電形成層７２及びポリイミド樹脂層７３においては、コンタクトピン８０の軸部の径と同じ又はそれより大きい（頭部の径よりは小さい）サイズを有し、導電形成層７２の外側表面にフランジ部７４１が形成されている。コンタクトピン８０が筒体５０に螺合して、コンタクトピン８０の頭部がＦＰＣ７０のフランジ部７４１に当接することにより、コンタクトピン８０と導電線ＥＬとが電気的に接続されるとともに、コンタクトピン８０の筒体５０の厚さ方向の位置決めがなされる。
【００４１】
集束レンズ１１は、金属でできており、それ自体が電極とされる。集束レンズ１１には、配線孔７４、５１に対応する位置に、端子としてのコンタクト孔１１１が形成されており、その内面にはねじ溝が形成されている。コンタクトピン８０は、配線孔５１のねじ溝に螺合して、さらにその先でコンタクト孔１１１に螺合し、その先端がコンタクト孔１１１の底に当接することで、金属の集束レンズ１１とコンタクトピン８０とが電気的に接続する。
【００４２】
以上の構成により、導電線ＥＬと集束レンズ１１とがコンタクトピン８０を介して電気的に接続される。導電線ＥＬは、図７に示すようにＦＰＣ７０内部の導電形成層７２に形成されており、適当な箇所で、さらに外部の配線を介して電源と接続される。即ち、導電形成層７２に形成された導電線ＥＬは、外部電源を、コンタクトピン８０を介して電子コラム９０７の部品に接続する。
【００４３】
また、筒体５０の表面及び／又はＦＰＣ７０の裏面には、配線孔７４、５１の部分を除いて、金属の接地コーティング９０が施されている。上記の配線構造によって供給される電圧は１００Ｖから大きい場合には１万Ｖ程度にもなるので、筒体５０とＦＰＣ７０との間に僅かな隙間が形成されると、そこにスパークが発生してしまい、各部品やＦＰＣ７０に損傷をきたすことがある。この接地コーティング９０は、筒体５０とＦＰＣ７０との隙間にかかる高電圧をグランドに放電することで、そのようなスパークの発生を防止することができる。
３−１−２．集束レンズ１１が金属めっきされている場合
【００４４】
図８は、集束レンズ１１の周縁部の拡大縦断面図である。図８の例は、集束レンズ１１が金属めっきされている場合の配線構造を示している。筒体５０には、その外周面に沿って外周面を覆うように、図７で示した配線フィルムとしてのフレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）７０が設けられている。
【００４５】
ＦＰＣ７０及び筒体５０には、集束レンズ１１に対応する位置に配線孔７４、５１が設けられており、この配線孔７４、５１に導電性のコンタクトピン８０が挿入される。コンタクトピン８０の軸部には、ねじ山が形成されており、筒体５０の配線孔５１にはねじ溝が形成されており、コンタクトピン８０と筒体５０とが螺合することで、コンタクトピン８０が筒体５０に保持される。
【００４６】
コンタクトピン８０が筒体５０に螺合して、コンタクトピン８０の頭部がＦＰＣ７０のフランジ部７４１に当接することにより、コンタクトピン８０と導電線ＥＬとが電気的に接続されるとともに、コンタクトピン８０の筒体５０の厚さ方向の位置決めがなされる。
【００４７】
集束レンズ１１は、絶縁体（具体的にはセラミック）の本体１１２の表面に導電線となる金属めっき１１３がされた構造を有する。集束レンズ１１には、配線孔７４、５１に対応する位置に、端子となるコンタクト孔１１１が形成されている。コンタクト孔１１１内には、内周面にねじ溝が形成された筒状のメタルブッシュ１１４が圧入されている。コンタクト孔１１１の底には、金属めっき１１３に電気的に接続されるビア１１５が形成されている。ビア１１５は、本体１１２の表面に、コンタクト孔１１１に連通するビア孔を形成するとともに、そのビア孔に金属を注入することで形成される。ビア１１５は、ビア孔から注入されて、コンタクト孔１１１の底にまで達する。金属めっき１１３は、このようにビア１１５が形成された後の本体１１２の表面に形成されて、金属めっき１１２とビア１１５とが電気的に接続される。
【００４８】
以上の構成により、導電線ＥＬと集束レンズ１１の金属めっき１１３とがコンタクトピン８０及びビア１１５を介して電気的に接続される。導電線ＥＬは、図７に示すようにＦＰＣ７０内部の導電形成層７２に形成されており、適当な箇所で、さらに外部の配線を介して電源と接続される。即ち、導電形成層７２に形成された導電線ＥＬは、外部電源を、コンタクトピン８０を介して電子コラム９０７の部品に接続する。
【００４９】
また、筒体５０の表面及び／又はＦＰＣ７０の裏面には、配線孔７４、５１の部分を除いて、金属の接地コーティング９０が施されている。上記の配線構造によって供給される電圧は１００Ｖから大きい場合には１万Ｖ程度にもなるので、筒体５０とＦＰＣ７０との間に僅かな隙間が形成されると、そこにスパークが発生してしまい、各部品やＦＰＣ７０に損傷をきたすことがある。この接地コーティング９０は、筒体５０とＦＰＣ７０との隙間にかかる高電圧をグランドに放電することで、そのようなスパークの発生を防止することができる。
【００５０】
上記の構成によれば、集束レンズ１１の本体１１２がセラミックで構成されるので、上述したように、その熱膨張による変形量は小さく、サブミクロンレベルの高精度を実現できる。また、集束レンズ１１の本体１１２をセラミックで構成し、スペーサ２０〜２８や筒体５０もセラミックで構成することにより、それらの部品の熱膨張率を同じにすることができ、電子コラム９０７の組み立てにおける同軸度等の精度をサブミクロンレベルにできる。
【００５１】
３−２．配線の横断面構造
次に、電子コラム９０７における各部品１０〜１９への配線の横断面構造について説明する。
【００５２】
３−２−１．集束レンズ
まず、集束レンズ１１の配線の横断面構造を説明する。図９は、集束レンズの配線の断面構造を示す図である。但し、穴１１ａ１，１１ａ２は省略している。図９に示すように、電子コラム９０７の筒体５０の内部には、２つの電子線照射検出系が並んで形成されている。
【００５３】
集束レンズ１１の上側及び下側にそれぞれ配置されるスペーサ２０、２１は、筒体５０の内周に合致する外周形状を有する。スペーサ２０、２１には、電子線照射検出系の電子線路ＥＰに対応して円形の孔２０１、２１１が形成されている。スペーサ２０、２１の間には、集束レンズ１１が設けられる。図９の例では、集束レンズ１１はセラミックからなる本体１１２に金属めっき１１３が被覆されることで構成されている。集束レンズ１１の本体１１２は、筒体５０の内周に合致する外周形状を有する。
【００５４】
集束レンズ１１の本体１１２には、スペーサ２０、２１の孔２０１、２１１にそれぞれ対応する位置に、スペーサ２０、２１の孔２０１、２１１より大きい範囲の金属めっき１１３が被覆されている。これらの金属めっき１１３は、各集束レンズ１１の電極となる。２つの集束レンズ１１におけるそれぞれの電極は電気的に分離されている。
【００５５】
集束レンズ１１の本体１１２には、スペーサ２０、２１の孔２０１、２１１にそれぞれ対応する位置に、スペーサ２０、２１の孔２０１、２１１より小さい円形の孔１１６が形成されている。これらの孔２０１、１１６、２１１によって、電子線路ＥＰが形成される。スペーサ２０、２１に形成された孔２０１、２１１からは、孔１１６が形成された集束レンズ１１（の金属めっき１１３部分、即ち電極）が露出している。
【００５６】
集束レンズ１１の電極は１極であり、電極への配線も各集束レンズ１１につき１本である。この電極への配線は、図９に示すように、集束レンズ１１における筒体５０に最も近い箇所から、筒対５０の外側に引き出すことができる。なお、図９では、筐体５０の外周に設けられるＦＰＣ７０は図示を省略している。図９の例では、図６にて説明したように、集束レンズ１１に対してコンタクトピン８０１を直接ねじ込んで、集束レンズ１１内にて電極とコンタクトピン８０１との電気的接触を実現する。
【００５７】
なお、上記の形態については、変形が可能である。例えば、２つの集束レンズ１１の電極からそれぞれ導電線を引き出してそれらの導電線を筒体５０内で合流させた後に、１つのコンタクトピン８０１を用いて筒体５０外に引き出すようにしてもよい。この場合に、１つのコンタクトピン８０１は例えば２つの電子線照射検出系の中間の位置から筒体５０にねじ込むことができる。また、各集束レンズ１１の電極を接触させて、一方の電極とコンタクトピン８０１とを電気的に接続してもよい。
【００５８】
また、上記の形態では、セラミックからなる本体１１２に対して、電子線照射検出系に対応する位置に金属めっき１１３を被覆することで２つの集束レンズ１１を構成した。本体を金属で構成する場合には、金属で構成された本体に対して、１つのコンタクトピン８０１を接続すればよい。
【００５９】
３−２−２．デフレクタ
次に、デフレクタの配線の横断面構造を説明する。
【００６０】
３−２−２−１．１つの電子コラムに１つの電子線照射検出系が形成される場合
【００６１】
３−２−２−１−１．デフレクタが金属で構成されている場合
図１０は、デフレクタ自体が金属からなる場合の配線構造を示す図である。図１１は、デフレクタとその下のスペーサを示す分解斜視図である。この例のデフレクタ１００は、４極の電極を有する。デフレクタ１００は各々扇形形状を有する４つの電極１０１に分かれている。各電極１０１の外周は、筒体５０の内周に合致する。各電極１０１が、それぞれ間隙１０２を空けて、外周を筒体５０の内周に当接させて配置されると、中央部には、電子線路ＥＰとなる円形の孔が形成される。
【００６２】
デフレクタ１００の下に設けられるスペーサ２００は、下の部品とのスペースを確保するためのドーナツ状の縦方向スペーサ部分２０１と隣り合う電極同士の間のスペースを確保するために縦方向スペーサ部分２０１から起立した４つの周方向スペーサ部分２０２からなる。デフレクタ１００の各電極１０１は、スペーサ２００の縦方向スペーサ部分２０１を介して下の部品の上に配置されるとともに、スペーサ２００の周方向スペーサ部分２０２を介して互いに間隙１０２を空けて配置される。
【００６３】
各電極１０１に対しては、筒体５０の外部からそれぞれコンタクトピン８０２がねじ込まれて、各コンタクトピン８０２と各電極１０１との電気的な接続が確保される。電極１０１とコンタクトピン８０２との接続構造は、図６にて説明した通りである。なお、図１０においても、ＦＰＣ７０は図示を省略している。
【００６４】
３−２−２−１−２．デフレクタが金属めっきされている場合
図１２は、デフレクタ１１０がセラミックからなる本体１０３とその表面に形成された金属めっき１０６とからなる場合の配線構造を示す図である。この例においても、デフレクタ１１０には４極の電極が形成されている。デフレクタ１１０の本体１０３は、中央に円形の孔が明けられたドーナツ形状であり、その孔から四方に切欠き１０５が切られている。隣り合う切欠き１０５同士の間が電極１０４となる。円形の孔の周りには金属めっき１０６が被覆されている。金属めっき１０６は、切欠き１０５によって分離しており、これによって４つの電極１０４が構成されている。
デフレクタ１１０の下に配置されるスペーサ２１０は、内側にデフレクタ１１０の孔よりも大きな孔を有するドーナツ形状である。
【００６５】
各電極１０４に対しては、筒体５０の外部からそれぞれコンタクトピン８０３がねじ込まれて、各コンタクトピン８０３と各電極１０４との電気的な接続が確保される。電極１０４の金属めっき１０６とコンタクトピン８０３との接続構造は、図８にて説明した通りである。なお、図１２においても、ＦＰＣ７０は図示を省略している。
【００６６】
４．電子銃
上述のように、電子銃３０には、従来のＴＦＥ電子銃やＦＥ電子銃を用いることができるが、以下に説明する他の形態の電子銃を用いてもよい。
【００６７】
４−１．ＴＦＥ電子銃
まず、ＴＦＥ電子銃を説明する。図１３は、ＴＦＥ電子銃の構成を示す図である。ＴＦＥ電子銃３１は、先端が尖ったカソードチップ３１１と、ウェネルト３１２と、アノード３１３を備える。ＴＦＥ電子銃３１の幅方向のサイズは２０ｍｍ程度であり、従って、２つのＴＦＥ電子銃３１を最大限に近づけると、照射される電子線のピッチは２０ｍｍ程度となる。なお、上記の構成において、カソードチップ３１１、ウェネルト３１２、及びアノード３１３のほかに、ヒータ用電源３１４及びウェネルト用電源３１６が、電子銃ハウジング６０に収容される。
【００６８】
カソードチップ３１１には、ヒータ用電源３１４からヒータ用電圧が印加され、カソード用電源３１５から−５０〜−１０ｋＶ程度のカソード用電圧が印加される。また、ウェネルト３１２には、ウェネルト用電源３１６から可変電圧が印加される。
【００６９】
カソードチップ３１１は、ヒータ用電圧を印加されることで、温度が上昇して電子が放出され易い状態になる。カソードチップ３１１は、さらにカソード用電圧を印加されることで、その先端付近から電子を放出する。アノード３１３は、カソードチップ３１１の先端付近から放出された電子を引き出して、電子線を電子線路に導く。
【００７０】
４−２．他の形態の電子銃（１）
図１４は、他の形態の電子銃の構成を示す図である。この電子銃３２は、レーザダイオード３２１、第１レンズ３２２、磁場コイル３２３、ガス封入管３２４、第２レンズ３２５、及び電子放出ファイバ３２６を備えており、電子放出ファイバ３２６の先端から電子を放出する。また、電子放出ファイバ３２６の先端の先には、ウェネルト３２７、アノード３２８が備えられており、電子銃３２はこれらの構成によって、電子放出ファイバ３２６の先端から放出された電子を引き出して、電子線を電子線路に導く。
【００７１】
レーザダイオード３２１は、レーザ光源として、レーザ光を発射する。第１レンズ３２２は、レーザダイオード３２１から発射されたレーザ光を集光する。第１レンズ３２２は、ガス封入管３２４内でレーザ光を集束させるように、設計、配置される。ガス封入管３２４内では、集光されたレーザ光によってプラズマ小空間（スポットプラズマ）が形成される。このとき、磁場コイル３２３が誘導磁場を形成することで、プラズマ状態ができやすくなり、また、プラズマの形状をコントロールする（例えば、丸くする等）ことができる。
【００７２】
ガス封入管３２４内におけるプラズマ小空間の発生によって、ＤＵＶ（深紫外線）、ＵＶ（紫外線）、Ｘ線等の電磁波（不可視光線）が発生し、これが第２レンズ３２５によって集光されて、電子放出ファイバ３２６の入力端（図１４の左端）に入力される。
【００７３】
図１５は、電子放出ファイバ３２６の先端部分の拡大図である。電子放出ファイバ３２６は、コア３２６１と、クラッド３２６２と、ＣｒやＣｒＮ等のメタルコート３２６３と、光電材料３２６４からなる。電子放出ファイバ３２６として、例えばガラス材料からなるファイバや石英ガラスからなるファイバを用いることが可能である。電子放出ファイバ３２６の先端付近は、テーパー形状になっており、先端では、コア３２６１の端部が直径０．５〜５０ｎｍの大きさに形成されている。クラッド３２５２はコア３２６１の周りに形成されている。光電材料３２６４は、この先端に設けられており、コア３２６１とクラッド３２６２の先端にコーティングされている。なお、光電材料３２６４は、コア３２６１の先端にのみコーティングされてもよい。光電材料３２６４は、Ａｕ又はＲｕからなり、その厚さは１０〜２０ｎｍである。光電材料３２６４は、光が当たるとその光量に応じた量の電子を発生する。
【００７４】
メタルコート３２６３は、クラッド３２６２の外側と光電材料３２６４の周辺部（光電材料３２６４がクラッド３２６２の先端をコーティングしている部分）に形成される。メタルコート３２６３は、０〜−１０ｋＶの電源に接続される。メタルコート３２６３は、光電材料３２６４の周辺部に重なることで、光電材料３２６４とも電気的に接続される。また、メタルコート３２６３が光電材料３２６４の周辺部に重なることで、コア３２６１から染み出たＤＵＶによる光電子発生部の広がりを抑えることが可能となる。メタルコート３２６３は、このような構成によって、電源と光電材料３２６４とを電気的に接続する導電線として機能し、電源の電圧を光電材料３２６４に印加する。
【００７５】
このような構成の電子放出ファイバ３２６の入力端からコア３２６１内に入射されたＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線は、コア３２６１とクラッド３２６２との境界での全反射を繰り返して、出力端（図１４の右端）に向かって進む。コア３２６１を伝搬してきたＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線は、電子放出ファイバ３２６の先端部分で、光電材料３２６４に入射される。光電材料３２６４は、この入射されたＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線の強度に応じた電子を放出する。
【００７６】
電子放出ファイバ３２６の先端、即ち光電材料３２６４から放出された電子は、ウェネルト３２７及びアノード３２８によって引き出されて、第１デフレクタ１０等によって形成される電子線路に導かれる。
【００７７】
このような電子銃３２の構成要素のうち、真空中、すなわち電子銃ハウジング６０内に収容しなければならないのは、電子放出ファイバ３２６の先端部分、ウェネルト３２７及びアノード３２８のみであり、他の構成要素は大気中に配置することが可能である。このため、電子銃３２は、１つの電子コラム９０７に複数の電子線照射検出系を構成するマルチＳＥＭ構造において、電子線同士の間隔を小さくすることができ、電子コラム９０７内の限られた範囲内により多くの電子線照射検出系を形成できるという点で有利である。
【００７８】
また、上述のＴＦＥ電子銃３１では、出力を上げると、カソードチップの先端だけではなく、先端の周りからも電子が放出されるようになり、電子線は余計な軌道を通り、チャージアップを引き起こすおそれがある。これに対して、電子銃３２では、確実に電子放出ファイバ３２６の先端のみから電子を放出することが可能であり、照射する電子線（以下、「照射ビーム」ともいう。）が望まない軌道を通ることによる観察画像のぼけを防止ないしは軽減し、ＴＦＥ電子銃３１と比較して観察画像の解像度を向上できる。
【００７９】
さらに、電子銃３２から照射される電子線のエネルギー幅は０．０５〜０．５ｅＶ程度と狭く、電子銃３２は、ＴＦＥ電子銃３１と比較して、均一なエネルギーをもった電子をより多く放出できる。
【００８０】
４−３．他の形態の電子銃（２）
図１６は、他の形態の電子銃の構成を示す図である。この電子銃３３は、電子銃３２と同様に、レーザダイオード３３１、第１レンズ３３２、磁場コイル３３３、ガス封入管３３４、及び第２レンズ３３５を備えている。電子銃３３は、電子銃３２の電子放出ファイバ３２６の代わりに、電子放出素子３３６を備えており、電子放出素子３３６の電子放出面（出力面）から電子を放出する。また、電子放出素子３３６の電子放出面の先には、ウェネルト３３７、アノード３３８が備えられており、これらによって、電子放出素子３３６の電子放出面から放出された電子を引き出して、電子線を電子線路に導く。
【００８１】
レーザダイオード３３１は、レーザ光源として、レーザ光を発射する。第１レンズ３３２は、レーザダイオード３３１から発射されたレーザ光を集光する。第１レンズ３３２は、ガス封入管３３４内でレーザ光を集束させるように、設計、配置される。ガス封入管３３４内では、集光されたレーザ光によってプラズマ小空間（スポットプラズマ）が形成される。このとき、磁場コイル３３３が誘導磁場を形成することで、プラズマ状態ができやすくなり、また、プラズマの形状をコントロールする（例えば、丸くする等）ことができる。
【００８２】
ガス封入管３３４内におけるプラズマ小空間の発生によって、ＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線が発生し、これが第２レンズ３３５によって集光されて、電子放出素子３３６の入力面（図１６の左側面）に入力される。
【００８３】
電子放出素子３３６は、石英からなる基材３３６１と、基材３３６１の入力面側に形成されたアパーチャ３３６２と、メタルコート３３６３と、基材３３６１の出力面側に設けられた光電材料３３６４とからなる。光電材料３３６４は、Ａｕ又はＲｕからなり、その厚さは１０〜２０ｎｍである。光電材料３２６４は、光が当たるとその光量に応じた量の電子を発生する。
【００８４】
メタルコート３３６３は、基材３３６１の出力面側に形成される。メタルコート３３６３は、０〜−１０ｋＶの電源に接続される。メタルコート３３６３は、光電材料３３６４の周辺部に重なることで、光電材料３３６４とも電気的に接続される。メタルコート３３６３は、このような構成によって、電源と光電材料３３６４とを電気的に接続する導電線として機能し、電源の電圧を光電材料３３６４に印加する。
【００８５】
このような構成の電子放出素子３３６の入力面からアパーチャ３３６２を通って基材３３６１内に入射されたＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線は、出力面（図１６の右端）に向かって進む。基材３３６１を伝搬してきたＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線は、基材３３６１の出力面側で、光電材料３３６４に入射される。光電材料３３６４は、この入射されたＤＵＶ、ＵＶ、Ｘ線等の不可視光線の強度に応じた電子を放出する。
【００８６】
電子放出素子３３６の出力面、即ち光電材料３３６４から放出された電子は、アノード３３８によって引き出されて、第１デフレクタ１０等によって形成される電子線路に導かれる。
【００８７】
このような電子銃３３の構成要素のうち、真空中、すなわち電子銃ハウジング６０内に収容しなければならないのは、電子放出素子３３６及びアノード３３８のみであり、他の構成要素は大気中に配置することが可能である。このため、電子銃３３は、１つの電子コラム９０７に複数の電子線照射検出系を構成するマルチＳＥＭ構造において、電子線同士の間隔を短くすることができ、電子コラム９０７内の限られた範囲内により多くの電子線照射検出系を形成できるという点で有利である。
【００８８】
また、電子銃３３では、確実に電子放出素子３３６の光電材料３３６４のみから電子を放出することが可能であり、照射ビームが望まない軌道を通ることによる観察画像のぼけを防止ないしは軽減し、ＴＦＥ電子銃３１と比較して観察画像の解像度を向上できる。さらに、電子銃３３から照射される電子線のエネルギー幅は０．０５〜０．５ｅＶ程度と狭く、電子銃３３は、ＴＦＥ電子銃３１と比較して、均一なエネルギーをもった電子をより多く放出できる。また、電子銃３３は、ＴＦＥ電子銃３１と比較して、ウェネルトが不要であるという点でも有利である。また、電子銃３３は、簡単な構造であるので、安価に製造でき、そのコストは従来のＴＦＥ電子銃の１／３〜１／５程度でよい。
【００８９】
さらに、電子銃３３では、ウェネルトを用いないことで、発生した電子線の透過率を高くできるというメリットもある。即ち、ウェネルトがあると、１ｓｔクロスオーバーのサイズ及び位置が、電子のエネルギー、ウェネルト電圧、アノード電圧により変化して、照射ビームが広がり、その結果透過率が悪くなることがある。これに対して、電子銃３３では、ウェネルトを用いないので、光電材料３３６４を実質的な光源として、発生した電子線の透過率を高くできる。
【００９０】
５．検出器
上述のように、電子コラム９０７は、電子線照射検出系の中に検出器１４を備えている。電子線は、電子銃３０から放出されて電子線路を通って試料に照射される。試料に電子線が照射されると、その部分から２次電子等が発生する。２次電子等は、引き上げ電界によって、電子線照射検出系を通って、照射ビームＩＢの方向とは逆方向に進む。検出器１４は、このようにして試料から逆行してくる２次電子等を捕集して検出する。以下では、検出器の具体的構成として、２つの実施の形態を説明する。
【００９１】
５−１．ＭＣＰ＋アノード型
図１７は、本実施の形態のＭＣＰ＋アノード型の検出器の構成を示す図である。検出器（ＭＣＰ＋アノード型）１４１は、電子銃３０からの照射ビームＩＢを中心として、それを取り囲むように管１４１４を有する。管１４１４は、基準電位（通常はＧＮＤ電位）を維持している。検出器１４１は、さらに、絶縁性のセラミック１４１１、アノード１４１２、電子増幅器としてのマイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）１４１３を備えている。
【００９２】
セラミック１４１１は、支持体として、管１４１４、アノード１４１２、及びＭＣＰ１４１３を支持する。セラミック１４１１の中央には支持孔が設けられており、この支持孔で管１４１４の外周面を支持する。セラミック１４１１の上面には、セラミック１４１１が帯電しないように導電膜１４１５がコーティングされている。なお、導電膜１４１５のコーティングに代えて、導電材料部品が設置されてもよく、もしくは、セラミック１４１１に対してその表面層の抵抗を低下させる処理がなされてもよい。
【００９３】
アノード１４１２及びＭＣＰ１４１３には、管１４１４を通すための孔が設けられている。アノード１４１２及びＭＣＰ１４１３は、管１４１４とは接触せずに、管１４１４の周囲を取り囲んでいる。ＭＣＰ１４１３はアノード１４１２の下側に設けられ、アノード１４１２はセラミック１４１１の下側に設けられる。ＭＣＰ１４１３及びアノード１４１２は、いずれも支持体としてのセラミック１４１１に支持される。
【００９４】
照射ビームＩＢは、管１４１４を通過した後、対物レンズ、デフレクタ等を通過して、試料ＳＭに照射される。照射ビームＩＢによって試料から放出された２次電子等ＳＥは、引き上げ電界によって、電子線路の中心付近を通過して上流方向に引き上げられ、ＭＣＰ１４１３に近づくと、中心付近から外れて、ＭＣＰ１４１３に入射する。その軌道は、図２０に示すように、ＭＣＰ１４１３の前で外側に向けて湾曲する。このような軌道を容易に形成するため、即ちＭＣＰ１４１３への２次電子等ＳＥの引き込み量を増加させるために、ＭＣＰ１４１３の入力面には、正電圧が印加される。例えば、ＭＣＰ１４１３の入力面に０〜５００Ｖ程度の電圧を印加することで引き込み量を増加させることができる。
【００９５】
ＭＣＰ１４１３には、２次電子等ＳＥのＭＣＰ入力端（ＭＣＰｉｎ）１４１６とＭＣＰ出力端（ＭＣＰｏｕｔ）１４１７が設けられている。ＭＣＰ出力端１４１７には、通常３００〜２０００Ｖ程度の高い正電圧が印加されている。これにより、ＭＣＰ入力端１４１６に入射した電子が、ＭＣＰ１４１３の微細チューブ内で電子増幅を繰り返し、ＭＣＰ出力端１４１７より放出されて、アノード１４１２に吸収される。このとき、アノード１４１２には、通常、ＭＣＰ出力端１４１７よりも３００〜３０００Ｖ高い電圧が印加されている。よって、電子量を増幅してＭＣＰ出力端１４１７から放出された電子は、アノード１４１２方向に引き出されて、アノード１４１２に衝突して吸収される。
【００９６】
アノード１４１２の電流値を直接測定し、又は、アノード１４１２の電流値を電圧に変換して測定することにより、試料からの２次電子等ＳＥの放出量を測定することができる。また、照射ビームＩＢをデフレクタ等により走査しながら試料からの２次電子等ＳＥの量を取得して、その時刻を区切りながら電子量の強度を２次元的に示すと検査画像としての２次電子像を得ることができる。この場合、時間区切りと場所とが対応することになる。
【００９７】
従来の方式では、部品自体の大きさ耐電圧のために、小型化が困難であり、また、小型化できたとしても、２次電子等の捕集率が低かった。本実施の形態によれば、静電レンズにより１つの筒体に複数の電子線照射検出系を設けたマルチＳＥＭを小型化できる。そして、捕集率を低下させないための工夫として以下の構成を有している。即ち、試料表面での走査幅が例えば１〜２００μｍであるときに、試料表面から走査幅の２００倍以上離れた距離に検出器１４が設置されている。試料表面から検出器１４までの距離が近すぎると、検出器１４の外周部にて試料表面からの２次電子等を捕集する効率を上げることが困難になる。本実施の形態では、上記の構成としたことにより、４０〜８０％の捕集率を達成できる。
【００９８】
このように、本実施の形態は、１つの筒体に複数の電子線照射検出系を設けたマルチＳＥＭにおける小型化と高い補集効率とを両立させることができ、２００〜２０００ＭＰＰＳのデータレートを実現できる。
【００９９】
５−２．シンチレータ＋ライトガイド＋ＰＭＴ型
図１８は、本実施の形態のシンチレータ＋ライトガイド＋ＰＭＴ型の検出器の構成を示す図である。検出器１４８は、電子銃３０からの電子ビームＩＢを中心として、それを取り囲むように管１４１４を有する。管１４１４は、基準電位（通常はＧＮＤ電位）を維持している。検出器１４１は、さらに、絶縁性のセラミック１４１１、シンチレータ１４１９、ライトガイド１４２０、光電子増倍管としてのフォトマルチプライヤチューブ（ＰＭＴ）１４２１を備えている。
【０１００】
セラミック１４１１の中央には支持孔が設けられており、この支持孔で管１４１４の外周面を支持する。セラミック１４１１の上面には、セラミック１４１１が帯電しないように導電膜１４１５がコーティングされている。なお、導電膜１４１５のコーティングに代えて、導電材料部品が設置されてもよく、もしくは、セラミック１４１１に対してその表面層の抵抗を低下させる処理がなされてもよい。
【０１０１】
シンチレータ１４１９、ライトガイド１４２０、及びＰＭＴ１４２１は、同一平面に設けられている。照射ビームＩＢを基準として、シンチレータ１４１９は最も内側に設けられ、その外側にライトガイド１４２０が設けられ、さらにその外側にＰＭＴ１４２１が設けられる。シンチレータ１４１９は、棒状であり、管１４１４の周囲に８本設けられる。シンチレータ１４１９は、長手方向が照射ビームＩＢを中心とする円の半径方向に向くように配置される。
【０１０２】
照射ビームＩＢは、管１４１４を通過した後、対物レンズ、デフレクタ等を通過して、試料ＳＭに照射される。照射ビームＩＢによって試料ＳＭから放出された２次電子等ＳＥは、引き上げ電界によって、電子線路の中心付近を通過して上流方向に引き上げられ、シンチレータ１４１９に近づくと、中心付近から外れて、シンチレータ１４１９に入射する。その軌道は、図１８に示すように、シンチレータ１４１９の前で外側に向けて湾曲する。このような軌道を容易に形成するため、即ちシンチレータ１４１９への２次電子等ＳＥの引き込み量を増加させるために、シンチレータ１４１９の入力面には、正電圧が印加される。例えば、シンチレータ１４１９の入力面に０〜５００Ｖ程度の電圧を印加することで引き込み量を増加させることができる。
【０１０３】
シンチレータ１４１９は、入射された電子を、その電子の量に応じた強度の光に変換する。シンチレータ１４１９には、正電圧を印加可能とするとともに、電子から光に変換されたときに透過率を低減させないように、その表面（上面又は底面）に、電極として透明導電膜が被覆される。このようにして、シンチレータ１４１９に入射した電子は光に変換されて、その光はライトガイド１４２０に入射する。光はライトガイド１４２０を伝達して、ＰＭＴ１４２１に入射する。ＰＭＴ１４２１は、入射された光を電子に変換し、さらにその電子に対して電子増幅を行ない、電子信号として出力する。この電子信号は、ＰＭＴ１４２１に入射した光の強度に対応している。
【０１０４】
なお、シンチレータ１４１９の本数は８本に限られず、２本、４本、１２本、１６本、又は他の本数であってもよい。また、シンチレータ１４１９は複数本でなく、１本であってもよい。複数本のシンチレータ１４１９を用いることで、補集できる２次電子等の量を増加できる。また、複数本のシンチレータ１４１９を用いることで、検出器１４の場所による補集率の分布を測定して、２次電子等を均等に補集できているか、２次電子等の補集位置が偏っているかを検知することができる。
【０１０５】
そして、２次電子等の補集位置が偏っている場合には、その補正を直ちに行なうことが可能である。捕集位置が偏っていると、ダメージの進行が場所によって異なることになるので、位置変動が起こったときに、異なる電流量（輝度）になる。このような場合には、その都度校正を行う必要が生じるので装置としてはロスタイムが多くなる。２次電子等を均一に捕集できている場合には、状態変動時においても直ちには輝度変動がない状態で動作できるので、捕集位置の偏りの検知とその補正を直ちに行なうことにより、正常状態に戻すことができる。
【０１０６】
また、シンチレータの中に斜ミラーを内蔵してもよい。この場合、電子がシンチレータの表面で光に変換された後、その光はミラーによってＰＭＴ１４２１に向けて反射されるので、光は効率よくＰＭＴ１４２１に伝達される。さらに、斜ミラー表面に電子／光変換膜がコーティングされてもよい。この場合には、ミラー表面で電子／光変換が行われるので、変換後直ちにＰＭＴ方向に反射されて、効率よくＰＭＴに光を伝達できる。
【０１０７】
６．バルブ機構
上述のように、電子銃ハウジング６０内は、真空ポンプ４０によって真空状態にされる。電子線検出装置１００には定期的なメンテナンスが必要とされるが、メンテナンスの際に、電子銃ハウジング６０の真空状態を保持するために、バルブ構造が用いられる。すなわち、電子銃ハウジング６０をバルブによって密閉空間とすることで、メンテナンスの際にも電子銃ハウジング６０を真空状態に保つことができる。
【０１０８】
図１９は、本実施の形態のバルブ構造を示す図である。上述のように、電子銃ハウジング６０内には、電子銃３０、３０が備えられており、真空ポンプ４０によって真空状態とされている。メンテナンスの際には、この電子銃ハウジング６０を含む電子コラム９０７が大気中に晒されることになるが、この場合に、バルブ６１を閉めて電子銃ハウジング６０を密閉する。
【０１０９】
電子銃ハウジング６０には、照射ビームＩＢを通過させる位置にハウジング孔６２が設けられている。電子銃ハウジング６０の下方にはバルブ６１が設けられる。バルブ６１には、電子銃ハウジング６０に対応する位置にバルブ孔６１２が設けられる。そして、バルブ６１における電子銃ハウジング６０に対向する面（上面）には、Ｏリング６１３、６１４が設けられる。
【０１１０】
電子線検査装置１０００の使用時には、バルブ６１は、Ｂ位置に位置する。Ｂ位置では、バルブ６１のバルブ孔６１２と電子銃ハウジング６０のハウジング孔６２とが一致する。Ａ位置では、Ｏリング６１３、６１４がそれぞれ電子銃ハウジング６０のハウジング孔６２を囲う。メンテナンスの際に電子銃ハウジング６０を閉じる際には、バルブ６１は、Ｂ位置からＡ位置に移動して、Ａ位置からさらに上方に移動することで、Ｏリング６１３、６１４によって、電子銃ハウジング６０のハウジング孔６２を閉じて、電子銃ハウジング６０を密閉状態とする。なお、バルブ６１のＢ位置からＡ位置への移動、及びＡ位置からＢ位置への移動において、横方向の移動と縦方向の移動を任意に組み合わせてよく、斜めに移動してもよい。
【０１１１】
このように、本実施の形態においては、バルブ６１に照射ビームＩＢを通過させるバルブ孔６１２と電子銃ハウジング６０を密閉するためのＯリング６１３、６１４とを形成し、バルブ６１を横方向にずらすことで、バルブ６１のハウジング孔６２が電子銃ハウジング６０のハウジング孔６２と一致させたり、Ｏリング６１３、６１４が電子銃ハウジング６０のハウジング孔６２を囲ったりできるので、簡単な操作で電子銃ハウジング６０からの照射ビームＩＢを通過させたり、電子銃ハウジング６０を密閉したりできる。
【０１１２】
図２０は、本実施の形態のバルブ機構の他の例を示す図である。上述のようなバルブ機構は、図２０に示すように、筒体５０の下端部に設けてもよい。筒体５０の下端部には、照射ビームＩＢを通過させる位置に筒体孔５２が設けられている。電子線検査装置１０００の使用時には、バルブ６１は、Ｂ位置に位置する。Ｂ位置では、筒体５０の筒体孔５２とバルブ６１のバルブ孔６１２とが一致する。Ａ位置では、Ｏリング６１３、６１４がそれぞれ筒体５０の筒体孔５２を囲う。
【０１１３】
メンテナンスの際に電子銃ハウジング６０及び筒体５０を閉じる際には、バルブ６１は、Ｂ位置からＡ位置に移動して、Ａ位置からさらに上方に移動することで、Ｏリング６１３、６１４によって、筒体５０の筒体孔５２を閉じて、電子銃ハウジング６０及び筒体５１で構成される空間を密閉状態とする。なお、バルブ６１のＢ位置からＡ位置への移動、及びＡ位置からＢ位置への移動において、横方向の移動と縦方向の移動を任意に組み合わせてよく、斜めに移動してもよい。
【０１１４】
この実施の形態においても、バルブ６１に、照射ビームＩＢを通過させるバルブ孔６１２と電子銃ハウジング６０及び筒体５０で構成される空間を密閉するためのＯリング６１３、６１４とを形成し、バルブ６１横方向にずらすことで、バルブ６１のバルブ孔６１２を筒体５０の筒体孔５２と一致させたり、Ｏリング６１３、６１４が筒体５０の筒体孔５２を囲ったりできるので、簡単な操作で電子銃ハウジング６０からの照射ビームＩＢを通過させたり、電子銃ハウジング６０及び筒体５０で構成される空間を密閉したりできる。
【０１１５】
７．デフレクタ
デフレクタは、電子銃３０から照射される照射ビームＩＢを走査のために偏向する。図２１は、従来のデフレクタの構成を示す図である。デフレクタ１７０は、単一の板材の電極からなり、電子線路に孔が形成されている。デフレクタ１７０の孔を通過する照射ビームＩＢは、電圧の大きさに応じた角度だけ変更される。デフレクタ１７０には、±６０Ｖの交流電圧が印加される。デフレクタ１７０に交流電圧を印加することにより、その電圧振幅に従って照射ビームＩＢが偏向されて、照射ビームＩＢによる試料の走査が行われる。この従来の構成によれば、デフレクタ１７０に印加する±６０Ｖの交流電圧の周波数を上げようとしても限界があり、それによって照射ビームＩＢの走査の周波数も制限されることになる。
【０１１６】
図２２は、本実施の形態のデフレクタの構成を示す図である。本実施の形態のデフレクタ１８０は、２枚の板状の電極１８１及び１８２からなる。両電極１８１及び１８２には、それぞれ、電子線路に孔が形成されている。この孔を通過した照射ビームＩＢは、各電極１８１及び１８２に印加された電圧に応じた角度だけ偏向する。本実施の形態では、上側電極１８１には±５５Ｖの交流電圧を印加し、下側電極１８２には、±５Ｖの交流電圧を印加する。
【０１１７】
デフレクタ１８０では、上記の構成によって、上側電極１８１に印加する交流電圧を用いてマクロ走査を行い、下側電極１８２に印加する交流電圧を用いてミクロ走査を行なう。マクロ走査を行なうために上側電極１８１に印加される交流電圧の周波数は、ミクロ走査を行なうために下側電極１８２に印加される交流電圧の周波数よりも大きい。上側電極１８１によってある基準方向に偏向されている照射ビームＩＢに対して、下側電極１８２に印加された電圧を振幅させることで、当該基準方向を基準とする小さな範囲で照射ビームＩＢがさらに偏向されて、試料を走査する（ミクロ走査）。この範囲内で可能な主走査及び副走査を行うと、上側電極１８１に印加される電圧が変更されて、基準方向が偏向さ
れる（マクロ走査）。
【０１１８】
そして、新たな基準方向を基準として、下側電極１８２に印加された電圧を振幅させることで、当該基準方向を基準とする小さな範囲で照射ビームＩＢがさらに偏向されて、試料を走査する（ミクロ走査）。このように、マクロ走査とミクロ走査を繰り返すことで、マクロ走査によって偏向可能な範囲内の走査が終了すると、ステージが移動して、次の新たな領域について、上記と同様のミクロ走査及びマクロ走査が行われる。
【０１１９】
ミクロ走査では、±５Ｖという低電圧で照射ビームＩＢを偏向するので、周波数の高い電源を使用することができ、これにより、走査速度を速くして、試料の検査時間を短縮できる。
【０１２０】
なお、上記では、１つのデフレクタ１８０のみを説明したが、上述のように、本実施の形態の電子コラム９０７では、１つの筒体に複数の電子線照射検出系が設けられるので、上記で説明したデフレクタ１８０が水平方向に複数設けられることになる。このとき、複数の上側電極１８１及び複数の下側電極１８２のそれぞれに電源を設けてもよいし、複数の上側電極１８１については、共通の電源を用いることもできる。この場合には、下側電極１８２には、−４．５Ｖ〜５．５Ｖというオフセットされた交流電極を印加する。このように、並列に設けた複数のデフレクタが電源を共有することで、コストを削減できるだけでなく、電子コラム９０７の小型化にも寄与する。
【０１２１】
このように、本実施形態によれば、ＳＥＭの構造、特に部品１０〜１９及びスペーサ２０〜２８を円盤状にしたことで、位置精度が高い状態での組み立てが可能となり、光軸調整が容易になる。そのため、検査装置のメンテナンスが容易にできる。
【０１２２】
なお、本実施形態では、いわゆるシングルＳＥＭについて説明したが、電子銃ハウジング６０内に複数の電子銃３０を設けたいわゆるマルチＳＥＭとしてもよい。
【符号の説明】
【０１２３】
１０〜１９：部品、２０〜２８：スペーサ、３０：電子銃、５０：筒体
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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