(57)【要約】  二次電子とガス分子の衝突により発生する光の収率を向上させるために、本発明は、試料へ荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、前記試料とガス分子が保持される試料室と、前記試料から放出される二次電子を加速する電界を形成する正電極と、加速された二次電子と前記ガス分子の衝突により発生する光を検出する光検出器を備える荷電粒子線装置であって、前記試料と前記光検出器との間に配置され、前記光が発生する発光空間を有し、前記発光空間で発生した光を前記光検出器の側に集光する集光部をさらに備えることを特徴とする。
2020016988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料へ荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
前記試料とガス分子が保持される試料室と、
前記試料から放出される二次電子を加速する電界を形成する正電極と、
加速された二次電子と前記ガス分子の衝突により発生する光を検出する光検出器を備える荷電粒子線装置であって、
前記試料と前記光検出器との間に配置され、前記光が発生する発光空間を有し、前記発光空間で発生した光を前記光検出器の側に集光する集光部をさらに備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部の材質はフッ素系樹脂であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
前記フッ素系樹脂はアモルファス結晶構造を一部に有するポリテトラオロエチレンまたは延伸ポリテトラオロエチレンであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、光の波長３００〜４５０ｎｍにおいて８０％以上の拡散反射率となる厚さを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記発光空間に面する面が湾曲形状を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項５に記載の荷電粒子線装置であって、
前記湾曲形状は、前記集光部の中心軸に対する傾斜角が前記光検出器から離れるにつれ大きくなることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記発光空間に面する面がのこぎり波形状を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置であって、
前記のこぎり波形状は、前記集光部の中心軸に対して傾斜し前記光検出器の側を向く傾斜面と、前記中心軸と直交する直交面を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、集光部母材を有し、前記集光部母材の内周面に光散乱体または蛍光体が塗布されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記光の波長領域において真空の屈折率より高い屈折率を有し、表面に鏡面を有するガラス部材であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置であって、
前記ガラス部材の外表面には、金属コーティングが施されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置であって、
前記光検出器の前段にライトガイドをさらに備え、
前記ライトガイドは前記ガラス部材と一体部品であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記正電極に印加される電圧より低い電圧が印加される第二正電極をさらに備え、
前記集光部は前記第二正電極の内側に設けられることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記正電極とは電気的に絶縁されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【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係り、特に試料から放出される二次電子を加速させて試料室内に残留するガス分子に衝突させ、衝突時に発生する光を効率的に検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子線装置は、電子ビームのような荷電粒子線を試料に照射し、試料から放出される二次電子等の荷電粒子を検出することにより、試料を観察する画像を形成する装置である。通常、荷電粒子線装置の試料室内は１０−１Ｐａ以下の高真空に保たれるが、試料表面の帯電を低減させて観察する場合や液体を含む試料を観察する場合、試料室内を数Ｐａ〜数１０００Ｐａ程度の低真空にする必要がある。低真空下での二次電子の検出には、二次電子を加速させて試料室内に残留するガス分子に衝突させ、衝突時に発生する光を検出する技術が用いられる。【０００３】
特許文献１には低真空下における光を効率的に検出するために、発生する光の波長が真空紫外光領域から可視光領域であることに着目し、ライトガイドの透過波長や光電子増倍管の検出波長を最適化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、ライトガイド及び光電子増倍管に入射する光の収率に関する配慮はなされていない。二次電子とガス分子の衝突により発生する光は等方的に放射されるので、ライトガイドに向けて放射される光は検出されるが、それ以外の方向に放射される光は失活することとなる。【０００６】
そこで本発明は、二次電子とガス分子の衝突により発生する光の収率を向上させる荷電粒子線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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、二次電子とガス分子の衝突により発生する光を光検出器の側に集光する集光部を試料と光検出器との間に配置することを特徴とする。【０００８】
より具体的には、本発明は、試料へ荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、前記試料とガス分子が保持される試料室と、前記試料から放出される二次電子を加速する電界を形成する正電極と、加速された二次電子と前記ガス分子の衝突により発生する光を検出する光検出器を備える荷電粒子線装置であって、前記試料と前記光検出器との間に配置され、前記光が発生する発光空間を有し、前記発光空間で発生した光を前記光検出器の側に集光する集光部をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、二次電子とガス分子の衝突により発生する光の収率を向上させる荷電粒子線装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の走査型電子顕微鏡の全体構成を示す図である。
【図２】試料から放出される二次電子を加速させてガス分子に衝突させる時に発生する光の検出について説明する図である。
【図３】実施例１の集光部を説明する図である。
【図４】集光部内の発光空間で発生した光が見込む立体角を説明する図である。
【図５】光が見込む立体角と光が発生した位置との関係の一例を示すグラフである。
【図６】実施例２の集光部を説明する図である。
【図７】実施例３の集光部を説明する図である。
【図８】実施例４の集光部を説明する図である。
【図９】実施例５の集光部を説明する図である。
【図１０】実施例６の集光部と第二正電極を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の荷電粒子線装置の実施例について説明する。荷電粒子線装置とは、荷電粒子源から放出される荷電粒子がレンズで集束された荷電粒子線を試料に照射する装置である。例えば、電子ビームを試料に照射することにより試料が観察される走査電子型顕微鏡及び透過型電子顕微鏡や、集束したイオンビームを試料に照射することで試料の観察を行う集束イオンビーム装置などの装置がある。以下では、荷電粒子線装置の一例として、走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)について説明する。
【００１２】
なお実施例の説明に用いる全図において、同一の機能を有するものは原則として同一の符号を付し、説明の重複をさける。また平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合がある。
【実施例１】
【００１３】
図１に走査型電子顕微鏡１００の全体構成を示す。走査型電子顕微鏡１００は、鏡筒部１０５と試料室１０６、制御部１０９、入出力部１２９、記憶部１３０を備える。【００１４】
鏡筒部１０５は、陰極１０１、ウェネルト１０２、陽極１０３、第一集束レンズ１０７、第二集束レンズ１０８、上段偏向コイル１１１、下段偏向コイル１１２、対物レンズ１１３を有する。試料室１０６は内部が数Ｐａ〜数１０００Ｐａ程度の低真空に保たれ、試料台１１５、ライトガイド１１６、光検出器１１７、正電極１３２、集光部１３３を有する。制御部１０９は鏡筒部１０５等を制御するために、高電圧制御回路１１９、集束レンズ制御回路１２１、偏向制御回路１２４、対物レンズ制御回路１２５、正電極用電源１２６、増幅器１１８、信号処理回路１２７、コンピュータ１２８を有する。入出力部１２９は、マウスやキーボード、ディスプレーを有し、観察条件の入力や観察画像の表示に用いられる。記憶部１３０は、例えばハードディスクドライブであり、観察条件や観察画像を記憶する。【００１５】
高電圧制御回路１１９によって陰極１０１、ウェネルト１０２、陽極１０３に、観察条件に応じた電圧が印加されると、陰極１０１から電子ビーム１０４が放出される。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、試料台１１５に載置される試料１１４に集束される。また、試料１１４上に集束される電子ビーム１０４は同時に、上段偏向コイル１１１及び下段偏向コイル１１２によって試料１１４上を走査される。電子ビーム１０４の照射に伴って試料１１４から二次電子１３４が発生する。走査型電子顕微鏡１００では、電子ビーム１０４が照射された試料１１４上の位置と、二次電子１３４の発生量とを対応付けることで観察画像が生成される。【００１６】
図２を用いて、二次電子１３４の発生量Ｎｓｉｇの計測について説明する。試料１１４から発生した二次電子１３４は、１〜６００Ｖ程度の正電圧が印加された正電極１３２が形成する電界によって、正電極１３２に向かって加速される。加速された二次電子１３４は試料室１０６の内部に保持されるガス分子１３５と衝突し、電子１３６とイオン１３７を生成する。生成された電子１３６は正電極１３２が形成する電界によって加速され、ガス分子１３５と衝突してさらに電子１３６とイオン１３７を生成する。すなわち、電子１３６とガス分子１３５の衝突が繰り返されることにより電子なだれが生じ、電子１３６とイオン１３７の数は正電極１３２に近づくに従って指数関数的に増大する。【００１７】
また二次電子１３４または電子１３６とガス分子１３５との衝突により光１３８が発生し、光１３８の発生量は電子なだれの過程においてδｇａｓ倍に増幅される。発生する光１３８の波長は、ガス分子１３５の種類に応じて異なる。例えばガス分子１３５が窒素の場合、３３８ｎｍのピークを含む３００〜４５０ｎｍが主となる波長の光１３８が発生する。増幅された光１３８の発生量は二次電子１３４の発生量Ｎｓｉｇに比例するので、光検出器１１７により光１３８を検出することにより、二次電子１３４の発生量が計測される。【００１８】
光検出器１１７には、例えば光電子増倍管やフォトダイオードが用いられる。光検出器１１７の出力は増幅器１１８で増幅されて信号処理回路１２７に送信され、信号処理回路１２７では観察画像が生成される。光検出器１１７の前段には必要に応じてライトガイド１１６が設けられる。ライトガイド１１６は光１３８の波長に対して透過率の高い材質であることが好ましい。正電極１３２は、ライトガイド１１６が設けられる場合はライトガイド１１６の前段に、ライトガイド１１６がない場合は光検出器１１７の前段に設けられる。正電極１３２は、光１３８が透過できるように、開口率の高い形状、例えばリング形状やメッシュ形状であったり、光１３８の波長に対して透明な電極であったりすることが好ましい。【００１９】
ところで、電子なだれの過程で発生する光１３８は等方的に放射されるので、ライトガイド１１６または光検出器１１７に入射するのは光１３８の一部に限られる。ライトガイド１１６または光検出器１１７に入射しない光１３８は失活することになり、光検出器１１７による光１３８の収率Ｔを低下させ、生成される観察画像の画質を悪化させる。そこで本発明では、試料１１４と光検出器１１７との間に、光１３８を光検出器１１７の側に集光する集光部１３３を設け、光検出器１１７による光１３８の収率Ｔを向上させる。【００２０】
図３を用いて、本実施例の集光部１３３について説明する。なお本実施例ではライトガイド１１６が設けられる。集光部１３３は、正電極１３２よりも拡散反射率が高い材質であって円筒形状を有し、ライトガイド１１６の前段に正電極１３２を覆うように配置される。集光部１３３が設けられることにより、集光部１３３内の空間である発光空間１３９で発生した光１３８のうちライトガイド１１６に入射せずに失活していた光１３８は、発光空間１３９に面する集光部１３３の内周面で拡散反射し拡散光１４０となる。そして拡散光１４０のうちライトガイド１１６の側に反射した光は、ライトガイド１１６を介して光検出器１１７により検出される。すなわち、従来失活していた光１３８の一部が集光部１３３により光検出器１１７の側に集光され、光検出器１１７で検出されるようになるので、光１３８の収率Ｔを向上させることができる。【００２１】
集光部１３３の材質には、アモルファス結晶構造を一部に有するポリテトラオロエチレン（ＰＴＦＥ）や延伸ポリテトラオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）といったフッ素系樹脂が好ましい。フッ素系樹脂は波長３００〜４５０ｎｍにおいて高い拡散反射率を有しているので、二次電子１３４または電子１３６が窒素に衝突するときに発生する光１３８の収率Ｔを向上させることができる。なお、フッ素系樹脂の拡散反射率は厚さに依存するので、波長３００〜４５０ｎｍにおいて例えば８０％以上の拡散反射率となるように、集光部１３３の厚さを設定することが好ましい。【００２２】
集光部１３３は試料１１４と光検出器１１７との間の任意の位置に配置しても良い。ただし、正電極１３２によって形成される電界の強度が大きい位置では光１３８の発生量が多いので、電界強度が大きい正電極１３２付近、例えば正電極１３２を覆うように集光部１３３が配置されることが好ましい。また正電極１３２付近の電界強度を保つために、集光部１３３は正電極１３２から電気的に絶縁されていることが好ましい。【００２３】
図４及び図５を用いて、本実施例の集光部１３３の効果について説明する。図４は、発光空間１３９内の集光部１３３の中心軸上で発生した光１３８が正電極１３２等を見込む立体角を説明する図である。発光空間１３９内で発生する光は等方的に放射されるので、各立体角の大きさが正電極１３２等に到達する光１３８の量に相当する。なお図４では集光部１３３の内径を２ｒ、正電極１３２の試料１１４側の面から集光部１３３の先端までの長さをＬとする。光１３８が発生する位置をｘ、正電極１３２の試料１１４側の面の位置をｘ＝０とすると、ｘにおいて正電極１３２を見込む立体角Ωelectrodeは次式になる。【００２４】
Ωelectrode＝２π（１−ｃｏｓ（ｔａｎ−１（ｒ／ｘ）））    …（１）
またｘにおいて集光部１３３の試料１１４側の開口部を見込む立体角Ωspaceは次式になる。【００２５】
Ωspace＝２π（１−ｃｏｓ（ｔａｎ−１（ｒ／（Ｌ−ｘ））））    …（２）
したがってｘから集光部１３３の内周面を見込む立体角Ωscatterは次式になる。【００２６】
Ωscatter＝４π−Ωelectrode−Ωspace    …（３）
図５は、式（１）〜（３）を用い、Ｌ＝２０ｍｍ、ｒ＝７．５ｍｍとして求めた、集光部１３３の中心軸上で光１３８が発生した位置ｘと各立体角との関係の一例を示すグラフである。図５より正電極１３２の近傍では立体角Ωelectrodeが大きく、約半分の光がライトガイド１１６や光検出器１１７の側に放射され、残りのほとんどの光が集光部１３３の内周面へ放射されることがわかる。またｘが大きくなり正電極１３２から離れるにつれ、光検出器１１７の側に放射される光は単調に減少するのに対し、集光部１３３の内周面へ放射される光の割合は増減するものの約半分以上を維持する。したがって、従来は失活していた光の一部が、集光部１３３が設けられることによって、光検出器１１７で検出されるようになる。【００２７】
なお光の吸収率が低く拡散反射率が高い材質で、集光部１３３の内周面を構成することにより、集光部１３３内の発光空間１３９で光１３８の多くが多重反射し、発光空間１３９内に閉じ込められるので、光１３８の収率Ｔがさらに向上する。また集光部１３３の内径２ｒや長さＬは、正電極１３２の形状や周囲の構造物に応じて適切に設定されることが望ましい。
【実施例２】
【００２８】
実施例１では、円筒形状を有する集光部１３３について説明した。集光部１３３の形状は円筒形状に限定されず、発生した光１３８を光検出器１１７の側に集光可能な形状であれば良い。本実施例では、内周面が湾曲形状を有する集光部１３３について説明する。なお、本実施例の全体構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。【００２９】
図６を用いて、本実施例の集光部１３３について説明する。本実施例の集光部１３３は、実施例１と同様に拡散反射率の高い材質、例えばフッ素系樹脂であって外形は円筒形状である。ただし、内周面は湾曲形状を有しており、集光部１３３の中心軸に対する内周面の傾斜角は、光検出器１１７から離れるにつれ、大きくなるように設定される。【００３０】
内周面が湾曲形状を有することにより、集光部１３３の内周面へ放射される光１３８は発光空間１３９から漏れにくくなるので、光１３８の収率Ｔがさらに向上する。なお、傾斜角が大きすぎると集光部１３３の試料１１４側の開口部が狭くなり、発光空間１３９に入射する二次電子１３４や電子１３６が減少し、光１３８の発生量の減少を招く。そこで、集光部１３３の中心軸に対する内周面の傾斜角は、内周面の法線が正電極１３２と交差しないように設定しても良い。
【実施例３】
【００３１】
実施例２では、内周面が湾曲形状を有する集光部１３３について説明した。集光部１３３の内周面は湾曲形状に限定されず、発生した光１３８が発光空間１３９から漏れにくくなる形状であれば良い。本実施例では、内周面がのこぎり波形状を有する集光部１３３について説明する。なお、本実施例の全体構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。【００３２】
図７を用いて、本実施例の集光部１３３について説明する。本実施例の集光部１３３は、実施例１と同様に拡散反射率の高い材質、例えばフッ素系樹脂であって外形は円筒形状である。ただし、内周面はのこぎり波形状を有しており、のこぎり波形状は集光部１３３の中心軸に対して傾斜し光検出器１１７の側を向く傾斜面と、中心軸と直交する直交面を含む。【００３３】
内周面がのこぎり波形状を有することにより、集光部１３３の内周面へ放射される光１３８は発光空間１３９から漏れにくくなるので、光１３８の収率Ｔがさらに向上する。なお、傾斜面と直交面との対の数は四つに限定されず、任意の数であっても良い。例えば、傾斜面と直交面との対の数が一つの場合、内周面は光検出器１１７の側を向くテーパ形状となり、発光空間１３９の形状は光検出器１１７の側が広い円錐台形状となる。
【実施例４】
【００３４】
実施例１乃至３では、単一の材質で構成される集光部１３３について説明した。集光部１３３は単一の材質に限定されず、発生した光１３８を光検出器１１７の側に集光可能であれば複数の材質の組み合わせであっても良い。本実施例では、複数の材質の組み合わせで構成される集光部１３３について説明する。なお、本実施例の全体構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。【００３５】
図８を用いて、本実施例の集光部１３３について説明する。本実施例の集光部１３３は、光散乱体１４１と集光部母材１４２を有する。【００３６】
集光部母材１４２は任意の材質であって、円筒形状を有し、ライトガイド１１６の前段に正電極１３２を覆うように配置される。なお、正電極１３２付近の電界強度を高く保つために、集光部母材１４２は正電極１３２から電気的に絶縁される材質であることが好ましい。【００３７】
光散乱体１４１は、例えば硫酸バリウムやアルミナ、酸化チタン等を含む材質であって、集光部母材１４２の内周面に塗布される。集光部母材１４２の内周面に塗布された光散乱体１４１は光拡散面を形成し、発光空間１３９で発生する光１３８を拡散反射させる。【００３８】
本実施例の集光部１３３であっても、実施例１と同様に、従来失活していた光１３８の一部を光検出器１１７の側に集光し、光検出器１１７に検出させられるようになるので、光１３８の収率Ｔが向上する。【００３９】
なお、集光部母材１４２の内周面に塗布されるのは光散乱体１４１に限定されず、蛍光体が塗布されても良い。塗布される蛍光体は、発光空間１３９で発生する光１３８の波長が励起波長である材質、または光検出器１１７の検出感度が高い波長領域に発光ピークを有する材質が好ましい。蛍光体から発生する光も等方的に放射されるので、光散乱体１４１が塗布された場合と同様に、従来失活していた光１３８の一部を光検出器１１７の側に集光することになり、光１３８の収率Ｔが向上する。【００４０】
また集光部母材１４２は円筒形状に限定されない。例えば、実施例２の湾曲形状や実施例３ののこぎり波形状である内周面を有する集光部母材１４２であっても良い。
【実施例５】
【００４１】
実施例１乃至４では、光１３８を拡散反射させる集光部１３３について説明した。集光部１３３での光１３８の反射は拡散反射に限定されず、発生した光１３８を光検出器１１７の側に集光可能であれば鏡面反射であっても良い。本実施例では、光１３８を鏡面反射させる集光部１３３について説明する。なお、本実施例の全体構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。【００４２】
図９を用いて、本実施例の集光部１３３について説明する。本実施例の集光部１３３は、光１３８の波長領域において真空の屈折率より高い屈折率を有する材質、例えば石英等のガラス部材１４３であって、表面に鏡面を有する円筒形状である。真空よりも高い屈折率を有するガラス部材１４３が集光部１３３に用いられることにより、ガラス部材１４３に入射した光１３８はガラス部材１４３の中で全反射を繰り返して閉じ込められ、ライトガイド１１６へ向けて伝搬し、光検出器１１７に検出される。すなわち、従来失活していた光１３８の一部を光検出器１１７の側に集光することになり、光１３８の収率Ｔが向上する。【００４３】
なおガラス部材１４３の外表面、すなわち発光空間に面していない面に図９に示すような金属コーティング１４４を施してもよい。金属コーティング１４４には例えばアルミニウムや銀等が用いられる。金属コーティング１４４により、ガラス部材１４３の外表面での光１３８の反射率がさらに向上する。また、ガラス部材１４３とライトガイド１１６は別部品に限定されず、一体部品としても良い。一体部品とすることにより、ガラス部材１４３とライトガイド１１６の境界における光１３８の反射を低減できる。またガラス部材１４３は表面が鏡面であれば、任意の形状でよく、例えば、実施例２のように内周面が湾曲形状であっても良い。
【実施例６】
【００４４】
実施例１乃至５では、ライトガイド１１６の前段に集光部１３３のみが設けられる構成について説明した。光検出器１１７の検出効率を向上させるために、正電極１３２とは別の正電極を集光部１３３とともに設けても良い。本実施例では、集光部１３３とともに第二正電極が設けられる構成について説明する。なお、本実施例の全体構成は実施例１と同じであるので、説明を省略する。【００４５】
図１０を用いて、本実施例について説明する。本実施例では、正電極１３２とは別に、第二正電極１４５が集光部１３３とともにライトガイド１１６の前段に設けられる。第二正電極１４５は、正電極１３２に印加される電圧Ｖ１よりも低い正電圧Ｖ２（＜Ｖ１）が印加される円筒形状の電極であり、二次電子１３４及び電子１３６を発光空間１３９に引き寄せる電界を形成する。集光部１３３は、第二正電極１４５の内側に配置される。本実施例の集光部１３３は、実施例１乃至５のいずれであっても良い。【００４６】
第二正電極１４５により形成される電界により、二次電子１３４及び電子１３６が発光空間１３９に引き寄せられるので、発光空間１３９での光１３８の発生量が増え、光検出器１１７に検出される量を向上できる。なお、第二正電極１４５に印加される正電圧Ｖ２が正電極１３２に印加される電圧Ｖ１よりも低いので、正電極１３２付近の電界強度をあまり低下させずにすむ。発光空間１３９で発生した光１３８は、実施例１乃至５と同様に、集光部１３３によって光検出器１１７の側に集光されるので、光１３８の収率Ｔが向上し、生成される観察画像の画質も向上できる。【００４７】
以上、本発明の荷電粒子線装置について複数の実施例を説明した。本発明の荷電粒子線装置は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１００：走査型電子顕微鏡、：１０１：陰極、１０２：ウェネルト、１０３：陽極、１０４：電子ビーム、１０５：鏡筒部、１０６：試料室、１０７：第一集束レンズ、１０８：第二集束レンズ、１０９：制御部、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：ライトガイド、１１７：光検出器、１１８：増幅器、１１９：高電圧制御回路、１２１：集束レンズ制御回路、１２４：偏向制御回路、１２５：対物レンズ制御回路、１２６：正電極用電源、１２７：信号処理回路、１２８：コンピュータ、１２９：入出力部、１３０：記憶部、１３２：正電極、１３３：集光部、１３４：二次電子、１３５：ガス分子、１３６：電子、１３７：イオン、１３８：光、１３９：発光空間、１４０：拡散光、１４１：光散乱体、１４２：集光部母材、１４３：ガラス部材、１４４：金属コーティング、１４５：第二正電極
【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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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月19日(2021.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料へ荷電粒子線を照射する荷電粒子線源と、
前記試料とガス分子が保持される試料室と、
前記試料から放出される二次電子を加速する電界を形成する正電極と、
加速された二次電子と前記ガス分子の衝突により発生する光を検出する光検出器を備える荷電粒子線装置であって、
前記試料と前記光検出器との間に配置され、前記光が発生する発光空間を有し、前記発光空間で発生した光を前記光検出器の側に集光する集光部をさらに備えることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部の材質はフッ素系樹脂であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷電粒子線装置であって、
前記フッ素系樹脂はアモルファス結晶構造を一部に有するポリテトラフルオロエチレンまたは延伸ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項４】
請求項３に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、光の波長３００〜４５０ｎｍにおいて８０％以上の拡散反射率となる厚さを有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項５】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記発光空間に面する面が湾曲形状を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
請求項５に記載の荷電粒子線装置であって、
前記湾曲形状は、前記集光部の中心軸に対する傾斜角が前記光検出器から離れるにつれ大きくなることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項７】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記発光空間に面する面がのこぎり波形状を有することを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項８】
請求項７に記載の荷電粒子線装置であって、
前記のこぎり波形状は、前記集光部の中心軸に対して傾斜し前記光検出器の側を向く傾斜面と、前記中心軸と直交する直交面を含むことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項９】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、集光部母材を有し、前記集光部母材の内周面に光散乱体または蛍光体が塗布されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記光の波長領域において真空の屈折率より高い屈折率を有し、表面に鏡面を有するガラス部材であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置であって、
前記ガラス部材の外表面には、金属コーティングが施されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の荷電粒子線装置であって、
前記光検出器の前段にライトガイドをさらに備え、
前記ライトガイドは前記ガラス部材と一体部品であることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記正電極に印加される電圧より低い電圧が印加される第二正電極をさらに備え、
前記集光部は前記第二正電極の内側に設けられることを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の荷電粒子線装置であって、
前記集光部は、前記正電極とは電気的に絶縁されることを特徴とする荷電粒子線装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
集光部１３３の材質には、アモルファス結晶構造を一部に有するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）といったフッ素系樹脂が好ましい。フッ素系樹脂は波長３００〜４５０ｎｍにおいて高い拡散反射率を有しているので、二次電子１３４または電子１３６が窒素に衝突するときに発生する光１３８の収率Ｔを向上させることができる。なお、フッ素系樹脂の拡散反射率は厚さに依存するので、波長３００〜４５０ｎｍにおいて例えば８０％以上の拡散反射率となるように、集光部１３３の厚さを設定することが好ましい。
【国際調査報告】
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