掃描電子顯微鏡的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種掃描電子顯微鏡，為了提供即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡而具備：電子槍(29)、光闌(26)、樣品臺(tái)(3)、用于將電子束(31)會(huì)聚于樣品(2)上的電子光學(xué)系統(tǒng)(4-1)、偏轉(zhuǎn)部件(10)、二次電子檢測(cè)器(8)、反射電子檢測(cè)器(9)、和處于電子槍(29)與樣品(2)之間的位置處的筒狀的電子輸送部件(5)，反射電子檢測(cè)器(9)設(shè)置在電子輸送部件(5)的內(nèi)部、且與二次電子檢測(cè)器(8)以及偏轉(zhuǎn)部件(10)相比更靠電子槍(29)的遠(yuǎn)方側(cè)，反射電子檢測(cè)器(9)的感受面(9-1)在電氣上被布線(xiàn)成與電子輸送部件(5)相同電位。
【專(zhuān)利說(shuō)明】掃描電子顯微鏡【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及低加速的掃描電子顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]公知一種掃描電子顯微鏡，對(duì)被會(huì)聚于樣品上的電子束探針進(jìn)行二維掃描，檢測(cè)在照射位置所產(chǎn)生的信號(hào)電子，并將與該信號(hào)電子的量相關(guān)的信號(hào)和一次電子束的掃描同步地進(jìn)行繪制，從而獲得掃描區(qū)域的二維圖像。
[0003]信號(hào)電子根據(jù)其能量而大致劃分為二次電子和反射電子。反射電子是指，入射電子在樣品內(nèi)反復(fù)彈性散射和非彈性散射的結(jié)果而再次從樣品表面放出的電子。因而，反射電子在與入射電子相同程度的能量下具有產(chǎn)生量的峰值。另一方面，二次電子是指，在反射電子引起了非彈性散射之際所產(chǎn)生的低能量電子之中從樣品表面放出的反射電子。因而，二次電子在幾eV程度的能量下具有產(chǎn)生量的峰值。一般而言，將具有不足50eV的能量的信號(hào)電子稱(chēng)作二次電子，來(lái)與反射電子區(qū)分。
[0004]由于反射電子的產(chǎn)生量依賴(lài)于樣品的平均原子序號(hào)，因此在反射電子的檢測(cè)圖像中，組成的差異成為對(duì)比度而被觀察到。此外，在同一組成的樣品中，樣品表面的晶體方位在一部分上不同的情況、或者包含結(jié)晶缺陷等的情況下所觀察到的溝道效應(yīng)對(duì)比度也由來(lái)于反射電子。這些對(duì)比度需要將反射電子與二次電子分離開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)。
[0005]另一方面，近年來(lái)，將與一次電子束的照射相伴的樣品損壞或帶電的避免、或者樣品極表面的觀察作為目的，加速電壓約為3kV以下的低加速觀察增加了重要性。在以低加速使用的掃描電子顯微鏡中，為了抑制在低加速區(qū)域內(nèi)顯現(xiàn)出的像差，使用在樣品緊前面使一次電子束減速的觀察方式，但是在使用了減速法的情況下，由于在樣品周邊部所形成的電場(chǎng)的影響，二次電子被加速成與反射電子相同程度的能量，因此難以將二次電子與反射電子分離開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)。但是，通過(guò)在信號(hào)電子的軌道上設(shè)置能量勢(shì)壘、維恩過(guò)濾器等，從而辨別檢測(cè)二次電子或者反射電子成為可能。在掃描電子顯微鏡中，作為在加速電壓為3kV以下的低加速區(qū)域內(nèi)對(duì)信號(hào)電子進(jìn)行辨別檢測(cè)的公知手段，報(bào)告了以下所列舉的專(zhuān)利文獻(xiàn)I~3。
[0006]在先專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2003-331770號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2006-278329號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2000-030654號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0011](發(fā)明所要解決的課題)
[0012]在掃描電子顯微鏡中，到目前為止已進(jìn)行過(guò)用于對(duì)圖像中包含的信息進(jìn)行分離來(lái)獲取的技術(shù)開(kāi)發(fā)。公知在二次電子和反射電子中包含不同的信息。當(dāng)檢測(cè)到二次電子時(shí)，可獲得對(duì)凹凸、電位的信息進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)后的圖像，當(dāng)檢測(cè)到反射電子時(shí)，可獲得對(duì)組成、晶體方位的信息進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)后的圖像。因此，如果存在能通過(guò)某些方法分別檢測(cè)二次電子和反射電子的機(jī)構(gòu)，則能夠在同一觀察視野中獲取包括不同信息的觀察圖像。然而，為了以低加速電壓進(jìn)行高分辨率觀察，需要應(yīng)用減速電場(chǎng)，但是在減速電場(chǎng)下二次電子會(huì)被加速到與反射電子相同程度的能量，因此不易分離檢測(cè)兩者。因此，關(guān)于具有減速光學(xué)系統(tǒng)的掃描電子顯微鏡中的二次電子或者反射電子的分離檢測(cè)手段，查閱了在先技術(shù)。
[0013]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了如下手段，即，在以具有單極透鏡型物鏡的掃描電子顯微鏡來(lái)進(jìn)行減速觀察之際，僅對(duì)在樣品的法線(xiàn)方向上被放出的二次電子進(jìn)行辨別并加以檢測(cè)。在該方式中，由于通過(guò)在樣品以及物鏡的樣品側(cè)磁路上典型地施加-0.5kV程度的減速電壓而產(chǎn)生的減速電場(chǎng)和單極磁場(chǎng)的透鏡作用，使得二次電子和反射電子在電子光學(xué)系統(tǒng)的光軸上選取相近的軌道。此時(shí)，與二次電子相比，相對(duì)地難以受到透鏡作用的反射電子則選取自光軸遠(yuǎn)離的離軸較大的軌道。為此，通過(guò)設(shè)置在中心具有電子通過(guò)孔的板以遮蔽大部分的反射電子，并將未被遮蔽而通過(guò)了孔的二次電子由維恩過(guò)濾器進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，從而能夠不混入反射電子地對(duì)二次電子進(jìn)行辨別檢測(cè)。
[0014]在專(zhuān)利文獻(xiàn)2和專(zhuān)利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了分別對(duì)二次電子和反射電子同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的手段。如以下所示那樣定義從樣品放出的電子的仰角。相對(duì)于樣品表面而將法線(xiàn)方向設(shè)為90度，將水平方向設(shè)為O度，以后為了方便起見(jiàn)將角度段劃分為高角、中角、低角。將仰角90度附近設(shè)為高角,將仰角O度附近設(shè)為低角,將高角與低角的中間段的45度附近設(shè)為中角。
[0015]在該方式中，檢測(cè)由減速電場(chǎng)透鏡的透鏡作用而被會(huì)聚的二次電子、和在高角方向上被放出的反射電子。在物鏡為非浸沒(méi)透鏡型的情況下，由于磁場(chǎng)的透鏡主面配置為從樣品遠(yuǎn)離，樣品附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度小，因此能量大的反射電子幾乎不會(huì)受到因磁場(chǎng)所引起的會(huì)聚作用。因而，僅在自光軸遠(yuǎn)離的離軸較小的高角方向上產(chǎn)生的反射電子，在掃描電子顯微鏡的框筒內(nèi)前進(jìn)。另一方面，在二次電子由減速電場(chǎng)透鏡的作用被會(huì)聚之后，選取自光軸遠(yuǎn)離的離軸較大的軌道。因而，如果設(shè)置在中心部具有高角方向上被放出的反射電子能通過(guò)的比較大的孔的檢測(cè)器，則能僅檢測(cè)二次電子。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2的方式中，在通過(guò)了二次電子的檢測(cè)器之后的反射電子的軌道上設(shè)置電位勢(shì)壘，并在較之二次電子的檢測(cè)器而更靠電子源側(cè)配置檢測(cè)器，從而能僅對(duì)反射電子進(jìn)行辨別并加以檢測(cè)。此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3的方式中，在通過(guò)了二次電子的檢測(cè)器之后的反射電子的軌道上設(shè)置轉(zhuǎn)換板，并由設(shè)置在軸外的檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)反射電子發(fā)生碰撞時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換電子，由此能夠僅對(duì)因反射電子所引起的信號(hào)電子進(jìn)行辨別檢測(cè)。
[0016]然而，在先前示出的在先專(zhuān)利文獻(xiàn)所公開(kāi)的技術(shù)中，雖然專(zhuān)利文獻(xiàn)I的方式能應(yīng)用于二次電子的辨別檢測(cè)，但是在原理上卻無(wú)法應(yīng)用于能量比其更高的反射電子的辨別檢測(cè)。此外，雖然專(zhuān)利文獻(xiàn)2和專(zhuān)利文獻(xiàn)3的方式均能將在高角方向上被放出的反射電子與二次電子分離開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)，但是卻無(wú)法應(yīng)用于在比其更低的低角側(cè)的角度方向上被放出的反射電子的辨別檢測(cè)。因而，只能檢測(cè)所產(chǎn)生的信號(hào)電子的很少一部分，尤其在低探針電流且低加速的掃描顯微鏡中，由于信號(hào)電子的產(chǎn)生量本身就少，因此二次電子和反射電子的辨別檢測(cè)變得困難。
[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。
[0018](用于解決課題的手段)
[0019]作為用于達(dá)成上述目的的一實(shí)施方式，提供一種掃描電子顯微鏡，其特征在于具備:電子源，其產(chǎn)生成為探針的電子束；光闌，其對(duì)所述電子束的直徑進(jìn)行限制；樣品臺(tái)，其用于搭載所述電子束所照射的樣品；物鏡，其用于將所述電子束會(huì)聚于所述樣品表面；偏轉(zhuǎn)部件，其用于使所述電子束在照射所述電子束的樣品上進(jìn)行掃描；二次電子檢測(cè)器，其檢測(cè)來(lái)自所述樣品的二次電子；反射電子檢測(cè)器，其檢測(cè)來(lái)自所述樣品的反射電子或者由反射電子所引起的轉(zhuǎn)換電子；和筒狀的電子輸送部件，其在處于所述電子源與搭載于所述樣品臺(tái)的樣品之間的位置，所述反射電子檢測(cè)器的感受面設(shè)置在所述電子輸送部件的內(nèi)部，且與所述二次電子檢測(cè)器以及所述偏轉(zhuǎn)部件相比更靠所述電子源的遠(yuǎn)方側(cè)，所述反射電子檢測(cè)器的所述感受面在電氣上被布線(xiàn)成與所述電子輸送部件相同電位。
[0020]此外，提供一種掃描電子顯微鏡，其特征在于具備:電子源；樣品臺(tái)；加速管；電子光學(xué)系統(tǒng)，其包括物鏡，在將從所述電子源放出的電子進(jìn)行加速之后再減速而作為電子束向載置于所述樣品臺(tái)的樣品進(jìn)行照射；二次電子檢測(cè)器，其用于檢測(cè)通過(guò)所述電子束的照射而產(chǎn)生的來(lái)自所述樣品的二次電子；和反射電子檢測(cè)器，其用于檢測(cè)反射電子或者由反射電子所引起的轉(zhuǎn)換電子，所述反射電子檢測(cè)器在其中央部具有開(kāi)口部，且其感受面設(shè)置在所述加速管的內(nèi)部，所述反射電子檢測(cè)器的所述感受面在電氣上被布線(xiàn)成與所述加速管相同電位。
[0021](發(fā)明效果)
[0022]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能夠辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的掃描電子顯微鏡。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1 (a)是第I實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的簡(jiǎn)要剖視圖。
[0024]圖1 (b)是第I實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0025]圖2是表示在第I實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中使用的閃爍體形狀的立體圖。
[0026]圖3是表示在第I實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中使用的閃爍體形狀的其他例的立體圖。
[0027]圖4是表示在第I實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中使用的閃爍體形狀的其他例的立體圖。
[0028]圖5(a)是第2實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0029]圖5(b)是用于說(shuō)明第2實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中的反射電子的運(yùn)動(dòng)的要部剖視圖。
[0030]圖5(c)是用于說(shuō)明第2實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中的二次電子的運(yùn)動(dòng)的要部剖視圖。
[0031]圖6是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0032]圖7是用于說(shuō)明第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中的反射電子以及轉(zhuǎn)換電子的運(yùn)動(dòng)的要部剖視圖。
[0033]圖8是用于說(shuō)明第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中的二次電子的運(yùn)動(dòng)的要部首1J視圖。
[0034]圖9是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部立體圖。
[0035]圖10是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部剖視圖。
[0036]圖11是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部剖視圖。
[0037]圖12是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部剖視圖。
[0038]圖13是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部立體圖。
[0039]圖14是表示在第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡中使用的閃爍體形狀的其他例的立體圖。
[0040]圖15是第3實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0041]圖16是第4實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部剖視圖。
[0042]圖17是第4實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部立體圖。
[0043]圖18是第4實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部剖視圖。
[0044]圖19是第4實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0045]圖20是第5實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0046]圖21是第6實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0047]圖22是表示一般的放出電子的能量分布圖的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]為了在低加速區(qū)域中的觀察下獲得高分辨率，利用包括具備減速電場(chǎng)透鏡的物鏡的掃描電子顯微鏡，該減速電場(chǎng)透鏡用于降低在低加速下顯現(xiàn)出的像差。這樣的電子光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成為:通過(guò)在向配置于樣品周邊部的電極施加電壓之際所產(chǎn)生的電場(chǎng)而使得一次電子束在樣品緊前面被減速。一般而言，當(dāng)減小物鏡與樣品之間的距離WD(WorkingDistance:工作距離)時(shí)電子光學(xué)系統(tǒng)的像差系數(shù)變小，因此為了進(jìn)行高分辨率的觀察，需要將樣品靠近物鏡來(lái)進(jìn)行觀察。但是，在這樣的較短的WD下，信號(hào)電子向設(shè)置于掃描電子顯微鏡的框筒外的檢測(cè)器飛來(lái)的飛來(lái)頻度變小，檢測(cè)效率有所下降。因而，為了兼顧短WD下的高分辨率觀察和較高的檢測(cè)效率，優(yōu)選對(duì)通過(guò)了物鏡之后的電子進(jìn)行檢測(cè)的方式(TTL:Through The Lens)。
[0049]以后為了方便起見(jiàn)，將典型地在幾eV的能量下具有產(chǎn)生量的峰值的不足50eV的信號(hào)電子稱(chēng)作二次電子，將在50eV以上且一次電子束的照射能量以下且在照射能量附近具有峰值的信號(hào)電子稱(chēng)作反射電子。此外，將反射電子碰撞到電子光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成物之際所產(chǎn)生的、主要具有與二次電子相同程度的能量的電子稱(chēng)作轉(zhuǎn)換電子，使之與由樣品產(chǎn)生的二次電子區(qū)分開(kāi)。
[0050]如下那樣定義產(chǎn)生時(shí)的信號(hào)電子的仰角。即，相對(duì)于樣品表面，將法線(xiàn)方向設(shè)為90度，將水平方向設(shè)為O度。以后為了方便起見(jiàn)，將角度段劃分為高角、中角、低角。將仰角90度附近稱(chēng)作高角，將仰角O度附近稱(chēng)作低角,將高角與低角的中間段的45度附近稱(chēng)作中角。
[0051]在向樣品照射一次電子束而產(chǎn)生信號(hào)電子之際，其角度分布大致遵循余弦定律，尤其是在樣品比較平坦的情況下按照余弦定律在仰角45度附近具有產(chǎn)生量的峰值。因而，在對(duì)全方位角的電子進(jìn)行檢測(cè)的情況下，若比較在仰角方向上相同的角度范圍中包含的電子數(shù)，則在檢測(cè)收獲量的方面，對(duì)在中角度段被放出的電子進(jìn)行檢測(cè)的情形較之對(duì)在仰角O度附近被放出的電子進(jìn)行檢測(cè)的情形更占優(yōu)勢(shì)。因此，通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)生量多的角度區(qū)域的反射電子，從而可期待即便照射電子束的電流量小也可獲得具有充分對(duì)比度的反射電子像。
[0052]此外，掃描電子顯微鏡的物鏡設(shè)為利用了減速電場(chǎng)和磁場(chǎng)雙方的透鏡構(gòu)成。在樣品中產(chǎn)生了信號(hào)電子時(shí)比較在相同仰角的角度方向上被放出的二次電子和反射電子的情況下，能量高的反射電子較之能量低的二次電子從相同的透鏡場(chǎng)所受到的會(huì)聚作用相對(duì)小，所以在比較接近樣品的位置，二次電子選取比反射電子更接近光軸的軌道。因而，通過(guò)在只有采取遠(yuǎn)離光軸的軌道的反射電子所通過(guò)的軌道上設(shè)置檢測(cè)器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)反射電子的辨別檢測(cè)。
[0053]而且，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將反射電子檢測(cè)器的感受面設(shè)置在電子輸送部件(加速管)的內(nèi)部并設(shè)為相同電位，從而對(duì)產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子進(jìn)行檢測(cè)成為可能，能夠提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。
[0054]以下，根據(jù)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明詳細(xì)內(nèi)容。
[0055]實(shí)施例1
[0056]使用圖1 (a)、圖1 (b)、圖2?圖4來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施例。圖1 (a)是本實(shí)施例的掃描電子顯微鏡的整體概念構(gòu)成圖。圖1(a)所示的掃描電子顯微鏡大致由下述部件等構(gòu)成:電子光學(xué)框筒30，其具備用于向樣品2照射一次電子束31的機(jī)構(gòu)；樣品臺(tái)3，其對(duì)樣品2進(jìn)行保持；樣品臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)，其用于放置樣品2并使之移動(dòng)來(lái)決定觀察區(qū)域；以及SEM像的顯示裝置(未圖示)、控制SEM整體的控制器(未圖示)、真空排氣設(shè)備(未圖示)等。
[0057]電子光學(xué)框筒30基本上由電子槍(電子源)29、加速電極28、1個(gè)以上的聚光透鏡27、光闌26、作為物鏡的電子透鏡(在此圖示出半浸沒(méi)透鏡型磁場(chǎng)透鏡4-1)、被設(shè)為電子輸送部件的加速管5、1級(jí)以上的偏轉(zhuǎn)器10、二次電子檢測(cè)器8、反射電子檢測(cè)器9等構(gòu)成，圖1(b)是抽出掃描電子顯微鏡的系統(tǒng)之中從樣品臺(tái)3到偏轉(zhuǎn)器10而得到的構(gòu)成的圖。作為電子槍 29,能夠使用 CFE (Cold Field Emission)、SE (Schottky Emission)、熱電子(Thermionic Emission)等各種電子槍。如圖1(a)所示,偏轉(zhuǎn)器10以及二次電子檢測(cè)器8被設(shè)置在比反射電子檢測(cè)器9更靠電子槍29側(cè)。符號(hào)I表不光軸,符號(hào)40表不磁場(chǎng)透鏡的磁路，符號(hào)9-1、9-2、9-3分別表示反射電子檢測(cè)器9的閃爍體(感受面)、光導(dǎo)向件、光電倍增管(PMT)，符號(hào)45表示探針電子束的通過(guò)孔，符號(hào)48表示設(shè)于閃爍體9-1表面的導(dǎo)電體。另外，同一符號(hào)表不同一構(gòu)成要素。
[0058]在圖1 (b)中示出從偏轉(zhuǎn)器10到樣品臺(tái)3的部分的概念構(gòu)成圖。在本實(shí)施例中，掃描電子顯微鏡的物鏡是有意地使磁場(chǎng)浸沒(méi)樣品2的半浸沒(méi)透鏡型的磁場(chǎng)透鏡4-1。由于在浸沒(méi)磁場(chǎng)中設(shè)置樣品2，因此可進(jìn)行高分辨率的觀察。如圖1(b)所示，加速管5具有沿著物鏡4-1的上磁路的錐形部分的形狀，作為筒狀的電極被設(shè)置為:在物鏡4-1的上磁路上部的間隙所確保的空間區(qū)域，在樣品2附近具有開(kāi)口端。若考慮到電子光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性，則與加速管5的開(kāi)口端優(yōu)選軸對(duì)稱(chēng)的形狀。如圖1 (b)所示，在本實(shí)施例中物鏡4-1和樣品2均設(shè)為接地電位，通過(guò)電源6-1向加速管5施加IkV以上的正電壓，以便形成在低加速下可實(shí)現(xiàn)充分的像差降低的減速電場(chǎng)。此時(shí)，在物鏡4-1與加速管5的間隙設(shè)有未圖示的絕緣體，以實(shí)現(xiàn)電絕緣。在本實(shí)施例中，如圖1(b)所示，雖然對(duì)在從物鏡4-1附近到二次電子檢測(cè)器8附近的區(qū)域中部分地設(shè)有加速管5的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是即便是使加速管5的設(shè)置范圍延長(zhǎng)到電子槍29附近的情況，信號(hào)電子的檢測(cè)方法基本上也是相同的。
[0059]從電子槍29放出的一次電子束31由加速電極28進(jìn)行加速，由聚光透鏡27進(jìn)行會(huì)聚，通過(guò)光闌26而到達(dá)樣品2。當(dāng)一次電子束31被照射到樣品2時(shí)，信號(hào)電子被放出。在圖22中示出信號(hào)電子的能量分布圖。如圖22所示，將典型地在幾eV的能量下具有產(chǎn)生量的峰值的不足50eV的信號(hào)電子稱(chēng)作二次電子32-1，將在50eV以上且一次電子束的照射能量以下且在照射能量附近具有峰值的信號(hào)電子稱(chēng)作反射電子32-2。
[0060]在物鏡為半浸沒(méi)透鏡型的磁場(chǎng)透鏡4-1的情況下，樣品2附近的泄漏磁場(chǎng)大，磁場(chǎng)透鏡的磁場(chǎng)浸沒(méi)到樣品2。因而，在短WD下的觀察時(shí)一次電子束31的加速電壓為3kV以下的情況下，即便針對(duì)在與一次電子束31相反的方向上前進(jìn)的反射電子32-2，也因物鏡4-1的透鏡作用而被會(huì)聚。因而，在典型地Imm程度的較短的WD下，信號(hào)電子32( 二次電子32-1、反射電子32-2)的大部分通過(guò)物鏡4-1而前進(jìn)到掃描電子顯微鏡的框筒內(nèi)。
[0061]如圖1(b)所示，若通過(guò)電源6-1向設(shè)置在物鏡4-1的上磁路上部的筒狀的加速管5施加正電壓，則在該加速管5內(nèi)的區(qū)域中信號(hào)電子被加速。例如在通過(guò)電源6-1向加速管5施加6kV的正電壓，且向樣品2照射的照射能量變?yōu)镮keV的條件下，所產(chǎn)生的信號(hào)電子32 ( 二次電子32-1、反射電子32-2)的能量在樣品2附近變?yōu)镮keV以下。此時(shí)，在樣品2附近，二次電子32-1的能量變?yōu)镺?50eV，反射電子32_2的能量變?yōu)?0?IOOOeV,在加速管5內(nèi)的區(qū)域，二次電子32-1的能量被加速為6000?6050eV，反射電子32_2的能量被加速為6050?7000eV。但是，如本實(shí)施例那樣僅在物鏡4_1附近部分地設(shè)置了加速管5的情況下，當(dāng)信號(hào)電子到達(dá)加速管5外側(cè)的區(qū)域時(shí)被減速，與在樣品2附近的能量變得相同。一般而言，在檢測(cè)器中，由于越是高能量的電子則獲得越多的檢測(cè)信號(hào)，因此越是在被加速的狀態(tài)下進(jìn)行檢測(cè)則檢測(cè)靈敏度越大。因而，為了在被加速的狀態(tài)下對(duì)信號(hào)電子進(jìn)行檢測(cè)，需要在加速管5內(nèi)設(shè)置檢測(cè)器的感受面。
[0062]圖1 (b)所示的反射電子檢測(cè)器9是具有與Everhart-Thornley型檢測(cè)器(以下稱(chēng)作ET檢測(cè)器)同樣的檢測(cè)原理的檢測(cè)器。其一般被用作掃描電子顯微鏡的信號(hào)電子檢測(cè)器。反射電子檢測(cè)器9的結(jié)構(gòu)中具備:將信號(hào)電子轉(zhuǎn)換成光的閃爍體9-1 ;和將光再次轉(zhuǎn)換成電子并將該電子進(jìn)行放大的光電倍增管9-3 (以下稱(chēng)作PMT)，閃爍體9-1和PMT9-3利用光導(dǎo)向件9-2相連接。通過(guò)該構(gòu)成，當(dāng)信號(hào)電子入射到閃爍體9-1時(shí)，所產(chǎn)生的光通過(guò)光導(dǎo)向件9-2而到達(dá)PMT9-3，由PMT9-3將光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。典型地，在信號(hào)電子入射到閃爍體9-1之際如果具有5keV以上的較高的能量，則會(huì)引起充分的發(fā)光，從而能夠檢測(cè)出該信號(hào)電子。另一方面，在入射到閃爍體9-1之際的能量不足5keV的情況下，由于不會(huì)引起充分的發(fā)光，則難以檢測(cè)出。因此，若在成為感受面的閃爍體9-1的表面部分通過(guò)蒸鍍等手段均勻地覆蓋Al等的導(dǎo)電體48，并向該導(dǎo)電體48部分施加5kV以上的正電壓，則即便信號(hào)電子的能量不足5keV，也會(huì)被加速至到達(dá)檢測(cè)器的感受面而充分地引起發(fā)光，因此可以檢測(cè)出。此外，關(guān)于設(shè)于閃爍體9-1的感受面上的導(dǎo)電體48膜的膜厚，如果面內(nèi)分布為±10%以?xún)?nèi)，則能夠視作均勻的膜厚。
[0063]圖1(b)所示的反射電子檢測(cè)器9，將設(shè)于感受面的導(dǎo)電體48部分與加速管5電連接，并設(shè)為與通過(guò)電源6-1施加給加速管5的正電壓相同的電位，從而能夠以與ET檢測(cè)器相同的原理來(lái)檢測(cè)到達(dá)反射電子檢測(cè)器9的信號(hào)電子。即，當(dāng)由加速管5加速至5keV以上的信號(hào)電子入射到閃爍體9-1時(shí),在閃爍體9-1引起發(fā)光。如果該光通過(guò)光導(dǎo)向件9-2而到達(dá)PMT9-3，則其輸出信號(hào)成為信號(hào)電子的檢測(cè)信號(hào)。閃爍體9-1和光導(dǎo)向件9-2利用連接部46相接合(閃爍體的形狀將使用圖2、圖3、圖4在后面敘述)。此外，在由閃爍體9-1所產(chǎn)生的光以臨界角以下的入射角達(dá)到邊界部的情況下，光前進(jìn)到閃爍體9-1的外部。為了降低這樣的光量的損耗，通過(guò)在閃爍體9-1表面設(shè)置導(dǎo)電體48的膜而使光在閃爍體9-1內(nèi)部反射是有效的。因而，通過(guò)由導(dǎo)電體48覆蓋除與光導(dǎo)向件9-2的連接部46之外的閃爍體9-1表面，從而能期待信號(hào)電子的檢測(cè)效率的改善。此外，在上述說(shuō)明中，雖然將導(dǎo)電體與加速管連接，但是也能夠?qū)?dǎo)電體48與電源6-1直接連接，而設(shè)為與加速管相同的電位。
[0064]此外，閃爍體9-1存在各種種類(lèi)，發(fā)光量、衰減時(shí)間等基本特性因組成、被混合的摻雜物的種類(lèi)等而不同。由于在本實(shí)施例中使用的閃爍體9-1需要成形為后述的形狀，因此期望是固體閃爍體。雖然閃爍體存在各種種類(lèi)，但是典型地使用YAG:Ce(在釔鋁石榴紅中摻雜鈰)等。如圖1(a)所示，閃爍體9-1的剖面形狀具備電子的通過(guò)孔45，期望樣品側(cè)端面具有相對(duì)于光軸I而成為軸對(duì)稱(chēng)的配置那樣的錐形。這是因?yàn)?，通過(guò)設(shè)置錐形，從而在閃爍體9-1內(nèi)部所產(chǎn)生的光易于在光導(dǎo)向件9-2的方向上前進(jìn)，提高由光導(dǎo)向件9-2所引起的在閃爍體9-1內(nèi)部產(chǎn)生的光的聚集效率，能夠改善信號(hào)電子的檢測(cè)效率。另外，閃爍體9-1與光導(dǎo)向件9-2之間期望使用光學(xué)膠合劑等的連接部件，以使連接部46處的折射率不會(huì)急劇變化。
[0065]在與閃爍體9-1連接的光導(dǎo)向件9-2和PMT9-3為一對(duì)的情況下，期望如圖2或者圖3所示那樣挖空成圓錐狀的、具有在樣品側(cè)大而在電子束側(cè)小的開(kāi)口的閃爍體形狀。通過(guò)設(shè)為這樣的形狀，從而關(guān)于光軸I期待:不僅在接近閃爍體9-1和光導(dǎo)向件9-2的連接部46的區(qū)域中產(chǎn)生的光，在遠(yuǎn)離閃爍體9-1和光導(dǎo)向件9-2的連接部46的區(qū)域中產(chǎn)生的光也被光導(dǎo)向件聚集。
[0066]在使用兩對(duì)的光導(dǎo)向件9-2以及PMT9-3的情況下,如圖4所不那樣構(gòu)成為關(guān)于光軸I而成為線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的配置地分割閃爍體9-1，并在各個(gè)閃爍體上連接光導(dǎo)向件和PMT，從而能夠改善檢測(cè)效率。
[0067]另外，光導(dǎo)向件9-2如圖1 (b)所示那樣貫通磁場(chǎng)物鏡的磁路40地設(shè)置。在磁路40上設(shè)置孔，在由于僅在一個(gè)方向上各向異性地設(shè)置光導(dǎo)向件9-2而顯著有損磁場(chǎng)的透鏡作用的對(duì)稱(chēng)性的情況下，期望例如在包括圖1 (b)的光導(dǎo)向件的方向在內(nèi)的4個(gè)方向上將相同形狀的孔4次對(duì)稱(chēng)地設(shè)于物鏡的磁路40，以便相對(duì)于光軸I而成為對(duì)稱(chēng)的配置。
[0068]使用圖1 (b)來(lái)說(shuō)明反射電子的辨別檢測(cè)方法的原理。在將一次電子束31照射到已固定于樣品臺(tái)3的樣品2之際，從該照射位置放出的信號(hào)電子包括二次電子32-1、反射電子32-2。另外，箭頭的朝向是具有各能量的信號(hào)電子的移動(dòng)方向的一例，但并不限于此，也可在多個(gè)方向上放出。信號(hào)電子的能量分布如圖22所示那樣，在樣品2附近，二次電子32-1不足50eV，反射電子32-2成為50eV以上且照射能量以下。在照射一次電子束31之際由樣品2所產(chǎn)生的信號(hào)電子32 ( 二次電子32-1、反射電子32-2)，從樣品2表面朝電子槍29的方向前進(jìn)。在磁場(chǎng)的物鏡為半浸沒(méi)透鏡的情況下，由于泄漏磁場(chǎng)浸沒(méi)在樣品2附近，因此在典型地約Imm程度的短WD下的觀察中，若比較在相同的角度方向上從樣品2放出的二次電子32-1和反射電子32-2，則在定性上能量大的反射電子32-2較之二次電子32_1更難以被透鏡場(chǎng)會(huì)聚，二次電子32-1較之反射電子32-2選取接近光軸I的軌道。由于一方的反射電子32-2較之二次電子32-1而能量高，因此相對(duì)地較之二次電子32-1而選取遠(yuǎn)離光軸I的軌道。因而，如果將設(shè)于閃爍體9-1的電子通過(guò)孔45的口徑設(shè)定成使具有50eV以下的能量的二次電子32-1的大部分通過(guò)該通過(guò)孔45，則能夠辨別檢測(cè)如圖1(b)所示那樣通過(guò)物鏡4-1并在掃描電子顯微鏡的框筒內(nèi)前進(jìn)的反射電子32-2之中、由加速管5加速后的在中角方向附近上被放出的反射電子32-2。作為上述構(gòu)成，通過(guò)將產(chǎn)生收獲量多的仰角45度附近的角度段中包含的反射電子與二次電子分離開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠提供一種如下的掃描電子顯微鏡，即，即便是照射電子束的電流量小的情況也能獲得具有充分的對(duì)比度的反射電子、或者因該反射電子所引起的信號(hào)電子的辨別檢測(cè)圖像。
[0069]這些反射電子檢測(cè)器9設(shè)置在較之為使一次電子束31在樣品2上進(jìn)行掃描所設(shè)的偏轉(zhuǎn)器10而更靠樣品2側(cè)。由于未通過(guò)偏轉(zhuǎn)場(chǎng)的區(qū)域而檢測(cè)反射電子32-2，因此能夠避免軌道被偏轉(zhuǎn)為原因的檢測(cè)圖像的對(duì)比度異常的圖像斑點(diǎn)的影響。
[0070]此外，如圖1(b)所示，二次電子檢測(cè)器8設(shè)置在較之反射電子檢測(cè)器9而更靠電子槍29側(cè)。在前進(jìn)到較之反射電子檢測(cè)器9而更靠電子源側(cè)的信號(hào)電子中，除了二次電子32-1之外，還包含由反射電子檢測(cè)器9未檢測(cè)出的在低角以及一部分中角方向上被放出的反射電子32-2，但是若比較產(chǎn)生量，則由于二次電子32-1壓倒性地多(總量為1/10程度)，因此當(dāng)檢測(cè)到這些信號(hào)電子時(shí)，期待該圖像成為主要反映了二次電子的信息的圖像。
[0071]另外，在本實(shí)施例中說(shuō)明了將樣品2設(shè)為接地電位的情況，但是為使低加速區(qū)域中的像差進(jìn)一步降低，即便是應(yīng)用了以上述的狀態(tài)向樣品臺(tái)3施加負(fù)電壓的減速法的情況，也能以同樣的原理來(lái)檢測(cè)反射電子32-2。當(dāng)施加減速電壓時(shí)，由于形成于物鏡4-1的磁路與樣品2之間的減速電場(chǎng)而使得信號(hào)電子被加速。因而，在施加減速電壓的情況下，即便是向加速管5施加的電壓僅小出與減速電壓相同的電壓的情形，加速管5內(nèi)的檢測(cè)器中的檢測(cè)靈敏度也不會(huì)改變。不過(guò)，通過(guò)施加減速電壓來(lái)改變向加速管5施加的電壓，由此信號(hào)電子的軌道發(fā)生變化，因而所檢測(cè)的反射電子32-2的角度區(qū)域發(fā)生變化。
[0072]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡，將照射能量設(shè)為IkeV、將探針電流設(shè)為IOpA?IOOpA來(lái)觀察生物體樣品，從而能對(duì)二次電子和反射電子進(jìn)行辨別檢測(cè)，可獲得良好的結(jié)果。
[0073]以上，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子，從而能夠提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。
[0074]實(shí)施例2
[0075]使用圖5(a)?圖5(c)來(lái)說(shuō)明第2實(shí)施例。另外，在實(shí)施例1中描述但是在本實(shí)施例中未描述的事項(xiàng)，只要沒(méi)有特殊事項(xiàng)則也能應(yīng)用于本實(shí)施例。圖5 (a)是本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0076]該圖是抽出了由電子槍29、加速電極28、聚光透鏡27、光闌26、作為物鏡的電子透鏡、電子的加速管5、偏轉(zhuǎn)器10、二次電子的檢測(cè)器8、反射電子的檢測(cè)器9、放置樣品2的樣品臺(tái)3、使樣品臺(tái)3移動(dòng)來(lái)決定觀察區(qū)域的樣品臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、SEM像的顯示裝置、控制SEM整體的控制器、真空排氣設(shè)備等構(gòu)成的掃描電子顯微鏡的系統(tǒng)之中、從樣品臺(tái)3到二次電子檢測(cè)器8的構(gòu)成的圖。作為電子槍29，能夠使用CFE、SE、熱電子等各種電子槍。如圖5(a)所示，偏轉(zhuǎn)器10和二次電子檢測(cè)器8設(shè)置在較之反射電子檢測(cè)器9更靠電子槍29偵U。
[0077]在本實(shí)施例中，掃描電子顯微鏡的物鏡由磁場(chǎng)透鏡和電場(chǎng)透鏡構(gòu)成，其中磁場(chǎng)透鏡設(shè)為使磁場(chǎng)不浸沒(méi)樣品的非浸沒(méi)透鏡(out lens)型4-2。與實(shí)施例1所示的半浸沒(méi)透鏡型不同，由于磁場(chǎng)透鏡的透鏡主面遠(yuǎn)離樣品，因此樣品2附近的軸上磁場(chǎng)強(qiáng)度小于半浸沒(méi)透鏡型的物鏡的情形。因而，磁性體樣品的觀察也成為可能。如圖5(a)所示，被設(shè)為電子輸送部件的加速管5，在物鏡4-2的上磁路與光軸I的間隙所確保的空間區(qū)域，沿著物鏡4-2的上磁路被設(shè)為筒狀的電極。通過(guò)電源6-1向加速管5施加IkV以上的正電壓，在成為接地電位的樣品2之間的空間，樣品2側(cè)的加速管5開(kāi)口端部被配置成直到樣品2附近的范圍，以在3kV以下的低加速區(qū)域形成充分有助于透鏡像差的降低這樣的減速電場(chǎng)7 (參照?qǐng)D5(b)或者圖5(c))的透鏡場(chǎng)。
[0078]在物鏡4-2與加速管5的間隙設(shè)有未圖示的絕緣體，以實(shí)現(xiàn)電絕緣。另外，本實(shí)施例如圖5(a)所示，對(duì)在物鏡4-2附近部分地設(shè)有加速管5的情況下的信號(hào)電子32 ( 二次電子32-1、反射電子32-2)的檢測(cè)方法進(jìn)行說(shuō)明，但是即便是使加速管5的設(shè)置范圍延長(zhǎng)到電子槍29附近的情況，信號(hào)電子的檢測(cè)方法也是同樣的。另外，反射電子檢測(cè)器9的構(gòu)成與實(shí)施例1同樣地使用ET檢測(cè)器。閃爍體9-1的形狀、光導(dǎo)向件9-2、PMT9-3的構(gòu)成、配置與實(shí)施例1相同。
[0079]關(guān)于反射電子的辨別檢測(cè)方法的原理，使用圖5(b)以及圖5(c)來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。形成于加速管5與樣品2之間的減速電場(chǎng)7，由于圖5 (b)以及圖5 (C)所示的等電位面而具有特征。
[0080]從已固定于樣品臺(tái)3的樣品2所放出的信號(hào)電子包括二次電子32-1、反射電子32-2。另外，箭頭的朝向是具有各能量的信號(hào)電子的移動(dòng)方向的一例，但并不限于此，也可在多個(gè)方向上被放出。由樣品2所產(chǎn)生的信號(hào)電子如圖22所示，二次電子32-1不足50eV，反射電子32-2變?yōu)?0eV以上且照射能量以下。
[0081]例如，通過(guò)電源6-1向加速管5施加8kV的正電壓，調(diào)整磁場(chǎng)透鏡4-2的透鏡強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行向樣品2的聚焦調(diào)整。由此，特別是在加速電壓3kV以下的低加速區(qū)域中，可期待像差系數(shù)的降低。與實(shí)施例1不同，在使用非浸沒(méi)透鏡型的磁場(chǎng)透鏡4-2的情況下，樣品2附近的泄漏磁場(chǎng)小，在3kV以下的低加速區(qū)域中使用的情況下，較之磁場(chǎng)透鏡4-2而因減速電場(chǎng)7所引起的電場(chǎng)透鏡的會(huì)聚作用成為主體。因而，由于減速電場(chǎng)7的會(huì)聚作用，從樣品2所產(chǎn)生的在與一次電子束31相反的方向上前進(jìn)的具有50eV以下的能量的二次電子32-1受到充分的會(huì)聚作用，但不具有使具有IkeV以上的較高能量的反射電子32-2會(huì)聚那樣的會(huì)聚。因此，如圖5(b)所示，在低角方向上產(chǎn)生的反射電子32-2的大部分不在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)前進(jìn)，在加速管5內(nèi)前進(jìn)的反射電子32-2被限定為在高角?中角方向上產(chǎn)生的反射電子32-2。另一方面，為了對(duì)二次電子32-1充分發(fā)揮基于減速電場(chǎng)7的透鏡作用，在典型地5mm以?xún)?nèi)的短WD中，如圖5(c)所示，所產(chǎn)生的所有角度段的二次電子32_1的大部分被會(huì)聚而于加速管5內(nèi)前進(jìn)。
[0082]以上，于加速管5內(nèi)前進(jìn)的信號(hào)電子成為所有角度段中包含的二次電子32-1、和在高角?中角方向上產(chǎn)生的反射電子32-2。由于反射電子32-2的能量高于二次電子32-1的能量，因此若比較在相同的角度方向上被放出的信號(hào)電子的軌道，則相對(duì)地較之二次電子32-1而選取遠(yuǎn)離光軸I的軌道。在樣品的高角方向上被放出的信號(hào)電子中，軌道的差異小，但是越是在低角方向上被放出的信號(hào)電子，軌道的差異表現(xiàn)得越大。因而，與實(shí)施例1同樣地，按照關(guān)于由反射電子檢測(cè)器9所檢測(cè)的信號(hào)電子，使得在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)前進(jìn)的在低角方向上被放出的二次電子32-1較之反射電子充分少的方式，將設(shè)于閃爍體9-1的電子通過(guò)孔45的口徑設(shè)定成使大半(盡可能為全部)的二次電子32-1通過(guò)設(shè)于反射電子檢測(cè)器9的通過(guò)孔45，則能夠辨別檢測(cè)通過(guò)物鏡4-2并在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)前進(jìn)的反射電子32-2之中在中角方向上被放出的反射電子。
[0083]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡，將照射能量設(shè)為IkeV、將探針電流設(shè)為IOpA?IOOpA來(lái)觀察磁性體樣品的結(jié)果，能夠?qū)Χ坞娮雍头瓷潆娮舆M(jìn)行辨別檢測(cè)，可獲得良好的結(jié)果。
[0084]以上，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子，從而能夠提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。此外，通過(guò)作為物鏡而使用非浸沒(méi)透鏡型磁場(chǎng)透鏡，從而磁性體的觀察成為可能。
[0085]實(shí)施例3
[0086]使用圖6?圖15來(lái)說(shuō)明第3實(shí)施例。另外，在實(shí)施例1或者2中描述但是在本實(shí)施例中未描述的事項(xiàng)，只要沒(méi)有特殊事項(xiàng)則也能應(yīng)用于本實(shí)施例。圖6是本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0087]該圖是抽出了由電子槍29、加速電極28、聚光透鏡27、光闌26、作為物鏡的電子透鏡、電子的加速管5、偏轉(zhuǎn)器10、二次電子的檢測(cè)器8、反射電子的檢測(cè)器9、放置樣品2的樣品臺(tái)3、使樣品臺(tái)3移動(dòng)來(lái)決定觀察區(qū)域的樣品臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、SEM像的顯示裝置、控制SEM整體的控制器、真空排氣設(shè)備等構(gòu)成的掃描電子顯微鏡的系統(tǒng)之中、從樣品臺(tái)3到二次電子檢測(cè)器8的構(gòu)成的圖。作為電子槍29，能夠使用CFE、SE、熱電子等各種電子槍。如圖6所示，偏轉(zhuǎn)器10和二次電子檢測(cè)器8的設(shè)置位置被設(shè)置在較之反射電子檢測(cè)器9更靠電子槍29側(cè)。
[0088]與實(shí)施例2同樣地，在物鏡4-2與加速管5的間隙設(shè)有未圖示的絕緣體，以實(shí)現(xiàn)電絕緣。另外，本實(shí)施例如圖6所示，對(duì)在具備電場(chǎng)透鏡和非浸沒(méi)透鏡型磁場(chǎng)透鏡的物鏡4-2附近部分地設(shè)有加速管5的情況下的信號(hào)電子32( 二次電子32-1、反射電子32-2)的檢測(cè)方法進(jìn)行說(shuō)明，但是即便是使加速管5的設(shè)置范圍延長(zhǎng)到電子槍29附近的情況，檢測(cè)方法也是同樣的。另外，檢測(cè)器的構(gòu)成與實(shí)施例2同樣地使用ET檢測(cè)器。
[0089]在本實(shí)施例中，在物鏡4-2與樣品2之間設(shè)置轉(zhuǎn)換電極43，用作當(dāng)反射電子32_2與該轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞之際產(chǎn)生作為二次電子的轉(zhuǎn)換電子32-3的轉(zhuǎn)換板。
[0090]轉(zhuǎn)換電極43被設(shè)置成使物鏡4-2與樣品2之間的減速電場(chǎng)7 (參照?qǐng)D7或者圖8)在樣品2附近光軸I上緩慢地變化。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換電極43以及樣品2均設(shè)為接地電位。在實(shí)施例2中，由于在被接地的樣品與加速管之間電場(chǎng)急劇地變化，因此難以進(jìn)行樣品的傾斜觀察。此外，在樣品表面存在局部的凹凸的情況下，減速電場(chǎng)7的均勻性紊亂，電子光學(xué)系統(tǒng)的光軸I的調(diào)整較為困難。對(duì)此，在本實(shí)施例中，通過(guò)與樣品2相同電位的轉(zhuǎn)換電極43的設(shè)置，可抑制局部的減速電場(chǎng)7的紊亂，因此也可進(jìn)行樣品2的傾斜觀察。
[0091]在以實(shí)施例2的方法來(lái)檢測(cè)反射電子32-2的情況下，不在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)前進(jìn)的在中角?低角方向上被放出的具有IkeV以上的能量的反射電子32-2，在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)無(wú)法檢測(cè)出。因此，為了將從樣品2放出的反射電子32-2之中在中角?低角方向上被放出的具有IkeV以上的能量的反射電子32-2與二次電子32_1分離開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)轉(zhuǎn)換電極43僅將反射電子32-2轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換電子32-3，并在掃描電子顯微鏡的框筒30內(nèi)檢測(cè)該轉(zhuǎn)換電子。關(guān)于上述內(nèi)容，以下敘述詳細(xì)內(nèi)容。
[0092]當(dāng)信號(hào)電子與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換電子32-3。關(guān)于該轉(zhuǎn)換電子32_3，公知與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞時(shí)的信號(hào)電子的能量在約IkeV附近具有產(chǎn)生量的峰值。此外，由于轉(zhuǎn)換電子32-3的產(chǎn)生量因轉(zhuǎn)換電極43的材質(zhì)而不同，因此作為產(chǎn)生量多的材料，優(yōu)選使用導(dǎo)電體、典型地為金(Au、原子序號(hào)79)。此外，雖然在絕緣體材料之中存在較之導(dǎo)電體而轉(zhuǎn)換電子的產(chǎn)生量多的材料，但是由于信號(hào)電子發(fā)生碰撞，因此轉(zhuǎn)換電極帶電，由于產(chǎn)生量發(fā)生變化在檢測(cè)原理上不優(yōu)選，因此期望對(duì)于轉(zhuǎn)換電極而使用導(dǎo)電體。此外，轉(zhuǎn)換電極43中的轉(zhuǎn)換電子32-3成為從信號(hào)電子發(fā)生碰撞的部位的表面至數(shù)IOnm程度的區(qū)域。因而，轉(zhuǎn)換電極43也可使成為基礎(chǔ)的元件以Al等的導(dǎo)電體來(lái)成形，通過(guò)蒸鍍其表面等方式來(lái)形成另一轉(zhuǎn)換效率良好的導(dǎo)電體的膜。此外，優(yōu)選此時(shí)的轉(zhuǎn)換效率良好的導(dǎo)電體的膜厚為50nm以上。
[0093]另外，在信號(hào)電子以比IkeV附近小的能量而與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞的情況下，在轉(zhuǎn)換電極43的內(nèi)部所損耗的能量小，轉(zhuǎn)換電子32-3的產(chǎn)生量少。因而，在50eV以下的信號(hào)電子與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞的情況下，幾乎不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換電子32-3。因此，在樣品2和轉(zhuǎn)換電極43均設(shè)定為相同電位的情況下，信號(hào)電子向轉(zhuǎn)換電極43入射的入射能量與由樣品2所產(chǎn)生時(shí)的能量相等，即便不足50eV的二次電子32-1與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞，也幾乎不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換電子32-3。
[0094]關(guān)于反射電子的辨別檢測(cè)方法的原理，使用圖7和圖8來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。從已固定于樣品臺(tái)3的樣品2放出的信號(hào)電子包括二次電子32-1、反射電子32-2。另外，箭頭的朝向是具有各能量的信號(hào)電子的移動(dòng)方向的一例，但并不限于此，也可在多個(gè)方向上放出。由樣品2所產(chǎn)生的信號(hào)電子如圖22所示，二次電子32-1不足50eV，反射電子32_2變?yōu)?0eV以上且照射能量以下。由樣品2所產(chǎn)生的信號(hào)電子的一部分,從樣品2表面朝電子槍29的方向前進(jìn)。
[0095]若在照射能量為3kV以下之時(shí)具有50eV以上且3.0keV以下的能量的反射電子32-2與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生磁撞，則可期待由各反射電子32-2產(chǎn)生一個(gè)以上的轉(zhuǎn)換電子32-3。通過(guò)在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)對(duì)該轉(zhuǎn)換電子32-3進(jìn)行辨別檢測(cè)，從而能夠獲得因反射電子32-2所引起的信號(hào)。關(guān)于上述內(nèi)容，以下敘述詳細(xì)內(nèi)容。
[0096]形成于加速管5與轉(zhuǎn)換電極43之間的減速電場(chǎng)7，由于圖7所示的等電位面而具有特征。當(dāng)形成這樣的減速電場(chǎng)7時(shí)，在圖7的轉(zhuǎn)換電極43的表面所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換電子32-3遵循因電場(chǎng)所引起的透鏡作用，朝向加速管5的樣品2側(cè)開(kāi)口部受到會(huì)聚作用之后，通過(guò)開(kāi)口部，然后接受發(fā)散作用。因而，轉(zhuǎn)換電子32-3的典型軌道成為圖7所示那樣。此外，關(guān)于由轉(zhuǎn)換電極43所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換電子32-3，雖然產(chǎn)生時(shí)的能量典型地為50eV以下，但是由于轉(zhuǎn)換電極43與加速管5之間的電位差，也會(huì)被加速至到達(dá)加速管5的內(nèi)壁。因此，例如若假設(shè)通過(guò)電源6-1向加速管5施加6kV的正電壓，并由轉(zhuǎn)換電極43產(chǎn)生了 3eV的轉(zhuǎn)換電子32-3，則當(dāng)其到達(dá)加速管5的內(nèi)壁時(shí)，被加速至6003eV。因而，通過(guò)由設(shè)置在加速管5的內(nèi)部的反射電子檢測(cè)器9來(lái)檢測(cè)該轉(zhuǎn)換電子32-3，從而能夠以較高的倍增率來(lái)檢測(cè)因反射電子32-2所引起的信號(hào)。[0097]另一方面，由樣品2所產(chǎn)生的二次電子32-1，其大半從設(shè)于轉(zhuǎn)換電極43的一次電子束31的通過(guò)孔45而在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)前進(jìn)，在圖8所示的軌道上，朝向與一次電子束31相反的方向于加速管5內(nèi)前進(jìn)。在此，決定轉(zhuǎn)換電極43的內(nèi)徑，以使至少50eV以下的二次電子32-1的大部分通過(guò)電子通過(guò)孔45。另外，即便二次電子32_1與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞,基于上述理由，二次電子32-1與轉(zhuǎn)換電極43發(fā)生碰撞時(shí)的能量也較小而不足50eV，因此幾乎不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換電子32-3。
[0098]因此，在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)二次電子32-1不通過(guò)的區(qū)域，通過(guò)在因反射電子32-2所引起的轉(zhuǎn)換電子32-3到達(dá)的加速管5的內(nèi)壁上設(shè)置反射電子檢測(cè)器9，從而能夠?qū)σ蚍瓷潆娮?2-2所引起的信號(hào)進(jìn)行辨別并加以檢測(cè)。反射電子檢測(cè)器9的形狀、配置的詳細(xì)內(nèi)容將在后面敘述。
[0099]接著，對(duì)轉(zhuǎn)換電極43的形狀進(jìn)行敘述。作為轉(zhuǎn)換電極43的接地電極的作用為:使在樣品2附近的光軸I上的減速電場(chǎng)7的變化緩慢從而可傾斜地觀察樣品2、為了可觀察在表面具有凹凸的樣品2而設(shè)置的。另一方面，作為轉(zhuǎn)換電極43的轉(zhuǎn)換板的作用為:在反射電子32-2發(fā)生碰撞時(shí)使轉(zhuǎn)換電子32-3效率良好地產(chǎn)生,并使其于掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)前進(jìn)地放出。為使?jié)M足這樣的功能，需要設(shè)定轉(zhuǎn)換電極43的形狀、開(kāi)口率。
[0100]在圖9?圖12中示出轉(zhuǎn)換電極43的形狀的簡(jiǎn)略圖。
[0101]圖9是以支柱50對(duì)配置成同心圓狀的環(huán)狀轉(zhuǎn)換板44進(jìn)行固定的形狀。由于最接近于光軸I的電極成為一次電子束31以及二次電子32-1的通過(guò)孔45，因此優(yōu)選軸對(duì)稱(chēng)的形狀。由各轉(zhuǎn)換板44之間的距離所確定的轉(zhuǎn)換電極43的開(kāi)口率，是考慮反射電子32-2的轉(zhuǎn)換效率而決定的。作為轉(zhuǎn)換電極43的形狀的示例，考慮圖9的轉(zhuǎn)換電極43的剖面成為圖10?圖12所示那樣的形狀的示例。圖10是將與光軸I平行的方向的厚度相同的3片環(huán)狀轉(zhuǎn)換板44排列成同心圓狀的圖。圖11是將圖10的3片環(huán)狀轉(zhuǎn)換板44設(shè)置成越接近于光軸I的轉(zhuǎn)換板44越設(shè)在接近樣品2的位置的圖。通過(guò)將轉(zhuǎn)換電極43設(shè)為圖10那樣的形狀，從而即便是傾斜地觀察樣品2的情況，由于轉(zhuǎn)換電極43的前端也從物鏡4-2的前端伸長(zhǎng)到樣品側(cè)，因此能夠維持較短的WD。此外，在圖10、圖11那樣的形狀的情況下，當(dāng)設(shè)定為某W)、尤其是較長(zhǎng)的WD時(shí),一部分的反射電子32-2可能與轉(zhuǎn)換板不發(fā)生碰撞,而在掃描電子顯微鏡的加速管5內(nèi)直接前進(jìn)。為了避免該情形，期望圖12那樣的剖面形狀，即便是變更了 WD的情況，也能設(shè)為反射電子32-2與轉(zhuǎn)換板44發(fā)生碰撞，從而容易產(chǎn)生轉(zhuǎn)換電子32-3這樣的構(gòu)成。
[0102]圖13成為在轉(zhuǎn)換電極43上設(shè)有多個(gè)一次電子束31的通過(guò)孔45和反射電子32_2的轉(zhuǎn)換孔44的形狀。通過(guò)將該情況下的轉(zhuǎn)換電極43的剖面形狀也設(shè)為圖10?圖12那樣，從而能夠期待與上述同樣的效果。另外，轉(zhuǎn)換電極43的形狀并不限定為圖9?圖12的形狀，認(rèn)為具有相同功能的類(lèi)似形狀也與其相同。此外，在5keV以上的較高的高加速電壓下，通過(guò)將圖9?圖13所示的轉(zhuǎn)換電極重疊多片來(lái)使用，從而在第一片轉(zhuǎn)換電極損耗了能量的反射電子32-2易于在第二片以后的轉(zhuǎn)換電極放出轉(zhuǎn)換電子32-3，因此能期待與上述同樣的反射電子32-2的轉(zhuǎn)換效果。
[0103]接著，對(duì)作為反射電子檢測(cè)器9的構(gòu)成要素的閃爍體9-1的形狀進(jìn)行敘述。與實(shí)施例1、實(shí)施例2同樣地，需要在二次電子未通過(guò)而只有因反射電子所引起的轉(zhuǎn)換電子通過(guò)的軌道上的區(qū)域中設(shè)置閃爍體。因而，閃爍體9-1與實(shí)施例1以及實(shí)施例2同樣地也可以是圖2、圖3所示的形狀。
[0104]在由加速管5內(nèi)的反射電子檢測(cè)器9對(duì)轉(zhuǎn)換電子32-3進(jìn)行檢測(cè)的情況下，轉(zhuǎn)換電子32-3在加速管5內(nèi)的到達(dá)位置依賴(lài)于減速電場(chǎng)7的分布狀況、轉(zhuǎn)換電子32-3的產(chǎn)生位置、產(chǎn)生時(shí)的能量、被放出的角度而有所不同。因而，在設(shè)為圖2、圖3那樣的閃爍體9-1的形狀的情況下，需要將設(shè)于閃爍體9-1的一次電子束31的通過(guò)孔45的口徑設(shè)定成:大部分的二次電子32-1通過(guò)，僅檢測(cè)出大部分的轉(zhuǎn)換電子32-3。當(dāng)磁場(chǎng)的透鏡強(qiáng)度、W)等的觀察條件改變時(shí)，由于該二次電子32-1的軌道改變，因此需要將一次電子束31的通過(guò)孔45的口徑設(shè)定得較大。另一方面，當(dāng)增大通過(guò)孔45的口徑時(shí)，轉(zhuǎn)換電子32-3的檢測(cè)效率降低，因此不優(yōu)選。為了避免該情形，期望圖14以及圖15所示的閃爍體9-1形狀。該形狀成為在光軸I的方向上將多個(gè)圖3的閃爍體形狀連在一起的構(gòu)造。較之圖2、圖3的閃爍體形狀的情況，既能將一次電子束31以及二次電子32-1的通過(guò)孔45的開(kāi)口徑確保得較寬，又能在寬范圍檢測(cè)向加速管5的樣品側(cè)開(kāi)口端部附近的內(nèi)壁飛來(lái)的轉(zhuǎn)換電子。由此，能夠獲得較高的轉(zhuǎn)換電子32-3的檢測(cè)效率，因此能夠獲取具有充分對(duì)比度的反射電子32-2圖像。
[0105]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡，將照射能量設(shè)為3keV、將探針電流設(shè)為IOpA?IOOpA來(lái)觀察生物體樣品的結(jié)果，能夠?qū)Χ坞娮雍头瓷潆娮舆M(jìn)行辨別檢測(cè)，可獲得良好的結(jié)果。
[0106]以上，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子，從而能提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。此外，通過(guò)使用轉(zhuǎn)換電極，從而能夠以較高的倍增率來(lái)檢測(cè)因反射電子所引起的信號(hào)。
[0107]實(shí)施例4
[0108]使用圖16?圖19來(lái)說(shuō)明第4實(shí)施例。另外，在實(shí)施例1至3的任一者中描述但是在本實(shí)施例中未描述的事項(xiàng)，只要沒(méi)有特殊事項(xiàng)則也能應(yīng)用于本實(shí)施例。圖16是本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部剖視圖。
[0109]該圖是抽出了由電子槍29、加速電極28、聚光透鏡27、光闌26、作為物鏡的電子透鏡、電子的加速管5、偏轉(zhuǎn)器10、二次電子檢測(cè)器8、反射電子檢測(cè)器9、放置樣品2的樣品臺(tái)
3、使樣品臺(tái)3移動(dòng)來(lái)決定觀察區(qū)域的樣品臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、SEM像的顯示裝置、控制SEM整體的控制器、真空排氣設(shè)備等構(gòu)成的掃描電子顯微鏡的系統(tǒng)之中、反射電子檢測(cè)器9的構(gòu)成的圖。
[0110]在利用了實(shí)施例3所描述的ET檢測(cè)器的原理的反射電子檢測(cè)器9中，對(duì)與實(shí)施例3不同的構(gòu)成的情況進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施例中，作為光導(dǎo)向件9-2而使用直徑為幾_的光纖51 (參照?qǐng)D18)。在圖17中示出加速管5內(nèi)的光纖51的配置。沿著加速管5內(nèi)壁配置成螺旋狀。如圖18所示，在該光纖51的表面比較均勻地固定粉末狀的閃爍體9-1，在其表面設(shè)置Al等的導(dǎo)電體48膜，該導(dǎo)電體48的部分被電連接成與加速管5相同的電位。另夕卜，由于需要將PMT9-3和加速管5電絕緣，因此導(dǎo)電帶設(shè)于表面的部位90如圖17以及圖18所示那樣限于收納在加速管5的內(nèi)部的部分。
[0111]在加速管5內(nèi)前進(jìn)的信號(hào)電子32,當(dāng)與閃爍體9-1發(fā)生碰撞時(shí)發(fā)光，當(dāng)該光49進(jìn)入到光纖51內(nèi)時(shí)，其一部分反復(fù)全反射而到達(dá)PMT9-3。由此，可以與實(shí)施例3同樣的原理進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)設(shè)為這樣的檢測(cè)器的構(gòu)成，從而無(wú)需設(shè)置使光導(dǎo)向件貫通磁場(chǎng)物鏡的磁路40的孔，通過(guò)使用光纖51，從而能夠提高光導(dǎo)向件9-2的設(shè)置自由度。[0112]此外，為了獲得同樣的效果，也可由閃爍纖維52來(lái)代用上述的光纖51以及閃爍體9-1的部分。閃爍纖維52其自身兼做具備閃爍體和光導(dǎo)向件的作用，且成為圖19所示那樣的剖面形狀。如圖19所示，若在表面設(shè)置Al等的導(dǎo)電體48膜，且該導(dǎo)電體48的部分被電連接成與加速管5相同的電位，則可以與上述相同的檢測(cè)原理進(jìn)行檢測(cè)。由于光纖本身成為熒光體，因此較之在光纖的表面用粉末狀的閃爍體覆蓋的情況，能期待在整體上獲得均勻的檢測(cè)靈敏度。
[0113]另外，本實(shí)施例可用作實(shí)施例1、實(shí)施例2的反射電子檢測(cè)器9。
[0114]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡，將照射能量設(shè)為3keV、將探針電流設(shè)為IOpA?IOOpA來(lái)觀察生物體樣品的結(jié)果，能夠?qū)Χ坞娮雍头瓷潆娮舆M(jìn)行辨別檢測(cè)，可獲得良好的結(jié)果。
[0115]以上，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子，從而能夠提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。此外，通過(guò)使用光纖，從而能夠提高光導(dǎo)向件的設(shè)置自由度。
[0116]實(shí)施例5
[0117]使用圖20來(lái)說(shuō)明第5實(shí)施例。另外，在實(shí)施例1至4的任一者中描述但是在本實(shí)施例中未描述的事項(xiàng)，只要沒(méi)有特殊事項(xiàng)則也能應(yīng)用于本實(shí)施例。圖20是本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0118]該圖是抽出了由電子槍29、加速電極28、聚光透鏡27、光闌26、作為物鏡的電子透鏡、電子的加速管5、偏轉(zhuǎn)器10、二次電子檢測(cè)器8、反射電子檢測(cè)器9、放置樣品2的樣品臺(tái)
3、使樣品臺(tái)3移動(dòng)來(lái)決定觀察區(qū)域的樣品臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、SEM像的顯示裝置、控制SEM整體的控制器、真空排氣設(shè)備等構(gòu)成的掃描電子顯微鏡的系統(tǒng)之中、從樣品臺(tái)3到二次電子檢測(cè)器8的構(gòu)成的圖。
[0119]在實(shí)施例3中，雖然說(shuō)明了設(shè)置于加速管5內(nèi)的反射電子檢測(cè)器9為由閃爍體9-1、光導(dǎo)向件9-2、PMT9-3構(gòu)成的ET型的檢測(cè)器的情況，但是作為其他的反射電子檢測(cè)器9，也可使用MCP (微通道板)等的板型的檢測(cè)器、由pn結(jié)或者pin結(jié)所形成的半導(dǎo)體檢測(cè)器、具備雪崩放大機(jī)構(gòu)的雪崩二極管檢測(cè)器等。此外，期望檢測(cè)器形狀如圖20所示那樣在檢測(cè)器的中央存在電子的通過(guò)孔那樣的形狀。
[0120]檢測(cè)器9的陽(yáng)極與加速管5電連接，且設(shè)為與通過(guò)電源6-1施加給加速管5的正電壓相同的電位。在這樣的構(gòu)成中，為了將流入檢測(cè)器9的陽(yáng)極內(nèi)的電子轉(zhuǎn)換成信號(hào)，而需要轉(zhuǎn)換放大器。由施加了幾kV的高壓后的陽(yáng)極所檢測(cè)到的電流信號(hào)，在浮動(dòng)狀態(tài)下被轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，所獲得的電壓信號(hào)通過(guò)隔離放大器而降低至接地電位后輸出電壓信號(hào)。使用了本實(shí)施例中上述所示的任何檢測(cè)器的情況，這樣的放大器的連接都能成為同樣的電路構(gòu)成。
[0121]通過(guò)使用這些檢測(cè)器，無(wú)需光導(dǎo)向件以及PMT，由于與實(shí)施例4同樣地?zé)o需設(shè)置貫通磁場(chǎng)物鏡的磁路40的孔，因此能夠提高檢測(cè)器的設(shè)置自由度。
[0122]另外，為了不使用上述的放大器而以接地電位來(lái)使用檢測(cè)器，也可將加速管5設(shè)為接地電位，在通過(guò)電源6-2向物鏡4-2、轉(zhuǎn)換電極43、樣品2、樣品臺(tái)3施加了 IkV以上的負(fù)電位的減速狀態(tài)下形成同樣的減速電場(chǎng)。
[0123]另外，本實(shí)施例也可用作實(shí)施例1、實(shí)施例2的反射電子檢測(cè)器9。[0124]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡，將照射能量設(shè)為3keV、將探針電流設(shè)為IOpA?IOOpA來(lái)觀察生物體樣品的結(jié)果，能夠?qū)Χ坞娮雍头瓷潆娮舆M(jìn)行辨別檢測(cè)，可獲得良好的結(jié)果。
[0125]以上，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子，從而能夠提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。此外，作為反射電子檢測(cè)器，通過(guò)使用板型的檢測(cè)器、半導(dǎo)體檢測(cè)器、或者雪崩二極管檢測(cè)器，從而能夠提高檢測(cè)器的設(shè)置自由度。
[0126]實(shí)施例6
[0127]使用圖21來(lái)說(shuō)明第6實(shí)施例。另外，在實(shí)施例1至5的任一者中描述但是在本實(shí)施例中未描述的事項(xiàng)，只要沒(méi)有特殊事項(xiàng)則也能應(yīng)用于本實(shí)施例。圖21是本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡的要部簡(jiǎn)要剖視圖。
[0128]該圖是抽出了由電子槍29、加速電極28、聚光透鏡27、光闌26、作為物鏡的電子透鏡、電子的加速管5、偏轉(zhuǎn)器10、二次電子檢測(cè)器8、兩個(gè)反射電子檢測(cè)器9-A以及9-B、放置樣品2的樣品臺(tái)3、使樣品臺(tái)3移動(dòng)來(lái)決定觀察區(qū)域的樣品臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)、SEM像的顯示裝置、用于對(duì)反射電子檢測(cè)器9-A和9-B的輸出信號(hào)進(jìn)行加法或者減法運(yùn)算的信號(hào)運(yùn)算處理系統(tǒng)、控制SEM整體的控制器、真空排氣設(shè)備等構(gòu)成的掃描電子顯微鏡的系統(tǒng)之中、從樣品臺(tái)3到二次電子檢測(cè)器8的構(gòu)成的圖。將兩個(gè)反射電子檢測(cè)器9-A和9-B設(shè)置成在加速管5內(nèi)關(guān)于光軸I而成為線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的配置，閃爍體9-1期望圖4所示那樣的形狀。如在實(shí)施例4中說(shuō)明過(guò)的那樣，物鏡是重疊減速電場(chǎng)7和磁場(chǎng)的透鏡的結(jié)構(gòu)，且設(shè)為:在比設(shè)于加速管5內(nèi)的反射電子檢測(cè)器9的樣品2側(cè)下端更靠近電子槍29側(cè)具有磁場(chǎng)透鏡的主面的構(gòu)成。
[0129]在本實(shí)施例中，在因反射電子32-2所引起的轉(zhuǎn)換電子32-3到達(dá)反射電子檢測(cè)器9-A和9-B的期間，在不受非浸沒(méi)透鏡型的磁場(chǎng)透鏡4-2的透鏡作用的影響、或者受到的透鏡作用的影響小的條件下進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)避免與磁場(chǎng)透鏡的通過(guò)相伴的以光軸I為軸的轉(zhuǎn)換電子32-3的旋轉(zhuǎn)，在保存了產(chǎn)生反射電子32-2之際的方位角的角度方向的狀態(tài)下，可檢測(cè)轉(zhuǎn)換電子32-3。因而，通過(guò)由未圖示的信號(hào)運(yùn)算處理系統(tǒng)來(lái)處理兩個(gè)反射電子檢測(cè)器9-A、9-B的檢測(cè)信號(hào)，能夠強(qiáng)調(diào)因反射電子32-2所引起的檢測(cè)信息。即，若將反射電子檢測(cè)器9-A的輸出設(shè)為Sa，將反射電子檢測(cè)器9-B的輸出設(shè)為Sb，則通過(guò)SA+SB的運(yùn)算信號(hào)能夠強(qiáng)調(diào)組成信息，通過(guò)Sa-Sb的運(yùn)算信號(hào)能夠強(qiáng)調(diào)凹凸信息。在本實(shí)施例中，由于在加速管5內(nèi)對(duì)因反射電子32-2所引起的轉(zhuǎn)換電子32-3進(jìn)行加速來(lái)加以檢測(cè)，因此既能確保反射電子檢測(cè)器9的倍增率也能進(jìn)行信號(hào)運(yùn)算。因而，可以同時(shí)獲取將具有充分對(duì)比度的組成信息、凹凸信息強(qiáng)調(diào)之后的圖像。
[0130]根據(jù)本實(shí)施例所涉及的掃描電子顯微鏡，將照射能量設(shè)為3keV、將探針電流設(shè)為IOpA?IOOpA來(lái)觀察生物體樣品的結(jié)果，能夠?qū)Χ坞娮雍头瓷潆娮舆M(jìn)行辨別檢測(cè)，可獲得凹凸信息或者組成信息被強(qiáng)調(diào)的良好的結(jié)果。
[0131]以上，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)使用產(chǎn)生量多的中角度段中包含的信號(hào)電子，從而能夠提供一種即便是低探針電流也能辨別檢測(cè)反射電子和二次電子的低加速的掃描電子顯微鏡。此外，通過(guò)設(shè)為如下的構(gòu)成，即:按照相對(duì)于光軸而成為線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的配置的方式設(shè)置兩個(gè)反射電子檢測(cè)器，且在比反射電子檢測(cè)器的樣品側(cè)下端更靠近電子槍側(cè)具有磁場(chǎng)透鏡的主面，從而能夠強(qiáng)調(diào)因反射電子所引起的檢測(cè)信息。[0132]符號(hào)說(shuō)明
[0133]L...光軸、2…樣品、3…樣品臺(tái)、4-1…半浸沒(méi)透鏡型的磁場(chǎng)透鏡、4-2…非浸沒(méi)透鏡型的磁場(chǎng)透鏡、5…加速管、6-1…向加速管施加的電壓施加用電源、6-2…向樣品施加的電壓施加用電源、7…減速電場(chǎng)、8…二次電子檢測(cè)器、9…反射電子檢測(cè)器、9-1…反射電子檢測(cè)器的 閃爍體(感受面)、9_2…反射電子檢測(cè)器的光導(dǎo)向件、9-3…反射電子檢測(cè)器的光電倍增管(PMT)、9_A…反射電子檢測(cè)器A、9_B…反射電子檢測(cè)器B、10…偏轉(zhuǎn)器、26...光闌、
27...聚光透鏡、28...加速電極、29…電子槍、30…電子光學(xué)框筒、31----次電子束、32...信號(hào)
電子、32-1...二次電子、32-2...反射電子、32-3...因反射電子所引起的轉(zhuǎn)換電子、40…磁場(chǎng)透鏡的磁路、43...轉(zhuǎn)換電極、44...轉(zhuǎn)換板、45...—次電子束的通過(guò)孔、46...光導(dǎo)向件接合部、48...導(dǎo)電體、49...光、50...轉(zhuǎn)換電極的支柱、51...光纖、52...閃爍纖維、90...纖維上在表面設(shè)有導(dǎo)電體的區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描電子顯微鏡，其特征在于，具備: 電子源，其產(chǎn)生成為探針的電子束； 光闌，其對(duì)所述電子束的直徑進(jìn)行限制； 樣品臺(tái)，其用于搭載所述電子束所照射的樣品； 物鏡，其用于將所述電子束會(huì)聚于所述樣品表面； 偏轉(zhuǎn)部件，其用于使所述電子束在照射所述電子束的樣品上進(jìn)行掃描； 二次電子檢測(cè)器，其檢測(cè)來(lái)自所述樣品的二次電子； 反射電子檢測(cè)器，其檢測(cè)來(lái)自所述樣品的反射電子或者由反射電子所引起的轉(zhuǎn)換電子；和 筒狀的電子輸送部件，其在處于所述電子源與搭載于所述樣品臺(tái)的樣品之間的位置，所述反射電子檢測(cè)器的感受面設(shè)置在所述電子輸送部件的內(nèi)部，且與所述二次電子檢測(cè)器以及所述偏轉(zhuǎn)部件相比更靠所述電子源的遠(yuǎn)方側(cè)， 所述反射電子檢測(cè)器的所述感受面在電氣上被布線(xiàn)成與所述電子輸送部件相同電位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描電子顯微鏡， 其特征在于， 所述物鏡包括電場(chǎng)透鏡和磁場(chǎng)透鏡， 所述磁場(chǎng)透鏡為半浸沒(méi)透鏡型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述物鏡包括電場(chǎng)透鏡和磁場(chǎng)透鏡， 所述磁場(chǎng)透鏡為非浸沒(méi)透鏡型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述反射電子檢測(cè)器為半導(dǎo)體檢測(cè)器、雪崩二極管、或者將閃爍體材料用作構(gòu)成要素的檢測(cè)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 使用所述閃爍體材料的檢測(cè)器為由閃爍體、光導(dǎo)向件、光電倍增管構(gòu)成的Everhart-Thornley 型檢測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描電子顯微鏡,其特征在于， 所述光導(dǎo)向件為光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述光導(dǎo)向件以及所述閃爍體具備閃爍纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 在所述樣品與所述電子輸送部件的間隙具備用于將反射電子轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換電子的電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述反射電子檢測(cè)器具有用于使所述二次電子通過(guò)的開(kāi)口部。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述閃爍體在其表面設(shè)有導(dǎo)電體的膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 按照相對(duì)于光軸而成為線(xiàn)對(duì)稱(chēng)的配置的方式設(shè)置兩個(gè)所述反射電子檢測(cè)器， 兩個(gè)所述反射電子檢測(cè)器被配置成:使所述磁場(chǎng)透鏡的主面形成為比兩個(gè)所述反射電子檢測(cè)器的樣品側(cè)下端更靠近所述電子槍側(cè)。
12.—種掃描電子顯微鏡,其特征在于,具備: 電子源； 樣品臺(tái)； 加速管； 電子光學(xué)系統(tǒng)，其包括物鏡，在將從所述電子源放出的電子進(jìn)行加速之后再減速而作為電子束向載置于所述樣品臺(tái)的樣品進(jìn)行照射； 二次電子檢測(cè)器，其用于檢測(cè)通過(guò)所述電子束的照射而產(chǎn)生的來(lái)自所述樣品的二次電子;和 反射電子檢測(cè)器，其用于檢測(cè)反射電子或者由反射電子所引起的轉(zhuǎn)換電子， 所述反射電子檢測(cè)器在其中央部具有開(kāi)口部，且其感受面設(shè)置在所述加速管的內(nèi)部， 所述反射電子檢測(cè)器的所述感受面在電氣上被布線(xiàn)成與所述加速管相同電位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述二次電子檢測(cè)器檢測(cè)通過(guò)所述反射電子檢測(cè)器的所述開(kāi)口部之后的二次電子。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描電子顯微鏡，其特征在于， 所述反射電子檢測(cè)器的 感受面經(jīng)由設(shè)于所述感受面的導(dǎo)電體而與所述加速管電連接。
【文檔編號(hào)】H01J37/28GK103733299SQ201280039396
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月7日
【發(fā)明者】森下英郎, 大島卓, 波田野道夫, 伊東祐博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立高新技術(shù)