JPH03182039A - 磁気フィルタ式低損失走査型電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、荷電粒子を用いた試料の試験に、且つ特に、
−次電子ビームを集束させるために使用する磁界が又、
検査すべき試料から散乱した電子のエネルギーろ過及び
／又はエネルギー分析を与えるために使用される電子顕
微鏡検査に関係している。

従来技術及び解決しようとする課題 非常に小さい特徴部の検査は、多くの産業にとって、ま
た特に半導体の特徴及び構造を検査すべきマイクロエレ
クトロニクス産業にとって重大である。荷電粒子試験法
は、非破壊性のものとすることができるので、光の波長
より小さい寸法を持った構造の検査に特に適している。

これらの構造を検査するため、電子顕微鏡が多くの場合
使用されている。このような顕微鏡は、約１９３０年以
後利用可能となっており、これらには光学顕微鏡の光学
的な光波長限界がない。

良好な分解能及び被写界深度を与えるため、当該分野に
おいては走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が知られている。

ＳＥＭは超小形回路を検査するために且つ又製造工程の
一部分としてレジスト層に種々のパターンを露光させる
ために使用されてきている。一般に、細く集束させた電
子ビーム（−次ビーム）が試料又は工作物に導かれる。

そして、試料が電子ビームによって走査されるときにあ
る方性で得られる信号から、画像が形成される（又は画
像を形成することから情報が抽出される）。

通常、ある割合の電子が試料から散乱させられて、後方
散乱電子信号（Ｂ　Ｓ　Ｅ）を生じさせる。若干の二次
電子放出も又その一次ビームの入射によって発生される
ことがある。

ＳＥＭの動作のための１つの技法においては、低損失電
子（Ｌ　Ｌ　Ｅ）が集められる。これらの低損失電子は
典型的には、応用物理学近況報告集第１９巻第７号２３
２ページにおいてＯ，Ｃ，ウェルズ（０，Ｃ，Ｗａｌｌ
ｓ　ｉｎ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ。

Ｖｏｌ、　１９．　　Ｎｏ、　７．　ｐａｇｅ　２３２
．０ｃｔｏｂｅｒ　Ｌ、　１９７１）によって定義され
ているように、−次エネルギーの約１％未満を失ったも
のである。この参照文献は、球状格子の減速界エネルギ
ー・フィルタを使用して小さいエネルギー損失だけを受
けた後方散乱電子を集めることについて記述している。

固体試料からの低損失画像は、１００人（非弾性散乱事
象間の平均自由行程によって課せられる理論的限界はよ
り低い）より一般的には浅い情報深度を持っている。こ
れらの画像は、強い形態学的及び電子チャネリング・コ
ントラストを示すものである。

走査型電子顕微鏡には、二つの形式のものが知られてい
る。その第１のものは、外部焦点最終レンズを用いた通
常のＳＥＭである。この形式の機器においては、試料は
、電子ビームをその試料へ集束させる磁界（集束磁界）
の外側に配置される。第２形式のＳＥＭは、コンデンサ
ー対物レンズ又は他の形式の内部焦点レンズに試料を取
り付けることによって分解能の改善が得られる、いわゆ
る高分解能ＳＥＭである。空間分解能の改善は、コンデ
ンサー対物レンズの収差が比較的小さいために得られる
。それゆえ、一つの動作モードにおいては、その集束磁
界を与えるために使用するコンデンサー対物レンズの高
磁界領域に固体試料がある角度で取り付けられる。この
配置においては、その集束レンズ磁界の第２半部によっ
て射出レンズ口径の中へそらされた電子が集められる。

次の参照文献は、この発明に関する背景を与えるために
走査型電子顕微鏡の諸特徴を記述したものである。

１、　Ｖ、　Ｅ、　Ｃｏ５５ｌｅｔｔ　ｅｔａｌ、　Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓ−ｃｏｐｙ、　Ｐｒｏｃ
ｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ　
Ｃｏｎｆｅｒ−ｅｎｃｅ、　５ｅｐｔｅｌｌｌｂｅｒ、
　１９５６．　ｐａｇｅ　１２．２、　Ｏ，Ｃ，Ｗｅｌ
ｔｓ　ｅｔａｌ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ
、　Ｖｏｌ。

２３、　Ｎｏ、　８．　ｐ、　３５３．　Ｓｅｐｔｅｍ
ｂｅｒ　１５．１９７３゜３、　Ｏ，Ｃ，Ｗａｌｌｓ、
　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　３７（６）　
ｐ。

５０７、　Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ　１５．１９８０゜４、
０．　Ｃ，Ｗｅｌｔｓ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌ
ｅｔｔ、　４９（１３）。

ｐ、　７８４．５ｅｐｔｅｆｌＩｂｅｒ　２９．１９８
Ｂ。

５、　Ｏ，Ｃ，Ｗｅｌｌｓ、　Ｓｃａｎｎｉｎｇ、　Ｖ
ｏｌ、　１０．ｐ、　７３７３−８１（１９８゜ 上記の参照文献から明らかなように、低損失電子は、検
査すべき試料のより明確な表面画像を与えるために使用
される。しかしながら、最高エネルギー電子を除くすべ
てが電子検出器に達するのを止めるために減速格子を使
用することは、問題を伴わないわけではない。最高電圧
のＳＥＭにこの形式の格子配列を使用することは、減速
界エネルギー・フィルタのスクリーンにおけるそのよう
な高電圧のためにＳＥＭの本体内においてアーク放電が
生じることがあるので、困難である。従って、電圧が５
５ｋＶを越えることがあるような高電圧の存在下で低損
失電子画像化が行えるようなＳＥＭを提供することが、
本発明の目的である。

判るように、ＳＥＭにおける分解能は、磁気集束レンズ
の高磁界領域に試料を配置することによって改善するこ
とができる。このような顕微鏡においては又、試料に接
近してその磁界中に電子検出器（ンンチレータ）を配置
して、低損失電子と、ビーム軸からあまりにも離れて配
置された検出器に達しないようにその集束磁界によって
抑制されている他の散乱電子と、を区別することなく散
乱電子の多くを遮ることによって、画像を形成すること
ができることが知られている。上の参照文献１　（Ｃｏ
ｓｓｌｅｔｔ外）は、検出器が顕微鏡の磁極片ギャップ
へ押し入れられるようになっている顕微鏡について記載
している。試料が高磁界領域にあるときに、その試料へ
の高入射角を使用することによって、且つ電子が衝突電
子ビームに対して小さい角度（３０°未満）により散乱
させられた場合の試料から散乱した電子をエネルギー・
フィルタすることによって、低損失電子画像を形成する
ことができる（参照文献２）。本発明の実施においては
、−次ビームの入射角度及び散乱角度が束縛されない、
高磁界領域に浸した試料の低損失電子画像化を与える装
置及び技法を提供することが更なる目的である。

電子光学の分野においても知られていることであるが、
真空中の−様な磁界中で進行する電子はらせん軌道をた
どり、この場合この軌道の半径は、その磁界に垂直な速
度に比例しそしてその磁界の強さに反比例している。こ
の速度がその磁界に垂直であるならば、軌道は円となる
。このことは、ヒリエ外（Ｈｉｌｌｉｃｒ　ｅｔａｌ、
　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓｉｃｓ、１５゜６６４、
　（１９４４））によって指摘されたように、透過型電
子顕微鏡においである特定のエネルギー損を持った電子
を選択するために使用されている。この顕微鏡において
は、電子が試料から出る点において、電子ビーム軸に垂
直に付加的な−様な磁界が発生されるようになっている
。この外部磁界中で移動する電子は、スリット及び検出
器に対してほぼ半円をなす。

Ｅ、マンロー（Ｅ、　Ｍｕｎｒｏ、　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ１９７４　：　ＩＥｉｇｈｔｈ
　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｇｒｅｓｓ　ｏ
ｆ　Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、　Ｃ
ａｍｂｅｒｒａ、　Ａｕ５ｔｒａｌｉａ、　Ｖｏｌ、　
ｌ。

ｐｐ、　２１８−２１９　（１９７４））によって指摘
され、且つ上記の参照文献５においてＯ，Ｃ，ウェルズ
（Ｗａｌｌｓ）によって論述されているように、集束レ
ンズ磁界の第２半部は、散乱電子の若干のエネルギー・
フィルタリングを与えるものである。しかしながら、そ
のようなフィルタリングはおそらく重要なものではない
。従って、これらの参照文献の教示事項とは対照的に、
電子ビーム方向に本質的に平行である、顕微鏡の磁気レ
ンズの高磁界領域に既に存在する磁界を使用して、上の
ものとは異なった方法で散乱電子をエネルギー分析する
ことが、本発明の更なる目的である。

顕微鏡に既に存在する集束用磁界を使用して検査すべき
試料の低損失電子画像化を与えることが、本発明の更な
る目的である。

本発明の実施においては、散乱電子は、その集束用磁界
が知られているならば、集束用磁界中で正確に計算でき
る軌道をたどる。それゆえ、電子顕微鏡において試料か
ら散乱した電子の数、エネルギー及び散乱角が、顕微鏡
の磁気集束レンズの高磁界領域内に配置された検出器に
おいて散乱電子の遮断位置を記録することによって、推
断できるような装置及び技法を提供することが、本発明
の更なる目的である。

顕微鏡の磁界領域において、−次電子ビームにおける電
子のエネルギーの１００％と約５０％との間の範囲にあ
るエネルギーを持った電子の散乱を受けるような位置に
、検出器が配置された電子顕微鏡を提供することが、本
発明の更なる目的である。

検査すべき試料が望ましくはコンデンサー対物レンズの
高磁界領域に配置され、且つ検出器も又そのコンデンサ
ー対物レンズの高磁界領域に配置され、この検出器が低
損失電子だけに応答するように精密に配置された走査型
電子顕微鏡を提供することか、本発明の別の目的である
。

電子、イオン、分子、原子、又は陽子のような正又は工
１に荷電した粒子のエネルギー分析にこの発明の技法を
適用することか、本発明の更なる目的である。

低損失電子画像を得るために減速界エネルギー・フィル
タを必要としない走査型電子顕微鏡を提供すること、且
つ更に、低損失電子画像化を与えるときに比較的高いビ
ーム・エネルギーと共に比較的低い試料傾斜角度を利用
することができる簡単化した走査型電子顕微鏡を提供す
ることが、本発明の別の目的である。

通常の顕微鏡を改装して、顕微鏡の試料交換棒へ検出器
を組み込むことができるようにし、これにより顕微鏡の
高磁界領域において低損失電子画像化が達成できる位置
への検出器の迅速な配置を可能にする走査型電子顕微鏡
を提供することが、本発明の更なる目的である。

課題を解決するための手段 本発明の実施の際には、分析すべき試料又は標本は、望
ましくはコンデンサー対物レンズの高磁界領域に取り付
けられる。この試料は、−次電子ビームに対して傾斜さ
せるか又は直角に取り付けることができる。低損失電子
の到達し得る領域の表面のちょうど内側には、これらの
電子を集めるために接線方向又は半径方向に検出器が配
置されている。集束用磁界のために、低損失電子は集め
られることになるが、あるエネルギーより多くを失った
散乱電子は、その集束用磁界によって比較的小さい領域
内に閉じ込められるので、検出器に達しない。理想的に
は検出器の表面は、検出すべき低損失電子のたどる経路
の包絡面を規定する包含領域表面に従うように曲げられ
るべきである。

固体ダイオード、シンチレータ、ダイノード、チャネル
プレート、又は電流収集用電極を含む任意の形式の検出
器を使用することができる。

試料は高分解能を得るために顕微鏡の高磁界領域に配置
されるが、このような配置はこの発明の実施には必要で
ない。しかしながら、走査型電子顕微鏡の高磁界領域に
おける試料のその配置は、採択した実施例である。この
採択実施例の別の態様は、集束用磁界における検出器の
位置が、規定された範囲内のエネルギーを持った低損失
電子を検出するようになっていることである。採択実施
例においては、ＬＬＥは一層ビームにおける電子の約９
５％と１００％との間の範囲にあるエネルギーを持って
いる。このエネルギー範囲に対する外方限界は一層ビー
ムにおけるエネルギーの約５０％の最小エネルギーまで
である。なお更に、この特定の実施例においては、検出
器は、コンデンサー対物しンスの磁極片を通して又はこ
れの間で顕微鏡の高磁界領域へ挿入するようにすること
ができる。

本発明の装置及び技法においては、任意に小さい受容エ
ネルギー「窓」、及びエネルギー・フィルタリンク゛・
システムの集束収差によって制限されない任意に大きい
入力受容立体角を持ったエネルギー・フィルタが準備さ
れている。

この明細書のかなりの部分は、走査型電子顕微鏡Ｃ５Ｅ
Ｍ）に関連してこの発明を説明するが、この発（７）は
、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）、走査用付属部品
が付加されている透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）と一般に
呼ばれている機器、又は細く集束した粒子ビームが固体
（又は他の任意の）試料について走査されるような任意
の機器において、利用することができる。

これら及びその他の目的、特徴及び利点は、採択実施例
についての次の一層詳細な説明から明らかになるであろ
う。

実施例 本発明の基本的な考えは第１Ａ図及び第１Ｂ図に図解し
ており、又第１Ｃ図〜第１Ｅ図に基本的概念の変形を図
解している。第１Ａ図及び第１Ｂ図において、試料又は
標本１０はコンデンサー対物レンズの磁界Ｈ中に置かれ
ている。−次電子ビーム（図示していない）は位置１２
において標本ｌＯに当たり、そしてこの位置から電子が
散乱する。矢印１４及び１６は、磁界Ｈ中で移動するこ
れらの散乱電子のあるものの軌道を表している。電子軌
道１４は低損失電子（ＬＬＥ）のたどる軌道を表してお
り、又軌道１６はそれより低いエネルギーを有する後方
散乱電子（Ｂ　Ｓ　Ｅ）のたどる軌道を表している。こ
のＢＳＥのたどる軌道は、そのＬＬＥのたどるそれより
もより曲がっているので、半径方向検出器１ｇ　（第１
Ａ図）又は接線方向検出器１８（第１Ｂ図）に達しそこ
なう。これら二つの線図において、標本（０に衝突する
一層電子ビームによるＸ線の発生に起因した検出器１８
からの背景計数（カウント）を減少させるために、Ｘ線
の吸収器２０を使用している。

第１Ｃ図に関連して更に明らかになるように、検出器１
８は、ＬＬＥの諸軌道が定める面のちょうど内側に取り
付けるか、又は（第６Ａ図及び第６Ｂ図に関して更に詳
細に説明するように）本装置の動作中にその位置調整が
行えるように位置決め機構に取り付けるようにすること
ができる。この方法で、エネルギー・フィルタリングを
達成することができる。本採択実施例においては、試料
１０及び検出器１８は両方とも検出器ｉ８がＬＬＥだけ
を検出するように配置されるときには、顕微鏡の高磁界
領域に配置される。更に明確には、この採択実施例にお
いては、その検出ＬＬＥのエネルギーは、−次ビームに
おける電子のエネルギーの１００％と約７５％との間の
範囲にあるようにすることができる。

第１Ａ図及び第１Ｂ図において、試料１０は（第１Ｃ図
において更に精密に示した）人力電子ビームに対してほ
とんど垂直に又はある角度で配置している。図解の容易
さのために、顕微鏡のコンデンサー対物レンズの諸磁極
片は、第１Ａ図及び第１Ｂ図には示していない。これら
の磁極片は第１Ｃ図には示しである。

第１Ｃ図は、一般的動作を第１Ａ図及び第１Ｂ図に示し
た装置の図解である。この理由のため、同じ参照数字は
同じ素子を指示するのに使用している。この図において
は、集束用磁気レンズの磁極片２２を示しており、又試
料又は標本１０に当たる一層電子ビームを表す矢印も示
している。低損失電子は、その一つが矢印１４によって
指示されている種々の軌道をたどり、従って検出器１８
に当たることができる。比較的低いエネルギーを有する
ＢＳＥは、比較的半径の小さい軌道をたどるので、検出
されない。第１Ｂ図において、検出器１８は、ＬＬＥの
軌道か検出器の収集面に実質上正接するように配置され
ている。

第１Ｃ図は、磁極片２２を有するコンデンサー対物しン
スの高磁界領域からのＬＬＥの収集を図解しており、こ
の場合には、試料（０を傾けているので、ＬＬＥは広範
囲の頂面にわたって収集することができる。この図はＬ
ＬＥの軌道を規定する包絡面をより明確に図示しており
、又ＬＬＥだけを検出するために収集器（検出器）１８
をこの包絡面のちょうど内側の位置まで移動させること
ができる様子を示している。同じく、第１Ａ図及び第１
Ｂ図に存在する素子を固定するために、同じ参照数字を
使用する。

試料から散乱したそれらの低損失電子の諸軌道は、上記
のＥ、マンロー（Ｍｕｎｒｏ）によって計算され且つＲ
−Ｚモードでプロットされている。−次電子ビーム電圧
を上昇させると、集束用磁界はその標本上の同じ位置に
５．＜＜点を保つために増大させなければならない。し
かしながら、コンデンサ対物レンズの磁極片２２が飽和
しないかぎり、ＬＬＥ軌道１４はそのような場合に変わ
ることはなく、従って検出器（一つ又は複数）１８は、
加速電圧及び集束用磁界を調整したときにその位置を調
整する必要はない。諸軌道１４の包絡面が規定する包含
領域の表面は、それらの軌道がレンズの軸から最も遠い
場合の点を含んでいる。

座標系は次のとおりである。即ち、Ｚ軸は顕微鏡の軸に
沿っている。電子ビームは負のＺ軸方向（矢印２４）に
おいて試料に近づく。この座標の原点は、そのビームが
試料ＩＯと会う箇所である。ｙ軸は収集器１８の方に向
いており、従って収集面は、（第１Ｃ図に示すように平
たく且つ垂直であるならば）ｙ−一定の平面内にある。

電子軌道の曲率のために、ＬＬＥは、第１Ｃ図に示した
位置において収集器に到達するためには、紙の面に対し
てほとんど直角に試料を去らなければならない。この理
由のため、開いた矢印２６は、試料１０に対するＸ軸、
収集器１８に対するｙ軸、及び各軌道に対するＲ座標を
示している（上からの図に関しては第１Ｄ図及び第１Ｅ
図を見よ）。

第１Ｃ図は、試料１０が完全には磁気集束レンズの中心
にないときの状況を示している。包含領域の表面は、こ
の場合このレンズの中間平面において完全には垂直でな
く、そしてこの平面の上下で内方へ曲がっている。図示
した収集器１８は、はとんど完全に磁極片ギャップをふ
さぐものである。

この収集器は、ｘｙ平面の上駒４５°と下約３０°との
間の角度で試料を去るＬＬＥを収集することができる。

理想的には、検出器１８は、軌道１４の包絡面に一致す
るような形状とすべきである。実際には、第１Ｃ図に描
いた方法は、試料を（図示したように）水平から３０’
だけ傾けるならば十分に機能する、ということが知られ
ている。

エネルギー・フィルタリング効果を達成するために必要
とされる第１Ａ図、第１Ｂ図及び第１Ｃ図における検出
器１８の運動は、散乱電子が到達し得る領域の中へ若し
くはその外へ検出器を持っていく単純運動か、又はこの
表面の種々の部分への運動か、又はこれら二つの組合せ
とすることができる。別の方法として、検出器ｔ８を移
動させるという作用は、固定した検出器の前でナイフ・
エツジ又は他の装置（例えば電子を散乱させる装置）を
動かすことによって達成できる。

第１Ｄ図及び第１Ｅ図に、第１Ｃ図に関しての上からの
図を示している。第１Ｄ図においては、限定的な場合を
図解しており、この場合には、収集器１８は、試料１０
から散乱した零損失電子が収集器の中心をちょうどかす
るように配置している。

第１Ｅ図は、収集器１８を試料ｌＯにより近く持って来
た更に一般的な場合について図解しており、この場合に
は、低損失電子のすべてが収集される。

図示の諸元、及びエネルギーＥ　は次の項において更に
詳細に説明する。

数学的解析 近似として、ｘｙ平面におけるエネルギー弁別Ｓ　　及
び受容半角θ。。１１は、平たい収集器及び１ａＸ −様な磁界（第１Ｄ図、第１Ｅ図）の仮定において計算
することができる。電子は、Ｚ軸に沿って負方向に紙の
平面に直角で試料に接近する。磁界は、紙からの−様な
強さＢ　のものであると仮定する。試料の表面は、図面
の平面に対して傾斜させてもよく、従って円形の試料は
長円として示している。エネルギーＥ＝（１−ｓ）Ｅ　
　の電子がそのｘｙ平面へ散乱されるものと仮定する。

ここで、Ｅ　は−次エネルギーであり、そしてＳは試料
における端数のエネルギー損失である。ｘｙ平面におけ
る軌道の曲率半径Ｒ（Ｅ）は次のとおりである。

第１Ｄ図は、エネルギーの損失なしでＸ方向へ散乱され
た電子を示している。これらの電子は、収集器が試料か
ら２Ｒ（Ｅ）の距離にあるならば、収集器の中心をちょ
うどかすることになる。

より一般的な場合には、 ｋが１未満であるとして、 （第１Ｅ図）。（１−ｓ） キーの電子は、この場合、 収集器までの距離は、 ２ｋＲ（Ｅ）である Ｅ　より大きいエネル 試料からの放出の初期 方向がＸ方向に対して０未満の角度にあるならば、収集
器に達することができる。ここで、Ｓは次式によって与
えられる。

収集器に達する最低速の電子は、Ｘ方向に試料を去って
収集器をその中心点でかする。この検出器システムのエ
ネルギー弁別Ｓ　　は、式２においａｘ てθ＝０に対応するＳの値によって与えられる。

すなわち、 Ｓ　　　＝１−に２　　　　　　　　　　（３）ａｘ Ｘ方向のいずれかの側における有効な収集器半角θ。ｏ
ｉｌは、式２においてｓ＝０に対するθの値によって定
まる。すなわち、 θ。。、、＝　２　ａｒｃ　ｃｏｓ　５　　　　　　（
４）マンロー（Ｍｕｎｒｏ）のデータから、試料がレン
ズの中間平面にあるならば、Ｒ（Ｅ　　）　＝０．１５
Ｄである。但し、Ｄはレンズの内径及び間隔（互いに等
しいと仮定）である。それゆえ、上の各式から、Ｄ−１
ｃｍを有するレンズに関しては、収集器の１５−の移動
が、１％だけエネルギー弁別を変化させる。従って、精
密な収集器運動が必要とされる。

ＬＬＥ画像のためには、Ｓ　　は視野を確認しｌ１ａｘ ている間は０．１でよく、そして画像を記録している間
は０．０１未満でよい。以前ＬＬＥ作業に対して使用し
ていた減速界エネルギー・フィルタでは、受容円すいの
半角は３０°であった。表１に従って、３％のフィルタ
分解能では、対応する半角は２０゜である。レンズ内の
ＬＬＥの包含領域の表面に対しより厳密に従うように収
集器の表面を曲げることができるならば、受容角度のか
なりの改善が期待できる。

試料−収集器間距離へのエネルギー弁別５ＩＩａＸの依
存性は、低倍率における視野を制限するものである。す
なわち、１０ｃｍ平方の顕微鏡写真を１０００直径の倍
率で記録したならば、視野は直径１００ｔＨｎの大きさ
がある。上記大きさのレンズでは、エネルギー弁別は視
野の全域で１００／１５＝　６．７％だけ変化する。

第２図 第１Ａ図〜第１Ｅ図は、単一の検出器の使用を例示して
いるが、本発明は、第２図に例示したように多数の検出
器の使用も含んでいる。同じく、前に説明したものと同
じ機能を持った素子を示すために、同じ参照数字を使用
する。それゆえ、試料ＩＯに位置１２において一層電子
ビームが衝突して、そこから電子が散乱する。これらの
散乱電子は、（例えば）試料がこの種々の発出角度に対
応する種々の信号を得るために、検出器１８Ａ〜１８Ｄ
によって検出する。これらの多数の検出器は、単一の検
出器の有効面を細分割することによって、又は各ユニッ
トが（第２図に示したように）種々の極線角若しくは方
位角でその面を去るＬＬＥを遮断するように配置した別
々の複数のユニットを取り付けることによって、又は図
示した位置を次々に占めるように単一の検出器を移動さ
せることによって、又はこれらの任意の組合せによって
得ることができる。例えば、０°の発出角度で出発する
ＬＬＥは収集器１８Ａによって収集され、又１３５°の
発出角度で試料ｌＯから散乱したＬＬＥは検出器１８Ｄ
によって集められる。これは、（例えば、試料の両側に
配置した一対の検出器を用いて）周知の「和又は差」技
法を（この独特の検出器システムにより）適用して試料
から増大した情報を得ることを可能にする。検出器１８
Ａ〜１８Ｄは、顕微鏡の集束レンズの磁界内に配置され
ている。

集束用磁界は、ＬＬＥとＢＳＥとの間のエネルギー区別
を与えるために使用しているので、前に注記したような
減速界エネルギー・フィルタの格子間のアーク放電の可
能性によって引き起こされるこのＬＬＥ画像化システム
における電圧の実用的限界は、消失する。すなわち、本
発明は、ＬＬＥ画像化における加速電圧として１５５ｋ
Ｖより大きい、典型的には２００ｋＶ以上の）より高い
電圧を使用することを可能にする。更に、これは、結晶
におけるチャネリング・コントラスト、及びより高い分
解能、並びに−様な薄膜の下に隠された表面下の諸特徴
の画像化を可能にする。

多くの商用モデルのＳＥＭ、ＳＴＥＭ、又はＴＥＭにお
いては、試料は、側面から入る試料挿入棒を用いて、コ
ンデンサー対物（又は類似の）レンズの高磁界領域へ導
入するようになっている。これは、第６Ａ図及び第６Ｂ
図に関して説明するように、標本取付具と同じ棒上に検
出器を取り付けることを可能にする。この特徴は、本発
明の利点が得られるよう、在来のＳＥＭ（及び走査用付
属部品を備えた透過型電子顕微＠）を改装できるように
する。

本発明の本質的な特徴は、ある種の有効面を持った検出
器を、この有効面が試料１０からのある選んだエネルギ
ー範囲及びある選んだ放出立体角内に散乱した電子の到
達し得る領域のちょうど内側にあるように配置すること
である。検出器の設計は、位置が固定していても又は調
整可能であっても、多くの変形をとることができる。例
えば、最も簡単な検出器システムは、増幅器・電流監視
装置に接続された、平たい又は曲がった導電電極である
。この導電電極は、電子が（ナイフ・エツジに関して第
１Ａ図に示したように）側面から、第１Ｂ［］に示した
ように実質上接線方向に、又はこれらの中間の任意の角
度でその導電面に当たるように挿入されればよい。

検出器１８は、接地電位又は任意の他の電位にある固体
ダイオードでもよい。典型的には、これらのダイオード
は、多くの既知の技法のいずれかによりｐ−ｎ接合（又
は他の任意の形式の電気的に有効な接合部）を製作する
ことによって作る。この接合は、シリコン層又は他の半
導体材料層の表面に近く配置する。この接合内に到来散
乱電子によって誘起される信号は、ＳＥＭ技術において
よく知られているように、試料の特性を表示するもので
ある。この接合は、収集目的を達成するために、ＬＬＥ
の軌道に対して垂直に、接線方向に又は任意の角度で取
り付けることができる。

前の段落で説明した検出器装置は、一般的に平たい面を
もつように製造しているけれども、本発明は又、第３図
に示すように曲面をもったそのような検出器にも関係し
ている。この実施例においては、検出器１８に、散乱電
子に接近可能な領域の表面と一層厳密に一致するように
曲面を持っている。従って、この曲面形検出器１８は、
例えば０°〜１３５°の発出角度を持った散乱電子を検
出することができる。

第３図における検出器１８は、例えば、これに導線２８
で増幅器・電流監視装置を接続することのできる曲がっ
た導電電極である。この代替例として、検出器は、光検
出器に結合された光パイプ（又はこれの等価物）上の蛍
りん光体またはシンチレータ材料でもよい。

電荷結合素子（ＣＣＤ）配列のような半導体ダイオード
配列を、第１Ａ図に示した位置に、又はＬＬＥがその配
列の表面に一層斜めの角度で当たるように別の角度で挿
入してもよい。このＣＣＤ配列の出力は、ビデオモニタ
へ（ＬＬＥからの信号を測定するための計算機による解
析を含む）それにおける表示のために送るようにするこ
とができる。ＳＥＭの視野がダイオード配列間隔に比べ
て大きいときには、ＬＬＥ遮断の位置は、標本上の電子
ビームの位置が変わるにつれて変化する。

標本上での一層電子ビームのラスク走査の方向及びレー
ト、並びにＣＣＤ配列の読出しの計算機制御によりこの
見掛けの運動は補償される。そのＣＣＤ配列は、表面に
到着する電荷の分布を測定することができ、従って計算
システムに結合した場合には、その配列から得られた情
報を処理するのに使用することができる。この方法で、
検出器又はナイフ・エツジから得ることができるのと同
じ情報が得られる。

判るように、検出器は、平たくても又は曲がっていても
よく且つ金属化されていても又はいなくてもよい蛍りん
光体又はシンチレータ材料から作ることができる。これ
らの検出器は上述のように電子を検出する目的のために
、光検出器に結合することができる。これらの検出器設
計はいずれも、散乱゛電子が検出器に入るときのエネル
ギーを変更するために、正又は負の電位で動作させるこ
とができる。例えば、正のバイアスを加えることにより
、比較的低い一層ビーム・エネルギーでの動作を可能に
することができる。

検出器表面をＬＬＨの軌道の包絡面が定める形状に曲げ
ているならば、ＬＬＥはその表面にほとんど正接する角
度で検出器のその表面に入ることになる。シンチレータ
検出器からの光の収集効率は、第４図に例示するように
、光ファイバ又は光パイプの中心上にシンチレータ検出
器を配置することによって改善することができる。この
図において、試料１０から散乱した電子は、検出器１８
（これらの検出器のそれぞれは、光ファイバ又は光パイ
プ３０の中心に配置されている）への軌道２９をたどる
。

第５図は、第４図の検出器配列の変形を示しており、こ
れは−層容易に製造できる形式のものである。この図に
おいて、検出器１８は、光ファイバ３０の曲面に付着さ
せたシンチレータ材料の連続した層である。それらの光
ファイバはそれぞれ、ファイバ３０内の光の完全内部反
射を与えるために使用した内側透過部分３２及びタラッ
ディング部分３４を備えている。これらのファイバを適
当な腐食液中で食刻させたとき、コア３２はクラッディ
ング材料３４より遅いレートで食刻される。このために
曲面領域３６（これの上にシンチレータ材料（８を付着
させる）が残る。

第５図に示した形式の検出器設計のものは、容易に製造
でき、これは、シンチレータ層１８が発生する光の光フ
アイバ配列への非常に有効な結合を与えるものである。

この光ファイバの配列は、光フアイバ配列の大きさに依
存してより大きい受容角度にわたってＬＬＥを収集する
ように配列することができる。

これらの検出器設計はいずれも、金網を付加して検出器
の内面と接触させるか又はこれから離し、且つ金網及び
検出器にどのような電位でも有利なものをバイアスとし
て与えて、動作させることができる。−例として、その
金網は、試料と金網との間の電子の運動に対する妨害を
避けるために、接地電位に保持するようにすることがで
き、一方、金網の後ろにある検出器は、検出器が一層高
感度になる速度まで電子を加速するために且つより低い
入射電子ビーム・エネルギーの使用を可能にするために
正の電位に保持するようにすることができる。

その金網は、到来電子が金網の針金に当たって検出し得
る散乱電子を生じさせるような細かい間隔を持つように
することができる。この代替例として、金網は、目の粗
い織り方にして、例えば検出器に加えた正電位が金網の
開口部を貫通できるようにし、そしてこの方法で収集器
の有効面として作用する金網の面を越えた境界面を設定
するようにすることができる。本発明の実施の際には、
そのような吸引界が金網の開口部を貫通する程度は、制
御して、検出器を物理的に動かすことによって達成され
るであろうようなものと同じ効果を達成することができ
る。その吸引界による検出器のこの有効な「位置決め」
は、非常に細かい網目から目の粗い網目までに及ぶ任意
の程度の開口部を持った金網を用いて実現することがで
きる。

検出器の前にナイフ・エツジを配置するという案は、次
のように一般化することができる。

上述の検出器の代わりに、金属若しくは非金属の一つ若
しくは複数の板における一つ若しくは複数の穴を用いて
、又は以下で説明するように検出器と共に位置決めした
ナイフ・エツジを用いて、集束レンズの磁界によりエネ
ルギー◆フィルタリング作用を達成するようにすること
ができる。

それらの穴は、一つの電子が一つの穴だけを通過するよ
うに横に並べて、又は一つの電子が二つ以上の穴を順に
通過することができるように前後に並べて配置すること
ができる。これらの二つの配列の組合せも又使用するこ
とができる。板におけるその穴（一つ又は複数）を通過
する電子は、電流増幅器、シンチレータ、又は固体ダイ
オード、又は検出中の粒子のスピンに感じる検出器を含
む技術上既知の他の任意の形式の検出器によって検出す
ることができる。これらの検出器は、穴（一つ又は複数
）の出口側に配置することができる。

これとは別の方法として、電子は穴（一つ又は複数）を
通過した後上述の方法のいずれかで検出する前に、偏向
させ、加速し、減速し、ダイオードへ導き、又は粒子ス
ピンに従って分類し、又はどのようなものでも任意の方
法で処理するようにすることができる。

第１Ｃ図においては、試料又は標本は、周知のコンデン
サー対物レンズの手法で磁界分布の中心近くに取り付け
であるように示していた。しかしながら、本発明は、試
料がレンズの磁界に完全に浸るか、部分的に浸るか、又
はこの磁界から完全に遮へいされていようとも、ＢＳＥ
及びＬＬＥが試料の上方で集束磁界に入るような任意の
形式のレンズにも又十分に適用できる。

第１Ｃ図は、磁気レンズの上方及び下方の磁極片の平面
の間に配置した検出器を示しているが、検出器は、この
位置に配置する必要はない。本発明の原理は、このレン
ズ穴へと上方又は下方に延びた（又は完全にその内部に
置いた）検出器にも又十分に適用できる。

第６Ａ図及び第６Ｂ図は、分析すべき試料及び検出器の
両方を収容する保持器の側面図及び上面図を例示してい
る。この実施例も又、コンデンサー対物（又は類似の）
レンズと共に使用する任意の側面人口試料挿入棒に適用
できる。前の諸０面において使用したものと同じ参照数
字を、標詞１０及び検出器１８に対し使用している。例
えば、負６Ａ図の側面図においては、棒３８が試料１ｏ
及びＢ出器１８の両方を支持するために使用している。

くの検出器には、これの出力を関連の電子回路４２（：
結合する電流導体４０が接続している。又はこれと別の
方法として、上述の検出器の任意のものを代用すること
ができるであろう。

１０と１８との間には、Ｘ線阻止具を配置してもよい。

検出器１８の上面の上方には、シールド４４を配属して
いる。

前に注記したように、電子ビーム電圧を上昇させると、
焦点を標本上の同じ位置に保つために、磁界を増大しな
ければならない。磁極片が飽和しないかぎり、ＬＬＥ軌
道はそのような場合において変わらず、従って、検出器
位置は、加速電圧及び集束用磁界が調整されたときに、
レンズ軸に対して調整する必要がない。しかしながら、
この形式の試料挿入棒においては、その棒全体を動かす
ことによって顕微鏡内の試料を動かすことが通例であり
、従ってこの棒に対して任意の方向に検出器の位置を調
整するための機構を設けるようにすることができる。こ
れは、通常のＳＥＭ、及び走査用付属部品を備えたＴＥ
Ｍに対するＬＬＥ検出器の容易な改装を可能にする。

例 本発明は、ＩＳＩモデル１３０Ｓ　　Ｓ　ＥＭ（７）上
方試料段を用いて評価した。透過型検出器は、その上方
段の下のそれの通常の位置から除き、そしてこの実験の
ために変更した。これは、上方段と同じ高さの側面ポー
トレベルに再び取り付けた。その透過型検出器をビーム
から取り出すことのできる機構には、正確な運動のため
にマイクロメータを取り付けた。透過シンチレータは除
去し、そして光パイプを延長して顕微鏡の軸の近くまで
持っていった。理想的には、その光パイプは、試料棒に
対して直角であるポートを通して挿入するべきであるが
、これは、エネルギー分散性ＸｖＡ検出器が占めていた
。その新しい検出器はそれゆえ、試料棒に対して４５°
のポートを通して挿入し、そして光パイプの端部はシン
チレーティング面が試料棒に平行な垂直平面内にあるよ
うに４５°に切断した。コラムの左側にある三つの検出
器のうちの任意の一つは、試料の近くの適当な位置へ移
動させることができるようにした。

未変更の上方段試料保持器においては、試料の運動は、
試料台座（ｓｔｕｂ）の上方面と同じ平面内で生じる。

これは、顕微鏡と共に供給された検出器を用いて二次電
子（Ｓ　Ｅ）又は後方散乱電子（Ｂ　Ｓ　Ｅ）の画像を
とるためにはよいが、その平面の下である方向に試料を
去るＬＬＥが検出器に到達するのを不可能にする。予備
の試料挿入組立体を購入し、そして外側の配置枠は９０
°動かした。

試料台座の表面は、垂直になったが、試料運動はなお水
平面内にあった。試料棒軸の左の半空間はそれゆえ、Ｌ
ＬＥの脱出のために妨げられなくなった。ある試料台座
を作ってその台座軸上に横向きに試料を配置した。台座
軸はこれで水平となり、従って試料の傾きは保持器内の
その台座を回転させることによって変えることができる
ようになった。ＬＬＥ画像化のために、試料は、操作員
から離れる方向に３０’以下傾ける。ＬＬＥは次にレン
ズ磁界によって左方のシンチレータへ偏向させる（この
レンズ内の磁界を反転させるべきであったならば、試料
は操作員の方へ傾けられたであろう）。これは、ＬＬＥ
方法を使用するときに必須のＳＥ両画像影響を及ぼさな
いが、顕微鏡と共に供給されたＢＳＥ検出器の収集効率
に影響を及ぼすことがある。

この方法の最初の試行の間、光パイプの端部は、キシレ
ンの溶液からのプラスチック・シンチレータの層で覆い
、そしてアルミニウム処理した。この方法は、１０ｋｅ
Ｖの電子エネルギーに対しては十分に機能するが、層が
薄すぎたので、ここで使用した４０ｋｅＶでは失敗であ
った。直径１　、０　ｃｍ　、厚さ０．１ｃｍのアルミ
ニウム処理イツトリウム・アルミニウム・ガーネット（
ＹＡＧ）単結晶シンチレータ円板からは、大いに改善し
た信号が得られた。

理想的には光電子増幅管をそのＹＡＧシンチレータの放
出線に整合するように取り替えるべきであるが、これは
行わなかった。

この新しい検出器の動作は、試料として銅の網目を用い
て確認した。このモデルのＳＥＭにおいては、コンデン
サー対物レンズは、直径３００倍以下の倍率では活動化
させず、従って低倍率では前にあるコンデンサ・レンズ
でビームを集束させることによって低分解能画像を得る
ようにしている。

ＳＥ両画像おいては、標本は観察方向から照明されてい
るように見える。この動作モードにおいては、ＢＳＥは
、レンズ磁界によって偏向させられず、試料からのシン
チレータの距離に関係なく新しい検出器から信号が得ら
れる。予想されるはずであるが、これは、シンチレータ
の方向から照明された画像を与える。

そのコンデンサー対物レンズを活動化させると、両画像
の分解能が大いに改善する。ＬＬＥ信号は、シンチレー
タが試料から所要距離未満にあるときにだけ得られる。

照明の有効方向は、レンズ磁界によるＬＬＥの偏向から
予想されるように、直角角分変化している。これは、粗
い標本からの典型的なＬＬＥ画像を与え、これは、検出
器の限られた立体角のために強い陰を伴い、また検出器
に対して正しく方向づけられた試料面の部分だけからの
試料面の満足な画像化が生じる。

この検出器は、今度はＧａＡｓの研究のために使用する
。ＧａＡｓ上に成長したＧａ１ｎＡｓからのＬＬＥ及び
ＳＥ両画像比較対を作った。そのＳＥ両画像、ＧａＩｎ
Ａｓ表面上の粒子を取り囲む暗い領域を示しているが、
これはＬＬＥ画像には現れていない。これは、仕事関数
には影響を及ぼすがＬＬＥ信号には影響を及ぼさない薄
い表面層であると考えられる。この材料の小さい点がそ
の表面上に見られる。そのＬＬＥ画像は、ＳＥ両画像り
雑音が多いが、一般的な感じではノマルスキ（Ｎｏｍａ
ｒｓｋｌ）画像に符合する比較的強い形態学的コントラ
ストを示している。

比較的高倍率での比較対も又作った。視野はその中心に
おけるちり粒子によって識別した。やはり又、ＳＥ両画
像、ＳＥ放出が減少した小さい領域を示したが、ＬＬＥ
は比較的強い形態学的コントラストを示した。ある場合
には、ＬＬＥ画像は、モリン外（Ｍｏｒｉｎ　ｅｔａｌ
、　Ｐｈ１１．　Ｈａｇ、　Ａ、　４０．５１１（１９
７９））によって記述された転位画像と類似の方法でチ
ャネリング状態と共に変化する細い線を示した。

本発明は、電子顕微鏡における使用のための新しい技法
及び装置を与えるものであり、そして特に、以前の装置
よりも大きさが小さく且つより高いビーム・エネルギー
で動作させることのできるＬＬＥ検出器装置を利用して
いる。本発明は、集束レンズの磁極片の下にエネルギー
・フィルタを置くことがもはや必要でなくなるので、よ
りゆるやかに傾斜した試料の使用を可能にする。

例のように、ＬＬＥ画像は、同じビーム電流に対しては
散乱電子画像よりも雑音が多い。この意図は、比較的浅
い情報深度で種々の画像コントラストを得ることである
。以前の研究でわかっていたことであるが、ＢＳＥ又は
ＬＬＥ画像で固定した入射角では、形態学的及び電子チ
ャネリング・コントラストの強さは検出器の発出角度に
依存している。それゆえ一般に、接線平面に対する高い
発出角度では、形態学的コントラストは弱く　（又は零
でさえある）、且つチャネリング・コントラストは強い
ままであろう。これにより示唆されることであるが、第
１Ｃ図に示した検出器を種々の２平面の間で部分部分に
分割して、この各部分が試料からの種々の発出角度から
ＬＬＥを集めるようにすることが有効であろう。この方
法で、発出角度は、特定の問題に対して最適化され得る
であろう。

本発明の実施の際には（例えば、固体ダイオード並びに
関連のナイフ・エツジ及びＸ線阻止具を用いた）検出器
を、走査用付属部品を備えた任意の透過型電子顕微鏡の
試料変更棒へ組み込むことが可能である。この方法で、
非常に単純な機器により高電圧ＬＬＥ画像を得ることが
可能である。

更に、これは、Ｐ、モリン外（Ｐ、　Ｍｏｒｉｎ　ｅｔ
ａｌ。

Ｐｈ１１．　Ｈａｇ、　Ａ、　４０．５１１　（１９７
９）　ａｎｄ　Ｐ、　Ｍａｒｉｎｅｔａｌ、　Ｓｃａｎ
ｎｉｎｇ、　　２．２１７　（１９７９））により記述
された方性による、高ビーム・エネルギーでのチャネリ
ング・コントラストを用いた結晶欠陥の研究に有利であ
る。本発明の諸原理に従って（例えば網目又はナイフ・
エツジを用いて）エネルギーを選択した後、ＬＬＥをシ
ンチレータへと加速することによって、この顕微鏡の低
電圧形式のものを構成することも又可能である。

本発明についてこれの特定の実施例に関して説明したが
、本発明の精神及び範囲から外れることなくそれに種々
の変形を行い得ることは、技術に通じた者には明らかで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図〜第１Ｅ図は、本発明の原理の種々の相を図解
している。第１Ａ図及び第１Ｂ図は、集束用磁界が生成
するエネルギー・フィルタリングを図解した、走査型電
子顕微鏡の内部部分の（−次電子ビームの方向に沿った
）上面図を示している。ここで、第１Ａ図は、散乱電子
軌道の包絡面に対して直角になっている検出器の配置を
示しており、又第１Ｂ図は、散乱電子軌道の包絡面に正
接している検出器の配置を示している。第１Ｃ図は、コ
ンデンサー対物レンズの高磁界領域における低損失電子
が取る経路を更に詳細に図解しており、この場合試料を
傾斜させているので低損失電子を広範囲の頂面にわたっ
て集めることができる。 第１Ｄ図及び第１Ｅ図は第１Ｃ図における上方からの二
つの図であって、第１Ｄ図は、零損失電子が収集器の中
心をかする限定的な場合を示しており、又第１Ｅ図は、
収集器を試料により近く持って来た一般的な場合を図解
している。 第２図は、試料から散乱した電子の種々の発出角度に対
応する種々の信号を与えるために、コンデンサー対物レ
ンズの磁界領域に配置した多数の検出器を使用すること
について図解している。 第３図は、試料から散乱した低損失電子を長さ方向に沿
った種々の位置において集める曲面型検出器の使用を図
解している。 第４図は、コンデンサー対物レンズの磁界領域内に隔置
した複数の検出器の使用を図解しており、この場合、各
検出器は先ファイバ又は光パイプと接触して配置してい
る。 第５図は、第４図の検出器構造の変形を示しており、こ
の場合、光フアイバ配列は、ファイバのよりゆっくり食
刻されたコアがファイバのより速く食刻されたクラツデ
イングの上に突出するように食刻されており、またその
配列の全面はシンチレータ材料で被覆されている。 第６Ａ図及び第６Ｂ図は、顕微鏡のコンデンサー対物レ
ンズの磁界中への挿入のため、検出器を取り付けた試料
保持装置の、それぞれ側面図及び上面図を示している。 〔符号説明〕 １０；試料 １２ニ一次電子ビームが当たる位置 １４：低損失電子の軌道 １６：後方散乱電子の軌道 １８、検出器　　　　１８Ａ−１８Ｄ　：複数の検出器
２０：Ｘ線吸収器　　２２：磁極片 ２９・軌　道　　　　３０・光ファイバ３２：内側透過
部分 ３４：クララデイ ング部分 ３６二曲面領域 ３８：棒 ４０：導 体 ４２：電子回路 ４４： シールド 復代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電子ビームを発生するための装置、 前記のビームを検査すべき標本に導くための装置、 前記の標本を浸す磁界を発生するための装置、及び 前記の標本から散乱した電子を検出するための検出器で
   あって、前記の標本から散乱した低損失電子だけが前記
   の検出器に到達するような位置において前記の磁界中に
   配置している前記の検出器、を備えている電子装置。 ２、前記の低損失電子が、前記のビームにおける電子の
   エネルギーの５％以内のエネルギーを持っている、請求
   項１の装置。 ３、前記の電子装置が走査型電子顕微鏡である、請求項
   ２の装置。 ４、磁界を発生するための前記の装置がコンデンサー対
   物レンズである、請求項１の装置。 ５、前記の標本が前記の磁界の高磁界領域に配置されて
   いる、請求項１の装置。 ６、前記の検出器が前記の磁気レンズの高磁界領域に配
   置されている、請求項５の装置。 ７、前記の標本に渡って前記の電子ビームを走査するた
   めの走査装置を更に備えている、請求項１の装置。 ８、前記の検出器が、前記の磁界における前記の低損失
   電子の軌道の包絡面に実質上一致する曲がった電子収集
   面を持っている、請求項１の装置。 ９、前記の磁界における前記の低損失電子の軌道の包絡
   面に実質上沿って適当な位置に配置された複数の検出器
   を備えている、請求項１の装置。 １０、前記の標本及び前記の検出器が単一の保持器に取
   り付けられている、請求項１の装置。 １１、前記の保持器に相対的に前記の検出器を移動させ
   るための装置を更に備えている、請求項１０の装置。 １２、曲面を持った複数の検出器を備えており、前記の
   曲面が散乱低損失電子の軌道の包絡面によって決定され
   る形状に実質上なっている、請求項１の装置。 １３、前記の標本から散乱した前記の低損失電子が、前
   記のビームにおける電子のエネルギーの約１％以内のエ
   ネルギーを持っている、請求項１の装置。 １４、集束用磁界内に配置された検査すべき標本、及び
   前記の標本に渡って電子ビームを走査するための装置、
   を有する電子顕微鏡において、前記の標本から散乱した
   低損失電子を収集するための検出器を備えていて、前記
   の検出器が、散乱低損失電子の軌道によってだけ遮ぎら
   れる前記の磁界中の位置に配置されていること、を特徴
   とする電子顕微鏡。 １５、荷電粒子のビームを発生するための装置、前記の
   荷電粒子のビームを検査すべき標本に導くための装置、 前記の標本を浸す集束用電磁界を発生するための装置、
   及び 前記の標本から散乱した荷電粒子を検出するための検出
   器であって、前記の標本に入射する荷電粒子と実質上同
   じエネルギーを持って前記の標本から散乱した荷電粒子
   の軌道の包絡面が前記の検出器の表面に接するような、
   前記の電磁界中の位置に配置されている前記の検出器、 を備えている装置。 １６、前記の検出器が前記の散乱荷電粒子を収集するた
   めの曲面を持っており、前記の曲面が前記の標本に入射
   する荷電粒子のエネルギーと実質上同じエネルギーを持
   って前記の標本から散乱した荷電粒子の軌道の包絡面に
   対応する形状を持っている、請求項１５の装置。 １７、前記の検出器の荷電粒子収集面が前記の軌道に実
   質上正接するように配置された複数の検出器を備えてい
   る、請求項１５の装置。 １８、前記の検出器がシンチレータ材料からなっており
   、前記のシンチレータ材料が前記のシンチレータ材料に
   当たる荷電粒子によって発生された光を導くための光ガ
   イドに隣接している、請求項１５の装置。 １９、前記の検出器が半導体検出器である、請求項１５
   の装置。 ２０、前記の標本から散乱した前記の荷電粒子を収集す
   るための複数の検出器を備えていて、前記の検出器が光
   パイプに接続されたシンチレータ検出器からなっている
   、請求項１５の装置。 ２１、前記の検出器が光ファイバ上に被覆したシンチレ
   ータ材料からなっている、請求項１５の装置。 ２２、前記の光ファイバの中心が前記の軌道の包絡面に
   よって決定された表面を越えて突出しており、前記の光
   ファイバの縁部が前記の軌道の包絡面の外側にある、請
   求項２１の装置。 ２３、電磁界中に標本を浸す段階、 荷電粒子のビームを発生する段階、 前記のビームを前記の標本に導く段階、 前記の標本から前記の電磁界内の第１位置に配置した検
   出器へ散乱させられた第１のエネルギー範囲又は散乱角
   度を持った荷電粒子であって、これの軌道が前記の標本
   への衝突後のそれのエネルギーと前記の電磁界とによっ
   て決定される前記の散乱荷電粒子、を収集する段階、及
   び 前記の検出器を前記の電磁界中の第２位置に移動させて
   前記の標本から第２のエネルギー範囲又は散乱角度で散
   乱した荷電粒子を収集する段階、を含んでいる、荷電粒
   子のビームで標本を分析するための方法。 ２４、前記の荷電粒子が電子であり、前記の電磁界が磁
   界である、請求項２３の方法。 ２５、前記の標本が前記の磁界の高磁界領域に配置され
   ている、請求項２４の方法。 ２６、前記の検出器を前記の電磁界中で移動させ、前記
   の検出器の位置を前記の標本から散乱した荷電粒子の散
   乱角度によって決定する、請求項２３の方法。 ２７、荷電粒子のビームを発生するための装置、前記の
   ビームを標本に導くための装置、 前記の荷電粒子のビームを集束させるための界を発生す
   るための界装置であって、前記の標本から散乱した荷電
   粒子の前記の界における軌道が前記の散乱荷電粒子のエ
   ネルギーと前記の界とによって決定されるような前記の
   界装置、及び前記の標本から散乱した後に前記の検出器
   に衝突する荷電粒子が、前記のビームにおける荷電粒子
   と実質上同じエネルギーを持っている荷電粒子であるよ
   うな位置において、前記の界中に配置した検出器装置、 を備えている、標本を検査するための装置。 ２８、前記の検出器が前記の散乱荷電粒子の軌道の包絡
   面に正接するように配置された平たい導電面を持ってお
   り、前記の導電面が電流測定装置に接続されている、請
   求項２７の装置。 ２９、前記の検出器が前記の散乱荷電粒子の軌道の包絡
   面によって決定された形状に実質上従って曲がっている
   導電面を持っている、請求項２７の装置。 ３０、前記の検出器が半導体検出器である、請求項２７
   の装置。 ３１、前記の半導体検出器の表面が前記の散乱荷電粒子
   の軌道によって決定された形状に実質上従って曲げられ
   ている、請求項３０の装置。 ３２、前記の検出器がシンチレータ材料からなっていて
   、前記のシンチレータ材料の表面が前記の散乱荷電粒子
   の軌道の包絡面に実質上正接しており、前記のシンチレ
   ータ表面が光測定装置に接続されている、請求項２７の
   装置。 ３３、前記のシンチレータが、光をシンチレータから光
   検出器に導く光パイプに接続している、請求項３２の装
   置。 ３４、前記の検出器が曲面を持ったシンチレータ検出器
   であって、前記の表面が前記の散乱荷電粒子の軌道の包
   絡面によって決定された形状に合わせて曲げられている
   、請求項２７の装置。 ３５、前記の検出器が、これの収集面が前記のビームに
   おける荷電粒子と実質上同じエネルギーを持って前記の
   標本から散乱した荷電粒子の軌道に実質上正接するよう
   な位置に配置されている、請求項２７の装置。 ３６、前記の検出器が光ファイバの中心の上に配置され
   たシンチレータであり、前記の光ファイバの端部が前記
   の散乱荷電粒子の軌道の包絡面によって決定された表面
   上に実質上配置されている、請求項２７の装置。 ３７、光ファイバの配列上に被覆したシンチレータ材料
   によって形成された複数の検出器を備えている、請求項
   ２７の装置。 ３８、前記のファイバが前記の散乱荷電粒子の軌道の包
   絡面によって決定された表面を越えて突出しており、前
   記の軌道が前記の表面に実質上正接している、請求項３
   ７の装置。 ３９、前記の検出器が前記の散乱荷電粒子の軌道に対し
   て角度をなして配置された導電面を持っている、請求項
   ２７の装置。 ４０、前記の導電面が前記の散乱荷電粒子の軌道の包絡
   面に整合する形状に実質上従って曲げられた縁部を持っ
   ており、前記の軌道の包絡面が前記の検出器の曲がった
   縁部に実質上正接している、請求項３９の装置。 ４１、前記の荷電粒子のビームが電子のビームである、
   請求項２７の装置。 ４２、荷電粒子のビームを発生するための装置が走査型
   電子顕微鏡である、請求項４０の装置。 ４３、荷電粒子のビームを発生するための前記の装置が
   、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）である、請求項４
   ０の装置。 ４４、荷電粒子のビームを発生するための前記の装置が
   、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）である、請求項４０の装
   置。 ４５、荷電粒子のビームを発生するための前記の装置が
   、走査トンネル型顕微鏡（ＳＴＭ）である、請求項４０
   の装置。 ４６、荷電粒子のビームを発生するための前記の装置が
   、原子力顕微鏡（ＡＦＭ）である、請求項４０の装置。