JPH10208683A

JPH10208683A - 走査形電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH10208683A
Application number: JP10061897A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Sato; 佐藤　　貢; Yoichi Ose; 洋一小瀬; Satoru Fukuhara; 福原　　悟; Hideo Todokoro; 秀男戸所; Makoto Esumi; 真江角
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は電子線装置に係り、特に低加速電圧に
おいて試料から発生した二次電子と反射電子を共に検出
し、高分解能像を得るのに好適な走査電子顕微鏡及びそ
の類似装置に関する。【構成】本発明の走査形電子顕微鏡においては、一次電
子線を挟んで対向し、その間で電界を形成する電極と、
前記電界の一次電子線に対する偏向作用に対向する偏向
作用を生じさせる磁界を形成する磁極と、一次電子線の
照射に起因して発生し、前記電界及び磁界によって偏向
される２次電子及び反射電子の軌道上に配置される検出
器とを備え、該検出器は前記対物レンズより電子源側に
備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子線装置に係り、特に
試料から発生した反射電子を検出し、高分解能像を得る
のに好適な走査電子顕微鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、走査形電子顕微鏡では反射電子を
検出するために二次電子検出器とは別の検出器（半導体
やシンチレータ）を試料の上部（電子源側）に配置して
検出していた。反射電子検出器を備えた電子線装置が特
開平4−162337 号公報に開示されている。

【０００３】これによれば試料に電子線を照射した結果
得られる反射電子を対物レンズの下に配置された反射電
子検出器によって検出する電子線装置が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】対物レンズ下面と試料
との間の距離はワーキングディスタンスと呼ばれ、この
距離が短い程、収差を低減できることが知られている。
しかしながら特開平4−162337号公報によれば、対物レ
ンズと試料の間に反射電子検出器を配置する如き構成と
なっているので、上述のワーキングディスタンスの短縮
という点については問題があった。

【０００５】一方、特開昭64−52370 号公報には、対物
レンズより上に配置された検出器で２次電子を検出する
技術についての開示があるが、エネルギーの高い反射電
子を検出することについては何等配慮がされていなかっ
た。

【０００６】本発明の目的は、２次電子と反射電子を共
に検出するのに好適な走査形電子顕微鏡の提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子源と、該
電子源から放出された一次電子線を対物レンズで収束し
て試料に照射し、該照射に基づいて得られる電子を検出
する走査形電子顕微鏡において、前記一次電子線を挟ん
で対向し、その間で電界を形成する電極と、前記電界の
一次電子線に対する偏向作用に対向する偏向作用を生じ
させる磁界を形成する磁極と、前記一次電子線の照射に
起因して発生し、前記電界及び磁界によって偏向される
２次電子及び反射電子の軌道上に配置される検出器とを
備え、該検出器は前記対物レンズより電子源側に備えら
れていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、同じ偏向に対して異なる偏
向軌道を描く反射電子と２次電子の軌道をカバーするよ
うに検出器が配置されているので、２次電子と反射電子
を共に検出することが可能になる。また一次電子線に対
する影響を緩和しつつ、反射電子と２次電子の検出効率
を高めることが可能になる。

【０００９】また直進性に優れた反射電子は半導体試料
上のコンタクトホールを観察するのに好適である。即ち
コンタクトホールに対する反射電子による観察能力と、
コンタクトホール以外の領域に対する２次電子による観
察能力を併せ持つ走査形電子顕微鏡の提供が可能にな
る。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の走査形電子顕微鏡の一実施例
を示す図面である。

【００１１】陰極１０１と第一陽極１０２に印加される
電圧Ｖ１により陰極１０１から放射された一次電子線１
０４は、第二陽極１０３に印加される電圧Ｖａｃｃに加
速されて後段のレンズ系に進行する。この一次電子線１
０４は、集束レンズ制御回路１７０で制御された集束レ
ンズ１０５と対物レンズ制御回路１７４で制御された対
物レンズ１０６により試料１０７に微小スポットとして
集束され、二段の偏向コイル１０８で試料上を二次元的
に走査される。偏向コイル１０８の走査信号は、入力装
置１５４により指定された観察倍率に応じて、CPU150に
よって偏向制御回路１７６を介し制御される。

【００１２】そして、本発明の一実施例では光軸上に二
次電子１０９を透過できる多孔電極１１２と対向電極１
１１および該電極で発生する電界Ｅとほぼ直交する磁界
Ｂを発生させる図２で示した磁界発生用コイル２１３，
２１４を配置して二次電子１０９と反射電子１１０の軌
道を分離し、分離されて多孔電極１１２を透過した二次
電子１０９の軌道を見込む位置に二次電子検出器１２０
と、二次電子と分離された反射電子軌道を見込む位置に
反射電子検出器１２１を配置して両電子を分離して検出
する構成となっている。

【００１３】この構成により、一次電子線１０４は多孔
電極１１２と対向電極１１１で発生する電界Ｅと同一方
向に偏向する力を受ける。一方、磁界発生用コイル２１
３，２１４により電界Ｅと直交する磁界Ｂが生成される
ので、一次電子線１０４はローレンツ力を受けて磁界Ｂ
と光軸（一次電子線の進行方向）とにそれぞれ直交する
方向、すなわち電界Ｅの向きと同一直線上の力を受け
る。従って、磁界Ｂの極性および強さを適切に選べば電
界Ｅによる一次電子線の軌道の曲がりを磁界Ｂで完全に
打ち消すことができる。また、光軸近傍では電界Ｅと磁
界Ｂがほぼ均一なため、不均一な電磁界分布に起因する
非点収差等は生じず最終的には何の作用も受けずに対物
レンズ１０６に入射する。

【００１４】この試料１０７の一次電子線照射点からは
二次電子１０９と反射電子１１０が放出される。二次電
子１０９は、対物レンズ１０６による磁界の影響で螺旋
運動をしながら上部へ進行し、多孔電極１１２と対向電
極１１１で生成する電界Ｅおよび直交磁界発生コイル２
１３，２１４で生成する磁界Ｂの作用で強く偏向される
ため、多孔電極１１２を透過して二次電子検出器１２０
に捕捉される。また、反射電子１１０は、エネルギーが
高いため、直交電磁界の作用を受けても多孔電極を透過
する程度までには偏向されず、その軌道を少し曲げてさ
らに上部に進行する。しかし、この反射電子軌道を見込
む位置に検出器１２１が配置されているため、反射電子
１１０は反射電子検出器１２１に捕捉される。

【００１５】反射電子検出器１２１からの信号は可変増
幅器１６０に入力され、又、二次電子検出器１２０から
の信号も可変増幅器１６２に入力され、それぞれの信号
はおのおのゼロを含む任意の利得で増幅された後Ａ／Ｄ
変換器１７８，１８０によりディジタル信号に変換され
て、データバス１５８に入力される。そしてこれらの信
号はCPU150により信号処理され、その後、又は信号処理
される前にもメモリ等による記憶装置１５２にデータ信
号を記憶させている。そして、記憶装置１５２に記憶さ
れた反射電子，二次電子の信号、又は処理された信号を
用いてCPU150はインターフェース１５６を介して、ＣＲ
Ｔ等の表示装置１２５に試料の反射電子像，二次電子
像、そして処理された信号による拡大された試料像を表
示している。また、記憶手段を介さなくても、試料１０
７を走査している時に、それらの試料像をリアルタイム
で表示する機能を持つ。

【００１６】また、上記実施例では固定状態で示した
が、入力装置１５４からの指示によりCPU150は電子線の
加速電圧Ｖａｃｃの値、そして、反射，二次電子検出器
の捕捉電界の強さ、さらには、集束，対物レンズの電流
値を可変する機能を持つ。

【００１７】図２，図３は本発明の走査電子顕微鏡の電
界、及び磁界の一実施例を詳細に示したものである。

【００１８】多孔電極１１２と対向電極１１１との間に
±Ｖｅ（Ｖ）の電位差を与えて電界Ｅを発生させると、
加速電圧Ｖａｃｃの一次電子線１０４は、Ｖｅ／Ｖａｃ
ｃに比例した角度θｅ＝Ｋｅ・Ｖｅ／Ｖａｃｃだけ偏向
される。ここで、Ｋｅは多孔電極１２および対向電極１
１の形状や配置で決まる定数である。

【００１９】一方、直交磁界発生コイル２１３，２１４
に励磁電流１ｂ（Ａ）を流すと電界Ｅと直交する磁界Ｂ
が発生し、一次電子線１０４は１ｂ／√Ｖａｃｃに比例
した角度θｂ＝Ｋｂ・Ｉｂ／√Ｖａｃｃだけ電界による
偏向とは逆向きに偏向される。ここで、Ｋｂは、直交磁
界発生コイル２１３，２１４の形状や配置で決まる定数
である。互いに直交する電界Ｅと磁界Ｂが同時に存在す
る場合には、電界Ｅと磁界Ｂによる力の合成で一次電子
線の軌道が決まるため、θｅ＝θｂに選べば一次電子線
は偏向作用を受けずに直進する。

【００２０】一方、試料１０７から発生した二次電子１
０９と反射電子１１０は、一次電子線１０４と進行方向
が逆向きであるため、電界と磁界とで同一方向、即ち、
多孔電極側に偏向される。したがって、θｅとθｂを一
定に保てば、一次電子とほぼ同エネルギーを持つ反射電
子は、常に一定の角度で多孔電極側に偏向される。

【００２１】この時、試料から発生する反射電子は一次
電子とほぼ同じエネルギーをもっているので、図３に示
された直交する電界と磁界で反射電子が偏向される角度
θ_BSEは、θ_BSE＝θｅ＋θｂで与えられる。

【００２２】よって、一次電子が偏向されない条件： θｅ＝θｂおよび反射電子の偏向角θ_BSEが一定となる条件： θ_BSE＝θｅ＋θｂ＝一定の両方を満たすように、電極に印加する電圧Ｖｅとコイ
ルに流す励磁電流Ｉｂ（Ａ）とを設定することで目的を
達成できる。以上のことより、電圧Ｖｅと電流Ｉｂとの
関係をＶｅ＝Ｋ・ＶａｃｃＩｂ＝Ｋ・(Ｋｅ／Ｋｂ)・√Ｖａｃｃすればよい。ここで、Ｋは、反射電子の偏向角度θ_BSE
を決める定数である。

【００２３】また、二次電子に関しては、そのエネルギ
ーがきわめて小さいため、直交電磁界で強く偏向されて
多孔電極１１２を透過してしまう。したがって、反射電
子の軌道を見込む位置と多孔電極を見込む位置におのお
の電子検出器を配置すると、反射電子と二次電子とが分
離して検出される。

【００２４】図４は、二次電子と反射電子を分離して検
出するための他の実施例を示している。

【００２５】図３に示した本発明の一実施例では、二次
電子と分離された反射電子軌道上に反射電子を二次電子
に変換する二次電子変換電極４４０を配置してこの電極
にアースまたは負の電圧を印加すると反射電子は電極に
衝突して、電極表面からエネルギーの小さい二次電子を
発生する。直交電磁界の強さは、一次電子線１０４に対
して偏向作用を及ぼさないように設定されているが、一
次電子に比較してエネルギーの小さい二次電子４５０
は、磁界よりも電界によって強く曲げられる。その結
果、多孔電極側に強く偏向されて多孔電極１１２を透過
し、多孔電極を見込む位置に配置された検出器で検出さ
れる。また、多孔電極１１２の下部に軸対称電極４４１
を配置してこの電極に適当な負の電圧を印加すると、試
料から発生した二次電子はこの軸対称電極を進行できず
に試料側にはね返され、エネルギーの高い反射電子のみ
が多孔電極上部に配置した変換電極４４０で二次電子４
５０に変換される。この変換された二次電子４５０は、
試料からの反射電子情報を反映しているため、この信号
で像形成することは、試料からの反射電子信号で像形成
することと等価となる。

【００２６】図３から明らかなように、二次電子変換電
極４４０と多孔電極下部の軸対称電極４４１の印加電圧
の極性の組み合わせで、二次電子と反射電子を選択して
検出したり、合成して検出することができる。

【００２７】例えば、二次電子変換電極４４０に対し、
切換スイッチ４４２で正または負の電圧が印加できるよ
うにし、また、多孔電極１１２の下部(試料側)には軸対
称電極４４１が配置され、切換スイッチ４４３で正また
は負の電圧が印加できるようになっている。電極４４０
に適当な負の電圧を印加すれば、電極４４０に衝突した
反射電子１１０は電極表面で二次電子４５０を放出す
る。また、電極４４０に適当な正の電圧を印加すれば電
極に反射電子が衝突しても二次電子は電極４４０の電位
に抑制されるため電極４４０から放出されない。一方、
電極４４１に適当な正の電圧を印加すれば試料から発生
した二次電子１０９は多孔電極部に進行できるが、適当
な負の電圧を印加すれば電極４４１を透過できずに試料
側にはね返されてしまう。したがって、電極４４０およ
び電極４４１に印加する電圧の極性を切り換えること
で、検出器１２０で二次電子１０９と反射電子１１０を
選択的に検出したり、二次電子１０９と反射電子１１０
の両方を同時に検出したりでき、またそれらの検出した
信号は上記図１の実施例で示した場合と同様に、ＣＲＴ
を備えた表示装置１２５に画像として示すことが可能に
なる。

【００２８】図５，図６は本発明の走査形電子顕微鏡で
一例の試料を測定した場合の表示画面を示している。

【００２９】図５は半導体基板（シリコンオキサイド）
に設けられたフォトレジスト５１２のコンタクトホール
５１０を測定した実施例である。

【００３０】図５（ａ）は測定対象の概略形状を示し、
コンタクトホール開口部近辺に起伏５１４があり、その
開口部近辺の試料表面が負に帯電している状態を表して
いる。

【００３１】図５（ｂ）はこのンタクトホールを開口部
方向から二次電子で走査した像を示しており、コンタク
トホールの帯電していない壁面、底の部分の正確な像情
報が得られているが、帯電している試料開口部近辺の正
確な像状態は得られていないことを示している。

【００３２】図５（ｃ）は一次電子で試料を走査し反射
電子信号による試料表面像を現しており、コンタクトホ
ールの底の部分の像は得られていないが、試料開口部近
辺の正確な起伏状態が得られていることを示している。

【００３３】通常、一次電子で試料を走査したことによ
り発生する二次電子信号は、試料の表面から放出される
エネルギーの低い（数エレクトロンボルト程度）電子で
あるため、試料の表面から放出され試料の凹凸状態を忠
実に反映するため電子線の試料内散乱の影響を受けず、
高い空間分解能の情報を備える特徴を持っている。

【００３４】しかし、従来の二次電子信号による分析方
法においては、試料表面が負に帯電（以下、チャージア
ップと表現する）していると、二次電子の上昇がチャー
ジアップによって妨げられてしまい、このため、コンタ
クトホール開口部近辺の起伏、即ち試料表面の凹凸状態
を忠実に反映することが出来なくなってしまう現象があ
り、この現象により帯電している試料開口部近辺の正確
な像情報が得られていないことを図５（ｂ）の試料像は
示している。

【００３５】これに対し図５（ｃ）に示した試料像は反
射電子によるものであるが、二次電子では得られていな
い、試料開口部近辺の正確な起伏状態が判明しているこ
とを示している。

【００３６】以下、本発明の走査形電子顕微鏡におい
て、反射電子により正確な試料像を検出することができ
る理由を述べる。

【００３７】従来の反射電子検出方法においては、エネ
ルギーが高い高加速電圧の一次電子で試料を走査してい
るので試料の深部に入り込み、これに対応して試料の深
部からエネルギーが高い反射電子（ほぼ加速電圧と同じ
エネルギー）を発生させるものである。このため一次電
子線の試料内部散乱の影響で反射電子の発生領域が広が
り空間分解能は低下するが、その信号は試料表面の凹凸
状態の他に組成情報を多く含む特徴を持っているため、
従来方法においては主に試料内の組成情報を得るために
エネルギーが高い反射電子を検出していた。

【００３８】また、従来の反射電子検出方法として、低
加速の一次電子で試料を走査し、試料の表面近くで反射
電子を発生させ、なるべく空間分解能を低下させずに反
射電子を検出する方法も存在するが、従来例の方法では
試料に一次電子を照射することにより発生する二次電子
と、反射電子を正確に分別して検出する手段がなく、反
射電子信号として取られた信号には二次電子が混入して
しまっていたため、結果的に高い分解能を持つ反射電子
検出方法は存在しなかった。

【００３９】これに対し、本発明の装置においては、電
子源から試料までの光学系上に、試料から生じた反射電
子および二次電子の軌道を分離する電磁界を設け、そし
て生じた反射電子の軌道上にこの反射電子を検出する反
射電子検出器を設置し、また二次電子の軌道上にこの二
次電子を検出する二次電子検出器を設置しているので、
反射電子と二次電子を個別に検出することが出来るの
で、反射電子のみによる試料像を形成することを可能に
している。

【００４０】そして、本発明の一次電子照射，反射電子
検出方法においては、従来の反射電子の発生方法と異な
り加速電圧を低く、即ちエネルギー状態を低くした場合
においても、反射電子と二次電子を正確に分別して、低
いエネルギー状態の反射電子のみで試料像を形成するこ
とを可能にしている。

【００４１】このため、加速電圧が低い一次電子は試料
表面の浅い部分にしか入り込まず、試料からの反射電子
は浅い部分から放出されるようになるため、この反射電
子の信号には試料の組成情報に対して、試料の凹凸状態
の情報が多く含まれるので、この状態の反射電子の信号
を検出することによって、従来の二次電子走査と同等の
試料像を形成することを可能にしている。

【００４２】また、絶縁物等の観察において試料が負に
帯電(チャージアップ)している場合においても、上述し
たようにエネルギーの低い二次電子はその発生過程で試
料表面の帯電の影響を受けるため、二次電子信号には試
料の凹凸情報が忠実に反映されなくなるが、二次電子に
比較してエネルギーレベルの高い反射電子では、帯電の
影響を受けないため、試料の帯電があっても試料の凹凸
情報を安定して得られるようになる。これから、本発明
の一次電子照射，反射電子検出方法により、試料表面の
情報を、その表面が帯電していても正確に検出できるこ
とを、図５(ｃ)の開口部近辺の試料像は示している。

【００４３】また本発明の装置によれば基本的に反射電
子のエネルギー状態に係らず検出できるようになるの
で、エネルギーが高い状態の反射電子を検出し、試料の
組成を調べる場合にも、反射電子と二次電子とを明確に
分別して検出し、正確な組成分析を行うことが可能にな
る。

【００４４】そして、本発明の走査型電子顕微鏡によれ
ば、一次電子照射に同期して、反射電子信号，二次電子
信号それぞれのみを個別に検出し、また同時に検出でき
るので、試料が帯電しない状態で凹凸情報のみを高分解
能に観察する場合には、二次電子のみを検出し、一方、
組成情報のみを主に観察したい場合、また帯電している
試料の凹凸観察には、反射電子のみを検出し、凹凸情報
と組成情報の両方を観察するには、二次電子と反射電子
の両方を検出することを可能にしている。このため、目
的や試料の状態に応じて二次電子信号と反射電子信号を
選択的に検出あるいは合成することができるので、あら
ゆるアプリケーションに対応することができる。

【００４５】さらに、本発明の走査型電子顕微鏡によれ
ば、反射電子信号による対象試料の像と、二次電子信号
による対象試料の像を重ねあわせて試料像の情報を構築
することを可能にしている。

【００４６】例えば、図５（ｂ）の二次電子信号による
対象試料の像は、コンタクトホールの開口部が帯電して
いるためその側面，底部しか正確な試料凹凸情報を得ら
れていないが、図５（ｃ）の反射電子信号によれば、開
口部の正確な凹凸情報が得られているため、これら２つ
の試料像を重ねあわせること、即ち、コンタクトホール
の内部を二次電子信号による試料像で、その外部を反射
電子による試料像を用いることにより、コンタクトホー
ル全体の対象試料の情報を得ることが可能になる。

【００４７】また、反射電子は直進性に優れているの
で、コンタクトホール底部の観察に優れた効果を発揮す
るということも言える。コンタクトホール底部で発生し
た２次電子はコンタクトホールの側面に激突して試料表
面に上ってこないことがあるが、反射電子は２次電子に
比べてコンタクトホールの側壁にぶつかる確率が低く、
試料表面に上ってくる確率が２次電子より高い。この原
理を利用して反射電子によるコンタクトホール底部観察
能力と、その他の領域に対する２次電子による観察能力
を併せ持つ走査形電子顕微鏡の提供が可能になる。

【００４８】なお、コンタクトホールのアスペクト比や
試料表面上の帯電の状態等で、適当な観察条件が異なる
ことがあるが、本発明では両者を同時に検出することが
できるようになっているので、両電子が持つ情報に基づ
いた試料像を得ることが可能になる。

【００４９】図６は半導体基板（シリコンオキサイド）
に設けられたフォトレジスト５１２のコンタクトホール
５１０の断面を測定した実施例である。

【００５０】図６(ａ）は測定対象の概略形状を示し、
半導体基板(シリコンオキサイド）上に形成されたフォ
トレジスト中に、レジスト形成中に発生した定在波５２
０がいくつかの層状に存在していることを表している。
尚、このフォトレジスト５１２は帯電していない状態に
ある。

【００５１】図５（ｂ）はこのコンタクトホール５１０
の断面を断面方向から一般的な一次電子走査，二次電子
検出方法で構成した試料像を示しており、断面形状の凹
凸状態を忠実に反映し、かつ、高い空間分解能を持つ試
料像が得られていることが示している。

【００５２】図５（ｃ）は一次電子走査，反射電子検出
方法による試料像を示しているが、試料からの反射電子
には対象試料中の組成情報が多く含まれるので、これを
検出することによってこのフォトレジスト中にレジスト
形成時に発生した定在波が、いくつかの層を形成して存
在していることが示されている。

【００５３】これは、反射電子が二次電子と比較して試
料の深部から発生し、この反射電子信号にはその組成の
相違が現れるようになるためである。

【００５４】そして、本発明の走査型電子顕微鏡によれ
ば、一次電子照射に同期して、反射電子信号，二次電子
信号それぞれを明確に分離して同時に検出できるので、
試料の凹凸情報と組成情報の両方を精密に対比して観察
することを可能にしている。これにより、例えば試料が
こわれやすく、電子線を余りあてないで試料の表面情報
および組成情報を検出したい場合でも、一回の試料への
一次電子線照射によって、凹凸情報と組成情報の両方を
精密に得ることができるので、従来の複数回一次電子線
を照射しなければ試料の表面情報と組成情報が得られな
い方法と比較して、試料へのダメージを最小限に抑える
ことができるので、広い範囲の試料測定アプリケーショ
ンに対応することができる。

【００５５】さらに、本発明の走査型電子顕微鏡によれ
ば、反射電子信号による対象試料の像と、二次電子信号
による対象試料の像を重ねあわせて試料像の情報を構築
することが可能になる。

【００５６】本実施例の図６（ｂ）の二次電子信号によ
れば、正確な試料表面情報が得られ、図６（ｃ）の反射
電子信号によれば、レジストの組成状態の情報が得られ
ているため、これら２つの試料像を重ねあわせること、
例えば、実施例においての一方の輝度信号を反転するよ
うに信号処理して互いに重ねあわせることにより、試料
の表面状態と組成状態を容易に比較して表示できる。

【００５７】また、表示するための信号処理方法として
は、単にそれぞれの画像の輝度調整のみでなく、それぞ
れの画像状態に応じて所定の色情報を付加することによ
っても、試料の表面状態と組成状態を容易に比較して表
示することも可能である。

【００５８】図７に本発明の一実施例の走査形電子顕微
鏡における、反射電子，二次電子の信号表示処理手順を
示すフローチャートを示す。

【００５９】試料像の処理を開始し（ステップ７０
２）、入力装置１５４から反射電子，二次電子の検出方
法が入力される（ステップ７０４）。この時の検出方法
としては、一回の一次電子線による照射によって、反射
電子，二次電子を同時に検出する方法、また反射電子，
二次電子の一方のみを検出する方法、更には一回の一次
電子線走査により反射電子，二次電子の一方を検出し、
この走査を複数回くり返すことによって試料像を得る操
作を指定する。

【００６０】そして、反射電子，二次電子を検出する
（ステップ７０６）。これらの検出方法としては、上記
ステップ７０４での指定に従い、反射電子，二次電子を
同時に、また個別に検出する。

【００６１】検出された反射電子，二次電子信号は記憶
装置１５２のメモリへ記憶される（ステップ７０８）。

【００６２】記憶された反射電子，二次電子信号はＣＰ
Ｕ１５０の制御により、表示装置１２５に反射電子，二
次電子信号による試料像が個別に表示される（ステップ
７１０）。

【００６３】操作者はこれらの画像を見て、入力装置１
５４からいろいろな画像信号処理の指定をＣＰＵ１５０
に対し入力する（ステップ７１２）。

【００６４】処理ａでは反射電子，二次電子信号の一方
の検出信号レベルを反転(リバース)する（ステップ７１
４）。これにより、分析確認したい部分のそれぞれの信
号レベルが高く、画像信号を合成した場合に表示がつぶ
れてしまう時でも、反射電子，二次電子信号による試料
画像の違いを表示装置１２５に表示できる。

【００６５】処理ｂでは反射電子，二次電子信号の一
方、又は互いの検出信号レベルを表示装置１２５への表
示する色信号に変換し合成する（ステップ７１６）。こ
れにより、同一の試料に対し、反射電子，二次電子信号
により微妙に異なる部分を色の差として明確に区別して
表示することが可能になる。

【００６６】処理ｃでは反射電子，二次電子信号の一
方、又は互いの検出信号レベルを変換し合成する（ステ
ップ７１８）。これにより、同一の試料に対し、反射電
子，二次電子信号により異なる部分を強調した輝度信号
として、明確に区別して表示することが可能になる。

【００６７】これらの信号処理を行った反射電子，二次
電子信号を用いて、CPU150は合成した反射電子，二次電
子信号による試料像を表示装置１２５、例えばＣＲＴに
表示する（ステップ７２０）。

【００６８】また、上記信号処理では画像処理を行っ
て、反射電子，二次電子による合成した試料像を表示す
る処理を示しているが、合成しなくても、例えば反射電
子，二次電子による試料像を表示装置１２５の表示画面
に信号処理せずに個別に表示し、また信号処理した後で
の反射電子，二次電子による試料像を個別に表示するこ
とによっても試料状態を操作者に知らせることができ
る。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、数ｋＶの低加速電圧で
も一次電子線の軌道への影響を緩和しつつ、二次電子と
反射電子に基づく試料像を得ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例。

【図２】直交電磁界発生部の平面構成図。

【図３】反射電子線の説明図。

【図４】本発明の他の実施例。

【図５】試料分析説明図。

【図６】試料分析説明図。

【図７】本発明の分析信号の信号処理フローチャート。

【符号の説明】

１０１…陰極、１０２…第一陽極、１０３…第二陽極、
１０４…一次電子線、１０５…集束レンズ、１０６…対
物レンズ、１０７…試料、１０８…偏向コイル、１０
９，４５０…二次電子、１１０…反射電子、１１１…対
向電極、１１２…多孔電極、１１５…絞り装置、１２０
…二次電子検出器、１２１…二次電子検出器（反射電子
検出用）、１２５…表示装置（ＣＲＴ）、１５２…記憶
装置（メモリ）、１５６…表示装置Ｉ／Ｆ、１６０，１
６２…可変増幅器、１７８，１８０…Ａ／Ｄ変換器、２
１３，２１４…磁界発生用コイル、４４０…二次電子変
換電極、４４１…軸対称電極、４４２，４４３…切換ス
イッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸所秀男茨城県勝田市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者江角真茨城県勝田市大字市毛882番地株式会社日立製作所計測器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源と、該電子源から放出された一次電
子線を対物レンズで収束して試料に照射し、該照射によ
って得られる電子に基づいて試料像を形成する走査形電
子顕微鏡において、前記一次電子線を挟んで対向し、その間で電界を形成す
る電極と、前記電界の一次電子線に対する偏向作用に対向する偏向
作用を生じさせる磁界を形成する磁極と、前記一次電子線の照射に起因して発生し、前記電界及び
磁界によって偏向される２次電子及び反射電子の軌道上
に配置される検出器とを備え、該検出器は前記対物レン
ズより電子源側に備えられていることを特徴とする走査
形電子顕微鏡。
【請求項２】請求項１において、前記検出器を一次電子線の軌道外の場所に設けたことを
特徴とする走査形電子顕微鏡。
【請求項３】電子源と、該電子源から放出された一次電
子線を対物レンズで収束して試料に照射し、該照射によ
って得られる電子に基づいて試料像を形成する走査形電
子顕微鏡において、前記試料に対する一次電子線の照射に起因して発生する
反射電子の軌道上に反射電子検出器を備え、該反射電子
検出器は前記対物レンズと前記電子源の間に配置されて
なることを特徴とする走査形電子顕微鏡。