JP2000188077A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】試料マトリクスの情報を排除し、試料マトリク
ス以外の情報取得、特定の結晶方位に配向した粒子のコ
ントラスト向上あるいは基板からの結晶方位のずれの観
察などを可能とした走査電子顕微鏡を提供する。 【解決手段】１段目検出器絞り１２ａおよび２段目検出
器絞り１２ｂによって電子線回折図形の特定の回折スポ
ット位置にマスクし、マスクを通過した電子線強度を検
出することによって走査透過像において試料マトリクス
以外の部分の情報を効率よく画像化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子線回折図形の強
度分布の対称性を用いて試料マトリクスの結晶方位から
のずれを画像化することを可能とした走査電子顕微鏡に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走査電子顕微鏡像を用いた試料マ
トリクス中の異物の検出方法は、例えばアプライド フ
ィジクス（Applied Physics）Ａ，第５７巻（１９９３
年），第３８５頁から第３９１頁あるいは特開昭５２―
１６１６０に開示されている。

【０００３】この方法では高角度に散乱された電子線を
用いて走査透過像を観察し、高角度に散乱された電子線
が原子の種類に依存するコントラストを有することを利
用して、試料マトリクスと異物とのコントラストの違い
から異物を検出するものである。また、従来の走査電子
顕微鏡像を用いた結晶構造の解析は、高角度に散乱され
た電子線を用いて走査透過像を観察した場合、結晶構造
と１対１に対応する像が得られることを利用して、２０
０万倍以上の高倍率で原子配列を直接観察して行なって
いる。

【０００４】上記従来の走査電子顕微鏡像を用いた試料
マトリクス中の異物の検出は、走査透過像を観察し、そ
の画像コントラストから異物の有無を判断する。しか
し、高角度に散乱された電子線を用いても試料マトリク
スからの回折電子線強度が電子線回折図形の強度分布に
おいて支配的であり、異物の量が微小な場合には検出が
ほとんど不可能である。また、高角度に散乱された電子
線の強度は非常に小さく、異物の量が微小でなくても高
角度においては異物からの散乱電子線強度は極めて小さ
くなるために画像のＳ／Ｎが悪く、検出が難しい。

【０００５】上記従来の走査電子顕微鏡像を用いた結晶
構造解析法では、高倍率で直接原子配列を観察する方法
であるために、装置の高安定性が必要で、かつ電子線を
原子配列の間隔以下の微小プローブにまで収束する必要
がある。このような高精度の解析は装置が安定するまで
に長時間を要するため能率が悪く、かつ精密な光学条件
でプローブを形成しなくてはならず、高度な専門知識を
必要とする。また、得られる高倍率の像では、その観察
し得る試料の領域はせいぜい５０ｎｍ角であり、μｍオ
ーダの広範囲での結晶構造の解析は不可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の走査透過電子顕
微鏡法では、画像のコントラストに寄与する電子線が主
として試料マトリクスからの回折電子線であり、試料マ
トリクスに含まれる微量な異物をコントラストとして検
出することが難しい。また高角度に散乱された電子線を
用いて走査透過像を得る方法では異物のコントラストを
向上させることができるが、高角度に散乱された電子線
は数が少ないために画像のＳ／Ｎが悪く実効的な検出感
度は低角度散乱電子を用いた場合と比較して大差ない。

【０００７】従来の走査透過電子顕微鏡による結晶構造
解析法は、高倍率で直接原子配列が観察可能であるが、
高倍率で像を観察する装置条件や光学条件を設定するた
めに、非常に高度な知識と熟練を要していた。また原子
配列は高倍率でしか観察できないので、一度に解析し得
る試料の領域はかなり小さい。

【０００８】本発明の目的は、走査電子顕微鏡によって
走査透過像を観察し、異物を検出する際に、電子線回折
図形中の試料マトリクスからの回折電子線をカットし、
低角度側での異物からの回折電子線を選択的に、かつ高
Ｓ／Ｎで検出することにより、走査透過像中での異物の
コントラストを向上させ、また、特定の回折電子線を選
択的に検出することによって観察したい結晶方位を持つ
部分や粒子を高コントラストで観察することができ、電
子線回折図形の対称性を利用して試料マトリクスの結晶
方位からのずれをコントラストとして画像化できる走査
電子顕微鏡装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は電子源より発生した電子線を高エネルギに
するための１段以上の静電レンズと、サブナノメータの
微小なプローブを形成するための１段以上の収束レンズ
と対物レンズと、対物レンズ中で試料を保持するための
試料ホルダーと、上記プローブを試料面上で２次元に走
査するための１段以上の偏向コイルと、試料によって散
乱された電子線強度を上記偏向コイルの走査と同期して
検出し、上記電子線強度を輝度に変調して走査透過像を
得るための検出器を具備した電子顕微鏡において、電子
線検出器の上部に１段以上のマスク絞りを設置し、それ
らを用いて電子線回折図形の特定の回折電子線をマスク
し、走査透過像における観察目的とする、例えば基板中
の異物を高コントラストで観察できるようにする。

【００１０】また、上記マスク絞りによって特定の回折
電子を選択的に検出し、例えば多結晶材料中の特定結晶
方位の粒子のみを観察できるようにする。また、電子線
検出器を２分割して電子線回折図形の左右の強度分布を
それぞれ独立に検出し、それらを割り算することによっ
て、例えば特定部分の試料マトリクスの結晶方位からの
ずれをコントラストとして検出する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、走査電子顕微鏡を用いて試
料マトリクスの情報を低減し、試料に含まれる試料マト
リクス以外の情報を効率よく抽出した走査透過像を得る
方法を説明する。

【００１２】図１は走査電子顕微鏡の構成図を示すもの
である。電子線源１から発生した電子線を２ａから２ｃ
までに示す多段の静電レンズによって所定の加速電圧ま
で加速する。１段あたりの加速電圧を３０ｋＶ程度に設
定して各段のレンズに印加する電圧を変化させることに
より最終的な電子線の加速電圧を変化させることができ
る。所定の加速電圧まで加速された電子線は１段目収束
レンズ３ａおよび２段目収束レンズ３ｂによって縮小さ
れる。

【００１３】１段目収束レンズ３ａおよび２段目収束レ
ンズ３ｂの電流励磁の組み合わせを変化させることによ
って電子線の縮小率を任意に変化させることができる。
さらに、強励磁に設定した前磁場対物レンズ４によって
電子線は縮小され、最終的にはサブナノメータ径のプロ
ーブが試料５上に形成される。２段目収束レンズ３ｂ下
部に設置した収束絞り６によりプローブの開き角を変化
させ、プローブ径に及ぼす回折収差および球面収差のバ
ランスを調整することができる。

【００１４】試料５を透過した電子線は試料５下部に電
子線回折図形を形成する。後磁場対物レンズ７の下段に
設置した１段目投影レンズ８ａおよび２段目投影レンズ
８ｂの電流励磁を変化させることによって、電子線回折
図形の倍率を任意に変化させて電子線検出器９に投影す
ることができる。電子線検出器９は電子線強度を光の強
度に変換するための円盤状のシンチレータとその光の強
度を増幅し、電流信号に変換する光電子倍増管から構成
されており、シンチレータと光電子倍増管の間には石英
のライトガイドが設置され、光電子倍増管の後にはプリ
アンプ１８が設置されている。

【００１５】２段目投影レンズ８ｂの下部に設置した１
段目検出器アライメントコイル１０ａ、２段目検出器ア
ライメントコイル１０ｂは電子線回折図形の電子線検出
器９に対する位置合わせのために用いる。電子線検出器
９の下部には撮像装置１１が設置されており、電子線回
折図形を実時間で観察できるようなＣＣＤカメラ等が用
いられる。この撮像装置１１を用いる時には電子線検出
器９に設置されたニュウマティックドライブ方式の駆動
機構により電子線検出器９を光軸から外す。２段目投影
レンズ８ｂ下部には１段目検出器絞り１２ａ、２段目検
出器絞り１２ｂが設置されている。これらは４段階程度
に可動できる絞りであり、電子線回折図形のパターンや
丸穴など多種類のマスクパターンを持っており、試料マ
トリクスの結晶構造や入射方位等が様々に変化した場合
に対応可能となっている。

【００１６】走査透過像の取得は、偏向コイル１３によ
りプローブを試料５上で２次元的に走査し、それに同期
して電子線検出器９での信号を像強度に輝度変調して行
なう。この時、像強度はＡ／Ｄコンバータ１４の出力を
基にデジタルの画像ファイルとして記録される。一連の
操作における全てのレンズ、コイル、検出器の制御はＣ
ＰＵ１５がＤ／Ａコンバータ１６を介して行ない、イン
ターフェース１７を通じて操作者が条件を設定する。

【００１７】次に、走査透過像を結像するための光学系
と検出器絞りの使用方法について説明する。図２は試料
５を透過した電子線が対物後磁場レンズ７によって像面
２２に結像される様子を示したものである。ここで、プ
ローブの入射方向と平行に進行する透過電子線１９とそ
れと異なる方向に進行する回折電子線２０は対物後磁場
レンズ７によって進行方向が変えられる。後焦点面２１
では試料透過後に進行する方向が同じ電子線が１点に収
束する。すなわち、この後焦点面２１においては試料で
回折された角度に依存して電子線が分散する電子線回折
図形が結像される。

【００１８】後焦点面２１を通過した電子線は試料５を
物面としてそれに１対１に対応する像面２２を形成す
る。プローブの平行走査に伴い像面２２に結像される像
はプローブの走査と同期して平行移動し、後焦点面２１
に結像される像は移動しない。よって走査透過像を観察
する場合に、プローブ位置に依存する情報を抽出するた
めには、１段目投影レンズ８ａの焦点を後焦点面２１に
合わせ、後焦点面２１に結像される電子線回折図形を電
子線検出器９に結像する。さらに、２段目投影レンズ８
ｂを用いて１段目投影レンズ８ａの像面５０を拡大ある
いは縮小して電子線検出器９上に投影することによって
走査透過像の検出角度範囲を変えることができる。

【００１９】１段目検出器絞り１２ａは２段目投影レン
ズ８ｂ下部に設置してあり、特定の回折電子線をマスク
する働きをしている。この１段目検出器絞り１２ａによ
りマスクされた回折電子線５１は電子線検出器９には到
達せず、マスクされない回折電子線５２は到達するの
で、得られる走査透過像にはマスクされない回折電子線
５２のみの情報が選択的に反映されることになる。

【００２０】次に、電子線プローブが試料に入射した場
合に形成される電子線回折図形の特徴について説明す
る。透過電子顕微鏡を用いて電子線を試料に対して平行
に入射させて電子線回折図形を形成させた場合には、電
子線入射方向から見た結晶構造をフーリエ変換したもの
を２次元的に投影した図形が観察される。この図形は小
さなスポットが規則的に並んだ図形である。

【００２１】一方、図３のように電子線を収束させ電子
線プローブ２３を形成して試料５に入射した場合には、
透過電子線を中心として後焦点面２１にディスクが規則
的に並んだ図形が得られる。平行照射ではスポットであ
ったものが、収束された電子線プローブ２３の場合にデ
ィスクになるのは、電子線プローブ２３の開き角２４が
関連している。開き角２４とは電子線を電磁レンズで収
束した場合、仮想的に円錐状に収束された電子線の外形
線と光軸とのなす角度であり、最終的には収束絞りによ
って回折収差と球面収差とのバランスを取るように調整
される。このように収束電子線を用いた場合には電子線
回折図形はディスク形状となるので、検出器絞りのマス
クパターンはディスクが並んだパターンを用意する必要
がある。

【００２２】次に、検出器絞りのマスクパターンの決定
法について説明する。結晶試料のある晶帯軸と平行に電
子線を入射した場合には、後焦点面には透過電子線に対
応するディスクを中心として回転対称に回折ディスクが
並んだ図形が形成される。

【００２３】図４はダイアモンド型構造を持つ結晶に３
つの異なる結晶方位で同じ開き角の電子線プローブが入
射した場合に形成される電子線回折図形を表わした模式
図である。それぞれの電子線入射方向で回転対称性、デ
ィスク間の距離が異なっている。このため、１種類の絞
りマスクパターンでは対応不可能なので、４段程度の可
動絞りを切り替えて用いる、または検出器絞りを複数段
にして対応する必要がある。ただし、試料の種類に応じ
てその数だけマスクパターンが必要となるわけではな
い。その理由として例えば、結晶構造が同一の物質では
電子線回折図形のパターンが同一で、ディスク間の間隔
のみが異なっている。これは結晶単位胞の長さのみが異
なるからである。

【００２４】この場合には２段目投影レンズによって電
子線回折図形の倍率を変化させ、実際の回折図形とマス
クパターンが一致するようにすればよい。また例えば、
面心立方格子構造の〔００１〕入射の場合の電子線回折
図形のパターンと図４に示したダイアモンド構造の〔０
０１〕入射の場合の電子線回折図形のパターンは同一な
ので、上記と同様な方法で結晶単位胞の長さによるディ
スク間隔のずれだけを調整してやればよい。

【００２５】次に、電子線回折図形をマスクし、走査透
過像を観察した場合の効果について説明する。図５は結
晶性基板中に微量の不純物が存在している場合について
電子線回折図形強度のある方向の角度分布を示すもので
ある。ここで、基板の結晶構造をダイアモンド構造、電
子線の入射方向を〔００１〕と仮定している。不純物が
微量であることと、結晶性基板の晶帯軸に電子線が入射
しているため、電子線回折図形は透過電子線（０００）
および基板結晶からの強い回折（２２０），（４４０）
等が支配的であり、不純物からの回折電子線は図に示す
ように基板からの回折電子線の中に埋もれている。

【００２６】ここで、電子線回折図形の基板結晶に関す
る部分をマスクし走査透過像を観察すれば、基板以外の
不純物のコントラストが向上し、検出しやすくなる。こ
の方法は基板結晶からの回折電子線と不純物からのそれ
とが重複してしまう場合、例えば格子定数が同一で特定
の電子線入射方向での回折パターンが同一の場合には適
用不可能であるが、電子線入射方向を変化させる等によ
り適応可能な条件を探索することができる。

【００２７】次に、検出器絞りの構造について説明す
る。図６は回折図形マスク用のパターンが施された検出
器絞りの外観図である。マスクパターンは厚さ０．３か
ら０．１ｍｍ程度のモリブデン等の金属板でできた検出
器絞り板２６上に加工されており、透過および回折電子
線を除去するための電子線除去用板２８がブリッジ２９
によって検出器絞り板２６上に固定されている。検出器
絞り板２６は薄膜であり、絞りとしての強度を出すため
にねじ２７によって検出器絞りベース板２５に固定され
ている。図６に示した検出器絞りは電子線回折図形をマ
スクするためのパターンの一例であり、異なるパターン
が４種類程度並んでおり、手動あるいはエアー駆動によ
る出し入れにより可変できる。

【００２８】図７は検出器絞りの別のマスクパターンの
例である。構造としては図６の場合と同様で検出器絞り
板２６がねじ２７によって検出器絞りベース板２５に固
定されているものであり、検出器絞り板２６に丸穴３０
やスリット３１が加工されている。丸穴３０は特定の回
折電子線のみを通過させ、試料においてその方向に回折
を生じている部分を選択的に抽出する目的のためのマス
クパターンであり、スリット３１は回折電子線の特定の
１方向を選択的に抽出するためのマスクパターンであ
る。

【００２９】丸穴３０を用いた場合の効果としては、観
察目的とする部分からの回折電子線の後焦点面での位置
が既知である場合に、その位置に丸穴３０を合わせるこ
とによって観察目的とする部分のコントラストを向上さ
せることができる。例えば、丸穴３０を（１１１）回折
電子線位置に合わせることにより多結晶試料中で（１１
１）結晶方位を持った粒子のみを観察できる。この特定
結晶方位の観察はスリット３１を用いても可能であり、
この場合例えば（２００）と（−２００）の両方の回折
電子線を同時に選択できるので像コントラストが向上す
る。次に、電子線回折図形の検出器絞りおよび電子線検
出器への位置合わせの方法について説明する。

【００３０】図８は試料５を通過した電子線が２段目投
影レンズ８ｂによって拡大されて電子線検出器９に投影
される様子を示したものである。まず最初に、電子線検
出器９を光軸から外して撮像装置１１によって電子線回
折図形を観察する。この電子線回折図形を観察しながら
１段目検出器絞り１２ａを光軸に挿入し、微調整つまみ
によって電子線回折図形と１段目検出器絞り１２ａのマ
スクパターンとの位置合わせをする。次に電子線検出器
９を光軸に挿入し走査透過像を表示させる。

【００３１】低倍の走査透過像を表示させるとマスクパ
ターンの位置に走査透過像が表示されるので、１段目検
出器アライメントコイル１０ａおよび２段目検出器アラ
イメントコイル１０ｂを用いてマスクパターン上に表示
された走査透過像を像表示画面の中心と一致するように
調整する。これによって電子線回折図形の中心と電子線
検出器９との中心が一致することになる。１段目検出器
アライメントコイル１０ａおよび２段目検出器アライメ
ントコイル１０ｂは偏向比率が１：１の振り戻しになる
ように設定されており、電子線回折図形が電子線検出器
９上で平行に移動するようになっている。

【００３２】次に、左右２分割された電子線検出器を用
いて走査透過像を取得し、試料の結晶方位に関する情報
を効率よく抽出する方法を説明する。図９は左右２分割
した検出器の構造を示す上面図（ａ）と側面図（ｂ）で
ある。検出器は中心部に電子線を通過させるための穴が
あり、左右の検出器を隔離するための遮光板３６が配置
され、その左右に対称的に部品が組まれている。左右そ
れぞれの検出器はシンチレータ３２、ライトガイド３
３、光電子倍増管３４、プリアンプ３５から構成されて
いる。

【００３３】プリアンプ３５からの信号は左右独立に収
集され、割り算回路３７で処理される。割り算された信
号は光電子倍増管高電圧調整および直流電圧加算回路３
８に送られ、さらに画像表示装置３９によって走査透過
像として表示される。

【００３４】使用者は画像表示装置３９に表示された走
査透過像を観察しながら光電子倍増管高電圧調整および
直流電圧加算回路３８を調整し、観察像のコントラスト
を調整する。

【００３５】次に、左右２分割された電子線検出器を用
いて走査透過像を取得する利点について説明する。図１
０は電子線検出器９上に結像される電子線回折図形を模
式的に表わしたものである。電子線の入射方向が基板の
結晶方位と一致している場合には（０００）の透過電子
線を中心として左右の回折強度が同じになる。一方、電
子線の入射方向が基板の結晶方位と一致しない場合には
左右の回折強度が異なる。ここで、左右それぞれの回折
強度を独立に検出し、割り算を行なえば、結晶方位が一
致する場合にはコントラストが１に、一致しない場合に
は１以上となる（ただし、強度の大きい側を小さい側で
割った場合）。これを用いれば、ある特定の結晶方位か
らのずれの情報を画像化することができる。

【００３６】次に、電子線回折図形の左右検出器への合
わせ方法について説明する。まず、図８で説明した方法
と同様に電子線検出器９を光軸から外す。あるいはこの
左右２分割型の場合には中央の丸穴を電子線回折図形が
通過するように第２投影レンズ８ｂの電流励磁を調整す
る。この状態で撮像装置１１を用いて電子線回折図形の
目的とする結晶方位を合わせる。次に偏向コイルにラス
ターローテーション信号を付加し、試料面上で走査領域
を回転させる。この操作に伴って電子線回折図形は回転
するので電子線検出器９に対して電子線回折図形が左右
対称となるように調整する。最後に電子線検出器９を光
軸に戻し、走査透過像を観察して電子線回折図形と検出
器の中心との合わせを行なう。このようにして調整すれ
ば、ある特定の結晶方位からのずれの情報を走査透過像
として画像化できる。

【００３７】次に、マルチチャネル型検出器を用いて電
子線回折図形のパターンマスクや左右２分割で検出をす
る方法を説明する。図１１はマルチチャンネル型検出器
４０の模式図であり、左右２分割での検出を行なう場合
についての使用例である。図の１マスがそれぞれ１個の
チャンネルであり中央部を検出しないで、左右を独立に
割り算回路へ入力するように設定されている。これと同
様に回折図形のパターンマスクを行なうには、ある特定
のチャンネルを検出するように設定して行う。

【００３８】図１２は検出器絞りおよび検出器を取り付
けた真空フランジと鏡体との取り付け方法を表わす図で
ある。１段目および２段目検出器絞りは真空フランジ６
２の側面から光軸に挿入されるように配置され、電子線
検出器９の上部に配置される。真空フランジ６２は投影
レンズコイル６１下部の投影レンズ磁路６０の下磁路部
分に真空シールされて配置される。

【００３９】１段目検出器絞り駆動機構６３ａは真空シ
ールを介して大気側にあり外部からの制御によって検出
器絞りを駆動する。１段目検出器絞り駆動ロッド６４ａ
は１段目検出器絞り駆動機構６３ａからの駆動制御を検
出器絞りに伝達するものであり、その先端に１段目検出
器絞りベース板６５ａが取り付けられ、その上に１段目
検出器絞り板６６ａがネジで固定されている。

【００４０】１段目検出器絞り駆動ロッド６４ａ、１段
目検出器絞りベース板６５ａおよび１段目検出器絞り板
６６ａは一体となって１段目検出器絞り駆動機構６３ａ
からの駆動制御により光軸への並進移動をする。この並
進移動は４段階程度で段階的に駆動できるように調整し
てあり、１段目検出器絞り板６６に形成された複数のマ
スクパターンが段階的に選択できる。

【００４１】２段目検出器絞りは２段目検出器絞り駆動
機構６３ｂ、２段目検出器絞り駆動ロッド６４ｂ、２段
目検出器絞りベース板６５ｂ、２段目検出器絞り板６６
ｂから構成され、並進駆動機構等は１段目検出器絞りと
同様であり、１段目検出器絞りの下段に真空シールして
真空フランジ６２に固定されている。２段目検出器絞り
板６６ｂには１段目検出器絞り板６６ａとは異なるマス
クパターンが形成されており、２段目検出器絞り単独で
も使用可能である他に、１段目検出器絞りと２段目検出
器絞りとを組み合わせて使用することによって様々な応
用が可能となる。

【００４２】図１３は真空フランジへの検出器および検
出器絞りの取り付け方法および検出器絞りの微動機構を
表わす図である。電子線検出器は大気側にプリアンプ３
５が、真空側にシンチレータ３２、ライトガイド３３が
設置され、ハーメチック真空シールによって光電子倍増
管３４が設置されている。その上部に検出器絞りが配置
される。検出器絞りはべローズ７０によって真空シール
された検出器絞り微動用ロッド７１を介して真空外から
微動制御される。検出器絞り微動用ロッド７１の先端に
は検出器絞りベース板２５および検出器絞り板２６が設
置されている。

【００４３】検出器絞りの大気側には検出器絞り水平微
動つまみ７２、検出器絞り並進微動つまみ７３、検出器
絞り垂直微動つまみ７４が設置され、検出器絞り板２６
の光軸への軸調整を行うことができる。検出器絞り並進
微動つまみ７３はその内部に歯車７５および回転並進変
換用ギア７６が設置されており、並進微動つまみ７３の
回転運動を並進運動へ変換して検出器絞り微動用ロッド
７１を駆動させている。検出器絞り並進微動つまみ７
３、検出器絞り垂直微動つまみ７４は直接的に検出器絞
り微動用ロッド７１につまみを押し当てる形で設置され
ており、てこの原理によって検出器絞り微動用ロッド７
１を微動させる。検出器絞り微動用ロッド７１はばねを
内蔵した検出器絞り微動用ロッド押さえ７７によって常
にテンションがかけられており、検出器絞り並進微動つ
まみ７３、検出器絞り垂直微動つまみ７４からの推進力
とのバランスを保ち、検出器絞り微動用ロッド７１の安
定を保っている。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、電子線検出器の上段に
検出器絞りを設置し、その絞りを用いて試料マトリクス
からの回折電子線をマスクすることによって、走査透過
像における試料マトリクス以外の欠陥、不純物が高コン
トラストで観察できるようになる。また、丸穴やスリッ
ト状のマスクパターンを用いれば、特定の結晶方位に配
向した粒子のコントラストを向上できる。左右２分割し
た検出器を用い、左右それぞれの信号を割り算すること
によって試料マトリクスからの結晶方位のずれを走査透
過像におけるコントラストの違いとして画像化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の走査電子顕微鏡装置の構成
を示す概略縦断面図。

【図２】対物レンズによる像面、後焦点面の形成を示す
縦断面図。

【図３】電子線プローブを用いて形成した電子線回折図
形を示す斜視図。

【図４】ダイアモンド型構造を持つ結晶の電子線入射方
位による電子線回折図形の違いを示す説明図。

【図５】（ａ）基板中に不純物を含む試料の電子線回折
図形の強度分布図。 （ｂ）（ａ）の枠内の拡大図。

【図６】検出器絞り構造の第１の例を示す上面図。

【図７】検出器絞り構造の第２の例を示す上面図。

【図８】検出器アライメントコイルによる電子線回折図
形と電子線検出器との位置合わせの方法を示す縦断面
図。

【図９】左右２分割型電子線検出器の構成を示す上面図
および側面図。

【図１０】結晶方位による電子線回折図形の強度分布の
違いを示す説明図。

【図１１】マルチチャネル型電子線検出器を用いて左右
２分割で電子線強度を検出する方法を示す上面図。

【図１２】検出器絞りを取り付けた真空フランジと鏡体
磁路との取り付け方法を示す側面図および上面図。

【図１３】真空フランジへの検出器および検出器絞りの
取り付け方法および検出器絞りの微動機構を示す斜視
図。

【符号の説明】

１…電子線源、２ａ…１段目静電レンズ、２ｂ…２段目
静電レンズ、２ｃ…３段目静電レンズ、３ａ…１段目収
束レンズ、３ｂ…２段目収束レンズ、４…対物前磁場レ
ンズ、５…試料、６…収束絞り、７…対物後磁場レン
ズ、８ａ…１段目投影レンズ、８ｂ…２段目投影レン
ズ、９…電子線検出器、１０ａ…１段目検出器アライメ
ントコイル、１０ｂ…２段目検出器アライメントコイ
ル、１１…撮像装置、１２ａ…１段目検出器絞り、１２
ｂ…２段目検出器絞り、１３…偏向コイル、１４…Ａ／
Ｄコンバータ、１５…ＣＰＵ、１６…Ｄ／Ａコンバー
タ、１７…インターフェース、１８…プリアンプ、１９
…透過電子線、２０…回折電子線、２１…後焦点面、２
２…像面、２３…電子線プローブ、２４…開き角、２５
…検出器絞りベース板、２６…検出器絞り板、２７…ね
じ、２８…電子線除去用板、２９…ブリッジ、３０…丸
穴、３１…スリット、３２…シンチレータ、３３…ライ
トガイド、３４…光電子倍増管、３５…プリアンプ、３
６…遮光板、３７…割り算回路、３８…光電子倍増管高
電圧調整および直流電圧加算回路、３９…画像表示装
置、４０…マルチチャンネル型電子線検出器、５０…１
段目投影レンズの像面、５１…マスクされた回折電子
線、６０…投影レンズ磁路、６１…投影レンズコイル、
６２…真空フランジ、６３ａ…１段目検出器絞り駆動機
構、６３ｂ…２段目検出器絞り駆動機構、６４ａ…１段
目検出器絞り駆動ロッド、６４ｂ…２段目検出器絞り駆
動ロッド、６５ａ…１段目検出器絞りベース板、６５ｂ
…２段目検出器絞りベース板、６６ａ…１段目検出器絞
り板、６６ｂ…２段目検出器絞り板、７０…べローズ、
７１…検出器絞り微動用ロッド、７２…検出器絞り水平
微動つまみ、７３…検出器絞り並進微動つまみ、７４…
検出器絞り垂直微動つまみ、７５…歯車、７６…回転並
進変換用ギア、７７…検出器絞り微動用ロッド押さえ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市橋 幹雄 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 砂子沢 成人 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 佐藤 雄司 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 (72)発明者 橋本 ▲隆▼仁 茨城県ひたちなか市市毛882番地 株式会 社日立製作所計測器事業部内 Ｆターム(参考） 5C033 BB01 EE05 EE06 NN03 NP03 SS03 SS04 SS07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子源より発生した電子線を１段以上の静
   電レンズによって所定の電圧まで加速し、１段以上の収
   束レンズと対物レンズによって微小な電子線プローブを
   形成し、１段以上の偏向コイルによって上記プローブを
   試料面上で２次元に走査し、試料によって散乱された電
   子線強度を上記偏向コイルの走査と同期して検出し、上
   記電子線強度を輝度に変調して走査透過像を得る電子顕
   微鏡において、検出器上に設置した可動絞りによって検
   出する電子線のうち特定の電子線をマスクし、試料マト
   リクス以外の情報を抽出することを特徴とする走査電子
   顕微鏡。
2. 【請求項２】請求項１記載の走査透過像の取得におい
   て、検出器上に設置した可動絞りが電子線入射方向に依
   存する電子線回折パターンに対応する複数のパターンを
   有することを特徴とする走査電子顕微鏡。
3. 【請求項３】請求項１記載の走査透過像の取得におい
   て、検出器上に設置する可動絞りを複数段有することを
   特徴とする走査電子顕微鏡。
4. 【請求項４】請求項３記載の複数段の絞りに対して、回
   折スポットがマスク位置に一致するように回折図形の倍
   率を変化させるための１段以上の電磁レンズを有するこ
   とを特徴とする走査電子顕微鏡。
5. 【請求項５】請求項１記載の走査透過像の取得におい
   て、電子線回折図形と電子線検出器との中心が一致する
   ように電子線回折図形を２次元的に移動させるための１
   段以上の偏向コイルを有することを特徴とする走査電子
   顕微鏡。
6. 【請求項６】請求項１記載の走査透過像の取得におい
   て、電子線検出器としてマルチチャンネル型の検出器を
   用いることを特徴とする走査電子顕微鏡。
7. 【請求項７】請求項１記載の走査透過像の取得におい
   て、検出器上に投影される電子線回折図形の中心を基準
   としてその左右半分ごとの強度をそれぞれ独立に検出
   し、結晶性試料マトリクスとの結晶方位のずれを画像コ
   ントラストとして検出することを特徴とする走査電子顕
   微鏡。
8. 【請求項８】請求項１記載の電子顕微鏡の制御および画
   像の解析において、グラフィカルユーザーインターフェ
   ースのオペレーティングシステムを有するコンピュータ
   を用いることを特徴とする走査電子顕微鏡。