特許 6228870 検出器および荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6228870

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】検出器および荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/244 20060101AFI20171030BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/244

   H01J37/28 C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-51170(P2014-51170)

(22)【出願日】2014年3月14日

(65)【公開番号】特開2015-26596(P2015-26596A)

(43)【公開日】2015年2月5日

【審査請求日】2016年11月18日

(31)【優先権主張番号】特願2013-128577(P2013-128577)

(32)【優先日】2013年6月19日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】金子 武司

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２６１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２９２２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−０３８８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３７８０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ３７／００−３７／０２

３７／０５

３７／０９−３７／１８

３７／２１

３７／２４−３７／２４４

３７／２５２−３７／２９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

荷電粒子線の照射により試料で散乱された散乱荷電粒子線を検出し、前記試料を透過した透過荷電粒子線を通過させる検出器であって、
前記透過荷電粒子線を通過させるための第１貫通孔が設けられ、前記散乱荷電粒子線を光に変換するシンチレーターと、
前記シンチレーターで発生した光を第１開口から入射させて第２開口から射出する管部と、
前記第２開口から射出された光を導くライトガイドと、
前記ライトガイドで導かれた光を検出する光検出部と、
を含み、
前記管部には、前記透過荷電粒子線を通過させるための第２貫通孔が設けられている、検出器。

【請求項2】

請求項１において、
前記管部の内面は、鏡面である、検出器。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記シンチレーターは、前記管部と接しており、
前記管部は、導電性を有している、検出器。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記シンチレーターは、前記ライトガイドとキャップ部とで挟まれることにより固定されている、検出器。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の検出器を含む荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検出器および荷電粒子線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）の暗視野像検出器は、試料で散乱された電子（散乱電子）を検出して暗視野像を得るための検出器である。暗視野像検出器には、一般的に、電子線の入射により光を発するシンチレーターが用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１には、セラミックシンチレーター、光電子増倍管、およびライトガイドを備えた暗視野像検出器が開示されている。特許文献１の暗視野像検出器では、セラミックシンチレーター、およびライトガイドには、試料で散乱されずに透過した電子（透過電子）を通過させるための貫通孔が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２６１５２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に記載の暗視野像検出器では、ライトガイドに貫通孔が設けられているため、セラミックシンチレーターの貫通孔の近傍で発生した光が、ライトガイドの貫通孔から外部に射出されてしまう場合がある。この結果、特許文献１に記載の暗視野像検出器では、セラミックシンチレーターの貫通孔の近傍で発生した光が光電子増倍管に効率よく転送されないという問題が生じる。

【0006】

図１３は、ライトガイドに貫通孔が設けられている暗視野像検出器の結晶シンチレーターのＳＴＥＭ像である。ここで、ライトガイドは、円柱状のガラスである。図１３に示すＳＴＥＭ像の中央の暗い部分（円の部分）が、結晶シンチレーターの貫通孔に対応する。図１３に示すように、セラミックシンチレーターの貫通孔の近傍では、光にむらがみられる。この光のむらは、ライトガイドの貫通孔に起因する光のむらであり、シンチレーターで発生した光がライトガイドに効率よく転送されていないことを示している。

【0007】

シンチレーターで発生した光が効率よく光検出部（光電子増倍管）に転送されないと、光検出部に入射する光の量が減少し、検出感度が低下してしまう。

【0008】

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、シンチレーターで発生した光を効率よく光検出部に転送して、高い検出感度を有することができる検出器を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記検出器を含む荷電粒子線装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本発明に係る検出器は、
荷電粒子線の照射により試料で散乱された散乱荷電粒子線を検出し、前記試料を透過した透過荷電粒子線を通過させる検出器であって、
前記透過荷電粒子線を通過させるための第１貫通孔が設けられ、前記散乱荷電粒子線を光に変換するシンチレーターと、
前記シンチレーターで発生した光を第１開口から入射させて第２開口から射出する管部
と、
前記第２開口から射出された光を導くライトガイドと、
前記ライトガイドで導かれた光を検出する光検出部と、
を含み、
前記管部には、前記透過荷電粒子線を通過させるための第２貫通孔が設けられている。

【0010】

このような検出器によれば、管部に透過電子を通過させるための第２貫通孔が設けられているため、例えばライトガイドに貫通孔が設けられている場合と比べて、シンチレーターで発生した光を効率よく光検出部に転送することができる。したがって、高い検出感度を有することができる。

【0011】

（２）本発明に係る検出器において、
前記管部の内面は、鏡面であってもよい。

【0012】

このような検出器によれば、管部において、光を効率よく伝搬させることができる。

【0013】

（３）本発明に係る検出器において、
前記シンチレーターは、前記管部と接しており、
前記管部は、導電性を有していてもよい。

【0014】

このような検出器によれば、シンチレーターの帯電を防ぐことができる。

【0015】

（４）本発明に係る検出器において、
前記シンチレーターは、前記ライトガイドとキャップ部とで挟まれることにより固定されていてもよい。

【0016】

このような検出器によれば、シンチレーターを容易に交換することができる。

【0017】

（５）本発明に係る走査透過電子顕微鏡は、
本発明に係る検出器を含む。

【0018】

このような走査透過電子顕微鏡によれば、本発明に係る検出器を含むため、良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態に係る検出器を模式的に示す断面図。

【図2】第１実施形態に係る検出器を模式的に示す図。

【図3】第１実施形態に係る検出器の管部を模式的に示す斜視図。

【図4】第１実施形態に係る検出器のキャップ部を模式的に示す斜視図。

【図5】管部に貫通孔が設けられている暗視野像検出器の結晶シンチレーターのＳＴＥＭ像。

【図6】第１実施形態に係る検出器の製造方法を模式的に示す断面図。

【図7】第２実施形態に係る荷電粒子線装置を模式的に示す断面図。

【図8】参考例に係る検出器を模式的に示す断面図。

【図9】第３実施形態に係る検出器を模式的に示す断面図。

【図10】第３実施形態に係る検出器を含んで構成された荷電粒子線装置の構成を示す図。

【図11】パイプを有さない検出器において、電子線をスキャン中に、検出器の下に蛍光板が有る場合と、検出器の下に蛍光板が無い場合と、を繰り返して撮像したＳＴＥＭ像。

【図12】パイプを有する検出器において、電子線をスキャン中に、検出器の下に蛍光板が有る場合と、検出器の下に蛍光板が無い場合と、を繰り返して撮像したＳＴＥＭ像。

【図13】ライトガイドに貫通孔が設けられている暗視野像検出器の結晶シンチレーターのＳＴＥＭ像。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

【0021】

１． 第１実施形態
１．１． 検出器
まず、第１実施形態に係る検出器について図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る検出器１００を模式的に示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る検出器１００を模式的に示す図である。図２は、検出器１００を電子線の入射方向から見た図である。なお、図２では、便宜上、筒体５０、キャップ部６０の図示を省略している。また、図１は、図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【0022】

検出器１００は、荷電粒子線の照射により試料で散乱（後方散乱）された散乱荷電粒子線を検出し、試料を透過した透過荷電粒子線を通過させる検出器である。ここで、荷電粒子線とは、電子線、およびイオン線等の電荷を帯びた粒子線である。また、散乱荷電粒子線とは、荷電粒子線の照射により試料で後方散乱された荷電粒子である。また、透過荷電粒子線とは、試料で散乱されずに透過した荷電粒子線である。

【0023】

本実施形態では、検出器１００が走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）の暗視野像検出器である例について説明する。具体的には、検出器１００は、図１に示すように、電子線の照射により試料で散乱された散乱電子ＥＢ_２を検出し、試料を透過した透過電子ＥＢ_１を通過させる。

【0024】

検出器１００は、図１に示すように、シンチレーター１０と、管部２０と、ライトガイド３０と、光検出部４０と、筒体５０と、キャップ部６０と、を含んで構成されている。

【0025】

シンチレーター１０は、散乱電子ＥＢ_２を光に変換する。シンチレーター１０は、例えば単結晶のシンチレーターである。単結晶のシンチレーター１０の材質は、例えば、ＹＡＰ：Ｃｅ（Ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）、ＹＡＧ：Ｃｅ（Ｙｔｔｒｉｕｍ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｇａｒｎｅｔ）、ＬＳＯ：Ｃｅ（Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ）等である。なお、シンチレーター１０は、粉末のシンチレーターであってもよい。シンチレーター１０として粉末のシンチレーターを用いる場合、例えば、ガラス板や、アクリル樹脂の板に粉末のシンチレーターを塗布したものを用いる。粉末のシンチレーターの材質は、例えば、Ｐ２２（ＺｎＳ：Ｃｕ）、Ｐ４３（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）、Ｐ４６（Ｙ_２Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）、Ｐ４７（Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ）、粉末ＬＳＯ：Ｃｅ（Ｌｕ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ）等である。

【0026】

シンチレーター１０は、図２に示すように、環状に設けられている。シンチレーター１０には、透過電子ＥＢ_１を通過させるための貫通孔１２が設けられている。貫通孔１２は、透過電子ＥＢ_１の進行方向に沿って設けられている。貫通孔１２は、管部２０内の空間２１と連通している。シンチレーター１０は、図１に示すように、透過電子ＥＢ_１の進行方向に対して、所定の角度（例えば４５度）傾いて配置されている。

【0027】

シンチレーター１０の表面は、例えば、導電膜（図示せず）で覆われている。これにより、シンチレーター１０の帯電を防ぐことができる。導電膜としては、例えば、アルミニウム膜等の金属膜、カーボン膜等を用いることができる。

【0028】

管部２０は、シンチレーター１０とライトガイド３０との間に設けられている。図３は、管部２０を模式的に示す斜視図である。管部２０は、図３に示すように、第１開口２２と、第２開口２４と、空間２１と、を有している。管部２０は、シンチレーター１０で発生した光を第１開口２２から入射させて第２開口２４から射出する。第１開口２２上には、図１に示すように、シンチレーター１０が配置されている。管部２０とシンチレーター１０とは、図示の例では、接している。第２開口２４上には、ライトガイド３０が配置されている。図示の例では、管部２０とライトガイド３０とは接している。

【0029】

なお、図示はしないが、管部２０の内部の空間２１にライトガイド３０の一部が挿入されていてもよい。この場合、ライトガイド３０は、管部２０の貫通孔２６を塞がないように配置される。

【0030】

管部２０は、円筒の両端部を、該円筒の中心軸に対して所定の角度（例えば４５度）で切断した形状を有している。すなわち、管部２０の第１開口２２および第２開口２４は、管部２０の中心軸に対して所定の角度（例えば４５度）傾いた開口である。

【0031】

管部２０の内部の空間２１は、例えば空洞である。空間２１は、シンチレーター１０で発生した光を導くための導光路として機能する。管部２０の内面（空間２１を規定する面）は、例えば鏡面である。

【0032】

管部２０には、透過電子ＥＢ_１を通過させるための貫通孔２６が設けられている。貫通孔２６は、図示の例では、管部２０の側面に設けられている。貫通孔２６は、空間２１に連通している。透過電子ＥＢ_１は、シンチレーター１０の貫通孔１２を通って空間２１に入射し、貫通孔２６から射出される。

【0033】

管部２０の材質は、例えば、アルミニウム等の金属である。管部２０は、導電性を有していることが望ましい。これにより、シンチレーター１０の帯電を防ぐことができる。

【0034】

ライトガイド３０は、管部２０の第２開口２４から射出された光を光検出部４０に導く。ライトガイド３０の形状は、例えば、柱状である。ライトガイド３０は、図示の例では、円柱の一方の端部を該円柱の中心軸に対して所定の角度（例えば４５度）で切断した形状を有している。図示はしないが、ライトガイド３０の形状は、円柱であってもよい。

【0035】

ライトガイド３０の材質は、例えば、ガラス、アクリル樹脂等である。ライトガイド３０は、例えば、柱状のガラスの側面に金属膜（アルミニウム膜）が形成された構造を有していてもよい。なお、ライトガイド３０は、図示はしないが、複数の光ファイバーを束ねた構造を有していてもよい。

【0036】

検出器１００では、管部２０およびライトガイド３０は、シンチレーター１０で発生した光を光検出部４０に導くための部材として機能する。図示の例では、管部２０の中心軸およびライトガイド３０の中心軸は、透過電子ＥＢ_１の進行方向に対して垂直な軸である。すなわち、管部２０およびライトガイド３０における光の伝搬方向は、透過電子ＥＢ_１の進行方向に対して垂直な方向である。

【0037】

光検出部４０は、ライトガイド３０で導かれた光を検出する。光検出部４０は、シンチレーター１０で発生し、管部２０およびライトガイド３０を介して、光検出部４０に入射
する光を検出する。光検出部４０は、ライトガイド３０の端面に接続されている。光検出部４０は、例えば、光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏ Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ Ｔｕｂｅ、ＰＭＴ）である。光電子増倍管とは、光電効果を利用して光エネルギーを増幅して電気エネルギーに変換する光検出器である。

【0038】

筒体５０は、シンチレーター１０、管部２０、ライトガイド３０、および光検出部４０を収容する部材である。筒体５０は、電子線ＥＢ_１、ＥＢ_２を通過させるための窓部５２を有している。筒体５０は、さらに、シンチレーター１０の貫通孔１２および管部２０の貫通孔２６を通過した透過電子ＥＢ_１を通過させるための窓部５４を有している。筒体５０は、例えば、導電性を有している。筒体５０の材質は、例えば、アルミニウム等の金属である。

【0039】

キャップ部６０は、シンチレーター１０を固定するための部材である。図４は、キャップ部６０を模式的に示す斜視図である。キャップ部６０は、図４に示すように、円筒の一方の端部を該円筒の中心軸に対して所定の角度（例えば４５度）で切断した形状を有している。キャップ部６０の端面は、図１の例では、シンチレーター１０に接している。キャップ部６０には、電子線ＥＢ_１，ＥＢ_２を通過させるための貫通孔６４が設けられている。

【0040】

検出器１００では、シンチレーター１０は、キャップ部６０と管部２０とで挟まれることで固定されている。キャップ部６０は、ピン（ネジ）６２によって筒体５０に固定されている。キャップ部６０は、アルミニウム等の導電性を有する材料で構成されている。これにより、シンチレーター１０の帯電を防ぐことができる。

【0041】

第１実施形態に係る検出器１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0042】

検出器１００では、管部２０は、シンチレーター１０で発生した光を第１開口２２から入射させて第２開口２４から射出し、管部２０には、透過電子ＥＢ_１を通過させるための貫通孔２６が設けられている。これにより、例えばライトガイドに貫通孔が設けられている場合と比べて、シンチレーター１０で発生した光を効率よく光検出部４０に転送することができる。したがって、検出器１００は、高い検出感度を有することができる。

【0043】

図５は、管部２０に貫通孔２６が設けられている暗視野像検出器の結晶シンチレーターのＳＴＥＭ像である。図５に示すＳＴＥＭ像の中央の暗い部分（円の部分）が、結晶シンチレーターの貫通孔に対応する。図５に示すように、セラミックシンチレーターの貫通孔の近傍では光のむら（図９参照）が見られない。このことから、検出器１００は、シンチレーター１０で発生した光を、例えば管部を設けずにライトガイドに貫通孔を設けた場合と比べて、効率よく光検出部４０に転送することができることがわかる。

【0044】

例えば管部を設けずにライトガイドに貫通孔を設けた場合には、ライトガイドの貫通孔が、シンチレーターの貫通孔の近傍で発生した光を外部に導く経路となる。これに対して、検出器１００では、シンチレーター１０とライトガイド３０との間に、貫通孔２６を設けた管部２０が配置されている。そのため、シンチレーター１０の貫通孔１２の近傍で発生した光は、一部は管部２０の貫通孔２６を通って外部に射出されるものの、大部分は空間２１を通ってライトガイド３０に入射する。すなわち、検出器１００では、上記のようなシンチレーター１０の貫通孔１２の近傍で発生した光を外部に導く経路ができない。したがって、検出器１００では、シンチレーターで発生した光を効率よく光検出部４０に転送することができる。

【0045】

検出器１００では、管部２０の内面は、鏡面である。これにより、管部２０において、
光を効率よく伝搬させることができる。

【0046】

検出器１００では、シンチレーター１０は、管部２０と接しており、管部２０は、導電性を有している。これにより、シンチレーター１０の帯電を防ぐことができる。

【0047】

検出器１００では、シンチレーター１０は、ライトガイド３０とキャップ部６０とで挟まれることにより固定されている。これにより、検出器１００では、シンチレーター１０の装着や取り外しを容易化できる。したがって、検出器１００では、例えばシンチレーター１０を容易に交換することができる。

【0048】

１．２． 検出器の製造方法
次に、第１実施形態に係る検出器の製造方法について図面を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態に係る検出器１００の製造方法を模式的に示す断面図である。

【0049】

図６に示すように、光検出部４０、ライトガイド３０、および管部２０を筒体５０に収容する。なお、管部２０にはあらかじめ貫通孔２６を形成する。

【0050】

図１に示すように、管部２０の端面上にシンチレーター１０を配置してキャップ部６０を筒体５０に挿入する。そして、シンチレーター１０をキャップ部６０と管部２０とで挟んで固定する。このとき、シンチレーター１０の貫通孔１２と管部２０の貫通孔２６とが、透過電子ＥＢ_１の進行方向からみて重なるように固定する。

【0051】

以上の工程により、検出器１００を製造することができる。

【0052】

２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る荷電粒子線装置について図面を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態に係る荷電粒子線装置１の構成を示す図である。ここでは、荷電粒子線装置１が、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）である例について説明する。

【0053】

荷電粒子線装置１は、図７に示すように、本発明に係る検出器を含んで構成されている。ここでは、荷電粒子線装置１が、本発明に係る検出器として検出器１００（暗視野像検出器）を含んで構成されている場合について説明する。

【0054】

荷電粒子線装置１は、さらに、電子線源２と、照射レンズ（コンデンサーレンズ）３と、走査コイル４と、対物レンズ５と、投影レンズ６と、明視野像検出器７と、を含んで構成されている。

【0055】

電子線源２は、電子線ＥＢを発生させる。電子線源２は、陰極から放出された電子を陽極で加速し電子線ＥＢを放出する。加速電圧は特に限定されず、例えば２００ｋＶである。電子線源２としては、公知の電子銃を用いることができる。電子線源２として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。

【0056】

集束レンズ３は、電子線源２の後段（電子線ＥＢの下流側）に配置されている。集束レンズ３は、電子線源２で発生した電子線ＥＢを集束させるためのレンズである。集束レンズ３は、図示はしないが、多段に構成されていてもよい。

【0057】

走査コイル４は、集束レンズ３の後段に配置されている。走査コイル４は、集束レンズ３および対物レンズ５により集束された電子線ＥＢ（電子プローブ）を試料Ｓ上で走査する。

【0058】

対物レンズ５は、走査コイル４の後段に配置されている。対物レンズ５は、電子線ＥＢを集束して試料Ｓに照射するためのレンズである。

【0059】

試料Ｓは、試料ホルダー（図示せず）によって支持されており、試料ステージによって試料室における位置決めが行われる。試料ステージは、例えば、試料Ｓの水平移動、上下移動、回転、傾斜などの動作を行うことができる。

【0060】

投影レンズ６は、対物レンズ５の後段に配置されている。投影レンズ６は、対物レンズ５の像面もしくは後方焦点面（回折面）を投影して検出器１００上または明視野像検出器７上に結像するためのレンズである。

【0061】

検出器１００は、投影レンズ６の後段に配置されている。なお、検出器１００の位置は、試料Ｓよりも後段（後方）であれば特に限定されない。検出器１００は、暗視野像検出器として機能している。検出器１００は、試料Ｓで散乱された散乱電子ＥＢ_２を検出する。なお、試料Ｓで散乱されずに透過した透過電子ＥＢ_１は、検出器１００を通過して明視野像検出器７に入射する。

【0062】

明視野像検出器７は、検出器１００の後段（後方）に配置されている。明視野像検出器７は、検出器１００を通過した透過電子ＥＢ_１を検出する。明視野像検出器７は、例えば、シンチレーターおよび光電子増倍管を含んで構成されている。

【0063】

次に、荷電粒子線装置１の動作について説明する。

【0064】

荷電粒子線装置１では、電子線源２から所定の加速電圧で加速されて放出された電子線ＥＢは、集束レンズ３および対物レンズ５によって集束され試料Ｓに照射される。このとき、細く集束された電子線ＥＢを、走査コイル４を用いて試料Ｓ上で走査する。

【0065】

試料Ｓに電子線ＥＢが照射されると、試料Ｓで散乱された散乱電子ＥＢ_２および試料Ｓで散乱されずに透過した透過電子ＥＢ_１は、投影レンズ６を介して、検出器１００の筒体５０の窓部５２に入射する。

【0066】

窓部５２に入射した散乱電子ＥＢ_２は、キャップ部６０の貫通孔６４を通過して、シンチレーター１０に入射する。

【0067】

シンチレーター１０に入射した散乱電子ＥＢ_２は、シンチレーター１０で光に変換される。シンチレーター１０で発生した光は、管部２０の第１開口２２から入射し、空間２１を通って管部２０の第２開口２４から射出される。そして、第２開口２４から射出された光は、ライトガイド３０によって光検出部４０に導かれ、光検出部４０で検出される。

【0068】

光検出部４０は、入射した光を増幅して電気エネルギーに変換し、電気信号として出力する。荷電粒子線装置１では、この電気信号を、走査コイル４における走査信号と同期させて、画像（暗視野像）を生成する。

【0069】

一方、窓部５２に入射した透過電子ＥＢ_１は、検出器１００を通過する。具体的には、透過電子ＥＢ_１は、筒体５０の窓部５２、キャップ部６０の貫通孔６４、シンチレーター１０の貫通孔１２、管部２０の第１開口２２、空間２１、管部２０の貫通孔２６、筒体５０の窓部５４を通過する。検出器１００を通過した透過電子ＥＢ_１は、明視野像検出器７で検出される。

【0070】

荷電粒子線装置１では、明視野像検出器７で検出された検出結果に基づいて、画像（明視野像）を生成する。

【0071】

荷電粒子線装置１では、高い検出感度を有することができる検出器１００を含んで構成されている。したがって、荷電粒子線装置１は、良好な画像（暗視野像）を得ることができる。

【0072】

なお、参考例として、キャップ部６０を備えた検出器の他の形態について説明する。図８は、参考例に係る検出器２００の一例を示す断面図である。

【0073】

検出器２００では、粉末のシンチレーター１０が塗布された基板（ガラス基板やアクリル樹脂基板）２１０をキャップ部６０およびライトガイド３０で挟むことにより固定している。これにより、検出器２００では、粉末のシンチレーター１０を容易に交換することができる。なお、検出器２００では、ライトガイド３０に貫通孔３２が設けられているが、図示はしないが、上述した検出器１００と同様に管部２０を設けて、管部２０に貫通孔２６を形成してもよい。

【0074】

３． 第３実施形態
まず、第３実施形態に係る検出器について図面を参照しながら説明する。図９は、第３実施形態に係る検出器３００を模式的に示す断面図である。以下、第３実施形態に係る検出器３００において、上述した第１実施形態に係る検出器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0075】

検出器３００では、図９に示すように、筒体５０の窓部５４と連通するパイプ３１０が設けられている。

【0076】

パイプ３１０は、筒体５０の外面５６に設けられている。パイプ３１０の形状は、例えば、円筒であり、中心軸が透過電子ＥＢ_１の光軸に沿うように設けられる。パイプ３１０は、筒体５０の外側に向かって延在している。パイプ３１０は、アルミニウム等の導電性を有する材料で構成されている。これにより、帯電を防ぐことができる。パイプ３１０の材質は、例えば、筒体５０の材質と同じである。パイプ３１０の孔径は、例えば、窓部５４の孔径と同じである。

【0077】

透過電子ＥＢ_１は、筒体５０の窓部５２から入射し、キャップ部６０の貫通孔６４、シンチレーター１０の貫通孔１２、管部２０の第１開口２２、空間２１、管部２０の貫通孔２６、筒体５０の窓部５４、パイプ３１０を通過して射出される。

【0078】

図１０は、第３実施形態に係る検出器３００を含んで構成された荷電粒子線装置１Ｄの構成を示す図である。以下、第３実施形態に係る荷電粒子線装置１Ｄにおいて、上述した第２実施形態に係る荷電粒子線装置１の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0079】

荷電粒子線装置１では、図１０に示すように、検出器３００を通過した透過電子ＥＢ_１は、蛍光板８に照射される。蛍光板８は、透過電子ＥＢ_１が照射されることにより、発光する。この蛍光板８からの光Ｌの一部は検出器３００の筒体５０の窓部５４に向かって進行するが、検出器３００ではパイプ３１０が設けられているため、光Ｌが窓部５４から検出器３００内に入ることを抑制することができる。なお、光Ｌが窓部５４から検出器３００内に入ることを抑制する効果を高めるためには、パイプ３１０の長さ（透過電子ＥＢ_１の光軸に沿う方向の大きさ）は、長いことが望ましい。

【0080】

図１１は、パイプ３１０を有さない検出器（例えば図１に示す検出器１００）において、電子線ＥＢをスキャン中に、検出器の下に蛍光板８が有る場合と、検出器の下に蛍光板８が無い場合と、を繰り返して撮像したＳＴＥＭ像である。図１１に示す（ａ）の範囲は、検出器の下に蛍光板８が有る場合であり、（ｂ）の範囲は検出器の下に蛍光板８が無い場合である。

【0081】

図１１に示すように、パイプ３１０を有さない検出器では、検出器の下に蛍光板８が有る場合と、検出器の下に蛍光板８が無い場合とでは、ＳＴＥＭ像の輝度（信号量）の差が大きいことがわかる。

【0082】

図１２は、パイプ３１０を有する検出器（例えば検出器３００）において、電子線ＥＢをスキャン中に、検出器の下に蛍光板８が有る場合と、検出器の下に蛍光板８が無い場合と、を繰り返して撮像したＳＴＥＭ像である。図１２に示す（ａ）の範囲は、検出器の下に蛍光板８が有る場合であり、（ｂ）の範囲は検出器の下に蛍光板８が無い場合である。

【0083】

図１２に示すように、パイプ３１０を有する検出器では、検出器の下に蛍光板８が有る場合と、検出器の下に蛍光板８が無い場合とでは、図１１に示す例と比べて、ＳＴＥＭ像の輝度（信号量）の差が小さいことがわかる。これは、窓部５４にパイプ３１０が設けられているため、蛍光板で発生した光が窓部５４から検出器内に入ることを抑制することができるためと考えられる。

【0084】

検出器３００では、筒体５０の窓部５４と連通するパイプ３１０が設けられているため、筒体５０の窓部５４から光が検出器３００内に入ることを抑制することができる。これにより、Ｓ／Ｎの良いＳＴＥＭ像の取得が可能となる。

【0085】

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

【符号の説明】

【0086】

１，１Ｄ…荷電粒子線装置、２…電子線源、３…集束レンズ、４…走査コイル、５…対物レンズ、６…投影レンズ、７…明視野像検出器、８…蛍光板、１０…シンチレーター、１２…貫通孔、２０…管部、２１…空間、２２…第１開口、２４…第２開口、２６…貫通孔、３０…ライトガイド、３２…貫通孔、４０…光検出部、５０…筒体、５２…窓部、５４…窓部、５６…外面、６０…キャップ部、６４…貫通孔、１００，２００…検出器、２１０…基板、３００…検出器、３１０…パイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】