特許 7307768 走査電子顕微鏡および対物レンズ

(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】

(24)【登録日】2023-07-04

(45)【発行日】2023-07-12

(54)【発明の名称】走査電子顕微鏡および対物レンズ

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/141 20060101AFI20230705BHJP

   H01J 37/28 20060101ALI20230705BHJP

   H01J 37/18 20060101ALI20230705BHJP

   H01J 37/244 20060101ALI20230705BHJP

【ＦＩ】

H01J37/141 A

H01J37/28 B

H01J37/18

H01J37/244

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021113476

(22)【出願日】2021-07-08

(65)【公開番号】P2023009854

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2022-09-08

(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

(74)【代理人】

【識別番号】100161540

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 良伸

(72)【発明者】

【氏名】中村 元弘

(72)【発明者】

【氏名】小林 剛之

【審査官】大門 清

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０７５２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９９６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４６８９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／００ － ３７／３６

Ｈ０１Ｊ ３７／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子線を放出する電子銃と、
前記電子銃から放出された電子線を集束して試料に照射する対物レンズと、
前記試料が収容される試料室と、
を含み、
前記対物レンズは、
内側磁極と、
前記内側磁極の外側に配置され、前記試料室に面する外側磁極と、
前記内側磁極および前記外側磁極を貫通する貫通孔を塞ぐ蓋部材と、
を含み、
前記対物レンズは、前記内側磁極と前記外側磁極との間の開口から前記試料にむけて磁場を漏洩させ、
前記試料室の真空度は、前記内側磁極の内側の電子線の経路となる空間の真空度よりも低く、
前記空間には、電極が設けられ、
前記蓋部材には、前記電極に電圧を供給する端子が設けられている、走査電子顕微鏡。

【請求項2】

請求項１において、
前記空間と前記試料室との間に設けられたオリフィスを含む、走査電子顕微鏡。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記試料室は、低真空である、走査電子顕微鏡。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記貫通孔に配置された検出器を含み、
前記蓋部材には、前記検出器が挿入される挿入孔が設けられている、走査電子顕微鏡。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記貫通孔は、複数設けられ、
複数の前記貫通孔は、光軸に関して対称に設けられている、走査電子顕微鏡。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記貫通孔は、４つ設けられ、
４つの前記貫通孔は、光軸まわりに互いに９０°間隔で設けられている、走査電子顕微鏡。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記蓋部材の材質は、樹脂である、走査電子顕微鏡。

【請求項8】

走査電子顕微鏡の対物レンズであって、
内側磁極と、
前記内側磁極の外側に配置された外側磁極と、
前記内側磁極および前記外側磁極を貫通する貫通孔を塞ぐ蓋部材と、
を含み、
前記内側磁極と前記外側磁極との間の開口から試料にむけて磁場を漏洩させ、
前記内側磁極の内側の電子線の経路となる空間には、電極が設けられ、
前記蓋部材には、前記電極に電圧を供給する端子が設けられている、対物レンズ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、走査電子顕微鏡および対物レンズに関する。

【背景技術】

【0002】

走査電子顕微鏡は、電子線で試料を走査し、試料から放出された二次電子や反射電子を検出し、試料像を取得する装置である。

【0003】

走査電子顕微鏡では、一般的に内部が高真空に保たれているが、例えば、特許文献１に示すように電子銃および電子光学系を高真空に保ちつつ、試料室を低真空にして試料を観察できる低真空走査電子顕微鏡が注目されている。低真空走査電子顕微鏡では、例えば、絶縁物や、含水試料、ガスの放出が多い試料などを観察できる。

【0004】

ここで、走査電子顕微鏡の対物レンズには、様々な種類がある。例えば、特許文献２には、内側磁極と外側磁極を有し、内側磁極と外側磁極との間から漏洩した磁場中に試料が配置されるセミインレンズ型の対物レンズが開示されている。セミインレンズ型の対物レンズでは、試料から放出された電子は対物レンズの漏洩磁場によって、対物レンズ内に吸い上げられ、光軸に沿って上方に導かれる。そのため、セミインレンズ型の対物レンズでは、試料から放出された電子は、対物レンズを貫通する貫通孔に挿入された検出器で検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－２８５４８５号公報

【文献】特開２０１８－１４７７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、セミインレンズ型の対物レンズを備えた走査電子顕微鏡では、上記のように対物レンズに貫通孔が設けられているため、対物レンズの内側の空間が貫通孔を介して試料室と連通する。したがって、試料室を低真空にした場合、高真空が必要な電子銃室や対物レンズの内側の電子線の経路となる空間まで低真空となってしまう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る走査電子顕微鏡の一態様は、
電子線を放出する電子銃と、
前記電子銃から放出された電子線を集束して試料に照射する対物レンズと、
前記試料が収容される試料室と、
を含み、
前記対物レンズは、
内側磁極と、
前記内側磁極の外側に配置され、前記試料室に面する外側磁極と、
前記内側磁極および前記外側磁極を貫通する貫通孔を塞ぐ蓋部材と、
を含み、
前記対物レンズは、前記内側磁極と前記外側磁極との間の開口から前記試料にむけて磁場を漏洩させ、
前記試料室の真空度は、前記内側磁極の内側の電子線の経路となる空間の真空度よりも低く、
前記空間には、電極が設けられ、
前記蓋部材には、前記電極に電圧を供給する端子が設けられている。

【0008】

このような走査電子顕微鏡では、内側磁極および外側磁極を貫通する貫通孔が蓋部材で塞がれているため、試料室の真空度を内側磁極の内側の空間の真空度よりも低くしても、当該空間を高真空に保つことができる。そのため、試料室を低真空にして、試料を観察できる。

【0009】

本発明に係る対物レンズの一態様は、
走査電子顕微鏡の対物レンズであって、
内側磁極と、
前記内側磁極の外側に配置された外側磁極と、
前記内側磁極および前記外側磁極を貫通する貫通孔を塞ぐ蓋部材と、
を含み、
前記内側磁極と前記外側磁極との間の開口から試料にむけて磁場を漏洩させ、
前記内側磁極の内側の電子線の経路となる空間には、電極が設けられ、
前記蓋部材には、前記電極に電圧を供給する端子が設けられている。

【0010】

このような対物レンズでは、内側磁極および外側磁極を貫通する貫通孔が蓋部材で塞がれているため、試料室の真空度を内側磁極の内側の空間の真空度よりも低くしても、当該空間を高真空に保つことができる。そのため、試料室を低真空にして、試料を観察できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る走査電子顕微鏡の構成を示す図。

【図2】対物レンズを模式的に示す図。

【図3】対物レンズを模式的に示す図。

【図4】二次電子が検出器で検出される様子を模式的に示す図。

【図5】走査電子顕微鏡の構成の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

１． 走査電子顕微鏡
まず、本発明の一実施形態に係る走査電子顕微鏡について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る走査電子顕微鏡１００の構成を示す図である。

【0014】

走査電子顕微鏡１００は、電子線（電子プローブ）で試料Ｓを走査し、試料Ｓから放出された二次電子や反射電子を検出し、試料像を取得する装置である。走査電子顕微鏡１００は、図１に示すように、鏡筒２と、試料室４と、電子銃１０と、コンデンサーレンズ２０と、走査コイル３０と、対物レンズ４０と、検出器５０と、三次電子生成機構６０と、バルブ８０と、バルブ８２と、バルブ８４と、真空排気系９０と、真空排気装置９２と、を含む。

【0015】

電子銃１０は、電子線を放出する。電子銃１０は、例えば、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線を放出する。電子銃１０は、鏡筒２内の電子銃室３に収容されている。

【0016】

コンデンサーレンズ２０は、電子銃１０から放出された電子線を集束する。コンデンサーレンズ２０によって、電子プローブの径や、プローブ電流を制御できる。

【0017】

対物レンズ４０は、電子線を集束して、電子プローブを形成する。対物レンズ４０の詳
細については後述する。

【0018】

走査コイル３０は、コンデンサーレンズ２０および対物レンズ４０によって形成された電子プローブを二次元的に偏向させる。走査コイル３０で電子プローブを二次元的に偏向させることによって、電子プローブで試料Ｓを走査できる。

【0019】

コンデンサーレンズ２０、走査コイル３０、および対物レンズ４０は、電子プローブを形成し、電子プローブで試料Ｓを走査するための電子光学系を構成している。電子光学系は、コンデンサーレンズ２０、走査コイル３０、および対物レンズ４０以外のレンズや、絞りなどの光学素子を含んでいてもよい。

【0020】

検出器５０は、電子線が照射されることによって試料Ｓで発生した電子を検出する。検出器５０は、例えば、試料Ｓで発生した二次電子を検出する二次電子検出器である。検出器５０は、例えば、高電圧が印加されたコロナリングと、電子が入射するシンチレーターと、シンチレーターの光を電子信号に変換する光電子増倍管と、を含む。

【0021】

三次電子生成機構６０は、試料Ｓから放出された電子が衝突する金属板を含む。走査電子顕微鏡１００では、電子線が照射されることによって試料Ｓから放出された、高エネルギーの電子を、金属板に衝突させて二次電子を発生させ、この二次電子を検出器５０で検出することができる。

【0022】

試料室４には、試料Ｓが収容される。試料室４には、バルブ８０、バルブ８２、およびバルブ８４が接続されている。バルブ８０は、排気管８１を介して、真空排気系９０に接続されている。バルブ８０を開くことで、試料室４が真空排気される。真空排気系９０によって、電子銃室３を含む鏡筒２内の電子線の経路となる空間や、試料室４を高真空に排気できる。バルブ８２は、真空排気装置９２に接続されている。真空排気装置９２は、例えば、ロータリーポンプである。バルブ８４は、試料室４にガスを導入するためのリークバルブである。バルブ８４の開度を調整することによって、試料室４を所望の真空度（圧力）に調整できる。

【0023】

走査電子顕微鏡１００では、試料室４の圧力を数Ｐａから数百Ｐａ程度の低真空にして、試料Ｓを観察できる。試料室４を低真空にする場合、バルブ８０と閉じ、バルブ８２およびバルブ８４を制御することによって、試料室４を低真空にできる。

【0024】

２． 対物レンズ
図２は、対物レンズ４０を模式的に示す断面図である。図３は、対物レンズ４０を試料室側から見た模式図である。

【0025】

対物レンズ４０は、図２および図３に示すように、内側磁極４０２と、外側磁極４０４と、コイル４０６と、第１蓋部材４１０ａと、第２蓋部材４１０ｂと、第３蓋部材４１０ｃと、第４蓋部材４１０ｄと、を含む。対物レンズ４０は、内側磁極４０２と外側磁極４０４との間の開口８から試料Ｓにむけて磁場を漏洩させるセミインレンズ型の対物レンズである。

【0026】

内側磁極４０２は、外側磁極４０４の内側に配置されている。内側磁極４０２の内側の空間６は、電子線の経路となる。対物レンズ４０の光軸ＯＡは、空間６を通る。電子線は、空間６を光軸ＯＡに沿って通過し、試料Ｓに照射される。

【0027】

外側磁極４０４は、内側磁極４０２の外側に配置されている。外側磁極４０４の外面４０５は、試料室４に面している。

【0028】

内側磁極４０２および外側磁極４０４は、磁路を形成する。内側磁極４０２および外側磁極４０４は、コイル４０６でつくられた磁力線を閉じ込め、内側磁極４０２と外側磁極４０４との間の開口（隙間）８から試料Ｓに向けて磁場を漏洩させる。そのため、走査電子顕微鏡１００では、試料Ｓは対物レンズ４０が漏洩させた磁場中に置かれる。

【0029】

コイル４０６は、磁場を発生させる。コイル４０６は、内側磁極４０２と外側磁極４０４に囲まれた空間に配置されている。コイル４０６は、光軸ＯＡを中心とする円に沿って巻かれている。コイル４０６に電流を流すと、内側磁極４０２および外側磁極４０４に磁束が形成され、開口８から磁場が漏洩する。

【0030】

対物レンズ４０の先端には、加速電極４２０が設けられている。加速電極４２０は、不図示の絶縁層を介して、内側磁極４０２の先端に取り付けられている。加速電極４２０には、電子線を通過させるための貫通孔が設けられている。

【0031】

加速電極４２０は、試料Ｓから放出された電子を空間６に導くための電界を形成する。走査電子顕微鏡１００では、試料Ｓから放出された電子は、対物レンズ４０が漏洩させた磁場に拘束される。加速電極４２０は、対物レンズ４０が漏洩させた磁場に拘束された電子を空間６に導く。試料Ｓから放出された電子は、加速電極４２０の貫通孔を通って空間６に導かれる。

【0032】

加速電極４２０は、空間６と試料室４との間に配置されている。加速電極４２０は、空間６と試料室４との間で圧力差を保つためのオリフィスとしても機能する。そのため、空間６を高真空に保ちつつ、試料室４を低真空にできる。

【0033】

空間６には、減速電極４２２が配置されている。減速電極４２２は、検出器５０よりも上方、すなわち、電子銃１０側に配置されている。減速電極４２２は、加速電極４２０によって空間６に導かれた電子が上方へ進むことを防ぐ。走査電子顕微鏡１００では、加速電極４２０および減速電極４２２によって、試料Ｓから放出された電子が検出器５０に導かれる。なお、図示はしないが、空間６には、試料Ｓから放出された電子を検出器５０に導くためのその他の電極が設けられていてもよい。

【0034】

対物レンズ４０には、内側磁極４０２と外側磁極４０４を貫通する貫通孔が設けられている。図４に示すように、対物レンズ４０には、内側磁極４０２と外側磁極４０４を貫通する貫通孔が複数設けられている。図示の例では、第１貫通孔４０８ａ、第２貫通孔４０８ｂ、第３貫通孔４０８ｃ、および第４貫通孔４０８ｄが設けられている。

【0035】

第１貫通孔４０８ａは、内側磁極４０２の内面４０３と、外側磁極４０４の外面４０５と、を接続している。すなわち、第１貫通孔４０８ａの一方の開口は、内側磁極４０２の内面４０３に設けられ、第１貫通孔４０８ａの他方の開口は、外側磁極４０４の外面４０５に設けられている。内側磁極４０２の内面４０３は、電子線が通過する空間６を規定する面である。外側磁極４０４の外面４０５は、試料室４に面する面である。

【0036】

第２貫通孔４０８ｂ、第３貫通孔４０８ｃ、および第４貫通孔４０８ｄも同様に、内側磁極４０２の内面４０３と、外側磁極４０４の外面４０５と、を接続している。

【0037】

複数の貫通孔は、光軸ＯＡに関して対称に設けられている。第１貫通孔４０８ａ、第２貫通孔４０８ｂ、第３貫通孔４０８ｃ、および第４貫通孔４０８ｄは、光軸ＯＡまわりに互いに９０°間隔に設けられている。

【0038】

第１貫通孔４０８ａの中心軸は、例えば、光軸ＯＡと直交する。第２貫通孔４０８ｂ、
第３貫通孔４０８ｃ、および第４貫通孔４０８ｄについても同様に、それぞれの中心軸は、光軸ＯＡに直交する。なお、第１貫通孔４０８ａの中心軸は、光軸ＯＡと直交していなくてもよい。

【0039】

第１貫通孔４０８ａには、検出器５０が挿入されている。第２貫通孔４０８ｂには、三次電子生成機構６０が挿入されている。第３貫通孔４０８ｃには、電圧供給用の端子７０が挿入されている。第４貫通孔４０８ｄには、電圧供給用の端子７２が挿入されている。端子７０および端子７２は、空間６に配置された加速電極４２０、減速電極４２２、および空間６に配置されたその他の電極に電圧を供給するための端子である。

【0040】

第１貫通孔４０８ａは、第１蓋部材４１０ａで塞がれている。第１蓋部材４１０ａは、第１貫通孔４０８ａの外側磁極４０４の外面４０５に設けられた開口を塞いている。第１蓋部材４１０ａには、第１蓋部材４１０ａを貫通する挿入孔が設けられており、当該挿入孔に検出器５０が挿入されている。第１蓋部材４１０ａによって、検出器５０と外側磁極４０４との間の隙間が塞がれている。

【0041】

第２貫通孔４０８ｂは、第２蓋部材４１０ｂで塞がれている。第２蓋部材４１０ｂは、第２貫通孔４０８ｂの外側磁極４０４の外面４０５に設けられた開口を塞いている。第２蓋部材４１０ｂには、第２蓋部材４１０ｂを貫通する挿入孔が設けられており、当該挿入孔に三次電子生成機構６０が挿入されている。第２蓋部材４１０ｂによって、三次電子生成機構６０と外側磁極４０４との間の隙間が塞がれている。

【0042】

第３貫通孔４０８ｃは、第３蓋部材４１０ｃで塞がれている。第３蓋部材４１０ｃは、第３貫通孔４０８ｃの外側磁極４０４の外面４０５に設けられた開口を塞いている。第３蓋部材４１０ｃには、端子７０が設けられている。端子７０は、空間６の気密を保ったまま、外部から空間６に収容された電極に電圧を供給できる端子である。図示はしないが、端子７０と電極とを接続するケーブルは、第３貫通孔４０８ｃを通って、電極に接続される。

【0043】

第４貫通孔４０８ｄは、第４蓋部材４１０ｄで塞がれている。第４蓋部材４１０ｄは、第４貫通孔４０８ｄの外側磁極４０４の外面４０５に設けられた開口を塞いている。第４蓋部材４１０ｄには、端子７２が設けられている。端子７２は、空間６の気密を保ったまま、外部から空間６に収容された電極に電圧を供給できる端子である。図示はしないが、端子７２と電極とを接続するケーブルは、第４貫通孔４０８ｄを通って、電極に接続される。

【0044】

第１蓋部材４１０ａの材質は、非磁性の材料であり、例えば、樹脂である。第１蓋部材４１０ａの材質は、例えば、ジュラコン（登録商標）である。第２蓋部材４１０ｂの材質、第３蓋部材４１０ｃの材質、および第４蓋部材４１０ｄの材質は、第１蓋部材４１０ａの材質と同じである。

【0045】

なお、上記では、対物レンズ４０に貫通孔が４つ設けられている場合について説明したが、対物レンズ４０に設けられる貫通孔の数は特に限定されない。

【0046】

３． 走査電子顕微鏡の動作
走査電子顕微鏡１００では、試料室４を低真空にして、試料ＳのＳＥＭ像を取得できる。以下では、検出器５０で試料Ｓから放出された二次電子を検出する場合について説明する。

【0047】

走査電子顕微鏡１００では、電子銃室３および対物レンズ４０の内側の空間６を含む鏡
筒２内の電子線の経路となる空間が排気管８１を介して真空排気系９０で真空排気されている。そのため、鏡筒２内の空間は、高真空に維持されている。鏡筒２内の空間の圧力は、例えば、１×１０^－１Ｐａ程度である。

【0048】

この状態で、排気管８１に接続されたバルブ８０を閉じて、バルブ８２およびバルブ８４を制御することによって、試料室４の真空度（圧力）を調整し、試料室４を低真空にする。例えば、バルブ８２を開いて真空排気装置９２で試料室４を真空排気しながら、バルブ８４の開度を調整して大気または不活性ガスなどを試料室４に導入し、試料室４の真空度を制御する。これにより、試料室４の真空度を、鏡筒２内の空間の真空度よりも低くする。試料室４の圧力は、例えば、数Ｐａから数百Ｐａ程度である。

【0049】

空間６と試料室４との間には、オリフィスとして機能する加速電極４２０が配置されている。そのため、電子線を通過させつつ、空間６と試料室４との圧力差を保つことができる。これにより、試料室４を低真空に維持できる。

【0050】

鏡筒２内の空間を高真空とし、試料室４を低真空とした状態で、電子銃１０から電子線を放出させ、コンデンサーレンズ２０および対物レンズ４０で電子プローブを形成し、走査コイル３０で電子線を偏向させることによって、電子プローブで試料Ｓを走査する。電子銃室３に収容された電子銃１０から放出された電子線は、対物レンズ４０内の空間６、および加速電極４２０の孔を通過して、試料Ｓに照射される。

【0051】

図４は、試料Ｓから放出された二次電子ＳＥが検出器５０で検出される様子を模式的に示す図である。

【0052】

試料Ｓに電子線が照射されることによって試料Ｓから放出された二次電子ＳＥは、対物レンズ４０がつくる磁場Ｍによって光軸ＯＡ上に集められる。光軸ＯＡ上に集められた電子は、加速電極４２０がつくる電場Ｅ１により、加速電極４２０の孔（オリフィスの孔）を通って、対物レンズ４０内の空間６に導かれる。対物レンズ４０内の空間６に導かれた二次電子ＳＥは、減速電極４２２がつくる電場Ｅ２によって、上方への進行が妨げられる。

【0053】

検出器５０は、コロナリングを備えており、対物レンズ４０内の二次電子ＳＥは、コロナリングがつくる電界Ｅ３に引き寄せられ、シンチレーターに衝突する。電子がシンチレーターに衝突することによって発生した光は、光電子増倍管によって電気信号に変換される。このようにして、試料Ｓから発生した二次電子ＳＥを検出することができる。

【0054】

電子プローブで試料Ｓを走査し、各照射位置における二次電子の強度を検出することによって、ＳＥＭ像を取得できる。

【0055】

４． 効果
走査電子顕微鏡１００では、対物レンズ４０は、内側磁極４０２と、内側磁極４０２の外側に配置され、試料室４に面する外側磁極４０４と、内側磁極４０２および外側磁極４０４を貫通する第１貫通孔４０８ａを塞ぐ第１蓋部材４１０ａと、を含む。また、対物レンズ４０は、内側磁極４０２と外側磁極４０４との間の開口８から試料Ｓにむけて磁場Ｍを漏洩させ、試料室４の真空度は、内側磁極４０２の内側の電子線の経路となる空間６の真空度よりも低い。

【0056】

このように走査電子顕微鏡１００では、内側磁極４０２および外側磁極４０４を貫通する第１貫通孔４０８ａが第１蓋部材４１０ａで塞がれているため、試料室４の真空度を、空間６の真空度よりも低くしても、空間６を高真空に保つことができる。そのため、試料
室４を低真空とし、かつ、空間６および電子銃室３を含む鏡筒２内の空間を高真空として、試料Ｓを観察できる。

【0057】

走査電子顕微鏡１００は、空間６と試料室４との間に設けられたオリフィス（加速電極４２０）を含む。そのため、走査電子顕微鏡１００では、電子線を通過させつつ、空間６と試料室４との圧力差を保つことができる。

【0058】

走査電子顕微鏡１００では、第１貫通孔４０８ａに配置された検出器５０を含み、第１蓋部材４１０ａには、検出器５０が挿入される挿入孔が設けられている。そのため、走査電子顕微鏡１００では、空間６と試料室４との間の圧力差を保ちつつ、検出器５０を空間６に配置できる。

【0059】

走査電子顕微鏡１００では、対物レンズ４０には、貫通孔が複数設けられ、複数の貫通孔は光軸ＯＡに関して対称に設けられている。図３に示す例では、貫通孔は、４つ設けられ、光軸ＯＡまわりに互いに９０°間隔で設けられている。そのため、走査電子顕微鏡１００では、貫通孔が設けられることによって、対物レンズ４０を通過する電子線に与える影響を低減できる。例えば、複数の貫通孔が非対称に設けられている場合、対物レンズ４０の非対称性によって、非点収差が生じる場合がある。複数の貫通孔を対称に設けることによって非点収差を低減できる。

【0060】

走査電子顕微鏡１００では、第１蓋部材４１０ａの材質は、樹脂である。そのため、試料Ｓから放出される電子に磁気的な影響を与えない。ここで、走査電子顕微鏡１００の対物レンズ４０は、内側磁極４０２と外側磁極４０４との間の開口８から試料Ｓにむけて磁場を漏洩させるセミインレンズ型の対物レンズである。このように、対物レンズ４０は開口８から磁場を漏洩させるため、試料Ｓから放出された電子は開口８から漏れる磁場Ｍによって拘束される。そのため、第１蓋部材４１０ａが樹脂であっても、試料Ｓから放出された電子によって第１蓋部材４１０ａが帯電しない。したがって、走査電子顕微鏡１００では、空間６と試料室４との圧力差を保ちつつ、正常なＳＥＭ像を得ることができる。仮に、第１蓋部材４１０ａが帯電すると、電子線の軌道が曲がり、正常なＳＥＭ像を得ることができない。

【0061】

ここでは、第１蓋部材４１０ａを樹脂にする効果について説明したが、第２蓋部材４１０ｂ、第３蓋部材４１０ｃ、および第４蓋部材４１０ｄを樹脂にした場合についても同様である。

【0062】

走査電子顕微鏡１００では、空間６には減速電極４２２が設けられ、第３蓋部材４１０ｃには、減速電極４２２に電圧を供給する端子７０が設けられている。そのため、走査電子顕微鏡１００では、空間６と試料室４との圧力差を保ちつつ、減速電極４２２に電圧を供給できる。

【0063】

５． 変形例
図５は、走査電子顕微鏡１００の構成の変形例を示す図である。以下、図５に示す走査電子顕微鏡において、上述した図１～図３に示す走査電子顕微鏡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。

【0064】

上述した走査電子顕微鏡１００では、検出器５０が第１貫通孔４０８ａに挿入されていたが、図５に示すように検出器５０が対物レンズ４０の上方に配置されていてもよい。このとき、第１貫通孔４０８ａには、検出器などは配置されていない。第１貫通孔４０８ａは、第１蓋部材４１０ａで塞がれている。第２貫通孔４０８ｂも同様に、内部には検出器などは配置されておらず、第２貫通孔４０８ｂは第２蓋部材４１０ｂで塞がれている。

【0065】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、及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である。また、本発明は、実施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】

【0066】

２…鏡筒、３…電子銃室、４…試料室、６…空間、８…開口、１０…電子銃、２０…コンデンサーレンズ、３０…走査コイル、４０…対物レンズ、５０…検出器、６０…三次電子生成機構、７０…端子、７２…端子、８０…バルブ、８１…排気管、８２…バルブ、８４…バルブ、９０…真空排気系、９２…真空排気装置、１００…走査電子顕微鏡、４０２…内側磁極、４０３…内面、４０４…外側磁極、４０５…外面、４０６…コイル、４０８ａ…第１貫通孔、４０８ｂ…第２貫通孔、４０８ｃ…第３貫通孔、４０８ｄ…第４貫通孔、４１０ａ…第１蓋部材、４１０ｂ…第２蓋部材、４１０ｃ…第３蓋部材、４１０ｄ…第４蓋部材、４２０…加速電極、４２２…減速電極

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】