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扫描 电子 显微镜

阅读：80发布：2020-05-08

专利汇可以提供扫描电子显微镜专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供不应用减速法的扫描电子显微镜，其抑制因BSE而激发的SE3的检测量，具备针对在样品上产生的SE1的能量筛选检测功能。该扫描电子显微镜具有：电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源(21)和使照射电子束会聚于样品上的物镜(12)；检测器(13)，其配置于电子光学系统的光轴外，检测因照射电子束照射至样品而产生的信号电子；偏转电极，其形成将信号电子引导至检测器的偏转场(26)；圆盘状电极(23)，其配置于比偏转场靠电子源侧，具有使照射电子束穿过的开口部；以及控制电极，其在比偏转场靠样品侧沿光轴配置，样品及物镜被设为基准电位，对圆盘状电极施加比基准电位低的电位，对控制电极施加比基准电位高的电位。，下面是扫描电子显微镜专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种扫描电子显微镜，其特征在于，具有：
电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源和使上述照射电子束会聚于样品上的物镜；
检测器，其配置于上述电子光学系统的光轴外，对因上述照射电子束照射至上述样品而产生的信号电子进行检测；
偏转电极，其形成将上述信号电子引导至上述检测器的偏转场；
圆盘状电极，其配置于比上述偏转场靠上述电子源侧，且具有使上述照射电子束穿过的开口部；以及
第一控制电极及第二控制电极，其在比上述偏转场靠上述样品侧沿上述光轴配置，上述样品及上述物镜设为基准电位，
对上述圆盘状电极施加比上述基准电位低的电位，对上述第一控制电极及上述第二控制电极分别施加互相不同的比上述基准电位高的电位。
2.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述第二控制电极配置于比上述第一控制电极靠上述偏转电极侧，施加于上述第二控制电极的电位相比施加于上述第一控制电极的电位为高电位。
3.根据权利要求2所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述第一控制电极以将从上述样品发射出的上述信号电子引导至上述物镜的方式控制上述信号电子的轨迹，
上述第二控制电极控制穿过了上述物镜的极片的上述信号电子的轨迹。
4.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
施加于上述第一控制电极及上述第二控制电极的电压是比上述照射电子束的加速电压小一位数以上的电压。
5.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述偏转场由互相对置配置的第一偏转电极和网状的第二偏转电极形成，上述第二偏转电极配置于上述检测器侧，且设为比上述第一偏转电极高的电位。
6.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述偏转场由互相对置配置的第一偏转电极和中空状的第二偏转电极形成，上述第二偏转电极配置于上述检测器侧，且设为比上述第一偏转电极高的电位。
7.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，具有：
透镜电极，其配置于上述偏转场与上述检测器之间；以及
减速电场过滤器，其配置于上述透镜电极与上述检测器之间。
8.根据权利要求1所述的扫描电子显微镜，其特征在于，具有：
透镜电极，其配置于上述偏转场与上述检测器之间；以及
 能量分析仪，其配置于上述透镜电极与上述检测器之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的扫描电子显微镜，其特征在于，上述样品配置于上述物镜的磁场内。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的扫描电子显微镜，其特征在于，上述电子光学系统不应用减速法。
11.一种扫描电子显微镜，其特征在于，具有：
电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源和使上述照射电子束会聚于样品上的物镜；
检测器，其配置于上述电子光学系统的光轴外，且对因上述照射电子束照射至上述样品而产生的信号电子进行检测；
偏转电极，其形成将上述信号电子引导至上述检测器的偏转场；
圆盘状电极，其配置于比上述偏转场靠上述电子源侧，且具有使上述照射电子束穿过的开口部；
控制电极，其在比上述偏转场靠上述样品侧沿上述光轴配置；
透镜电极，其配置于上述偏转场与上述检测器之间；以及
减速电场过滤器或能量分析仪，其配置于上述透镜电极与上述检测器之间，上述样品及上述物镜设为基准电位，
对上述圆盘状电极施加比上述基准电位低的电位，对上述控制电极施加比上述基准电位高的电位。
12.根据权利要求11所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
施加于上述控制电极的电压是比上述照射电子束的加速电压小一位数以上的电压。
13.根据权利要求11所述的扫描电子显微镜，其特征在于，
上述偏转场由互相对置配置的第一偏转电极和网状或中空状的第二偏转电极形成，上述第二偏转电极配置于上述检测器侧，且设为比上述第一偏转电极高的电位。
14.根据权利要求11至13任一项中所述的扫描电子显微镜，其特征在于，上述样品配置于上述物镜的磁场内。
15.根据权利要求11至13任一项中所述的扫描电子显微镜，其特征在于，上述电子光学系统不应用减速法。

说明书全文

扫描电子 显微镜

技术领域

[0001] 本发明涉及扫描电子显微镜，其具有针对二次电子的检测能量的筛选性能。

背景技术

[0002] 众所周知一种扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope、以下称为“SEM”)，其照射会聚于样品上的电子束，并在扫描时检测在各照射位置产生的信号电子，通过将各点的信号强度与照射电子束的扫描信号同步显示，从而得到样品表面的扫描区域的二维图像。

[0003] 作为SEM主要的检测对象的信号电子，可分类为：能量为几十eV以下的二次电子(Secondary Electron，以下称为“SE”)、以及具有比SE高能量且对样品的照射能量以下的能量的背散射电子(Backscattered Electron，以下称为“BSE”)。图1示出了对一般的样品照射能量E0的照射电子束时产生的SE和BSE的能量分布的例。能量分布3的信号电子为SE，能量分布4的信号电子为BSE。信号电子的产生量取决于照射能量和入射电流量，通常SE比BSE多。

[0004] 在样品表面产生的SE的产生量取决于于表面电位、表面凹凸形状而发生变化。因此，若筛选并检测SE，则可得到与样品表面的电位、凹凸有关的对比度。另一方面，BSE的产生量取决于电子束照射位置的原子序数、密度、晶体取向。因此，若筛选并检测BSE，则可得到与样品表面的组成、晶体取向有关的对比度。这样，由于在SE和BSE具有不同的样品信息，因此，通过对SE和BSE分别进行检测，可在同一视野下得到对比度不同的SEM图像。由于该必要性，近年来，各装置制造商发布了以能够对属于不同的能带的信号电子分别进行检测的方式搭载了多个检测器的SEM。

[0005] SE和BSE由于产生时的能量不同，因此，通过利用直至到达检测器为止的轨迹的差异、检测时的能量灵敏度的差异能够对两者分别进行检测。在筛选并检测BSE时，为了不检测产生量比BSE多的SE，在信号电子的轨迹上设置屏蔽能量比BSE低的SE的位垒。在实际使用上，通过在搭载有由网状电极构成的减速电场方式的能量过滤器的检测器改变过滤器电压，能够控制穿过能量过滤器的BSE的能量阈值而控制BSE的检测能带。利用该功能，可通过SEM观察取得比以往丰富的样品信息。

[0006] 同样的检测功能被认为对SE也有效。SE携带与表面电位、表面凹凸相关的样品信息，因此，期望通过控制SE的检测能带得到与以往相比增强了与表面电位、表面凹凸相关的对比度的SEM图像，但目前尚未确立这样的能量筛选检测技术。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本特开2008-186689号公报

[0010] 专利文献2：日本特开平8-138611号公报

[0011] 专利文献3：日本特表2003-532256号公报

发明内容

[0012] 发明所要解决的课题

[0013] 对于BSE的筛选检测、BSE的检测能带的控制，只要在信号电子的轨迹上设置用于屏蔽低能量的信号电子的位垒即可，与之相对，在筛选检测SE的情况下，仅构建仅检测低能量电子的检测系统是不够的。其理由是：由于具有与照射电子束相同程度的能量的电子撞击周围的构造物，在样品上以外也生成具有与SE相同程度的能量的电子。

[0014] 利用SEM检测SE时，一般使用由闪烁体、光导体、光电倍增管构成的ET(Everhart&Thornley)型的检测器。ET型检测器的敏感面由进行了金属蒸镀的闪烁体(荧光体)构成，向金属蒸镀面施加+10kV左右的正电位。在样品上以能量数eV生成的SE被加速至约10keV，与闪烁体表面碰撞而产生光子，产生的光子被光电倍增管检测为电信号。因此，样品上产生的BSE撞击ET型检测器的敏感面周围的构造物而生成的低能量的电子与在样品上产生的SE未区分地一起被检测。因此，即使是不直接检测在样品上产生的BSE的检测器配置，也存在因BSE而生成的低能量电子与SE混合被检测的情况。

[0015] 关于搭载了将磁场泄漏至样品的半透镜型物镜的SEM，图2表示在样品上生成的SE的轨迹的示意图，图3表示BSE撞击周围的构造物产生的低能量电子的轨迹的示意图。在任一情况下，SE均被引导至由互相对置配置的偏转电极24及偏转电极25形成的偏转场26。偏转场26将SE朝向轴外检测器13引导，穿过网状的偏转电极24的SE被检测器13检测。

[0016] 在图2、图3所示的光学系统中，样品14、物镜12的磁路、顶盖电极(屋根電極)23设为基准电位(接地电位)。如图2所示，在样品上生成的SE3通过被施加正电位的控制电极27而加速并被引导至偏转场26。另一方面，如图3所示，因BSE与控制电极27、顶盖电极23碰撞而产生SE6，SE6也同样地被引导至偏转场26，从而被检测器13检测。在检测器13无法区别SE3和SE6。就这样的检测举动而言，在应用了对穿过磁场泄漏型的物镜的SE进行检测的TTL方式的检测系统的SEM中，在可得到高分辨率的短的工作距离(Working Distance、以下称为“WD”)的观察条件下变得尤为显著。由于以上原因，在进行SE的能量筛选检测时，需要以不会使因BSE而激发的信号电子混入的方式构成检测系统。

[0017] 通常，如图4所示，电子束与样品、周围的构造物碰撞而产生的低能量电子根据激发过程被分类为SE13、SE25、SE36。在照射电子束的照射位置的附近激发的SE称为SE1。另外，从样品发射BSE4时在样品表面附近激发的SE称为SE2，BSE4与物镜12的极片等样品以外的构造物碰撞而激发的低能量电子称为SE3。SE2和SE3均由BSE产生，因此，若对它们进行检测，则无法得到SE的对比度，可得到的BSE的对比度。由于无法通过能量对SE1、SE2、SE3进行识别，因此，为了控制SE1的检测能量，需要在抑制SE2和SE3的检测量的基础上，以可筛选检测SE1的方式进行能量控制。本实施例中，允许原理上难以与SE1区别的SE2的混合检测，抑制在样品上以外的位置产生的SE3的检测量。

[0018] 之后会进行详细说明，在本实施例中，出于控制SE的轨迹的目的，对设于信号电子的轨迹上的电极(圆盘状电极)设定与样品电位不同的电位。作为在这一点上具有共通的结构的现有技术文献，发现了专利文献1、专利文献2。

[0019] 专利文献1的目的在于，在具备减速电场形成单元的扫描电子显微镜中，高效地选择性检测BSE。为了将两者区别而检测，按照风来较多的SE的区域和飞来较多的BSE的区域分割转换电极(检测电极)。在利用二次电子、反射电子双方取得图像时，向转换电极内周部施加接地电位或负电位，转换电极外周部设为接地电位。另一方面，在仅利用反射电子取得图像时，向转换电极内周部施加正电位，转换电极外周部设为接地电位。但是，没有关于仅利用二次电子取得图像的描述。

[0020] 另外，在专利文献2中公开了应用提升法的带电粒子束装置，通过对以在光轴方向上贯通物镜的方式配置筒状的电极(衬管)设定约10kV的高电位，在物镜与样品之间形成电场。在专利文献2记载的装置中，为了将穿过衬管的二次电子引导至配置于轴外空间的检测器，在物镜的上部空间设置向下的盖状的辅助电极，检测器的二次入射口被辅助电极覆盖，且对辅助电极设定比样品低的电位。在专利文献2中，未对BSE进行描述，因此，也没有与本发明的课题相关联的描述，但即使在专利文献2的装置中，实际上高能量的BSE也与辅助电极的上表面碰撞，产生BSE引起的二次电子。

[0021] 此外，能够将能量分析仪作为SE的能量控制单元搭载于SEM。通过使用能量分析仪，能够仅对属于特定的能带的SE进行检测。通常，能量分析仪需要针对特定的样品和能量分析仪的配置施加最佳化的电极电压，在最佳化的配置以外，无法进行期望的能量筛选检测。专利文献3公开了如下结构：将这样的能量分析仪搭载于SEM的比物镜靠电子源侧，兼顾高的空间分辨率和高的检测量。

[0022] 在专利文献3中，通过对穿过物镜的SE进行能量筛选并检测，能够设定为短WD，能够进行高分辨率观察。具体而言，为如下结构：通过设于物镜上部的偏转场，使在光轴上行进的SE向轴外偏转而引导至分析仪。在专利文献3中，也与专利文献1相同地构成为在物镜与样品之间形成减速电场(约2kV)。因此，难以应用于样品相对于物镜倾斜而观察的情况、观察以与物镜对置的方式配置样品时电场分布的轴对称性受损这样的表面凹凸大的样品的情况，对观察对象的制约大。

[0023] 在本发明中，目的在于提供一种不应用减速法的扫描电子显微镜，抑制因BSE而激发的SE3的检测量，且具备针对在样品上产生的SE1的能量筛选检测功能。

[0024] 用于解决课题的方案

[0025] 本发明的一实施方式的扫描电子显微镜具有：电子光学系统，其具有产生照射电子束的电子源和使照射电子束会聚于样品上的物镜；检测器，其配置于电子光学系统的光轴外，对因照射电子束照射至样品而产生的信号电子进行检测；偏转电极，其形成将信号电子引导至检测器的偏转场；圆盘状电极，其配置于比偏转场靠电子源侧，具有使照射电子束穿过的开口部；以及控制电极，其在比偏转场靠样品侧沿光轴配置，样品及物镜被设为基准电位，对圆盘状电极施加比基准电位低的电位，对控制电极施加比基准电位高的电位。

[0026] 根据本说明书的描述和附图，其它课题和新的特征将变得显而易见。

[0027] 发明效果

[0028] 能够提供一种扫描电子显微镜，通过使因BSE而激发的SE3难以向检测器方向偏转，能够将在样品上产生的SE1筛选并引导至检测器，且搭载有能够控制SE1的检测能带的检测系统。

附图说明

[0029] 图1是表示一般的信号电子的能量分布的图。

[0030] 图2是用于说明在SEM中检测SE的情况的课题的图。

[0031] 图3是用于说明在SEM中检测SE的情况的课题的图。

[0032] 图4是说明按照产生过程分类的低能量电子的定义的图。

[0033] 图5A是表示SE13到达检测器为止的轨迹(示意图)的图。

[0034] 图5B是说明形成偏转场的电极配置的图。

[0035] 图5C是说明形成偏转场的电极配置的图。

[0036] 图5D是说明形成偏转场的电极配置的图。

[0037] 图6是表示在顶盖电极上产生的SE36的轨迹(示意图)的图。

[0038] 图7是表示在控制电极上产生的SE36的轨迹(示意图)的图。

[0039] 图8是表示SEM的电极配置的其它例的图。

[0040] 图9是表示将样品倾斜的情况下的SE13到达检测器为止的轨迹(示意图)的图。

[0041] 图10是为了能量筛选而搭载了能量分析仪的SEM的例。

具体实施方式

[0042] 以下，使用附图对本发明的实施方式进行详细说明。

[0043] SEM主要具有：用于对样品14照射照射电子束的电子源21；用于限制照射电子束的直径的光圈；使照射电子束会聚于样品上的聚光透镜、物镜等电子透镜；用于将照射电子束在样品上扫描的偏转器22；用于检测SE、BSE等信号电子的检测器13；用于将信号电子向检测器13的方向引导的偏转场26；用于放置和移动样品14而确定观察区域的样品台及其机构；SEM图像的显示装置；控制SEM整体的控制器；真空排气设备等。图5A主要示出了从样品14发射的SE13到达检测器13为止的轨迹(示意图)。图6主要示出了因从样品14发射的BSE4而在顶盖电极23上产生的SE36的轨迹(示意图)。图7主要示出了因从样品14发射的BSE4而在控制电极28上产生的SE36的轨迹(示意图)。

[0044] 关于电子源21的结构，冷阴极场发射型、肖特基发射型、热电子发射型等在SEM中经常使用的各种电子枪、以及具有与其类似的结构的电子枪均符合，根据期望的观察性能，从它们中选择适当的电子枪。

[0045] 在SEM中，为了将会聚的照射电子束在样品上扫描而搭载有偏转器22。偏转器22的配置只要是沿着电子光学系统的光轴11的位置，就可以是任意的位置。但是，在希望避免信号电子的轨迹由于偏转器22的偏转作用而被干扰的不利影响的情况下，优选在作为检测对象的信号电子2的轨迹外构成偏转区域。从这个观点来看，期望构成为如图5A所示地，偏转器22配置于比顶盖电极23靠电子源侧。

[0046] 为了高效地将随着穿过物镜12而被透镜磁场会聚的SE引导至设置于光轴11的轴外的检测器13，期望物镜12为将磁场泄漏至样品14的周围的方式。这是为了能够通过泄漏磁场的作用将低能量的SE沿着光轴11拉起。在图5A中示出了半透镜型的物镜12，半透镜型的物镜12的优越之处在于，对于较大的样品14能够实现低透镜像差。作为半透镜型以外的磁场泄漏型的物镜12，除了与透射电子显微镜同样地在狭窄的磁路的间隙内配置较小的样品的磁路内透镜型之外，也可以构成为单极透镜型的物镜，该单极透镜型的物镜具有如下特征：通过将半透镜型物镜的下磁路部分构成为样品室，针对较大的样品14能够宽阔地使用磁路正下方的空间。关于内透镜型、单极透镜型、以及与它们类似的方式的任一物镜，由于被照射电子束的样品配置于形成物镜的磁场内，因此，能够得到与半透镜的情况相同的效果。

[0047] 另外，物镜12的磁路和样品14设为相同电位，并构成为不应用迟延法、提升法等减速光学系统。这是因为，在应用减速光学系统的情况下，若载置样品14的平台倾斜、样品14的表面凹凸较大，则施加于样品14的电场分布的轴对称性受损，以下说明的信号电子的轨迹因此而大幅改变。相反，通过不应用减速光学系统，对于样品的倾斜观察、凹凸大的样品的观察也能够对应，从而能够对宽度大的样品进行基于SE1的观察。另外，在以下的说明中，物镜12的磁路、样品14设为接地电位来说明，但只要以样品14的电位作为基准电位使各电极的电位差相同，则即使改变电位，也可保存电子轨迹。因此，物镜12的磁路、样品14的电位不限定于接地电位。

[0048] 在比物镜12的轴上磁场的最大强度位置靠电子源侧，沿着与光轴11正交的方向施加与用于向搭载于光轴外的检测器13引导信号电子的偏转场26。在出于使SE13从照射电子束行进的光轴上向光轴外分离的目的而在光轴上设置偏转场26的情况下，电场偏转场比磁场偏转场更有效。这是因为：在不应用减速光学系统的光学系统中，BSE的能量与照射电子束为相同程度，而若SE的能量为几eV，则两者之间产生了相当大的能量差，而就由能量差引起的偏转灵敏度的差异而言，电场偏转场比磁场偏转场更大。因此，偏转场26设为电场偏转场能够更有选择性地将SE引导至检测器13。

[0049] 关于形成图5A所示的偏转场26的电极配置，使用图5B进行说明。将沿剖视图50所示的A线、B线、C线的俯视图表示为A平面51、B平面52、C平面53。形成偏转场26的顶盖电极23、偏转电极24、25由保持部件20保持。如A平面51所示，顶盖电极23呈具有开口的圆盘形状，该开口用于使照射电子束穿过。偏转电极24、25配置于配置轴外检测器13的方向和与之对置的方向，且以设置于检测器13侧的偏转电极(网状电极)24比对置的偏转电极25电位高的方式被施加电压。此时，形成如图所示的等电位线30。

[0050] 图5B的电极结构为一例，图5C、图5D表示其它例。也可以不使用图5B那样的网状的电极，而将检测器侧的偏转电极24设为中空状的偏转电极，利用从更高电位的偏转电极25的周围泄漏的电场得到同等的偏转作用。图5C将沿剖视图60所示的A线、B线、C线的俯视图表示为A平面61、B平面62、C平面63，是以与偏转电极25对置的方式设置中空状的偏转电极24的例子。此时，形成如图所示的等电位线30。另外，图5D将沿剖视图70所示的A线、B线、C线的俯视图表示为A平面71、B平面72、C平面73，是在偏转场26与检测系统之间设置中空状的偏转电极24的例子。此时，形成如图所示的等电位线30。

[0051] 这些均为将偏转场26设为电场偏转场而形成偏转场26的例子，但也可以采用所谓的Wien过滤器的结构，即，对电场偏转场的施加区域在电场偏转场和磁场偏转场互相相对于光轴正交的方向上施加磁场偏转场。

[0052] 在比偏转场26的施加区域靠电子源侧配置有具备照射电子束的穿过孔的圆盘形状的顶盖电极23。顶盖电极23设定为比样品14低的电位。如本实施例这样，在样品14为接地电位时，顶盖电极23设定为负电位。施加于顶盖电极23的电压取决于施加偏转场26的区域的电极形状，但典型地，在样品14为接地电位(0V)的情况下，为了设定对SE13的位垒，期望顶盖电极23的电位V23设定为-10～-30V左右。在将样品14设为接地电位(0V)、将顶盖电极23的电位设为VroofV(＜0V)的情况下，对于在接地电位的样品上生成的SE13，作为基本电荷e，能量|eVroof|以下的SE13无法到达顶盖电极23，而是转回到样品侧。

[0053] 另一方面，如图6所示，BSE4与电极电位VroofV的顶盖电极23碰撞而生成的SE36由于对顶盖电极23施加有负电位而具有比在设为接地电位的样品14产生的SE13大|eVroof|的能量。因此，能量高的SE36难以通过偏转场26向检测器13的方向偏转。穿过了偏转场26的SE36被后述的设于样品侧的控制电极28、29的电极电位捕获。因此，成为如下结构，SE13向轴外检测器13的方向偏转，另一方面，在顶盖电极23生成的SE36难以被轴外检测器13检测。

[0054] 在比偏转场26的施加区域靠样品侧，用于控制信号电子的轨迹的轴对称的筒状的电极28、29沿着物镜12的磁路内壁配置。在本实施例中，示出了在样品侧配置有控制电极L29，在电子源侧配置有控制电极U28的结构。控制电极L29以及控制电极U28均设定为比样品14高的电位。如本实施例这样，在样品14为接地电位的情况下，控制电极L29以及控制电极U28均设定为正电位。

[0055] 控制电极L29和控制电极U28具有分别不同的作用。如图5A所示，控制电极L29具有如下作用：通过从物镜12的前端开口略微泄漏电场，捕获在样品上沿大的角度方向发射的SE13，向物镜12的方向引导。与之相对，控制电极U28在控制电极U28与偏转场26之间的区域相对于SE13形成适当的电场透镜场，相对于穿过了物镜12的极片的SE13在偏转场26的施加区域的附近形成交叉。而且，如图6所示，在顶盖电极23上生成且被负电压加速而飞来的SE36在控制电极U28的配置区域捕获。另外，如图7所示，BSE4与控制电极L29碰撞而生成的SE36由于向控制电极L29施加有正电压而成为低能量，在到达偏转场26之前在控制电极U28的配置区域被捕获。

[0056] 为了将照射电子束会聚于样品14上，物镜12的透镜磁场强度根据样品14的位置(WD)、照射电压而变化。因此，通过构成为能够对控制电极L29和控制电极U28施加不同的电压，从而能够针对各种会聚条件设定各控制电极的最佳电压。

[0057] 基于图6以及图7所示的举动，可抑制检测器13对SE36的检测量。施加于控制电极U28以及控制电极L29的电压取决于施加偏转场26的区域的形状，但典型地，期望为如下结构：控制电极U28的施加电压V28设定为+100V、控制电极L29的施加电压V29设定为+5～+50V。这样施加于控制电极的电压相比照射电子束的加速电压为小1～2位数的级别的值。因此，在该程度的正电位下，无法作为减速光学系统发挥功能，分别实现SE13的轨迹控制、SE36的捕获的功能。

[0058] 此外，用于控制信号电子的轨迹的控制电极的数量只要以使SE13为期望的轨迹的方式在SE13的轨道上形成电场即可，电极数量不限定于两个。通常，在扫描电子显微镜中，WD、照射电压的设定值大多可变，但在将WD、照射电压的设定范围限制在某程度而使用的情况下，如图8所示，通过将控制电极设为一个控制电极27，对控制电极27设定适当的电压值，能够得到SE13的轨迹控制、SE36的捕获的效果。

[0059] 另外，本实施例所示的结构不应用减速光学系统，因此，即使如图9所示地配置为在物镜12和样品14不产生机械干涉的范围内将样品14倾斜的情况下，对照射电子束的会聚条件的不利影响也小。即，无论样品14的倾斜角度如何，都能够得到与样品14相对于SEM的光轴垂直对置的情况相同程度的对SE13的能量筛选检测效果。

[0060] 通过以上结构，能够实现使SE13选择性地向轴外检测器13的方向偏转的结构。接下来，对控制SE13的检测能量的方法进行说明。

[0061] 图5A所示的SEM为在透镜电极31、32与检测器13的敏感面之间搭载了减速电场过滤器33的检测系统。向检测器13的方向偏转的SE13被由透镜电极31、32形成的透镜电场会聚，并向检测器13的方向引导。能够构成为，通过透镜电极电压针对在样品上产生的SE13设定最佳值，能够如图6及图7所示地，使在顶盖电极23上、控制电极L29上产生的SE36几乎不到达检测器13的敏感面。虽然也存在一部分到达检测器13的敏感面的SE36，但其量很小，不会影响SE13的检测能量筛选。另外，减速电场过滤器33配置于远离照射电子束的穿过区域的位置，因此，即使改变过滤器电压，改变SE13的透射能量，也不会影响照射电子束的会聚条件。因此，通过改变过滤器电压，对信号量进行计测，从而也能够取得SE13的能谱。这样，能够使到达检测器13的检测面的SE实质上成为SE1，因此，取得能谱是有意义的。如上所述，按照以往那样，即使针对SE1、SE3混合的状态下的SE取得能谱，也无法得到合适的样品信息。

[0062] 检测器13可以是半导体检测器、雪崩二极管、微通道板、通道倍增器、ET型检测器(闪烁型检测器)等，根据检测灵敏度、响应速度、计数率等所期望的观察性能，从它们中选择适当的检测器。

[0063] 图10表示在分光检测系统搭载了能量分析仪的SEM的例。图10所示的SEM与图5A所示的SEM，能量筛选单元不同，在图5A所示的减速电场过滤器33的搭载区域搭载了针对SE13的能量分析仪41。与搭载减速电场过滤器33的情况相比，虽然无法避免检测量降低，但优越之处在于能够得到高能量分辨率。与图5A的结构同样地，能量分析仪41配置于远离照射电子束的穿过区域的位置，因此，即使改变构成能量分析仪的电极43、44的电极电压，也不会对照射电子束的会聚条件产生任何影响。因此，通过改变能量分析仪41的电极电压改变透射能量，并且计测信号量，从而能够取得SE13的能谱。

[0064] 符号说明

[0065] 1—照射电子束，2—信号电子，3—二次电子(SE1)，4—背散射电子(BSE)，5—低能量电子(SE2)，6—低能量电子(SE3)，11—光轴，12—物镜，13—检测器，14—样品，15—照射电子束与样品的相互作用区域，21—电子源，22—偏转器，23—顶盖电极，24—偏转电极，25—偏转电极，26—偏转场，27—控制电极，28—控制电极U，29—控制电极L，31—透镜电极，32—透镜电极，33—能量过滤器，41—能量分析仪，43—内侧偏转电极，44—外侧偏转电极。

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