JP2001155675A - 走査電子顕微鏡等の低真空二次電子検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】走査電子顕微鏡等の低真空二次電子検出装置の
バイアス電極において、その電極が他の検出器を破損さ
せないように、用途により奪着していて手間がかかっ
た。このような課題の操作性をさらにより良くする。 【解決手段】検出効率を上げるためのバイアス電極を可
動式の半導体反射電子検出装置に組み込み一体化するこ
とで操作性が向上し、課題を解決することができる。 【効果】走査電子顕微鏡等の画像観察において、バイア
ス電極を取付けた半導体形反射電子検出装置と低真空二
次電子検出装置を観察する時の検出器の信号切換えが容
易となり操作性が向上する。また反射電子＋低真空二次
電子のミキシング画像機能を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走査電子顕微鏡な
どの低真空二次電子検出装置に関し、特にバイアス電極
の取付け方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図面を参照しながら、従来の技術につい
て説明する。図２に従来の低真空二次電子検出方法の概
略図を示す。従来の低真空二次電子検出装置１８におい
て、リング状のバイアス電極６の取付け位置が、検出効
率を考慮するため試料４の上方近くに配置しており、す
なわち試料ステージ５上に金具を取り付けてバイアス電
極６を固定し高電圧電源１３をバイアス電極６に印加し
て像観察を行っていた。一方半導体形反射電子検出装置
９は、可動式である場合が多く、使用する際に挿入する
ため、半導体形反射電子検出装置９を引き出した状態で
低真空二次電子像を観察する時には有効である。しかし
試料４を半導体形反射電子検出装置９で観察する場合に
は、反射電子検出部８にバイアス電極６が接触して反射
電子検出部８を破損する恐れがあるため一度試料室７の
内部を真空状態から大気状態にし、試料ステージ５に取
付けたバイアス電極６を取外す必要があり、取り扱いに
注意を要し、像観察を行なう上で手間が大きくなってい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、像観
察の操作をする際低真空二次電子検出装置と半導体形反
射電子検出装置を選択するたびに試料ステージに取付け
たバイアス電極を取付けたり外したりする煩わしさがあ
った。また、反射電子検出部を破損しないような注意が
必要であった。

【０００４】２つ目の課題は、反射電子像、低真空二次
電子像は別々の検出器にて各々の画像として表示するこ
としかできなかった。本発明ではこのような課題である
操作性についてより良くすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、低真空二次電子検出装置用のバイアス電極を半導
体形反射電子検出器の検出面に取付けることで、試料の
移動範囲は制限されなくなり、さらに低真空二次電子像
と反射電子像が試料室内部を真空状態から大気状態にせ
ずとも簡単に切換えが可能となる。また反射電子と二次
電子と等価な＋イオンを同時に検出でき、バイアス電極
の電界の強さで＋イオンの増幅率を可変できることを特
徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【０００７】図１は本発明の実施例装置の概略図であ
り、図中１は電子ビーム、２は電子ビームの焦点を試料
４に合わせるための対物レンズ、３は電子ビーム１が試
料４上を走査するための偏向回路、５は試料４の観察視
野を移動させるための試料ステージである。低真空雰囲
気中での像観察には、エネルギーの高い反射電子１４を
検出する方法が主流であるが、近年反射電子１４とは異
なる情報を持つ二次電子１５を得るため、低真空中の二
次電子１５を検出する方法が数々試みられている。

【０００８】その一例である、半導体形反射電子検出装
置９および低真空二次電子検出装置１８について説明す
る。半導体形反射電子検出装置９は試料４からの反射電
子１４を検出するための反射電子検出部８と検出した信
号を増幅するための反射電子増幅アンプ１０で構成され
ている。

【０００９】また、低真空二次電子検出装置は試料４か
らの二次電子１５をガス増幅させるためのバイアス電極
６と、その電極にプラスの数百ボルトを印加できる高電
圧電源１３、及び低真空二次電子増幅アンプ部１２によ
って構成され、試料４から発生した二次電子１５は＋の
電界がかかったバイアス電極６に向かって加速するが、
その過程で試料室７内の真空中のガス分子１６に衝突し
て新たな二次電子１５と＋イオン１７を発生させる。衝
突によって発生した二次電子１５と元の二次電子１５は
更にバイアス電極６によって電極方向に、また＋イオン
は逆の試料方向に加速され、さらに別の真空中のガス分
子１６と衝突することで２次曲線的に二次電子１５およ
び＋イオン１７がガス増幅される。そのガス増幅によっ
て生成された二次電子１５と等価な情報を持つ＋イオン
１７がバイアス電極６の電界の効果により試料４に流れ
込み、試料電流１１を介して低真空二次電子増幅アンプ
部１２で増幅されて画像形成される。

【００１０】この二次電子１５および＋イオン１７のガ
ス増幅に必要不可欠なバイアス電極６を反射電子検出部
８に電気的に絶縁するように取付けることで、試料４の
移動範囲は制限されない。さらに試料室７の内部を真空
状態から大気状態にして、バイアス電極６を取外す手間
が無くなり操作性の向上が実現できる。

【００１１】また、反射電子検出部８にバイアス電極６
を取付けることで反射電子像と低真空二次電子像の信号
を同時に検出することができ、２つの信号を合成するた
めの演算増幅アンプ１９により、特徴のある画像信号が
形成される。

【００１２】反射電子１４の信号量は、加速電圧やレン
ズ等が同一条件においては試料４の原子構造によって決
まってくるが、＋イオン１７の信号量はバイアス電極６
の電界の強さと、試料４バイアス電極６との距離で決ま
る。すなわち、バイアス電極６の電界の強さに応じて＋
イオン１７の信号量が可変できるため、反射電子像と低
真空二次電子像の中間調の画質が、電界の強さを可変す
ることで様々な質感の画像が得られる。これにより新し
い検出器としての機能を実現することが可能となる。

【００１３】

【発明の効果】本発明の効果により、走査電子顕微鏡等
における画像観察が容易となり、操作性が向上する。ま
たバイアス電極を反射電子検出部に取付けることで、２
つの検出器から同時に画像信号を検出できるようにな
り、新しい画像信号が得られ新たな像質向上を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である低真空二次電子検出装
置の電極取り付けの概略を示す図である。

【図２】従来技術の低真空二次電子検出装置における電
極取り付けの概略を示す図である。

【符号の説明】

１…電子ビーム、２…対物レンズ、３…偏向回路、４…
試料、５…試料ステージ、６…バイアス電極、７…試料
室、８…反射電子検出部、９…半導体形反射電子検出装
置、１０…反射電子増幅アンプ、１１…試料電流、１２
…低真空二次電子増幅アンプ部、１３…高電圧電源、１
４…反射電子、１５…二次電子、１６…真空中のガス分
子、１７…+イオン、１８…低真空二次電子検出装置、
１９…演算増幅アンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富澤 淳一郎 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 Ｆターム(参考） 5C033 NN01 NN02 NP08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低真空中の像信号を検出する一手段であ
   るガス増幅を利用した、試料からの二次電子と等価な＋
   イオンを検出する検出器において、その検出効率を上げ
   るための高電圧を印加するバイアス電極構造が、試料か
   らの反射電子を検出する半導体形反射電子検出器と一体
   になっていることを特徴とした走査電子顕微鏡等の低真
   空二次電子検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体形反射電子検出器
   と一体構造のバイアス電極において、試料から発生する
   反射電子信号、およびガス増幅された＋イオン信号を同
   時に検出して信号を合成することにより２つの情報を合
   わせた画像信号が得られることを特徴とした走査電子顕
   微鏡等の低真空二次電子検出装置。