JP2757397B2 - 電子検出器 - Google Patents

電子検出器

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JP2757397B2
JP2757397B2 JP63297713A JP29771388A JP2757397B2 JP 2757397 B2 JP2757397 B2 JP 2757397B2 JP 63297713 A JP63297713 A JP 63297713A JP 29771388 A JP29771388 A JP 29771388A JP 2757397 B2 JP2757397 B2 JP 2757397B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はSEM、EPMA、AESなどのような電子ビーム照射
光学系を備えた荷電粒子線照射装置や、IMAなどのよう
にイオン照射光学系を備えた電荷粒子線照射装置におけ
る電子検出器に関するものである。
本発明は、特に上記のような荷電粒子線照射装置にお
いて、二次電子を検出するのに好都合な電子検出器に関
するものである。
(従来の技術) EPMAなどの荷電粒子線照射装置における電子検出器で
ある二次電子検出器は、第6図に示されるように試料2
に接近して試料2の例えば斜め上方の1箇所に設けられ
ている。6は入射電子、8は対物レンズであり、4は試
料2から発生する二次電子10を検出する二次電子検出器
である。
二次電子検出器4はシンチレータと光電子増倍管を組
み合わせたものが殆んどである。第7図は二次電子検出
器4の一例を表わしたものであり、光電子増倍管12の受
光面にライトパイプ14を介してシンチレータ用蛍光体16
が設けられている。蛍光体16の表面にはアルミニウム膜
が被覆され、+10kV程度の電圧が印加される。試料2か
らの二次電子10はアルミニウム膜18に印加されている電
圧によって生ずる電界によって補集されて蛍光体16に入
射し、蛍光体16を発光させる。
(発明が解決しようとする課題) 二次電子検出器4は試料2に対して例えば斜め上方の
1箇所に設けられており、二次電子検出器4を試料2に
接近させることが難しく、したがって、二次電子を効率
よく検出することが難しい。
本発明は対物レンズのヨーク上又はヨークに接近して
電子検出器を設けることにより、効率よく検出すること
のできる電子検出器を提供することを目的とするもので
ある。
(課題を解決するための手段) 本発明の電子検出器は、荷電粒子線照射装置の対物レ
ンズのヨーク上又はヨークに接近して荷電粒子線照射位
置を中心とするドーナツ盤状の高抵抗で二次電子放出率
の高い材質の面をもつ一方の電極を設け、この電極と対
向してほぼ平行で対向側に高抵抗で二次電子放出率の高
い材質の面をもつ同形のドーナツ盤状の他方の電極を設
け、両電極には対物レンズの中心側の少なくとも2点を
低電位、外側の少なくとも2点を高電位とする直流電圧
を印加するとともに、両電極の周囲で高電圧が印加され
ている個所に電子検出部を設けたものである。
高抵抗で二次電子放出率の高い材質としては、チャネ
ル型電子増倍管で使用されているようなSn−Sb酸化物、
鉛ケイ酸ガラスの表面を還元処理したもの、又はチタン
酸鉛やチタン酸バリウムといったセラミック半導体など
を用いることができる。
対物レンズのヨーク上に一方の電極を直接形成すると
きは、例えばヨークの表面を絶縁物で被い、その絶縁物
表面に高抵抗で二次電子放出率の高い材質の層を形成す
ればよい。ヨークに接近して電極を設けるときは、例え
ば絶縁板の表面に高抵抗で二次電子放出率の高い材質の
層を形成したものをヨークに接近して設ければよい。他
方の電極は例えば絶縁板の表面に高抵抗で二次電子放出
率の高い材質の層を形成したものである。
(作用) 両電極に対物レンズの中心側を低電圧、外側を高電位
とする直流電圧を印加すると、二次電子放出率の高い高
抵抗層によって対物レンズの中心側から外側に向って電
位が高くなる電位勾配が形成される。試料に電子ビーム
などが照射されることにより試料から発生した二次電子
は、両電極の中心側の開口部に捕捉される。捕捉された
二次電子はいずれか一方の電極に衝突して二次電子を発
生させ、その二次電子が他方の電極に衝突してさらに二
次電子を発生させるという過程を繰り返えすことによ
り、二次電子が増倍されながら電位勾配に沿って外側の
電子検出部方向に導かれ、検出される。
(実施例) 第1図は参考例を示す断面図、第2図は同参考例を試
料側から見た底面図である。第6図と同じ部分には同じ
記号を使用する。
9は対物レンズ8のヨークであり、そのヨーク9の試
料側には対称な位置に一対の電子検出器が設けられてい
る。ヨーク9の表面に接近して、絶縁板に高抵抗で二次
電子放出率の高い材質の層が形成された一方の電極20と
電極26が対物レンズ8の中心に対して対称な位置に設け
られている。電極20と電極26はヨーク9上に直接形成さ
れたものであってもよい。それぞれの電極20,26に対向
してほぼ平行に他方の電極22と電極28がそれぞれ設けら
れている。電極20と電極22は高抵抗で二次電子放出率の
高い材質の面が対向するように配置され、電極26と電極
28も高抵抗で二次電子放出率の高い材質の面が対向する
ように配置されている。
電極20と電極22の組の外側には電子検出部として例え
ば電子増倍管24が設けられ、電極26と電極28の組の外側
には電子検出部として例えば電子増倍管30が設けられて
いる。
これらの電極20,22,26,28の中心側と外側の間には高
電圧電源32が接続され、また中心側の部分とグランド間
に電源34が接続されることにより、電極20,22,26,28の
中心側で数10V程度、外側で数100V程度の電圧が印加さ
れ、電極20,22,26,28には中心側から外側に向って高く
なる電位勾配が形成されている。
試料2に対して対物レンズ8によって制御された電子
ビーム6が照射されることにより発生した二次電子10
は、電極20,22,26,28に捕捉され、電極の電位勾配によ
って外側方向に向って増倍されていき、電子増倍管24,3
0によって検出される。
例えばAES装置では、オージェ電子が検出されるが、
オージェ電子も二次電子もともに電子である点では共通
であり、ともに電場の影響を受ける。そこで、第2図の
実施例のように、電子検出器を構成する電極20,22,26,2
8が対物レンズ8のヨーク9の底面領域の周方向の一部
分にのみ設けられている実施例では、例えばAES装置の
ようにオージェ電子を検出する検出器を別途設ける場合
にオージェ電子の検出の妨げにならない利点がある。
第3図は一実施例における電極を表わしたものであ
る。電子増倍管24,30を通る方向に切断した端面の状態
は第1図のものと同じである。
対物レンズ8のヨーク9上又はヨーク9に接近して設
けられる一方の電極36と、その電極36に対向してほぼ平
行に設けられる他方の電極38は、ともにヨーク9の底面
領域を周方向に360゜にわたって被うようにドーナツ盤
状をしている。2枚の電極36,38には対物レンズ8の中
心に対して対称な位置にある中心側の2点と外側の2点
の間に電源装置32,34によって電圧が印加され、電位勾
配が形成される。電極36,38の外側の最も高い電圧が印
加されている部分には電子増倍管24,30が設けられてい
る。
試料2から発生した二次電子10は電位勾配に沿って増
倍されながら破線で示されるような方向に進んで電子増
倍管24又は30に導かれ、検出される。
第3図のような形状の電極36,38を設けることによ
り、大きな立体角で二次電子10を検出することができ、
感度が上がる。
第4図は他の実施例における電極を表わしている。
電極36,38は第3図と同じくヨーク9の底面領域を360
゜にわたって被うように設けられている。電子増倍管44
−1〜44−nは電極36,38の外側の円周上に複数個が配
列され、電極36,38に捕捉された電子を無駄なく検出す
るようにしたものである。電源装置32,34によって図の
ように内側と外側の各1点間に電圧を印加すれば、外側
の高電圧が印加されている部分に近い電子増倍管ほど多
くの電子が入射する。
第4図の実施例において、各電子増倍管44−1〜44−
nに均等に電子を入射させようとすれば、電極36,38の
内側と外側にそれぞれ導電部46,48,50,52を設ければよ
い。これにより、同心円状の電位勾配を形成することが
できる。
第5図はさらに他の実施例を表わす。
本実施例では電子検出器を構成する電極56,58は上記
の実施例とは逆に対物レンズのヨーク54の電子ビーム6
が照射してくる側に設けられている。
電極56,58は第2図又は第3図のいずれの形状のもの
であってもよく、一方の電極56はヨーク54上に直接形成
されたものであってもよく、又はヨーク54に接近して設
けられたものであってもよい。電子増倍管24,30も対称
な位置に設けられた一対のものだけに限らず、第4図の
ように複数個が円周上に配置されたものであってもよ
い。
(発明の効果) 本発明では対物レンズのヨークに接近して二次電子増
倍能力のある高抵抗な対向電極を設け、それらの電極に
対物レンズの中心側から外側に向って電位勾配を形成し
て、捕捉した電子を増倍しながら外側方向に導いて電子
検出部で検出するようにし、さらに対向電極をドーナツ
盤状としてその周囲で高電圧が印加されている個所、す
なわち電子が増倍されながら導かれてくる個所に電子検
出部を設けたので、試料から発生する二次電子を大きな
立体角で受けて検出することができるようになり、高感
度な検出を行なうことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は参考例を示す概略断面図、第2図は同参考例の
底面図であり、第1図は第2図のA−A線位置での断面
を試料とともに示したものである。第3図は一実施例の
底面図、第4図は他の実施例の底面図、第5図はさらに
他の実施例の概略断面図である。第6図は従来の二次電
子検出器と対物レンズを示す概略断面図、第7図は従来
の二次電子検出器を示す側面図である。 2……試料、6……電子ビーム、8……対物レンズ、9
……ヨーク、20,26,36,56……一方の電極、22,28,38,58
……他方の電極、24,30,44−1〜44−n……電子増倍
管、32,34……直流電源装置。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】荷電粒子線照射装置の対物レンズのヨーク
    上又はヨークに接近して荷電粒子線照射位置を中心とす
    るドーナツ盤状の高抵抗で二次電子放出率の高い材質の
    面をもつ一方の電極を設け、この電極と対向してほぼ平
    行で対向側に高抵抗で二次電子放出率の高い材質の面を
    もつ同形のドーナツ盤状の他方の電極を設け、両電極に
    は対物レンズの中心側の少なくとも2点を低電位、外側
    の少なくとも2点を高電位とする直流電圧を印加すると
    ともに、両電極の周囲で高電圧が印加されている個所に
    電子検出部を設けた電子検出器。
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