JPH01638A

JPH01638A - 二次電子検出装置

Info

Publication number: JPH01638A
Application number: JP62-156132A
Authority: JP
Inventors: 節雄則岡
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1989-01-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、細く絞った電子ビームを試料に照射すること
によって試料から放出される二次電子を高電圧が印加さ
れたシンチレータで捕獲し、そ゛の光信号を光電子増倍
管に導くように構成した二次電子検出装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は二次電子検出装置の従来例を示す図である。第
２図に示す二次電子検出装置では、細（絞ったプローブ
電流（電子ビーム）　ｌが試料１１に照射され、二次電
子２が放出されると、高電圧が印加されたシンチレータ
５でこの二次電子２を捕獲する。そこで、シンチレータ
５の発光信号をライトバイブロ″を介して光電子増倍管
７に導き、ビデオアンプ８を通してＣＲＴの輝度変調信
号とすることによって、ＣＲＴで二次電子像が観察でき
る。

このような従来の二次電子検出’ＡＨにおいて、シンチ
レータ５には、試料に入射するプローブ電流の大小にか
かわらず一定の高電圧（１０ｋＶ）が印加されている。

他方、コレクタ電極３には、プラス、ゼロ、マイナスの
電圧が切り換えて印加できるようになっている。また、
光電子増倍管７に印加する高電圧は、プローブ電流の加
速電圧とプローブ電流にリンクされており、これらの値
にかかわらずほぼビデオアンプ８の出力が一定になるよ
うに制御されている。

上記のような二次電子検出装置を備えた走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）においては、一般にプローブ電流が１０−
”〜ＩＱ−Ｉｔアンペアの範囲で変えられるようになっ
ている。そして、高分解能像を得るときには、１Ｑ−１
１〜ＩＱ−１！アンペア程度の微小なプローブ電流が用
いられるのに対して、試料のＸ線分析を行う場合には、
１０−４〜１０−？アンペアのプローブ電流が用いられ
る。しかし、通常はζＩＱ−１６アンペア程度のプロー
ブ電流で二次電子像の観察が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように二次電子検出装置は、微小なプローブ電流
でも検出効率の高いものが設置されている。このため、
プローブ電流が多くなってシンチレータへ捕獲される二
次電子が増すと、シンチレータが熱損傷を受けて劣化す
るという問題を有している。そこで、このような熱損傷
を防止する目的でコレクタ電極にマイナス電圧を印加す
るようになっているが、この電極による捕獲電子の減衰
は、高々ｌ／１００であり、充分な効果が得られていな
いのが実情である。従って、大プローブ電流照射後のシ
ンチレータの劣化が問題となっている。

本発明は、上記の問題点を解決するものであって、捕獲
電子を制御しシンチレータの熱損傷の軽減を図ることが
できる二次電子検出装置を提供することを目的とするも
のである。

ｃ問題点を解決するための手段〕そのために本発明の二次電子検出装置は、細く絞った電
子ビームを試料に照射することによつて試料から放出さ
れる二次電子を高電圧が印加されたシンチレータで捕獲
し、その光信号を光電子増倍管に導くように構成した二
次電子検出装置において、シンチレータの発光信号の一
部を検出する光検出手段、該光検出手段の出力に応じて
シンチレータに印加する高電圧を制御する電圧制御手段
を備えたことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の二次電子検出装置では、光検出手段でシンチレ
ータの発光信号の一部を検出し、電圧制御手段でシンチ
レータに印加する高電圧を制御することによって、シン
チレータが熱損傷をおこさない捕獲電子数になるように
シンチレータに印加する高電圧を制御することができる
。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明の二次電子検出装置の１実施例構成を示
す図であり、１はプローブ電流、２は二次電子、３はコ
レクタ電極、４は絶縁物、５はシンチレータ、６と６′
は光ファイバー、７は光電子増倍管、８はビデオアンプ
、９は高電圧発生回路、ｌＯはコレクタ電圧制御回路、
１１は試料、１２はホトトランジスタ、１３は対数アン
プ、１４は高電圧制御回路を示す。

第１図において、シンチレータ５は、多数の細い光ファ
イバーを束ねた耐真空構造のバンドル型光ファイバー６
の先端に取り付けられる。そして、光ファイバー６の一
部（１〜２本、光ファイバー６′）は、ホトトランジス
タ１２のような光検知器に接続され、その出力が対数ア
ンプ１３に入力されている。また、残りの光ファイバー
６は、光電子増倍管７に接続され、光電子増倍管７の出
力が従来の装置と全く同じビデオアンプ８を介してＣＲ
Ｔの輝度変調信号となる。

コレクタ電極３には、コレクタ電圧制御回路１０が接続
され、−１００Ｖ、ＯＶ、＋５０Ｖの電圧が切り換えて
印加される。また、シンチレータ４には、高電圧発生回
路９が接続され、＋１０ｋＶ〜＋１ｋＶの高電圧が印加
される。そして、この高電圧発生回路９には、対数アン
プ１３の出力を入力信号とする高電圧制御回路１４が接
続されている。

次に、上記のように構成した本発明の二次電子検出装置
の動作を説明する。いま試料１１に入射するプローブ電
流を１０−■アンペアから１０−’アンペアに増加した
とすると、試料１１で発生して二次電子検出装置に捕獲
される二次電子の数は１０−’／１０−”　−１０’倍
となる。このため、シンチレータ５は、１０’倍のエネ
ルギーで熱的損傷を受けることになる。この熱的損傷を
さけるため、シンチレータ５に捕獲される電子の数や速
度（エネルギー）を二次電子像の観察に支障のない程度
まで減らすことが必要となる。シンチレータ５に捕獲さ
れた電子の全エネルギーは、電子の数とシンチレータの
高電圧とを掛けたものに等しく、このエネルギーがシン
チレータに熱的損傷を与える。

そこで、本発明の二次電子検出装置は、シンチレータ５
に捕獲される電子の数や速度を減らすため、二次電子信
号によって発光したシンチレータ５の光の一部をホトト
ランジスタ１２で検知し、対数アンプ１３で増幅し、高
電圧制御回路１４を介して高電圧発生回路９の出力を制
御するように構成したものである。

例えばプローブ電流が１０−■アンペアのとき高電圧発
生回路９の出力、即ちシンチレータ５に印加されている
電圧が１０ｋＶであるとすると、１０−１アンペアにプ
ローブ電流を切り換えた場合のコレクタ電極３の電圧は
、＋５０ｖから一１００ｖに切り換わり、シンチレータ
５に捕獲される電子の数は、約１／１００となる。従っ
て、シンチレータ５の発光強度は、ｔｏ’倍Ｘ　１／１
００−１００倍の明るさとなる。シンチレータ５のこの
発光が光ファイバー６′を介してホトトランジスタ１２
で検知され、対数アンプ１３で増幅される。増幅された
信号は高電圧ｔｉ制御回路１４で１゜段階に識別され、
高電圧制御回路１４により各段階に対応して高電圧発生
回路９が１０ｋＶ〜１ｋＶの間で１０段階の電圧を発生
するようにｐｓｒｒｓされる。

ところで、シンチレータ５の発光強度と捕獲電子の速度
（即ちシンチレータ５に印加されている高電圧）との間
において、発光強度は高電圧のほぼ二乗に比例すること
が実測されている。従って、上記の例のように発光強度
が１００倍になったとすると、シンチレータ５の高電圧
を１０ｋＶからｌｋＶまで下げても二次電子像の画像を
損なうことはない。

しかし実際には、ｌｋＶになったことによって二次電子
の捕獲効率が１ＯｋＶに比べて極めて小さくなってしま
うので、対数アンプ１３の出力は小さくなる。その結果
、高電圧ｔ！ｉ＋１１１１回路１４は、シンチレータ５
の電圧をもう少し高くするよ□うに動作し、例えば３ｋ
Ｖ程度となる。対数アンプ１３の出力がほぼ一定でるあ
から、このときの捕獲電子の数は、約１／１０　（＝　
（３ｋＶ／１０ｋＶ）”１ｌｏｋＶ時に比べて〕である
、従ってシンチレータ５に捕獲される電子の全エネルギ
ーは、約１　／’３０　Ｇ１０ｋＶ　　　　１０　　　１００となるから、シンチレータ５の熱損傷に影響を与える度
合が大幅に改善される。

また、高電圧制御回路１４は、対数アンプ１３の出力が
一定の幅に入るように動作する。そして、高電圧の切り
換えは、プローブ電流量やその加速電圧が切り換えられ
たときのみ動作するように構成される。

なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。ただ、光ファイバーの一
部を検知する方法でなく、従来のような構成で光電子増
倍管の出力をもって高電圧Ｉｌ′ＷＡ回路へ入力する例
を考えると、次のような不都合が生じる。即ち、光電子
増倍管に印加される高電圧は、二次電子像の明るさやコ
ントラストを１１！ｉする機構、としてオペレータが操
作することができるようになっているので、シンチレー
タの発光強度そのものを検知することはできない、従っ
て、シンチレータに捕獲された二次電子の数を検出する
ことは不可能であり、シンチレータの熱損傷を防止する
目的には沿わない。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、光フ
ァイバーの一部をホトダイオードのような光検知器に接
続したので、シンチレータの発光強度が直接検知できる
。その結果、捕獲された二次電子の数を制御できる。ま
た、高電圧制御回路を設けて高電圧を切り換えるように
したので、捕獲電子のエネルギーを制御できる。これら
のことから、捕獲電子の全エネルギーを制御できるので
。

シンチレータの熱損傷を軽減できる。さらには、対数ア
ンプの出力が一定の幅に入るように高電圧制御回路が動
作するので、高電圧が変化するにもかかわらず、はぼ一
定の明るさの二次電子像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二次電子検出装置の１実施例構成を示
す図、第２図は二次電子検出装置の従来例を示す図であ
る。ｌ・・・プローブ電流、２・・・二次電子、３・・・コ
レクタ１掻、４・・・絶縁物、５・・・シンチレータ、
６と６′・・・光ファイバー、７・・・光電子増倍管、
８・・・ビデオアンプ、９・・・高電圧発生回路、ｌＯ
・・・コレクタ電圧制御回路、１１・・・試料、１２・
・・ホトトランジスタ、１３・・・対数アンプ、１４・
・・高電圧制御回路。出　願　人　　日本電子株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）細く絞った電子ビームを試料に照射することによ
って試料から放出される二次電子を高電圧が印加された
シンチレータで捕獲し、その光信号を光電子増倍管に導
くように構成した二次電子検出装置において、シンチレ
ータの発光信号の一部を検出する光検出手段、該光検出
手段の出力に応じてシンチレータに印加する高電圧を制
御する電圧制御手段を備えたことを特徴とする二次電子
検出装置。
（２）バンドル型の光ファイバーを用いてシンチレータ
の発光信号を光電子増倍管に導き、光ファイバーの一部
を光検出手段に接続するように構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の二次電子検出装置。
（３）光検出手段の検出信号を対数アンプにより増幅す
るように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の二次電子検出装置。
（４）シンチレータに印加する高電圧の切り換えは、プ
ローブ電流量やその加速電圧が切り換えられたときに動
作するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の二次電子検出装置。