JPH03283249A - 二次電子検出器 - Google Patents
二次電子検出器Info
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- JPH03283249A JPH03283249A JP2080727A JP8072790A JPH03283249A JP H03283249 A JPH03283249 A JP H03283249A JP 2080727 A JP2080727 A JP 2080727A JP 8072790 A JP8072790 A JP 8072790A JP H03283249 A JPH03283249 A JP H03283249A
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- Japan
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- secondary electron
- light guide
- optical axis
- detector
- electron detector
- Prior art date
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 26
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
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- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
近年、走査形電子顕微鏡においてより高分解能の二次電
子像を得るために、実開昭５９−７１５６３号に記載の
ように試料を対物レンズギャップの中へ入れ、レンズ収
差の影響を小さくすることが行なわれている。この様な
装置では、第５図に示すように二次電子検出器１７は対
物レンズ４と偏向コイル２の間に配置され、二次電子は
次のように検出される。 二次電子ビーム１６によって試料５から発生した二次電
子３は対物レンズ４の磁場により螺旋運動をしながらレ
ンズ４上方へ移動する。二次電子検出器１７のシンチレ
ータ９には正の高電圧（１０ｋＶ）が印加されているた
めシールド筒８の開口１０から電界がしみ出し二次電子
３を引き込む。 二次電子３によってシンチレータ９から発生した光はラ
イトガイド７を伝わり、光検出器（図示路）により検出
される。 このような構造の検出器では、シンチレータ９に印加さ
れている１０ｋＶの電圧により、−次電子ビーム１６の
通過経路（走査路電子顕微鏡の光軸１付近）に横向きの
電界Ｅ２２がしみだして二次電子ビーム１６を偏向させ
てしまう。特に−次電子１６の加速電圧が低い場合には
、この偏向量が大きくなり対物レンズ４の軸外収差の影
響でビームがぼけるという問題があった。 ［発明が解決しようとする課題１ 上記従来技術の問題点は、−次電子ビームの通過経路（
走査路電子顕微鏡の光軸付近）での検出器による横方向
電界が強過ぎることにある。本発明の目的は、二次電子
を高効率に検出しかつ光軸付近の横方向電界を弱めるよ
うな構成の二次電子検出器を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題は検出器の二次電子検出面の法線が光軸と垂直
に近い方向を向いていることから生じている。したがっ
て、上記目的は、検出器の二次電子検出面の法線と光軸
とのなす角度をできるだけｔＪｓさくすることにより、
達成される。 ［作用］ 本発明の作用を１ｋＶ以上の加速電圧で使用する走査路
電子顕微鏡の場合を例にとって第６図により説明する。 二次電子検出器１７の二次電子検出面１８からしみだす
電界Ｅ２２は、試料５がら発生した二次電子３を引き込
むとともに、−次電子ビーム１６を偏向させ軸外収差を
生じさせる。 二次電子３の高効率検出のためには、この電界Ｅ２２は
強いほど有利であり、実験的に２．０ｋＶ／ｍ以上にす
ればよいことがわかっている。一方、軸外収差が無視で
きるようにするためには、電界Ｅ２２の横方向成分（横
方向電界とよぶことにする）を小さくする必要がある。 また、−次電子ビーム１６の偏向量は電界Ｅ２２の強さ
を一定としたとき、加速電圧が低いほど大きくなる。し
たがって、加速電圧の全域にわたって軸外収差が無視で
きるようにするためには、最も低加速電圧の場合に無視
できるようにすればよい。 ところで、１ｋＶの低加速電圧では、横方向電界を１．
５ｋＶ／ｍ以下にすれば軸外収差が無視できることが実
験的にわがっている。ここで、二次電子検出器１７の二
次電子検出面１８の法線１９と光軸１との交点をＰとし
、そのなす角をθとする。電界Ｅ２２の強さを一定とし
たとき点Ｐでの横方向電界はＥ ｓｉｎθとなり、θが
小さいほど弱くなる。−次電子ビーム１６の偏向量はこ
の横方向電界の強さに比例する。そこで、電界Ｅ２２を
２．０ｋＶ／ｍとしたとき、θを５０″とすれば横方向
電界は１．５ｋＶ／ｍとなり、軸外収差を無視できるよ
うになることがわかる。このように、θを０°〜５０’
とすれば、二次電子を高効率に検出しかつ二次電子検出
器１７からの電界による軸外収差を無視できるようにな
る。 本発明はこのような作用を基本になされたものである。
子像を得るために、実開昭５９−７１５６３号に記載の
ように試料を対物レンズギャップの中へ入れ、レンズ収
差の影響を小さくすることが行なわれている。この様な
装置では、第５図に示すように二次電子検出器１７は対
物レンズ４と偏向コイル２の間に配置され、二次電子は
次のように検出される。 二次電子ビーム１６によって試料５から発生した二次電
子３は対物レンズ４の磁場により螺旋運動をしながらレ
ンズ４上方へ移動する。二次電子検出器１７のシンチレ
ータ９には正の高電圧（１０ｋＶ）が印加されているた
めシールド筒８の開口１０から電界がしみ出し二次電子
３を引き込む。 二次電子３によってシンチレータ９から発生した光はラ
イトガイド７を伝わり、光検出器（図示路）により検出
される。 このような構造の検出器では、シンチレータ９に印加さ
れている１０ｋＶの電圧により、−次電子ビーム１６の
通過経路（走査路電子顕微鏡の光軸１付近）に横向きの
電界Ｅ２２がしみだして二次電子ビーム１６を偏向させ
てしまう。特に−次電子１６の加速電圧が低い場合には
、この偏向量が大きくなり対物レンズ４の軸外収差の影
響でビームがぼけるという問題があった。 ［発明が解決しようとする課題１ 上記従来技術の問題点は、−次電子ビームの通過経路（
走査路電子顕微鏡の光軸付近）での検出器による横方向
電界が強過ぎることにある。本発明の目的は、二次電子
を高効率に検出しかつ光軸付近の横方向電界を弱めるよ
うな構成の二次電子検出器を提供することにある。 ［課題を解決するための手段］ 上記課題は検出器の二次電子検出面の法線が光軸と垂直
に近い方向を向いていることから生じている。したがっ
て、上記目的は、検出器の二次電子検出面の法線と光軸
とのなす角度をできるだけｔＪｓさくすることにより、
達成される。 ［作用］ 本発明の作用を１ｋＶ以上の加速電圧で使用する走査路
電子顕微鏡の場合を例にとって第６図により説明する。 二次電子検出器１７の二次電子検出面１８からしみだす
電界Ｅ２２は、試料５がら発生した二次電子３を引き込
むとともに、−次電子ビーム１６を偏向させ軸外収差を
生じさせる。 二次電子３の高効率検出のためには、この電界Ｅ２２は
強いほど有利であり、実験的に２．０ｋＶ／ｍ以上にす
ればよいことがわかっている。一方、軸外収差が無視で
きるようにするためには、電界Ｅ２２の横方向成分（横
方向電界とよぶことにする）を小さくする必要がある。 また、−次電子ビーム１６の偏向量は電界Ｅ２２の強さ
を一定としたとき、加速電圧が低いほど大きくなる。し
たがって、加速電圧の全域にわたって軸外収差が無視で
きるようにするためには、最も低加速電圧の場合に無視
できるようにすればよい。 ところで、１ｋＶの低加速電圧では、横方向電界を１．
５ｋＶ／ｍ以下にすれば軸外収差が無視できることが実
験的にわがっている。ここで、二次電子検出器１７の二
次電子検出面１８の法線１９と光軸１との交点をＰとし
、そのなす角をθとする。電界Ｅ２２の強さを一定とし
たとき点Ｐでの横方向電界はＥ ｓｉｎθとなり、θが
小さいほど弱くなる。−次電子ビーム１６の偏向量はこ
の横方向電界の強さに比例する。そこで、電界Ｅ２２を
２．０ｋＶ／ｍとしたとき、θを５０″とすれば横方向
電界は１．５ｋＶ／ｍとなり、軸外収差を無視できるよ
うになることがわかる。このように、θを０°〜５０’
とすれば、二次電子を高効率に検出しかつ二次電子検出
器１７からの電界による軸外収差を無視できるようにな
る。 本発明はこのような作用を基本になされたものである。
【実施例１
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。二次
電子検出器１７は偏向コイル２と対物レンズ４０間に配
置され、シールド筒８の中に、シンチレータ９を先端に
もつライトガイド７が設置された構造である。検出器の
軸６は走査路電子顕微鏡の光軸１に対して３５°となる
ように配置されている。ライトガイドはその端面の法線
１１が光軸１に平行、すなわち検出器の軸６に対して３
５°となるように加工されている６シールド筒８の開口
１０面はシンチレータ９面に平行となるように加工され
ている。 一次電子ビーム１６は対物レンズ４で試料５上に集束さ
れ、偏向コイル２により試料５上を二次元的に走査され
る。−次電子ビーム１６によって試料５からは二次電子
３が発生する。シールド筒８はアースポテンシャルにな
っている。シンチレータ９には正の高電圧（１０ｋＶ）
が印加されているためシールドＷｉ８の開口１０から電
界がしみ出し二次電子３が引きこまれる。 １０ｋＶで加速された二次電子３がシンチレータ９に入
射すると、第２図に示すようにシンチレータ９からは等
方的に光が発生する。この光のうち、ライトガイド７の
材質で決まる全反射角１４内（第２図の斜線の範Ｂ１３
）でライトガイド側面１２．１２′に入射した光だけが
全反射を繰り返しながらライトガイド７中を伝わる。そ
して後方の図示されていない光電子増倍管に入射し、電
気信号に増幅変換される。この電気信号がブラウン管の
輝度変調信号となり二次電子の走査像を形成する。ここ
で、ライトガイド７は一般にガラスでできており、全反
射角１４は約４０’である。 したがって、今の場合ライトガイド側面１２．１２′に
全反射角以上で入射するような方向に発した光を逃すこ
とはない。二次電子検出器をこのような構成にすること
により、ライトガイド中での光の伝播効率を従来通りに
維持しながら、シンチレータに印加された高電圧による
軸上付近の横方向電界を従来よりも弱くすることができ
る。 なお、上記の実施例に挙げた数値例は１本発明の一例で
あり、要するに二次電子検出器の二次電子検出面の法線
と光軸とのなす角がＯ°〜５０゜であれば上記の数値に
限るものではない。また、本実施例ではライトガイド端
面の法線１１とライトガイドの軸（検出器の軸６）との
なす角を３５°としたが、ライトガイドの材質で決まる
全反射角以下であればどのような値でもよい、この角が
００でもよいことは言うまでもない。 本実施例によれば、シンチレータに印加された高電圧に
よる軸上の横方向電界を従来よりも弱くすることができ
る。従って、検出器の電界の影響による一次電子ビーム
の偏向量を従来よりも小さくすることができる。 また、第３図に示すように、シンチレータ９とシールド
筒８の開口１０が同心状となるように。 シールド筒８の先端１５をライトガイド７端面の法線１
１と平行となるようにしてもよい。これにより、シンチ
レータ９からシールド筒８開口１０までの電界分布の対
称性がよくなり、二次電子が先端１５に衝突しにくくな
って二次電子検出効率の向上に役立つ。 また、第４図に示すように、ライトガイド７及びシール
ド筒８を一ケ所以上屈曲させてもよい。 これにより、第１及び第２の実施例では周辺の部材の関
係で設置できないような場合においても、設置可能とな
る。 本発明の第２の実施例を第７図に示す。第７図（Ａ）は
検出器の軸６を含む面の断面図であり、第７図（Ｂ）は
光軸１下方から見た図である。円筒上のライトガイド７
の先端面はその面の法線（光軸１と一致）が検出器の軸
６に対して３５゜となるように削られ、光軸１を中心と
する円筒状部分には穴２０が設けられている。ライトガ
イド７先端面にはドーナツ状のシンチレータ９が設置さ
れている。さらに、シンチレータ９の高電圧が一次電子
ビームに悪影響を与えないように、穴の中に同心円筒状
に内側シールド筒２１が設けられている。この内側シー
ルド筒２１は外側シールド筒８と接続され、アース電位
になっている。動作は第１の実施例とほぼ同様である。 また、第７図（Ｂ）の楕円状のシールド筒８開口及びシ
ンチレータ９を円状とするために、ライトガイド７及び
シールド筒８断面が適当な楕円となるように加工しても
よい。 本実施例によれば、検出器の電界分布が軸対称またはそ
れに近くなるので、−次電子ビームへの悪影響を除去で
きるという効果がある。 【発明の効果】 本発明によれば、光軸付近での検出器の電界の強さを一
定に保ちながら横方向電界を除去または弱くできるので
、低加速電圧から高加速電圧の広範囲にわたって二次電
子を高効率に検出しかつｍへ電子ビームへの悪影響を回
避できる。
電子検出器１７は偏向コイル２と対物レンズ４０間に配
置され、シールド筒８の中に、シンチレータ９を先端に
もつライトガイド７が設置された構造である。検出器の
軸６は走査路電子顕微鏡の光軸１に対して３５°となる
ように配置されている。ライトガイドはその端面の法線
１１が光軸１に平行、すなわち検出器の軸６に対して３
５°となるように加工されている６シールド筒８の開口
１０面はシンチレータ９面に平行となるように加工され
ている。 一次電子ビーム１６は対物レンズ４で試料５上に集束さ
れ、偏向コイル２により試料５上を二次元的に走査され
る。−次電子ビーム１６によって試料５からは二次電子
３が発生する。シールド筒８はアースポテンシャルにな
っている。シンチレータ９には正の高電圧（１０ｋＶ）
が印加されているためシールドＷｉ８の開口１０から電
界がしみ出し二次電子３が引きこまれる。 １０ｋＶで加速された二次電子３がシンチレータ９に入
射すると、第２図に示すようにシンチレータ９からは等
方的に光が発生する。この光のうち、ライトガイド７の
材質で決まる全反射角１４内（第２図の斜線の範Ｂ１３
）でライトガイド側面１２．１２′に入射した光だけが
全反射を繰り返しながらライトガイド７中を伝わる。そ
して後方の図示されていない光電子増倍管に入射し、電
気信号に増幅変換される。この電気信号がブラウン管の
輝度変調信号となり二次電子の走査像を形成する。ここ
で、ライトガイド７は一般にガラスでできており、全反
射角１４は約４０’である。 したがって、今の場合ライトガイド側面１２．１２′に
全反射角以上で入射するような方向に発した光を逃すこ
とはない。二次電子検出器をこのような構成にすること
により、ライトガイド中での光の伝播効率を従来通りに
維持しながら、シンチレータに印加された高電圧による
軸上付近の横方向電界を従来よりも弱くすることができ
る。 なお、上記の実施例に挙げた数値例は１本発明の一例で
あり、要するに二次電子検出器の二次電子検出面の法線
と光軸とのなす角がＯ°〜５０゜であれば上記の数値に
限るものではない。また、本実施例ではライトガイド端
面の法線１１とライトガイドの軸（検出器の軸６）との
なす角を３５°としたが、ライトガイドの材質で決まる
全反射角以下であればどのような値でもよい、この角が
００でもよいことは言うまでもない。 本実施例によれば、シンチレータに印加された高電圧に
よる軸上の横方向電界を従来よりも弱くすることができ
る。従って、検出器の電界の影響による一次電子ビーム
の偏向量を従来よりも小さくすることができる。 また、第３図に示すように、シンチレータ９とシールド
筒８の開口１０が同心状となるように。 シールド筒８の先端１５をライトガイド７端面の法線１
１と平行となるようにしてもよい。これにより、シンチ
レータ９からシールド筒８開口１０までの電界分布の対
称性がよくなり、二次電子が先端１５に衝突しにくくな
って二次電子検出効率の向上に役立つ。 また、第４図に示すように、ライトガイド７及びシール
ド筒８を一ケ所以上屈曲させてもよい。 これにより、第１及び第２の実施例では周辺の部材の関
係で設置できないような場合においても、設置可能とな
る。 本発明の第２の実施例を第７図に示す。第７図（Ａ）は
検出器の軸６を含む面の断面図であり、第７図（Ｂ）は
光軸１下方から見た図である。円筒上のライトガイド７
の先端面はその面の法線（光軸１と一致）が検出器の軸
６に対して３５゜となるように削られ、光軸１を中心と
する円筒状部分には穴２０が設けられている。ライトガ
イド７先端面にはドーナツ状のシンチレータ９が設置さ
れている。さらに、シンチレータ９の高電圧が一次電子
ビームに悪影響を与えないように、穴の中に同心円筒状
に内側シールド筒２１が設けられている。この内側シー
ルド筒２１は外側シールド筒８と接続され、アース電位
になっている。動作は第１の実施例とほぼ同様である。 また、第７図（Ｂ）の楕円状のシールド筒８開口及びシ
ンチレータ９を円状とするために、ライトガイド７及び
シールド筒８断面が適当な楕円となるように加工しても
よい。 本実施例によれば、検出器の電界分布が軸対称またはそ
れに近くなるので、−次電子ビームへの悪影響を除去で
きるという効果がある。 【発明の効果】 本発明によれば、光軸付近での検出器の電界の強さを一
定に保ちながら横方向電界を除去または弱くできるので
、低加速電圧から高加速電圧の広範囲にわたって二次電
子を高効率に検出しかつｍへ電子ビームへの悪影響を回
避できる。
第１図は本発明の一実施例の装置の要部を示す縦断面図
、第２図は本発明の一実施例の二次電子検出器の縦断面
図、第３図、第４図は本発明の実施例の変形例になる二
次電子検出器の縦断面図、第５図は従来の二次電子検出
器を示す縦断面図、第６図は本発明の詳細な説明図、第
７図は本発明の他の実施例の二次電子検出器を示す縦断
面図および平面図である。 符号の説明
、第２図は本発明の一実施例の二次電子検出器の縦断面
図、第３図、第４図は本発明の実施例の変形例になる二
次電子検出器の縦断面図、第５図は従来の二次電子検出
器を示す縦断面図、第６図は本発明の詳細な説明図、第
７図は本発明の他の実施例の二次電子検出器を示す縦断
面図および平面図である。 符号の説明
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、電子銃で発生した一次電子ビームを対物レンズの磁
場内に置かれた試料に照射し、試料から発生した二次電
子を対物レンズより電子銃側に配設した二次電子検出器
によって検出するように構成した走査形電子顕微鏡にお
いて、前記二次電子検出器の二次電子検出面の法線と光
軸とのなす角が０°〜５０°となるように構成したこと
を特徴とする二次電子検出器。 ２、前記二次電子検出器は前面に開口をもったシールド
筒の中にシンチレータを先端にもったライトガイドが配
設されており、該ライトガイド先端面の法線と該ライト
ガイドの軸とのなす角が該ライトガイドの材質で決まる
全反射角以下としたことを特徴とする請求項第１項記載
の二次電子検出器。 ３、前記ライトガイドが一ヶ所以上屈曲していることを
特徴とする請求項第１項または第２項のいずれかに記載
の二次電子検出器。 ４、前記二次電子検出器の二次電子検出面が前記走査形
電子顕微鏡の光軸と交差するように設置し、かつ光軸部
分に穴を設け、その穴の中にシールド筒を設けたことを
特徴とする請求項第１項から第３項までのいずれかに記
載の二次電子検出器。 ５、請求項第１項から第４項までのいずれかに記載の二
次電子検出器を搭載したことを特徴とする走査電子顕微
鏡及びその類似装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080727A JPH03283249A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 二次電子検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080727A JPH03283249A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 二次電子検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03283249A true JPH03283249A (ja) | 1991-12-13 |
Family
ID=13726404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2080727A Pending JPH03283249A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 二次電子検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03283249A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10134754A (ja) * | 1996-11-05 | 1998-05-22 | Jeol Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| JP2002184340A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-06-28 | Schlumberger Technol Inc | 二次電子検出用の小型高効率シンチレーション検出器 |
| JP2022028851A (ja) * | 2018-09-21 | 2022-02-16 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2080727A patent/JPH03283249A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10134754A (ja) * | 1996-11-05 | 1998-05-22 | Jeol Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| JP2002184340A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-06-28 | Schlumberger Technol Inc | 二次電子検出用の小型高効率シンチレーション検出器 |
| JP2022028851A (ja) * | 2018-09-21 | 2022-02-16 | 株式会社日立ハイテク | 荷電粒子線装置 |
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