JPH04306548A - 反射電子回折装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームを試料表面
に入射させたときに生じる反射電子回折パターンから試
料表面の結晶構造に関する知見を得る反射電子回折装置
に関する。

【０００２】このような反射電子回折装置はＳｉやＧａ
Ａｓの薄膜結晶の成長表面をその場で観察するために広
く利用されているが、後で説明するように電子線で破壊
され易い材料への適用は困難である。本発明は、特に電
子線照射によって破壊され易い材料にも適用できる反射
電子回折装置を提供するものである。

【０００３】

【従来の技術】図１を参照して従来の反射電子回折装置
を説明する。真空中で、収束レンズ２および一次ビーム
走査コイル３を用いて電子銃１から試料４のある点１４
に対して一次電子ビーム１２を照射すると、蛍光板５上
の点１７の周辺に反射電子回折斑点２０が生じる。ここ
で点１７は一次電子ビーム１２の延長線と蛍光板上の交
わる点である。

【０００４】電子線の照射密度は試料表面上の点１４で
の電子線の電流を電子線の直径で割った値に比例する。 電子線の直径は反射電子回折斑点２０のぼけを防ぐため
、できるだけ小さくする必要があるので、電子線の直径
を大きくすることによる照射密度の低減には限度がある
。このため、電子線照射によって構造が破壊されてしま
う材料に対して従来の反射電子回折装置を適用すること
は困難であった。

【０００５】一次電子ビーム１２を試料表面上で広範囲
に走査すれば電子線の照射密度を著しく小さくできるこ
とは容易に推測できる。しかしながら、この場合は以下
のような問題があり回折パターンの観察はできなかった
。すなわち、一次電子ビームを符号１３のように偏向さ
せて試料上の点１５を照射すると、蛍光板５上の回折斑
点は、一次電子ビーム１３の延長線と蛍光板５の交わる
点１８の周辺、すなわち符号２１の位置に移動する。 このように、照射する電子ビームの位置を変えると、蛍
光板５上の回折パターンは移動する。従って、仮に電子
ビームを連続的に走査した場合には、蛍光板５上の回折
パターンも動くために、その回折パターンの観察はでき
なかった。

【０００６】なお、微小部の反射電子回折パターン観察
を目的として、電子ビームを走査する機能を有する反射
電子回折装置が開発されている。しかしながら、この種
の装置の場合には、微小部観察を目的としているため走
査範囲が小さいので、電子線照射密度を低減させる効果
はない。また、走査範囲が小さいので走査によって生じ
る回折パターンのずれの大きさは各回折斑点の蛍光板上
での大きさに比べて小さい。従って、回折パターンは事
実上静止して見えるので、電子線走査による回折パター
ンの動きを補正するような機構は備えられていなかった
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、この種
の従来の装置では電子線照射に弱い材料には適用が困難
であった。また、回折斑点と同程度の大きさ以上に一次
ビームを走査して、電子線による損傷を回避しようとし
た場合には、走査と同期して回折斑点が蛍光板上で動く
ため、回折パターンを観察できなくなるという欠点があ
り、実施できなかった。

【０００８】本発明の目的は、上述の点に鑑みて、回折
斑点と同程度の大きさ以上に一次ビームを走査した時に
も、回折パターンの観察を可能にする反射電子回折装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、真空中で電子線を試料表面に所定の角度で
照射し、蛍光板上に形成されるその反射電子の回折パタ
ーンから前記試料表面の結晶構造を解析する反射電子回
折装置において、前記電子線を走査して、前記試料表面
の広い領域へ該電子線を略均一に照射させる電子線走査
手段と、該電子線走査手段による前記電子線の動きに連
動して、前記回折パターンを該電子線の動きと逆方向に
移動させることにより、電子線走査によって生ずる該回
折パターンの動きを観察画面で静止させる補正手段とを
具備したことを特徴とする。

【００１０】また、本発明はその一形態として、前記反
射電子の回折パターンを撮像する撮像手段と、該撮像手
段の出力信号により回折パターンを表示する表示手段と
を有し、前記補正手段は、前記撮像手段から前記表示手
段へ供給される走査同期信号を、前記電子線走査手段へ
供給される走査信号に応じて調整して、前記表示手段上
の回折パターンを静止させる調整手段から成ることを特
徴とすることができる。

【００１１】さらにまた、本発明は他の形態として、前
記反射電子の回折パターンを撮像する撮像手段と、該撮
像手段の出力信号により回折パターンを表示する表示手
段とを有し、前記補正手段は、前記電子線走査手段へ供
給される走査信号に同期して、前記撮像手段を前記蛍光
板に対して前記電子線の走査方向と同一方向へ平行移動
または回転させる移動手段から成ることを特徴とするこ
とができる。

【００１２】さらにまた、本発明は他の形態として、前
記蛍光板上に形成される反射電子の回折パターンを撮像
する撮像手段と、該撮像手段の出力信号により回折パタ
ーンを表示する表示手段とを有し、前記補正手段は、前
記蛍光板上に形成される反射電子の回折パターンを反射
して前記撮像手段へ入射させる可動ミラーと、前記電子
線走査手段へ供給される走査信号に同期して、前記可動
ミラーを前記電子線の走査方向と同一方向へ回転させる
回転手段とから成ることを特徴とすることができる。

【００１３】さらにまた、本発明は他の形態として、前
記補正手段は、前記試料表面と前記蛍光板間に配置され
て、かつ前記電子線走査手段へ供給される走査信号に同
期して、前記電子線の走査方向と逆方向に前記試料面か
ら反射する反射電子ビームを偏向走査する第２の電子線
走査手段から成ることを特徴とすることができる。

【００１４】

【作用】本発明では、真空中で電子線を試料表面に所定
の角度で照射し、蛍光板上に形成される反射電子回折パ
ターンから試料表面の結晶構造を解析する反射電子回折
装置において、照射する電子線を走査することによって
試料表面の広い領域へ電子線を均一に照射し、かつ、一
次電子ビームの動きと連動して、観察する回折パターン
を一次ビームの動きと逆方向に移動させる手段を組み込
むようにしたので、電子線走査によって生じる回折パタ
ーンの動きを静止させて観察できる。従って、本発明で
は試料表面上の広い範囲を走査しても回折パターンが観
察できるため、電子線照射によって破壊され易い広範囲
の試料の観察が可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１６】図２は本発明の一実施例の構成を示す。こ
こで、１は電子銃、２は収束レンズ、３は一次ビーム走
査コイル、４は試料、５は蛍光板、６はテレビカメラ、
７は一次電子ビーム走査コイル用電源（電子走査電源）
、８は可変増幅器、９は加算器、１０は陰極線管用走査
コイル、１１はモニタ用の陰極線管である。

【００１７】電子銃１から出射した電子ビームは試料４
の表面で反射回折し、蛍光板５に到達して回折パターン
を形成する。このとき、一次ビーム１２を走査コイル３
によって走査し、試料表面上の図の網かけ部分１６を均
一に照射した場合には、蛍光板５の上の、一次電子ビー
ムの延長線と蛍光板５の交わる点は図の網かけ部分１９
内を動くことになる。この交点の動きに従って回折パタ
ーンも蛍光板５上を動くが、本発明の適用により陰極線
管１１上では静止した回折パターンが観察できることを
以下に説明する。

【００１８】一次電子ビーム走査コイル用電源７から一
次ビーム走査コイル３にＹ方向走査用電流２２、同じく
Ｘ方向走査用電流２３が送られ、同時にそれらの電流強
度に比例した信号（Ｙ方向２４，Ｘ方向２５）が電源７
から加算器９Ｂ，９Ａに送られる。一方、テレビカメラ
６からは、Ｙ方向のテレビ走査信号２６，Ｘ方向のテレ
ビ走査信号２７が加算器９Ｂ，９Ａに送られる。Ｙ方向
については、一方の加算器９Ｂで信号２４と信号２６と
を加算し、その加算結果の信号２８が陰極線管用走査コ
イルのＹ方向用コイル１０Ｂに送られる。Ｘ方向につい
ては、他方の加算器９Ａで信号２５と信号２７とを加算
し、その加算結果の信号２９が陰極線管用走査コイルの
Ｘ方向用コイル１０Ａに送られる。このとき、可変増幅
器８の増幅率をＸ，Ｙ方向の各々について一次電子ビー
ムの動きと連動して、観察する回折パターンを一次ビー
ムの動きと逆方向に移動させるように、調整することに
より、陰極線管上１１での回折パターン３１を静止させ
ることができる。

【００１９】本実施例では電子ビームの走査に偏向コイ
ル３を用いる場合について説明したが、電圧を制御する
偏向板を用いても同様の作用が得られる。また、本実施
例では真空中に置いた蛍光板５に形成される回折パター
ンを大気中のテレビカメラ６で撮影する構成について説
明したが、テレビカメラ６の撮像面を蛍光板５の位置に
直接置いた配置構成にすることによっても上述と同様の
作用が得られる。さらに、上記蛍光板５の位置にチャン
ネルプレート等の２次元の電子増倍管と抵抗体陽極等の
２次元位置検出器を置く構成でも同様の作用が得られる
。

【００２０】次に、本発明の他の実施例を図３，図４，
図５，図６を参照して説明する。

【００２１】図３は、テレビカメラ６を２軸回転ステー
ジ上に載せ、電子ビームの走査と同期させてこのステー
ジを回転させることによって陰極線管１１上の回折パタ
ーン３１を静止させる実施例を示す。蛍光板５上の回折
パターンのＸ方向の動きについては、ステージのＸ方向
首振り機構３２を電子ビームのＸ方向走査と同期させる
ことによってその動きを相殺する。Ｙ方向についても同
様に、Ｙ方向首振り機構３３を電子ビームのＹ方向走査
と同期させることによってその動きを相殺する。そのた
め、可変増幅器８Ａからの信号２５に比例したＸ方向の
増幅信号がＸ方向首振り機構３２のモータに供給され、
可変増幅器８Ｂからの信号２４に比例したＹ方向の増幅
信号がＹ方向首振り機構３３のモータに供給される。

【００２２】図４は、テレビカメラ６を２軸平行移動ス
テージに載せ、電子ビームの走査と同期させてこのステ
ージを移動させることによって、陰極線管１１上の回折
パターン３１を静止させる実施例を示す。蛍光板５上の
回折パターンのＸ方向の動きについては、ステージのＸ
方向平行移動機構３４を電子ビームのＸ方向走査と同期
させることによってその動きを相殺する。Ｙ方向につい
ても同様に、Ｙ方向平行移動機構３５を電子ビームのＹ
方向走査と同期させることによってその動きを相殺する
。そのため、可変増幅器８Ａからの信号２５に比例した
Ｘ方向の増幅信号がＸ方向平行移動機構３４のモータに
供給され、可変増幅器８Ｂからの信号２４に比例したＹ
方向の増幅信号がＹ方向平行移動機構３３のモータに供
給される。

【００２３】図５は、蛍光板５とテレビカメラ６との間
に２軸回転ミラー４０を置き、このミーラ４０の回転と
電子ビームの走査とを同期させることによって陰極線管
１１上の回折パターン３１を静止させる実施例を示す。 蛍光板５上の回折パターンのＸ方向の動きについては、
Ｘ方向ミラー回転機構３６を電子ビームのＸ方向走査と
同期させることによってその動きを相殺する。Ｙ方向に
ついても同様に、Ｙ方向ミラー回転機構３７を電子ビー
ムのＹ方向走査と同期させることによってその動きを相
殺する。そのため、可変増幅器８Ａからの信号２５に比
例したＸ方向の増幅信号がＸ方向ミラー回転機構３６の
モータに供給され、可変増幅器８Ｂからの信号２４に比
例したＹ方向の増幅信号がＹ方向ミラー回転機構３７の
モータに供給される。

【００２４】図６は、試料４と蛍光板５の間に第２の電
子ビーム走査機構３８，３９を設けることによって、蛍
光板５上の回折パターン３１を静止させる実施例を示す
。Ｘ方向の動きについては、Ｘ方向偏向コイル３８を電
子ビームのＸ方向走査と同期させることによってその動
きを相殺する。Ｙ方向についても同様に、Ｙ方向偏向コ
イル３９を電子ビームのＹ方向走査と同期させることに
よってその動きを相殺する。そのため、一次ビーム走査
コイル３による一次電子ビームの動きと連動して、蛍光
板５上に照射させる二次電子ビームを上記一次電子ビー
ムの動きと逆方向に移動させるように、偏向コイル３８
，３９に接続した可変増幅器８Ａ，８Ｂの増幅率を調整
する。

【００２５】なお、本実施例では電子ビームの走査に偏
向コイルを用いる場合について説明したが、電圧制御す
る偏向板を用いても同様の作用が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
照射する電子線を走査することによって試料表面の広い
領域へ電子線を均一に照射するとともに、一次電子ビー
ムの動きに連動して、制御する回折パターンを一次電子
ビームの動きと逆方向に移動させるようにしたので、試
料表面上の広い範囲を走査しても回折パターンが静止し
て観察できるため、電子線照射によって破壊され易い広
範囲の試料が観察が可能になるという顕著な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来装置の構成例を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図５】本発明の第４の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【図６】本発明の第５の実施例の構成を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１　　電子銃 ２　　収束レンズ ３　　一次ビーム走査コイル ４　　試料 ５　　蛍光板 ６　　テレビカメラ ７　　一次電子ビーム走査コイル用電源８Ａ，８Ｂ　　
可変増幅器 ９Ａ，９Ｂ　　加算器 １０Ａ，１０Ｂ　　陰極線管用走査コイル１１　　陰極
線管 １２，１３　　一次電子ビーム １４，１５　　試料表面の照射点 １６　　試料表面上での電子ビーム走査領域１７，１８
　　一次電子ビームの延長線と蛍光板の交わる点 １９　　蛍光板上での電子ビーム走査領域２０，２１　
　蛍光板上での回折パターン２２　　Ｙ方向走査用電流 ２３　　Ｘ方向走査用電流 ２４　　Ｙ方向走査用電流信号 ２５　　Ｘ方向走査用電流信号 ２６　　Ｙ方向のテレビ走査信号 ２７　　Ｘ方向のテレビ走査信号 ２８　　２４と２６の和の信号 ２９　　２５と２７の和の信号 ３０　　テレビカメラからの輝度信号 ３１　　陰極線管上の回折パターン ３２　　ステージのＸ方向首振り機構 ３３　　ステージのＹ方向首振り機構 ３４　　ステージのＸ方向平行移動機構３５　　ステー
ジのＹ方向平行移動機構３６　　Ｘ方向のミラー回転機
構 ３７　　Ｙ方向のミラー回転機構 ３８　　第２のＸ方向偏向コイル ３９　　第２のＹ方向偏向コイル ４０　　ミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空中で電子線を試料表面に所定の角
   度で照射し、蛍光板上に形成されるその反射電子の回折
   パターンから前記試料表面の結晶構造を解析する反射電
   子回折装置において、前記電子線を走査して、前記試料
   表面の広い領域へ該電子線を略均一に照射させる電子線
   走査手段と、該電子線走査手段による前記電子線の動き
   に連動して、前記回折パターンを該電子線の動きと逆方
   向に移動させることにより、電子線走査によって生ずる
   該回折パターンの動きを観察画面で静止させる補正手段
   とを具備したことを特徴とする反射電子回折装置。