JPH071688B2 - 走査型反射電子回折顕微鏡 - Google Patents
走査型反射電子回折顕微鏡Info
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- JPH071688B2 JPH071688B2 JP3021763A JP2176391A JPH071688B2 JP H071688 B2 JPH071688 B2 JP H071688B2 JP 3021763 A JP3021763 A JP 3021763A JP 2176391 A JP2176391 A JP 2176391A JP H071688 B2 JPH071688 B2 JP H071688B2
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- image
- scanning
- electron
- reflection
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/26—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output
- H01J31/48—Tubes with amplification of output effected by electron multiplier arrangements within the vacuum space
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- H01J37/22—Optical or photographic arrangements associated with the tube
- H01J37/224—Luminescent screens or photographic plates for imaging ; Apparatus specially adapted therefor, e.g. cameras, TV-cameras, photographic equipment, exposure control; Optical subsystems specially adapted therefor, e.g. microscopes for observing image on luminescent screen
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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- H01J2237/2445—Photon detectors for X-rays, light, e.g. photomultipliers
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- H01J2237/25—Tubes for localised analysis using electron or ion beams
- H01J2237/2505—Tubes for localised analysis using electron or ion beams characterised by their application
- H01J2237/2538—Low energy electron microscopy [LEEM]
- H01J2237/2544—Diffraction [LEED]
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型反射高速電子回
折（ＲＨＥＥＤ）顕微鏡、走査型低速電子回折（ＬＥＥ
Ｄ）顕微鏡など、回折電子像の観察を行うとともに、特
定の回折斑点強度の時間的変化を観察する装置に関す
る。
折（ＲＨＥＥＤ）顕微鏡、走査型低速電子回折（ＬＥＥ
Ｄ）顕微鏡など、回折電子像の観察を行うとともに、特
定の回折斑点強度の時間的変化を観察する装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の走査型反射高速電子回折顕微鏡の
一例を図２に示す。図２において、加速電源１を有する
電子銃２から放出される一次電子ビーム４が収束レンズ
３によって真空容器６内にある試料７の表面に収束さ
れ、走査電源17によって一次電子ビーム用偏向コイル５
を動作させることにより、一次電子ビーム４が試料７の
表面上で走査される。そのときに得られる試料７の吸収
電流信号をＣＲＴ16に輝度変調信号として入力すること
によりＣＲＴ16上に試料７の吸収電流像が得られる。こ
の吸収電流像から試料７の分析すべき場所を選択する。
そして、この選択した分析点に一次電子線４を固定照射
すると、分析点から得られる反射回折線８によって螢光
板９上に像が形成され、のぞき窓21を通して反射回折像
として観測することができる。この回折像を解析するこ
とによって試料７の表面上の任意の場所の結晶状態を分
析することが可能となる。さらに、アパーチャ22を使用
してある特定の回折スポットを選び、光電変換素子23か
ら得られる電気信号を一次電子ビーム４の走査に同期さ
せてＣＲＴ16に輝度変調信号として加えることによって
ＣＲＴ16上に回折顕微像が得られる。この回折顕微像か
ら試料７の表面の結晶分布がわかり、試料７の表面の結
晶解析の有力な手段となる。しかし、この走査型反射電
子回折顕微鏡は、ある特定の回折スポットを選択する場
合、光電変換素子23やアパーチャ22を機械的に動かす必
要があり操作性が良くない、反射回折像を画像処理する
場合二次元画像を記憶する等の特別な装置を必要とす
る、等の欠点がある。
一例を図２に示す。図２において、加速電源１を有する
電子銃２から放出される一次電子ビーム４が収束レンズ
３によって真空容器６内にある試料７の表面に収束さ
れ、走査電源17によって一次電子ビーム用偏向コイル５
を動作させることにより、一次電子ビーム４が試料７の
表面上で走査される。そのときに得られる試料７の吸収
電流信号をＣＲＴ16に輝度変調信号として入力すること
によりＣＲＴ16上に試料７の吸収電流像が得られる。こ
の吸収電流像から試料７の分析すべき場所を選択する。
そして、この選択した分析点に一次電子線４を固定照射
すると、分析点から得られる反射回折線８によって螢光
板９上に像が形成され、のぞき窓21を通して反射回折像
として観測することができる。この回折像を解析するこ
とによって試料７の表面上の任意の場所の結晶状態を分
析することが可能となる。さらに、アパーチャ22を使用
してある特定の回折スポットを選び、光電変換素子23か
ら得られる電気信号を一次電子ビーム４の走査に同期さ
せてＣＲＴ16に輝度変調信号として加えることによって
ＣＲＴ16上に回折顕微像が得られる。この回折顕微像か
ら試料７の表面の結晶分布がわかり、試料７の表面の結
晶解析の有力な手段となる。しかし、この走査型反射電
子回折顕微鏡は、ある特定の回折スポットを選択する場
合、光電変換素子23やアパーチャ22を機械的に動かす必
要があり操作性が良くない、反射回折像を画像処理する
場合二次元画像を記憶する等の特別な装置を必要とす
る、等の欠点がある。
【０００３】上記のような欠点を解消するために、図３
のような走査型反射電子回折顕微鏡が提案されている
（特開昭６０−５６３４４号公報参照）。図３におい
て、一次電子ビーム４を試料７の表面に固定したときに
得られる反射回折線８の一部は磁場遮蔽板27を通過し、
さらに小さな部分がアパーチャ22を通過して螢光板９上
に輝点を形成する。さらに、のぞき窓21を通して光電変
換素子23によってこの輝点による光信号を受けて電気信
号に変換し、反射回折線用ＣＲＴ19の輝度変調信号とし
て使用する。このとき、反射回折線用走査電源20によっ
て反射回折線用偏向コイル28を動作させ、磁場遮蔽板27
を通過した反射回折線８を偏向し、この偏向に同期した
輝度変調像を反射回折線用ＣＲＴ19上に表示する。磁場
遮蔽板27は反射回折線用コイル28を動作させたときに生
ずる磁場を遮蔽し、一次電子ビーム４の照射点を一定に
保つ役割をはたす。このようにして得られた反射回折線
用ＣＲＴ19上の輝度変調像は、図２の装置で螢光板９上
に得られる反射回折像とまったく等価な像になる。ま
た、ある特定回折スポットを信号とする回折顕微像を得
る場合には、ＣＲＴ19の走査回路を調整することによ
り、反射回折線用ＣＲＴ19上に表示されている反射回折
像中の回折スポットの位置にＣＲＴ19の陰極線を固定
し、この状態で信号切替スイッチ18をＣＲＴ16の方に切
替え、走査電源17により電子ビーム４を試料７の表面上
で走査することによって回折顕微像をＣＲＴ13上に得る
ことができる。この走査型反射電子回折顕微鏡は、すべ
ての信号取得を電気的に行えるので、操作性が非常によ
く、また、走査電源20の走査に同期して得られる光電変
換素子23からの電気信号をメモリに記憶し種々の処理を
行うことによって信号のＳ／Ｎ増大等画像処理を容易に
行うことができる。
のような走査型反射電子回折顕微鏡が提案されている
（特開昭６０−５６３４４号公報参照）。図３におい
て、一次電子ビーム４を試料７の表面に固定したときに
得られる反射回折線８の一部は磁場遮蔽板27を通過し、
さらに小さな部分がアパーチャ22を通過して螢光板９上
に輝点を形成する。さらに、のぞき窓21を通して光電変
換素子23によってこの輝点による光信号を受けて電気信
号に変換し、反射回折線用ＣＲＴ19の輝度変調信号とし
て使用する。このとき、反射回折線用走査電源20によっ
て反射回折線用偏向コイル28を動作させ、磁場遮蔽板27
を通過した反射回折線８を偏向し、この偏向に同期した
輝度変調像を反射回折線用ＣＲＴ19上に表示する。磁場
遮蔽板27は反射回折線用コイル28を動作させたときに生
ずる磁場を遮蔽し、一次電子ビーム４の照射点を一定に
保つ役割をはたす。このようにして得られた反射回折線
用ＣＲＴ19上の輝度変調像は、図２の装置で螢光板９上
に得られる反射回折像とまったく等価な像になる。ま
た、ある特定回折スポットを信号とする回折顕微像を得
る場合には、ＣＲＴ19の走査回路を調整することによ
り、反射回折線用ＣＲＴ19上に表示されている反射回折
像中の回折スポットの位置にＣＲＴ19の陰極線を固定
し、この状態で信号切替スイッチ18をＣＲＴ16の方に切
替え、走査電源17により電子ビーム４を試料７の表面上
で走査することによって回折顕微像をＣＲＴ13上に得る
ことができる。この走査型反射電子回折顕微鏡は、すべ
ての信号取得を電気的に行えるので、操作性が非常によ
く、また、走査電源20の走査に同期して得られる光電変
換素子23からの電気信号をメモリに記憶し種々の処理を
行うことによって信号のＳ／Ｎ増大等画像処理を容易に
行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の走査型反射電子
回折顕微鏡は、上記のように構成されているが、図２の
走査型反射電子回折顕微鏡は、上記のように、ある特定
の回折スポットを選択する場合、光電変換素子23やアパ
ーチャ22を機械的に動かす必要があり操作性が良くな
い、反射回折像を画像処理する場合二次元画像を記憶す
る等の特別な装置を必要とする、等の欠点がある。ま
た、図３の走査型反射電子回折顕微鏡は操作性がよく、
画像処理も容易に行うことができるが、検出することが
できる回折電子の回折角は試料７と走査コイル部との距
離および反射回折線用偏向コイルの発生する磁場の大き
さによって制限されるので、回折角の大きい回折電子を
検出することができない。回折角の大きい回折電子を検
出するためには、大きな走査コイルを作るか、走査コイ
ル部を試料に近づける必要がある。しかし、大きな走査
コイルを用いると、装置が大型化するという問題があ
り、また、試料交換等の必要性から常時試料と走査コイ
ル部との間隔を小さくしておくことはできないので、走
査コイル部の移動機構や位置調整機構等が必要となり、
装置が複雑化するという問題があった。
回折顕微鏡は、上記のように構成されているが、図２の
走査型反射電子回折顕微鏡は、上記のように、ある特定
の回折スポットを選択する場合、光電変換素子23やアパ
ーチャ22を機械的に動かす必要があり操作性が良くな
い、反射回折像を画像処理する場合二次元画像を記憶す
る等の特別な装置を必要とする、等の欠点がある。ま
た、図３の走査型反射電子回折顕微鏡は操作性がよく、
画像処理も容易に行うことができるが、検出することが
できる回折電子の回折角は試料７と走査コイル部との距
離および反射回折線用偏向コイルの発生する磁場の大き
さによって制限されるので、回折角の大きい回折電子を
検出することができない。回折角の大きい回折電子を検
出するためには、大きな走査コイルを作るか、走査コイ
ル部を試料に近づける必要がある。しかし、大きな走査
コイルを用いると、装置が大型化するという問題があ
り、また、試料交換等の必要性から常時試料と走査コイ
ル部との間隔を小さくしておくことはできないので、走
査コイル部の移動機構や位置調整機構等が必要となり、
装置が複雑化するという問題があった。
【０００５】本発明は、上記問題点を解消するために創
案されたものであり、大きな走査コイルを用いることな
く、また、試料と検出器との間の空間を広く取ったまま
で、回折角の大きな回折電子まで検出することができ
る、走査性の良い走査型反射電子回折顕微鏡を提供する
ことを目的とする。
案されたものであり、大きな走査コイルを用いることな
く、また、試料と検出器との間の空間を広く取ったまま
で、回折角の大きな回折電子まで検出することができ
る、走査性の良い走査型反射電子回折顕微鏡を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の走査型反射電子回折顕微鏡は、反射回折像の
検出手段を、螢光板上の回折像を光学的に縮小する光学
縮小部と、光学的に縮小された回折像を電子像に変換す
る光電面と、光電面からの電子を偏向する偏向系と、偏
向系により偏向された電子が通過するアパーチャと、ア
パーチャを通過した電子を検出する検出器とにより構成
している。
に本発明の走査型反射電子回折顕微鏡は、反射回折像の
検出手段を、螢光板上の回折像を光学的に縮小する光学
縮小部と、光学的に縮小された回折像を電子像に変換す
る光電面と、光電面からの電子を偏向する偏向系と、偏
向系により偏向された電子が通過するアパーチャと、ア
パーチャを通過した電子を検出する検出器とにより構成
している。
【０００７】
【作用】本発明の走査型反射電子回折顕微鏡は上記のよ
うに構成されており、蛍光板上の回折像が光学縮小部に
よって光学的に縮小されて光電面に結像され、光電面か
らの電子が電子偏向系によって偏向される。そして、ア
パーチャを通過した電子を検出する検出器の出力が、電
子偏向系の偏向に同期したＣＲＴに輝度変調信号として
加えられ、輝度変調像が反射回折線用ＣＲＴ上に表示さ
れる。このようにして得られたＣＲＴ上の輝度変調像
は、螢光板上に得られる反射回折像と全く等価な像にな
る。また、ある特定の回折スポットを信号とする回折顕
微像を得る場合には、反射回折像中の回折スポットの位
置に電子偏向系を固定した状態で、電子ビームを試料の
表面上で走査することにより回折顕微像をＣＲＴ上に得
ることができる。
うに構成されており、蛍光板上の回折像が光学縮小部に
よって光学的に縮小されて光電面に結像され、光電面か
らの電子が電子偏向系によって偏向される。そして、ア
パーチャを通過した電子を検出する検出器の出力が、電
子偏向系の偏向に同期したＣＲＴに輝度変調信号として
加えられ、輝度変調像が反射回折線用ＣＲＴ上に表示さ
れる。このようにして得られたＣＲＴ上の輝度変調像
は、螢光板上に得られる反射回折像と全く等価な像にな
る。また、ある特定の回折スポットを信号とする回折顕
微像を得る場合には、反射回折像中の回折スポットの位
置に電子偏向系を固定した状態で、電子ビームを試料の
表面上で走査することにより回折顕微像をＣＲＴ上に得
ることができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の走査型反射電子回折顕微鏡を
示す図である。図１において、１〜８および16〜20は図
３の走査型反射電子回折顕微鏡と同じであり、９は螢光
板、10は光学レンズ、11は光電面、12は偏向コイル、13
は集束コイル、14はアパーチャ、15は電子増倍管であ
る。
示す図である。図１において、１〜８および16〜20は図
３の走査型反射電子回折顕微鏡と同じであり、９は螢光
板、10は光学レンズ、11は光電面、12は偏向コイル、13
は集束コイル、14はアパーチャ、15は電子増倍管であ
る。
【０００９】この装置を使用して反射電子回折像を得る
方法を説明する。図３の走査型反射電子回折顕微鏡と同
様に、加速電源１を有する電子銃２から放出される一次
電子ビーム４が収束レンズ３により真空容器６内にある
試料７の表面に収束され、走査電源17によって一次電子
ビーム用偏向コイル５を動作させることにより一次電子
ビーム４が試料７の表面上で走査される。このとき得ら
れる試料７の吸収電流信号をＣＲＴ16の輝度変調信号と
して入力することによりＣＲＴ16上に試料７の吸収電流
像が得られる。この吸収電流像から試料７の分析すべき
場所を選定し、その分析点に一次電子線を固定照射する
ことにより、反射回折線８により蛍光板９上に回折像が
形成される。そして、蛍光板９上の回折像は光学レンズ
10によって光学的に縮小されて光電面11上に結像されて
電子像に変換され、アパーチャ14の孔を通過した電子が
電子増倍管15によって検出され、スイッチ18を介して反
射回折線用ＣＲＴ19に輝度変調信号として入力される。
このとき、ＣＲＴ19の走査信号によって反射回折線用走
査電源20を駆動し、偏向コイル12、集束コイル13よりな
る電子偏向系によって光電面11からの電子を偏向するこ
とにより輝度変調像を反射回折線用ＣＲＴ19上に表示す
る。このようにして得られたＣＲＴ19上の輝度変調像
は、螢光板９上に得られる反射回折像と全く等価な像に
なる。
方法を説明する。図３の走査型反射電子回折顕微鏡と同
様に、加速電源１を有する電子銃２から放出される一次
電子ビーム４が収束レンズ３により真空容器６内にある
試料７の表面に収束され、走査電源17によって一次電子
ビーム用偏向コイル５を動作させることにより一次電子
ビーム４が試料７の表面上で走査される。このとき得ら
れる試料７の吸収電流信号をＣＲＴ16の輝度変調信号と
して入力することによりＣＲＴ16上に試料７の吸収電流
像が得られる。この吸収電流像から試料７の分析すべき
場所を選定し、その分析点に一次電子線を固定照射する
ことにより、反射回折線８により蛍光板９上に回折像が
形成される。そして、蛍光板９上の回折像は光学レンズ
10によって光学的に縮小されて光電面11上に結像されて
電子像に変換され、アパーチャ14の孔を通過した電子が
電子増倍管15によって検出され、スイッチ18を介して反
射回折線用ＣＲＴ19に輝度変調信号として入力される。
このとき、ＣＲＴ19の走査信号によって反射回折線用走
査電源20を駆動し、偏向コイル12、集束コイル13よりな
る電子偏向系によって光電面11からの電子を偏向するこ
とにより輝度変調像を反射回折線用ＣＲＴ19上に表示す
る。このようにして得られたＣＲＴ19上の輝度変調像
は、螢光板９上に得られる反射回折像と全く等価な像に
なる。
【００１０】一方、ある特定の回折スポットを信号とす
る回折顕微像を得る場合には、ＣＲＴ19の走査信号を調
整して反射回折線用ＣＲＴ19上に表示されている反射回
折像中の回折スポットの位置にＣＲＴ19の陰極線を固定
し、螢光板９上の回折スポット位置に対応する光電面上
の位置からの電子のみがアパーチャ14を介して電子増倍
管15によって検出されている状態とする。この状態で信
号切換えスイッチ18をＣＲＴ16の方に切替え、走査電源
17によって電子ビーム４を試料７の表面上で走査するこ
とによって回折顕微像をＣＲＴ16上に得ることができ
る。
る回折顕微像を得る場合には、ＣＲＴ19の走査信号を調
整して反射回折線用ＣＲＴ19上に表示されている反射回
折像中の回折スポットの位置にＣＲＴ19の陰極線を固定
し、螢光板９上の回折スポット位置に対応する光電面上
の位置からの電子のみがアパーチャ14を介して電子増倍
管15によって検出されている状態とする。この状態で信
号切換えスイッチ18をＣＲＴ16の方に切替え、走査電源
17によって電子ビーム４を試料７の表面上で走査するこ
とによって回折顕微像をＣＲＴ16上に得ることができ
る。
【００１１】なお、上記実施例では光学縮小系として光
学レンズを用いた場合を説明したが、オプティカルファ
イバープレートを使用することもでき、オプティカルフ
ァイバープレートを用いた場合には、真空封じと光学的
な像の縮小が同時に行え、また、光信号の伝達ロスも少
なくすることができる。
学レンズを用いた場合を説明したが、オプティカルファ
イバープレートを使用することもでき、オプティカルフ
ァイバープレートを用いた場合には、真空封じと光学的
な像の縮小が同時に行え、また、光信号の伝達ロスも少
なくすることができる。
【００１２】また、上記実施例では、走査電源をＣＲＴ
の走査信号によって駆動しているが走査電源出力によっ
てＣＲＴの掃引を制御することもでき、さらに、単一の
ＣＲＴを使用し、反射回折線用走査電源20、走査電源17
の出力を切り替えて掃引信号としてＣＲＴに供給するこ
とにより、単一のＣＲＴに反射回折像と回折顕微像を切
り替えて表示させることもできる。
の走査信号によって駆動しているが走査電源出力によっ
てＣＲＴの掃引を制御することもでき、さらに、単一の
ＣＲＴを使用し、反射回折線用走査電源20、走査電源17
の出力を切り替えて掃引信号としてＣＲＴに供給するこ
とにより、単一のＣＲＴに反射回折像と回折顕微像を切
り替えて表示させることもできる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように、本発明による走査型反射
電子回折顕微鏡は、蛍光板上の回折像を光学縮小系によ
って光学的に縮小して光電面に結像し、得られた電子像
を電子偏向系によって偏向するので、大きな走査コイル
を用いることなく、また、試料と検出器との間の空間を
広く取ったままで、回折角の大きな回折電子まで検出す
ることができる。
電子回折顕微鏡は、蛍光板上の回折像を光学縮小系によ
って光学的に縮小して光電面に結像し、得られた電子像
を電子偏向系によって偏向するので、大きな走査コイル
を用いることなく、また、試料と検出器との間の空間を
広く取ったままで、回折角の大きな回折電子まで検出す
ることができる。
【図１】本発明の走査型反射電子回折顕微鏡の一実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図２】従来の走査型反射電子回折顕微鏡を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の走査型反射電子回折顕微鏡の他の例を示
す図である。
す図である。
４ 一次電子ビーム ７ 試料 ８ 反射回折線 ９ 螢光板 10 光学レンズ 11 光電面 12 偏向コイル 13 集束コイル 14 アパーチャ 15 電子増倍管 16、19 ＣＲＴ
Claims (1)
- 【請求項１】 電子源からの一次電子ビームを試料表面
上の所定領域に所定角度で照射し、上記試料表面で反射
される反射回折線による回折像を螢光板上に形成し、上
記螢光板上の回折像の中の特定回折スポットからの発光
のみを選択的に取出して走査電子顕微像を得る走査型反
射電子回折顕微鏡において、上記螢光板上の回折像を光
学的に縮小する光学縮小部と、光学的に縮小された回折
像を電子像に変換する光電面と、上記光電面からの電子
を偏向する偏向系と、上記偏向系により偏向された電子
が通過するアパーチャと、上記アパーチャを通過した電
子を検出する検出器とを有することを特徴とする走査型
反射電子回折顕微鏡。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3021763A JPH071688B2 (ja) | 1991-02-15 | 1991-02-15 | 走査型反射電子回折顕微鏡 |
| US07/827,422 US5675148A (en) | 1991-02-15 | 1992-01-29 | Scanning reflection electron diffraction microscope |
| EP92301263A EP0499490B1 (en) | 1991-02-15 | 1992-02-17 | Scanning reflection electron diffraction microscope |
| DE69211378T DE69211378T2 (de) | 1991-02-15 | 1992-02-17 | Raster Reflektions-Beugungselektronenmikroskop |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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