JPH08306332A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

走査電子顕微鏡

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JPH08306332A
JPH08306332A JP7112813A JP11281395A JPH08306332A JP H08306332 A JPH08306332 A JP H08306332A JP 7112813 A JP7112813 A JP 7112813A JP 11281395 A JP11281395 A JP 11281395A JP H08306332 A JPH08306332 A JP H08306332A
Authority
JP
Japan
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electron
electron beam
spin
scanning
detecting
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Application number
JP7112813A
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English (en)
Inventor
Hideo Matsuyama
秀生 松山
Kazuyuki Koike
和幸 小池
Atsushi Suzuki
敦 鈴木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高S/N比の2次電子像を取得する走査電子
顕微鏡を提供すること。 【構成】 散乱標的と複数の電子検出手段を備えた2次
電子のスピン偏極度を検出する手段(スピン検出手段)
とともに、散乱標的を透過した電子線の検出手段を備え
るる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は2次電子のスピン偏極度
を利用して試料表面の磁化分布を観察する走査電子顕微
鏡に係る。
【0002】
【従来の技術】従来の走査電子顕微鏡は、例えば、レビ
ュー オブ サイエンティフィックインスツルメンツ
(Review of Scientific Instruments, 62, 970 (199
1))に記載されている。そこで使用されるスピン検出器
はその内部に2対の電子検出器がスピン検出器の中心軸
に対して4回対称に配置されており、散乱標的である金
薄膜で大角度散乱した電子線をそれら電子検出器でカウ
ントする。このとき2対の電子検出器のカウント数の非
対称性から磁化ベクトルの2成分が算出され、その算出
信号を用い磁化分布像が描画される。また各電子検出器
のカウント数の和は2次電子強度に比例し、2次電子像
として描画される。
【0003】一方、2次電子はプローブ電子線の走査に
従って、電子光学系内の様々な経路を通り金薄膜上に達
する。このとき電子光学系を適当に設定し、試料に最も
近く配置されたレンズが作る後焦点面の像を金薄膜へ結
像させる。これによって2次電子放出点がプローブ電子
線の走査によって移動しても、金薄膜上の後焦点面の像
はその位置が理想的には変化しない。2次電子の入射点
が若干中心軸からずれると各電子検出器の散乱電子を取
り込む立体角が変わり、見かけのスピン偏極度(オフセ
ット)が真の偏極度に重畳してしまう問題が生じる。こ
れを回避するために上記の方法を取っていた。
【0004】実際の電子光学系の設定は、例えばプロー
ブ電子線を走査している状態で各電子検出器の信号強度
が等しく、かつ信号強度が走査で変化しないように設定
していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、電子検出器へ到達する2次電子はスピン検出器へ
入射する2次電子のごく一部であるため、S/N比の高
い2次電子像を得ることができなかった。
【0006】電子光学系の設定にはプローブ電子線を走
査しながら各電子検出器のカウント数をモニターする必
要があるため、その最適値の設定にかなりの時間を要し
た。また内部に複数個のレンズ、偏向器等がある場合さ
らに設定に時間を要した。一方観察試料(強磁性体)に
プローブ電子線を照射して設定する場合、2次電子のス
ピン偏極のためカウント数が非対称になり、原理的に高
精度に上述の設定を実行することを困難にしていた。
【0007】従来技術のように後焦点面の像を金薄膜上
に結像する場合、像は走査に従って変動しないが、金薄
膜への2次電子の入射角度が若干変化する。この入射角
の変化も見かけのスピン偏極度の変化の原因となった。
【0008】本発明は、散乱標的である金薄膜による散
乱電子を取り込む各電子検出器の信号のみでなく、金薄
膜を透過して無駄に棄てられていた電子線を利用するこ
とにより、多様な展開の可能な走査電子顕微鏡を提供す
るものである。本発明の実施例によって得られる効果を
具体的に列挙すると、下記のようである。
【0009】1.磁化分布像と高S/N比の2次電子像
を1回の画像走査で取得することが可能となる。
【0010】2.走査に従って2次電子の金薄膜上での
結像位置が変動しない電子光学系の設定条件を容易、か
つ高精度に決めることを可能とする。
【0011】3.金薄膜上での2次電子の入射位置、角
度が、走査に従って変化しないこと。
【0012】にある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、公知の、プロ
ーブ電子線を照射する手段と、プローブ電子線を走査す
る手段と、電子線を加速する手段と散乱標的と2対の電
子検出手段を備えた2次電子のスピン偏極度を検出する
手段(スピン検出手段)と、試料から放出される2次電
子をスピン検出手段へ導く電子光学系と、スピン検出手
段からの出力信号を画像表示する手段を備えた走査電子
顕微鏡に於いて、散乱標的を透過した電子線の強度を検
出する手段を新たに付加することで実現可能となる。
【0014】上記、散乱標的を透過した電子線の強度を
検出する手段によって得られた信号の使い方によって、
上記の実施例の効果が実現できる。
【0015】
【作用】一つの使い方は、透過電子線を利用して2次電
子像のS/N比を向上させることである。他の使い方
は、散乱標的を透過した電子線の強度分布を画像化し、
強度分布像より金薄膜位置での2次電子の入射位置を推
定することに利用する。さらに散乱標的を透過した電子
線の強度分布から散乱標的への2次電子の入射位置、角
度が、走査に従って変動しないものとするための制御に
利用する。
【0016】いずれの場合も、強度分布像の一部あるい
は全領域の輝度信号を利用して、S/N比の高い2次電
子像を描画することも可能となる。
【0017】
【実施例】本発明の一つの実施例を図1により説明す
る。
【0018】図1はスピン検出器の断面を示したもので
ある。試料(図示しない)より放出された2次電子2は
中心軸1に沿って加速管3で数十から百kV程度に加速
され、中心軸1上に固定された金薄膜4へ入射される。
散乱標的である金薄膜4で散乱された電子線5は、中心
軸1に対して4回対称に配置された電子検出器6で検出
され、その検出信号から2次電子のスピン偏極度成分が
算出される。図では、電子検出器6以降の増幅器等は省
略しており、また1対の電子検出器6のみを示してお
く。
【0019】一方、金薄膜4として例えば高分子膜に数
百Åの膜厚で金蒸着したものが使われるので、入射電子
線2の大部分は透過する。そののち透過電子線7は中心
軸1上に配置した蛍光体8に入射し、蛍光体8内部で入
射電子線量に応じて光子が多数生成される。生成された
光子は、蛍光体8に接して配置された光ガイド9を通
り、光電子増倍管10に導かれ、2次電子強度信号とし
て電気信号に変換される。また金薄膜4、電子検出器
6、蛍光体8、光ガイド9は散乱チャンバー11に構造
上支持される。
【0020】試料に対するプローブ電子線の走査と同期
して、各画素毎に上記電子検出器6によるスピン偏極度
成分信号と透過電子線による2次電子強度信号とをCR
T上へ表示することによって2次電子像と2次電子像を
同時に得ることができる。
【0021】この実施例における2次電子像を得るため
の信号が、前述した公知例における2対の電子検出器の
カウント数の和の信号を用いて得られる2次電子像より
はるかに情報量の豊かな信号であることは明白であろ
う。
【0022】図1の実施例を一部変更した本発明の他の
実施例を図2により説明する。
【0023】図2はスピン検出器の断面を示したもので
あり、図1と異なるところは、蛍光体8上に接触して金
薄膜4を配置することである。これによって、金薄膜を
透過した全ての電子を蛍光体に入射することが可能とな
り、上記実施例よりさらにS/N比の高い2次電子像を
得ることができる。
【0024】散乱標的を透過した電子線の強度分布を画
像化し、強度分布像より金薄膜位置での2次電子の入射
位置を推定することに利用した本発明の実施例を図3に
より説明する。
【0025】図3はスピン検出器の断面を示したもので
ある。試料より放出された2次電子2は中心軸1に沿っ
て加速管3で数十から百kV程度に加速され、中心軸1
上に固定された金薄膜4へ入射される。金薄膜4で散乱
された電子線5は、中心軸1に対して4回対称に配置さ
れた電子検出器6で検出され、その検出信号から2次電
子のスピン偏極度成分が算出される。図では、電子検出
器6以降の増幅器等は省略しており、また1対の電子検
出器6のみを示しておく。
【0026】一方、金薄膜4として例えば高分子膜に数
百Åの膜厚で金蒸着したものが使われるので、入射電子
線の大部分は透過する。そののち透過電子線7は中心軸
1上に配置した蛍光体8に入射し、蛍光体8内部で入射
電子線量に応じて光子が生成される。蛍光体面上での光
子分布像は、蛍光体8に接して配置されたイメージガイ
ド12を通り、CCDカメラ13で増倍され、ディスプ
レイ14上に表示される。この強度分布像よりスピン検
出手段の中心軸位置に、容易にかつ高精度に2次電子を
入射させることが可能となる。また強度分布像の一部あ
るいは全領域の輝度信号を利用して、S/N比の高い2
次電子像を描画することも可能となる。
【0027】同じ狙いでの他の実施例を図4により説明
する。
【0028】図4はスピン検出器の断面を示したもので
あり、図3と異なるところは、蛍光体8上に接触して金
薄膜4を配置することである。これによって、2次電子
の金薄膜への入射位置直後の蛍光体が発光するので、そ
の位置を上記実施例よりさらに高精度に決めることがで
きる。
【0029】散乱標的を透過した電子線の強度分布から
散乱標的への2次電子の入射位置、角度が、走査に従っ
て変動しないものとするための制御に利用した本発明の
実施例を図5により説明する。
【0030】図5はスピン検出器の断面を示したもので
ある。試料より放出された2次電子2は中心軸1に沿っ
て加速管3で数十から百kV程度に加速され、中心軸1
上に固定された金薄膜4へ入射される。金薄膜4で散乱
された電子線5は、中心軸1に対して4回対称に配置さ
れた電子検出器6で検出され、その検出信号から2次電
子のスピン偏極度成分が算出される。図では、電子検出
器6以降の増幅器等は省略しており、また1対の電子検
出器6のみを示しておく。
【0031】一方、金薄膜4として例えば高分子膜に数
百Åの膜厚で金蒸着したものが使われるので、入射電子
線の大部分は透過する。そののち透過電子線7は中心軸
1上の極近傍あるいは接して配置した蛍光体8に入射
し、蛍光体8内部で入射電子線量に応じて光子が生成さ
れる。ここで図5には、金薄膜4と蛍光体8とが接して
いる例を示しておいた。蛍光体8の面上での光子分布像
は、蛍光体8に接して配置されたイメージガイド12を
通り、CCDカメラ13で増倍される。CCDカメラの
検出信号はメモリを備えた画像処理装置15に入力さ
れ、メモリ上に2次元画像として蓄積される。このメモ
リ上のデータを利用してスピン検出器の中心軸と2次電
子の入射位置との差を画像処理装置で算出する。この算
出信号を偏向器17用の駆動電源16に入力し、偏向器
17を制御する。偏向器の位置での2次電子の偏向方向
と金薄膜上の入射位置の移動方向は1対1に対応するの
で、2次電子の金薄膜上の入射位置、角度が、走査によ
って変動しないように制御することが可能となる。
【0032】強度分布像の一部あるいは全領域の輝度信
号を利用して、S/N比の高い2次電子像を描画するこ
とも可能である。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、従来無駄に棄てられて
いた散乱標的を透過した二次電子線を効果的に利用した
高S/N比の2次電子像を持つ走査電子顕微鏡を実現で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施例にかかる走査電子顕微鏡
のスピン検出器の断面図。
【図2】本発明の他の実施例にかかる走査電子顕微鏡の
スピン検出器の断面図。
【図3】本発明の他の実施例にかかる走査電子顕微鏡の
スピン検出器の断面図。
【図4】本発明の他の実施例にかかる走査電子顕微鏡の
スピン検出器の断面図。
【図5】本発明の他の実施例にかかる走査電子顕微鏡の
スピン検出器の断面図。
【符号の説明】
1…中心軸、2…2次電子、3…加速管、4…金薄膜、
5…散乱電子線、6…電子検出器、7…透過電子線、8
…蛍光体、9…光ガイド、10…光電子増倍管、11…
散乱チャンバー、12…イメージガイド、13…CCD
カメラ、14…ディスプレイ、15…画像処理装置、1
6…駆動電源、17…偏向器。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プローブ電子線を試料へ照射する手段と、
    プローブ電子線を走査する手段と、電子線を加速する手
    段と散乱標的と複数の電子検出手段を備えた2次電子の
    スピン偏極度を検出する手段と、試料から放出される2
    次電子をスピン検出手段へ導く電子光学系と、スピン検
    出手段からの出力信号を画像表示する手段を備えた走査
    電子顕微鏡に於いて、散乱標的を透過した電子線の強度
    を検出する手段を備えることを特徴とする走査電子顕微
    鏡。
  2. 【請求項2】電子線の強度を検出する手段が蛍光体、光
    ガイド、光電子増倍管より構成される請求項1記載の走
    査電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】散乱標的を蛍光体表面に形成する請求項2
    記載の走査電子顕微鏡。
  4. 【請求項4】プローブ電子線を試料へ照射する手段と、
    プローブ電子線を走査する手段と、電子線を加速する手
    段と散乱標的と複数の電子検出手段を備えた2次電子の
    スピン偏極度を検出する手段と、試料から放出される2
    次電子をスピン検出手段へ導く電子光学系と、スピン検
    出手段からの出力信号を画像表示する手段を備えた走査
    電子顕微鏡に於いて、散乱標的を透過した電子線の強度
    分布を検出する手段を備えることを特徴とする走査電子
    顕微鏡。
  5. 【請求項5】電子線の強度分布を検出する手段を蛍光
    体、イメージガイド、CCDカメラ、像表示装置で構成
    する請求項4記載の走査電子顕微鏡。
  6. 【請求項6】スピン検出手段へ入射する2次電子を偏向
    する手段と、電子線の強度分布の2次元位置座標を検出
    する手段と、さらにその検出信号を偏向手段へフィード
    バックする手段を付加した請求項4記載の走査電子顕微
    鏡。
  7. 【請求項7】電子線の強度分布を検出する手段として蛍
    光体、イメージガイド、CCDカメラ、画像メモリを備
    えた像表示装置で構成し、強度分布の2次元位置座標を
    像表示装置内の画像メモリデータを利用して算出する手
    段を備えた請求項6記載の走査電子顕微鏡。
  8. 【請求項8】散乱標的を蛍光体表面に形成する請求項5
    または7記載の走査電子顕微鏡。
  9. 【請求項9】電子光学系内のレンズの後焦点面での位
    置、あるいは後焦点面での像が結像された位置に2次電
    子の偏向手段を配置する請求項7記載の走査電子顕微
    鏡。
JP7112813A 1995-05-11 1995-05-11 走査電子顕微鏡 Pending JPH08306332A (ja)

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JP7112813A JPH08306332A (ja) 1995-05-11 1995-05-11 走査電子顕微鏡

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JP (1) JPH08306332A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10339404B4 (de) * 2003-04-02 2009-03-05 Gst Mbh Anordnung zur Analyse der Elektronenspin-Polarisation in parallel abbildenden Elektronenmikroskopen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10339404B4 (de) * 2003-04-02 2009-03-05 Gst Mbh Anordnung zur Analyse der Elektronenspin-Polarisation in parallel abbildenden Elektronenmikroskopen

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