JPH09106777A - 電子顕微鏡用電子増倍器 - Google Patents

電子顕微鏡用電子増倍器

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JPH09106777A
JPH09106777A JP7263200A JP26320095A JPH09106777A JP H09106777 A JPH09106777 A JP H09106777A JP 7263200 A JP7263200 A JP 7263200A JP 26320095 A JP26320095 A JP 26320095A JP H09106777 A JPH09106777 A JP H09106777A
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electron
sample
electron beam
reflector
multiplier
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Hiroyuki Watanabe
宏之 渡辺
Hideyuki Suzuki
英之 鈴木
Masahiko Iguchi
昌彦 井口
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Hamamatsu Photonics KK
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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    • H01J37/244Detectors; Associated components or circuits therefor
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • HELECTRICITY
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    • H01J2237/2802Transmission microscopes

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  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型の電子顕微鏡にあっては透過電子像が
観察できない。 【解決手段】 電子ビームBを試料2へ向けて照射しそ
の照射時に生ずる二次電子を電子検出器14で検出して
試料2の反射電子像を観察可能とした電子顕微鏡10に
用いられる電子増倍器1であって、電子ビームBの入射
により、その電子ビームBを反射電子として反射すると
共に、二次電子を発生する電子反射体7と、複数のチャ
ンネルが形成されそのチャンネル内へ反射電子又は二次
電子を取り込み増倍して放出するマイクロチャンネルプ
レート3とを備えた構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子顕微鏡に用い
られる電子増倍器に関するものであって、より詳細に
は、反射型電子顕微鏡内に配されて試料への電子ビーム
照射により発生する電子を増倍させる電子増倍器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】電子顕微鏡としては、反射型のものと透
過型のものが知られている。前者の反射型電子顕微鏡
は、試料へ向けて電子ビームを発射し、その電子ビーム
の照射で試料から二次電子を生じさせ、その二次電子を
検出し信号処理することにより試料の像を観察可能とし
たものである。この反射型に関連するものとしては、特
開平2−275368号公報に記載された電子ビーム装
置が知られている。
【0003】一方、後者の透過型電子顕微鏡は、試料へ
向けて電子ビームを発射しその試料を透過してくる透過
電子を検出して試料の像を観察可能としたものである。
この透過型に関連するものとしては、特開平6−310
076号公報に記載された走査電子線装置が知られてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
反射型の電子ビーム装置及び透過型の走査電子線装置に
あっては、次のような問題点がある。まず、反射型の電
子ビーム装置では、試料を透過する電子により形成され
る透過電子像を観察することができない。すなわち、試
料の表面観察を行えるが、試料の内部構造などを観察す
ることはできず、そのような内部構造などを観察する場
合には別個の透過型顕微鏡が必要となる。一方、透過型
の走査電子線装置では、試料下方の電子検出器を介して
透過電子像が観察でき、試料上方の電子検出器を介して
反射電子像も観察できるが、各電子像を得るためにそれ
ぞれ専用の電子検出器が必要となる。また、それに付随
して各電子検出器の信号を選択する信号選択回路も必要
となる。このため、装置が複雑化して装置のコストが高
くなる。
【0005】そこで本発明は、このような技術課題を解
消するためになされたもので、透過電子像及び反射電子
像の双方を観察可能とする電子顕微鏡用電子増倍器を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、試料へ向
けて電子ビームを照射することにより試料の像を観察可
能とした電子顕微鏡の内部に配して用いられる電子増倍
器であって、試料間又は試料内を通過してくる電子ビー
ムを反射させる電子反射体と、複数のチャンネルが形成
されそのチャンネル内へ前記電子反射体で反射された電
子ビームを取り込み増倍して放出するマイクロチャンネ
ルプレートとを備えたことを特徴とする。
【0007】このような発明によれば、反射型電子顕微
鏡、すなわち電子ビームを試料にへ向けて照射し試料の
表面で発生する二次電子を電子検出器で検出して反射電
子像を観察可能な電子顕微鏡内に配して用いることによ
り、試料間又は試料内を通過してくる電子ビームが電子
反射体で反射電子又は二次電子として反射され、マイク
ロチャンネルプレートで増倍されることとなる。そし
て、この増倍された反射電子又は二次電子を電子検出器
で検出することにより試料の透過電子像が観察可能とな
る。
【0008】また本発明は、前述の電子反射体とマイク
ロチャンネルプレートがほぼ平行に設けられたことを特
徴とする。
【0009】このような発明によれば、電子ビームがマ
イクロチャンネルプレートを貫通して電子反射体へ照射
できるから、マイクロチャンネルプレートを試料の設置
台として利用することが可能となる。
【0010】また本発明は、前述の電子反射体及びマイ
クロチャンネルプレートへ電圧を供給すると共に、その
電圧の供給及びその停止を切り換え可能とした給電手段
が設けられたことを特徴とする。
【0011】このような発明によれば、給電手段によ
り、電子反射体及びマイクロチャンネルプレートへの電
圧供給とその停止を切り換えることにより、一つの電子
検出器しか具備していない電子顕微鏡でも試料の反射電
子像と透過電子像を交互に観察することが可能となる。
【0012】更に本発明は、前述の電子反射体に電子ビ
ームを拡散して反射させる凹部又は凸部が設けられたこ
とを特徴とする。
【0013】このような発明によれば、電子反射体へ入
射した電子ビームは、反射電子又は二次電子として、凹
部又は凸部により拡散された状態で反射される。このた
め、その反射電子又は二次電子がマイクロチャンネルプ
レート内へ広範囲にわたって入射されるので、マイクロ
チャンネルプレートのチャンネル内で電流飽和が起こる
のを回避でき、常に鮮明な透過電子像を得ることができ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき、本発明
に係る電子増倍器1の実施形態の一例について説明す
る。尚、各図において同一要素には同一符号を付して説
明を省略する。
【0015】図1は電子増倍器の全体概要図であり、図
2は電子顕微鏡の概要図である。本実施形態に係る電子
顕微鏡1の説明に先立ち、電子顕微鏡1が配設される電
子顕微鏡10について説明する。図2において、電子顕
微鏡10は、試料2の反射電子像を観察可能な反射型の
顕微鏡であって、一端に電子ビームBを発射する電子銃
11が設けられ、その他端に任意に内部を真空にできる
真空室12が設けられている。その真空室12内には、
移動台13と電子検出器14が配設されている。移動台
13は試料2を設置するための台であって、互いに直交
する水平軸(X軸、Y軸)に沿って任意に移動可能とさ
れ、水平方向の軸(T軸)を中心として任意に傾斜可能
とされ、かつ移動台12の中心位置を通る垂直軸(R
軸)を中心として回転可能とされている。
【0016】また、電子検出器14は、電子を検出して
電気信号に変換する機器であって、例えば、検出すべき
電子を収集するコレクタ14a、電子の入射により蛍光
を発するシンチレータ14b及びその蛍光を受けて光電
子を発生させ増倍して電気信号として出力する光電子増
倍管14cにより構成される。このような電子顕微鏡1
0によれば、電子銃11から電子ビームBが発射され、
電子銃11と真空室12間に設けられた所定の電子レン
ズ15により絞られ、偏向コイル16により走査され
て、移動台13上にセットした試料2に照射される。そ
の照射時に発生する二次電子は電子検出器14で検出さ
れ電気信号として出力され、増幅器17で増幅され映像
信号としてCRT18へ入力される。そして、そのCR
T18の偏向コイルを前述の電子ビームBの偏向コイル
16と走査電源19により同期させることにより、CR
T18に試料2の拡大された反射電子像が表示可能とな
る。
【0017】次に、本実施形態に係る電子増倍器1につ
いて説明すると、この電子増倍器1は、図1に示すよう
に、前述の電子顕微鏡10内の移動台13上に本体部分
を配して用いられる機器であって、その本体部分の上部
には、マイクロチャンネルプレート3が設けられてい
る。このマイクロチャンネルプレート3は、図3に示す
ように、銅などの導電性部材からなるリング体6の上面
に載置されており、そのリング体6はガラス等からなる
板状の絶縁材5を介してアルミ等の導電性部材からなる
基台4の上面に載置されている。また、マイクロチャン
ネルプレート3は、リング体6上で基台4に固定される
板バネ8で掛止され、リング体6上から容易に外れない
ようになっており、必要に応じて板バネ8を外して交換
できる構造となっている。
【0018】このマイクロチャンネルプレート3は、観
察対象である試料2を設置するための設置台として機能
すると共に、その表裏を通過する電子を増倍させる機能
を有している。すなわち、このマイクロチャンネルプレ
ート3には、その表裏方向へ向けて多数のチャンネル3
1が設けられ、各チャンネル31の内壁には二次電子放
出体の膜が形成されており、電子の入射面に対し放出面
の電位が高くなるように電圧を加えることにより、電子
がその入射面のチャンネル31内へ入り込み、チャンネ
ル31の内壁で反射されその反射ごとに増倍されて放射
面から抜け出ることになる。
【0019】図3のように、マイクロチャンネルプレー
ト3と平行とされ、そのマイクロチャンネルプレート3
から所定距離隔てて電子ビームB進行側に電子反射体7
が設けられている。すなわち、電子反射体7は、前述の
リング体6に囲まれる絶縁材5上面に固定され、マイク
ロチャンネルプレート3とそのリング体6の高さ分だけ
隔てられて配置されている。また、この電子反射体7
は、絶縁材6上に配されることにより、アルミ等の導電
性素材からなり接地される基台5と電気的に短絡しない
構造となっている。
【0020】この電子反射体7におけるマイクロチャン
ネルプレート3と対向する面には反射面71が形成され
ており、この反射面71で試料2間又は試料2内を抜け
て、マイクロチャンネルプレート3のチャンネル31内
を通過してくる電子ビームBを反射するようになってい
る。具体的な電子反射体7としては、例えば、Cu−B
e系合金が使用できるが、電子ビームBを効率良く反射
し、又電子ビームBの照射により効率よく二次電子を発
生するものであればその他のものを用いてもよい。ま
た、その電子反射体7の反射面71の表面には、電子ビ
ームBを拡散して反射できるように凹部又は凸部が形成
されるのが好ましい。例えば、反射面71の表面に微小
な凹みや突起を多数設けることにより、電子ビームBを
より拡散した状態で反射させ、広くマイクロチャンネル
プレート3へ入射させて、マイクロチャンネルプレート
3のチャンネル31内で電子の入射過剰による電流飽和
を回避可能となる。
【0021】前述のマイクロチャンネルプレート3及び
電子反射体7には、図1に示すように、給電手段9が接
続されている。給電手段9は、マイクロチャンネルプレ
ート3の表裏間へ印加される可変電源91とマイクロチ
ャンネルプレート3裏面と電子反射体7間へ印加される
可変電源92が設けられており、各々に任意の電圧を供
給できるようになっている。具体的な可変範囲として
は、可変電源91を0〜2kV、可変電源92を0〜1
00V程度に設定しておけばよい。また、その可変電源
91とマイクロチャンネルプレート3の配線間にはスイ
ッチ93が配設されマイクロチャンネルプレート3への
電圧供給とその停止を容易に切り替え可能となってお
り、可変電源92と電子反射体7の配線間にはスイッチ
94が配設され電子反射体7への電圧供給とその停止を
容易に切り替え可能となっている。これらのスイッチ9
3、94を切り替えることにより、電子顕微鏡10の観
察モードが切り替わるようになっている。すなわち、ス
イッチ93、94を切り替えにより、電子反射体7及び
マイクロチャンネルプレート3へ電圧が供給されれば試
料2の透過電子像が得られ、一方、電子反射体7及びマ
イクロチャンネルプレート3へ電圧が供給されず接地状
態とされれば試料2の反射電子像が得られることとな
る。
【0022】次に、電子増倍器1の使用方法について説
明する。
【0023】図1のように、マイクロチャンネルプレー
ト3の上面に観察対象である試料2を密着させる。マイ
クロチャンネルプレート3における試料2の保持方法と
しては、上面固定方法、内部埋め込み方法、下面密着方
法などその他の方法があるが、試料2の材質や観測の形
態に応じて適宜選択して採用すればよい。試料2密着
後、マイクロチャンネルプレート3を電子増倍器1のリ
ング体6上に載置し、板バネ8で外れないように掛止さ
せる。そして、その電子増倍器1を反射型の電子顕微鏡
10内にセットする。すなわち、顕微鏡10における真
空室12内に設けられた移動台13上に電子増倍器1の
本体部分(給電手段9を除く部分)を配置する。そし
て、真空室12内のエアを排気して真空とする。
【0024】試料2の透過電子像を観察する場合につい
て説明すると、給電手段9により、マイクロチャンネル
プレート3の上面(電子ビームBの照射面)側を接地し
その下面に−700V程度の電圧を印加し、そのマイク
ロチャンネルプレート3下面に対し−100V電位が下
がるように電子反射体7に電圧を印加する。それと共
に、顕微鏡側の電子検出器14のコレクタ14aが+1
00V、シンチレータ14bが+10kVの電位となる
ようにそれぞれ電圧を印加する。
【0025】そのような状態において、図3のように、
マイクロチャンネルプレート3上の試料2へ向けて電子
ビームBを照射させる。その際、電子ビームBがマイク
ロチャンネルプレート3のチャンネル31の形成方向と
平行に照射されているか確認し、平行でない場合は移動
台13を操作して平行となるようにマイクロチャンネル
プレート3の傾斜状態を適宜修正する。そして、マイク
ロチャンネルプレート3上で電子ビームBを所定範囲内
で走査させる。
【0026】図4のように、その電子ビームBが試料2
の以外の位置又は試料2の薄い部分へ照射されると、そ
の電子ビームBは試料2間又は試料2内を通り、チャン
ネル31を通って、電子反射体7の反射面71に照射さ
れる。反射面71に照射された電子ビームBは、その反
射面71で反射電子として反射されると共に、二次電子
を生じさせる。その際、反射面71に凸部又は凹部が形
成されることにより、それらの反射電子及び二次電子が
拡散された状態で反射面71から放たれることとなる。
放たれた反射電子及び二次電子は、100V電位が高く
なっているマイクロチャンネルプレート3側へ確実に誘
導されていく。
【0027】そして、反射電子及び二次電子は、マイク
ロチャンネルプレート3のチャンネル31内へ入り込
み、その内壁で反射されるごとに増倍されてマイクロチ
ャンネルプレート3の上面側へ抜けて行く。その際、そ
れらの反射電子及び二次電子が下方から試料2へ照射さ
れる形となり、電子ビームBの照射により正に帯電して
いた試料2が中和されてチャージアップが回避される。
マイクロチャンネルプレート3上へ放出された反射電子
及び二次電子は、その上方に配設された高電位の電子検
出器14のコレクタ14a側へ誘導され、シンチレータ
14bへ入射され蛍光となって光電子増倍管14cで電
気信号として検出される。
【0028】一方、図5のように、試料2上へ照射され
た電子ビームBは、試料2表面で反射され二次電子を生
じさせるが、マイクロチャンネルプレート3で増倍され
ることもなく、その数量は前述の反射面71からの反射
電子及び二次電子が増倍されたものに比べ非常に小さい
(1000分の1〜10000分の1程度)ので、電子
検出器14でも無視し得る数量しか検出されない。
【0029】このようにして電子検出器14で得られた
電気信号は、増幅器17で増幅され、電子ビームBと同
期して走査されるCRT18の映像信号として入力され
ることにより、CRT18で試料2の透過電子像として
表示される。ここで得られる透過電子像は、試料2部分
が暗く、それ以外の部分が明るい形で表示され、上述の
ように試料2部分はそれ以外の部分に比べ信号強度が1
000分の1〜10000分の1程度であるので、非常
にコントラストの明瞭なものとなる。また、透過電子像
は電子ビームBの照射量を低減しても明瞭であるから、
電子ビームの照射量を低減することで電子ビームを細く
絞り、解像度の高い透過電子像とすることも可能であ
る。
【0030】次に、試料2の反射電子像を観察する場合
について説明すると、給電手段9により、図1に示す給
電手段9のスイッチ93、94を切り替えることで容易
に観察可能となる。すなわち、スイッチ93、94を切
り替えてマイクロチャンネルプレート3及び電子反射体
7への電圧印加を停止し接地状態とし、それらの増倍機
能及び反射機能を停止させる。その状態で電子ビームB
をマイクロチャンネルプレート3上の試料2へ照射させ
ると、試料2以外へ照射された電子ビームBは電子検出
器14で検出されず、試料2の表面で生ずる二次電子の
みが電子検出器14で検出されることとなる。そこで、
増幅器17の利得を適宜調整すれば、通常の反射型電子
顕微鏡で得られる反射電子像が観察可能となる。
【0031】次に、電子増倍器1における他の実施形態
について説明する。電子増倍器1を反射型の電子顕微鏡
へ組み込んで使用する場合について上述したが、この電
子増倍器1を最初から電子顕微鏡内へ内蔵して用いても
よい。例えば、電子顕微鏡の製造時に電子増倍器1を初
めから内蔵しておき、試料の反射電子像と透過電子像の
両方を観察できるようにしてもよい。
【0032】また、図6に示すように、電子増倍器1
は、マイクロチャンネルプレート3の上方に試料2の設
置台21を配設して、その設置台21上に試料2を配置
できるようにしたものであってもよい。すなわち、マイ
クロチャンネルプレート3の上方に電子ビームBを透過
可能とした素材、例えばメッシュ材からなる設置台21
をマイクロチャンネルプレート3とほぼ平行して配設
し、その設置台21上に試料2を配置しても、前述と同
様に試料2の透過電子像が観察できる。その際、その設
置台21がX、Y方向移動可能で、かつ、水平方向の軸
(T軸)を中心として任意に傾斜可能とされ、かつ設置
台21の中心位置を通る垂直軸(R軸)を中心として回
転可能とされていることが好ましい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。
【0034】すなわち、試料の反射電子像しか観察でき
ない反射型の電子顕微鏡に用いることにより、その顕微
鏡で試料の透過電子像も観察することができる。また、
電子反射体とマイクロチャンネルプレートをほぼ平行に
設けることにより、マイクロチャンネルプレートを試料
の設置台として機能させることが可能となる。また、電
子反射体及びマイクロチャンネルプレートへ電圧の供給
とその停止を任意に切り替えれる給電手段を設けたこと
により、その切り替えにより試料の反射電子像及び透過
電子像を交互に観察することも可能となる。更に、電子
反射体に凹部又は凸部を形成すれば、電子ビームがその
電子反射体で拡散されて放たれてマイクロチャンネルプ
レートの広範囲に入射されるので、マイクロチャンネル
プレートでの電流飽和が回避でき、試料の透過電子像を
確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電子増倍器の全体概要図である。
【図2】電子顕微鏡の全体概要図である。
【図3】電子増倍器の本体部分の斜視図である。
【図4】電子増倍器の使用方法の説明図である。
【図5】電子増倍器の使用方法の説明図である。
【図6】他の実施形態における設置台の説明図である。
【符号の説明】
B…電子ビーム、1…電子増倍器、10…電子顕微鏡、
11…電子銃 12…真空室、13…移動台、14…電子検出器、2…
試料 3…マイクロチャンネルプレート、4…基台、5…絶縁
材、7…電子反射体 9…給電手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料へ向けて電子ビームを照射すること
    により試料の像を観察可能とした電子顕微鏡の内部に配
    して用いられる電子増倍器であって、 前記試料間又は試料内を通過してくる電子ビームを反射
    させる電子反射体と、 複数のチャンネルが形成され、そのチャンネル内へ前記
    電子反射体で反射された電子ビームを取り込み増倍して
    放出するマイクロチャンネルプレートと、 を備えたことを特徴とする電子顕微鏡用電子増倍器。
  2. 【請求項2】 前記電子反射体と前記マイクロチャンネ
    ルプレートがほぼ平行に設けられたことを特徴とする請
    求項1に記載の電子顕微鏡用電子増倍器。
  3. 【請求項3】 前記電子反射体と前記マイクロチャンネ
    ルプレートへ電圧を供給すると共に、その電圧の供給及
    びその停止を切り換え可能とした給電手段が設けられた
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電子顕微鏡用
    電子増倍器。
  4. 【請求項4】 前記電子反射体に前記電子ビームを拡散
    して反射させる凹部又は凸部が設けられたことを特徴と
    する請求項1乃至3のいずれかに記載の電子顕微鏡用電
    子増倍器。
JP7263200A 1995-10-11 1995-10-11 電子顕微鏡用電子増倍器 Pending JPH09106777A (ja)

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DE69608067T DE69608067T2 (de) 1995-10-11 1996-10-11 Elektronenvervielfacher für Rasterelektronenmikroskope
US08/731,277 US5717206A (en) 1995-10-11 1996-10-11 Electron multiplier for scanning electron mircroscopes
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