JPH10134751A - 環境制御型の走査型電子顕微鏡 - Google Patents
環境制御型の走査型電子顕微鏡Info
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- JPH10134751A JPH10134751A JP8286902A JP28690296A JPH10134751A JP H10134751 A JPH10134751 A JP H10134751A JP 8286902 A JP8286902 A JP 8286902A JP 28690296 A JP28690296 A JP 28690296A JP H10134751 A JPH10134751 A JP H10134751A
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- electron detector
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- 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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- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
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- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/2602—Details
- H01J2237/2605—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere
- H01J2237/2608—Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere with environmental specimen chamber
Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境制御型走査型電子顕微鏡の２次電子検出
器の放電を抑止し、１次電子の過剰な散乱や電子銃室の
真空度悪化を防止し、画質の優れた試料像を得ること。 【解決手段】 環境制御型の走査型電子顕微鏡に、試料
室に導入するガス種に応じて、ガス圧の上限値と２次電
子検出器の印加電圧の上限値とを変更するためのガス種
設定部３０を設けた。これは、ガス圧の上限値をガス圧
制御部２０へ伝達し、２次電子検出器の印加電圧の上限
値を２次電子検出器用電圧制御部１８へ伝達する機能を
有する。
器の放電を抑止し、１次電子の過剰な散乱や電子銃室の
真空度悪化を防止し、画質の優れた試料像を得ること。 【解決手段】 環境制御型の走査型電子顕微鏡に、試料
室に導入するガス種に応じて、ガス圧の上限値と２次電
子検出器の印加電圧の上限値とを変更するためのガス種
設定部３０を設けた。これは、ガス圧の上限値をガス圧
制御部２０へ伝達し、２次電子検出器の印加電圧の上限
値を２次電子検出器用電圧制御部１８へ伝達する機能を
有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料からの２次電
子を低真空のガス雰囲気中で増幅した後に検出する環境
制御型の走査型電子顕微鏡に関する。
子を低真空のガス雰囲気中で増幅した後に検出する環境
制御型の走査型電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境制御型の走査型電子顕微鏡は、試料
から発生する２次電子を電子増幅作用を有するガスが供
給された低真空の下で増幅し、増幅された二次電子を検
出電極で検出するものである。この種の電子顕微鏡によ
れば、通常の電子顕微鏡では観察できないような種々の
試料を観察することができる。例えば、含水状態の試料
を飽和水蒸気圧以上の環境下で観察することが可能であ
る。
から発生する２次電子を電子増幅作用を有するガスが供
給された低真空の下で増幅し、増幅された二次電子を検
出電極で検出するものである。この種の電子顕微鏡によ
れば、通常の電子顕微鏡では観察できないような種々の
試料を観察することができる。例えば、含水状態の試料
を飽和水蒸気圧以上の環境下で観察することが可能であ
る。
【０００３】図２は、従来の環境制御型の走査型電子顕
微鏡の概略図である。電子光学系は、１次電子を発生す
る電子銃１、１次電子を試料上に集束させるコンデンサ
レンズ６及び対物レンズ８、一次電子を試料１２上で走
査させる走査コイル７を主構成要素とする。この電子光
学系は、高真空下で試料観察する走査型電子顕微鏡と同
じ構成である。
微鏡の概略図である。電子光学系は、１次電子を発生す
る電子銃１、１次電子を試料上に集束させるコンデンサ
レンズ６及び対物レンズ８、一次電子を試料１２上で走
査させる走査コイル７を主構成要素とする。この電子光
学系は、高真空下で試料観察する走査型電子顕微鏡と同
じ構成である。
【０００４】環境制御型の走査型電子顕微鏡本体は、電
子銃１が収納された電子銃室２、１次電子の通路４及び
試料室１０から構成される。電子銃室２と１次電子の通
路４との間には圧力制限オリフィス１１ａが設けられ、
１次電子の通路４と試料室１０との間には圧力制限オリ
フィス１１ｂが設けられ、電子銃室２、１次電子の通路
４及び試料室１０の各室の間で真空度の差が保持され
る。電子銃室２は１０-2Ｐａ、試料室１０は10〜数1000
Ｐａ程度の真空度に保たれる。
子銃１が収納された電子銃室２、１次電子の通路４及び
試料室１０から構成される。電子銃室２と１次電子の通
路４との間には圧力制限オリフィス１１ａが設けられ、
１次電子の通路４と試料室１０との間には圧力制限オリ
フィス１１ｂが設けられ、電子銃室２、１次電子の通路
４及び試料室１０の各室の間で真空度の差が保持され
る。電子銃室２は１０-2Ｐａ、試料室１０は10〜数1000
Ｐａ程度の真空度に保たれる。
【０００５】真空排気系としては、試料室１０内にガス
を導入しつつ10〜数1000Ｐａに保ち、電子銃室２を高真
空に保つために、電子銃室２、１次電子の通路４、試料
室１０の各々に真空ポンプ３、５及び１３が設けられて
いる。このような排気方法は、差動排気と呼ばれる。試
料室１０内には気体供給源１５から任意のガスが供給さ
れ、ガス圧設定部２１、ガス圧制御部２０を介して、圧
力コントロールバルブ１４の開放量をアナログ的に調整
し、排気バルブ１６の開閉動作を行い、試料室１０の内
圧が設定値となるようにフィードバックコントロールさ
れる。
を導入しつつ10〜数1000Ｐａに保ち、電子銃室２を高真
空に保つために、電子銃室２、１次電子の通路４、試料
室１０の各々に真空ポンプ３、５及び１３が設けられて
いる。このような排気方法は、差動排気と呼ばれる。試
料室１０内には気体供給源１５から任意のガスが供給さ
れ、ガス圧設定部２１、ガス圧制御部２０を介して、圧
力コントロールバルブ１４の開放量をアナログ的に調整
し、排気バルブ１６の開閉動作を行い、試料室１０の内
圧が設定値となるようにフィードバックコントロールさ
れる。
【０００６】試料１２の観察時に、電子銃１から放出さ
れた１次電子ビームが試料１２を照射すると、試料１２
から２次電子が放出される。２次電子検出器９には、２
次電子検出器用電源１７により数百ボルトの電圧が印加
されている。２次電子検出器９の電圧を変化させると増
幅量が変化し、試料の像のコントラストを調節すること
ができる。２次電子は、この電場中で加速され、ガス分
子と衝突し、ガス分子をイオン化し電子数を増やす。こ
の過程を繰り返すことにより２次電子は増幅される。増
幅された二次電子群は、最終的に２次電子検出器９で検
出され、その２次電子信号はアンプ２２を経て電気処理
回路（不図示）によって処理される。
れた１次電子ビームが試料１２を照射すると、試料１２
から２次電子が放出される。２次電子検出器９には、２
次電子検出器用電源１７により数百ボルトの電圧が印加
されている。２次電子検出器９の電圧を変化させると増
幅量が変化し、試料の像のコントラストを調節すること
ができる。２次電子は、この電場中で加速され、ガス分
子と衝突し、ガス分子をイオン化し電子数を増やす。こ
の過程を繰り返すことにより２次電子は増幅される。増
幅された二次電子群は、最終的に２次電子検出器９で検
出され、その２次電子信号はアンプ２２を経て電気処理
回路（不図示）によって処理される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一般に、環境制御型の
走査型電子顕微鏡においては、試料室内に供給するガス
の種類に制限はない。上述のように、ガスによる２次電
子の増幅作用は一般に生ずるものであり、含水試料の観
察を行う場合には水蒸気を使用すればよいし、試料を積
極的に反応させたければ反応性のガス、逆に反応を防ぎ
たい場合にはアルゴンやヘリウムといった不活性ガスを
使用すればよい。つまり、観察目的に合わせて適切なガ
スを選択することができる。
走査型電子顕微鏡においては、試料室内に供給するガス
の種類に制限はない。上述のように、ガスによる２次電
子の増幅作用は一般に生ずるものであり、含水試料の観
察を行う場合には水蒸気を使用すればよいし、試料を積
極的に反応させたければ反応性のガス、逆に反応を防ぎ
たい場合にはアルゴンやヘリウムといった不活性ガスを
使用すればよい。つまり、観察目的に合わせて適切なガ
スを選択することができる。
【０００８】しかし、２次電子の増幅量が少ないガスに
適したガス圧（試料室内の圧力）又は２次電子検出器の
印加電圧の値を、増幅量が多いガスに対してもそのまま
使用すると、２次電子の増幅量が多すぎて２次電子検出
器に大電流が流れ込む。その結果、２次電子検出器と試
料との間で持続性の放電が発生し、像が得られなくなる
ばかりでなく試料の表面を破壊してしまうことがある。
適したガス圧（試料室内の圧力）又は２次電子検出器の
印加電圧の値を、増幅量が多いガスに対してもそのまま
使用すると、２次電子の増幅量が多すぎて２次電子検出
器に大電流が流れ込む。その結果、２次電子検出器と試
料との間で持続性の放電が発生し、像が得られなくなる
ばかりでなく試料の表面を破壊してしまうことがある。
【０００９】又、試料室内のガス圧を高く設定すると、
ガスによる２次電子の増幅量は増加するが、高くしすぎ
ると１次電子がガスによって散乱される量が増加するた
めに観察される像の質は悪くなる。さらに、試料室内の
ガスは、わずかではあるが圧力制限オリフィスを通過し
て最も真空度の高い電子銃室へ流入し、電子銃室の真空
度を劣化させる。この流入量は試料室のガス圧が高いほ
ど多く、ガスの分子量が小さいほど多い。
ガスによる２次電子の増幅量は増加するが、高くしすぎ
ると１次電子がガスによって散乱される量が増加するた
めに観察される像の質は悪くなる。さらに、試料室内の
ガスは、わずかではあるが圧力制限オリフィスを通過し
て最も真空度の高い電子銃室へ流入し、電子銃室の真空
度を劣化させる。この流入量は試料室のガス圧が高いほ
ど多く、ガスの分子量が小さいほど多い。
【００１０】以上の問題に鑑み、本発明の目的は、２次
電子検出器の放電を抑止し、１次電子の過剰の散乱や電
子銃室の真空度劣化を防止し、画質の優れた試料像を得
ることにある。
電子検出器の放電を抑止し、１次電子の過剰の散乱や電
子銃室の真空度劣化を防止し、画質の優れた試料像を得
ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、試料室内に
導入するガスの種類に応じて、ガス圧の上限値と２次電
子検出器の印加電圧の上限値を変更できる装置を、環境
制御型の走査型電子顕微鏡に組み込めばよいと考えて本
発明をなすに到った。すなわち、本発明は、１次電子の
照射によって試料から発生した２次電子を低真空のガス
雰囲気中で増幅して２次電子検出器に取り込む環境制御
型の走査型電子顕微鏡に、ガス種を設定するガス種設定
部を設けた。このガス種設定部には、ガス種に応じて、
ガス圧の上限値をガス圧制御部へ伝達し、２次電子検出
器の印加電圧の上限値を２次電子検出器電圧制御部へ伝
達する機能を有している。
導入するガスの種類に応じて、ガス圧の上限値と２次電
子検出器の印加電圧の上限値を変更できる装置を、環境
制御型の走査型電子顕微鏡に組み込めばよいと考えて本
発明をなすに到った。すなわち、本発明は、１次電子の
照射によって試料から発生した２次電子を低真空のガス
雰囲気中で増幅して２次電子検出器に取り込む環境制御
型の走査型電子顕微鏡に、ガス種を設定するガス種設定
部を設けた。このガス種設定部には、ガス種に応じて、
ガス圧の上限値をガス圧制御部へ伝達し、２次電子検出
器の印加電圧の上限値を２次電子検出器電圧制御部へ伝
達する機能を有している。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１を参照
して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る環境
制御型の走査型電子顕微鏡の概略を示す図である。図１
に示す本発明の環境制御型走査型電子顕微鏡が、図２に
示す従来のものと大きく異なる点は、ガス種設定部３０
を新たに設けた点である。図１と図２において共通する
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る環境
制御型の走査型電子顕微鏡の概略を示す図である。図１
に示す本発明の環境制御型走査型電子顕微鏡が、図２に
示す従来のものと大きく異なる点は、ガス種設定部３０
を新たに設けた点である。図１と図２において共通する
部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００１３】ガス種設定部３０にオペレータ２３が使用
するガス種を入力すると、ガス種設定部３０は、ガス圧
制御部２０に対しガス圧の上限値を伝達し、２次電子検
出器用制御部１８に対し２次電子検出器電圧の上限値を
伝達する。これらの上限値は、ガス種設定部３０にデー
タとして予め保持されている。そして、これらの上限値
を越えるガス圧や２次電子検出器への印加電圧は実現さ
れないようになっている。
するガス種を入力すると、ガス種設定部３０は、ガス圧
制御部２０に対しガス圧の上限値を伝達し、２次電子検
出器用制御部１８に対し２次電子検出器電圧の上限値を
伝達する。これらの上限値は、ガス種設定部３０にデー
タとして予め保持されている。そして、これらの上限値
を越えるガス圧や２次電子検出器への印加電圧は実現さ
れないようになっている。
【００１４】例えば、試料室１２へ導入されるガス種と
してヘリウムとアルゴンを選んだときに、ヘリウムの方
が分子量が小さく、２次電子の増幅量が少ない。従っ
て、ヘリウムガスはアルゴンガスよりも電子銃室へ流入
しやすいので、試料室のガス圧の上限は低くする必要が
ある。又、ヘリウムの方が２次電子の増幅量が少ないの
で、２次電子検出器に高い電圧を印加しても放電には移
行しにくい。そこで、ヘリウムとアルゴンのガス圧の上
限値は、それぞれ1000Ｐａ、3000Ｐａと設定され、他
方、ヘリウムとアルゴンの印加電圧の上限値は、それぞ
れ 600Ｖ、 300Ｖと設定される。
してヘリウムとアルゴンを選んだときに、ヘリウムの方
が分子量が小さく、２次電子の増幅量が少ない。従っ
て、ヘリウムガスはアルゴンガスよりも電子銃室へ流入
しやすいので、試料室のガス圧の上限は低くする必要が
ある。又、ヘリウムの方が２次電子の増幅量が少ないの
で、２次電子検出器に高い電圧を印加しても放電には移
行しにくい。そこで、ヘリウムとアルゴンのガス圧の上
限値は、それぞれ1000Ｐａ、3000Ｐａと設定され、他
方、ヘリウムとアルゴンの印加電圧の上限値は、それぞ
れ 600Ｖ、 300Ｖと設定される。
【００１５】これにより、ヘリウムガスからアルゴンガ
スにガス種を変更した場合でも、２次電子検出器９と試
料１２との間の放電を未然に防ぐことができるようにな
り、試料１２の表面を破壊してしまうことがなくなる。
反対に、アルゴンガスからヘリウムガスにガス種を変更
した場合には、２次電子検出器９が検出する電流値が少
なすぎてコントラストの低い試料像となることが防止で
きる。さらに、アルゴンガスからヘリウムガスにガス種
を変更した場合に、低分子量の拡散しやすいヘリウムガ
スが電子銃室２の真空度を劣化させる度合いも未然に防
ぐことができる。
スにガス種を変更した場合でも、２次電子検出器９と試
料１２との間の放電を未然に防ぐことができるようにな
り、試料１２の表面を破壊してしまうことがなくなる。
反対に、アルゴンガスからヘリウムガスにガス種を変更
した場合には、２次電子検出器９が検出する電流値が少
なすぎてコントラストの低い試料像となることが防止で
きる。さらに、アルゴンガスからヘリウムガスにガス種
を変更した場合に、低分子量の拡散しやすいヘリウムガ
スが電子銃室２の真空度を劣化させる度合いも未然に防
ぐことができる。
【００１６】尚、本実施形態は、ガス種の変更はオペレ
ータが行うものとして説明したが、試料室内にガスの種
類を判別するためのガスセンサを設置しておき、ガスセ
ンサからそのガス種判別信号をガス種設定部３０に伝達
すれば、自動による操作が可能である。
ータが行うものとして説明したが、試料室内にガスの種
類を判別するためのガスセンサを設置しておき、ガスセ
ンサからそのガス種判別信号をガス種設定部３０に伝達
すれば、自動による操作が可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ガス種に応じて２次電子検出器に印加する電圧の上限値
が設定されるので、２次電子検出器と試料との間で放電
が発生するのを未然に防止でき、放電による試料表面の
破壊が生じなくなるとともに、適切なコントラストの試
料像が得られる。
ガス種に応じて２次電子検出器に印加する電圧の上限値
が設定されるので、２次電子検出器と試料との間で放電
が発生するのを未然に防止でき、放電による試料表面の
破壊が生じなくなるとともに、適切なコントラストの試
料像が得られる。
【００１８】又、ガス種に応じて試料室内のガス圧の上
限値が設定されるので、電子銃室へガスが流入して電子
銃室の真空度を劣化させて電子銃の使用が不可能になっ
てしまうという事故が防止できるとともに、１次電子の
過剰な散乱もなくなるので画質の優れた試料像が得られ
る。
限値が設定されるので、電子銃室へガスが流入して電子
銃室の真空度を劣化させて電子銃の使用が不可能になっ
てしまうという事故が防止できるとともに、１次電子の
過剰な散乱もなくなるので画質の優れた試料像が得られ
る。
【図１】本発明の実施の形態に係る環境制御型の走査型
電子顕微鏡の概略図である。
電子顕微鏡の概略図である。
【図２】従来の環境制御型の走査型電子顕微鏡の概略図
である。
である。
１ 電子銃 ２ 電子銃室 ３、５、１３ 真空ポンプ ９ ２次電子検出器 １０ 試料室 １１ａ、１１ｂ 圧力制限オリフィス １２ 試料 １４ 圧力コントロールバルブ １５ 気体供給源 １６ 排気バルブ １８ ２次電子検出器用電圧制御部 １９ ２次電子検出器用電圧設定部 ２０ ガス圧制御部 ２１ ガス圧設定部 ２３ オペレータ ３０ ガス種設定部
Claims (1)
- 【請求項１】 １次電子ビームが照射された試料から発
生した２次電子を低真空のガス雰囲気中で増幅して２次
電子検出器に取り込む環境制御型の走査型電子顕微鏡に
おいて、 前記ガスの種類に応じて、ガス圧の上限値を設定して該
上限値をガス圧制御部へ伝達するとともに、前記２次電
子検出器に印加する電圧の上限値を設定して該上限値を
２次電子検出器用電圧制御部へ伝達するガス種設定部を
設けたことを特徴とする環境制御型の走査型電子顕微
鏡。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8286902A JPH10134751A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 環境制御型の走査型電子顕微鏡 |
| NL1007374A NL1007374C2 (nl) | 1996-10-29 | 1997-10-27 | Aftastende omgevings-elektronenmicroscoop. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8286902A JPH10134751A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 環境制御型の走査型電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10134751A true JPH10134751A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17710487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8286902A Pending JPH10134751A (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 環境制御型の走査型電子顕微鏡 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10134751A (ja) |
| NL (1) | NL1007374C2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070176102A1 (en) * | 2006-02-01 | 2007-08-02 | Fei Company | Particle optical apparatus with a predetermined final vacuum pressure |
| JP2009505368A (ja) * | 2005-08-18 | 2009-02-05 | シーイービーティー・カンパニー・リミティッド | 電子カラムの電子ビームエネルギー変換方法 |
| JP2009532831A (ja) * | 2006-03-31 | 2009-09-10 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 荷電粒子ビーム器具用の改善された検出器 |
| JP2011003426A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Jeol Ltd | 電子顕微鏡 |
| WO2012095911A1 (ja) * | 2011-01-14 | 2012-07-19 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡 |
| WO2013008561A1 (ja) * | 2011-07-14 | 2013-01-17 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| WO2013035866A1 (ja) * | 2011-09-09 | 2013-03-14 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 生物試料をそのままの姿で観察するための電子顕微鏡による観察方法とそれに用いられる真空下での蒸発抑制用組成物、走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡 |
| WO2014162901A1 (ja) * | 2013-04-02 | 2014-10-09 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡及び試料観察方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5250808A (en) * | 1987-05-21 | 1993-10-05 | Electroscan Corporation | Integrated electron optical/differential pumping/imaging signal system for an environmental scanning electron microscope |
| US5412211A (en) * | 1993-07-30 | 1995-05-02 | Electroscan Corporation | Environmental scanning electron microscope |
-
1996
- 1996-10-29 JP JP8286902A patent/JPH10134751A/ja active Pending
-
1997
- 1997-10-27 NL NL1007374A patent/NL1007374C2/nl not_active IP Right Cessation
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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