JPS63314747A - 走査型反射電子回折顕微装置 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は試料表面の結晶性を分析する走査型反射電子回
折顕微装置に関し、特に、結晶欠陥（転位、積層欠陥等
）を観察することを可能にする走査型反射電子回折顕微
装置の改良に関するものである。

（従来の技術〕 従来の走査型反射電子回折装置（例えば実開昭５５−１
０２１２号公報）の概要は以下の通りである。すなわち
、−次電子ビームを試料表面に照射し、試料表面から反
射される電子回折線を螢光スクリーンに当てて回折図形
を形成し、この回折図形を観察することにより試料表面
近傍の結晶性の評価をおこなうものである。照射する１
次電子ビームには、試料表面の極力小さな領域から明る
い反射電子回折像を得るため、第１図（ａ）に矢印で示
される条件が使用されている。回折図形は一搬にさまざ
まな回折斑点の複合からなっており、上記従来技術では
回折図形のうち特定の回折斑点を形成する反射電子回折
のみを任意に選択して観察するが、選択した回折線は全
てを信号として利用していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の技術では、試料７に照射される一次電子ビーム１
の開き角２β（第１図（ｂ）を参照のこと）は３Ｘ１０
−３（ｒａｄ）程度となる。このため反射電子回折線の
開き角２βも３Ｘ１０−３（ｒａｄ）程度となる。一方
、結晶欠陥が引起す格子歪みによる角度変化は０．１μ
ｍ程度の領域で１０−’　（ｒａｄ）程度であるので、
１Ｏ−３ｒａｄ程度の開き角２βを持つ電子ビーム１で
結晶欠陥（転位、積層欠陥）を観察することは難しい、
このためには、電子ビーム１の開き角２βを１０−’ｒ
ａｄ程度にすれば良いが、ビーム電流の減少によって明
るい回折図形が得られない、面積分解能がかえって低下
する（第１図（ａ））という欠点がある。

本発明の目的は面積分解能を低下させず、かつ、反射電
子回折像の明るさも減少させることなく、実質的に、−
次電子ビームの開き角を減少させることが可能な走査型
反射電子回折顕微装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、少なくとも１つの可変孔径のアパーチャを
試料と螢光板との間、又は螢光板と光電変換素子との間
に設けて、反射電子回折線８のうちある角度幅内に存在
する反射電子回折線のみを信号として使用することによ
って達成される。

〔作用〕

結晶格子の歪みから生ずる１０−’ｒａｄ程度の角度変
化によってコントラストが発生する結晶欠陥（転位、積
層欠陥）を観察するためには、−次電子ビーム１の開き
角２βを小さくすれば良いが、第１図（ａ）、（ｂ）に
示すように一次電子ビーム１の電流値が減少して明るい
回折像が得られず、かえって、面積分解能が低下すると
いう結果をもたらす、そこで、第３図に示すように反射
電子回折線８のある一部の強度だけを信号として使用す
れば、相反原理より一次電子ビーム１のある角度幅内に
存在する一次電子ビーム１だけを使用することが可能に
なり、実質的に入射電子の開き角２βを減少させ、１０
−’ｒａｄ程度にすることも可能となる。この方法によ
り、−次電子ビーム１の電流値を減少させることなく、
かつ面積分解能を低下させることなく、結晶欠陥の観察
を容易にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を用いて説明する。

第２図は本発明による走査型反射電子回折顕微装置の基
本的な構成を示したものである。同図において、加速電
源４を有する電子銃２から放出された一次電子ビーム１
は収束レンズ３により真空容器６内にある試料７の表面
に収束される。走査電源１５により一次電子ビーム用偏
向コイル群５・を動作させて一次電子ビームを試料７の
表面上で走査させる。そのとき得られる試料７の吸収電
流信号を陰極線管（以下、ＣＲＴと略称する）１４の輝
度変調信号にかえてＣＲＴ１４上に試料７の吸収電流像
を得る。この吸収電流像から試料７上の分析すべき場所
を選択する。この分析点に一次電子線１を固定して照射
することによって得られる反射電子回折線８は螢光スク
リーン１１上にのぞき窓１２を通して反射電子回折像と
して観測される。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（つまり、試料７
の表面部分を構成する元素の配列状態）を分析すること
が可能となる。さらに、アパーチャ９、偏向コイル群１
０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（例えば、フォトマル）１３から得られる電気信
号を一次電子ビーム１の走査に同期させてＣＲＴ１４の
輝度変調信号にかえることによってＣＲＴ１４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。

さて、本発明の最も特徴とする部分は、上記走査型反射
電子回折顕微装置におけるアパーチャ９及び偏向コイル
群１０にある。その実施例を第４゜５．６図に示す、第
４図においては、楕円形の孔を持つ二つのアパーチャ９
を並べ、この孔の重なる面積を可変にすることによって
、ある角度幅内に存在する反射電子回折線８のみを螢光
スクリーン１１上に投射して信号とする機構を示す。こ
のとき、孔の重なる面積は、アパーチャ９を機械的に移
動する方法や、反射電子回折線８の軌道を偏向コイル群
１０によって変化させることによっても変えることがで
きる。また、螢光スクリーン１１に近い側に偏向コイル
群１０を設置し、反射電子回折線８の軌道をアパーチャ
９を通過後に変更することによって、試料７を照射した
ときに螢光スクリーン１１上に投射する光をさえぎり、
反射電子回折線８だけによる螢光強度を信号とすること
も可能である。第５図には１つのアパーチャ９に種々の
径を持つ孔を作製し、このアパーチャ９を移動すること
によって、ある角度幅内に存在する反射電子回折線８の
みを螢光スクリーン１１−ヒに投射し信号とする機構を
示す、第６図には種々の径を持つ孔がおいているアパー
チャ９を螢光スクリーン１１と光電変換素子１３との間
に設置しくアパーチャ９は真空容器外にある）、ある角
度幅内に存在する反射電子回折線８のみによる螢光強度
を信号とする機構を示す。第４図に示した二つのアパー
チャ９を使用する方法も同様に考えることができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明による走査型反射電子回折顕微
装置は、反射電子回折線８のある角度幅内に存在するも
のだけを自由に選択して信号強度　　”とすることがで
きるため、反射回折像の明るさを減少することなく、か
つ、面積分解能を低下させることなく、−次電子ビーム
１の開き角２βを実質的に減少させることができること
によって、結晶欠陥の観察を容易にするという極めて優
れた利点を持つ。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、−次電子ビーム電流及び開き角と一次
電子ビーム径の関係を示すグラフ、同図（ｂ）は−次電
子ビームの開き角の定義をするための図、第２図は本発
明による走査型反射電子回折顕微装置の全体構成図、第
３図は一次電子ビームと反射回線との間に成り立つ相反
原理を示す図、第４．５．６図は本発明による反射回折
線のうちある角度幅内に存在する反射回折線のみを信号
として使用することを可能にする機構の実施例を示す構
成図である。 １・・・−次電子ビーム、２・・・電子銃、３・・・収
束レンズ、４・・・加速電源、５・・・−次電子ビーム
用偏向コイル群、６・・・真空容器、７・・・試料、８
・・・反射回折線、９・・・アパーチャ、１０・・・偏
向コイル群、１１・・・螢光スクリーン、１２・・・の
ぞき窓、１３・・・光電変換素子、１４・・・陰極線管
（ＣＲＴ）　、１５・・・走査電源。 一広　ｔ８ヒ゛−４イ亜（／にｔｌ） 宴　２　困 ｌ ｌテ　　　　　　　　１４ ｆＪ　３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空中で電子源から一次電子ビームを取出し、収束
   レンズ及び偏向系を使用して試料表面上の所定領域に所
   定角度で照射し、それによって上記試料の表面で反射さ
   れる反射電子の回折像を螢光板上に形成し、上記螢光板
   上の回折像の特定位置からの発光のみを光電変換素子に
   よって選択的に取出して電気信号に変換する走査型反射
   電子回折顕微装置において、上記試料と上記螢光板との
   間、あるいは、上記螢光板と上記光電変換素子との間に
   少なくとも１つのアパーチャを設け、上記アパーチャの
   孔径を可変にすることによって、上記反射電子の回折線
   のうち特定の角度幅内に存在する反射電子回折線のみを
   電気信号に変換する如く構成してなることを特徴とする
   走査型反射電子回折顕微装置。