JPH0439657Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は電子線を試料に照射することにより発
生するカソードルミネツセンス光を検出するカソ
ードルミネツセンス装置の改良に関する。

［従来技術］ 一般に走査電子顕微鏡において、生物や鉱物あ
るいは半導体等の試料に電子線を照射するとカソ
ードルミネツセンス光が発生するため、このカソ
ードルミネツセンス光を光検出器で検出すること
によりカソードルミネツセンス像として観察する
ようになしたカソードルミネツセンス装置があ
る。かかる装置として、近時カソードルミネツセ
ンス光を単に検出するのではなく、カソードルミ
ネツセンス光を分光器により分光して特定の波長
のものだけを検出するようになしたものが開発さ
れている。

［考案が解決しようとする問題点］ このようにカソードルミネツセンス光を分光し
て検出するようになした装置では、分光器に入射
したカソードルミネツセンス光は波長分散される
ので、その強度が1/100〜1/1000の減衰を受けて
検出器に検出されるため、検出信号は非常に微弱
なものとなる。その結果、表示装置に表示される
カソードルミネツセンス像はSN比の悪い像しか
得られない。このことは試料を分析するにあたつ
て試料の発光領域を大雑把に特定するには不向
き、つまり試料の視野探しが非常に行ないずらい
ことを意味する。しかるに、カソードルミネツセ
ンス光を分光しないで直接検出器で検出すれば、
検出器はこの検出器の有効波長全範囲のカソード
ルミネツセンス光を検出することになるため、検
出信号は充分に大きく、鮮明なカソードルミネツ
センス像を得ることができる。そのため、試料の
視野探しを容易に行うことができる。そこで、カ
ソードルミネツセンス光を分光しないタイプの装
置によつて試料の視野探しを行つた後、カソード
ルミネツセンス光を分光するタイプの装置で詳細
に観察することができるようにするため、２つの
タイプにおけるカソードルミネツセンス像を比較
観察することが要求される。

一方、ダイヤモンドやGaAs化合物半導体の如
きカソードルミネツセンス光のスペクトルに２つ
のピークを持つような試料においては、カソード
ルミネツセンス光を分光して得られたカソードル
ミネツセンス像とカソードルミネツセンス光を分
光しないで得られたカソードルミネツセンス像と
では全く異なつた像が観察される。そこで、この
ような場合においてもカソードルミネツセンス光
を各波長ピークに分光したカソードルミネツセン
ス像とカソードルミネツセンス光を分光しないカ
ソードルミネツセンス像を比較しながら観察する
ことが要求される。

本考案は上述した要求を満足することのできる
装置を提供することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本考案のカソードル
ミネツセンス装置は、電子線を照射して試料から
カソードルミネツセンス光を発生させるための手
段と、該手段により発生したカソードルミネツセ
ンス光を集光するための集光手段と、該集光手段
により集光されたカソードルミネツセンス光を分
光するための分光手段と、該分光手段によつて分
光されたカソードルミネツセンス光を検出するた
めの第１の検出手段と、前記集光手段により集光
されたカソードルミネツセンス光を分光すること
なく直接検出するための第２の検出手段と、前記
集光手段により集光されたカソードルミネツセン
ス光を前記第１と第２の検出手段へ同時または選
択的に導くための手段と、該第１の検出手段より
の信号に基づく試料像と第２の検出手段よりの信
号に基づく試料像とを並べて同時にまたは選択的
に表示するための手段を備えることを特徴として
いる。

以下、本考案の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。

［実施例］ 添附図面は本考案の一実施例を示す構成略図で
あり、１は走査電子顕微鏡等の鏡体である。２は
この鏡体内の上方に置かれた電子銃で、発生した
電子線EBは集束レンズ３により集束されて試料
４上に照射される。５はこの試料４上に照射され
る電子線を一定領域内で走査するための偏向コイ
ルで、走査信号発生回路６から増幅器７を介して
走査信号が供給される。

８は前記試料４の上方に置かれた放物面鏡から
なるミラーで、試料４に電子線EBが照射される
ことにより発生するカソードルミネツセンス光Ｌ
を前記鏡体１の側壁に形成した耐真空ガラスから
なる光取出窓９に向けて反射するための役目を果
す。また、このミラー８には電子線EBを通過さ
せるための穴８ａが形成してある。この光取出窓
９を透過したカソードルミネツセンス光は集光レ
ンズ１０によつて分光器１１の入射スリツト１１
ａの位置に集束され、分光器１１によつて波長分
散された後、特定の波長のものだけが第１の検出
器１２に検出される。前記集光レンズ１０と分光
器１１との間には半透鏡１３が置かれ、集光レン
ズ１０によつて集光されたカソードルミネツセン
ス光の一部が前記分光器１１に対して直行する方
向に置かれた第２の検出器１４に入射するように
なしてある。また、前記集光レンズ１０及び半透
鏡１３は外部の光と遮断された案内筒１５内に支
持されている。

前記第１及び第２の検出器１２，１４からの検
出信号は夫々増幅器１６，１７を介して第１及び
第２の陰極線管１８，１９の輝度変調グリツドに
供給される。この各陰極線管の偏向コイル２０，
２１には走査信号発生回路６から増幅器２２を介
して前記偏向コイル５への走査信号と同期した走
査信号が供給されているため、各陰極線管上には
夫々カソードルミネツセンス像が表示されること
になる。

かかる装置において、偏向コイル５によつて電
子線EBを試料４上で走査すると、試料からはカ
ソードルミネツセンス光が発生する。発生したカ
ソードルミネツセンス光はミラー８によつて光取
出窓９側に反射され、光取出窓を透過して集光レ
ンズ１０により集光される。このとき集光レンズ
１０の後方には半透鏡１３が設置してあるため、
集光レンズ１０を透過したカソードルミネツセン
ス光は半透鏡１３によつて分光器１１と第２の検
出器１４へ向うものとに分離される。ここで第２
の検出器１４には試料４から発生したカソードル
ミネツセンス光がそのまま入射するため、この検
出器はカソードルミネツセンス光の強度に応じた
信号を出力するので、第２の陰極線管１９には分
光しないカソードルミネツセンス像が表示され
る。一方、分光器１１に入射したカソードルミネ
ツセンス光は分光器の波長走査により分光され、
分光波長がカソードルミネツセンス光のピーク波
長に近づくと第１の検出器１２からの出力信号は
次第に大きくなり、第１の陰極線管１８に像が見
え始める。そして分光波長とピーク波長が一致し
たとき、像が最も明るくなり、分光したカソード
ルミネツセンス像が得られる。

そこで、先ず分光しないカソードルミネツセン
ス像が表示される第２の陰極線管１９の画像を観
察しながら試料の観察すべき発光領域を決め、そ
の後、分光したカソードルミネツセンス像が表示
される第１の陰極線管１８の画面を見ながら分光
器１１の分光波長をカソードルミネツセンス光の
ピーク波長に一致させた状態で観察すれば良い。

次に、カソードルミネツセンス光のスペクトル
に２つのピークを持つような試料を観察する場合
について説明する。

例えばダイヤモンドにおいてはカソードルミネ
ツセンス光のスペクトルの主ピークが430nm、副
ピークが520nm付近に見られるので、第２の陰極
線管１９には２つのピークのカソードルミネツセ
ンス像が重なつて１つのカソードルミネツセンス
像として表示され、また、第１の陰極線管１８に
は分光波長を合わせた例えば430nm付近のカソー
ドルミネツセンス像を表示させることができる。
従つて、波長430nmのカソードルミネツセンス像
が分光しないカソードルミネツセンス像のどこに
対応するかあるいは反対に520nmのカソードルミ
ネツセンス像がどの部分なのか、一目瞭然に識別
することができる。

ところで、半透鏡としてはカソードルミネツセ
ンス光の分離比が１対１のものを使用しても良い
が、カソードルミネツセンス光は分光器１１を通
過する間にその強度が通常1/100〜1/1000に減衰
するので、分光器に入射するカソードルミネツセ
ンス光の量をできるだけ多くしたい。そのため、
半透鏡による分離比は例えば１対９にして分光器
の方へ多くのカソードルミネツセンス光を送るよ
うになした方が良い。またその10％のカソードル
ミネツセンス光のロスが問題となるようであれ
ば、半透鏡を可動式とし、必要に応じて光路から
外すようにすれば良い。

尚、前述の説明では分光しないカソードルミネ
ツセンス像及び分光したカソードルミネツセンス
像を夫々専用の陰極線管に表示させることにより
並べて表示するようにしたが、各検出器からの検
出信号を時分割して１つの陰極線管に供給し、画
面を２つに分割して２つのカソードルミネツセン
ス像を並べて表示させるようにしても良い。ま
た、半透鏡を使用して分光しないカソードルミネ
ツセンス像と分光したカソードルミネツセンス像
とを同時に得る場合について述べたが、これに限
定されることなく半透鏡に代えて反射鏡を光路上
に挿脱可能に設け、２種のカソードルミネツセン
ス像を選択的に得るように構成することも可能で
ある。さらに、２つの検出器はカソードルミネツ
センス光の分光波長領域に応じて光電子増倍管、
Si検出器、Ge検出器、PbS検出器等から適宜選
択して使用すれば良い。さらに、また、カソード
ルミネツセンス像を表示する陰極線管は走査電子
顕微鏡における２次電子像や反射電子像を表示す
る陰極線管を使用しても良い。

［考案の効果］ 以上詳述した如く本考案によれば、分光しない
カソードルミネツセンス像と分光したカソードル
ミネツセンス像とを比較観察することができ、ま
た視野探しが非常に容易となる。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本考案の一実施例を示す構成略図で
ある。 １……鏡体、２……電子銃、３……集束レン
ズ、４……試料、５，２０，２１……偏向コイ
ル、６……走査信号発生回路、７，１６，１７，
２２……増幅器、８……ミラー、９……光取出
窓、１０……集光レンズ、１１……分光器、１
２，１４……第１及び第２の検出器、１３……半
透鏡、１５……案内筒、１８，１９……第１及び
第２の陰極線管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 電子線を照射して試料からカソードルミネツ
   センス光を発生させるための手段と、該手段に
   より発生したカソードルミネツセンス光を集光
   するための集光手段と、該集光手段により集光
   されたカソードルミネツセンス光を分光するた
   めの分光手段と、該分光手段によつて分光され
   たカソードルミネツセンス光を検出するための
   第１の検出手段と、前記集光手段により集光さ
   れたカソードルミネツセンス光を分光すること
   なく直接検出するための第２の検出手段と、前
   記集光手段により集光されたカソードルミネツ
   センス光を前記第１と第２の検出手段へ同時ま
   たは選択的に導くための手段と、該第１の検出
   手段よりの信号に基づく試料像と第２の検出手
   段よりの信号に基づく試料像とを並列して同時
   にまたは選択的に表示するための手段を備える
   カソードルミネツセンス装置。 (2) 前記集光手段により集光されたカソードルミ
   ネツセンス光を前記第１と第２の検出手段へ同
   時または選択的に導くための手段は半透鏡で、
   該半透鏡によりカソードルミネツセンス光を第
   １と第２の検出手段に同時に導くようにしたこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載のカソードルミネツセンス装置。 (3) 前記集光手段により集光されたカソードルミ
   ネツセンス光を前記第１と第２の検出手段へ同
   時または選択的に導くための手段は反射鏡で、
   該反射鏡をカソードルミネツセンス光の光路上
   に挿脱することによつてカソードルミネツセン
   ス光を第１と第２の検出手段へ選択的に導くよ
   うになしたことを特徴とする実用新案登録請求
   の範囲第１項に記載のカソードルミネツセンス
   装置。