JPH06789Y2 - 電子計数装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、光エネルギーの照射で試料から放出された電
子の数を計数する電子計数装置に関する。

（従来技術） 従来、例えば半導体等の試料表面の酸化膜等の膜厚を計
測する方法として、試料表面に光を照射し、光の照射に
より試料表面の薄膜を通って外部に放出される電子を電
子検出部により計数して膜厚を計測する方法が知られて
いる（特開昭６０−２０２００５号等）。

このような電子計数装置に用いられる電子検出部として
は、金属ケースに納めた陽極リングに例えば３．４ＫＶ
の高電圧を印加して高電界を発生させる。陽極リングに
対し試料から放出される電子を導入するケースの検出窓
側には、定常状態で例えば１０Ｖの電圧が印加された第
１格子電極と、その外側に定常状態で例えば８０Ｖの電
圧が印加された第２格子電極が配置される。

光の照射で試料から放出された電子は、第２及び第１格
子電極を通過して陽極リングに引き寄せられ、陽極リン
グに近づくと高電界により電子が加速されて気体放電現
象を引き起こし、陽極印加電圧が低下する。この陽極電
圧の低下は外部回路で検出され第１格子電極の印加電圧
を１００Ｖから例えば４００Ｖに、また第２格子電極の
印加電圧を８０Ｖから例えば−３０Ｖにそれぞれ所定時
間変化させ、これによって気体放電により発生した光や
陽イオンによる二次電子が放電電圧に達することができ
ず、なだれ的な放電を阻止され、放出電子１個につき１
つの陽極パルスを発生させて電子数を計数する。

ところで、このような電子計数装置にあっては、電子検
出部内の湿度の影響により計数誤差が大きくなるという
問題があり、これを解決するために、電子検出部内のド
ライエアー等の乾燥したガスを供給して湿度の影響をな
くすことが考えられている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の電子検出部内に対する乾燥ガスの
供給は、電子検出部のケースにガス供給口を設け、ガス
供給口から内部に供給した乾燥ガスを試料に対向した検
出窓から外部に吹き出させるようにしていたため、乾燥
ガスの吹き出しによって試料から放出された電子が検出
窓から電子検出部内に引き込みにくくなり、計数誤差を
生ずるという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、湿度による計数誤差を防ぐと同時に試料放出電子
の導入に影響を及ぼさないように乾燥ガスを供給する電
子計数装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本考案にあっては、試料に光を
照射し、該試料から放出される電子を検出窓から電子検
出部内に導入して電子の数を計数する電子計数装置に於
いて、前記電子検出部の検出窓又は試料の近傍にドライ
エアー等の乾燥ガスを供給するガス供給口を設け、前記
電子検出部にガス供給口から送り込まれた乾燥ガスを前
記検出窓から導入して内部を通過させた後に外部に排出
するガス排出口を設けるとともに、乾燥ガスの流量をバ
ックグラウンドノイズが飽和する流量に保持して電子の
数を計数することを特徴とする。

（作用） このような構成を備えた本考案の電子計数装置にあって
は、電子検出部の検出窓又は試料の近傍に設置されたガ
ス供給口から送り込まれた乾燥ガスは、電子検出部の検
出窓から導入されて電極が配置された内部を通過した後
にガス排出口から外部に排出され、試料から電子検出部
の検出窓に向かう乾燥ガスの流れを生ずるために、試料
から放出された電子は乾燥ガスの気流に乗って電子検出
部内に導入され、湿度の影響を除去すると同時に、乾燥
ガスの流量をバックグラウンドノイズが飽和する流量に
保持して電子の数を計数するので放出電子を効率良く計
数することができる。

（実施例） 第１図は本考案の一実施例を示した断面説明図である。

第１図において、１は電子検出部であり、金属製の円筒
体で成る外カバー２内に下方に検出窓３を開口した検出
部本体４を組み込んでいる。検出部本体４は中心軸方向
に中心導体５、絶縁チューブ６及び外部導体７の同軸構
造で成る陽極支持構造が設けられ、内部導体５の先端に
陽極リング８を装着している。中心導体５、絶縁チュー
ブ６及び外部導体７で成る陽極支持構造は外周上下に多
段の凹凸リング形状を備えた絶縁筒部材９の中に装着さ
れ、この絶縁筒部材９はその外側に位置する絶縁筒部材
１０内に軸方向に調整自在に螺合されている。絶縁筒部
材１０の内側先端にはカソード電極１１が装着され、カ
ソード電極１１の先端に網目電極構造をもった第１格子
電極１２が装着される。また、絶縁筒部材１０の先端に
は絶縁材料で作られたトップカバー１３がビスにより固
着され、トップカバー１３の先端の開口部に網目電極形
状をもった第２格子電極１４を装着している。

このような構造をもった電子検出部１は図示のように試
料台カバー１５に先端を挿入して配置されており、電子
検出部１の先端の検出窓３に対向したカバー内には試料
台１６が設けられ、試料台１６の上に適宜の試料１７が
セットされている。試料台１６の試料１７に対しては試
料台カバー15の左側上部に設けた透過窓１８より外部に
設けた光源装置からモノクロメータにより単波長光に変
換した光ビーム１９が照射されている。また透過窓１８
の下側には試料台カバー１５内に試料１７を出し入れす
る際に開放する扉２０が設けられている。

更に本考案にあっては試料台カバー１５の右側となる電
子検出部１の検出窓３の近傍となる位置に、プラグ部材
２１の装着によりガス供給口２２が設けられる。ガス供
給口２２を形成するプラグ部材２１に対しては配管チュ
ーブ２３によってガスボンベに充填されたドライエアー
やシリカゲル等のフィルタ装置で湿度を除去されたドラ
イエアー等が供給され、このドライガスの供給経路には
流量調整弁２４が設けられ、ドライガスの供給流量Ｑを
調整できるようにしている。

一方、電子検出部１の外カバー２の上部に装着した蓋部
材２５にはプラグ部材２６が装着され、プラグ部材２６
の装着によってガス排出口２７を形成している。プラグ
部材２６の外側には配管チューブ２８が嵌め込まれ、配
管チューブ２８は例えば吸引ポンプ２９に接続され、吸
引ポンプ２９によって電子検出部１内を通して供給され
た乾燥ガスを外部に排出するようにしている。

次に第１図の実施例の作用を説明する。

電子検出部１による試料１７の測定に際してはガスボン
ベ等を開いてドライエアー等の乾燥ガスを流量調整弁２
４、配管チューブ２３及びプラグ部材２１を介してガス
供給口２２により試料台カバー１５内に供給し、同時に
吸引ポンプ２９を起動して電子検出部１の蓋部材２５に
設けたプラグ部材２６によるガス排出口２７より電子検
出部１内の雰囲気を吸引して外部に排出させる。

このためガス供給口２２から送り込まれた乾燥ガスは、
電子検出部１の検出窓３から内部に導入され、検出部本
体４における外側の絶縁筒部材10には図示のように第１
格子電極１２及び第２格子電極１４に接続する信号線を
通すための通し穴30が軸方向に嵌通されているため、検
出窓３から導入された乾燥ガスは各電極の配置部分から
通し穴３０を通って上部に流れ、ガス排出口から吸引ポ
ンプ２９により引き込まれて外部に排出される乾燥ガス
の流れを生ずる。尚、通し穴３０が形成されていたくと
も検出部本体４の隙間を通って乾燥ガスは上方に流れ
る。

このため光源装置（図示せず）からの光ビーム１９の試
料１７に対する照射で試料１７から放出された電子は、
検出窓３に導入される乾燥ガスの流れに乗って第２格子
電極１４及び第１格子電極１２を通過して陽極リング８
に向うようになり、検出窓３に対する乾燥ガスの流れに
よって効率良く放出電子を電子検出部１内に導入するこ
とができる。

一方、電子検出部１に対する乾燥ガスの供給流量は、電
子検出部１の電極電圧をバックグラウンド計数モードに
設定し、このバックグラウンド計数モードにおける計数
率（ｃｐｓ）が最小となる流量にガス供給流量を調整す
る。

即ち、バックグラウンド計数モードにあっては陽極リン
グ８の印加電圧が例えば３．４ＫＶ、第１格子電圧の陽
極電圧は例えば１００Ｖと通常の計数モードと同じであ
るが、第２格子電極１４の電極電圧については通常の計
数モードにおける例えば８０Ｖの印加電圧に代えて−３
０Ｖに保つことで、試料１７から検出窓３を通って電子
検出部１内に入ろうとする電子の導入を禁止する遮閉状
態を作り出す。従って、バックグラウンド計数モードに
あっては電子検出部１内のみから発生した電子による計
数値（ノイズ分）が得られる。

そこでバックグラウンド計数モードを設定した状態での
流量調整弁２４による乾燥ガス流量の調整は、第２格子
電極３の電極電圧を−３０Ｖとした後に流量調整弁２４
を零流量から徐々に開いてガス供給口２２より乾燥ガス
を電子検出部１に供給する。

第２図は乾燥ガスの流量Ｑを零から徐々に増加させたと
きのバックグラウンド計数モードにおける電子計数率の
変化を示したもので、ガス流量の増加に伴って電子検出
部１内の湿度が低下することから、湿度に起因したバッ
クグラウンドノイズとしての計数率も低下するようにな
る。このとき乾燥ガスの供給流量がある流量Ｑｓを越え
て増加させてもバックグラウンドノイズとしての計数率
はそれ以上下がらず、計数率Ｎｓを保つ飽和状態となる
特性が得られる。そこで流量調整弁２４についてバック
グラウンド計数モードの計数率が飽和する流量Ｑｓに達
したならば、その時点で流量調整を停止し、バックグラ
ウンドノイズが飽和する流量Ｑｓを保持させる。すなわ
ち、この流量Ｑｓが試料から放出される電子を効率良く
計数することができる最適値である。この結果、電子検
出部１に対しては湿度によるバックグラウンドノイズを
最小とする乾燥した必要最小限の乾燥ガスの供給状態が
得られ、その後にバックグラウンド計数モードを解除し
て通常の計数モードとすることで、光エネルギーの照射
で試料１７から放出された電子の計数処理を行う。

更に第１図の実施例にあっては、電子検出部１の検出窓
３の側方にガス供給口２２を設けているが、第１図に想
像線で示すようにプラグ部材21ａを試料１７の近傍に設
け、試料台１６の試料１７及び電子検出部１の検出窓３
に対し、プラグ部材２１ａの先端のガス供給口より乾燥
ガスを供給するようにしても良い。

（考案の効果） 以上説明してきたように本考案によれば、電子検出部の
検出窓又は試料の近傍にドライエアー等の乾燥ガスを供
給するガス供給口を設けると共に、電子検出部にガス供
給口から送り込まれた乾燥ガスを検出窓から導入して内
部を通過させた後に外部に排出するガス排出口を設ける
ようにしたため、乾燥ガスの供給により電子検出部内の
湿度を除去して湿度による計数誤差を防ぐと同時に、検
出窓から導入した乾燥ガスを電子検出部内を通過後に外
部に排出する乾燥ガスの流れを作り出しているため、試
料から放出された電子は検出窓に対する乾燥ガスの流れ
に乗って、また、ガス流量がバックグラウンドノイズが
飽和する流量に保持されて電子検出部内に送り込まれ、
試料放出電子を効率良く計数でき、測定精度をより一層
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示した断面説明図、第２図
はガス供給量を調整するためのバックグラウンド計数モ
ードにおけるガス流量と計数率の関係を示した説明図で
ある。 １：電子計数部 ２：外カバー ３：検出窓 ４：検出部本体 ５：中心導体 ６：絶縁チューブ ７：外部導体 ８：陽極リング ９，１０：絶縁筒部材 １１：カソード電極 １２：第１格子電極 １３：トップカバー １４：第２格子電極 １５：試料台カバー １６：試料台 １７：試料 １８：透過窓 １９：光ビーム ２０：扉 ２１，２１ａ，２６：プラグ部材 ２２：ガス供給口 ２３，２８：配管チューブ ２４：流量調整弁 ２５：蓋部材 ２７：ガス排出口 ２９：吸引ポンプ ３０：通し穴

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】試料に光を照射し、該試料から放出される
   電子を検出窓から電子検出部内に導入して電子の数を計
   数する電子計数装置に於いて、 前記電子検出部の検出窓又は試料の近傍にドライエアー
   等の乾燥ガスを供給するガス供給口を設け、前記電子検
   出部に前記ガス供給口から送り込まれた乾燥ガスを前記
   検出窓から導入して内部を通過させた後に外部に排出す
   るガス排出口を設けるとともに、電子の数の計測時に、
   前記乾燥ガスの流量をバックグラウンドノイズが飽和す
   る流量に保持することができる流量調整弁を設けたこと
   を特徴とする電子計数装置。