JPS59501384A - 電子ビ−ム装置およびそのための電子コレクタ - 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】 電子ビーム装置およびそのための電子コレクタ発明の背景 本発明は、一般的には、電子ビームによって構成される電子プローブが試験下の 試料に衝突するようにされ、例えば試料表面の電圧分布についての情報が検出器 を用いて得られ、その検出器が電子コレクタを備えて試料からの放出電子をピッ クアップするようになっている種類の電子ビーム装置に関する。

本発明が適用され得るようになっている種類の電子ビーム装置としては、多目的 走査電子顕微鏡が挙げられ、また特に集積回路の検査、品質管理および障害診断 に適した特別な目的の装置も挙げられる。

主として電子ビームの衝突地点の電位の関数となっている、試料から放出される 二次電子を集中化するような電子コレクタを用いて出力信号を生じさせることは 一般的に知られている。そして、そのような出力信号は、電子ビーム装置に対し て選ばれた作動モードに応じて、例えば電圧コントラスト影像（ｖｏｌｔａｇｅ 　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｉｍａｇｅ）を誘導したり、もしくは（特にストロボスコ ープ走査が用いられる場合）テスト下の試料の動的状態についての情報をめたり するために利用することができる。また、試料表面上の電場歪みを克服し得るよ うになった抽出グリッドと、試料表面の異なった電位領域から放出される二次電 子を識別するために高さが可変となった電位バリアを構成し得るようになった制 御グリッドとからなる電子コレクタを用いることが知られている。さらに、二次 電子電流を収集させて、試料からの２つの放出二次電子と高エネルギ反射−次電 子とを成る程度識別するようになったシンチレータを用いることも知られている 。

発明の要約 本発明の一般的な目的は改良型電子コレクタまたはそのような改良型のコレクタ を含む電子ビーム装置を提供することである。特に、本発明は不必要な高エネル ｒ次電子の収集（ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ）に対して識別を与えるとともに、シン チレータによるもしくはそのシンチレータのための電子の収集を一層効率的に行 なうようになった改良型電極システムに関係する。後で説明されるように、この ような本発明の局面はソリッド反射電極すなわちミラー電極（ｍｉｒｒｏｒｅｌ ｅｃｔｒｏｄｅ）をフィルタ電極（ｆｉｌｔｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と組合 わせて用いることに関係する。なお、この場合フィルタ電極は円筒電極であって その内側表面が円錐形状となっているものによって構成される。

本発明の電圧測定電子コレクタの他の特徴については、以下の記載において説明 することにする。

好ましい形態において、本発明は、作動距離すなわち最終端部と標準的な試料（ ｎｏｒｍａｌ　ｓｐｅｃｉｍｅｎ）との間の距離に依存する通常の試料上の１０ 平方ミリメータもしくはそれ以上の領域内での電子ビームの走査すなわちベクト ル偏向（ｖｅｃｔｏｒ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が容易にされる。今までは、き わめて小さな領域すなわち１７２平方ミリメータ以下の領域の場合にのみ満足な 走査を行ない得るにすぎない。この点についての重要性は試料例えば超小形回路 試料に対して電子ビームを電磁気手段だけで移動することができるということで あり、これにより異なった地点での電圧が迅速にしかも高い精度で測定されるこ とになる。

電圧測定電子コレクタの本質的ではないが好ましい特徴としては、大部分の走査 電子顕微鏡のチャンバ壁に設けられている標準の孔を通して大部分の走査電子顕 微鏡に容易に挿入できるような独立式のｖＩ３：Ｌのちのに実現化し得る。αが 李げられる。一般に、公知のシステムは、特別な設計の走査電子顕微鏡に特有の ものとなっており、走査電子顕微鏡の部品がそれらの作動のために必要とされる 。しかしながら、独立式でない溝道のものを排除しようとするつもりではない。

本発明による電圧測定電子コレクタを引込み自在の形式に構成することが可能で あり、この場合電圧測定電子コレクタは、−次電子ビームの径路から、通常の走 査電子顕微鏡の電子コレクタをその代りに用い得るような位置まで完全に引込め ることができる。したがっ′乙電圧測定゛、に子コレクタが引込められたとき、 試料を最終レンズに一ノ１１接近させることができるので、一層親密なタイプの 走査電子顕微鏡の映像が得られることになり、これにより一層良好な空間的解像 度（ｓｐａｔｉａｌ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を得ることができる。本発明によ る電圧測定電子コレクタ特性を電圧コントラスト（影像セード）に対して最大限 に活用することが好ましく、また地形学的コントラスト、空間的解像度および原 子番号フントラストを犠牲にした場合には電圧測定（波形モード）に対しても最 大限に活用することが好ましい。特に、以下に詳細に説明される電圧測定電子コ レクタの設計については、次のような優先＄項、すなわち、（１）試料上のいろ いろな地点からの電圧波形の誘導について；（２）各テスト地点での電子ビーム の順次のベクトル化配列（ｖｅｃｔｏｒｅｄ　ｐｌａｃｉｎｇ）によって試料表 面上の所定の道筋もしくは一組の地点からかかる電圧波形を誘導することについ て；（３）予測可能な電圧コントラストで影像を作ることについ−Ｃ順序に基づ いてしかもこれら優先事項に対して最も効果的となるように行なわれる。本発明 のその他の目的および特徴は、すでに知られている形式の例示的システムとの関 連において便宜的に説明される本発明の一実施例についての以下の記載から明ら かにされるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は走査電子顕微鏡と、それに関連した種々の制御ユニットおよび処理ユニ ッＦと、電圧測定電子コレクタとを含む完全なシステムを説明のために単純化し て示す構成図であり；第２図は導電性材料に対する二次電子エネルギースペクト ルを示し； 第３図は第１図と同様なエネルギースペクトルの一部について７工ルミ準位のシ フトの影響を示し； 第４図は第３図のスペクトルの積分を示し；第５図はフィルタ電圧の関数として の収集電流の変化を示し；第６図は電圧測定電子コレクタの好ましい実施例を示 す断面図であり； 第７図は電圧測定電子コレクタの好ましい実施例においてシンチレータから光電 子増倍管への伝達路を示す。

第１図に図示したシステムは走査電子顕微鏡１を備え、その最終レンズと試料の 位置との間には電圧測定電子コレクタ３の電極が設けられる。なお、電圧測定電 子コレクタ３については、第６図および第７図を参照して詳しく述べることにす る。試料２は走査電子顕微鏡のチャンバ内でステージ３上に取付けられる。試料 にはパワーおよび関数入力（ｐｏｗｅｒ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　１ｎ ｐｕｔ）がエクスサイザ（ｅｘｅｒｃｉｓｅｒ）５から接続部４を介して与えら れ、そこには関数出力か試料２から接続部４によって与えられる。クロック６は クロック信号をエクスサイザ５とサンプリング及び遅延二二ツ）（ｓａｍｐｉｉ Ｂ　ａｎｄ　ｄｅｌａｙ　ｕｎｉｔ）７とに送り、このサンプリング及び遅延ユ ニット７は選択可能な期間の駆動パルスをパルス増幅器８に送り、パルス増幅器 ８は走査電子顕微鏡のブランキングプレー）　（ｂｌａｎｋ−ｉｎｇ　ｐｌａｔ ｅ）　９にパルスを送る。電子ビームは偏向によって通常のブランキング位置（ ｂｌａｎｋｉｎｇ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ）から走査電子顕微鏡のカラムの軸線方向 位置までパルス化される。

電子ビームは本発明とは直接的には関係しない周知の手段によって発生させられ て焦点に集中される。偏向電流はベクトル発生器１０（ｖｅｃｔｏｒ　ｇｅｎｅ ｒａｔｏｒ）から走査コイル（ｓｃａｎ　ｃｏｉｌ）１１に与えられ、これによ り例えばベクトル影像モードの作動で必要とされた場合に選択されたコーディネ イ’ｒ　（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ・）が適当な偏向コイル電流に変換され、この 偏向コイル電流は該当走査電流とともに走査コイルに送られて、選択されたベク トルに位置調整された影像ラスタが生じる。このような方法で、相互連結テスト ベクトルがメモリに位置されて、その後のりアクセツシング（ｒｅａｃｃｅｓｓ −ｉｎｇ）のために貯えられる。このようなベクトルについては、必要に応じて 、インタフェース１４を介して制御コンピュータにセットすることができる。

また、エクスサイザ５お上りサンプリング及び遅延ユニット７も必要に応じて制 御コンピュータによって制御してもよい。

電子ビームパルスはクロックと同期されて試料に到達して、二次電子パルスを発 生させる。二次電子パルスは抽出電極（ｅｘｔｒａｃｔｏｒｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ）１５によって電圧測定電子コレクタに引込まれる。このような充分なエネルギ の電子だけがエネルギ４イルタ１６（これについては後で詳述する）を通して伝 えられて、シンチレータ１７で収集のために加速される。なお、シンチレータ１ ７は後で述べるような特別な形式のものが好ましい。

シンチレータで発生した光は、光ファイバに沿って送られて光電子に変換され、 光電子は光電子増倍管１８および主増幅器１９によって増幅され、これにより収 集された二次電子パルスの増幅化ヴアーノヨン（ａｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｖｅｒｓ ｉｏｎ）が得られる。このようなパルスは処理回路２０に送られる。処理回路２ ０には貨車デート（ｂｏｘｃａｒ　ｇａｔｅ）２１が設けられ、貨車ゲート２１ は、可変遅延素子２２によって作動され、可変遅延素Ｔ−２２はサンプリング及 び遅延ユニット７の出力によって固定遅延索子２３を介して始動される。貨車デ ートは収集された二次増幅器２４およびビデオ増幅器２５が設けられる。増幅器 ２５の電圧出力は、閉ループ作動において、スイッチ２６がその上方位置にある ときに加算され、このときバイアス回路２７からしかも増幅器２８を介して与見 られたバイアス電圧測定電子コレクタのフィルタ電極１６にフィードバックされ る。出力フィルタ２９を介して得られるシステム出力はフィルタ電極の電圧に比 例する。

波形モードとして知られているものにおいては、閉ループ作動は通常行なわれて いるものである。影像モードとして知られて−するものにあっては、閉ループは 、スイッチ２６の作動によって、単調なしかし正確には一次関係ではない出力変 化が得られるように、通常開放されており、この出力はＴＶレートイメージング （ＴＶ　ｒａｔｅ　ｉ＋ｍａｇｉｎｇ）に対して十分な試料電圧また帯域幅を備 える。回路３０には、抽出電極に対して適当な電位を与えるように、電圧源３１ が設けられ、また、３２が設けられる。

増幅器２５の出力はまた別の増幅器３３を介して送り出されて、陰極線管１２に ビデオ信号を与える。

第１図についての以上の説明は電子ビーム標本システムもしくは電子ビーム測定 システムを完全に説明しようとするものではなく、ここで詳しく説明しようとす る電圧測定電子コレクタに対する関連的な説明として述べたにすぎない。要する に、電圧測定電子コレクタを除けば、第１図に示したシステムは市場で入手可能 であり、その作動態様については当業者にとって明らかである。

走査電子顕微鏡において、電子プローブは試料と相互作用して二次電子を生じさ せる。導電材料に対する一般的な二次電子エネルギースペクトルは第２図に図示 されている。そこにはエネルギー準位に対する電子数が示されている。これは周 知のスペクトルであり、その主要な部分としては、低エネルギー二次電子４０、 オージェ電子（八ｕｓｅｒ　ｅｌｅｃｔｏｒｏｕ）４１、非弾性散乱電子（ｉｎ ｅｌａｓｔｉｃａｌｌｙｓｃａｔｔｅｒｅｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ）４２、プラズ マロス電子（ｐｌａｓｍａ　１ｏｓｓｅｌｅｃｔｒｏｎ）４３、および最も高い エネルギ準位での反射電子４４についてのエネルギが示されている。低エネルギ ー二次電子お上びオージェ電子は導電材料内でのエネルギ準位から生じ、それら のエネルギ分布は導電材料の７エルミエネルギー（Ｆｅｒｍｉ　ｅｎｅｒｇｙ） に対して一定である。導電材料の電位、すなわち７工ルミ準位（Ｆｅｒｍｉ　１ ｅｖｅｌ）が変化した場合、低エネルギー二次電子およびオージェ電子のエネル ギ分布は同一量だけシフトすることになる。このようなシフトはとなる。反射さ れた非弾性散乱−次電子およびプラズマロ入電子は電圧コントラストを持ってお らず、最も良好なノイズ性能を得るために通常はサーブレス（ｓｕｒｐｒｅｓｓ ）される。

ｌ＠３図には、７工ルミ準位でのシフトΔ■の結果、およびそれに伴うエネルギ ー分布でのシフト（実＃ｉ５１から破＃ｉ５２までの）が図示されている。

第４図には、実線５３および破ｌｌＡ３４間の差が導電材料の７工ルミ準位での 変化によって生じる場合についての積分電子エネルギー分布のようなスペクトル はまた電圧コントラストを得るために利用することができる。というのは、７工 ルミ準位を持つスペクトルでのシフトを示すからである。積分スペクトルは実際 には一層容易に得られる。というのは、アナライザと言うよりはむしろエネルギ ーフィルタ（ｅｎｅｒｇｙ　ｆｉｌｔｅｒ）だけが必要とされるだけであるから である。

このようなフィルタはここで説明しようとする電圧測定電子コレクタの基礎とな るものである。

第５図には、収集された電流１ｃｏｌｌが示されており、これはテスト試料電圧 Ｖｓの種々の値に対するフィルタ電圧ｖｆの関数となる。これはコレクタ特性す なわちＳ−曲線であり、これは表示可能、であり（逆ｙ軸で）、これによりフィ ルタ電圧に対する適当な作動点を選択することができる。＃５図には、Ｖｆｏが 正確に設定されたとき、試料電圧Ｖｓの変化が収集された電流に変化を生じさせ る。これは影像作動モードおよび波形作動モードの両者に対する基礎となり、し かも実時間でもまたストロボスコープ使用でも等しく適用することができる。

第６図には、好ましい電圧測定電子コレクタの物理的な配置、その作動、および その電極について図解されている。

第７図には、−次電子ビームによって構成された電子プローブ６１が試料２に衝 突する状態が図解されている。衝突に対する電子プローブの衝突に応じて試料か ら放出された二次電子についての典型的な経路が経路６２として示されている。

図示の実施例において、電圧測定電子フレフタは走査電子顕微鏡の最終レンズの 磁極片６５（ｐｏｌｅｐｉｅｃｅ）と試料との間に配置される。電圧測定電子コ レクタは走査電子顕微鏡の長手方向軸線のまわりで円筒形に対称となっており、 しかも図示するように一組のソリッド電極からなる。この−組のソリッド電極に は、−次電子ビームを自由に通路させるために全体的に整列された中央孔が設け られる。集中化されるべき二次電子の経路６２はミラー電極６４を除く電極の中 央孔を通る。

電圧測定電子コレクタを磁極片６５にできるだけ接近させて位置させることが好 ましい。試料２は、これは非常に大きなスケールの集積回路であり得るが、電圧 測定電子コレクタの下側の所定位置に位置決めされる。そのような位置は適当に 選択してもよいし、また所定の作動パラメータ、例えば抽出電場の大きさ、もし くは試料の大きな表面積上に亘る抽出電場の均一性を最適化するように選択する こともできる。

二次電子は試料から種々の角度でしかも異なったエネルギーで放出される。周知 のように、−次電子ビームは試料を走査するために制御下で生じさせられ、これ はラスク走査であってもよく、またラスク走査でなくてもよい。−次電子ビーム は試料上にしかも電圧測定電子コレクタの電極の中央孔によって制限された領域 に衝突することができる。このような領域は現在のところ４平方ミリメートル以 上であってもよい。

基本的には、電極組立体は異なった形状の電極を配置することによって構成され 、またこれら電極は異なった材料から作られ、しかも異なった電圧を負う。この ような電極は試料表面に関連して作動し、これにより試料表面の各点での電圧測 定が可能となる。この場合−次電子ビームは処理によって衝突させられ、しかも 二次電子の光に変換させられ、これら二次電子は一次電子ビームの衝突によって 試料の各点から放出される。出力光はシンチレータによって電流に再変換され、 さらに、増幅されて処理され、これにより出力電圧が得られることになる。この ような出力電圧は、試料への一次電子ビームの衝突点における試料電圧の、公知 でしかも予測可能な関数となる。また、電極の配置については次のようにして行 なうことが好ましい。すなわち、−次電子ビームの走査が数平方ミリメートルの 領域に亘って行なわれるようにするか、もしくは−次電子ビームのベクトル偏向 （ｖｅｃｔｏｒ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）がそのような領域内で行な内で明らか にされた予測可能な状態に維持される。電圧測定電子フレフタについては種々の 形態のものを考えることができるが、本発明の代表例として、比較的大きな領域 上での一次電子ビームの走査にもかかわらずに試料電圧とシステム出力電圧との 間の関係維持を容易にさせるような特徴を組合わせたものが挙げられている。

電極組立体は抽出電極１５を備え、これは試料に対して例えば５キロボルトの正 電圧に維持され、このため試料表面には抽出電極１５によって強い電場が与えら れることになる。このような電場は試料に対して垂直な大きな成分を持ち、しが も表面電場の存在にもがかわらずに試料表面から放出された低エネルギー二次電 子を抽出するように働く。なお、表面電場は７リンジング電場（ｆｒｉｎｇｉＢ 　ｆｉｅｌｄ）として知られており、しがも低エネルギー二次電子を減速させて 試料表面に戻すように働く。このような７リンジング電場は作動時に典型的な集 積回路の表面上の多くの位置で生じている。すなわち、そこには適当なパワーお よび信号電圧が加えられる。

電極組立体は好ましくは補正電極６３を備え、これは抽出電極よりも試料に一層 接近して配置され、しがも好ましくは実質的に零ボルトに維持される。このよう な補正電極は円錐形の内側表面を備えてもよく、抽出電極１５によって加えられ た抽出電場を例えば数平方ミリメートルの領域に亘って他の方法で均一化される よりも一層均一化するように働く。この目的とするところは、第５図に関連して 説明したＳ−曲線＝矛を諭＝ｄｉ性を高さおよび形状について他の方法で得られ るよりも一層均一化させるということである。しかしながら、走査領域上での均 一性を犠牲にして、試料上に特に大きな抽出電場を得ることが必要とされる場合 には補正電極を省くが排除することができる。これは次のような場合にふされし い。すなわち、例えば、平面コンダクタの寸法およびそれらの間隔が１ミクロン の領域にあるような集積回路試料の表面上での正確な相対電圧測定を行なうこと が必要とされる場合である。抽出電極の上側にはすなわち試料から抽出電極より も一層離れた箇所にフィルタ電極１６が設けられ、これは中央孔を備えたソリッ ドプレート６６を抱合する。その中央孔からは円筒形部分６７が軸線方向に延び 、この円筒形部分は他の電極の中央孔を通る共通軸線に対し共軸に配置される。

円筒形部分６７の内側表面６８にはテーパが付けられる。このテーパ部の一層拡 がった端部の直径は抽出電極１５の中央孔とほぼ同一となっている。かかるテー パ部の半分の角度は９１八°のオーダであってよい。フィルタ電極の軸線方向の 内部長さはその最も大きな内径よりも長くされる。

フィルタ電極の上側にはソリッドミラー電極すなわち反射電極６４が設けられる 。この反射電極にも中央孔が設けられ、これは電圧測定電子コレクタの電極の中 で最も小さな中央孔となっている。実際には、反射電極６４の中央孔の直径は補 正電極６３の中央孔の直径の約１八となっている。ミラー電極は定電圧に維持さ れ、この電圧は７にルタ電極の電圧に対して負にされ、その電圧差は好ましくは 約−４ないし一９ボルトにされる。フィルタ電極の円筒形部分６７の頂部とミラ ー電極６４との間には環状ギャップが設けられる。この環状ギャップは、フィル タ電極平面部分とミラー電極とによって形成される幾分大きな空間への入口部を 構成する。ミラー電極の１つの効果として、フィルタ電極の円筒形中央通路と共 同して、二次電極をミラー電極とフィルタ電極との間の環状空間に通過させるこ とが挙げられる。この場合二次電子はそのような効果によってほぼ半径方向にそ らされることになる。

ミラー電極は上述したように平面形式とする必要はなく、特に截頭円錐形として 、その頂部を試料側に向けるようにしてもよい。

ミラー電極はフィルタ電極と共同して作動するのと同様に次のようにも作動する 。すなわち、試料から散乱されて戻された電子の衝突によって走査電子顕微鏡の 対物レンズの磁極片（ｐｏｌｅ　ｐｉｅｃｅ）６５のボア（ｂｏｒｅ）から放出 された二次電子がミラー電極とフィルタ電極との開の大きな環状空間に入るのを 阻止するように作動する。

フィルタ電極およびミラー電極の組合による機能により、適当な三次元形状とな った等電位であって、試料に対して負となった等電位が生じさせられ、これによ り２つの効果が得られる。第１の効果は、成る閾値以下の垂直速度で放出される ような二次電子を生じさせて、二次電子がフィルタ電極のテーパ部の頂部に到達 する前に二次電子の向きを変えて試料２に向わせることである。これらの電子は 、通常大きな正の電圧の抽出電極１５に引付けられて、その抽出電極によって収 集される。第２の効果は、上述した閾値以上の垂直速度で放出されるような二次 電子の伝達を生じさせて、これら二次電子を先に述べたようにフィルタ電極の外 側表面、ミラー電極の底面およびシンチレータ１７開の環状空間に半径方向に加 速させることである。この目的のために、フィルタ電極およびミラー電極は組合 わされて２つの主要な作用をなす。！＠１の作用は、上述の環状空間に到達した 多数の電子と電位エネルギーすなわち試料の元の地点での電圧との間の関係を確 立することである。フィルタ電極のテーパ領域に入った任意の電子の速度の垂直 成分は、試料でのその放出運動エネルギーと試料でのその放出領域の電位エネル ギー（電圧）とを加算したものである。フィルタ電極とミラー電極との組合によ るｔｔＳ２の作用は、他の２つのグループの電子をミラー電極、フィルタ電極お よびシンチレータの間の上述の環状空間に到達させないようにすることである。

一方の電子グループは散乱して戻された高エネルギーの電子であり（第２図を参 照して述べたもの）、また他方の電子グループはかかる高エネルギー電子によっ て試料以外の表面から放出された別の二次電子である。後者の電子グループは通 常三次電子として知られている。また、フィルタ電極は、−次電子ビームの電子 が試料に衝突する前にこれら電子の軌跡がシンチレータに現われた電圧によって 影響されないようにする。さらに、フィルタ電極は、試料から放出された二次電 子がミラー電極、フィルタ電極およびシンチレータ間の環状空間に入るまでこれ ら二次電子の軌跡が上述の高電圧によって影響されないようにする。

シンチレータ１７は内側表面が環状線に向ってテーパ状となった環形とすること ができる。シンチレータは全体を通じて均質なものとすることができるし、また 図示された形状に成形された透明材料例えばパースペック（ｐｅｒｓｐｅｘ　： 　商標）、〃ラスもしくは石英などの材料をシンチレータ材料すなわち蛍光材料 の比較的薄い層でもって被服したものとすることもできる。このＬうなシンチレ ータにはアルミニウムもしくは他の適当な導電性材料の薄い被覆層がさらに設け られる。このような被覆層の厚さについては、その被覆ノ醋の電圧（代表的には １０キロボルト）によって加速された電子が透過Ｙ得るような厚さにされ、これ によりかかる電子が被覆層を透過して、シンチレータすなわち蛍光材料で十分な 光が生じることになる。しかしながら、そのような被覆層はその電気的連続性を 保証するのに充分な厚さとすることも必要であり、しかも入射電子によって発生 させられた光が被覆層から出て行くことがないようにミラーとして作用し得るよ うなものでなくてはならない。

シンチレータ１７（すなわち蛍光電極）の形状については、シンチレータの材料 （すなわち蛍光材料）で発生した光を後方表面すなわち蛍光電極１７の直角な円 筒形表面に向って反射させるような形状にされる。

シンチレータの半径方向外側表面には、第７図に図示するように、多数の光ファ イバ７１が連結される。光７アイパの端部７２により、シンチレータとの良好な 化学的接触が行なわれる。光ファイバはシンチレータの全体周囲に対して設けら れ、しかも光７フイパのすべてはそれらの反対側端部７２においてまとめられて 、共通の光電子増倍管（第７図において参照番号７３として示す）に与えられ、 このときガラス端面に緊密に接触させることが好ましい。なお、そのガラス地面 の内側表面には光電陰極が支承される。光電子増倍管は好ましくは矢印７４で示 す方向にばねでもっで押し付けられ、これにより光ファイバと光電子増倍管のガ ラス地面との緊密な接触状態が保証される。

光ファイバを寄せ集める際の端部フ２は蛍光電極の高さと同一の軸線方向高さの 直角円筒形閏頻表面として配置され、また光７アイパは光電子増倍管側での端部 においては平坦な円形表面としての形状が与えられ、この場合直角円形表面の四 分円の部分はそれぞれ反対側端での円形表面の四分円に該当する。このような配 置の効果により、試料から放出され、かつ速度フィルタ（ｖｅｌｏｃｉｔｙ　ｆ ｉｌｔｅｒ）を克服し、しかも蛍光電極１７の所定の四分円に最終的に到達した 二次電子のすべてが光ファイバと光電子増倍管との間の平坦な円形インタフェー スの該当四分円に現われる光を生じさせるということが保証される。

したがって、上述した電圧測定電子コレクタの重要な特徴の１つとして、メツシ ュではないソリッドミラー電極が用いられるという点が挙げられる。他の重要な 特徴としては、軸線の方向に延びるテーパ部を持つフィルタ電極が用いられると いう点が挙げられる。また、これら２つの特徴の組り警よる利点としては、低エ ネルヤー二次電子だけに対して有効なエネルギーフィルタ（ｅｎｅｒｇｙ　ｆｉ ｌｔｅｒ）が得られるという点が挙げられる。なお、この場合高エネルギー二次 電子の収集の回避は上述した構造の結果として得られることになる。さらに、上 述の組４より、伝達された電子をシンチレータに導くことがミラー電極でもって きわめて効率的に行なわれることになる。フィルタ電極の円筒形テーパ部により 、二次電子はミラー電極およびシンチレータすなわち蛍光４ｉ極の影響からシー ルドされ、またフィルタ電極のテーパ付により、真直ぐな環状の円筒形通路がフ ィルタ電極を通っている従来の場合に上って得られるより一層効率的なシールド が得られる。二次電子がフィルタ電極の上方口から出る曲では、ミラー電極によ る電場の影響が小さくなるようにされる。

上述した配置のさらに別の重要な特徴としては、内側にテーパの付けられた環形 シンチレータが用いられ′乙そこには、電子の侵入を許容する導電性被覆層であ って、それら侵入電子によって発生した光を半径方向外側に向わせるようになっ た導電性被覆層が設けられているという点が挙げられる。このようなシンチレー タは独立した有用性を備えている。

プローブコード（ｐｒｏｂｅ　ｃｏｒｄ）を電圧測定電子コレクタと試料との間 に配置させた場合に本発明を用いることができることは明らかであろう。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．フィルタ電極およびソリッド形式のミラー電極が組合わされ、しかも実質的 に整列された中央孔を備えていることを特徴とする′１圧測定電子フレクタにお いて、フィルタ電極がその軸線方向に延び、フ・つその中央孔を形成する管状部 を有し、ミラー電極の方向においてフィルタ電極を通過した電極を、前記管状部 の外側に位置しかつ両電極によって部分的に画定された領域に向わせるように両 電メ極が作動可能となっていることを特徴とする電圧測定電子フレフタ。 ２、請求の範囲第１項に記載の電圧測定電子コレクタにおいて、ミラー電極が平 面形式となっていることを特徴とする電圧測定電子フレフタ。 ３、請求の範囲第１項に記載の電圧測定電子コレクタにおいて、前記管状部が内 側テーパ表面もしくは円錐形表面を有していることをＶｆ徴とする電圧測定電子 コレクタ。 ４、請求の範囲第１項に記載の電圧測定電子コレクタにおいて、環形電気光学電 極が前記領域に配置され、かつ前記管状部を取り囲んでいることを特徴とする電 圧測定電子コレクタ。 ５、請求の範囲第１項に記載の電圧測定電子コレクタにおいて、環形電気光学電 極が導電性の表面被覆層を備え、この表面被覆層が環形電子光学電極への電子の 侵入を許容し、しかも前記電子によって環形電気光学電極内で発生させられた光 を半径方向外側に反するようになったミラーを構成していることを特徴とする電 圧測定電子フレフタ。 ６、請求の範囲第１項に記載の電圧測定電子コレクタにおいて、前記中央孔と整 列した中央孔を備えるソリッドプレート形式の抽出電極を含むことを特徴とする 電圧測定電子コレクタ。 ７、請求の範囲第６項に記載の電圧測定電子コレクタにおいて、前記中央孔と整 列した中央孔を備えるソリッドプレート形式の補正電極を含み、補正電極が抽出 電極よりも一層試料に接近した位置に置かれ、しかも抽出電極によって与えられ た電場を一層均一化し得るようになっていることを特徴とする電圧測定電子フレ フタ。 ８、環形シンチレータを含み、その内側表面がテーパ状となっていて、しかも導 電性被覆層でもって被覆され、導電性被覆層が電子通過を許容し、しかもシンチ レータ内で発生させられた光に対してミラーとして作用することを特徴とする電 圧測定電子コレクタ。 ９、フィルタ電極を含み、フィルタ電極が内側テーパ状付き管状部によって画定 された主要孔を電子の通過用に備えていることを特徴とする電圧測定電子コレク タ。