(57)【要約】【課題】  本発明は、入射電子のエネルギーによらず、安定した強度で発光しつつ、高い発光強度を得ることを目的としたシンチレータを備えた荷電粒子検出器の提供を目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するために、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第１の発光部（２１）と、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第２の発光部（２３）と、当該第１の発光部と第２の発光部との間に介在する非発光部（２２）とを備えた荷電粒子検出器を提案する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対する荷電粒子ビームの照射に基づいて得られる荷電粒子を検出する荷電粒子検出器において、
Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第１の発光部と、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第２の発光部と、当該第１の発光部と第２の発光部との間に介在する非発光部とを備えたことを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項２】
請求項１において、
前記非発光部は、前記発光部に含まれる１のＧａＮ層より厚いＧａＮを含む層であることを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の発光部、前記第２の発光部、及び前記非発光部を含む部分の厚さの合計は、３０ｎｍ〜１００００ｎｍであり、前記非発光部の厚さは、１０〜５０００ｎｍであることを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項４】
請求項１において、
前記第１の発光部、前記第２の発光部、及び前記非発光部を含む部分の厚さの合計は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍであり、前記非発光部の厚さは、２０〜５００ｎｍであることを特徴とする荷電粒子検出器。
【請求項５】
試料に対する荷電粒子ビームの照射に基づいて得られる荷電粒子を検出する荷電粒子検出器を備えた荷電粒子線装置において、
前記荷電粒子検出器は、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第１の発光部と、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第２の発光部と、当該第１の発光部と第２の発光部との間に介在する非発光部とを備えたことを特徴とする荷電粒子線装置。
【請求項６】
イオンを質量分離する質量分離部と、当該質量分離部によって分離されたイオンを検出する検出器を備えた質量分析装置において、
前記検出器は、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第１の発光部と、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第２の発光部と、当該第１の発光部と第２の発光部との間に介在する非発光部とを備えたことを特徴とする質量分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、荷電粒子検出器、及び荷電粒子線装置に係り、特に、量子井戸構造を備えた荷電粒子検出器、及び当該荷電粒子検出器を備えた荷電粒子線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料に電子ビーム等の荷電粒子ビームを照射することによって得られる荷電粒子を検出する荷電粒子線装置には、荷電粒子を検出するための検出器が備えられている。例えば電子ビームを試料に走査することによって、試料から放出された電子を検出する場合、電子検出器にポスト電圧と呼ばれる８〜１０ｋＶ程度の正電圧を印加することによって、電子を検出器のシンチレータに導く。電子の衝突によってシンチレータにて発生した光はライトガイドに導かれ、光電管などの受光素子によって電気信号に変換され、画像信号や波形信号となる。
【０００３】
特許文献１には、基板上に形成されたＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層を含む発光体を有するシンチレータが開示されている。また、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層上には、当該ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層を含む窒化物半導体層の構成材料よりもバンドキャップエネルギが大きいキャップ層と、更にその上層にＡｌで構成されるメタルバック層を設けることが説明されている。
【０００４】
特許文献２には、ＧａＩｎＮとＧａＮが交互に積層された多層構造上に、ＧａＮの層を成長させたキャップ層を設け、更にその上層に電子入射時の帯電防止のためのＡｌ薄膜を蒸着することが説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９８６０３号公報（対応米国特許ＵＳＰ７，９１０，８９５）
【特許文献２】特開２０１４−３２０２９号公報号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に説明されているようなＩｎＧａＮとＧａＮの積層層からなる量子井戸層を有するシンチレータは、入射電子のエネルギーが高い程、発光強度が大きくなる特性を持っている。これは電子のエネルギーが高い程、シンチレータへの侵入深さが深くなり、侵入深さに応じて発光強度が変化するためである。一方、試料に対する電子ビームの照射に基づいて、試料から放出される電子には様々なエネルギー（加速電圧）を持つものが含まれている。このような様々なエネルギーを持つ電子を高効率に検出することによって、高い検出感度を実現することができるが、上述のシンチレータの特性故、装置条件（例えば試料に照射される電子ビームの到達エネルギー）や試料のチャージアップの程度等によって、発光強度が変化することになる。特に半導体デバイスを測定、検査する装置には、高い測定再現性が求められるため、試料から放出される電子のエネルギーの変化によらず、安定した強度の発光を行うシンチレータが望まれる。
【０００７】
以下に、入射電子のエネルギーによらず、安定した強度で発光しつつ、高い発光強度を得ることを目的としたシンチレータを備えた荷電粒子検出器、及び荷電粒子線装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための一態様として、試料に対する荷電粒子ビームの照射に基づいて得られる荷電粒子を検出する荷電粒子検出器であって、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第１の発光部と、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層と、ＧａＮを含む層が交互に積層された第２の発光部と、当該第１の発光部と第２の発光部との間に介在する非発光部とを備えた荷電粒子検出器を提案する。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、入射電子のエネルギーによらず、安定した強度で発光しつつ、高い発光強度を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電子顕微鏡の基本構成を示す図。
【図２】シンチレータの構成を示す図。
【図３】シンチレータの発光スペクトルを示す図。
【図４】量子井戸層の時間変化に対する発光強度の変化を示す図。
【図５】シンチレータに対する電子の入射エネルギ（印加電圧）と発光強度との関係を示す図。
【図６】シンチレータに対する電子の入射エネルギ（印加電圧）と発光強度との関係を示す図。
【図７】シンチレータに対する電子の入射エネルギ（印加電圧）と発光強度との関係を示す図。
【図８】質量分析装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
近年、特に半導体デバイス計測、検査における高精細化、低ノイズ化、スループット向上などの要求が大きくなりつつある。これらの要求に応えるためには検出時間を短縮化と、検出感度の向上の両立が望まれる。また、シンチレータの応答速度を早くすることが必要である。
【００１２】
一方、測長ＳＥＭ（ＣＤ−ＳＥＭ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）のような高精度で対象物の寸法を計測する装置では、試料がチャージアップすると像がゆがみ測長精度が低下する場合がある。高精度な測定や検査を実現するために、電子線のスキャン速度を早くし、１画面を表示するためにかかる時間を短くすることによって、チャージアップを低減することができる。高速走査を行うことによって、単位面積当たりのビームの照射量が減少し、試料から放出される電子の数も減るため、応答速度が早く、かつ高感度のシンチレータが必要である。
【００１３】
また、特に半導体の構造などで、立体的な凹凸構造の観察の必要性が増している。そのためには、試料直上での２次電子（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ：ＳＥ）や後方散乱電子（Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ：ＢＳＥ）の検出が有効である。ＢＳＥはパターンの形状に応じて放出方向が変化するため、試料凹凸の情報が得られる。
【００１４】
一方、試料から放出されたＢＳＥ等の軌道上に検出器（シンチレータ）を配置することによって、ＢＳＥ等を直接検出することができる。例えば低加速の電子ビームを照射する電子顕微鏡に、ＢＳＥ等を直接検出する検出する検出器を配置した場合、シンチレータには、４〜５ｋＶのＢＳＥが入射することになるが、４〜５ｋＶ程度以下ではシンチレータの発光が弱く、良好な画像を得ることができない。また、電子ビームの光軸近くを通過するＢＳＥを検出する場合、シンチレータで光を効率良く発光させる８〜１０ｋＶのポスト電圧を印加することが難しい。
【００１５】
ＳＥＭなどの荷電粒子線装置では、試料直上での２次電子及び後方散乱電子の検出の要求がある。試料形状等によって軌道が変化する後方散乱電子を検出すると、試料凹凸の情報が得られる。また、試料から放出された後方散乱電子の軌道上に検出器を配置することによって、電子の軌道を調整する機構等の設置が不要となるメリットがある。
【００１６】
しかし、上述のようにシンチレータは、５ｋＶ以下のエネルギーでは十分な発光強度を得ることが困難である。また、特に低加速エネルギー範囲では、エネルギーの変化に応じて発光強度が大きく変化することになるため、加速エネルギーに応じて明るさが変化してしまい、高い計測精度を維持することが困難となる場合がある。
【００１７】
以下に、低エネルギーの電子の侵入に基づいて、エネルギーの変化によらず安定し、且つ高い発光強度を得ることができるシンチレータを含む検出器、及び荷電粒子線装置をより具体的に説明する。
【００１８】
以下に、複数の発光層を置き、発光層の間に非発光層を置くことで、低エネルギーの電子の検出が可能で、入射する電子のエネルギーの変化による明るさ変動が少なく、安定した計測が可能な、高速且つ高感度な高速シンチレータ構造、当該シンチレータ構造を備えた検出器、及び当該検出器を備えた荷電粒子線装置について説明する。主にＩｎＧａＮ層とＧａＮ層の積層層からなる２以上の発光層間に、例えばＧａＮ単一層からなる非発光層を設けたシンチレータ構造を備えた荷電粒子検出器、及び荷電粒子線装置について説明する。このような構成によれば、入射する電子のエネルギーの違いによる明るさの変化を抑制しつつ、高い発光強度を得ることが可能となる。
【００１９】
以下、図面等を用いて、シンチレータを検出素子とする検出器を備えた荷電粒子線装置について説明する。以下、電子顕微鏡、特に走査電子顕微鏡を荷電粒子線装置として説明するが、これに限られることなく、以下に説明する実施例は、イオンビームを用いた走査イオン顕微鏡などの他の荷電粒子線装置への適用も可能である。また、走査電子顕微鏡を用いた半導体パターンの計測装置、検査装置、観察装置等にも適用可能である。
【００２０】
本明細書でのシンチレータとは、荷電粒子線を入射して発光する素子を指すものとする。本明細書におけるシンチレータは、実施例に示されたものに限定されず、様々な形状や構造をとることができる。
【００２１】
図１は、電子顕微鏡の基本構成を示す図である。電子源９から放出された一次電子線１２が試料８に照射され、二次電子や反射電子等の二次粒子１４が放出される。この二次粒子１４を引き込み、シンチレータＳに入射させる。シンチレータＳに二次粒子１４が入射するとシンチレータＳで発光が起こる。シンチレータＳの発光は、ライトガイド１１により導光され、受光素子７で電気信号に変換する。以下、シンチレータＳ、ライトガイド１１、受光素子７を合わせて検出系と呼ぶこともある。受光素子７は、光電子増倍管や半導体を用いた受光素子などが使用可能である。受光素子７の配置は、シンチレータＳの発光を入力できればどの位置においても構わない。図１では試料室１３内に受光素子７が配置されているが、試料室１３外に置くことも可能である。また、シンチレータＳからの受光素子７への光の入力は、図１ではライトガイドを用いているが、他の方法や他の配置で光を入力しても良い。
【００２２】
受光素子７で得られた信号を電子線照射位置と対応付けて画像に変換し表示する。一次電子線１２を試料に集束して照射するための電子光学系、すなわち偏向器やレンズ、絞り、対物レンズ等は図示を省略している。電子光学系は電子光学鏡筒１０に設置されている。また、試料８は試料ステージに載置されることで移動可能な状態となっており、試料８と試料ステージは試料室１３に配置される。試料室６は、一般的には電子線照射の時には真空状態に保たれている。また、電子顕微鏡には図示しないが全体および各部品の動作を制御する制御部や、画像を表示する表示部、ユーザが電子顕微鏡の動作指示を入力する入力部等が接続されている。
【００２３】
この電子顕微鏡は構成の一つの例であり、シンチレータを備えた電子顕微鏡であれば、他の構成でも適用が可能である。また、二次粒子７には、透過電子、走査透過電子等も含まれる。また、簡単のため、検出器は１つのみ示しているが、反射電子検出用検出器と二次電子検出用検出器を別々に設けてもよいし、方位角または仰角を弁別して検出するために複数の検出器を備えていてもよい。図１では、ビームを通過させる開口を形成する開口部形成部材として、シンチレータＳを配置した例を示しているが、これ以外の配置としても同等の効果を得ることができる。
【００２４】
以下、シンチレータの具体的構成について説明する。図２は実施例１のシンチレータＳを示す模式図である。シンチレータ発光部１の材料はＧａＮを含む量子井戸構造による発光素子を用いる。
【００２５】
実施例１のシンチレータ発光部１の構造及び作製方法として、サファイア基板６上にＧａＮバッファ層４を成長させ、その上にＧａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮ（但し０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）を含む層を、組成を変えて多数の層を成長させ、量子井戸構造３を形成した。その上に導電層２としてＡｌ層を形成した。このＡｌ層２は、荷電粒子線装置内において、検出対象となる荷電粒子が入射する側に形成される。導電層２の材質は、導電性がある材料であれば、Ａｌ以外にも、他の材質や、合金などを用いることが可能である。また、導電層２の厚さは、荷電粒子線のエネルギー等により調整することが必要である。例えば、材質をＡｌとし、検出する荷電粒子を３〜１２ｋＶの電子線とした場合は、導電層２の厚さは３０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲で調整することが望ましい。
【００２６】
サファイア基板６は２インチφの円盤状であり、バッファ層の厚さｃは３〜１０μｍの範囲の厚さに成長させた。
【００２７】
量子井戸構造３は、下記に示す少なくとも３層以上から構成されている。Ｇａ１−x−ｙＡｌｘＩｎｙＮの組成を持つ量子井戸層とＧａＮの組成を持つ隔壁層が交互に１周期以上重なった発光層２１と、その直下に設置された、例えばＧａＮの組成を持つ非発光層２２と、さらにその直下に設置された、Ｇａ１−ｘ−ｙＡｌｘＩｎｙＮの組成を持つ量子井戸層とＧａＮの組成を持つ隔壁層が交互に１周期以上重なった発光層２３によって、量子井戸層３が構成されている。
【００２８】
発光層２１、非発光層２２、及び発光層２３のそれぞれの厚さは、１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であり、それぞれの層の厚さは異なっても良い。この構造上に、導電層２を４０〜２００ｎｍの厚さの範囲で蒸着により形成し、電子入射時の帯電防止とした。これから所定のサイズに切り出したものをシンチレータとして用いた。上述のようなシンチレータの発光スペクトルの一例を図３に示す。
【００２９】
これらの量子井戸層、及び障壁層は、厚さ及び組成は必要に応じて適切なものを選択することができる。また、発光部１と、サファイア基板６の界面５は、平面でもよいし、凹凸のある構造でもかまわない。例えば、構造ピッチ１０〜１００００ｎｍかつ構造高さ１０〜１００００ｎｍの突起状構造が連続的に形成されている構造が形成されていれば、発光の取り出しによる発光出力向上に効果的である。また、非発光層２２は、量子井戸層３において、複数形成することも可能であり、発光層２１、２３のみではなく、さらに数を増やすことも可能である。
【００３０】
ここで、発光層２１、２２、及び非発光層２２の層厚と、発光強度の電圧依存性において、新たな効果を見出した。荷電粒子線は、印加して加速する電圧によりエネルギーが変化し、シンチレータの内部に侵入する深さが変化する。一般的に、印加電圧が高ければ厚さの深い部分に到達し、印加電圧が低い場合は、厚さの浅い部分までしか到達しない。
【００３１】
図５（ａ）は、比較例として、導電層２の直下に５０ｎｍの発光層２１に相当する部分のみを形成したシンチレータの発光特性を示す。図５（ａ）は荷電粒子線として電子線を照射し、電子線を加速する印加電圧を２ｋＶ〜１２ｋＶで変化させた場合の、発光強度の依存性を示す。印加電圧が８ｋＶ前後で、発光強度が大きく、且つ８ｋＶ近傍であれば印加電圧の変化に伴う発光強度の変化が少ない。しかし、印加電圧が９ｋＶ以上の範囲では、発光強度が低下し、急峻な変化となっている。これは、印加電圧が高いと発光層の厚さが導電層２の直下から５０ｎｍであるため、比較的浅い発光層の部分で荷電粒子のエネルギーが高すぎて通過してしまい、シンチレータへのエネルギー伝播が十分なされないため、発光強度が低下するためである。
【００３２】
また、印加電圧が６ｋＶ以下の範囲でも、急峻に発光強度が低下している。これは、発光層到達する荷電粒子線のエネルギーが低くなり、シンチレータに伝播するエネルギーが少なくなるためである。
【００３３】
図５（ｂ）は、比較例として、導電層２直下に非発光のＧａＮ層を設け、さらに１００ｎｍの深さから、厚さが１００ｎｍの発光層２３に相当する部分のみを形成したシンチレータの発光特性を示す。図５（ｂ）では、荷電粒子線として電子線を照射し、電子線を加速する印加電圧を２ｋＶ〜１２ｋＶで変化させた場合の、発光強度の依存性を示す。印加電圧が８ｋＶ〜１２ｋＶの範囲で、発光強度が大きく、印加電圧により比較的発光強度の変化が少ない、平坦な範囲となっている。しかし、印加電圧が７ｋＶ以下の範囲では、発光強度が低下し、急峻な変化となっている。これは、発光層が比較的深い部分にあるため、発光層に到達する荷電粒子線のエネルギーが低くなり、シンチレータに伝播するエネルギーが少なくなるためである。
【００３４】
このように、発光層が１つの連続した層の場合、印加電圧の変化に伴う発光強度の変化が少ない平坦な部分となる印加電圧の範囲はかなり狭いことがわかる。発明者らは、発光層の間に、非発光層２２を挿入することで、前記発光強度の変化が少ない平坦な部分となる印加電圧の範囲を、大幅に広げられることを見出した。
【００３５】
図６は、発光層間に非発光層を設けた量子井戸構造の発光特性を示す図である。本実施例では、導電層２の直下に１０〜５０ｎｍの発光層２１を形成し、その直下に厚さ２０〜１００ｎｍの非発光のＧａＮ層２２を形成し、さらにその直下に、厚さが１００〜５００ｎｍの発光層２３を形成したシンチレータの発光特性を示す。図６では、荷電粒子線として電子線を照射し、電子線を加速する印加電圧を２ｋＶ〜１２ｋＶで変化させた場合の、発光強度の依存性を示す。印加電圧が４ｋＶ〜１２ｋＶの広い範囲で、発光強度が大きく、印加電圧により比較的発光強度の変化が少ない、平坦な範囲となっていることがわかる。ここに示した構造は、一つの例であり、少なくとも１層の非発光のＧａＮ層２２を挿入していれば、他の層の厚さや構造の場合でも本発明の効果を得ることは可能である。
【００３６】
図７に、発光層間に非発光層を介在させた量子井戸構造と、他の比較例の発光特性を示す。図７では、荷電粒子線として電子線を照射し、電子線を加速する印加電圧を２ｋＶ〜１２ｋＶで変化させた場合の、発光強度の依存性を示す。前記と同様の構造を持つ本発明の実施例と、導電層２の直下から、２００ｎｍの単一の発光層を持つ比較例１と、４００ｎｍの単一の発光層を持つ比較例２との特性を比較している。比較例１、及び２とも、印加電圧２ｋＶ〜８ｋＶの範囲で、発光強度の急峻な変化を示し、平坦な部分は狭い範囲となっている。このように、発光層の厚みを変化させても、発光層が単一であれば、急峻な変化となる。一方、本発明の実施例では、４ｋＶ〜１２ｋＶの広い範囲で発光強度の変化が平坦な部分が得られている。
【００３７】
発明者らの検討により、発光層全体の厚さは、荷電粒子線の種類に依存するが、３０〜１００００ｎｍの範囲が可能であり、その場合、非発光層２２の厚さは、１０〜５０００ｎｍの範囲が可能である。さらに、発光層全体の厚さが５０〜１０００ｎｍ、非発光層２２の層厚が、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲において、特に効果が高いことを見出した。  印加電圧４ｋＶ〜１２ｋＶの範囲で発光強度が平坦である特性は、特に、電子顕微鏡等における２次電子や、反射電子の検出器などで有効な特性である。反射電子などは、１次電子線のエネルギーや、観察対象や、照射位置により、持っているエネルギーが変化し、特に印加電圧４ｋＶ〜１２ｋＶの範囲での反射電子の観測は重要である。しかし、さまざまなエネルギーを持つ電子による発光強度が大きく変化してしまうと、同じ電子の入射量でも発光強度が変わってしまい、正確な入射量の計測の精度が低下する。これは、例えば、画像では不要なコントラストや画面の濃淡をもたらし、正確な観察に支障となる。これより、本発明は、荷電粒子線装置の計測精度や、画質の向上に大きく有効なものである。そのため、本発明のシンチレータによる検出器を用いた荷電粒子装置は良好な特性を得ることが出来る。
【００３８】
また、本実施例の構成では、導電層２の直下の位置にある発光層２１において、導電層２に接する層は、Ｇａ１−ｙＩｎｙＮ（但し０＜ｙ＜１）の組成とすることも可能である。この場合、Ａｌ層直下にＩｎを含む層を配置することで、電導率がＧａＮ層より高くなっており、さらに、バンドギャップが小さいため、電子が流れ込みやすくなっている。このため、量子井戸構造３に入射された電子が、直ちにＡｌ層に移動することができる。Ａｌ層は導体で設置されており、電子はシンチレータ発光部１に留まることなく排除される。
【００３９】
量子井戸構造３に入射した電子が直ちに排除されない場合、残留した電子はマイナスのチャージとなり、その後に入射する電子への斥力として働き、電子の入射量を減らし、発光出力の低下を招く。また、残留した電子には、入射後に少し時間をおいて発光する遅延発光を生じさせるものがあり、発光の高速性を損ねる原因となる。
【００４０】
上記構成によれば、入射後の電子が直ちに排除されることにより、発光出力の増加と、発光の高速化を得ることができる。図４に、実施例のシンチレータにおいて、入射後の発光出力の変化を、ｎｓ単位の極めて高速に評価した結果を示す。図４では、発光が立ち上がった後、１０ｎｓ以下で発光が消えることがわかる。これは、残留した電子が直ちに排除されていることが一つの要因である。
【００４１】
発光の減衰時間が長いと、電子の入射間隔を短くすることができず、高速に測定を行うことができない。実施例では減衰時間が十分短く、高速な測定が可能である。このように、本実施例における光の応答特性は、比較例に比べ大幅に高速となっていることが示された。このシンチレータを有する検出器を用いた構成により、高速なスキャンが可能な、高性能な荷電粒子線検出器を得ることができる。
【００４２】
但し、本実施例において、導電層２の直下の位置は、他に、ＧａＮ層や、他の組成を持つ層とすることも可能であり、その場合でも上述の効果を得ることが出来る。
【００４３】
上記説明は主に、シンチレータを走査電子顕微鏡等の検出器に適用した例を説明したものであるが、質量分析装置の検出器として、上述のようなシンチレータを採用するようにしても良い。図８は質量分析器の構成を説明する図である。質量分析装置はイオンを電磁気的作用により質量分離し、測定対象イオンの質量／電荷比を計測する。質量分離部には、ＱＭＳ型、ｉｏｎｔｒａｐ型、 時間飛行（ＴＯＦ）型、ＦＴ−ＩＣＲ型、Ｏｒｂｉｔｒａｐ型、或いはそれら複合型等があるが、図８に例示する質量分析装置は、質量分離部にて質量選択されたイオンを、コンバージョンダイノードと呼ばれる変換電極に衝突させ、荷電粒子に変換、発生した荷電粒子をシンチレータにて検出し、発光した光を検出することで信号出力を得る。図８に例示する質量分析装置のシンチレータとして、上述のシンチレータを適用することによって、高速且つ高感度分析が可能な質量分析装置の提供が可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１  シンチレータ発光部
２  導電層
３  量子井戸構造
４  バッファ層
５  発光部-基板界面
６  基板
７  受光素子
８  試料
９  電子源
１０  電子光学鏡筒
１１  ライトガイド
１２  一次電子線
１３  試料室
１４  二次電子線
２１  発光層
２２  非発光層
２３  発光層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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