(57)【要約】  試料からの後方散乱電子と光子とを同時検出するための装置。その装置は、直接検出の後方散乱電子検出器と、光子検出器とを備える。後方散乱電子検出器は、試料から放出された光子を光子検出器へと反射する反射面を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料からの後方散乱電子と光子とを検出するための装置であって、
直接検出の後方散乱電子検出器と、
光子検出器とを備え、
前記後方散乱電子検出器は、前記試料から放出された光子を前記光子検出器へと反射する反射面を備える、装置。
【請求項２】
前記後方散乱電子検出器の前記反射面は凸面である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記後方散乱電子検出器の前記反射面は３次元凹面である、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記反射面は、楕円面及び放物面からなる３次元幾何学形状の群から選択される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記反射面は、アルミニウム及び金からなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
試料からの後方散乱電子と光子とを検出するための装置であって、
直接検出の後方散乱電子検出器と、
光子検出器と
光学素子とを備え、
前記後方散乱電子検出器は、前記光学素子内に取り付けられる、装置。
【請求項７】
前記後方散乱電子検出器は、前記光学素子内に着脱可能に取り付けられる、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記光学素子は凹面の反射器であり、１次電子ビームは前記後方散乱電子検出器を通過し、前記光学素子は前記１次電子ビームに対して約９０度の角度で光子を指向させる、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記光学素子について、前記反射器は楕円面及び放物面からなる３次元幾何学形状の群から選択される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記光学素子は、平面の反射器である、請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
光子を前記光子検出器に向かって反射すべく、前記後方散乱電子検出器は角度を付けられる、請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
反射面は、アルミニウム及び金からなる群から選択される、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子顕微鏡用のためのイメージ検出器に関する。特に、本発明は、試料によって放出される後方散乱電子とカソードルミネッセンスとの同時検出に関する。
【背景技術】
【０００２】
高エネルギの電子又はイオンのビームが試料に衝突すると、光子が放出され得る。その放出される光子は、カソードルミネッセンスとしても知られる。紫外から可視を通じて赤外までの波長の範囲においてこれら光子を収集及び検出することによって、測定中の試料について豊富な情報が提供され得る。しかしながら、検出される信号は小さい場合があり、最大の信号対ノイズ比を得るため、収集時間を最小にするため、及び必要とされる励起エネルギを減少させるためには、放出された光子を可能な限り最大の割合で収集することが望ましい。電子顕微鏡において試料から放出される光子を収集する最も効率的な方法は、含む立体角が大きな光学素子を使用することによる。その光学素子は光子を直接検出するか、又は光子が検出されて測定され得る受光素子に向かって光子を指向させる。典型的には、光学素子は、入射１次電子ビームが通過し得る開口部を含む。
【０００３】
一般的分野における公開文献には、特許文献１、特許文献２、ヒロマサによる特許文献３が含まれる。これら全ては本明細書において援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７４６２８３９号明細書
【特許文献２】米国特許第７７０７０４１号明細書
【特許文献３】特開平１１−９６９５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
放出される光子を指向させるために使用される光学素子はこのように大きな立体角を覆う場合、光学素子が見込む立体角を犠牲にすることによって見通し線が提供されない限り、他の検出器を同時に使用することは妨げられる。光子の信号レベルは、典型的に、ＳＥＭにおける他の信号よりも何桁も低いので、大きな立体角が大抵必要とされる。このことは、ＳＥＭにおける多くの信号については許容可能であるが、しかしながら、それは、複数の理由により後方散乱電子については該当しない。その理由は、次のとおりである。
【０００６】
１）後方散乱電子と光子の放出方向は同様であるので、収集器と検出器は同じ空間を占める必要がある。したがって、両信号が同時に感知され得るためには、両信号における大きな犠牲が必要とされる。後方散乱電子検出器は、典型的には、磁極片の底部に据え付けられるか又は直下に挿入され、光子を指向させるために使用される光学素子は、典型的には、試料と後方散乱検出器との間に配置されるので、後方散乱電子検出器への信号を覆い隠すことになる。
【０００７】
２）光学素子の立体角の一部を犠牲にすることによって、試料に対する後方散乱検出器の見通し線が与えられる。しかしながら、光学素子は典型的には厚みがあり（４−２０ｍｍ）、試料と後方散乱検出器との間の距離は大きいので、通常運転と比較して後方散乱検出器を含む立体角がさらに損なわれることになる。
【０００８】
光子と後方散乱電子の同時検出は、新規ではないものの、しかしながら、効率における大きな犠牲を通じてしか達成されていない。その効率における大きな犠牲は、典型的には、それぞれの検出器の最適運転と比較して５０％以上の減少であり、多くの用途について大抵許容できない。さらに、これは、２つの分離した装置の使用によってのみ達成されてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例示的な実施形態では、本発明は、試料からの後方散乱電子と光子とを同時検出するための装置からなる。その装置は、直接検出の後方散乱電子検出器と、光子検出器とを備える。後方散乱電子検出器は、試料から放出された光子を光子検出器へと反射する反射面を備える。一実施形態では、反射面は凸面である。さらなる一実施形態では、反射面は平面である。さらなる一実施形態では、後方散乱電子検出器の反射面は凸面である。さらなる一実施形態では、後方散乱電子検出器の反射面は３次元凹面である。例示的な反射面には、アルミニウムと金とが含まれる。
【００１０】
さらなる一実施形態では、装置は、直接検出の後方散乱電子検出器と、光子検出器と、光学素子とを備える。この実施形態では、後方散乱電子検出器は、光学素子に埋め込まれており、光子を光子検出器に向かって反射するべく角度を付けられる。
【００１１】
本発明の他の利点及び新規な特徴は、以下の本発明の好適な実施形態の詳細な説明と添付の図面を精査することによって当業者に対して明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】後方散乱電子を検出するための先行技術の電子顕微鏡を示す図。
【図２】後方散乱電子と光子を検出するための先行技術の電子顕微鏡を示す図。
【図３】後方散乱電子と光子を同時検出するための電子顕微鏡を示す図（後方散乱電子検出器は、光子を反射するための凸面鏡の面を有する）。
【図４】後方散乱電子とカソードルミネッセンスを同時検出するための電子顕微鏡を示す図（後方散乱電子検出器は、光子を反射するための凹面鏡の面を有する）。
【図５】後方散乱電子とカソードルミネッセンスを同時検出するための電子顕微鏡のさらなる実施形態を示す図（小さな後方散乱電子検出器は、光子を指向させる素子に据え付けられている）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、直接検出の後方散乱電子検出器３０を伴う標準的な電子顕微鏡を示す。電子ビーム１０は、磁極片２０及び検出器３０を通じて試料４０へと指向させられる。後方散乱電子１１は、試料２０の表面から離れ、検出器３０によって検出される。その検出器は、電子を光子に変換するシンチレータからなる検出器とは異なり、電子の直接検出器である。
【００１４】
図２は、試料４０において生成されたカソードルミネッセンスの光子１４を検出するための従来技術のシステムを示す。光子収集用のミラー５０は、後方散乱電子検出器３０と試料４０との間に配置される。試料４０によって生成された光子１２は、光子検出器５２へとミラー５０によって指向させられる。この構成は、ミラーが後方散乱電子の大部分の検出器３０への到達を妨げるので不利である。
【００１５】
図３に示す本発明の実施形態では、後方散乱電子１１を感知するための半導体ダイオード６０（例えば、シリコンフォトダイオードやアバランシェダイオード）は、光子１２を光学検出器６２に指向させるように形成される。ダイオード６０に施された反射コーティングによって、ダイオードの反射率が増大する。反射コーティングには、アルミニウムと
金とが含まれる。
【００１６】
図４に示す代替の実施形態では、ダイオード６０は、楕円面や放物面等の３次元凹面６１を有する。この種の面によって、光子１２は他の光学装置へとコリメートされるか又は焦点を合わされる。その光学装置は、外部の光子検出器への光導管も備え得る（例えば、ＰＭＴ又はフォトダイオードであり、又はそれは実際の検出器自体でも良い）。
【００１７】
図５に示すさらなる実施形態では、小型の後方散乱電子検出器７０が、光子を指向させる素子８０内に据え付けられている。光学素子８０の反射面近傍に検出器７０を据え付けることは、検出器が短い作動距離で機能することを意味しており、検出器７０について大きな立体角を維持することによってサイズの減少を補償している。小型の後方散乱電子検出器を使用することによって、光子収集用の光学素子８０の立体角の損失が最小になる。凹面の光学素子（例えば、放物面の光学素子や楕円面の光学素子）が使用される場合、後方散乱電子検出器に角度を付け、光子検出器に向かって光子を反射させることによって、光学素子の立体角を犠牲にすることによる光学損失が最小になる。
【００１８】
さらなる実施形態では、光学素子８０は導電性だが高い反射率の材料（ダイヤモンド切削されたアルミニウム等）から製造される。
さらなる実施形態では、後方散乱電子検出器は、物理的な支持用の担体に支持されるシリコンダイオードである。
【００１９】
本発明は詳細に本発明の特定の例を参照して記載されたとは言え、様々な変形や修正が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなくなされ得ることが当業者にとって明らかである。
【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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【国際調査報告】
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