專利名稱：電子束檢測(cè)器、掃描型電子顯微鏡、質(zhì)量分析裝置及離子檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子束檢測(cè)器、掃描型電子顯微鏡、質(zhì)量分析裝置以及離子檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
測(cè)量高強(qiáng)度的電子束時(shí)，傳統(tǒng)的電子束檢測(cè)器測(cè)量的是電子束所產(chǎn)生的電流值。
另一方面，電子束的強(qiáng)度較弱時(shí)，例如，將電子束檢測(cè)器用于掃描型電子顯微鏡的場(chǎng)合，電荷量較小。因此，在樣品表面照射電子束，并收集樣品表面中產(chǎn)生的二次電子照射在熒光體上。以光電倍增管測(cè)量熒光體中產(chǎn)生的熒光。
這種已知的熒光體有CaF2、CaP5O14、P47、P46、YAGCe3+、YAPCe3+(多晶體)以及YAPCe3+(單晶體)等。但是，任何熒光體都不能得到充分的響應(yīng)特性。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述課題，本發(fā)明的目的在于提供可得到充分的響應(yīng)特性的電子束檢測(cè)器，以及采用電子束檢測(cè)器的掃描型電子顯微鏡、質(zhì)量分析裝置以及離子檢測(cè)器。
為了解決上述課題，本發(fā)明的電子束檢測(cè)器，其特征在于設(shè)有有電子束入射表面和熒光出射表面的、將入射到該電子束入射表面的電子變換為熒光并從熒光出射表面射出上述熒光的化合物半導(dǎo)體基片；光檢測(cè)器；以及將上述化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面和上述光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)上耦合，將上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器物理上連接，因而使上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器一體化的連接部分；該連接部分向上述光檢測(cè)器引導(dǎo)上述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光，該光檢測(cè)器檢測(cè)該熒光。
化合物半導(dǎo)體，例如，III-V族或II-VI族的化合物半導(dǎo)體，被電子束照射時(shí)發(fā)出熒光。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)化合物半導(dǎo)體受電子束的入射而產(chǎn)生熒光時(shí)的響應(yīng)特性極高，就是說(shuō)，受電子束入射而產(chǎn)生的熒光壽命極短。本發(fā)明的電子束檢測(cè)器中，通過(guò)連接部分來(lái)光學(xué)上耦合化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面和光檢測(cè)器的光入射面，并物理地連接化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器，因而，使化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器成為一體?；衔锇雽?dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生熒光，并將該熒光從熒光出射表面射出時(shí)，連接部分將該熒光導(dǎo)入光檢測(cè)器。通過(guò)光檢測(cè)器檢測(cè)熒光來(lái)檢測(cè)入射的電子束。這樣，由于化合物半導(dǎo)體基片與光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)上耦合，且兩者構(gòu)成一體，本發(fā)明的電子束檢測(cè)器具有充分的響應(yīng)特性。因此，本發(fā)明的電子束檢測(cè)器，能夠用于掃描型電子顯微鏡或質(zhì)量分析裝置等。
這里，在化合物半導(dǎo)體基片中，熒光出射表面最好形成在電子束入射表面的相反側(cè)。因?yàn)檫@樣能有效地同時(shí)保證電子入射區(qū)和熒光出射區(qū)。
化合物半導(dǎo)體基片中，最好有化合物半導(dǎo)體基片層和在化合物半導(dǎo)體基片層上形成的、將入射的電子變換為熒光的化合物半導(dǎo)體發(fā)光層。這種結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體基片，由連接部分來(lái)與光檢測(cè)器可靠連接。
化合物半導(dǎo)體發(fā)光層，最好由III-V族或II-VI族的化合物半導(dǎo)體形成。例如，化合物半導(dǎo)體發(fā)光層，最好由GaAs、GaAsP、GaN、GaAlN、GaInN、ZnS以及ZnSe構(gòu)成的組中至少任意一種材料形成。由這種材料形成的化合物半導(dǎo)體發(fā)光層，受電子束入射后快速產(chǎn)生熒光，并且，其響應(yīng)特性很高。特別是，由GaAsP層構(gòu)成化合物半導(dǎo)體發(fā)光層，由AlGaAsP層構(gòu)成化合物半導(dǎo)體基片層最為理想。依據(jù)這種結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體基片，能夠得到極高的響應(yīng)特性。也可以由GaAs層構(gòu)成化合物半導(dǎo)體發(fā)光層，由AlGaAs層構(gòu)成化合物半導(dǎo)體基片層。同樣能夠得到極高的響應(yīng)特性。
并且，化合物半導(dǎo)體基片層最好設(shè)有熒光出射表面，這種熒光出射表面通過(guò)連接部分與光檢測(cè)器連接。由于在化合物半導(dǎo)體發(fā)光層和連接部分之間布置化合物半導(dǎo)體基片層，可防止化合物半導(dǎo)體發(fā)光層被連接部分污染的情形。
化合物半導(dǎo)體基片中可以有在化合物半導(dǎo)體發(fā)光層上形成的化合物半導(dǎo)體被覆層。在這種場(chǎng)合，化合物半導(dǎo)體被覆層含有電子束入射表面。但是，也可以不設(shè)化合物半導(dǎo)體被覆層。在這種場(chǎng)合，化合物半導(dǎo)體發(fā)光層含有電子束入射表面。
本發(fā)明的電子束檢測(cè)器，最好在化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面上設(shè)置金屬層。例如，化合物半導(dǎo)體基片設(shè)有化合物半導(dǎo)體被覆層時(shí)，可以將金屬層設(shè)在化合物半導(dǎo)體被覆層上。另一方面，化合物半導(dǎo)體基片不含化合物半導(dǎo)體被覆層時(shí)，可以將金屬層設(shè)在化合物半導(dǎo)體發(fā)光層上。通過(guò)在金屬層上施加正電壓，使電子束入射化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面。金屬層，亦有抑制化合物半導(dǎo)體基片內(nèi)部的電荷增加(charge up)或?qū)晒獍l(fā)射到光檢測(cè)器上的功能。
或者，在化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面上可以不設(shè)金屬層，使得化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面露出。在這種場(chǎng)合，如使化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面的載流子濃度大于1×1019cm-3時(shí)，能夠抑制化合物半導(dǎo)體基片內(nèi)部的電荷增加。例如，化合物半導(dǎo)體基片不含化合物半導(dǎo)體被覆層時(shí)，可以通過(guò)使整個(gè)化合物半導(dǎo)體發(fā)光層或含有該露出表面的表層的載流子濃度大于1×1019cm-3來(lái)抑制化合物半導(dǎo)體基片內(nèi)部的電荷增加。
連接部分最好由熒光透過(guò)性的粘接劑層形成。不僅能夠可靠的連接化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器，而且能夠?qū)⒒衔锇雽?dǎo)體基片中產(chǎn)生的熒光準(zhǔn)確地導(dǎo)入光檢測(cè)器。
或者，連接部分，可以由用熒光透過(guò)性材料形成的光學(xué)構(gòu)件構(gòu)成，且化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面安裝于光學(xué)構(gòu)件的一個(gè)端面，而光學(xué)構(gòu)件的另一端面安裝于光檢測(cè)器的光入射面。通過(guò)光學(xué)構(gòu)件，能夠可靠的連接化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器，并且，能夠?qū)⒒衔锇雽?dǎo)體基片中產(chǎn)生的熒光準(zhǔn)確導(dǎo)入光檢測(cè)器。在這種場(chǎng)合，光學(xué)構(gòu)件最好是玻璃，連接部分中最好還設(shè)有化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面上形成的SiN層，以及在SiN層上形成的SiO2層。通過(guò)熔接SiO2層和玻璃來(lái)可靠的連接光學(xué)構(gòu)件和化合物半導(dǎo)體基片。SiN層和SiO2層能夠準(zhǔn)確將熒光導(dǎo)入光學(xué)構(gòu)件，并且，SiN層也作為反射防止膜起作用。連接部分中，如果還設(shè)有將由玻璃形成的光學(xué)構(gòu)件和光檢測(cè)器的光入射面粘接的熒光透過(guò)性粘接劑層時(shí)，就能夠可靠連接光學(xué)構(gòu)件和光檢測(cè)器，并且，將光學(xué)構(gòu)件導(dǎo)入的熒光準(zhǔn)確導(dǎo)入光檢測(cè)器。
本發(fā)明的電子束檢測(cè)器中，還可包括在化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面相對(duì)的位置上設(shè)置的電子倍增部分，使得在這種電子倍增部分上放大的電子束入射到電子束入射表面。依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能高精度檢測(cè)微弱的電子束。這里，電子倍增部分，例如，最好為微細(xì)通道板。采用微細(xì)通道板，能夠放大微弱的電子束，并且，不僅可進(jìn)行電子束的檢測(cè)，也能進(jìn)行離子的檢測(cè)。
最好，光檢測(cè)器由光電倍增管構(gòu)成，化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面通過(guò)連接部分連接到光電倍增管的光入射窗。使用光電倍增管時(shí)，也能高精度檢測(cè)微弱的電子束。這里，光電倍增管中最好設(shè)有用以與光入射窗共同形成真空區(qū)的、例如由側(cè)管和管座構(gòu)成的室壁、在光入射窗的里面的真空區(qū)內(nèi)部形成的光電陰極、在真空區(qū)內(nèi)部形成的電子倍增部分與陽(yáng)極。光電陰極，受來(lái)自化合物半導(dǎo)體基片的熒光的入射而生成電子，電子倍增部分放大電子，陽(yáng)極收集倍增的電子。由于光電陰極、電子倍增部分以及陽(yáng)極形成于真空區(qū)內(nèi)部，即使將電子束檢測(cè)器從用以檢測(cè)電子束的真空容器中取出，也不會(huì)有這些光電陰極、電子倍增部分以及陽(yáng)極暴露大氣中的情形。因此，能夠防止這些部件的惡化，并能按照各種用途自由使用電子束檢測(cè)器。另外，電子倍增部分，最好是層疊了多個(gè)倍增電極的類型。由于這種層疊型的電子倍增部分響應(yīng)特性高，通過(guò)與響應(yīng)特性高的化合物半導(dǎo)體基片形成一體，能以極高的響應(yīng)特性進(jìn)行電子束檢測(cè)。
或者，光檢測(cè)器，也可以含有雪崩光電二極管。這種場(chǎng)合，化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面，也通過(guò)連接部分來(lái)與光檢測(cè)器的光入射面連接。這樣使用雪崩光電二極管時(shí)，也能高精度檢測(cè)微弱的電子束。這里，光檢測(cè)器的光入射面小于化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面時(shí)，連接部分最好一邊縮小其輸出面，一邊將熒光導(dǎo)入光檢測(cè)器的光入射面。這種場(chǎng)合，連接部分最好由例如含有化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面上連接的熒光輸入面和光檢測(cè)器的光入射面上連接的熒光輸出面的玻璃或光纖板等光波導(dǎo)形成，其熒光輸出面小于熒光輸入面。由于能夠采用光入射面面積小且響應(yīng)特性好的雪崩光電二極管，能夠以良好的響應(yīng)特性進(jìn)行電子束檢測(cè)。而且，由于一邊縮小熒光輸出面一邊進(jìn)行導(dǎo)入，能夠使用大面積的化合物半導(dǎo)體基片。因此，由于能夠一次性大面積接受電子束進(jìn)行檢測(cè)，能夠提高檢測(cè)精度。
并且，依據(jù)另一觀點(diǎn)，本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡的特征在于設(shè)有構(gòu)成真空室的室壁，用以電子束掃描布置在該真空室內(nèi)的樣品表面的電子束掃描部分，含有電子束入射表面和熒光出射表面的、將入射該電子束入射表面的電子變換為熒光并從上述熒光出射表面射出該熒光的化合物半導(dǎo)體基片，光檢測(cè)器，以及光學(xué)上耦合上述化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面和上述光檢測(cè)器的光入射面、物理連接上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器、因而使上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器成為一體的連接部分；還設(shè)有電子束檢測(cè)器，其中上述連接部分向上述光檢測(cè)器導(dǎo)入上述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光，上述光檢測(cè)器檢測(cè)上述熒光；在上述室壁安裝上述電子束檢測(cè)器，至少使得上述化合物半導(dǎo)體基片的上述電子束入射表面位于上述真空室內(nèi)；上述電子掃描部分以電子束掃描上述樣品表面，使該樣品上產(chǎn)生二次電子，通過(guò)在上述化合物半導(dǎo)體基片上施加預(yù)定電壓，使上述二次電子導(dǎo)入上述電子束檢測(cè)器，由上述電子束檢測(cè)器檢測(cè)。
這樣，依據(jù)本發(fā)明的掃描型電子顯微鏡，例如，可自由拆裝地在真空室的室壁安裝電子束檢測(cè)器，至少使得化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面位于真空室內(nèi)。在真空室內(nèi)布置樣品，例如，由電子槍和偏向板構(gòu)成的電子束掃描部分，以電子束掃描樣品的表面。在電子束檢測(cè)器的化合物半導(dǎo)體基片上，提供相對(duì)于樣品的相對(duì)電位。電子掃描部分以電子束掃描樣品表面時(shí)，樣品產(chǎn)生二次電子。二次電子被導(dǎo)入電子束檢測(cè)器并被檢測(cè)。依據(jù)這種掃描型電子顯微鏡，由于電子束檢測(cè)器的響應(yīng)特性好，能夠拍攝對(duì)比度好的像，并且，能夠提高掃描速度。這里，最好通過(guò)專用或通用的控制裝置來(lái)對(duì)電子束檢測(cè)器施加電壓，并且，通過(guò)對(duì)應(yīng)電子束檢測(cè)器的輸出和電子束的掃描位置來(lái)產(chǎn)生樣品的像，能夠由監(jiān)視器或打印機(jī)等輸出裝置輸出。能夠簡(jiǎn)單且迅速地輸出對(duì)比度好的像。
并且，依據(jù)另一觀點(diǎn)，本發(fā)明的質(zhì)量分析裝置的特征在于設(shè)有構(gòu)成真空室的室壁，設(shè)于該真空室內(nèi)的、基于樣品產(chǎn)生離子的離子發(fā)生部分，設(shè)于上述真空室內(nèi)的、將上述產(chǎn)生的離子按照其質(zhì)量進(jìn)行分離的分離部分，設(shè)于上述真空室內(nèi)的、被上述分離部分中分離的離子照射而生成電子的離子-電子變換部分，含有電子束入射表面和熒光出射表面的、將入射上述電子束入射表面的電子變換為熒光并從上述熒光出射表面射出該熒光的化合物半導(dǎo)體基片，光檢測(cè)器，以及光學(xué)上耦合上述化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面和上述光檢測(cè)器的光入射面、物理連接上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器、因而使上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器成為一體的連接部分；還設(shè)有電子束檢測(cè)器，其中上述連接部分向上述光檢測(cè)器導(dǎo)入上述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光，上述光檢測(cè)器檢測(cè)上述熒光；上述室壁上安裝該電子束檢測(cè)器，至少使得上述化合物半導(dǎo)體基片的上述電子束入射表面位于上述真空室內(nèi)，按照對(duì)上述離子-電子變換部分的離子照射，上述離子-電子變換部分產(chǎn)生二次電子，通過(guò)在上述化合物半導(dǎo)體基片上施加預(yù)定電壓，使上述二次電子導(dǎo)入上述電子束檢測(cè)器，由上述電子束檢測(cè)器檢測(cè)。
這樣，在本發(fā)明的質(zhì)量分析裝置中，例如，可自由拆裝地在真空室的室壁安裝電子束檢測(cè)器，至少使得化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面位于真空室內(nèi)。在真空室內(nèi)，離子發(fā)生部分基于樣品產(chǎn)生離子。分離部分，按照離子的質(zhì)量在空間或時(shí)間上分離離子。被分離的離子，例如被照射在由倍增電極等構(gòu)成的離子-電子變換部分。在電子束檢測(cè)器的化合物半導(dǎo)體基片上，提供相對(duì)于離子-電子變換部分的相對(duì)電位。受到對(duì)離子-電子變換部分的離子照射，在離子-電子變換部分中產(chǎn)生的二次電子，被導(dǎo)入電子束檢測(cè)器而被檢測(cè)。采用這樣的質(zhì)量分析裝置，由于電子束檢測(cè)器的響應(yīng)特性好，能夠達(dá)成高的質(zhì)量分辨能力。這里，最好通過(guò)專用或通用的控制裝置來(lái)對(duì)電子束檢測(cè)器施加電壓，并且，通過(guò)對(duì)應(yīng)由分離部分的分離操作和電子束檢測(cè)器的輸出來(lái)進(jìn)行樣品的質(zhì)量分析，并將分析結(jié)果輸出到監(jiān)視器或打印機(jī)等輸出裝置。能夠簡(jiǎn)單地輸出高的質(zhì)量分析能力的質(zhì)量分析結(jié)果。
并且，依據(jù)另一觀點(diǎn)，本發(fā)明的離子檢測(cè)器的特征在于其中設(shè)有含有電子束入射表面和熒光出射表面的、將入射該電子束入射表面的電子變換為熒光并從上述熒光出射表面射出該熒光的化合物半導(dǎo)體基片，光檢測(cè)器，以及光學(xué)上耦合上述化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面和上述光檢測(cè)器的光入射面、物理地連接上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器、從而使上述化合物半導(dǎo)體基片和上述光檢測(cè)器成為一體的連接部分；還設(shè)有電子束檢測(cè)器和微細(xì)通道板，上述電子束檢測(cè)器包括上述連接部分向上述光檢測(cè)器導(dǎo)入上述化合物半導(dǎo)體基片受電子束入射而產(chǎn)生的熒光，上述光檢測(cè)器檢測(cè)上述熒光；上述微細(xì)通道板設(shè)于上述電子束檢測(cè)器的上述化合物半導(dǎo)體基片的電子束入射表面相對(duì)的位置，該微細(xì)通道板，受離子的入射而產(chǎn)生二次電子，所產(chǎn)生的二次電子入射到上述電子束檢測(cè)器的上述電子束入射表面。
微細(xì)通道板受離子的入射而產(chǎn)生二次電子，該電子在電子束檢測(cè)器中被檢測(cè)。依據(jù)這種離子檢測(cè)器，由于該電子束檢測(cè)器的響應(yīng)特性好，能夠以很好的響應(yīng)特性進(jìn)行離子檢測(cè)。


圖1是與本發(fā)明實(shí)施例1的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖2是表示電流信號(hào)強(qiáng)度(任意常量)對(duì)時(shí)間(nm)的依賴性的曲線圖。
圖3是設(shè)有圖1的電子束檢測(cè)器的掃描型電子顯微鏡的主要部分的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖。
圖4是表示由圖3的掃描型電子顯微鏡上設(shè)置的電子束檢測(cè)器輸出的電流信號(hào)的強(qiáng)度(任意常量)對(duì)時(shí)間(ns)的依賴性的曲線圖。
圖5是設(shè)有圖1的電子束檢測(cè)器的質(zhì)量分析裝置的主要部分的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖。
圖6是表示GaAs的載流子濃度(cm-3)和電阻率(Ωcm)之間關(guān)系的曲線圖。
圖7是實(shí)施例2的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖8是表示GaAsP的載流子濃度(cm-3)和電阻率(Ωcm)之間關(guān)系的曲線圖。
圖9是實(shí)施例3的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖10是實(shí)施例4的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖11是實(shí)施例5的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖12是實(shí)施例6的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖13是與實(shí)施例7相關(guān)的電子束檢測(cè)器的縱向剖面圖。
圖14是實(shí)施例7的電子束檢測(cè)器的變更例的縱向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的電子束檢測(cè)器進(jìn)行說(shuō)明。相同部分采用同一符號(hào)，以省略重復(fù)說(shuō)明。
實(shí)施例1圖1是實(shí)施例1的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。
這種電子束檢測(cè)器100，大致為圓柱形，由沿著其軸線配置化合物半導(dǎo)體基片1、光波導(dǎo)2以及作為光檢測(cè)器的光電倍增管10等組成為一體而構(gòu)成。化合物半導(dǎo)體基片1，將入射的電子變換為熒光。光電倍增管10，設(shè)有光入射面I，是用以檢測(cè)光入射面I上入射的光的光檢測(cè)器。光波導(dǎo)2，是由熒光透過(guò)性材料形成的光學(xué)構(gòu)件。在光電倍增管10的光入射面I上粘附光波導(dǎo)2，在該光波導(dǎo)2上安裝化合物半導(dǎo)體基片1。這樣，化合物半導(dǎo)體基片1，通過(guò)光波導(dǎo)2來(lái)與光電倍增管10的光入射面I光學(xué)上耦合，并且化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10被物理連接，使得化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10成為一體而構(gòu)成電子束檢測(cè)器100。
化合物半導(dǎo)體基片1中包括被覆層1a、發(fā)光層1b以及基片層1c。作為中間半導(dǎo)體層的發(fā)光層1b，被夾在覆層1a和基片層1c之間。本實(shí)施例中，發(fā)光層1b由化合物半導(dǎo)體GaAs形成。GaAs是受電子入射而產(chǎn)生熒光的單晶體。其發(fā)光波長(zhǎng)為870nm。被覆層1a和基片層1c，均由化合物半導(dǎo)體AlGaAs形成。這樣，化合物半導(dǎo)體基片1包含GaAs和AlGaAs而構(gòu)成。這里，AlGaAs的帶隙寬于GaAs，在相鄰的半導(dǎo)體1a、1b之間，以及1b、1c之間形成異質(zhì)結(jié)，從而提高熒光的發(fā)光效率。本實(shí)施例的情況下，被覆層1a的表面(不與發(fā)光層1b連接的側(cè)面(圖1中的上面))規(guī)定電子束入射表面1in，基片層1c的表面(不與發(fā)光層1b連接的側(cè)面(圖1中的下面))規(guī)定熒光出射表面1out。
這種結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體基片1，在未圖示的例如由GaAs等形成的底座上，依次形成被覆層1a、發(fā)光層1b以及基片層1c，然后，從底座分離被覆層1a而制作。
在化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in上(即被覆層1a上)，形成金屬層3。金屬層3，例如可由鋁來(lái)形成。金屬層3作為用以加速并拉近電子束的正電位的電極起作用。金屬層3，薄到能夠使電子束透過(guò)的程度，具體地說(shuō)，形成厚度達(dá)30～50nm。另外，為提高電子的透過(guò)率，可將金屬層3作成網(wǎng)狀。
金屬層3還具有抑制因入射到化合物半導(dǎo)體基片1的電子束的電荷導(dǎo)致的化合物半導(dǎo)體基片1內(nèi)的電荷蓄積(電荷增加)的功能。金屬層3還具有將化合物半導(dǎo)體基片1內(nèi)產(chǎn)生的熒光向熒光出射表面1out方向反射，使熒光由熒光出射表面1out到光電倍增管10的光入射面I的方向射出的功能。
本實(shí)施例中，光電倍增管10是設(shè)有透過(guò)型光電面的對(duì)正(head-on)光電倍增管。具體地說(shuō)，光電倍增管10中設(shè)有金屬制側(cè)管10a、將側(cè)管10a的頂部開口封閉的光入射窗(光輸入面板)10b以及將側(cè)管10a的底部開口封閉的管座板10c構(gòu)成的真空容器。光入射窗10b的外表面規(guī)定光入射面I。
真空容器內(nèi)，設(shè)置在光入射窗10b的內(nèi)面形成的光電陰極10d、電子倍增部分10e以及陽(yáng)極部分10f。并且，在光電陰極10d和電子倍增部分10e之間，設(shè)置聚焦電極板10g。設(shè)置多個(gè)管腳10p，穿過(guò)管座板10c。
光電陰極10d的材料最好使用GaAs。這是因?yàn)榛衔锇雽?dǎo)體基片1含有GaAs。
電子倍增部分10e，是片狀層疊型，層疊多層倍增電極12構(gòu)成。
陽(yáng)極部分10f上，設(shè)置多個(gè)陽(yáng)極14。
多個(gè)管腳10p由用于電子倍增部分10e的多個(gè)管腳10p和用于陽(yáng)極部分10f的多個(gè)管腳構(gòu)成。各陽(yáng)極用管腳10p，通過(guò)圖中未示出的引線來(lái)與對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極14連接。并且，剩余的各電子倍增部分用管腳10p，各自連接在電子倍增部分10e的對(duì)應(yīng)層的倍增電極12上，以向該等對(duì)應(yīng)層的倍增電極12上提供預(yù)定的電位。另外，金屬制側(cè)管10a的電位為0伏，光電陰極10d和側(cè)管10a電連接。
設(shè)有上述結(jié)構(gòu)的光電倍增管10，具有約1ns的極高的時(shí)間響應(yīng)特性。由于化合物半導(dǎo)體基片1，如后所述，具有約2ns以下的極高響應(yīng)特性，通過(guò)組裝光電倍增管10和化合物半導(dǎo)體基片1來(lái)實(shí)現(xiàn)響應(yīng)特性極好的電子束檢測(cè)器100。
另外，作為光電倍增管10，可以不是上述的含有多個(gè)陽(yáng)極14的多陽(yáng)極型，而是含有一個(gè)陽(yáng)極的單陽(yáng)極型。這種場(chǎng)合，該單個(gè)陽(yáng)極14與一個(gè)陽(yáng)極用管腳10p連接。
并且，電子倍增部分10e也并不限于上述的片狀層疊型，可以為其它任意類型的倍增電極，例如由網(wǎng)狀倍增電極或微細(xì)通道板構(gòu)成。
光波導(dǎo)2，由圓柱形或圓盤形的玻璃板構(gòu)成，含有光輸入端2in和光輸出端2out。本實(shí)施例中，光輸入端2in和光輸出端2out，具有大致相等的面積。在化合物半導(dǎo)體基片1的熒光出射表面1out(基片層1c表面)和光波導(dǎo)2的光輸入端2in之間，夾有粘接層AD1，粘接層AD1確定光波導(dǎo)2和化合物半導(dǎo)體基片1之間的相對(duì)位置。這里，粘接層AD1，由熒光透過(guò)性材料形成。本實(shí)施例中，粘接層AD1由SiN層ADa和SiO2層ADb構(gòu)成。更詳細(xì)地說(shuō)，在化合物半導(dǎo)體基片1的基片層1c的表面1out上形成SiN層ADa，在SiN層ADa上再形成SiO2層ADb。另外，整個(gè)粘接層AD1的折射率為1.5。SiN層ADa具有反射防止膜的作用。即，化合物半導(dǎo)體基片1內(nèi)產(chǎn)生的熒光透過(guò)粘接層AD1時(shí)，返回向化合物半導(dǎo)體基片1方向的反射被抑制。
這里，SiN層ADa在化合物半導(dǎo)體基片1的基片層1c上，由濺射法等形成。因此，SiN層ADa以高的粘合力粘接在化合物半導(dǎo)體基片1上。SiO2層ADb在SiN層ADa上同樣也由濺射法等形成。因此，SiO2層ADb也以高的粘合力粘接于SiN層ADa。SiO2層ADb熔接在光波導(dǎo)2的光輸入端2in上。這里，由于SiO2層ADb還有光波導(dǎo)2(玻璃)均為硅氧化物，可通過(guò)加熱來(lái)熔接。這樣，整個(gè)粘接層AD1可靠地將化合物半導(dǎo)體基片1粘接到光波導(dǎo)2上。
在光波導(dǎo)2的光輸出端2out和光電倍增管10的光入射面I(光入射窗10b的外表面)之間，隔著由熒光透過(guò)性粘接劑形成的粘接層AD2。該粘接層AD2確定光波導(dǎo)2和光電倍增管10之間的相對(duì)位置。這里，這種粘接劑，例如為熒光透過(guò)性的樹脂。另外，粘接層AD2的折射率，例如也可為1.5。
具有這種結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，工作過(guò)程如下。
檢測(cè)電子束時(shí)，在金屬層3上施加所需的正電位。結(jié)果，要檢測(cè)的電子束，被拉近到金屬層3。電子束透過(guò)金屬層3，入射到化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in?；衔锇雽?dǎo)體基片1，受這種電子束的入射而產(chǎn)生熒光。這種熒光，直接地或經(jīng)金屬層3反射后由熒光出射表面1out射出，經(jīng)由粘接層AD1，入射到光波導(dǎo)2的光輸入端2in。熒光透過(guò)光波導(dǎo)2由光輸出端2out射出，再透過(guò)粘接層AD2，到達(dá)光電子倍增管10的光入射面I。
入射到光入射面I的熒光，透過(guò)光入射窗10b，入射到光電陰極10d。光電陰極10d，受熒光入射后進(jìn)行光電變換，向光電倍增管10的真空容器內(nèi)部方向放出光電子。這種電子，由電子倍增部分10e多級(jí)倍增，在陽(yáng)極部分10f被收集。陽(yáng)極部分10f上收集的電子，作為表示入射到電子束檢測(cè)器100的電子束強(qiáng)度的信號(hào)，經(jīng)由陽(yáng)極用管腳10p在光電倍增管10的外部取出。
如上所述，本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100中，由光波導(dǎo)2將化合物半導(dǎo)體基片1中的電子束入射表面1in(被覆層1a表面)的相反側(cè)即熒光出射表面1out(基片層1c表面)跟光電倍增管10的光入射面I在光學(xué)上耦合，并將化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10物理地連接，從而將化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10一體化?；衔锇雽?dǎo)體基片1一旦將經(jīng)由金屬層3入射的電子變換為熒光，光波導(dǎo)2將該熒光導(dǎo)入光電子倍增管10，通過(guò)光電倍增管10檢測(cè)熒光，就可檢測(cè)入射的電子束。由于化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10的響應(yīng)特性極好，能夠以較高的響應(yīng)特性進(jìn)行電子束檢測(cè)。
圖2是表示使電子脈沖入射到上述化合物半導(dǎo)體基片1上時(shí)，電子束檢測(cè)器100輸出的電流信號(hào)強(qiáng)度(任意常量)對(duì)時(shí)間(ns)的依賴關(guān)系(D1實(shí)施例)的曲線圖。另外，各層1a、1b、1c的厚度分別為100nm、5000nm、100nm。
并且，圖中還表示了在電子束檢測(cè)器100中設(shè)置熒光體(P47)來(lái)代替上述化合物半導(dǎo)體基片1時(shí)，在該熒光體上脈沖入射電子時(shí)由電子束檢測(cè)器100輸出的電流信號(hào)強(qiáng)度(任意常量)對(duì)時(shí)間(ns)的依賴關(guān)系(D2比較例)。
如同一曲線圖所示，實(shí)施例與比較例的強(qiáng)度減至入射時(shí)強(qiáng)度的10％的時(shí)間，分別為0.6ns、90ns，顯然實(shí)施例一方的響應(yīng)速度較高。特別是，實(shí)施例的場(chǎng)合，上述時(shí)間在2ns以下，其絕對(duì)響應(yīng)速度也非常高。
本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，例如，可用于掃描型電子顯微鏡(SEM)或質(zhì)量分析裝置。
圖3是設(shè)有本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100的掃描型電子顯微鏡200的主要部分的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖。掃描型電子顯微鏡200含有構(gòu)成真空室的室壁210。真空室內(nèi)，電子束掃描部分220和樣品SM相對(duì)地設(shè)置。電子束掃描部分220中，有電子槍220a和一對(duì)偏向電極(偏向板)220b，通過(guò)電子束e1掃描樣品SM的表面，在樣品SM上產(chǎn)生二次電子e2。
本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100相對(duì)于室壁200自由拆裝地安裝，以至少使得金屬層3和化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in位于真空室內(nèi)，形成二次電子e2能夠被檢測(cè)的結(jié)構(gòu)。
電子束檢測(cè)器100和電子束掃描部分220連接到由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制裝置230?？刂蒲b置230中設(shè)有電壓施加部分230a。電壓施加部分230a與電子束檢測(cè)器100的金屬層3連接。電壓施加部分230a，通過(guò)對(duì)金屬層3施加預(yù)定的正電壓，對(duì)金屬層3提供針對(duì)樣品SM的預(yù)定的相對(duì)電位，將樣品SM產(chǎn)生的二次電子e2引向電子束檢測(cè)器100?？刂蒲b置230中還包括控制部分230b。控制部分230b與電子槍220a和偏向電極220b、光電子倍增管10的多個(gè)管腳10p以及監(jiān)視器240連接?？刂撇糠?30b控制掃描型電子束顯微鏡200的各部分?？刂撇糠?30b通過(guò)一邊將表示加到偏向電極220b的電壓掃描狀態(tài)的電子束e1的掃描位置和電子束檢測(cè)器100的輸出相對(duì)應(yīng)，一邊進(jìn)行監(jiān)視器240的控制，在監(jiān)視器240上顯示樣品SM的像。
含有這種結(jié)構(gòu)的掃描型電子束顯微鏡200，在控制裝置230的控制下，如下進(jìn)行操作。
電子槍220a將電子束e1照射在樣品SM上時(shí)，偏向電極220b使電子束e1偏向，對(duì)樣品SM的表面進(jìn)行掃描。結(jié)果，從樣品SM的表面放出二次電子。這種二次電子成為電子束e2被導(dǎo)向電子束檢測(cè)器100。受到電子束e2的入射后，從陽(yáng)極用管腳10p輸出電信號(hào)。這里，來(lái)自全部陽(yáng)極用管腳10p的輸出的總和表示入射到電子束檢測(cè)器100的電子束e2的量的總和。因此，控制部分230b使偏向電極220b的電壓掃描值(電子束e1的掃描位置)和作為電子束檢測(cè)器100的輸出結(jié)果的來(lái)自全部陽(yáng)極用管腳10p的輸出總和值同步地對(duì)應(yīng)，從而顯示樣品SM的像。
如上所述，掃描型電子束顯微鏡200中，至少電子束檢測(cè)器100的金屬層3和化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in被設(shè)置在真空室內(nèi)。因此，通過(guò)電子束e1掃描真空室內(nèi)布置的樣品SM表面，將樣品SM中產(chǎn)生的二次電子導(dǎo)入電子束檢測(cè)器100，能夠攝制樣品SM的像。
圖4是表示由上述掃描型電子顯微鏡200的電子束檢測(cè)器100輸出的電流信號(hào)的強(qiáng)度(任意常量)對(duì)時(shí)間(ns)的依賴關(guān)系的曲線圖。D1表示電子束檢測(cè)器100為本實(shí)施例時(shí)的數(shù)據(jù)，D2表示用熒光體(P47)代替化合物半導(dǎo)體1的上述比較例的數(shù)據(jù)。另外，將樣品SM的表面區(qū)域規(guī)定為矩陣排列的微小區(qū)域的集合體，將各微小區(qū)域作為像素，將電子束e1以脈沖方式照射每個(gè)像素時(shí)，相鄰像素間的掃描所需的時(shí)間間隔設(shè)為10ns。
比較例的場(chǎng)合，由于強(qiáng)度衰減需要90ns，以10ns的時(shí)間間隔進(jìn)行掃描時(shí)會(huì)產(chǎn)生余輝，但本實(shí)施例的情況下，由于進(jìn)行的強(qiáng)度衰減小于2ns，將不會(huì)產(chǎn)生余輝。這里，如實(shí)施例的對(duì)比度用符號(hào)C2表示，比較例時(shí)的對(duì)比度用符號(hào)C1表示，通過(guò)使用本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，可知能夠得到與比較例相比對(duì)比度極好的圖像。并且，在本實(shí)施例中，由于衰減時(shí)間較短，可使掃描速度提高，即將掃描間隔縮短至比10ns更短。
圖5是設(shè)有本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100的質(zhì)量分析裝置300的主要部分的簡(jiǎn)略說(shuō)明圖。
該質(zhì)量分析裝置300含有構(gòu)成真空室的室壁310。真空室內(nèi)設(shè)有離子發(fā)生部分320、分離部分330以及倍增電極部分(離子-電子變換部分)340。
離子發(fā)生部分320，是基于樣品產(chǎn)生離子的部分。用以進(jìn)行質(zhì)量分析的氣體分子樣品或加熱氣化的樣品分子，被導(dǎo)入離子發(fā)生部分320上。離子發(fā)生部分320例如可設(shè)有燈絲(未圖示)，通過(guò)燈絲產(chǎn)生的熱電子轟擊導(dǎo)入樣品，將導(dǎo)入樣品電離化，導(dǎo)入分離部分330內(nèi)。
分離部分330將離子發(fā)生部分320內(nèi)產(chǎn)生的離子按照其質(zhì)量、空間或時(shí)間上進(jìn)行分離。本實(shí)施例的情況下，分離部分330含有四個(gè)圓筒電極構(gòu)成的四重極電極330a和孔徑壁330b，將離子按照質(zhì)量在空間上進(jìn)行分離。
孔徑壁330b，布置在四重極電極330a和倍增電極部分340之間的預(yù)定位置上，形成離子通過(guò)用的孔徑AP。四重極電極330a上施加正常電壓和預(yù)定頻率的交流電壓相重疊的電壓時(shí)，從離子發(fā)生部分320導(dǎo)入的離子中，對(duì)應(yīng)于該預(yù)定頻率的質(zhì)量的離子與其它質(zhì)量的離子在空間上被分離，能夠通過(guò)孔徑AP，入射到倍增電極部分340。
對(duì)于孔徑壁330b而言，倍增電極部分340位于分離部分330的對(duì)側(cè)。倍增電極部分340，受離子的入射而放出二次電子e3。本實(shí)施例中，倍增電極部分340包括被照射正離子的第一倍增電極DY1和被照射負(fù)離子的第二倍增電極DY2。
本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，對(duì)于室壁310可自由拆裝，可至少使得金屬層3和化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in位于真空室內(nèi)，以檢測(cè)二次電子e3。
這里，要在離子生成部320生成的離子中抽出正離子進(jìn)行分析時(shí)，在第一倍增電極DY1上供給負(fù)電位。分離部分330內(nèi)的離子中具有與四重極電極330a上施加的交流電壓頻率相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量的正離子，通過(guò)孔徑AP轟擊第一倍增電極DY1。隨著這樣的轟擊，從第一倍增電極DY1表面放出二次電子，這種二次電子成為電子束e3被導(dǎo)入電子束檢測(cè)器100。受到電子束e3的入射后，從陽(yáng)極用管腳10p輸出電信號(hào)。
另一方面，進(jìn)行負(fù)離子分析時(shí)，向第二倍增電極DY2提供正電位。分離部分330內(nèi)的離子之中具有與四重極電極330a上施加的交流電壓的頻率相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量的負(fù)離子，通過(guò)孔徑AP轟擊第二倍增電極DY2。隨著這樣的轟擊，從第二倍增電極DY2表面放出二次電子，這種二次電子成為電子束e3被導(dǎo)入電子束檢測(cè)器100。受到電子束e3的入射后，從陽(yáng)極用管腳10p輸出電信號(hào)。
電子束檢測(cè)器100、離子發(fā)生部分320、分離部分330以及倍增電極部分340，連接在由計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制裝置350上?？刂蒲b置350包括電壓施加部分350a。電壓施加部分350a與電子束檢測(cè)器100的金屬層3連接，通過(guò)對(duì)金屬層3施加預(yù)定的正電壓，給金屬層3提供針對(duì)倍增電極部分340的預(yù)定的相對(duì)電位，將倍增電極部分340上產(chǎn)生的二次電子e3導(dǎo)入電子束檢測(cè)器100。
控制裝置350中，還設(shè)有控制部分350b?？刂撇糠?50b與離子發(fā)生部分320內(nèi)燈絲(未圖示)、分離部分330的四重極電極330a與孔徑壁330b、倍增電極部分340的第一、第二倍增電極DY1、DY2、光電倍增管10的管腳10p以及監(jiān)視器360連接?？刂撇糠?50b控制質(zhì)量分析裝置300的各部分。控制部分350b，通過(guò)一邊將電子束檢測(cè)器100的輸出和施加在四重極電極330a的交流電壓的頻率所示的分離離子的質(zhì)量相對(duì)應(yīng)，一邊控制監(jiān)視器360，在監(jiān)視器360上顯示樣品的質(zhì)量分析結(jié)果。
具有這種結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分析裝置300，如下進(jìn)行操作。
控制部分350b，掃描在分離部分330的四重極電極330a上施加的交流電壓的頻率。結(jié)果，對(duì)應(yīng)質(zhì)量的離子依次照射在對(duì)應(yīng)的倍增電極(倍增電極DY1或倍增電極DY2)上，從該倍增電極表面放出二次電子。該二次電子作為電子束e3被導(dǎo)入電子束檢測(cè)器100。受到電子束e3的入射后，從陽(yáng)極用管腳10p輸出電信號(hào)。這里，來(lái)自全部的陽(yáng)極用管腳10p的輸出總和，表示入射到電子束檢測(cè)器100的電子束e3的量的總和。因此，控制部分350b使交流電壓頻率的掃描值(分離離子的質(zhì)量)和作為電子束檢測(cè)器100的輸出結(jié)果的來(lái)自全部陽(yáng)極用管腳10p的輸出總和值同步對(duì)應(yīng)，從而在監(jiān)視器360上顯示樣品的質(zhì)量分析結(jié)果。
另外，作為分離部分330，除了上述四重極電極型外，還可以采用其它各種類型，它們都能按照質(zhì)量，在時(shí)間或空間上分離離子。
例如，分離部分330為飛行管時(shí)，離子在飛行管內(nèi)部的通過(guò)時(shí)間按照質(zhì)量而不同。結(jié)果，離子到達(dá)倍增電極DY1或DY2的時(shí)間按照質(zhì)量而不同。這樣，飛行管將離子按照質(zhì)量在時(shí)間上進(jìn)行分離。由于從全部陽(yáng)極用管腳10p輸出的電流值的總和表示在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)各質(zhì)量的離子量，只要監(jiān)視該時(shí)間變化就清楚各質(zhì)量的離子量。
另外，分離部分330為形成磁場(chǎng)的磁場(chǎng)分散型時(shí)，離子的飛行軌跡隨著質(zhì)量而不同。即，將離子按照質(zhì)量在空間上進(jìn)行分離。因此，通過(guò)調(diào)制分離部分330的磁通量密度來(lái)控制可通過(guò)孔徑AP的離子的質(zhì)量。因此，掃描磁通量密度或者掃描孔徑AP的位置，同時(shí)監(jiān)視從陽(yáng)極用管腳10p輸出的電流值的總和的時(shí)間變化時(shí)，該電流值總和表示對(duì)應(yīng)于每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的質(zhì)量的離子量。因此，清楚了解各離子的質(zhì)量。
如上說(shuō)明，質(zhì)量分析裝置300中，至少電子束檢測(cè)器100的金屬層3和化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in被布置在真空室內(nèi)。在真空室內(nèi)，分離部分330將樣品(未圖示)產(chǎn)生的離子，按照其質(zhì)量在空間或時(shí)間上進(jìn)行分離。分離部分330中分離的離子照射倍增電極DY1或DY2時(shí)，從該倍增電極產(chǎn)生二次電子e3。二次電子e3被導(dǎo)入電子束檢測(cè)器100，根據(jù)電子束檢測(cè)器100的輸出進(jìn)行樣品的質(zhì)量分析。這里，如上所述，由于電子束檢測(cè)器100響應(yīng)速度快，能夠顯著提高質(zhì)量分解能力。
(變更例1)上述說(shuō)明中，電子束檢測(cè)器100的化合物半導(dǎo)體基片1，設(shè)有被覆層1a，但也可以不設(shè)被覆層1a。就是說(shuō)，化合物半導(dǎo)體基片1，也可僅由基片層1c和發(fā)光層1b構(gòu)成。這種場(chǎng)合，制作化合物半導(dǎo)體基片1時(shí)，基片(未圖)上依次形成發(fā)光層1b和基片層1c之后，再?gòu)幕蛛x發(fā)光層1b即可。但是，本變更例的場(chǎng)合，最好在玻璃2上粘附基片層1c。這是因?yàn)橹苯訉l(fā)光層1b貼在玻璃2時(shí)，發(fā)光層1b會(huì)被玻璃2所污染，就是說(shuō)，含在玻璃2內(nèi)部的堿金屬會(huì)闖入發(fā)光層1b而污染發(fā)光層1b，這樣就不理想。因此，在這種場(chǎng)合，發(fā)光層1b的表面(未與基片層1c連接的側(cè)面)規(guī)定電子束入射表面1in，基片層1c的表面(未與發(fā)光層1b連接的側(cè)面)規(guī)定熒光出射表面1out。金屬層3形成于發(fā)光層1b的電子束入射表面1in上，熒光出射表面1out通過(guò)粘接層AD1連接在光波導(dǎo)2上。
(變更例2)再有，這樣化合物半導(dǎo)體基片1未設(shè)被覆層1a時(shí)，可在發(fā)光層1b上形成金屬層3，但也可以不形成。
在發(fā)光層1b上未形成金屬層3時(shí)，由于發(fā)光層1b的電子束入射表面1in露出，電子束將會(huì)直接入射發(fā)光層1b。并且，在這種場(chǎng)合，提高化合物半導(dǎo)體基片1的外表層(即，含有發(fā)光層1b的表面1in的表層或者整個(gè)發(fā)光層1b)的載流子濃度時(shí)，能夠抑制化合物半導(dǎo)體基片1上的電荷蓄積。
這里，圖6中示出GaAs的載流子濃度(cm-3)和電阻率(Ωcm)之間的關(guān)系。另外，在同一曲線圖中示出電阻率y和載流子濃度x之間的關(guān)系式。這里，例如設(shè)激活率約為1即大致100％被電離，載流子濃度與雜質(zhì)濃度一致。由圖6可清楚知道，GaAs中，激活率約為1時(shí)，載流子濃度(雜質(zhì)濃度)大于1×1019cm-3時(shí)，電阻率會(huì)降至能夠達(dá)成所要的導(dǎo)通狀態(tài)的程度。因此，使載流子濃度大于1×1019cm-3，有利于抑制電荷增加。
另外，如此未設(shè)金屬層3的場(chǎng)合，通過(guò)在化合物半導(dǎo)體基片1的具有導(dǎo)電性的部分(具體地說(shuō)，含有發(fā)光層1b的表面1in的表層或者整個(gè)發(fā)光層1b)上施加所需的正電壓，能夠?qū)⒒衔锇雽?dǎo)體基片1設(shè)為正電位來(lái)拉近電子束。
本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，如上所述，即使在未設(shè)被覆層1a的場(chǎng)合或未設(shè)金屬層3的場(chǎng)合，也能用于上述的掃描型電子束顯微鏡200或質(zhì)量分析裝置300。但是，本變更例中，由于未設(shè)金屬層3，電子束檢測(cè)器100應(yīng)安裝于室壁210或室壁310上，至少使得化合物半導(dǎo)體基片1的電子束入射表面1in位于真空室內(nèi)。并且，化合物半導(dǎo)體基片1的具有導(dǎo)電性的部分(例如，電子束入射表面1in)連接在電壓施加部分230a、350a上。
再有，以下實(shí)施例中的電子束檢測(cè)器100，也能用于上述的掃描型電子束顯微鏡200或質(zhì)量分析裝置300。
實(shí)施例2圖7是與實(shí)施例2相關(guān)的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100和實(shí)施例1的不同之處在于，在本實(shí)施例中，化合物半導(dǎo)體基片1，由化合物半導(dǎo)體AlGaAsP形成的基片1c和在基片1c上形成的化合物半導(dǎo)體GaAsP形成的發(fā)光層1b構(gòu)成。
這里，化合物半導(dǎo)體GaAsP也是受電子束的入射而產(chǎn)生熒光的單晶體，其發(fā)光波長(zhǎng)為720nm。并且，本實(shí)施例中，也與上述實(shí)施例1的變更例1一樣，未設(shè)被覆層1a，在發(fā)光層1b上直接設(shè)置金屬層3。就是說(shuō)，發(fā)光層1b的表面(未與基片層1c連接的側(cè)面(圖7中的上側(cè)面))規(guī)定電子束入射表面1in，基片層1c的表面(未與發(fā)光層1b連接的側(cè)面(圖7中的下側(cè)面))規(guī)定熒光出射表面1out。金屬層3形成于發(fā)光層1b的電子束入射表面1in上，熒光出射表面1out通過(guò)粘接層AD1與光波導(dǎo)2連接。
另外，這樣化合物半導(dǎo)體基片1為GaAsP的場(chǎng)合，光電倍增管10的光電陰極10d的材料最好為多堿。
在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，電子束檢測(cè)器100也能得到充分的響應(yīng)特性。
(變更例1)并且，與實(shí)施例1中的變更例2一樣，也可以在化合物半導(dǎo)體基片1上不形成金屬層3。在這種場(chǎng)合，發(fā)光層1b的電子束入射表面1in露出。這樣未形成金屬層3的場(chǎng)合，提高化合物半導(dǎo)體基片1的表層(含有發(fā)光層1b的表面1in的表層或者整個(gè)發(fā)光層1b)的載流子濃度時(shí)，能夠抑制化合物半導(dǎo)體基片1中的電荷蓄積。這里，圖8示出GaAsP的載流子濃度(cm-3)和電阻率(Ωcm)之間的關(guān)系。由圖清楚知道，即使在GaAsP中，載流子濃度在1×1019cm-3以上時(shí)，電阻率也能降至能夠達(dá)成所要的導(dǎo)通狀態(tài)的程度。因此，最好使載流子濃度大于1×1019cm-3。
(變更例2)
上述說(shuō)明中，發(fā)光層1b上未設(shè)被覆層1a。但是，與實(shí)施例1一樣，也可以在GaAsP發(fā)光層1b上，設(shè)置由與基片1c同樣材料的化合物半導(dǎo)體AlGaAsP形成的被覆層1a。
(變更例3)另外，化合物半導(dǎo)體基片1的發(fā)光層1b，除上述①GaAs與②GaAsP外，也可以由其它各種化合物半導(dǎo)體形成。這里，發(fā)光層1b，除了①GaAs和②GaAsP以外，最好由III-V族化合物半導(dǎo)體，例如③GaN、④GaAlN、⑤GaInN或II-VI族化合物半導(dǎo)體，例如，⑥ZnS或⑦ZnSe形成。另外，這些化合物半導(dǎo)體，均為按照電子束的入射產(chǎn)生熒光的單晶體，其發(fā)光波長(zhǎng)分別為③360nm、④360nm以下、⑤360nm～620nm、⑥350nm、⑦480nm。
因此，發(fā)光層1b，最好由①GaAs、②GaAsP、③GaN、④GaAlN、⑤GaInN、⑥ZnS以及⑦ZnSe構(gòu)成的組中至少一種材料形成。
這里，不管發(fā)光層1b由上述何種材料形成，化合物半導(dǎo)體基片1至少可以包括發(fā)光層1b和基片層1c，基片層1c可以與光波導(dǎo)2連接。另外，發(fā)光層1b上可以設(shè)置被覆層1a和金屬層3，也可以不設(shè)。并且，也可以在發(fā)光層1b上直接設(shè)置金屬層3。另一方面，發(fā)光層1b上未設(shè)被覆層1a或金屬層3的場(chǎng)合，調(diào)整發(fā)光層1b的至少包含電子束入射表面1in的表層或其整體的載流子濃度，使之大于預(yù)定的載流子濃度(例如，1×1019cm-3)，如能使其電阻率降至達(dá)成所需導(dǎo)通狀態(tài)的程度時(shí)，就能夠抑制化合物半導(dǎo)體基片1的電荷增加，這樣是很理想的。
另外，化合物半導(dǎo)體基片1的發(fā)光層1b為上述③～⑦的任意材料時(shí)，光電陰極10d的材料最好為雙堿。
實(shí)施例3圖9是實(shí)施例3的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100和實(shí)施例1的不同之處只在于本實(shí)施例中，粘接層AD1并不是兩層結(jié)構(gòu)，而是由熒光透過(guò)性的粘接劑(樹脂)構(gòu)成的單層結(jié)構(gòu)。這種單層結(jié)構(gòu)的粘接層AD1，粘接化合物半導(dǎo)體基片1和光波導(dǎo)2。在這種結(jié)構(gòu)中，也能以足夠的強(qiáng)度連接化合物半導(dǎo)體基片1和光波導(dǎo)2，并可得到充分的響應(yīng)特性。
實(shí)施例4圖10是實(shí)施例4的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。本實(shí)相關(guān)的電子束檢測(cè)器100和實(shí)施例3的不同之處只在于本實(shí)施例中，并未隔著光波導(dǎo)2，粘接層AD1粘接化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10。在這種結(jié)構(gòu)中，也能以足夠的強(qiáng)度連接化合物半導(dǎo)體基片1和光電倍增管10，并且，可得到充分的響應(yīng)特性。
實(shí)施例5圖11是實(shí)施例5的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100和實(shí)施例1的不同之處只在于本實(shí)施例中，光波導(dǎo)2的光行走方向(電子束檢測(cè)器100的軸向)的長(zhǎng)度大于光電倍增管10的管長(zhǎng)。在這種結(jié)構(gòu)中，也能夠得到充分的響應(yīng)特性。
實(shí)施例6圖12是實(shí)施例6的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100和實(shí)施例1的不同之處只在于本實(shí)施例中，在金屬層3相對(duì)的位置上附加微細(xì)通道板5。
這里，微細(xì)通道板5具有其內(nèi)壁上形成二次電子放出材料的多個(gè)玻璃管束縛而成的圓盤形結(jié)構(gòu)(未作圖示)，設(shè)有電子入射表面5in和電子出射表面5out。具有這種結(jié)構(gòu)的微細(xì)通道板5，其電子出射表面5out以預(yù)定的距離與金屬層3隔離，但是對(duì)著金屬層3而設(shè)置。
更詳細(xì)地說(shuō)，在微細(xì)通道板5的電子入射表面5in的周圍形成入射電極52。并且，在微細(xì)通道板5的電子出射表面5out的周圍形成出射電極54。經(jīng)由這些成對(duì)的電極52、54，在各玻璃管的兩端施加預(yù)定的電壓。
并且，本實(shí)施例中，金屬層施加用電極30，在光波導(dǎo)2的上端周圍形成。該金屬層施加用電極30連接在金屬層3上。并且，絕緣的圓筒狀支撐構(gòu)件56，布置在電子束檢測(cè)器100的軸向上部位置，以將金屬層3、化合物半導(dǎo)體基片1以及光波導(dǎo)2的上端圍住。支撐構(gòu)件56，其下端安裝于金屬層施加用電極30的端部，其上端安裝于電極52與電極54的端部。依據(jù)這種結(jié)構(gòu)，微細(xì)通道板5經(jīng)由支撐構(gòu)件56被保持面對(duì)著光波導(dǎo)2。再有，如果使支撐構(gòu)件56對(duì)金屬層施加用電極30可自由拆裝地安裝，就能將微細(xì)通道板5對(duì)光波導(dǎo)2可自由拆裝地安裝。
具有上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，進(jìn)行如下操作。
入射電極52、出射電極54與金屬層施加用電極30，按此順序由低電位依次成為高電位，并施加電壓，使得在這些電極間產(chǎn)生適當(dāng)?shù)碾娢徊睢＠?，施加電壓，使得微?xì)通道板5的電子入射表面5in和電子出射表面5out之間有500～900伏的電位差，并且，電子出射表面5out和金屬層3之間有5～10千伏的電位差。電子束從微細(xì)通道板5的電子入射表面5in入射到玻璃管內(nèi)部時(shí)，放大的多數(shù)電子由出射表面5out放出。該電子隨著微細(xì)通道板5的輸出端5out和金屬層3之間的電位差，被拉近金屬層3，經(jīng)金屬層3入射到化合物半導(dǎo)體基片1。
在這種結(jié)構(gòu)中，也能得到充分的響應(yīng)特性。并且，依據(jù)本實(shí)施例，即使想要檢測(cè)的電子束很微弱，也能通過(guò)微細(xì)通道板5加以倍增，因此，能夠進(jìn)行檢測(cè)。
并且，即使入射到微細(xì)通道板5的不是電子束而是離子，微細(xì)通道板5也能生成并放大與該離子的量相應(yīng)的二次電子。將該二次電子，由后層的化合物半導(dǎo)體基片1變換為熒光，進(jìn)而由光電倍增管10進(jìn)行檢測(cè)，從而也能進(jìn)行離子的檢測(cè)。因此，本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100，也能作為離子檢測(cè)器使用。
另外，上述說(shuō)明中，為倍增電子而設(shè)置了微細(xì)通道板5，但也可以設(shè)置其它電子倍增裝置來(lái)代替微細(xì)通道板5。
實(shí)施例7圖13是實(shí)施例7的電子束檢測(cè)器100的縱向剖面圖。本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100和實(shí)施例4的不同之處只在于本實(shí)施例中，取代光電倍增管10而使用雪崩光電二極管器件6作為光檢測(cè)器。
雪崩光電二極管器件6設(shè)有容器，由外殼61、將外殼61的頂部開口封閉的光入射窗(光輸入面板)62以及將外殼61的底部開口封閉的管座板63構(gòu)成。光入射窗62的外側(cè)面規(guī)定光入射面I。雪崩光電二極管64設(shè)置在容器內(nèi)的管座板63上，使得光入射面64a與光入射窗62相對(duì)。雪崩光電二極管64中，例如包含p+層640、p層642以及n+層644，n+層644的外側(cè)面規(guī)定光入射面64a。多個(gè)管腳65可設(shè)置得穿過(guò)管座板63，使得雪崩光電二極管64內(nèi)的pn結(jié)上施加逆向偏壓。光入射窗62由粘接層AD1粘接在化合物半導(dǎo)體基片1上。
這種結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100中，電子束經(jīng)由金屬層3，入射到化合物半導(dǎo)體基片1時(shí)，產(chǎn)生熒光。熒光通過(guò)雪崩光電二極管器件6的光入射窗62，入射到雪崩光電二極管64。結(jié)果，在雪崩光電二極管64內(nèi)，生成電子-空穴對(duì)，它們被雪崩倍增。被雪崩倍增的輸出電流作為表示電子束入射量的信號(hào)，經(jīng)由管腳65在外部被取出。由于雪崩光電二極管64也有充分高的響應(yīng)特性，本實(shí)施例的電子束檢測(cè)器100因此具有充分高的響應(yīng)特性。
另外，雪崩光電二極管64并不只限于上述結(jié)構(gòu)，任意結(jié)構(gòu)的雪崩光電二極管均可被采用。
并且，實(shí)施例1至實(shí)施3、實(shí)施例5以及實(shí)施例6中，也與本實(shí)施例一樣，可以用雪崩光電二極管器件6來(lái)代替光電倍增管10。
(變更例)雪崩光電二極管64，其光入射面64a越小響應(yīng)特性越好，大面積光入射面64a的雪崩光電二極管64，其響應(yīng)特性會(huì)下降。
因此，如圖14所示，雪崩光電二極管器件6，最好使用光入射面64a面積較小，因此，光入射窗62較小的雪崩光電二極管。在這種情況下，可以使用面積比光入射窗62大很多的化合物半導(dǎo)體基片1，通過(guò)縮小熒光的輸出面，同時(shí)經(jīng)由導(dǎo)入的光波導(dǎo)2來(lái)連接化合物半導(dǎo)體基片1和雪崩光電二極管器件6。另外，光波導(dǎo)2如實(shí)施例1，由粘接層AD1、AD2來(lái)與化合物半導(dǎo)體基片1和雪崩光電二極管器件6粘接。例如，雪崩光電二極管器件6使用光入射窗62的面積約為1mm直徑的雪崩光電二極管，化合物半導(dǎo)體基片1使用約為50mm(2英寸)直徑的化合物半導(dǎo)體基片。然后，光波導(dǎo)2使用光輸出端2out的面積小于該光輸入端2in的面積的圓錐形的玻璃板，連接化合物半導(dǎo)體基片1和雪崩光電二極管器件6。依據(jù)本變更例，能采用小面積雪崩光電二極管器件6達(dá)成高響應(yīng)特性，同時(shí)能夠一次檢測(cè)入射大面積化合物半導(dǎo)體基片1上的大量電子。因此，能夠進(jìn)行高精度檢測(cè)。
另外，本實(shí)施例與該變更例中，含有雪崩光電二極管64的雪崩光電二極管器件6的輸入窗62和化合物半導(dǎo)體基片1相連接。但是，也可以將雪崩光電二極管64不設(shè)在外殼61內(nèi)，而將雪崩光電二極管64的光入射面64a，直接地或者通過(guò)光波導(dǎo)2連接到化合物半導(dǎo)體基片1上。
如上述說(shuō)明，上述的任意實(shí)施例的電子束檢測(cè)器，均能將受電子束入射而產(chǎn)生壽命短的熒光的化合物半導(dǎo)體基片與光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)上耦合，將它們合為一體，因此能夠得到充分的響應(yīng)特性。因此，對(duì)于掃描型電子束顯微鏡或質(zhì)量分析裝置、離子檢測(cè)器特別有效。
本發(fā)明的電子束檢測(cè)器、掃描型電子顯微鏡、質(zhì)量分析裝置以及離子檢測(cè)器，并不限于上述的實(shí)施例，在專利權(quán)利要求范圍內(nèi)記載的范圍上可以有各種變形或改良。
例如，上述實(shí)施例3至實(shí)施例7的任意實(shí)施方案中，與實(shí)施例1的變更例1一樣，化合物半導(dǎo)體基片1可以采用未形成被覆層1a的化合物半導(dǎo)體基片。或者，與實(shí)施例1的變更例2一樣，可以不設(shè)被覆層1a和金屬層3，代之以提高發(fā)光層1b的、至少表層的載流子濃度。另外，在上述實(shí)施例6中均不設(shè)被覆層1a或金屬層3的場(chǎng)合，微細(xì)通道板5與發(fā)光層1b相互面對(duì)。并且，在發(fā)光層1b的至少表層的載流子濃度提高的場(chǎng)合，可將金屬層施加用電極30至少連接到發(fā)光層1b的表層上。
并且，上述實(shí)施例3至實(shí)施例7的任意一個(gè)中，作為化合物半導(dǎo)體基片1，如實(shí)施例2，可以采用在由AlGaAsP形成的基片層1c上形成由GaAsP形成的發(fā)光層1b而未形成被覆層1a的化合物半導(dǎo)體基片。并且，這種情況下，與實(shí)施例2的變更例1一樣，不設(shè)金屬層3，而代之以提高發(fā)光層1b、至少其表層的載流子濃度。反之，與實(shí)施例2的變更例2一樣，可以設(shè)置被覆層1a和金屬層3。再有，與實(shí)施例2的變更例3一樣，發(fā)光層1b可以由GaAs或GaAsP以外的化合物半導(dǎo)體，例如，上述化合物半導(dǎo)體③～⑦形成。
化合物半導(dǎo)體基片1，可以由上述以外的其它各種化合物半導(dǎo)體形成，并且，該結(jié)構(gòu)也并不限于上述結(jié)構(gòu)。凡能夠受電子束的入射而產(chǎn)生熒光的化合物半導(dǎo)體基片，均可采用。并且，被覆層1a由能夠改變載流子濃度的材料制作的場(chǎng)合，可以在被覆層1a上不設(shè)金屬層3。在這種場(chǎng)合，被覆層1a露出面規(guī)定電子束入射表面1in。調(diào)整被覆層1a的載流子濃度，使電荷增加得以抑制即可。再有，在被覆層1a、發(fā)光層1b與基片層1c全部由可使載流子濃度改變的材料制作的場(chǎng)合，也可以在被覆層1a上不設(shè)金屬層3。在這種場(chǎng)合，可以調(diào)整被覆層1a的載流子濃度、被覆層1a與發(fā)光層1b的載流子濃度或者全部層1a～1c即整個(gè)化合物半導(dǎo)體基片1的載流子濃度，使電荷增加得以抑制。
光檢測(cè)器并不限于光電倍增管10或雪崩光電二極管器件6，可以采用其它各種類型的光檢測(cè)器。
光波導(dǎo)2可以采用玻璃板外的能夠引導(dǎo)熒光的其它各種類型的光波導(dǎo)。例如，可以采用光纖板(FOP)。在實(shí)施例7的變更例的場(chǎng)合，可以采用圓錐形的光纖板作為光波導(dǎo)2。
并且，代替光波導(dǎo)2，可以使用其它各種類型的能夠引導(dǎo)熒光的光學(xué)構(gòu)件，將化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器在光學(xué)上耦合并在物理上連接成為一體。例如，可以通過(guò)透鏡連接化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器，使得從化合物半導(dǎo)體基片1的熒光出射表面1out射出的熒光匯聚到光檢測(cè)器的光入對(duì)面I上。
再有，粘接層的結(jié)構(gòu)也并不限于上述結(jié)構(gòu)。凡具有熒光透過(guò)性的、能夠?qū)⒒衔锇雽?dǎo)體基片和光檢測(cè)器光學(xué)上耦合且在物理連接成一體的結(jié)構(gòu)，均可采用。
而且，除了由粘接層或者由粘接層和光波導(dǎo)連接化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器外，也可以用其它各種結(jié)構(gòu)來(lái)化合物半導(dǎo)體基片和光檢測(cè)器在光學(xué)上耦合并在物理上連接成一體。
在掃描型電子顯微鏡200中，電子束掃描部分220并不限于電子槍和偏向板的組合，只要能用以掃描電子束，可以為任意結(jié)構(gòu)。并且，電子束檢測(cè)器，在真空室內(nèi)，可布置在能夠接受來(lái)自樣品的二次電子的任意位置上。在控制裝置230上，可以不連接監(jiān)視器240而連接打印機(jī)等任意的輸出裝置。掃描型電子顯微鏡，可以含有至少包含電子束掃描部分和電子束檢測(cè)器的真空室。將這種掃描型電子顯微鏡連接在通用的控制裝置或輸出裝置上使用時(shí)，自由度更高，且簡(jiǎn)便易用。
在質(zhì)量分析裝置300中，倍增電極部分340對(duì)應(yīng)于想要分析的樣品設(shè)置，可以只設(shè)置第一倍增電極DY1或者第二倍增電極DY2。并且，倍增電極部分340的結(jié)構(gòu)也可以為任意的結(jié)構(gòu)。例如，倍增電極部分340，可以含有按照離子的入射放出電子的任意類型的離子-電子變換裝置，也可以不設(shè)倍增電極。并且，電子束檢測(cè)器，在真空室內(nèi)，可以布置在能夠接受來(lái)自倍增電極的二次電子的任意位置上。在控制裝置350上，可以不連接監(jiān)視器360而連接打印機(jī)等任意的輸出裝置。質(zhì)量分析裝置，至少可以設(shè)有包含離子發(fā)生部分、分離部分、倍增電極部分以及電子束檢測(cè)器的真空室。將質(zhì)量分析裝置連接通用的控制裝置或輸出裝置使用時(shí)，自由度更高，且簡(jiǎn)便易用。
離子檢測(cè)器中，可在化合物半導(dǎo)體基片的前一層上設(shè)置受離子入射而放出電子的任意的離子-電子變換裝置，取代微細(xì)通道板。
如上述說(shuō)明，依據(jù)本發(fā)明的電子束檢測(cè)器，能夠得到充分的響應(yīng)特性，應(yīng)用該電子束檢測(cè)器的本發(fā)明的掃描型電子束顯微鏡、質(zhì)量分析裝置以及離子檢測(cè)器，能夠高精度進(jìn)行所需的操作。
工業(yè)上的利用可能性與本發(fā)明相關(guān)的電子束檢測(cè)器、掃描型電子顯微鏡、質(zhì)量分析裝置以及離子檢測(cè)器，廣泛用于半導(dǎo)體檢查領(lǐng)域或物質(zhì)分析領(lǐng)域等，用于檢查固體、氣體、離子等各種物質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種電子束檢測(cè)器，其特征在于，其中設(shè)有含有電子束入射表面和熒光出射表面，將入射到所述電子束入射表面的電子變換為熒光，并從所述熒光出射表面射出所述熒光的化合物半導(dǎo)體基片，光檢測(cè)器，以及將所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面與所述光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)耦合，將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器物理連接，從而將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器連為一體的連接部分；所述連接部分，向所述光檢測(cè)器引導(dǎo)所述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光，所述光檢測(cè)器檢測(cè)所述熒光。
2.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于，所述化合物半導(dǎo)體基片中有化合物半導(dǎo)體基片層，以及在所述化合物半導(dǎo)體基片層上形成的、將入射的電子變換為熒光的化合物半導(dǎo)體發(fā)光層。
3.如權(quán)利要求2所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光層，由GaAs、GaAsP、GaN、GaAlN、GaInN、ZnS以及ZnSe構(gòu)成的組中的至少一種材料形成。
4.如權(quán)利要求2所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光層由GaAsP層構(gòu)成，所述化合物半導(dǎo)體基片層由AlGaAsP層構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求2所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述化合物半導(dǎo)體發(fā)光層由GaAs層構(gòu)成，所述化合物半導(dǎo)體基片層由AlGaAs層構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求2所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述化合物半導(dǎo)體基片層含有所述熒光出射表面，所述熒光出射表面通過(guò)所述連接部分連接在所述光檢測(cè)器上。
7.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于在所述化合物半導(dǎo)體基片的所述電子束入射表面上設(shè)有金屬層。
8.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述化合物半導(dǎo)體基片的所述電子束入射表面露出，所述電子束入射表面的載流子濃度不低于1×1019cm-3。
9.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述連接部分由熒光透過(guò)性的粘接劑層形成。
10.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述連接部分由熒光透過(guò)性材料形成的光學(xué)構(gòu)件構(gòu)成，且所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面安裝于所述光學(xué)構(gòu)件的一個(gè)端面，所述光學(xué)構(gòu)件的另一端面裝于所述光檢測(cè)器的所述光入射面。
11.如權(quán)利要求10所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于，所述光學(xué)構(gòu)件為玻璃，所述連接部分中還設(shè)有所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面上形成的SiN層，以及在所述SiN層上形成的SiO2層；所述SiO2層和所述玻璃熔接。
12.如權(quán)利要求11所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述連接部分中還包括，連接所述玻璃和所述光檢測(cè)器的所述光入射面的熒光透過(guò)性的粘接劑層。
13.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于還包括在所述化合物半導(dǎo)體基片的所述電子束入射表面所相對(duì)的位置上設(shè)置的電子倍增部分，由所述電子倍增部分倍增的電子束入射到所述電子束入射表面。
14.如權(quán)利要求13所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述電子倍增部分為微細(xì)通道板。
15.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述光檢測(cè)器由光電倍增管構(gòu)成，所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面通過(guò)所述連接部分與所述光電倍增管的光入射窗連接。
16.如權(quán)利要求15所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述光電倍增管含有與所述光入射窗共同形成真空區(qū)的室壁，在所述光入射窗的里面且在所述真空區(qū)內(nèi)部形成的光電陰極，在所述真空區(qū)內(nèi)部形成的電子倍增部分，以及陽(yáng)極；所述光電陰極，受到來(lái)自所述化合物半導(dǎo)體基片的熒光入射而生成電子，所述電子倍增部分倍增所述電子，所述陽(yáng)極收集經(jīng)倍增的電子。
17.如權(quán)利要求16所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述電子倍增部分設(shè)有經(jīng)疊層的多層倍增電極。
18.如權(quán)利要求1所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述光檢測(cè)器中設(shè)有雪崩光電二極管；所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面，經(jīng)所述連接部分與所述光檢測(cè)器的光入射面連接。
19.如權(quán)利要求18所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述光檢測(cè)器的所述光入射面小于所述化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面，所述連接部分在縮小其輸出面的同時(shí)，將熒光導(dǎo)向所述光檢測(cè)器的所述光入射面。
20.如權(quán)利要求19所述的電子束檢測(cè)器，其特征在于所述連接部分，由設(shè)有連接在所述化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面的熒光輸入面和連接在所述光檢測(cè)器的所述光入射面的熒光輸出面的光波導(dǎo)構(gòu)成，所述熒光輸出面小于所述熒光輸入面。
21.一種掃描型電子顯微鏡，其特征在于其中設(shè)有構(gòu)成真空室的室壁；用電子束掃描布置在所述真空室內(nèi)的樣品表面的電子束掃描部分；以及電子束檢測(cè)器，其中設(shè)有含有電子束入射表面和熒光出射表面，將入射到所述電子束入射表面的電子變換為熒光，并從所述熒光出射表面射出所述熒光的化合物半導(dǎo)體基片；光檢測(cè)器；以及將所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面與所述光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)耦合，將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器物理連接，從而將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器連為一體的連接部分；所述連接部分，將所述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光導(dǎo)向所述光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器檢測(cè)所述熒光；所述電子束檢測(cè)器安裝在所述室壁上，至少使得所述化合物半導(dǎo)體基片的所述電子束入射表面位于所述真空室內(nèi)；所述電子掃描部分用電子束掃描所述樣品表面，使所述樣品上產(chǎn)生二次電子，通過(guò)在所述化合物半導(dǎo)體基片上施加預(yù)定電壓，所述二次電子被導(dǎo)向所述電子束檢測(cè)器，由所述電子束檢測(cè)器檢測(cè)。
22.如權(quán)利要求21所述的掃描型電子顯微鏡，其特征在于，還設(shè)有在所述電子束檢測(cè)器的所述化合物半導(dǎo)體基片上施加所述預(yù)定電壓的電壓施加裝置，控制部分，以及輸出部分；通過(guò)所述電壓施加裝置對(duì)所述化合物半導(dǎo)體基片施加所述預(yù)定電壓，將所述樣品中產(chǎn)生的二次電子導(dǎo)向所述電子束檢測(cè)器；所述控制部分，通過(guò)一邊將所述電子束的掃描位置與所述電子束檢測(cè)器的輸出相對(duì)應(yīng)、一邊控制所述輸出部分，輸出所述樣品的像。
23.一種質(zhì)量分析裝置，其特征在于其中設(shè)有構(gòu)成真空室的室壁，設(shè)于所述真空室內(nèi)的、基于樣品產(chǎn)生離子的離子發(fā)生部分，設(shè)于所述真空室內(nèi)的、將所述產(chǎn)生的離子按質(zhì)量進(jìn)行分離的分離部分，設(shè)于所述真空室內(nèi)的、被所述分離部分分離的離子照射而生成電子的離子-電子變換部分；以及電子束檢測(cè)器，其中包括含有電子束入射表面和熒光出射表面，將入射到所述電子束入射表面的電子變換為熒光，并從所述熒光出射表面射出所述熒光的化合物半導(dǎo)體基片；光檢測(cè)器；以及將所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面與所述光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)耦合，將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器物理連接，從而將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器連為一體的連接部分；所述連接部分，將所述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光導(dǎo)向所述光檢測(cè)器引導(dǎo)，所述光檢測(cè)器檢測(cè)所述熒光；所述電子束檢測(cè)器安裝在所述室壁上，至少使所述化合物半導(dǎo)體基片的所述電子束入射表面位于所述真空室內(nèi)；受到向所述離子-電子變換部分的離子照射，所述離子-電子變換部分產(chǎn)生二次電子，通過(guò)在所述化合物半導(dǎo)體基片上施加預(yù)定的電壓，所述二次電子被導(dǎo)向所述電子束檢測(cè)器，由所述電子束檢測(cè)器檢測(cè)。
24.如權(quán)利要求23所述的質(zhì)量分析裝置，其特征在于還設(shè)有，在所述電子束檢測(cè)器的所述化合物半導(dǎo)體基片上施加所述預(yù)定電壓的電壓施加裝置，控制部分，以及輸出部分，通過(guò)所述電壓施加部分在所述對(duì)化合物半導(dǎo)體基片上施加所述預(yù)定電壓，將所述離子-電子變換部分中產(chǎn)生的二次電子導(dǎo)向所述電子束檢測(cè)器；所述控制部分，通過(guò)一邊將所述分離部分的分離操作和所述電子束檢測(cè)器的輸出相對(duì)應(yīng)一邊控制所述輸出部分，輸出所述樣品的質(zhì)量分析結(jié)果。
25.一種離子檢測(cè)器，其特征在于設(shè)有電子束檢測(cè)器和微細(xì)通道板，所述電子束檢測(cè)器中包括含有電子束入射表面和熒光出射表面，將入射到所述電子束入射表面的電子變換為熒光，并從所述熒光出射表面射出所述熒光的化合物半導(dǎo)體基片；光檢測(cè)器；以及將所述化合物半導(dǎo)體基片的所述熒光出射表面與所述光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)耦合，將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器物理連接，從而將所述化合物半導(dǎo)體基片與所述光檢測(cè)器連為一體的連接部分；所述連接部分，將所述化合物半導(dǎo)體基片受電子束的入射而產(chǎn)生的熒光導(dǎo)向所述光檢測(cè)器，所述光檢測(cè)器檢測(cè)所述熒光；所述微細(xì)通道板，設(shè)于跟所述電子束檢測(cè)器的所述化合物半導(dǎo)體基片的所述電子束入射表面相對(duì)的位置；所述微細(xì)通道板受入射的離子照射而產(chǎn)生二次電子，所產(chǎn)生的二次電子入射到所述電子束檢測(cè)器的所述電子束入射表面。
全文摘要
在電子束檢測(cè)器中，通過(guò)光波導(dǎo)將化合物半導(dǎo)體基片的熒光出射表面與光檢測(cè)器的光入射面光學(xué)耦合，并將化合物半導(dǎo)體基片與光檢測(cè)器物理連接，從而將化合物半導(dǎo)體基片與光檢測(cè)器連為一體。將入射到化合物半導(dǎo)體基片的電子變換為熒光時(shí)，光波導(dǎo)將該熒光導(dǎo)向光檢測(cè)器，通過(guò)光檢測(cè)器檢測(cè)熒光來(lái)檢測(cè)入射的電子束。
文檔編號(hào)H01J29/38GK1489704SQ02804285
公開日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2002年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月31日
發(fā)明者近藤稔, 永井俊光, 木船淳, 光 申請(qǐng)人:濱松光子學(xué)株式會(huì)社