特許 7218437 荷電粒子線装置用シンチレータおよび荷電粒子線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-27

(45)【発行日】2023-02-06

(54)【発明の名称】荷電粒子線装置用シンチレータおよび荷電粒子線装置

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/244 20060101AFI20230130BHJP

   H01J 49/02 20060101ALI20230130BHJP

【ＦＩ】

H01J37/244

H01J49/02 500

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021530422

(86)(22)【出願日】2019-07-10

(86)【国際出願番号】 JP2019027312

(87)【国際公開番号】W WO2021005743

(87)【国際公開日】2021-01-14

【審査請求日】2021-11-30

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】高橋 恵理

(72)【発明者】

【氏名】今村 伸

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 誠

(72)【発明者】

【氏名】水谷 俊介

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１３５０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１０８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１９６５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｊ ３７／２４４

Ｈ０１Ｊ ４９／０６

Ｇ０１Ｔ １／２０

Ｃ０９Ｋ １１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、前記基材の表面に設けられたバッファ層と、前記バッファ 層の表面に設けられた発光層および障壁層の積層体と、前記積層体の表面に設けられた導電層と、を有し、
前記発光層はＩｎＧａＮを含み、前記障壁層はＧａＮを含み、
前記発光層の厚さａと、前記障壁層の厚さｂとの比ｂ／ａが、１１以上２０以下であり、
前記障壁層の厚さｂが３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項2】

前記障壁層はＳｉを含み、前記Ｓｉの濃度のオーダーが１０ ^１６ ｃｍ ^－３ 以上１０ ^１９ ｃｍ ^－３ 以下であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項3】

前記障壁層はＳｉを含み、前記Ｓｉの濃度のオーダーが１０ ^１７ ｃｍ^－３以上１０ ^１８ ｃｍ^－３以下であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項4】

前記発光層はＳｉを含み、前記Ｓｉの濃度のオーダーが１０^１６ｃｍ^－３未満であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項5】

前記発光層と前記障壁層とが交互に積層された積層体を有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項6】

前記積層体の厚さが２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項7】

前記発光層と前記障壁層の層数が、それぞれ、５以上２５以下であることを特徴とする請求項６に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項8】

前記導電層がＡｌであることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項9】

前記バッファ層がＧａＮを含むことを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項10】

前記バッファ層の厚さが５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線装置用シンチレータ。

【請求項11】

分析対象物に電子線を照射する電子源と、前記分析対象物に前記電子線が照射された際に放出される２次粒子を検出する２次粒子検出器と、を備え、
前記２次粒子検出器が、請求項１に記載の前記荷電粒子線装置用シンチレータを有することを特徴とする荷電粒子線装置。

【請求項12】

前記荷電粒子線装置用シンチレータが、前記２次粒子が放出される前記分析対象物の直上に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の荷電粒子線装置。

【請求項13】

前記荷電粒子線装置が、電子顕微鏡装置または質量分析装置であることを特徴とする請求項１１に記載の荷電粒子線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、荷電粒子線装置用シンチレータおよび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設けられている。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。あるいは、電子の軌道上に検出器を設け、ポスト電圧を印加せずシンチレータに電子を入射させる方法も考えられる。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、ＧａＩｎＮとＧａＮを含む層が積層された量子井戸構造を含む発光部を有する荷電粒子検出器および荷電粒子線装置が開示されている。また、特許文献２には、厚さが不均一な井戸層と厚さが均一な井戸層とからなる量子井戸構造を含むＧａＮ系化合物半導体積層物が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１３５０３９号公報

【文献】特開２００６－３１０８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

量子井戸構造を有するシンチレータにおいては、ＧａＮやＩｎＧａＮ等を含む層を交互に積層させるが、格子定数が異なるため構造に歪みが生じ、発光強度の低下や残光強度の増加が起きる可能性がある。残光が発生すると、主となる発光の検出を阻害するとともに、減衰に時間がかかることから高速での検出が難しくなる。残光は種々の要因により発生するが、波長５５０ｎｍ付近の発光であるイエロールミネッセンスが主要因であると考えられる。

【0006】

特許文献１および２では、量子井戸構造および組成の変更による、応答高速化や発光強度増加を特徴としている。ただし、いずれも量子井戸構造を積層した場合の残光強度の低減について考慮されていない。

【0007】

本発明の目的は、上記事情に鑑み、発光強度増加と残光強度低減を両立する荷電粒子線装置用シンチレータを提供することを目的とする。

【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本発明の荷電粒子線装置用シンチレータの一態様は、基材と、基材の表面に設けられたバッファ層と、バッファ層の表面に設けられた発光層および障壁層の積層体と、積層体が表面に設けられた導電層と、を有する。そして、発光層はＩｎＧａＮを含み、障壁層はＧａＮを含み、発光層の厚さａと、障壁層の厚さｂの比ｂ／ａが、１１以上２０以下であり、障壁層の厚さｂが３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする。

【0009】

また、上記目的を達成するための本発明の荷電粒子線装置の一態様は、被分析対象物に電子線を照射する電子源と、被分析対象物に電子線が照射された際に放出される２次粒子を検出する２次粒子検出器と、を備え、２次粒子検出器が、上述した本発明の荷電粒子線装置用シンチレータを有することを特徴とする。

【0010】

本発明のより具体的な構成は、特許請求の範囲に記載される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、発光強度増加と残光強度低減を両立する荷電粒子線装置用シンチレータを提供できる。

【0012】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の荷電粒子線装置の第１の例を示す断面模式図である。

【図2】本発明の荷電粒子線装置の第２の例を示す断面模式図である。

【図3】本発明の荷電粒子線装置用シンチレータの１例を示す断面模式図である。

【図4】発光層１５の厚さａと障壁層１６の厚さｂの比ｂ／ａと、発光強度、残光強度との関係を示したグラフである。

【図5】障壁層１６のＳｉ濃度と発光強度、残光強度との関係を示したグラフである。

【図6】本発明の荷電粒子線装置の第３の例を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、シンチレータを検出素子とする検出器を設けた荷電粒子線装置について説明する。以下では、荷電粒子線装置として電子顕微鏡、特に走査電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）の例について説明する。

【0015】

まず始めに、検出器を搭載する荷電粒子線装置の構成について説明する。図１は本発明の荷電粒子線装置の第１の例を示す断面模式図である。図１に示すように、荷電粒子線装置（電子顕微鏡）１０ａは、分析対象物（試料）３と、試料３に電子線（１次電子線）２を照射する電子源１と、電子線２が照射された試料３から放出される荷電粒子（２次粒子）４を検出する検出器５とを備える。電子源１は電子光学鏡筒８に収容され、試料３は試料室９に収容される。

【0016】

検出器５は、シンチレータ５０と、ライトガイド５１と、受光素子５２とを有する。２次粒子４は、ポスト電圧を印加して検出器５のシンチレータ５０に引き込まれ、シンチレータ５０で発光が起こる。シンチレータ５０の発光は、ライトガイド５１により導光され、受光素子５２で電気信号に変換される。

【0017】

図２は本発明の荷電粒子線装置の第２の例を示す断面模式図である。図２に示す荷電粒子線装置（電子顕微鏡）１０ｂでは、試料３の直上部に２次粒子検出器５のシンチレータ５０を配置することで、試料３から放出された２次粒子４にポスト電圧を印加せずにシンチレータ５０に入射させることができる。また、シンチレータ５０について、２次粒子４が入射する面を大きくすることで、広い角度範囲で放出された２次粒子４を検出することができる。そのため、２次粒子４として、２次電子よりも量が少ない反射電子についても、高効率での検出が可能となり、高精度での像観察や測定が可能となる。

【0018】

図１の荷電粒子線装置１０ａおよび図２の荷電粒子線装置１０ｂに共通して、シンチレータ５０およびライトガイド５１は、１次電子線２の軌道を阻害しなければ、種々の形状とすることができる。例えば、１次電子線２を中心として円環型とすることが考えられる。シンチレータ５０についてはライトガイド５１の全面を覆う形状としても、一部を覆う形状としても良い。また、受光素子５２の数は１つでも複数でも良く、シンチレータ５０の発光を入力できればどの位置に置いても良い。図１では試料室９外に受光素子５２が配置されているが、試料室９内に置いても良い。

【0019】

受光素子５２は、光電子増倍管や半導体を用いた受光素子等が使用可能である。また、シンチレータ５０からの受光素子５２への光の入力は、図１および図２ではライトガイド５１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。

【0020】

受光素子５２で得られた信号は、電子線照射位置と対応付けて画像に変換し表示する。１次電子線２を試料３に集束して照射するための電子光学系、即ち、偏向器、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８に設置されている。試料３は試料ステージ（図示せず）に載せることで移動可能な状態となっており、試料３と試料ステージは試料室９に配置されている。試料室９は一般的には真空状態に保たれている。また、図示を省略しているが、電子顕微鏡には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、使用者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。

【0021】

この電子顕微鏡は構成の１つの例であり、本発明の荷電粒子線装置は、後述する本発明の荷電粒子線用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、２次粒子４には、透過電子および走査透過電子等も含まれる。また、図１および図２では簡単のために２次粒子検出器５を１つのみ示しているが、反射電子検出用検出器と２次電子検出用検出器等を別々に設けても良いし、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設けていても良い。

【0022】

次に、本発明の荷電粒子線装置用シンチレータ（以下、単に「シンチレータ」とも称する。）５０について説明する。本明細書において、シンチレータとは、荷電粒子線を入射させて発光させる素子を指すものとする。図３は本発明の荷電粒子線装置用シンチレータの１例を示す断面模式図である。

【0023】

図３に示すように、シンチレータ５０は、基材１３と、バッファ層１４と、発光層１５および障壁層１６の積層体１２と、導電層１７とがこの順で積層された構成を有する。バッファ層１４、積層体１２および導電層１７とでシンチレータ発光部１１を構成している。導電層１７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。

【0024】

シンチレータ５０の材料は、例えば、基材１３をサファイア、バッファ層１４をＧａＮ、発光層１５をＩｎＧａＮ、障壁層１６をＧａＮ、導電層１７をＡｌとすることができる。バッファ層１４、発光層１５および障壁層１６は、気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）によって成膜することができる。上述した材料で構成された積層体１２は、量子井戸構造を有し、高い発光強度を得ることができる。

【0025】

基材１３は、例えば２～４インチφの円盤状であり、バッファ層１４、積層体１２を成長させ、導電層１７を形成した後に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ることができる。基材１３とバッファ層１４の界面は、平面でも凹凸のある構造でも良い。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を用いれば、積層体１２での発光を基材１３側に取り出せる確率が増加し、発光出力を向上させることができる。

【0026】

バッファ層１４の厚さは、５μｍ以上であることが好ましい。バッファ層１４を５μｍ以上にすることで、導電層１７側から入射した２次粒子４が基材１３に到達しないため、基材１３への荷電粒子線の入射による発光を抑制できる。

【0027】

発光層１５と障壁層１６を積層することで、障壁層１６で２次粒子４により発生したキャリア（電子ｅ^－、ホールｈ^＋）が障壁層１６の内部を移動し、発光層１５に到達して再結合した際に発光する。ただし、発光層１５と障壁層１６は組成が異なり格子定数が異なるため、格子定数の差により構造に歪みが生じ、発光強度の低下や残光の主要因であるイエロールミネッセンス強度の増加が起きる可能性がある。

【0028】

一般的には、発光層１５に対して障壁層１６を厚くするため、積層体１２の格子定数は主に障壁層１６によるものとなるが、発光層１５を積層する際に両者の格子定数がずれて歪みが生じるため、結晶性が低下し、残光が増加する原因となる。

【0029】

上述したように、発光層１５と障壁層１６との積層体１２が量子井戸構造を有することで、高い発光強度を得ることができる。しかしながら、格子定数の異なる発光層１５と障壁層１６とを積層しているがゆえに歪みが生じ、結晶性が低下して残光が増加する。本発明者は、鋭意検討の結果、発光層１５の厚さａに応じて障壁層１６の厚さｂを決定することで、歪みの発生を抑制して結晶性の低下を抑制し、残光を低減できることを見出した。本発明は、該知見に基づくものである。

【0030】

発光層１５の厚さａと障壁層１６の厚さｂの関係は、具体的には、ｂ／ａ＝１１以上２５以下とすることが好ましい。ｂ／ａが１１より小さいと、発光層１５で生じた格子定数のずれが障壁層１６で抑制できずに歪みが生じ、残光が増加する可能性がある。また、ｂ／ａが２５より大きいと、障壁層１６を移動するキャリアの発光層１５への到達確率が減少し、発光強度が低下する可能性がある。また、更に発光強度向上と残光強度低下の効果を良く発現させるためには、ｂ／ａは１１以上２０以下であることが望ましい。

【0031】

障壁層１６は、Ｓｉがドープされていることが好ましい。例えば、障壁層１６中のＳｉの濃度のオーダーが１０^１６以上１０^１９cm^－３以下となるよう、Ｓｉをドープすることが好ましい。Ｓｉをドープすると障壁層１６でのキャリアの移動度が向上し、発光層１５への到達確率が増加する。そのため、障壁層１６を厚くした場合でもキャリアの再結合確率を維持し、発光強度を低下させずに残光強度を低下させることができる。

【0032】

ドープするＳｉ濃度のオーダーが１０^１６cm^－３よりも少ないと、障壁層１６を厚くした際にキャリアの移動度が不十分となり、発光強度が低下する可能性がある。また、Ｓｉ濃度のオーダーが１０^１９cm^－３より多いと、Ｓｉドープによる障壁層１６の格子定数変化量が増加し、積層体１２に歪みが生じる可能性がある。さらに、発光強度向上と残光強度低下の効果を良く発現させるためには、障壁層１６のＳｉの濃度は、１０^１７～１０^１８cm^－３のオーダーであることが望ましい。

【0033】

発光層１５においても、キャリアの移動度を向上させるためにＳｉがドープされていても良いが、発光層１５のＳｉ濃度のオーダーは、１０^１６cm^－３以下であることが好ましい。Ｓｉ濃度のオーダーが１０^１６cm^－３のオーダーより多いと、発光層１５と障壁層１６との格子定数の差が大きくなり、積層体１２に歪みが生じ、発光強度の低下や残光強度の増加が起きる可能性がある。

【0034】

発光層１５および障壁層１６のＳｉ濃度については、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）等により測定することができる。

【0035】

障壁層１６の厚さｂは、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることが好ましい。厚さｂが３０ｎｍより薄いと、積層体１２に歪みが生じて発光強度の低下や残光強度の増加が起きる可能性がある。また、厚さｂが１００ｎｍより厚いと、障壁層１６を移動するキャリアの発光層１５への到達確率が減少し、発光強度が低下する可能性がある。

【0036】

発光層１５と障壁層１６は、交互に複数層積層されていることが好ましい。障壁層１６が厚いとキャリアの発生数が増加するが、厚すぎると発光層１５へのキャリアの到達確率が減少し、発光強度が低下する可能性がある。この時、発光層１５と障壁層１６を複数交互に積層することで、それぞれの障壁層１６の厚さを維持したまま、積層体１２に含まれる障壁層１６の総厚を増加できるため、キャリア数の増加とキャリアの発光層１５への到達確率向上を両立することが可能となる。

【0037】

積層体１２の厚さは２００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。積層体１２が２００ｎｍより薄いと、障壁層１６で発生するキャリア数が少ないため発光強度が低くなる。また、積層体１２が１０００ｎｍより厚いと、発光してもバッファ層１４側に光が到達する前に積層体１２内で吸収され、シンチレータからの光取り出し量が減少する可能性がある。

【0038】

発光層１５と障壁層１６の層数は、それぞれ５以上２５以下とすることが好ましい。層数が５より少ないと、積層体１２を厚くすることができず発光強度が低くなる可能性がある。また、層数が２５より多いと、格子定数の異なる層を多数積層することにより歪みが生じ、発光強度の低下や残光強度の増加が起きる可能性がある。更に、積層体１２が厚くなるため、積層体１２内で光が吸収されて光取り出し量が減少する可能性がある。

【0039】

導電層１７の厚さは、４０ｎｍ以上２００ｎｍ以下とすることが好ましい。導電層１７が４０ｎｍより薄いと、２次粒子４が入射する際に帯電する可能性がある。また、導電層１７が２００ｎｍより厚いと、２次粒子４が導電層１７を通過する際にエネルギーを損失し、積層体１２への荷電粒子線の入射量が減少する可能性がある。導電層１７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等を用いることができる。

【0040】

バッファ層１４、発光層１５、障壁層１６、導電層１７の層厚や層数については、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）やＸ線等を用いることにより測定できる。

【0041】

ＬＥＤ（発光ダイオード）の場合、電流注入によりｐ型半導体とｎ型半導体の間にあるｐｎ接合部分でキャリアが再結合し発光するのに対し、図３に示したシンチレータでは、ｎ型構造中で入射した荷電粒子によるキャリアの励起および再結合による発光が起こる。そのため、ｐｎ接合させずに発光させることができる。

【0042】

上記説明のシンチレータでは、シンチレータ内の上下方向（導電層１７から基材１３に向けた方向）だけでなく、左右方向にも光を伝播することができる。そのため、図２のように試料３からの２次粒子４の入射面が大きなシンチレータ５０について、入射面と９０度の角度を付けて設けられた面を有する受光素子５２にライトガイド５１で導光する場合でも、シンチレータ５０の内部を光が伝播することで受光素子５２での光の検出効率を向上させることができる。

【0043】

図４は、発光層１５の厚さａと障壁層１６の厚さｂの比ｂ／ａと、発光強度、残光強度との関係を示したグラフである。図４では、発光強度のピークが４１５ｎｍ付近のシンチレータを用い、３８０～４８０ｎｍの強度を積算した値を発光強度として示してある。また、残光強度については、４１５ｎｍ付近の発光ピーク強度に対する５５０ｎｍのイエロールミネッセンスの強度の比で示した。

【0044】

図４に示すように、ｂ／ａ＝１１～２５において残光強度を十分に減少する（０．０６％以下）ことが分かった。また、この時、発光強度については同程度を維持できていることがわかる。即ち、ｂ／ａを１１～２５とすることで、発光強度の低減を抑制し、かつ、残光強度を低減できることがわかる。

【0045】

図５は、障壁層１６のＳｉ濃度と、発光強度、残光強度との関係を示したグラフである。発光強度および残光強度については、図４と同様の方法で評価した結果を示してある。このグラフより、Ｓｉ濃度のオーダーを１０^１６～１０^１９ｃｍ^－３とすると、残光強度が発光強度に対して０．０６％以下に減少することが分かる。即ち、Ｓｉ濃度を１０^１６～１０^１９ｃｍ^－３のオーダーにすることで、残光強度を低減できることが分かる。

【0046】

上記測定では、発光ピーク波長が４１５ｎｍ付近のシンチレータを用いたが、発光層１５のＩｎ濃度等を変更することで、発光ピーク波長を４５０ｎｍ付近まで長波長化したところ、同様の結果が得られることが分かった。

【0047】

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、本発明の荷電粒子線装置用シンチレータを採用しても良い。

【0048】

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／電荷比を計測するものである。図６は本発明の荷電粒子線装置の第３の例を示す断面模式図である。図６では、荷電粒子線装置１０ｃとして質量分析装置の構成を示している。図６に示す質量分析装置１０ｃは、分析対象である試料をイオン化するイオン化部６０と、イオン化部６０において取り出されたイオンを質量選択する質量分離部６１と、質量分離部６１において質量選択されたイオンを電極に衝突させて荷電粒子に変換するコンバージョンダイノード（変換電極）６２と、コンバージョンダイノード６２で発生した荷電粒子を検出する２次粒子検出器５を有する。

【0049】

イオン化部６０のイオン化の方法として、ＥＳＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、ＡＰＣＩ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）、ＭＡＬＤＩ（Ｍａｔｒｉｘ－Ａｓｓｉｓｉｔｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）およびＡＰＰＩ（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｈｏｔｏ－Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）等がある。また、質量分離部６１には、ＱＭＳ（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）型、Ｉｏｎｔｒａｐ型、時間飛行（Ｔｉｍｅ－Ｏｆ－Ｆｌｉｇｈｔ）型、ＦＴ－ＩＣＲ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｉｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）型、Ｏｒｂｉｔｒａｐ型あるいはそれらの複合型等がある。

【0050】

２次粒子検出器５は、図１および図２に示した２次粒子検出器５と同様の構成を有しており、本発明の荷電粒子線装置用シンチレータ５０を備えている。本発明の荷電粒子線装置用シンチレータ５０を適用することによって、高速かつ高感度分析が可能な質量分析装置１０ｃの提供が可能となる。

【0051】

以上、説明した通り、本発明によれば、発光強度増加と残光強度低減を両立する荷電粒子線装置用シンチレータを提供できることが示された。

【0052】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0053】

上述した本発明の実施形態では、本発明の荷電粒子線装置としてＳＥＭおよび質量分析装置を例にして説明したが、本発明の荷電粒子線装置はこれらに限られるものではない。イオンビームを用いた他の装置への適用も可能である。

【0054】

また、ＳＥＭを用いた場合の用途としても、観察のみでは無く、半導体パターンの計測装置および検査装置等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０ａ，１０ｂ…荷電粒子線装置（電子顕微鏡装置）、１０ｃ…荷電粒子線装置（質量分析装置）、１…電子源、２…１次電子線、３…分析対象物（試料）、４…２次粒子、５…２次粒子検出器、５０…シンチレータ、５１…ライトガイド、５２…受光素子、８…電子光学鏡筒、９…試料室、１１…シンチレータ発光部、１２…発光層と障壁層の積層体、１３…基材、１４…バッファ層、１５…発光層、１６…障壁層、１７…導電層、６０…イオン化部、６１…質量分離部、６２…変換電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】