JP2001176440A - イオンビーム装置およびオージェマイクロプローブ - Google Patents
イオンビーム装置およびオージェマイクロプローブInfo
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスをイオン化するタイプのイオン銃を使用
した場合でも、試料のSIM像を得ることができるイオ
ンビーム装置を提供すること。 【解決手段】 SIM像取得の際、イオンビーム照射手
段13からのイオンビームが点Qに集束されて固定され
る。また、ステージ走査回路34は、イオンビームを試
料上の所定領域で2次元的に走査させるためのステージ
走査信号をステージ制御手段35に送る。ステージ制御
手段35は、そのステージ走査信号に基づいてXYステ
ージ駆動手段36を制御する。そして、イオンビーム照
射により試料から発生した2次電子は2次電子検出器3
2により検出され、検出された信号は、表示手段41の
画像メモリの、ステージ位置に対応した位置に記憶され
る。表示手段41は、画像メモリに記憶した信号を順次
読み出し、ディスプレイ42の所定位置に試料のSIM
像を表示させる。
した場合でも、試料のSIM像を得ることができるイオ
ンビーム装置を提供すること。 【解決手段】 SIM像取得の際、イオンビーム照射手
段13からのイオンビームが点Qに集束されて固定され
る。また、ステージ走査回路34は、イオンビームを試
料上の所定領域で2次元的に走査させるためのステージ
走査信号をステージ制御手段35に送る。ステージ制御
手段35は、そのステージ走査信号に基づいてXYステ
ージ駆動手段36を制御する。そして、イオンビーム照
射により試料から発生した2次電子は2次電子検出器3
2により検出され、検出された信号は、表示手段41の
画像メモリの、ステージ位置に対応した位置に記憶され
る。表示手段41は、画像メモリに記憶した信号を順次
読み出し、ディスプレイ42の所定位置に試料のSIM
像を表示させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ガスをイオン化
してそのイオンを試料に照射し、イオンビーム照射によ
り試料から発生した信号を検出して試料像を得るイオン
ビーム装置およびオージェマイクロプローブに関する。
してそのイオンを試料に照射し、イオンビーム照射によ
り試料から発生した信号を検出して試料像を得るイオン
ビーム装置およびオージェマイクロプローブに関する。
【0002】
【従来の技術】 オージェマイクロプローブは、試料に
電子線を照射し、その電子線照射により試料から発生し
たオージェ電子を検出して、試料の極薄面にどんな元素
がどのような状態で分布しているのかを調べる装置であ
る。
電子線を照射し、その電子線照射により試料から発生し
たオージェ電子を検出して、試料の極薄面にどんな元素
がどのような状態で分布しているのかを調べる装置であ
る。
【0003】このオージェマイクロプローブは、イオン
銃やイオンビーム集束手段やイオンビーム偏向手段を備
えたイオンビーム照射手段を有しており、試料表面をク
リーニングするときや深さ分析を行うときに、イオンビ
ームが試料に照射されて試料がエッチングされる。
銃やイオンビーム集束手段やイオンビーム偏向手段を備
えたイオンビーム照射手段を有しており、試料表面をク
リーニングするときや深さ分析を行うときに、イオンビ
ームが試料に照射されて試料がエッチングされる。
【0004】前記イオンビーム照射手段のイオン銃とし
ては、通常、アルゴンイオン銃が使用され、このイオン
銃は、アルゴン(Ar)ガスをたとえば電子線照射によ
ってイオン化し、生成されたイオンを引出電極によって
イオン銃の外へ取り出す構造となっている。このよう
に、オージェマイクロプローブにおいてアルゴンイオン
銃が使用される理由は、半導体試料のオージェ分析を正
確に行なうためである。
ては、通常、アルゴンイオン銃が使用され、このイオン
銃は、アルゴン(Ar)ガスをたとえば電子線照射によ
ってイオン化し、生成されたイオンを引出電極によって
イオン銃の外へ取り出す構造となっている。このよう
に、オージェマイクロプローブにおいてアルゴンイオン
銃が使用される理由は、半導体試料のオージェ分析を正
確に行なうためである。
【0005】すなわち、現在のところArを含む半導体
はないので、試料のイオンエッチング時に試料にアルゴ
ンイオンが注入されて、その後のオージェ分析において
Arが検出されても、分析者はそのArはイオンエッチ
ングによるものと直ぐに判断できる。
はないので、試料のイオンエッチング時に試料にアルゴ
ンイオンが注入されて、その後のオージェ分析において
Arが検出されても、分析者はそのArはイオンエッチ
ングによるものと直ぐに判断できる。
【0006】また、オージェマイクロプローブは、試料
上で電子線を2次元的に走査させ、その走査によって試
料から発生した2次電子を検出して試料の走査電子顕微
鏡像(SEM像)を得るSEM機能を有している。
上で電子線を2次元的に走査させ、その走査によって試
料から発生した2次電子を検出して試料の走査電子顕微
鏡像(SEM像)を得るSEM機能を有している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】 さて、最近では、上
述したオージェマイクロプローブにおいて、試料上でイ
オンビームを2次元的に走査させ、その走査によって試
料から発生した2次電子を検出して試料の走査イオン顕
微鏡像(SIM像)を得たいという要求が高まってい
る。
述したオージェマイクロプローブにおいて、試料上でイ
オンビームを2次元的に走査させ、その走査によって試
料から発生した2次電子を検出して試料の走査イオン顕
微鏡像(SIM像)を得たいという要求が高まってい
る。
【0008】このSIM像と前記SEM像の像の持つ情
報は異なり、分析者はそれらの像から、電子とイオン照
射での2次電子効率の原子番号依存性の違いや、2次電
子効率の仕事関数依存性の違いなどを知ることができ
る。
報は異なり、分析者はそれらの像から、電子とイオン照
射での2次電子効率の原子番号依存性の違いや、2次電
子効率の仕事関数依存性の違いなどを知ることができ
る。
【0009】しかしながら、上述したアルゴンイオン銃
のイオンソースは大きいので、いくら前記集束手段でイ
オンビームを絞っても、試料上におけるビーム径は0.
1mm程度と大きい。
のイオンソースは大きいので、いくら前記集束手段でイ
オンビームを絞っても、試料上におけるビーム径は0.
1mm程度と大きい。
【0010】このため、試料をSIM像として観察する
ためには、イオンビームの試料上での走査幅を10mm
程度にしなければならない。しかし、前記偏向手段は、
イオンビームをこのように広い範囲にわたって精度良く
偏向させることはできない。
ためには、イオンビームの試料上での走査幅を10mm
程度にしなければならない。しかし、前記偏向手段は、
イオンビームをこのように広い範囲にわたって精度良く
偏向させることはできない。
【0011】したがって、現在のところ、上述したアル
ゴンイオン銃を備えたオージェマイクロプローブにおい
ては、SIM像は得られていない。
ゴンイオン銃を備えたオージェマイクロプローブにおい
ては、SIM像は得られていない。
【0012】なお、アルゴンイオン銃の代わりに、針に
付着させた液体ガリウムを電界放射作用によってイオン
化させてイオンを引き出す液体金属イオン銃を使用すれ
ば、この液体金属イオン銃のイオンソースは非常に小さ
いので、試料上におけるビーム径を100nm程度にで
きる。このため、試料をSIM像として観察するには、
イオンビームの試料上での走査幅は100μm程度でよ
く、前記偏向手段はこのようなビーム偏向を精度良く行
うことができるので、この場合には良好なSIM像が得
られる。
付着させた液体ガリウムを電界放射作用によってイオン
化させてイオンを引き出す液体金属イオン銃を使用すれ
ば、この液体金属イオン銃のイオンソースは非常に小さ
いので、試料上におけるビーム径を100nm程度にで
きる。このため、試料をSIM像として観察するには、
イオンビームの試料上での走査幅は100μm程度でよ
く、前記偏向手段はこのようなビーム偏向を精度良く行
うことができるので、この場合には良好なSIM像が得
られる。
【0013】しかし、半導体試料はガリウム(Ga)を
含んでおり、また、試料のイオンエッチング時にイオン
銃で発生したガリウムイオンが試料に注入される。この
ため、イオンエッチング後のオージェ分析においてGa
が検出されると、そのGaがもともと試料中に含まれて
いたものか、それともイオンエッチングによるものかが
判断できず、半導体試料中にもともと含まれるGaの真
の分析結果を得ることができない。
含んでおり、また、試料のイオンエッチング時にイオン
銃で発生したガリウムイオンが試料に注入される。この
ため、イオンエッチング後のオージェ分析においてGa
が検出されると、そのGaがもともと試料中に含まれて
いたものか、それともイオンエッチングによるものかが
判断できず、半導体試料中にもともと含まれるGaの真
の分析結果を得ることができない。
【0014】本発明は以上の点に鑑みて成されたもの
で、その目的は、ガスをイオン化するタイプのイオン銃
を使用した場合でも、試料のSIM像を得ることができ
るイオンビーム装置を提供することにある。
で、その目的は、ガスをイオン化するタイプのイオン銃
を使用した場合でも、試料のSIM像を得ることができ
るイオンビーム装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成する本
発明のイオンビーム装置は、ガスをイオン化し、その発
生したイオンを試料上に集束させるイオンビーム照射手
段と、試料を載置する試料ステージと、該試料ステージ
を走査させるための走査手段と、前記イオンビームの照
射により試料から発生した信号を検出する検出手段と、
前記試料ステージの走査に関連して前記検出手段で検出
された信号に基づいて試料像を表示させる表示手段を備
えたことを特徴としている。
発明のイオンビーム装置は、ガスをイオン化し、その発
生したイオンを試料上に集束させるイオンビーム照射手
段と、試料を載置する試料ステージと、該試料ステージ
を走査させるための走査手段と、前記イオンビームの照
射により試料から発生した信号を検出する検出手段と、
前記試料ステージの走査に関連して前記検出手段で検出
された信号に基づいて試料像を表示させる表示手段を備
えたことを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の形態】 以下、図面を用いて本発明の実
施の形態について説明する。
施の形態について説明する。
【0017】図1は、本発明のイオンビーム装置の一例
として示した、オージェマイクロプローブの概略図であ
る。
として示した、オージェマイクロプローブの概略図であ
る。
【0018】まず、図1のオージェマイクロプローブの
構成について説明する。
構成について説明する。
【0019】図1において、1は試料室チャンバであ
り、試料室チャンバの内部、すなわち試料室2は排気装
置3により超高真空に排気されている。
り、試料室チャンバの内部、すなわち試料室2は排気装
置3により超高真空に排気されている。
【0020】試料室チャンバ1の上壁には電子線照射手
段4が取り付けられており、電子線照射手段4は、電子
銃5と集束レンズ6と偏向器7と対物レンズ8を備えて
いる。O1は電子線照射手段4の光軸であり、光軸O1は
z軸に平行である。
段4が取り付けられており、電子線照射手段4は、電子
銃5と集束レンズ6と偏向器7と対物レンズ8を備えて
いる。O1は電子線照射手段4の光軸であり、光軸O1は
z軸に平行である。
【0021】また、試料室チャンバ上壁には電子分光器
9が取り付けられており、電子分光器9は、インプット
レンズ10とアナライザ11と検出器12から成ってい
る。インプットレンズ10の光軸O2は、前記電子線照
射手段4の光軸O1に対してθ 1傾斜していると共に、点
Qで光軸O1と交わっている。そして、この点Qはイン
プットレンズ10のフォーカス点となっている。
9が取り付けられており、電子分光器9は、インプット
レンズ10とアナライザ11と検出器12から成ってい
る。インプットレンズ10の光軸O2は、前記電子線照
射手段4の光軸O1に対してθ 1傾斜していると共に、点
Qで光軸O1と交わっている。そして、この点Qはイン
プットレンズ10のフォーカス点となっている。
【0022】さらに、試料室チャンバ上壁にはイオンビ
ーム照射手段13が取り付けられており、イオンビーム
照射手段13の光軸O3は、前記電子線照射手段4の光
軸O1に対してθ2傾斜していると共に、前記点Qで光軸
O1と交わっている。そして、イオンビーム照射手段1
3のイオンビームフォーカス位置は点Qに設定されてい
る。
ーム照射手段13が取り付けられており、イオンビーム
照射手段13の光軸O3は、前記電子線照射手段4の光
軸O1に対してθ2傾斜していると共に、前記点Qで光軸
O1と交わっている。そして、イオンビーム照射手段1
3のイオンビームフォーカス位置は点Qに設定されてい
る。
【0023】イオンビーム照射手段13は、上から順
に、ガスイオン銃14、集束レンズ15、偏向器16お
よび対物レンズ17を備えている。
に、ガスイオン銃14、集束レンズ15、偏向器16お
よび対物レンズ17を備えている。
【0024】18は前記ガスイオン銃14の真空容器で
あり、ガス貯蔵室19に貯えられたアルゴンガスはガス
流量調整弁20を介して真空容器18に導入される。真
空容器18内のガス圧力は圧力測定器(図示せず)で測
定されており、この圧力測定器に接続されたガス流量調
整器(図示せず)は、真空容器18内のガス圧力が所定
圧力に維持されるように前記ガス流量調整弁20を制御
する。
あり、ガス貯蔵室19に貯えられたアルゴンガスはガス
流量調整弁20を介して真空容器18に導入される。真
空容器18内のガス圧力は圧力測定器(図示せず)で測
定されており、この圧力測定器に接続されたガス流量調
整器(図示せず)は、真空容器18内のガス圧力が所定
圧力に維持されるように前記ガス流量調整弁20を制御
する。
【0025】真空容器18内には、電子を発生させるた
めのフィラメント21、イオン化室22、およびイオン
化室22で生成された陽イオンを引き出すための引出電
極23が配置されている。
めのフィラメント21、イオン化室22、およびイオン
化室22で生成された陽イオンを引き出すための引出電
極23が配置されている。
【0026】前記フィラメント21は、エミッション電
流量制御部24に接続されると共に、エミッション電源
25を介して前記イオン化室22に接続されている。ま
た、イオン化室22は、イオン加速電源26を介して接
地電位に保たれた引出電極23に接続されている。
流量制御部24に接続されると共に、エミッション電源
25を介して前記イオン化室22に接続されている。ま
た、イオン化室22は、イオン加速電源26を介して接
地電位に保たれた引出電極23に接続されている。
【0027】このようなガスイオン銃14においては、
エミッション電流量制御部24によりフィラメント21
が加熱されると共に、フィラメント21の電位がイオン
化室22に対して負の電位となるようにエミッション電
源25が制御されるので、フィラメント21で発生した
熱電子はイオン化室22の方に加速されてイオン化室に
進入する。このため、イオン化室22のアルゴンガスは
電子の照射を受けてイオン化し、イオンが生成される。
エミッション電流量制御部24によりフィラメント21
が加熱されると共に、フィラメント21の電位がイオン
化室22に対して負の電位となるようにエミッション電
源25が制御されるので、フィラメント21で発生した
熱電子はイオン化室22の方に加速されてイオン化室に
進入する。このため、イオン化室22のアルゴンガスは
電子の照射を受けてイオン化し、イオンが生成される。
【0028】そして、イオン化室22の電位が引出電極
23に対して正の電位となるようにイオン加速電源26
が制御されると、イオン化室22で生成された陽イオン
は引出電極23の方に加速され、引出電極23を通過し
たイオンビームは集束レンズ15および対物レンズ17
で前記点Qに集束される。
23に対して正の電位となるようにイオン加速電源26
が制御されると、イオン化室22で生成された陽イオン
は引出電極23の方に加速され、引出電極23を通過し
たイオンビームは集束レンズ15および対物レンズ17
で前記点Qに集束される。
【0029】また、試料室チャンバ1の側壁には傾斜ス
テージ27が取り付けられており、傾斜ステージ27
は、x軸に平行な傾斜軸Tを中心として傾斜可能に構成
されている。この傾斜軸Tは、前記電子線照射手段4の
光軸O1と前記点Qで直交している。
テージ27が取り付けられており、傾斜ステージ27
は、x軸に平行な傾斜軸Tを中心として傾斜可能に構成
されている。この傾斜軸Tは、前記電子線照射手段4の
光軸O1と前記点Qで直交している。
【0030】傾斜ステージ27上にはZステージ28が
配置されており、Zステージ28上にはXYステージ2
9が配置されている。XYステージ29上には試料ホル
ダ30が配置されており、試料ホルダ30は半導体試料
31を保持している。
配置されており、Zステージ28上にはXYステージ2
9が配置されている。XYステージ29上には試料ホル
ダ30が配置されており、試料ホルダ30は半導体試料
31を保持している。
【0031】試料31の試料面は前記点Q上に位置して
おり、点Qに集束されるイオンビームのビーム径は試料
面上で最小となって、その大きさは0.1mm程度と大
きい。これは、ガスイオン銃14のイオンソースは大き
く、いくら集束レンズ15や対物レンズ17でイオンビ
ームを絞っても、0.1mm程度にしか絞れないためで
ある。
おり、点Qに集束されるイオンビームのビーム径は試料
面上で最小となって、その大きさは0.1mm程度と大
きい。これは、ガスイオン銃14のイオンソースは大き
く、いくら集束レンズ15や対物レンズ17でイオンビ
ームを絞っても、0.1mm程度にしか絞れないためで
ある。
【0032】また、試料室チャンバ1の側壁には、2次
電子検出器32が取り付けられている。
電子検出器32が取り付けられている。
【0033】33は指示手段であり、指示手段33は、
ステージ走査回路34、ステージ制御手段35、XYス
テージ駆動手段36を介して前記XYステージ29に接
続されている。このステージ走査回路34、ステージ制
御手段35、XYステージ駆動手段36で、前記XYス
テージ29を走査させるための走査手段が構成されてい
る。
ステージ走査回路34、ステージ制御手段35、XYス
テージ駆動手段36を介して前記XYステージ29に接
続されている。このステージ走査回路34、ステージ制
御手段35、XYステージ駆動手段36で、前記XYス
テージ29を走査させるための走査手段が構成されてい
る。
【0034】また、37は指示手段であり、指示手段3
7は、中央制御手段43、電子線走査回路38、偏向器
制御手段39、偏向電源40を介して前記偏向器7に接
続されている。前記中央制御手段43は、前記イオンビ
ーム照射手段13、ステージ走査回路34にも接続され
ている。
7は、中央制御手段43、電子線走査回路38、偏向器
制御手段39、偏向電源40を介して前記偏向器7に接
続されている。前記中央制御手段43は、前記イオンビ
ーム照射手段13、ステージ走査回路34にも接続され
ている。
【0035】また、41は表示手段であり、表示手段4
1は、前記ステージ走査回路34、電子線走査回路3
8、2次電子検出器32およびディスプレイ42に接続
されている。
1は、前記ステージ走査回路34、電子線走査回路3
8、2次電子検出器32およびディスプレイ42に接続
されている。
【0036】以上、図1の装置構成について説明した
が、次にこの装置の動作について説明する。
が、次にこの装置の動作について説明する。
【0037】まず、試料31のオージェ分析のときに
は、電子線照射手段4からの電子線が試料上の所定位置
に照射され、その電子線照射により試料から発生したオ
ージェ電子は電子分光器9で検出される。そして、電子
分光器9の検出器12の出力が図示しない分析装置に送
られて、試料中にどんな元素がどうような状態で分布し
ているのかが調べられる。
は、電子線照射手段4からの電子線が試料上の所定位置
に照射され、その電子線照射により試料から発生したオ
ージェ電子は電子分光器9で検出される。そして、電子
分光器9の検出器12の出力が図示しない分析装置に送
られて、試料中にどんな元素がどうような状態で分布し
ているのかが調べられる。
【0038】このようなオージェ分析において、試料の
深さ分析のときには、試料31は、イオンビーム照射手
段13からのイオンビームによって適当なタイミングで
エッチングされるが、そのとき同時に試料にアルゴンイ
オンが注入される。このため、その後のオージェ分析に
おいてArが検出されるが、半導体試料31はArを含
んでいないので、分析者はそのArはイオンエッチング
によるものと直ぐに判断できる。
深さ分析のときには、試料31は、イオンビーム照射手
段13からのイオンビームによって適当なタイミングで
エッチングされるが、そのとき同時に試料にアルゴンイ
オンが注入される。このため、その後のオージェ分析に
おいてArが検出されるが、半導体試料31はArを含
んでいないので、分析者はそのArはイオンエッチング
によるものと直ぐに判断できる。
【0039】さて、分析者は、試料のSIM像を得たい
とき、指示手段33によりSIM像取得の指示入力を行
う。この入力が行われると、イオンビーム照射手段13
からのイオンビームが前記点Qに集束されて固定され
る。すなわち、イオンビームが試料上の点Qに集束され
て固定され、その試料上におけるイオンビーム径は0.
1mm程度である。なお、このSIM像取得のときにイ
オンスパッタリングができるだけ起こらないように、イ
オン加速電源26が制御されてイオンのエネルギーが低
くされる。
とき、指示手段33によりSIM像取得の指示入力を行
う。この入力が行われると、イオンビーム照射手段13
からのイオンビームが前記点Qに集束されて固定され
る。すなわち、イオンビームが試料上の点Qに集束され
て固定され、その試料上におけるイオンビーム径は0.
1mm程度である。なお、このSIM像取得のときにイ
オンスパッタリングができるだけ起こらないように、イ
オン加速電源26が制御されてイオンのエネルギーが低
くされる。
【0040】また、前記指示入力が行われると、ステー
ジ走査回路34は、イオンビームを試料上の所定領域A
で2次元的に走査させるためのステージ走査信号をステ
ージ制御手段35に送る。
ジ走査回路34は、イオンビームを試料上の所定領域A
で2次元的に走査させるためのステージ走査信号をステ
ージ制御手段35に送る。
【0041】ここで、このステージ走査信号について図
2を用いて詳しく説明する。
2を用いて詳しく説明する。
【0042】図2は、前記試料31の試料面を示したも
のであり、図中Aは前記所定領域を示し、図中a11,a
12,…,a1m,a21,…,a2m,…,anmは所定領域A
中の微小領域を示している。
のであり、図中Aは前記所定領域を示し、図中a11,a
12,…,a1m,a21,…,a2m,…,anmは所定領域A
中の微小領域を示している。
【0043】また、図2において、Qは前記イオンビー
ムのフォーカス点を示し、Iは試料上に集束されたイオ
ンビームを示している。このイオンビームIの径は、上
述したように0.1mm程度である。また、領域AのA
1,A2間の長さは10mm程度であり、A1,A3間の長
さも10mm程度である。
ムのフォーカス点を示し、Iは試料上に集束されたイオ
ンビームを示している。このイオンビームIの径は、上
述したように0.1mm程度である。また、領域AのA
1,A2間の長さは10mm程度であり、A1,A3間の長
さも10mm程度である。
【0044】このような図2を用いて前記ステージ走査
信号について説明すると、ステージ走査回路34は、前
記イオンビームフォーカス点Qに、前記微小領域を
a11,a 12,…,a1m-1,a1m,a2m,a2m-1,…,a
22,a21,a31,a32,…,an- 11,an1,…,
anm-1,anmの順に位置させるためのステージ走査信号
をステージ制御手段35に送る。
信号について説明すると、ステージ走査回路34は、前
記イオンビームフォーカス点Qに、前記微小領域を
a11,a 12,…,a1m-1,a1m,a2m,a2m-1,…,a
22,a21,a31,a32,…,an- 11,an1,…,
anm-1,anmの順に位置させるためのステージ走査信号
をステージ制御手段35に送る。
【0045】そして、ステージ制御手段35は、そのス
テージ走査信号に基づいてXYステージ駆動手段36を
制御するので、XYステージ29は、前記イオンビーム
フォーカス点Qに、前記微小領域がa11,a12,…,a
1m-1,a1m,a2m,a2m-1,…,a22,a21,a31,a
32,…,an-11,an1,…,anm-1,anmの順に位置す
るように移動する。
テージ走査信号に基づいてXYステージ駆動手段36を
制御するので、XYステージ29は、前記イオンビーム
フォーカス点Qに、前記微小領域がa11,a12,…,a
1m-1,a1m,a2m,a2m-1,…,a22,a21,a31,a
32,…,an-11,an1,…,anm-1,anmの順に位置す
るように移動する。
【0046】このようにして、イオンビームIは、上述
した順に微小領域を照射し、この照射により各微小領域
から2次電子が放出される。その2次電子は2次電子検
出器32により検出され、検出された信号は表示手段4
1に送られる。表示手段41は、前記ステージ走査回路
34からの信号に基づき、前記2次電子検出器32から
送られてくる検出信号(画像信号)を内部画像メモリ
の、前記各微小領域に対応した位置に記憶する。
した順に微小領域を照射し、この照射により各微小領域
から2次電子が放出される。その2次電子は2次電子検
出器32により検出され、検出された信号は表示手段4
1に送られる。表示手段41は、前記ステージ走査回路
34からの信号に基づき、前記2次電子検出器32から
送られてくる検出信号(画像信号)を内部画像メモリ
の、前記各微小領域に対応した位置に記憶する。
【0047】そして、表示手段41は、画像メモリに記
憶した画像信号を順次読み出し、ディスプレイ42の所
定位置に試料のSIM像を表示させる。
憶した画像信号を順次読み出し、ディスプレイ42の所
定位置に試料のSIM像を表示させる。
【0048】このように図1の装置においては、イオン
ビームを偏向させずに固定しておき、試料側をSIM像
が得られるように所定の走査幅だけ走査させるので、ガ
スをイオン化するタイプのイオン銃を使用した場合で
も、試料のSIM像を得ることができる。この結果、こ
のSIM像から、イオン照射時の2次電子効率の原子番
号依存性や、2次電子効率の仕事関数依存性などを知る
ことができる。
ビームを偏向させずに固定しておき、試料側をSIM像
が得られるように所定の走査幅だけ走査させるので、ガ
スをイオン化するタイプのイオン銃を使用した場合で
も、試料のSIM像を得ることができる。この結果、こ
のSIM像から、イオン照射時の2次電子効率の原子番
号依存性や、2次電子効率の仕事関数依存性などを知る
ことができる。
【0049】また、分析者は、試料のSIM像とSEM
像を得たいとき、指示手段37によりSIM像とSEM
像取得の指示入力を行う。この入力が行われると、中央
制御手段43はイオンビーム照射手段13に指示を送
り、イオンビーム照射手段13からのイオンビームが前
記点Qに集束されて固定される。
像を得たいとき、指示手段37によりSIM像とSEM
像取得の指示入力を行う。この入力が行われると、中央
制御手段43はイオンビーム照射手段13に指示を送
り、イオンビーム照射手段13からのイオンビームが前
記点Qに集束されて固定される。
【0050】また、中央制御手段43はステージ走査回
路34に指示を送り、ステージ走査回路34は、前記イ
オンビームフォーカス点Qに、前記微小領域a11を位置
させるためのステージ走査信号をステージ制御手段35
に送る。
路34に指示を送り、ステージ走査回路34は、前記イ
オンビームフォーカス点Qに、前記微小領域a11を位置
させるためのステージ走査信号をステージ制御手段35
に送る。
【0051】この結果、前記イオンビームフォーカス点
Qに微小領域a11が位置し、イオンビームの照射によっ
て試料から発生した2次電子は2次電子検出器32によ
り検出され、検出された信号は表示手段41に送られ
る。表示手段41は、前記ステージ走査回路34からの
信号に基づき、前記2次電子検出器32から送られてく
る画像信号を内部SIM用画像メモリの、前記微小領域
a11に対応した位置に記憶する。
Qに微小領域a11が位置し、イオンビームの照射によっ
て試料から発生した2次電子は2次電子検出器32によ
り検出され、検出された信号は表示手段41に送られ
る。表示手段41は、前記ステージ走査回路34からの
信号に基づき、前記2次電子検出器32から送られてく
る画像信号を内部SIM用画像メモリの、前記微小領域
a11に対応した位置に記憶する。
【0052】次に、中央制御手段43はイオンビーム照
射手段13に指示を送り、イオンビーム照射手段13
は、前記微小領域a11へのイオンビーム照射を停止す
る。
射手段13に指示を送り、イオンビーム照射手段13
は、前記微小領域a11へのイオンビーム照射を停止す
る。
【0053】そして、中央制御手段43は電子線走査回
路38に指示を送り、電子線走査回路38は、電子線を
試料上の微小領域a11で2次元的に走査させるための電
子線走査信号を偏向器制御手段39に送る。偏向器制御
手段39はその走査信号に基づいて偏向電源40を制御
するので、集束レンズ6と対物レンズ8で集束された電
子線は、試料の微小領域a11上で2次元的に走査され
る。
路38に指示を送り、電子線走査回路38は、電子線を
試料上の微小領域a11で2次元的に走査させるための電
子線走査信号を偏向器制御手段39に送る。偏向器制御
手段39はその走査信号に基づいて偏向電源40を制御
するので、集束レンズ6と対物レンズ8で集束された電
子線は、試料の微小領域a11上で2次元的に走査され
る。
【0054】この電子線照射により試料から2次電子が
放出されるが、その2次電子は2次電子検出器32によ
り検出され、検出された微小領域a11の画像信号は表示
手段41に送られる。表示手段41は、前記電子線走査
回路38からの信号と前記ステージ走査回路34からの
信号に基づき、前記2次電子検出器32から送られてく
る画像信号をデジタル化し内部SEM用画像メモリM
の、各電子線照射位置およびステージ位置に対応した位
置に記憶する。
放出されるが、その2次電子は2次電子検出器32によ
り検出され、検出された微小領域a11の画像信号は表示
手段41に送られる。表示手段41は、前記電子線走査
回路38からの信号と前記ステージ走査回路34からの
信号に基づき、前記2次電子検出器32から送られてく
る画像信号をデジタル化し内部SEM用画像メモリM
の、各電子線照射位置およびステージ位置に対応した位
置に記憶する。
【0055】図3はSEM用画像メモリMの記憶エリア
を示す。図3に示されているように、SEM用画像メモ
リMは、図2に示されているステージ走査範囲a11…a
nmの各微小領域毎に256×256画素が確保され、前
述の微小領域a11での電子線走査により得られた領域a
11のSEM画像データは、図3の記憶領域a11に書き込
まれる。
を示す。図3に示されているように、SEM用画像メモ
リMは、図2に示されているステージ走査範囲a11…a
nmの各微小領域毎に256×256画素が確保され、前
述の微小領域a11での電子線走査により得られた領域a
11のSEM画像データは、図3の記憶領域a11に書き込
まれる。
【0056】このようにして、最初の微小領域について
のイオンビーム固定照射に基づくSIMデータの取得及
び電子線走査に基づくSEMデータの取得が終了する
と、電子線照射は停止され、そして前記イオンビームフ
ォーカス点Qに前記微小領域a 12が位置決めされて、a
11の時と同じように、イオンビーム照射時の画像信号と
電子線走査時の画像信号が表示手段41の画像メモリに
それぞれ記憶される。
のイオンビーム固定照射に基づくSIMデータの取得及
び電子線走査に基づくSEMデータの取得が終了する
と、電子線照射は停止され、そして前記イオンビームフ
ォーカス点Qに前記微小領域a 12が位置決めされて、a
11の時と同じように、イオンビーム照射時の画像信号と
電子線走査時の画像信号が表示手段41の画像メモリに
それぞれ記憶される。
【0057】このような画像信号の取得は、図2におけ
るその他の微小領域についても同様に行われ、それは、
微小領域a11,a12,…,a1m-1,a1m,a2m,
a2m-1,…,a22,a21,a31,a32,…,an-11,a
n1,…,anm-1,anmの順に行われる。そして微小領域
anmの画像信号の取得が終了した時点では、SIM用画
像メモリには、n×m画素の領域AのSIM画像データ
が格納され、一方、SEM用画像メモリには、256×
256画素の各微小領域の画像データをつなぎ合わせて
合成された256×n×256×m画素の領域AのSE
M合成画像データが格納されている。SEM用画像メモ
リに記憶した画像データを読み出してディスプレイ42
に送れば、電子線走査による最大走査領域をはるかに超
えたたとえば10×10mm程度の大きな領域について
のSEM合成画像が表示され、領域Aの全体をSEM画
像として観察できる。
るその他の微小領域についても同様に行われ、それは、
微小領域a11,a12,…,a1m-1,a1m,a2m,
a2m-1,…,a22,a21,a31,a32,…,an-11,a
n1,…,anm-1,anmの順に行われる。そして微小領域
anmの画像信号の取得が終了した時点では、SIM用画
像メモリには、n×m画素の領域AのSIM画像データ
が格納され、一方、SEM用画像メモリには、256×
256画素の各微小領域の画像データをつなぎ合わせて
合成された256×n×256×m画素の領域AのSE
M合成画像データが格納されている。SEM用画像メモ
リに記憶した画像データを読み出してディスプレイ42
に送れば、電子線走査による最大走査領域をはるかに超
えたたとえば10×10mm程度の大きな領域について
のSEM合成画像が表示され、領域Aの全体をSEM画
像として観察できる。
【0058】また、SIM用画像メモリとSEM用画像
メモリに記憶した画像データを読み出し、ディスプレイ
42の所定位置に、前記領域AのSIM像とSEM像を
並べて表示させることもできる。このような表示によ
り、分析者は、電子とイオン照射での2次電子効率の原
子番号依存性の違いや、2次電子効率の仕事関数依存性
の違いなどを知ることができる。
メモリに記憶した画像データを読み出し、ディスプレイ
42の所定位置に、前記領域AのSIM像とSEM像を
並べて表示させることもできる。このような表示によ
り、分析者は、電子とイオン照射での2次電子効率の原
子番号依存性の違いや、2次電子効率の仕事関数依存性
の違いなどを知ることができる。
【0059】なお、SEM合成画像データは上述のよう
にSIM画像データに比べ多量であるため、表示領域の
大きさを考慮した縮小表示が必要である。
にSIM画像データに比べ多量であるため、表示領域の
大きさを考慮した縮小表示が必要である。
【0060】以上、図1および図2を用いて本発明の実
施例について説明したが、本発明はこの例に限定される
ものではない。
施例について説明したが、本発明はこの例に限定される
ものではない。
【0061】たとえば、上記例においては、アルゴンガ
スを用いたが、ヘリウムやクリプトンやキセノンなどの
希ガスを用いても良い。
スを用いたが、ヘリウムやクリプトンやキセノンなどの
希ガスを用いても良い。
【0062】また、上記例においては、ガスに電子線を
照射してガスをイオン化させているが、電界を発生させ
てガスをイオン化させるようにしても良い。
照射してガスをイオン化させているが、電界を発生させ
てガスをイオン化させるようにしても良い。
【0063】また、前記XYステージ29を駆動させる
のは、モータによる駆動でも、またピエゾによる駆動で
もよい。
のは、モータによる駆動でも、またピエゾによる駆動で
もよい。
【0064】また、上記例においては、SEM用画像メ
モリMは、ステージ走査範囲a11…anmの各微小領域毎
に256×256画素が確保されるが、ステージ走査範
囲a 11…anmの各微小領域毎に64×64画素または1
28×128画素が確保されるようにしても良い。
モリMは、ステージ走査範囲a11…anmの各微小領域毎
に256×256画素が確保されるが、ステージ走査範
囲a 11…anmの各微小領域毎に64×64画素または1
28×128画素が確保されるようにしても良い。
【図1】 本発明のイオンビーム装置の一例として示し
た、オージェマイクロプローブの概略図である。
た、オージェマイクロプローブの概略図である。
【図2】 図1の装置において、SIM像を得るための
ステージ走査を説明するために示した図である。
ステージ走査を説明するために示した図である。
【図3】 SEM用画像メモリMの記憶エリアを示した
図である。
図である。
1…試料室チャンバ、2…試料室、3…排気装置、4…
電子線照射手段、5…電子銃、6…集束レンズ、7、1
6…偏向器、8、17…対物レンズ、9…電子分光器、
10…インプットレンズ、11…アナライザ、12…検
出器、13…イオンビーム照射手段、14…ガスイオン
銃、15…集束レンズ、18…真空容器、19…ガス貯
蔵室、20…ガス流量調整弁、21…フィラメント、2
2…イオン化室、23…引出電極、24…エミッション
電流量制御部、25…エミッション電源、26…イオン
加速電源、27…傾斜ステージ、28…Zステージ、2
9…XYステージ、30…試料ホルダ、31…試料、3
2…2次電子検出器、33、37…指示手段、34…ス
テージ走査回路、35…ステージ制御手段、36…XY
ステージ駆動手段、38…電子線走査回路、39…偏向
器制御手段、40…偏向電源、41…表示手段、42…
ディスプレイ、43…中央制御手段
電子線照射手段、5…電子銃、6…集束レンズ、7、1
6…偏向器、8、17…対物レンズ、9…電子分光器、
10…インプットレンズ、11…アナライザ、12…検
出器、13…イオンビーム照射手段、14…ガスイオン
銃、15…集束レンズ、18…真空容器、19…ガス貯
蔵室、20…ガス流量調整弁、21…フィラメント、2
2…イオン化室、23…引出電極、24…エミッション
電流量制御部、25…エミッション電源、26…イオン
加速電源、27…傾斜ステージ、28…Zステージ、2
9…XYステージ、30…試料ホルダ、31…試料、3
2…2次電子検出器、33、37…指示手段、34…ス
テージ走査回路、35…ステージ制御手段、36…XY
ステージ駆動手段、38…電子線走査回路、39…偏向
器制御手段、40…偏向電源、41…表示手段、42…
ディスプレイ、43…中央制御手段
Claims (4)
- 【請求項1】 ガスをイオン化し、その発生したイオン
を試料上に集束させるイオンビーム照射手段と、試料を
載置する試料ステージと、該試料ステージを走査させる
ための走査手段と、前記イオンビームの照射により試料
から発生した信号を検出する検出手段と、前記試料ステ
ージの走査に関連して前記検出手段で検出された信号に
基づいて試料像を表示させる表示手段を備えたことを特
徴とするイオンビーム装置。 - 【請求項2】 前記検出手段は、試料から発生した2次
電子を検出する2次電子検出手段であることを特徴とす
る請求項1記載のイオンビーム装置。 - 【請求項3】 前記イオンビーム照射手段は、ガスに電
子を照射してガスをイオン化させることを特徴とする請
求項1または2に記載のイオンビーム装置。 - 【請求項4】 ガスをイオン化し、その発生したイオン
を試料上に集束させて試料をエッチングするイオンビー
ム照射手段を備えたオージェマイクロプローブにおい
て、試料を載置する試料ステージを走査させるための走
査手段と、前記イオンビームの照射により試料から発生
した信号を検出する検出手段と、前記試料ステージの走
査に関連して前記検出手段で検出された信号を記憶する
手段と、該記憶手段に記憶された信号に基づいて試料像
を表示させる表示手段を備えたことを特徴とするオージ
ェマイクロプローブ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35657099A JP2001176440A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | イオンビーム装置およびオージェマイクロプローブ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP35657099A JP2001176440A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | イオンビーム装置およびオージェマイクロプローブ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001176440A true JP2001176440A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18449693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP35657099A Withdrawn JP2001176440A (ja) | 1999-12-15 | 1999-12-15 | イオンビーム装置およびオージェマイクロプローブ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001176440A (ja) |
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-
1999
- 1999-12-15 JP JP35657099A patent/JP2001176440A/ja not_active Withdrawn
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