JP2002134055A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
走査電子顕微鏡Info
- Publication number
- JP2002134055A JP2002134055A JP2000332100A JP2000332100A JP2002134055A JP 2002134055 A JP2002134055 A JP 2002134055A JP 2000332100 A JP2000332100 A JP 2000332100A JP 2000332100 A JP2000332100 A JP 2000332100A JP 2002134055 A JP2002134055 A JP 2002134055A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- low vacuum
- observation
- electron
- sample
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】低真空における電子の散乱を考慮しより高画
質、高分解能と良好な像質を兼ね備えた低真空二次電子
観察を可能にすることを目的とする。 【解決手段】本発明の基となっている基本原理を考慮
し、対物レンズ下面に円盤状の電極を設置する事で高分
解能な低真空二次電子観察を可能とする。またこの電極
構造を用いて低真空用差動排気オリフィスの長さを延長
した固定絞りを装備し、低真空状態における電子ビーム
の散乱を抑え像質の向上を可能とする。低真空SEMにお
ける試料周辺の残留ガス分子による二次電子増幅法と吸
収電流を利用して画像を形成する方式に於いて、比較的
少ない部品数で電極が作用する電界や１次電子ビームの
散乱を考慮した設計によって、低真空における高分解能
・良好な像質での観察を可能とする。
質、高分解能と良好な像質を兼ね備えた低真空二次電子
観察を可能にすることを目的とする。 【解決手段】本発明の基となっている基本原理を考慮
し、対物レンズ下面に円盤状の電極を設置する事で高分
解能な低真空二次電子観察を可能とする。またこの電極
構造を用いて低真空用差動排気オリフィスの長さを延長
した固定絞りを装備し、低真空状態における電子ビーム
の散乱を抑え像質の向上を可能とする。低真空SEMにお
ける試料周辺の残留ガス分子による二次電子増幅法と吸
収電流を利用して画像を形成する方式に於いて、比較的
少ない部品数で電極が作用する電界や１次電子ビームの
散乱を考慮した設計によって、低真空における高分解能
・良好な像質での観察を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低真空SEMによる像
観察手法を行なう走査形電子顕微鏡に関する。
観察手法を行なう走査形電子顕微鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】低真空SEMにおける画像形成法として、
試料周辺の残留気体分子を利用して二次電子を増幅させ
吸収電流として取り込む方法が数々試みられている。こ
の種の原理に関する内容については、セコンダリー エ
レクトロン イメージング インザ バリアブル プレッシ
ャー スキャニング エレクトロン マイクロスコープ、
スキャニング20、436−441(1998)の論文(Secondary Ele
ctron Imaging In the Variable Pressure Scanning El
ectron Microscope．Scannig20 ，436−441(1998)にお
いて挙げられている。具体的にはまず、試料より飛び出
した二次電子を陽極の電極で残留気体分子と衝突・増幅
させる。この時発生した(＋)イオンは試料方向にドリフ
トされ試料に吸収、その後吸収電流として検出される。
発生した(＋)イオンは二次電子の情報を持っていること
から、この吸収電流から得られた画像は二次電子観察像
となる。
試料周辺の残留気体分子を利用して二次電子を増幅させ
吸収電流として取り込む方法が数々試みられている。こ
の種の原理に関する内容については、セコンダリー エ
レクトロン イメージング インザ バリアブル プレッシ
ャー スキャニング エレクトロン マイクロスコープ、
スキャニング20、436−441(1998)の論文(Secondary Ele
ctron Imaging In the Variable Pressure Scanning El
ectron Microscope．Scannig20 ，436−441(1998)にお
いて挙げられている。具体的にはまず、試料より飛び出
した二次電子を陽極の電極で残留気体分子と衝突・増幅
させる。この時発生した(＋)イオンは試料方向にドリフ
トされ試料に吸収、その後吸収電流として検出される。
発生した(＋)イオンは二次電子の情報を持っていること
から、この吸収電流から得られた画像は二次電子観察像
となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術が抱えてい
る問題点としては、上記の吸収電流が画像形成に依存す
ることから電極でより多くの(＋)イオンを発生させ、吸
収電流の収量を増やす為に様々な電極構造が試みられて
いる。しかし、実用化を考慮した最適な電極構造はまだ
見出されておらず、また上記の原理を簡略化した機構構
造がない為製品化には装置の改造、部品の追加などが考
えられ多くの問題点を抱えている。
る問題点としては、上記の吸収電流が画像形成に依存す
ることから電極でより多くの(＋)イオンを発生させ、吸
収電流の収量を増やす為に様々な電極構造が試みられて
いる。しかし、実用化を考慮した最適な電極構造はまだ
見出されておらず、また上記の原理を簡略化した機構構
造がない為製品化には装置の改造、部品の追加などが考
えられ多くの問題点を抱えている。
【０００４】本発明の目的は、電極構造の開発及び走査
電子顕微鏡での観察で常に問題視されている電子ビーム
の散乱による影響をできるだけ取り除き、低真空状態
(例えば1〜3000Pa)で高分解能な低真空二次電子観察を
図ることである。
電子顕微鏡での観察で常に問題視されている電子ビーム
の散乱による影響をできるだけ取り除き、低真空状態
(例えば1〜3000Pa)で高分解能な低真空二次電子観察を
図ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、低真空二次電
子観察でより高分解能な像を得る事が目的である。
子観察でより高分解能な像を得る事が目的である。
【０００６】そこで、請求項１で挙げた電極の開発とそ
れと併用して低真空差動排気用オリフィスを組み合わせ
て高分解能化を図る。
れと併用して低真空差動排気用オリフィスを組み合わせ
て高分解能化を図る。
【０００７】請求項１で挙げた電極は、対物レンズ下面
に円盤状の電極を設け試料上に均一な電界を作用させる
為の形状にしてある。円盤中央部に開けられた穴より電
子ビームが照射され、この電子ビームが通過する経路
(光軸)まわりが強電界が作用できるようになっている。
電子ビームが試料に照射された後発生する二次電子は非
常に低エネルギーであり、反射電子ほどの平均自由工程
を持っていないことから、局部的に強電界を作用させ発
生した二次電子にエネルギーを持たせるのが目的であ
る。
に円盤状の電極を設け試料上に均一な電界を作用させる
為の形状にしてある。円盤中央部に開けられた穴より電
子ビームが照射され、この電子ビームが通過する経路
(光軸)まわりが強電界が作用できるようになっている。
電子ビームが試料に照射された後発生する二次電子は非
常に低エネルギーであり、反射電子ほどの平均自由工程
を持っていないことから、局部的に強電界を作用させ発
生した二次電子にエネルギーを持たせるのが目的であ
る。
【０００８】また請求項２は、請求項１と併用すること
で大きな効果を得る事が可能となる。
で大きな効果を得る事が可能となる。
【０００９】通常、試料室内が低真空な状態(例えば１
〜3000Pa)に於いて対物レンズ下面より照射された電子
ビーム(１次電子ビーム)は残留ガス分子と衝突する(電
子ビームの散乱)。この散乱現象による観察画像のS／N
の低下は低真空での観察において大きな障害になってい
ることは、低真空での観察を望むユーザーにとって問題
視されていた。
〜3000Pa)に於いて対物レンズ下面より照射された電子
ビーム(１次電子ビーム)は残留ガス分子と衝突する(電
子ビームの散乱)。この散乱現象による観察画像のS／N
の低下は低真空での観察において大きな障害になってい
ることは、低真空での観察を望むユーザーにとって問題
視されていた。
【００１０】また、今回の画像取得方法の基本原理では
低真空において試料より発生した二次電子を効果的に利
用することから、試料に照射される１次電子ビームが散
乱の影響を受けると必然的に発生する二次電子にも影響
が及ぶことが考えられる。
低真空において試料より発生した二次電子を効果的に利
用することから、試料に照射される１次電子ビームが散
乱の影響を受けると必然的に発生する二次電子にも影響
が及ぶことが考えられる。
【００１１】そこで、請求項２の内容は、１次電子ビー
ムが試料に到達する距離を出来るだけ短くし散乱の影響
を軽減するという目的がある。またこれに付随して、請
求項１の電極と併用する事で通常の差動オリフィスより
も像質の向上が図れる。さらには、請求項１の電極の厚
みを薄くし、請求項２のオリフィスを対物レンズ下面ま
での長さにする事で、他の検出器(半導体反射電子検出
器又はロビンソン形反射電子検出器等の反射電子検出
器)を対物レンズ下面に挿入しても、干渉することなく
また、それらの検出器と併用して観察する事も可能とな
る。
ムが試料に到達する距離を出来るだけ短くし散乱の影響
を軽減するという目的がある。またこれに付随して、請
求項１の電極と併用する事で通常の差動オリフィスより
も像質の向上が図れる。さらには、請求項１の電極の厚
みを薄くし、請求項２のオリフィスを対物レンズ下面ま
での長さにする事で、他の検出器(半導体反射電子検出
器又はロビンソン形反射電子検出器等の反射電子検出
器)を対物レンズ下面に挿入しても、干渉することなく
また、それらの検出器と併用して観察する事も可能とな
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に図面を参照しながら本発明の
実施の形態について、具体的に説明する。
実施の形態について、具体的に説明する。
【００１３】図１に本発明による電極４を示し、差動オ
リフィス３を示す。電子ビーム１は対物レンズ１２によ
って低真空雰囲気中（例えば１〜３０００Ｐａ）におか
れた試料６に収束されると同時に偏向装置７によって試
料６上を走査する。電子ビーム１によって照射された試
料６からは二次電子２が発生する。二次電子２は電極４
に印加された(＋)電界によって電極４方向に加速され
る。加速された二次電子２は低真空雰囲気中の残留気体
分子９と衝突し＋イオンが発生する（イオン化現象）。
残留気体分子９との衝突後の二次電子２は電極４の電界
によって更に加速され再び残留気体分子９と衝突し＋イ
オンが発生する（階層的に増幅される）。このように、
二次電子２は電極によって加速、衝突を繰り返しながら
電極４方向へと移動していくが、この際に発生した＋イ
オンは、電極４に印加された(＋)電位に反発して上方へ
は上がらず、アース１６に接続されている試料６の方向
へドリフトしていく。その後、試料台６に吸収され、吸
収電流１１として検出され増幅器１４経由で画像形成さ
れる。この吸収電流１１は二次電子２と等価なコントラ
スト成分を持っていることから、二次電子観察のような
画像形成が可能となる。
リフィス３を示す。電子ビーム１は対物レンズ１２によ
って低真空雰囲気中（例えば１〜３０００Ｐａ）におか
れた試料６に収束されると同時に偏向装置７によって試
料６上を走査する。電子ビーム１によって照射された試
料６からは二次電子２が発生する。二次電子２は電極４
に印加された(＋)電界によって電極４方向に加速され
る。加速された二次電子２は低真空雰囲気中の残留気体
分子９と衝突し＋イオンが発生する（イオン化現象）。
残留気体分子９との衝突後の二次電子２は電極４の電界
によって更に加速され再び残留気体分子９と衝突し＋イ
オンが発生する（階層的に増幅される）。このように、
二次電子２は電極によって加速、衝突を繰り返しながら
電極４方向へと移動していくが、この際に発生した＋イ
オンは、電極４に印加された(＋)電位に反発して上方へ
は上がらず、アース１６に接続されている試料６の方向
へドリフトしていく。その後、試料台６に吸収され、吸
収電流１１として検出され増幅器１４経由で画像形成さ
れる。この吸収電流１１は二次電子２と等価なコントラ
スト成分を持っていることから、二次電子観察のような
画像形成が可能となる。
【００１４】図１の構成におけるポイントは、本手法を
取扱うことに際して特に試料移動や傾斜といった制限が
不要であることは言うまでもない。ここで取扱う電極４
の構造は板状タイプのプレート形やボックス形やメッシ
ュ状電極またはそれと同等な効果を出せる電極構造であ
る。電極４の厚さは十分薄く設定し、他の検出器が対物
レンズ12の下面に挿入されても干渉することなくまた、
同時観察が可能となる。差動オリフィス３により１次電
子ビーム散乱を抑える事が可能となる。
取扱うことに際して特に試料移動や傾斜といった制限が
不要であることは言うまでもない。ここで取扱う電極４
の構造は板状タイプのプレート形やボックス形やメッシ
ュ状電極またはそれと同等な効果を出せる電極構造であ
る。電極４の厚さは十分薄く設定し、他の検出器が対物
レンズ12の下面に挿入されても干渉することなくまた、
同時観察が可能となる。差動オリフィス３により１次電
子ビーム散乱を抑える事が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によって、試料周辺の残留気体分
子を利用して二次電子を増幅させ吸収電流として取り込
む方法として、低真空での観察に於いて高分解能な観察
に加え像質向上が実現される。
子を利用して二次電子を増幅させ吸収電流として取り込
む方法として、低真空での観察に於いて高分解能な観察
に加え像質向上が実現される。
【図１】本発明の一実施例として請求項１における概略
図である。
図である。
【図２】標準オリフィス位置と延長オリフィス位置の違
いを示す図である。
いを示す図である。
１…電子ビーム(１次電子)、２…二次電子、３…差動オ
リフィス、４…電極、５…リング状電極、６…試料・試
料台、７…偏向装置、８…試料微動ステージ、９…ガス
分子・残留気体分子、１０…＋イオン、１１…吸収電
流、１２…対物レンズ、１３…試料室、１４…増幅器・
AMP、１５…外部電源(０〜１ｋＶ印加可変可能)、１６
…GND・アース、１７…作動距離…ワーキングデイスタ
ンス(Ｗ.Ｄ.)、１８…外部電源(０〜３５０Ｖ印加可変
可能)、１９…絶縁材。
リフィス、４…電極、５…リング状電極、６…試料・試
料台、７…偏向装置、８…試料微動ステージ、９…ガス
分子・残留気体分子、１０…＋イオン、１１…吸収電
流、１２…対物レンズ、１３…試料室、１４…増幅器・
AMP、１５…外部電源(０〜１ｋＶ印加可変可能)、１６
…GND・アース、１７…作動距離…ワーキングデイスタ
ンス(Ｗ.Ｄ.)、１８…外部電源(０〜３５０Ｖ印加可変
可能)、１９…絶縁材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 祐博 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 鈴木 宏征 茨城県ひたちなか市大字市毛1040番地 株 式会社日立サイエンスシステムズ内 (72)発明者 神田 公生 茨城県ひたちなか市大字市毛882番地 株 式会社日立製作所計測器グループ内 Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA07 BA14 CA03 GA01 GA06 GA09 GA11 HA13 JA02 JA03 JA14 5C033 BB01 DD09 NN01 NN02 NN10 NP01 UU02 UU04
Claims (2)
- 【請求項１】 試料周辺のガスを利用した二次電子増幅
法を用いる低真空形走査電子顕微鏡 (以下低真空SEM)の
二次電子観察法に於いて、吸収電流を利用して画像を形
成する時に、対物レンズ下面に円盤状の電極を設置する
事で電界供給源とした低真空二次電子観察が可能となる
走査電子顕微鏡。 - 【請求項２】 請求項1記載の電極と併用して、低真空
用差動排気オリフィスの長さを延長した固定絞りを装備
し、低真空状態における電子ビームの散乱を抑え像質の
向上が可能となる走査電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332100A JP2002134055A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 走査電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000332100A JP2002134055A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 走査電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134055A true JP2002134055A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18808347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000332100A Pending JP2002134055A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 走査電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002134055A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313651A (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Shimadzu Corp | 粒子線顕微鏡、及び真空分析装置用部材移動機構 |
| US7923686B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-04-12 | Jeol Ltd. | Transmission electron microscope |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000332100A patent/JP2002134055A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006313651A (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Shimadzu Corp | 粒子線顕微鏡、及び真空分析装置用部材移動機構 |
| JP4581824B2 (ja) * | 2005-05-06 | 2010-11-17 | 株式会社島津製作所 | 粒子線顕微鏡、及び真空分析装置用部材移動機構 |
| US7923686B2 (en) | 2007-12-21 | 2011-04-12 | Jeol Ltd. | Transmission electron microscope |
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