JP2002298774A - 電子顕微鏡 - Google Patents
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Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 試料の加工に伴う煩雑な作業を簡易化して、
正確な試料の評価を行うことが可能な電子顕微鏡の提
供。 【解決手段】 試料４表面に入射電子線１を走査する電
子線走査装置３と、試料４を透過した入射電子線１の透
過電子線１０の強度、散乱電子線５の強度、あるいは入
射電子線１に照射されて試料４から励起される特性Ｘ線
１４の強度を測定する検出装置１３、７あるいは１５
と、透過電子線１０の強度、散乱電子線５の強度あるい
は特性Ｘ線１４の強度を画像情報に変換する情報処理装
置８とを有する電子顕微鏡において、試料４表面の一部
に選択的にイオンビーム１９を照射して、試料４表面を
加工する加工装置と、前記画像情報から得られた試料４
表面の凸部に、イオンビームを選択的に照射させるイオ
ンビーム発生装置の制御部１７とを有する。
正確な試料の評価を行うことが可能な電子顕微鏡の提
供。 【解決手段】 試料４表面に入射電子線１を走査する電
子線走査装置３と、試料４を透過した入射電子線１の透
過電子線１０の強度、散乱電子線５の強度、あるいは入
射電子線１に照射されて試料４から励起される特性Ｘ線
１４の強度を測定する検出装置１３、７あるいは１５
と、透過電子線１０の強度、散乱電子線５の強度あるい
は特性Ｘ線１４の強度を画像情報に変換する情報処理装
置８とを有する電子顕微鏡において、試料４表面の一部
に選択的にイオンビーム１９を照射して、試料４表面を
加工する加工装置と、前記画像情報から得られた試料４
表面の凸部に、イオンビームを選択的に照射させるイオ
ンビーム発生装置の制御部１７とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子顕微鏡による試
料厚さの検出およびマッピング方法を応用した試料の表
面加工方法に関する。この方法は、特に、電子顕微鏡内
で試料の前処理を行うときに有効である。
料厚さの検出およびマッピング方法を応用した試料の表
面加工方法に関する。この方法は、特に、電子顕微鏡内
で試料の前処理を行うときに有効である。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子顕微鏡用試料の作製において
イオン研磨法またはＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ
Ｂｅａｍ）法が用いられることが多い。しかし、イオン
研磨法やＦＩＢ法で作製された試料の表面には、加工途
中で導入された研磨傷や材料に依存するエッチングレー
トの違いから様々な形状の凹凸が形成されることが少な
くない。
イオン研磨法またはＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ
Ｂｅａｍ）法が用いられることが多い。しかし、イオン
研磨法やＦＩＢ法で作製された試料の表面には、加工途
中で導入された研磨傷や材料に依存するエッチングレー
トの違いから様々な形状の凹凸が形成されることが少な
くない。
【０００３】一方、例えば試料の材質などの情報を電子
顕微鏡を用いて行われる評価しようとする時、特性Ｘ線
のエネルギー分散型組成分析法、電子エネルギー損失分
光法あるいは高角度回折角環状暗視野像法などを用いた
いずれの電子顕微鏡においても得られる情報は、材質と
厚さとの情報を含んでしまうため、試料表面に凹凸が形
成され試料の評価領域内の厚さに分布が生じると、試料
の組成などの情報を正確に得ることができなくなる。
顕微鏡を用いて行われる評価しようとする時、特性Ｘ線
のエネルギー分散型組成分析法、電子エネルギー損失分
光法あるいは高角度回折角環状暗視野像法などを用いた
いずれの電子顕微鏡においても得られる情報は、材質と
厚さとの情報を含んでしまうため、試料表面に凹凸が形
成され試料の評価領域内の厚さに分布が生じると、試料
の組成などの情報を正確に得ることができなくなる。
【０００４】そのため、従来は、試料を電子顕微鏡から
取り出し試料を加工するかあるいは試料を作成しなおす
などの作業を評価に適した形状に試料を加工できるまで
繰り返し行わなければならなかった。
取り出し試料を加工するかあるいは試料を作成しなおす
などの作業を評価に適した形状に試料を加工できるまで
繰り返し行わなければならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に鑑みてなされたものであり、試料表面の加工を簡
便に行うことのできる電子顕微鏡を提供することを目的
とする。
問題に鑑みてなされたものであり、試料表面の加工を簡
便に行うことのできる電子顕微鏡を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の電子顕微鏡は、
試料表面に入射電子線を走査する電子線走査装置と、前
記試料を透過した前記入射電子線の透過電子線の強度、
散乱電子線の強度、および前記入射電子線に照射されて
前記試料から励起される特性Ｘ線の強度のいずれかを測
定する検出装置と、前記透過電子線の強度、前記散乱電
子線の強度、および前記特性Ｘ線の強度のいずれかを画
像情報に変換する情報処理装置とを有する電子顕微鏡に
おいて、前記試料表面の一部に選択的にイオンビームを
照射して、前記試料表面を加工する加工装置と、前記画
像情報から得られた前記試料表面の凸部に、前記イオン
ビームを選択的に照射させる制御部とを有することを特
徴とする。
試料表面に入射電子線を走査する電子線走査装置と、前
記試料を透過した前記入射電子線の透過電子線の強度、
散乱電子線の強度、および前記入射電子線に照射されて
前記試料から励起される特性Ｘ線の強度のいずれかを測
定する検出装置と、前記透過電子線の強度、前記散乱電
子線の強度、および前記特性Ｘ線の強度のいずれかを画
像情報に変換する情報処理装置とを有する電子顕微鏡に
おいて、前記試料表面の一部に選択的にイオンビームを
照射して、前記試料表面を加工する加工装置と、前記画
像情報から得られた前記試料表面の凸部に、前記イオン
ビームを選択的に照射させる制御部とを有することを特
徴とする。
【０００７】前記加工装置から照射されるイオンビーム
は、クラスターイオンビームであることが好ましい。
は、クラスターイオンビームであることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に本発明の電子顕微鏡の概念
図を示す。
図を示す。
【０００９】本発明の電子顕微鏡は、試料表面を観察す
る電子顕微鏡本体部分と、試料表面を加工する加工装置
とを具備している。
る電子顕微鏡本体部分と、試料表面を加工する加工装置
とを具備している。
【００１０】第1の実施形態 まず、試料厚さの評価手段としてＨＡＡＤＦ（High-ang
le annular dark-field：高角度散乱環状暗視野）法を
採用した場合について説明する。
le annular dark-field：高角度散乱環状暗視野）法を
採用した場合について説明する。
【００１１】この方法は、電子線源から放出された入射
電子線１が試料４表面を走査するための電子線走査装置
３を有する。電子線走査装置３としては、コイルなどの
磁界を発生するものが使用でき、磁界によって入射電子
線の進行方向を制御して入射電子線の走査を行う。
電子線１が試料４表面を走査するための電子線走査装置
３を有する。電子線走査装置３としては、コイルなどの
磁界を発生するものが使用でき、磁界によって入射電子
線の進行方向を制御して入射電子線の走査を行う。
【００１２】試料４に到達した入射電子線１のうちの一
部は、散乱して散乱電子線５となる。散乱電子線５は、
環状検出器によってその強度が検出され、散乱電子線５
の強度をＨＡＡＤＦ信号処理装置７および中央制御装置
８によってコントラストに変換して画像情報に変換され
てモニター９に表示される。
部は、散乱して散乱電子線５となる。散乱電子線５は、
環状検出器によってその強度が検出され、散乱電子線５
の強度をＨＡＡＤＦ信号処理装置７および中央制御装置
８によってコントラストに変換して画像情報に変換され
てモニター９に表示される。
【００１３】コントラストの元となる散乱電子線５の強
度は、式（１）で表されるように試料厚さと直接的な関
係が存在する。
度は、式（１）で表されるように試料厚さと直接的な関
係が存在する。
【００１４】Ｉs＝σθ１θ2・ＮtＩ （１） なお、式（１）中、 Ｉsは角度範囲からの間に散乱され
る散乱電子線の強度（散乱強度）を示しており、σ
θ１θ2は電子の散乱断面積、Ｎは試料を構成する元素
の原子数、Ｉは入射電子線の強度、ｔは試料の厚さであ
る。
る散乱電子線の強度（散乱強度）を示しており、σ
θ１θ2は電子の散乱断面積、Ｎは試料を構成する元素
の原子数、Ｉは入射電子線の強度、ｔは試料の厚さであ
る。
【００１５】このことから、試料上の異なる複数点に電
子線を照射し、その際に検出される回折電子線の散乱強
度から複数点間の試料厚さの比較が可能となる。さらに
電子線を試料の観察領域上を走査させ、一方検出される
回折電子線の散乱強度をモニター上に同期表示させるこ
とにより形成されるＨＡＡＤＦ像は、散乱電子線の強度
を反映した画像、つまり試料厚さマッピング画像とみな
すことが可能である。このようにして得られる試料厚さ
マッピング画像のコントラストから厚さ分布を検出しす
ることが可能である。
子線を照射し、その際に検出される回折電子線の散乱強
度から複数点間の試料厚さの比較が可能となる。さらに
電子線を試料の観察領域上を走査させ、一方検出される
回折電子線の散乱強度をモニター上に同期表示させるこ
とにより形成されるＨＡＡＤＦ像は、散乱電子線の強度
を反映した画像、つまり試料厚さマッピング画像とみな
すことが可能である。このようにして得られる試料厚さ
マッピング画像のコントラストから厚さ分布を検出しす
ることが可能である。
【００１６】次に、加工装置について説明する。
【００１７】加工装置は、イオンビーム１９を放出する
イオンビーム源と、イオンビーム用走査コイル１８とか
らなるイオンビーム発生装置を有している。イオンビー
ム走査コイル１８によってイオンビームの進行方向を制
御し、試料４の所望の位置に選択的にイオンビーム１９
を照射する。
イオンビーム源と、イオンビーム用走査コイル１８とか
らなるイオンビーム発生装置を有している。イオンビー
ム走査コイル１８によってイオンビームの進行方向を制
御し、試料４の所望の位置に選択的にイオンビーム１９
を照射する。
【００１８】イオンビーム走査コイル１８は、イオンビ
ーム発生装置の制御部１７を介して中央制御装置８と接
続されており、中央制御装置８からの情報に従って試料
４の所定の位置にイオンビーム１９を照射する。
ーム発生装置の制御部１７を介して中央制御装置８と接
続されており、中央制御装置８からの情報に従って試料
４の所定の位置にイオンビーム１９を照射する。
【００１９】このイオンビーム１９が照射された位置で
は、試料表面がイオンビーム１９によって削られる。
は、試料表面がイオンビーム１９によって削られる。
【００２０】イオンビーム源としては、単イオンビーム
を放出する通常のイオンビーム源以外に、クラスターイ
オンビームを放出するイオンビーム源を有することが好
ましい。イオン化されたクラスターを使用することによ
り１原子（イオン）当たりの運動エネルギーを極めて小
さくできる。また、荷電粒子同士の斥力によるビームの
広がりを最小限に抑制することができる。さらに、クラ
スターがサンプル表面に衝突した際に、クラスターを構
成していた原子（イオン）が水平方向へと飛散するた
め、ビームの照射角度とは別に、極低角度照射効果が得
られる。これらの理由から、クラスターイオンビームを
照射することで、試料４表面をより平滑化することが可
能になる。
を放出する通常のイオンビーム源以外に、クラスターイ
オンビームを放出するイオンビーム源を有することが好
ましい。イオン化されたクラスターを使用することによ
り１原子（イオン）当たりの運動エネルギーを極めて小
さくできる。また、荷電粒子同士の斥力によるビームの
広がりを最小限に抑制することができる。さらに、クラ
スターがサンプル表面に衝突した際に、クラスターを構
成していた原子（イオン）が水平方向へと飛散するた
め、ビームの照射角度とは別に、極低角度照射効果が得
られる。これらの理由から、クラスターイオンビームを
照射することで、試料４表面をより平滑化することが可
能になる。
【００２１】次に、このイオンビーム１９による試料の
加工方法をより詳細に説明する。
加工方法をより詳細に説明する。
【００２２】入射電子線１を試料４に走査照射し、試料
４の内部で高角度に散乱されて透過した散乱電子線５を
環状検出器６にて検出し、検出された電子線を専用の信
号処理装置７にて散乱電子線５の強度を表す電気信号に
変換し、得られた電気信号はシステム全体を制御する中
央制御装置８へ送られる。中央制御装置８では信号処理
装置７から送信された電気信号を、その電気信号が得ら
れた時点に電子線が照射されていた位置情報に対応させ
ながらモニター９上に表示することによりＨＡＡＤＦ像
を形成する。モニター９に表示されたＨＡＡＤＦ像は試
料４上の各点に収束電子線を照射した際に検出された高
角度散乱電子線の強度を反映したものである。また、前
述したよう式（１）で示したように、散乱電子線の強度
Ｉsは試料の厚さｔと比例関係にあることから、ＨＡＡ
ＤＦ像におけるコントラストは試料の厚さを反映したも
のと見なすことができるため、モニター９上のコントラ
ストから散乱電子線５の凹凸を検出することができる。
すなわち、試料４表面に凹凸が存在する時、凸部におい
てはモニター９上に強強度の領域が確認され、凹部にお
いてはモニター９上に弱強度の領域が確認される。
４の内部で高角度に散乱されて透過した散乱電子線５を
環状検出器６にて検出し、検出された電子線を専用の信
号処理装置７にて散乱電子線５の強度を表す電気信号に
変換し、得られた電気信号はシステム全体を制御する中
央制御装置８へ送られる。中央制御装置８では信号処理
装置７から送信された電気信号を、その電気信号が得ら
れた時点に電子線が照射されていた位置情報に対応させ
ながらモニター９上に表示することによりＨＡＡＤＦ像
を形成する。モニター９に表示されたＨＡＡＤＦ像は試
料４上の各点に収束電子線を照射した際に検出された高
角度散乱電子線の強度を反映したものである。また、前
述したよう式（１）で示したように、散乱電子線の強度
Ｉsは試料の厚さｔと比例関係にあることから、ＨＡＡ
ＤＦ像におけるコントラストは試料の厚さを反映したも
のと見なすことができるため、モニター９上のコントラ
ストから散乱電子線５の凹凸を検出することができる。
すなわち、試料４表面に凹凸が存在する時、凸部におい
てはモニター９上に強強度の領域が確認され、凹部にお
いてはモニター９上に弱強度の領域が確認される。
【００２３】このとき、散乱電子線５の強度を判定する
基準値を予め中央制御装置８に備えられた記憶装置に入
力しておくことにより、中央制御装置８による自動判定
をも可能にすることができる。このようにして散乱電子
線５の強度が基準値よりも大きいと判定された領域、す
なわち、試料表面の凸部は、モニター９上のＸ−Ｙの平
面座標で定義することが可能である。
基準値を予め中央制御装置８に備えられた記憶装置に入
力しておくことにより、中央制御装置８による自動判定
をも可能にすることができる。このようにして散乱電子
線５の強度が基準値よりも大きいと判定された領域、す
なわち、試料表面の凸部は、モニター９上のＸ−Ｙの平
面座標で定義することが可能である。
【００２４】以上の工程を経て、強強度と特定された領
域のＸ−Ｙ座標情報をイオンビーム用走査制御装置１７
へ送る。イオンビーム用走査制御装置１７では、中央制
御装置８から送られた強強度領域のＸ−Ｙ座標情報に基
づき、特定された領域にのみイオンビームを照射する、
或いは同領域上にイオンビームが停滞するようイオンビ
ーム用走査コイル１８の制御を行う。それにより、試料
面上に収束するよう調整されたイオンビーム１９が、試
料の特定領域上を走査照射することにより、評価に適し
た表面平滑な状態へ試料を加工修正することが可能とな
る。
域のＸ−Ｙ座標情報をイオンビーム用走査制御装置１７
へ送る。イオンビーム用走査制御装置１７では、中央制
御装置８から送られた強強度領域のＸ−Ｙ座標情報に基
づき、特定された領域にのみイオンビームを照射する、
或いは同領域上にイオンビームが停滞するようイオンビ
ーム用走査コイル１８の制御を行う。それにより、試料
面上に収束するよう調整されたイオンビーム１９が、試
料の特定領域上を走査照射することにより、評価に適し
た表面平滑な状態へ試料を加工修正することが可能とな
る。
【００２５】なお、入射電子線１が試料４表面を照射す
る位置と、イオンビーム１９が試料表面を照射する位置
とが一致するように予め調整しておき、入射電子線１の
走査により得られた試料マッピング画像のＸ−Ｙ座標を
イオンビーム１９による加工領域の選択に用いることが
好ましい。
る位置と、イオンビーム１９が試料表面を照射する位置
とが一致するように予め調整しておき、入射電子線１の
走査により得られた試料マッピング画像のＸ−Ｙ座標を
イオンビーム１９による加工領域の選択に用いることが
好ましい。
【００２６】このようにして試料の加工修正を施した
後、再度、通常の評価法によって試料を測定すること
で、試料の厚さ分布に影響されない、正確な試料の評価
を行うことが可能になる。
後、再度、通常の評価法によって試料を測定すること
で、試料の厚さ分布に影響されない、正確な試料の評価
を行うことが可能になる。
【００２７】第２の実施形態 次に、試料厚さの評価手段としてＥＥＬＳ（electron e
negy-loss spectoroscopy:電子エネルギー損失分光）法
を採用した場合について説明する。
negy-loss spectoroscopy:電子エネルギー損失分光）法
を採用した場合について説明する。
【００２８】この方法は、電子線走査装置３によって試
料４表面を走査する入射電子線の、試料を透過した際の
損失エネルギー量とその頻度を測定することで、試料内
部の構造を評価する手法である。
料４表面を走査する入射電子線の、試料を透過した際の
損失エネルギー量とその頻度を測定することで、試料内
部の構造を評価する手法である。
【００２９】すなわち、入射電子線１を試料４に照射
し、透過した非弾性散乱電子を含む透過電子線１０を静
電プリズムなどの電子線分光器１１によって分光させた
後、ＥＬＥＬＳ検出器１２によってこの透過電子線の強
度を検出する。ＥＥＬＳ信号処理装置１３によって、検
出された透過電子線の強度から、透過電子線のエネルギ
ーの損失量とエネルギーを損失した電子数を算出し、こ
の算出結果を中央制御装置８によってコントラスト画像
情報に変換してしてモニター９に表示する。
し、透過した非弾性散乱電子を含む透過電子線１０を静
電プリズムなどの電子線分光器１１によって分光させた
後、ＥＬＥＬＳ検出器１２によってこの透過電子線の強
度を検出する。ＥＥＬＳ信号処理装置１３によって、検
出された透過電子線の強度から、透過電子線のエネルギ
ーの損失量とエネルギーを損失した電子数を算出し、こ
の算出結果を中央制御装置８によってコントラスト画像
情報に変換してしてモニター９に表示する。
【００３０】エネルギー損失電子の発生頻度には式
（２）のような関係式が成立つ。
（２）のような関係式が成立つ。
【００３１】ｔ＝λp（β）ｌｎ（Ｉt／Ｉ0）
（２） なお、式（２）中、ｔは試料の厚さ、λp（β）は試料
中を電子線が散乱されずに進める非弾性散乱平均自由行
程（試料中を電子線が非弾性散乱されずに進める距
離）、 ＩtおよびＩ0はそれぞれ検出器へ入射した電子
線の全強度およびエネルギーを損失していない電子の強
度である。式（２）で与えられる値は同一電子線をエネ
ルギー損失の有無で分離するため、試料への入射電子線
強度の揺らぎによる誤差が生じない利点があり、試料上
の複数測定点間で絶対的な試料厚さ比較が可能である。
（２） なお、式（２）中、ｔは試料の厚さ、λp（β）は試料
中を電子線が散乱されずに進める非弾性散乱平均自由行
程（試料中を電子線が非弾性散乱されずに進める距
離）、 ＩtおよびＩ0はそれぞれ検出器へ入射した電子
線の全強度およびエネルギーを損失していない電子の強
度である。式（２）で与えられる値は同一電子線をエネ
ルギー損失の有無で分離するため、試料への入射電子線
強度の揺らぎによる誤差が生じない利点があり、試料上
の複数測定点間で絶対的な試料厚さ比較が可能である。
【００３２】加工装置は、第１の実施形態で述べたもの
と同じものであり、イオンビーム１９を放出するイオン
ビーム源と、イオンビーム用走査コイル１８とからなる
イオンビーム発生装置を有している。イオンビーム走査
コイル１８によってイオンビームの進行方向を制御し、
試料４の所望の位置に選択的にイオンビーム１９を照射
する。
と同じものであり、イオンビーム１９を放出するイオン
ビーム源と、イオンビーム用走査コイル１８とからなる
イオンビーム発生装置を有している。イオンビーム走査
コイル１８によってイオンビームの進行方向を制御し、
試料４の所望の位置に選択的にイオンビーム１９を照射
する。
【００３３】イオンビーム走査コイル１８は、イオンビ
ーム発生装置の制御部１７を介して中央制御装置８と接
続されており、中央制御装置８からの情報に従って試料
４の所定の位置にイオンビーム１９を照射する。
ーム発生装置の制御部１７を介して中央制御装置８と接
続されており、中央制御装置８からの情報に従って試料
４の所定の位置にイオンビーム１９を照射する。
【００３４】このイオンビーム１９が照射された位置で
は、試料表面がイオンビーム１９によって削られる。
は、試料表面がイオンビーム１９によって削られる。
【００３５】次にＥＥＬＳ分光法を応用した厚さマッピ
ング画像を用いた試料加工について述べる。
ング画像を用いた試料加工について述べる。
【００３６】入射電子線１を試料４面上に走査照射させ
るための電子線用走査制御装置２及び走査コイル３を備
えた電子顕微鏡において、試料室内に設置された試料４
に電子線を走査照射し、試料４の内部で非弾性散乱され
た電子線を含む透過電子線１０をＥＬＬＳ分光器１１へ
入射させる。ＥＥＬＳ分光器１１へ入射した透過電子線
１０はエネルギー損失量に応じて分光され、さらにＥＥ
ＬＳ検出器１２上へ投影され、ＥＥＬＳ用信号処理装置
１３による信号処理を経てスペクトルとして収集され
る。
るための電子線用走査制御装置２及び走査コイル３を備
えた電子顕微鏡において、試料室内に設置された試料４
に電子線を走査照射し、試料４の内部で非弾性散乱され
た電子線を含む透過電子線１０をＥＬＬＳ分光器１１へ
入射させる。ＥＥＬＳ分光器１１へ入射した透過電子線
１０はエネルギー損失量に応じて分光され、さらにＥＥ
ＬＳ検出器１２上へ投影され、ＥＥＬＳ用信号処理装置
１３による信号処理を経てスペクトルとして収集され
る。
【００３７】得られたスペクトルの全スペクトル強度Ｉ
tとエネルギー損失の無い電子で形成されるゼロ・ロス
ピーク強度Ｉ0との比から、式（２）で示したように試
料の厚さｔが計算される。計算により得られた試料厚さ
を、走査電子線の位置情報に対応させてモニター９上に
表示することにより、試料厚さを反映したマッピング画
像が得られる。
tとエネルギー損失の無い電子で形成されるゼロ・ロス
ピーク強度Ｉ0との比から、式（２）で示したように試
料の厚さｔが計算される。計算により得られた試料厚さ
を、走査電子線の位置情報に対応させてモニター９上に
表示することにより、試料厚さを反映したマッピング画
像が得られる。
【００３８】ここで予めシステム全体を制御する中央制
御部８の記憶装置に入力しておいた厚さ基準値と比較す
ることにより試料厚さの分布状況を検出する。厚さ分布
状況はモニター９上の画像に対応した試料面上のＸ−Ｙ
座標として表現することが可能であり、特定された領域
のＸ−Ｙ座標情報をイオンビーム用走査制御装置１７へ
送る。イオンビーム用走査制御装置１７では、中央制御
部８から送られた強強度領域のＸ−Ｙ座標情報に基づ
き、同領域にのみイオンビームを照射する、或いは同領
域上にイオンビームが停滞するようイオンビーム用走査
コイル１８の制御を行う。それにより、試料面上に収束
するよう調整されたイオンビーム１９が、試料の特定領
域上を走査照射することにより、評価に適した形態へ試
料を加工修正することが可能となる。
御部８の記憶装置に入力しておいた厚さ基準値と比較す
ることにより試料厚さの分布状況を検出する。厚さ分布
状況はモニター９上の画像に対応した試料面上のＸ−Ｙ
座標として表現することが可能であり、特定された領域
のＸ−Ｙ座標情報をイオンビーム用走査制御装置１７へ
送る。イオンビーム用走査制御装置１７では、中央制御
部８から送られた強強度領域のＸ−Ｙ座標情報に基づ
き、同領域にのみイオンビームを照射する、或いは同領
域上にイオンビームが停滞するようイオンビーム用走査
コイル１８の制御を行う。それにより、試料面上に収束
するよう調整されたイオンビーム１９が、試料の特定領
域上を走査照射することにより、評価に適した形態へ試
料を加工修正することが可能となる。
【００３９】このようにして試料の加工修正を施した
後、再度、通常の評価法によって試料を測定すること
で、試料厚さ分布に影響されない正確な試料の評価を行
うことが可能になる。
後、再度、通常の評価法によって試料を測定すること
で、試料厚さ分布に影響されない正確な試料の評価を行
うことが可能になる。
【００４０】第３の実施形態 次に、試料厚さの評価手段としてＥＤＸ（energy dispe
rsive X-ray spectroscopy:エネルギー分散型X線分光）
法を採用した場合について説明する。
rsive X-ray spectroscopy:エネルギー分散型X線分光）
法を採用した場合について説明する。
【００４１】この方法は、電子線走査装置３によって入
射電子線が試料４表面を走査した時に発生する特性Ｘ線
を測定して試料内部の構造を評価する手法である。
射電子線が試料４表面を走査した時に発生する特性Ｘ線
を測定して試料内部の構造を評価する手法である。
【００４２】すなわち、入射電子線１を試料４に照射し
た時に発生する特性Ｘ線１４の強度を測定するＥＤＸ検
出器１５を具備しており、ＥＤＸ用信号処理装置によっ
て特性Ｘ線１４の強度を信号処理し、この信号を中央制
御装置８によってコントラスト画像情報に変換してモニ
ター９に表示する。
た時に発生する特性Ｘ線１４の強度を測定するＥＤＸ検
出器１５を具備しており、ＥＤＸ用信号処理装置によっ
て特性Ｘ線１４の強度を信号処理し、この信号を中央制
御装置８によってコントラスト画像情報に変換してモニ
ター９に表示する。
【００４３】試料が元素Ａを含有する時の特性Ｘ線の強
度Ｎは、試料厚さｔを用いて式（３）によって求めるこ
とができる。
度Ｎは、試料厚さｔを用いて式（３）によって求めるこ
とができる。
【００４４】 Ｎ＝（ＩσAωｐAＮ0Ωε）ｔ／４πＭA （３） なお、ＭAは元素Ａの原子量、σAは元素Ａのイオン化断
面積、ｐAは注目する特性Ｘ線の発生割合、ρAは物質の
密度、ＣAは元素Ａの濃度を示す。また、Ωは検出器の
立体角、εは検出器効率、ωは蛍光収率、Ｎ0はアボガ
ドロ数である。
面積、ｐAは注目する特性Ｘ線の発生割合、ρAは物質の
密度、ＣAは元素Ａの濃度を示す。また、Ωは検出器の
立体角、εは検出器効率、ωは蛍光収率、Ｎ0はアボガ
ドロ数である。
【００４５】式（３）は物質を構成する元素Ａの検出Ｘ
線強度であるが、他の元素でも同様の関係式が成立つこ
とから全Ｘ線強度Ｎtotalは試料厚さに比例する。よっ
て、試料上の複数点に電子線を照射し、検出される全Ｘ
線強度を比較することにより試料厚さを相対的に比較す
ることが可能である。また、電子線を試料の観察領域内
で走査し、検出されるX線強度をモニター上に同期表示
させることにより、試料厚さを反映したマッピング画像
が得られ、試料４厚さの分布状況を検出することが可能
である。
線強度であるが、他の元素でも同様の関係式が成立つこ
とから全Ｘ線強度Ｎtotalは試料厚さに比例する。よっ
て、試料上の複数点に電子線を照射し、検出される全Ｘ
線強度を比較することにより試料厚さを相対的に比較す
ることが可能である。また、電子線を試料の観察領域内
で走査し、検出されるX線強度をモニター上に同期表示
させることにより、試料厚さを反映したマッピング画像
が得られ、試料４厚さの分布状況を検出することが可能
である。
【００４６】加工装置は、第１の実施形態で述べたもの
と同じものであり、イオンビーム１９を放出するイオン
ビーム源と、イオンビーム用走査コイル１８とからなる
イオンビーム発生装置を有している。イオンビーム走査
コイル１８によってイオンビームの進行方向を制御し、
試料４の所望の位置に選択的にイオンビーム１９を照射
する。
と同じものであり、イオンビーム１９を放出するイオン
ビーム源と、イオンビーム用走査コイル１８とからなる
イオンビーム発生装置を有している。イオンビーム走査
コイル１８によってイオンビームの進行方向を制御し、
試料４の所望の位置に選択的にイオンビーム１９を照射
する。
【００４７】イオンビーム走査コイル１８は、イオンビ
ーム発生装置装置の制御部１７を介して中央制御装置８
と接続されており、中央制御装置８からの情報に従って
試料４の所定の位置にイオンビーム１９を照射する。
ーム発生装置装置の制御部１７を介して中央制御装置８
と接続されており、中央制御装置８からの情報に従って
試料４の所定の位置にイオンビーム１９を照射する。
【００４８】このイオンビーム１９が照射された位置で
は、試料表面がイオンビーム１９によって削られる。
は、試料表面がイオンビーム１９によって削られる。
【００４９】さらに、ＥＤＸ法を応用した厚さマッピン
グ画像を用いた試料加工について詳細に述べる。入射電
子線１を試料４面上に走査照射させるための電子線用走
査制御装置２及び走査コイル３を備えた電子顕微鏡にお
いて、試料室内に設置された試料４に電子線を走査照射
し、試料４の内部における入射電子線１と構成原子との
相互作用により特性Ｘ線１４が発生する。
グ画像を用いた試料加工について詳細に述べる。入射電
子線１を試料４面上に走査照射させるための電子線用走
査制御装置２及び走査コイル３を備えた電子顕微鏡にお
いて、試料室内に設置された試料４に電子線を走査照射
し、試料４の内部における入射電子線１と構成原子との
相互作用により特性Ｘ線１４が発生する。
【００５０】発生した特性Ｘ線１４は、試料室内に挿入
されたＸ線検出器１５により検出され、Ｘ線のエネルギ
ー強度を反映したパルス信号としてＥＤＸ用信号処理装
置（ＰＨＡ）１６へ送られる。パルス信号はＥＤＸ用信
号処理装置（ＰＨＡ）１６において強度を測定されてエ
ネルギー値へ変換された後中央制御部８に送られる。中
央制御部８では走査電子線の照射位置に対応させてモニ
ター９上へ表示することにより、発生Ｘ線強度に対応し
たマッピング画像が形成される。発生Ｘ線強度Ｎは試料
の厚さｔと比例関係にあるため、発生Ｘ線強度によるマ
ッピングは試料厚さを反映したマッピング画像と見なす
ことができる。
されたＸ線検出器１５により検出され、Ｘ線のエネルギ
ー強度を反映したパルス信号としてＥＤＸ用信号処理装
置（ＰＨＡ）１６へ送られる。パルス信号はＥＤＸ用信
号処理装置（ＰＨＡ）１６において強度を測定されてエ
ネルギー値へ変換された後中央制御部８に送られる。中
央制御部８では走査電子線の照射位置に対応させてモニ
ター９上へ表示することにより、発生Ｘ線強度に対応し
たマッピング画像が形成される。発生Ｘ線強度Ｎは試料
の厚さｔと比例関係にあるため、発生Ｘ線強度によるマ
ッピングは試料厚さを反映したマッピング画像と見なす
ことができる。
【００５１】そこで、予め中央制御部８に適正な試料厚
さの時に生じるＸ線強度の標準値を入力しておくことに
より、中央制御部８にて試料厚さを比較評価することが
可能となる。また、試料厚さの分布状況はモニター９上
の画像に対応した試料面上のＸ−Ｙ座標として表現する
ことが可能であり、特定された領域のＸ−Ｙ座標情報を
イオンビーム用走査制御装置１７へ送る。イオンビーム
用走査制御装置１７では、中央制御部８から送られた強
強度領域のＸ−Ｙ座標情報に基づき、同領域にのみイオ
ンビームを照射する、或いは同領域上にイオンビームが
停滞するようイオンビーム用走査コイル１８の制御を行
う。それにより、試料面上に収束するよう調整されたイ
オンビーム１９が、試料の特定領域上を走査照射するこ
とにより、評価に適した形態へ試料を加工修正すること
が可能となる。
さの時に生じるＸ線強度の標準値を入力しておくことに
より、中央制御部８にて試料厚さを比較評価することが
可能となる。また、試料厚さの分布状況はモニター９上
の画像に対応した試料面上のＸ−Ｙ座標として表現する
ことが可能であり、特定された領域のＸ−Ｙ座標情報を
イオンビーム用走査制御装置１７へ送る。イオンビーム
用走査制御装置１７では、中央制御部８から送られた強
強度領域のＸ−Ｙ座標情報に基づき、同領域にのみイオ
ンビームを照射する、或いは同領域上にイオンビームが
停滞するようイオンビーム用走査コイル１８の制御を行
う。それにより、試料面上に収束するよう調整されたイ
オンビーム１９が、試料の特定領域上を走査照射するこ
とにより、評価に適した形態へ試料を加工修正すること
が可能となる。
【００５２】このようにして試料の加工修正を施した
後、再度、通常の評価法によって試料を測定すること
で、試料厚さ分布に影響されない正確な試料の評価を行
うことが可能になる。
後、再度、通常の評価法によって試料を測定すること
で、試料厚さ分布に影響されない正確な試料の評価を行
うことが可能になる。
【００５３】
【発明の効果】本発明によれば、試料の加工に伴う煩雑
な作業を簡易化して、正確な試料の評価を行うことが可
能になる。
な作業を簡易化して、正確な試料の評価を行うことが可
能になる。
【図１】 図１は本発明の電子顕微鏡の一例を示す概念
図である。
図である。
１…入射電子線 ２…入射電子線用走査制御装置 ３…入射電子線用走査コイル ４…試料 ５…散乱電子線 ６…環状検出器（アニュラー型検出器） ７…ＨＡＡＤＦ用信号処理装置 ８…中央制御装置 ９…モニター １０…非弾性散乱電子を含む透過電子線 １１…電子線分光器 １２…ＥＥＬＳ検出器 １３…ＥＥＬＳ用信号処理装置 １４…特性Ｘ線 １５…ＥＤＸ用検出器 １６…ＥＤＸ用信号処理装置 １７…イオンビーム用走査制御装置 １８…イオンビーム用走査コイル １９…イオンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/252 Ｈ０１Ｊ 37/305 Ａ 37/305 Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｇ Ｆターム(参考） 2G001 AA03 BA05 BA11 BA12 BA14 CA01 DA02 DA06 EA03 GA06 KA11 RA04 RA10 RA20 2G052 EC14 EC18 GA34 5C033 PP02 PP04 PP06 SS02 SS04 SS06 SS07 SS10 5C034 BB04 BB07 BB09 BB10
Claims (2)
- 【請求項１】試料表面に入射電子線を走査する電子線走
査装置と、 前記試料を透過した前記入射電子線の透過電子線の強
度、散乱電子線の強度、および前記入射電子線に照射さ
れて前記試料から励起される特性Ｘ線の強度のいずれか
を測定する検出装置と、 前記透過電子線の強度、前記散乱電子線の強度、および
前記特性Ｘ線の強度のいずれかを画像情報に変換する情
報処理装置とを有する電子顕微鏡において、 前記試料表面の一部に選択的にイオンビームを照射し
て、前記試料表面を加工する加工装置と、 前記画像情報から得られた前記試料表面の凸部に、前記
イオンビームを選択的に照射させる制御部とを有するこ
とを特徴とする電子顕微鏡。 - 【請求項２】前記加工装置から照射されるイオンビーム
は、クラスターイオンビームであることを特徴とする請
求項１記載の電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001097452A JP2002298774A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001097452A JP2002298774A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002298774A true JP2002298774A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18951235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001097452A Pending JP2002298774A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002298774A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006127850A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム装置及び試料作製方法 |
| JP2007018986A (ja) * | 2005-07-11 | 2007-01-25 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電ビーム装置及びそのビーム軸の軸合わせ方法 |
| US7391039B2 (en) | 2005-05-12 | 2008-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor processing method and system |
| JP2008292351A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Sii Nanotechnology Inc | ドーパントプロファイル測定用薄片試料作成方法 |
| JP2009523227A (ja) * | 2005-12-22 | 2009-06-18 | エフ イー アイ カンパニ | 試料中のラベルを特定する方法 |
| JP2011066005A (ja) * | 2010-11-08 | 2011-03-31 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム装置及び試料作製方法 |
| JP2015082485A (ja) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 富士通株式会社 | 走査透過電子顕微鏡システム、画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム |
| JP2017522571A (ja) * | 2014-07-29 | 2017-08-10 | オックスフォード インストルメンツ ナノテクノロジー ツールス リミテッド | 電子顕微鏡のためのターゲットサンプルの質量厚みを測定する方法 |
| CN107655869A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-02-02 | 中国科学院近代物理研究所 | 离子荧光超分辨成像方法 |
-
2001
- 2001-03-29 JP JP2001097452A patent/JP2002298774A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006127850A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-05-18 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム装置及び試料作製方法 |
| JP4664041B2 (ja) * | 2004-10-27 | 2011-04-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子ビーム装置及び試料作製方法 |
| US7928377B2 (en) | 2004-10-27 | 2011-04-19 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam apparatus and sample manufacturing method |
| US7391039B2 (en) | 2005-05-12 | 2008-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor processing method and system |
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| US8306291B2 (en) | 2005-12-22 | 2012-11-06 | Fei Company | Method for localizing labels in a sample |
| JP2008292351A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Sii Nanotechnology Inc | ドーパントプロファイル測定用薄片試料作成方法 |
| JP2011066005A (ja) * | 2010-11-08 | 2011-03-31 | Hitachi High-Technologies Corp | 荷電粒子ビーム装置及び試料作製方法 |
| JP2015082485A (ja) * | 2013-10-24 | 2015-04-27 | 富士通株式会社 | 走査透過電子顕微鏡システム、画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム |
| JP2017522571A (ja) * | 2014-07-29 | 2017-08-10 | オックスフォード インストルメンツ ナノテクノロジー ツールス リミテッド | 電子顕微鏡のためのターゲットサンプルの質量厚みを測定する方法 |
| CN107655869A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-02-02 | 中国科学院近代物理研究所 | 离子荧光超分辨成像方法 |
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