JP2008123716A - 時定数測定機能を搭載した走査型電子顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エネルギーフィルタを用いてエネルギーを弁別し、得られる電子収量の変化から試料電位の変動を測定し、電子線照射時に形成される帯電の時定数を抽出する。抽出した時定数を基に走査方法を最適化し、SEM像に現れる歪みや倍率変動を抑制する。
【選択図】図1
Description
b)電子の移動や拡散、電子−ホール再結合による消滅等に依存する時間的変化。
c)走査方法に依存する変化。
時定数抽出手段は、エネルギーフィルタのフィルタ電位を固定し、試料に一次電子線を照射したときの輝度の時間変化から電位変動の時定数を抽出するようにする。そして、時定数抽出手段は、一次電子線の照射位置を移動させながら試料上の複数位置に一次電子線を照射するように電子線照射手段を制御し、複数位置で得られた輝度の時間変化平均値を時間変化曲線とし、電位変動の時定数を抽出する。
図1は、本発明の実施形態で用いるSEM(Scanning Electron Microscope)の概略構成を示す図である。電界放出陰極11と引出電極12との間に引出電圧13を印加することで、一次電子ビーム1を生成する。一次電子ビーム1はコンデンサレンズ14、上走査偏向器21、下走査偏向器22で走査偏向を受ける。上走査偏向器21、下走査偏向器22の偏向強度は、対物レンズ17のレンズ中心を支点として試料23上を二次元走査するように調整されている。偏向を受けた一次電子ビーム1は、対物レンズ17の通路に設けられた加速円筒18でさらに後段加速電圧19の加速をうける。後段加速された一次電子ビーム1は、対物レンズ17のレンズ作用で試料23上に細く絞られる。
図3は、本実施形態によるSEMの処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。
ステップS106では、抽出した時定数τを時定数記録装置120に保存する。
図4は、エネルギーフィルタ30の作用を説明する図である。図4に示すように、試料23及びエネルギーフィルタ30にそれぞれVr(25:例えば0V)、Vf(45:例えば5V)の電位印加した場合、阻止電位Vrf(=Vr−Vf、試料23の電位に対してどの位低い電位を設定しているかを示す)が形成される。この時、試料23から放出された電子のうち阻止電位Vrfよりもエネルギーの高いものは検出できるが低い電子はできない。
これらの測定結果から、信号強度Sの時間変化曲線S(t)(図7参照)を取得する。
続いて、時定数抽出装置110で実行される時定数抽出処理について詳細に説明する。
次に、走査順序決定装置130が実行する走査順序決定処理について詳細に説明する。
ΔL=a・Q0exp(−Δt/τ)/l (1)
と表される。さらに観察領域での走査本数をnとすると、観察領域全体での一次電子の偏向量Lは、
L=ΣΔL=Σa・Q0exp(−Δt/τ)/l (2)
と表される。
本発明では、予め複数の試料毎にエネルギーフィルタによって取り出された電子の信号強度と電子線照射時間との関係を示す時間変化曲線の時定数を時定数記録装置120に記録しておき、それを用いて試料の最適な走査順序を決定するようにしてもよい。つまり、ユーザが観察すべき試料を図示しない入力手段(キーボードやマウス等)によって指定する。そして、指定された試料に対応する時定数を時定数記録装置120から読み出し、この時定数に基づいて観察すべき試料を前記電子線で走査するときの走査順序を決定する。走査順序の決定方法は、上述した方法と同様に行う。
本実施形態では、試料より放出された電子のうち、所定値以上のエネルギーを持つ電子をエネルギーフィルタによって取り出される。そして、取り出された電子の信号強度と電子線照射時間との関係を示す時間変化曲線の時定数が抽出され、この時定数に基づいて試料を電子線で走査する走査順序が決定される。このようにエネルギーフィルタを用いて、試料が帯電したときに放出された電子のうちエネルギーの低い電子を除去して帯電の影響を受けにくい高エネルギーの電子を取り出しているので、より正確に帯電の電位を見積もることができる。よって、抽出される時定数をμsオーダの時間分解能で計測することができるので、それを用いて最適な走査順序を決定することができる。
Claims (14)
- 試料に一次電子線を照射し、試料の像を取得する走査型電子顕微鏡であって、
前記試料より放出された電子のうち、所定値以上のエネルギーを持つ電子を取り出すためのエネルギーフィルタと、
前記エネルギーフィルタによって取り出された電子の信号強度と電子線照射時間との関係を示す時間変化曲線の時定数を抽出する時定数抽出手段と、
前記抽出した時定数に基づいて前記試料を前記電子線で走査する走査順序を決定する走査順序決定手段と、を備え、
前記決定された走査順序で試料を走査して観察することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 前記走査順序決定手段は、前記抽出された時定数と1ラインの走査時間及び走査間隔で規定される走査条件を基に、時間−距離の空間上に走査点を配置し、各走査点の距離が最大となるように走査順序を決定することを特徴とする請求項1に記載の走査型電子顕微鏡。
- 前記走査順序決定手段は、前記走査点の配置が三角形、四角形、或いは六角形となるように前記走査順序を決定することを特徴とする請求項2に記載の走査型電子顕微鏡。
- 前記走査順序決定手段は、電子線照射に起因する電位変動の時定数の基準となる時定数に対する比較結果に応じて、前記時間−距離の空間上に配置した走査点の縦横比を変更することを特徴とする請求項2に記載の走査型電子顕微鏡。
- 前記時定数抽出手段は、前記エネルギーフィルタのフィルタ電位を固定し、前記試料に一次電子線を照射したときの輝度の時間変化から電位変動の時定数を抽出することを特徴とする請求項1に記載の走査型電子顕微鏡。
- 前記時定数抽出手段は、前記一次電子線の照射位置を移動させながら前記試料上の複数位置に前記一次電子線を照射するように電子線照射手段を制御し、複数位置で得られた輝度の時間変化平均値を前記時間変化曲線とし、電位変動の時定数を抽出することを特徴とする請求項5に記載の走査型電子顕微鏡。
- 試料に一次電子線を照射し、試料の像を取得する走査型電子顕微鏡における前記試料の走査順序決定方法であって、
前記試料より放出された電子のうち、所定値以上のエネルギーを持つ電子を取り出すためのエネルギーフィルタによって取り出された電子の信号強度と電子線照射時間との関係を示す時間変化曲線の時定数を、時定数抽出手段が抽出する時定数抽出工程と、
前記抽出した時定数に基づいて前記試料を前記電子線で走査する走査順序を、走査順序決定手段が決定する走査順序決定工程と、
を備えることを特徴とする走査順序決定方法。 - 前記走査順序決定工程では、前記走査順序決定手段が、前記抽出された時定数と1ラインの走査時間及び走査間隔で規定される走査条件を基に、時間−距離の空間上に走査点を配置し、各走査点の距離が最大となるように走査順序を決定することを特徴とする請求項7に記載の走査順序決定方法。
- 前記走査順序決定工程では、前記走査順序決定手段が、前記走査点の配置が三角形、四角形、或いは六角形となるように前記走査順序を決定することを特徴とする請求項8に記載の走査順序決定方法。
- 前記走査順序決定工程では、前記走査順序決定手段が、電子線照射に起因する電位変動の時定数の基準となる時定数に対する比較結果に応じて、前記時間−距離の空間上に配置した走査点の縦横比を変更することを特徴とする請求項8に記載の走査順序決定方法。
- 前記時定数抽出工程では、前記時定数抽出手段が、前記エネルギーフィルタのフィルタ電位を固定し、前記試料に一次電子線を照射したときの輝度の時間変化から電位変動の時定数を抽出することを特徴とする請求項7に記載の走査順序決定方法。
- 前記時定数抽出工程では、前記時定数抽出手段が、前記一次電子線の照射位置を移動させながら前記試料上の複数位置に前記一次電子線を照射するように電子線照射手段を制御し、複数位置で得られた輝度の時間変化平均値を前記時間変化曲線とし、電位変動の時定数を抽出することを特徴とする請求項11に記載の走査順序決定方法。
- 試料に一次電子線を照射し、試料の像を取得する走査型電子顕微鏡であって、
前記試料より放出された電子のうち、所定値以上のエネルギーを持つ電子を取り出すためのエネルギーフィルタと、
予め観察する試料毎に、前記エネルギーフィルタによって取り出された電子の信号強度と電子線照射時間との関係を示す時間変化曲線の時定数を記録する時定数記録手段と、
指示入力に応じて観察すべき試料を指定する試料指定手段と、
前記試料指定手段によって指定された試料に対応する前記時定数を前記時定数記録手段から取得し、この時定数に基づいて前記観察すべき試料を前記電子線で走査するときの走査順序を決定する走査順序決定手段と、を備え、
前記決定された走査順序で試料を走査して観察することを特徴とする走査型電子顕微鏡。 - 試料に一次電子線を照射し、試料の像を取得する走査型電子顕微鏡であって、
予め観察すべき試料毎に、試料を前記電子線で走査するときの走査順序を記録する走査順序記憶手段と、
指示入力に応じて観察すべき試料を指定する試料指定手段と、
指定された試料に対応する走査順序を前記走査順序記憶手段から取得し、その走査順序に基づいて前記試料を前記一次電子線で走査する走査手段と、を備え、
前記走査順序は、それぞれの試料に対して、
前記試料より放出された電子のうち、所定値以上のエネルギーを持つ電子を取り出すためのエネルギーフィルタによって取り出された電子の信号強度と電子線照射時間との関係を示す時間変化曲線の時定数が抽出され、前記抽出した時定数に基づいて決定されることを特徴とする走査型電子顕微鏡。
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