JP2009245952A - 荷電粒子線装置 - Google Patents
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Abstract
絶縁物を含む試料表面での帯電を抑制するための経験や熟練技能工程を排除した、信頼性の高い帯電制御技術を提供し、総合的に分析や試料作製効率の良い荷電粒子線装置を提供する。
【解決手段】
荷電粒子源(1)と、前記荷電粒子源から放出される荷電粒子線(11)を集束し偏向せしめるための荷電粒子光学系(5、6)と、荷電粒子線を試料(8)に照射して試料からの2次粒子を検出するための検出器(9)と、試料を搭載する試料台(7)とを備えた荷電粒子線装置において、試料台の表面に対して移動可能に設けた中和用電極(20)と、中和用電極に印加する電圧および移動を制御する中和用電極制御装置(10)とを有し、荷電粒子線を照射して帯電した試料上の照射領域と中和用電極との間で電荷交換または電流を発生せしめて、帯電を中和制御するよう構成する。
【選択図】 図1
Description
図1は、本発明による荷電粒子線装置の第1の実施例の基本構成を示す。
図3は、イオンビーム照射量(ビーム電流)10nA、試料表面の実効的な静電容量1nF、および絶縁抵抗5GΩを仮定したときの、イオンビーム照射位置での帯電電位の時間依存性である。時間の経過につれて、帯電電位は増大して約10秒後にはほぼ平衡状態になる。
図9は、本発明による荷電粒子線装置の第2の実施例の基本構成を示す。本実施例では、メカニカルプローブ21を組み合わせて、数〜サブμmオーダの試料を作製する荷電粒子線装置を構成する。
図11は、本発明の荷電粒子線装置の第3の実施例の基本構成を示す。
図13は、実施例1、実施例2および実施例3において、試料8の表面が試料台7に対して平行ではない場合の帯電制御方法を示す。この場合、試料台7を右方向に移動すると、中和用電極20の先端が試料表面に干渉する。中和用電極20の先端は試料8との衝突により破壊されたり、試料8の表面は中和用電極20の衝突により破壊される。この干渉を回避しなければ、中和用電極20による帯電制御は有効に働かない。そこで、試料8の照射領域と中和用電極20の間での電荷交換と干渉を両立する方法について、以下に示す。
(1)試料台に搭載された試料に荷電粒子源から放出された荷電粒子線を照射して、前記試料の照射領域に発生する帯電を、前記試料台の表面近くに設置された中和用電極に所定の電圧を印加し、前記試料とは無接触で帯電した前記照射領域との間で電荷交換を発生せしめることにより、前記帯電の中和制御を行なうよう構成したことを特徴とする帯電中和制御方法。
(2)試料台に搭載された試料に荷電粒子源から放出された荷電粒子線を照射して、前記試料の照射領域に発生する帯電を、前記試料台の表面近くに設置された中和用電極に所定の電圧を印加し、前記試料とは接触させて帯電した前記照射領域との間で電流を発生せしめることにより、前記帯電の中和制御を行なうよう構成したことを特徴とする帯電中和制御方法。
(3)前記(1)または(2)の構成において、前記荷電粒子線により前記試料の表面を観察することにより、前記中和用電極を前記照射領域の近傍に接触させ、前記帯電の中和制御を行なうよう構成したことを特徴とする帯電中和制御方法。
(4)前記(1)または(2)の構成において、前記中和用電極を前記試料の表面に対して移動可能に構成したことを特徴とする帯電中和制御方法。
(5)前記(1)または(2)の構成において、前記中和用電極に、−5Vから+5Vの電圧を印加してなることを特徴とする帯電中和制御方法。
(6)前記(1)または(2)または(3)の構成において、前記試料が、絶縁物を含むことを特徴とする帯電中和制御方法。
(7)試料台に搭載された絶縁物を含む試料に荷電粒子源から放出された荷電粒子線を照射して、前記試料の照射領域に発生する帯電を、前記試料台の表面近くに設置された中和用電極に所定の電圧を印加し、前記試料とは無接触で、前記帯電の中和制御を行なうよう構成したことを特徴とする帯電中和制御方法。
(8)荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出される荷電粒子線を集束し偏向せしめるための荷電粒子光学系と、前記荷電粒子線を試料に照射して試料からの2次粒子を検出するための検出器と、前記試料を搭載する試料台とを備えた荷電粒子線装置において、前記試料台の表面に対して移動可能に設けた中和用電極と、前記中和用電極に印加する電圧および前記移動を制御する中和用電極制御装置とを有し、前記荷電粒子線を照射して帯電した前記試料上の照射領域と前記中和用電極との間で電荷交換または電流を発生せしめて、前記帯電を中和制御するよう構成したことを特徴とする荷電粒子線装置。
(9)前記(8)の構成において、前記中和用電極が、前記荷電粒子光学系と前記試料台との間にあって、前記試料台の表面に対して移動可能に設けてなることを特徴とする荷電粒子線装置。
(10)前記(8)の構成において、前記中和用電極は、導電性物質を曲率100μm以下の先端を有する針状に成形された電極で構成されていることを特徴とする荷電粒子線装置。
(11)前記(8)の構成において、前記中和用電極に、−5Vから+5Vの電圧を印加してなることを特徴とする荷電粒子線装置。
(12)前記(8)の構成において、前記中和用電極制御装置が、前記帯電の中和制御中に前記照射領域と前記中和用電極との間に流れる電流の変化から、前記中和用電極の位置又は電圧の制御値を計算する計算部を具備することを特徴とする荷電粒子線装置。
(13)前記(8)の構成において、前記中和用電極制御装置が、前記レンズ又は前記偏向器の設定値より、前記中和用電極と前記試料間の距離又は電圧を計算する計算部を具備することを特徴とする荷電粒子線装置。
(14)荷電粒子源と、前記荷電粒子源から放出する荷電粒子線を集束するレンズと、偏向器と、前記荷電粒子線を試料に照射して2次粒子を検出するための検出器と、前記試料を保持する試料台と、前記試料台の位置を制御する試料位置制御装置とを備えた荷電粒子線装置において、前記試料上の荷電粒子線照射領域と前記レンズとの間にあって前記試料に対し移動可能に設けられ、前記荷電粒子線照射領域との間で電荷交換または電流を発生する第1の電極(例えば、中和用電極)と、前記第1の電極を制御し、前記試料台位置制御装置とは独立に駆動する電極制御装置と、前記試料台位置制御装置とは独立に駆動し、前記荷電粒子線照射領域との間で電流を発生する第2の電極(例えば、メカニカルプローブ)とを有し、前記第1および前記第2の電極を用いて、帯電した前記荷電粒子線照射領域の中和制御を行なうよう構成したことを特徴とする荷電粒子線装置。
Claims (5)
- 荷電粒子源と、
上記荷電粒子源から放出される荷電粒子線を集束して偏向せしめるための荷電粒子光学系と、
上記荷電粒子線を試料に照射して上記試料からの2次粒子を検出する検出器と、
上記試料を載置する試料台と、
上記試料台の表面に対して移動可能である中和用電極と、有し、
上記中和用電極は、上記試料の近傍に上記試料とは非接触に配置され、
上記中和用電極に−5Vから+5Vの電位を印加することにより、上記試料の照射領域と上記中和用電極との間で電荷交換を発生させる荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
上記中和用電極の先端部の曲率半径が100μm以下である荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
上記荷電粒子源がイオン源であって、イオンビームが上記試料に照射され、
上記中和用電極に0Vから+5Vの電位を印加する荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
上記荷電粒子源が電子源であって、電子線が上記試料に照射され、
上記中和用電極に0Vから−5Vの電位を印加する荷電粒子線装置。 - 請求項1に記載の荷電粒子線装置において、
上記中和用電極には、電流計が接続され、
上記電流計に流れる電流量に基づいて上記試料と上記中和用電極の先端との距離を制御する荷電粒子線装置。
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