JPH09245713A - 表面構造及び形状の観察法 - Google Patents
表面構造及び形状の観察法Info
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- JPH09245713A JPH09245713A JP4981096A JP4981096A JPH09245713A JP H09245713 A JPH09245713 A JP H09245713A JP 4981096 A JP4981096 A JP 4981096A JP 4981096 A JP4981096 A JP 4981096A JP H09245713 A JPH09245713 A JP H09245713A
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- electron beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、試料吸収電流を画像信号とす
る走査型電子顕微鏡法による１原子層レベルの高さ分解
能を持つ表面構造及び形状の観察法を提供することであ
る。 【解決手段】走査型電子顕微鏡において電子線を試料表
面すれすれに入射し、表面ポテンシャルや散乱断面積の
違いに基づく表面構造及び形状を観察する。 【効果】本発明により、試料吸収電流を画像信号とする
走査型電子顕微鏡法において、１原子層レベルの高さ分
解能が実現する。
る走査型電子顕微鏡法による１原子層レベルの高さ分解
能を持つ表面構造及び形状の観察法を提供することであ
る。 【解決手段】走査型電子顕微鏡において電子線を試料表
面すれすれに入射し、表面ポテンシャルや散乱断面積の
違いに基づく表面構造及び形状を観察する。 【効果】本発明により、試料吸収電流を画像信号とする
走査型電子顕微鏡法において、１原子層レベルの高さ分
解能が実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、シリコン半
導体等の表面において１原子層レベルの表面構造及び形
状の観察法を提供することにある。
導体等の表面において１原子層レベルの表面構造及び形
状の観察法を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】１原子層レベルの表面構造・形状を観察
する方法として、走査型トンネル顕微鏡法（Phys.Rev.L
ett.50,120(1982)）や電子顕微鏡法（Jpn.J.Appl.Phys.
19,L309(1980)）等が知られている。従来法により、高
さ０．２ｎｍ以下の表面構造・形状が観察されている。
２次電子を画像信号とする走査型電子顕微鏡法（Appl.P
hys.Lett.62,3276(1993)）においても、２次電子信号検
出器を表面すれすれに設置することにより、高さ０．２
ｎｍ以下の表面構造及び形状が観察されている。
する方法として、走査型トンネル顕微鏡法（Phys.Rev.L
ett.50,120(1982)）や電子顕微鏡法（Jpn.J.Appl.Phys.
19,L309(1980)）等が知られている。従来法により、高
さ０．２ｎｍ以下の表面構造・形状が観察されている。
２次電子を画像信号とする走査型電子顕微鏡法（Appl.P
hys.Lett.62,3276(1993)）においても、２次電子信号検
出器を表面すれすれに設置することにより、高さ０．２
ｎｍ以下の表面構造及び形状が観察されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、走査
型電子顕微鏡において、電子線を試料表面すれすれに入
射して吸収電流を画像信号とすることにより、１原子層
レベルの表面情報を得る手段を提供することである。
型電子顕微鏡において、電子線を試料表面すれすれに入
射して吸収電流を画像信号とすることにより、１原子層
レベルの表面情報を得る手段を提供することである。
【０００４】２次電子を画像信号とする走査型電子顕微
鏡では、１原子層レベルの表面情報を得るためには信号
検出器を置く位置が制約を受ける。さらに、種々の表面
分析装置等と組み合わせる際には、電場や磁場等の外乱
を受けると共に、お互いに干渉して装置本来の性能を発
揮できないことが起こる。本発明の目的は、試料自体を
信号検出手段とすることにより、２次電子を画像信号と
する走査型電子顕微鏡における上記欠点を取り除く手段
を提供することである。
鏡では、１原子層レベルの表面情報を得るためには信号
検出器を置く位置が制約を受ける。さらに、種々の表面
分析装置等と組み合わせる際には、電場や磁場等の外乱
を受けると共に、お互いに干渉して装置本来の性能を発
揮できないことが起こる。本発明の目的は、試料自体を
信号検出手段とすることにより、２次電子を画像信号と
する走査型電子顕微鏡における上記欠点を取り除く手段
を提供することである。
【０００５】さらに、２次電子を画像信号とする走査型
電子顕微鏡では、生物、有機物、セラミック等の絶縁体
試料を観察する際には、試料に対する電子線入射角の関
係から、試料表面に５〜１０ｎｍ程度の金薄膜を蒸着し
て試料の帯電を防止する。厳密に言うと、実際に観察し
ているのは金蒸着薄膜の表面形状であり、絶縁体試料の
表面形状そのものではない。２次電子を画像信号とする
走査型電子顕微鏡では、絶縁体試料をそのまま観察する
ことは困難な場合が多いが、本発明の請求項７では、電
子線を低角で入射して絶縁体試料の帯電を防止し、表面
に金等を蒸着することなく絶縁体試料を直接観察するこ
とを他の目的とする。
電子顕微鏡では、生物、有機物、セラミック等の絶縁体
試料を観察する際には、試料に対する電子線入射角の関
係から、試料表面に５〜１０ｎｍ程度の金薄膜を蒸着し
て試料の帯電を防止する。厳密に言うと、実際に観察し
ているのは金蒸着薄膜の表面形状であり、絶縁体試料の
表面形状そのものではない。２次電子を画像信号とする
走査型電子顕微鏡では、絶縁体試料をそのまま観察する
ことは困難な場合が多いが、本発明の請求項７では、電
子線を低角で入射して絶縁体試料の帯電を防止し、表面
に金等を蒸着することなく絶縁体試料を直接観察するこ
とを他の目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】試料表面に１次電子線を
すれすれに入射させることにより、表面ポテンシャルや
散乱断面積の違い等に基づく、試料の表面構造・形状の
情報を求める。さらに、一次電子線のすれすれ入射によ
り、帯電を避けて絶縁体試料の表面構造及び形状の情報
を直接観察する。
すれすれに入射させることにより、表面ポテンシャルや
散乱断面積の違い等に基づく、試料の表面構造・形状の
情報を求める。さらに、一次電子線のすれすれ入射によ
り、帯電を避けて絶縁体試料の表面構造及び形状の情報
を直接観察する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の構成を模式的に
示す。電子線源１から放出された電子線は電子光学系２
で細く絞られ、走査回路４から偏向器３に走査信号を入
力して、入射電子線５を走査する。電子線５は試料６の
表面にすれすれの角度でもって照射される。電子線の１
部は試料６の表面で回折し、この回折電子線７は蛍光板
８上に回折図形を形成する。残りの電子線の１部は試料
６に吸収されるため、試料６には電流が流入する。この
吸収電流９を画像信号として画像表示装置１０に入力す
るが、走査回路４から走査信号を入力して画像表示装置
１０のビ−ム走査を入射電子線５の走査と同期させる。
画像表示装置１０には、吸収電流像と呼ばれる試料表面
の走査型電子顕微鏡像が表示される。
示す。電子線源１から放出された電子線は電子光学系２
で細く絞られ、走査回路４から偏向器３に走査信号を入
力して、入射電子線５を走査する。電子線５は試料６の
表面にすれすれの角度でもって照射される。電子線の１
部は試料６の表面で回折し、この回折電子線７は蛍光板
８上に回折図形を形成する。残りの電子線の１部は試料
６に吸収されるため、試料６には電流が流入する。この
吸収電流９を画像信号として画像表示装置１０に入力す
るが、走査回路４から走査信号を入力して画像表示装置
１０のビ−ム走査を入射電子線５の走査と同期させる。
画像表示装置１０には、吸収電流像と呼ばれる試料表面
の走査型電子顕微鏡像が表示される。
【０００８】本発明では、角度６°以下の入射角で電子
線５を試料表面すれすれに入射させ、試料吸収電流像に
おいて、試料の１原子層レベルの表面構造・形状観察を
可能とする。図２は、電子線５の入射条件と試料６との
角度関係であり、角度θは試料表面に対する視射角、角
度φは［１００］等の基準方位に対する方位角である。
試料に対する入射角は、角度θと角度φとの合成値に基
づき決定される。
線５を試料表面すれすれに入射させ、試料吸収電流像に
おいて、試料の１原子層レベルの表面構造・形状観察を
可能とする。図２は、電子線５の入射条件と試料６との
角度関係であり、角度θは試料表面に対する視射角、角
度φは［１００］等の基準方位に対する方位角である。
試料に対する入射角は、角度θと角度φとの合成値に基
づき決定される。
【０００９】図３と図４とは、吸収電流像で１原子層レ
ベルの表面構造及び形状を観察するための回折条件であ
り、逆格子空間における１原子層レベル構造の観察条件
と波数ベクトルｋとの関係をあらわす。図３は入射電子
線５が回折条件を満足する場合をあらわし、波数ベクト
ルｋの先端が逆格子点１１と一致すると強い回折が起こ
る。特に、入射ベクトルの先端と鏡面反射ベクトルの先
端とが最近接した２つの逆格子点にそれぞれ一致すると
き、高いコントラストを持つ像が得られる。一方、図４
に示した回折条件は、試料６を図３の条件よりも低角側
に配置した場合であり、試料表面の構造及び形状の違い
に基づく情報がより鮮明に表示される。
ベルの表面構造及び形状を観察するための回折条件であ
り、逆格子空間における１原子層レベル構造の観察条件
と波数ベクトルｋとの関係をあらわす。図３は入射電子
線５が回折条件を満足する場合をあらわし、波数ベクト
ルｋの先端が逆格子点１１と一致すると強い回折が起こ
る。特に、入射ベクトルの先端と鏡面反射ベクトルの先
端とが最近接した２つの逆格子点にそれぞれ一致すると
き、高いコントラストを持つ像が得られる。一方、図４
に示した回折条件は、試料６を図３の条件よりも低角側
に配置した場合であり、試料表面の構造及び形状の違い
に基づく情報がより鮮明に表示される。
【００１０】
【発明の効果】本発明により、一次電子線鏡体を真空装
置に組み込むことにより、試料表面の１原子層レベル構
造及び形状の情報が容易に検出することができる。吸収
電流像は試料に吸収される電流を信号とし、試料自体が
信号検出手段となるため、専用の信号検出器は不用であ
る。この利点を活かせば、試料近傍に各種の信号検出器
を持つ複合真空装置や２次電子検出器の設置が困難であ
る真空装置等において、表面構造及び形状の情報を１原
子層レベルで検出することができる。
置に組み込むことにより、試料表面の１原子層レベル構
造及び形状の情報が容易に検出することができる。吸収
電流像は試料に吸収される電流を信号とし、試料自体が
信号検出手段となるため、専用の信号検出器は不用であ
る。この利点を活かせば、試料近傍に各種の信号検出器
を持つ複合真空装置や２次電子検出器の設置が困難であ
る真空装置等において、表面構造及び形状の情報を１原
子層レベルで検出することができる。
【図１】試料吸収電流を画像信号とする走査型電子顕微
鏡の構成を模式的に示した図。
鏡の構成を模式的に示した図。
【図２】試料６と入射電子線５との角度関係を説明する
図。
図。
【図３】吸収電流像において１原子層レベル表面構造の
観察条件を示した図。
観察条件を示した図。
【図４】１原子層レベル観察におけるコントラストの改
善条件を示した図。
善条件を示した図。
１：電子線源、２：電子光学系、３：偏向器、４：走査
回路、５：入射電子線、６：試料、７：回折電子線、
８：蛍光板、９：試料吸収電流、１０：画像表示装置、
１１：逆格子点、１２：逆格子ベクトル。
回路、５：入射電子線、６：試料、７：回折電子線、
８：蛍光板、９：試料吸収電流、１０：画像表示装置、
１１：逆格子点、１２：逆格子ベクトル。
フロントページの続き (72)発明者 河野 真貴子 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 細木 茂行 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】試料表面からはかった１次電子線の入射角
が約６度以下であるような入射条件において、試料吸収
電流を画像信号とする走査型電子顕微鏡法による表面構
造及び形状の観察法。 - 【請求項２】請求項１において、鏡面反射条件が回折条
件から低角側に僅かにずれた入射条件において、試料吸
収電流を画像信号とする走査型電子顕微鏡法による表面
構造及び形状の観察法。 - 【請求項３】請求項１、２において、試料吸収電流を画
像信号とする走査型電子顕微鏡法による半導体表面構造
及び形状の観察法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4981096A JPH09245713A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 表面構造及び形状の観察法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4981096A JPH09245713A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 表面構造及び形状の観察法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09245713A true JPH09245713A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12841490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4981096A Pending JPH09245713A (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 表面構造及び形状の観察法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09245713A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323484B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-11-27 | Nec Corporation | Method and apparatus for sample current spectroscopy surface measurement |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP4981096A patent/JPH09245713A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323484B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-11-27 | Nec Corporation | Method and apparatus for sample current spectroscopy surface measurement |
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