JPH11174008A - 荷電粒子装置 - Google Patents

荷電粒子装置

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JPH11174008A
JPH11174008A JP9344796A JP34479697A JPH11174008A JP H11174008 A JPH11174008 A JP H11174008A JP 9344796 A JP9344796 A JP 9344796A JP 34479697 A JP34479697 A JP 34479697A JP H11174008 A JPH11174008 A JP H11174008A
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JP
Japan
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sample
electrons
charged particle
potential
primary particles
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JP9344796A
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English (en)
Inventor
Ryoji Oritsuki
良二 折付
Ken Hashimoto
謙 橋本
Masayoshi Ezawa
正義 江澤
Akira Shimase
朗 嶋瀬
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 簡単な構成で、試料の帯電を除去する。 【解決手段】 １次荷電粒子を試料９に照射し３、該試
料から放出される２次荷電粒子を検出１１する荷電粒子
装置において、前記試料の帯電個所にその帯電した電荷
と逆符号の電荷を補給して帯電を打ち消す帯電除去装置
１４を具備させた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はイオンあるいは電子
ビームを用いて絶縁体を有効に分析または加工する荷電
粒子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、正電荷を有するイオンあるいは負
電荷を有する１次粒子源とする分析装置は数多くあり、
電子を１次粒子として２次電子を計測して試料形状を分
析する走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、あるいは同じく試
料組成を分析するオージェ電子分析装置、あるいはイオ
ンを１次粒子として２次イオンを計測して試料組成を分
析する２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）、あるいは
試料形状の変更やマイクロマシンの作成に適する集束イ
オンビーム装置（ＦＩＢ）など、その種類は枚挙に暇が
ない。
【０００３】さて、これらイオンあるいは電子が試料に
入射する際、それらのもつ入射エネルギによって試料か
ら２次電子が放出されることがよく知られている。
【０００４】このため、試料が絶縁体の場合、試料が正
符号の電位に帯電してしまい、試料電位が上昇して、１
次粒子ビームが不安定になったり、２次粒子が充分検出
されなくなるなどの不具合が生じる。
【０００５】したがって、試料帯電を防止することは、
これらの装置にとって重要であり、通常、帯電防止策が
とられている。
【０００６】たとえば試料表面に金属薄膜を蒸着形成
し、試料の表面抵抗を低下させて帯電を防止する方法
や、同じく試料表面に、入射粒子数の密度では１次粒子
の面密度の数桁小だが、数百ボルトの電子を試料表面の
広範囲に照射し、試料の表面抵抗を低下させる電子シャ
ワー法などが実用化されている。
【０００７】あるいは、”金属”１９８１年９月号Ｐ４
０記載にあるように、１次イオンを負イオンにしたり、
試料にケージをかぶせて電圧を印加し、２次電子を試料
にバックさせて、帯電を防止させる方法がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
で述べた、試料の表面抵抗値を低下させる方法や、２次
電子を試料に戻す方法では、必ずしも充分な帯電防止策
とはいえず、試料の分析精度や加工形状精度が導電体試
料なみに得られない問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、試料の帯電が
正符号であることに鑑み、この帯電部分の試料に不足し
た負電子を、電子銃等の手段により、試料外部から帯電
部分に直接補給し、試料帯電を防止するものである。
【００１０】すなわち、試料が帯電するということは、
正イオンの入射あるいは２次電子の放射によって、試料
内または試料表面での電子が欠乏するためである。欠乏
した電子数に相当する電子を補給すれば試料の帯電は防
止できる。
【００１１】電子の補給は電子銃を装置内に組み込み、
試料面に電子を照射することで達成できる。しかし、現
状の電子銃は照射面積は広範囲であるが、照射の粒子密
度は１次イオンの数桁小であり、正イオンがもつ電荷量
すら補償することができない。
【００１２】ここでは、１次粒子がイオンであった場合
には、イオンの試料入射密度より大きい入射密度の電子
を試料に照射するものである。
【００１３】また、１次粒子の試料入射数と試料から放
出される２次電子数にしたがって、試料内あるいは試料
表面の負電荷の数が欠乏し、試料電位が上昇するが、欠
乏する負電荷の数、あるいは上昇した試料電位に相当し
た、入射密度の電子を試料に照射するものである。
【００１４】次に、帯電防止のため照射する電子の照射
面積であるが、通常の電子シャワーによる除電の場合
は、試料表面を低抵抗化することが目的であるので、１
次粒子の照射領域よりはるかに広範囲であり、１次粒子
の照射領域が数ミクロンオーダであったとしても、電子
シャワーの照射領域は通常数ミクロンのオーダである。
【００１５】しかし、帯電量に応じた電子密度で、試料
の帯電を中和する方法では、１次粒子の照射領域以外に
電子シャワーをする必然性はない。１次粒子の入射領域
と等しいか、これより少し大きい領域に入射すれば充分
である。これは、単に無駄を省くというだけでなく、１
次粒子が入射する場所と電子シャワーが入射する場所
が、遠くにはなれた場合、試料内で電位が異なる場所が
できることを意味しているので、試料内の電位分布に敏
感な分析の場合、好ましいことではない。
【００１６】さて、試料帯電量に応じて電子を照射して
除電する方式においては、試料帯電量を知っておいたほ
うが便利である。試料帯電量（Ｑ1）は、入射する１次
粒子の数（Ｑ2）と１次粒子のエネルギと試料材質で決
まる２次電子の数（Ｑ3）と２次イオンの数（Ｑ4）で評
価できる。
【００１７】
【数１】 Ｑ1＝Ｑ2＋Ｑ3−Ｑ4 ……（１） 試料が決まったら、１次粒子の加速エネルギを変えて２
次電子数等を測定しておくことにより、（１）式より帯
電量が予測され、帯電防止のための電子シャワーの電流
値を決定できる。
【００１８】なお、分析装置にＳＩＭＳ等の２次イオン
のエネルギに敏感な検出器がついている場合、検出器の
電位を変化させて、２次イオンの検出量が最大になる検
出器の電位から、帯電電位の大きさ（Ｖ）を測定したこ
とになる。この帯電電位の大きさ（Ｖ）と試料の容量
（Ｃ）から帯電量（Ｑ1）が判る。
【００１９】
【数２】 Ｑ1＝Ｃ・Ｖ ……（２） この手法はＳＩＭＳがない場合、電子シャワーの電子銃
を試料に照射し、ここから出る２次電子の電流値が最大
になるエネルギを測定することで、帯電圧を評価でき
る。１次電子に対する２次電子の割合、すなわち、２次
電子利得は、１次電子のエネルギが数百ボルト程度のあ
る値の時に最大となるが、１次電子のエネルギが１次電
子の加速電圧と試料の帯電圧の差で決まるためである。
【００２０】試料の帯電圧（Ｖ）が評価できたら、
（２）式から試料の帯電量（Ｑ1）が判る。帯電圧の評
価と電子銃による除電を組み合わせることにより、正確
な除電が可能となる。
【００２１】さて、電子銃から電子を試料に打ち込んで
除電するとき、電子のエネルギが大きいと２次電子の発
生が大となり、２次電子利得が１を超えると、却って正
符号の帯電が増加することになる。
【００２２】２次電子の発生は通常１次電子の加速電圧
が２０〜３０Ｖ以上の場合である。すなわち、２０〜３
０Ｖの加速電圧で電子シャワーを印加している限り、試
料の除電に問題はない。つぎに、加速電圧が２０〜３０
Ｖを超えると、加速電圧に比例して２次電子が放出され
るが、２次電子の数が１次電子の数より少ない間は、同
様に試料の除電に問題はない。さらに１次電子の加速電
圧が増大すると２次電子の数が１次電子の数を上回る
が、２次電子のエネルギがそれ程大きくないので、試料
の持つ正電界に拠って、遅い２次電子は試料に引き戻さ
れる。したがって、電子銃の加速電圧が５０Ｖ程度以下
であれば、電子銃による電子の打ち込みによって、帯電
が却って悪化することもなく除電を進行させることがで
きる。
【００２３】ただし、電子銃からの電子の加速電圧は電
子銃の加速電圧だけで決まるわけではなく、電子銃の加
速電圧と試料の電位の和で決まる。すなわち、試料が帯
電して数ｋＶに帯電している場合、電子銃からの電子は
数ｋＶで加速されて試料に入射する。高速の電子を打ち
込めば当然２次電子が増大し除電はできない。このよう
な場合は、電子銃全体の電位を正電位にシフトすること
で、電子の実質的な加速電圧を低下させることができ、
除電が可能となる。
【００２４】同様に、電子銃の電位を変更する替わり
に、試料ホルダの電位を負方向にシフトしても電子の加
速電圧を低下することができる。すなわち、試料の試料
ホルダに対する帯電が１０００Ｖであった場合、試料ホ
ルダに−１０００Ｖの電位を与えれば、試料のグランド
に対する電位は０Ｖとなって、試料帯電の効果を打ち消
せるからである。
【００２５】さて、試料への電子供給による除電は、電
子銃に限るものではない。試料近傍に熱電子放出源ある
いはフィールドエミッションによる電子放出源を設置し
ておけば、もし、試料が帯電した場合、試料電位に拠っ
て電子が引き出され、試料に電子が流れ込んで除電がで
きる。
【００２６】熱電子の引き出しなら数ボルトで可能なの
で、試料が帯電して数ボルトの電位になったとすると、
そばの熱電子放出源から、この数ボルトで電子が加速さ
れて試料に流れ込むことになる。
【００２７】なお、この場合も試料ホルダの電位を制御
したほうが便利であって、帯電が大である場合は、試料
ホルダの電位を負方向にシフトして電子の加速電圧を抑
制し、帯電量が小なるときは、試料ホルダの電位を正方
向にシフトして電子の数を増やすとよい。
【００２８】また、このような熱電子放出源の替わり
に、試料近傍にターゲットをおきここから２次電子を放
出させてもよい。ターゲットは小さい金属片で構わない
ので、電位の制御がやりやすく、試料ホルダの電位を変
更できない場合でも、ターゲットの電位を変化させて、
ターゲットから試料に入射する電子のエネルギを制御で
きる利点がある。
【００２９】また、一般に、分析あるいは試料加工時と
除電時では、最適の試料電位の値は異なる。分析あるい
は試料加工と除電は交互に行ったほうがよい。すなわ
ち、分析あるいは試料加工を目的とした試料電位と除電
を目的とした試料電位を交互に繰り返すのがよく、分析
時には、試料の正帯電を打ち消す負電圧を、そして、除
電時には試料帯電を際立たせる正電圧を試料ホルダに印
加するのがよい。すなわち、試料ホルダの電位を正電位
と負電位のあいだで変化させて、負電位の時データをと
るのが好ましい。もちろん、試料の帯電が大になった場
合は、除電時にも試料ホルダの電位を負電位にして、除
電のための電子の加速電圧を下げる必要があるが、試料
表面の表面電流による除電が期待できる場合は、必ずし
もこの限りでなく、分析時は負電位で、除電時には正電
位で試料ホルダを制御したほうがよい。
【００３０】また、試料ホルダの電位を変化させる場合
は、１次粒子をパルス化したほうがよい結果が得られる
場合が多い。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明による荷電粒子装置
の実施例を図面を用いて説明する。
【００３２】実施例１．図１は、荷電粒子装置の一つで
ある走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の一実施例を示した構
成図である。
【００３３】同図において、まず、真空チャンバ１があ
り、この真空チャンバ１内は真空ポンプ２によって減圧
されるようになっている。
【００３４】真空チャンバ１の頂部には、この真空チャ
ンバ１内に負電子を照射する１次粒子照射装置３が備え
られ、この１次粒子照射装置３は、負電子を発生させる
１次粒子源４と、この１次粒子源４からの負電子を真空
チャンバ１に加速させる加速電極５と、１次粒子源４と
加速電極５との間に電界を発生させる加速電源６と、１
次粒子源４から流れ出す電流を計測する電流計７とから
構成されている。
【００３５】この場合の１次粒子照射装置３は、通常、
その加速電源６が約２０ｋｅＶであり、電流計７には約
１００μＡの電流が流れるようになっている。
【００３６】また、真空チャンバ１内には、試料ホルダ
８上に配置された試料９があり、その表面の観察領域に
は前記１次粒子照射装置３からの負電子が走査されて照
射されるようになっている。
【００３７】そして、加速された電子は試料９に入射
し、一部は試料９に吸収されて、試料ホルダ８を通って
グランドにおちる。この試料に吸収される電流は、試料
ホルダ８に取り付けた電流計で測定できるが、通常０．
０１ｎＡ程度である。
【００３８】試料９に１次粒子照射装置３からの負電子
が照射されることによって、その表面から２次電子が放
出され、この２次電子は反射電子とともに真空チャンバ
１の側壁に取り付けられたたとえば２次電子増倍管等か
らなるセンサ１１に入射され、カウンタ１２によって該
センサ１１に入射された２次電子をカウントするように
なっている。
【００３９】試料９に入射される１次粒子の大部分は、
試料９によって反射される反射電流と、試料内の原子に
エネルギーを与えて試料９から放出される２次電子とか
らなっている。このため、試料９が絶縁体の場合、その
表面は上述した２次電子の放出によって正に帯電するよ
うになる。
【００４０】さらに、この実施例では、チャンバ１の側
壁に、前記試料６の帯電を除去するための帯電除去装置
１４が取りつけられている。
【００４１】すなわち、この帯電除去装置１４は、電子
を照射する電子銃１５と、この電子銃１５からの電子を
加速収束するための加速収束電極１６と、電子銃１５と
加速収束電極１６との間に電界を発生させる加速電源１
７と、電子銃１５と加速収束電極１６との間に流れる電
流を計測する電流計１８とから構成されている。
【００４２】この場合の帯電除去装置１４は、その加速
電源１７は通常約５０Ｖであり、電流計１８には約１ｍ
Ａの電流が流れて駆動されるようになっている。
【００４３】加速収束電極１６を介して照射される電子
銃１５からの電子は試料９の観察領域に照射されるよう
になっているとともに、該電子の照射領域は前記観察領
域と同一あるいはそれよりも若干広い領域となってい
る。
【００４４】この帯電除去装置１４によって、試料９の
２次電子の放射による電子の不足から生じる帯電個所
（観察領域）に、電子を補充して照射するようになって
いることから、結果的に試料９の帯電を防止することが
できるようになる。
【００４５】この場合、帯電除去装置１４から照射され
る電子は、上述のように低加速電圧５０Ｖによって試料
９に照射されることから、新たな２次電子の発生を抑制
できるようになっている。このため、帯電除去装置１４
の加速電源１７は５０Ｖ以下で駆動させるようにしても
よいことはいうまでもない。
【００４６】このように構成された走査型電子顕微鏡
は、その試料９の帯電が正符号であることに鑑み、この
帯電部分の試料９に不足した負電子を電子銃１５によっ
て直接補給し、試料帯電を防止している。
【００４７】すなわち、試料９が帯電するということ
は、２次電子の放射によって試料内または試料表面での
電子が欠乏することが原因する。このため、欠乏した電
子数に相当する電子を補給することによって試料９の帯
電を防止することができる。
【００４８】ここで、電子の照射量を決定する試料帯電
量Ｑ1は、次のような関係式（１）によって定められ
る。
【００４９】すなわち、入射する１次荷電粒子の数をＱ
2、この１次荷電粒子のエネルギーと試料の材質で決定
される２次電子と反射電子の和の数をＱ3、２次イオン
の数をＱ4＝０とした場合、上式（１）が成立する。
【００５０】このことは、対象となる試料９が選定され
た場合、１次荷電粒子の加速エネルギーを変えて２次電
子の数を測定しておくことにより、上記式（１）を用い
て試料帯電量が予測でき、帯電防止のための電子銃１５
を駆動させるための電流値を決定することができる。
【００５１】なお、参考のために、従来の電子シャワー
方式の数値を挙げておくと、電子シャワーの加速電圧は
通常数百ボルトで、電流値は通常１００ｎＡ程度であ
り、照射領域は通常１ｍｍφである。加速電圧は本発明
によるよりはるかに大きく、また、電流値は小さい。Ｓ
ＥＭ観測領域に限って言うならば、従来の電子シャワー
は１次粒子たりる１次電子と比較して、あくまでも試料
表面の低抵抗化を図るものであり、帯電した電荷と逆符
号の電荷を補給して帯電を打ち消すものでないことが判
る。
【００５２】実施例２．図２は、荷電粒子装置の一つで
ある２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）の一実施例を
示した構成図である。
【００５３】上記走査型電子顕微鏡と類似の構成をな
し、図１と同符号のものは同一の機能を有する部材とな
っている。
【００５４】図１と異なるのは、まず、絶縁体である試
料９に照射する１次粒子源３からの荷電粒子がたとえば
正のイオンとなっている。
【００５５】そして、試料９から放出される荷電粒子は
２次イオンとなり、この２次イオンは質量分析計のセン
サ１９に入射され、分析計２０によって分析されるよう
になっている。
【００５６】ここで、センサ１９は、試料９から２次イ
オンを引き出す構成となっていることから、試料９との
間で電位差をもたせる必要があり、この点、前記走査電
子顕微鏡と異なる構成となっている。
【００５７】すなわち、センサ１９はグランドに保持さ
れ、試料ホルダ８は調整電源２１を介して接地されてい
る。
【００５８】この試料と分析計の間の電位差が変化する
と、２次イオンの分析計への引込みが出来なくなり、分
析不能となったり、分析精度が低下する。すなわち、試
料が絶縁体の場合、試料が帯電して、試料と分析計の間
の電位を変化させるので、問題となる。
【００５９】このため、本発明では、電子銃から加速電
圧を５０Ｖに設定して、低速の電子を試料に供給するよ
うになっている。その供給量は、分析面積当たりで比較
して、１次粒子の照射量密度より大きくなる。
【００６０】ここで、試料が大きく正符号の帯電をする
場合がある。この場合、除電用の電子銃からの電子は、
試料の帯電によっても加速され、２次電子利得が１を超
え、大量の２次電子が発生し、却って、帯電が増大する
場合がある。これを防止するため、試料ホルダに負電圧
を加え、試料の正帯電とあわせて、試料の電位を５０％
程度に調整できるようになっている。
【００６１】すなわち、試料からの２次電子発生をでき
るだけ抑えるようになっている。
【００６２】なお、この場合、試料ホルダ８の電位の最
適値は分析時と帯電除去時では異なることに注意を要す
る。
【００６３】まず、分析時には、分析対象が正の２次イ
オンである場合、試料ホルダ８に正電圧を印加し、逆に
負の２次イオンである場合、負電圧を印加する必要があ
る。
【００６４】また、印加する電位の大きさは、装置の特
性に応じ、たとえばセクタ型あるいはＴＯＦ（Time of
Flight）の場合は数ｋｅＶで、四重極型の質量分析計の
場合は数百Ｖにする必要がある。
【００６５】また、帯電除去時には、帯電圧に依存し、
試料ホルダ８の電圧を変更する。この場合、帯電除去時
間を充分にとっておくことによって、試料９は極端に帯
電しないので、帯電除去装置１４をその電圧を約５０Ｖ
で駆動するのみでよく、試料ホルダ８への電圧印加は必
要としなくなる。
【００６６】そして、本実施例では、分析計２０からの
信号によって調整電源２１における電圧を制御できるよ
うにもなっている。
【００６７】たとえば、ＳＩＭＳあるいはオージェ分析
計等の場合、試料９が帯電してしまうと、分析計２０か
ら信号がでなくなることから、このことに基づいて調整
電源２１における電圧を制御できるようになっている。
【００６８】また、ＳＥＭの場合、試料９の帯電部分か
らの２次電子が極端に多くなることから、このことに基
づいて調整電源２１における電圧を制御できるようにな
っている。
【００６９】いずれにせよ、分析計２０の信号が正常と
なる試料ホルダ８の電位を捜すことによって、分析時点
での試料帯電圧が判り、この試料帯電圧を打ち消す負電
圧を試料ホルダ８に印加するようにしている。
【００７０】このように構成することによって、試料が
大きく帯電してしまう不都合を解消できるとともに、帯
電除去時間よりも分析する時間を多く取りたいという要
求を満足させることができるようになる。
【００７１】さらに、本実施例では、分析計２０からの
信号によって電子銃１５における電流を制御できるよう
にもなっている。
【００７２】すなわち、分析計２０の信号から試料９の
帯電圧を評価し、その帯電圧が高ければ、電子銃の電流
値を増大させるようにしている。
【００７３】図３は、帯電除去を分析と分離して行う場
合の一実施例をタイムチャートで示した説明図である。
【００７４】同図に示すように、１次粒子の出力をパル
ス化し、帯電除去用の電子電流の出力もパルス化してい
る。そして、横軸時間ｔで１次粒子の出力と帯電除去用
の電子電流の出力とを同期して制御している。
【００７５】ここでは、電流値を増大させることなく、
帯電除去の時間を長くすることによって、試料帯電圧の
低減化を図っている。
【００７６】また、同図に示すように、試料ホルダ８の
電位を分析と帯電除去のタイミングにあわせて制御する
ようにしている。
【００７７】実施例３．図２と同符号のものは同一機能
を有する部材を示している。
【００７８】図２の構成と異なる部分は、質量分析計の
センサ１９および分析計はそれのみの機能を有するよう
にし、新たに、たとえば二次電子増倍管からなるセンサ
２２を具備させ、このセンサ２２の出力によって、調整
電源２１における電圧を制御できるようにしているとと
もに、電子銃１５における電流を制御できるようにして
いるものである。
【００７９】新たに設けたセンサ２２は、試料９からの
２次電子を測定するものであり、この測定値から試料９
の帯電圧を評価できることから、図２に示したと同様の
制御ができることになる。
【００８０】実施例４．図２と同符号のものは同一機能
を有する部材を示している。
【００８１】図２の構成と異なる部分は、試料ホルダ８
は、調整電源２１を介さずして直接グランドにおとし、
帯電除去装置１４の電子銃１５にバイアス電源２４を備
えたことにある。
【００８２】これにより、電子銃１５からの電子の試料
入射エネルギーの制御を、試料ホルダ８の電位ではな
く、前記バイアス電源２１によって制御する構成として
いる。
【００８３】この場合、電子の試料への入射エネルギー
は、電子銃１５の加速電圧に試料９の帯電圧を加え、電
子銃のバイアス電圧を引いた値である。
【００８４】電子銃のバイアス電圧は、試料ホルダ８に
電圧印加した前述の実施例と同様に、試料の帯電圧と同
程度の正電圧に制御するのが好適となる。
【００８５】実施例５．図６は、他の実施例を示す説明
図である。
【００８６】この実施例では、帯電除去用の電子銃１５
の替わりに試料９の近傍に熱電子放出源２６を配置した
ことにある。
【００８７】この熱電子放出源２６としては、たとえば
ＢａＯを主成分とする酸化物カソード、あるいはタング
ステンカソードを用いることができる。
【００８８】試料９に１次荷電粒子が入射されると、２
次電子が試料９から放射され、該試料９が帯電する。そ
して、この帯電圧が５Ｖ以上になると、熱電子がカソー
ドから吸い寄せられて帯電除去が開始されることにな
る。
【００８９】また、この場合においても、試料ホルダ８
の電位を制御できるようにしてもよく、このようにした
場合、帯電量が大きくなった場合に、該電位を負方向に
制御することによって電子の加速電圧を抑制でき、ま
た、荷電量が小さくなった場合、該電位を正方向に制御
することによって電子の数を増加させるようにできる。
【００９０】なお、上述した実施例では、熱電子放出源
２６を用いたものであるが、同様の趣旨からフィールド
エミッションによる電子放出源を用いてもよいことはい
うまでもない。
【００９１】実施例６．図７は、他の実施例を示す構成
図である同図において、図１と同符号のものは同一機能
を有する部材を示している。
【００９２】図７において、まず、試料の近傍に２次電
子放出源２８を配置したことにある。この２次電子放出
源２８としては、たとえばＭｇＯ、Ａｌ、あるいはステ
ンレスが選択される。好ましくは２次電子利得の大きい
材料がよい。
【００９３】そして、この２次電子放出源２８に電子銃
から電子を打ち込み、該２次電子放出源２８から２次電
子を放出させ、近傍の試料の帯電を除去するようになっ
ている。
【００９４】この場合、２次電子放出源２８の電位を調
整電源２９で制御することによって、該２次電子放出源
２８から試料９に入射する電子のエネルギーを制御でき
るようになり、電子銃１５あるいは試料ホルダ８の電圧
を変更する必要がなくなる。
【００９５】以上、上記各実施例による荷電粒子装置に
よれば、それに具備された帯電除装置によって、試料の
帯電個所にその帯電した電荷と逆符号の電荷を補給して
帯電を打ち消すように構成していることから、確実に帯
電を除去することができるようになる。
【００９６】上述した各実施例では、ＳＥＭ、ＳＩＭＳ
等の荷電粒子装置について説明したが、これに限定され
ることはないことはもちろんである。たとえば、オージ
ェ、ＥＤＸ、ＦＩＢ等の荷電粒子装置についても適用で
きることはいうまでもない。
【００９７】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による荷電粒子装置によれば、簡単な構成によっ
て試料の帯電を除去できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による荷電粒子装置の一実施例を示す構
成図である。
【図２】本発明による荷電粒子装置の他の実施例を示す
構成図である。
【図３】本発明による荷電粒子装置の他の実施例を示す
構成図である。
【図４】本発明による荷電粒子装置の他の実施例を示す
構成図である。
【図５】本発明による荷電粒子装置の他の実施例を示す
構成図である。
【図６】本発明による荷電粒子装置の他の実施例を示す
説明図である。
【図７】本発明による荷電粒子装置の他の実施例を示す
構成図である。
【符号の説明】
１……真空チャンバ、２……真空ポンプ、３……１次粒
子照射装置、４……１次粒子源、８……試料ホルダ、９
……ホルダ、１１……センサ（２次電子増倍管等）、１
２……カウンタ、１４……帯電除去装置、１５……電子
銃。１９……センサ（質量分析計の）、２０……分析
計。
フロントページの続き (72)発明者 嶋瀬 朗 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 １次粒子がイオンである場合にあっては、イオンの試料
    入射密度より大きく、また、１次粒子がイオンまたは電
    子である場合にあっては、１次粒子の試料入射および２
    次電子放出にともなって上昇する試料電位に相当した荷
    電電流密度にほぼ等しい、入射数密度の電子を照射する
    電子銃を具備したことを特徴とする荷電粒子装置。
  2. 【請求項２】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 １次粒子の入射領域とほぼ同一の領域に限定して、電子
    を照射する電子銃を具備したことを特徴とする荷電粒子
    装置。
  3. 【請求項３】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 １次粒子が入射する部分の試料の電位を評価あるいは計
    測する手段を有することを特徴とする荷電粒子装置。
  4. 【請求項４】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 １次粒子が入射する部分の試料電位を評価し、評価した
    電位をフィードバックして帯電防止機能を制御する手段
    を有することを特徴とする荷電粒子装置。
  5. 【請求項５】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 ５０Ｖ以下の加速電圧で電子を照射する電子銃を具備し
    たことを特徴とする荷電粒子装置。
  6. 【請求項６】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 グランドに対して正符号の電位を与えられた、電子を照
    射する電子銃を、具備したことを特徴とする荷電粒子装
    置。
  7. 【請求項７】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 グランドに対して負符号の電位を試料ホルダに印加する
    機能と、電子銃等の電子を試料に供給する機能を、具備
    したことを特徴とする荷電粒子装置。
  8. 【請求項８】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 試料近傍に熱電子等の電子放出源を、具備したことを特
    徴とする荷電粒子装置。
  9. 【請求項９】 正イオンまたは負電子を１次粒子として
    試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を目
    的とする荷電粒子装置において、 試料近傍に正イオンまたは負電子の入射を受け、２次電
    子放出源となるターゲットを、具備したことを特徴とす
    る荷電粒子装置。
  10. 【請求項１０】 請求項９の荷電粒子装置において、電
    子放出源あるいは２次電子放出ターゲットが、その電位
    を調整できることを特徴とした荷電粒子装置。
  11. 【請求項１１】 正イオンまたは負電子を１次粒子とし
    て試料に入射し、試料の分析あるいは試料形状の変更を
    目的とする荷電粒子装置において、 試料ホルダの電位を正符号あるいは負符号の電位に周期
    的に制御できることを特徴とした荷電粒子装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１１の荷電粒子装置において、
    正イオンまたは負電子からなる１次粒子がパルス制御さ
    れ、かつ、試料ホルダの電位が１次粒子パルスの周期に
    同期して制御できることを特徴とした荷電粒子装置。
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