JP2004047341A - 観察方法及び観察装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走査電子顕微鏡等を用いた観察時に、電子ビームE1が試料3の被観察領域に照射されるにつれて、当該被観察領域が負に帯電されていく。この観察中に、正に帯電されたArイオンビーム10を、試料3における被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部に照射する。このArイオンビームの照射によって、試料3の被観察領域は電気的に中和され、チャージアップが発生することがない。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する分野】
本発明は、走査型電子顕微鏡等の観察装置を用いた観察方法及び当該観察装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
走査型電子顕微鏡では、試料への電子ビームの照射に基いて発生した二次電子、反射電子等を検知し、その検知結果に基いて当該試料に関する情報を検出している。
【0003】
このような走査型電子顕微鏡において、対物レンズとして収差係数が小さいセミインレンズタイプのものを用い、これにより分解能が向上された走査型電子顕微鏡が開発されている。図4は、このようなタイプの走査型電子顕微鏡の要部を示しており、101はセミインレンズタイプの対物レンズである。
【0004】
この対物レンズ101は、内側磁極102の外側に外側磁極103が配置され、当該対物レンズ101によって形成された磁場が試料104にまで及ぶように構成されている。試料104における被観察領域への電子ビームE1の照射によって発生された二次電子E2は、対物レンズ101の磁場に拘束され、試料104の上に巻き上げられて対物レンズ101内を上方に向かう。
【0005】
対物レンズ101の内部における電子ビームE1の軸から離れた位置には、二次電子検知器105が設けられている。そして、試料104の被観察領域から上方に巻き上げられ、対物レンズ101内まで取り出された二次電子E2は、二次電子検知器105に印加された電圧に基く電界の作用により二次電子検知器105に引き寄せられ、当該二次電子検知器105によって検知される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、試料104の被観察領域に電子ビームE1を照射し、この電子ビームE1の照射を続けていくと、特に試料104が絶縁物や半導体からなる場合、試料104の被観察領域に負電荷が帯電されることとなる。このような電子ビームE1の照射による負電荷が試料104の被観察領域に蓄積し、その帯電量が増加していくとチャージアップしてしまうこととなり、二次電子検知器105により検知される二次電子に影響が出てしまう。この結果、二次電子検知器105による二次電子の検知結果が影響を受けることとなり、当該検知結果に基く試料104の表面観察画像等の情報を適切に検出できなくなるといった要改善点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に基く観察方法は、試料の被観察領域に荷電粒子ビームを照射するとともに、前記試料の被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部にイオンビームを照射し、前記試料の被観察領域からの情報を検出することを特徴とする。
【0008】
また、本発明に基く他の観察方法は、試料の被観察領域に荷電粒子ビームを照射して当該被観察領域を観察する観察方法であって、前記試料の被観察領域に前記荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射工程と、前記試料の被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部にイオンビームを照射するイオンビーム照射工程と、前記試料の被観察領域からの情報を検出する情報検出工程とを有することを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明に基く観察装置は、試料の被観察領域に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射手段と、前記試料の被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部にイオンビームを照射するイオンビーム照射手段と、前記試料の被観察領域からの情報を検出する情報検出手段とを有することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0011】
図1は本発明における観察装置を示す概略構成図である。同図において、観察装置1は走査型電子顕微鏡とされている。
【0012】
この観察装置の上部には電子銃2が配置されており、電子銃2から試料3の被観察領域に向けて電子ビーム(荷電粒子ビーム)E1が照射される。ここで、電子銃2は、例えば電界放射型(FE型)の電子銃が用いられる。電子銃2から放出されて加速された電子ビームE1は、コンデンサレンズ4と対物レンズ5とによって試料3の所定の被観察領域に細く集束される。対物レンズ5としては、内側磁極5a、外側磁極5b、及びレンズコイル5cを備えたセミインレンズ型の対物レンズが用いられている。
【0013】
対物レンズ5の上方には、電子ビームE1を偏向するための走査コイル6が配置されている。走査コイル6には、図示しない走査信号発生回路から、試料3の被観察領域内を電子ビームE1で走査するための走査信号が供給される。
【0014】
対物レンズ5におけるレンズコイル5cの下部の所定位置には開口7が設けられており、この開口7の内部には二次電子検知器8が配置されている。二次電子検知器8は、対物レンズ5内における電子ビームE1の軸から外れるように位置している。
【0015】
ここで、上述の電子銃2、コンデンサコイル4、走査コイル6、及び対物レンズ5等により電子ビーム照射手段(荷電粒子ビーム照射手段)が構成される。
【0016】
そして、試料3の斜め上方にはArイオンガン(イオンビーム照射手段)9が配置されており、このArイオンガン9から試料3の所定箇所にArイオンビーム10が照射される。なお、Arイオンビーム10は正に帯電されたイオンビームとなっている。
【0017】
対物レンズ5の開口7の内部に配置された二次電子検知器8は、信号増幅器11及び画像処理装置12に順次接続されており、二次電子検知器8により検知された二次電子に基いた検知信号が信号増幅器11によって増幅され、その後画像処理装置12によって試料3の被観察領域の情報である観察画像として画像処理される。
【0018】
ここで、上述の二次電子検知器8、信号増幅器11、及び画像処理装置12等により情報検出手段が構成される。
【0019】
なお、上述した電子ビームE1及びArイオンビーム10は、各々所定の真空雰囲気内にて試料3に照射され、これに伴って試料3から発生する二次電子も当該真空雰囲気内にて移動する。
【0020】
次に、このような観察装置を用いた本発明における観察方法について説明する。
【0021】
まず、観察装置1の内部に試料3を配置し、当該観察装置1の内部を真空引きして所定の真空雰囲気とする。
【0022】
そして、電子銃2から電子ビームE1を発生させて加速させる。加速された電子ビームE1は、所定条件にて励磁されたコンデンサレンズ4及び対物レンズ5により、試料3の所定の被観察領域内にて細く集束されて照射される。このとき、試料3の被観察領域内で集束された電子ビームE1は、走査コイル6によって二次元的に走査される(荷電粒子ビーム照射工程)。
【0023】
ここで、上述の荷電粒子ビーム照射工程が実行されている期間において、Arイオンガン9から試料3の所定箇所にArイオンビーム10を照射する。ここでの試料3におけるArイオンビーム10が照射される所定箇所は、電子ビームE1が照射される被観察領域を避けた箇所であって、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部とされている。例えば、図2に示すように、試料3において電子ビームE1が走査されて照射される被観察領域20の形状が、周囲が四辺形21となっている方形状である場合、Arイオンビーム10が照射される箇所は、この被観察領域20の周辺の一部であって当該被観察領域の周囲(四辺形21)を構成する一辺21aの外側近傍部22とされる(イオンビーム照射工程)。
【0024】
これにより、試料3の被観察領域20に電子ビームE1が照射されるとともに、試料3の被観察領域20を避けて、当該被観察領域20の周辺の少なくとも一部にArイオンビーム10が照射される。
【0025】
試料3の被観察領域からは電子ビームE1の照射に応答して二次電子が発生する。この発生した二次電子は二次電子検知器8によって検知され、二次電子検知器8は検知した二次電子に基いて検知信号を送出する。この検知信号は信号増幅器11によって増幅され、その後画像処理装置12によって、走査コイル6による電子ビームE1の走査と対応付けられて、試料3の被観察領域の情報である観察画像として画像処理される。この結果、試料3の被観察領域の観察画像(情報)が検出される(情報検出工程)。
【0026】
ここで、上述の情報検出工程において、試料3から発生する二次電子の振る舞いについて、図3を参照して説明する。
【0027】
試料3の被観察領域20に照射された電子ビームE1に応答して発生した二次電子E2は対物レンズ5が形成する磁場により回転運動が与えられ、電子ビームE1の軸上に集められるとともに、試料3上に巻き上げられて対物レンズ5内を上方に向かう。対物レンズ5内の二次電子E2は、二次電子検知器8のコロナリング8aによって形成される電界によって二次電子検知器8の方向に引き寄せられ、加速されて二次電子検知器8のシンチレータ8bに衝突する。これにより、二次電子E2は二次電子検知器8によって検知される。
【0028】
ここで、観察を続けるために試料3において同一の被観察領域20に電子ビームE1の照射を継続すると、被観察領域20に負電荷が帯電され、電子ビームE1の照射による負電荷が被観察領域20に蓄積し、その帯電量が増加してチャージアップが発生してしまう可能性がある。しかし、Arイオンガン9によって正に帯電されているArイオンビーム10を試料3の被観察領域20の外側近傍部(周辺の少なくとも一部)22に照射しているので、試料3において当該外側近傍部22を介して被観察領域20が電気的に中和されることとなり、チャージアップが発生することはない。
【0029】
しかも、通常、試料3へのArイオンビーム10の照射に起因して、試料3におけるArイオンビーム10が照射された箇所から別途二次電子が発生し、この二次電子がノイズとして二次電子検知器8により検出されてしまうことが考えられるが、本発明においては、被観察領域20を避けた箇所であって、当該被観察領域20の周辺の少なくとも一部である外側近傍部22にArイオンビーム10を照射しているので、図3に示すように、Arイオンビーム10の照射に起因して当該外側近傍部から発生する二次電子E3はセミインレンズタイプの対物レンズ5の内部に入らずにその外側に回り込むこととなる。よって、Arイオンビーム10の照射に起因する試料3からの二次電子E3が、対物レンズ5の内部に配置された二次電子検出器5によって検知されることはなく、Arイオンビーム10を試料3に照射しても検知されるノイズを大幅に減らすことができる。
【0030】
そして、上述のように、Arイオンビーム10の照射に起因する二次電子E3が対物レンズ5内部の二次電子検出器8によって検出されることがないので、電子ビームE1を照射しながら実施する観察中に、Arイオンビーム10を試料3の上記所定箇所に照射して被観察領域20を電気的に中和しても問題はない。
【0031】
なお、上述の例では、試料3の被観察領域20の周辺の少なくとも一部にArイオンビーム10を照射するものとしたが、Arイオンガン9を複数個設けることにより、当該被観察領域20の周辺全体にArイオンビーム10が照射されるようにしてもよい。
【0032】
また、Arイオンガン9からのArイオンビーム10の試料3への照射の際、試料3の被観察領域20を避けて照射するようにArイオンビーム10を絞ることが困難であるときには、対物レンズ5の外側磁極5bがArイオンビーム10の一部を遮蔽して、Arイオンガン9が試料3の被観察領域20を直接に見込まないように配置することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における観察装置を示す概略構成図である。
【図2】試料における被観察領域を示す平面図である。
【図3】本発明における観察装置の要部を示す概略構成図である。
【図4】セミインレンズタイプの観察装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
1…観察装置, 2…電子銃, 3…試料, 4…コンデンサレンズ,
5…対物レンズ, 6…走査コイル, 7…開口, 8…二次電子検知器,
9…Arイオンガン, 10…Arイオンビーム, 11…信号増幅器,
12…画像処理装置, E1…電子ビーム, E2…Arイオンビーム
Claims (16)
- 試料の被観察領域に荷電粒子ビームを照射するとともに、前記試料の被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部にイオンビームを照射し、前記試料の被観察領域からの情報を検出することを特徴とする観察方法。
- 試料の被観察領域に荷電粒子ビームを照射して当該被観察領域を観察する観察方法であって、前記試料の被観察領域に前記荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射工程と、前記試料の被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部にイオンビームを照射するイオンビーム照射工程と、前記試料の被観察領域からの情報を検出する情報検出工程とを有することを特徴とする観察方法。
- 前記荷電粒子ビーム照射工程が実行されている期間において、前記イオンビーム照射工程が行われることを特徴とする請求項2記載の観察方法。
- 前記イオンビームは正電荷のイオンビームであることを特徴とする請求項1乃至3何れかに記載の観察方法。
- 前記イオンビームはArイオンビームであることを特徴とする請求項4記載の観察方法。
- 前記荷電粒子ビームは電子ビームであることを特徴とする請求項1乃至5何れかに記載の観察方法。
- 前記荷電粒子ビームは前記試料の被観察領域内を走査されることを特徴とする請求項1乃至6何れかに記載の観察方法。
- 前記試料の被観察領域から検出される情報は、当該被観察領域からの二次電子に基いて検出されることを特徴とする請求項1乃至7何れかに記載の観察方法。
- 試料の被観察領域に荷電粒子ビームを照射する荷電粒子ビーム照射手段と、前記試料の被観察領域を避けて、当該被観察領域の周辺の少なくとも一部にイオンビームを照射するイオンビーム照射手段と、前記試料の被観察領域からの情報を検出する情報検出手段とを有する観察装置。
- 前記イオンビーム照射手段は、正に帯電されたイオンビームを照射する手段であることを特徴とする請求項9記載の観察装置。
- 前記イオンビーム照射手段は、Arイオンビームを照射する手段であることを特徴とする請求項10記載の観察装置。
- 前記荷電粒子ビーム照射手段は、電子ビームを放出する電子銃を備えることを特徴とする請求項9乃至11何れかに記載の観察装置。
- 前記荷電粒子ビーム照射手段は、前記荷電粒子ビームを前記試料の被観察領域内で走査させる走査コイルを備えることを特徴とする請求項9乃至12何れかに記載の観察装置。
- 前記情報検出手段は、前記試料の被観察領域からの二次電子を検知する二次電子検知器を備えることを特徴とする請求項8乃至13何れかに記載の観察装置。
- 前記荷電粒子ビーム照射手段は対物レンズを備え、前記情報検出手段における二次電子検知器の検知部は当該対物レンズの内部に配置されていることを特徴とする請求項14記載の観察装置。
- 前記対物レンズは、前記イオンビームの一部を遮蔽することを特徴とする請求項15記載の観察装置。
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JP2002205016A JP2004047341A (ja) | 2002-07-15 | 2002-07-15 | 観察方法及び観察装置 |
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2002
- 2002-07-15 JP JP2002205016A patent/JP2004047341A/ja active Pending
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WO2013035389A1 (ja) * | 2011-09-07 | 2013-03-14 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡 |
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