JP2020008516A - 試料分析装置、電子顕微鏡、及び集光ミラーユニット - Google Patents
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このような構成であれば、リターディング電圧により照射部と集光ミラーとの間に減速電場が生じるので、荷電粒子を集光ミラーの直前で減速させることができる。しかも、試料又は試料台と集光ミラーとに同じ大きさのリターディング電圧を印加することで、これらの間では荷電粒子に電磁気的な力が作用せず、荷電粒子をその軌道を曲げることなく試料に導くことができ、画像の歪みを抑えることができる。
そこで、前記照射部及び前記集光ミラーの間に設けられた静電レンズと、前記荷電粒子を減速させる減速電圧を前記静電レンズに印加する減速電圧印加部とを具備することが好ましい。
このような構成であれば、主として静電レンズと照射部との間に減速電場が生じるように減速電圧や静電レンズの配置を調整することで、減速電場が集光ミラーのミラー面側に回り込んでしまうことを防ぐことができる。
このような構成であれば、荷電粒子の軌道を曲げることなく、静電レンズによって荷電粒子を集光或いは発散させることができる。
このような集光ミラーユニットを用いれば、上述した試料分析装置と同様の作用効果を得ることができる。
このような構成であれば、リターディング電圧により照射部と集光ミラーとの間に減速電場が生じるので、荷電粒子を集光ミラーの直前で減速させることができる。しかも、試料又は試料台と集光ミラーとに同じ大きさのリターディング電圧を印加することで、これらの間では荷電粒子に電磁気的な力が作用せず、荷電粒子をその軌道を曲げることなく試料に導くことができ、画像の歪みを抑えることができる。
本実施形態に係る試料分析装置100は、電子顕微鏡に組み込まれたものであり、荷電粒子線である電子線(エネルギー線)EBを半導体ウエハ等の試料Wに照射することにより試料Wから生じるカソードルミネッセンスCLを用いて、試料Wの微小領域における物性評価や半導体素子の解析を行う、いわゆるカソードルミネッセンス分析装置である。
前記走査機構としては、例えば電子線EBを走査方向に沿って偏向する走査コイルを利用したものが挙げられる。また、前記レンズ機構としては、コンデンサレンズや対物レンズを利用したものが挙げられる。
本実施形態では、試料Wと試料台201とは電気的に接続されており、試料台201を介して試料Wにリターディング電圧を印加するようにしているが、試料Wと試料台201とが電気的に接続されていない場合など、試料Wに直接リターディング電圧を印加しても良い。
このリターディング電圧は、例えば前記情報処理装置5又はこれとは別の処理装置に備えさせたリターディング電圧制御部によって、電子線EBのビーム電流や電子線照射装置3の加速電圧に基づき制御される。
なお、静電レンズ7としては、裏面41c側からミラー面41b側への電場の回り込みを完全に抑制する必要はなく、試料分析装置100が組み込まれた電子顕微鏡により得られる画像が、実質的に歪みがない程度に抑制できるものであれば良い。
このように構成した本実施形態に係る試料分析装置100によれば、減速電場を対物レンズL及び集光ミラー41の間、つまり集光ミラー41の裏面41c側に生じさせるので、集光ミラー41と試料Wとの間に部材を設けずとも、減速電場が集光ミラー41のミラー面41bに沿って歪んでしまうことを抑えることができる。
その結果、試料Wにリターディング電圧を印加することで、電子線を減速させて試料に照射させることが可能であり、しかもカソードルミネッセンスの検出効率を低下させることを防ぐことができる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
このような構成であれば、同図5のシミュレーション結果に示すように、集光ミラー41と対物レンズLとの間に生じる電場のミラー面41b側への回り込みを抑えることができる。
なお、図5に示す構成においては、集光ミラー41cにリターディング電圧を印加すること生じる電場が板状部材91に引き寄せられる恐れがある。そこで、同図5に示すように、板状部材91よりも試料W側に配置されて板状部材91と対向する第2の板状部材92を設けても良い。これならば、リターディング電圧によって生じる電場が板状部材91に引き寄せられることを防ぐことができる。
このような構成であっても、カソードルミネッセンスの検出効率を低下させることなく、リターディング電圧によって生じる試料と集光ミラーとの間の電場の歪みを板状部材によって抑えることができる。
このような構成であれば、同図8に示すシミュレーション結果から分かるように、電場の歪みをさらに抑制することができ、電子線の曲がりをより確実に抑えることができる。
2 ・・・真空チャンバ
3 ・・・電子線照射装置(照射部)
W ・・・試料
41 ・・・集光ミラー
6 ・・・リターディング電圧印加部
7 ・・・静電レンズ
8 ・・・減速電圧印加部
Claims (7)
- 荷電粒子が照射された試料から出る光を検出して前記試料を分析する試料分析装置であって、
荷電粒子を前記試料に照射する照射部と、
前記照射部と前記試料との間に設けられるとともに、前記試料から出る光を集光する集光ミラーとを具備し、
前記照射部及び前記集光ミラーの間に前記荷電粒子を減速させる減速電場が生じるように構成されている、試料分析装置。 - 前記荷電粒子を減速させるリターディング電圧を、前記試料又は前記試料が載置される試料台と、前記集光ミラーとに印加するリターディング電圧印加部を具備する、請求項1記載の試料分析装置。
- 前記照射部及び前記集光ミラーの間に設けられた静電レンズと、
前記荷電粒子を減速させる減速電圧を前記静電レンズに印加する減速電圧印加部とを具備する、請求項1又は2記載の試料分析装置。 - 前記照射部が、前記荷電粒子が通過する対物レンズを有し、
前記静電レンズが、前記対物レンズと前記集光ミラーとの間に設けられており、前記対物レンズの中心軸と前記静電レンズの中心軸とが同軸上である、請求項3記載の試料分析装置。 - 請求項1乃至4記載うち何れか一項に記載の試料分析装置を備えた電子顕微鏡。
- 試料に荷電粒子を照射する照射部を具備し、前記荷電粒子が照射された前記試料から出る光を検出して前記試料を分析する試料分析装置に用いられる集光ミラーユニットであって、
前記照射部と前記試料との間に設けられるとともに、前記試料から出る光を集光する集光ミラーと、
前記荷電粒子を減速させるリターディング電圧を、前記試料又は前記試料が載置される試料台、及び、前記集光ミラーに印加するリターディング電圧印加部とを備える、集光ミラーユニット。 - 前記照射部及び前記集光ミラーの間に設けられて、前記荷電粒子が通過する静電レンズと、
前記荷電粒子を減速させる減速電圧を前記静電レンズに印加する減速電圧印加部とをさらに備える、請求項6記載の集光ミラーユニット。
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2018
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