JP6124679B2 - 走査荷電粒子顕微鏡および画像取得方法 - Google Patents
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Description
荷電粒子線を発生させる荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された前記荷電粒子線を集束して、試料に照射させるための対物レンズと、
前記対物レンズにより集束された前記荷電粒子線を、前記試料上で走査するための走査偏向器と、
前記荷電粒子線が照射されることにより前記試料から放出された電子のうち、所与の放出角で放出された電子を選別する選別部と、
偏向場を発生させて、前記選別部により選別された電子を、該電子のエネルギーに応じて偏向させる偏向部と、
前記偏向部で偏向された電子を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、画像を生成する画像生成部と、
を含み、
前記検出部は、前記偏向場で偏向される電子の偏向方向に配列された複数の半導体検出器を有し、
前記半導体検出器には、二次電子を検出するための二次電子検出電圧が印加され、
前記半導体検出器における電子のエネルギーごとの増幅率に基づいて、前記半導体検出器の検出結果から電子量を算出する演算部を含み、
前記画像生成部は、前記電子量に基づいて画像を生成する。
前記選別部は、前記荷電粒子線を通過させるための貫通孔と、前記所与の放出角で放出された電子を通過させるためのスリットと、を有する板状部材であってもよい。
前記偏向部は、前記選別部により選別された電子の経路に静電場を発生させる電極を有し、
前記静電場より前記偏向場が形成されてもよい。
試料上で荷電粒子線を走査し、該試料から放出された電子を検出して、画像を取得する画像取得方法であって、
前記試料から放出された電子のうち、所与の放出角で放出された電子を選別し、
偏向場を発生させて、上記により選別された電子を、電子のエネルギーに応じて偏向させ、
上記により偏向された電子を検出し、検出結果に基づいて画像を生成し、
偏向された電子を検出する際には、前記偏向場で偏向される電子の偏向方向に配列された複数の半導体検出器を用い、
前記半導体検出器には、二次電子を検出するための二次電子検出電圧が印加され、
検出結果に基づいて画像を生成する際には、前記半導体検出器における電子のエネルギーごとの増幅率に基づいて、前記半導体検出器の検出結果から電子量を算出し、前記電子量に基づいて画像を生成する。
前記所与の放出角で放出された電子を選別する際には、前記荷電粒子線を通過させるための貫通孔と、前記所与の放出角で放出された電子を通過させるためのスリットと、を有する板状部材を用いて行われてもよい。
電子を該電子のエネルギーに応じて偏向させる際には、前記所与の放出角で選別された電子の経路に静電場を発生させることにより行われてもよい。
1.1. 走査荷電粒子顕微鏡の構成
まず、第1実施形態に係る走査荷電粒子顕微鏡の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る走査荷電粒子顕微鏡100の構成を示す図である。
査電子像)を取得する。ここでは、走査荷電粒子顕微鏡100が、走査電子顕微鏡(SEM)である場合について説明する。
21にプラス、外電極22にマイナスが印加される。具体的には、電子検出部30(検出器)に+500Vの電圧を印加した場合に、中角用スリット102を用いた場合、例えば、内電極21に+300±50V、外電極22に−500±50Vが印加される。内電極21にプラス、外電極22にマイナスが印加されることにより、エネルギーの低い電子E2ほど内電極21側に偏向される。そのため、エネルギーが低い電子E2ほど、電子検出部30の内電極21側(電子検出部30の内縁側)の検出領域39に入射する。
出領域39を指定するための配列である。領域指定配列Iaijのサイズは、検出分布配列Idijと同じであり、要素の値は0と1で構成される。検出量の情報を得る検出領域39は「1」、除外する検出領域39は「0」の値が入力される。領域指定配列Iaijを用いることで、検出分布配列Idijの要素(検出量)から、所定の検出領域39で検出された要素(検出量)を抽出することができる。
次に、走査荷電粒子顕微鏡の動作について説明しつつ、本実施形態の画像取得方法について説明する。
料Sから電子(例えば二次電子や反射電子)E2が放出される。ここで、試料Sから放出される電子E2は、試料組成や形状等によって、放出角θ(図3参照)やエネルギー、放出量が異なる。
れている。ユーザーは、操作部52を介して、検出したい電子E2のエネルギー範囲に応じて、領域指定配列Iaijを選択する。
ーを示している。また、図9において、1つの四角が1つの走査電子像を表し、四角のなかに記載された検出量sdは、その走査電子像を生成するために用いた検出量sdを表す。
走査電子像を得ることができる。
次に、第1実施形態に係る走査荷電粒子顕微鏡100の変形例について説明する。なお、以下では、上述した走査荷電粒子顕微鏡100と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
まず、第1変形例について説明する。図10および図11は、第1変形例に係る電子角度選別部10を模式的に示す図である。なお、図10は、電子角度選別部10を光軸Zの方向から見た図(平面図)であり、図11は、電子角度選別部10を、光軸Zと直交する方向から見た図(側面図)である。
次に、第2変形例について説明する。図12および図13は、第2変形例に係る電子角度選別部10を模式的に示す図である。なお、図12は、電子角度選別部10を光軸Zの方向から見た図(平面図)であり、図13は、電子角度選別部10を、光軸Zと直交する方向から見た図(断面図)である。
104は、放出角θの選別を行わない場合に使用される。
次に、第3変形例について説明する。図14は、第3変形例に係る電子検出部30を模式的に示す図である。なお、図14は、電子検出部30を光軸Zの方向から見た図(平面図)である。
次に、第4変形例について説明する。図15は、第4変形例に係る電子検出部30を模式的に示す図である。なお、図15は、電子検出部30を光軸Zの方向から見た図(平面図)である。
31,32,33,34間に、例えば、EDS装置(エネルギー分散形X線分光器)や、ET検出器等を配置する空間を確保することができる。
次に、第5変形例について説明する。図16は、第5変形例に係る電子検出部30の構成を示す図である。なお、図16は、電子検出部30を光軸Zの方向から見た図(平面図)である。
2.1. 走査荷電粒子顕微鏡の構成
次に、第2実施形態に係る走査荷電粒子顕微鏡の構成について、図面を参照しながら説明する。図17は、第2実施形態に係る走査荷電粒子顕微鏡200の構成を示す図である。図18は、走査荷電粒子顕微鏡200の電子検出部30の回路構成を示す回路図である。
検出器310に入射するため、二次電子等のエネルギーの低い電子E2を検出することができる。二次電子検出電圧+HVは、例えば0.5kV以上3kV以下である。
次に、第2実施形態に係る走査荷電粒子顕微鏡200の変形例について説明する。なお、以下では、上述した走査荷電粒子顕微鏡200と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
まず、第1変形例について説明する。図21は、第2実施形態の第1変形例に係る走査荷電粒子顕微鏡300の構成を示す図である。図22は、第1変形例に係る走査荷電粒子顕微鏡300の電子検出部30を模式的に示す図である。なお、図22は、電子検出部3
0を光軸Zの方向から見た図(平面図)である。
ら放出されたときのエネルギーが2keV)が入射するような偏向場をつくるように設定されている。
次に、第2変形例について説明する。図24は、第2変形例に係る走査荷電粒子顕微鏡の電子検出部30を模式的に示す断面図である。
次に、第3変形例について説明する。図25は、第3変形例に係る走査荷電粒子顕微鏡の電子検出部30を模式的に示す断面図である。
動部、12…貫通孔、14…スリット、16…板状部材、20…電子偏向部、20a…駆動部、21…内電極、22…外電極、30…電子検出部、30a…A/D変換部、31…第1の一次元検出器、32…第2の一次元検出器、33…第3の一次元検出器、34…第4の一次元検出器、39…検出領域、40…処理部、41…走査信号生成部、42…検出分布配列取得部、43…配列演算部、44…走査電子像生成部、45…制御部、50…表示部、52…操作部、54…記憶部、70…バスライン、100…走査荷電粒子顕微鏡、101…高角用スリット、101…スリット、102…中角用スリット、103…低角用スリット、104…切欠き部、200,300…走査荷電粒子顕微鏡、301…高電圧部310…半導体検出器、320…IVアンプ、330…アイソレーションアンプ、330a…入力部、330b…出力部、340,350…金属板、360…メッシュ、370…パッケージ
Claims (6)
- 荷電粒子線を発生させる荷電粒子線源と、
前記荷電粒子線源から放出された前記荷電粒子線を集束して、試料に照射させるための対物レンズと、
前記対物レンズにより集束された前記荷電粒子線を、前記試料上で走査するための走査偏向器と、
前記荷電粒子線が照射されることにより前記試料から放出された電子のうち、所与の放出角で放出された電子を選別する選別部と、
偏向場を発生させて、前記選別部により選別された電子を、該電子のエネルギーに応じて偏向させる偏向部と、
前記偏向部で偏向された電子を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、画像を生成する画像生成部と、
を含み、
前記検出部は、前記偏向場で偏向される電子の偏向方向に配列された複数の半導体検出器を有し、
前記半導体検出器には、二次電子を検出するための二次電子検出電圧が印加され、
前記半導体検出器における電子のエネルギーごとの増幅率に基づいて、前記半導体検出器の検出結果から電子量を算出する演算部を含み、
前記画像生成部は、前記電子量に基づいて画像を生成する、走査荷電粒子顕微鏡。 - 請求項1において、
前記選別部は、前記荷電粒子線を通過させるための貫通孔と、前記所与の放出角で放出された電子を通過させるためのスリットと、を有する板状部材である、走査荷電粒子顕微鏡。 - 請求項1または2において、
前記偏向部は、前記選別部により選別された電子の経路に静電場を発生させる電極を有し、
前記静電場より前記偏向場が形成される、走査荷電粒子顕微鏡。 - 試料上で荷電粒子線を走査し、該試料から放出された電子を検出して、画像を取得する画像取得方法であって、
前記試料から放出された電子のうち、所与の放出角で放出された電子を選別し、
偏向場を発生させて、上記により選別された電子を、電子のエネルギーに応じて偏向させ、
上記により偏向された電子を検出し、検出結果に基づいて画像を生成し、
偏向された電子を検出する際には、前記偏向場で偏向される電子の偏向方向に配列された複数の半導体検出器を用い、
前記半導体検出器には、二次電子を検出するための二次電子検出電圧が印加され、
検出結果に基づいて画像を生成する際には、前記半導体検出器における電子のエネルギーごとの増幅率に基づいて、前記半導体検出器の検出結果から電子量を算出し、前記電子量に基づいて画像を生成する、画像取得方法。 - 請求項4において、
前記所与の放出角で放出された電子を選別する際には、前記荷電粒子線を通過させるための貫通孔と、前記所与の放出角で放出された電子を通過させるためのスリットと、を有する板状部材を用いて行われる、画像取得方法。 - 請求項4または5において、
電子を該電子のエネルギーに応じて偏向させる際には、前記所与の放出角で選別された電子の経路に静電場を発生させることにより行われる、画像取得方法。
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