JPH04101342A

JPH04101342A - 走査電子顕微鏡による試料観察方法および装置

Info

Publication number: JPH04101342A
Application number: JP2215787A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hamagishi; 浜岸　賢治
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1992-04-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野ン本発明は、走査電子顕微鏡による試料観察方法および装
置に関する。

〈従来の技術〉従来から鉄鋼、セラミックス。半導体、磁性材料などの
材料の組織の調査には、電子顕微鏡は有力な武器であり
、特に走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略称する）は分
解能が高くかつ角点深度が深いことから、より微細な表
面構造の解明のだめの研究用装置として使用され、さら
に近年には製造ラインにおける品質管理用の装置として
も急激な需要をみせている。

このＳＥＭの構造について簡単に説明すると、第２図に
示すように、電子源であるフィラメントなどからなる電
子銃１から放出された電子は５〜５０ｋＶの高電圧で加
速され、２〜３段の集束レンズ２で集束されて、走査コ
イル３で二次元的に走査され、対物レンズ４を経て真空
排気されている試料室５内に置かれた試料６面上を電子
線束として所定のスポット径で照射する。

そして、試料６と電子線との相互作用によって試料６か
ら発生する二次電子や反射電子、ｌ？ｔ。

オージェ電子などは例えばシンチレータなどの検出器７
によって検出されて電気信号として映像増幅器８で増幅
され、ブラウン管９で輝度変調されて試料表層を拡大し
た走査像がデイスプレィされる。なお、回申において、
１１は高圧′Ｔｌｓ、　１２はレンズ電源、１３は走査
電源、１４は排気装置である。

ところで、上記したＳＥＭＩＯを用いて半導体や絶縁物
などの不導電体の試料を観察する場合には、その表層部
にいわゆるチャージ・アンプと称する帯電現象を起こす
ことが知られている（例えば［分析機器要覧（科学新聞
社、　１９８０年９月発行、Ｐ。

１５１　）　Ｊ参照）。

このようなチャージ・アップの電荷は電子線束に影響を
与え、像の一部が変歪したり分解能が低下したり、不規
則な輝点が現れたりして観察が不可能となる。また、試
料室内に炭化水素系のガスが存在すると、試料上にその
Ｃが吸着されて電子線との相互作用により試料を汚染す
るなどの問題を惹起することになる。

そのため、通常は、入射電子と放出電子の電荷量が平衡
するように低加速電圧を用いるとか、あるいは試料に薄
いＡｕ、　Ａｕ−Ｐｄ合金あるいはＰｔ−Ｐｄ合金など
の金属膜をスパッタリングしてアースを施す方法などが
対策として用いられている。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、前者の低加速電圧を用いる場合は、フィ
ラメントに例えばタングステンを用いた電子銃では５ｋ
Ｖまで下げると見えにくくなって高い分解能を得ること
が困難であり、また浸透度が弱いから観察に時間がかか
るなどという欠点がある。

また、後者の金属膜スパッタリング法を用いる場合は、
２５〜３０ｋＶの高加速電圧で観察で行うことができる
から高い倍率を得るには有効な手段であるが、ＳＥＭで
観察した後に引き続き例えば試料の電気的特性を調査し
たり光学的観察を実施するときは、該金属膜の除去処理
をする必要があり、その処理の際に試料が元の状態とは
変わってしまい、結果的に破壊観察になってしまうとい
う問題がある。

本発明は、上記のような課題を解決した走査電子顕微鏡
による試料観察方法および装置を提供することを目的と
する。

＜ｔＸＢを解決するための手段〉本発明の方法は、走査電子顕微鏡を用いて試料面上の微
細構造を観察する方法において、電子銃から放出された
電子線を前記試料面上に走査して微小なスポットを結像
させ、前記試料上の表層状態を時系列の信号として取り
出した後に、前記試料面上に紫外線を照射することを特
徴としたものである。

また、本発明の装置は、電子銃と、この電子銃から放出
される電子線を集束する集束レンズと、該電子線を試料
面上に走査させる走査コイルと、電子線束として所定の
スポット径に細く絞る対物レンズと、試料を載置する試
料室と、試料から放出される二次電子などを検出して電
気信号に変換する検出器と、該電気信号を走査像として
表示するブラウン管などから主としてなる走査電子顕微
鏡を用いて試料室内の試料面上の微細構造を観察する装
置において、前記試料面上に紫外線を照射する紫外線照
射装置を前記試料室内に配設したものである。

〈作　用〉本発明の方法および装置によれば、真空状態の試料室内
の試料に電子線束を照射して試料上の表層状態を時系列
の信号として取り出した後に、前記試料面上に紫外線を
照射するようにしたので、チャージ・アップした電荷を
試料の表層部から追い出すことができ、引き続き行われ
る試料の電気的特性の調査に悪影響を及ぼすことはない
。

〈実施例〉以下に、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図は、本発明に係る走査電子顕微鏡を用いた試料観
察装置の実施例を示す概要図である。

図に示すように、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）１０の試料
室５内に試料６に紫外線を照射する紫外線発生装置１５
が配設される。その取付は位置は、電子線束と干渉を起
こさない位置であればどこでもよく、例えば光ファイバ
ーなどを用いるようにすれば試料室５の外側に紫外線発
生装置１５を取付けることができる。

また、紫外線発生装置１５としては、例えば石英水銀灯
や炭素アーク灯あるいは稀ガス放電管などが用いられ、
とくにその波長として２０００〜３０００人の遠紫外ｆ
ｌ領域のものを用いるようにすれば、強いエネルギーを
得ることができるから、試料６にチャージ・アップした
電荷を短い時間で消去することができる。

半導体チップのＳｉＯ□被膜の表層部を走査電子顕微鏡
で観察する際に、本発明の紫外線発生装置を用いて電子
線束を照射した後の表層部を２５００人の紫外線で照射
したところ、チャージ・アップ現象は起こらず、その後
の電気的特性の調査も容易に行うことができた。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明の方法および装置によれば
、電子線束を照射した試料面上に紫外線を照射するよう
にしたので、チャージ・アップした電荷を試料の表層部
から追い出すことができ、したがって、引き続き行われ
る試料の電気的特性の調査を円滑に行うことができ、観
察作業の能率や製品の歩留りの向上に大いに寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る走査電子顕微鏡を用いた試料観察
装置の実施例を示す概要図、第２図は従来の走査電子顕
微鏡の構成を示す概念図である。１・・・電子銃、　　２・・・集束レンズ、　　３・・
・走査コイル、　　４・・・対物レンズ、　　５・・・
試料室、　　６・・・試料、　　７・・・検出器、　　
８・・・映像増幅器９・・・ブラウン管、　　１０・・
・走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、　　１５・・・紫外線発
生装置。

Claims

【特許請求の範囲】１、走査電子顕微鏡を用いて試料面上の微細構造を観察
する方法において、電子銃から放出された電子線を前記
試料面上に走査して微小なスポットを結像させ、前記試
料上の表層状態を時系列の信号として取り出した後に、
前記試料面上に紫外線を照射することを特徴とする走査
電子顕微鏡による試料観察方法。２、電子銃と、この電子銃から放出される電子線を集束
する集束レンズと、該電子線を試料面上に走査させる走
査コイルと、電子線束として所定のスポット径に細く絞
る対物レンズと、試料を載置する真空の試料室と、試料
から放出される二次電子などを検出して電気信号に変換
する検出器と、該電気信号を走査像として表示するブラ
ウン管などから主としてなる走査電子顕微鏡を用いて試
料室内の試料面上の微細構造を観察する装置において、
前記試料面上に紫外線を照射する紫外線照射装置を前記
試料室内に配設したことを特徴とする走査電子顕微鏡に
よる試料観察装置。