説明

画像生成方法および画像生成装置

【目的】本発明は、集束した電子線ビームを試料に照射しつつ平面走査して放出された2次電子を検出して画像を生成する画像生成方法および画像生成装置に関し、試料中の穴の部分を裏面に開口させて当該裏面から2次電子を引き出し、2次電子を収集して画像を生成し、試料中の穴の内部の鮮明な画像を生成することを目的とする。
【構成】 電子線ビームを試料の表面に照射しつつ平面走査したときに試料に対して表方向に放出された2次電子を収集して検出、および電子線ビームを試料中の貫通する穴に照射しつ平面走査したときに試料に対して裏方向に放出された2次電子を検出する2次電子検出器を設け、電子線ビームで試料中の穴のある部分を照射しつつ平面走査して試料の穴の表方向および裏方向に放出された2次電子を2次電子検出器によって検出するステップと、2次電子検出器によって検出した2次電子信号をもとに穴の画像を生成するステップとを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、集束した電子線ビームを試料に照射しつつ平面走査して放出された2次電子を検出して画像を生成する画像生成方法および画像生成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、走査型電子顕微鏡を用いて筒状の穴の内部を観察する場合、図7の写真に示すように、穴の表面は観察できる。しかし、穴の内部の壁面を観察しようとすると、2次電子が穴の外に出てこないために当該穴の内部は暗くなって観察できなかった。
【0003】
図7は、従来の走査型電子顕微鏡を用いて得た穴の写真の例を示す。図示の穴は、2mmφのドリルで5mm厚の金属板に穴を開けたときの2次電子像である。穴の内部は暗くて観察できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したように、従来の走査型電子顕微鏡は、穴の周囲の表面から発生した2次電子を集束して画像を生成していたため、図1に示すように、穴の内部の壁面の画像が得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、これらの問題を解決するため、試料中の穴の部分を裏面に開口させて当該裏面から2次電子を引き出し、2次電子を収集して画像を生成し、試料中の穴の内部の鮮明な画像を生成するようにしている。
【発明の効果】
【0006】
本発明は、試料中の穴の部分を裏面に開口させて当該裏面から2次電子を引き出し、2次電子を収集して画像を生成することより、試料中の穴の内部の鮮明な画像を生成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
本発明は、試料中の穴の部分を裏面に開口させて当該裏面から2次電子を引き出し、2次電子を収集して画像を生成し、試料中の穴の内部の鮮明な画像を生成することを実現した。
【実施例1】
【0008】
図1は、本発明の1実施例構造図を示す。
図1において、対物レンズ1は、図示外の電子銃、コンデンサレンズによって発生されて集束された電子線ビームを、細く絞って試料3の表面に照射するものである。電子線ビーム2を細く絞って試料3の表面を照射した状態で、図示外の偏向コイルにより当該電子線ビーム2を試料3の表面でX方向およびY方向に平面走査するように偏向し、そのときに試料3の表面(更に、穴の壁面)から放出された2次電子を2次電子検出器5に印加した高電圧(例えば正の2〜10KV)によって引き寄せて検出し、画像信号を出力するようにしている。
【0009】
電子線ビーム2は、図示外の電子銃、コンデンサレンズによって発生されて集束された電子線ビームである。
【0010】
試料3は、対物レンズ1によって細く絞った電子線ビーム2を平面走査し、そのときに放出された2次電子を2次電子検出器4で検出して画像を生成する対象の試料であって、ここでは、表面から裏面に貫通する穴31のある試料である。
【0011】
2次電子4は、試料3の表面から、および試料3の穴の壁面から表側を経由して、更に、試料3の穴の壁面から裏面を経由して、2次電子検出器5に印加された高電圧によって引き寄せて検出する対象の2次電子である。
【0012】
2次電子41は、試料3の穴31を通過、穴31の壁面で反射、あるいは穴31の壁面の突起のうちの薄い部分を透過した電子線ビーム2が板6に照射して放出された2次電子である。尚、板6を2次電子の放出され難いカーボン板(あるいは2次電子を放出させない構造を持つファラディカップ)にして2次電子41が放出されないようにしてもよい。
【0013】
2次電子検出器5は、2次電子4を引き寄せて検出するものであって、ここでは、シンチレータ51、ライトパイプ52、PMT53などから構成されるものである。
【0014】
シンチレータ51は、高電圧を印加して2次電子を引き寄せて衝突させ、そのときに光を発光させてライトパイプ52を通ってPMT53で増幅し、画像信号を生成するためのものであって、例えば蛍光塗料を塗布した透明な板である。
【0015】
ライトパイプ52は、シンチレータ51で発光した光を効率良好にPMT53に導くものもである。
【0016】
PMT53は、光を低ノイズで増幅するものである。
高電圧54は、シンチレータ51の表面に高電圧(例えば2〜10KV)を印加し、2次電子4を引き寄せて高速にして衝突させ、発光させるものである。
【0017】
アンプ55は、PMT53で検出した画像信号を増幅するものである。増幅された画像信号は、図示外の表示装置上に、電子線ビーム2の平面走査に同期して輝度変調し、いわゆる2次電子像を表示する(図3から図6参照)。
【0018】
板6は、試料3の穴31を通過、穴31の内壁で反射、あるいは穴3の内壁の突起のうちの薄い部分を透過した電子線ビーム2が照射する板であって、2次電子を放出させる板や、あるいは2次電子を放出しない板(カーボン板、あるいは電子線ビーム2を完全に閉じ込めてしまうファラディカップ)などを設けたものである。
【0019】
次に、図1の構造の動作を詳細に説明する。
(1) 図1に示すように、穴31のある試料3の例として、5mm厚のアルミニウム板に、2mmφのドリルで穴を開けた試料3を用意して試料台にセット(図示外の試料交換機構を介して予備排気して当該試料3を真空内の試料台にセット)し、図示の状態にする。
【0020】
(2) 電子線ビーム2を試料3の穴31のある部分に照射しつつ、図示外の偏向コイルに偏向電流を流して平面走査し、試料3の穴31の周囲の表面および穴31の壁面の表面に近い部分から2次電子を、2次電子検出器5に印加した高電圧で吸引して検出する(従来の2次電子の検出方法と同様、図7の画像参照)。
【0021】
(3) 更に、本発明では、電子線ビーム2を試料3の穴31のある部分に照射しつつ平面走査した場合、試料3の貫通した穴31の裏面(下方)から2次電子を、2次電子検出器5に印加した高電圧で吸引して検出する。これにより、穴31の壁面のうちの裏面に近い部分の2次電子が引き出されて2次電子画像を生成する(図5、図6の画像参照)。
【0022】
(4) (2)と(3)の画像を1つの2次電子検出器5で検出して合成すると、後述する図3、図4の画像が得られる。この図3、図4の画像は、試料3の穴31の表面および穴31の表面に近い壁面の2次電子を引き出して画像を生成すると共に、試料3の穴31の裏面に近い壁面の2次電子を引き出して画像を生成することで、試料3の穴31の表面に近い部分および穴31の裏面に近い部分の両者について2次電子を表面および裏面からそれぞれ引き出して画像を生成でき、穴31の内部の壁面を極めて鮮明な画像として生成することが可能となった。
【0023】
尚、図1の構造で、試料3の穴31の表面方向に引き出した2次電子4を検出する2次電子検出器5と、試料3の貫通した穴31の裏面方向から引き出した2次電子4を検出する2次電子検出器5とを別にし、当該2つの2次電子検出器5でそれぞれ検出した表面の画像信号および裏面の画像信号を合成して1つの画像信号にしてもよい。この場合には、後述する図2の(a)や(b)の試料3の表面の2次電子と裏面の2次電子との検出割合を調整する機構は不要で、それぞれの2次電子検出器5のアンプ55などで調整すればよい。
【0024】
図2は、本発明の他の実施例構造図を示す。
図2の(a)は、1つの2次電子検出器5を設けた場合に、2次電子の検出割合を調整する例を示す。これは、1つの2次電子検出器5で試料3の表面の2次電子および裏面の2次電子を検出する場合に、2次電子引出電極7をいずれか一方(図では裏面の2次電子側)に設けて2次電子の検出割合を調整し、後述する図3、図4の合成した画像が全体的に濃淡が両者でほぼ同じで綺麗に見やすくなるように調整可能にしたものである。
【0025】
図2の(b)は、1つの2次電子検出器5を設けた場合に、2次電子の検出割合を調整する他の例を示す。これは、1つの2次電子検出器5で試料3の表面の2次電子および裏面の2次電子を検出する場合に、遮蔽板8をいずれか一方(図では裏面の2次電子側)に設けて2次電子の検出割合を調整し、後述する図3、図4の合成した画像が全体的に濃淡が両者でほぼ同じで綺麗に見やすくなるように調整可能にしたものである。
【0026】
図3は本発明の画像例(その1)および図4は本発明の画像例(その2)であって、図1の構造で試料3の穴31(厚さ5mmのアルミ板で穴2mmφ)の2次電子画像の例を示す。2次電子画像は、試料3の穴31の表面から引き出した2次電子および裏面から引き出した2次電子を1つの2次電子検出器5で検出して合成した画像である。
【0027】
まず、図3は、試料3の穴31の表面にフォーカスを合わせた画像(電子線ビーム2が丁度、試料3の穴31の表面で最も小さくなるように対物レンズ1の電流を調整して生成した画像)である。この図3の画像のうち、穴31の表面に近い壁面および穴31の周囲の表面は、従来の図7の画像とほぼ同じである。しかし、穴31の内部は真っ暗でなく灰色と明るくなり、穴31の裏面に近い部分がフォーカスがあっていないが、ぼやけて輪郭が見える点で、図7の従来画像とは異なる。
【0028】
次に、図4は、試料3の穴31の底(裏面)に近い部分にフォーカスを合わせた画像である。この図4の画像のうち、フォーカスの合った穴31の底の部分は非常に鮮明になっている。しかし、穴31の上部(表面)および穴31の周囲の表面はフォーカスがあっていないが、ぼやけて輪郭が見えている。
【0029】
以上のように、図3および図4のように、非常に厚い試料3(5mm厚)に穴31(2mmφ)を貫通させた場合に、フォーカスを試料3の穴31の表面に合わせると図3の画像が得られ、穴31の裏面(底)に合わせると図4の画像が得られ、フォーカスを変えて画像を取得することで穴31の内部の綺麗な鮮明な画像を生成することが可能となった。
【0030】
図5は、本発明の画像例(その3)を示す。この図5の画像は、図3および図4の状態で、試料3の表面の2次電子を、2次電子検出器5に入らないように遮断したときの画像例を示す(即ち、試料3の裏面の2次電子のみの画像例を示す)。図5の画像は、試料3の穴31の底(裏面)にフォーカスを合わせたものであり(図4と同じフォーカスであり、試料3が若干傾斜している)。この図5の画像と、図4の画像とを比較して見ると判明するように、図5では試料3の裏面の2次電子のみで画像を生成しているために、試料3の穴31の上部(表面)および穴31の表面の周囲が暗くなっている。しかし、試料3の穴31の裏面に近い壁面は、図4とほぼ同じように、綺麗で鮮明な画像となっている。
【0031】
図6は、図5の試料3の穴31の裏面に近い部分の拡大図を示す。図6から試料3の穴31の裏面に近い壁面について、極めて綺麗かつ鮮明な画像が得られることが判る。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明は、試料中の穴の部分を裏面に開口させて当該裏面から2次電子を引き出し、2次電子を収集して画像を生成し、試料中の穴の内部の鮮明な画像を生成する画像生成方法および画像生成装置に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の1実施例構造図である。
【図2】本発明の他の実施例構造図である。
【図3】本発明の画像例(その1)である。
【図4】本発明の画像例(その2)である。
【図5】本発明の画像例(その3)である。
【図6】本発明の画像例(図5の拡大)である。
【図7】従来の画像例である。
【符号の説明】
【0034】
1:対物レンズ
2,21:電子線ビーム
3:試料
31:穴
4,41:2次電子
5:2次電子検出器
51:シンチレータ
52:ライトパイプ
53:PMT
54:高電圧
55:アンプ
6:板
7:2次電子引出電極
8:遮蔽板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
集束した電子線ビームを試料に照射しつつ平面走査して放出された2次電子を検出して画像を生成する画像生成方法において、
電子線ビームを試料の表面に照射しつつ平面走査したときに当該試料に対して表方向に放出された2次電子を収集して検出、および前記電子線ビームを前記試料中の貫通する穴に照射しつつ平面走査したときに当該試料に対して裏方向に放出された2次電子を検出する2次電子検出器を設け、
電子線ビームで試料中の穴のある部分を照射しつつ平面走査して当該試料の穴の表方向および裏方向に放出された2次電子を2次電子検出器によって検出するステップと、
前記2次電子検出器によって検出した2次電子信号をもとに前記穴の画像を生成するステップと
を有する画像生成方法。
【請求項2】
前記試料の表方向あるいは裏方向に放出された2次電子を1つの2次電子検出器で検出して画像信号を生成、あるいはそれぞれの2次電子検出器で検出してこれらの検出信号を合成して画像信号を生成したことを特徴とする請求項1記載の画像生成方法。
【請求項3】
前記試料の穴の裏方向の2次電子が前記2次電子検出器に行き着くまでの間にメッシュを設け、当該メッシュに電圧を印加して検出される2次電子の割合を調整することを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の画像生成方法。
【請求項4】
前記試料の穴の裏方向の2次電子が前記2次電子検出器に行き着くまでの間に、機械的な遮蔽板を設けて当該遮蔽板を移動させて検出される2次電子の割合を調整することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像生成方法。
【請求項5】
前記試料の表方向の2次電子および前記試料の裏方向の2次電子のいずれか一方、あるいは両者から画像を生成することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の画像生成方法。
【請求項6】
集束した電子線ビームを試料に照射しつつ平面走査して放出された2次電子を検出して画像を生成する画像生成装置において、
電子線ビームを試料の表面に照射しつつ平面走査したときに当該試料に対して表方向に放出された2次電子を収集して検出、および前記電子線ビームを前記試料中の貫通する穴に照射しつ平面走査したときに当該試料に対して裏方向に放出された2次電子を検出する2次電子検出器と、
前記2次電子検出器によって検出した2次電子信号をもとに前記穴の画像を生成する手段と
を備えたことを特徴とする画像生成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2007−165106(P2007−165106A)
【公開日】平成19年6月28日(2007.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−359664(P2005−359664)
【出願日】平成17年12月13日(2005.12.13)
【出願人】(591003208)サンユー電子株式会社 (9)
【Fターム(参考)】