(57)【要約】【課題】  試料表面へ電子ビームを直接照射することなく、試料表面の凹凸を観察する。【解決手段】  電子ビームを試料に照射し、試料から放出される二次電子を検出することによって試料表面の状態を観察する電子線装置を用いた試料観察方法において、試料の上に誘電体材料を載せ、試料と誘電体材料とを接触させることにより接触帯電を起こさせ、接触帯電に起因して誘電体材料表面に誘起される表面電位のコントラストを二次電子を用いた像によって観察することにより、試料表面の凹凸を観察する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームを試料に照射し、試料から放出される二次電子を検出することによって試料表面の状態を観察する電子線装置を用いた試料観察方法において、試料の上に誘電体材料を載せ、前記試料と前記誘電体材料とを接触させることにより接触帯電を起こさせ、前記接触帯電に起因して前記誘電体材料表面に誘起される表面電位のコントラストを前記二次電子を用いた像によって観察することにより、前記試料表面の凹凸を観察することを特徴とする電子線装置を用いた試料観察方法。
【請求項２】
前記誘電体材料の材質は、ガラス、アクリル、PDMSの何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の電子線装置を用いた試料観察方法。
【請求項３】
前記誘電体材料の厚みは、０．５mm〜１mmであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子線装置を用いた試料観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を用いて試料表面の観察を行う電子線装置、例えば、走査型電子顕微鏡、液晶基板検査装置、EBテスター、半導体基板検査装置を用いた試料観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線装置は、電子銃からの電子線を収束させて電子ビームとして試料表面に照射し、試料から発生する二次電子を検出するとともに、その電子ビームによる照射位置を試料表面上で走査することによって試料を観察するものである。
【０００３】
電子線装置の一つである走査型電子顕微鏡を用いて誘電体の試料表面を観察する場合には、金などの導電性薄膜を蒸着するなどして、被観察表面に導電性を持たせる必要がある。これは、試料に入射された電子が誘電体の試料表面に蓄積される結果、照射された電子ビームと試料から発生する二次電子のバランスが崩れ、顕微鏡像が不鮮明になる、いわゆるチャージアップ現象を防ぐためである。
【０００４】
従来技術の一例として、特許文献１には、絶縁性の試料表面を観察する場合にカーボンや金などの薄い膜を蒸着することによってチャージアップ現象を防ぐことが記載されている。
【特許文献１】特開平９−４３２８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
走査型電子顕微鏡を用いて誘電体の試料表面を観察する場合には、金などの導電性薄膜を蒸着するなどして、被観察表面に導電性を持たせ、チャージアップを防止する必要がある。試料表面へ金などの導電性薄膜を蒸着するには、真空装置を用いた蒸着が一般的であるが、非常に時間のかかる作業である。また、試料によっては、蒸着時の加熱に適さないものも存在する。
【０００６】
さらに、液晶基板検査装置等を用いて試料表面を観察する場合には、電子ビームの照射によって試料がダメージを受けたり、試料に汚れが付着したりすることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するために、電子ビームを試料に照射し、試料から放出される二次電子を検出することによって試料表面の状態を観察する電子線装置を用いた試料観察方法において、試料の上に誘電体材料を載せ、試料と誘電体材料とを接触させることにより接触帯電を起こさせ、接触帯電に起因して誘電体材料表面に誘起される表面電位のコントラストを二次電子を用いた像によって観察することにより、試料表面の凹凸を観察することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の観察方法によれば、試料に直接電子ビームが照射されることがなくなるため、これを走査型電子顕微鏡や基板検査装置等に用いた場合、後述する効果を得られる。
【０００９】
走査型電子顕微鏡において誘電体の試料表面を観察する場合には、従来必要とされた金などの導電性薄膜の蒸着によるチャージアップ防止手段をとることなく、試料表面の凹凸を観察することができる。また、熱に弱く、蒸着時の加熱に耐えられない試料であっても観察することができる。
【００１０】
液晶基板検査装置等において試料表面を観察する場合には、電子ビームの照射によって試料がダメージを受けたり、試料に汚れが付着したりすることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら、走査型電子顕微鏡の場合を例に説明する。図１は、走査型電子顕微鏡を用いて本発明の観察方法を実施した場合の概略構成図である。
【００１２】
走査型電子顕微鏡１は、一次ビーム１２を照射する電子銃２及び陽極３と、一次ビーム１２を収束するコンデンサレンズ４、試料１５上に載せた誘電体材料１６に一次ビーム１２の焦点を合わせる対物レンズ６、一次ビーム１２を走査させる偏向コイル５及び走査電源７、一次ビーム１２の照射により誘電体材料１６から放出される二次電子１３を検出する検出器８、検出した信号を増幅する増幅器９、増幅された信号に基づいて映像化するブラウン管１０等を備える。
【００１３】
本装置の動作について、図１を用いて説明する。電子銃２を出た一次ビーム１２は、陽極３によって加速された後、コンデンサレンズ４で収束される。コンデンサレンズ４を通過した一次ビーム１２は、偏向コイル５によって走査電源７からの電流値に応じて偏向される。偏向された一次ビーム１２は、対物レンズ６によって試料１５上に載置された誘電体材料１６に焦点が合うように収束される。
【００１４】
誘電体材料１６に一次ビーム１２が照射されると、二次電子１３が放出されるが、誘電体材料１６の表面には接触帯電により試料１５の凹凸に応じた電位が誘起されているため、放出される二次電子に接触帯電により生じた電位に応じたコントラストが生じる。
【００１５】
ここで、図２を用いて接触帯電によって誘電体材料１６の表面に試料１５の凹凸に応じた電位が誘起される過程を説明する。
【００１６】
図２（a）は、接触させる前の試料１５と誘電体材料１６を示している。試料１５は誘電体に限らず、導電体であってもよい。誘電体材料１６はガラス等の薄い誘電体である。この段階では試料１５及び誘電体材料１６に電荷は現れていない。
【００１７】
図２（b）は、試料１５と誘電体材料１６を接触させたときの状態を示している。接触界面において電荷の移動が発生する。実施例においては、電荷が移動した結果、誘電体材料１６側にプラスの電荷２１が、試料１５側にマイナスの電荷２２が発生している様子を示している。電荷の極性については、本実施例に限定されることなく、誘電体材料１６及び試料１５の材質の組み合わせに応じた極性の電荷が発生する。
【００１８】
図２（c）は、誘電体材料１６の表面に表面電荷２３が発生した様子を示している。接触界面で発生した電荷は電気双極子を形成し、誘電体材料１６では、電気双極子の局所的な電界によって、その内部に誘電分極を発生する。その結果、厚みの薄い誘電体材料１６の表面には試料１５の凹凸に応じた表面電荷２３が誘起される。表面に誘起された表面電荷２３は自由に移動することが出来ないため、表面に局在することになる。このようにして誘電体材料１６の表面に試料１５の凹凸に応じた電位が誘起される。
【００１９】
発明者は、誘電体材料１６として０．７mm厚のガラスを用いて表面電荷２３が誘起されることを確認しているが、誘電体材料１６の厚みについては、０．７mm厚に限定されるものではなく、表面電荷２３が誘起される厚みであればよい。極端に薄いと扱い難いし、極端に厚いと表面電荷が誘起されなくなるため、０．５mm〜１mmの厚みが適当であると考えられる。そして、誘電体材料１６の材質としては、ガラス、アクリル、PDMS等が使用できるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
図１に戻って説明する。誘電体材料１６の表面に一次ビーム１２が照射されると、二次電子１３が放出されるが、誘電体材料１６の表面には表面電荷２３が局在しており、表面電荷２３の分布状態に応じて電位が異なり、放出される二次電子１３は、この表面電荷２３の分布に応じたコントラストをもつことになる。このとき、一次ビーム１２の照射によって誘電体材料１６の表面がチャージアップされるが、一般的な照射量であれば、表面電荷２３に比べて無視できるレベルであるため、顕微鏡像へ影響を与えることはない。
【００２１】
放出される二次電子１３は検出器８によって検出され、電気信号に変換される。増幅器９はその電気信号を増幅し、増幅された信号はブラウン管１０の輝度をコントロールする。ブラウン管１０の偏向コイル１１には走査電源７から偏向コイル５への電流に同期した電流が流れるため、誘電体材料１６の表面の電位分布に応じたコントラストがブラウン管１０に映し出される。誘電体材料１６の表面の電位分布は試料１５の表面の凹凸に対応しているため、試料１５の表面の凹凸を観察することができる。
【００２２】
図３は、本発明の観察方法を用いて走査型電子顕微鏡によって実際に取得した試料表面の凹凸の画像である。試料１５にはアルミ板、誘電体材料１６には０．７ｍｍ厚のガラスを用いた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の走査型電子顕微鏡の概略構成図である。
【図２】接触帯電によって誘電体材料１６の表面に試料１５の凹凸に応じた電位が誘起される過程を説明するための図である。
【図３】本発明の走査型電子顕微鏡を用いて取得した試料表面の凹凸の画像である。
【符号の説明】
【００２４】
１…走査型電子顕微鏡、２…電子銃、３…陽極、４…コンデンサレンズ、５…偏向コイル、６…対物レンズ、７…走査電源、８…検出器、９…増幅器、１０…ブラウン管、１１…偏向コイル、１２…一次ビーム、１３…二次電子、１４…試料設置台、１５…試料、１６…誘電体材料、２１…プラスの電荷、２２…マイナスの電荷、２３…表面電荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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