(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集束した電子線ビームを当該電子線ビームが透過しない厚さを有するバルク試料に照射しつつ平面走査して放出された２次電子を検出して当該バルク試料および当該バルク試料中の穴の表面の２次電子画像を生成する画像生成方法において、
前記電子線ビームを前記バルク試料の表面に照射しつつ平面走査したときに当該バルク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バルク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バルク試料に対して裏方向に放出された２次電子を検出する、１つの２次電子検出器を設け、
前記電子線ビームで前記バルク試料中の穴のある部分を照射しつつ平面走査して当該バルク試料の穴の表方向および裏方向に放出された２次電子を前記１つの２次電子検出器によって検出するステップと、
前記バルク試料の穴の裏方向の２次電子が前記１つの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ステップと、
前記調整した後の、前記１つの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２次電子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】
前記バルク試料の穴の裏方向の２次電子が前記１つの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、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ステップを有する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】
前記バルク試料の穴の表方向の２次電子、および前記バルク試料の裏方向の２次電子を前記１つの２次電子検出器で検出して画像を生成するステップを有することを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載の画像生成方法。
【請求項４】
集束した電子線ビームを当該電子線ビームが透過しない厚さを有するバルク試料に照射しつつ平面走査して放出された２次電子を検出して当該バルク試料および当該バルク試料中の穴の表面の２次電子画像を生成する画像生成装置において、
前記電子線ビームを前記バルク試料の表面に照射しつつ平面走査したときに当該バルク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バルク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バルク試料に対して裏方向に放出された２次電子を検出する、１つの２次電子検出器と、
前記バルク試料の穴の裏方向の２次電子が前記１つの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手段と、
前記調整した後の、前記１つの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２次電子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。
【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
【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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