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JPH0754683B2 - Antistatic method - Google Patents
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JPH0754683B2 - Antistatic method - Google Patents

Antistatic method

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JPH0754683B2
JPH0754683B2 JP62207060A JP20706087A JPH0754683B2 JP H0754683 B2 JPH0754683 B2 JP H0754683B2 JP 62207060 A JP62207060 A JP 62207060A JP 20706087 A JP20706087 A JP 20706087A JP H0754683 B2 JPH0754683 B2 JP H0754683B2
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JP
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sample
thin film
conductive thin
scanning
insulator
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一二三 田村
義紀 池辺
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走査型電子顕微鏡(SEM)および二次イオン
質量分析法(IMA)における絶縁物試料の帯電防止法に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an antistatic method for an insulator sample in a scanning electron microscope (SEM) and a secondary ion mass spectrometry (IMA).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

走査型電子顕微鏡(SEM)は、第2図に示すように構成
されている。同図において、1は電子銃、2は複数個の
レンズ群、3は二次電子検出器、4は試料および試料
台、5は増幅器、6はコントラスト調整回路、7はCRT
である。
The scanning electron microscope (SEM) is configured as shown in FIG. In the figure, 1 is an electron gun, 2 is a plurality of lens groups, 3 is a secondary electron detector, 4 is a sample and sample stage, 5 is an amplifier, 6 is a contrast adjusting circuit, and 7 is a CRT.
Is.

このような構成において、電子銃1から放出された電子
はレンズ群2により試料4上に微小スポットとして収束
される。この集束された細束ビームは試料4上でCRT7の
電子ビームと同期して走査される。一方、一次電子の照
射を受けて試料4上で発生した二次電子は二次電子検出
器3により検出され、CRT7の映像信号として利用され
る。
In such a configuration, the electrons emitted from the electron gun 1 are converged as a minute spot on the sample 4 by the lens group 2. The focused fine beam is scanned on the sample 4 in synchronization with the electron beam of the CRT 7. On the other hand, the secondary electrons generated on the sample 4 by being irradiated with the primary electrons are detected by the secondary electron detector 3 and used as a video signal of the CRT 7.

このようにして、試料4の表面の形状、原子番号および
電位コントラストを得ることができる。
In this way, the surface shape, atomic number and potential contrast of the sample 4 can be obtained.

また、二次イオン質量分析法(IMA)の原理を第3図を
用いて説明する。1はイオン銃、2は集束レンズ系、3
は質量分析計、4は試料、5はCRT、6はデータ処理部
を示す。
The principle of secondary ion mass spectrometry (IMA) will be described with reference to FIG. 1 is an ion gun, 2 is a focusing lens system, 3
Is a mass spectrometer, 4 is a sample, 5 is a CRT, and 6 is a data processor.

このような構成において、イオン源1より放出されたイ
オンビーム7はレンズ系2により細束化され、試料4を
照射する。照射を受けて試料から放出される試料原子に
基づく二次イオン、8は質量分析計により、質量・電荷
比に分けられ検出される。これにより試料に含まれる元
素また分子の同定および定量分析が可能になる。試料表
面の二次元元素像は一次イオンビーム7をCRT5の電子ビ
ーム走査と同期させて走査し且つ試料の各点より放出さ
れる二次イオンを質量分析計3により分離し特定イオン
強度を映像信号として利用することにより得られる。
In such a configuration, the ion beam 7 emitted from the ion source 1 is finely bundled by the lens system 2 and irradiates the sample 4. The secondary ions, which are based on the sample atoms and are emitted from the sample upon irradiation, are detected by the mass spectrometer by dividing them into mass / charge ratios. This enables identification and quantitative analysis of elements or molecules contained in the sample. The two-dimensional elemental image of the sample surface is scanned by synchronizing the primary ion beam 7 with the electron beam scanning of the CRT 5 and the secondary ions emitted from each point of the sample are separated by the mass spectrometer 3 to obtain a specific ion intensity as a video signal. It is obtained by using as.

上述の装置あるいは方法において、試料4を絶縁物とし
た場合、その帯電現象を避ける必要がある。一般に絶縁
物への電子照射において発生する二次電子収率ηは入射
電子のエネルギーにより変化し、500〜数Kevの領域で1
以上の値を示す。ηが1または1以上では帯電現象は起
らず、一次電子ビームのエネルギーを低く限定すること
により帯電現象を避けていた。
In the above apparatus or method, when the sample 4 is an insulator, it is necessary to avoid the charging phenomenon. Generally, the secondary electron yield η generated by electron irradiation to an insulator changes depending on the energy of incident electrons, and is 1 in the region of 500 to several Kev.
The above values are shown. When η is 1 or more, the charging phenomenon does not occur, and the charging phenomenon is avoided by limiting the energy of the primary electron beam to a low value.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような帯電防止法は、一次電子線のエネルギを限定
して帯電現象を避けたものであり、エネルギの選択の余
地が残されていないものである。周知のように、走査型
電子顕微鏡(SEM)の分解能は一次ビーム径に依存し、
一次ビーム径は加速電圧すなわちビームエネルギに依存
して変化する。このように従来の絶縁物観察法において
は、分解能を犠牲にして低加速(エネルギ)ビームを利
用せざるを得ないという問題点があった。
Such an antistatic method avoids the charging phenomenon by limiting the energy of the primary electron beam and leaves no room for energy selection. As is well known, the resolution of a scanning electron microscope (SEM) depends on the primary beam diameter,
The primary beam diameter changes depending on the acceleration voltage, that is, the beam energy. As described above, the conventional insulator observation method has a problem that a low acceleration (energy) beam has to be used at the expense of resolution.

本発明の目的は絶縁物分析において、一次ビームの加速
電圧(またはエネルギ)に無関係な帯電防止法を提供す
ることにある。
It is an object of the present invention to provide an antistatic method in insulator analysis that is independent of the acceleration voltage (or energy) of the primary beam.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このような目的を達成するために、本発明は、基本的に
は電子またはイオンビーム照射により生成されるイオン
化原子または電子による荷電粒子誘起導電現象を利用し
且つ生成された導電層から電荷を流すための導電性薄膜
を生成させ電荷の蓄積を避けることにより、達成され
る。観察または分析に利用する一次荷電粒子線により生
成される導電層に導電性薄膜を重畳付着させることによ
り電荷の流出路を生成させ、帯電防止を行なうことにあ
る。
In order to achieve such an object, the present invention basically utilizes a charged particle induced conduction phenomenon by ionized atoms or electrons generated by electron or ion beam irradiation and causes a charge to flow from the generated conductive layer. This is achieved by creating a conductive thin film for avoiding charge accumulation. A conductive thin film is superposed on and adhered to a conductive layer generated by a primary charged particle beam used for observation or analysis to generate an outflow path for charges and prevent charging.

すなわち、本発明は、走査型電子顕微鏡または走査型イ
オンマイクロアナライザにおいて、その絶縁試料の少な
くとも観察領域または分析領域を残して周辺に、接地さ
れるべく導電性薄膜を生成させ、かつ前記装置のビーム
走査領域が少なくとも前記導電性薄膜の一部を覆うよう
にしたものである。
That is, the present invention is, in a scanning electron microscope or scanning ion microanalyzer, to form a conductive thin film to be grounded in the periphery of an insulating sample, leaving at least an observation region or an analysis region, and a beam of the device. The scanning region covers at least a part of the conductive thin film.

〔作用〕[Action]

このように構成した帯電防止法は、一次荷電粒子照射に
よる導電層生成と、前記一次荷電粒子の電荷流出路の形
成との2つの手段によって、上記目的が達成される。
The antistatic method configured as described above achieves the above-mentioned object by two means: generation of a conductive layer by irradiation of primary charged particles and formation of a charge outflow path of the primary charged particles.

前記導電層生成は次のような原理に基づくものである。
一次電荷粒子密度をJp(A/cm2)、一次荷電粒子の飛程
をRp、試料構成原子のイオン化電圧をEi、一次荷電粒子
のエネルギをEpとすると、誘起電荷の数Δnは、近似的
に次式(1)で表わされる。
The formation of the conductive layer is based on the following principle.
If the density of the primary charged particles is Jp (A / cm 2 ), the range of the primary charged particles is Rp, the ionization voltage of the sample constituent atoms is Ei, and the energy of the primary charged particles is Ep, the number of induced charges Δn is approximately Is expressed by the following equation (1).

すなわち、試料中に生成される電荷数Δnに依存した抵
抗値を有する導電層が試料の照射面に形成されることと
なる。
That is, a conductive layer having a resistance value depending on the number of charges Δn generated in the sample is formed on the irradiation surface of the sample.

そして、前記電荷流出路は上述のようにして生成された
導電層に電気的に接触されかつ他端の接地された導電性
薄膜を形成しておくことによって構成される。
The charge outflow path is formed by forming a conductive thin film that is electrically contacted with the conductive layer generated as described above and grounded at the other end.

この場合において、前記導電層と導電性薄膜との電気的
接触が充分になされることが重要となる。このため、走
査型電子顕微鏡等のビーム走査領域が少なくとも前記導
電性薄膜の一部を覆うようにするようにビーム走査させ
るとともに、前記導電性薄膜の膜厚は一次入射荷電粒子
が通過でき、かつ電荷生成に必要なエネルギを保有でき
るような値に設定される。
In this case, it is important that the electrical contact between the conductive layer and the conductive thin film is made sufficiently. Therefore, the beam scanning region of the scanning electron microscope or the like is subjected to beam scanning so as to cover at least a part of the conductive thin film, and the thickness of the conductive thin film allows the primary incident charged particles to pass therethrough, and It is set to a value that can retain the energy required for charge generation.

〔実施例〕〔Example〕

本発明による帯電防止法の一実施例を以下走査型電子顕
微鏡による絶縁物観察に適用させた場合について第1図
を用いて説明する。同図において、1は一次荷電ビー
ム、2は前記一次荷電ビームを偏向するための偏向電
極、3は絶縁物試料、4は前記絶縁物試料3の表面に形
成されたたとえばAu,Alなどの導電性薄膜を示してい
る。前記導電性薄膜4はたとえば図の如く格子状に形成
されたものであり、前記絶縁物試料3の観察または分析
領域5を露出させている。
An embodiment of the antistatic method according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1 when applied to observation of an insulator by a scanning electron microscope. In the figure, 1 is a primary charged beam, 2 is a deflection electrode for deflecting the primary charged beam, 3 is an insulator sample, 4 is a conductive material such as Au or Al formed on the surface of the insulator sample 3. Shows a thin film. The conductive thin film 4 is formed, for example, in a lattice shape as shown in the drawing, and exposes the observation or analysis region 5 of the insulator sample 3.

また、前記導電性薄膜4は接地されており、具体的には
たとえば前記絶縁物試料3の押え具(図示せず)が前記
導電性薄膜4と接触されるようにし、押え具自体が接地
されている構成をとっている。
The conductive thin film 4 is grounded. Specifically, for example, a holding tool (not shown) of the insulator sample 3 is brought into contact with the conductive thin film 4, and the holding tool itself is grounded. It has the same structure.

このような構成において、絶縁物観察をする場合、ま
ず、試料3の表面に観察対象部分5を露出させ、導電性
薄膜4を生成させる。次に、走査型電子顕微鏡の試料台
に前記試料3を載せ、前記導電性薄膜4を接地する。最
後に電子ビーム走査を試料3の露出部を中心にかつその
周辺の導電性薄膜を覆うような偏向領域(第1図中付号
6にて示す領域)にわたって走査し、観察像を結像させ
る。
When observing an insulator in such a configuration, first, the observation target portion 5 is exposed on the surface of the sample 3 to form the conductive thin film 4. Next, the sample 3 is placed on the sample stand of the scanning electron microscope, and the conductive thin film 4 is grounded. Finally, electron beam scanning is performed over the deflection area (area indicated by reference numeral 6 in FIG. 1) centering on the exposed portion of the sample 3 and covering the conductive thin film around the exposed portion to form an observation image. .

このようにすれば、第1表に示す条件の下で、たとえば
Al2O3焼結体に代表される無機絶縁材料、ビニール、マ
イカなどの高分子膜および生体試料の観察を行なった場
合、いずれの場合においても帯電現象のない安定なSEM
像が得られた。
In this way, under the conditions shown in Table 1, for example,
When observing an inorganic insulating material typified by Al 2 O 3 sinter, a polymer film such as vinyl and mica, and a biological sample, a stable SEM with no charging phenomenon is observed in any case.
The image was obtained.

また、走査型イオンマイクロアナライザにおいても、上
記実施例のように行なった結果、上述の試料に対して、
ほぼ上述のエネルギ、および走査領域で安定な質量スペ
クトルおよび深さ方向の分析が可能であることが判っ
た。
Further, also in the scanning ion microanalyzer, as a result of performing as in the above example,
It has been found that stable mass spectra and depth analyzes are possible at approximately the above mentioned energy and scan regions.

上述の実施例では、導電性薄膜4を格子状に形成し、複
数の絶縁物試料3の観察または分析領域を形成している
ものであるが、必ずしもこれに限定されることはなく、
一つのみの観察または分析領域を形成するように前記導
電性薄膜を形成するようにしてもよいことはもちろんで
ある。
In the above-mentioned embodiment, the conductive thin film 4 is formed in a lattice shape to form the observation or analysis region of the plurality of insulator samples 3, but the invention is not necessarily limited to this.
Of course, the conductive thin film may be formed so as to form only one observation or analysis region.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したことから明らかなように、本発明による帯
電防止法によれば、絶縁物分析において、一次電荷ビー
ムの加速電圧(またはエネルギ)に無関係、すなわち該
加速電圧(またはエネルギ)を減少させることなく行な
うようにすることができるようになる。
As is clear from the above description, according to the antistatic method of the present invention, it is possible to reduce the acceleration voltage (or energy) regardless of the acceleration voltage (or energy) of the primary charge beam in the insulator analysis. You will be able to do without it.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による帯電防止法の一実施例を示す構成
図、第2図は走査型電子顕微鏡(SEM)の構成を示す
図、第3図は二次イオン質量分析法(IMA)の原理を示
す説明図である。 1……荷電粒子ビーム、2……偏向電極、3……絶縁物
試料、4……導電性薄膜、5……観察・分析領域、6…
…走査領域。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the antistatic method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the structure of a scanning electron microscope (SEM), and FIG. 3 is a secondary ion mass spectrometry (IMA) method. It is explanatory drawing which shows a principle. 1 ... Charged particle beam, 2 ... Deflection electrode, 3 ... Insulator sample, 4 ... Conductive thin film, 5 ... Observation / analysis area, 6 ...
… Scan area.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭63−111748(JP,U) 副島啓義「電子線マイクロアナリシス」 (昭62−2−28)日刊工業新聞社 P. 193−202 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Bibliography Sho 63-111748 (JP, U) Hiroyoshi Soejima "Electron beam microanalysis" (sho 62-2-28) Nikkan Kogyo Shimbun P. 193-202

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】走査型電子顕微鏡または走査型イオンマイ
クロアナライザにおいて、その絶縁試料の少なくとも観
察領域または分析領域を残して周辺に、接地されるべく
導電性薄膜を生成させ、かつ前記装置のビーム走査領域
が少なくとも前記導電性薄膜の一部を覆うようにし、前
記導電性薄膜の膜厚を前記装置の荷電粒子ビームの透過
厚さ以下にしたことを特徴とする帯電防止法。
1. A scanning electron microscope or a scanning ion microanalyzer, in which at least an observation region or an analysis region of an insulating sample is left and a conductive thin film is formed to be grounded, and a beam scanning of the device is performed. An antistatic method, characterized in that a region covers at least a part of the conductive thin film, and the thickness of the conductive thin film is set to be equal to or less than a transmission thickness of a charged particle beam of the apparatus.
JP62207060A 1987-08-20 1987-08-20 Antistatic method Expired - Lifetime JPH0754683B2 (en)

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副島啓義「電子線マイクロアナリシス」(昭62−2−28)日刊工業新聞社P.193−202

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