Development of contrast-amplified observation method for low-voltage secondary electron images

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22065
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Itakura Masaru 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (20203078)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 和博 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (20582042) ; 都甲 薫 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30611280) ; 安田 雅昭 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30264807) ; 赤嶺 大志 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (40804737)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 走査型電子顕微鏡 / 二次電子 / 像コントラスト / モンテカルロ理論計算 / 低加速SEM / 表面物性計測

Outline of Final Research Achievements

We investigated the problem of differences in secondary electron (SE) image contrast (SE yield) in low-voltage scanning electron microscopy (SEM) between the crystalline region and the amorphous region of SiGe thin films prepared by the metal-induced lateral crystallization (MILC). In addition, the phenomenon that the SE image contrast changes depending on the thickness of the contamination layer introduced by scanning the incident beam was investigated by experiments and Monte Carlo simulations. By applying this phenomenon, we discussed an observation method that amplifies and visualizes weak SE image contrast.

Free Research Field

電子顕微鏡、金属物性学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

最近のSEMの発展には目覚ましいものがあり、多くの結晶学的情報が得られるようになって来た。しかし、「SEMでどうして見えるのか？」はよくわかっておらず、SEM像コントラストの成因の物理的根拠を得て、「SEMで何がどこまで見えるのか？」を明確にすることには大きな意義がある。また、本研究で着想したコントラスト増幅観察法は、一般的には分解能を落とす邪魔者でしかないコンタミ層を利用して微弱なSE信号を増幅させ、通常では見えないものを可視化できる可能性を秘めており、半導体薄膜に限らず幅広い分野での応用が期待できる。