集束イオンビーム走査による試料表面の二次電子像コントラストに関する研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550026
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 大宅 薫 徳島大学, 工学部, 教授 (10108855)
• キーワード: 集束イオンビーム(FIB) / 走査イオン顕微鏡(SIM) / 走査電子顕微鏡(SEM) / 二次電子放出 / スパッタリング / モンテカルロシミュレーション

研究概要

微細加工に用いられるガリウム集束イオンビーム装置には、加工表面を走査し、放出二次電子を輝度信号にして走査像を形成する、走査イオン顕微鏡機能(SIM)があり、材料コントラスト、チャネリングコントラスト、表面形状コントラスト、電圧コントラストなど多くの点で、従来の走査電子顕微鏡(SEM)に比べて優れている。本研究はこのSIM像のSEM像との違いの原因を明らかにし、ユーザーの経験に頼りがちな加工表面観察の詳細な解析を支援するソフトウエアの開発を目的として進めた。
昨年度開発したシミュレータをさらに改良し、凹凸表面の例として半円筒モデルとステップモデルを用いて表面形状コントラストの違いを調べ、SIM像がSEM像に比べてシャープに見える原因を明らかにした。結晶材料に対応するシミュレータの開発も行い、チャネリングコントラストについても検討し、二次電子収量とスパッタリング収量の結晶方位による変化を調べ、近くその成果を公表する予定である。
平行して、半導体デバイスに使用される代表的な絶縁物の二酸化珪素について二次電子像を評価するシミュレータを開発した。さらに、各場所での二次電子強度の表面分布から二次電子像を再構成するプログラムを作成し、これまで開発したシミュレータと組み合わせてSIM像観察による表面解析を支援するソフトウエアを作製した。
これらの成果をNuclear Instruments and Methods in Physics Research, Journal of Electron MicroscopyおよびScanningなどの国際的論文誌に発表した。

研究成果

• [文献書誌] Kaoru Ohya: "Simulation study of secondary electron images in scanning ion microscopy"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.202. 305-311 (2003)
• [文献書誌] Kaoru Ohya: "Comparative study of target atomic number dependence of ion indiced and electron induced secondary electron emission"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. Vol.206. 52-56 (2003)
• [文献書誌] Kaoru Ohya: "Comparative study of depth and lateral distributions of electron excitation between scanning ion and scanning electron microscopes"Journal of Electron Microscopy. Vol.52. 291-298 (2003)
• [文献書誌] Tohru Ishitani: "Comparison in Spatial Spreads of Secondary Electron Information between Scanning Ion and Scanning Electron Microscopy"Scanning. Vol.25. 201-209 (2003)
• [文献書誌] Kaoru Ohya: "ELECTRAN-Monte Carlo Program of Secondary Electron Emission from Monoatomic Solids under the Impact of 0.1-10 keV Electrons"Research Report at the National Institute for Fusion Science. NIFS-DATA-84. 1-66 (2004)
• [文献書誌] Kaoru Ohya: "Monte Carlo study of secondary electron emission from Si02 induced by focused ion beams"Applied Surface Science. (In press). (2004)
• [文献書誌] Kaoru Ohya: "Imaging using electron and ion beam, in : Focused Ion Beam Systems : a Multifunctional Tool for Nanotechnology"Cambridge University Press(In press). (2004)