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大阪工業大学 工学部 電子情報システム工学科
小寺 正敏 教授
帯電を定量的に低減する電子顕微鏡法の開発
出展番号N-25
Osaka Institute of Technology Masatoshi KOTERA
Development of electron microscopy to reduce charging quantitatively
持続可能な開発目標(SDGs)
レジリエントなインフラを整備し、包摂的で持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る
展示概要

技術概要

ナノメートルオーダーで表面の特徴が観察できる走査電子顕微鏡はナノテクノロジーの分野で必須の装置ですが、絶縁体表面を観察する際には必ず帯電現象が発生して高精度な表面観察が困難でした。本技術では帯電した絶縁体表面の電位を10mVオーダーで定量的に測定できるため、従来の面倒な金属蒸着や低加速電圧・低真空などの細かな条件設定をしなくても、試料表面を無帯電に近づけることができます。この技術を用いる事で、幅広い絶縁体試料の高精度観察が可能になります。

想定される活用例

・走査電子顕微鏡による絶縁体観察における帯電現象低減のノウハウ提供。
・電子ビームを用いたパターン描画技術(リソグラフィ)中の帯電低減のノウハウ提供。

 

展示のみどころ

電子顕微鏡では従来から電子ビーム照射点で作られる電子が検出器に捕集されその量の大小で濃淡画像が生成されます。ところが、実際には電子は顕微鏡試料室内の広範囲で生成され、その信号にノイズが重畳されます。
一方、試料が絶縁体だと散乱した電子が試料表面上で増減し数Vオーダーの正/負電位が作られます。我々が様々な条件で測定した表面電位分布を3Dでご覧ください。また、ある条件でこの電位が消える様子をご覧ください。

非接触表面電位測定の原理 / Principle of non-contact surface potential measurement

帯電した絶縁体表面電位を非接触で測定できる静電気力顕微鏡法の原理
(試料裏面から印加電圧を掃引して、表面上に表面から離して置かれた接地されたカンチレバーに働く力が消えた時の印加電位に負号を付けたものが元の表面電位である。応力の測定によって電位を測定する零位法を用いている。)

静電気力顕微鏡によって測定された表面電位の二次元分布 / Two-dimensional distribution of surface potential measured by the electrostatic force microscope

導電基板上の300nm厚レジストポリマー表面の帯電電位分布
(電子ビームリソグラフィで用いられる導電基板上のレジストフィルム試料に正電位を印加したうえで30keV・1nAの電子ビームを照射すると、ビーム直下はわずかに正に帯電しその周辺には表面から放出された二次電子の再入射によってできた負電位が見られる。50μmの空間分解能でおよそ10mVの電位測定精度が得られている。)

 
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