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半導体製造装置におけるスキャニング電子顕微鏡（SEM）は、微細構造の観察や分析に欠かせないツールです。本記事では、初心者向けにSEMの基本的な用語や使い方について詳しく解説します。

スキャニング電子顕微鏡（SEM）とは

スキャニング電子顕微鏡（SEM）は、試料の表面を高解像度で観察するための装置です。SEMは電子ビームを使って試料に照射し、反射された電子を検出することで画像を生成します。この技術により、ナノメートルスケールの構造を観察することが可能です。特に半導体製造業界では、微細な回路や材料の特性を調べるために広く利用されています。

SEMの基本構造

SEMは主に以下の部分から構成されています。

1. **電子銃**: 高エネルギーの電子を生成し、試料に向けて発射します。
2. **レンズ系**: 電子ビームを集束させ、試料に焦点を合わせます。
3. **試料室**: 試料を固定し、電子ビームを照射する空間です。
4. **検出器**: 試料から反射された電子を捕らえ、画像を生成します。
5. **制御装置**: SEMの各部を操作し、観察条件を設定するための装置です。

SEMの基本的な用語

SEMを理解するためには、いくつかの基本的な用語を知っておくことが重要です。

– **解像度**: 画像の細かさを示す指標で、SEMではナノメートル単位の解像度を実現できます。
– **加速電圧**: 電子銃から発射される電子のエネルギーを決定するパラメータで、通常は数キロボルトから数十キロボルトの範囲です。
– **試料準備**: SEMで観察するためには、試料を適切に準備する必要があります。これには、導電性のコーティングや薄膜化などが含まれます。
– **二次電子**: 試料に照射された電子が試料内部から放出される電子で、主に画像生成に使用されます。
– **反射電子**: 照射された電子が試料表面で反射される際に発生する電子で、試料の物質的特性を調べるのに役立ちます。

SEMの使い方

SEMを使用する際の基本的な手順は以下の通りです。

1. **試料の準備**: 観察する試料を適切に準備します。導電性がない試料は、金属でコーティングすることが一般的です。
2. **SEMの設定**: 加速電圧や焦点深度などの観察条件を設定します。これにより、観察したい詳細に応じた最適な条件を選択します。
3. **試料の装着**: 準備した試料を試料室に固定します。試料の位置や角度も調整する必要があります。
4. **観察の開始**: 電子ビームを試料に照射し、画像を取得します。必要に応じて、画像の拡大や縮小を行います。
5. **データの解析**: 取得した画像をもとに、試料の構造や特性を分析します。