DE2062610A1 - Scanning microscope - Google Patents
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Description
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Dipl. Phys. Loo T h u 1Dipl. Phys. Loo T h u 1
StuttgartStuttgart
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Abtast mikroskop Zusatz zu Patentanmeldung Aktenzeichen P 18 03 119·!Scanning microscope Addendum to patent application file number P 18 03 119 ·!
Die Hauptanrneldung betrifft ein Abtastmikroskop, insbesondere Spiegel- oder Elektronenmikroskop, bei dem ein Rüokführungskreis zwischen Kathode und Objekt eingeschaltet ist und beim Abtasten des Objektes eine auftretende Potential-Schwankung zwischen Kathode und Objekt vermieden wird. Ausserdem ist an einen Sekundärelektronen auffangenden Schnelligkeitsauswerter ein Rückführungskreis angeschlossen, und wird das Potential des Objektes in Dezug auf das Elektronenenergi t-niveau des Schnelligkeitsauswerters beim Ab- fl tasten aes Objektes geregelt.The main application relates to a scanning microscope, in particular Mirror or electron microscope with a feedback circuit between the cathode and the object is switched on and a potential fluctuation occurs when the object is scanned between cathode and object is avoided. In addition, a secondary electron is trapping Speed evaluator a feedback circuit connected, and the potential of the object is reduced to the electron energy t-level of the speed evaluator at the drain buttons aes object controlled.
Derartige Abtaütr::ikroskope wurden oftmals aber nicht aussenliesßlich bei der Prüfung von integrierten Schaltkreisen verwendet.Such defrosting microscopes were often not externally visible used in the testing of integrated circuits.
In vielen Anwerxiungsfallen und insbesondere bei der Prüfung von integrierten Schaltkreisen ist es erwünscht, dass man einen quantitativen Plan der Potentialsteigungen der Oberfläche einer Probe erhält. Eb ist Aufgabe der Erfindung,In many employment traps and especially when testing of integrated circuits it is desirable to have a quantitative map of the potential slopes of the surface a sample received. Eb is the object of the invention,
9.12.1970 Wr/Wa ./.December 9, 1970 Wr / Wa ./.
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, eine Einrichtung anzugeben, mit der man bei einem Abtastmikroskop die beschriebenen Potentialsteigerungen von Proben erhält, ohne dass Fehler durch das Abtasten selbst entstehen.to specify a device to be used in a scanning microscope receives the described increases in potential of samples without errors caused by the scanning itself develop.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass nahe am Objekt ein Schirm vorgesehen ist, der an ein sehr hohes Potential angeschlossen ist, um die Flugbahn der vorn Objekt emittierten Sekundärelektronen im wesentlichen frei von den Potentialsteigungen der Region des auftreffenden primären Elektronenstrahles auf der Oberfläche des Objektes zu machen.According to the invention this is achieved in that near A screen is provided on the object, which is connected to a very high potential, in order to trace the trajectory of the object in front emitted secondary electrons are essentially free of the potential slopes of the region of the impinging primary To make electron beam on the surface of the object.
Der Schirm bewirkt, dass die Sekundärelektronen sehr schnell aus dem Bereich des auftreffenden primären Elektronenstrahles entfernt werden und somit keine Verfälschung ihrer Flugbahn durch die Potentialsteigungen beim Aufprall der primären Elektronen entsteht.The screen causes the secondary electrons to move out of the area of the impinging primary electron beam very quickly are removed and thus no distortion of their trajectory due to the potential gradients upon impact of the primary electrons are created.
In einer Ausbildung der Erfindung ist auf der vom Objekt abgewandten Seite des ersten Schirmes ein weiterer Schirm vorgesehen, der ein etwa dem Objektpotential gleiches Potential erhält. Hierdurch werden die Sekundärelektronen wieder verlangsamt und können vom Schnelligkeitsauswerter aufgenommen und verarbeitet werden.In one embodiment of the invention, there is a further screen on the side of the first screen facing away from the object provided, which is approximately the same as the object potential Maintains potential. As a result, the secondary electrons are slowed down again and can be used by the speed evaluator be recorded and processed.
Es wird nun eine Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben, mit der man einen quantitativen Plan der Potentialsteigerungen erhält. Die Zeichnung hierzu zeigt das Blockschaltbild der Ausführung.An embodiment of the present invention will now be described, with which one receives a quantitative plan of the potential increases. The drawing shows this Execution block diagram.
Im Blockschaltbild für das elektronische Abtastmikroskop ist der Elektronenstrahlgenerator mit Io bezeichnet und b einhaltet auch die Fokussierung und die Abtasteinrichtung. Der Elektronenstrahlgenerator Io erzeugt einen primären Elektronenstrahl 11, der auf das dazugehörende Objekt 12In the block diagram for the electronic scanning microscope, the electron beam generator is labeled Io and b also includes the focusing and the scanning device. The electron beam generator Io generates a primary one Electron beam 11 that hits the associated object 12
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fällt, dac aus einem integrierten Schaltkreis besteht -und zwei Anschlüsse 12a und 12b aufweist, an denen der Schaltkreis eine Vorspannung erhält. Ein Schnelligkeitsauswerter 1;) ist derart angeordnet, dass er die Sekundärelektronen, die vom Objekt 12 unter dem Einfluss des primären Elektronenstrahls 11 ausgesendet werden, auffängt. Dieser Schnelligkeit sauswerter 13 erzeugt ein von der Rgte der eingefallenen Elektronen abhängiges Ausgangesignal, x\robel die Elektronen in einem gewissen Znergiebereich lieger, der Jn Bezug auf das Erdpotential festgelegt ist und deshalb auch in Relation zum Kathodenpotential des Elektronenstrahlgenerators Io steht. Das Außgangssignal des SchnelliEkeitsauswerters 13 ■wird an einen Verstärker 14 gelegt, dessen Aus gangs spannung an den Anschluss 12a des Objektes 12 und an eine Ausgangs-1 lemrne I5 geschaltet ist. Der Anschluss 121: des Objektes 12 ist mit dem Anschluss 12a über einen Spannungsgenerator l6 verbunden.falls, dac consists of an integrated circuit and has two connections 12a and 12b at which the circuit is biased. A speed evaluator 1;) is arranged in such a way that it intercepts the secondary electrons which are emitted by the object 12 under the influence of the primary electron beam 11. This speed evaluator 13 generates an output signal that depends on the amount of electrons that have fallen in, x \ r obel the electrons lie in a certain energy range, which is fixed in relation to the earth potential and is therefore also in relation to the cathode potential of the electron beam generator Io. The output signal of the SchnelliEkeitsauswerters 13 ■ is applied to an amplifier 14, the output voltage of which is connected to the connection 12a of the object 12 and to an output I5. The port 121: i of the object 12 st to the terminal 12a via a voltage generator connected l6.
Vorausgesetzt, dass die Schwankungen des Potentials auf der Oberfläche des Objektes, hervorgerufen durch den Spannungsgenerator 16, bedeutungslos sind, verglichen mit dem Potential zwischen dem Objekt und der Kathode des Slektronenstrahlgenerators lo, was jeweils der Fall bei der Prüfung eines integrierten Schaltkreises ist, ist es klar, dass die Anfangsgeschwindigkeitsverteilung der Sekundärelektronen, wenn sie vorn Objekt herauskommen, im wesentlichen unabhängig von dem Potential des Teiles von der Oberfläche des Objektes sind, von dem sie emittieren. Jedoch auf dem 'Weg von der Oberfläche des Objektes zum Schnelligkeitsauswerter wird das Sekundärelektron um einen Betrag beschleunigt, der von der Potentialdifferenz zwischen dem Objekt 12 und dem Schnelligkeitsauswerter abhängt. Man sieht, dass beim 3?ehlen des Rückkopplungskreises, gebildet aus der Verknüpfung des Ausganges des Schnelligkeitsauswerters I3 mit dem Objekt 12 über den Verstärker 14, der Wert der Anfangsgeschwindigkeit Provided that the fluctuations in the potential on the surface of the object, caused by the voltage generator 16, are insignificant compared with the potential between the object and the cathode of the electron beam generator lo, which is the case in each case when testing an integrated circuit, it is It is clear that the initial velocity distribution of the secondary electrons as they emerge from the object are essentially independent of the potential of the part of the surface of the object from which they are emitting. However, on the way from the surface of the object to the speed evaluator, the secondary electron is accelerated by an amount which depends on the potential difference between the object 12 and the speed evaluator. It can be seen that when the feedback circuit is selected , formed from the combination of the output of the speed evaluator I3 with the object 12 via the amplifier 14, the value of the initial speed
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der Elektronen, die vom Schnelligkeitsauswerter erfasst werden, von der Potentialdifferenz die sie haben abhängt, um in den Fangbereich des Schnelligkeitsauswerters zu fallen. of the electrons , which are detected by the speed evaluator, depends on the potential difference they have in order to fall into the capture range of the speed evaluator.
Wenn der Rückkopplungskreis angeschlossen ist, arbeitet er so, dass er das Ausgangssignal des Schnelligkeitsauswerters 13 stabilisiert in Bezug auf einen festen Wert, der an einem Spannungsteiler 17 einstellbar ist. Wenn der Spannungsgenerator auf Null gestellt wird, so dass das gesamte Objekt auf dem Potential des Anschlusses 12a ist und der Elektronenstrahl 11 auf dem Objekt 12 an einen Punkt mit einer grösseren Elektronenemission gelangt, neigt das Ausgangssignal des Schnelligkeitsauswerters 1J> zu steigenden Werten und führt das Ausgangssignal des Verstärkers 14 zu einem positiveren Potential. Hierdurch wird das Objekt positiver, was daraus ersehen werden kann, dass die Beschleunigung der Sekundärelektronen auf ihrem Weg zum Schnelligkeitsauswerter I3 herabgesetzt wird. Daraus folgt., dass zu einer anderen Anzahl von Sekundärelektronen, die vom Schnelligkeitsauswerter aufgenommen werden, gewechselt wird und zwar zu einer Auswahl, die eine grössere Anfangsgeschwindigkeit aufweist. Vorausgesetzt, die Einstellung des Spannungsteilers 1? ist derart, dass der Schnelligkeitsauswerter Ij5 Sekundärelektronen aus dem Teil der Verteilungskurve aufnimmt, in dem die Anzahl der Elektronen mit höherer Energie abnimmt, ist das System stabil. Dann, wenn der Verstärkungsgrad des Verstärkers 14 gross ist, ist das Ausgangssignal des Schnelligkeitsauswerters im wesentlichen konstant.When the feedback circuit is connected, it works in such a way that it stabilizes the output signal of the speed evaluator 13 in relation to a fixed value which can be set at a voltage divider 17. If the voltage generator is set to zero so that the entire object is at the potential of the connection 12a and the electron beam 11 reaches a point with a larger electron emission on the object 12, the output signal of the speed evaluator 1J> tends to increase values and leads to this Output of amplifier 14 to a more positive potential. This makes the object more positive, which can be seen from the fact that the acceleration of the secondary electrons is reduced on their way to the speed evaluator I3. It follows from this that a change is made to a different number of secondary electrons that are picked up by the speed evaluator, specifically to a selection which has a greater initial speed. Assuming the setting of the voltage divider 1? is such that the speed evaluator Ij5 picks up secondary electrons from the part of the distribution curve in which the number of electrons with higher energy decreases, the system is stable. When the gain of the amplifier 14 is high, the output signal of the speed evaluator is essentially constant.
Wenn nun, ohne den Aufprallort des primären Elektronenstrahles 11 zu ändern, der Spannungsgenerator 16 gesetzt wird, um eine gewisse Potentlaidifferenz zwischen den beiden Anschlüssen 12a und 12b zu erhalten und dadurch das Objekt 12, der integrierte Schaltkreis, vorgespannt wird undIf now, without changing the impact location of the primary electron beam 11, the voltage generator 16 is set in order to obtain a certain potential difference between the two connections 12a and 12b and thereby the Object 12, the integrated circuit, is biased and
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Potentialschwankungeri in der Oberfläche erscheinen, darm fängt das Ausgangssignal des Schnelligkeitsauswerters an, zur Zu- oder Abnahme zu neigen, je nach dem auf welches Potential, ein höheres oder ein tieferes, der primäre Elektronenstrahl auf der Oberfläche des Objektes auf trifft. Wie vorher will der Rückkopplungskreis derart arbeiten, dass das Ausgangssignal des Schnelligkeitsauswerters auf seinem Anfangswert gehalten wird. Nun ist die Zunahme der Ausgangsspannung des Verstärkers 14 erforderlich, um das Ausgangssignal des Schnelligkeitsauswerters 13 in seinem Anfangswert wieder herzustellen und es kann erwartet werden, dass er gleich der Potentialdifferenz wischen dem Anschluss 12a des Objektes und dem Punkt auf der Oberfläche des Objektes ist, in dem der Brennpunkt des primären.Elektronenstrahles ljegt. Es scheint, dass man einen quantitativen Plan der Potentialunterschiede in der Oberfläche des Objektes dadurch erhält, dass die Differenz des Ausgangssignales an der Ausgangsklernme 15, das vorkommt, wenn der Spannungsgenerator 16 auf die gewünschte Spannung zur Versorgung des integrierten Schaltkreises gebracht wird und wenn der Spannungsgenerator 16 auf Mull gestellt wird, aufgezeichnet wird.Potential fluctuations appear in the surface, bowel the output signal of the speed evaluator begins to Tend to increase or decrease, depending on the potential a higher or lower, the primary electron beam hits the surface of the object. As previously the feedback circuit wants to work in such a way that the output signal of the speed evaluator is kept at its initial value. Now the output voltage is increasing of the amplifier 14 is required to generate the output signal of the Speed evaluator 13 in its initial value again and it can be expected to be equal to the potential difference between terminal 12a of the object and the point on the surface of the object at which the focal point of the primary electron beam lies. It it seems that a quantitative map of the potential differences in the surface of the object can be obtained by that the difference in the output signal at the output terminals 15 that occurs when the voltage generator 16 is brought to the desired voltage for supplying the integrated circuit and when the voltage generator 16 is placed on cheesecloth is recorded.
Jedoch solch eine Anordnung ist mit einem Fehler behaftet, der bedeutsame Werte annehmen kann. Diese Fehlerquelle ist dem Unvermögen der normalen Schnelligkeitsauswerter zuzuschreiben, die nicht alle vom Objekt ermittierenden Sekundärelektronen auffangen können. Deshalb führt jede variable elektrische Feldverteilung, die den Wirkungsgrad der Sammlung de« Schnellißkeitsauswerters verändert, zu einem Fehler in der Messung. Solch eine Situation existiert, weil, wenn die Sekundärelektronen das Objekt verlassen, sie von dem elektrischen Fold angeregt werden, das überwiegend von der Potentialverteilung in dem Teil der Oberfläche der. Objektes bestimmt wird, das den Auftreffpunkt des primären Elektronen-Strahles umgibt. Unter diesen Urnständen, da die ElektronenHowever, such an arrangement is fraught with an error which can take significant values. This source of error is attributing to the inability of the normal speed evaluators which cannot collect all of the secondary electrons emitted by the object. Therefore every variable leads electric field distribution, which changes the efficiency of the collection of the speed evaluator, to an error in measurement. Such a situation exists because when the secondary electrons leave the object, they move away from it electrical fold are stimulated, which is predominantly from the Potential distribution in the part of the surface of the. Object is determined, which is the point of impact of the primary electron beam surrounds. Under these circumstances, since the electrons
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sioh vernaltnismässig langsam bewegen, kann eine verhältnismässig kleine Feldsteigung die Fl'gjubahn eines Sekundärelektrons bedeutend verändern., so dass es veranlasst wird, nahe der Eingangsiris des Schnelllgkeitsauswerters zu fliegen. Move relatively slowly, one can move relatively slowly small field slope the flight path of a secondary electron change significantly. so that it is caused to fly near the input iris of the speed evaluator.
Dieses Problem wird überwunden, wenn ein Schirm 18 verwendet wird, der nahe an dem Objekt 12 angebracht ist und der ein ausreichend hohes Potential VmI in Bezug zum Objekt erhält, um die Sekundärelektronen aus der Nähe des Objektes hinweg zu beschleunigen. Dadurch wird die Flugbahn von den Potentialsteigungen aus der Umgebung des auftreffenden primären Elektronenstrahles auf der Oberfläche des Objektes wesentlich unabhängig. In diesem Elektronenmikroskop weist der Schirm feine Maschen und ein Potential von etwa 1 Kilovolt in Bezug auf das Objekt auf und ist vom Objekt etwa 2 Millimeter entfernt. Die Grosse der Maschen ist gerade gross genug, um dem primären Elektronenstrahl ein Abtasten des Objektes ohne störenden Einfluss zu ermöglichen.This problem is overcome when a screen 18 is used which is attached close to the object 12 and which receives a sufficiently high potential VmI in relation to the object, to accelerate the secondary electrons from close to the object. This makes the trajectory of the potential slopes from the vicinity of the primary Electron beam on the surface of the object essentially independent. In this electron microscope, the The screen is fine mesh and has a potential of about 1 kilovolt in relation to the object and is about 2 millimeters away from the object removed. The size of the mesh is just big enough for the primary electron beam to scan the object without allowing disturbing influence.
Es ist vorgesehen, einen zweiten Schirm 19 zu verwenden, der ein festes Potential Vm2 in der Grosse des Objektpotentials erhält und zwischen dem beschleunigenden Schirm 18 und dem Schnelligkeitsauswerter Ij5 angeordnet ist. Mach dem Passieren des beschleunigenden Schirmes 18 werden die Sekundärelektronen wieder rapide verlangsamt, während sie verhältnismässig nahe am Schnelligkeitsauswerter Ij? sind. In diesem Instrument ist der zweite Schirm 19 physikalisch der gleiche wie der beschleunigende Schirm 18 und etwa 1 Millimeter von ihm entfernt.It is envisaged to use a second screen 19 that receives a fixed potential Vm2 in the size of the object potential and between the accelerating screen 18 and the Speed evaluator Ij5 is arranged. Make it happen of the accelerating screen 18, the secondary electrons are again rapidly decelerated, while they are relatively close to the speed evaluator Ij? are. In this instrument, the second screen 19 is physically the same like accelerating screen 18 and about 1 millimeter from it.
2 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnung2 claims
1 sheet of drawing
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Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
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| GB6287669A GB1215910A (en) | 1969-12-24 | 1969-12-24 | Improvements in or relating to scanning electron microscopes |
Publications (1)
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| DE2062610A1 true DE2062610A1 (en) | 1971-07-01 |
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Family Applications (1)
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|---|---|
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| GB (1) | GB1215910A (en) |
| NL (1) | NL7018473A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3235698A1 (en) * | 1982-09-27 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | DEVICE AND METHOD FOR DIRECTLY MEASURING SIGNAL PROCESSES AT MULTIPLE MEASURING POINTS WITH HIGH TIME RESOLUTION |
| US4447731A (en) * | 1980-12-05 | 1984-05-08 | Hitachi, Ltd. | Exterior view examination apparatus |
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- 1969-12-24 GB GB6287669A patent/GB1215910A/en not_active Expired
-
1970
- 1970-12-18 DE DE19702062610 patent/DE2062610A1/en active Pending
- 1970-12-18 NL NL7018473A patent/NL7018473A/xx unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4447731A (en) * | 1980-12-05 | 1984-05-08 | Hitachi, Ltd. | Exterior view examination apparatus |
| DE3235698A1 (en) * | 1982-09-27 | 1984-03-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | DEVICE AND METHOD FOR DIRECTLY MEASURING SIGNAL PROCESSES AT MULTIPLE MEASURING POINTS WITH HIGH TIME RESOLUTION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL7018473A (en) | 1971-06-28 |
| GB1215910A (en) | 1970-12-16 |
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