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Die
beanspruchte Erfindung bezieht sich auf ein Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren,
das Ladung von einer Probe eliminieren kann, die durch ein Phänomen aufgeladen
wurde, das in einem Abtastelektronenmikroskop, einem Transmissionselektronenmikroskop,
etc. auftritt.
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Ein
Verfahren zum Vermeiden von Aufladung ist in
JP 07 014537 A beschrieben.
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Heutzutage
wird ein Elektronenmikroskop, das eine Elektronenlinse verwendet,
so wie ein optisches Mikroskop und ein Digitalmikroskop eine optische
Linse verwenden, als eine Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung
zum Vergrößern eines
Mikrokörpers
verwendet. Das Elektronenmikroskop wird bereitgestellt durch elektronisch-optisches
Auslegen eines Bildformierungssystems, so wie ein optisches Mikroskop,
da die Laufrichtung der Elektronen frei abgelenkt wird. Die verfügbaren Elektronenmikroskope
umfassen ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM), ein Reflektionselektronenmikroskop,
ein Abtastelektronenmikroskop (SEM), ein Oberflächenemissionselektronenmikroskop
(Feldionenmikroskop), und dergleichen. Das Transmissionselektronenmikroskop
verwendet eine Elektronenlinse, um ein Bild von Elektronen zu formen,
die durch eine Probe, ein Muster etc. laufen. Das Reflektionselektronenmikroskop
formt ein Bild von Elektronen, die von einer Oberfläche der
Probe reflektiert wurden. Das Abtastelektronenmikroskop (englisch:
Scanning electron microscope) tastet mit einem konvergenten Elektronenstrahl über eine
Oberfläche
einer Probe und nutzt sekundäre
Elektronen von den Abtastpunkten, um ein Bild zu formen. Das Oberflächenemissionselektronenmikroskop
(Feldionenmikroskop) formt ein Bild von Elektronen, die von einer
Probe emittiert werden, durch Aufheizen oder Ionenanwendung.
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Das
Abtastelektronenmikroskop (SEM) ist eine Vorrichtung zum Verwenden
eines Sekundärelektronendetektors,
eines Reflektionselektronendetektors, etc., um Sekundärelektronen,
Reflektionselektronen, etc. zu entnehmen, die durch Anwendung bzw.
Einsatz eines dünnen
Elektronenstrahls (Elektronensonde) auf eine Probe auftreten, und
zum Darstellen eines Bildes auf einem Anzeigenschirm eines CRT,
LCD, etc., für
den Betreiber bzw. Anwender hauptsächlich zum Untersuchen einer
Oberfläche
einer Probe. Andererseits ist das Transmissionselektronenmikroskop
(TEM) eine Vorrichtung, wo ein Elektronenstrahl durch eine Dünnfilm-Probe
durchgeht und Elektronen bereitstellt, die durch Atome in der Probe
gestreut und abgelenkt werden zu der Zeit, als ein Elektronenablenkungsmuster
oder ein Elektronenmikroskopbild, wodurch der Betreiber die interne
Struktur einer Substanz untersuchen kann.
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Wenn
ein Elektronenstrahl auf eine Festkörper-Probe angewendet wird,
geht dieser durch den Festkörper
aufgrund der Energie der Elektronen. Zu dieser Zeit werden elastische
Stöße, elastische Streuung
und unelastische Streuung, die einen Energieverlust mit sich bringt,
verursacht durch die Wechselwirkung zwischen den Atomkernen und
den Elektronen, die die Probe bilden. Wenn unelastische Streuung
auftritt, werden die Elektronen der inneren Schalen der Probe und
Röntgenstrahlen,
etc. angeregt, und Sekundärelektronen
werden emittiert, wobei die dazu korrespondierende Energie verloren geht.
Der Emissionsbetrag der Sekundärelektronen variiert
in Abhängigkeit
vom Kollisionswinkel. Andererseits werden Reflektionselektronen,
die zurück
gestreut werden durch elastische Streuung und wieder von der Probe
emittiert werden, in einer Höhe
bzw. einem Betrag emittiert, der der Atomzahl eigen ist. Das Abtastelektronenmikroskop
wendet die Elektronen auf eine Probe an und detektiert die emittierten
Sekundärelektronen
und Reflektionselektronen zum Formen eines Beobachtungsbildes.
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Es
existieren verschiedene Störfaktoren
bei der SEM-Beobachtung;
ein Repräsentativer
der Faktoren, der verursacht wird durch eine Probe, ist ein Aufladungsphänomen, das
auftritt, wenn eine nicht leitende Probe beobachtet bzw. observiert
wird. Das Aufladen ist ein Phänomen,
bei dem die Anwendungsebene positiv oder negativ geladen wird aufgrund
der Differenz zwischen den Ladungen, die einfallende geladene Partikel
und emittierte geladene Partikel aufweisen. Wenn Aufladung auftritt,
werden emittierte Sekundärelektronen
beschleunigt oder zurückgebracht,
und es wird unmöglich,
eine gute Bildformierungscharakteristik bereitzustellen; in wenigen Fällen werden
keine Bilder geformt.
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Wenn
ein Elektronenstrahl mit negativen Ladungen auf eine festkörperartige
Probe fällt,
wenn die Probe leitend ist, laufen die Ladungen durch die Probe
und werden geerdet; wenn die Probe nicht leitend ist, können die
Ladungen der einfallenden Elektronen nicht von der Oberfläche der
Probe entweichen, und die Probe selbst wird aufgeladen. Als ein
Aufladungsproblem tritt abnormaler Kontrast in dem visuellen Beobachtungsfeld
auf, oder der Kontrast erscheint wie ein Band, und es wird schwierig,
ein Sekundärelektronenbild
zu beobachten. Wenn viel Aufladung vorliegt, tritt auch ein Drift
des visuellen Beobachtungsfeldes auf (das visuelle Feld bewegt sich
langsam oder bewegt sich plötzlich
stark).
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Wenn
daher die durch die Anwendung eines Elektronenstrahls negativ geladene
Beobachtungsprobe beobachtet wird, treten verschiedene Bildfehler
auf. Verschiede Techniken zum Vermeiden der nachteiligen Effekte
der Aufladung wurden entwickelt. Beispielsweise ist ein Verfahren
zum Aufbringen einer metallischen Schicht aus Gold, etc. auf der Oberfläche der
nicht leitenden Probe bekannt. Jedoch weist dieses Verfahren dahingehend
Nachteile auf, dass die Metallschicht lästig ist und die Probe nach
der Observierung nicht in den vorherigen Zustand wiederhergestellt
wird.
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Verfügbar als
eine Technik zum Eliminieren von Ladungen auf einer aufgeladenen
Probe ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Elektronenstrahls einer
niedrigen Beschleunigungsspannung, wobei die Erzeugungseffizienz
der Probe 1 übersteigt (
JP-A-7-14537 ). Wenn
die Ladungsenergie der Probe die Energie des Elektronenstrahls übersteigt,
der angewendet wird zum Eliminieren von Ladung, wird der angewendete
Elektronenstrahl abgestoßen
und kann nicht auf der Probe ankommen, und Ladung kann nicht eliminiert
werden; dies ist ein Problem. Das Verfahren involviert auch ein
Problem, das die Beschleunigungsspannung schwierig einzustellen ist.
Obwohl die Beschleunigungsspannung auf solch eine Beschleunigungsspannung
eingestellt werden muss, bei der die Erzeugungseffizienz von Sekundärelektronen
1 wird, variiert die Beschleunigungsspannung, bei der die Erzeugungseffizienz
1 wird in Abhängigkeit
des Materials und der Form der Probe, und daher muss solch eine
Beschleunigungsspannung, bei der die Erzeugungseffizienz 1 wird,
herausgefunden werden, während
die Beschleunigungsspannung eingestellt wird. Wenn die Probe aufgeladen
ist, unterscheiden sich die Anfangsgeschwindigkeit der Primärelektronen
und die Auftreffgeschwindigkeit zur Einfallzeit auf der Probe von
einander, und daher wird es schwierig, die optimale Beschleunigungsspannung
einzustellen. Selbst wenn die Beschleunigungsspannung herausgefunden
wird, bei der die Erzeugungseffizienz 1 wird, wenn Elektronen einer
hohen Beschleunigungsspannung auf die Probe in dem so weit durchgeführten Beobachtungsprozess
angewendet werden, ist die Probe bereits negativ geladen, und daher
tritt ein durch Aufladung verursachter Bildfehler auf. Wenn die
Anwendung von Elektronen einer Beschleunigungsspannung, bei der die
Erzeugungseffizienz 1 wird, für
eine lange Zeit fortgeführt
wird (beispielsweise etwa mehrere Stunden), kann Ladung eliminiert
werden, doch ist das Verfahren nicht realistisch.
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Ein
Verfahren zum Löschen
von Ladungen, die auf der Oberfläche
eine Probe angesammelt sind, durch Anwenden eines Elektronenstrahls
einer Beschleunigungsspannung zum Erzeugen von Elektronen der entgegen
gesetzten Polarität
ist auch verfügbar
(
JP-A-7-14537 ).
Jedoch ist dieses Verfahren ein Verfahren zum Beobachten bevor das
Sammeln bzw. Akkumulieren von Ladungen gestartet wird, nämlich eine
Maßnahme
zum Vermeiden von Aufladen, und ist kein aggressives Ladungseliminierungsverfahren zum
Eliminieren von Ladungen.
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Als
eine andere Technik ist eine Technik entwickelt worden zum Erkennen,
ob eine Probe aufgeladen ist, und zum Durchführen von Maßnahmen gegen das Aufladen,
wenn bestimmt wird, dass die Probe aufgeladen ist. Jedoch sind die
folgenden Probleme beim Ermitteln von Aufladung involviert: Eine
zugeordnete Einrichtung zum Ermitteln von Aufladung wird notwendig,
und verschiedene Phänomene
von Aufladung treten auf, und daher ist es schwierig, Aufladung,
etc. korrekt zu erkennen. Ferner ist das Verfahren für die Vermeidung
von Aufladung gedacht und ist keine durchzuführende Maßnahme, wenn Aufladung auftritt.
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Ein
Verfahren zum Einstellen/Platzieren des Inneren einer Probenkammer
auf Atmosphärendruck und
Aussetzen einer Probe der Luft zum Eliminieren von Ladung ist auch
verfügbar.
In diesem Verfahren kann es jedoch sein, dass zum Durchführen von
Beobachtung Ladung nicht ausreichend eliminiert wird und dass die
Evakuierung wieder von Anfang an durchgeführt werden muss; das Verfahren
weist auch den Nachteil auf, dass es Zeit und Arbeit/Personal benötigt.
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Ferner
sind ein Verfahren für
die Beobachtung bzw. Observierung in einem niedrigen Vakuum, ein
Verfahren zum Verwenden eines Erzeugers einer elektronischen Dusche
zum Anwenden einer Elektronendusche, ein Verfahren zum Verwenden
eines Ionenduscherzeugers zum Anwenden einer Innendusche (
JP-A-10-12684 )
oder ein Verfahren zum Bereitstellen einer Steuerungselektrode (
JP-A-5-343021 )
auch verfügbar.
Jedoch benötigen die
Verfahren zusätzliche
geeignete Einrichtungen und können
nicht einfach ausgeführt
werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Jedes
Verfahren weist diese Nachteile auf, und eine Vorrichtung, die einfach
Ladung einer Probe Eliminieren kann, wird entgegengesehen. Es ist
daher ein Ziel der beanspruchten Erfindung, ein Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
bereitzustellen, das einfach Ladung einer aufgeladenen Probe eliminieren
kann, ohne eine zusätzliche
vorgesehene Einrichtung bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, wie diese in den Ansprüchen definiert ist, wird bereitgestellt ein Verfahren
zum Eliminieren von Ladung einer vorherigen Beobachtung von einer
Probe in einem Elektronenmikroskop bereitgestellt, das Verfahren
umfassend: Einstellen einer Startbeschleunigungsspannung für Ladungseliminierung;
Anwenden eines Elektronenstrahls auf die Probe, wobei die Beschleunigungsspannung
auf die Startbeschleunigungsspannung eingestellt ist; und graduelles
Senken der Beschleunigungsspannung von der Startbeschleunigungsspannung
auf eine Endbeschleunigungsspannung für Ladungseliminierung, wobei
die Endbeschleunigungsspannung ein Beschleunigungsspannungswert
ist, mit dem eine Landebeschleunigungsspannung des Elektronenstrahls
auf der Probenfläche
platziert wird in einem Bereich, wo eine Sekundärelektronenemissionseffizienz
auf der Probe 1 oder mehr wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert
der Beschleunigungsspannungen von Primärelektronen, die der Probe
in der Vergangenheit während
der vorherigen Beobachtung zugeführt wurde,
als die Startbeschleunigungsspannung zur Ladungseliminierung eingestellt
wird.
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Das
oben erwähnte
Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
kann ferner umfassen: Einstellen der Endbeschleunigungsspannung
auf einen Beschleunigungsspannungswert, mit dem die Landebeschleunigungsspannung
der Maximalwert ist, bei dem die Sekundärelektronenemissionseffizienz
der Probe 1 wird.
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Ferner
umfasst das oben erwähnte
Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren:
Einstellen der Endbeschleunigungsspannung auf einen Beschleunigungsspannungswert,
mit der die Landebeschleunigungsspannung in einen Bereich platziert wird,
in dem die Sekundärelektronenemissionseffizienz
der Probe 1 übersteigt.
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In
dem oben erwähnten
Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
kann, während die
Beschleunigungsspannung gesenkt wird, die Beschleunigungsspannung
kontinuierlich oder diskret angelegt werden, bis die negativ geladene
Probe ungeladen oder positiv geladen wird.
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Das
oben erwähnte
Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
kann ferner umfassen: Vergleichen einer Vielzahl von Proben mit Bezug
auf einen maximalen Wert der Landebeschleunigungsspannung; und Einstellen
der Endbeschleunigungsspannung auf den niedrigsten Wert der maximalen
Landebeschleunigungsspannung oder weniger.
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In
dem oben erwähnten
Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
kann ein Gebiet, in dem der Elektronenstrahl auf die Probe angewendet
werden kann, wenn die Ladungseliminierung ausgeführt wird, breiter eingestellt
werden als ein Gebiet, wenn eine Beobachtung durchgeführt wird.
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Ferner
kann in dem oben erwähnten
Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
ein Gebiet, in dem der Elektronenstrahl auf die Probe angewendet
wird, wenn die Ladungseliminierung durchgeführt wird, auf ein Gebiet eingestellt
werden, in dem eine Aufladung auftritt, oder auf ein etwas größeres Gebiet,
wo die Aufladung auftritt.
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Für ein besseres
Verständnis
der beanspruchten Erfindung und zum Darstellen, wie diese realisiert
werden kann, wird nun durch Beispiele Bezug genommen auf die die
beigefügten
Zeichnungen, in denen:
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1 ein
exemplarisches Blockdiagramm ist zum Darstellen der Konfiguration
eines Abtastelektronenmikroskops, mit dem die vorliegende Erfindung eingesetzt
werden kann;
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2 eine
Bild zum Darstellen eines Beispieles einer Anwenderschnittstelleanzeige
eines Abtastelektronenmikroskop-Betriebsprogramms zeigt;
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3 ein
Graph zum Darstellen der Emissionseffizienz von Sekundärelektronen
relativ zur Landebeschleunigungsspannung ist, wenn ein Primärelektron,
das von einen Elektronenkanone emittiert wird, bei einer Probe ankommt;
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4A bis 4C Zeichnungen
zum Darstellen sind, wie sich die Landebeschleunigungsspannung in
einem Ladungseliminierungsprozess verändert;
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5 eine
Tabelle zum Darstellen der Änderungsbeträge in Teilen
in 4A bis 4C ist;
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6A bis 6D Zeichnungen
sind zum Darstellen einer Situation, in der die Beschleunigungsspannung
von der Ladungseliminierungsstartspannung 20 keV zur Ladungseliminierungsendspannung
0,5 keV fällt;
und
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7 ein
Flussdiagramm ist zum Beschreiben eines Flusses der Ladungseliminierungsoperation.
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In
dem im Folgenden beschriebenen Elektronenmikroskop wird die Elektronenkanone
für die
Beobachtung zum Eliminieren von Ladung der aufgeladenen Probe verwendet,
so dass zusätzliche
Spezialvorrichtungen für
Aufladungserkennung und Ladungseliminierungseinrichtungen, etc.
nicht bereitgestellt werden müssen,
und die Kosten können reduziert
werden. Die Beschleunigungsspannung zum Anwenden bzw. Aufbringen
von Primärelektronen
auf eine Probe wird graduell von der Beschleunigungsspannung, bei
der die Primärelektronen
nicht von den auf der Probe geladenen Elektronen abgestoßen werden,
auf die Beschleunigungsspannung zum Entfernen der auf der Probe
geladenen Elektronen erniedrigt, wobei Ladung eliminiert wird. Daher
kann Ladung selbst von einer Probe in solch einem starken Ladungszustand,
der einen Elektronenstrahl im Verfahren des Standes der Technik
abstößt, eliminiert werden,
und Ladungseliminierung kann wirksam für unterschiedliche Aufladungsphänomene durchgeführt werden.
Die Notwendigkeit zum Erniedrigen oder Veränderns des Vakuumzustandes
wie in dem Verfahren aus dem Stand der Technik ist auch eliminiert,
und Ladungseliminierung kann einfach in kurzer Zeit mit aufrecht
erhaltenem Vakuum ausgeführt werden.
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Nun
wird bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen
eine bevorzugte Ausführungsform
der beanspruchten Erfindung dargestellt. Jedoch ist zu verstehen,
dass die bevorzugte Ausführungsform
illustrativ ist für
ein Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren, das in der
Lage ist, Ladung von einer aufgeladenen Probe zu eliminieren, um
die technische Philosophie bzw. den technischen Gedanken der beanspruchten
Erfindung zu verkörpern, und
nicht das Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
limitiert, das in der Lage ist, Ladung von einer aufgeladenen Probe
zu eliminieren.
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Es
ist auch zu verstehen, dass die Spezifizierung nicht die Bauteile
auf die Bauteile in der Ausführungsform
limitiert, die in den beigefügten
Ansprüchen
definiert sind. Die Größen bzw.
Abmessungen der in den beigefügten
Zeichnungen gezeigten Bauteile, der Positionsbeziehung und dergleichen
können übertrieben
sein zum klareren Darstellen der Beschreibung.
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In
der Spezifizierung sind ein Elektronenmikroskop, ein dazu für den Betrieb
verbundener Computer, eine Steuerung, eine Anzeige, andere Bearbeitungseinheiten,
etc., und andere periphere Vorrichtungen eines Druckers, etc. beispielsweise
elektronisch über
eine serielle oder parallel Verbindung wie IEEE1394, RS-232C, RS-422,
USB, etc. oder über ein
Netzwerk wie 10BASE-T, 100-BASE-TX, etc. zum Durchführen von
Kommunikationen verbunden. Die Verbindung ist nicht auf eine Drähte bzw.
Kabel verwendende physikalische Verbindung begrenzt, sondern kann
auch eine drahtlose Verbindung sein, die Funkwellen, Infrarotstrahlen,
optische Kommunikationen, etc., so wie drahtloses LAN, Bluetooth,
etc. verwendet. Ferner können
eine Speicherkarte, eine magnetische Platte, eine optische Platte,
eine magneto-optische Platte, ein Halbleiterspeicher etc. als ein
Aufzeichnungsmedium zum Speichern von Daten der Beobachtungsmittel,
etc. verwendet werden.
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In
der folgenden Ausführungsform
wird ein SEM diskutiert. Jedoch kann die beanspruchte Erfindung
auch mit einem TEM oder irgendeiner anderen Elektronenmikroskop
relevanten Vorrichtung verwendet werden. Das SEM gemäß eine Ausführungsform der
beanspruchten Erfindung wird mit Bezug auf 1 diskutiert.
Das SEM besteht im Allgemeinen aus einem optischen System zum Erzeugen
eines Elektronenstrahls von Beschleunigungselektronen und zum Bewirken,
dass der Elektronenstrahl bei einer Probe ankommt, einer Probenkammer,
in der eine Probe platziert ist, einem Evakuierungssystem zum Evakuieren
der Probenkammer und einem Betriebssystem zum Beobachten eines Bildes. 2 ist eine
Bild einer Anwenderschnittstellenanzeige eines Betriebsprogramms
des Elektronenmikroskops. Das Elektronenmikroskopbetriebsprogramm
ist in dem Computer aus 1 installiert zum Einstellen
von Bildbeobachtungsbedingungen des Elektronenmikroskops und zum
Durchführen
verschiedener Arten des Betriebs und stellt die Anwenderschnittstellenanzeige
dar, einen Anzeigenabschnitt enthaltend zum Darstellen von Beobachtungsbildern,
die in 2 gezeigt sind, auf dem Anzeigenabschnitt 28 in 1.
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Das
optische System umfasst eine Elektronenkanone 7 zum Erzeugen
eines Elektronenstrahls von Beschleunigungselektronen, ein Linsensystem zum
Einengen eines Bündels
von Beschleunigungselektronen auf ein schmaleres Bündel, und
Detektoren zum Detektieren von Sekundärelektronen und Reflektionselektronen,
die von einer Probe erzeugt werden. Das in 1 gezeigte
Abtastelektronenmikroskop weist das optische System auf, das eine
Elektronenkanone 7, eine Kanonenausrichtungsspule 9, Kondensoren
von Sammellinsen 12, eine Elektronenstrahl-Ablenkungsabtastspule 18,
einen Sekundärelektronendetektor 21 und
einen Reflektionselektronendetektor 22 umfasst. Die Elektronenkanone 7 setzt
einen Elektronenstrahl ein. Die Kanonenausrichtungsspule 9 führt eine
Korrektur an dem Elektronenstrahl durch, der von der Elektronenkanone 7 erzeugt
wird, so dass der Elektronenstrahl durch die Mitte eines Linsensystems
läuft.
Die Kondensoren der Sammellinsen 12 verkleinern die Größe des Punktes
des Elektronenstrahls. Die Elektronenstrahl-Ablenkungsabtastspule 18 tastet
den Elektronenstrahl, der durch die Sammellinsen 12 konvergiert
wird, über
eine Probe 20 ab. Der Sekundärelektronendetektor 21 detektiert
mittels Abtastung Sekundärelektronen,
die von der Probe 20 emittiert werden. Der Reflektionselektronendetektor 22 detektiert Reflektionselektronen.
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Die
Probenkammer umfasst einen Probentisch, eine Probeneinsetzungseinheit,
einen Röntgendetektierungsspektographen,
etc. Der Probentisch umfasst X, Y, Z Bewegungs-, Rotations- und Verkippungsfunktionen.
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Das
Evakuierungssystem wird für
den Elektronenstrahl der Beschleunigungselektronen benötigt, damit
diese bei der Probe ankommen, ohne Energie zu verlieren, während der
Elektronenstrahl durch die Gaskomponente läuft; es verwendet hauptsächlich eine
Rotationspumpe, eine Öldiffusionspumpe.
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Das
Betriebssystem stellt einen Anwendungsstrom ein, fokussiert diesen,
etc., während
es ein Sekundärelektronenbild,
ein Reflektionselektronenbild, ein Röntgenbild, etc. für die Beobachtung darstellt.
Die Ausgabe eines Sekundärelektronenbildes,
etc. ist typischerweise eine Filmphotographie mit einer Kamera,
wenn das Signal analog ist; jedoch wurde es in den letzten Jahren
möglich,
ein Bild in ein Digitalsignal für
die Ausgabe zu konvertieren, und verschiedene Bearbeitungsarten,
so wie Datenspeicherung, Bildbearbeitung und Druck, sind möglich. Das
SEM in 1 umfasst einen Anzeigenabschnitt zum Anzeigen
eines Beobachtungsbilds eines Sekundärelektronenbilds, eines Reflektionselektronenbilds,
etc., und einen Drucker 29 zum Drucken des Bildes. Das
Betriebssystem umfasst Führungseinrichtungen
zum Führen
des Betreibers bzw. Anwenders durch eine Einstellungsprozedur eines
Setup-Punktes, der
benötigt
wird zum Einstellen zumindest der Beschleunigungsspannung oder der
Punktgröße als eine
Bildbeobachtungsbedingung.
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Das
in 1 gezeigte SEM ist mit einem Computer 1 für die Verwendung
als eine Konsole zum Betreiben des Elektronenmikroskops verbunden;
der Computer 1 speichert auch Bildbeobachtungsbedingungen
und Bilddaten und führt
Bildbearbeitung und Operationen wie benötigt durch. Ein Zentralbearbeitungsabschnitt 2,
der aus CPU, LSI, etc. besteht, in 1 dargestellt,
steuert die Blöcke,
die das Elektronenmikroskop bilden. Eine Elektronenkanone-Hochspannungsenergieversorgung 3 wird
gesteuert, wobei ein Elektronenstrahl von der Elektronenkanone erzeugt
wird, die aus einem Glühdraht 4, Wehnelt 5 und
einer Anode 6 besteht. Ein von der Elektronenkanone erzeugter
Elektronenstrahl 8 läuft nicht
notwendigerweise durch die Mitte des Linsensystems, und ein Kanonenausrichtungsspulen-Steuerungsabschnitt 10 steuert
die Kanonenausrichtungsspule 9 zum Durchführen einer
Korrektur des Elektronenstrahls, so dass der Elektronenstrahl durch
die Mitte des Linsensystems läuft.
Als nächstes wird
der Elektronenstrahl 8 eingeengt durch die Kondesnoren
der Sammellinsen 12, die von einem Sammellinsensteuerungsabschnitt 11 gesteuert
werden. Der konvergierte Elektronenstrahl 8 läuft durch
eine Astigmatismuskorrekturspule 17 zum Ablenken des Elektronenstrahls 8,
die Elektronenstrahl-Ablenkungsabtastspule 18,
eine Objektivlinse 19 und Objektivlinsenstop 13 zum
Bestimmen des Strahldurchmesserwinkels des Elektronenstrahls 8,
und kommt an der Probe 20 an. Die Astigmatismuskorrekturspule 17 wird
durch einen Astigmatismuskorrekturspulen-Steuerungsabschnitt 14 gesteuert
und steuert die Abtastgeschwindigkeit, etc. Ähnlicherweise wird die Elektronenstrahl-Ablenkungsabtastspule
durch einen Elektronenstrahl-Ablenkungsabtastspulen-Steuerungsabschnitt 15 gesteuert,
die Objektivlinse 10 wird durch einen Objektivlinsen-Steuerungsabschnitt 16 gesteuert,
wobei der Elektronenstrahl 8 über die Probe 20 tastet.
Wenn der Elektronenstrahl 8 über die Probe 20 tastet,
werden Informationssignale von Sekundärelektronen, Reflektionselektronen,
etc. von der Probe 20 erzeugt und werden von dem Sekundärelektronendetektor 21 und
dem Reflektionselektronendetektor 22 detektiert. Das detektierte
Sekundärelektroneninformationssignal
und das detektierte Reflektionselektroneninformationssignal laufen durch
einen Sekundärelektronen-Detektierungsverstärkungsabschnitt 23 und
einen Reflektionselektronen-Detektierungsverstärkungsabschnitt 24 und
werden durch A/D-Konverter 25 und 26 jeweils in
Digitalsignale konvertiert. Die Digitalsignale werden zu einem Bilddatenerzeigungsabschnitt 27 zum
Bereitstellen von Bilddaten gesendet. Die Bilddaten werden zu einem
Computer 1 gesendet und auf dem Anzeigenabschnitt 28,
so wie einem Monitor, der mit dem Computer 1 verbunden
ist, dargestellt und bei Bedarf auf einem Drucker 29 gedruckt.
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Eine
Evakuierungssystempumpe 30 evakuiert eine Probenkammer 31.
Ein Evakuierungssteuerungsabschnitt 32, der mit der Evakuierungssystempumpe 30 verbunden
ist, passt den Vakuumgrad zum Steuern des Vakuumgrads von Hochvakuum
zu Niedervakuum in Reaktion auf die Probe 20 und den Beobachtungszweck
an.
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Die
Elektronenkanone 7 ist ein Abschnitt wie eine Quelle zum
Erzeugen von beschleunigten Elektronen, die eine Energie aufweisen;
zusätzlich
zu einer Wärme-Elektronenkanone
zum Heizen eines W-(Wolfram) Glühdrahts
oder eines LaB6-Glühdrahts zum Emittieren von
Elektronen ist eine Feldemissions-Elektronenkanone verfügbar zum
Anwenden eines starken elektrischen Feldes auf die Spitze des W, die
wie ein Punkt geformt ist, zum Emittieren von Elektronen. Konvertierungslinse,
Objektivlinse, Objektivlinsenstop, Elektronenstrahl-Ablenkungsabtastspule,
Astigmatismuskorrekturspule und dergleichen sind in dem Linsensystem
angeordnet. Die Objektivlinse ist eine Linse zum letztlichen Fokussieren
einer Elektronensonde (englisch: electron probe) auf einer Probe.
Der Objektivlinsenstop wird zur Verminderung der Aberration verwendet.
Die Detektoren sind ein Sekundärelektronendetektor
zum Detektieren von Sekundärelektronen
und ein Reflektionselektronendetektor zum Detektieren von Reflektionselektronen. Das
Sekundärelektron
weist eine niedrige Energie auf und wird daher durch einen Kollektor
eingefangen und durch einen Szintillator in ein Photoelektron konvertiert,
und das Signal wird durch einen Elektronenvervielfacher verstärkt. Um
andererseits ein Reflektionselektron zu detektieren, wird ein Szintillator-
oder Halbleitertyp verwendet.
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[Probentisch]
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Um
die Beobachtungsposition einzustellen, wird ein Probentisch 33,
auf dem eine Probe 20 platziert ist, physisch bewegt. In
diesem Fall ist eine Beobachtungspositionseinrichtung als der Probentisch 33 implementiert.
Der Probentisch 33 kann in verschiedenen Richtungen bewegt
ein eingestellt werden, so dass die Beobachtungsposition der Probe 20 eingestellt
werden kann. Um die Beobachtungsposition des Probentisches zu bewegen
und einzustellen, kann der Probentisch in einer X-Richtung, einer Y-Richtung
und einer R-Richtung des Probentisches bewegt und genau eingestellt
werden. Um den Neigungswinkel der Probe einzustellen, kann zusätzlich der
Probentisch in einer T-Achse des Probentisches eingestellt werden,
und um den Abstand zwischen der Objektivlinse und der Probe (Arbeitsabstand)
einzustellen, kann der Probentisch in einer Z-Achsenrichtung des
Probentisches eingestellt werden.
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Zum
Positionieren eines Beobachtungsbildes und zum Bewegen des visuellen
Beobachtungsfeldes ist das Verfahren nicht auf physisches Bewegen
des Probentisches begrenzt; beispielsweise kann auch ein Verfahren
zum Verschieben der Abtastposition eines von der Elektronenkanone
angewendeten Elektronenstrahls (Bildverschiebung) verwendet werden.
Alternativ können
auch beide Verfahren in Kombination verwendet werden oder es kann
ein Verfahren des Eingebens von Bilddaten in einem breiten Bereich
und anschließendes
Bearbeiten der Daten durch Software verwendet werden. Bei diesem
Verfahren werden die Daten einmal eingegeben und bearbeitet, und
daher kann die Beobachtungsposition durch Software bewegt werden,
und das Verfahren weist den Vorteil auf, dass dieses keine Hardware-Bewegung
des Probentisches oder das Abtasten einer Elektronenstrahls involviert.
Um im Voraus große
Bilddaten einzugeben, ist beispielsweise ein Verfahren zum Akquirieren
einer Vielzahl von Teilen von Bilddaten bei verschiedenen Positionen und
Verbinden der Bilddaten, wodurch Bilddaten eines weiten Gebiets
akquiriert werden, verfügbar.
Alternativ werden Bilddaten mit einer kleinen Vergrößerung akquiriert,
wobei das akquirierte Gebiet groß aufgenommen werden kann.
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[Emissionseffizienzcharakteristik von
Sekundärelektronen]
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Wenn
ein Elektronenstrahl auf eine Probe einstrahlt, werden Sekundärelektronen,
Reflektionselektronen, etc. von der Probe emittiert. Die Menge von
den durch die Probe emittierten Sekundärelektronen hängt von
dem Material der Probe und der Beschleunigungsspannung ab. 3 zeigt
die Emissionseffizienz von Sekundärelektronen relativ zur Landebeschleunigungsspannung
(Landeenergie), wenn ein Primärelektron,
das von der Elektronenkanone emittiert wird, durch Anwendung einer
Beschleunigungsspannung bei der Probe ankommt. Wie in der Figur
gezeigt, wird die Sekundärelektronenemissionseffizient δ 1, wenn
die Landebeschleunigungsspannung E1 oder E2 ist. Unter der Annahme,
dass E1 < E2, wird E2 als maximale Landebeschleunigungsspannung
bezeichnet. Während
die Landebeschleunigungsspannung von E1 bis
E2 ist, wird die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ 1 oder mehr;
wenn die Spannung Em ist, wird der maximale Wert δm erreicht.
Daher wird/werden zwischenzeitlich, wenn ein Primärelektron
auf die Probe auftrifft, ein oder mehrere Sekundärelektronen emittiert. Wenn
die Probe ein Nichtleiter bzw. Isolator ist, wird diese folglich
positiv geladen, wenn die Elektronenmenge verringert wird. Wenn
die Probe positiv geladen wird, ziehen die positiven Ladungen die
Primärelektronen
an, und daher werden die Elektronen mehr beschleunigt.
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Wenn
andererseits die Landebeschleunigungsspannung im Bereich von 0 bis
E1 oder E2 ist, wird
die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ 1 oder weniger.
Das bedeutet, dass wenn ein Primärelektron
auftrifft, die Zahl der von der Probe emittierten Sekundärelektronen
eins oder weniger wird. Nicht emittierte Elektronen sammeln sich
in der Probe, und folglich wird die Probe negativ geladen. Wenn
die Probe negativ geladen ist, werden die Primärelektronen durch die negativen
Ladungen abgebremst. Wenn die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ in der Nähe von 1
ist, sind die Ladungen ausgeglichen, und der Ladungsbetrag verändert sich
nicht.
-
Da
die geladene Probe von Vakuum umgeben ist, werden die Ladungen nicht
emittiert und verbleiben in der Probe, was ein Ladungsphänomen bewirkt,
das als Aufladung bezeichnet wird. Durch Aufladung verursachte Bildfehler
beinhalten abnormalen Kontrast eines Beobachtungsbildes, Zeitsequenzveränderung
in der Helligkeit eines Beobachtungsbildes, eine Bewegung eines
Beobachtungsbildes, eine instantane Bewegung eines Beobachtungsbildes,
eine Zeitsequenzverschiebung der Brennweite, nicht bei der Probe
ankommende Primärelektronen,
etc. Es ist schwierig ein solches Aufladungsphänomen durch einen Detektor,
etc. automatisch zu detektieren. Wenn Aufladung auftritt, tritt
andererseits kein Problem auf, wenn eine Anomalie nicht im Beobachtungsbild
auftritt.
-
In
der Ausführungsform
der beanspruchten Erfindung, wird ein Elektronenstrahl auf eine
aufgeladene Probe angewendet, während
die Beschleunigungsspannung graduell vermindert wird. Für die Beschleunigungsspannung
wird die Landebeschleunigungsspannung auf der Probenfläche so eingestellt, dass
die Sekundärelektronenemissionseffizienz 1 oder
mehr wird und Elektronen von der Probe emittiert werden. Folglich
werden von der negativ geladenen Probe Elektronen verringert, und
die Landebeschleunigungsspannung nähert sich der maximalen Landebeschleunigungsspannung
E2.
-
Diese
Situation wird mit Bezug auf die 3 bis 5 diskutiert. 4A bis 4C zeigen,
wie sich die Landebeschleunigungsspannung in einem Eliminierungsprozess ändert, und 5 zeigt
die Ladungsmengen. In 4A, mit einer auf 19 keV geladenen
Probe, ist die Kanonenbeschleunigungsspannung auf 20 keV eingestellt,
und ein Primärelektron wird
auf die Probe angewendet. Zu dieser Zeit, da die die Probe auf 19
keV geladen ist, wirkt Repulsion bzw. Abstoßung und das Primärelektron
wird abgebremst und trifft auf der Probe mit einer Landespannung
von 20–19
= 1 keV auf. Unter der Annahme, dass die maximale Landebeschleunigungsspannung E2, bei der die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ in 3 1
wird, 1 keV ist, wird die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ 1 und der
Elektroneneinfall und Emissionsbeträge werden gleich, und daher ändert sich
die Ladungsmenge der Probe bei 19 keV nicht.
-
Als
nächstes
wird in 4B die Elektronenkanonenbeschleunigungsspannung
um 0,5 keV auf 19,5 keV gesenkt. Zu dieser Zeit wird die Landebeschleunigungsspannung
auf die Probenoberfläche 19,5–19 = 0,5
keV, und daher wird die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ 1 oder mehr,
und die Menge von der Probe emittierter Elektronen wird erhöht. Folglich
werden die Ladungen der Probe verringert, und da die Ladungen verringert
werden, steigt die Ladungsmenge auf der Probenoberfläche, und daher
wird der Elektronenemissionsbetrag verringert. Wie in 4C gezeigt,
wenn die Landebeschleunigungsspannung die maximale Landebeschleunigungsspannung
E2 (1 keV) wird, wird ein Gleichgewicht
erreicht. Folglich wird die Ladungsmenge, wenn die Landebeschleunigungsspannung
steigt, von der Probe emittiert, und folglich wird die Ladungsmenge
0,5 keV verringert.
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Danach
wird die Elektronenkanonenbeschleunigungsspannung graduell verringert
und der oben beschriebene Prozess wird wiederholt, wodurch die Ladungen
der Probe emittiert werden. 6A bis 6D zeigen
eine Situation, in der die Beschleunigungsspannung von der Ladungseliminierungsstartspannung
20 keV zur Ladungseliminierungsendspannung 0,5 keV gesenkt wird. 6A zeigt
einen Zustand, bei dem die Ladungsmenge auf der Probenoberfläche 19 keV
ist und eine Beschleunigungsspannung von 20 keV angelegt wird. Die
Landebeschleunigungsspannung nähert
sich der maximalen Landebeschleunigungsspannung E2 (1
keV), bei der die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ 1 wird,
und Gleichgewicht wird erreicht. Da die Beschleunigungsspannung
graduell gesenkt wird, wird die Ladungsmenge verringert, so dass
die Landebeschleunigungsspannung 1 keV wird. 6B zeigt
einen Zustand, bei dem die Beschleunigungsspannung 10 keV
ist und die Ladungsmenge 9 keV ist, und 6C zeigt
einen Zustand, bei dem die Beschleunigungsspannung 1 keV ist und
die Ladungsmenge 0 keV ist. In diesem Zustand wird Ladungseliminierung komplett
erreicht und kann beendet werden. Jedoch kann Ladungseliminierung
durchgeführt
werden, bis die Ladungsmenge 0 keV ist oder die Probe ein wenig
positiv geladen ist, da es wünschenswert
ist, dass die Probe eher positiv als negativ geladen sein sollte; tatsächlich ist
es nicht einfach, die Ladungsmenge komplett auf Null zu setzen,
und daher ist die Probe anfangs aus Sicherheitsgründen ein
wenig positiv geladen. In 6D ist
die Beschleunigungsspannung 0,5 keV und die Probe ist in der Ladungsmenge 0,5
keV positiv geladen. In diesem Zustand wird die Ladungseliminierung
beendet. Wenn die Probe in der Ladungsmenge 0,5 keV oder so positiv
geladen ist, wird der eigentliche Beobachtungsbetrieb nicht behindert.
-
Gemäß dem beschriebenen
Verfahren wird die Beschleunigungsspannung von der Ladungseliminierungsstartspannung
zur Ladungseliminierungsendspannung gesenkt, und Ladung von der
aufgeladenen Probe wird eliminiert. Die für die Ladungseliminierung angelegte
Primärelektronenbeschleunigungsspannung
wird wie folgt bestimmt:
-
[Ladungseliminierungsstartspannung]
-
Die
Ladungseliminierungsstartspannung zum Starten der Ladungseliminierung
wird auf den maximalen Wert der Beschleunigungsspannung, die in
der Vergangenheit an die Probe angelegt wurde, eingestellt, da die
Probe aufgeladen ist durch Anlegen von Beschleunigungsspannung der
Elektronenkanone, und kann daher nicht mit dem maximalen Wert der
Beschleunigungsspannung oder mehr geladen sein. Wenn die Probe aufgeladen
wird, wenn die an die Elektronenkanone angelegte Beschleunigungsspannung
zu schwach ist, tritt eine Situation ein, in der Primärelektronen
durch die Ladungen der Probe abgestoßen werden und nicht an der
Probe ankommen können.
Daher muss die Beschleunigungsspannung erhöht werden, jedoch wenn die
Beschleunigungsspannung zu sehr erhöht wird, tritt ein Problem
des Aufladens der Probe auf. Daher muss eine geeignete Beschleunigungsspannung
eingestellt werden. Wenn das Primärelektron gemäß dem maximalen
Wert der in der Vergangenheit angelegten Beschleunigungsspannung
beschleunigt wird, wird das Primärelektron
nicht durch die Ladungen der Probe abgestoßen. Um den maximalen Wert
der Beschleunigungsspannung zu ermitteln, wird eine Historie der
Beschleunigungsspannungswerte vom Start der Probenobservierung aufgezeichnet.
Die Historie wird automatisch in dem Elektronenmikroskop oder dem
mit dem Elektronenmikroskop verbundenen Computer aufgezeichnet.
Wenn Ladungseliminierung durchgeführt wird, wird die Historie
nach der maximalen Beschleunigungsspannung zu dem Zeitpunkt durchsucht.
Alternativ kann ein Speicher verwendet werden, in dem der Beschleunigungsspannungswert
auf einen höheren
Beschleunigungsspannungswert aktualisiert wird, wenn der höhere Wert angetroffen
wird.
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[Ladungseliminierungsendspannung]
-
Die
Ladungseliminierungsendspannung zum Beenden der Ladungseliminierung
wird auf die maximale Landebeschleunigungsspannung oder weniger eingestellt.
Wenn die Spannung die maximale Landebeschleunigungsspannung ist,
wird die Sekundärelektronenemissionseffizienz 1 und
die Ladungsmenge wird 0, doch wird die Ladungseliminierungsendspannung
auf einen etwas niedrigeren Wert als die maximale Landebeschleunigungsspannung
eingestellt, so dass die Probe aus Sicherheitsgründen ein wenig positiv geladen
ist. Da die Charakteristik der Sekundärelektronenemissionseffizienz
von einer Probe zur anderen variiert, werden im Voraus eine Vielzahl
von Proben mit Bezug auf die Sekundärelektronenemissionseffizienz
verglichen, der niedrigste Wert der maximalen Landebeschleunigungsspannung
wird extrahiert, und ein etwas niedrigerer Wert als der extrahierte
Wert wird eingestellt, wodurch Ladung von jeder Probe eliminiert
werden kann. Die Einstellung wird im Voraus in das Elektronenmikroskop
eingebaut, und der Wert wird automatisch eingestellt, ohne dass
es dem Betreiber gewahr wird. Der Betreiber kann auch jede gewünschte Ladungseliminierungsendspannung
spezifizieren.
-
Alternativ,
wenn die Beschleunigungsspannung gefunden ist, bei der Aufladung
nicht auftritt, kann der Wert der Beschleunigungsspannung auch als
die Ladungseliminierungsendspannung angepasst werden. Beispielsweise
wird eine einfache Beobachtungsbild-Akquirierungsfunktion des einfachen Akquirierens
eines Beobachtungsbildes und Darstellens des Beobachtungsbildes
ausgeführt,
und die maximale Beschleunigungsspannung, bei der Aufladung nicht
auftritt, wird für
jede zu untersuchenden Probe gemessen. Das Elektronenmikroskop umfasst e-Vorschau
bzw. e-preview als die einfache Beobachtungsbild-Akquirierungsfunktion. Die e-Vorschau ist
wie folgt: Um eine optimale Beobachtungsbedingung bereitzustellen,
werden eine Vielzahl von empfohlenen Beobachtungsbedingungen einfach
in dem Elektronenmikroskop oder dem Computer vorbereitet, und Beobachtungsbilder
werden unter den Beobachtungsbedingungen akquiriert und werden auf
einer Anzeige als einfache Beobachtungsbilder aufgelistet. Zuerst
werden eine Vielzahl von Einstellungen mit einem oder mehreren Einstellungspunkten
der veränderten
SEM-Bildbeobachtungsbedingung
als einfache Bildbeobachtungsbedingung bereitgestellt. Beispielsweise
werden eine Vielzahl von einfachen Bildbeobachtungsbedingungen mit
der geänderten Beschleunigungsspannung
oder dem geänderten Detektortyp
automatisch erzeugt. Die bereitgestellten einfachen Bildbeobachtungsbedingungen
werden im SEM in Reihenfolge eingestellt, und die Probe wird aufeinander
folgend unter den Bedingungen observiert. Die observierten einfachen
Beobachtungsbilder werden temporär
aufbewahrt und werden auf einem zweiten Anzeigenabschnitt aufgelistet.
Wenn die einfachen Beobachtungsbilder aufgelistet sind, können diese
simultan mit reduzierter Größe angezeigt
werden. Der Betreiber vergleicht die angezeigten einfachen Beobachtungsbilder
miteinander und überprüft, um zu
sehen, ob Aufladung auftritt. Wenn ein durch Aufladung verursachter
Bildfehler auf dem Schirm des einfachen Beobachtungsbildes detektiert
wird, wird die Beschleunigungsspannung, die mit dem direkt vorangehenden
Beobachtungsbild verwendet wurde, die maximale Beschleunigungsspannung,
bei der Aufladung nicht auftritt. Bei Bedarf wird die e-Vorschau
mehr als einmal ausgeführt.
Wenn beispielsweise Aufladung nicht detektiert wird, wird die Beschleunigungsspannung
erhöht,
und e-Vorschau wird wieder ausgeführt. Um die maximale Beschleunigungsspannung,
bei der die Aufladung nicht auftritt, im Detail zu untersuchen,
kann alternativ der Änderungsbetrag
der Beschleunigungsspannung, die in der e-Vorschau verwendet wird,
auch zum Eingrenzen verringert werden. Die so bestimmte maximale Beschleunigungsspannung,
bei der Aufladung nicht auftritt, wird als die Ladungseliminierungsendspannung
eingestellt. Der Betreiber wählt
das entsprechende einfache Beobachtungsbild von dem zweiten Anzeigenabschnitt
aus, wobei das Elektronenmikroskop oder der Computer die entsprechende
Beschleunigungsspannung als die maximale Beschleunigungsspannung
aufbewahrt und einstellt, bei der Aufladung nicht auftritt. Der
Betreiber kann die maximale Beschleunigungsspannung, bei der Aufladung nicht
auftritt, aufzeichnen oder eingeben.
-
Der Änderungsbetrag
zum Verringern der Beschleunigungsspannung von der Ladungseliminierungsstartspannung
zur Ladungseliminierungsendspannung kann kontinuierlich oder diskret
sein. Wenn jedoch der Änderungsbetrag
zu groß gewählt wird,
wird befürchtet,
dass das Gebiet zwischen E1 bis E2, in dem die Sekundärelektronenemissionseffizienz δ 1 oder mehr
ist, überschritten
werden kann und Ladungen nicht emittiert werden können. Daher wird
ein kleinerer Wert als |E2–E1| eingestellt. Beispielsweise wird die Beschleunigungsspannung
graduell verringert mit einem Änderungsbetrag,
der auf 1 keV oder weniger eingestellt ist, vorzugsweise einige
zehn eV bis einige hundert eV. Folglich kann die folgende Eigenschaft
verwendet werden: Wenn die Landebeschleunigungsspannung in der Nähe der maximalen
Landebeschleunigungsspannung E2 ist, nähert sich
diese E2 und Gleichgewicht wird erreicht.
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Alternativ
wird das Muster der Sekundärelektronenemissionseffizienz δ im Voraus
für jedes
Material gespeichert in Reaktion auf das Material, das jede Probe
bildet, oder eine Referenztabelle wird bereitgestellt, und wenn
der Betreiber den Typ der Probe spezifiziert oder das Elektronenmikroskop
den Typ der Probe detektiert, wird die entsprechende Sekundärelektronenemissionseffizienz
gefunden, und die Ladungseliminierungsendspannung, etc. kann auch in
Reaktion darauf eingestellt werden.
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Gemäß dem beschriebenen
Verfahren kann Ladungseliminierung einfach in einer kurzen Zeit ausgeführt werden.
Beispielsweise unter der Annahme, dass die Ladungseliminierungsstartspannung
20 keV und die Ladungseliminierungsendspannung 0,5 keV ist, wird
die Ladungseliminierungsarbeit in etwa 30 Sekunden oder einer Minute
erledigt. In diesem Verfahren ist die Notwendigkeit des Beendens
des Vakuumzustandes, wie im Stand der Technik erforderlich, eliminiert,
so dass Ladungseliminierung zuverlässig einfach in einer kurzen
Zeit ausgeführt
werden kann.
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[Anwendungsgebiet]
-
Das
Gebiet, auf das ein Elektronenstrahl auf die Probe angewendet wird,
wenn Ladungseliminierung durchgeführt wird, kann wie benötigt angepasst werden
zum effektiveren Ausführen
von Ladungseliminierung. Das Gebiet, auf das ein Elektronenstrahl auf
die Probe angewendet wird, wenn Ladungseliminierung durchgeführt wird,
wird beispielsweise auf das gleiche Gebiet eingestellt wie das Gebiet,
in dem Aufladung auftritt, oder auf ein etwas größeres Gebiet. Ein Elektronenstrahl
für Ladungseliminierung wird
lediglich auf das Gebiet angewendet, in dem Aufladung in dem Beobachtungsbild
auftritt oder auf ein etwas größeres Gebiet
unter Berücksichtigung der
Möglichkeit,
wobei der Elektronenstrahl nicht auf ein unergiebiges Gebiet angewendet
wird, das keine Ladungseliminierung benötigt, und die angewandte Elektronenstrahldichte
wird in dem notwendigen Gebiet erhöht, so dass Ladungseliminierung
wirksam durchgeführt
wird und die Ladungseliminierungszeit verkürzt werden kann. Beispielsweise
wird die Vergrößerung bei
der Ladungseliminierungszeit höher eingestellt
als bei der Beobachtungszeit, das Aufladungsgebiet wird vergrößert dargestellt,
und der Elektronenstrahl für
Ladungseliminierung wird lediglich auf das Aufladungsgebiet und
dessen Umgebung angewendet.
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Andererseits,
wenn Ladungseliminierung lediglich auf das Aufladungsgebiet angewendet
wird, können
Ladungen in der Umgebung des Aufladungsgebiets verbleiben, was zu
einem Auftreten eines Bildfehlers führt. In solch einem Fall, beim
Anwenden eines Elektronenstrahls auf ein größeres Gebiet, wird die Vergrößerung des
Elektronenmikroskops auf einen niedrigen Wert eingestellt. Das Gebiet,
in dem der Elektronenstrahl für
Ladungseliminierung auf die Probe angewendet wird, wird vergrößert, wodurch Ladungseliminierung
zuverlässig
durchgeführt
wird, und der Zustand, in dem Ladungen in der Umgebung des Beobachtungsgebietes
verbleiben, was das Auftreten eines Bildfehlers bewirkt, kann umgangen
werden.
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Die
Elektronenstrahlabtastungsgeschwindigkeit kann auch wie benötigt angepasst
werden. Wenn der Durchschnittsanwendungsbetrag von Elektronenstrahlen
gleich ist, wird die Abtastung über ein
Aufladungsgebiet verlangsamt, und Abtastung über ein Nicht-Aufladungsgebiet
wird beschleunigt, so dass der Elektronenstrahl effektiv genutzt
werden kann.
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Alternativ
kann die Spot-Größe bzw.
Punktgröße des angewendeten
Elektronenstrahls angepasst werden. Wenn die Spot-Größe vergrößert wird, wird
die Abtastzeit verkürzt
und der Elektronenstrahl wird folglich mehr angewendet.
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Ferner
kann auch der Emissionsstrom der Elektronenkanone zum Emittieren
von Primärelektronen
verändert
werden. Wenn der Strom erhöht
wird, der in dem Glühdraht
der Elektronenkanone fließt, wird
die Menge der emittierten Elektronen erhöht.
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Wenn
die Beschleunigungsspannung gesenkt wird, kann ferner die Kanonenausrichtung
auch wieder angepasst werden. Wenn die Beschleunigungsspannung verändert wird,
tritt eine Achsenverschiebung auf, und Elektronen werden nicht auf
die Zielposition angewendet. Während
die Kanonenausrichtung wieder angepasst wird, wird daher ein Elektronenstrahl
angewendet. Ähnlicherweise
können
die Brennweite des angewendeten Elektronenstrahls und eine Gesichtsfeldverschiebung
auch wieder angepasst werden. Die Einheiten werden wieder angepasst
in Reaktion auf die Veränderung
der Beschleunigungsspannung, wodurch der Elektronenstrahl auf die
Probe genauer angewendet werden kann zum wirksamen Durchführen der
Ladungseliminierung.
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[Bildbeobachtung unter Verwendung der
Ladungseliminierungs funktion]
-
Ein
Beispiel des Durchführens
von Bildbeobachtung einer Probe unter Verwendung einer Ladungseliminierungsfunktion
wird mit Bezug auf ein Flussdiagramm von 7 diskutiert.
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Bei
Schritt S1 wird eine optimale Bildbeobachtungsbedingung eingestellt.
E-Vorschau wird ausgeführt
und es wird eine Suche für
die Bildbeobachtungsbedingung durchgeführt, die für die Probe und den Beobachtungszweck
angepasst ist. Die Bildbeobachtungsbedingung beinhaltet die Beschleunigungsspannung,
die Spot-Größe, die
Auswahl von entweder dem Sekundärelektronendetektor
oder dem Reflektionselektronendetektor als einen Detektor, den Grad
des Vakuums in der Probenkammer 31, die Vergrößerung,
die Probenbeobachtungsposition, nämlich die X-, Y-, R-Achsenposition
des Probentisches, den Probenneigungswinkel, nämlich die T-Achsenposition
des Probentisches, den Arbeitsabstand, nämlich die Z- Achsenposition des Probentisches, den
Objektivlinsen-Stopparameter,
und dergleichen.
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Die
Beschleunigungsspannung ist einer der wichtigsten Parameter. Wenn
e-Vorschau durchgeführt
wird, werden eine Vielzahl von einfachen Bildbeobachtungsbedingungen
mit veränderter
Beschleunigungsspannung eingestellt, ein einfaches Beobachtungsbild
wird für
jede Beschleunigungsspannung akquiriert, und die akquirierten einfachen Beobachtungsbilder
werden auf dem zweiten Anzeigenabschnitt aufgelistet. Ein optimales
einfaches Beobachtungsbild wird von dem zweiten Anzeigenabschnitt
ausgewählt,
um die höchste
Beschleunigungsspannung einzustellen, bei der kein Bildfehler auftritt.
Jedoch ändert
sich die Probenladungsmenge auch in Abhängigkeit von jedem anderen
Parameter der Spot-Größe, der
Vergrößerung,
dem Grad des Vakuums, etc. Wenn beispielsweise die Vergrößerung erhöht wird
und ein Gebiet vergrößert dargestellt
wird, tritt Aufladung schnell bzw. einfach auf. Wenn es viel Luft
in der Probenkammer 31 gibt, wird Luft ionisiert und Aufladung
tritt nur schwer auf. Daher beeinflusst jeder Parameter die Aufladung,
und zum Bestimmen des optimalen Wertes, kann die einfache Bildbeobachtungsbedingung
mit Bezug auf die Parameter verändert
werden.
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In
der e-Vorschau wird Beobachtung in der Reihenfolge durchgeführt startend
bei der Bedingung, bei der der Effekt der Aufladung schwerlich auftritt.
Zum Ändern
der Beschleunigungsspannung in der e-Vorschau wird beispielsweise
einfache Bildbeobachtung in der absteigenden Reihenfolge der Beschleunigungsspannungen
durchgeführt.
In der e-Vorschau wird einfacheres Einstellen als die gewöhnliche
Bildbeobachtungsbedingung angewendet. Vorbestimmte Werte werden
für die
Beschleunigungsspannung, die Spot-Größe, den Detektortyp, die Vergrößerung,
die Position, etc. der Einstellungsparameter verwendet, und der
Fokus, die Astigmatismuskorrektur, die Helligkeit, der Kontrast,
die Kanonenausrichtungsanpassung, etc. des akquirierten Bildes werden
automatisch eingestellt. Daher wird automatisch eine Vielzahl von
einfachen Beobachtungsbildern akquiriert und auf dem zweiten Anzeigenabschnitt
dargestellt, ohne dass der Betreiber jeden Parameter separat einstellt.
Jedoch kann der Betreiber eine einfache Bildbeobachtungsbedingung
separat spezifizieren. Der Betreiber vergleicht die so bereitgestellten
einfachen Beobachtungsbilder mit einander, und wählt irgendein gewünschtes
Bild aus. Die einfache Bildbeobachtungsbedingung, die dem einfachen
Beobachtungsbild entspricht, wird als die Bildbeobachtungsbedingung
eingestellt.
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Als
nächstes
wird in Schritt S2 Ladung von der aufgeladenen Probe eliminiert:
Wenn e-Vorschau durchgeführt
wird, wird bei Schritt S1 für
eine einfache Bilderaufnahme ein Elektronenstrahl auf die Probe
angewendet und tastet über
die Probe mehr als einmal. Wenn e-Vorschau durchgeführt wird,
wird daher die Probe einfach aufgeladen. Wenn normale Bildaufnahme
in dem Zustand ausgeführt
wird, wird ein Bildfehler durch Aufladung verursacht, und daher muss
Ladungseliminierung durchgeführt
werden. Dann wird Ladungseliminierung gemäß der oben beschriebenen Prozedur
durchgeführt.
Wenn beispielsweise fünf
einfache Beobachtungsbilder bei der e-Vorschau akquiriert werden
durch Anwendung von Beschleunigungsspannungen von 0,5 keV, 0,7 keV, 1,2
keV und 1,5 keV, ist die höchste
Beschleunigungsspannung 1,5 keV, und daher wird die Ladungseliminierungsstartspannung
auf 1,5 keV eingestellt. Die Ladungseliminierungsendspannung wird auf
die niedrigste Beschleunigungsspannung von 0,5 keV eingestellt.
Folglich werden die Ladungen von der Probe zuverlässig eliminiert.
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Die
Ladungseliminierungsarbeit wird automatisch gestartet. Beispielsweise
wird immer, wenn die e-Vorschau
endet, automatisch die Ladungseliminierungsarbeit durchgeführt. Jedoch
kann der Betreiber auch die ELIMINIERE LADUNG Taste 88 auf dem Schirm
in 2 drücken,
um die Ladungseliminierungsarbeit manuell auszuführen. Wenn beispielsweise der
Betreiber jeden Punkt der Bildbeobachtungsbedingung von dem manuellen
Beobachtungsmodus unabhängig
von der e-Vorschau in 2 einstellt, wenn der Betreiber
die ELIMINIERE LADUNG Taste 88 zum Durchführen von Ladungseliminierung
drückt,
wenn Aufladung, etc. auftritt, wird ein Übergang zur Ladungseliminierungsarbeit
durchgeführt.
Eine Nachricht WÄHREND
LADUNGSELIMINIERUNG, etc. wird auf dem Bedienfeld angezeigt, die
den Betreiber informiert, dass Ladungseliminierungsarbeit durchgeführt wird.
-
Bei
Schritt S3 wird bestimmt, ob irgendeine gewünschte Bildbeobachtungsbedingung
akquiriert ist. Ferner wird zum erneuten Einstellen einer Bildbeobachtungsbedingung
eine Rückkehr
zu Schritt S1 durchgeführt,
und Bildbeobachtungsbedingungseinstellung wird wiederholt. Wenn
beispielsweise die gewünschte
Bildbeobachtungsbedingung nicht akquiriert ist, oder wenn die Bedingung
eingeengt wird, um detailliertere Bildbeobachtungsbedingung zu akquirieren,
wird als erstes der Parameteränderungsbetrag
der einfachen Bildbeobachtungsbedingung groß eingestellt, und grobe Bildbeobachtungsbedingung wird
untersucht, und dann wird der Änderungsbetrag verringert,
und es wird eine Suche für
die detaillierte Bildbeobachtungsbedingung durchgeführt. Daher wird
die e-Vorschau wenn benötigt
wiederholt, und wenn eine gewünschte
Bildbeobachtungsbedingung akquiriert ist, wird ein Übergang
zu Schritt S4 durchgeführt,
und eine Bildbeobachtung wird unter der Bildbeobachtungsbedingung
durchgeführt,
und jede gewünschte
Bearbeitung wird für
das akquirierte Beobachtungsbild durchgeführt.
-
Gemäß dem Verfahren
kann Aufladung zuverlässig
entfernt werden, und ein von Bildfehlern freies Beobachtungsbild
kann akquiriert werden. Da unterschiedliche Phänomene von Aufladung existieren,
ist es schwierig, Aufladung automatisch präzise zu detektieren, und wenn
Aufladung auftritt, gibt es kein Problem bis ein Bildfehler auftritt.
Daher muss für
die Bestimmung das Beobachtungsbild aktuell dargestellt werden.
In der zugehörigen
Technik kann bestimmt werden, ob eine Bildbeobachtungsbedingung
eine Bedingung ist, bei der Aufladung auftritt, jedoch kann nicht
die der Bildbeobachtungsbedingung vorangehende Bedingung detektiert
werden, bei der Aufladung auftreten wird, beispielsweise die höchste Beschleunigungsspannung,
bei der Aufladung nicht auftritt. Daher ist es bei der Suche nach
einer Bildbeobachtungsbedingung, bei der Aufladung nicht auftritt,
notwendig, die Untersuchung des Beobachtungsbildes und Ladungseliminierung
zu wiederholen, während
die Bildbeobachtungsbedingung geändert
wird. Wenn dann die Ausführungsform
der beanspruchten Erfindung verwendet wird, kann Ladungseliminierung
ohne spezielle Einrichtungen zuverlässig ausgeführt werden, und Bildbeobachtung kann
korrekt durchgeführt
werden. Um die einfache Bildbeobachtungsbedingung zu ändern, um
nach der optimalen Bildbeobachtungsbedingung zu suchen, kann beim
Durchführen
von Ladungseliminierung der vorangehende Bildbeobachtungseffekt
auch entfernt werden, und neue Bildbeobachtung kann wiederholt werden.
Da die Schritte automatisch ausgeführt werden, wird, wenn der
Betreiber keine Kenntnis über Aufladung
hat, Ladungseliminierung für
jedes Aufladungsphänomen
und Beobachtung unter der optimalen Bildbeobachtungsbedingung möglich gemacht. Die Ladungseliminierungsstartspannung
wird auf die bisher verwendete maximale Beschleunigungsspannung
eingestellt, wobei eine Situation, bei der der angewendete Elektronenstrahl,
der für
die Ladungseliminierung angewendet wird, abgestoßen wird und Ladung nicht eliminiert
werden kann, vermieden wird. Daher kann die Ladungseliminierung
ohne Berücksichtigung
der Ladungsmenge der Probe oder des Materials der Probe durchgeführt werden.
-
Wie
oben beschrieben, wird gemäß des Elektronenmikroskop-Ladungseliminierungsverfahren
der beanspruchten Erfindung der extrem exzellente Vorteil bereitgestellt,
dass Ladungseliminierung einfach in einem bereits existierenden
System ausgeführt
werden kann, da das Elektronenmikroskop-Ladungsvermeidungsverfahren der beanspruchten
Erfindung die gleiche Elektronenkanone nutzt, wie diese auch bei
der Beobachtung verwendet wird für
die Aufbringung von Primärelektronen
auf eine Probe, wodurch Ladungseliminierung eliminiert wird. Die
existierende Einrichtung der Elektronenkanone, die in dem Elektronenmikroskop
enthalten ist, wird verwendet zum wirksamen Eliminieren der Ladung, so
dass eine dafür
vorgesehene Einrichtung nicht bereitgestellt werden muss und keine
zusätzlichen
Kosten für
die Einrichtung entstehen. Darüber
hinaus wird Ladungseliminierung automatisch durchgeführt oder
kann einfach ausgeführt
werden, wenn der Betreiber den ELIMINIERE LADUNG Knopf drückt, so dass
spezielles Wissen und Arbeit nicht benötigt werden, und Ladung auf
eine viel einfachere Art und Weise in einer kurzen Zeit und wirksam
eliminiert werden kann verglichen mit dem Verfahren des Aussetzens
der Probe an Luft zum Eliminieren von Ladung, etc.