JP2003168383A - 走査電子顕微鏡装置 - Google Patents
走査電子顕微鏡装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/147—Arrangements for directing or deflecting the discharge along a desired path
- H01J37/1478—Beam tilting means, i.e. for stereoscopy or for beam channelling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/153—Correcting image defects, e.g. stigmators
- H01J2237/1534—Aberrations
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/28—Scanning microscopes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】複雑な補正場を構成する偏向器を必要とするこ
となく、傾斜した一次電子ビームの軸外収差が補正でき
ることが可能であり、比較的簡易な構造で、傾斜観察が
可能な走査電子顕微鏡装置を提供する。 【解決手段】静電磁界複合対物レンズ１３を持つ走査電
子顕微鏡装置に於いて、一次電子線３を傾斜して試料４
に入射させる為の、少なくとも２つ以上の偏向手段５、
１４を持ち、該偏向手段の１つを対物レンズ近傍に配置
させて、偏向場を発生させると同時に軸外収差を補正す
る為の補正場として作用させることにより、前記偏向手
段で偏向された一次電子線の軸外収差を補正する様にし
た。
となく、傾斜した一次電子ビームの軸外収差が補正でき
ることが可能であり、比較的簡易な構造で、傾斜観察が
可能な走査電子顕微鏡装置を提供する。 【解決手段】静電磁界複合対物レンズ１３を持つ走査電
子顕微鏡装置に於いて、一次電子線３を傾斜して試料４
に入射させる為の、少なくとも２つ以上の偏向手段５、
１４を持ち、該偏向手段の１つを対物レンズ近傍に配置
させて、偏向場を発生させると同時に軸外収差を補正す
る為の補正場として作用させることにより、前記偏向手
段で偏向された一次電子線の軸外収差を補正する様にし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は試料上に電子ビーム
を走査させ、試料から発生した反射電子及び二次電子を
検出し、その検出信号に基づいて、試料の走査像を陰極
線管等の画像表示装置に表示させて、表面形状等を高分
解能で測定する走査電子顕微鏡装置に関するものであ
る。
を走査させ、試料から発生した反射電子及び二次電子を
検出し、その検出信号に基づいて、試料の走査像を陰極
線管等の画像表示装置に表示させて、表面形状等を高分
解能で測定する走査電子顕微鏡装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体の製造プロセスに於い
て、ウェーハ上に作成された回路パターンやコンタクト
ホールの形状観察を行う為に、走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）が用いられている。近年、半導体デバイスの集積度
が大きくなるのに伴って、転写される回路パターンやコ
ンタクトホールの大きさも微細化していき、それらの形
状の観察を行う走査電子顕微鏡装置の高分解能化が要求
される様になってきた。又回路パターンの微細化と共
に、ウェーハ上にはアスペクト比の大きなコンタクトホ
ールや、深い段差等が形成されることが多くなり、その
形状を二次元ではなく三次元で測定したいという要求が
多くなってきている。
て、ウェーハ上に作成された回路パターンやコンタクト
ホールの形状観察を行う為に、走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）が用いられている。近年、半導体デバイスの集積度
が大きくなるのに伴って、転写される回路パターンやコ
ンタクトホールの大きさも微細化していき、それらの形
状の観察を行う走査電子顕微鏡装置の高分解能化が要求
される様になってきた。又回路パターンの微細化と共
に、ウェーハ上にはアスペクト比の大きなコンタクトホ
ールや、深い段差等が形成されることが多くなり、その
形状を二次元ではなく三次元で測定したいという要求が
多くなってきている。
【０００３】一般に三次元測定を行うには、一次電子ビ
ームを試料に対して傾斜させて入射させ、複数の傾斜し
た観察像を合成して測定することが行われている。その
為には、試料ステージを傾斜させるか、試料を傾斜させ
ずに一次電子ビームを試料に対して傾斜させて入射させ
る方法のいずれかが考えられるが、従来の走査電子顕微
鏡装置では一次電子ビームを傾斜させた場合、一次電子
ビームが対物レンズの軸外を通過する為軸外収差が発生
し、その結果として分解能が低下する為、試料ステージ
を傾斜させることによって傾斜観察を実施していた。
ームを試料に対して傾斜させて入射させ、複数の傾斜し
た観察像を合成して測定することが行われている。その
為には、試料ステージを傾斜させるか、試料を傾斜させ
ずに一次電子ビームを試料に対して傾斜させて入射させ
る方法のいずれかが考えられるが、従来の走査電子顕微
鏡装置では一次電子ビームを傾斜させた場合、一次電子
ビームが対物レンズの軸外を通過する為軸外収差が発生
し、その結果として分解能が低下する為、試料ステージ
を傾斜させることによって傾斜観察を実施していた。
【０００４】それに対して本発明者等は公開特許平１１
−６７１３０号で示す電子線光学装置により、試料ステ
ージを傾斜させずに傾斜観察を行う電子線光学装置を発
明した。
−６７１３０号で示す電子線光学装置により、試料ステ
ージを傾斜させずに傾斜観察を行う電子線光学装置を発
明した。
【０００５】図４に於いて、特開平１１−６７１３０号
で示す電子線光学装置について説明する。尚、図４は電
子線光学装置の電子光学系１の骨子であり、等価な光学
系で示している。
で示す電子線光学装置について説明する。尚、図４は電
子線光学装置の電子光学系１の骨子であり、等価な光学
系で示している。
【０００６】図４中、２は電子線光学装置の光軸、３は
一次電子ビームの偏向軌道、４は試料を示している。
一次電子ビームの偏向軌道、４は試料を示している。
【０００７】前記光軸２上にコイル又は静電偏向器の偏
向器５、対物レンズ７、該対物レンズ７のレンズ磁場に
重合せる様に補正偏向コイル８が配設され、磁界型レン
ズである前記対物レンズ７の軸外収差を補正する為に、
補正偏向コイル８が設けられる。又、前記試料４には減
速電圧を印加し、この減速場により減速静電レンズ１２
を形成すると共に、該減速静電レンズ１２の軸外収差を
補正する為に補正偏向電極９が設けられる。前記補正偏
向コイル８により補正された磁界型の対物レンズ７と、
前記補正偏向電極９により補正された減速静電レンズ１
２を重合わせることにより、静電磁界複合対物レンズ
（重畳レンズ）１３が形成される。
向器５、対物レンズ７、該対物レンズ７のレンズ磁場に
重合せる様に補正偏向コイル８が配設され、磁界型レン
ズである前記対物レンズ７の軸外収差を補正する為に、
補正偏向コイル８が設けられる。又、前記試料４には減
速電圧を印加し、この減速場により減速静電レンズ１２
を形成すると共に、該減速静電レンズ１２の軸外収差を
補正する為に補正偏向電極９が設けられる。前記補正偏
向コイル８により補正された磁界型の対物レンズ７と、
前記補正偏向電極９により補正された減速静電レンズ１
２を重合わせることにより、静電磁界複合対物レンズ
（重畳レンズ）１３が形成される。
【０００８】図４に示す電子線光学装置に於いて、一次
電子ビームは前記偏向器５で偏向された後、その偏向収
差が取除かれる様に前記静電磁界複合対物レンズ１３が
電気的に移動、傾斜される。
電子ビームは前記偏向器５で偏向された後、その偏向収
差が取除かれる様に前記静電磁界複合対物レンズ１３が
電気的に移動、傾斜される。
【０００９】前記偏向軌道３と対物レンズ７の光軸が一
致する様に、前記補正偏向コイル８及び前記補正偏向電
極９により補正偏向電磁場が与えられ、前記対物レンズ
７が偏角と同角度で傾斜されると共に移動される。即
ち、前記補正偏向コイル８、補正偏向電極９は、偏向さ
れた一次電子ビームの偏向収差を取除く為前記静電磁界
複合対物レンズ１３を電気的に移動、傾斜させる為の
「補正場」を実現させる手段として前記電子光学系１内
に配置され、傾斜観察を実現しようとするものである。
致する様に、前記補正偏向コイル８及び前記補正偏向電
極９により補正偏向電磁場が与えられ、前記対物レンズ
７が偏角と同角度で傾斜されると共に移動される。即
ち、前記補正偏向コイル８、補正偏向電極９は、偏向さ
れた一次電子ビームの偏向収差を取除く為前記静電磁界
複合対物レンズ１３を電気的に移動、傾斜させる為の
「補正場」を実現させる手段として前記電子光学系１内
に配置され、傾斜観察を実現しようとするものである。
【００１０】図５で示す電子線光学装置は第２の偏向器
６を設けて、試料４に対する一次電子ビームの傾斜方向
を変えられる様にしたものである。
６を設けて、試料４に対する一次電子ビームの傾斜方向
を変えられる様にしたものである。
【００１１】傾斜させた一次電子ビームの軸外収差を補
正する為の補正場は、特開平１１−６７１３０号で示し
た様に、前記静電磁界複合対物レンズ１３の軸上磁場分
布をＢ、静電磁界複合対物レンズ１３の軸上静電ポテン
シャルをΦ、一次電子ビーム軌道の光軸２からの距離を
ｒとすると （１／２）ｒＢ′＋ｒ′Ｂ＋（１／２）ｒΦ″＋ｒ′Φ′…（１） で与えられる。
正する為の補正場は、特開平１１−６７１３０号で示し
た様に、前記静電磁界複合対物レンズ１３の軸上磁場分
布をＢ、静電磁界複合対物レンズ１３の軸上静電ポテン
シャルをΦ、一次電子ビーム軌道の光軸２からの距離を
ｒとすると （１／２）ｒＢ′＋ｒ′Ｂ＋（１／２）ｒΦ″＋ｒ′Φ′…（１） で与えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】一次電子ビームを傾斜
させて、軸外収差を補正する為には、（１）式で示され
る様な軸上磁場分布を与える補正場を対物レンズの収束
場に重ね合さなければならないが、実際にこの様な複雑
な軸上磁場分布を実現させる偏向器等を製作するのは困
難であるという問題がある。
させて、軸外収差を補正する為には、（１）式で示され
る様な軸上磁場分布を与える補正場を対物レンズの収束
場に重ね合さなければならないが、実際にこの様な複雑
な軸上磁場分布を実現させる偏向器等を製作するのは困
難であるという問題がある。
【００１３】本発明は斯かる実情に鑑み、複雑な補正場
を構成する偏向器を必要とすることなく、傾斜した一次
電子ビームの軸外収差が補正できることが可能であり、
比較的簡易な構造で、傾斜観察が可能な走査電子顕微鏡
装置を提供するものである。
を構成する偏向器を必要とすることなく、傾斜した一次
電子ビームの軸外収差が補正できることが可能であり、
比較的簡易な構造で、傾斜観察が可能な走査電子顕微鏡
装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、静電磁界複合
対物レンズを持つ走査電子顕微鏡装置に於いて、一次電
子線を傾斜して試料に入射させる為の、少なくとも２つ
以上の偏向手段を持ち、該偏向手段の１つを対物レンズ
近傍に配置させて、偏向場を発生させると同時に軸外収
差を補正する為の補正場として作用させることにより、
前記偏向手段で偏向された一次電子線の軸外収差を補正
する様にした走査電子顕微鏡装置に係り、又一次電子線
を傾斜させる偏向手段として、静電偏向器、又は磁界偏
向コイルのいずれかで構成させる走査電子顕微鏡装置に
係り、又試料が設置される試料ステージと、該試料ステ
ージを移動させるステージ移動機構を具備し、前記偏向
手段で一次電子線を傾斜させると同時に、その偏向量に
応じて前記試料ステージを移動させ、一次電子線の傾斜
角度が異なる場合でも、常に試料上の同じ場所が観察で
きる様にした走査電子顕微鏡装置に係り、又前記偏向手
段により、試料に異なる傾斜角度で入射させた一次電子
線による２枚以上の試料像を取得して、該複数の試料像
を演算処理することによって、三次元試料像を得ること
が可能である走査電子顕微鏡装置に係り、更に又前記合
成して得られた１枚の三次元試料像から、試料上の２点
間の距離、深さ等の形状を測定する走査電子顕微鏡装置
に係るものである。
対物レンズを持つ走査電子顕微鏡装置に於いて、一次電
子線を傾斜して試料に入射させる為の、少なくとも２つ
以上の偏向手段を持ち、該偏向手段の１つを対物レンズ
近傍に配置させて、偏向場を発生させると同時に軸外収
差を補正する為の補正場として作用させることにより、
前記偏向手段で偏向された一次電子線の軸外収差を補正
する様にした走査電子顕微鏡装置に係り、又一次電子線
を傾斜させる偏向手段として、静電偏向器、又は磁界偏
向コイルのいずれかで構成させる走査電子顕微鏡装置に
係り、又試料が設置される試料ステージと、該試料ステ
ージを移動させるステージ移動機構を具備し、前記偏向
手段で一次電子線を傾斜させると同時に、その偏向量に
応じて前記試料ステージを移動させ、一次電子線の傾斜
角度が異なる場合でも、常に試料上の同じ場所が観察で
きる様にした走査電子顕微鏡装置に係り、又前記偏向手
段により、試料に異なる傾斜角度で入射させた一次電子
線による２枚以上の試料像を取得して、該複数の試料像
を演算処理することによって、三次元試料像を得ること
が可能である走査電子顕微鏡装置に係り、更に又前記合
成して得られた１枚の三次元試料像から、試料上の２点
間の距離、深さ等の形状を測定する走査電子顕微鏡装置
に係るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００１６】先ず、本発明の原理について説明する。
【００１７】上記した様に、一次電子ビームを傾斜させ
て、軸外収差を補正する為には、この様な軸上磁場分布
を与える補正場は、 （１／２）ｒＢ′＋ｒ′Ｂ＋（１／２）ｒΦ″＋ｒ′Φ′…（１） であり、この補正場の軸上電磁場分布を表す式を、 （１／２）ｒＢ′＋（１／２）ｒΦ″…（２） と ｒ′Ｂ＋ｒ′Φ′…（３） の２つの項に分けて考えると、前者は静電磁界複合対物
レンズを移動させる様な補正項であり、後者は静電磁界
複合対物レンズを傾斜させる為の補正場を表わすことが
分る。
て、軸外収差を補正する為には、この様な軸上磁場分布
を与える補正場は、 （１／２）ｒＢ′＋ｒ′Ｂ＋（１／２）ｒΦ″＋ｒ′Φ′…（１） であり、この補正場の軸上電磁場分布を表す式を、 （１／２）ｒＢ′＋（１／２）ｒΦ″…（２） と ｒ′Ｂ＋ｒ′Φ′…（３） の２つの項に分けて考えると、前者は静電磁界複合対物
レンズを移動させる様な補正項であり、後者は静電磁界
複合対物レンズを傾斜させる為の補正場を表わすことが
分る。
【００１８】前者は静電磁界複合対物レンズの軸上電磁
場の微分が含まれており、この様な複雑な軸上磁場分布
を実現させる偏向器等を製作するのは困難である。然し
後者の静電磁界複合対物レンズを傾斜させる様な補正項
は、静電磁界複合対物レンズの軸上電磁場の定数（＝軌
道の傾斜の大きさ）倍で表される為、傾斜させた一次電
子ビームの軌道が光軸から余り離れずに、且つ、一次電
子ビームを大きく傾斜させることができれば、（２）式
で表わされる様な静電磁界複合対物レンズを移動させる
様な軸外収差の補正をする必要がなく、（３）式で表わ
される様な静電磁界複合対物レンズを傾斜させる軸外補
正だけを行えばよいことになる。
場の微分が含まれており、この様な複雑な軸上磁場分布
を実現させる偏向器等を製作するのは困難である。然し
後者の静電磁界複合対物レンズを傾斜させる様な補正項
は、静電磁界複合対物レンズの軸上電磁場の定数（＝軌
道の傾斜の大きさ）倍で表される為、傾斜させた一次電
子ビームの軌道が光軸から余り離れずに、且つ、一次電
子ビームを大きく傾斜させることができれば、（２）式
で表わされる様な静電磁界複合対物レンズを移動させる
様な軸外収差の補正をする必要がなく、（３）式で表わ
される様な静電磁界複合対物レンズを傾斜させる軸外補
正だけを行えばよいことになる。
【００１９】そこで、本発明では、少なくとも２つ以上
の偏向器を配置し、その内の１つを静電磁界複合対物レ
ンズの近傍に配置することによって、第１の偏向器で一
次電子ビームの軌道が光軸から大きく離れることなく偏
向させた後、静電磁界複合対物レンズの近傍に配置させ
た偏向器により、一次電子ビームを逆方向に大きく傾斜
させる様な構成をとっている。
の偏向器を配置し、その内の１つを静電磁界複合対物レ
ンズの近傍に配置することによって、第１の偏向器で一
次電子ビームの軌道が光軸から大きく離れることなく偏
向させた後、静電磁界複合対物レンズの近傍に配置させ
た偏向器により、一次電子ビームを逆方向に大きく傾斜
させる様な構成をとっている。
【００２０】先に述べた様に、この場合は傾斜させた一
次電子ビームの偏向軌道は静電磁界複合対物レンズの収
束場に入射する迄、光軸から大きく離れない為、静電磁
界複合対物レンズを移動させる様な軸外収差の補正につ
いては考えなくてもよく、静電磁界複合対物レンズの収
束場に一次電子ビームが入った段階で、静電磁界複合対
物レンズの近傍に配置された偏向器により、その軌道が
大きく傾斜されることになる。この時、静電磁界複合対
物レンズ近傍に配置した偏向器の強度を調整することに
より、近似的に（３）式で表わされる補正場を実現で
き、補正の為の偏向器等を用いることなく一次電子ビー
ムを傾斜させると同時に、その軸外収差を補正できる様
な電子光学系を構成することが可能である。
次電子ビームの偏向軌道は静電磁界複合対物レンズの収
束場に入射する迄、光軸から大きく離れない為、静電磁
界複合対物レンズを移動させる様な軸外収差の補正につ
いては考えなくてもよく、静電磁界複合対物レンズの収
束場に一次電子ビームが入った段階で、静電磁界複合対
物レンズの近傍に配置された偏向器により、その軌道が
大きく傾斜されることになる。この時、静電磁界複合対
物レンズ近傍に配置した偏向器の強度を調整することに
より、近似的に（３）式で表わされる補正場を実現で
き、補正の為の偏向器等を用いることなく一次電子ビー
ムを傾斜させると同時に、その軸外収差を補正できる様
な電子光学系を構成することが可能である。
【００２１】次に、図１を参照して本発明の実施の形態
について説明する。
について説明する。
【００２２】図１中、図４中で示したものと同等のもの
には同符号を付してある。
には同符号を付してある。
【００２３】前記光軸２上に磁界コイル又は静電偏向器
の第１静電偏向器５、静電磁界複合対物レンズ１３、該
静電磁界複合対物レンズ１３の近傍に偏向器兼補正偏向
器である第２静電偏向器１４が配置される。
の第１静電偏向器５、静電磁界複合対物レンズ１３、該
静電磁界複合対物レンズ１３の近傍に偏向器兼補正偏向
器である第２静電偏向器１４が配置される。
【００２４】図示されていない電子銃から放射された一
次電子ビーム３は、前記第１静電偏向器５によって前記
光軸２に対して偏向され、前記第２静電偏向器１４によ
って前記第１静電偏向器５によって偏向された方向と反
対の方向に偏向される。軸外収差は、前記一次電子ビー
ム３の偏向軌道が前記光軸２からずれる距離が大きくな
る程、軸外収差が大きくなるが、前記第１静電偏向器５
の強度を十分小さくしておけば、一次電子ビーム３の傾
斜角度を小さくすることができ、その結果、静電磁界複
合対物レンズ１３の収束場の有効範囲でも、発生する軸
外収差の大きさを小さくすることができる。
次電子ビーム３は、前記第１静電偏向器５によって前記
光軸２に対して偏向され、前記第２静電偏向器１４によ
って前記第１静電偏向器５によって偏向された方向と反
対の方向に偏向される。軸外収差は、前記一次電子ビー
ム３の偏向軌道が前記光軸２からずれる距離が大きくな
る程、軸外収差が大きくなるが、前記第１静電偏向器５
の強度を十分小さくしておけば、一次電子ビーム３の傾
斜角度を小さくすることができ、その結果、静電磁界複
合対物レンズ１３の収束場の有効範囲でも、発生する軸
外収差の大きさを小さくすることができる。
【００２５】前記静電磁界複合対物レンズ１３の収束場
の有効範囲に入った前記一次電子ビーム３は、前記第２
静電偏向器１４で軌道を大きく傾斜されるが、先に述べ
た様に前記静電磁界複合対物レンズ１３の近傍に配置さ
れた前記第２静電偏向器１４は前記一次電子ビーム３の
軌道を傾斜させると同時に、前記静電磁界複合対物レン
ズ１３を傾斜させる様な軸外収差の補正にも有効である
為、結局前記一次電子ビーム３の偏向軌道の傾斜に合わ
せて、前記静電磁界複合対物レンズ１３を傾斜させる様
な効果を得ることができる。
の有効範囲に入った前記一次電子ビーム３は、前記第２
静電偏向器１４で軌道を大きく傾斜されるが、先に述べ
た様に前記静電磁界複合対物レンズ１３の近傍に配置さ
れた前記第２静電偏向器１４は前記一次電子ビーム３の
軌道を傾斜させると同時に、前記静電磁界複合対物レン
ズ１３を傾斜させる様な軸外収差の補正にも有効である
為、結局前記一次電子ビーム３の偏向軌道の傾斜に合わ
せて、前記静電磁界複合対物レンズ１３を傾斜させる様
な効果を得ることができる。
【００２６】勿論、前記第１静電偏向器５で軌道を大き
く傾斜させた場合でも、前記一次電子ビーム３の偏向軌
道は前記光軸２から離れていく様な軌道になるが、前記
静電磁界複合対物レンズ１３と試料４面迄の距離が短い
為、前記一次電子ビーム３の傾斜角度が大きくても、前
記光軸２からの前記一次電子ビーム３の軌道のずれは大
きくならず、その結果、前記静電磁界複合対物レンズ１
３を移動させる様な収差の補正をしなくてもよいことに
なる。
く傾斜させた場合でも、前記一次電子ビーム３の偏向軌
道は前記光軸２から離れていく様な軌道になるが、前記
静電磁界複合対物レンズ１３と試料４面迄の距離が短い
為、前記一次電子ビーム３の傾斜角度が大きくても、前
記光軸２からの前記一次電子ビーム３の軌道のずれは大
きくならず、その結果、前記静電磁界複合対物レンズ１
３を移動させる様な収差の補正をしなくてもよいことに
なる。
【００２７】次に、三次元観察が行える様にした走査電
子顕微鏡装置について図２、図３により説明する。尚、
図中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付
し、説明を省略している。
子顕微鏡装置について図２、図３により説明する。尚、
図中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付
し、説明を省略している。
【００２８】光軸２に対して直交する面内を２軸方向に
移動可能な試料ステージ１５が設けられ、前記試料４は
前記試料ステージ１５に設置される。又、該試料ステー
ジ１５には駆動制御部１６が連結され、該駆動制御部１
６は試料ステージ１５を２軸方向に駆動する駆動機構部
（図示せず）及び該駆動機構部を制御する制御部（図示
せず）を具備し、前記試料ステージ１５は前記駆動制御
部１６により移動され、位置が制御される。
移動可能な試料ステージ１５が設けられ、前記試料４は
前記試料ステージ１５に設置される。又、該試料ステー
ジ１５には駆動制御部１６が連結され、該駆動制御部１
６は試料ステージ１５を２軸方向に駆動する駆動機構部
（図示せず）及び該駆動機構部を制御する制御部（図示
せず）を具備し、前記試料ステージ１５は前記駆動制御
部１６により移動され、位置が制御される。
【００２９】前記第１静電偏向器５、第２静電偏向器１
４には制御回路１７，１８が接続され、該制御回路１
７，１８により前記第１静電偏向器５、第２静電偏向器
１４への印加電力が制御され、前記一次電子ビーム３の
偏向量等が制御される。
４には制御回路１７，１８が接続され、該制御回路１
７，１８により前記第１静電偏向器５、第２静電偏向器
１４への印加電力が制御され、前記一次電子ビーム３の
偏向量等が制御される。
【００３０】前記試料４に前記一次電子ビーム３が照射
されることで、発生する反射電子、二次電子は検出器１
９により検出され、検出結果は演算部２１へ入力され、
該演算部２１は前記検出器１９からの信号を基に試料像
を演算する。又、方向の異なる複数の試料像を画像処理
して三次元画像を演算し、画像データを表示部２２に送
出して三次元画像を表示する。
されることで、発生する反射電子、二次電子は検出器１
９により検出され、検出結果は演算部２１へ入力され、
該演算部２１は前記検出器１９からの信号を基に試料像
を演算する。又、方向の異なる複数の試料像を画像処理
して三次元画像を演算し、画像データを表示部２２に送
出して三次元画像を表示する。
【００３１】以下、作用について説明する。
【００３２】上記した様に、前記試料４に対して前記一
次電子ビーム３を傾斜させて入射させることができるの
で、前記試料４の試料像を得ることができる。
次電子ビーム３を傾斜させて入射させることができるの
で、前記試料４の試料像を得ることができる。
【００３３】又、三次元観察を行う為には、前記試料４
の同じ場所に於ける異なる方向からの試料像が必要とな
る為、予め前記一次電子ビーム３の傾斜角、偏向方向
と、前記試料４上での前記一次電子ビーム３の入射位置
を測定しておく。該一次電子ビーム３を異なる方向で同
じ角度に傾斜させた時に、前記試料４上で必ず同じ場所
が観察できる様に、前記駆動制御部１６により前記試料
ステージ１５を観察方向、傾斜角に応じて移動させる。
前記試料ステージ１５を移動させることで、前記一次電
子ビーム３の傾斜角、方向が変化した場合も、前記試料
４の同一の位置に前記一次電子ビーム３を照射でき、前
記試料４の異なる方向からの試料像が得られる。
の同じ場所に於ける異なる方向からの試料像が必要とな
る為、予め前記一次電子ビーム３の傾斜角、偏向方向
と、前記試料４上での前記一次電子ビーム３の入射位置
を測定しておく。該一次電子ビーム３を異なる方向で同
じ角度に傾斜させた時に、前記試料４上で必ず同じ場所
が観察できる様に、前記駆動制御部１６により前記試料
ステージ１５を観察方向、傾斜角に応じて移動させる。
前記試料ステージ１５を移動させることで、前記一次電
子ビーム３の傾斜角、方向が変化した場合も、前記試料
４の同一の位置に前記一次電子ビーム３を照射でき、前
記試料４の異なる方向からの試料像が得られる。
【００３４】前記演算部２１はこれらの像を再構成し
て、三次元試料像を得る。該三次元試料像は前記表示部
２２に表示、或はハードディスク等の外部記録装置（図
示せず）に記憶される。又、前記演算部２１は演算して
得られた三次元試料像に基づき、更に前記試料４上の２
点間の距離、深さ等を演算し測定する。
て、三次元試料像を得る。該三次元試料像は前記表示部
２２に表示、或はハードディスク等の外部記録装置（図
示せず）に記憶される。又、前記演算部２１は演算して
得られた三次元試料像に基づき、更に前記試料４上の２
点間の距離、深さ等を演算し測定する。
【００３５】尚、上記説明では便宜上、偏向器を２つに
限定し、且つ静電偏向器であるとしたが、使用する偏向
器は静電偏向器に限定されるものではない。磁界偏向コ
イルでも同様の電子光学系が構成可能であるし、静電磁
界複合対物レンズ１３の近傍に少なくとも１つ以上の静
電偏向器又は磁界偏向コイルを配置し、光軸２上に配置
された任意の数の静電偏向器又は磁界偏向コイルの強度
比を調整することによっても同様の電子光学系が構成で
きる。従って、本発明による電子光学系に於いて、使用
される偏向器の数及び種類について制限されるものでは
ない。
限定し、且つ静電偏向器であるとしたが、使用する偏向
器は静電偏向器に限定されるものではない。磁界偏向コ
イルでも同様の電子光学系が構成可能であるし、静電磁
界複合対物レンズ１３の近傍に少なくとも１つ以上の静
電偏向器又は磁界偏向コイルを配置し、光軸２上に配置
された任意の数の静電偏向器又は磁界偏向コイルの強度
比を調整することによっても同様の電子光学系が構成で
きる。従って、本発明による電子光学系に於いて、使用
される偏向器の数及び種類について制限されるものでは
ない。
【００３６】以上の様に、従来、試料ステージを傾斜さ
せずに傾斜観察を行うには、静電磁界複合対物レンズ１
３の近傍に複雑な補正場を構成する偏向器が必要であっ
たが、本発明によると、その様な複雑な補正場を必要と
しないで、傾斜した一次電子ビームの軸外収差が補正で
きることが可能であり、比較的簡易な構造で、傾斜観察
が可能な走査電子顕微鏡装置を提供できる。
せずに傾斜観察を行うには、静電磁界複合対物レンズ１
３の近傍に複雑な補正場を構成する偏向器が必要であっ
たが、本発明によると、その様な複雑な補正場を必要と
しないで、傾斜した一次電子ビームの軸外収差が補正で
きることが可能であり、比較的簡易な構造で、傾斜観察
が可能な走査電子顕微鏡装置を提供できる。
【００３７】更に、試料ステージが傾斜しない為、短時
間で傾斜観察を行うことができ、半導体の製造プロセス
に於いても、スループットを低下させることなく三次元
計測等が可能である。又一次電子ビームの傾斜角・方向
に応じて試料ステージを移動させる制御機構を合わせて
持っている為、視野移動なしで異なる方向からの試料像
を得ることが可能であり、これらの試料像を元に三次元
試料像を構成し計測等を行うことができる。
間で傾斜観察を行うことができ、半導体の製造プロセス
に於いても、スループットを低下させることなく三次元
計測等が可能である。又一次電子ビームの傾斜角・方向
に応じて試料ステージを移動させる制御機構を合わせて
持っている為、視野移動なしで異なる方向からの試料像
を得ることが可能であり、これらの試料像を元に三次元
試料像を構成し計測等を行うことができる。
【００３８】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、静電磁
界複合対物レンズを持つ走査電子顕微鏡装置に於いて、
一次電子線を傾斜して試料に入射させる為の、少なくと
も２つ以上の偏向手段を持ち、該偏向手段の１つを対物
レンズ近傍に配置させて、偏向場を発生させると同時に
軸外収差を補正する為の補正場として作用させることに
より、前記偏向手段で偏向された一次電子線の軸外収差
を補正する様にしたので、複雑な補正場を必要としない
で、傾斜した電子ビームの軸外収差が補正でき、比較的
簡易な構造で、傾斜観察が可能となる。
界複合対物レンズを持つ走査電子顕微鏡装置に於いて、
一次電子線を傾斜して試料に入射させる為の、少なくと
も２つ以上の偏向手段を持ち、該偏向手段の１つを対物
レンズ近傍に配置させて、偏向場を発生させると同時に
軸外収差を補正する為の補正場として作用させることに
より、前記偏向手段で偏向された一次電子線の軸外収差
を補正する様にしたので、複雑な補正場を必要としない
で、傾斜した電子ビームの軸外収差が補正でき、比較的
簡易な構造で、傾斜観察が可能となる。
【００３９】更に、試料ステージを傾斜させないでよい
ので、短時間で傾斜観察を行うことができ、半導体の製
造プロセスで使用された場合、スループットを低下させ
ることなく三次元計測等を可能とする。
ので、短時間で傾斜観察を行うことができ、半導体の製
造プロセスで使用された場合、スループットを低下させ
ることなく三次元計測等を可能とする。
【００４０】試料が設置される試料ステージと、該試料
ステージを移動させるステージ移動機構を具備し、前記
偏向手段で一次電子線を傾斜させると同時に、その偏向
量に応じて前記試料ステージを移動させ、一次電子線の
傾斜角度が異なる場合でも、常に試料上の同じ場所が観
察できる様にしたので、視野の移動なしで異なる方向か
らの試料像を得ることが可能であり、これらの試料像を
元に三次元試料像を構成し計測等を行うことができる等
の優れた効果を発揮する。
ステージを移動させるステージ移動機構を具備し、前記
偏向手段で一次電子線を傾斜させると同時に、その偏向
量に応じて前記試料ステージを移動させ、一次電子線の
傾斜角度が異なる場合でも、常に試料上の同じ場所が観
察できる様にしたので、視野の移動なしで異なる方向か
らの試料像を得ることが可能であり、これらの試料像を
元に三次元試料像を構成し計測等を行うことができる等
の優れた効果を発揮する。
【図１】本発明の実施の形態に係る走査電子顕微鏡装置
の電子光学系を示す骨子図である。
の電子光学系を示す骨子図である。
【図２】本発明の実施の形態を示す骨子図である。
【図３】本発明の実施の形態の作用説明図である。
【図４】従来例の説明図である。
【図５】他の従来例の説明図である。
１ 電子光学系
２ 光軸
３ 電子ビーム
４ 試料
５ 第１静電偏向器
１３ 静電磁界複合対物レンズ
１４ 第２静電偏向器
Claims (5)
- 【請求項１】 静電磁界複合対物レンズを持つ走査電子
顕微鏡装置に於いて、一次電子線を傾斜して試料に入射
させる為の、少なくとも２つ以上の偏向手段を持ち、該
偏向手段の１つを対物レンズ近傍に配置させて、偏向場
を発生させると同時に軸外収差を補正する為の補正場と
して作用させることにより、前記偏向手段で偏向された
一次電子線の軸外収差を補正する様にしたことを特徴と
する走査電子顕微鏡装置。 - 【請求項２】 一次電子線を傾斜させる偏向手段とし
て、静電偏向器、又は磁界偏向コイルのいずれかで構成
させる請求項１の走査電子顕微鏡装置。 - 【請求項３】 試料が設置される試料ステージと、該試
料ステージを移動させるステージ移動機構を具備し、前
記偏向手段で一次電子線を傾斜させると同時に、その偏
向量に応じて前記試料ステージを移動させ、一次電子線
の傾斜角度が異なる場合でも、常に試料上の同じ場所が
観察できる様にした請求項１の走査電子顕微鏡装置。 - 【請求項４】 前記偏向手段により、試料に異なる傾斜
角度で入射させた一次電子線による２枚以上の試料像を
取得して、該複数の試料像を演算処理することによっ
て、三次元試料像を得ることが可能である請求項１の走
査電子顕微鏡装置。 - 【請求項５】 前記合成して得られた１枚の三次元試料
像から、試料上の２点間の距離、深さ等の形状を測定す
る請求項１の走査電子顕微鏡装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369707A JP3953309B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 走査電子顕微鏡装置 |
| US10/306,596 US6717144B2 (en) | 2001-12-04 | 2002-11-27 | Scanning electron microscope system |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001369707A JP3953309B2 (ja) | 2001-12-04 | 2001-12-04 | 走査電子顕微鏡装置 |
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|---|---|
| JP2003168383A true JP2003168383A (ja) | 2003-06-13 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2007095576A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Horon:Kk | 荷電粒子線装置および荷電粒子線フォーカス制御方法 |
| US7223983B2 (en) | 2004-08-10 | 2007-05-29 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam column |
| US9093246B2 (en) | 2009-11-09 | 2015-07-28 | Carl Zeiss Microscopy Gmbh | SACP method and particle optical system for performing the method |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1679734B1 (en) * | 2004-12-30 | 2010-04-07 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Multiple lens assembly and charged particle beam device comprising the same |
| EP1883094B1 (en) * | 2006-07-24 | 2012-05-02 | ICT, Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Charged particle beam device and method for inspecting specimen |
| US7932495B2 (en) * | 2008-09-02 | 2011-04-26 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Fast wafer inspection system |
| JP6155137B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2017-06-28 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査型電子顕微鏡を用いた処理装置及び処理方法 |
| US9583306B2 (en) | 2014-12-09 | 2017-02-28 | Hermes Microvision Inc. | Swing objective lens |
| CN111272083B (zh) * | 2020-01-08 | 2021-02-26 | 北京理工大学 | 一种离轴抛物面镜离轴量的测量装置及测量方法 |
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|---|---|---|---|---|
| US5412210A (en) * | 1990-10-12 | 1995-05-02 | Hitachi, Ltd. | Scanning electron microscope and method for production of semiconductor device by using the same |
| DE69501533T2 (de) | 1994-03-18 | 1998-07-30 | Philips Electronics Nv | Partikel-optisches instrument mit einer ablenkeinheit für sekundärelektronen |
| JP3400608B2 (ja) | 1995-06-01 | 2003-04-28 | 株式会社日立製作所 | 走査電子顕微鏡 |
| JP3244620B2 (ja) | 1995-08-11 | 2002-01-07 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡 |
| JP3754186B2 (ja) | 1997-08-18 | 2006-03-08 | 株式会社トプコン | 電子線光学装置 |
| JPH1186770A (ja) | 1997-09-12 | 1999-03-30 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| WO1999034397A1 (en) | 1997-12-23 | 1999-07-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Sem provided with an electrostatic objective and an electrical scanning device |
| JP4236742B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2009-03-11 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡 |
| JP2000156192A (ja) | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Jeol Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| JP4846888B2 (ja) * | 1998-12-01 | 2011-12-28 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法 |
| US6252412B1 (en) * | 1999-01-08 | 2001-06-26 | Schlumberger Technologies, Inc. | Method of detecting defects in patterned substrates |
| JP2000268755A (ja) | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Fujitsu Ltd | 薄型静電偏向器及び走査型荷電粒子ビーム装置 |
| US6380546B1 (en) * | 2000-01-01 | 2002-04-30 | Applied Materials, Inc. | Focusing assembly and method for a charged particle beam column |
| JP3767341B2 (ja) * | 2000-07-21 | 2006-04-19 | 株式会社日立製作所 | 電子線を用いたパターン検査方法及びその装置 |
-
2001
- 2001-12-04 JP JP2001369707A patent/JP3953309B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2002
- 2002-11-27 US US10/306,596 patent/US6717144B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US7531799B2 (en) | 2004-08-10 | 2009-05-12 | Hitachi High-Technologies Corporation | Charged particle beam column |
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