JP2004327302A - 電子顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中空部6を有する絶縁性筒体2と、試料に対して微小間隙を隔てて対向される端面に形成され試料と等電位とされる電圧印加用電極膜3と、他方の端面に形成され接地される接地用電極膜4と、中空部6の内面に形成され電圧印加用電極膜3と接地用電極膜4との間を接続する抵抗膜11を備えて構成される電極リング1が照射ヘッド50の試料20との対向面側に配設され、電極リング1と試料との間の間隙は局所的に真空雰囲気とされる。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料側を大気圧下においたままの状態で試料の観察が可能な電子顕微鏡に関し、更に詳しくは、絶縁性筒体に各種電極膜や抵抗膜を形成してなる電極リングを用いて深い孔底から放出される2次電子の引き上げ効率を高めた電子顕微鏡に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日、半導体デバイスの高集積化、微細化が進んでいる。それに伴い、半導体デバイスの動作解析、故障解析の手段として従来の光学顕微鏡の分解能では観察が困難になってきている。そこで、光学方式に代わり走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)による解析方法が有効な手段として注目されている。例えば特許文献1参照。
【0003】
【特許文献1】
特公平6−78897号公報
【0004】
走査型電子顕微鏡では、極めて細い電子ビームを用いるため凹凸の激しい試料表面であってもほぼ全面に焦点が合い、臨場感にあふれたミクロの世界が観察できる。走査型電子顕微鏡の分解能は電子ビームのスポット径によって決まるが、半導体デバイスの微細化に伴って分解能だけでなく、特にコンタクトホールなどのアスペクト比の大きな孔底の観察能力の向上が要求されてきている。
【0005】
従来より、図14に示すリターディング法により、電子ビームの照射源での加速電圧を高くして収差を小さくし分解能を向上させると共に、試料20に負の電圧を印加してコンタクトホール21の深い孔底などからの2次電子の放出軌跡a’を引き上げる工夫は行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、今後更に半導体デバイスの微細化が進みコンタクトホールが高アスペクト比になると、上記リターディング法であっても孔底の観察は困難になってくると考えられる。2次電子のエネルギーは非常に小さいので、アスペクト比の大きなコンタクトホールでは底部から放出されるほとんどの2次電子がコンタクトホールから出る前に側壁部に衝突してエネルギーを失ってしまい検出されなくなる。
【0007】
また、電子ビームが気体分子との衝突により散乱してしまうのを防止するため、真空雰囲気中にて検査を行う必要があり装置が大型となったり、真空排気待ち時間などによる検査のTAT(turn around time)を短縮するため、真空予備室を設けるのが一般的であった。
【0008】
例えば、1m×1mサイズの大型フラットパネルディスプレイの基板を検査する場合、これを支持してX−Y方向に移動させるステージの稼働範囲としては少なくとも2m四方のスペースを必要とし、このスペース全体を高真空に維持することは現実的ではなく、そのためフラットパネルディスプレイの基板を走査型電子顕微鏡で検査する場合には、基板を所望のサイズに切って破壊検査しているのが現状である。
【0009】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、試料側を真空雰囲気中におくことなく電子ビームによる試料の観察が行え、また、試料より放出される2次電子の引き上げ効率を高めた電子顕微鏡を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するにあたり、本発明の電子顕微鏡は、電子ビームの照射源を収容した真空容器と連結された照射ヘッドの電子ビーム出射孔の周囲に、排気手段に接続されるリング状の吸引溝が試料との対向面に開口して形成され、更に照射ヘッド内部の電子ビームの通過経路に電極リングが配設され、その電極リングは、中空部を有する絶縁性筒体と、この絶縁性筒体の2つの端面のうち試料に対して微小間隙を隔てて対向される一方の端面に形成され試料と等電位とされる電圧印加用電極膜と、絶縁性筒体の他方の端面に形成され接地される接地用電極膜と、中空部の内面に形成され電圧印加用電極膜と接地用電極膜との間を接続する抵抗膜とを備えていることを特徴としている。
【0011】
照射ヘッドと試料との間の間隙を非常に狭くしたうえで、上記吸引溝より気体の吸引動作を行うと、出射孔と試料との間の、電子ビーム(2次電子も含む)が通過する部分を局所的に真空雰囲気とすることができる。すなわち、照射ヘッドと試料とを非接触とした状態で、電子ビームの通過経路を外部から気密に遮断された状態とすることができ、電子ビームが気体分子と衝突して散乱してしまうのを防げる。
【0012】
これにより、試料やこれを支持する支持手段も含めた電子顕微鏡全体を真空雰囲気中に配設する必要はなく、真空予備室も設ける必要はない。この結果、真空排気による待ち時間を短縮することができ、さらに試料が大型基板であっても非破壊で検査することが可能になる。
【0013】
また、電子ビームは電極リングの絶縁性筒体の中空部を通って試料に対して照射される。このとき、中空部内面に形成された抵抗膜上には電圧印加用電極膜から接地用電極膜にかけてゆるやかな電位分布が生じている。このため、中空部内を通過して試料上に照射される電子ビームのレンズ収差を小さくすることができる。
【0014】
また、試料から放出される2次電子はその中空部を通って2次電子検出器へと至る。このとき、試料と対向される電極リングの端面に形成された電圧印加用電極膜は試料と等電位とされているので、試料とこれに対向する電極リング端面との間には、試料より放出された2次電子の加速を妨げるような電界が生じていない。この結果、2次電子の放出軌跡を引き上げることができ、深い孔底からの2次電子も効率よく検出できる。
【0015】
また、電極リングにおいて、試料と対向される端面に凹部を形成し、この凹部に電圧印加用電極膜をその膜厚を凹部の深さより小さくして形成する構成とすれば、試料と電圧印加用電極膜との接触を回避できる。これにより、試料と電圧印加用電極膜とがショートすることにより試料に電流が流れて、試料が電気的に破壊されるのを防ぐことができる。特に、試料が集積回路を形成した半導体ウェーハである場合に有効である。
【0016】
また、抵抗膜を軸対称になるように中空部の内面に形成すれば、その抵抗膜に電流が流れて磁界が生じても、対向する箇所に流れる電流による磁界どうしが打ち消し合って、中空部内に磁界が形成されない。これにより、中空部を通過する電子ビームや2次電子への磁界の影響を回避できる。
【0017】
例えば、円柱を抜き取った空間として中空部を形成し、その中空部内面に周方向に沿って軸対称に間欠的に抵抗膜を形成する形態や、周方向に沿って連続的に形成する形態が挙げられる。連続的に形成すれば、高精度なマスクの位置合わせを必要とせずに簡単に軸対称な抵抗膜が得られる。
【0018】
また、絶縁性筒体の側面に、電圧印加用電極膜と接続する電圧印加電極引出部と、接地用電極膜と接続する接地電極引出部を形成すれば、端面側に十分な空間がない場合(例えば、電圧印加用電極膜を形成した端面と試料との間の間隙が非常に狭い場合など)でも、容易に各電極膜と外部との接続を行える。
【0019】
また、本発明の電子顕微鏡において、照射ヘッドは、電子ビームの照射方向に沿って伸縮自在な結合手段によって真空容器と連結されており、その照射ヘッドの吸引溝の周囲に、圧縮気体供給手段に接続されるリング状の気体噴出溝が試料との対向面に開口して形成されていることを特徴としている。
【0020】
結合手段は、例えば蛇腹状、あるいはゴム状に形成され伸縮自在であり、気体噴出溝から噴出される圧縮気体によって照射ヘッドは試料に対して浮上しながら試料表面の微小凹凸にも追従させて電子ビームの照射を行うことができる。これにより、高解像度で試料の検査を行うことができる。
【0021】
また、気体噴出溝の開口に通気パッドを嵌め込んだ構成とすれば、圧縮気体が1箇所に集中して偏って噴出されることなく安定して噴出を行える。これにより、照射ヘッドと試料との間隔を安定して所望の間隔に保持できる。
【0022】
また、電極リングの外周側面に段部を形成し、その段部を出射孔の縁部に当接させて電極リングを出射孔に嵌め込むようにすれば、その段部を利用して電極リングの正確な位置決めを行える。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一例としての実施の形態について図面を参照して説明する。
【0024】
図1は、本実施の形態に係る電子顕微鏡40の概略構成図を示す。
【0025】
電子顕微鏡40は、大別して、真空容器41と、この真空容器41に対して上下動自在に連結された照射ヘッド50から構成される。照射ヘッド50に対向して、試料20の支持手段51が配設され、この支持手段51はX−Yステージ52によって平面方向に移動自在とされている。
【0026】
支持手段51は例えば真空チャックあるいは静電チャックである。試料20上のある領域の検査(電子ビーム照射)が終わると、X−Yステージ52が水平方向に移動されて他の領域の検査が行われる。
【0027】
真空容器1内には、電子ビームの照射源である電子銃42と、これより放出される電子ビームを収束するコンデンサ電子レンズ43と、電子ビーム変調手段44と、中央に開口を有する電子ビーム絞り板45と、電子ビーム偏向手段46と、2次電子検出器47と、電子ビーム走査手段48と、対物レンズ23が配設されている。
【0028】
電子ビーム変調手段44は、例えば相対向する偏向電極板からなり、これら間に所要の電圧を印加することによって電子ビームを偏向して、電子ビーム絞り板45の開口を透過する電子ビームの変調を行う。
【0029】
電子ビーム偏向手段46は試料20から放出される2次電子を2次電子検出器47へと導く。電子ビーム走査手段48は電子ビームをラスター走査する。
【0030】
その他、図示しないが真空容器41は排気手段に接続され、真空容器41内を真空引き可能となっている。
【0031】
次に照射ヘッド50について図2及び図3を参照して説明する。図3は照射ヘッド50において、試料20と対向される下面側の平面図を示す。
【0032】
照射ヘッド50は例えばセラミック材料からなる円柱状のブロック体であり、その中心には電子ビームの通過経路となる貫通孔63が軸方向に沿って形成され、この貫通孔63と連通して、試料20との対向面には電子ビームの出射孔56が形成されている。
【0033】
出射孔56の周囲には、リング状の吸引溝57が出射孔56と同心的に、試料20との対向面に開口して形成されている。更に、吸引溝57の周囲には、リング状の吸引溝58が出射孔56と同心的に、試料20との対向面に開口して形成されている。
【0034】
また、吸引溝58の周囲には、リング状の気体噴出溝59が出射孔56と同心的に、試料20との対向面に開口して形成されている。気体噴出溝59は圧縮気体供給手段55と接続される。また、気体噴出溝59の開口には、例えば多孔質材料からなるリング状の通気パッド60が嵌め込まれる。
【0035】
照射ヘッド50は結合手段49によって真空容器41と連結されている。結合手段50は、例えばゴム材料からなる蛇腹状の部材であり、電子ビームの照射方向(照射源42と試料20とを結ぶ方向)に沿って伸縮自在に構成される。この結合手段50が伸縮することによって照射ヘッド50は試料20との距離を変動自在とできる。また、結合手段50は、真空容器41から照射ヘッド50の貫通孔63へと至る電子ビームの通過経路をリング状に囲むようにして構成され、その電子ビームの通過経路と外部とを気密に遮断している。
【0036】
真空容器41内及び照射ヘッド50内の電子ビーム通過経路は、図示しない例えばクライオポンプ、ターボ分子ポンプ、イオンスパッタポンプなどの高真空ポンプによって真空排気される。
【0037】
上述した吸引溝57、58にもそれぞれ排気手段として真空ポンプ53、54が接続され、真空排気される。中心側、すなわち電子ビームの出射孔56に近い吸引溝57ほど高い真空度となるように排気される。
【0038】
次に、出射孔56に嵌め込まれる電極リング1について説明する。
【0039】
図5は本実施の形態に係る電極リング1の一方の端面の平面図を示す。図6は図5における[6]−[6]線方向の断面図を示す。図7は図5における[7]−[7]線方向の側面図を示す。図8は電極リング1の他方の端面の平面図を示す。図9は図8における[9]−[9]線方向の側面図を示す。図10は図8における[10]−[10]線方向の側面図を示す。
【0040】
電極リング1は、絶縁性筒体2の一方の端面に電圧印加用電極膜3が、他方の端面に接地用電極膜4が、中空部6に抵抗膜11が形成されてなる。
【0041】
絶縁性筒体2は、接地用電極膜4が形成される端面側にフランジ部5を有する略円筒形状を呈している。また、絶縁性筒体2の側面は部分的に切り欠かれて平面部12a、12bが形成され、この平面部12a、12bに後述する電圧印加電極引出部9と接地電極引出部10が、上記切欠きによって径外方に突出するように残された突出部8を挟んで隣り合って形成される。
【0042】
絶縁性筒体2において、電圧印加用電極膜3が形成される端面側には凹部7が形成されている。凹部7は中空部6と同心的なリング状部分と、このリング状部分と一体的に接続され電圧印加電極引出部9が形成される平面部12aへと向かって径外方に延在する延在部とからなる(図5参照)。凹部7の深さは例えば100μmほどである。
【0043】
絶縁性筒体2の中空部6は真円の直径を内径とし軸方向に関してその内径は一定である。したがって中空部6の内面は軸対称な曲面となっている。
【0044】
絶縁性筒体2は例えばアルミナなどのセラミック材料からなるが、これに限らず非磁性且つ絶縁性の材料を用いることができる。
【0045】
凹部7の底面には電圧印加用電極膜3が形成されている。電圧印加用電極膜3は中空部6と同心的なリング状部分と、このリング状部分と一体的に接続され上記凹部7の延在部を被覆する部分とからなる。電圧印加用電極膜3は例えばチタン材料からなるが、その他の金属材料を用いてもよい。チタン材料を用いれば、腐食に強い、耐久性に富む、絶縁性筒体2を構成するセラミック材料との密着性がよい、スパッタリングによる膜厚ばらつきが小さいなどの利点が得られる。なお、密着性を高めるために絶縁性筒体2との間にTiN膜を介在させてもよい。
【0046】
電圧印加用電極膜3が形成される側の端面は、後述するように電極リング1が電子顕微鏡に組み込まれた際に試料と微小間隙を隔てて対向される端面である。そして、凹部7の深さ約100μmに対して電圧印加用電極膜3の膜厚は約1μmであり、電圧印加用電極膜3は凹部7内に収まっている。このような構成のため、凹部7の外周側に位置する絶縁性筒体2の端面縁部が試料と接触することはあっても、凹部7内の電圧印加用電極膜3は試料との接触が回避され、試料と電圧印加用電極膜3がショートして試料に電流が流れ試料を電気的に破壊してしまうことを防止できる。
【0047】
絶縁性筒体2の他方の端面には接地用電極膜4が形成されている(図8参照)。接地用電極膜4は中空部6と同心的なリング状部分と、このリング状部分と一体的に接続され接地電極引出部10が形成される平面部12bへと向かって径外方に延在する部分とからなる。接地用電極膜4は電圧印加用電極膜3と同様に例えばチタン材料からなるが、その他の金属材料を用いてもよい。また、接地用電極膜4の膜厚は約1μmである。
【0048】
絶縁性筒体2の軸方向に関して、電圧印加用電極膜3と接地用電極膜4との間隔L(図6参照)は例えば2mmとなっている。
【0049】
絶縁性筒体2の中空部6内面には全面にわたって抵抗膜11が形成されている。抵抗膜11は両端面に形成された電圧印加用電極膜3と接地用電極膜4とを接続して形成されている。抵抗膜11は、例えば電気抵抗値が約30MΩ〜100MΩのDLC(Diamond Like Carbon)材料からなる高抵抗膜であるが、DLCに限らず例えば炭化ケイ素(SiC)などを用いてもよい。また、電気抵抗値も構成材料の組成比などの制御により容易に所望の値にすることができる。抵抗膜11の膜厚は約1μmである。
【0050】
絶縁性筒体2の側面に形成された上記平面部12a、12bには、それぞれ電圧印加電極引出部9と接地電極引出部10が形成されている。電圧印加電極引出部9は電圧印加用電極膜3と同材料、同膜厚で形成され、電圧印加用電極膜3のリング状部分から延在する部分と接続される。接地電極引出部10は接地用電極膜4と同材料、同膜厚で形成され、接地用電極膜4のリング状部分から延在する部分と接続される。
【0051】
後述するように、電圧印加電極引出部9は外部電源と接続されて負電圧が印加され、接地電極引出部10は接地される。よって、電圧印加用電極膜3は電圧印加電極引出部9を介して負電圧が印加され、接地用電極膜4は接地電極引出部10を介して接地される。
【0052】
絶縁性筒体2の中空部6の内径は、電圧印加用電極膜3及び接地用電極膜4のリング状部分の内径と同じでL1とする。電圧印加用電極膜3及び接地用電極膜4のリング状部分の外径をL2とすると、中空部6が外部環境からのノイズの影響を受けないようにするためにL2はL1の2倍以上の寸法とすることが好ましい。例えば、L1が4mmならばL2は8mm以上とする。
【0053】
すなわち、電圧印加用電極膜3及び接地用電極膜4を、電子ビーム及び2次電子が通過する領域である中空部6に不所望の電界または磁界が形成されないようにするためのシールド材として機能させることになる。L2がL1の2倍以上であれば電圧印加用電極膜3及び接地用電極膜4は円形リング状でなくても構わない。
【0054】
次に、以上のように構成される電極リング1の製造方法について説明する。先ず、例えばアルミナ材料からなる絶縁性筒体2を準備する。このとき、絶縁性筒体2には予め上記凹部7や、電圧印加電極引出部9と接地電極引出部10形成のための平面部12a、12bを形成しておく。
【0055】
このような絶縁性筒体2の中空部6内面の全面に、例えばDLC材料からなる抵抗膜11がCVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。この後、例えばチタン材料からなる膜を、一方の端面側に形成された凹部7、他方の端面、及び平面部12a、12bの所定位置に例えばスパッタリング法により形成する。
【0056】
上述した電極リング1は、図11に示すように、対物レンズ23と試料20との間に配設される。対物レンズ23と試料20との間の間隙は例えば2mm〜3mmほどであり、その間隙に、電圧印加用電極膜3を形成した端面を試料20に対向させて、接地用電極膜4を形成した端面を対物レンズ23に対向させて、更に中空部6を、試料20へと照射される電子ビームの通過経路上に位置させて配設される。このとき、電圧印加用電極膜3を形成した端面と試料20との間の間隙は数十μm〜数百μmとされる。このため、電圧印加用電極膜3に接続される電線を試料20と電極リング端面との間の間隙から引き出すことは困難である。
【0057】
そこで、絶縁性筒体2の側面に形成した電圧印加電極引出部9に電線30aを例えば真空用導電性接着剤などで接合して外部に引き出して電源22に接続させる。接地用電極膜4についても同様に絶縁性筒体2の側面に形成した接地電極引出部10に電線30bが例えば真空用導電性接着剤などで接合され、この電線30bは接地される。また、試料20には電源22より負電圧が印加され、対物レンズ(静電レンズ)23は接地されている。
【0058】
上記電極リング1の更に詳細な取付構造について、図4を参照して説明する。電極リング1の絶縁性筒体2において、接地用電極膜4が形成された端面側にはフランジ部5が形成されている。したがって、そのフランジ部5から電圧印加用電極膜3が形成された端面側に向けて段部16が形成される。その段部16を、出射孔56の縁部に当接させて、電極リング1は位置決めされると共に試料20側への落下止めがなされる。
【0059】
この状態で、接地用電極膜4が形成された端面の上に載せられる押さえリング64及び出射孔56の外周側にねじ込まれるねじ65によって電極リング1は固定される。具体的には、ねじ65の頭部65aの下面を、押さえリング64の上面に当接させてねじ65をねじ込んで電極リング1を押さえ込む。押さえリング64は、接地用電極膜4の外径より大きな内径の貫通孔を有するリング状を呈している。ねじ65の締結を外せば、他の電極リングと容易に交換が可能である。
【0060】
電極リング1からの、上述した電線30a、30bの外部への引出しは、図2に示すように照射ヘッド50に差し込まれたブロック61に形成された貫通孔を通して行われる。
【0061】
ブロック61の貫通孔内で、電線30a、30bは互いに絶縁分離されて高真空用絶縁性接着剤で固定されている。この接着剤が貫通孔を封止することで、電子ビームの通過経路と外部とを気密に遮断し、真空リークを防いでいる。なお、電線30a、30bを別々の貫通孔を通して引出して互いのショートを防ぐようにしてもよい。
【0062】
また、ブロック61の差込口付近にはOリング62が配設されて電子ビームの通過経路からの真空リークを防いでいる。
【0063】
また、電極リング1の交換に対処するため、電線30a、30bにおいて例えば電子ビーム通過経路内の箇所をはんだ等により結合させて、このはんだを溶融させることで電線30a、30bと電極リング1とを切り離せるようにしている。あるいは、電線30a、30bの途中箇所をコネクタ接続によって着脱自在にしてもよい。
【0064】
次に、上記電極リング1及びこれを備えた電子顕微鏡40の作用について説明する。
【0065】
先ず、気体噴出溝59に圧縮気体供給手段55から圧縮気体が供給される。この気体は、例えば窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどである。後述するようにこの気体は電子ビーム通過経路に入り込むことはないが、仮に入り込んでしまっても、電子ビーム照射源である電子銃42の電子放出カソード材などを劣化させることがないよう不活性ガスを用いるのが好ましい。
【0066】
上記圧縮気体は通気パッド59から噴出される。この状態で、吸引溝57、58から吸引動作を行って、通気パッド59から噴出される正の気体圧力と、吸引溝57、58から吸引される負の気体圧力との差動によって、照射ヘッド50と試料20との間が所望の間隙(例えば数十μm〜数百μm)となるように照射ヘッド50は試料20から浮上される。
【0067】
すなわち、通気パッド59からの噴出気体は、まず、吸引溝58によってその多くが吸引され、さらに吸引溝57からも吸引される。そして、このとき、照射ヘッド50と試料20との間隙が微小であることから、その間隙の通気コンダクタンス極めて小さくされ、電子ビーム出射孔56への気体の漏れ込みはほとんど回避される。このようにして、試料20側を大気圧下においたまま、照射ヘッド50内の電子ビーム通過経路を高真空に維持でき、さらに出射孔56から試料20に至る経路においても高い真空下に維持できる。
【0068】
そして、照射ヘッド50内の真空度が所定の値まで上がった後、真空容器41内に設けたゲートバルブ(図示せず)を開けて照射源42からの電子ビームを出射孔56から試料20に対して照射する。
【0069】
本実施の形態では、例えば、図11に示すように、半導体ウェーハなどの試料20に形成されたコンタクトホール21を観察する場合を例にして考える。電子ビーム(図において実線の矢印で示す)が、対物レンズ23及び電極リング1の中空部6及び上記出射孔56を通過して試料20のコンタクトホール21に照射されると、その被照射部の表面から2次電子(図において1点鎖線の矢印で示す)が放出される。
【0070】
試料20には負電圧が印加されているため、2次電子は試料20から反発するようにして放出される。このとき、電極リング1において試料20と対向する端面側に形成された電圧印加用電極膜3にも負電圧が印加されて試料20と等電位とされているので、試料20とこれに対向する電極リング端面との間には、放出された2次電子の加速を妨げるような電界は発生していない。
【0071】
これにより、2次電子の放出軌跡a(図11において2点鎖線で示す)を、図14に示す従来の構成(対物レンズ23と試料20との間に上記電極リング1を介在させない構成)における放出軌跡a’に比べて引き上げることができる。この結果、コンタクトホール21底部からの2次電子をコンタクトホール21の側壁部に吸収されることなく放出させることができる。これは特に、半導体集積回路の微細化が進み高アスペクト比のコンタクトホールなどの底部を観察する場合に非常に有効となる。
【0072】
放出された2次電子は電極リング1の中空部6、及び対物レンズ23を通り、図1に示す2次電子検出器47に印加された正の電位に引かれてその2次電子検出器47表面に塗布された蛍光面に衝突して光に変換され、この光は光電子増倍管で増幅される。この信号はさらに増幅された後、表示装置に表示される。
【0073】
また、電極リング1の電圧印加用電極膜3に負電圧が印加されると、抵抗膜11には、電圧印加用電極膜3から接地用電極膜4にかけて図12に示すような電位分布が生じる。図12に示すように、電圧印加用電極膜3に近い位置に生じる電位−Vpをピークとして、接地用電極膜4に向けて徐々に電位が減少し電位0に近づく。上述のように、抵抗膜11は大きな抵抗値を有するので全体の電位分布の変化はゆるやかになる。
【0074】
図15は従来の代表的な円筒型静電レンズを用いた構成を示す。このような構成の静電レンズは、一般にアインツェルレンズと呼ばれており、3枚の円筒状の電極25、26、27から構成される。上下両端の電極25、27は接地され、中央の電極26は電源22に接続されて負電圧が印加される。電子ビームは電子銃またはクロスオーバ位置24からある開き角をもって出射され、電極25、26、27内の電界により収束されて試料20に対して照射される。
【0075】
このように複数の円筒電極を用いた構成において、本実施の形態の電極リング1と同等の電圧を印加した場合についての軸方向の電位分布を図13に示す。すなわち、図16に示すように、2つの独立した円筒電極28、29のうち、試料20側に対向して配置される電極29に電源22より負電圧を印加し、他方の電極28を接地させた構成の場合には、図13に示すように中心軸上の電位分布は負電圧が印加された電極29の近傍で大きく変化している。
【0076】
これに対して本実施の形態では、図12に示したように電極リング1における中空部6内面の軸方向の電位分布の変化をゆるやかにすることができる。電位分布の変化がゆるやかであるほどレンズ収差を小さくすることができる。この電位分布の変化は、抵抗膜11の厚さや電極リング1の高さなどを調整することで最適化が図れる。
【0077】
以上のことにより、本実施の形態の電極リング1によれば、コンタクトホール21の深い孔底などからの2次電子の放出軌跡を引き上げることができるばかりでなく、試料20に対して照射される電子ビームのレンズ収差の低減も図ることができる。
【0078】
なお、電圧印加用電極膜3から、中空部6内面の抵抗膜11を介して、接地された接地用電極膜4に向けて微小電流が流れるが、中空部6内面は軸対称に形成され、その内面全面に抵抗膜11が形成されているので、抵抗膜11の軸方向を流れる電流によって生じる磁界は対向する箇所に流れる電流によって生じる磁界と打ち消し合って、中空部6には磁界が発生しない。これにより、試料20に照射される電子ビームや試料20から放出される2次電子が中空部6内を通過する際に磁界の影響を受けることが回避できる。
【0079】
また、抵抗膜11を電流が流れるので電子ビームが抵抗膜11に照射されてしまった場合でも、抵抗膜11における帯電の問題を回避することができる。
【0080】
また、本実施の形態の電極リング1は、絶縁性筒体2に電圧印加用電極膜3と接地用電極膜4および抵抗膜11を被覆することにより得られ、図16に示す2つの独立した円筒電極28、29から構成される場合に比べ、電子顕微鏡への組み込みを簡単に行える。
【0081】
すなわち、複数の円筒電極28、29から構成される場合には、1つ1つの円筒電極の位置精度はもちろん互いの円筒電極どうしの位置精度についても精度良くして組み込む必要がある。
【0082】
本実施の形態では、径が軸方向に関して一定な絶縁性筒体2の中空部6を基準にして両端面それぞれにリング状に電圧印加用電極膜3と接地用電極膜4を形成することで、両電極膜3、4間の位置ずれを防ぐことができる。すなわち、電極リング1の組み込みの際には両電極膜3、4間の位置合わせを行う必要がない。
【0083】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0084】
絶縁性筒体2としてアルミナ材料を用いた例を示したが、これに限らず、加工精度がよくかつ真空中で使用可能な他のマシナブルセラミック材料などを用いてもよい。また、絶縁性筒体2は円筒状のものに限らず、四角筒状、多角筒状のものであってもよい。
【0085】
吸引溝57、58は2つに限らず、1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。気体噴出溝59についても2つ以上であってもよい。
【0086】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電子ビームの照射源を収容した真空容器と連結された照射ヘッドの電子ビーム出射孔の周囲に、排気手段に接続されるリング状の吸引溝が試料との対向面に開口して形成されているので、試料やこれを支持する支持手段も含めた電子顕微鏡全体を真空雰囲気中に配設しなくても気体分子による電子ビームの散乱を防いで高精度に試料の観察を行うことができる。
【0087】
更に、電子ビーム及び2次電子が通過可能な中空部を有する絶縁性筒体の2つの端面のうち試料に対して微小間隙を隔てて対向される一方の端面に試料と等電位とされる電圧印加用電極膜を形成し、他方の端面に接地される接地用電極膜を形成し、中空部の内面に電圧印加用電極膜と接地用電極膜との間を接続する抵抗膜を形成したので、試料へと照射される電子ビームのレンズ収差を損なうことなく、試料より放出される2次電子の放出軌跡を引き上げて、深い孔底などの観察能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る電子顕微鏡の概略図である。
【図2】図1における照射ヘッドの拡大断面図である。
【図3】同照射ヘッドの底面図である。
【図4】同照射ヘッドにおいて、出射孔に対する電極リングの取付構造を説明する拡大断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る電極リングにおいて、試料と対向される側の端面の平面図である。
【図6】図5における[6]−[6]線方向の断面図である。
【図7】図5における[7]−[7]線方向の側面図である。
【図8】同電極リングにおいて他方の端面の平面図である。
【図9】図8における[9]−[9]線方向の側面図である。
【図10】図8における[10]−[10]線方向の側面図である。
【図11】同電極リングの試料に対する配置関係及び各電極膜の電気的接続関係を示す模式図である。
【図12】同電極リングの中空部において軸方向の電位分布を示すグラフである。
【図13】図16で示す2つのリング状電極の軸方向の電位分布を示すグラフである。
【図14】従来のリターディング法を説明する模式図である。
【図15】従来のアインツェルン静電レンズの構造を示す模式図である。
【図16】従来の静電レンズ構造を示す模式図である。
【符号の説明】
1…電極リング、2…絶縁性筒体、3…電圧印加用電極膜、4…接地用電極膜、6…中空部、7…凹部、9…電圧印加電極引出部、10…接地電極引出部、11…抵抗膜、16…段部、20…試料、21…コンタクトホール、22…電源、23…対物レンズ、30a,30b…電線、40…電子顕微鏡、41…真空容器、42…照射源、47…2次電子検出器、49…結合手段、50…照射ヘッド、53,54…排気手段、55…圧縮気体供給手段、56…出射孔、57,58…吸引溝、59…気体噴出溝、60…通気パッド、63…電子ビーム通過経路。
Claims (4)
- 電子ビームの照射源を収容した真空容器と、
前記真空容器と連結され、前記電子ビームを試料に対して出射させる出射孔を前記試料との対向面に形成した照射ヘッドを備えた電子顕微鏡であって、
前記照射ヘッドの前記出射孔の周囲に、排気手段に接続されるリング状の吸引溝が前記試料との対向面に開口して形成され、
前記照射ヘッド内部の前記電子ビームの通過経路に電極リングが配設され、
前記電極リングは、
前記出射孔と連通し、前記試料に照射される前記電子ビーム及び前記試料から放出される2次電子が通過可能な中空部を有する絶縁性筒体と、
前記絶縁性筒体の2つの端面のうち前記試料に対して微小間隙を隔てて対向される一方の端面に形成された電圧印加用電極膜と、
前記絶縁性筒体の他方の端面に形成された接地用電極膜と、
前記中空部の内面に形成され前記電圧印加用電極膜と前記接地用電極膜との間を接続する抵抗膜とを備え、
前記電圧印加用電極膜は外部電源に接続されて前記試料と等電位とされ、前記接地用電極膜は接地される
ことを特徴とする電子顕微鏡。 - 前記照射ヘッドは、前記電子ビームの照射方向に沿って伸縮自在な結合手段によって前記真空容器と連結されており、
前記照射ヘッドの前記吸引溝の周囲に、圧縮気体供給手段に接続されるリング状の気体噴出溝が前記試料との対向面に開口して形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電子顕微鏡。 - 前記気体噴出溝の開口に通気パッドが嵌め込まれている
ことを特徴とする請求項2に記載の電子顕微鏡。 - 前記電極リングの外周側面には段部が形成され、前記段部を前記出射孔の縁部に当接させて前記電極リングは前記出射孔に嵌め込まれていることを特徴とする請求項1に記載の電子顕微鏡。
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Cited By (9)
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JP2007003352A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Sony Corp | ポリシリコン膜の結晶状態検査装置、これを用いたポリシリコン膜の結晶状態検査方法及び薄膜トランジスタの製造システム |
JP2007165210A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Topcon Corp | 荷電粒子ビーム装置 |
JP2007234583A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-09-13 | Toshiba Corp | 荷電ビーム装置および欠陥修正方法 |
JP2008235101A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Horiba Ltd | 荷電粒子線装置における帯電防止構造 |
WO2008123550A1 (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-16 | Hiraide Precision Co., Ltd. | ビーム加工装置およびビーム観察装置 |
JP2009540512A (ja) * | 2006-06-07 | 2009-11-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 小型の走査型電子顕微鏡 |
WO2013129196A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置及び荷電粒子線照射方法 |
US8598524B2 (en) | 2006-06-07 | 2013-12-03 | Fei Company | Slider bearing for use with an apparatus comprising a vacuum chamber |
WO2019189363A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 株式会社ニコン | 荷電粒子装置、計測システム、及び、荷電粒子ビームの照射方法 |
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Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007003352A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Sony Corp | ポリシリコン膜の結晶状態検査装置、これを用いたポリシリコン膜の結晶状態検査方法及び薄膜トランジスタの製造システム |
JP2007165210A (ja) * | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Topcon Corp | 荷電粒子ビーム装置 |
JP2007234583A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-09-13 | Toshiba Corp | 荷電ビーム装置および欠陥修正方法 |
JP4543047B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2010-09-15 | 株式会社東芝 | 荷電ビーム装置および欠陥修正方法 |
JP2009540512A (ja) * | 2006-06-07 | 2009-11-19 | エフ・イ−・アイ・カンパニー | 小型の走査型電子顕微鏡 |
US8309921B2 (en) | 2006-06-07 | 2012-11-13 | Fei Company | Compact scanning electron microscope |
US8598524B2 (en) | 2006-06-07 | 2013-12-03 | Fei Company | Slider bearing for use with an apparatus comprising a vacuum chamber |
US9025018B2 (en) | 2006-06-07 | 2015-05-05 | Fei Company | User interface for an electron microscope |
JP2008235101A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Horiba Ltd | 荷電粒子線装置における帯電防止構造 |
WO2008123550A1 (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-16 | Hiraide Precision Co., Ltd. | ビーム加工装置およびビーム観察装置 |
WO2013129196A1 (ja) * | 2012-02-27 | 2013-09-06 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置及び荷電粒子線照射方法 |
WO2019189363A1 (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 株式会社ニコン | 荷電粒子装置、計測システム、及び、荷電粒子ビームの照射方法 |
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