JP2005063983A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
本発明は、一次電子ビームの走査中心が中心軸から外れるに従って、増大する軸外収差によって分解能が低下することを防止するためのものである。
【解決手段】
そのために本発明では上下二段の偏向器のうち下段の偏向器を多極子の静電偏向電極で構成し、且つ当該静電偏向電極を実行的な対物レンズのレンズ主面に配置した。
【効果】
これによりイメージシフトによる移動量が大きい場合にも分解能および寸法測定精度が高い。従って、大面積ウェハかつ超微細化された半導体素子のプロセスにおいて、高精度かつ高スループットの検査が可能となる。
【選択図】図1
Description
(数2)
VIS=K2IIS
ここで、K2 は偏向感度の換算係数である。ただし、上の磁界偏向器20の磁界の方向と下の静電偏向器30の電界の方向はおおよそ90度ずれている。対物レンズ10に前磁場がある場合にはこの角度は90度からずれてくるが、予め数値シミュレーションや実験から求めておくことができる。
FE1と磁界FB1を重畳して偏向力を打ち消す、所謂、移動対物レンズを示している。FB0+FB1=0,FE0+FE1=0と独立して偏向力が打ち消されるので軸外収差の発生が最小に抑えられる。一方、(3)は偏向電界の重畳だけで偏向力を打ち消す方式である。一次電子に対しては、FB0+FE2=0,FE0+FE1と打ち消されるが、二次電子に対しては、飛行方向が逆転するため、磁界による偏向力も逆転する。概ね、
FB0+FE2=2×FB0,FE0+FE1=0となって比較的大きな偏向力が残る。
(4)は偏向磁界の重畳だけで偏向力を打ち消す方式である。一次電子に対しては、FB0+FB1=0,FE0+FB2=0と打ち消されるが、二次電子に対しては飛行方向が逆転するため磁界による偏向力も逆転する。概ね、FB0+FE2=0,FE0+FB2=2×FE0となって比較的小さな偏向力が残る。以上のことから、一次電子の軸外収差の除去と二次電子の偏向を両立するためには(3)の偏向電界の重畳が有利であることが判る。
13の表面電界を調整することができる。これは、絶縁物試料の観察において、帯電や表面電位の調整に有効である。また、レーザ光線を用いた試料の高さ検出手段を備える場合にも、以下のように本偏向器30を容易に取り付けることができる。すなわち、レーザ発光素子51がレーザ光線52を試料13に対して斜めに照射すると、試料13で反射されてポジションセンサ53で検出されるレーザ光線52の位置は試料13の高さに応じて変化する。そこで、ポジションセンサ53を用いて反射レーザ光線の位置変化を測定することにより、試料13の高さ変化を測定する。照射及び反射のレーザ光線52が八極子偏向電極30の絶縁スリットを透過するように配置することは、八極子偏向電極30の構造からして容易であることが分かる。
30…八極子偏向電極、31〜38…イメージシフト偏向電極、39…シールド電極、
40…偏向制御電源、49…偏向制御電源のオフセット電源、51…レーザ発光素子、
52…レーザ光線、53…ポジションセンサ。
Claims (11)
- 電子源と、
当該電子源から放出される一次電子ビームの試料に対する照射位置を移動する二段の偏向器から構成される偏向器と、前記一次電子ビームを収束する対物レンズを有する走査電子顕微鏡において、
前記対物レンズは前記試料に向かってレンズギャップが開放され、前記二段の偏向器の内、前記試料側に配置される偏向器は、前記試料と対物レンズとの間に配置され、複数の電極によって構成されると共に、当該複数の電極は、前記偏向器の内、上段の偏向器によって、前記対物レンズの軸外に前記一次電子線が偏向された場合に、前記対物レンズの磁界によってもたらされる収差を打ち消す方向に、前記一次電子線を偏向することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1において、
前記下段に配置される偏向器は、前記対物レンズが発生する磁界による前記一次電子線の軸ずれを抑制するような電界を発生することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1において、
前記偏向器は、前記一次電子線を試料上で走査する走査偏向器を兼ねることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1において、
前記偏向器は、八極子偏向器であることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項4において、
前記八極子偏向器は、絶縁性の基板に前記一次電子ビームの通過開口と、当該通過開口より放射状に切られた絶縁スリットを有し、前記通過開口の周囲は導電性であることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項5において、
前記絶縁性の基板は、前記一次電子線の通過開口周囲に円筒状の導電部を備え、前記対物レンズの一次電子ビーム通過口内に挿入されることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1において、
前記試料から発生した二次信号を検出する二次信号検出器を備え、当該二次信号検出器は、前記試料に対する一次電子ビームの照射に起因して発生する高加速の電子を二次電子に変換する二次電子変換電極を含むことを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項1において、
前記試料に対する一次電子ビームの照射に起因して放出される電子の衝突によって、二次電子を発生する変換電極と、当該変換電極から発生する二次電子を前記一次電子ビームの軸外に偏向して検出する二次電子検出器を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 請求項8において、
前記変換電極は、特定の一部に前記電子が衝突した際に前記二次電子を発生するように構成されていることを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 電子源と、電子源から発生した一次電子ビームを収束する対物レンズと、前記一次電子ビームを試料上に走査する走査偏向手段と、前記走査中心を移動するイメージシフト偏向手段と、一次電子ビームの照射により試料から発生する二次信号を検出する二次信号検出器と、レーザ光線による試料の高さ検出手段を含み、試料の二次元走査像を得る走査電子顕微鏡において、
該イメージシフト偏向手段は多極子の静電偏向電極より構成され、該レーザ光線は該多極子間の絶縁スリット部を透過することを特徴とする走査電子顕微鏡。 - 電子源と、当該電子源から放出される一次電子ビームの試料に対する照射位置を移動する二段の偏向器から構成されるイメージシフト偏向器と、前記一次電子ビームを収束する対物レンズを有する走査電子顕微鏡において、
前記イメージシフト偏向器の偏向位置を設定する設定手段と、当該設定手段によって設定される偏向位置が、前記イメージシフト偏向器の偏向範囲中心を含む特定領域に位置づけられた際に、その設定を阻止、或いは警告を発生する手段を備えたことを特徴とする走査電子顕微鏡。
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