JP2010530533A - 材料の定量分析の方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】材料上に電子ビームを衝突させる材料の定量分析の方法及び装置を説明する。この方法は、電子ビームとの相互作用による、材料の第一の領域から受け取った低損失電子(LLE)を検出し、対応するLLEデータを生成するステップを含む。この方法はさらに、電子ビームとの相互作用による、材料の第一の領域と重なる第二の領域から受け取ったX線を検出し、対応するX線データを生成し、LLEデータをX線データと一緒に分析して第一の領域の組成を表す組成データを生成するステップを含む。
【選択図】図9
Description
i)各層の組成データを定めるステップと、
ii)当該組成データを使用して各層に対する有効原子番号を計算するステップと、
iii)各層の少なくとも一つの電子ビーム位置からのX線放射を模擬X線データとしてシミュレートするステップと、
iv)各電子ビーム位置について低損失電子及びX線を検出するステップと、
v)検出されたX線データと模擬X線データを比較するステップと、
vi)検出されたLLEデータに基づいて有効原子番号を計算するステップと、
vii)ステップ(v)で計算された有効原子番号をステップ(ii)で計算された有効原子番号と比較するステップと、
viii)組成データを調整し、この調整された組成データを定められた組成データとして使用して、ステップ(i)乃至(vii)を各比較の結果の差が所定の閾値に達するまで反復するステップと、
をさらに含むことができる。
電子ビームを材料の試料上に衝突させるのに用いる電子ビーム発生器と、
電子ビームとの相互作用による、材料の第一の領域からの低損失電子を受け取り検出するように配置され、対応するLLE信号を生成する低損失電子(LLE)検出器と、
電子ビームとの相互作用による、材料の第一の領域と重なる第二の領域からのX線を受け取り検出するように配置され、対応するX線信号を生成するX線検出器と、
LLE信号を表すLLEデータを、X線信号を表すX線データとともに分析して第一の領域の組成を表す組成データを生成するように適合されたプロセッサと、
を備える。
次に、本発明による方法及び装置を使用するいくつかの実施例を添付の図面を参照しながら説明する。
本発明者は、同じ方法を用いて超高空間解像度LLE画像を低解像度X線スペクトル画像データと組み合わせることができることを理解した。従って、1000nmよりはるかに小さい空間解像度で組成の詳細を示す高空間解像度画像を得ることができる。上述の第一の実施例の文脈で説明した技術はこの第二の実施例を実施するのにも用いることができる。
a)後方散乱電子ではなくLLEを使用することにより、当技術分野で現在知られているものよりも典型的には一桁高い空間解像度がもたらされる。
b)後方散乱電子ではなくLLEを使用することにより、対象を計測し対象のサイズ又は基板についての補正を行うことを必要としない、微小対象の組成の研究を可能にする。
c)総変換電流の計測(後方散乱電子を計測する標準的方法)ではなく、個々の電子をそれらのエネルギーと関係なくカウントする検出器の可能な使用法により、オフセット及び利得変動の問題を回避し、理論的収率を、検出器のエネルギー変換機能の知識を用いずに予測することを可能にする。
d)LLEデータは小さな情報体積の詳細でない定量的分析情報を提示する。X線データは大きい情報体積の詳細な定量的元素情報を提示する。これら二つを組み合わせることにより、小さな情報体積からの定量的元素情報を与えることができ、従ってより小さい対象を分析することができる。このことは、例えば、重大な欠陥の寸法が100nmよりかなり小さい半導体欠陥の検査のため、並びに、膜厚及び対象の寸法が100nmよりかなり小さいナノテクノロジー用途のために、極めて重要である。
2:後方散乱電子(BE)
3:X線
10:粒子
11:基板
15:第一の領域
16:第二の領域
20:試料
21:電磁レンズ
22:矢印
23:電子分析器
24:制御システム
25:X線検出器
26:放射X線
300:電子顕微鏡チャンバ
Claims (26)
- 材料に電子ビームを衝突させる材料の定量分析の方法であって、
前記電子ビームとの相互作用による、前記材料の第一の領域から受け取った低損失電子(LLE)を検出して対応するLLEデータを生成し、
前記電子ビームとの相互作用による、前記材料の前記第一の領域と重なる第二の領域から受け取ったX線を検出して対応するX線データを生成し、
前記LLEデータと前記X線データを、前記第一の領域の組成を表す組成データを生成するように一緒に分析する、
ステップを含むことを特徴とする方法。 - 前記第一の領域は前記第二の領域内に含まれ、前記第二の領域より体積が実質的に小さいことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記低損失電子のエネルギーは、前記電子ビーム内の電子のエネルギーの少なくとも80%であることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 前記分析するステップは、前記LLEデータを処理して前記第一の領域内の元素を表す有効原子番号を得るステップを含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記有効原子番号は、参照表を使用して或いは理論的計算から取得されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 前記LLEデータに基づいて前記第一の領域の多くの可能な候補材料から候補材料を選択するステップをさらに含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記候補材料について、前記第一の領域のみから受け取ったものとして模擬X線データを計算するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記模擬X線データは、前記第一の領域と実質的に同じ厚さを有する、前記第一の領域の材料の膜のみが存在すると仮定して計算されることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記模擬X線データ及び前記X線データは、前記第一の領域からの前記X線データに対するどの元素の寄与が、前記X線データ内で検出可能であるかを判定するように比較されることを特徴とする、請求項7または請求項8に記載の方法。
- 前記方法を多くの異なる選択された候補材料に対して繰り返し、対応する組成データを有する候補材料の組を形成するステップをさらに含み、
ある特定の候補材料に関して、一つ又はそれ以上の元素の寄与が検出されるはずであるが、X線データ内に存在しない場合には、前記特定の候補材料は前記組には含められない、
ことを特徴とする、請求項9に記載の方法。 - 前記X線データを分析して前記第二の領域内に存在する元素を識別し、前記LLEデータに基づいて前記第一の領域に対する、各々複数の元素からなる複数の候補材料を選択し、前記X線データと前記候補材料とから識別された共通の元素を比較し、前記比較により候補材料をランク付けするステップをさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記低損失電子を前記検出するステップは、パルスカウンティング法を用いて実行されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記方法は走査型電子顕微鏡内で実行されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記電子ビームと前記材料の間の相対的移動を引き起こして多くの異なる位置からのLLEデータ及びX線データを取得し、それぞれの前記位置において前記方法を実行するステップをさらに含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記異なる位置は視野を集合的に形成するよう配置され、前記方法は各位置の組成データを表す画像データを形成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項14に記載の方法。
- 各位置に対して、低損失電子ではない電子から付加的な後方散乱電子データを取得し、前記後方散乱電子データを処理して更に別の組成情報を取得し、前記更に別の組成情報を前記画像データと組み合せて高解像度の画像データを生成するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項15に記載の方法。
- 前記材料は複数の層を含み、前記入射電子ビームは前記層の表面に対して近似的に平行に配置されることを特徴とする、請求項14から請求項16までのいずれかに記載の方法。
- i)各層の組成データを定め、
ii)前記組成データを用いて各層の有効原子番号を計算し、
iii)前記X線放射を、各層の少なくとも一つの電子ビーム位置からの模擬X線データとしてシミュレートし、
iv)各電子ビーム位置に対する前記低損失電子及びX線を検出し、
v)前記検出されたX線データと前記模擬X線データを比較し、
vi)前記検出されたLLEデータに基づいて有効原子番号を計算し、
vii)ステップ(v)における前記計算された有効原子番号をステップ(ii)における前記計算された有効原子番号と比較し、
viii)前記組成データを調整し、該調整された組成データを前記定められた組成データとして使用して、各比較の結果の差が所定の閾値に達するまでステップ(i)からステップ(vii)までを繰り返す、
ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項17に記載の方法。 - 前記比較の結果の数値的尺度として性能指数が定義されることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 前記材料は複数の層を含み、前記入射電子ビームは前記複数の層の第一の層に入射するように、前記層に対して近似的に垂直に配置されることを特徴とする、請求項14から請求項16までのいずれかに記載の方法。
- 前記方法は前記第一の層の組成を取得するのに使用されることを特徴とする、請求項20に記載の方法。
- 前記組成データは、前記第一の領域の前記元素組成データと前記第一の領域内の前記元素の相対量とを含むことを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 前記第一の領域は、少なくとも一つの1000nm未満の寸法を有することを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の方法。
- 材料の定量分析を実施するための装置であって、
電子ビームを前記材料の試料の上に衝突させるのに用いる電子ビーム発生器と、
前記電子ビームとの相互作用による、前記材料の第一の領域からの低損失電子(LLE)を受け取って検出するように配置され、対応するLLE信号を生成する低損失電子検出器と、
前記電子ビームとの相互作用による、前記材料の前記第一の領域と重なる第二の領域からのX線を受け取って検出するように配置され、対応するX線信号を生成するX線検出器と、
前記LLE信号を表すLLEデータを、前記X線信号を表すX線データと一緒に分析して、前記第一の領域の組成を表す組成データを生成するように、適合されたプロセッサと、
を備えることを特徴とする装置。 - 前記装置は電子顕微鏡を含むことを特徴とする、請求項24に記載の装置。
- 前記低損失電子検出器は使用中パルスモードで操作されることを特徴とする、請求項24又は請求項25に記載の装置。
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