JP2911281B2 - 電子線装置およびその観察方法 - Google Patents
電子線装置およびその観察方法Info
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- JP2911281B2 JP2911281B2 JP3335981A JP33598191A JP2911281B2 JP 2911281 B2 JP2911281 B2 JP 2911281B2 JP 3335981 A JP3335981 A JP 3335981A JP 33598191 A JP33598191 A JP 33598191A JP 2911281 B2 JP2911281 B2 JP 2911281B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査型の電子線装置およ
びその観察方法に係り、特に、高アスペクト比のトレン
チやコンタクトホール等の凹部の底から発生する２次電
子を効率良く検出するのに好適な電子線装置およびその
観察方法に関するものである。
びその観察方法に係り、特に、高アスペクト比のトレン
チやコンタクトホール等の凹部の底から発生する２次電
子を効率良く検出するのに好適な電子線装置およびその
観察方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体集積回路技術の進歩に伴っ
て、回路素子が３次元方向に形成されるようになってお
り、例えば、試料表面にはコンタクトホール、容量性キ
ャパシタや素子間分離のための深い孔や溝（以下、コン
タクトホールで代表する）が形成されるようになってき
ている。
て、回路素子が３次元方向に形成されるようになってお
り、例えば、試料表面にはコンタクトホール、容量性キ
ャパシタや素子間分離のための深い孔や溝（以下、コン
タクトホールで代表する）が形成されるようになってき
ている。
【０００３】ところが、このようなコンタクトホール内
に電子線を照射してその底部を観察しようとすると、コ
ンタクトホールの底部から放出された２次電子の大部分
はコンタクトホールの側壁に衝突して捕捉されてしま
う。したがって、２次電子がコンタクトホールから脱出
することができず、２次電子検出器まで到達できないの
で、コンタクトホールの底部を観察することができない
という問題があった。
に電子線を照射してその底部を観察しようとすると、コ
ンタクトホールの底部から放出された２次電子の大部分
はコンタクトホールの側壁に衝突して捕捉されてしま
う。したがって、２次電子がコンタクトホールから脱出
することができず、２次電子検出器まで到達できないの
で、コンタクトホールの底部を観察することができない
という問題があった。
【０００４】このような問題点を解決するために、例え
ば特開昭６２−９７２４６号公報では、２次電子をコン
タクトホールから引き出すための電極を対物レンズと試
料表面との間に設ける技術が提案されている。
ば特開昭６２−９７２４６号公報では、２次電子をコン
タクトホールから引き出すための電極を対物レンズと試
料表面との間に設ける技術が提案されている。
【０００５】また、特開昭６３−２７４０４９号公報で
は、対物レンズの磁極内に設けた円筒形状の電極に正の
電圧を印加して２次電子を対物レンズの電子源側に導く
技術が提案されている。
は、対物レンズの磁極内に設けた円筒形状の電極に正の
電圧を印加して２次電子を対物レンズの電子源側に導く
技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】コンタクトホールの底
部から放出された２次電子をコンタクトホールの外へ引
き出すためには、特にコンタクトホール開口部近傍の試
料表面が正に帯電していることが望ましい。これは、試
料表面が負に帯電（以下、チャージアップと表現する場
合もある）していると、２次電子の上昇が試料表面の負
の電荷によって妨げられ、２次電子がコンタクトホール
から脱出できなくなるためである。
部から放出された２次電子をコンタクトホールの外へ引
き出すためには、特にコンタクトホール開口部近傍の試
料表面が正に帯電していることが望ましい。これは、試
料表面が負に帯電（以下、チャージアップと表現する場
合もある）していると、２次電子の上昇が試料表面の負
の電荷によって妨げられ、２次電子がコンタクトホール
から脱出できなくなるためである。
【０００７】このような試料表面のチャージアップ現象
は、コンタクトホール開口部近傍の試料表面に電子線が
照射され、これにより発生した反射電子や二次電子の一
部が引き上げられること無く試料表面にとどまったり、
あるいはコンタクトホール底部から引き上げられた２次
電子の一部が試料表面の正の電荷に引き寄せられて試料
表面にとどまることによって生じるものと考えられる。
は、コンタクトホール開口部近傍の試料表面に電子線が
照射され、これにより発生した反射電子や二次電子の一
部が引き上げられること無く試料表面にとどまったり、
あるいはコンタクトホール底部から引き上げられた２次
電子の一部が試料表面の正の電荷に引き寄せられて試料
表面にとどまることによって生じるものと考えられる。
【０００８】ところが、上記した従来技術では、試料表
面がチャージアップしてしまうことを防止するための手
段が何等講じられていなかったため、コンタクトホール
内の２次電子の脱出が試料表面の負の電荷によって妨げ
られ、２次電子を効率良く検出することができないとい
う問題があった。
面がチャージアップしてしまうことを防止するための手
段が何等講じられていなかったため、コンタクトホール
内の２次電子の脱出が試料表面の負の電荷によって妨げ
られ、２次電子を効率良く検出することができないとい
う問題があった。
【０００９】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決して、高アスペクト比を有するコンタクトホー
ルなどの凹部からの２次電子を効率良く検出し、コンタ
クトホール底部を高分解能で観察することの可能な電子
線装置およびその観察方法を提供することにある。
点を解決して、高アスペクト比を有するコンタクトホー
ルなどの凹部からの２次電子を効率良く検出し、コンタ
クトホール底部を高分解能で観察することの可能な電子
線装置およびその観察方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、試料上の観察領域で電子線スポッ
トを走査し、当該観察領域から２次的に発生する信号を
取り込んで観察像を得る電子線装置において、試料表面
に収束磁場を形成する対物レンズと、対物レンズの磁極
孔を貫通するように設けられた円筒状電極と、電子源側
に導かれた２次電子を検出する２次電子検出手段とを具
備した点に特徴がある。
ために、本発明では、試料上の観察領域で電子線スポッ
トを走査し、当該観察領域から２次的に発生する信号を
取り込んで観察像を得る電子線装置において、試料表面
に収束磁場を形成する対物レンズと、対物レンズの磁極
孔を貫通するように設けられた円筒状電極と、電子源側
に導かれた２次電子を検出する２次電子検出手段とを具
備した点に特徴がある。
【００１１】
【作用】上記した構成によれば、試料から放出された２
次電子は円筒状電極によって引き上げられ、試料表面に
発生した収束磁場によって軸上に収束される。収束され
た２次電子は円筒状電極の内部を通って対物レンズの電
子源側に導かれ、２次電子検出手段によって検出され
る。
次電子は円筒状電極によって引き上げられ、試料表面に
発生した収束磁場によって軸上に収束される。収束され
た２次電子は円筒状電極の内部を通って対物レンズの電
子源側に導かれ、２次電子検出手段によって検出され
る。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の一実施例である電子線測長装
置の対物レンズ２および２次電子検出器３０近傍の断面
図である。
置の対物レンズ２および２次電子検出器３０近傍の断面
図である。
【００１３】電子線６は対物レンズ２によって試料１２
上で収束される。対物レンズ２は、その漏れ出し磁場が
試料１２の表面で最大磁束密度を示すように、下磁極２
ｂの孔径が上磁極２ａの孔径よりも大きい下磁極開放形
となっている。このような対物レンズを用いれば、試料
１２をレンズ間隙の中に設置するインレンズ方式と同様
に短焦点レンズが得られ、球面収差係数や色収差係数が
著しく小さくなり、高分解能を得ることができる。
上で収束される。対物レンズ２は、その漏れ出し磁場が
試料１２の表面で最大磁束密度を示すように、下磁極２
ｂの孔径が上磁極２ａの孔径よりも大きい下磁極開放形
となっている。このような対物レンズを用いれば、試料
１２をレンズ間隙の中に設置するインレンズ方式と同様
に短焦点レンズが得られ、球面収差係数や色収差係数が
著しく小さくなり、高分解能を得ることができる。
【００１４】対物レンズ２の上磁極２ａには、その磁極
開口部の内側を貫通し、試料対向端にフランジ部７ｆを
有すると共に内部に電子線通過口を有する円筒形状の第
１電極７が絶縁膜２０を介して設置されている。
開口部の内側を貫通し、試料対向端にフランジ部７ｆを
有すると共に内部に電子線通過口を有する円筒形状の第
１電極７が絶縁膜２０を介して設置されている。
【００１５】第１電極７の上側開口部には、２次電子１
３を検出器３０側に引き出すためのグリッドメッシュ７
ａが張られている。グリッドメッシュ７ａの中央には、
電子線６の偏向通路を妨げないように開口部が設けられ
ている。この第１電極７は導入端子９を介して直流電源
１０に接続されている。
３を検出器３０側に引き出すためのグリッドメッシュ７
ａが張られている。グリッドメッシュ７ａの中央には、
電子線６の偏向通路を妨げないように開口部が設けられ
ている。この第１電極７は導入端子９を介して直流電源
１０に接続されている。
【００１６】第１電極７の上部には、リング状の第２電
極８が設置されており、第１電極７の場合と同様、その
下側開口部には、中央に開口部を有するグリッドメッシ
ュ８ａが張られている。この第２電極８は、導入端子９
を介して直流電源１１に接続されている。
極８が設置されており、第１電極７の場合と同様、その
下側開口部には、中央に開口部を有するグリッドメッシ
ュ８ａが張られている。この第２電極８は、導入端子９
を介して直流電源１１に接続されている。
【００１７】第２電極８の上部すなわち対物レンズ２の
電子源側には、アース電極３、シンチレータ４、および
ライトガイド５により構成された２次電子検出器３０が
設置されている。シンチレータ４には＋１０ｋＶの高電
圧が印加され、２次電子が加速されるようにしている。
電子源側には、アース電極３、シンチレータ４、および
ライトガイド５により構成された２次電子検出器３０が
設置されている。シンチレータ４には＋１０ｋＶの高電
圧が印加され、２次電子が加速されるようにしている。
【００１８】図２は、対物レンズ２および第１、第２電
極７、８の相互作用により、２次電子が対物レンズ２の
磁極開口部を通過して電子源側（検出器３０側）へ引き
出される様子を模式的に表した図であり、前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。
極７、８の相互作用により、２次電子が対物レンズ２の
磁極開口部を通過して電子源側（検出器３０側）へ引き
出される様子を模式的に表した図であり、前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。
【００１９】本実施例の対物レンズ２は、上記したよう
に、その漏れ出し磁場が試料の表面１２ａで最大磁束密
度を示すように下磁極開放形となっているので、観察領
域近傍には、図中点線で示したような磁界Ｂが発生し、
この磁界Ｂにより、試料面１２ａ付近を中心線とするレ
ンズ作用が生じる。
に、その漏れ出し磁場が試料の表面１２ａで最大磁束密
度を示すように下磁極開放形となっているので、観察領
域近傍には、図中点線で示したような磁界Ｂが発生し、
この磁界Ｂにより、試料面１２ａ付近を中心線とするレ
ンズ作用が生じる。
【００２０】このような構成において、試料１２に電子
線が照射され、コンタクトホール５０の開口部近傍の試
料表面から放出された２次電子は、第１電極７による電
界によって上方へ引き上げられる。このとき、本実施例
では、前記対物レンズ２によるレンズ作用によって２次
電子が中心軸Ｘ上に収束されるので、この２次電子が第
１電極７に引き込まれることなく上方へ引き上げられ
る。さらに、この２次電子は第１および第２電極７、８
による電界によって対物レンズの電子源側へ導かれる。
線が照射され、コンタクトホール５０の開口部近傍の試
料表面から放出された２次電子は、第１電極７による電
界によって上方へ引き上げられる。このとき、本実施例
では、前記対物レンズ２によるレンズ作用によって２次
電子が中心軸Ｘ上に収束されるので、この２次電子が第
１電極７に引き込まれることなく上方へ引き上げられ
る。さらに、この２次電子は第１および第２電極７、８
による電界によって対物レンズの電子源側へ導かれる。
【００２１】一方、コンタクトホール５０内では、前記
試料表面で最大磁束密度を示す磁界Ｂと第１電極７によ
る電界とが重畳され、コンタクトホール５０の底部５０
ａから放出された２次電子１３は、磁界Ｂにより収束さ
れると同時に第１電極７による電界に引き上げられてコ
ンタクトホール５０を脱出する。コンタクトホール外に
脱出した２次電子１３は、対物レンズ２によるレンズ作
用によって中心軸Ｘ上に収束されるので、試料表面の正
電荷に引き寄せられることなく、上方へ引き上げられ
る。
試料表面で最大磁束密度を示す磁界Ｂと第１電極７によ
る電界とが重畳され、コンタクトホール５０の底部５０
ａから放出された２次電子１３は、磁界Ｂにより収束さ
れると同時に第１電極７による電界に引き上げられてコ
ンタクトホール５０を脱出する。コンタクトホール外に
脱出した２次電子１３は、対物レンズ２によるレンズ作
用によって中心軸Ｘ上に収束されるので、試料表面の正
電荷に引き寄せられることなく、上方へ引き上げられ
る。
【００２２】この結果、試料１２から放出された２次電
子１３は、第１電極７の電子線通過口、グリッドメッシ
ュ７ａの開口部等を経て対物レンズ２の電子源側へ引き
上げられ、検出器３０に検出されるようになる。
子１３は、第１電極７の電子線通過口、グリッドメッシ
ュ７ａの開口部等を経て対物レンズ２の電子源側へ引き
上げられ、検出器３０に検出されるようになる。
【００２３】本実施例によれば、コンタクトホール５０
の開口部近傍から放出された２次電子、あるいはコンタ
クトホールの底部５０ａから発生してコンタクトホール
外へ脱出した２次電子は、対物レンズが試料面に発生す
る収束磁界により中心軸上へ収束されるので、第１電極
７に引き込まれたり試料表面の正電荷に捕らえられてし
まうことなく、対物レンズの電子源側に導かれる。した
がって、検出器３０では、２次電子を効率良く検出する
ことが可能になる。また、本実施例では特に下磁極開放
形の対物レンズを採用したので、焦点距離を長くするこ
となく、コンタクトホール内で磁界Ｂと電界とを重畳さ
せることができる。さらに、下磁極開放形の対物レンズ
を採用したことにより、大型試料（例えば、大型ウエ
ハ）においても、そのコンタクトホール内で磁界Ｂと電
界とを重畳させることができる。
の開口部近傍から放出された２次電子、あるいはコンタ
クトホールの底部５０ａから発生してコンタクトホール
外へ脱出した２次電子は、対物レンズが試料面に発生す
る収束磁界により中心軸上へ収束されるので、第１電極
７に引き込まれたり試料表面の正電荷に捕らえられてし
まうことなく、対物レンズの電子源側に導かれる。した
がって、検出器３０では、２次電子を効率良く検出する
ことが可能になる。また、本実施例では特に下磁極開放
形の対物レンズを採用したので、焦点距離を長くするこ
となく、コンタクトホール内で磁界Ｂと電界とを重畳さ
せることができる。さらに、下磁極開放形の対物レンズ
を採用したことにより、大型試料（例えば、大型ウエ
ハ）においても、そのコンタクトホール内で磁界Ｂと電
界とを重畳させることができる。
【００２４】さらに、２次電子が効率良く引き上げられ
ると試料表面のチャージアップが防止されるので、特
に、コンタクトホール５０の底部５０ａから放出される
２次電子１３を効率良く引き上げられるようになってコ
ンタクトホール底部の高分解能観察が可能になる。
ると試料表面のチャージアップが防止されるので、特
に、コンタクトホール５０の底部５０ａから放出される
２次電子１３を効率良く引き上げられるようになってコ
ンタクトホール底部の高分解能観察が可能になる。
【００２５】図３(a) は、本実施例の電子線測長装置が
測定対象としている試料の断面図である。シリコン基板
１２−１の主表面には二酸化シリコン膜１２−２が形成
され、その上にはレジスト膜１２−３が積層されてい
る。レジスト膜１２−３を塗付し、光または電子線で露
光して現像すると、レジスト部に露光パターンが形成さ
れる。さらに、エッチング処理を施すと二酸化シリコン
膜１２−２の不要部分がエッチングされ、シリコン基板
１２−１まで達するホール２０が形成される。同図(b)
は(a) のレジスト膜１２−３を除去した状態を示してい
る。
測定対象としている試料の断面図である。シリコン基板
１２−１の主表面には二酸化シリコン膜１２−２が形成
され、その上にはレジスト膜１２−３が積層されてい
る。レジスト膜１２−３を塗付し、光または電子線で露
光して現像すると、レジスト部に露光パターンが形成さ
れる。さらに、エッチング処理を施すと二酸化シリコン
膜１２−２の不要部分がエッチングされ、シリコン基板
１２−１まで達するホール２０が形成される。同図(b)
は(a) のレジスト膜１２−３を除去した状態を示してい
る。
【００２６】図４は、本実施例の電子線測長装置が測定
対象としている他の試料の断面図であり、前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。
対象としている他の試料の断面図であり、前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。
【００２７】図４の断面図は、シリコン基板上にシリコ
ン酸化膜１２−２を形成し、その上にアルミニウム薄膜
１２−４を蒸着して導体膜を作り、その上にレジスト材
１２−３を塗付して露光し、シリコン酸化膜１２−２ま
で達するコンタクトホールが形成された状態を示してい
る。
ン酸化膜１２−２を形成し、その上にアルミニウム薄膜
１２−４を蒸着して導体膜を作り、その上にレジスト材
１２−３を塗付して露光し、シリコン酸化膜１２−２ま
で達するコンタクトホールが形成された状態を示してい
る。
【００２８】このような導体および絶縁体による層構造
の試料に電子線６が照射されると、コンタクトホールの
底部から２次電子１３が発生する。この時、試料１２の
表面からも２次電子が発生するが、電子線６の入射電子
数より放出される２次電子の方が多い場合には試料表面
が正に帯電する。発明者等の実験結果によれば、試料表
面を正に帯電させる条件は、加速電圧を１ｋＶ以下とし
て電子線量を１０-11 Ａ以下にすることである。
の試料に電子線６が照射されると、コンタクトホールの
底部から２次電子１３が発生する。この時、試料１２の
表面からも２次電子が発生するが、電子線６の入射電子
数より放出される２次電子の方が多い場合には試料表面
が正に帯電する。発明者等の実験結果によれば、試料表
面を正に帯電させる条件は、加速電圧を１ｋＶ以下とし
て電子線量を１０-11 Ａ以下にすることである。
【００２９】なお、加速電圧を１ｋＶ以上にして、レジ
スト膜１２−３の表面を負に帯電させると、底５０ａか
らの２次電子はこの表面の負の電位に妨げられて脱出で
きず、全く検出できなくなることが実験的に確認されて
いる。
スト膜１２−３の表面を負に帯電させると、底５０ａか
らの２次電子はこの表面の負の電位に妨げられて脱出で
きず、全く検出できなくなることが実験的に確認されて
いる。
【００３０】本実施例によれば、レジスト膜１２−３あ
るいは二酸化シリコン膜１２−２の表面の帯電状態を正
に保つことができるので、コンタクトホール底部から発
生した２次電子１３を効率良く外部へ脱出させることが
できるようになる。
るいは二酸化シリコン膜１２−２の表面の帯電状態を正
に保つことができるので、コンタクトホール底部から発
生した２次電子１３を効率良く外部へ脱出させることが
できるようになる。
【００３１】なお、試料の表面が正に帯電していること
は、所望の観察領域を例えば５万倍程度に拡大して観察
した後、例えば５０００倍程度に倍率を下げて、当該所
望の観察領域を含む広い領域を観察すると、先に５万倍
で観察した領域が、その周辺よりも全体に暗くなってい
ることにより判断することができる。
は、所望の観察領域を例えば５万倍程度に拡大して観察
した後、例えば５０００倍程度に倍率を下げて、当該所
望の観察領域を含む広い領域を観察すると、先に５万倍
で観察した領域が、その周辺よりも全体に暗くなってい
ることにより判断することができる。
【００３２】その理由は、試料表面が正に帯電している
と、試料表面から放出された２次電子の多くが正の電位
に引っぱられ、２次電子の検出量が低下するためであ
る。
と、試料表面から放出された２次電子の多くが正の電位
に引っぱられ、２次電子の検出量が低下するためであ
る。
【００３３】所望の観察領域が、その周辺よりも暗くな
っているか否かは、オペレータがＣＲＴを参照して判断
したり、あるいは２次電子検出器３０による検出信号に
基づいて判断すれば良い。また、２次電子検出器３０に
よる検出信号に基づいて判断するのであれば、試料表面
が正に帯電しているか否かを、表示あるいは音等の適宜
の手段によりオペレータに告知するようにしても良い。
っているか否かは、オペレータがＣＲＴを参照して判断
したり、あるいは２次電子検出器３０による検出信号に
基づいて判断すれば良い。また、２次電子検出器３０に
よる検出信号に基づいて判断するのであれば、試料表面
が正に帯電しているか否かを、表示あるいは音等の適宜
の手段によりオペレータに告知するようにしても良い。
【００３４】このようにして所望の観察領域が正に帯電
していることが確認されたならば、再び倍率を５万倍に
戻して観察を行う。また、負に帯電していることが確認
されれば、適宜の手段を講じて観察領域を正に帯電さ
せ、その後、観察を行うようにすれば良い。
していることが確認されたならば、再び倍率を５万倍に
戻して観察を行う。また、負に帯電していることが確認
されれば、適宜の手段を講じて観察領域を正に帯電さ
せ、その後、観察を行うようにすれば良い。
【００３５】なお、第１電極７に印加される電圧は、電
子線６の加速電圧によっても異なるが５０Ｖ以上が効果
的であり、３００Ｖ〜３５０Ｖでは差異がなくなること
が実験により確認された。
子線６の加速電圧によっても異なるが５０Ｖ以上が効果
的であり、３００Ｖ〜３５０Ｖでは差異がなくなること
が実験により確認された。
【００３６】第２電極８には、アース電位から＋５０Ｖ
までの範囲の電圧を印加することにより、２次電子検出
効率を低下させることなく、コンタクトホールの底部５
０ａから２次電子信号を検出することができた。
までの範囲の電圧を印加することにより、２次電子検出
効率を低下させることなく、コンタクトホールの底部５
０ａから２次電子信号を検出することができた。
【００３７】実際には、各種の試料でも第２電極８への
印加電圧を３０Ｖ程度に固定して使用しても良い。ま
た、第２電極８に負の電圧を印加すると、２次電子信号
が全体的に減ってしまうがエネルギの高い２次電子や反
射電子のみが検出されるので、孔底あるいは深溝で反射
されてくる比較的高エネルギの信号が検出される。した
がって、底からの信号が相対的に大きくなり、底を観察
するのに良好な画像を得ることもできる。
印加電圧を３０Ｖ程度に固定して使用しても良い。ま
た、第２電極８に負の電圧を印加すると、２次電子信号
が全体的に減ってしまうがエネルギの高い２次電子や反
射電子のみが検出されるので、孔底あるいは深溝で反射
されてくる比較的高エネルギの信号が検出される。した
がって、底からの信号が相対的に大きくなり、底を観察
するのに良好な画像を得ることもできる。
【００３８】なお、良好が画像は電子線を１０フレーム
／秒以上の高速走査することにより得られ、１フレーム
／秒のような低速走査では、単位面積当たりの電子線照
射量が増えて実質的に電子線量が増えたことになるの
で、試料表面に負の帯電が生じ、孔の底を観察すること
ができなかった。
／秒以上の高速走査することにより得られ、１フレーム
／秒のような低速走査では、単位面積当たりの電子線照
射量が増えて実質的に電子線量が増えたことになるの
で、試料表面に負の帯電が生じ、孔の底を観察すること
ができなかった。
【００３９】この事実は、高速走査によって電子線走査
領域での試料表面の帯電状態が一様に正に保たれること
によると考えられ、コンタクトホール内の観察には高速
走査が必要であることが実験により確認された。実際の
装置では、テレビ周波数での走査として３０フレーム／
秒を選択すれば、電源周波数と同期した走査ができ、ま
た経済的である。
領域での試料表面の帯電状態が一様に正に保たれること
によると考えられ、コンタクトホール内の観察には高速
走査が必要であることが実験により確認された。実際の
装置では、テレビ周波数での走査として３０フレーム／
秒を選択すれば、電源周波数と同期した走査ができ、ま
た経済的である。
【００４０】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、半導体製造プロセスにおけるコンタクトホールの底
や深溝の底部から発生した２次電子信号を良好に検出す
ることが可能となり、半導体プロセスの加工の良否判定
に十分で良好な画像が得られるようになる。
ば、半導体製造プロセスにおけるコンタクトホールの底
や深溝の底部から発生した２次電子信号を良好に検出す
ることが可能となり、半導体プロセスの加工の良否判定
に十分で良好な画像が得られるようになる。
【００４１】具体的には、本実施例によれば、シリコン
基板上に孔底の径が０．４５μｍで上部の孔径０．９μ
ｍ、深さ１．９μｍという微細な深孔の底を観察するこ
とができた。
基板上に孔底の径が０．４５μｍで上部の孔径０．９μ
ｍ、深さ１．９μｍという微細な深孔の底を観察するこ
とができた。
【図１】 本発明の一実施例である電子線測長装置の部
分断面図である。
分断面図である。
【図２】 図１の構成による２次電子の動きを模式的に
表した図である。
表した図である。
【図３】 試料の構造の一例を示した断面図である。
【図４】 試料の構造の他の一例を示した断面図であ
る。
る。
２…対物レンズ、６…入射電子線、７…第１電極、８…
第２電極、９…導入端子、１０、１１…直流電源、１２
…試料、１３…２次電子、３０…２次電子検出器、５０
…コンタクトホール
第２電極、９…導入端子、１０、１１…直流電源、１２
…試料、１３…２次電子、３０…２次電子検出器、５０
…コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 寛 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社 日立製作所那珂工場内 (72)発明者 戸所 秀男 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社 日立製作所那珂工場内 (72)発明者 菰田 孜 茨城県勝田市堀口字長久保832番地２ 日立計測エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−138640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−52370（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−197951（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 37/244 H01J 37/28 H01J 37/141
Claims (9)
- 【請求項１】 電子線を対物レンズで収束して試料上で
走査し、照射点で発生する２次電子を前記対物レンズよ
りも電子源側に配置された検出器で検出する電子線装置
において、 前記試料に形成された孔の底部との間で、前記２次電子
を前記電子源の方向へ引き上げるような電界を形成する
ための電極を備え、前記対物レンズは、前記２次電子を
収束させる磁界を前記孔の内部に及ぼすように形成され
たことを特徴とする 電子線装置。 - 【請求項２】 電子線を対物レンズで収束して試料上で
走査し、照射点で発生する２次電子を前記対物レンズよ
りも電子源側に配置された検出器で検出する電子線装置
において、 前記対物レンズは、下磁極の孔径を上磁極の孔径よりも
大きく形成されて当該対物レンズよりも試料側に最大収
束磁場を形成し、前記試料と対向する上磁極表画および
上磁極の磁極孔内の表面の少なくとも一方に、前記２次
電子を前記電子源の方向へ引き上げるような電界を前記
試料との間で形成するための電極を備えたことを特徴と
する 電子線装置。 - 【請求項３】 電子線を対物レンズで収束して試料上で
走査し、照射点で発生する２次電子を前記対物レンズよ
りも電子源側に配置された検出器て検出する電子線装置
において、 前記対物レンズは、下磁極の孔径を上磁極の孔径よりも
大きく、かつ前記下磁極の端部および上磁極の端部を含
む平面が光軸とほぼ垂直に交わるように形成され、前記
試料と対向する上磁極表面および上磁極の磁極孔内の表
面の少なくとも一方に、前記２次電子を前記電子源の方
向へ引き上げるような電界を前記試料との間で形成する
ための電極を備えたことを特徴とする 電子線装置。 - 【請求項４】 前記対物レンズは、下磁極の孔径が上磁
極の孔径よりも大きい下磁極開放形であることを特徴と
する請求項２または３に記載の電子線装置。 - 【請求項５】 前記電極と検出器との間に、リング状電
極をさらに設けたことを特徴とする請求項１ないし４の
いずれかに記載の電子線装置。 - 【請求項６】 前記電極には、試料に対して正の電圧が
印加されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
かに記載の電子線装置。 - 【請求項７】 電子線の走査を１０フレーム／秒以上と
し、加速電圧を１ｋＶ以下、試料に照射される電子線量
を１０−１１Ａ以下としたことを特徴とする請求項１な
いし６のいずれかに記載の電子線装置。 - 【請求項８】 前記電極に５０Ｖないし３５０Ｖの電圧
を印加し、前記リング状電極に０Ｖないし５０Ｖの電圧
を印加したことを特徴とする請求項５に記載の電子線装
置。 - 【請求項９】 収束された電子線を試料上の観察領域に
走査し、照射点から発生する２次信号を検出し、検出さ
れた２次信号に基づいて試料像を構築する電子線装置の
観察方法において、 試料表面の深孔あるいは深溝から発生した２次信号を前
記電子線の光軸方向に収束させる磁場を試料表面に形成
すると共に、前記２次信号を前記電子線の発生源方向に
引き上げる電界を形成することを特徴とする電子線装置
の観察方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335981A JP2911281B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 電子線装置およびその観察方法 |
| DE69231213T DE69231213T2 (de) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Elektronenstrahlgerät |
| EP97112851A EP0810629B1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam apparatus |
| DE69233781T DE69233781D1 (de) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Elektronenstrahlgerät |
| DE69224506T DE69224506T2 (de) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Elektronenstrahlgerät |
| EP92120110A EP0548573B1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam apparatus |
| EP99111213A EP0949653B1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam apparatus |
| US07/982,768 US5412209A (en) | 1991-11-27 | 1992-11-27 | Electron beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335981A JP2911281B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 電子線装置およびその観察方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10074964A Division JP2989576B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 電子線装置およびその観察方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151924A JPH05151924A (ja) | 1993-06-18 |
| JP2911281B2 true JP2911281B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=18294464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3335981A Expired - Lifetime JP2911281B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 電子線装置およびその観察方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911281B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6344750B1 (en) * | 1999-01-08 | 2002-02-05 | Schlumberger Technologies, Inc. | Voltage contrast method for semiconductor inspection using low voltage particle beam |
| JP4340715B2 (ja) * | 2003-01-31 | 2009-10-07 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置 |
| JP4658783B2 (ja) * | 2005-11-21 | 2011-03-23 | 株式会社日立製作所 | 試料像形成方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452370A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | Hitachi Ltd | Potential measuring apparatus |
| JPH01197951A (ja) * | 1988-01-30 | 1989-08-09 | Toshiba Corp | 走査型電子顕微鏡 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3335981A patent/JP2911281B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05151924A (ja) | 1993-06-18 |
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