JP3132796B2 - Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor - Google Patents

Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor

Info

Publication number
JP3132796B2
JP3132796B2 JP06088801A JP8880194A JP3132796B2 JP 3132796 B2 JP3132796 B2 JP 3132796B2 JP 06088801 A JP06088801 A JP 06088801A JP 8880194 A JP8880194 A JP 8880194A JP 3132796 B2 JP3132796 B2 JP 3132796B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron beam
sample
electron
scanning
thin film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP06088801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07296759A (en
Inventor
秀男 戸所
俊男 久保
貞夫 寺門
正 大高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP06088801A priority Critical patent/JP3132796B2/en
Publication of JPH07296759A publication Critical patent/JPH07296759A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3132796B2 publication Critical patent/JP3132796B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームを用いた半
導体素子の観察方法に関し、特に半導体素子の表面及び
内部又は凹部の精細な観察を可能にする方法、及びそれ
に用いる走査形電子顕微鏡に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for observing a semiconductor device using an electron beam, and more particularly to a method for enabling a fine observation of the surface and inside or a concave portion of the semiconductor device, and a scanning electron microscope used for the method. .

【0002】[0002]

【従来の技術】電子ビームを試料上に走査し、そこから
発生する二次電子又は反射電子を検出する走査形電子顕
微鏡は、各種産業及び研究の分野で広く活用されてい
る。特に半導体産業では、半導体素子におけるパターン
の高集積化と微細化が進み、その検査には光学顕微鏡に
代わって走査形電子顕微鏡が用いられている。半導体産
業での走査形電子顕微鏡の主な活用は、開発又は製造の
プロセス途中における半導体素子の検査で、レジストパ
ターンの寸法計測、エッチング状態又は残渣の有無の検
査等である。
2. Description of the Related Art A scanning electron microscope which scans a sample with an electron beam and detects secondary electrons or reflected electrons generated therefrom is widely used in various industries and research fields. In particular, in the semiconductor industry, the integration and miniaturization of patterns in semiconductor devices have been advanced, and scanning electron microscopes have been used instead of optical microscopes for inspection. The main uses of the scanning electron microscope in the semiconductor industry are inspection of semiconductor elements during a development or manufacturing process, such as measurement of the size of a resist pattern, inspection of an etching state or presence or absence of a residue, and the like.

【0003】半導体素子の検査に用いる走査形電子顕微
鏡は、半導体素子に被覆されている絶縁物の帯電を避け
るため加速電圧が1kV以下の低エネルギーのものが用
いられている。絶縁物が帯電すると、その電荷によって
電界が発生し、照射される電子ビームが曲げられたり、
試料から発生した二次電子が試料に引き戻されて検出器
に到達しない等の弊害が生じ、高精度の走査像を得るこ
とができない。従って、半導体素子を帯電させない条件
で観察を行うことは極めて重要である。
A scanning electron microscope used for inspection of a semiconductor device has a low energy of an acceleration voltage of 1 kV or less in order to avoid charging of an insulator coated on the semiconductor device. When the insulator is charged, an electric field is generated by the charge, and the irradiated electron beam is bent,
Problems such as secondary electrons generated from the sample being drawn back to the sample and not reaching the detector occur, and a high-precision scanning image cannot be obtained. Therefore, it is extremely important to perform observation under conditions where the semiconductor element is not charged.

【0004】低エネルギーの電子ビームを用いることで
絶縁物の帯電を避けることができるのは、次の理由によ
る。絶縁物に電子ビームを照射したとき、次式で定義さ
れる電子放出の割合δが照射電子ビームのエネルギーに
よってどのように変化するかを図2に示す。 δ=(二次電子量+反射電子量)/(照射電子ビーム
量) 図2から分かるように、電子のエネルギーを下げてくる
と次第にδが増加し、1kV以下になると1.0を超す
ようになる。δが1.0となる条件又は1.0を超す条
件では、試料に入る照射電子ビーム量と試料から出る二
次電子量(反射電子量を含む)のバランス作用が起こ
り、絶縁物表面が帯電することなく観察できる。
The reason why the insulator can be prevented from being charged by using a low energy electron beam is as follows. FIG. 2 shows how, when an insulator is irradiated with an electron beam, the electron emission ratio δ defined by the following equation changes depending on the energy of the irradiated electron beam. δ = (amount of secondary electrons + amount of reflected electrons) / (amount of irradiated electron beam) As can be seen from FIG. 2, δ gradually increases as the energy of electrons decreases, and exceeds 1.0 when the energy becomes 1 kV or less. become. Under conditions where δ is 1.0 or exceeds 1.0, the balance between the amount of irradiated electron beams entering the sample and the amount of secondary electrons (including the amount of reflected electrons) exiting the sample occurs, and the surface of the insulator is charged. You can observe without doing.

【0005】また、1kV以下の低エネルギーの電子
は、試料のごく表面でエネルギーを失い、そこで二次電
子や反射電子を発生させる。そのため、得られた走査像
は表面の構造を反映していることになる。この表面構造
に敏感なことは低エネルギーの走査形電子顕微鏡のもう
一つの特徴である。すなわち、半導体プロセスに低エネ
ルギーの走査形電子顕微鏡が活用された理由は、絶縁物
の観察が可能なこと及びエッチング残渣の観察等の表面
に敏感な観察が可能なことである。
[0005] Electrons having a low energy of 1 kV or less lose energy at the very surface of the sample, and generate secondary electrons and reflected electrons there. Therefore, the obtained scanned image reflects the surface structure. Sensitivity to this surface structure is another feature of low energy scanning electron microscopes. That is, the reason why a low-energy scanning electron microscope is used in the semiconductor process is that it is possible to observe an insulator and to observe the surface sensitively, such as an etching residue.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】半導体素子の製造にお
いてパターンの微細化と共にパターンの多層化が進んだ
結果、半導体素子内部の欠陥の観察や多層構造のアライ
ンメント評価等のため、低エネルギーの電子ビームによ
る表面状態の観察のみでなく、半導体素子の内部又はコ
ンタクトホール等の凹部も同時に観察することが望まれ
ている。
As a result of the progress of the pattern miniaturization along with the miniaturization of the pattern in the manufacture of semiconductor devices, low-energy electron beams are used for observing defects inside the semiconductor device and evaluating the alignment of the multilayer structure. It is desired to observe not only the surface state of the semiconductor device but also the inside of a semiconductor element or a concave portion such as a contact hole at the same time.

【0007】半導体素子の内部構造や凹部を観察するに
は、試料の表面からさらに内部に進入可能な高エネルギ
ーの電子ビームを用いる必要があり、同時に半導体素子
の表面に被覆されている絶縁物の帯電を避ける必要があ
る。前述のように、半導体素子が帯電すると、照射され
る電子ビームが曲げられたり、試料から発生した二次電
子が検出できなくなって満足のいく走査画像が得られな
いからである。本発明は、表面に絶縁物が被覆された半
導体素子の表面及び内部を無帯電で同時に精細に観察す
る方法及びそれに用いる走査形電子顕微鏡を提供するこ
とを目的とする。
In order to observe the internal structure and the concave portion of the semiconductor device, it is necessary to use a high energy electron beam which can enter the inside of the sample from the surface of the sample. It is necessary to avoid charging. As described above, when the semiconductor element is charged, the irradiated electron beam is bent or secondary electrons generated from the sample cannot be detected, so that a satisfactory scanned image cannot be obtained. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for simultaneously and precisely observing the surface and the inside of a semiconductor element whose surface is covered with an insulator without charge and a scanning electron microscope used for the method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体素子
の観察方法は、絶縁物薄膜が被覆された半導体素子を電
子ビームで走査し、発生した電子又はX線を検出して走
査像を得る際に、絶縁物薄膜を帯電させない低エネルギ
ー領域及び高エネルギー領域の電子ビームを用いて走査
を行うことを特徴とする。
According to the method of observing a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor device coated with an insulating thin film is scanned with an electron beam to detect generated electrons or X-rays to obtain a scanned image. In addition, scanning is performed using an electron beam in a low energy region and a high energy region in which the insulator thin film is not charged.

【0009】具体的には、絶縁物薄膜が被覆された半導
体素子を走査形電子顕微鏡の試料室に設置し、表面を観
察するときは前記絶縁物薄膜を帯電させない低エネルギ
ー領域の電子ビームを用い、内部又は凹部を観察すると
きは絶縁物薄膜を貫通する高エネルギー領域の電子ビー
ムを用いる。低エネルギー領域の電子ビームは前記絶縁
物薄膜に照射される電子ビーム量と電子ビーム照射によ
って絶縁物薄膜で発生する二次電子及び反射電子の総量
とがバランスするようなエネルギーを有し、高エネルギ
ー領域の電子ビームは絶縁物を電子が貫通することで絶
縁物薄膜内に電子正孔対を生成し、該電子正孔対の伝導
により絶縁物薄膜表面の電荷が中和されるようなエネル
ギーを有する。
Specifically, a semiconductor element coated with an insulating thin film is placed in a sample chamber of a scanning electron microscope, and when observing the surface, an electron beam in a low energy region that does not charge the insulating thin film is used. When observing the inside or the recess, an electron beam in a high energy region penetrating the insulating thin film is used. The electron beam in the low energy region has energy such that the amount of the electron beam irradiated on the insulating thin film and the total amount of secondary electrons and reflected electrons generated in the insulating thin film by the electron beam irradiation are balanced. The electron beam in the region generates an electron-hole pair in the insulator thin film by passing electrons through the insulator, and generates energy such that conduction on the surface of the insulator thin film is neutralized by conduction of the electron-hole pair. Have.

【0010】本発明による走査形電子顕微鏡は、試料と
しての絶縁物薄膜が被覆された半導体素子を載置する試
料台と、電子源と、電子源から発生した電子ビームを加
速する電子ビーム加速手段と、電子ビーム加速手段の加
速電圧を切り替える加速電圧切り替え手段と、加速され
た電子ビームを試料上に収束する手段と、試料上で電子
ビームを走査する手段と、試料から発生した電子又はX
線を検出する検出手段と、電子ビームの走査に同期させ
て検出手段の出力を表示する走査像表示手段とを含み、
加速電圧切り替え手段は電子ビームのエネルギーを絶縁
物薄膜を帯電させない低エネルギー領域と高エネルギー
領域の間で切り替え可能なことを特徴とする。
A scanning electron microscope according to the present invention comprises a sample stage on which a semiconductor element coated with an insulating thin film as a sample is mounted, an electron source, and an electron beam accelerating means for accelerating an electron beam generated from the electron source. Acceleration voltage switching means for switching the acceleration voltage of the electron beam acceleration means; means for converging the accelerated electron beam on the sample; means for scanning the electron beam on the sample; and electrons or X generated from the sample.
Detecting means for detecting the line, including a scanning image display means for displaying the output of the detecting means in synchronization with the scanning of the electron beam,
The acceleration voltage switching means can switch the energy of the electron beam between a low energy region and a high energy region where the insulator thin film is not charged.

【0011】絶縁物薄膜を帯電させない低エネルギー領
域は、試料に負電位を印加する手段を試料の下方に備
え、試料に入射する電子ビームを減速させることにより
実現してもよい。走査像表示手段に入力される検出手段
からの信号は二次電子検出信号、反射電子検出信号、X
線検出信号又はそのいずれかの合成信号とすることがで
き、低エネルギー電子ビームによる走査像と高エネルギ
ー電子ビームによる走査像を重ねて表示するのが特に好
適である。
The low energy region in which the insulator thin film is not charged may be realized by providing a means for applying a negative potential to the sample below the sample and decelerating the electron beam incident on the sample. Signals from the detection means input to the scanning image display means are a secondary electron detection signal, a reflected electron detection signal, and X
It can be a line detection signal or a composite signal of any of them, and it is particularly preferable to display a scan image with a low energy electron beam and a scan image with a high energy electron beam in a superimposed manner.

【0012】電子線検出器は、電子ビームを試料上に収
束する手段の最終レンズの上方に設けることができ、電
子ビームを試料上に収束する手段の最終レンズと電子線
検出器の間に、試料に照射される電子ビームは偏向させ
ずに試料から発生した二次電子を前記電子線検出器に吸
引するように電界及び該電界と直交する磁界を印加する
手段を設けてもよい。試料室は、直径が4インチを超え
る試料を挿入できるものであることが好ましい。
The electron beam detector may be provided above the last lens of the means for focusing the electron beam on the sample, and between the last lens of the means for focusing the electron beam on the sample and the electron beam detector. Means for applying an electric field and a magnetic field orthogonal to the electric field may be provided so as to attract secondary electrons generated from the sample to the electron beam detector without deflecting the electron beam applied to the sample. The sample chamber is preferably capable of inserting a sample having a diameter greater than 4 inches.

【0013】[0013]

【作用】表面に被覆されている絶縁物の膜厚が数μm以
下と薄い場合、高エネルギー電子ビームを用いて低エネ
ルギーの時とは異なった原理で絶縁物を帯電させること
なく観察することが可能になる。図3を用いて説明す
る。高エネルギーの照射電子ビーム4は半導体素子7の
数μmオーダーの絶縁物8を容易に通り抜けることがで
きる。このとき絶縁物8内に電子正孔対9が生成され
る。絶縁物8内に電子正孔対9が生成されると、例えば
絶縁物8の表面に正電荷10が蓄積すると電子正孔対9
の負電荷が表面に向って流れ、正電荷10を中和する。
すなわち、絶縁物8が電子ビーム照射により導体になっ
たことになる。この原理による無帯電観察は絶縁物の厚
さにもよるが、絶縁物の膜厚が数μm以下である通常の
半導体素子では、電子ビームの加速電圧が50kVを超
えるとこの原理で観察できるようになる。
When the thickness of the insulator coated on the surface is as thin as several μm or less, it is possible to observe the insulator using a high-energy electron beam without charging the insulator according to a principle different from that at the time of low energy. Will be possible. This will be described with reference to FIG. The high energy irradiation electron beam 4 can easily pass through the insulator 8 of the semiconductor element 7 on the order of several μm. At this time, electron-hole pairs 9 are generated in the insulator 8. When the electron-hole pairs 9 are generated in the insulator 8, for example, when the positive charges 10 accumulate on the surface of the insulator 8, the electron-hole pairs 9 are formed.
Negative charge flows toward the surface and neutralizes the positive charge 10.
That is, the insulator 8 becomes a conductor by the irradiation of the electron beam. The non-charge observation based on this principle depends on the thickness of the insulator. However, in a normal semiconductor device having a thickness of the insulator of several μm or less, it can be observed by the principle when the acceleration voltage of the electron beam exceeds 50 kV. become.

【0014】図4に低エネルギー電子ビームを用いる観
察と高エネルギー電子ビームを用いる観察の優劣を比較
して示した。(A)は半導体素子が帯電なしで観察でき
る電子エネルギー領域を示したものである。すでに述べ
たように、1kV以下の低エネルギー領域と50kV以
上の高エネルギー領域で可能になっている。高エネルギ
ー領域は半導体(数μm厚さの絶縁膜)のみで可能にな
る条件である。(B)に表面からの信号の強度を示し
た。表面の信号は低エネルギーで大きいが、高エネルギ
ーで小さくなっている。一方、(C)に示すように内部
構造物又はコンタクトホール等の凹部からの信号は高エ
ネルギーでのみ得られる。また、(D)は分解能を示す
もので、高エネルギーほど高い分解能が得られる。
FIG. 4 shows a comparison between observation using a low energy electron beam and observation using a high energy electron beam. (A) shows an electron energy region where the semiconductor element can be observed without charging. As described above, it is possible in a low energy region of 1 kV or less and a high energy region of 50 kV or more. The high energy region is a condition that can be achieved only with a semiconductor (an insulating film having a thickness of several μm). (B) shows the intensity of the signal from the surface. The signal at the surface is large at low energy, but small at high energy. On the other hand, as shown in (C), a signal from a concave portion such as an internal structure or a contact hole can be obtained only with high energy. (D) indicates the resolution, and the higher the energy, the higher the resolution.

【0015】図4(B)、(C)から明らかなように、
低エネルギーの電子ビームによる走査像は表面近傍の像
を形成し、高エネルギーの電子ビームによる走査像は内
部や凹部からの像を形成する。したがって、試料の同一
部分を低エネルギーの電子ビームと高エネルギーの電子
ビームで走査し、各走査像を重ねて表示すると、表面と
同時に内部又は凹部も精細に表示された像を得ることが
できる。
As apparent from FIGS. 4B and 4C,
A scanning image with a low energy electron beam forms an image near the surface, and a scanning image with a high energy electron beam forms an image from inside or from a recess. Therefore, when the same portion of the sample is scanned with the low energy electron beam and the high energy electron beam, and each scanned image is displayed in a superimposed manner, it is possible to obtain an image in which the inside or the concave portion is displayed finely simultaneously with the surface.

【0016】また、低エネルギー領域の電子ビームで検
査中に、観察不可能な内部構造やコンタクトホール等の
凹部又はさらに高い分解能で観察したい箇所に遭遇した
場合に、高エネルギーに切り替えると、同一の鏡体での
観察のため、その箇所の内部構造等を短時間のうちに観
察することができる。ルーチンの検査作業においては、
測定対象箇所によって高低のエネルギーを選択すること
により確実な検査が可能になる。二次電子又は反射電子
は試料の形状や寸法に関する情報をもたらす一方、試料
から発生するX線は成分元素に関する情報をもたらすの
で、走査X線像により走査像中の各位置に存在する物質
の同定を行うことができる。
Further, when an unobservable internal structure, a concave portion such as a contact hole, or a portion to be observed with higher resolution is encountered during an inspection with an electron beam in a low energy region, switching to a higher energy causes the same energy. Because of the observation with the mirror body, the internal structure or the like at that location can be observed in a short time. In routine inspection work,
By selecting high or low energy depending on the measurement target portion, reliable inspection can be performed. Secondary electrons or backscattered electrons provide information on the shape and dimensions of the sample, while X-rays generated from the sample provide information on the constituent elements. Therefore, scanning X-ray images identify substances present at each position in the scanned image. It can be performed.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
る。 〔実施例1〕図1は、本発明による走査形電子顕微鏡の
一実施例の概略図である。電子源11は熱電界放出形で
ある。この電子源11を加熱電源12からの電流で加熱
し、引出電極13に電源14から数kVの引出電圧を印
加することで電子ビーム15を引き出す。サプレッサ電
極16はサプレッサ電源17から供給される負電圧で電
子源11の先端部分以外から放出される電子を遮断して
いる。放出電子15の制御は電源14で行うことができ
る。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. [Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a scanning electron microscope according to the present invention. The electron source 11 is of a thermal field emission type. The electron source 11 is heated by a current from a heating power supply 12, and an extraction voltage of several kV is applied to the extraction electrode 13 from a power supply 14 to extract an electron beam 15. The suppressor electrode 16 blocks electrons emitted from portions other than the tip portion of the electron source 11 with a negative voltage supplied from the suppressor power supply 17. The control of the emitted electrons 15 can be performed by the power supply 14.

【0018】引出電極13を通過した電子15は、電源
18から第1加速電極19に印加された第1加速電圧に
よって所望のエネルギーに調整される。例えば、第1加
速電圧は1kVで、これが低エネルギーに相当する。低
エネルギーの電子で観察する場合には電源20からの第
2加速電圧が印加されないので第1加速電極19は接地
電位になり、試料25を照射する電子のエネルギーは1
kVになる。
The electrons 15 passing through the extraction electrode 13 are adjusted to a desired energy by a first acceleration voltage applied from a power source 18 to a first acceleration electrode 19. For example, the first acceleration voltage is 1 kV, which corresponds to low energy. When observing with low energy electrons, the second acceleration voltage from the power supply 20 is not applied, so the first acceleration electrode 19 is at the ground potential, and the energy of the electrons irradiating the sample 25 is 1
kV.

【0019】高エネルギーの電子で観察する場合には、
電源20からの第2加速電圧を印加する。例えば、電源
20から第2加速電圧として199kVを印加すると、
電子ビーム15は200kVに加速され、試料には20
0kVのエネルギーの電子が照射される。本実施例では
第2加速電圧は分割抵抗21で分割されて印加され、絶
縁碍子47で固定された3枚の第2加速電極22で段階
的に加速される。51は電子源11、加速電極22等の
高電圧部分を覆っている容器で内部には絶縁ガスが詰め
られている。50は電圧を供給するケーブルである。
When observing with high energy electrons,
A second acceleration voltage from the power supply 20 is applied. For example, when 199 kV is applied as the second acceleration voltage from the power supply 20,
The electron beam 15 is accelerated to 200 kV,
Electrons with energy of 0 kV are irradiated. In the present embodiment, the second acceleration voltage is applied by being divided by the dividing resistor 21, and is accelerated stepwise by the three second acceleration electrodes 22 fixed by the insulator 47. Reference numeral 51 denotes a container which covers high-voltage portions such as the electron source 11 and the accelerating electrode 22, and the inside thereof is filled with an insulating gas. 50 is a cable for supplying a voltage.

【0020】電源18による第1加速電圧及び電源20
による第2加速電圧は、前述のようにいずれも電子ビー
ム15が試料25を帯電させることがないように選択さ
れる。低エネルギー又は高エネルギーに選択加速された
電子15は、コンデンサレンズ23と対物レンズ24で
試料25上に収束される。52は開口絞りで、照射電子
ビームの開き角を決めている。収束された電子ビームは
偏向コイル28で試料上を走査する。偏向コイル28は
上偏向コイル26と下偏向コイル27で構成され、常に
対物レンズ24のレンズ中心を通って走査するように調
整される。走査電源は図示を省略した。
First acceleration voltage by power supply 18 and power supply 20
Are selected such that the electron beam 15 does not charge the sample 25 as described above. The electrons 15 selectively accelerated to low energy or high energy are converged on a sample 25 by a condenser lens 23 and an objective lens 24. An aperture stop 52 determines the opening angle of the irradiation electron beam. The converged electron beam is scanned over the sample by the deflection coil 28. The deflection coil 28 includes an upper deflection coil 26 and a lower deflection coil 27, and is adjusted so as to always scan through the center of the objective lens 24. The scanning power supply is not shown.

【0021】電子照射で発生した二次電子29は、対物
レンズ24を貫通して設置された吸引電極30に電源4
0から印加された吸引電圧で対物レンズ24の上方に引
き上げられる。引き上げられた二次電子29は、吸引電
極30を通過すると周囲部材が接地電位であるため減速
される。この減速された二次電子29のエネルギーは数
Vなので、10kVが印加されたシンチレータ31に容
易に吸引され、今度は10kVに加速され、シンチレー
タ31を光らせる。光はライトガイド33を通って光電
子増倍管32で電気信号に増幅変換される。この電気信
号はさらに増幅され走査像表示手段、例えばCRT60
の輝度変調信号になる。
The secondary electrons 29 generated by the electron irradiation are supplied to a power supply 4 by a suction electrode 30 installed through the objective lens 24.
It is pulled up above the objective lens 24 by the suction voltage applied from zero. The secondary electrons 29 that have been pulled up are decelerated when passing through the suction electrode 30 because the surrounding members are at the ground potential. Since the energy of the decelerated secondary electrons 29 is several volts, the secondary electrons 29 are easily attracted to the scintillator 31 to which 10 kV is applied, and then accelerated to 10 kV, causing the scintillator 31 to emit light. The light passes through a light guide 33 and is amplified and converted into an electric signal by a photomultiplier tube 32. This electric signal is further amplified and scanned image display means, for example, a CRT 60
Of the luminance modulation signal.

【0022】電子照射で発生した反射電子はマルチチャ
ンネルプレート(MCP)等の反射電子検出器34で検
出され、同様にCRT60の輝度変調信号として用いら
れる。試料から発生したX線はX線検出器65で検出さ
れ、検出信号は同様にCRT60の輝度変調信号として
用いられる。各検出信号は電子ビームの走査と同期して
直接CRT60に入力することもできるが、一旦画像メ
モリ61に記憶し、必要なら画像処理を施した後、CR
T60に表示することもできる。
The backscattered electrons generated by the electron irradiation are detected by a backscattered electron detector 34 such as a multi-channel plate (MCP) and used similarly as a luminance modulation signal of the CRT 60. X-rays generated from the sample are detected by the X-ray detector 65, and the detection signal is similarly used as a luminance modulation signal of the CRT 60. Each detection signal can be directly input to the CRT 60 in synchronization with the scanning of the electron beam. However, the detection signal is temporarily stored in the image memory 61 and, if necessary, subjected to image processing.
It can also be displayed at T60.

【0023】二次電子検出信号である光電子増倍管32
の出力信号と反射電子検出器34の出力信号を加算して
CRT60の輝度変調信号とすることもできる。また、
低エネルギーの電子ビームによる走査像と高エネルギー
の電子ビームによる走査像を画像メモリに記憶し、両走
査像の倍率の相違による像の大きさ、位置ずれ、回転等
を補正した上で重ね合わせ、CRT60に表示すること
ができる。この場合、試料の表面と共に試料の内部又は
コンタクトホール等の凹部を同時に観察可能な高精細像
が得られる。
Photomultiplier tube 32 which is a secondary electron detection signal
And the output signal of the backscattered electron detector 34 can be added to obtain a luminance modulation signal of the CRT 60. Also,
The scan image by the low energy electron beam and the scan image by the high energy electron beam are stored in the image memory, and the image size, position shift, rotation, etc. due to the difference in magnification between the two scan images are corrected and then superimposed. It can be displayed on the CRT 60. In this case, a high-definition image can be obtained in which the inside of the sample or a concave portion such as a contact hole can be observed simultaneously with the surface of the sample.

【0024】本発明で用いられる試料25の典型的なも
のは半導体プロセスのウエーハである。この場合には、
予備排気された真空予備室35に収納したウエーハ37
を、ゲートバルブ36の開閉で順次、ステージ38に搬
送する。ステージ38はレーザ測長器等で計測制御さ
れ、検査する位置に移動できる。検査目的によっては傾
斜機構39を備えてもよい。なお、加速電圧の切り替え
に応じてコンデンサレンズ23や対物レンズ24の電流
値など装置設定を切り替えるのは勿論である。
A typical example of the sample 25 used in the present invention is a semiconductor process wafer. In this case,
Wafer 37 stored in pre-evacuated vacuum pre-chamber 35
Are sequentially conveyed to the stage 38 by opening and closing the gate valve 36. The stage 38 is measured and controlled by a laser length measuring device or the like, and can move to a position to be inspected. An inclination mechanism 39 may be provided depending on the purpose of inspection. It is needless to say that the device settings such as the current values of the condenser lens 23 and the objective lens 24 are switched according to the switching of the acceleration voltage.

【0025】〔実施例2〕図5は、本発明による走査形
電子顕微鏡の他の実施例の概略図である。図1と同一の
機能部分には同一の番号を付して詳細な説明を省略す
る。電子ビームの発生方式は前記実施例と同一である
が、低エネルギー観察の手法が前記実施例とは異なって
いる。本実施例では、試料25は絶縁台42で試料ステ
ージ38及び傾斜機構39から絶縁されている。この絶
縁された試料25を載せる試料台55に電源41から負
電位の減速電圧を印加し、電子ビーム15のエネルギー
を試料25の直前で所望のエネルギーに低下させる。例
えば、第1加速電圧18を2kV、減速電圧41を1k
Vとすることで、試料25に入射する実質のエネルギー
を1kVにする。この方法によると、電子ビームは電子
レンズ中を高速で通過するため収差が減り、図1の実施
例で得られる分解能よりも高い分解能を得ることができ
る。実施例では2kVを1kVとしたが、さらに高い電
圧から減速してもよい。
Embodiment 2 FIG. 5 is a schematic view of another embodiment of the scanning electron microscope according to the present invention. The same functional portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. The method of generating the electron beam is the same as that of the above embodiment, but the method of low energy observation is different from that of the above embodiment. In this embodiment, the sample 25 is insulated from the sample stage 38 and the tilt mechanism 39 by the insulating table 42. A negative potential deceleration voltage is applied from the power supply 41 to the sample stage 55 on which the insulated sample 25 is placed, and the energy of the electron beam 15 is reduced to a desired energy immediately before the sample 25. For example, the first acceleration voltage 18 is 2 kV, and the deceleration voltage 41 is 1 kV.
By setting V, the substantial energy incident on the sample 25 is set to 1 kV. According to this method, since the electron beam passes through the electron lens at a high speed, aberration is reduced, and a higher resolution than that obtained in the embodiment of FIG. 1 can be obtained. Although 2 kV is set to 1 kV in the embodiment, the speed may be reduced from a higher voltage.

【0026】本実施例では、試料25で発生した二次電
子は試料25に印加された1kVの減速電圧41で加速
されて対物レンズ24内を通過する。二次電子29は対
物レンズ24を通過し、さらに上方に進行する。上方に
進行した二次電子29は中央に電子ビーム15を通過さ
せる開口を持ったプレート43を照射し、ここで再び二
次電子46を発生させる。プレート43は二次電子発生
の多い金、銅等の非磁性材料からなる。プレート43を
照射する面積はプレート43の開口よりも大きくなるよ
うに調整されている。この調整は第1加速電源18又は
吸引電圧電源40で行う。
In this embodiment, the secondary electrons generated in the sample 25 are accelerated by the deceleration voltage 41 of 1 kV applied to the sample 25 and pass through the objective lens 24. The secondary electrons 29 pass through the objective lens 24 and travel further upward. The secondary electrons 29 that have traveled upward irradiate a plate 43 having an opening through which the electron beam 15 passes in the center, where secondary electrons 46 are generated again. The plate 43 is made of a non-magnetic material such as gold or copper that generates a large amount of secondary electrons. The irradiation area of the plate 43 is adjusted to be larger than the opening of the plate 43. This adjustment is performed by the first acceleration power supply 18 or the suction voltage power supply 40.

【0027】プレート43で発生した二次電子のエネル
ギーは数Vなので容易に電界で吸引できる。本実施例で
は、検出電極44、44’で作る電界でシンチレータ3
1の方向に偏向する。電極44’はメッシュ電極であ
る。この電界で電子ビーム15も偏向を受けるので、補
正コイル45で電界と直交した磁界を形成して照射ビー
ムの偏向を打消す。電界によって二次電子を検出器に偏
向する方法は、図1の実施例に用いることもできる。
Since the energy of the secondary electrons generated in the plate 43 is several volts, it can be easily attracted by an electric field. In this embodiment, the scintillator 3 is driven by an electric field generated by the detection electrodes 44 and 44 '.
1 direction. Electrode 44 'is a mesh electrode. Since the electron beam 15 is also deflected by this electric field, a magnetic field orthogonal to the electric field is formed by the correction coil 45 to cancel the deflection of the irradiation beam. The method of deflecting secondary electrons to a detector by an electric field can also be used in the embodiment of FIG.

【0028】〔実施例3〕図6は、本発明による走査形
電子顕微鏡の他の実施例の概略図である。図1及び図5
と同一の機能部分には同一の番号を付して詳細な説明を
省略する。本実施例では、1段の加速によって電子ビー
ム15を所望のエネルギーに加速する。また加速電圧の
切り替えは、単一の加速電源49を調整して行う。
Embodiment 3 FIG. 6 is a schematic view of another embodiment of the scanning electron microscope according to the present invention. 1 and 5
The same functional portions as those described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. In this embodiment, the electron beam 15 is accelerated to a desired energy by one-stage acceleration. Switching of the acceleration voltage is performed by adjusting a single acceleration power supply 49.

【0029】電子源11において引出電極13で引き出
された電子15は、対接地に対して印加された加速電源
49からの加速電圧で加速される。電子源11、サプレ
ッサ電極16、引出電極13は高圧碍子48で支えられ
ている。各電極に接続されている導線はケーブル50で
加速電源49等に接続される。加速電圧は低エネルギー
時は3kV、高エネルギー時は50kVに選択される。
低エネルギー時には試料25に減速電圧41からマイナ
ス2kVの減速電圧を印加することにより、試料入射時
の電子ビームエネルギーは1kVとなる。高エネルギー
の場合には、図1と同様に、対物レンズ24を通過した
二次電子29を検出電極44、44’で作る電界によっ
てシンチレータ31の方向に偏向して検出する。
The electrons 15 extracted by the extraction electrode 13 in the electron source 11 are accelerated by an acceleration voltage from an acceleration power supply 49 applied to the ground. The electron source 11, the suppressor electrode 16, and the extraction electrode 13 are supported by a high-voltage insulator 48. The conductor connected to each electrode is connected to an acceleration power supply 49 or the like by a cable 50. The acceleration voltage is selected to be 3 kV at low energy and 50 kV at high energy.
By applying a deceleration voltage of −2 kV from the deceleration voltage 41 to the sample 25 at low energy, the electron beam energy at the time of incidence of the sample becomes 1 kV. In the case of high energy, the secondary electrons 29 passing through the objective lens 24 are detected by being deflected in the direction of the scintillator 31 by an electric field generated by the detection electrodes 44 and 44 ', as in FIG.

【0030】加速電圧の切り替えを単一の加速電源の調
整で行う場合、本実施例のように比較的高い加速電圧
(3kV)と減速電源41を併用して試料入射時の電子
ビームエネルギーを下げる構成を採用すると、加速電源
の電圧調整幅が小さくなるので電源設計が容易になる。
When the acceleration voltage is switched by adjusting a single acceleration power supply, the electron beam energy at the time of sample incidence is reduced by using a relatively high acceleration voltage (3 kV) and the deceleration power supply 41 together as in this embodiment. When the configuration is adopted, the voltage adjustment width of the accelerating power supply becomes small, so that the power supply design becomes easy.

【0031】〔実施例4〕図7は、本発明の装置を用い
たインライン検査のフローチャートである。通常の検査
では、ウエーハ内の検査箇所、検査方法は予め決まって
いる。例えば、図5に示した走査形電子顕微鏡を用い
て、ウエーハ内のn1箇所のライン/スペースとn2箇
所のコンタクトホールの寸法測定をN枚のウエーハにつ
いて行うケースを考える。
[Embodiment 4] FIG. 7 is a flowchart of an in-line inspection using the apparatus of the present invention. In a normal inspection, an inspection location and an inspection method in a wafer are determined in advance. For example, consider a case in which the dimensions of n1 lines / spaces and n2 contact holes in a wafer are measured for N wafers using the scanning electron microscope shown in FIG.

【0032】まず、走査形電子顕微鏡の電子ビームエネ
ルギーとして低エネルギーを選択し(ステップ71)、
第2加速電源20を遮断し、低圧の第1加速電源18に
よって電子源11と接地電位の第1加速電極19の間に
数キロボルトの低圧の加速電圧を印加すると共に減速電
源41を設定する。また、コンデンサレンズ23、対物
レンズ24等の電子レンズの電流値を予め決められてい
る低エネルギー用の値に設定する。そして、ウエーハの
絶縁物薄膜を帯電させない低エネルギー領域の電子ビー
ム15でウエーハを走査し、ステージ38を駆動してウ
エーハ25上の観察位置を予め設定されている点に順次
移動しながら1枚のウエーハについてn1箇所のライン
/スペースの寸法測定を行う。測定が終了したウエーハ
はゲートバルブ36を開いて真空予備室35に排出し、
次いで次のウエーハ37をステージ38上の試料台55
に載せ、同様の測定を行う。この操作はN枚のウエーハ
全部の測定が終了するまで繰り返される(ステップ7
2)。
First, low energy is selected as the electron beam energy of the scanning electron microscope (step 71).
The second accelerating power supply 20 is shut off, a low-voltage first accelerating power supply 18 applies a low-voltage acceleration voltage of several kilovolts between the electron source 11 and the first accelerating electrode 19 at the ground potential, and sets a deceleration power supply 41. Further, the current values of the electron lenses such as the condenser lens 23 and the objective lens 24 are set to predetermined values for low energy. Then, the wafer is scanned with the electron beam 15 in a low energy region in which the insulating thin film of the wafer is not charged, and the stage 38 is driven to sequentially move the observation position on the wafer 25 to a preset point, and one wafer is scanned. The dimension measurement of n1 lines / spaces is performed on the wafer. The wafer whose measurement has been completed opens the gate valve 36 and discharges the wafer into the pre-vacuum chamber 35.
Next, the next wafer 37 is placed on the sample stage 55 on the stage 38.
And perform the same measurement. This operation is repeated until the measurement of all N wafers is completed (step 7).
2).

【0033】続いて、走査電子顕微鏡の電子ビームエネ
ルギーとして高エネルギーが選択され(ステップ7
3)、第1加速電源18と共に第2加速電源20が接続
される。コンデンサレンズ23、対物レンズ24等の電
子レンズの電流値は予め決められている高エネルギー用
の値に設定される。そして、ウエーハの絶縁物薄膜を帯
電させない高エネルギー領域の電子ビーム15でウエー
ハを走査し、ステージ38を駆動してウエーハ25上の
観察位置を予め設定されている点に順次移動しながら1
枚のウエーハについてn2箇所のコンタクトホールの検
査を行う。この操作をN枚のウエーハ全てについて反復
して検査が終了する(ステップ74)。この検査では同
一箇所を低エネルギーと高エネルギーで観察することも
可能で、観察終了後に両者の比較あるいは重ね合わせ等
の画像処理が実施される。
Subsequently, high energy is selected as the electron beam energy of the scanning electron microscope (step 7).
3) The second acceleration power supply 20 is connected together with the first acceleration power supply 18. The current values of the electronic lenses such as the condenser lens 23 and the objective lens 24 are set to predetermined values for high energy. Then, the wafer is scanned with the electron beam 15 in a high energy region where the insulator thin film of the wafer is not charged, and the stage 38 is driven to sequentially move the observation position on the wafer 25 to a preset point.
Inspection of n2 contact holes is performed on the wafers. This operation is repeated for all N wafers, and the inspection is completed (step 74). In this inspection, the same portion can be observed with low energy and high energy, and after the observation is completed, image processing such as comparison or superposition of the two is performed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したごとく本発明によれば、走
査電子ビームのエネルギーとして低エネルギーを選択す
ることで表面を主体とした半導体素子の検査が可能にな
り、高エネルギーを選択することで低エネルギーでは観
察できない内部構造やコンタクトホールを検査すること
ができる。そのため、半導体素子製造のプロセスにおけ
る検査をさらに完全なものとすることができ、素子開発
促進、歩留まり向上への効果は非常に大きい。また、低
エネルギー電子ビームによる走査像と高エネルギー電子
ビームによる走査像を合成して重ねて表示することによ
り、表面から深部にわたるまで高精細の画像を得ること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to inspect a semiconductor element mainly on the surface by selecting low energy as the energy of the scanning electron beam, and to reduce the energy by selecting high energy. Internal structures and contact holes that cannot be observed with energy can be inspected. Therefore, the inspection in the process of manufacturing a semiconductor device can be completed more completely, and the effect of promoting the device development and improving the yield is very large. In addition, by synthesizing a scan image with a low-energy electron beam and a scan image with a high-energy electron beam and displaying the combined image, a high-definition image can be obtained from the surface to the deep part.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による走査形電子顕微鏡の一実施例の概
略図。
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a scanning electron microscope according to the present invention.

【図2】低エネルギー領域の絶縁物観察の原理を説明す
る図。
FIG. 2 illustrates the principle of observation of an insulator in a low energy region.

【図3】高エネルギー領域の絶縁物観察の原理を説明す
る図。
FIG. 3 illustrates the principle of observation of an insulator in a high energy region.

【図4】低エネルギー領域と高エネルギー領域の優劣を
比較する図。
FIG. 4 is a diagram comparing the superiority and the inferiority of a low energy region and a high energy region.

【図5】本発明による走査形電子顕微鏡の他の実施例の
概略図。
FIG. 5 is a schematic view of another embodiment of the scanning electron microscope according to the present invention.

【図6】本発明による走査形電子顕微鏡の他の実施例の
概略図。
FIG. 6 is a schematic view of another embodiment of the scanning electron microscope according to the present invention.

【図7】本発明装置を用いた半導体プロセス検査のフロ
ーを説明する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a flow of a semiconductor process inspection using the apparatus of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7:半導体素子、8:絶縁物薄膜、9:電子正孔対、1
0:正電荷、11:電子源、12:加熱電源、13:引
出電極、15:電子ビーム、16:サプレッサ電極、1
7:サプレッサ電源、18:第1加速電源、19:第1
加速電極、20:第2加速電圧、21:分割抵抗、2
2:第2加速電極、23:コンデンサレンズ、24:対
物レンズ、25:試料、26:上偏向コイル、27:下
偏向コイル、28:偏向コイル、29:二次電子、3
0:吸引電極、31:シンチレータ、32:光電子増倍
管、33:ライトガイド、34:反射電子検出器、3
5:真空予備室、36:ゲートバルブ、37:ウエー
ハ、38:ステージ、39:傾斜機構、40:吸引電
圧、41:減速電圧、42:絶縁台、43:プレート、
44、44’:検出電極、45:補正コイル、46:二
次電子、47:絶縁碍子、48:高圧碍子、49:加速
電源、50:ケーブル、51:容器、52:開口絞り、
55:試料台、60:CRT、61:画像メモリ、6
5:X線検出器
7: semiconductor element, 8: insulating thin film, 9: electron-hole pair, 1
0: positive charge, 11: electron source, 12: heating power supply, 13: extraction electrode, 15: electron beam, 16: suppressor electrode, 1
7: suppressor power supply, 18: first acceleration power supply, 19: first
Acceleration electrode, 20: second acceleration voltage, 21: division resistance, 2
2: second acceleration electrode, 23: condenser lens, 24: objective lens, 25: sample, 26: upper deflection coil, 27: lower deflection coil, 28: deflection coil, 29: secondary electron, 3
0: suction electrode, 31: scintillator, 32: photomultiplier, 33: light guide, 34: backscattered electron detector, 3
5: vacuum preparatory chamber, 36: gate valve, 37: wafer, 38: stage, 39: tilt mechanism, 40: suction voltage, 41: deceleration voltage, 42: insulating table, 43: plate,
44, 44 ': detection electrode, 45: correction coil, 46: secondary electron, 47: insulator, 48: high voltage insulator, 49: acceleration power supply, 50: cable, 51: container, 52: aperture stop,
55: sample stage, 60: CRT, 61: image memory, 6
5: X-ray detector

フロントページの続き (72)発明者 大高 正 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社 日立製作所 計測器事業部内 (56)参考文献 特開 平5−290786(JP,A) 特開 平4−149944(JP,A) 特開 平6−243814(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/252 - 37/295 H01J 37/22 Continuation of the front page (72) Inventor Tadashi Odaka 882 Ma, Katsuta-shi, Ibaraki Pref. Measuring Instruments Division, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-5-290786 (JP, A) JP-A-4-149944 (JP, A) JP-A-6-243814 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01J 37/252-37/295 H01J 37/22

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁物薄膜が被覆された半導体素子を電
子ビームで走査し、発生した電子又はX線を検出して走
査像を得ることによる半導体素子の観察方法であって、 前記絶縁物薄膜を帯電させない低エネルギー領域及び高
エネルギー領域の電子ビームを用いて走査を行うことを
特徴とする半導体素子の観察方法。
1. A method for observing a semiconductor device by scanning a semiconductor device coated with an insulating thin film with an electron beam, detecting generated electrons or X-rays, and obtaining a scanned image, the method comprising: A method for observing a semiconductor element, wherein scanning is performed using an electron beam in a low energy region and a high energy region in which the surface is not charged.
【請求項2】 絶縁物薄膜が被覆された半導体素子を走
査形電子顕微鏡の試料室に設置し、電子ビームで走査す
るとき発生する電子又はX線を検出し、走査像を得るこ
とによって前記半導体素子の表面及び内部又は凹部を観
察する半導体素子の観察方法であって、 前記表面を観察するときは前記絶縁物薄膜を帯電させな
い低エネルギー領域の電子ビームを用い、前記内部又は
凹部を観察するときは前記絶縁物薄膜を帯電させない高
エネルギー領域の電子ビームを用いることを特徴とする
半導体素子の観察方法。
2. A semiconductor device coated with an insulating thin film is placed in a sample chamber of a scanning electron microscope, and electrons or X-rays generated when scanning with an electron beam are detected to obtain a scanned image, thereby obtaining a scanned image. A method for observing a surface and an inside or a recess of a device, the method for observing the inside or the recess using an electron beam in a low energy region that does not charge the insulating thin film when observing the surface. A method for observing a semiconductor device, comprising using an electron beam in a high energy region that does not charge the insulator thin film.
【請求項3】 前記低エネルギー領域の電子ビームは前
記絶縁物薄膜に照射される電子ビーム量と該電子ビーム
照射によって前記絶縁物薄膜で発生する二次電子及び反
射電子の総量とがバランスするようなエネルギーを有
し、前記高エネルギー領域の電子ビームは前記絶縁物薄
膜内に電子正孔対を生成し、該電子正孔対の伝導により
前記絶縁物薄膜表面の電荷が中和されるようなエネルギ
ーを有することを特徴とする請求項1又は2記載の半導
体素子の観察方法。
3. An electron beam in the low energy region so that an amount of the electron beam irradiated on the insulating thin film and a total amount of secondary electrons and reflected electrons generated in the insulating thin film by the irradiation of the electron beam are balanced. The electron beam in the high-energy region generates electron-hole pairs in the insulator thin film, and the conduction of the electron-hole pairs neutralizes the charge on the surface of the insulator thin film. The method for observing a semiconductor device according to claim 1, wherein the method has energy.
【請求項4】 前記低エネルギー領域の電子ビームを用
いた走査像と高エネルギー領域の電子ビームを用いた走
査像を重ねて表示することを特徴とする請求項1、2又
は3記載の半導体素子の観察方法。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a scan image using the electron beam in the low energy region and a scan image using the electron beam in the high energy region are superimposed and displayed. Observation method.
【請求項5】 試料としての絶縁物薄膜が被覆された半
導体素子を載置する試料台と、電子源と、前記電子源か
ら発生した電子ビームを加速する電子ビーム加速手段
と、前記電子ビーム加速手段の加速電圧を切り替える加
速電圧切り替え手段と、加速された電子ビームを試料上
に収束する手段と、試料上で電子ビームを走査する手段
と、試料から発生した電子又はX線を検出する検出手段
と、電子ビームの走査に同期させて前記検出手段の出力
を表示する走査像表示手段とを含み、前記加速電圧切り
替え手段は電子ビームのエネルギーを前記絶縁物薄膜を
帯電させない低エネルギー領域と高エネルギー領域の間
で切り替え可能なことを特徴とする絶縁物薄膜が被覆さ
れた半導体素子観察用走査形電子顕微鏡。
5. A sample stage on which a semiconductor element coated with an insulating thin film as a sample is mounted, an electron source, electron beam acceleration means for accelerating an electron beam generated from the electron source, and said electron beam acceleration. Means for switching acceleration voltage of the means, means for converging the accelerated electron beam on the sample, means for scanning the electron beam on the sample, and detection means for detecting electrons or X-rays generated from the sample And scanning image display means for displaying the output of the detection means in synchronization with the scanning of the electron beam, wherein the acceleration voltage switching means reduces the energy of the electron beam to a low energy area where the insulator thin film is not charged and a high energy area. A scanning electron microscope for observing a semiconductor element coated with an insulating thin film, which is switchable between regions.
【請求項6】 試料に負電位を印加する手段を試料の下
方に備え、試料に入射する電子ビームを減速させること
により前記絶縁物薄膜を帯電させない低エネルギー領域
を実現することを特徴とする請求項5記載の走査形電子
顕微鏡。
6. A low-energy region in which the insulator thin film is not charged by decelerating an electron beam incident on the sample by providing means for applying a negative potential to the sample below the sample. Item 6. A scanning electron microscope according to item 5.
【請求項7】 前記走査像表示手段に入力される前記検
出手段からの信号は二次電子検出信号、反射電子検出信
号、X線検出信号又はそのいずれかの合成信号であるこ
とを特徴とする請求項5又は6記載の走査形電子顕微
鏡。
7. A signal input to the scanning image display means from the detection means is a secondary electron detection signal, a reflected electron detection signal, an X-ray detection signal, or a composite signal of any of them. A scanning electron microscope according to claim 5.
【請求項8】 前記電子ビームを試料上に収束する手段
の最終レンズの上方に電子線検出器を備え、試料から発
生して該レンズを通過した二次電子を検出するようにし
たことを特徴とする請求項第5、6又は7記載の走査形
電子顕微鏡。
8. An electron beam detector is provided above a final lens of the means for converging the electron beam on a sample, and secondary electrons generated from the sample and passed through the lens are detected. The scanning electron microscope according to claim 5, 6, or 7.
【請求項9】 前記電子ビームを試料上に収束する手段
の最終レンズと電子線検出器の間に、試料に照射される
電子ビームは偏向させずに試料から発生した二次電子を
前記電子線検出器に吸引するように電界及び該電界と直
交する磁界を印加する手段を備えることを特徴とする請
求項5〜8のいずれか1項記載の走査形電子顕微鏡。
9. A secondary electron generated from a sample without being deflected by an electron beam applied to the sample between the final lens of the means for converging the electron beam onto the sample and an electron beam detector. The scanning electron microscope according to any one of claims 5 to 8, further comprising means for applying an electric field and a magnetic field orthogonal to the electric field so as to attract the detector.
【請求項10】 前記走査像を記憶する手段を更に備
え、低エネルギー領域の電子ビームによる走査像と高エ
ネルギー領域の電子ビームによる走査像を前記走査像表
示手段に重ねて表示することを特徴とする請求項5〜9
のいずれか1項記載の走査形電子顕微鏡。
10. The apparatus according to claim 1, further comprising means for storing the scan image, wherein a scan image by an electron beam in a low energy area and a scan image by an electron beam in a high energy area are displayed on the scan image display means in a superimposed manner. Claims 5 to 9
The scanning electron microscope according to any one of the above items.
【請求項11】 直径が4インチを超える試料を挿入で
きる試料室を備えたことを特徴とする請求項第5〜10
のいずれか1項記載の走査形電子顕微鏡。
11. The apparatus according to claim 5, further comprising a sample chamber into which a sample having a diameter exceeding 4 inches can be inserted.
The scanning electron microscope according to any one of the above items.
JP06088801A 1994-04-26 1994-04-26 Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor Expired - Lifetime JP3132796B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06088801A JP3132796B2 (en) 1994-04-26 1994-04-26 Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP06088801A JP3132796B2 (en) 1994-04-26 1994-04-26 Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000296397A Division JP3515063B2 (en) 2000-09-28 2000-09-28 Scanning electron microscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07296759A JPH07296759A (en) 1995-11-10
JP3132796B2 true JP3132796B2 (en) 2001-02-05

Family

ID=13952979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP06088801A Expired - Lifetime JP3132796B2 (en) 1994-04-26 1994-04-26 Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3132796B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6172363B1 (en) 1996-03-05 2001-01-09 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for inspecting integrated circuit pattern
JP3774558B2 (en) * 1998-01-23 2006-05-17 日本電子株式会社 Sample equipment in charged particle beam equipment
JP4093662B2 (en) 1999-01-04 2008-06-04 株式会社日立製作所 Scanning electron microscope
US6414308B1 (en) 1999-03-12 2002-07-02 International Business Machines Corporation Method for determining opened/unopened semiconductor contacts using a scanning electron microscope
JP4658783B2 (en) * 2005-11-21 2011-03-23 株式会社日立製作所 Sample image forming method

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07296759A (en) 1995-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4302316B2 (en) Scanning electron microscope
JP3441955B2 (en) Projection type charged particle microscope and substrate inspection system
JP3786875B2 (en) Objective lens for charged particle beam devices
JP2927627B2 (en) Scanning electron microscope
JP2919170B2 (en) Scanning electron microscope
US6610980B2 (en) Apparatus for inspection of semiconductor wafers and masks using a low energy electron microscope with two illuminating beams
US6259094B1 (en) Electron beam inspection method and apparatus
EP1305816B1 (en) Collection of secondary electrons through the objective lens of a scanning electron microscope
JP2000200579A (en) Scanning electron microscope
JPH09171791A (en) Scanning type electron microscope
JPH11326247A (en) Substrate-inspection device and substrate-inspection system provided therewith and substrate-inspection method
JP2001513258A (en) SEM equipped with electrostatic objective lens and electric scanning device
JP2000133194A (en) Scanning electron microscope
JP2006093161A (en) Electron scanning microscope
JP3515063B2 (en) Scanning electron microscope
JP3132796B2 (en) Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor
JP3343421B2 (en) Charged particle beam equipment
JP4178003B2 (en) Semiconductor circuit pattern inspection system
JP2001319612A (en) Direct imaging electron microscope
JP3494152B2 (en) Scanning electron microscope
KR100711198B1 (en) Scanning electron microscope
JPH11242941A (en) Scanning electron microscope
JP3494208B2 (en) Scanning electron microscope
JP2001006605A (en) Focusing ion beam processing device and processing method for specimen using focusing ion beam
JP2001124713A (en) Device and method for inspecting circuit pattern

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071124

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081124

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081124

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101124

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111124

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121124

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131124

Year of fee payment: 13

EXPY Cancellation because of completion of term