JP3802525B2 - Charged particle microscope - Google Patents
Charged particle microscope Download PDFInfo
- Publication number
- JP3802525B2 JP3802525B2 JP2003352727A JP2003352727A JP3802525B2 JP 3802525 B2 JP3802525 B2 JP 3802525B2 JP 2003352727 A JP2003352727 A JP 2003352727A JP 2003352727 A JP2003352727 A JP 2003352727A JP 3802525 B2 JP3802525 B2 JP 3802525B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deflector
- deflection
- charged particle
- electron
- magnetic field
- 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 - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、例えば半導体素子の微細パターンを観察するのに用いられる荷電粒子顕微鏡に関する。 The present invention relates to a charged particle microscope used for observing a fine pattern of a semiconductor element, for example.
半導体開発においては、微細パターンの走査型電子顕微鏡(SEM)による観察や、集束イオンビーム(FIB)による微細加工技術が必須のものとなっている。FIBによる微細加工技術においても、加工対象を特定するために、荷電粒子顕微鏡による事前の観察が必要であり、これら顕微鏡の重要性は益々増大しているが、分解能が1nmを下回るようになるにつれて解決すべき問題も多々生じている。 In semiconductor development, observation of fine patterns with a scanning electron microscope (SEM) and fine processing techniques with a focused ion beam (FIB) are essential. In the microfabrication technology by FIB, in order to specify a processing target, prior observation by a charged particle microscope is necessary, and the importance of these microscopes is increasing more and more, but as the resolution becomes lower than 1 nm. There are many problems to be solved.
図12は従来の走査型電子顕微鏡システムの概略的な構成を示している。電子光学鏡筒1より、集束された電子ビームがウェハ3上の点13(点Aと称する)を中心として照射される。ウェハはステージ9上に固定されている。ステージ9は、水平移動機構4、垂直微小移動機構5の上に載置され、これら機構ににより水平方向(x−y方向)の移動および上下方向の微小移動(Δz)が可能となっている。
FIG. 12 shows a schematic configuration of a conventional scanning electron microscope system. A focused electron beam is emitted from the electron
これらの機構は第1の支持体6に載置され、第1の支持体6は傾斜機構7により、回転軸11を中心としたステージ12の傾斜角度の調節が可能となっている。第1の支持体6は、傾斜機構7を介して第2の支持体8により保持されており、第2の支持体8は垂直移動機構19によって、垂直方向(z方向)の位置が粗調整される。10は垂直移動機構19の駆動装置である。水平移動機構4、垂直微小移動機構5、傾斜機構7、駆動装置10は、ステージコントローラ12により制御される。2はシステム全体の匡体である。
These mechanisms are mounted on the first support body 6, and the tilt angle of the
さて、多くの場合に試料を例えば60度に傾斜して観察したいことがある。このとき、点Aの動きを示したものが図13である。図13はステージの傾斜機構7の中心軸11(軸Bと称する)の方向にステージを見たものである。 Now, in many cases, it may be desirable to observe the sample tilted at, for example, 60 degrees. FIG. 13 shows the movement of the point A at this time. FIG. 13 shows the stage viewed in the direction of the central axis 11 (referred to as axis B) of the stage tilting mechanism 7.
点Aが軸B上にあるとき(図13(a))は、ステージ3の表面3aを3bの位置までθ度傾斜させても、点Aの位置は変化しない。しかしながら、点Aの高さが、軸B(11)より高い(図13(b))、あるいは低い(図13(c))場合には、点Aは13aから13bへ水平方向、垂直方向ともに移動する。 When the point A is on the axis B (FIG. 13A), the position of the point A does not change even if the surface 3a of the stage 3 is inclined by θ degrees to the position of 3b. However, when the height of the point A is higher than the axis B (11) (FIG. 13 (b)) or lower (FIG. 13 (c)), the point A changes from 13a to 13b in both the horizontal and vertical directions. Moving.
傾斜角度をθ、点A(13a)と軸B(11)の高さの差をhとすると、傾斜時の点Aの移動量は水平方向にΔx=hsin(θ)、垂直方向にΔz=(1−cos(θ))hとなる。多くの場合にウェハ3の凹凸は100μm程度は有るため、θを60度とすると、点Aの移動量は水平方向に最大約86μm,垂直方向に約50μmとなる。 Assuming that the inclination angle is θ, and the difference in height between the point A (13a) and the axis B (11) is h, the movement amount of the point A during the inclination is Δx = hsin (θ) in the horizontal direction and Δz = in the vertical direction. (1-cos (θ)) h. In many cases, the unevenness of the wafer 3 is about 100 μm. Therefore, when θ is 60 degrees, the movement amount of the point A is about 86 μm at the maximum in the horizontal direction and about 50 μm in the vertical direction.
水平方向の移動量は、電子ビームの観察領域の広さ例えば□2μm程度より遥かに大きく、また垂直方向に移動量は焦点深度2μm程度よりも遥かに大きい。従って、ステージを傾斜させた場合には、水平移動機構により水平方向に移動させて、点Aを視野中心に移動させるとともに、電子光学系の焦点を調節することによる垂直方向の合わせも必要となる。 The amount of movement in the horizontal direction is much larger than the size of the electron beam observation region, for example, about 2 μm, and the amount of movement in the vertical direction is much larger than the focal depth of about 2 μm. Therefore, when the stage is tilted, it is necessary to move the point A to the center of the field of view by moving it horizontally by the horizontal movement mechanism and to adjust the vertical direction by adjusting the focus of the electron optical system. .
または、小さい角度で傾斜させて、点Aの移動が最小になるまで、垂直微小移動機構5によってステージ9の高さを調節することも可能である。しかし、いずれの方法も観察作業の効率を著しく低下させる原因になっていた。
Alternatively, the height of the stage 9 can be adjusted by the vertical
以上は傾斜観察上の位置合わせの問題であったが、電子ビームの磁場もしくは振動による揺らぎが原因の像の乱れも、顕微鏡の分解能が1nmを下回るようになるにつれ問題化している。次にこの問題に説明する。 The above is a problem of alignment in tilt observation, but image disturbance caused by fluctuation of the electron beam magnetic field or vibration is becoming a problem as the resolution of the microscope becomes less than 1 nm. Next, this problem will be described.
図14は代表的な高分解能走査型電子顕微鏡の構成を示す。25は電界放出型の電子銃で、非常に輝度の高い電子ビーム28を発生する。なお、電子銃25の周辺部の詳細は省略する。この電子ビーム28はコンデンサレンズ26および対物レンズ27によって更に縮小され、試料37の表面に照射される。この時、試料表面から放出される二次電子38を検出器33で検出する。なお、36はアパーチャーである。
FIG. 14 shows a configuration of a typical high-resolution scanning electron microscope. A field
電子ビーム28は偏向器29によって試料37上を二次元的に走査される。これと同期させて、検出器33の信号を画像表示装置32に表示することにより、試料表面の情報が得られる。31は偏向電極29および表示装置32の走査に使用される鋸歯状波電圧発生器であり、30は偏向器用電源である。
The
ところで、走査型電子顕微鏡が置かれている場所では、通常外部に揺動磁場が存在する。また、床は何らかの振動をしている。あるいは、装置が置かれている大気も振動している。従って、試料上の電子ビームの位置は、前記揺動磁場あるいは振動の影響を受けて所定の位置からずれた位置になることがある。従って、画像表示装置32上の像は本来の試料37上の構造とは異なったものとなってしまう。
By the way, in the place where the scanning electron microscope is placed, there is usually an oscillating magnetic field outside. The floor is vibrating in some way. Alternatively, the atmosphere in which the device is located is also vibrating. Therefore, the position of the electron beam on the sample may be shifted from a predetermined position due to the influence of the oscillating magnetic field or vibration. Therefore, the image on the
この問題に対して、特許文献1においては、外部磁場の検出手段(図23では39に相当)を設けて置き、その信号に基づいて電子ビームの偏向信号を補正することにより、外部磁場の振動によらず、常に電子ビームが所定の位置に照射されるようにする方法が提案されている。
With respect to this problem, in
また、特許文献2では、逆に画像表示装置のCRTの偏向回路に補正信号を同期させて入力し、歪の少ない画像を得る方法が提案されている。しかしながら、本方式においては以下のような問題がある。 On the other hand, Patent Document 2 proposes a method of obtaining an image with less distortion by inputting a correction signal in synchronization with a CRT deflection circuit of an image display device. However, this method has the following problems.
外乱を検出し、補正信号を発生させるには若干の時間がかかる。したがって、ビーム位置の補正は外乱と完全に同期させることは不可能である。外乱の変化が速い場合にはその影響は顕著となり、時間遅れのある補正手段を用いることによりかえって像信号が乱れたものとなることもある。また、画像表示を単に修正する場合には、場所によってビームの照射電荷密度が異なるという事態が起こり、見かけ上の濃淡が生じることがある。 It takes some time to detect the disturbance and generate the correction signal. Therefore, the correction of the beam position cannot be completely synchronized with the disturbance. When the disturbance changes quickly, the effect becomes significant, and the image signal may be disturbed by using a correction means having a time delay. Further, when the image display is simply corrected, a situation occurs in which the irradiation charge density of the beam varies depending on the location, and an apparent shading may occur.
ところで、対物レンズとしては、試料表面にも磁場が印加されるいわゆるインレンズあるいはセミインレンズと呼ばれる方式が収査が小さいことが知られている。電子銃、コンデンサ、対物レンズの基本的な配列は図14と同様であるが、偏向器が対物レンズの中に組み込まれている。 By the way, as an objective lens, it is known that a so-called in-lens or semi-in-lens system in which a magnetic field is also applied to the sample surface has a small amount of collection. The basic arrangement of the electron gun, the condenser, and the objective lens is the same as that in FIG. 14, but a deflector is incorporated in the objective lens.
図15はセミインレンズ方式の対物レンズの構造の例を示すものである。ポールピース52開放部は下を向いている。図の左側にレンズの中心軸に沿った磁場強度分布の概略を示す。試料46表面に磁場がかかっているので、二次電子51の軌道はレンズ中心付近に制限されるため、検出器はレンズのポールピースの外側に付けたのでは充分な検出効率が得られない。従って、ポールピース52の内側あるいは上流側に設けられる。
FIG. 15 shows an example of the structure of a semi-in-lens type objective lens. The opening part of the
検出器58は電子捕獲用のバイアスグリッド54とシンチレータ55そして光電子増倍管56の組み合わせで構成されるのが普通である。バイアスの影響が電子ビームに及ばない様に、電子ビーム42を取り囲むようにシールド用のチューブ57が設置されている。この方式において、電子ビームの偏向領域を広くとるために電磁偏向器44は、検出器58よりも下流に設けられる。しかしながら、この場合には次の様な問題が生じる。
The
図16はこの問題を説明するための図で、偏向器が働いている状態での電子ビーム42(一次電子)および二次電子51の軌道を概念的に示すものである。二次電子は旋回して移動するが、簡単のために、二次電子の軌道は旋回中心の軌道を示している。中心軸付近の磁場は紙面垂直方向下向き(59の記号で示す)であるとする。
FIG. 16 is a diagram for explaining this problem, and conceptually shows the trajectories of the electron beam 42 (primary electrons) and the
この場合、二次電子は一次電子と逆方向に偏向されることになる。しかも、一次電子のエネルギーは、例えば2keV程度、二次電子のエネルギーは通常高々数10eVであるから、偏向角度自体大きい。従って、一次電子の偏向領域を広くしようとすると、二次電子は大きく偏向されて途中で失われ、検出器に到達しない。従って、二次電子の検出効率を高くしたい場合には、一次電子の偏向領域はあまり広くできない(広く走査できない)という問題が生じていた。
以上説明した如く、荷電粒子顕微鏡でステージを傾斜させると、ビームを照射したい領域が水平および垂直方向に大きくずれてしまうことが多く、これが装置の操作性を著しく低下させていた。 As described above, when the stage is tilted with a charged particle microscope, the region to be irradiated with the beam often deviates greatly in the horizontal and vertical directions, which significantly reduces the operability of the apparatus.
また荷電粒子顕微鏡、とりわけ走査型電子顕微鏡においては、変化の速い外乱による像の乱れを補正することは困難であった。
また、インレンズ方式の対物レンズを用いる走査型電子顕微鏡において、検出器の下流に偏向器を設けた場合には、電子ビームの偏向領域を広くすることは困難であった。
In charged particle microscopes, particularly scanning electron microscopes, it has been difficult to correct image disturbance due to fast-changing disturbances.
Further, in a scanning electron microscope using an in-lens type objective lens, when a deflector is provided downstream of the detector, it is difficult to widen the deflection region of the electron beam.
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、操作性が良く、広い範囲で鮮明な画像が得られる荷電粒子顕微鏡を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a charged particle microscope which has good operability and can provide a clear image over a wide range.
さらに詳細に言えば、第1に試料ステージを傾斜させてもビームを照射すべき領域が移動しない荷電粒子顕微鏡を提供することにあり、第2に従来困難であった変化の速い外乱による像の乱れを補正できる荷電粒子顕微鏡を提供することにあり、第3にインレンズ方式の対物レンズを使用した場合において、二次電子検出器の下流に偏向器を設けた場合でも偏向領域を広くとれる荷電粒子顕微鏡を提供することにある。 More specifically, the first object is to provide a charged particle microscope in which the region to be irradiated with the beam does not move even when the sample stage is tilted. The third object is to provide a charged particle microscope capable of correcting disturbance, and thirdly, in the case where an in-lens type objective lens is used, even when a deflector is provided downstream of the secondary electron detector, the charging region can be widened. It is to provide a particle microscope.
上記課題を解決するために、本発明の荷電粒子顕微鏡では、電子ビームを対物偏向器により試料上に走査して得られる二次電子信号を、検出器により検出して画像表示する荷電粒子顕微鏡において、前記検出器は、前記対物偏向器より前記電子ビームの上流に設置され、前記対物偏向器は、電磁偏向器と、前記電磁偏向器と同期して働く静電偏向器とを含み、前記静電偏向器の電場は、前記電磁偏向器とほぼ同方向に前記電子ビームを偏向することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, in the charged particle microscope of the present invention, in the charged particle microscope which displays an image by detecting a secondary electron signal obtained by scanning an electron beam on a sample with an objective deflector using a detector. The detector is disposed upstream of the electron beam from the objective deflector, and the objective deflector includes an electromagnetic deflector and an electrostatic deflector that operates in synchronization with the electromagnetic deflector. The electric field of the electric deflector deflects the electron beam in substantially the same direction as the electromagnetic deflector.
前記静電偏向器は、前記二次電子の前記電磁偏向器による偏向をほぼ打ち消す電場の強さで動作することが望ましい。
あるいは、前記静電偏向器による偏向電場の強さと、前記電磁偏向器による偏向磁場の強さとの割合を可変としてもよい。
また、静電偏向器の各電極に共通の静電位を与える手段をさらに設けても良い。
The electrostatic deflector preferably operates with an electric field strength that substantially cancels the deflection of the secondary electrons by the electromagnetic deflector.
Alternatively, the ratio between the strength of the deflection electric field by the electrostatic deflector and the strength of the deflection magnetic field by the electromagnetic deflector may be variable.
Further, a means for giving a common electrostatic potential to each electrode of the electrostatic deflector may be further provided.
本発明に含まれる走査型電子顕微鏡においては、電磁偏向器と同期して働く静電偏向器が電磁偏向器とほぼ同じ位置に設けられている。
上記の様に構成された走査型電子顕微鏡においては、二次電子の軌道は偏向器によって曲げられることがないので、効率よく検出することができる。
In the scanning electron microscope included in the present invention, an electrostatic deflector that works in synchronism with the electromagnetic deflector is provided at substantially the same position as the electromagnetic deflector.
In the scanning electron microscope configured as described above, since the secondary electron trajectory is not bent by the deflector, it can be detected efficiently.
以上の説明から明かな様に、本発明の荷電粒子顕微鏡においては、偏向磁場に加えて偏向電場を与えることにより、偏向領域が広い場合にでも二次電子を効率よく検出できる。また、検出する二次電子のエネルギー領域も容易に選択できる。 As is clear from the above description, in the charged particle microscope of the present invention, by providing a deflection electric field in addition to the deflection magnetic field, secondary electrons can be detected efficiently even when the deflection region is wide. In addition, the energy region of secondary electrons to be detected can be easily selected.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる荷電粒子顕微鏡の模式的な断面図である。電子光学鏡筒101より、集束された電子ビームがウェハ103上の点113(点Aと称する)を中心として照射される。ウェハ103はステージ109上に固定されている。ステージ109は、水平移動機構104、垂直微小移動機構105の上に載置され、これら機構ににより水平方向(x−y方向)の移動および上下方向の微小距離(Δz)の移動が可能となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a charged particle microscope according to the first embodiment of the present invention. A focused electron beam is emitted from the electron
これらの機構は第1の支持体106に載置され、第1の支持体106は傾斜機構107により、回転軸111を中心としたステージ112の傾斜角度の調節が可能となっている。第1の支持体106は、傾斜機構107を介して第2の支持体108により保持されており、第2の支持体108は垂直移動機構109によって、垂直方向(z方向)の位置が粗調整される。110は垂直移動機構119の駆動装置である。水平移動機構104、垂直微小移動機構105、傾斜機構107、駆動装置110は、ステージコントローラ112により制御される。102は、装置全体の匡体である。
These mechanisms are placed on the
本実施形態の特徴的なところは、光源および照明光学系よりなる発光部114、受光光学系および光検出器よりなる受光部115および高さ演算回路116よりなるz軸センサが設けられており、発光部114、受光部115がステージの傾斜機構107を支える部材108に取り付けられていることである。発光部114から照射された光117は、ウェハ103のビーム照射位置113で反射して受光部115で受光されるように調節される。このz軸センサは、試料上の光の照射位置の高さを測定するために用いる。
A characteristic feature of this embodiment is that a
荷電粒子ビームの照射位置点A(113)は回転軸111を含む面で、ステージの高さ微調機構105の移動方向に平行な面内に来るように予め調整しておく。点Aがこの面からずれている場合には、ステージ112の傾斜に伴い点Aの位置が移動する。しかしながら、この点Aの位置を所定の位置から許容範囲、例えば0.5μm程度以内に納まるように調整することは特に困難ではない。
The irradiation position point A (113) of the charged particle beam is a plane including the
この調整は、例えば次のように行えばよい。まず、ステージを水平に保ち、回転軸(傾斜軸)111から離れた任意の注目点に荷電粒子ビームを照射して、画像表示装置(不図示)に二次電子像を得る。ステージを水平位置前後で傾斜させたときの像の動きを見る。ステージの水平面が回転軸を含まない場合は、ステージを水平面前後で1方向に傾斜角度を変えて行くと、像も1方向に移動する。 This adjustment may be performed as follows, for example. First, the stage is kept horizontal, and a charged particle beam is irradiated to an arbitrary point of interest away from the rotation axis (tilt axis) 111 to obtain a secondary electron image on an image display device (not shown). Watch the movement of the image when the stage is tilted around the horizontal position. If the horizontal plane of the stage does not include the rotation axis, the image moves in one direction when the tilt angle of the stage is changed in one direction before and after the horizontal plane.
ステージの高さを微調機構(垂直微小移動機構)105で変えて、同様に傾斜角度を1方向に変化させたとき、ステージの水平位置で前記注目点の像が折り返す動きをする高さに合わせる。このときビームの照射位置の高さは回転軸を含む高さ(面)と一致する。 When the height of the stage is changed by the fine adjustment mechanism (vertical minute movement mechanism) 105 and the inclination angle is similarly changed to one direction, it is adjusted to the height at which the image of the attention point turns back at the horizontal position of the stage. . At this time, the height of the irradiation position of the beam coincides with the height (surface) including the rotation axis.
微調機構105としては、例えばピエゾ素子と拡大機構を用いれば容易に数nm程度の分解能が得られ、これはz軸センサの分解能よりも遥かに小さい。
次に、ステージを水平方向に移動させて、ステージを傾斜させたとき注目点の移動が最小になる位置まで移動させる。このときの注目点の位置は、ほぼ回転軸上にある。以後、ビームの照射位置はこの点に来るように、電子光学顕微鏡を設定する。また、このときのビーム照射位置の高さをz軸センサで測定しておき、この高さを基準位置として、ステージコントローラ112に記憶する。
As the
Next, the stage is moved in the horizontal direction, and moved to a position where the movement of the point of interest is minimized when the stage is tilted. At this time, the position of the attention point is substantially on the rotation axis. Thereafter, the electron optical microscope is set so that the irradiation position of the beam comes to this point. Further, the height of the beam irradiation position at this time is measured by a z-axis sensor, and this height is stored in the
さて、前述のように発光部114において光源より発せられた光117は、照明光学系によって、ウェハ103上の荷電粒子ビームを照射したい点113(以下点Aと称する)に結像される。受光部115では、点Aの像を光検出器上に結像する。ここで、点Aの高さが例えばウェハの反り等により微小変化すると、受光部では点Aの動きとなって検出されるため、点Aの高さの変化が求まる。
As described above, the light 117 emitted from the light source in the
点Aの軸111(軸Bと称する)よりの高さ(距離)の変化Δhは、像の移動量と光学系から演算回路によって求められ、その値はステージコントローラ112に与えられる。ステージコントローラ12では、ステージの高さ微調機構105を用いて点Aの高さを−Δhだけ変化させる。これにより、点Aは軸B上にくる。
A change Δh in the height (distance) of the point A from the axis 111 (referred to as axis B) is obtained from the image movement amount and the optical system by an arithmetic circuit, and the value is given to the
通常のz軸センサの高さ分解能は1μm程度であるから、ステージ傾斜時の点Aの横方向の移動量は1μm以下となる。これは、ステージのxy移動機構を用いてウェハを機械的に移動させずとも、レンズの偏向収差が充分小さい範囲で、荷電粒子ビームの走査範囲を移動させることにより、点Aを荷電粒子ビームの照射領域に納めておくことのできる値である。 Since the height resolution of a normal z-axis sensor is about 1 μm, the amount of lateral movement of the point A when the stage is tilted is 1 μm or less. This is because, without moving the wafer mechanically using the xy movement mechanism of the stage, the point A is moved to the point of the charged particle beam by moving the scanning range of the charged particle beam within a range where the lens deflection aberration is sufficiently small. This value can be stored in the irradiation area.
このように本発明によれば、ウェハの反り等でウェハ表面の高さにばらつきがある場合でも、ステージを傾斜させた時の荷電粒子ビームの照射位置の移動を最小限にすることが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when the height of the wafer surface varies due to wafer warpage or the like, it is possible to minimize the movement of the irradiation position of the charged particle beam when the stage is tilted. Become.
図1は、本発明の第2の利点をも示している。通常荷電粒子光学系の対物レンズは、レンズと試料間の距離が小さいほど分解能が良くなる。しかしながら、試料とレンズとの距離が狭いと、試料を大きく傾斜すると、ステージが対物レンズと衝突するために大きく傾斜できないという問題がある。従って、必要な傾斜角度と分解能に応じて、ステージの高さを変更することが行われる。 FIG. 1 also illustrates the second advantage of the present invention. In general, an objective lens of a charged particle optical system has a higher resolution as the distance between the lens and the sample is smaller. However, if the distance between the sample and the lens is narrow, there is a problem that if the sample is tilted greatly, the stage cannot collide because the stage collides with the objective lens. Therefore, the height of the stage is changed according to the required tilt angle and resolution.
本発明においては、z軸センサの発光部114と受光部115とが、共に傾斜機構107の支持部(第2の支持体)108に取り付けられている。そのため、ステージの高さを変えても、z軸センサの発光部114と受光部115の軸B(111)との高さ関係は変化しない。よって、ステージの高さに依らず、ウェハ上の荷電粒子を照射したい点Aの高さを軸Bの高さに一致させることが可能となる。
In the present invention, the
また、顕微鏡観察点を直接観察できるz軸センサーの代わりに、予めステージに試料を取り付けた状態で、観察点以外の場所で高さ分布を測っておき、高さ分布マップを記憶させるようにしてもよい。この場合、ある1観察点(第1観察点)でのステージの高さを実施形態で述べた方法で調節し、それ以外の観察点では高さマップに基づいて第1観察点との高さの差だけステージ高さを補正する。 Instead of the z-axis sensor that can directly observe the microscope observation point, the height distribution is measured at a place other than the observation point with the sample previously attached to the stage, and the height distribution map is stored. Also good. In this case, the height of the stage at one observation point (first observation point) is adjusted by the method described in the embodiment, and the height from the first observation point based on the height map at other observation points. The stage height is corrected by the difference of.
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係る荷電粒子顕微鏡(走査型電子顕微鏡)の全体構成図、図3は対物レンズ周辺の概略構成を拡大して示したものである。図2において、125は電界放出型の電子銃で、非常に輝度の高い電子ビーム128を発生する。なお、電子銃の周辺部の詳細は、発明の本質に関係が無いので記載を省略している。この電子ビーム128はコンデンサレンズ126および対物レンズ127によって更に縮小され、試料137の表面に照射される。この時、試料表面から放出される二次電子138を検出器133で検出する。なお、136はアパーチャーである。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a charged particle microscope (scanning electron microscope) according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of the periphery of the objective lens. In FIG. 2,
電子ビーム128は偏向器129によって試料137上を二次元的に走査される。これと同期させて、検出器133の信号を画像表示装置132に表示することにより、試料表面の情報が得られる。131は偏向電極129および表示装置132の走査に使用される鋸歯状波電圧発生器であり、130は偏向器用電源である。
The
さらに、本発明の特徴部分として、外乱検出器139が接続された演算回路122と、遅延回路123が備えられている。これらの機能について、以下に説明する。
Further, as a characteristic part of the present invention, an
電子ビーム128は、理想的には図3に矢印121で示すように、試料137の上をラスター状に走査される。この走査は鋸歯状波電源131に接続された偏向器129により行われる。しかしながら、外部からの擾乱(外乱)たとえば磁場あるいは振動があると、軌道が本来軌道からずれてしまう。120はある瞬間における本来の軌道であり、Nはそのときに電子ビームが照射すべき試料上の位置である。
The
Nの座標を(xn ,yn )とする。外乱があるために、試料の軌道は128となり、従って試料上のRに照射される。Rの座標は(xr ,yr )とする。(xr ,yr )は外乱が分かっていれば、(xn ,yn )から計算できる。 Let the coordinates of N be (x n , y n ). Due to the disturbance, the trajectory of the sample is 128, so that R on the sample is irradiated. The coordinates of R are (x r , y r ). If the disturbance is known, (x r , y r ) can be calculated from (x n , y n ).
今外乱は外部磁場である場合を考える。外部磁場は装置の近くに置かれた例えばホール素子を用いた磁場検出器139によって検出される。検出器139から求められた外乱の情報と、(xn ,yn )とから演算回路122によって、(xr ,yr )を求める。
Consider the case where the disturbance is an external magnetic field. The external magnetic field is detected by a
この演算は、例えば次のように行う。予め検出器で検出される磁場と、ビームの照射位置との関係をキャリブレーションサンプルを使用して測定しておく。ビームの照射位置情報は、例えばキャリブレーションサンプルに形成された微少な金粒子にビームを照射することにより得られる。多くの場合には、装置周辺の外乱磁場の発生源の磁場の向きと照射位置の磁場の向きは同一であるので、測定された磁場とビームの照射位置のずれの間には高い相関があり、ほぼ一対一で対応する。 This calculation is performed as follows, for example. The relationship between the magnetic field detected by the detector and the irradiation position of the beam is measured in advance using a calibration sample. The irradiation position information of the beam is obtained, for example, by irradiating the fine gold particles formed on the calibration sample with the beam. In many cases, the direction of the magnetic field at the source of the disturbance magnetic field around the device and the direction of the magnetic field at the irradiation position are the same, so there is a high correlation between the measured magnetic field and the deviation of the irradiation position of the beam. , Almost one-to-one correspondence.
この測定結果から、検出された磁場強度と実際のビーム照射位置との関係を表として用意し、演算回路122の中の記憶回路に保存する。演算回路122は検出器139から求めた磁場と、上記の表とを比べ、内挿によって外乱がある時のビームの実際の位置(xr ,yr )を求める。演算回路122での計算時間に相当する遅れ時間を、遅れ回路123によって二次電子検出器133の信号を遅らせる。画像表示装置132では、この座標情報(xr ,yr )を用いて遅延された信号を表示する。これにより、外乱によらず正確な画像情報が得られる。
From this measurement result, the relationship between the detected magnetic field intensity and the actual beam irradiation position is prepared as a table and stored in a storage circuit in the
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態に係わる荷電粒子顕微鏡の概略構成を示す図である。本実施形態は第2の実施形態の変形例で、同一箇所には同一番号を付してあるので重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a charged particle microscope according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the second embodiment, and the same portions are denoted by the same reference numerals, and therefore redundant description is omitted.
図4に示すように、試料137の上部周辺の互いに直交する位置に、合わせて2個の検出器139aを設け、実際にビームが感じる磁場の向きと強さを測定するようにしている。磁場の向きと強さに対するビーム照射位置のずれを予め測定しておいて、上記の測定結果に基づき外乱が存在するときのビーム照射位置を与えるようにする。
As shown in FIG. 4, two detectors 139a are provided in total at positions orthogonal to each other around the upper portion of the
このようにすることで、外乱が一種類でない場合にもより精度良く対応できる。検出器を、例えば鏡筒部分に2対、試料室に1対というように、複数組設けることも精度向上に有効である。この場合には、鏡筒の各部分において軌道の偏向量を測定しておき、各部分での偏向量の和としてビームの照射位置を求める位置を求めることができる。 In this way, it is possible to cope with a more accurate case even when there is not one kind of disturbance. Providing a plurality of sets of detectors, for example, two pairs in the lens barrel portion and one pair in the sample chamber is also effective in improving accuracy. In this case, the deflection amount of the trajectory is measured in each part of the lens barrel, and the position for obtaining the beam irradiation position can be obtained as the sum of the deflection amounts in each part.
上記について図5に示す光学系で説明する。図5では、図4で省略した電子銃125から偏向器129までの光学系も併せて示している。126はコンデンサレンズで、136はアパーチャーである。クロスオーバ135は磁場がある場合には軸に垂直に(水平方向に)移動する。電子銃125とクロスオーバ135の間の外乱磁場の値は検出器対139cによって測定する。従って、検出器対139cの信号からクロスオーバ位置のずれ、例えばx方向であるとして、dx1が求められる。このdx1の求め方は先に図3の例で述べた方法でよい。
The above will be described with reference to the optical system shown in FIG. FIG. 5 also shows the optical system from the
次に、クロスオーバ135からレンズ127の間の外乱磁場は、検出器対139bによって求められる。ここでの軌道のずれは、実効的にはクロスオーバ135の移動(dx2,dy2)として与えられる。レンズ127での縮小率を1/Mとすると、試料137上でのビームの動きは(dx1+dx2,dy2)/Mで与えられる。ただし、レンズでの像の回転の影響は1/Mを行列として1/Mに含まれるものとする。
Next, the disturbance magnetic field between the
最後に、レンズ127と試料137との間の外乱磁場は検出器対139aによって求められる。ここでの軌道のずれは(dx3,dy3)で与えられる。従って、ビームの試料照射位置124のずれは、((dx1+dx2,dy2)/M+(dx3,dy3)で与えられる。照射を予定した位置を(xn ,yn )、実際にビームが照射される位置を(xr ,yr )とすると、(xr 、yr )=(xn 、yn )+(dx1+dx2、dy2)/M+(dx3,dy3)で与えられる。
Finally, the disturbance magnetic field between the
なお、図5においては図面が煩雑になるので記載を省略しているが、外乱検出器139a,139b,139cの検出信号は、それぞれ演算回路122に入力されている。
In FIG. 5, the illustration is omitted because the drawing becomes complicated, but the detection signals of the
以上外乱が磁場の場合について説明した。外乱が振動の場合にもほぼ同様な方法が適用できる。例えば、鏡筒に加速度ピックアップを設ける。予め決まった周波数の床振動がある時の鏡筒振動の加速度の向きおよび大きさに対して、ビーム照射位置を測定することで、ビーム照射位置の鏡筒振動に対する応答が求められる。変位は加速度に対する線形応答として求められる。 The case where the disturbance is a magnetic field has been described above. A substantially similar method can be applied when the disturbance is vibration. For example, an acceleration pickup is provided in the lens barrel. By measuring the beam irradiation position with respect to the direction and magnitude of the acceleration of the lens barrel vibration when there is floor vibration of a predetermined frequency, a response to the lens barrel vibration at the beam irradiation position is obtained. The displacement is determined as a linear response to acceleration.
例えば、単純にステージと鏡筒間の相対振動の共振周波数をω0 、減衰係数をλで記述できる最も単純なモデルでは、少なくとも2つの異なる周波数において応答が求められれば、共振周波数ω0 、減衰係数λは求められる。変位は加速度に対する線形応答として求められる。現実には、もっと複雑な場合が多いので、加速度と変位の関係を再現する適当なモデルを用いる。システムが複雑な場合には、特にビームの位置を求める演算の時間が長くなるので、従来の補正方法では誤差が大きく、本方式を使用すればその有効性がさらに増すことになる。 For example, in the simplest model that can simply describe the resonance frequency of the relative vibration between the stage and the lens barrel as ω 0 and the attenuation coefficient as λ, if the response is obtained at at least two different frequencies, the resonance frequency ω 0 and the attenuation The coefficient λ is obtained. The displacement is determined as a linear response to acceleration. In reality, there are many more complicated cases, so an appropriate model that reproduces the relationship between acceleration and displacement is used. When the system is complicated, the calculation time for obtaining the position of the beam is particularly long. Therefore, the error is large in the conventional correction method, and the effectiveness is further increased by using this method.
(第4の実施形態)
図6は、本発明の第4の実施形態に係わる荷電粒子顕微鏡の概略構成図である。本実施形態は第2の実施形態(若しくは第3の実施形態)の変形例であり、同一箇所には同一番号を付して、重複する説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a charged particle microscope according to the fourth embodiment of the present invention. The present embodiment is a modification of the second embodiment (or the third embodiment), and the same portions are denoted by the same reference numerals and redundant description is omitted.
本実施形態では、走査情報と二次電子検出器信号と外乱信号とをそれぞれ記憶する手段(それぞれ参照番号134a,134b,134cで示す)を設け、記憶された走査情報に対し、記憶された外乱信号により、第2若しくは第3の実施形態で述べた補正を行い、記憶された検出信号と合わせて画像表示するようにしている。なお、遅延回路123は、省略若しくは記憶回路134bに含ませることもできる。
In the present embodiment, means (respectively indicated by
この場合、本来の位置情報が2次元の離散的な情報であり、一方補正処理を施した後の座標はこの離散的に与えられた座標と正確には一致しない。この問題の解決法を図7を用いて説明する。信号を与えるべき位置が(Mdx ,Ndy )(M,Nは自然数、dx ,dy は位置の最小ステップ)と格子点で与えられたとする。簡単のために、dx ,dy を省略して(M,N)で位置を示す。補正後の座標が例えばC(1.3、3.8)とするとこれに対応する格子点はない。この場合には、この点の周囲の4点(1、3)、(2、3)、(1、4)、(2、4)に対して、この点に対応する信号を格子点との位置関係に応じて配分させる。通常この配分は各格子点が代表する領域を通るビームの電流に応じて行う。 In this case, the original position information is two-dimensional discrete information. On the other hand, the coordinates after the correction process do not exactly match the discretely given coordinates. A solution to this problem will be described with reference to FIG. It is assumed that the position to which the signal is to be given is given by (Md x , Nd y ) (M and N are natural numbers, d x and dy are the minimum position steps) and a grid point. For simplicity, d x and dy are omitted, and the position is indicated by (M, N). If the corrected coordinates are C (1.3, 3.8), for example, there is no corresponding grid point. In this case, for the four points (1, 3), (2, 3), (1, 4), (2, 4) around this point, the signal corresponding to this point is Distribute according to the positional relationship. Usually, this distribution is performed according to the current of the beam passing through the region represented by each lattice point.
簡単のため、電子ビームの電流分布が一辺が、dx の正方形の一様分布であるであると仮定し、dx =dy とすると、(1、3)、(2、3)、(1、4)、(2、4)に割り当てられるべき信号量は、各々0.21対0.09対0.49対0.21に分配される。 For simplicity, the current distribution of the electron beam is one side, assuming it is the uniform distribution of the square d x, when the d x = d y, (1,3 ), (2,3), ( The signal amounts to be allocated to 1, 4) and (2, 4) are distributed to 0.21 vs. 0.09 vs. 0.49 vs. 0.21, respectively.
ここでは、4点への配分としたが、ビームの広がりが格子点の間隔に比べ大きいときには、周囲の4点の更に周囲の格子点に信号を分配する。現実にはビーム分布は一様ではなく、例えば正規分布に近い分布をしていることが多い。この場合にも各格子点を通過する電流を求めてそれに応じて配分すれば良いことは容易に理解できる。 Here, the distribution is made to 4 points. However, when the beam spread is larger than the interval of the lattice points, the signal is distributed to the surrounding lattice points of the surrounding 4 points. In reality, the beam distribution is not uniform, for example, it is often a distribution close to a normal distribution. In this case as well, it can be easily understood that the current passing through each lattice point may be obtained and distributed accordingly.
ビームの電流分布がexp(−(r/a)2 /2)に比例するとする。ただし、aはビーム半径で、r2 =x2 +y2 である。関数erf(x)を次のように定義する。
それぞれの区画への信号量の比は、次の式で与えられる。 The ratio of the signal amount to each section is given by the following equation.
(erf(1.3dy /a)−erf(0.3dy /a))×(erf(0.8dx /a)+erf(0.2dx /a):
(erf(1.3dy /a)−erf(0.3dy /a))×(erf(1.2dx /a)+erf(0.2dx /a):
(erf(0.3dy /a)+erf(0.7dy /a))×(erf(0.8dx /a)+erf(0.2dx /a):
(erf(0.3dy /a)+erf(0.7dy /a))×(erf(1.2dx /a)−erf(0.2dx /a)
容易に分かるように、これ以外の領域にも割当てられる。例えば、(1、2)の領域には、(erf(2.3dy /a)−erf(1.3dy /a))×(erf(0.8dx /a)+erf(0.2dx /a)に比例して配分される。
(Erf (1.3d y /a)−erf(0.3d y /a))×(erf(0.8d x /a)+erf(0.2d x / a):
(Erf (1.3d y /a)−erf(0.3d y /a))×(erf(1.2d x /a)+erf(0.2d x / a):
(Erf (0.3d y /a)+erf(0.7d y /a))×(erf(0.8d x /a)+erf(0.2d x / a):
(Erf (0.3d y /a)+erf(0.7d y /a))×(erf(1.2d x /a)-erf(0.2d x / a)
As can be easily understood, other areas are also allocated. For example, in the area of (1, 2), (erf (2.3d y /a)−erf(1.3d y /a))×(erf(0.8d x /a)+erf(0.2d x / A).
ここで、このままでは位置によって信号の重みに違いが出ることがある。例えば位置(x1 ,y1 )は外乱のために電子が一度も照射されず、(x2 ,y2 )には複数回照射されることとすると、見かけ上(x1 ,y1 )は暗く、(x2 ,y2 )は明るく表示されることになる。 In this case, the signal weight may vary depending on the position. For example, if the position (x 1 , y 1 ) is not irradiated with electrons even once due to disturbance, and (x 2 , y 2 ) is irradiated multiple times, the apparent (x 1 , y 1 ) is It is dark and (x 2 , y 2 ) is displayed brightly.
通常電子ビームの走査の周期と外乱の周期とが一致しなければ、各点での信号を複数回の走査での足し合わせにより、各位置での重みは平均化されるので、このような問題は避けられる。 Normally, if the scanning period of the electron beam and the period of disturbance do not match, the weight at each position is averaged by adding the signals at each point in multiple scans. Can be avoided.
さらに次のようにすることも可能である。すなわち、走査情報に基づいて各表示位置に対して重みを与えておき、この重みによって信号量を規格化する。具体的には、先に説明したように各格子点に信号を分配する際に、同時に各格子点の代表する領域に照射される電流の積分量すなわち電荷量を記憶しておき、この電荷量によって信号を規格化すればよい。 Furthermore, it is also possible to do the following. That is, a weight is given to each display position based on the scanning information, and the signal amount is normalized by this weight. Specifically, as described above, when a signal is distributed to each grid point, the integral amount of the current applied to the region represented by each grid point, that is, the charge amount is stored in advance, and this charge amount is stored. The signal may be normalized by
速い信号がある場合に、1つの信号位置を指定している時間内に、複数の領域に跨ってビームが移動することがある。この場合には、ビームが通過した複数の領域に重み付けをしつつ、各領域を通過するときの信号を加える。実際にはこの時間を小時間に分割して、それぞれの時間では平均位置を用いるようにする。 When there is a fast signal, the beam may move across a plurality of regions within the time when one signal position is designated. In this case, a signal for passing through each region is added while weighting a plurality of regions through which the beam has passed. Actually, this time is divided into small times, and the average position is used at each time.
また、遅く大きな外乱が存在する場合には、従来例に見られるように、電子ビームの軌道そのものを外乱に応じて補正することを本発明の補正方法と併用して行うことも有効である。何故なら、このような電子ビームの軌道そのものの補正によって、かなりの程度ビームのずれは小さくなり、本発明による補正方法の補正範囲を小さくできる。この場合には、勿論本来の位置情報としては補正した軌道の情報を用いることになる。 In addition, when there is a slow and large disturbance, it is also effective to correct the electron beam trajectory itself according to the disturbance in combination with the correction method of the present invention as seen in the prior art. This is because, by correcting the electron beam trajectory itself, the deviation of the beam is considerably reduced, and the correction range of the correction method according to the present invention can be reduced. In this case, of course, the corrected trajectory information is used as the original position information.
ところで、これまではすべて電子顕微鏡を例にとり説明してきたが、イオンを用いた顕微鏡においても、その観察原理は電子顕微鏡と同じであるので、全く同様に適用できる。また、二次電子の検出信号に限らず二次イオンを測定するSIMS分析や二次中性粒子を測定するSNMS、或いはX線、光を測定する装置にも全く同様に適用できることはいうまでもない。 By the way, the electron microscope has been described as an example so far, but the observation principle of the microscope using ions is the same as that of the electron microscope, and therefore, it can be applied in exactly the same manner. In addition, the present invention is not limited to the detection signal of secondary electrons, but can be applied to SIMS analysis for measuring secondary ions, SNMS for measuring secondary neutral particles, or an apparatus for measuring X-rays and light. Absent.
(第5の実施形態)
図8は、本発明の第5の実施形態に係わる荷電粒子顕微鏡(走査型電子顕微鏡)の対物レンズ周辺の模式的な断面図である。本実施形態は、インレンズあるいはセミインレンズ方式の電子顕微鏡に関するもので、電子銃、コンデンサレンズ、対物レンズの配列は図14と同様であるが、二次電子検出器の位置と、偏向器の位置と構成に特徴がある。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view around the objective lens of a charged particle microscope (scanning electron microscope) according to the fifth embodiment of the present invention. The present embodiment relates to an in-lens or semi-in-lens electron microscope, and the arrangement of the electron gun, condenser lens, and objective lens is the same as in FIG. 14, but the position of the secondary electron detector and the position of the deflector Characterized by position and configuration.
すなわち、図8に示すようにポールピース152開放部は下を向いている。図の左側にレンズの中心軸に沿った磁場強度分布の概略を示す。試料146表面に磁場がかかっているので、二次電子151の軌道はレンズ中心付近に制限される。
That is, as shown in FIG. 8, the opening part of the
検出器158は電子捕獲用のバイアスグリッド154とシンチレータ155そして光電子増倍管156の組み合わせで構成されている。バイアスの影響が電子ビームに及ばない様に、電子ビーム142を取り囲むようにシールド用のチューブ157が設置されている。この方式においても、電子ビームの偏向領域を広くとるために電磁偏向器144は、検出器158よりも下流に設けられている。
The
この実施形態で特徴的なところは、電磁偏向器144の内側に静電偏向器161が設けられたことである。電磁偏向器と静電偏向器の組み合わせは、例えば図9のようになっている。144aないし144dは電磁偏向器のコイル、145はコアである。また、161aないし161dは静電偏向器の電極である。
A characteristic point of this embodiment is that an
ここで、コイル144a,144bに矢印で示した方向に電流を流し、電極161aに負、電極161cに正の電位を与える。これにより、中心軸付近では、電場222と磁場159とが直交するようにする。この時の一次電子と、二次電子の軌道を図10に概念的に示す。
Here, a current is passed through the
今、中心軸上の偏向電場の強さE、偏向磁場の強さを大きさをB、作用長さを共にLとする。一次電子のエネルギをU1 、二次電子のエネルギーをU2 とする。電子の電荷をe、質量をmとする。一次電子の偏向角は近似的に、
磁場による分が eBL/(2mU1 )1/2
電流による分が eEL/2U1
合計 eBL/(2mU1 )1/2 +eEL/2U1
で与えられる。
Now, the intensity E of the deflection electric field on the central axis, the magnitude of the deflection magnetic field B, and the action length L are both assumed. The energy of primary electrons is U 1 and the energy of secondary electrons is U 2 . The electron charge is e, and the mass is m. The primary electron deflection angle is approximately
The amount due to the magnetic field is eBL / (2 mU 1 ) 1/2
The amount due to current is eEL / 2U 1
Total eBL / (2 mU 1 ) 1/2 + eEL / 2U 1
Given in.
一方、二次電子の偏向角は、 eBL/(2mU2 )1/2 −eEL/2U1
で与えられる。ここで、電場、磁場の作用長さは一次電子と同じであると近似している。
On the other hand, the deflection angle of secondary electrons is eBL / ( 2 mU 2 ) 1/2 -eEL / 2U 1.
Given in. Here, it is approximated that the action length of the electric and magnetic fields is the same as that of the primary electrons.
今、偏向電場Eを、E=B(2U2 /m)1/2 に選ぶと、エネルギがU2 である二次電子の偏向角は0となる。すなわち、偏向器の影響を全く受けないことになり、効率よく検出される。図10はこれらの状態を模式的に示したものである。151aはエネルギーがU2 の電子の軌道、151bはU2 よりもエネルギーが高いときの軌道、151cは逆にU2 よりもエネルギーが低いときの軌道を示す。従って、電場Eの値は、主に検出したい二次電子のエネルギーに合わせて調節される。 Now, when the deflection electric field E is selected to be E = B (2U 2 / m) 1/2 , the deflection angle of secondary electrons whose energy is U 2 becomes 0. That is, it is not affected at all by the deflector and is detected efficiently. FIG. 10 schematically shows these states. 151a is the electron orbital energy U 2, 151b indicates a trajectory of the time trajectory at high energy than U 2, 151c has energy than U 2 conversely low. Therefore, the value of the electric field E is adjusted mainly according to the energy of the secondary electrons to be detected.
逆に、偏向電場と偏向磁場の比を調節することによって、検出する二次電子のエネルギー領域を選択することも可能である。例えば、低エネルギーの二次電子の像に加えて、高エネルギーの反射電子の像がほしい場合などに便利である。 Conversely, the energy region of the secondary electrons to be detected can be selected by adjusting the ratio between the deflection electric field and the deflection magnetic field. For example, it is convenient when a high energy reflected electron image is desired in addition to a low energy secondary electron image.
また、エネルギーの広い範囲で、二次電子を検出しようとする場合には、偏向電極に共通に正のバイアス電位を与えればよい。図11は電磁コイル、偏向電極に電流あるいは電位を与える方法を示した回路図であるが、図11(b)の例では電源227によって偏向電極にバイアスを与えている。先の説明は電源227のバイアスが0の場合である。
When secondary electrons are to be detected in a wide energy range, a positive bias potential may be applied to the deflection electrodes in common. FIG. 11 is a circuit diagram showing a method of applying current or potential to the electromagnetic coil and the deflection electrode. In the example of FIG. 11B, a bias is applied to the deflection electrode by the
例えば、偏向電極の電位が共通に3kVであるとすると、数eVから数百eVまでの電子はエネルギーに拘らず、静電偏向器によって軌道を補正される。この場合に図10に示すように、電極を軸対称な形状にすることで、偏向電極による加速電場の軸対称性を改善できる。 For example, if the potential of the deflection electrode is 3 kV in common, the orbit of electrons from several eV to several hundred eV is corrected by the electrostatic deflector regardless of the energy. In this case, as shown in FIG. 10, the axial symmetry of the accelerating electric field by the deflecting electrode can be improved by making the electrodes axisymmetric.
ここまでの説明では、簡単のために偏向電場と偏向磁場の作用長さは等しくとったが、実際には例えば電極を長くして、偏向電場の作用長さを長くすることで、必要な偏向電場の強さを小さくすることは可能である。上の式から明かなように、偏向電場と偏向磁場とは比例関係にある。この関係を実現するのは容易である。 In the above description, for the sake of simplicity, the action lengths of the deflection electric field and the deflection magnetic field are equal. However, in practice, for example, the required deflection can be achieved by increasing the action length of the deflection electric field by elongating the electrodes. It is possible to reduce the strength of the electric field. As is clear from the above equation, the deflection electric field and the deflection magnetic field are in a proportional relationship. This relationship is easy to realize.
図11(a)は、本発明を実現するような回路の1つの例を示している。223は電流源であり、電磁偏向器コイル144a,144bおよび静電偏向器電極161a、161cに接続されている。これらと直列に、可変抵抗224a,224bが接続されている。コイル144a、144cに電流を流すと、電極161a,161cの電位が電流に比例して変化し、偏向電場を発生する。偏向電場と偏向磁場との比は、可変抵抗224a、224bの抵抗を変えることで調節できる。全く同じ回路を組むことで、電磁偏向器コイル144b,144dおよび静電偏向器電極161d,161cの磁場と電場を比例させて、変化させることができる。
FIG. 11 (a) shows one example of a circuit that implements the present invention. A
また、図11(b)に示すように、電流増幅回路225と電圧増幅回路226に同一の信号発生回路224からの信号を加えて、同期した偏向電場と偏向磁場を発生することもできる。また、各静電偏向器に等しく静電位を与えることも容易である。
In addition, as shown in FIG. 11B, a signal from the same
ところで、ここまでは例を用いて本発明を実現する方法について説明してきたが、各コイル、偏向器に電流あるいは電位を与える電気回路は、図11に例示したものに限定されないことはいうまでもない。 By the way, although the method for realizing the present invention has been described using examples, it goes without saying that the electric circuit for applying a current or a potential to each coil and deflector is not limited to that illustrated in FIG. Absent.
また、電極の材料として導体を用いる場合に、電磁偏向の周波数が高いときに電極に渦電流が誘起され、場合によっては渦電流により生ずる磁場による新たな偏向の影響が無視できない場合も考えられる。その場合には、電極材料として、高抵抗材料例えば炭化珪素を用いることで、渦電流の影響を抑えることができる。 Further, when a conductor is used as the electrode material, an eddy current is induced in the electrode when the frequency of electromagnetic deflection is high, and in some cases, the influence of a new deflection due to a magnetic field caused by the eddy current cannot be ignored. In that case, the influence of eddy current can be suppressed by using a high resistance material such as silicon carbide as the electrode material.
また、静電電極の位置をずらせて、偏向磁場の小さい場所に配置することも可能である。但し、レンズの磁場による軌道の回転が起きるので、静電偏向による偏向の方向は、所定の偏向角度が得られるように決定される。これは電子光学的には簡単な計算である。 It is also possible to shift the position of the electrostatic electrode and place it in a place where the deflection magnetic field is small. However, since the orbit is rotated by the magnetic field of the lens, the direction of deflection by electrostatic deflection is determined so as to obtain a predetermined deflection angle. This is a simple calculation in terms of electron optics.
101…電子光学鏡筒
102…匡体
103…ウェハ(試料)
104…水平移動機構
105…垂直微小移動機構
106…第1の支持体
107…傾斜機構
108…第2の支持体
109…試料ステージ
110…垂直移動機構駆動装置
111…回転軸(傾斜軸)
112…ステージコントローラ
113…ビーム照射位置
114…発光部
115…受光部
116…高さ演算回路
117…光線
119…垂直移動機構
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記検出器は、前記対物偏向器より前記電子ビームの上流に設置され、前記対物偏向器は、電磁偏向器と、前記電磁偏向器と同期して働く静電偏向器とを含み、前記静電偏向器の電場は、前記電磁偏向器とほぼ同方向に前記電子ビームを偏向することを特徴とする荷電粒子顕微鏡。 In a charged particle microscope in which a secondary electron signal obtained by scanning an electron beam on a sample with an objective deflector is detected by a detector and displayed as an image,
The detector is disposed upstream of the electron beam from the objective deflector, and the objective deflector includes an electromagnetic deflector and an electrostatic deflector that operates in synchronization with the electromagnetic deflector, and A charged particle microscope characterized in that an electric field of a deflector deflects the electron beam in substantially the same direction as the electromagnetic deflector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003352727A JP3802525B2 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Charged particle microscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003352727A JP3802525B2 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Charged particle microscope |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24379096A Division JP3499690B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Charged particle microscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004047492A JP2004047492A (en) | 2004-02-12 |
JP3802525B2 true JP3802525B2 (en) | 2006-07-26 |
Family
ID=31712834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003352727A Expired - Fee Related JP3802525B2 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Charged particle microscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3802525B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101477014B1 (en) * | 2012-02-02 | 2014-12-29 | 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 | Three-dimensional mapping using scanning electron microscope images |
US9715724B2 (en) | 2014-07-29 | 2017-07-25 | Applied Materials Israel Ltd. | Registration of CAD data with SEM images |
-
2003
- 2003-10-10 JP JP2003352727A patent/JP3802525B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101477014B1 (en) * | 2012-02-02 | 2014-12-29 | 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 | Three-dimensional mapping using scanning electron microscope images |
US9715724B2 (en) | 2014-07-29 | 2017-07-25 | Applied Materials Israel Ltd. | Registration of CAD data with SEM images |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004047492A (en) | 2004-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6265719B1 (en) | Inspection method and apparatus using electron beam | |
US6791084B2 (en) | Method and scanning electron microscope for measuring dimension of material on sample | |
JP4215282B2 (en) | SEM equipped with electrostatic objective lens and electrical scanning device | |
JP2001273861A (en) | Charged beam apparatus and pattern incline observation method | |
JP3403036B2 (en) | Electron beam inspection method and apparatus | |
CN104241066B (en) | Method for imaging a sample in a charged particle apparatus | |
CN101499433B (en) | System and method for electric test of semiconductor wafer | |
US9103769B2 (en) | Apparatus and methods for controlling electron microscope stages | |
EP1238405B1 (en) | Method and system for the examination of specimen using a charged particle beam | |
JP4383950B2 (en) | Charged particle beam adjustment method and charged particle beam apparatus | |
US9012842B2 (en) | Charged particle beam device and inclined observation image display method | |
JP5364112B2 (en) | Charged particle beam equipment | |
JP2006054074A (en) | Charged particle beam column | |
JP4273141B2 (en) | Focused ion beam device | |
JP6727024B2 (en) | Charged particle beam device | |
US8742343B2 (en) | Charged particle beam system and method of axial alignment of charged particle beam | |
CN108463869B (en) | Charged particle beam device and optical axis adjusting method thereof | |
US3702398A (en) | Electron beam apparatus | |
US11282672B2 (en) | Charged particle beam apparatus and sample processing observation method | |
JP3499690B2 (en) | Charged particle microscope | |
JP3802525B2 (en) | Charged particle microscope | |
JP6075306B2 (en) | Charged particle beam irradiation apparatus and charged particle beam axis adjusting method | |
JP2003168383A (en) | Scanning electron microscope device | |
JP7396954B2 (en) | Charged particle beam device | |
JP4431624B2 (en) | Charged particle beam adjustment method and charged particle beam apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060427 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090512 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100512 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110512 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120512 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130512 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |