JP4485158B2 - 半導体装置の電子顕微鏡による観察方法およびその装置 - Google Patents
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Description
-対象物の空間的に拡張された対象物視野から発せられる二次電子を、位置検知 機能を有する検出器上で画像化するための電子顕微鏡光学部品を設け、
-一次エネルギービームを放射し、この一次エネルギービームを少なくとも対象 物視野に向けて、対象物視野から二次電子を放出させる照射装置を設ける。
図2は図1の電子顕微鏡で観察するアスペクト比の大きい半導体構造の断面模式図
図3は図2に示した構造を有する材料の二次電子収量特性を示した図
図4は図2に示した構造から発せられる二次電子のエネルギースペクトルを示した図
図5は図1の電子顕微鏡で用いられる画像保存エネルギーフィルタの模式図
図6は図5に示したものと同様のエネルギーフィルタの第1の設定における、図1に示した電子顕微鏡によるアスペクト比の大きい構造を有する半導体装置の写真
図7は図5に示したものと同様のエネルギーフィルタの第2の設定における、図1に示した電子顕微鏡によるアスペクト比の大きい構造を有する半導体装置の写真
図8は図2に示した構造と同様の半導体構造の材料についての二次電子収量特性のグラフ
図9は本発明の方法の実施形態を実施するのに適した別の電子顕微鏡の模式図
図10は図9に示した電子顕微鏡の対物レンズ系の分解組立模式図
図11は図10に示した対物レンズの機能を説明するためのフィールド構造を示す模式図
図12は本発明の方法の実施形態を実施するのに適した別の電子顕微鏡の模式図
図13は本発明の方法の更なる実施形態を説明するためのアスペクト比が大きく欠陥を有する構造を示す図
図1は、本発明にかかる方法を実施するのに適した電子顕微鏡1の概略図である。電子顕微鏡1は、この電子顕微鏡1の対物レンズ系5の前に検査対象の対象物として配置される半導体構造3を検査する働きを有する。
Claims (23)
- 半導体装置(3)の電子顕微鏡による観察方法であって、
拡張対象物視野(37)内の前記半導体装置(3)から発せられる二次電子を、位置検知機能を有する検出器(35)上に、電子顕微鏡光学系(27)によって画像化する工程と、
前記半導体装置(3)から二次電子を放出させるために一次エネルギービーム(51、53)を少なくとも前記対象物視野(37)に向ける工程と、を含み、
前記半導体装置(3)は、第1の材料(11)によって提供される上面(15)と、1.5より大きいアスペクト比を有し、前記上面(15)によって囲まれ、第2の材料(13)によって提供される底(17)を有する凹部とを備え、
前記第1の材料(11)が二次電子収量の最大値を与えるエネルギー(E m )と前記最大値を与えるエネルギー(E m )よりエネルギーが下の第1の中立点(E 1 )と前記最大値を与えるエネルギー(E m )よりエネルギーが上の第2の中立点(E 2 )とを有する、エネルギー依存の二次電子収量特性を有し、
前記方法はさらに、前記一次エネルギービーム(51、53)の電子が、前記最大値を与えるエネルギー(E m )と前記第2の中立点(E 2 )との間のエネルギー値(E p )で前記上面(15)に衝突するように前記電子の運動エネルギーを調整する工程を含むことを特徴とする半導体装置の電子顕微鏡による観察方法。 - 二次電子に対する抽出フィールドを生成するために、前記半導体装置(3)に対して、前記電子顕微鏡光学系(27)の電極(23)に正電位を付与する工程をさらに備える請求項1に記載の方法。
- 前記アスペクト比は4より大きい、請求項1または2に記載の方法。
- 前記アスペクト比は10より大きい、請求項1または2に記載の方法。
- 前記一次エネルギービームのエネルギーおよび強度のうち少なくとも1つは、前記上面(15)が前記底(17)に対して正に帯電するように調整される、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 前記一次エネルギービームが光子ビーム(53)を備える、請求項1から5のいずれかに記載の方法。
- 前記光子ビーム(53a)が前記半導体装置(3a)の前記上面(15)に略垂直に衝突する、請求項6に記載の方法。
- 前記光子ビーム(53)が前記半導体装置(3)の前記上面(15)に10°から80°の間の角度で衝突する、請求項6に記載の方法。
- 前記電子顕微鏡光学系(27a;27b)は、前記検出器(35a、35b)上で画像化される前記対象物視野を前記上面の平面内において前記検出器(35a;35b)に対して変位させるために設けられる、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記電子顕微鏡光学系(27)は、調整可能な第1閾値エネルギーより小さい運動エネルギーを有する二次電子が前記検出器上で画像化されないようにする画像保存エネルギーフィルタ(31)を備える、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記第1閾値エネルギーは、正に帯電した前記上面(15)から放出された電子が前記検出器(35)上で実質上画像化されないように調整されている、請求項10に記載の方法。
- 前記エネルギーフィルタ(31)はさらに、調整可能な第2閾値エネルギーより大きい運動エネルギーを有する二次電子が前記検出器上で画像化されないようにする、請求項11に記載の方法。
- 少なくとも前記第1の材料(11)は、実質上非導電性である、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
- 前記第1の材料(11)は、実質上非導電性であって、前記第2の材料(13)は実質上導電性である、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の材料は、前記一次電子ビーム(51)の前記電子の前記エネルギーに応じて、二次電子収量の最大値を与えるエネルギー(Em 2)と前記最大値を与えるエネルギー(Em 2)よりエネルギーが下の第1の中立点(E1 2)と前記最大値を与えるエネルギー(Em 2)よりエネルギーが上の第2の中立点(E2 2)とを有する二次電子収量特性(81)を有し、前記一次電子ビーム(51)の前記電子の前記運動エネルギーは、前記第1の材料(11)の前記二次電子収量特性(65)が前記第2の材料(13)の前記二次電子収量特性(81)より大きいエネルギー範囲のエネルギー値(Ep)に調整される、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記第1および第2の材料は、実質上非導電性である、請求項15に記載の方法。
- 半導体装置(3)の電子顕微鏡による観察方法であって、
拡張対象物視野(37)内の前記半導体装置(3)から発せられる二次電子を、位置検知機能を有する検出器(35)上で、電子顕微鏡光学系(27)によって画像化する工程と、
前記半導体装置(3)から二次電子を放出させるために一次エネルギービーム(51、53)を少なくとも前記対象物視野(37)に向ける工程と、を含み、
前記半導体装置(3)は、第1の材料(11)によって提供される上面(15)と、1.5より大きいアスペクト比を有し、前記上面(15)によって囲まれ、第2の材料(13)によって提供される底(17)を有する凹部とを備え、
前記一次エネルギービーム(51、53)が光子ビーム(53)を備えることを特徴とする半導体装置の電子顕微鏡による観察方法。 - 電子顕微鏡システムであって、
対象物から拡張対象物視野(37)内において発せられる二次電子を、位置検知機能を有する検出器(35)上で画像化するための電子顕微鏡光学系(27)と、
一次エネルギービーム(51、53)を少なくとも前記対象物視野(37)に向けてそこから二次電子を放出させるための照射装置(55、59)とを備え、
前記電子顕微鏡光学系(27)は、エネルギー窓(Emin、Emax)の範囲外の運動エネルギーを有する二次電子が前記位置検知機能を有する検出器(35)上で実質的に画像化されないように調整可能であるエネルギー窓を有する画像保存エネルギーフィルタ(31)を備え、
前記電子顕微鏡システムはさらに、前記エネルギーフィルタ(31)の前記エネルギー窓を調整するためのコントローラ(63)を備え、前記コントローラ(63)は、前記エネルギー窓に対する少なくとも1つの設定を格納するためのメモリ(64)を備え、
前記照射装置(55)は、調整可能な運動エネルギーを有する電子ビーム(51)を一次エネルギービームとして生成し、前記メモリ(64)は、前記エネルギー窓の前記設定に関連する前記電子ビーム(51)の前記運動エネルギーの設定を格納するために設けられ、
前記対象物(3)は、前記対象物(3)の第1の材料(11)によって提供される上面(15)を備え、
前記第1の材料(11)が二次電子収量の最大値を与えるエネルギー(E m )と前記最大値を与えるエネルギー(E m )よりエネルギーが下の第1の中立点(E 1 )と前記最大値を与えるエネルギー(E m )よりエネルギーが上の第2の中立点(E 2 )とを有する、エネルギー依存の二次電子収量特性を有し、
前記コントローラ(63)は、前記電子ビーム(51)の電子が、前記最大値を与えるエネルギー(E m )と前記第2の中立点(E 2 )との間のエネルギー値(E p )で前記上面(15)に衝突するように前記電子ビーム(51)の運動エネルギーを調整するように構成される、ことを特徴とする電子顕微鏡システム。 - 前記電子顕微鏡光学系(27)は、電極(23)を備え、前記電極(23)は、前記電極(23)を前記対象物(3)に対して正電位に保つことによって、前記対象物(3)と前記電極との間で二次電子に対する調整可能な抽出フィールドを設け、ここで、保存されている前記エネルギー窓の設定が抽出フィールドの設定を含む、請求項18に記載の電子顕微鏡システム。
- 電子顕微鏡システムであって、
対象物から拡張対象物視野(37)内において発せられる二次電子を、位置検知機能を有する検出器(35)上で画像化するための電子顕微鏡光学系(27)と、
一次エネルギービーム(51、53)を少なくとも前記対象物視野(37)に向けてそこから二次電子を放出させるための照射装置(55、59)とを備え、
前記電子顕微鏡光学系(27)は、エネルギー窓(E min 、E max )の範囲外の運動エネルギーを有する二次電子が前記位置検知機能を有する検出器(35)上で実質的に画像化されないように調整可能であるエネルギー窓を有する画像保存エネルギーフィルタ(31)を備え、
前記電子顕微鏡システムはさらに、前記エネルギーフィルタ(31)の前記エネルギー窓を調整するためのコントローラ(63)を備え、前記コントローラ(63)は、前記エネルギー窓に対する少なくとも1つの設定を格納するためのメモリ(64)を備え、
前記照射装置(55)は、調整可能な運動エネルギーを有する電子ビーム(51)を一次エネルギービームとして生成し、前記メモリ(64)は、前記エネルギー窓の前記設定に関連する前記電子ビーム(51)の前記運動エネルギーの設定を格納するために設けられ、
前記照射装置(55、59)はさらに光子源(59)を備え、前記一次エネルギービーム(51、53)はさらに光子ビーム(53)を備える、ことを特徴とする電子顕微鏡システム。 - 電子顕微鏡システムであって、
電子顕微鏡光学系(27)の対象物平面付近の領域から拡張対象物視野(37)内において発せられる二次電子を、位置検知機能を有する検出器(35)上で画像化するための電子顕微鏡光学系(27)と、
一次エネルギービーム(51、53)を少なくとも前記対象物視野(37)に向けて前記対象物(3)から二次電子を放出させるための照射装置(55、59)とを備え、
前記電子顕微鏡光学系(27)は、エネルギー窓(Emin、Emax)の範囲外の運動エネルギーを有する二次電子が前記位置検知機能を有する検出器(35)上で実質上画像化されないように調整可能であるエネルギー窓を有する画像保存エネルギーフィルタ(31)を備え、
前記電子顕微鏡システムはさらに、前記エネルギーフィルタ(31)の前記エネルギー窓を調整するためのコントローラ(63)を備え、前記コントローラ(63)は、前記エネルギー窓に対する少なくとも1つの設定を格納するためのメモリ(64)を備え、
前記メモリ(64)はさらに、前記エネルギー窓の前記設定に関連する前記電子顕微鏡光学系(27)の焦点設定を格納するために設けられ、
前記対象物(3)は、前記対象物(3)の第1の材料(11)によって提供される上面(15)を備え、
前記第1の材料(11)が二次電子収量の最大値を与えるエネルギー(E m )と前記最大値を与えるエネルギー(E m )よりエネルギーが下の第1の中立点(E 1 )と前記最大値を与えるエネルギー(E m )よりエネルギーが上の第2の中立点(E 2 )とを有する、エネルギー依存の二次電子収量特性を有し、
前記コントローラ(63)は、前記一次エネルギービーム(51、53)の電子が、前記最大値を与えるエネルギー(E m )と前記第2の中立点(E 2 )との間のエネルギー値(E p )で前記上面(15)に衝突するように前記一次エネルギービーム(51、53)の運動エネルギーを制御するように構成される、ことを特徴とする電子顕微鏡システム。 - 前記電子顕微鏡光学系(27)は、電極(23)を備え、前記電極(23)は、前記電極(23)を前記対象物(3)に対して正電位に保つことによって、前記対象物(3)と前記電極との間で二次電子に対する調整可能な抽出フィールドを設け、ここで、保存されている前記エネルギー窓の設定が抽出フィールドの設定を含む、請求項21に記載の電子顕微鏡システム。
- 電子顕微鏡システムであって、
対象物から拡張対象物視野(37)内において発せられる二次電子を、位置検知機能を有する検出器(35)上で画像化するための電子顕微鏡光学系(27)と、
一次エネルギービーム(51、53)を少なくとも前記対象物視野(37)に向けてそこから二次電子を放出させるための照射装置(55、59)とを備え、
前記電子顕微鏡光学系(27)は、エネルギー窓(E min 、E max )の範囲外の運動エネルギーを有する二次電子が前記位置検知機能を有する検出器(35)上で実質的に画像化されないように調整可能であるエネルギー窓を有する画像保存エネルギーフィルタ(31)を備え、
前記電子顕微鏡システムはさらに、前記エネルギーフィルタ(31)の前記エネルギー窓を調整するためのコントローラ(63)を備え、前記コントローラ(63)は、前記エネルギー窓に対する少なくとも1つの設定を格納するためのメモリ(64)を備え、
前記メモリ(64)は、前記エネルギー窓の前記設定に関連する前記電子顕微鏡システムの収束設定を格納するために設けられ、
前記照射装置(55、59)は光子源(59)を備え、前記一次エネルギービーム(51、53)はさらに光子ビーム(53)を備える、ことを特徴とする電子顕微鏡システム。
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