JP4833217B2 - 半導体分析装置 - Google Patents
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- G01R31/305—Contactless testing using electron beams
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Description
を備えた半導体分析装置の構成を有する。
2 コンデンサーレンズ
3 対物レンズ
4 半導体基板(サンプル)
5 トレイ
6 XYステージ
7 真空チャンバー
8 ファラデーカップ
9 高圧電源
10 アパチャー
11 電子銃
12 二次電子検出器
13 電子ビーム
図1は、本発明の半導体分析装置が前提とする動作原理を説明するための図である。同図において、「入力」は、分析対象物である半導体基板に照射される電子ビーム量であり、「出力」は、半導体基板に照射された電子ビームによって半導体基板に誘起される基板電流量である。
このように、本発明に係る半導体分析装置は、半導体基板に電子ビームを照射し、前記電子ビームによって前記半導体基板に誘起された基板電流を測定し、該基板電流を前記電子ビームの照射量で規格化した値を出力するように構成されている。以上で、本発明の半導体分析装置が前提とする動作原理を説明した。
なお、各実施形態において共通する要素には同一符号を付す。
[第1実施形態]
図2に、本発明の第1実施形態による半導体分析装置の構成を示す。
同図に示すように、本半導体分析装置は、分析対象物である半導体基板4を収容する真空チャンバー7と、真空チャンバー7の上部に配置された電子銃11と、真空チャンバー7の内部に配置されたトレイ5及びXYステージ6と、トレイ5の端部に設けられたファラデーカップ8と、上記トレイ5及びファラデーカップ8の双方に電気的に接続された電流計Aとから構成される。
概略的には、本半導体分析装置は、半導体基板4に電子ビーム13を照射することによって半導体基板4に誘起された基板電流を電流計Aで測定すると共に、ファラデーカップ8に電子ビーム13を照射することによってファラデーカップ8で検出された電流量(即ち、電子ビームの照射量に相当する電流量)を同じく電流計Aで測定する。即ち、電流計Aは、半導体基板4に誘起された基板電流の測定と、ファラデーカップ8により検出された電子ビームの照射量の測定とに共用される。そして、基板電流の測定値を電子ビームの照射量の測定値で規格化した値を最終的な測定値として出力する。
半導体基板4が新規に真空チャンバー7内のトレイ5上に載置されると、本装置のコンピュータの制御の下、XYステージ6を移動させて、電子銃11の真下にファラデーカップ8を位置させる。その状態で、電子銃11から電子ビーム13をファラデーカップ8に照射し、ファラデーカップ8のSEM像を取得する。そして、取得したファラデーカップ8のSEM像を、予め登録してあるパターンマッチング用のテンプレートと比較することにより、ファラデーカップ8の中心に電子ビーム13が照射されるようにファラデーカップ8の位置決めを行う。
このように測定された基板電流値を電子ビーム量で規格化することにより、電子ビームの照射量が変動することによる基板電流の測定値への影響を排除することができる。
図3A,3Bを参照して、基板電流と電子ビームの照射量の各測定手順の組み合わせ例を順に説明する。
まず、図3Aの例では、本半導体分析装置は、新規な1枚の半導体基板4の分析動作の前後に、ファラデーカップ8を用いて電子銃11から照射される電子ビーム13の照射量を測定する。即ち、新規な1枚の半導体基板4の複数の測定点での基板電流の測定動作の前後に、ファラデーカップ8を用いて電子銃11から照射される電子ビーム13の照射量を測定する。そして、各測定点で測定された基板電流値を規格化するために使用される電子ビームの照射量として、基板電流の測定動作の前後に行われた2回の電子ビームの照射量の平均値を用いる。
なお、上述の図3Aに示す例では、基板電流の測定点を2個所としたが、測定点の数は任意に定めることができる。
この例によれば、上記の図3Aに示す例に比較して、より一層、電子ビーム照射量の変動が、規格化された基板電流値に与える影響を小さく抑えることが可能になる。
図4に、本発明による第2実施形態による半導体分析装置の構成を示す。
本半導体分析装置は、半導体基板4に電子ビームを照射し、この電子ビームによって半導体基板4に誘起された基板電流を測定し、この基板電流を電子ビームの照射量で規格化した値を測定値として出力するように構成され、サーマルフィールドエミッター41、サプレッサー電極42、引き出し電極43、シェード44、アパチャー45、対物レンズ46、電流計A1、電流計A2を備える。電子ビーム放出素子41には、各種の駆動電源Vex,Vf,Vbが接続されている。
図4において、サーマルフィールドエミッター41から放出された電子流は、いろいろな方向にいろいろなエネルギーで飛び出し、おおよそ円錐状に分布する。このサーマルフィールドエミッター41から放出された電子流には、いろいろなエネルギー量を持つ電子が混在しているため、このままでは、電子ビームとしての収束性が低下し、高い解像度を得ることが出来ない。
同図において、貫通孔を有する円板状の支持体47上にアパチャー45が形成されおり、アパチャー45の中心部には、支持体47の上記貫通孔よりも小さな例えば10μmないし30μm程度の貫通孔45Aが形成されている。この貫通孔45Aha,電子ビーム源のサーマルフィールドエミッター41から放出された全電子流の一部を選択的に通過させるためのものであり、このアパチャー45により、上記電子流の通過を制限して上記電子ビーム13を形成している。
同図に示す例は、上述の図5Aの構成において、シェード44およびアパチャー45をファラデーカップ状に形成したものである。即ち、シェード44の内周縁と外周縁とに沿ってそれぞれ壁部44Bを形成している。このように壁部44Bを形成することにより、シェード44に当たった電子ビームの周辺への飛散を防止し、アパチャー45に照射される電子に与える影響を抑制することができる。同様に、アパチャー45の内周縁に沿って壁部45Bを形成して、貫通孔45Aを通過する電子に与える影響を防止してもよい。
図5Cに示す構成例は、電子ビームを通過させる貫通孔60Aの中心領域に電子ビームを検出するための領域(電流測定領域)を備える。即ち、この構成例では、導電性部材からなる支持体60が略円環状に形成され、この支持体60には電流計A1が接続されている。支持体60の一部分60Bは貫通孔60Aの中心に向かって十字状に延びており、この十字部分60Bの交差部、即ち、支持体60の貫通穴60Aの中心領域には、直径が数ミクロンの円板状の電子ビーム検出領域61が設けられている。上述の支持体60の十字部分60Bは、電子ビーム検出領域61と支持体60との間の配線として機能し、電子ビーム検出領域61で変換された電流は、十字部分60Bを介して支持体60に接続された電流計A1で測定される。支持体60の上部には、絶縁体62を介してシェード63が形成されており、このシェード63は、電子ビームによる電荷が蓄積しないように接地されている。
同図に示す構成例は、上述の図5Cの構成において、同心円状の2つの電子ビーム検出領域70A及び70Bを更に備える。この構成例によれば、電子ビームエネルギー分布を反映させて、より精度よく電子ビーム量を推定することが可能になる。即ち、前述のサーマルフィールドエミッター41から放出される電子ビームのエネルギーは、そのビームの中心を最大値として正規分布し、同心円状に同じような性質をもって分布している。従って、電子ビームの中心部分とその周辺部分では、厳密には、エネルギー分布が異なる。図7に示す例では、同心円状の電子ビーム検出領域70A及び70Bにより中心領域の外側に位置する電子ビームも検出されるので、検出される電子ビームのエネルギー分散が小さくなり、かつ、電子ビームの検出量の絶対値を大きく取ることができる。従って、上述の図5Cに示す例に比較して、半導体基板に照射される電子ビーム量を、より一層精度よく推定することが可能になる。
同図に示す例は、前述の図5Cに示す構成において、放射状の電子ビーム検出領域71A〜71Fを更に備える。このように電子ビーム検出領域を放射状に形成することにより、上述の電子ビームのエネルギー分布を一層精度よく反映させて電子ビーム量を推定することが可能になる。この例では、4個の電子ビーム検出領域71A〜71Dを備えているが、これに限定されることなく、その数および配置位置を適宜設定することが可能である。
先ず、サーマルフィールドエミッター41から放出される電子ビームの量を0から徐々に増やして行き、そのときにファラデーカップ80に照射される電子ビームの電流量(以下、ファラデーカップ電流と称す)を電流計A2により測定すると共に、アパチャー45に照射された電子ビームの電流量(以下、アパチャー電流量と称す)を電流計A1によって測定する。このようにして得られた電流計A1の測定値(アパチャー電流)と電流計A2の測定値(ファラデーカップ電流)とをプロットすると、図7に示す特性図が得られる。図7において、横軸はアパチャー電流(電流計A1の測定値)を示し、縦軸はファラデーカップ電流(電流計A2の測定値)を示す。
図8に、本発明による第3実施形態による半導体分析装置の構成を示す。
本半導体分析装置は、半導体基板4に電子ビームを照射し、前記電子ビームによって前記半導体基板に誘起された基板電流を測定し、該基板電流を前記電子ビームの照射量で規格化した値を測定値として出力するように構成され、サーマルフィールドエミッター41、サプレッサー電極42、引き出し電極43、アパチャー106、ブランク電極106、ブランキング制御装置107、ファラデーカップ108、対物レンズ46、電流計A2、電流計A3を含む。電子ビーム放出素子41には、各種の駆動電源Vex,Vf,Vbが接続される。
半導体基板4の基板電流を測定する通常動作では、ブランキング電極106による偏向は行われず、アパチャー105を通過した電子ビームはそのまま半導体基板4に照射され、そのときに発生する基板電流が電流計A2によって測定される。
図9に、本発明の第4実施形態の構成を示す。
同図に示す半導体分析装置は、前述の第2実施形態と第3実施形態とを組み合わせたものである。
本装置の動作は、第2実施形態の動作、即ち、アパチャー45に照射される電子ビーム量から電子ビームの照射量を推定する動作を基本としながら、ファラデーカップ108を介して測定される電子ビームの照射量の電流値を用いて、前述の図7に示すアパチャー電流とファラデーカップ電流との対応関係を更新する。
Claims (17)
- 半導体基板に電子ビームを照射し、前記電子ビームによって前記半導体基板に誘起された基板電流を測定し、該基板電流を前記電子ビームの照射量で規格化した値を出力するように構成された半導体分析装置であって、
前記半導体基板を支持する半導体基板支持手段と、
電子を放出する電子ビーム源と、
前記電子ビーム源から放出された電子流の一部を選択的に通過させるための貫通孔を有し、前記電子流の通過を制限して前記半導体基板に照射される電子ビームを形成する電子ビーム制限部材と、
前記電子ビーム源と前記電子ビーム制限部材との間に設けられ、前記電子ビーム制限部材と電気的に絶縁され、前記貫通孔と該貫通孔を取り囲む前記電子ビーム制限部材上の所定領域とを除いて、前記電子ビーム源から放出されて前記電子ビーム制限部材へ向かう前記電子流を遮蔽する遮蔽部材と、
前記半導体基板に誘起された基板電流を測定する第1測定手段と、
前記電子ビーム制限部材に誘起された電流を測定する第2測定手段と、
を備えた半導体分析装置。 - 半導体基板に電子ビームを照射し、前記電子ビームによって前記半導体基板に誘起された基板電流を測定し、該基板電流を前記電子ビームの照射量で規格化した値を出力するように構成された半導体分析装置であって、
前記半導体基板を支持する半導体基板支持手段と、
電子を放出する電子ビーム源と、
前記電子ビーム源から放出された電子流の一部を選択的に通過させるための貫通孔を有し、前記電子流の通過を制限して前記半導体基板に照射される電子ビームを形成する電子ビーム制限部材と、
前記電子ビームを瞬時的に偏向するための電子ビーム偏向手段と、
前記電子ビーム偏向手段により偏向された電子ビームを検出するための電子ビーム検出器と、
前記半導体基板に誘起された基板電流を測定する第1測定手段と、
前記電子ビーム検出器で検出された電子ビームの照射量を測定する第2測定手段と、
を備えた半導体分析装置。 - 半導体基板に電子ビームを照射し、前記電子ビームによって前記半導体基板に誘起された基板電流を測定し、該基板電流を前記電子ビームの照射量で規格化した値を出力するように構成された半導体分析装置であって、
前記半導体基板を支持する半導体基板支持手段と、
電子を放出する電子ビーム源と、
前記電子ビーム源から放出された電子流の一部を選択的に通過させるための貫通孔を有し、前記電子流の通過を制限して前記半導体基板に照射される電子ビームを形成する電子ビーム制限部材と、
前記電子ビーム源と前記電子ビーム制限部材との間に設けられ、前記電子ビーム制限部材と電気的に絶縁され、前記貫通孔と該貫通孔を取り囲む前記電子ビーム制限部材上の所定領域とを除いて、前記電子ビーム源から放出されて前記電子ビーム制限部材へ向かう前記電子流を遮蔽する遮蔽部材と、
前記電子ビームを瞬時的に偏向するための電子ビーム偏向手段と、
前記電子ビーム偏向手段により偏向された電子ビームを検出するための電子ビーム検出器と、
前記半導体基板に誘起された基板電流を測定する第1測定手段と、
前記電子ビーム制限部材に誘起された電流を測定する第2測定手段と、
前記電子ビーム検出器で検出された電子ビームの照射量を測定する第3測定手段と、
を備えた半導体分析装置。 - 前記遮蔽部材は接地されていることを特徴とする請求項1または3に記載の半導体分析装置。
- 前記電子ビーム検出器がファラデーカップであることを特徴とする請求項2または3に記載の半導体分析装置。
- 前記電子ビーム制限部材は、前記貫通孔の中心領域に電子ビーム検出領域を有し、
前記第2測定手段は、前記電子ビーム検出領域に誘起された電流を測定する
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の半導体分析装置。 - 前記電子ビーム制限部材は、前記貫通孔に同心円状の電子ビーム検出領域を有し、
前記第2測定手段は、前記電子ビーム検出領域に誘起された電流を測定する
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の半導体分析装置。 - 前記電子ビーム制限部材は、前記貫通孔に放射状の電子ビーム検出領域を有し、
前記第2測定手段は、前記電子ビーム検出領域に誘起された電流を測定する
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の半導体分析装置。 - 前記貫通孔に、前記電子ビーム検出領域で検出された電流を外部に取り出すための配線部を設けた請求項6ないし8の何れか1項に記載の半導体分析装置。
- 前記第2測定手段の測定値と前記半導体基板に照射される電子ビームの照射量との間の対応関係に基づく所定の換算式を用いて、前記第2測定手段の測定値を前記電子ビームの照射量に換算することを特徴とする請求項1または3に記載の半導体分析装置。
- 前記第2測定手段の測定値を用いて前記第1測定手段の測定値を正規化することを特徴とする請求項1または3に記載の半導体分析装置。
- 前記遮蔽部材は、ファラデーカップ状に形成されたことを特徴とする請求項1または3に記載の半導体分析装置。
- 前記電子ビーム制限部材は、ファラデーカップ状に形成されたことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の半導体分析装置。
- 前記遮蔽部材は、前記電子流を吸収する性質を有する材料からなることを特徴とする請求項1または3に記載の半導体分析装置。
- 前記遮蔽部材は、シリコン含むことを特徴とする請求項1または3に記載の半導体分析装置。
- 前記電子ビーム制限部材は、タングステン(W)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)の何れかであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の半導体分析装置。
- 前記電子ビーム制限部材は、金属酸化物、導電性セラミックの何れかであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の半導体分析装置。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000011940A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Nikon Corp | 検査装置、検査装置のメンテナンス方法、検査方法 |
JP2001056793A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-02-27 | Nec Corp | 情報処理装置 |
JP2002056793A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-02-22 | Hitachi Ltd | 電子顕微鏡 |
JP2002176088A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Nec Corp | 半導体デバイス検査装置 |
JP2003054036A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-26 | Mitsumi Electric Co Ltd | 光プリンタ用印刷ヘッド及び印刷装置 |
WO2003067653A2 (en) * | 2002-02-04 | 2003-08-14 | Applied Materials, Inc. | Monitoring of contact hole production |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000011940A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Nikon Corp | 検査装置、検査装置のメンテナンス方法、検査方法 |
JP2001056793A (ja) * | 1999-08-19 | 2001-02-27 | Nec Corp | 情報処理装置 |
JP2002176088A (ja) * | 2000-12-08 | 2002-06-21 | Nec Corp | 半導体デバイス検査装置 |
JP2002056793A (ja) * | 2001-06-06 | 2002-02-22 | Hitachi Ltd | 電子顕微鏡 |
JP2003054036A (ja) * | 2001-08-14 | 2003-02-26 | Mitsumi Electric Co Ltd | 光プリンタ用印刷ヘッド及び印刷装置 |
WO2003067653A2 (en) * | 2002-02-04 | 2003-08-14 | Applied Materials, Inc. | Monitoring of contact hole production |
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