JP4972262B2 - サンプル上に蓄積される電荷を制御する方法およびサンプルの画像を生成するための電子ビーム装置 - Google Patents
サンプル上に蓄積される電荷を制御する方法およびサンプルの画像を生成するための電子ビーム装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の背景】
本発明は、一般に、走査型電子顕微鏡における特徴の測定に関し、特に、画質を向上させるための装置および方法に関する。また、本発明は、類似の計器における特徴の測定および画質の向上にも適用可能である。
【0002】
図1は、従来の走査型電子顕微鏡100の構成を示す図である。図示するように、電子ビーム102は、サンプル104(例えば半導体ウエハ)上で走査される。通常、サンプル104の小領域114に対して、複数のラスタ走査112が行われる。電子ビーム102は、サンプルと相互に作用して二次電子106を放出させるか、後方散乱電子106としてサンプルから反射される。二次電子および/または後方散乱電子106は、コンピュータシステム110に接続された検出器108によって検出される。コンピュータシステム110は画像を生成し、画像はコンピュータシステム110に格納および/または表示される。
【0003】
従来の顕微鏡システムおよび技術においても特定の条件下では適切なレベルの画質を得ることができるが、用途によっては、充分な画質を得られない場合がある。例えば、実質的な絶縁材料(例えば二酸化ケイ素)から成るサンプルでは、小領域上を1回またはそれ以上走査すると、その小領域上には、サンプル上の他の領域と比べて、過度の正電荷が累積される場合がある。この過度の電荷は、二次電子に対するポテンシャル障壁を形成し、ポテンシャル障壁は、二次電子の一部が検出器108に到達するのを妨げる。過度の電荷は検出器に到達する二次電子の量をかなり減少させるため、小領域の画像は暗くなり、小領域内の特徴が不明瞭になる。
【0004】
したがって、画質を向上させるための顕微鏡装置および技術が必要とされている。さらに具体的には、サンプル表面における電荷分布を制御するためのメカニズムが必要とされている。
【0005】
【発明の概要】
したがって、本発明は、サンプル上の電荷の分布を制御して、この結果、画質を向上させるための装置および方法を提供することによって、上述した問題に対処する。電荷は、走査される表面の上方に1つまたはそれ以上の電極を設けることによって制御される。各電極は、入射粒子(例えば電子)のビームが通ってサンプルの表面に衝突する開口を有している。電極に電圧(例えば負の電圧)を印加すると、表面から放出される粒子(例えば二次電子)の少なくとも一部が、電極から反射されてサンプルの表面に向かう。そして、サンプルの表面に蓄積された正電荷を打ち消す。また、電圧をビーム位置の関数として調整することによって、サンプルの走査時に電荷の制御および画像の生成が行われる。
【0006】
一実施形態では、画像が生成されるとともにサンプル上に蓄積される電荷を制御する方法を開示する。画像は、電子ビームを実質的にサンプルに向けて方向付けるためのソース装置を有する測定装置によって、サンプルの一部をもとに生成される。また、測定装置は、サンプルから放出された粒子を検出するための検出器と、サンプルに近接し、電子ビームと放出粒子の一部とが通過可能な孔を有する電極と、検出された粒子をもとにサンプルの画像を生成するための画像生成器と、を備える。電子ビームが孔のほぼ中心を通る場合には、第1の電圧を電極に印加する。第1の電圧は、サンプル上に蓄積される正電荷を制御するために選択される。電子ビームが孔のほぼ中心から所定距離だけ偏向した場合には、第2の電圧を電極に印加する。第2の電圧は、相当量の放出粒子を検出器に到達させて画像の生成を容易にするために選択される。別の実施形態では、ビームが孔の中心と中心から所定距離の位置との間で移動する際に、第1の電圧と第2の電圧との範囲で連続的な電圧を印加する。
【0007】
別の実施形態では、第1の電圧と第2の電圧とは、第1の電圧と第2の電圧とのいずれが印加される場合にも、ほぼ同量の放出粒子が検出器に到達するように選択される。第2の電圧は、さらに、サンプル上に蓄積される正電荷を制御するために選択されることが好ましい。
【0008】
本発明の別の一方法態様では、測定装置は、サンプルに近接して設けられた電極を有する。電極は、電子ビームと放出粒子の一部とが通過可能な孔を形成する少なくとも2つの部分に分割されている。電子ビームが孔のほぼ中心を通る場合には、電極の複数の部分に第1の電圧を印加する。第1の電圧は、サンプル上に蓄積される電荷を制御するために選択される。電子ビームが孔の中心から所定距離だけ偏向した場合には、第1の電極部分に第2の電圧を印加するとともに、第2の電極部分に第3の電圧を印加する。第2の電圧は、第1の電圧と異なる電圧であり、第2の電圧および第3の電圧は、相当量の放出粒子を検出器に到達させて画像の生成を容易にするために選択される。
【0009】
別の実施形態において、電極は、第1の部分と第2の部分とに二等分されている。電子ビームが孔のほぼ中心を通る場合には、第1の電圧は、第1の部分および第2の部分に印加され、電子ビームが孔のほぼ中心を通らない場合は、第3の電圧が第1の部分に印加され、第2の電圧が第2の部分に印加される。第3の電圧は、第1の電圧とほぼ同じ値を有する。別の実施形態では、ビームが孔の中心と孔の中心から所定距離の位置との間を移動する際に、第1の電圧と第2の電圧との範囲で連続的な電圧を印加する。
【0010】
本発明の別の実施形態は、サンプルの画像を生成するための電子ビーム装置に関する。この装置は、実質的にサンプルに向けて方向付けられた電子ビームを生成および制御するために設けられた電子ビーム生成器と、サンプルから放出された荷電粒子を検出し、検出された荷電粒子をもとに画像を生成することを可能にするために設けられた検出器と、サンプルに近接して設けられた1つまたはそれ以上の電極であって、所定の電圧が印加される結果、電子ビームがサンプルに向けて方向付けられるとともにサンプル上に蓄積される電荷が制御される1つまたはそれ以上の電極と、を備える。
【0011】
別の実施形態において、この装置は、さらに、1つまたはそれ以上の電極に印加される複数の電圧を、電子ビーム位置の関数として制御するためのプロセッサを含む。さらに別の実施形態において、複数の電極は、電子ビームが通る孔をそれぞれ有する第1の電極および第2の電極を含む。ここで、第1の電極は、第2の電極とサンプルとの間に設けられる。第2の電極は接地電極であり、第1の電極はウェーネルト電極である。
【0012】
さらに別の実施形態において、電極は、電子ビームが通る孔をそれぞれ有する第1の電極および第2の電極を含む。第1の電極は、第2の電極とサンプルとの間に設けられ、第2の電極は接地電極である。第1の電極は、2つの部分に二等分されており、この結果、蓄積される電荷を制御するとともに放出粒子が検出器に到達するように、異なる電圧または同じ電圧をそれぞれに印加することができることが好ましい。
【0013】
本発明は、いくつかの関連する効果を有する。例えば、上述した配置において、電極の電圧を調整し、サンプル上に蓄積される正電荷を最小限に抑えることができる。また、電圧の調整を入射ビームのラスタ走査と同期化させることによって、充分な量の二次電子をサンプルから検出器へ脱出させることができる。したがって、入射ビームが電極の孔の中心を通らない、あるいは、入射ビームがサンプルに直交しない場合であっても、サンプルの明瞭な画像を生成することが可能になる。
【0014】
本発明の原理を例示した添付図面と以下の発明の説明から、本発明の上述したおよびその他の特徴および効果がさらに詳しく示される。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な実施形態について詳しく言及する。これらの具体的な実施形態の例が、添付の図面に示されている。以下では、本発明をこれらの具体的な実施形態と関連付けて説明するが、これは、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではない。逆に、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれる代替物、変更態様、および均等物をもカバーするものである。以下の説明では、本発明の完全な理解を促すために、多くの項目を特定している。しかしながら、本発明は、これらの項目の一部または全てを特定しなくても実施できる。そのほか、本発明が不必要に不明瞭となるのを避けるため、周知の工程動作の説明は省略する。
【0016】
本発明は、荷電粒子をサンプルに向けて方向付け、サンプルから放出された粒子を検出する任意の適切な測定装置において実現される。図2は、本発明の一実施形態に従った走査型電子顕微鏡(SEM)システム200を示す図である。SEMシステム200は、電子ビーム201を生成し、実質的にサンプル224上の所定領域に向けて電子ビーム201を方向付ける電子ビーム生成器(202〜206)を含む。また、SEMシステム200は、サンプル224から放出された荷電粒子205(二次電子および/または後方散乱電子)を検出するように設けられた検出器226を含む。SEMは、また、放出粒子をもとに画像を生成するための画像生成器(図示せず)を含む。以下では、SEMシステム200の他の特徴とともに、電子ビーム生成器および検出器に関してさらに説明する。
【0017】
SEMシステム200は、また、サンプル上の電荷を制御するように構成された1つまたはそれ以上の電極220を含む。各電極は、ビームが通過可能な孔を有している。(複数の)電極は、サンプルに近接して設けられ、所定の電圧が印加される。一般に、所定の電圧印加の結果として、サンプル表面上の電荷を制御するように機能する電場が形成される。
【0018】
一実施形態において、所定の電圧は、サンプルから放出された粒子の一部がサンプルに戻されるように選択され、この結果、サンプル表面上に累積される電荷が制御される。例えば、サンプルから放出された二次電子の一部は、サンプル表面に向かって戻され、サンプル表面上に蓄積される正電荷を打ち消す。また、所定の電圧は、サンプルから放出された粒子の一部が、電極の孔を通って検出器に到達するように選択される。換言すれば、電極の所定の電圧は、充分な量の放出粒子を検出器および画像生成器に到達させ、(例えば欠陥に関する)画像の分析を可能にするように選択される。
【0019】
図3Aおよび図3Bは、本発明の一実施形態に従った図2の複数の電極220の第1の構成を示す図である。図3Aは、複数の電極220の上面図である。図示するように、各電極220は、丸孔302を有する円板形状を有する。もちろん、サンプル上の電荷を制御するために、板および孔として任意の適した形状を利用可能である。
【0020】
図3Bは、サンプル224の上方に設けられた電極220a,220bの側面図である。電極220および孔302a,302bの寸法、および、各電極とサンプルとの距離は、画像を取得できるとともにサンプル上の電荷を制御できるように選択される。種々の光学素子の寸法および電圧を入力し、その効果(例えば、サンプル上に蓄積される電荷、入射ビーム、サンプルから放出される粒子の特性)をシミュレート可能な周知のシミュレーションツールが利用可能である。例えば、MEBS社のソフトウェアプログラム「Optics」やE03Dが上手く機能する。
【0021】
具体的な一実施形態において、双方の電極220の厚みは、2ミリメートルである。接地電極220aは、5ミリメートルの孔を有し、第2の電極220bからの距離308は5ミリメートルである。第2の電極(ウェーネルト電極とも呼ばれる)は、2ミリメートルの孔を有し、サンプル224からの距離310は1ミリメートルである。サンプル224の電圧は−9000ボルトの電圧に設定され、トップ電極220aの電圧は0ボルトに設定され、第2の電極220bの電圧は−9010ボルトの電圧に設定される。このような電圧の設定によって(同時にSEMビームのエネルギが10,000ボルトに設定される)、サンプル224への着弾エネルギは1000ボルトとなる。
【0022】
このような電圧および寸法は、入射ビームがサンプルに対して直角であって電極の孔の中心付近である場合に上手く機能する。すなわち、このような電圧設定および電極構成によって、充分な量の放出粒子がサンプルを脱出して検出器に到達することができ、許容し得る画像が生成される。また、このような電圧設定および構成によって、放出粒子の一部をサンプルに向けて戻すことにより、サンプル表面における電荷を制御することが可能になる。戻された粒子は、サンプル上に蓄積された荷電粒子の一部を打ち消す。例えば、サンプル上に蓄積される電荷は正電荷であり、戻される粒子は負電荷である(すなわち電子である)。もちろん、例えば、他の電極構成とともに他の電圧を利用することも可能である。
【0023】
しかしながら、ビームが孔の中心(すなわち光軸)から偏向した場合には、放出粒子の大部分がサンプルに向かって戻される。この結果、過度の量の粒子がサンプル表面に戻るので、電荷を制御することが困難となる(例えば負電荷が蓄積される)。また、放出粒子が検出器に到達して許容し得る画像が形成されるという点で不具合が生じる。つまり、画像は、入射ビームがサンプルに対して直角である場合に生成される画像よりも暗くなる。
【0024】
この影響を補うために、ウェーネルト電極220bを調整することにより、入射ビームが光軸を中心としない場合であっても多くの放出粒子が脱出できるようにする。例えば、入射ビームが光軸を中心とする場合もそうでない場合も、ほぼ同量の放出粒子が脱出して検出器に到達するように、ウェーネルト電圧が調整される。この結果を達成する方法の1つは、ウェーネルト電極220bの電圧を、ウェーネルト電極によって生成されるサドル状の電場が、ビームが直角の状態から偏向した分だけ広がるように、高めることである。このようにサドル電場を広げることによって、サンプルにおける電荷の蓄積を制御しつつ、より多くの放出粒子を検出器に向けて脱出させることができる。例示した実施形態において、ウェーネルト電極220bの電圧が−9010ボルトから−9008ボルトに変化すると、入射ビームは1.0ミリメートルだけ偏向する。
【0025】
図4(A)は、図3Aおよび図3Bの電極の配置を、サンプル224の表面に直交する入射ビーム402とともに示す図である。この実施形態では、結果として得られる電場406が入射ビーム402および放出粒子404の周りにサドル状に形成されるように、ウェーネルト電極の電圧が選択される。図3Aおよび図3Bの電極構成では、ウェーネルト電極220bの電圧は、−9010ボルトに設定される。電場406は、放出粒子の一部をサンプル表面224に向けて戻す。戻された粒子は、サンプル表面上に蓄積された電荷を打ち消す。例えば、サンプル224に向けて戻された二次電子は、サンプル224上に蓄積される正電荷を打ち消す。
【0026】
図4(B)は、光軸から偏向した入射ビームと、入射ビームがサンプルに対して直角である際に蓄積電荷を制御するために使用されたのと同じ電圧にウェーネルト電極220bの電圧を維持することによって得られる結果と、を示す図である。図示するように、入射ビーム408は、直角の状態から距離414だけ偏向する。この例において、偏向距離は、1ミリメートルである。図示するように、電場406は、放出粒子410の大部分に対して障壁を形成する。このように、放出粒子の大部分がサンプル224から脱出できないため、形成される画像は暗くなる。この結果、サンプル表面の画像は許容できないレベルになる。また、表面に戻った多くの粒子によって、表面に電荷が蓄積される。
【0027】
図4(C)は、本発明の一実施形態に従って、入射ビーム408が直角の状態から偏向した場合に相当量の放出粒子が脱出して検出器に到達できるようにウェーネルト電極の電圧を変化させた結果を示す図である。例えば、ウェーネルト電極の電圧は、−9008ボルトに設定される。この結果、電場412のサドル状力線間のギャップが広がる。ギャップは充分に広いため、入射ビーム408を入射させ、大部分の放出粒子410を放出させることができる。また、電場412は、放出粒子の一部に対しては障壁として機能するため、これらの放出粒子を表面に向かって反射し、電荷の蓄積を制御することもできる。例えば、不要な放出粒子(例えば、サンプル表面に対して直角な射出角を有さない放出粒子)が、電場412によって妨げられる。
【0028】
要するに、電極220bの電圧を高めることによって、より大きな脱出領域が形成される。すなわち、ウェーネルト電極の電圧は、調整可能であり、入射ビームの偏向に一致させることができる。ウェーネルト電極の調整は、入射ビームのラスタ走査と同期化して実行可能である。入射ビームが直角の状態から移動したとき、すなわち、入射ビームが特定の距離だけ偏向したとき、ウェーネルト電極の電圧を高めることによって、ウェーネルト電極によって生成されるサドル電場を広げる。この結果、サドル電場を、入射ビームおよび放出粒子の大部分の通路から効果的にそらすことができる。
【0029】
図3Aおよび図3Bを参照して説明した電極の構成、および、図4(A)および図4(C)を参照して説明した上記の構成を利用するための技術は、単なる例示である。すなわち、これらの構成および技術は、本発明の範囲を限定することを意図しない。例えば、他の形状、サイズ、配置、寸法、電圧の電極を利用して、サンプル上における電荷の蓄積を制御し、許容し得るレベルの画像を生成してもよい。各種の電極配置による効果をシミュレートする技術は周知である。したがって、各種の電極配置に対して、その配置が電荷の蓄積を制御できるか否か、各入射ビーム条件下で充分な量の放出粒子を脱出させることができるか否かを、素早くテストして判断できる。
【0030】
図5Aおよび図5Bは、本発明の別の実施形態に従った電極の配置500を示す図である。図5Bは、サンプル224の上方に設けられた電極の配置500の側面を示している。サンプル224の上方には第1の電極506bが配置され、第1の電極506bの上方には第2の電極520が配置され、第2の電極520の上方には第3の電極506aが配置される。第1および第3の電極506は、孔502を有する円形電極である。第2の電極520は、孔502を有する円形の分離電極である。
【0031】
図5Aの上面図に示すように、電極520は、ギャップ504によって区分される2つの半円部分520aおよび520bに分離されている。もちろん、電極は、任意数の部分に分割可能である。あるいは、第1の電極および/または第3の電極を省略してもよい。複数の電極の寸法、および、各電極とサンプルとの距離は、蓄積電荷の制御および画像の生成に適した任意の値であってもよい。具体的な一実施形態において、3つの電極の孔502の直径は、すべて10ミリメートルである。ボトム電極506bは、1ミリメートルの厚み510cを有する。ボトム電極506bとサンプル224との間の距離508cは、2ミリメートルである。分離電極520とボトム電極506bとの間の距離508cは、2ミリメートルである。分離電極520は、1ミリメートルの厚み510bを有する。トップ電極506aは接地電極であり、2ミリメートルの厚み510aを有する。分離電極520と接地電極506aとの間の距離508aは、6.5ミリメートルである。
【0032】
複数の電極の電圧は、それぞれ、蓄積電荷の制御および画像の生成に適した任意の値に設定される。一実施形態において、接地電極506aは0ボルトに設定され、ボトム電極506bおよびサンプルは−9000ボルトに設定され、1組の電極520a,520bは双方とも−10,455ボルトに設定される。電圧をこのように設定すると、入射ビームがサンプル表面に対して直角である場合に、電荷を適切に制御することができる。ビームが1ミリメートルだけシフトすると、分離電極の一方520aが−10,105ボルトに設定され、他方520bが−10,889ボルトに設定される。これら2つの半円電極520a,520b間の電圧差によって、適量の放出粒子を検出器に脱出させるサドル電場が形成される。
【0033】
図6Aおよび図6Bは、本発明の一実施形態に従って、図5Aおよび図5Bの分離電極の配置500を採用してビーム偏向時に電荷を制御する様子を示す図である。図6Aでは、サンプル224に向けて方向付けられた直角の入射ビーム602が示されている。図示するように、電極520を構成する各半円は、−10,455ボルトに設定される。この結果、入射ビームおよび放出粒子の周りに、密なサドル電場606が形成される。相当量の放出粒子が検出器に向かって脱出するが、その一部はサドル電場によって妨げられてサンプル224に戻される。戻された粒子によって、サンプル上の電荷の制御が容易となる。
【0034】
図6Bでは、偏向した入射ビーム608と、その結果として得られる放出粒子ビーム610と、が示されている。分離電極の第1の半円520aは−10,105ボルトに設定され、分離電極の第2の半円520bは−10,889ボルトに設定される。分離電極520の2つの半円間の電圧差によって、サドル電場612がシフトする。サドル電場612のシフトによって、入射ビーム608が直角の状態から偏向した場合に、相当量の放出粒子610を脱出させることができる。もちろん、電荷の蓄積を制御するために、放出粒子の一部はサドル電場によってサンプルに戻される。
【0035】
図2に関し、電子ビーム生成器は、最終的に二次電子がサンプル224から放出されるような電子ビームを生成するのに適した任意の構成を採用可能である。図示するように、電子ビーム生成器は、電子ソース装置202と、アライメント八極子206と、静電プレ偏向装置208と、可変開口210と、ウィーンフィルタ214と、磁気対物レンズ216と、を含む。
【0036】
ソース装置202は、電子を生成および放出するのに適した任意の形態で実現される。例えば、ソース装置202は、加熱フィラメントであり、フィラメント内の電子を励起させてフィラメントから放出させてもよい。八極子206は、特定のガンレンズ電圧が選択された後に、ビームを位置合わせするように構成される。換言すれば、開口に対して再度位置合わせを行うために、ビームを移動させる。
【0037】
開口210は、ビームを方向付けるための孔を形成する。機械的なアライメントの不一致を補うために、下部四極子208が設けられていてもよい。すなわち、下部四極子208は、ビームが通るべきSEMの位置合わせされていない任意の貫通孔に対して、ビームを位置合わせするために使用される。
【0038】
ウィーンフィルタ214は、電子ビームの経路に対して垂直なB×E場(例えば、電場の方向に対して垂直であって電場の方向から離れるように方向付けられた磁場の方向)を提供する。ウィーンフィルタ214は、ビームに与えられるB力と反対方向のE力をビームに与える。このため、ウィーンフィルタは、ビームが軸から殆どそれないように作用する。しかしながら、ウィーンフィルタ214は、サンプルから放出された二次電子に対して、検出器226に向かわせるのと同じ方向に、E力とB力とを与える。このため、ウィーンフィルタ214は、検出器226に向かうように二次電子を偏向させる。ウィーンフィルタ214および/または八極子206および/または四極子208は、サンプルの一領域を横切るようにビームが方向付けられるように構成されていてもよい。X方向およびY方向の走査電圧を設定することによって、特定のビームパターンを選択するようにしてもよい。偏向システムはプロセッサを含んでいてもよく、プロセッサは、走査電圧および電極電圧の設定を入射ビーム位置の関数として制御するように構成されていてもよい。
【0039】
磁気対物レンズ216は、ビームをサンプルに向けて加速するためのメカニズムを提供する。複数の静電レンズ(図示せず)によって、ビームをサンプル表面上に迅速に集束させてもよい。SEMシステム200は、サンプル224を指示するための支持具(図示せず)を含んでいてもよい。
【0040】
SEMシステム200は、検出器226を含んでいてもよい。SEMシステム200は、また、検出された信号を受け取り、画像を生成および/または格納するために設けられた画像生成器(図示せず)を含んでいてもよい。検出された信号は、画像を生成するために使用される。このため、SEMシステム200は、検出された信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタル変換器を含んでいてもよい。SEMシステム200は、また、サンプルの画像を生成するために画像フレームデータを処理するコンピュータシステムを含んでいてもよい。例えば、連続する画像フレームデータを平均して、画像を生成してもよい。
【0041】
以上、図2のSEMシステム200で実現されるものとして本発明を説明したが、もちろん、他のSEMシステムでも実現可能である。例えば、最終的な着弾エネルギとほぼ等しい値の電子ボルトでソースから電子を放出し、高い正電位に設定された一連のレンズを介して電子を加速するようにしてもよい。電子は、一連のレンズから放出されると減速し、最終的な着弾エネルギでサンプルに衝突する。一連のレンズは、対物レンズの外部で抽出用の大きな場を発してもよい。抽出用の場は、サンプルから放出された二次電子を加速するとともに電子ビームを減速させるように機能する。また、表面における電荷の蓄積を制御するために、本発明を類似の測定装置で実現してもよい。
【0042】
以上、理解を明確にする目的で本発明を詳しく説明したが、添付した特許請求の範囲を逸脱しない範囲内ならば、特定の変更および修正を加えられることは明らかである。ここで、本発明による工程および装置を実現する別の方法が数多く存在することに、注意する必要がある。例えば、サンプルは、半導体ウエハやレチクルなどのSEM検査に適した任意の物質または物体であってもよい。また、本発明は、更なる小寸法化が進むハードディスク内の薄膜ヘッドを検査する際に特に有用である。
【0043】
したがって、以上で取り上げた実施形態は、例示を目的としたものであって、本発明の内容を限定するものではない。このため本発明は、本明細書で特定した詳細に限定されることなく、添付した特許請求の範囲の範囲および同等物の範囲内で、種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付図面を用いた以下の詳細な説明によって、容易に理解される。なお、この添付図面においては、同様の構成要素には同様の参照番号が与えられている。
【図1】 従来の走査型電子顕微鏡の構成を示す図である。
【図2】 本発明の一実施形態に従った走査型電子顕微鏡(SEM)を示す図である。
【図3A】 本発明の一実施形態に従った図2の複数の電極の第1の構成を示す図である。
【図3B】 本発明の一実施形態に従った図2の複数の電極の第1の構成を示す図である。
【図4】 図4(A)は、図3Aおよび図3Bの電極の配置を、サンプルの表面に直交する入射ビームとともに示す図である。図4(B)は、光軸から偏向した入射ビームと、入射ビームがサンプルに対して直角である際に蓄積電荷を制御するために使用されたのと同じ電圧にウェーネルト電極の電圧を維持することによって得られる結果と、を示す図である。図4(C)は、本発明の一実施形態に従って、入射ビームがウェーネルト電極の孔の中心から偏向した場合に相当量の放出粒子が脱出して検出器に到達できるようにウェーネルト電極の電圧を変化させた結果を示す図である。
【図5A】 本発明の別の実施形態に従った分離電極の配置を示す図である。
【図5B】 本発明の別の実施形態に従った分離電極の配置を示す図である。
【図6A】 本発明の一実施形態に従って、図5Aおよび図5Bの分離電極の配置を採用してビーム偏向時に電荷を制御する様子を示す図である。
【図6B】 本発明の一実施形態に従って、図5Aおよび図5Bの分離電極の配置を採用してビーム偏向時に電荷を制御する様子を示す図である。
Claims (16)
- 電子ビームを実質的にサンプルに向けて方向付けるためのソース装置と、前記サンプルから放出された粒子を検出するための検出器と、前記サンプルに近接し、前記電子ビームと前記放出粒子の一部とが通過可能な孔を有する電極と、前記検出された粒子をもとに前記サンプルの画像を生成するための画像生成器と、を備える測定装置を用いて、前記サンプルの一部の画像を生成するとともに、前記サンプル上に蓄積される電荷を制御する方法であって、
前記電子ビームが前記孔のほぼ中心にある場合に前記電極に第1の電圧を印加する工程であって、前記第1の電圧は、前記サンプル上に蓄積される正電荷を制御するために選択される、工程と、
前記電子ビームが前記孔の前記中心から所定距離だけ偏向した場合に前記電極に第2の電圧を印加する工程であって、前記第2の電圧は、相当量の放出粒子を前記検出器に到達させて画像の生成を容易にするために選択される、工程と、
を備える方法。 - 請求項1記載の方法であって、
前記第1の電圧と前記第2の電圧とは、前記第1の電圧と前記第2の電圧とのいずれが印加される場合にも、ほぼ同量の放出粒子が前記検出器に到達するように選択される、方法。 - 請求項1または2記載の方法であって、
前記第2の電圧は、さらに、前記サンプル上に蓄積される正電荷を制御するために選択される、方法。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の方法であって、
前記第2の電圧は、前記第1の電圧よりも大きな値を有する、方法。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記ビームが前記孔の前記中心と前記中心から外れた位置との間を移動する際に、前記第1および第2の電圧の範囲で連続的な電圧を印加する工程を備える、方法。 - 電子ビームを実質的にサンプルに向けて方向付けるためのソース装置と、前記サンプルから放出された粒子を検出するための検出器と、前記サンプルに近接し、前記電子ビームと前記放出粒子の一部とが通過可能な孔を形成する少なくとも2つの部分に分割された電極と、前記検出された粒子をもとに前記サンプルの画像を生成するための画像生成器と、を備える測定装置を用いて、前記サンプルの一部の画像を生成するとともに、前記サンプル上に蓄積される電荷を制御する方法であって、
前記電子ビームが前記孔のほぼ中心にある場合に前記電極の複数の部分に第1の電圧を印加する工程であって、前記第1の電圧は、前記サンプル上に蓄積される正電荷を制御するために選択される、工程と、
前記電子ビームが前記孔の前記中心から所定距離だけ偏向した場合に第1の電極部分に第2の電圧を印加するとともに、第2の電極部分に第3の電圧を印加する工程であって、前記第2の電圧は前記第1の電圧と異なり、前記第2の電圧は、相当量の放出粒子を前記検出器に到達させて画像の生成を容易にするために選択される、工程と、
を備える方法。 - 請求項6記載の方法であって、
前記第2および第3の電圧は、さらに、前記サンプル上に蓄積される電荷を制御するために選択される、方法。 - 請求項6または7記載の方法であって、
前記第1の電圧と前記第2の電圧と前記第3の電圧とは、前記第1の電圧、または、前記第2の電圧および前記第3の電圧のいずれが印加される場合にも、ほぼ同量の放出粒子が前記検出器に到達するように選択される、方法。 - 請求項6ないし8のいずれかに記載の方法であって、
前記第2および第3の電圧は、さらに、前記サンプル上に蓄積される正電荷を制御するために選択される、方法。 - 請求項6ないし9のいずれかに記載の方法であって、
前記第2の電圧は、前記第1の電圧よりも大きな値を有する、方法。 - 請求項6ないし10のいずれかに記載の方法であって、
前記電極は、第1の部分と第2の部分とに二等分されており、
前記電子ビームがほぼ前記中心にある場合には、前記第1および第2の部分に前記第1の電圧が印加され、
前記電子ビームが前記孔のほぼ前記中心にない場合には、前記第1の部分に前記第3の電圧が印加され、前記第2の部分に前記第2の電圧が印加され、
前記第3の電圧は、前記第1の電圧とほぼ同じ電圧である、方法。 - 請求項6ないし11のいずれかに記載の方法であって、さらに、
前記ビームが前記孔の前記中心と前記中心から前記所定距離の位置との間を移動する際に、前記第1の電圧と前記第2の電圧との範囲で連続的な電圧を印加する工程を備える、方法。 - サンプルの画像を生成するための電子ビーム装置であって、
実質的に前記サンプルに向けて方向付けられた電子ビームを生成および制御するために設けられた電子ビーム生成器と、
前記サンプルから放出された荷電粒子を検出し、前記検出された荷電粒子をもとに画像を生成することを可能にするために設けられた検出器と、
前記サンプルに近接して設けられた1つまたはそれ以上の電極であって、所定の電圧が印加される結果、前記電子ビームが前記サンプルに向けて方向付けられるとともに、前記サンプル上に蓄積される電荷が制御される、前記1つまたはそれ以上の電極と、
を備え、
前記1つまたはそれ以上の電極のそれぞれは、前記電子ビームと前記放出された粒子の一部とが通過可能な孔を有し、
前記1つまたはそれ以上の電極は、前記電子ビームが通る孔をそれぞれ有する第1および第2の電極を含み、
前記第1の電極は、前記第2の電極と前記サンプルとの間に設けられており、前記第2の電極は接地電極であり、
前記第1の電極は、2つの部分に二等分されており、この結果、蓄積される電荷を制御するととともに放出粒子が前記検出器に到達するように、互いに異なる電圧または同じ電圧をそれぞれに印加可能である、装置。 - サンプルの画像を生成するための電子ビーム装置であって、
実質的に前記サンプルに向けて方向付けられた電子ビームを生成および制御するために設けられた電子ビーム生成器と、
前記サンプルから放出された荷電粒子を検出し、前記検出された荷電粒子をもとに画像を生成することを可能にするために設けられた検出器と、
前記サンプルに近接して設けられた1つまたはそれ以上の電極であって、所定の電圧が印加される結果、前記電子ビームが前記サンプルに向けて方向付けられるとともに、前記サンプル上に蓄積される電荷が制御される、前記1つまたはそれ以上の電極と、
を備え、
前記1つまたはそれ以上の電極のそれぞれは、前記電子ビームと前記放出された粒子の一部とが通過可能な孔を有し、
前記装置は、さらに、前記1つまたはそれ以上の電極に印加される複数の電圧を、前記電子ビームの位置の関数として制御するためのプロセッサを備える、装置。 - サンプルの画像を生成するための電子ビーム装置であって、
実質的に前記サンプルに向けて方向付けられた電子ビームを生成および制御するために設けられた電子ビーム生成器と、
前記サンプルから放出された荷電粒子を検出し、前記検出された荷電粒子をもとに画像を生成することを可能にするために設けられた検出器と、
前記サンプルに近接して設けられた1つまたはそれ以上の電極であって、所定の電圧が印加される結果、前記電子ビームが前記サンプルに向けて方向付けられるとともに、前記サンプル上に蓄積される電荷が制御される、前記1つまたはそれ以上の電極と、
を備え、
前記1つまたはそれ以上の電極のそれぞれは、前記電子ビームと前記放出された粒子の一部とが通過可能な孔を有し、
前記前記1つまたはそれ以上の電極は、前記電子ビームが通る孔をそれぞれ有する第1および第2の電極を含み、
前記第1の電極は、前記第2の電極と前記サンプルとの間に設けられており、前記第2の電極は接地電極であり、前記第1の電極はウェーネルト電極である、装置。 - 請求項13記載の装置であって、
前記複数の電極は、前記サンプルと前記第1の電極との間に設けられた第3の電極を含み、
第3の電極は、接地電極である、装置。
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US20040075051A1 (en) * | 2002-10-17 | 2004-04-22 | Schlumberger Technologies, Inc. | Apparatus and method for image optimization of samples in a scanning electron microscope |
US7232997B2 (en) * | 2004-04-15 | 2007-06-19 | Nawotec Gmbh | Apparatus and method for investigating or modifying a surface with a beam of charged particles |
EP1587128B1 (en) | 2004-04-15 | 2011-06-08 | Carl Zeiss SMS GmbH | Apparatus and method for investigating or modifying a surface with a beam of charged particles |
US7253410B1 (en) * | 2005-03-16 | 2007-08-07 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Charge-control pre-scanning for e-beam imaging |
US7394069B1 (en) * | 2005-08-30 | 2008-07-01 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Large-field scanning of charged particles |
US7560939B1 (en) | 2006-02-17 | 2009-07-14 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Electrical defect detection using pre-charge and sense scanning with prescribed delays |
US7488938B1 (en) * | 2006-08-23 | 2009-02-10 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Charge-control method and apparatus for electron beam imaging |
US20080296496A1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Hermes Microvision, Inc. (Taiwan) | Method and apparatus of wafer surface potential regulation |
JP2009170150A (ja) | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Hitachi High-Technologies Corp | 検査計測装置および検査計測方法 |
TWI447774B (zh) * | 2011-10-27 | 2014-08-01 | Snu Precision Co Ltd | 掃描電子顯微鏡用威恩濾質器的控制方法及具有電子束校準功能的掃描電子顯微鏡 |
JP5548244B2 (ja) * | 2012-09-07 | 2014-07-16 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 検査計測装置および検査計測方法 |
JP7150634B2 (ja) * | 2019-02-21 | 2022-10-11 | 株式会社荏原製作所 | 電子線照射装置および電子ビームの位置合わせ方法 |
US11887810B2 (en) * | 2022-04-20 | 2024-01-30 | Applied Materials Israel Ltd. | Reduced charging by low negative voltage in FIB systems |
US20240105421A1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | Applied Materials Israel Ltd. | Enhanced deposition rate by applying a negative voltage to a gas injection nozzle in fib systems |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05151927A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-18 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡およびその観察方法 |
JPH06294848A (ja) * | 1993-04-12 | 1994-10-21 | Advantest Corp | 電子ビームテスタにおける絶縁性膜の帯電低減方法 |
JPH10116584A (ja) * | 1996-10-15 | 1998-05-06 | Fujitsu Ltd | エネルギ分析器 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2005682C3 (de) * | 1970-02-07 | 1974-05-09 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Vorrichtung zum Absaugen der Sekundärelektronen in einem Rasterelektronenmikroskop oder einem Elektronenstrahl-Mikroanalysator |
US3952227A (en) | 1971-04-09 | 1976-04-20 | U.S. Philips Corporation | Cathode-ray tube having electrostatic focusing and electrostatic deflection in one lens |
US3961190A (en) * | 1975-03-06 | 1976-06-01 | International Business Machines Corporation | Voltage contrast detector for a scanning electron beam instrument |
DE2842527C3 (de) * | 1978-09-29 | 1981-12-17 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Elektrostatische Emissionslinse |
DE3231036A1 (de) * | 1982-08-20 | 1984-02-23 | Max Planck Gesellschaft | Kombinierte elektrostatische objektiv- und emissionslinse |
US4912405A (en) | 1985-08-16 | 1990-03-27 | Schlumberger Technology Corporation | Magnetic lens and electron beam deflection system |
US4743757A (en) * | 1986-10-30 | 1988-05-10 | Nanometrics Incorporated | Secondary electron emission control in electron microscopes |
US4818872A (en) | 1987-05-11 | 1989-04-04 | Microbeam Inc. | Integrated charge neutralization and imaging system |
US4963748A (en) * | 1988-06-06 | 1990-10-16 | Arizona Technology Development Corporation (Atdc) | Composite multipurpose multipole electrostatic optical structure and a synthesis method for minimizing aberrations |
US5136167A (en) | 1991-01-07 | 1992-08-04 | International Business Machines Corporation | Electron beam lens and deflection system for plural-level telecentric deflection |
US5614833A (en) | 1994-10-25 | 1997-03-25 | International Business Machines Corporation | Objective lens with large field deflection system and homogeneous large area secondary electron extraction field |
US6066849A (en) * | 1997-01-16 | 2000-05-23 | Kla Tencor | Scanning electron beam microscope |
GB9713810D0 (en) | 1997-06-30 | 1997-09-03 | Allied Colloids Ltd | Particulate polymeric materials and their use |
JP3724949B2 (ja) | 1998-05-15 | 2005-12-07 | 株式会社東芝 | 基板検査装置およびこれを備えた基板検査システム並びに基板検査方法 |
US6344750B1 (en) | 1999-01-08 | 2002-02-05 | Schlumberger Technologies, Inc. | Voltage contrast method for semiconductor inspection using low voltage particle beam |
US6232787B1 (en) | 1999-01-08 | 2001-05-15 | Schlumberger Technologies, Inc. | Microstructure defect detection |
US6252412B1 (en) | 1999-01-08 | 2001-06-26 | Schlumberger Technologies, Inc. | Method of detecting defects in patterned substrates |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05151927A (ja) * | 1991-11-27 | 1993-06-18 | Hitachi Ltd | 走査型電子顕微鏡およびその観察方法 |
JPH06294848A (ja) * | 1993-04-12 | 1994-10-21 | Advantest Corp | 電子ビームテスタにおける絶縁性膜の帯電低減方法 |
JPH10116584A (ja) * | 1996-10-15 | 1998-05-06 | Fujitsu Ltd | エネルギ分析器 |
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