JPH02135653A - 走査型電子ビーム装置 - Google Patents
走査型電子ビーム装置Info
- Publication number
- JPH02135653A JPH02135653A JP28967388A JP28967388A JPH02135653A JP H02135653 A JPH02135653 A JP H02135653A JP 28967388 A JP28967388 A JP 28967388A JP 28967388 A JP28967388 A JP 28967388A JP H02135653 A JPH02135653 A JP H02135653A
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- Japan
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- electron beam
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、電子ビーム測長装置や走査電子顕微鏡等の走
査型電子ビーム装置に関する。
査型電子ビーム装置に関する。
（従来の技術）
電子ビーム測長装置では、電子ビームを被ａＦ１長パタ
ーンを横切って走査し、この走査に伴って得られた２次
電子を検出し、検出信号波形に基づいてパターンの幅等
の、１ＴＦｌ長を行うようにしている。
ーンを横切って走査し、この走査に伴って得られた２次
電子を検出し、検出信号波形に基づいてパターンの幅等
の、１ＴＦｌ長を行うようにしている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、試料の材質が絶縁物や半導体等の場合、入射
電子に対して試料から放出される電子の数が少ないと、
試料は負にチャージアップし、入射電子に対して試料か
ら放出される電子の数が多いと、試料は正にチャージア
ップすることになる。
電子に対して試料から放出される電子の数が少ないと、
試料は負にチャージアップし、入射電子に対して試料か
ら放出される電子の数が多いと、試料は正にチャージア
ップすることになる。
通常、試料にチャージアップが生じると、信号波形のピ
ークがだれてしまい、このような信号波形によって測定
された長さは不正確なものとなる。
ークがだれてしまい、このような信号波形によって測定
された長さは不正確なものとなる。
又、チャージアップした状態で走査電子顕微鏡像を得る
と、画面全体が白っぽくなったり、暗くなったりして、
像の観察に支障を来たすことになる。
と、画面全体が白っぽくなったり、暗くなったりして、
像の観察に支障を来たすことになる。
第４図は、電子ビームの加速電圧と２次電子発生比との
関係を示した図であり、加速電圧がＥｌとＥ２の時に試
料に入射する電子と、試料から散乱される電子の数が等
しくなる。この加速電圧がＥｌとＥ２の時、試料表面に
はチャージアップが生ぜず、Ｅ、とＥ２との間の加速電
圧の時、試料は、正にチャージアップし、Ｅ２より高い
加速電圧の時と、Ｅｌより低い加速の時には、試料は負
にチャージアップする。このＥ、とＥ２の値は、試料が
シリコンの場合、夫々的４００Ｖ、８００Ｖとなる。
関係を示した図であり、加速電圧がＥｌとＥ２の時に試
料に入射する電子と、試料から散乱される電子の数が等
しくなる。この加速電圧がＥｌとＥ２の時、試料表面に
はチャージアップが生ぜず、Ｅ、とＥ２との間の加速電
圧の時、試料は、正にチャージアップし、Ｅ２より高い
加速電圧の時と、Ｅｌより低い加速の時には、試料は負
にチャージアップする。このＥ、とＥ２の値は、試料が
シリコンの場合、夫々的４００Ｖ、８００Ｖとなる。
従って、通常、シリコン等の絶縁物や半導体が試料の場
合には、加速電圧を上記したチャージアップが生じない
値とし、走査電子顕微鏡像を観察したり、測長を行った
りしている。この加速電圧をＥ、やＥ２に合わせる作業
は、走査電子顕微鏡像を観察して陰極線管画面からチャ
ージアップが生じているかどうかを判断して行っている
。しかしながら、陰極線管画面上の像による判断では、
正確に加速電圧をＥ、やＥ２に合わせることが困難とな
る。又、経験的に得られたＥ、やＥ２の値で直接加速電
圧を制御することも考えられるが、試料の材質が不明確
であったり、又、異なった複数種類の材質で形成された
試料の場合には、測長や像観察に最適な加速電圧に制御
するのに多くの時間を費やす。
合には、加速電圧を上記したチャージアップが生じない
値とし、走査電子顕微鏡像を観察したり、測長を行った
りしている。この加速電圧をＥ、やＥ２に合わせる作業
は、走査電子顕微鏡像を観察して陰極線管画面からチャ
ージアップが生じているかどうかを判断して行っている
。しかしながら、陰極線管画面上の像による判断では、
正確に加速電圧をＥ、やＥ２に合わせることが困難とな
る。又、経験的に得られたＥ、やＥ２の値で直接加速電
圧を制御することも考えられるが、試料の材質が不明確
であったり、又、異なった複数種類の材質で形成された
試料の場合には、測長や像観察に最適な加速電圧に制御
するのに多くの時間を費やす。
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、正確にチャージアップの影響がない加速電圧を
設定できるようにした走査型電子ビーム装置を実現する
にある。
目的は、正確にチャージアップの影響がない加速電圧を
設定できるようにした走査型電子ビーム装置を実現する
にある。
（課題を解決するための手段）
本発明に基づく走査型電子ビーム装置は、電子銃と、電
子銃の加速電圧を制御する加速電圧電源と、電子銃から
の電子ビームを試料に細く集束するためのレンズと、試
料上で電子ビームを走査するための偏向器と、試料への
電子ビームの照射に伴って得られた信号を検出する検出
器と、検出器の出力信号が輝度変調信号として供給され
る陰極線管と、検出器の出力信号レベルと予め設定され
た信号レベルとを比較し、両レベルの差に応じて加速電
圧を制御するための手段とを備えたことを特徴としてい
る。
子銃の加速電圧を制御する加速電圧電源と、電子銃から
の電子ビームを試料に細く集束するためのレンズと、試
料上で電子ビームを走査するための偏向器と、試料への
電子ビームの照射に伴って得られた信号を検出する検出
器と、検出器の出力信号が輝度変調信号として供給され
る陰極線管と、検出器の出力信号レベルと予め設定され
た信号レベルとを比較し、両レベルの差に応じて加速電
圧を制御するための手段とを備えたことを特徴としてい
る。
（作用）
陰極線管で試料の走査電子顕微鏡像を観察し、信号のレ
ベルが白レベルと黒レベルの中間のグレーレベルを見出
し、このレベルを記憶しておく。
ベルが白レベルと黒レベルの中間のグレーレベルを見出
し、このレベルを記憶しておく。
２次電子検出信号のレベルと、グレーレベルとを比較し
、検出信号のレベルがグレーレベルとなるように加速電
圧を制御する。
、検出信号のレベルがグレーレベルとなるように加速電
圧を制御する。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明の一実施例である電子ビーム測長装置
を示しており、電子銃１から発生し、加速電圧電源２か
ら供給される加速電圧によって加速された電子ビームＥ
Ｂは、集束レンズ３によって細く集束され、試料４上に
照射される。
。第１図は本発明の一実施例である電子ビーム測長装置
を示しており、電子銃１から発生し、加速電圧電源２か
ら供給される加速電圧によって加速された電子ビームＥ
Ｂは、集束レンズ３によって細く集束され、試料４上に
照射される。
試料４上の電子ビーム照射位置は、偏向器５によって変
えられる。偏向器５には、コンピュータ６によって制御
される偏向器制御 向信号が与えられる。
えられる。偏向器５には、コンピュータ６によって制御
される偏向器制御 向信号が与えられる。
試料４への電子ビームＥＢの照射に基づいて発生した２
次電子は、２次電子検出器８によって検出され、検出さ
れた信号は、増幅器９によって増幅された後に偏向器制
御ユニット７から偏向信号が供給される陰極線管１０に
１共給される。又、増幅器９によって増幅された信号は
、Ａ−Ｄ変換器１１によってディジタル信号に変換され
、コンピュータ６と比較回路１２に供給される。比較回
路１２には、基準レベル設定回路１３からの信号も供給
されており、比較回路１２の出力信号は、コンピュータ
６に供給される。
次電子は、２次電子検出器８によって検出され、検出さ
れた信号は、増幅器９によって増幅された後に偏向器制
御ユニット７から偏向信号が供給される陰極線管１０に
１共給される。又、増幅器９によって増幅された信号は
、Ａ−Ｄ変換器１１によってディジタル信号に変換され
、コンピュータ６と比較回路１２に供給される。比較回
路１２には、基準レベル設定回路１３からの信号も供給
されており、比較回路１２の出力信号は、コンピュータ
６に供給される。
上記した構成の動作は次の通りである。最初に加速電源
２から電子銃１に供給される加速電圧を、例えば、予想
されるＥｌの値の近傍に設定する。
２から電子銃１に供給される加速電圧を、例えば、予想
されるＥｌの値の近傍に設定する。
この加速電圧で試料４に電子ビームＥＢを照射し、更に
、偏向器５によって電子ビームを走査する。
、偏向器５によって電子ビームを走査する。
試料４への電子ビームの照射に伴って発生した２次電子
は、検出器８によって検出され、その検出信号は増幅器
９を介して陰極線管１０に輝度変調信号として供給され
る。その結果、陰極線管１。
は、検出器８によって検出され、その検出信号は増幅器
９を介して陰極線管１０に輝度変調信号として供給され
る。その結果、陰極線管１。
には、試料４の走査電子顕微鏡像が表示される。
ここで、コンピュータ６から基準レベル設定回路１３に
は、予め陰極線管１０の白レベルと黒レベルの中間のグ
レーレベルが基準レベルとして設定される。例えば、自
レベルがＯＶで黒レベルが１０Ｖの場合には、基準レベ
ルは５Ｖとされる。この基準レベル信号は、試料にチャ
ージアップが生じない加速電圧の電子ビームが照射され
た時、得られる検出信号のレベルに対応している。この
基準レベル信号は、比較回路１２に供給されるが、比較
回路１２には２次電子検出信号がＡ−Ｄ変換器１１を介
して供給されている。第２図はこの基準レベルＬと検出
信号Ｓとを示しており、比較回路１２は両信号の差の信
号を求め、コンピュータ６に供給する。コンピュータ６
は、この比較回路１２における差信号が零となるように
加速電圧電源２を制御する。従って、電子銃１に供給さ
れる加速電圧は、検出信号レベルが基準レベルと等しく
なるように制御され、試料４にはチャージアップが生じ
ない加速電圧、例えば、Ｅ、の電子ビームが照射される
ことになる。このようにして、加速電圧が制御された後
、被測長パターンを横切って、電子ビームを走査し、こ
の走査に伴って得られた検出信号をコンピュータ６に供
給すれば、この検出信号はチャージアップがない状態で
得られたものであるのて、パターンのエツジにおける信
号の変化が鋭く、結果として正確にパターンの幅の測定
を行うことができる。
は、予め陰極線管１０の白レベルと黒レベルの中間のグ
レーレベルが基準レベルとして設定される。例えば、自
レベルがＯＶで黒レベルが１０Ｖの場合には、基準レベ
ルは５Ｖとされる。この基準レベル信号は、試料にチャ
ージアップが生じない加速電圧の電子ビームが照射され
た時、得られる検出信号のレベルに対応している。この
基準レベル信号は、比較回路１２に供給されるが、比較
回路１２には２次電子検出信号がＡ−Ｄ変換器１１を介
して供給されている。第２図はこの基準レベルＬと検出
信号Ｓとを示しており、比較回路１２は両信号の差の信
号を求め、コンピュータ６に供給する。コンピュータ６
は、この比較回路１２における差信号が零となるように
加速電圧電源２を制御する。従って、電子銃１に供給さ
れる加速電圧は、検出信号レベルが基準レベルと等しく
なるように制御され、試料４にはチャージアップが生じ
ない加速電圧、例えば、Ｅ、の電子ビームが照射される
ことになる。このようにして、加速電圧が制御された後
、被測長パターンを横切って、電子ビームを走査し、こ
の走査に伴って得られた検出信号をコンピュータ６に供
給すれば、この検出信号はチャージアップがない状態で
得られたものであるのて、パターンのエツジにおける信
号の変化が鋭く、結果として正確にパターンの幅の測定
を行うことができる。
今までの説明は、試料の材質が１種類の場合であったが
、シリコンの下地の上にパターンが形成され、下地の部
分とパターン部分とで材質が異なっている場合、一方の
材質から得られた検出信号のレベルが基準レベルと合う
ように電子ビームの加速電圧を制御すると、合った方は
グレーレベルとなるが、他方の材質の部分にはチャージ
アップが生じ、その部分から得られた検出信号による像
は白か黒レベルに近くなり好ましくない。例えば、２種
類の材質から成る試料の場合、検出信号波形を陰極線管
１０上に表示すると、第３図に示すような波形が表示さ
れる。図中Ｓ、が下地部分からの２次電子信号、Ｓ２が
パターン部分からの２次電子信号である。この場合、基
準レベルＬが信号ＳｌとＳ２との中間に位置するように
加速電圧を制御すれば、いずれの信号強度レベルもグレ
ーレベルに近づき、コントラストが最低となる状態とす
ることができる。このことは、２種類の材質の部分が共
にチャージアップが少ないことを意味しており、この状
態で得られた信号は、パターンのエツジ部分の変化が大
きくなり、正確な測長を行うことが可能となる。このＳ
ｌと８２の中間に基準レベルが位置するように加速電圧
を制御するためには、比較回路１２において、２種類の
レベルＳ１と８２の検出信号強度の平均値と基準レベル
Ｌとを比較し、その差が零となるように加速電圧を制御
すれば良い。なお、チャージアップが生じないように加
速電圧を制御する動作をさせる際には、加速電圧設定時
と測長時とで試料に対するドーズ量が等しくなるように
、電子ビームの走査を測長時と同じ倍率で行うことが必
要である。
、シリコンの下地の上にパターンが形成され、下地の部
分とパターン部分とで材質が異なっている場合、一方の
材質から得られた検出信号のレベルが基準レベルと合う
ように電子ビームの加速電圧を制御すると、合った方は
グレーレベルとなるが、他方の材質の部分にはチャージ
アップが生じ、その部分から得られた検出信号による像
は白か黒レベルに近くなり好ましくない。例えば、２種
類の材質から成る試料の場合、検出信号波形を陰極線管
１０上に表示すると、第３図に示すような波形が表示さ
れる。図中Ｓ、が下地部分からの２次電子信号、Ｓ２が
パターン部分からの２次電子信号である。この場合、基
準レベルＬが信号ＳｌとＳ２との中間に位置するように
加速電圧を制御すれば、いずれの信号強度レベルもグレ
ーレベルに近づき、コントラストが最低となる状態とす
ることができる。このことは、２種類の材質の部分が共
にチャージアップが少ないことを意味しており、この状
態で得られた信号は、パターンのエツジ部分の変化が大
きくなり、正確な測長を行うことが可能となる。このＳ
ｌと８２の中間に基準レベルが位置するように加速電圧
を制御するためには、比較回路１２において、２種類の
レベルＳ１と８２の検出信号強度の平均値と基準レベル
Ｌとを比較し、その差が零となるように加速電圧を制御
すれば良い。なお、チャージアップが生じないように加
速電圧を制御する動作をさせる際には、加速電圧設定時
と測長時とで試料に対するドーズ量が等しくなるように
、電子ビームの走査を測長時と同じ倍率で行うことが必
要である。
以上本発明の一実施例を説明したが、本発明は、」二連
した実施例に限定されない。例えば、検出信号を増幅し
て直接陰極線管に供給するようにしたが、検出信号をＡ
−Ｄ変換し、フレームメモリに記憶させ、記憶された信
号に基づいて陰極線管の表示を行ったり、基準レベルと
の比較を行うようにしでも良い。更に、電子ビームＩＩ
ＰＪ長装置を例に説明したが、走査電子顕微鏡によって
絶縁物の像を観察する場合にも本発明を適用することが
できる。
した実施例に限定されない。例えば、検出信号を増幅し
て直接陰極線管に供給するようにしたが、検出信号をＡ
−Ｄ変換し、フレームメモリに記憶させ、記憶された信
号に基づいて陰極線管の表示を行ったり、基準レベルと
の比較を行うようにしでも良い。更に、電子ビームＩＩ
ＰＪ長装置を例に説明したが、走査電子顕微鏡によって
絶縁物の像を観察する場合にも本発明を適用することが
できる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明では陰極線管モニターの白
レベルと黒レベルの中間に検出信号のレベルが一致する
ように加速電圧を制御するようにしたので、チャージア
ップが生じない加速電圧か、あるいは、チャージアップ
が生じてもその影響のない程度の加速電圧で試料に電子
ビームを照射することができる。
レベルと黒レベルの中間に検出信号のレベルが一致する
ように加速電圧を制御するようにしたので、チャージア
ップが生じない加速電圧か、あるいは、チャージアップ
が生じてもその影響のない程度の加速電圧で試料に電子
ビームを照射することができる。
第１図は、本発明の一実施例である電子ビーム測長装置
を示す図、第２図および第３図は、検出信号レベルと基
準信号レベルを示す図、第４図は、加速電圧と２次電子
放出比との関係を示す図である。 １・・・電子銃 ２・・・加速電圧電源３・
・・集束レンズ ４・・・試料５・・・偏向器
６・・・コンピュータ７・・・偏向器制御ユ
ニット ８・・・検出器 ９・・・増幅器０・・・陰
極線管 １１・・・Ａ−Ｄ変換器２・・・比較回
路 ３・・・基準レベル設定回路
を示す図、第２図および第３図は、検出信号レベルと基
準信号レベルを示す図、第４図は、加速電圧と２次電子
放出比との関係を示す図である。 １・・・電子銃 ２・・・加速電圧電源３・
・・集束レンズ ４・・・試料５・・・偏向器
６・・・コンピュータ７・・・偏向器制御ユ
ニット ８・・・検出器 ９・・・増幅器０・・・陰
極線管 １１・・・Ａ−Ｄ変換器２・・・比較回
路 ３・・・基準レベル設定回路
Claims (1)
- 電子銃と、電子銃の加速電圧を制御する加速電圧電源と
、電子銃からの電子ビームを試料に細く集束するための
レンズと、試料上で電子ビームを走査するための偏向器
と、試料への電子ビームの照射に伴って得られた信号を
検出する検出器と、検出器の出力信号が輝度変調信号と
して供給される陰極線管と、検出器の出力信号レベルと
予め設定された信号レベルとを比較し、両レベルの差に
応じて加速電圧を制御するための手段とを備えたことを
特徴とする走査型電子ビーム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28967388A JPH02135653A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 走査型電子ビーム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28967388A JPH02135653A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 走査型電子ビーム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02135653A true JPH02135653A (ja) | 1990-05-24 |
Family
ID=17746265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28967388A Pending JPH02135653A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 走査型電子ビーム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02135653A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303568A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Keyence Corp | 電子顕微鏡のチャージアップ防止方法および電子顕微鏡 |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP28967388A patent/JPH02135653A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003303568A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Keyence Corp | 電子顕微鏡のチャージアップ防止方法および電子顕微鏡 |
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