JPH04106853A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＩＣ製造工程における各種検査に用いて最適
な走査電子顕微鏡に関する。

（従来の技術） ＩＣの製造工程におけるレジストの現像仕上り。

エツチング仕上りなどの検査には、通常光学顕微鏡が使
用されている。この光学顕微鏡による検査の精度は、ミ
クロンオーダーであるが、最近のＩＣパターンの微細化
に伴い、この検査の精度もサブミクロンオーダーが要求
されるようになり、光学顕微鏡に代えて、走査電子顕微
鏡がこの検査に使用されるようになってきた。しかしな
がら、光学顕微鏡は分解能において走査電子顕微鏡に劣
るが、透明な表面層を通して下地パターンを同時に観察
できること、また、干渉色を利用して膜厚の均−性を評
価できるなどの走査電子顕微鏡にはないメリットを有し
ており、ＩＣ製造工程の検査では、依然として光学顕微
鏡の必要性も高い。このような観点から、光学顕微鏡と
走査電子顕微鏡とを組み合わせた装置も開発され始めて
いる。第１の組み合わせ例は、Ｘ線マイクロアナライザ
ーで使用されているような、電子ビームの集束レンズの
内部に光学顕微鏡の光学系を組み込む方式、第２の組み
合わせ例は、走査電子顕微鏡の光学系と光学顕微鏡の光
学系を平行に並べて配置し、試料を走査電子顕微鏡の光
軸の下から、光学顕微鏡の光軸の下へと平行移動させる
方式である。

（発明が解決しようとする課題） 上記した第１の組み合わせ例では、走査電子顕微鏡の対
物レンズの内部に光学顕微鏡の光学系が組み込まれるた
め、対物レンズの設計が制限され、高分解能の対物レン
ズを設計することが困難となる。また、第２の組み合わ
せ例では、走査電子顕微鏡像の観察と光学顕微鏡像の観
察を試料の移動によって行うため、両方の観察を同一視
野で行うことが困難となる。また、試料を両光学系の間
で平行移動させることから、試料の移動範囲が大きくな
り、試料室を大きくせねばならなくなる。なお、この試
料室の大きさを大きくしない場合には、必然的に試料の
観察範囲が大幅に狭くなる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、その目
的は、高分解能の走査電子顕微鏡像を得ることができる
と共に、広い範囲の試料の走査電子顕微鏡像と光学顕微
鏡像を観察することが可能な走査電子顕微鏡を実現する
にある。

（課題を解決するための手段） 請求項１の発明に基づく走査電子顕微鏡は、電子ビーム
発生手段、電子ビームを試料上に集束するための集束レ
ンズ、試料上で電子ビームを走査するための走査手段と
を備えた電子ビーム光学系と、試料への電子ビームの照
射に伴って発生した信号を検出する検出器と、検出器か
らの信号と電子ビームの走査信号に基づいて試料像を表
示する表示手段と、試料を傾斜させるための傾斜手段と
、光学レンズを有した光学顕微鏡の光学系とを備え、電
子ビーム光学系の光軸と光学顕微鏡光学系の光軸とを所
定の角度傾け、両光軸の交点をほぼ試料表面上に位置さ
せるように構成したことを特徴としている。

請求項２の発明に基づく走査電子顕微鏡は、走査電子顕
微鏡像の観察モードと、光学顕微鏡像観察モードの切換
スイッチを設け、切換スイッチにより光学顕微鏡像観察
モードとした場合に、試料表面が自動的に光学顕微鏡光
軸に対して垂直に配置されるように前記傾斜制御手段を
制御するように構成したことを特徴としている。

（作用） 請求項１の発明では、電子ビーム光学系の光軸と光学顕
微鏡光学系の光軸とを所定の角度傾けさせ、両光軸の交
点をほぼ試料表面上に位置させるように構成し、同一視
野の走査電子顕微鏡像の観察と光学顕微鏡像の観察を試
料の平行移動なしに行う。

請求項２の発明では、走査電子顕微鏡像の観察モードと
、光学顕微鏡像観察モードの切換スイッチを設け、切換
スイッチにより光学顕微鏡像観察モードとした場合に、
試料表面が自動的に光学顕微鏡光軸に対して垂直に配置
されるように試料を傾斜させる。

（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
。図において、１は走査電子顕微鏡像を得るための電子
光学カラムであり、このカラム１の上部には、電子銃２
が配置されている。電子銃２から発生した電子ビームは
、対物レンズ３によって試料４上に細く集束される。試
料４上の電子ビームの照射位置は、走査信号発生回路５
からの走査信号が供給される偏向コイル６によって変え
られる。試料４への電子ビームの照射に基づいて発生し
た２次電子は、２次電子検出器７によって検出され、そ
の検出信号は、増幅器８を介して走査信号発生回路５か
ら走査信号が供給されている陰極線管９に供給される。

試料４はゴニオメータステージ１０上に載せられており
、このステージは、駆動制御装置１１によって駆動させ
られる。

駆動制御装置１１は、スイッチ回路１２によって制御さ
れる。

１３は光学顕微鏡カラムであり、その内部には、光学顕
微鏡のレンズ系が配置されている。また、光学顕微鏡カ
ラム１３の上部には、半透明鏡を含む光分割部１４が配
置され。光分割部１４は、接眼レンズ系１５と撮像管１
６とに接続されている。

撮像管１６からの像信号は、モニタ１７に供給されてい
る。なお、走査電子顕微鏡の光軸０１と、光学顕微鏡の
光軸０２とは所定の角度傾けられており、また、両光軸
の交点Ｃは、はぼ試料４の表面上となるように、各光学
系は配置されている。

上述した構成で、ます、通常の走査電子顕微鏡像の観察
を行う場合には、切換スイッチ１２を走査電子顕微鏡モ
ードに切り換える。このとき、試料４は、ゴニオメータ
ステージ１０によって走査電子顕微鏡の光軸ｏ１に垂直
な平面に対してＯ″〜６０°の範囲で傾斜か可能な状態
とされる。このステージを制御し、任意の試料傾斜角に
設定した後、試料に電子ビームが照射され、更に、電子
ビームか偏向コイル６によって走査される。試料４から
得られた２次電子は検出器７によって検出され、その検
出信号は増幅器８を介して陰極線管９に供給されること
から、陰極線管９上に走査電子顕微鏡像を表示すること
ができる。なお、この場合、走査電子顕微鏡の対物レン
ズ３の設計は、光学顕微鏡のレンズ系の組み込みを考慮
する必要かないので、高分解能設計とすることかでき、
陰極線管９上には、高分解能の試料像を表示することが
可能となる。

次に、試料の光学顕微鏡像を得る場合には、切換スイッ
チ１２を光学顕微鏡観察モードに切り換える。この結果
、駆動制御装置１１は、スイッチ回路１２からの信号に
よりゴニオメータステージ１０を制御させ、このステー
ジ１０によって試料４を図中点線で示すように傾け、試
料４の表面が光学顕微鏡光軸０２に対して垂直に位置す
るように配置する。この状態て接眼レンズ系１５により
、試料の光学顕微鏡像の観察を行うことができる。

また、撮像管１６によって光学顕微鏡像の取り込みを行
い、撮像管からの像信号をモニタ１７に供給することに
より、モニタ１７上に光学顕微鏡像を表示することがで
きる。この時、光学顕微鏡像の観察と同時に、走査電子
顕微鏡像の観察を行えば、同一視野の２種の像を比較観
察することができる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明では、電子ビーム
光学系の光軸と光学顕微鏡光学系の光軸とを所定の角度
傾けさせ、両光軸の交点をほぼ試料表面上に位置させる
ように構成したので、同一視野の走査電子顕微鏡像の観
察と光学顕微鏡像の観察を試料の平行移動なしに行うこ
とができる。

また、走査電子顕微鏡の対物レンズの設計を光学顕微鏡
のレンズ系の組み込みを考慮して行う必要がないので、
高分解能の走査電子顕微鏡を設計することかできる。更
に、走査電子顕微鏡による高分解能像と、光学顕微鏡に
よるカラー像、下地とパターンの重なり、膜厚の均一性
などの観察が、１台の装置で比較して行うことが可能と
なり、検査において有用な情報を得ることができると共
に、装置の設置面積を小さくすることができる。更にま
た、試料を走査電子顕微鏡から光学顕微鏡へと大気中を
移動させる必要がないので、ＩＣウェハなどの試料が移
動の途中で汚れなり、傷付くようなことは防止される。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例である走査電子顕微鏡を示す
図である。 １・・・走査電子顕微鏡カラム ２・・・電子銃　　　　　３・・・対物レンズ４・・・
試料　　　　　　５・・・走査信号発生回路６・・・偏
向コイル　　　７・・・検出器８・・・増幅器　　　　
　９・・・陰極線管１０・・・ステージ　　　１１・・
・駆動制御回路１２・・・スイッチ回路 １３・・・光学顕微鏡カラム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ビーム発生手段、電子ビームを試料上に集束
   するための集束レンズ、試料上で電子ビームを走査する
   ための走査手段とを備えた電子ビーム光学系と、試料へ
   の電子ビームの照射に伴って発生した信号を検出する検
   出器と、検出器からの信号と電子ビームの走査信号に基
   づいて試料像を表示する表示手段と、試料を傾斜させる
   ための傾斜手段と、光学レンズを有した光学顕微鏡の光
   学系とを備え、電子ビーム光学系の光軸と光学顕微鏡光
   学系の光軸とを所定の角度傾け、両光軸の交点をほぼ試
   料表面上に位置させるように構成した走査電子顕微鏡。
2. （２）走査電子顕微鏡像の観察モードと、光学顕微鏡像
   観察モードの切換スイッチを設け、切換スイッチにより
   光学顕微鏡像観察モードとした場合に、試料表面が自動
   的に光学顕微鏡光軸に対して垂直に配置されるように前
   記傾斜手段を制御するように構成した請求項１記載の走
   査電子顕微鏡。