JPH05151924A - Electron beam device and its observing method - Google Patents
Electron beam device and its observing methodInfo
- Publication number
- JPH05151924A JPH05151924A JP3335981A JP33598191A JPH05151924A JP H05151924 A JPH05151924 A JP H05151924A JP 3335981 A JP3335981 A JP 3335981A JP 33598191 A JP33598191 A JP 33598191A JP H05151924 A JPH05151924 A JP H05151924A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- electron
- sample
- contact hole
- objective lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は走査型の電子線装置およ
びその観察方法に係り、特に、高アスペクト比のトレン
チやコンタクトホール等の凹部の底から発生する２次電
子を効率良く検出するのに好適な電子線装置およびその
観察方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning electron beam apparatus and a method of observing the same, and particularly to efficiently detect secondary electrons generated from the bottom of a recess such as a trench or a contact hole having a high aspect ratio. The present invention relates to a suitable electron beam apparatus and its observation method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年の半導体集積回路技術の進歩に伴っ
て、回路素子が３次元方向に形成されるようになってお
り、例えば、試料表面にはコンタクトホール、容量性キ
ャパシタや素子間分離のための深い孔や溝（以下、コン
タクトホールで代表する）が形成されるようになってき
ている。2. Description of the Related Art With recent advances in semiconductor integrated circuit technology, circuit elements have been formed in a three-dimensional direction. For example, contact holes, capacitive capacitors, or element isolation elements are formed on the surface of a sample. Deep holes and trenches (hereinafter, represented by contact holes) have come to be formed.
【０００３】ところが、このようなコンタクトホール内
に電子線を照射してその底部を観察しようとすると、コ
ンタクトホールの底部から放出された２次電子の大部分
はコンタクトホールの側壁に衝突して捕捉されてしま
う。したがって、２次電子がコンタクトホールから脱出
することができず、２次電子検出器まで到達できないの
で、コンタクトホールの底部を観察することができない
という問題があった。However, when it is attempted to irradiate an electron beam into such a contact hole to observe its bottom, most of the secondary electrons emitted from the bottom of the contact hole collide with the side wall of the contact hole and are captured. Will be done. Therefore, secondary electrons cannot escape from the contact hole and cannot reach the secondary electron detector, so that the bottom of the contact hole cannot be observed.
【０００４】このような問題点を解決するために、例え
ば特開昭６２−９７２４６号公報では、２次電子をコン
タクトホールから引き出すための電極を対物レンズと試
料表面との間に設ける技術が提案されている。In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-97246 proposes a technique in which an electrode for drawing secondary electrons from a contact hole is provided between the objective lens and the sample surface. Has been done.
【０００５】また、特開昭６３−２７４０４９号公報で
は、対物レンズの磁極内に設けた円筒形状の電極に正の
電圧を印加して２次電子を対物レンズの電子源側に導く
技術が提案されている。Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-274049 proposes a technique of applying a positive voltage to a cylindrical electrode provided in the magnetic pole of the objective lens to guide secondary electrons to the electron source side of the objective lens. Has been done.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】コンタクトホールの底
部から放出された２次電子をコンタクトホールの外へ引
き出すためには、特にコンタクトホール開口部近傍の試
料表面が正に帯電していることが望ましい。これは、試
料表面が負に帯電（以下、チャージアップと表現する場
合もある）していると、２次電子の上昇が試料表面の負
の電荷によって妨げられ、２次電子がコンタクトホール
から脱出できなくなるためである。In order to extract the secondary electrons emitted from the bottom of the contact hole to the outside of the contact hole, it is desirable that the surface of the sample near the opening of the contact hole is positively charged. .. This is because when the sample surface is negatively charged (hereinafter, sometimes referred to as charge-up), the rise of secondary electrons is blocked by the negative charge on the sample surface, and the secondary electrons escape from the contact hole. This is because it will not be possible.
【０００７】このような試料表面のチャージアップ現象
は、コンタクトホール開口部近傍の試料表面に電子線が
照射され、これにより発生した反射電子や二次電子の一
部が引き上げられること無く試料表面にとどまったり、
あるいはコンタクトホール底部から引き上げられた２次
電子の一部が試料表面の正の電荷に引き寄せられて試料
表面にとどまることによって生じるものと考えられる。Such a charge-up phenomenon on the sample surface is caused by irradiating the sample surface in the vicinity of the contact hole opening with an electron beam, and the backscattered electrons and secondary electrons generated thereby are not pulled up to the sample surface. Stay,
Alternatively, it is considered that a part of the secondary electrons pulled up from the bottom of the contact hole is attracted to the positive charges on the sample surface and stays on the sample surface.
【０００８】ところが、上記した従来技術では、試料表
面がチャージアップしてしまうことを防止するための手
段が何等講じられていなかったため、コンタクトホール
内の２次電子の脱出が試料表面の負の電荷によって妨げ
られ、２次電子を効率良く検出することができないとい
う問題があった。However, in the above-mentioned prior art, no measure is taken to prevent the sample surface from being charged up, so that the escape of secondary electrons from the contact hole causes the negative charge on the sample surface. However, there is a problem that secondary electrons cannot be efficiently detected.
【０００９】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決して、高アスペクト比を有するコンタクトホー
ルなどの凹部からの２次電子を効率良く検出し、コンタ
クトホール底部を高分解能で観察することの可能な電子
線装置およびその観察方法を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to efficiently detect secondary electrons from a recess such as a contact hole having a high aspect ratio, and to observe the bottom of the contact hole with high resolution. It is an object of the present invention to provide an electron beam apparatus and an observation method therefor.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、試料上の観察領域で電子線スポッ
トを走査し、当該観察領域から２次的に発生する信号を
取り込んで観察像を得る電子線装置において、試料表面
に収束磁場を形成する対物レンズと、対物レンズの磁極
孔を貫通するように設けられた円筒状電極と、電子源側
に導かれた２次電子を検出する２次電子検出手段とを具
備した点に特徴がある。In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, an electron beam spot is scanned in an observation region on a sample, and a signal secondarily generated from the observation region is taken in for observation. In an electron beam apparatus for obtaining an image, an objective lens that forms a converging magnetic field on the sample surface, a cylindrical electrode that penetrates through a magnetic pole hole of the objective lens, and a secondary electron that is guided to the electron source side are detected. It is characterized in that it is provided with a secondary electron detecting means for
【００１１】[0011]
【作用】上記した構成によれば、試料から放出された２
次電子は円筒状電極によって引き上げられ、試料表面に
発生した収束磁場によって軸上に収束される。収束され
た２次電子は円筒状電極の内部を通って対物レンズの電
子源側に導かれ、２次電子検出手段によって検出され
る。According to the above structure, the 2
The secondary electrons are pulled up by the cylindrical electrode and focused on the axis by the focusing magnetic field generated on the sample surface. The converged secondary electrons are guided to the electron source side of the objective lens through the inside of the cylindrical electrode and detected by the secondary electron detecting means.
【００１２】[0012]
【実施例】図１は本発明の一実施例である電子線測長装
置の対物レンズ２および２次電子検出器３０近傍の断面
図である。1 is a sectional view of the vicinity of an objective lens 2 and a secondary electron detector 30 of an electron beam length measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
【００１３】電子線６は対物レンズ２によって試料１２
上で収束される。対物レンズ２は、その漏れ出し磁場が
試料１２の表面で最大磁束密度を示すように、下磁極２
ｂの孔径が上磁極２ａの孔径よりも大きい下磁極開放形
となっている。このような対物レンズを用いれば、試料
１２をレンズ間隙の中に設置するインレンズ方式と同様
に短焦点レンズが得られ、球面収差係数や色収差係数が
著しく小さくなり、高分解能を得ることができる。The electron beam 6 is passed through the sample 12 by the objective lens 2.
Converged on. The objective lens 2 has a lower magnetic pole 2 so that the leaking magnetic field shows the maximum magnetic flux density on the surface of the sample 12.
The lower magnetic pole is open, and the hole diameter of b is larger than the hole diameter of the upper magnetic pole 2a. By using such an objective lens, a short-focus lens can be obtained similarly to the in-lens method in which the sample 12 is installed in the lens gap, the spherical aberration coefficient and the chromatic aberration coefficient are significantly reduced, and high resolution can be obtained. ..
【００１４】対物レンズ２の上磁極２ａには、その磁極
開口部の内側を貫通し、試料対向端にフランジ部７ｆを
有すると共に内部に電子線通過口を有する円筒形状の第
１電極７が絶縁膜２０を介して設置されている。The upper magnetic pole 2a of the objective lens 2 is insulated by a cylindrical first electrode 7 which penetrates the inside of the magnetic pole opening, has a flange portion 7f at the sample facing end, and has an electron beam passage opening inside. It is installed via the membrane 20.
【００１５】第１電極７の上側開口部には、２次電子１
３を検出器３０側に引き出すためのグリッドメッシュ７
ａが張られている。グリッドメッシュ７ａの中央には、
電子線６の偏向通路を妨げないように開口部が設けられ
ている。この第１電極７は導入端子９を介して直流電源
１０に接続されている。In the upper opening of the first electrode 7, the secondary electrons 1
Grid mesh 7 for pulling out 3 to the detector 30 side
a is stretched. In the center of the grid mesh 7a,
An opening is provided so as not to obstruct the deflection path of the electron beam 6. This first electrode 7 is connected to a DC power supply 10 via an introduction terminal 9.
【００１６】第１電極７の上部には、リング状の第２電
極８が設置されており、第１電極７の場合と同様、その
下側開口部には、中央に開口部を有するグリッドメッシ
ュ８ａが張られている。この第２電極８は、導入端子９
を介して直流電源１１に接続されている。A ring-shaped second electrode 8 is provided on the upper part of the first electrode 7, and like the first electrode 7, a grid mesh having an opening at the center at the lower opening thereof. 8a is stretched. The second electrode 8 is connected to the introduction terminal 9
It is connected to the DC power supply 11 via.
【００１７】第２電極８の上部すなわち対物レンズ２の
電子源側には、アース電極３、シンチレータ４、および
ライトガイド５により構成された２次電子検出器３０が
設置されている。シンチレータ４には＋１０ｋＶの高電
圧が印加され、２次電子が加速されるようにしている。A secondary electron detector 30 composed of a ground electrode 3, a scintillator 4, and a light guide 5 is installed above the second electrode 8, that is, on the electron source side of the objective lens 2. A high voltage of +10 kV is applied to the scintillator 4 so that secondary electrons are accelerated.
【００１８】図２は、対物レンズ２および第１、第２電
極７、８の相互作用により、２次電子が対物レンズ２の
磁極開口部を通過して電子源側（検出器３０側）へ引き
出される様子を模式的に表した図であり、前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。In FIG. 2, secondary electrons pass through the magnetic pole opening of the objective lens 2 to the electron source side (detector 30 side) by the interaction between the objective lens 2 and the first and second electrodes 7 and 8. It is the figure which represented the appearance of being pulled out typically, and the code | symbol same as the above represents the same or equivalent part.
【００１９】本実施例の対物レンズ２は、上記したよう
に、その漏れ出し磁場が試料の表面１２ａで最大磁束密
度を示すように下磁極開放形となっているので、観察領
域近傍には、図中点線で示したような磁界Ｂが発生し、
この磁界Ｂにより、試料面１２ａ付近を中心線とするレ
ンズ作用が生じる。As described above, the objective lens 2 of the present embodiment is of the lower magnetic pole open type so that the leaking magnetic field shows the maximum magnetic flux density on the surface 12a of the sample, so that in the vicinity of the observation area, A magnetic field B as shown by the dotted line in the figure is generated,
The magnetic field B causes a lens action with the center line near the sample surface 12a.
【００２０】このような構成において、試料１２に電子
線が照射され、コンタクトホール５０の開口部近傍の試
料表面から放出された２次電子は、第１電極７による電
界によって上方へ引き上げられる。このとき、本実施例
では、前記対物レンズ２によるレンズ作用によって２次
電子が中心軸Ｘ上に収束されるので、この２次電子が第
１電極７に引き込まれることなく上方へ引き上げられ
る。さらに、この２次電子は第１および第２電極７、８
による電界によって対物レンズの電子源側へ導かれる。In such a structure, the sample 12 is irradiated with the electron beam, and the secondary electrons emitted from the sample surface in the vicinity of the opening of the contact hole 50 are pulled upward by the electric field generated by the first electrode 7. At this time, in this embodiment, since the secondary electrons are converged on the central axis X by the lens action of the objective lens 2, the secondary electrons are pulled upward without being drawn into the first electrode 7. Further, the secondary electrons are transmitted to the first and second electrodes 7, 8
Is guided to the electron source side of the objective lens.
【００２１】一方、コンタクトホール５０の底部５０ａ
から放出された２次電子１３は、第１電極７による電界
に引き上げられてコンタクトホール５０を脱出する。コ
ンタクトホール外に脱出した２次電子１３は、対物レン
ズ２によるレンズ作用によって中心軸Ｘ上に収束される
ので、試料表面の正電荷に引き寄せられることなく、上
方へ引き上げられる。On the other hand, the bottom portion 50a of the contact hole 50
The secondary electrons 13 emitted from are pulled up by the electric field by the first electrode 7 and escape from the contact hole 50. The secondary electrons 13 that have escaped to the outside of the contact hole are converged on the central axis X by the lens action of the objective lens 2, so that they are pulled upward without being attracted to the positive charges on the sample surface.
【００２２】この結果、試料１２から放出された２次電
子１３は、第１電極７の電子線通過口、グリッドメッシ
ュ７ａの開口部等を経て対物レンズ２の電子源側へ引き
上げられ、検出器３０に検出されるようになる。As a result, the secondary electrons 13 emitted from the sample 12 are pulled up to the electron source side of the objective lens 2 through the electron beam passage opening of the first electrode 7, the opening of the grid mesh 7a, etc. 30 will be detected.
【００２３】本実施例によれば、コンタクトホール５０
の開口部近傍から放出された２次電子、あるいはコンタ
クトホールの底部５０ａから発生してコンタクトホール
外へ脱出した２次電子は、対物レンズが試料面に発生す
る収束磁界により中心軸上へ収束されるので、第１電極
７に引き込まれたり試料表面の正電荷に捕らえられてし
まうことなく、対物レンズの電子源側に導かれる。した
がって、検出器３０では、２次電子を効率良く検出する
ことが可能になる。According to this embodiment, the contact hole 50
Secondary electrons emitted from the vicinity of the opening of the contact hole or secondary electrons generated from the bottom portion 50a of the contact hole and escaped from the contact hole are converged on the central axis by the converging magnetic field generated on the sample surface by the objective lens. Therefore, it is guided to the electron source side of the objective lens without being drawn into the first electrode 7 or trapped by the positive charge on the sample surface. Therefore, the detector 30 can efficiently detect the secondary electrons.
【００２４】さらに、２次電子が効率良く引き上げられ
ると試料表面のチャージアップが防止されるので、特
に、コンタクトホール５０の底部５０ａから放出される
２次電子１３を効率良く引き上げられるようになってコ
ンタクトホール底部の高分解能観察が可能になる。Further, when the secondary electrons are efficiently pulled up, charge-up on the surface of the sample is prevented, so that especially the secondary electrons 13 emitted from the bottom portion 50a of the contact hole 50 can be efficiently pulled up. High-resolution observation of the bottom of the contact hole is possible.
【００２５】図３(a) は、本実施例の電子線測長装置が
測定対象としている試料の断面図である。シリコン基板
１２−１の主表面には二酸化シリコン膜１２−２が形成
され、その上にはレジスト膜１２−３が積層されてい
る。レジスト膜１２−３を塗付し、光または電子線で露
光して現像すると、レジスト部に露光パターンが形成さ
れる。さらに、エッチング処理を施すと二酸化シリコン
膜１２−２の不要部分がエッチングされ、シリコン基板
１２−１まで達するホール２０が形成される。同図(b)
は(a) のレジスト膜１２−３を除去した状態を示してい
る。FIG. 3 (a) is a sectional view of a sample to be measured by the electron beam length measuring apparatus of this embodiment. A silicon dioxide film 12-2 is formed on the main surface of the silicon substrate 12-1, and a resist film 12-3 is laminated thereon. When the resist film 12-3 is applied, exposed by light or an electron beam and developed, an exposure pattern is formed in the resist portion. Further, when an etching process is performed, an unnecessary portion of the silicon dioxide film 12-2 is etched and a hole 20 reaching the silicon substrate 12-1 is formed. Figure (b)
Shows the state where the resist film 12-3 of (a) is removed.
【００２６】図４は、本実施例の電子線測長装置が測定
対象としている他の試料の断面図であり、前記と同一の
符号は同一または同等部分を表している。FIG. 4 is a cross-sectional view of another sample to be measured by the electron beam length measuring apparatus of this embodiment, and the same symbols as those used above represent the same or equivalent portions.
【００２７】図４の断面図は、シリコン基板上にシリコ
ン酸化膜１２−２を形成し、その上にアルミニウム薄膜
１２−４を蒸着して導体膜を作り、その上にレジスト材
１２−３を塗付して露光し、シリコン酸化膜１２−２ま
で達するコンタクトホールが形成された状態を示してい
る。In the sectional view of FIG. 4, a silicon oxide film 12-2 is formed on a silicon substrate, an aluminum thin film 12-4 is vapor-deposited thereon to form a conductor film, and a resist material 12-3 is formed thereon. It shows a state in which a contact hole reaching the silicon oxide film 12-2 is formed by applying and exposing.
【００２８】このような導体および絶縁体による層構造
の試料に電子線６が照射されると、コンタクトホールの
底部から２次電子１３が発生する。この時、試料１２の
表面からも２次電子が発生するが、電子線６の入射電子
数より放出される２次電子の方が多い場合には試料表面
が正に帯電する。発明者等の実験結果によれば、試料表
面を正に帯電させる条件は、加速電圧を１ｋＶ以下とし
て電子線量を１０-11 Ａ以下にすることである。When the electron beam 6 is irradiated to the sample having the layer structure composed of such conductors and insulators, secondary electrons 13 are generated from the bottom of the contact hole. At this time, secondary electrons are also generated from the surface of the sample 12, but when the number of secondary electrons emitted is larger than the number of incident electrons of the electron beam 6, the sample surface is positively charged. According to the experimental results of the inventors, the condition for positively charging the sample surface is to set the accelerating voltage to 1 kV or less and the electron dose to 10 -11 A or less.
【００２９】なお、加速電圧を１ｋＶ以上にして、レジ
スト膜１２−３の表面を負に帯電させると、底５０ａか
らの２次電子はこの表面の負の電位に妨げられて脱出で
きず、全く検出できなくなることが実験的に確認されて
いる。When the accelerating voltage is set to 1 kV or more and the surface of the resist film 12-3 is negatively charged, the secondary electrons from the bottom 50a are hindered by the negative potential of the surface and cannot escape. It has been experimentally confirmed that it cannot be detected.
【００３０】本実施例によれば、レジスト膜１２−３あ
るいは二酸化シリコン膜１２−２の表面の帯電状態を正
に保つことができるので、コンタクトホール底部から発
生した２次電子１３を効率良く外部へ脱出させることが
できるようになる。According to this embodiment, since the charged state of the surface of the resist film 12-3 or the silicon dioxide film 12-2 can be kept positive, the secondary electrons 13 generated from the bottom of the contact hole can be efficiently externalized. You will be able to escape to.
【００３１】なお、試料の表面が正に帯電していること
は、所望の観察領域を例えば５万倍程度に拡大して観察
した後、例えば５０００倍程度に倍率を下げて、当該所
望の観察領域を含む広い領域を観察すると、先に５万倍
で観察した領域が、その周辺よりも全体に暗くなってい
ることにより判断することができる。It should be noted that the fact that the surface of the sample is positively charged means that the desired observation region is magnified by, for example, about 50,000 times and then observed, and then the magnification is reduced, for example, by about 5000 times to obtain the desired observation. When observing a wide area including the area, it can be judged that the area previously observed at 50,000 times is darker than the surrounding area.
【００３２】その理由は、試料表面が正に帯電している
と、試料表面から放出された２次電子の多くが正の電位
に引っぱられ、２次電子の検出量が低下するためであ
る。The reason is that if the sample surface is positively charged, most of the secondary electrons emitted from the sample surface are pulled to a positive potential, and the amount of secondary electrons detected decreases.
【００３３】所望の観察領域が、その周辺よりも暗くな
っているか否かは、オペレータがＣＲＴを参照して判断
したり、あるいは２次電子検出器３０による検出信号に
基づいて判断すれば良い。また、２次電子検出器３０に
よる検出信号に基づいて判断するのであれば、試料表面
が正に帯電しているか否かを、表示あるいは音等の適宜
の手段によりオペレータに告知するようにしても良い。Whether or not the desired observation area is darker than the surrounding area may be judged by the operator by referring to the CRT or by the detection signal from the secondary electron detector 30. Further, if the judgment is made based on the detection signal from the secondary electron detector 30, the operator may be notified by an appropriate means such as display or sound whether the sample surface is positively charged. good.
【００３４】このようにして所望の観察領域が正に帯電
していることが確認されたならば、再び倍率を５万倍に
戻して観察を行う。また、負に帯電していることが確認
されれば、適宜の手段を講じて観察領域を正に帯電さ
せ、その後、観察を行うようにすれば良い。When it is confirmed that the desired observation region is positively charged in this way, the magnification is returned to 50,000 times and observation is performed. If it is confirmed that the region is negatively charged, an appropriate means may be taken to positively charge the observation region, and then the observation may be performed.
【００３５】なお、第１電極７に印加される電圧は、電
子線６の加速電圧によっても異なるが５０Ｖ以上が効果
的であり、３００Ｖ〜３５０Ｖでは差異がなくなること
が実験により確認された。The voltage applied to the first electrode 7 varies depending on the accelerating voltage of the electron beam 6, but 50 V or more is effective, and it is confirmed by experiments that there is no difference at 300 V to 350 V.
【００３６】第２電極８には、アース電位から＋５０Ｖ
までの範囲の電圧を印加することにより、２次電子検出
効率を低下させることなく、コンタクトホールの底部５
０ａから２次電子信号を検出することができた。The second electrode 8 has a ground potential of +50 V.
By applying a voltage in the range up to, the bottom 5 of the contact hole can be formed without lowering the secondary electron detection efficiency.
A secondary electron signal could be detected from 0a.
【００３７】実際には、各種の試料でも第２電極８への
印加電圧を３０Ｖ程度に固定して使用しても良い。ま
た、第２電極８に負の電圧を印加すると、２次電子信号
が全体的に減ってしまうがエネルギの高い２次電子や反
射電子のみが検出されるので、孔底あるいは深溝で反射
されてくる比較的高エネルギの信号が検出される。した
がって、底からの信号が相対的に大きくなり、底を観察
するのに良好な画像を得ることもできる。In practice, various samples may be used with the applied voltage to the second electrode 8 fixed at about 30V. Further, when a negative voltage is applied to the second electrode 8, the secondary electron signal is reduced as a whole, but only secondary electrons or backscattered electrons with high energy are detected, so that they are reflected at the bottom of the hole or deep groove. The incoming relatively high energy signal is detected. Therefore, the signal from the bottom becomes relatively large, and it is possible to obtain a good image for observing the bottom.
【００３８】なお、良好が画像は電子線を１０フレーム
／秒以上の高速走査することにより得られ、１フレーム
／秒のような低速走査では、単位面積当たりの電子線照
射量が増えて実質的に電子線量が増えたことになるの
で、試料表面に負の帯電が生じ、孔の底を観察すること
ができなかった。An image of good quality is obtained by scanning the electron beam at a high speed of 10 frames / sec or more, and at a low scanning speed of 1 frame / sec, the electron beam irradiation amount per unit area increases, which is substantially the same. Since the electron dose increased, negative charge was generated on the sample surface and the bottom of the hole could not be observed.
【００３９】この事実は、高速走査によって電子線走査
領域での試料表面の帯電状態が一様に正に保たれること
によると考えられ、コンタクトホール内の観察には高速
走査が必要であることが実験により確認された。実際の
装置では、テレビ周波数での走査として３０フレーム／
秒を選択すれば、電源周波数と同期した走査ができ、ま
た経済的である。This fact is considered to be because the charged state of the sample surface in the electron beam scanning region is kept uniformly positive by high-speed scanning, and high-speed scanning is required for observation in the contact hole. Was confirmed by experiments. In an actual device, 30 frames / scan for TV frequency scanning
If seconds are selected, scanning can be synchronized with the power supply frequency, and it is economical.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、半導体製造プロセスにおけるコンタクトホールの底
や深溝の底部から発生した２次電子信号を良好に検出す
ることが可能となり、半導体プロセスの加工の良否判定
に十分で良好な画像が得られるようになる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to satisfactorily detect the secondary electron signal generated from the bottom of the contact hole or the bottom of the deep groove in the semiconductor manufacturing process. It is possible to obtain a good image that is sufficient for determining the quality of the processing.
【００４１】具体的には、本実施例によれば、シリコン
基板上に孔底の径が０．４５μｍで上部の孔径０．９μ
ｍ、深さ１．９μｍという微細な深孔の底を観察するこ
とができた。Specifically, according to this embodiment, the diameter of the hole bottom is 0.45 μm and the diameter of the upper hole is 0.9 μm on the silicon substrate.
It was possible to observe the bottom of a fine deep hole having a depth of m and a depth of 1.9 μm.
【図１】 本発明の一実施例である電子線測長装置の部
分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an electron beam length measuring apparatus which is an embodiment of the present invention.
【図２】 図１の構成による２次電子の動きを模式的に
表した図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the movement of secondary electrons according to the configuration of FIG.
【図３】 試料の構造の一例を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a sample.
【図４】 試料の構造の他の一例を示した断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the structure of the sample.
２…対物レンズ、６…入射電子線、７…第１電極、８…
第２電極、９…導入端子、１０、１１…直流電源、１２
…試料、１３…２次電子、３０…２次電子検出器、５０
…コンタクトホール2 ... Objective lens, 6 ... Incident electron beam, 7 ... First electrode, 8 ...
Second electrode, 9 ... Introduction terminal, 10, 11 ... DC power supply, 12
... sample, 13 ... secondary electron, 30 ... secondary electron detector, 50
… Contact holes
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩本 寛 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内 (72)発明者 戸所 秀男 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所那珂工場内 (72)発明者 菰田 孜 茨城県勝田市堀口字長久保832番地２ 日 立計測エンジニアリング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Iwamoto 882 Ichimo, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Naka factory (72) Inventor Hideo Tokoro 882, Ichige, Katsuta-shi, Ibaraki Hitachi, Ltd. Naka Inside the factory (72) Inventor, Kei Koda, 832 Nagakubo, Horiguchi, Katsuta City, Ibaraki Prefecture
Claims (8)
査し、当該観察領域から２次的に発生する信号を取り込
んで観察像を得る電子線装置において、 試料表面に収束磁場を形成する対物レンズと、 対物レンズの磁極孔を貫通するように設けられ、試料よ
り発生した２次電子を対物レンズの電子源側に導く電界
を発生する円筒状電極と、 前記電子源側に導かれた２次電子を検出する２次電子検
出手段とを具備したことを特徴とする電子線装置。1. An electron beam apparatus for obtaining an observation image by scanning an electron beam spot in an observation region on a sample and capturing a signal secondarily generated from the observation region, wherein an objective for forming a convergent magnetic field on a sample surface. A lens, a cylindrical electrode which penetrates through a magnetic pole hole of the objective lens, and which generates an electric field for guiding secondary electrons generated from the sample to the electron source side of the objective lens, and 2 guided to the electron source side. An electron beam apparatus comprising: a secondary electron detecting means for detecting a secondary electron.
極の孔径よりも大きい下磁極開放形であることを特徴と
する請求項１記載の電子線装置。2. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein the objective lens is of a lower magnetic pole open type in which the hole diameter of the lower magnetic pole is larger than the hole diameter of the upper magnetic pole.
の間に、リング状電極をさらに設けたことを特徴とする
請求項１または請求項２記載記載の電子線装置。3. The electron beam apparatus according to claim 1, further comprising a ring-shaped electrode provided between the cylindrical electrode and the secondary electron detection means.
電圧が印加されたことを特徴とする請求項１ないし請求
項３のいずれかに記載の電子線装置。4. The electron beam apparatus according to claim 1, wherein a positive voltage is applied to the cylindrical electrode with respect to the sample.
秒以上とし、加速電圧を１ｋＶ以下、試料に照射される
電子線量を１０-11 Ａ以下としたことを特徴とする請求
項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子線装置5. The scanning of the electron beam spot is 10 frames /
The electron beam apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the acceleration voltage is 1 kV or less, and the electron dose applied to the sample is 10 -11 A or less.
圧を印加し、リング状電極に０Ｖないし５０Ｖの電圧を
印加したことを特徴とする請求項１ないし請求項５のい
ずれかに記載の電子線装置。6. The electron beam according to claim 1, wherein a voltage of 50 V to 350 V is applied to the cylindrical electrode, and a voltage of 0 V to 50 V is applied to the ring electrode. apparatus.
スポットを走査し、その時に得られる観察像の前記所望
の観察領域部分が周辺に比べて暗いときに、前記所望の
観察領域表面が正に帯電されていると判断することを特
徴とする電子線装置の観察方法。7. When the electron beam spot is scanned in a wide range including a desired observation region and the desired observation region portion of the observation image obtained at that time is darker than the surroundings, the surface of the desired observation region is A method for observing an electron beam apparatus, which comprises determining that the electron beam apparatus is positively charged.
スポットを走査し、その時に得られる観察像の前記所望
の観察領域部分が周辺に比べて暗いときに、前記所望の
観察領域を観察するようにしたことを特徴とする電子線
装置の観察方法。8. An electron beam spot is scanned in a wide range including a desired observation region, and when the desired observation region portion of an observation image obtained at that time is darker than the surroundings, the desired observation region is observed. A method for observing an electron beam apparatus, characterized in that
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335981A JP2911281B2 (en) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | Electron beam apparatus and observation method thereof |
| EP92120110A EP0548573B1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam apparatus |
| DE69233781T DE69233781D1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | electron beam device |
| EP97112851A EP0810629B1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam apparatus |
| DE69224506T DE69224506T2 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam device |
| DE69231213T DE69231213T2 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam device |
| EP99111213A EP0949653B1 (en) | 1991-11-27 | 1992-11-25 | Electron beam apparatus |
| US07/982,768 US5412209A (en) | 1991-11-27 | 1992-11-27 | Electron beam apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3335981A JP2911281B2 (en) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | Electron beam apparatus and observation method thereof |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10074964A Division JP2989576B2 (en) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | Electron beam apparatus and observation method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05151924A true JPH05151924A (en) | 1993-06-18 |
| JP2911281B2 JP2911281B2 (en) | 1999-06-23 |
Family
ID=18294464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3335981A Expired - Lifetime JP2911281B2 (en) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | Electron beam apparatus and observation method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2911281B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208085A (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Schlumberger Technol Inc | Voltage contrasting method for semiconductor inspection using low voltage particle beam and device |
| JP2006140162A (en) * | 2005-11-21 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | Method of forming testpiece image |
| JP2009193968A (en) * | 2003-01-31 | 2009-08-27 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452370A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | Hitachi Ltd | Potential measuring apparatus |
| JPH01197951A (en) * | 1988-01-30 | 1989-08-09 | Toshiba Corp | Scanning type electron microscope |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3335981A patent/JP2911281B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452370A (en) * | 1987-08-24 | 1989-02-28 | Hitachi Ltd | Potential measuring apparatus |
| JPH01197951A (en) * | 1988-01-30 | 1989-08-09 | Toshiba Corp | Scanning type electron microscope |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208085A (en) * | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Schlumberger Technol Inc | Voltage contrasting method for semiconductor inspection using low voltage particle beam and device |
| JP2009193968A (en) * | 2003-01-31 | 2009-08-27 | Hitachi High-Technologies Corp | Charged particle beam device |
| JP2006140162A (en) * | 2005-11-21 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | Method of forming testpiece image |
| JP4658783B2 (en) * | 2005-11-21 | 2011-03-23 | 株式会社日立製作所 | Sample image forming method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2911281B2 (en) | 1999-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4093662B2 (en) | Scanning electron microscope | |
| US5412209A (en) | Electron beam apparatus | |
| JP3291880B2 (en) | Scanning electron microscope | |
| JP2919170B2 (en) | Scanning electron microscope | |
| JP3456999B2 (en) | Detection system for high aspect ratio measurement | |
| JPH05151927A (en) | Scan type electron microscope and its observing method | |
| JP3285092B2 (en) | Scanning electron microscope and sample image forming method using scanning electron microscope | |
| JP2911281B2 (en) | Electron beam apparatus and observation method thereof | |
| JP2989576B2 (en) | Electron beam apparatus and observation method thereof | |
| JP2001148232A (en) | Scanning electron microscope | |
| JP4658783B2 (en) | Sample image forming method | |
| JP3432091B2 (en) | Scanning electron microscope | |
| JP3110727B2 (en) | Observation method of electron beam device | |
| JP2001319612A (en) | Direct imaging electron microscope | |
| JP3132796B2 (en) | Method for observing semiconductor device and scanning electron microscope used therefor | |
| JP3190922B2 (en) | Scanning electron microscope | |
| JP3814095B2 (en) | High voltage introduction mechanism | |
| JP2817072B2 (en) | Scanning electron microscope | |
| JPH10208683A (en) | Scanning electron microscope | |
| JPH1186770A (en) | Scanning electron microscope | |
| JPH06267484A (en) | Scanning electronic microscope | |
| JPH07262957A (en) | Method and apparatus for inspecting semiconductor | |
| JPH06310075A (en) | Scanning electron microscope | |
| JPH0221551A (en) | Potential measuring device using electron rays | |
| JPH0778854A (en) | Method and device for observing insulating film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080409 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090409 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090409 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100409 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110409 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120409 Year of fee payment: 13 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120409 Year of fee payment: 13 |