JPH0563939B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子ビームを用いて、例えば、絶縁
膜、半導体膜、金属膜等の種々の薄膜の欠陥を検
査する電子ビーム検査方法および装置に関する。

〔従来技術〕

第１図イは検査すべき絶縁膜を有する試料の断
面図で、１は金属または半導体からなる基板、２
は絶縁膜、３は絶縁膜２上に任意の形状に孤立し
て形成された金属または半導体である。図示のよ
うな試料は、いわば半導体集積回路等の製造プロ
セスの途中にある試料である。

第１図ロは第１図イで示したような試料の絶縁
膜２の欠陥を検査する装置の概略斜視図で、４は
先端の直径が20μm程度の金属探針、５は電圧計、
６は電流計、７は直流電源である。このような構
成の検査装置において、直流電源７により絶縁膜
２の耐圧電圧未満の電圧を印加し、金属探針４を
金属または半導体３に接触させて、絶縁膜２の絶
縁性を電圧計５および電流計６によつて測定す
る。しかし、このような検査装置にあつては、金
属探針４の機械的接触による限界から、金属また
は半導体３の二次的大きさはおよそ100μm四方以
上に制限される。すなわち、金属または半導体３
の大きさが金属探針４の先端直径の20μm以下で
は、測定は全く不可能である。

第１図ハは、金属または半導体からなる基板１
に絶縁膜２のみが形成された試料の絶縁膜２の欠
陥検査装置を示す断面図で、この検査装置におい
ては、（Ca，In）合金などの融点が低い金属８を
絶縁膜２上に押え付け、直流電源７により電圧を
印加し、電圧計５、電流計６によつて絶縁膜２の
絶縁性を測定する。しかし、この検査装置は、絶
縁膜２の平均的な絶縁性を検査するものであり、
絶縁膜２の欠陥の大きさ、数等を知ることはでき
ない。

なお、半導体集積回路等の内部に形成される
個々の素子、配線パターン形状は、現在すでにミ
クロンオーダーに達しており、これらの微細化は
さらに進行しつつある。

しかしながら、前述のように、従来の絶縁膜の
欠陥検査装置においては、欠陥の大きさ、数等の
微細な欠陥は摘出することはできない。したがつ
て、このことは素子完成後の歩留りを悪くする一
因になつている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記のような従来技術の実情に鑑み
てなされたもので、その目的は、絶縁膜、半導体
膜、金属膜等の種々の薄膜の欠陥の大きさ、数を
検査するとができる電子ビーム検査方法および装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕 金属探針を用いて絶縁性を検査するのは、前述
のように限界にあり、他の方法によらなければな
らない。

ところで、細く収束した電子ビームを検査すべ
き試料上で走査し、この照射される電子ビームに
より該試料から発生する二次電子によつて、ブラ
ウン管画面上に像を表示する走査形電子顕微鏡
（以下SEMと称す；Ｓcanning Ｅlectron Ｍ
icroscope）がある。このSEMは、試料の微細な
表面形状の観察をするもので、通常のSEMで上
記目的を達成することは不可能である。一般に、
SEMの試料への入射電子エネルギーとしては10
〜30keV程度が用いられ、特に低いものでも
3keV程度である。このように高いエネルギーの
電子を絶縁膜に照射すると、後で詳しく述べるよ
うに該絶縁膜上にチヤージ・アツプが起きて電子
ビームが振られてしまい、正確な像を得ることが
できない。また、単純にSEMの電子ビームエネ
ルギーをもつと低下させた場合は、上記チヤー
ジ・アツプ現象を低減することはできるにしても
本質的には該現象が生ずること、および、一般に
加速電圧を下げると電子光学的理由により電子線
源の輝度が低下するため、二次電子像のＳ−Ｎ比
が悪くなり、表示画面を鮮明に観察することが困
難となること、などの理由によつて、従来絶縁膜
の欠陥に対応した情報を得ることはできていな
い。

一方、SEMによつて半導体試料を観察すると、
高エネルギー電子の照射により半導体の損傷が起
きることが知られており、試料を破壊しないで観
察するために、電子ビームの低エネルギー化が望
まれている。

本発明は、低エネルギーの電子ビームを用い
て、微細な絶縁膜、半導体膜、金属膜等の種々の
薄膜の欠陥の大きさ、数等に対応する情報を得る
もので、以下、その原理について説明する。

まず、例えば、絶縁膜の厚さおよび入射電子エ
ネルギーを具体的に示すため、金属または半導体
の基板１（第１図）としてSi単結晶板、絶縁膜２
としてこのSi単結晶板を熱酸化して得られる
SiO₂膜を考える。

第２図は、この絶縁膜としてのSiO₂膜へ入射
する電子ビームエネルギー（eV）と、電子の最
大侵入深さRmax（Å）との関係を示すグラフで
ある（引用文献：H.J.Fitting，Phys.Status
Solidi 226，p.525（1974）。この電子の最大侵入
深さとは、絶縁膜への入射電子すなわち一次電子
が多重散乱をしてエネルギー損失し、エネルギー
または速度的に拡散領域に達するまでの電子の侵
入領域（深さ）すなわち等価的な透過領域のこと
である。この等価的というのは、ある一つの入射
電子が絶縁膜をそのまま通り抜ける意味での透過
のみを指すのではなく、複数電子との衝突により
入射電子そのものではなく他の電子が透過するこ
とを含める。第２図のグラフにおいて、例えば、
電子が100ÅのSiO₂膜を透過してSi基板１に達す
るには300eV以上のエネルギーで電子ビームを照
射しなければならないことがわかる。

一方、試料表面で入射電子ビームすなわち一次
電子により励起される二次電子の放射効率も一次
電子エネルギーに依存している。なお、二次電子
放射効率δ(E)は、一次電子数N_pに対する二次電
子数N_Sの比で示される（δ(E)＝N_s／N_p）。第３
図は一次電子ビームエネルギーＥ（eV）と二次電
子放射効率δ(E)との関係を示すグラフで、Ａは
SiO₂、ＢはSoly−Siに対する値を示す（引用文
献：R.Kouath，Handbuch der Physik
XXIp.232（1956）。

第４図イ〜ホは、Si基板１上にSiO₂絶縁膜２
が形成された試料について、一次電子e_pに対する
二次電子e_sおよび該試料内部への散乱電子e_dの振
舞いを模型的に示す図である。

第４図イに示すように、例えば100Åの厚さの
SiO₂絶縁膜２を考えるとき、一次電子e_pが300eV
以上で加速された電子であれば、基板１へ到達す
る散乱電子e_dが存在するため、いわゆる“電子ビ
ーム誘起電導性（Electron beam induced
conductivity）”の現象に基づき、SiO₂絶縁膜２
表面の電位は基板１の電位にほとんど等しくな
り、絶縁膜２の表面にチヤージ・アツプは起きな
い。

第４図ロは、一次電子e_pが300eV以下でかつ二
次電子放射効率δ(E)が１以上となる30eV以上で
加速された電子の場合を示す。N_p（一次電子e_pの
個数）よりもN_s（二次電子e_sの個数）の方が多い
ため、第４図イの場合のように散乱電子e_dのリー
クがないので、絶縁膜２の表面は正の電荷が増大
しチヤージ・アツプの状態となる。なお、このチ
ヤージ・アツプは時間の経過とともに増大する。

第４図ロにおけるチヤージ・アツプを防止する
には、第４図ハに示すように、試料上の空間の該
試料の電子ビーム照射面に対向して、金属メツシ
ユ等からなる補助電極９を設け、この補助電極９
と基板１との間に直流電源１０を接続し、補助電
極９に電位を与える。発生した二次電子のうち比
較的エネルギーの高いものは、補助電極９に入射
するか、補助電極９を通過して試料表面の情報を
持つて二次電子検出器（図示せず）に到達する。
また、エネルギーの非常に低い電子は試料表面へ
逆戻りする。このような構成では、絶縁膜２の表
面と基板１との間には等価回路的にわずかなリー
ク電流があることになり、絶縁膜２の表面の電位
は、平衝状態として基板１よりも僅かに正の側の
電位を持つ。なお、図示のように、直流電源１０
は基板１の側を負、補助電極９の側を正としてあ
るが、直流電源１０の電位の比較的小さい場合
は、正負が逆でも良く、また直流電源１０は抵抗
と置き換えても原理的には等しい。しかし、実用
上は図示のような接続が、二次電子の補集量を高
める上で都合良い。

第４図ニに示すように、第４図ロまたはハと同
じ条件で、絶縁膜２に欠陥がある場合、具体的に
は絶縁膜２にピン・ホールがあるか、もしくは完
全な孔となつていなくても、絶縁膜２が一部薄い
場合は、その欠陥部分では等価的に第４図イと同
様になる。すなわち、欠陥部分の表面電位は基板
１と同電位になる。

上記第４図ロ〜ニは、二次電子放射効率δ(E)⁵
が１以上の場合であつたが、δ(E)＜１の場合につ
いて第４図ホに示す。第３図においては、一次電
子ビームエネルギーが2300eV以上かあるいは
30eV以下で加速された場合である。まず2300eV
以上の場合、散乱電子e_dが基板１に達するときは
δ(E)が異なることによる発生二次電子数の割合が
少ないだけで第４図イと同様である。しかし、絶
縁膜２が厚くて、散乱電子e_dが基板１に到達する
ことができない場合、入射する一次電子数N_pが、
放出される二次電子数N_sよりも大なので、第４
図ロとは逆に、絶縁膜２の表面は負の電荷が増し
てチヤージ・アツプを起こす。しかし、この場合
には、第４図ハのように補助電極９を付加して
も、このチヤージ・アツプは負電位なので防止す
ることはできず、したがつて絶縁膜２の表面電位
を一定値に保つことは不可能である。また、後者
の30eV以下でも、絶縁膜２の厚さが異なるだけ
で、現象は上記と同様である。その厚さとは、第
２図の外挿によれば10Å以下という極めて薄いも
のであり、通常絶縁膜としては用いることのない
領域である。

以上を整理して記すと次のようになる。

(1) 入射する一次電子e_pのエネルギーが高く、散
乱電子e_dが絶縁膜２を等価的に透過して基板１
に達する場合、絶縁膜２の表面電位は基板１の
電位にほぼ等しい（第４図イ）。

(2) 一次電子e_pのエネルギーが低く、散乱電子e_d
が基板１を等価的に透過しない程度で、かつ絶
縁膜２からの二次電子発生効率δ(E)が１より大
である場合、絶縁膜２の表面電位は補助電極９
を用いることによつて、基板１の電位より正で
ある平衝状態に保たれた電位を示す（第４図
ロ，ハ）。

(3) 上記(2)の場合において絶縁膜２にピンホール
等の欠陥があれば、その欠陥箇所の表面電位
は、基板１の電位か、該電位にほぼ等しい電位
を示す（第４図ニ）。

(4) 一次電子e_pが絶縁膜２を等価的に透過せず、
かつ絶縁膜２からの二次電子発生効率δ(E)が１
より小である場合、絶縁膜２の表面電位は負の
側に変化し平衝状態に達することができない
（第４図ホ）。

このような試料表面に、一次電子e_pが絶縁膜２
を等価的に透過しないエネルギーの一次電子ビー
ムを走査し、それにより発生する二次電子信号を
検出すると、表面電位の差に基づく二次電子収量
の差が敏感に反映されるため、上記(2)および(3)の
原理を利用することにより、絶縁膜２の欠陥箇所
と正常な部分を表面電位の差として検出して区別
することができる。

第５図は、絶縁膜２の上に孤立して金属または
半導体３、例えばPoly−Siが形成されている試
料を検査する場合の本発明の原理を示す図で、９
は補助電極、１０は直流電源である。このような
試料において、絶縁膜２上の金属または半導体３
の電位は、近傍の絶縁膜２の表面電位と等しくな
るため、金属または半導体３の表面電位を表わす
二次電子を検出することによつて、その絶縁性を
知ることができる。ただし、二次電子の収量その
ものは、金属または半導体３に対するものとなる
（第３図参照）。

なお、上記の説明では、検査すべき薄膜として
絶縁膜を例に挙げて説明したが、抵抗が約1MΩ
以下の導体を除く、基体上に設けた絶縁膜、金属
膜、半導体膜等、種々の薄膜を検査することがで
きる。また、表面に存在する薄膜のみならず、中
間に存在する薄膜をも検査することができる。ま
た、基体も、該基体表面に設ける薄膜との組み合
わせによるが、半導体、金属、絶縁物等何でもよ
い。例えば、絶縁物基板の場合は、表面薄膜は半
導体、金属となる。

前述の目的を達成するために、上記の原理に基
づいてなされた本発明の電子ビーム検査方法は、
電子ビームを収束し、検査すべき薄膜を有する試
料上に前記電子ビームを走査し、電子が前記薄膜
を等価的に透過しない入射速度の前記電子ビーム
を照射して前記薄膜から発生する二次電子を検出
することにより、前記薄膜の欠陥を検査すること
を特徴とする。

また、本発明の電子ビーム検査装置は、電子ビ
ームを収束する収束手段と、検査すべき薄膜を有
する試料上に前記電子ビームを走査する偏向手段
と、電子が前記薄膜を等価的に透過しない入射速
度の電子ビームを照射して前記薄膜から発生する
二次電子を検出する検出器とを具備することを特
徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第６〜９図にもとづい
て説明する。

第６図は、本発明の第１の実施例の電子ビーム
検査装置の概略ブロツク図である。この図におい
て、１１は電子ビーム源となる電界放射陰極で、
尖針１１ａとこれに接合されたＷフイラメント１
１ｂからなる。１８は−1kV程度の直流高電圧の
電源で、電界放射陰極１１に電界放射のための電
位を与える。１９はフイラメント１１ｂを通電加
熱し1100℃近傍に保つための電源である。１２は
アノード、１２ａはアノード１２の絞り孔で、電
界放射陰極１１からは電子が放射角1/4rad程度
で絞り孔１２ａに放射される。１３はアノード１
２の絞り孔１２ａを通過した電子ビーム束を収束
するための収束手段すなわち磁気収束レンズ、２
１は磁気収束レンズの電源である。１４は非点収
差補正コイル、２０は非点収差補正コイル１４の
電源、１５は電子ビームを走査するための偏向手
段すなわち偏向コイル、２３は偏向コイル１５の
電源、１６は電子光学系鏡体、１７はイオンポン
プを含む排気手段、３２は磁気収束レンズ１３に
より収束された電子ビームが照射される絶縁膜２
を持つ試料（ここでは第５図に示した試料）、４
３は試料台、９は試料３２の上方周囲に配置され
た金属メツシユからなる補助電極、２６，２７は
電源で、試料３２および補助電極９に電圧を与え
ることにより、電界放射陰極１１から照射される
電子ビームの速度を所定の値まで減速する減速手
段となる。なお、電源２６，２７は、それぞれス
イツチＡおよびＢによつて切換え可能になつてい
る。

２２は電子ビームの照射により試料３２から発
生する二次電子を捕集する二次電子検出器、２８
は増幅器、２９は絶縁膜２の欠陥に対応する情報
信号を表示するブラウン管を含む表示器である。

２４は発振器、２５は倍率補正器、３０は比較
器、３１はパターン発生器であり、これらについ
ては後で詳述する。なお、二次電子検出器２２、
電源２３、発振器２４、倍率補正器２５、増幅器
２８、表示器２９、比較器３０、パターン発生器
３１により表示手段が構成されている。

以上、本発明の第１の実施例の各構成部分につ
いて一とおり説明したが、次に上記電界放射陰極
１１についてさらに説明を加える。つまり、本発
明を実施するに当つて一つの重要な点は、前述の
ように、絶縁膜２を透過しない程度のエネルギー
の電子ビームを用いることである。絶縁膜２が薄
い程、エネルギーの低い電子ビームを用いなけれ
ばならない。ところが、前述のごとく電子光学の
原則によつて、一般にエネルギーが低ければ電子
ビームの輝度は低くなる。低速電子ビームにおい
て、できる限り小さい電子ビームのスポツト径を
得るには、電子ビーム源となる陰極に高輝度のも
のを用いる必要がある。

本実施例の電界放射陰極１１は、軸方位＜100
＞の単結晶タングステンＷ線から電界研摩して尖
針１１ａを形成したもので、酸素を介してチタン
Tiの単原子層の吸着状態を長時間加熱状態で維
持できる熱電界放射陰極である。この陰極は尖針
表面において仕事関数がＷより低いため、同じ曲
率半径のＷ尖針と比較して、低い電圧で同様の電
子ビーム電流が得られる。なお、通常のＷ尖針で
は、尖針の表面清浄化のためにフラツシングとい
う瞬間高温加熱を行なうが、この操作のために尖
針の先端曲率半径を当初非常に小さくしても、加
熱による影響で先端が鈍化してしまう。これに対
して、本実施例のTi吸着型の電界放射陰極１１
は、高温のフラツシング操作が不要であり、前述
の尖針表面の仕事関数が小さいことと合わせて、
1kV程度の低い電圧で電界放射が可能であり、ま
た低い加速電圧にもかかわらず電界放射であるた
めに高輝度である。なお、このような理由によ
り、電源１８は−1kV程度の直流高電圧電源を用
いる。

次に、本実施例において試料３２に入射する電
子ビームのエネルギー（速度）が必要な値すなわ
ち、電子が試料３２の絶縁膜２を等価的に透過し
ない値に減速する原理について説明する。すなわ
ち、電源１８の電圧が前述のように−1kVであ
り、かつ試料３２の電位が鏡体１６と同じ接地電
位である場合、電界放射陰極１１からは1keVの
エネルギーの電子ビームが試料３２に入射する。
ところが、試料３２に図示のように設けた電子ビ
ームの減速手段である電源２６によつて減速電
位、例えば−900Vを与えると、試料３２に入射
する電子のエネルギーは100eVとなる。すなわ
ち、電源２６は減速電圧として例えば前述の−
900Vに設定してあり、スイツチＡを操作するこ
とにより電子が試料３２の絶縁膜２を等価的に透
過しない値まで電子エネルギーの速度を減速す
る。また、電源２７は電子が絶縁膜２を透過する
電圧例えば−200Vに設定してあり、したがつて
試料３２に入射する電子ビームのエネルギーは
800eVとなる。

上記のように構成した本発明の第１の実施例の
電子ビーム検査装置において、その動作を説明す
る。減速手段である電源２６により必要な速度ま
で減速された電子ビームが試料３２上に照射され
ると、二次電子が発生するが、そのうち補助電極
９を通過したものの一部または大部分は二次電子
検出器２２に捕集される。それにより二次電子検
出器２２から出力する検出電流は、増幅器２８に
よつて増幅され、表示器２９に入力される。ま
た、発振器２４によつて作られる偏向信号は、電
源２３により増幅され、電子ビームを走査する偏
向コイル１５に与えられる。なお、発振器２４の
偏向信号は、表示器２９にも同期して与えられ、
後に詳しく述べる二次元輝度変調表示、あるいは
線状表示等の絶縁膜２の欠陥に対応する情報信号
が表示器２９に表示される。

次に、本実施例の表示手段による一つの表示例
（上記二次元輝度変調表示）およびその表示によ
る測定結果を第７図イにもとづいて説明する。第
７図イは、第６図で示した本発明の第１の実施例
の電子ビーム検査装置の表示器２９の画面に表示
された二次電子像の写真である。試料３２の断面
構造は第５図に示したものと同様であり、基板１
はSi単結晶板、絶縁膜２は膜厚200ÅのSiO₂、金
属または半導体３は膜厚3500ÅのPoly−Siであ
る。さらに詳しくいえば、この試料はPoly−Si
が幅1μmの線状に3μm間隔で、いわゆるライン・
アンド・スペースで構成された試料である。第２
図にもとづいて200ÅのSiO₂膜を透過しない電子
ビームのエネルギーは500eV以下であるので、
100eVの電子ビームを用いる。第７図イは、試料
３２ａへの入射エネルギーが100eV（スイツチＡ）
の場合に表示器２９の画面に表示された二次電子
像で、前に第３図をもとに説明した二次電子発生
効率の差から、Poly−Siの部分が黒く（二次電
子信号が弱い）、バツクグラウンドである絶縁膜
SiO₂の部分が白く（二次電子信号が強い）見え
る。なお、この第７図イでは、矢印で示した他と
比べて白つぽいラインの箇所があり、その部分の
絶縁膜に欠陥があることを明白に示している。な
お、第７図ロについては、後で述べる。

なお、絶縁膜２の欠陥箇所の解析は、第７図イ
の写真例で示した試料のようにパターンの単純な
もの、あるいは予めパターンが明確にわかつてい
るものについては、表示器２９の画面を目視する
ことによつて判断できるが、複雑なパターンの場
合には、第６図に示したように予め入力されたパ
ターンを発生するパターン発生器３１および比較
器３０を用いて、表示器２９に現われる情報と比
較することにより、欠陥箇所を知ることができ
る。

また、パターン未知の試料における絶縁膜の欠
陥箇所の解析方法について第７図ロをもとに説明
する。すなわち、第６図においてスイツチＢを操
作することにより、例えば−200Vに設定された
電源２７により試料３２に減速電圧を与える。す
ると、この試料３２に入射する電子ビームのエネ
ルギーは800eVとなり、第２図にもとづいて
500eV以上であるので電子は試料３２の絶縁膜２
を透過する。ただし、第３図にもとづいて2300V
以下であるのでチヤージ・アツプは起こさない。
第７図ロは、電子ビームの減速電圧が電源２７に
より上記のように設定された場合に、表示器２９
の画面に表示された二次電子像の写真であり、前
述の第７図イと同一試料の同一部分の二次電子像
を示す。すなわち、第７図ロにおいて、欠陥箇所
は見えず、試料にもともと形成されているパター
ンの外形の情報のみを示している。このように、
欠陥箇所を見るには、電子が絶縁膜を等価的に透
過しないように設定された電源２６を用い、試料
のパターンを見るには、電子が絶縁膜を透過する
ように設定された電源２７を用いる。したがつ
て、パターン未知の試料に対しては、スイツチＡ
とＢを切換えることによつて表示器２９に現われ
る２つの二次電子像を比較することによつて、欠
陥箇所の判定が可能である。なお、この際、
100eVと800eVの試料３２の入射エネルギーの差
によつて表示器２９の画面に現われる像の倍率が
異なつてくる。したがつて、同一倍率で比較がで
きるように倍率補正器２５を用い、それぞれスイ
ツチＣとＤを電源２６および２７の切り換えに合
わせて切り換える。このようにすることにより、
第７図イ，ロの像を表示器２９の画面において、
等しい倍率で比較することができる。

さらに、上記のパターン発生器３１の代りに、
電子ビームエネルギーの高い場合と低い場合のい
ずれかのパターン情報を記憶する記憶装置３１を
設置し、記憶装置３１および比較器３０を用いて
表示器２９に欠陥簡所の表示を行なうことができ
る。

第８図は、本発明の第２の実施例の電子ビーム
検査装置の概略ブロツク図である。図において、
３３は熱陰極、３４はウエーネルト電極、３５は
電源、２６は電子ビームの減速手段である電源、
その他第６図で示した第１の実施例と同符号のも
のは同一部材を示す。熱陰極３３は、第１の実施
例の電界放射陰極１１と比較して輝度が低いが、
低加速電圧を印加して用いるとさらに輝度が低下
する。ここで、輝度の値を重視するのは、収束さ
れた電子ビームのスポツト径をできるだけ小さく
し、しかもできるだけ大きい電流を得るためであ
る。したがつて、このことを考慮すると、目的に
よつては熱陰極も低加速電圧で使用できるといえ
る。すなわち、スポツト径がそれ程小さくなくて
も欠陥検査の機能を果す場合は充分にある。本実
施例では熱陰極の中で最も高い輝度を持つ直熱型
の六硼化ランタン（LaB₆）陰極を使用している。

このような構成の第２の実施例の電子ビーム検
査装置において、熱陰極３３を電源１９によつて
加熱し、1600℃程度に保つ。そして、ウエーネル
ト電極３４に電源３５により熱陰極３３の電位に
対して負電位を印加し、かつ直流高電圧の電源１
８によつて熱陰極３３に電圧を印加すると、ウオ
ーネルト電極３４とアノード１２間に図示のよう
なクロスオーバーＥを作つて電子ビームが放射さ
れる。なお、電源１８に−1kV程度の電源を用い
ると試料に印加される電位は、第６図で示した第
１の実施例と同様になる。また、この第２の実施
例も図示は省略したが第１の実施例と同様の表示
手段等が接続されるものであり、その機能も同様
であるので説明は省略する。

第９図は本発明の第３の実施例の電子ビーム検
査装置の概略ブロツク図である。図において、１
１は電界放射陰極、３７は第１アノード、３８は
第２アノード、３９は第３アノード、４０，４
１，４２，３６は電源で４１，４２が電子ビーム
の減速手段の電源、その他第６図、第８図と同符
号のものは同一部材を示す。なお、本実施例は、
陰極として軸方位＜310＞のＷ電界放射陰極を用
いた場合である。この電界放射陰極１１は、電界
放射電圧として３〜6kV程度であり、第１アノー
ド３７との間に電源４０によつて印加される電圧
によつて電子ビームを放射する。なお、本実施例
において試料３２に入射するエネルギーは、（電
源４１の電圧）で定められる。すなわち、本実施
例は、第１アノード３７、第２アノード３８およ
び第３アノード３９の組み合わせで、電子ビーム
の減速作用と静電レンズ作用を行なわせるもので
ある。なお、試料３２は接地電位とし、補助電極
９には電源３６によつて最適な電位を与える。他
の構成および機能は第６図の第１の実施例と同様
なので説明は省略する。

なお、本発明の原理の説明および実施例におい
て、基板１としてはSi単結晶板、絶縁膜２として
はSiO₂、また絶縁膜２上に孤立して形成される
金属または半導体３としてはPoly−Siを用いて
説明したが、他の物質の場合でも本発明の効果は
変りない。

また、上記実施例では、電子ビームの入射速度
を電子が検査すべき薄膜を等価的に透過しない値
まで減速する手段として減速電源２６を用いた
が、電子ビームの入射速度を電子が検査すべき薄
膜を等価的に透過しない値に予め設定しておけ
ば、減速電源２６は不要である。

さらに、上記実施例では、試料表面のチヤー
ジ・アツプを防止するために、補助電源９、電源
２６，２７，３６を設けたが、収束レンズおよび
試料との間の構成によつては、チヤージの適度な
バランスがとれ、チヤージ・アツプが防止できる
場合があり、この場合には当然それらは不要であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、絶縁膜、半導体膜、金属膜等
の種々の試料について、従来検査することができ
なかつた薄膜の欠陥の大きさ、数等を検知するこ
とができる。また、従来は機械的接触により検査
していたものを本発明は検査すべき薄膜を電子が
等価的に透過しない電子ビームを用いて非接触で
検査を行なうので、脆弱な半導体試料に対しても
無損傷で検査することができる。したがつて、製
造プロセスの途中で検査すべき素子の検査を行な
うことができ、検査終了後後続の製造プロセスを
継続することが可能である。さらに、本発明は電
子ビームの微小なスポツト径に対応する0.1μm程
度の微細な欠陥箇所をも検知することができる。
このように、本発明の効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図イは検査すべき試料の断面図、第１図
ロ，ハは従来の検査装置の概略図、第２図は
SiO₂絶縁膜への入射電子ビームエネルギーと電
子の最大侵入深さとの関係を示すグラフ、第３図
は電子ビームエネルギーと二次電子放射効率との
関係を示すグラフ、第４図イ〜ホ、第５図は本発
明の原理を説明する断面模型図、第６図、第８
図、第９図はそれぞれ本発明の第１、第２、第３
の実施例の電子ビーム検査装置の概略ブロツク
図、第７図イ，ロは本発明の電子ビーム検査装置
のブラウン管表示器の画面に写し出された試料の
二次電子像の形状を写した写真である。 ２…絶縁膜、９…補助電極、１１，３３…陰極
（電子ビーム源）、１３…磁気収束レンズ（収束手
段）、１５…偏向コイル（偏向手段）、２６，２
７，４１，４２…電源（減速手段）、２９…表示
器（表示手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子ビームを収束し、検査すべき薄膜を有す
   る試料上に前記電子ビームを走査し、電子が前記
   薄膜を等価的に透過しない入射速度の前記電子ビ
   ームを照射して前記薄膜から発生する二次電子を
   検出することにより、前記薄膜の欠陥を検査する
   ことを特徴とする電子ビーム検査方法。 ２ 電子ビームを収束する収束手段と、検査すべ
   き薄膜を有する試料上に前記電子ビームを走査す
   る偏向手段と、電子が前記薄膜を等価的に透過し
   ない入射速度の電子ビームを照射して前記薄膜か
   ら発生する二次電子を検出する検出器とを具備す
   ることを特徴とする前記薄膜の欠陥検査用の電子
   ビーム検査装置。 ３ 検査すべき前記薄膜が絶縁膜、または上面に
   金属膜、半導体膜の少なくとも一方を選択的に有
   する絶縁膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の前記薄膜の欠陥検査用の電子ビー
   ム検査装置。 ４ 前記電子ビームの前記試料への入射速度を、
   電子が前記薄膜を等価的に透過しない値まで減速
   する減速電源を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の前記薄膜の欠陥検査用の電子
   ビーム検査装置。 ５ 前記試料の前記電子ビームの照射面に対向し
   て配置した補助電極を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の前記薄膜の欠陥検査用
   の電子ビーム検査装置。