JPH0586616B2 - - Google Patents

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JPH0586616B2
JPH0586616B2 JP60061238A JP6123885A JPH0586616B2 JP H0586616 B2 JPH0586616 B2 JP H0586616B2 JP 60061238 A JP60061238 A JP 60061238A JP 6123885 A JP6123885 A JP 6123885A JP H0586616 B2 JPH0586616 B2 JP H0586616B2
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JP
Japan
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electron beam
deflector
deflection
electrode
objective lens
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JP60061238A
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JPS61220259A (ja
Inventor
Akio Ito
Kazuo Ookubo
Yoshiaki Goto
Toshihiro Ishizuka
Kazuyuki Ozaki
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子ビームを試料に照射し該試料が放出する2
次電子を検出する電子ビーム装置において、 対物レンズを挟み試料に対向する検出器に入力
する2次電子が、電子ビームを振らせるための偏
向器により偏向されることを補正する手段を具え
たことによつて、 空間的に均一な2次電子信号の検出を可能とし
たものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は電子ビームを試料に照射し、該試料が
放出する2次電子を検出する電子ビーム装置の改
良に関する。
電子ビームを試料に照射したとき得られる2次
電子信号は、試料表面の電位情報を含む。そこ
で、かかる現象を利用した電子ビーム・プロービ
ングは、走査型電子顕微鏡の技術を母体とし、金
属プローブを当接できない微細パターンの電位
と、その時間変化を測定する電子ビーム装置とし
て、既に実用されている。
〔従来の技術〕
第6図は従来技術になる電子ビーム装置の要部
を示す模式図である。
第6図において、図示しない電子銃から発射さ
れた電子ビーム1は、図示しないコンデンサレン
ズおよび鏡筒2の対物レンズ3により試料4の表
面に集束し、図示しない偏向電源に制御される偏
向器5に偏向され該表面を走査する。
そして、電子ビーム1の照射により試料4から
放出する2次電子6は、2次電子6に引出し電場
を与える引出し電極8と、引出された2次電子6
をエネルギの大きさに応じて選別する減速電極9
を透過し、検出器7により検出されたのち、増幅
器(図示せず)で増幅しブラウン管(図示せず)
に、例えば試料4の配線パターンの電圧値にほぼ
反比例した値として表示されることになる。
なお、検出器7はグリツド7aとシンチレータ
7bとライトパイプ7cとフオトマルチプライア
7d等にてなり、対物レンズ3の前面(下面)に
引出し電極8を設け、対物レンズ3の後面(上
面)に減速電極9を設け、減速電極9の後方(上
方)に検出器7が配設されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、従来技術になる前記電子ビーム
装置は、試料4から放出される2次電子6のエネ
ルギが電子ビーム1のエネルギより小さいことも
あつて、偏向器5の横方向磁界の影響を大きく受
けて偏向し、減速電極9への入射位置が変化する
ことになる。
その結果、減速電極9を透過した2次電子6
(2次電子信号)の空間分布は、例えば第7図に
示す如く、縦軸を2次電子信号強度、横軸を試料
4の中心(電子ビーム1の直進中心)からの偏位
量dとすれば、前記分布特性は曲線Aで示すよう
に山形となり、曲線Aのピークとd=0とが一致
しない。これは電子ビーム1の偏向により2次電
子も偏向し、2次電子の信号強度が変化するため
であり、そのことで試料4の電位測定の精度が低
下し、その改善が要望されていた。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、 電子ビーム1を試料4上に集束させる対物レン
ズ3、 前記対物レンズ3に配設した引出し電極6と減
速電極9と偏向器5等にてなる試料電位検出用エ
ネルギ分析器、 前記対物レンズ3の上方に設けた2次電子検出
器7、 および前記偏向器5による前記電子ビーム1の
偏向に伴う2次電子6の偏向を補正する手段を具
えたことを特徴とし、 さらには前記手段が前記電子ビーム1の偏向に
同期させ2次電子捕獲電界を変化させること、 前記偏向器5が静電偏向器22と電磁偏向器2
1であり、前記手段が前記2種の偏向器21,2
2による全偏向量を一定に保ち偏向器21,22
をそれぞれの偏向量の比率を変化させること、 前記対物レンズ3内で前記偏向器5を挟んで前
記引出し電極8に対向する中間電極31を設け、
前記手段が前記中間電極31に2次電子速度調整
電圧を印加すること、 を特徴とする電子ビーム装置により解決される。
〔作用〕
上記手段によれば、引出しされた2次電子の空
間分布特性のピークを2次電子検出器が検出する
ことになり、その結果、高精度且つ効率的な電位
情報を検出可能となる。
〔実施例〕
以下に、本発明の実施例を添付図面に従つて説
明する。
第1図は本発明の第1の実施例になる電子ビー
ム装置の要部を示す模式図、第2図は本発明の第
1の実施例になる電子ビーム装置の要部を示す模
式図、第3図は本発明の第3の実施例になる電子
ビーム装置の要部を示す模式図、第4図イ,ロは
前記第3の実施例における電子ビームの偏向と2
次電子の偏向を説明するための模式図、第5図は
本発明の第4の実施例になる電子ビーム装置の要
部を示す模式図である。ただし、前出図と共通部
分には同一符号を使用している。
第1図において、11と12は偏向器ドライ
バ、13と14は増幅器、15と16と17は加
算増幅器であり、一対の検出器7は電子ビーム直
進軸と直交する同一面内で直交するように設けら
れている。偏向信号xはドライバ11と増幅器1
3に入力し、偏向信号yはドライバ12と増幅器
14に入力し、ドライバ11,12に入力した偏
向信号x,yが偏向器5を駆動させる。
一方、増幅器13,14に入力した信号x,y
は、それぞれが一定倍(a倍)されax,ayとな
り、一対の各検出器7のグリツドに接続された加
算増幅器15または16に入力される。そこで、
加算増幅器15,16には所定の電圧が印加され
ており、一方の検出器7のグリツドには前記所定
電圧と信号axの電圧とが増幅器15で加算増幅
され印加される反面、他方の検出器7のグリツド
には前記所定電圧と信号ayの電圧とが増幅器1
6で加算増幅されて印加され、各検出器7の検出
信号は増幅器17にて加算増幅され図示しないブ
ラウン管に入力される。
かかる装置において、減速電極9の上方にでき
る2次電子捕獲電界は、電子ビーム1の偏向と同
期して変化するため、第7図に示す2次電子検出
効率の変動を相殺し、高精度な電位情報が検知で
きる。
第2図において、18は電子ビーム1を挟み検
出器7と対向する電極、19は所定の電圧と信号
axの電圧とが入力しその加算増幅信号を電極1
8に印加する加算増幅器であり、偏向器ドライバ
11と12、増幅器13と14、加算増幅器16
と17とが、第1図の装置と同様に配設してあ
る。
かかる装置において、対物レンズ3と偏向器5
と検出器7は第1図の装置と同様に信号x,yに
て動作すると共に、増幅器13が信号xをa倍し
た信号axは、増幅器19にて所定電圧を加算増
幅し電極18に印加される。その結果、減速電極
9の上方にできる2次電子捕獲電界は、電子ビー
ム1の偏向と同期して変化可能となり、第7図に
示す2次電子検出効率の変動を相殺し、高精度な
電位情報が検知できるようになる。
第3図において、21は電磁偏向器、22は静
電偏向器、23は演算回路、24,25はマルチ
乗算器(MDAC)、26は電磁偏向器ドライバ、
27は静電偏向器ドライバであり、偏向信号xは
一対のMDAC24,25に入力する。
いま、静電偏向器22による偏向量をX1、電
磁偏向器21による偏向量をX2、電磁偏向器2
1に印加される所要の励磁電流d、静電偏向器
22に印加される所要の電圧をVdとし、k1,k2
を定数としたとき電子ビーム1の全偏向量Xは、 X=X1+X2 =k1・Vd+k2・Id となる。
そこで、静電偏向量k1・Vdと全偏向量Xとの
比をαとすれば、 α=k1・Vd/X であり、全偏向量Xを確保するには、 Vd=α・X/k1 Id=(1−α)・X/k2 とすればよい。
従つて、比率定数αを入力した演算回路23
は、静電偏向器用MDAC24と電磁偏向器用
MDAC25に、それぞれα/k1,(1−α)/k2
のデータを送出する。
すると、偏向信号Xが入力されたMDAC25
は、偏向信号Xをα/k、倍した信号を静電偏向
器ドライバ27に送出し、偏向信号Xが入力され
たMDAC24は、偏向信号Xを(1−α)/k2
倍した信号を電磁偏光器ドライバ24に送出し、
ドライバ24,25はそれぞれが接続された偏向
器22,21を駆動する。
第4図イにおいて、電子ビーム1は静電偏向器
22と電磁偏向器21にて2段偏向する。
第4図ロにおいて、実線で示す2次電子6は偏
向器ドライバ24,25を前述のように駆動した
ときの偏向であり、電磁偏向器21と静電偏向器
22にて2段に偏向し、減速電流9のほぼ中心を
通過する。
しかし、比例定数α=0にすると一点鎖線で示
す如く、静電偏向器22に偏向されないため、前
記実線径路から外れ、減速電極9より下方で減速
電極9の中心軸に交差する反面、比例定数α=1
にすると二点鎖線で示す如く、電磁偏向器21に
偏向されないため、前記実線径路から外れ減速電
極9の中心軸と交差することなく、減速電極9を
通過することになる。
従つて、かかる装置は2種類の偏向器を使用し
てその偏向特性の違いを利用し、2次電子6の偏
向方向を制御することで安定し、かつ効率的な電
位情報が得られる。
第5図において、31は偏向器5と減速電極9
との中間に設けた中間電極であり、一般に、引出
し電極8に1KV程度の引出し電圧(Ve)、減速電
極9に−10V〜+10Vの可変電圧を印加するに対
し、中間電極31に数100V〜1KV程度の電圧を
印加するようになつている。
従つて、試料4から放出する2次電子6は引出
し電極8により垂直方向に加速たれ、対物レンズ
3と偏向器5の発生する磁界中に入射する。そこ
で、中間電極31がないと引出し電極8を通過し
た2次電子6は急激に減速され、偏向器5の偏向
磁界により大きく偏向されるが、中間電極31に
より前記減速を調整することで対物レンズ3内で
偏向量が変わり、減速電極9のほぼ中心を通過さ
せることが可能になる。
その結果、検出器から安定で効率的な電位情報
が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、電子ビーム
の偏向による2次電子の偏向を補正し、高精度の
電位測定が広範囲のフイールドに渡り可能とな
り、例えばLSIの高性能化や信頼性の改善に寄与
し得た効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例になる電子ビー
ム装置の要部を示す模式図、第2図は本発明の第
1の実施例になる電子ビーム装置の要部を示す模
式図、第3図は本発明の第3の実施例になる電子
ビーム装置の要部を示す模式図、第4図は前記第
3の実施例における電子ビームと2次電子を説明
するための模式図、第5図は本発明の第4の実施
例になる電子ビーム装置の要部を示す模式図、第
6図は従来技術になる電子ビーム装置の要部を示
す模式図、第7図は前記従来装置における2次電
子の空間分布例を示す図、である。 図中において、1は電子ビーム、3は対物レン
ズ、4は試料、5,22は偏向器、6は2次電
子、7は2次電子検出器、8は引出し電極、9は
減速電極、11〜14は増幅器、15〜17は加
算増幅器、22は静電偏向器、31は中間電極、
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電子ビーム1を試料4上に集束させる対物レ
    ンズ3、 前記対物レンズ3に配設した引出し電極8と減
    速電極9と偏向器5等にてなる試料電位検出用エ
    ネルギ分析器、 前記対物レンズ3の上方に設けた2次電子検出
    器7、 および前記偏向器5による前記電子ビーム1の
    偏向に伴う2次電子6の偏向を補正する手段を具
    えたことを特徴とする電子ビーム装置。 2 前記手段が前記電子ビーム1の偏向に同期さ
    せ2次電子捕獲電界を変化させること、を特徴と
    する前記特許請求の範囲第1項記載の電子ビーム
    装置。 3 前記偏向器5が静電偏向器22と電磁偏向器
    21であり、 前記手段が前記2種の偏向器21,22による
    全偏向量を一定に保ち偏向器21,22をそれぞ
    れの偏向量の比率を変化させること、を特徴とす
    る前記特許請求の範囲第1項記載の電子ビーム装
    置。 4 前記対物レンズ3内で前記偏向器5を挟んで
    前記引出し電極8に対向する中間電極31を設
    け、 前記手段が前記中間電極31に2次電子速度調
    整電圧を印加すること、を特徴とする前記特許請
    求の範囲第1項記載の電子ビーム装置。
JP60061238A 1985-03-26 1985-03-26 電子ビ−ム装置 Granted JPS61220259A (ja)

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JPS61220259A JPS61220259A (ja) 1986-09-30
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JP3291880B2 (ja) * 1993-12-28 2002-06-17 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡
JP4302316B2 (ja) 1998-03-09 2009-07-22 株式会社日立製作所 走査形電子顕微鏡

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