JPH0613009A - 走査形電子顕微鏡 - Google Patents
走査形電子顕微鏡Info
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- JPH0613009A JPH0613009A JP5099624A JP9962493A JPH0613009A JP H0613009 A JPH0613009 A JP H0613009A JP 5099624 A JP5099624 A JP 5099624A JP 9962493 A JP9962493 A JP 9962493A JP H0613009 A JPH0613009 A JP H0613009A
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- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
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- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電子線を試料に照射したときの散乱電子線
（反射電子線）を大幅に減少させて観察試料に悪影響を
与えないＳＥＭの対物レンズを提供する。 【構成】 走査形電子顕微鏡において、対物レンズ１の
上磁極１ｂ及び下磁極１ａは、下方に向けて円錐状に突
出して形成され、収束電子線が通過する上，下磁極のレ
ンズ孔のうち下磁極１ａ側のレンズ孔の縁を尖鋭化さ
せ、一方、上磁極側のレンズ孔の縁には磁気飽和防止の
ための面取り８が確保してある。
（反射電子線）を大幅に減少させて観察試料に悪影響を
与えないＳＥＭの対物レンズを提供する。 【構成】 走査形電子顕微鏡において、対物レンズ１の
上磁極１ｂ及び下磁極１ａは、下方に向けて円錐状に突
出して形成され、収束電子線が通過する上，下磁極のレ
ンズ孔のうち下磁極１ａ側のレンズ孔の縁を尖鋭化さ
せ、一方、上磁極側のレンズ孔の縁には磁気飽和防止の
ための面取り８が確保してある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は走査形電子顕微鏡、さら
に詳細にはその対物レンズの構造に関する。
に詳細にはその対物レンズの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の走査形電子顕微鏡（以下ＳＥＭと
記す）に用いる対物レンズは、一般に励磁コイル付きレ
ンズヨークの両端で対物レンズとなるべき上下の磁極を
構成している。また、このタイプの対物レンズは、収束
電子線を試料に収束したときの試料からの二次的信号
（Ｘ線，二次電子線など）を上下磁極間の側方から取り
出す場合の便宜や、試料を傾斜してセットする便宜や、
収束特性を良好にするため、少なくとも下磁極について
は試料方向（下方向）に突出するように截頭円錐状に形
成される。
記す）に用いる対物レンズは、一般に励磁コイル付きレ
ンズヨークの両端で対物レンズとなるべき上下の磁極を
構成している。また、このタイプの対物レンズは、収束
電子線を試料に収束したときの試料からの二次的信号
（Ｘ線，二次電子線など）を上下磁極間の側方から取り
出す場合の便宜や、試料を傾斜してセットする便宜や、
収束特性を良好にするため、少なくとも下磁極について
は試料方向（下方向）に突出するように截頭円錐状に形
成される。
【０００３】ただし、下磁極を円錐状に形成したとして
も、その下端（収束電子線が通過するレンズの孔の周縁
或いはその周り）には平坦面が形成してあった。
も、その下端（収束電子線が通過するレンズの孔の周縁
或いはその周り）には平坦面が形成してあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハやそれに形成された集積回路などを電子顕微鏡で検鏡
する場合は、収束電子線を照射した部分が電子線により
損傷を受ける。この電子線損傷を受けた部分は、ウエハ
をチップに分割（ダイシング）するときに不用品とし
て、他の健常なチップと別にされるが、実際には収束電
子線が照射された部分の付近でも、対物レンズの下面で
反射した散乱電子線が衝突して特性の劣化を生じさせる
問題があった。
ハやそれに形成された集積回路などを電子顕微鏡で検鏡
する場合は、収束電子線を照射した部分が電子線により
損傷を受ける。この電子線損傷を受けた部分は、ウエハ
をチップに分割（ダイシング）するときに不用品とし
て、他の健常なチップと別にされるが、実際には収束電
子線が照射された部分の付近でも、対物レンズの下面で
反射した散乱電子線が衝突して特性の劣化を生じさせる
問題があった。
【０００５】以下、この問題点を図１により詳述する。
【０００６】図１は従来のＳＥＭの対物レンズと試料と
の関係を示す正面図である。対物レンズ１の下面は平坦
面を形成して試料２に対向しているので、対物レンズ１
より放射された収束電子線３の照射点から反射した反射
電子線４が対物レンズ１の下面によって再び反射され、
散乱電子線５となって試料２の全面に衝突する。
の関係を示す正面図である。対物レンズ１の下面は平坦
面を形成して試料２に対向しているので、対物レンズ１
より放射された収束電子線３の照射点から反射した反射
電子線４が対物レンズ１の下面によって再び反射され、
散乱電子線５となって試料２の全面に衝突する。
【０００７】通常ＳＥＭによって像観察を高分解能で行
う時は、対物レンズ１の下面と試料２との距離Ｌを１cm
程度にするが、収束電子線３から５mm離れた所では、１
０~9Ａの僅少な照射電流でも約７分間で１Ｖのしきい値
電圧（ＶTH）となる。即ち、散乱電子線５の試料２に対
する影響が大きく、観察している部分以外の試料２の面
を破損する。例えば、試料２としてモス・トランジスタ
を用いた場合は、散乱電子線５の照射によって電気的特
性が変化するが、これはゲート電流下部の絶縁層に帯電
現象を生じてしきい値電圧が変化することが原因と考え
られ、電気的特性の劣化をもたらすばかりでなく甚だし
いときは破損する結果となる。
う時は、対物レンズ１の下面と試料２との距離Ｌを１cm
程度にするが、収束電子線３から５mm離れた所では、１
０~9Ａの僅少な照射電流でも約７分間で１Ｖのしきい値
電圧（ＶTH）となる。即ち、散乱電子線５の試料２に対
する影響が大きく、観察している部分以外の試料２の面
を破損する。例えば、試料２としてモス・トランジスタ
を用いた場合は、散乱電子線５の照射によって電気的特
性が変化するが、これはゲート電流下部の絶縁層に帯電
現象を生じてしきい値電圧が変化することが原因と考え
られ、電気的特性の劣化をもたらすばかりでなく甚だし
いときは破損する結果となる。
【０００８】図２は試料の総照射電子量としきい値電圧
変化量との関係を示す線図で、横軸は総照射電子量をク
ーロンの対数値で示している。
変化量との関係を示す線図で、横軸は総照射電子量をク
ーロンの対数値で示している。
【０００９】この場合の対物レンズ１の下面と試料２と
の距離Ｌは３０mmであり、電子線源の加速電圧は２５ｋ
Vでモス・トランジスタの最外周部のドレイン電極から
ｌ＝５mm離れた場所を照射した時の実測値を黒点６で示
すと、黒点６はほぼ直線７上に分布する。そして、これ
によれば１×１０~5クーロンの電荷量で１Ｖのしきい値
の変化を生じ、モス・トランジスタは特性劣化により使
用不可能になることを示している。
の距離Ｌは３０mmであり、電子線源の加速電圧は２５ｋ
Vでモス・トランジスタの最外周部のドレイン電極から
ｌ＝５mm離れた場所を照射した時の実測値を黒点６で示
すと、黒点６はほぼ直線７上に分布する。そして、これ
によれば１×１０~5クーロンの電荷量で１Ｖのしきい値
の変化を生じ、モス・トランジスタは特性劣化により使
用不可能になることを示している。
【００１０】このように対物レンズ１の下面で再反射し
た散乱電子線５は試料面の広い面積にわたって悪影響を
及ぼしており、半導体や集積回路等を製造する際に特性
を劣化させる原因となる。
た散乱電子線５は試料面の広い面積にわたって悪影響を
及ぼしており、半導体や集積回路等を製造する際に特性
を劣化させる原因となる。
【００１１】本発明の目的は、対物レンズで発生する散
乱電子線を大幅に減少させて観察試料に悪影響を与え
ず、しかも安定したレンズ特性を保持するＳＥＭを提供
することにある。
乱電子線を大幅に減少させて観察試料に悪影響を与え
ず、しかも安定したレンズ特性を保持するＳＥＭを提供
することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、励磁コイル付きレンズヨークの両端部で対物レンズ
の上磁極及び下磁極を構成した走査形電子顕微鏡におい
て、前記対物レンズ（上，下の磁極）を下方に向けて円
錐状に突出して形成し、且つ前記収束電子線が通過する
前記上，下磁極のレンズ孔のうち前記下磁極側のレンズ
孔の縁を尖鋭化させ、一方、前記上磁極側のレンズ孔の
縁には磁気飽和防止のための面取りを確保してなる。
に、励磁コイル付きレンズヨークの両端部で対物レンズ
の上磁極及び下磁極を構成した走査形電子顕微鏡におい
て、前記対物レンズ（上，下の磁極）を下方に向けて円
錐状に突出して形成し、且つ前記収束電子線が通過する
前記上，下磁極のレンズ孔のうち前記下磁極側のレンズ
孔の縁を尖鋭化させ、一方、前記上磁極側のレンズ孔の
縁には磁気飽和防止のための面取りを確保してなる。
【００１３】
【作用】このように、対物レンズが円錐形状を呈し、且
つ対物レンズのうち下磁極側のレンズ孔の縁を尖鋭化さ
せることで、下磁極の先端部の面取りもほとんどなくな
る程に極く僅少となる。従って、試料の収束電子線の照
射点よりの反射電子線が下磁極に衝突する割合が大幅に
減少すると共に、反射電子線の一部が下磁極に衝突して
も、その散乱電子線のほとんどが試料に影響しない方向
に分散し、散乱電子線による試料の特性劣化を防止でき
る。
つ対物レンズのうち下磁極側のレンズ孔の縁を尖鋭化さ
せることで、下磁極の先端部の面取りもほとんどなくな
る程に極く僅少となる。従って、試料の収束電子線の照
射点よりの反射電子線が下磁極に衝突する割合が大幅に
減少すると共に、反射電子線の一部が下磁極に衝突して
も、その散乱電子線のほとんどが試料に影響しない方向
に分散し、散乱電子線による試料の特性劣化を防止でき
る。
【００１４】なお、本発明では、下磁極のレンズ孔の縁
を尖鋭化させても、下磁極のうちの上磁極と対向する部
分は鋭角ではなく、一方、上磁極については、前記下磁
極に合わせて下方に向けて円錐状に突出させるが、その
うち下磁極と対向する下端に磁気飽和防止のための面取
りを確保してあるので、対物レンズ（電磁レンズ）の励
磁電流を増加させた場合でも、上，下の磁極が磁気飽和
することなく、常に上下磁極間の磁気ギャップを一定に
保つ。
を尖鋭化させても、下磁極のうちの上磁極と対向する部
分は鋭角ではなく、一方、上磁極については、前記下磁
極に合わせて下方に向けて円錐状に突出させるが、その
うち下磁極と対向する下端に磁気飽和防止のための面取
りを確保してあるので、対物レンズ（電磁レンズ）の励
磁電流を増加させた場合でも、上，下の磁極が磁気飽和
することなく、常に上下磁極間の磁気ギャップを一定に
保つ。
【００１５】それによって上下磁極間の磁場分布の変動
をなくして励磁電流と磁場分布の関係を一定に保って、
レンズ特性（焦点距離，ワーキングディスタンス）の安
定化を図り得る。
をなくして励磁電流と磁場分布の関係を一定に保って、
レンズ特性（焦点距離，ワーキングディスタンス）の安
定化を図り得る。
【００１６】
【実施例】本発明の実施例を図面により説明する。
【００１７】図３は本発明の一実施例である対物レンズ
の要部断面図で、図１と同じ部分には同一符号を付して
ある。この場合は、対物レンズ１の下磁極１ａと上磁極
１ｂとを試料２に向かって円錐状に突出させ、特に下磁
極１ａの先端のレンズ孔の縁を尖鋭化してある。このよ
うにすると、試料２の収束電子線３の照射点よりの反射
電子線４が衝突してもその散乱電子線５の大部分は試料
２に影響しない方向に分散する。したがって、散乱電子
線５によって試料２の特性が劣化するということは大幅
に減少する。上磁極１ｂのうち下磁極１ａと対向する下
端は、図３に示すようにその一部をカットして磁気飽和
を防止するための面取り８が確保してある。
の要部断面図で、図１と同じ部分には同一符号を付して
ある。この場合は、対物レンズ１の下磁極１ａと上磁極
１ｂとを試料２に向かって円錐状に突出させ、特に下磁
極１ａの先端のレンズ孔の縁を尖鋭化してある。このよ
うにすると、試料２の収束電子線３の照射点よりの反射
電子線４が衝突してもその散乱電子線５の大部分は試料
２に影響しない方向に分散する。したがって、散乱電子
線５によって試料２の特性が劣化するということは大幅
に減少する。上磁極１ｂのうち下磁極１ａと対向する下
端は、図３に示すようにその一部をカットして磁気飽和
を防止するための面取り８が確保してある。
【００１８】図４は図３の下磁極先端部の拡大断面図
で、下磁極の先端はできるだけ鋭くしてあり、その面取
りも極く僅少である。なお、この下磁極１ａはアース電
位となっている。また、収束電子線３が照射した試料２
のＯ点よりは反射電子線の他に二次電子線、Ｘ線、カソ
ードルミッセンス（陰極光）等が発生するが、これらは
試料２と下磁極１ａとの間の側方の空間に設置したそれ
ぞれの検出器によって検知される。したがって、試料２
よりの散乱電子線５が減少することは、これらの検出器
に対する妨害要因も除かれることになる。
で、下磁極の先端はできるだけ鋭くしてあり、その面取
りも極く僅少である。なお、この下磁極１ａはアース電
位となっている。また、収束電子線３が照射した試料２
のＯ点よりは反射電子線の他に二次電子線、Ｘ線、カソ
ードルミッセンス（陰極光）等が発生するが、これらは
試料２と下磁極１ａとの間の側方の空間に設置したそれ
ぞれの検出器によって検知される。したがって、試料２
よりの散乱電子線５が減少することは、これらの検出器
に対する妨害要因も除かれることになる。
【００１９】さらに下磁極１ａの形状について検討する
と、その形状は円錐状が適当であるが、観察試料が小さ
い場合は円錐角度は比較的大きくとも良い。これに反し
て試料２が大きい場合は円錐角度を小さく、かつ、その
先端面を小さくすることが必要である。
と、その形状は円錐状が適当であるが、観察試料が小さ
い場合は円錐角度は比較的大きくとも良い。これに反し
て試料２が大きい場合は円錐角度を小さく、かつ、その
先端面を小さくすることが必要である。
【００２０】なお、下磁極１ａの先端面は完全にエッジ
状であれば理想的であるが、先端が微小なアールや微小
な面取りがあっても実際上は差支えない。
状であれば理想的であるが、先端が微小なアールや微小
な面取りがあっても実際上は差支えない。
【００２１】このように対物レンズ１の形状を定めるこ
とによって、試料２に到達する散乱電子線量を図１のよ
うな平坦な下端面を有する場合に比べて約２桁減少させ
ることができ、試料に対して実質的な被害を生じさせな
いという効果が得られる。
とによって、試料２に到達する散乱電子線量を図１のよ
うな平坦な下端面を有する場合に比べて約２桁減少させ
ることができ、試料に対して実質的な被害を生じさせな
いという効果が得られる。
【００２２】また上磁極１ｂについては、下磁極１ａの
レンズ孔の縁を尖鋭化させても、下磁極１ａのうちの上
磁極１ｂと対向する部分は鋭角ではなく、一方、上磁極
１ｂについては、下磁極１ａに合わせて下方に向けて円
錐状に突出させるが、そのうち下磁極１ａと対向する下
端に磁気飽和防止のための面取りを確保してあるので、
対物レンズ（電磁レンズ）の励磁電流を増加させた場合
でも、上，下の磁極が磁気飽和することなく、常に上下
磁極間の磁気ギャップを一定に保つ。
レンズ孔の縁を尖鋭化させても、下磁極１ａのうちの上
磁極１ｂと対向する部分は鋭角ではなく、一方、上磁極
１ｂについては、下磁極１ａに合わせて下方に向けて円
錐状に突出させるが、そのうち下磁極１ａと対向する下
端に磁気飽和防止のための面取りを確保してあるので、
対物レンズ（電磁レンズ）の励磁電流を増加させた場合
でも、上，下の磁極が磁気飽和することなく、常に上下
磁極間の磁気ギャップを一定に保つ。
【００２３】それによって上下磁極間の磁場分布の変動
をなくして励磁電流と磁場分布の関係を一定に保って、
レンズ特性（焦点距離，ワーキングディスタンス）の安
定化を図り得る。
をなくして励磁電流と磁場分布の関係を一定に保って、
レンズ特性（焦点距離，ワーキングディスタンス）の安
定化を図り得る。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、下磁極の
形状を試料面方向に向けて円錐状に突出形成した上で、
加えて、その先端にある収束電子線通過用のレンズ孔の
縁を下向きに尖鋭化させたので、散乱電子線による試料
面の被害を大幅に減少させて実質的に影響がないように
することができ、しかも、上磁極についても下磁極に合
わせて円錐状の突出させても、上磁極側に磁気飽和防止
のための面取り配慮がなされているので、レンズ特性の
安定化を保持できる。
形状を試料面方向に向けて円錐状に突出形成した上で、
加えて、その先端にある収束電子線通過用のレンズ孔の
縁を下向きに尖鋭化させたので、散乱電子線による試料
面の被害を大幅に減少させて実質的に影響がないように
することができ、しかも、上磁極についても下磁極に合
わせて円錐状の突出させても、上磁極側に磁気飽和防止
のための面取り配慮がなされているので、レンズ特性の
安定化を保持できる。
【図１】従来のＳＥＭの対物レンズと試料との関係を示
す正面図
す正面図
【図２】試料の総照射電子量としきい値電圧変化量との
関係を示す線図
関係を示す線図
【図３】本発明の一実施例である対物レンズの要部断面
図
図
【図４】図３の下磁極先端部の拡大断面図
１…対物レンズ、１ａ…下磁極、１ｂ…上磁極、２…試
料、３…収束電子線、４…反射電子線、５…散乱電子線
料、３…収束電子線、４…反射電子線、５…散乱電子線
Claims (1)
- 【請求項１】 励磁コイル付きレンズヨークの両端部で
対物レンズの上磁極及び下磁極を構成し、この対物レン
ズによって収束された収束電子線で試料面を走査し、該
試料面から得られる二次的信号によって陰極線管の輝度
変調を行い像表示する走査形電子顕微鏡において、 前記上磁極及び下磁極は、下方に向けて円錐状に突出し
て形成され、且つ前記収束電子線が通過する前記上，下
磁極のレンズ孔のうち前記下磁極側のレンズ孔の縁を尖
鋭化させ、一方、前記上磁極側のレンズ孔の縁には磁気
飽和防止のための面取りを確保してあることを特徴とす
る走査形電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5099624A JP2530095B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 走査形電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5099624A JP2530095B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 走査形電子顕微鏡 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6878081A Division JPS57182955A (en) | 1981-05-07 | 1981-05-07 | Objective lens for scanning electron microscope |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613009A true JPH0613009A (ja) | 1994-01-21 |
| JP2530095B2 JP2530095B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=14252245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5099624A Expired - Lifetime JP2530095B2 (ja) | 1993-04-26 | 1993-04-26 | 走査形電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530095B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57182955A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-11 | Hitachi Ltd | Objective lens for scanning electron microscope |
| JPS5978433A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-05-07 | Akashi Seisakusho Co Ltd | 電磁式対物レンズ |
| JPH02148548A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-06-07 | Anelva Corp | 電磁型対物レンズ及び漏洩磁束消滅方法 |
-
1993
- 1993-04-26 JP JP5099624A patent/JP2530095B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57182955A (en) * | 1981-05-07 | 1982-11-11 | Hitachi Ltd | Objective lens for scanning electron microscope |
| JPS5978433A (ja) * | 1982-10-26 | 1984-05-07 | Akashi Seisakusho Co Ltd | 電磁式対物レンズ |
| JPH02148548A (ja) * | 1988-10-12 | 1990-06-07 | Anelva Corp | 電磁型対物レンズ及び漏洩磁束消滅方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2530095B2 (ja) | 1996-09-04 |
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