JPH0756788B2 - 電子顕微鏡 - Google Patents
電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPH0756788B2 JPH0756788B2 JP62305606A JP30560687A JPH0756788B2 JP H0756788 B2 JPH0756788 B2 JP H0756788B2 JP 62305606 A JP62305606 A JP 62305606A JP 30560687 A JP30560687 A JP 30560687A JP H0756788 B2 JPH0756788 B2 JP H0756788B2
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- Japan
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- electron beam
- light
- sample
- electron
- image
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- 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.)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子顕微鏡に係り、特に半導体等のパターン解
析に好適な光学像および電子線像の検出を行う電子顕微
鏡に関する。
析に好適な光学像および電子線像の検出を行う電子顕微
鏡に関する。
半導体パターンの検査、解析には、従来、光学顕微鏡が
用いられていたが、パターンの微細化に伴い、解像度の
点ですぐれている走査形電子顕微鏡（以下SEMと略す）
が用いられるようになった。SEMは、試料上に電子線の
微小スポットを集束、走査させ、試料より発生する２次
電子を検出し、CRT上に表示することによって像を得
る。SEM像の濃淡は２次電子発生量によってつけられて
いるが、２次電子発生量は、試料の材質、表面形状、加
速電圧等により複雑に変化し、SEM像の正しい解釈に
は、かなりの熟練を要する。また、SEMは、光学顕微鏡
に比べて焦点深度が深いため凹凸の激しい試料を観察す
ると立体的に見える。しかし、SEM像の濃淡だけでは、
凹部分なのか凸なのか判定できない。また、SEM像は、
ノイズが多いため、残光時間の長いCRTに極めてゆっく
り表示される。このため、観察したい場所をさがすのに
長時間を要する。さらに、長時間電子線を試料に当てる
と、損傷を生じたり、コンタミネーションにより、画像
が劣化してしまう。
用いられていたが、パターンの微細化に伴い、解像度の
点ですぐれている走査形電子顕微鏡（以下SEMと略す）
が用いられるようになった。SEMは、試料上に電子線の
微小スポットを集束、走査させ、試料より発生する２次
電子を検出し、CRT上に表示することによって像を得
る。SEM像の濃淡は２次電子発生量によってつけられて
いるが、２次電子発生量は、試料の材質、表面形状、加
速電圧等により複雑に変化し、SEM像の正しい解釈に
は、かなりの熟練を要する。また、SEMは、光学顕微鏡
に比べて焦点深度が深いため凹凸の激しい試料を観察す
ると立体的に見える。しかし、SEM像の濃淡だけでは、
凹部分なのか凸なのか判定できない。また、SEM像は、
ノイズが多いため、残光時間の長いCRTに極めてゆっく
り表示される。このため、観察したい場所をさがすのに
長時間を要する。さらに、長時間電子線を試料に当てる
と、損傷を生じたり、コンタミネーションにより、画像
が劣化してしまう。
一方、光学像は、SEMに比べて解像度は低いが、色情報
をもっているので、色から膜厚や物質を推定することが
できる。また、焦点深度が浅いため凹凸は正しく認識で
きる。また、肉眼で観察可能であり、高速の検出器も容
易に入手可能で、試料への損傷はない。
をもっているので、色から膜厚や物質を推定することが
できる。また、焦点深度が浅いため凹凸は正しく認識で
きる。また、肉眼で観察可能であり、高速の検出器も容
易に入手可能で、試料への損傷はない。
半導体パターンの解析は、一般にSEM像と光光像両方を
用い、それぞれの特徴を生かしながら行う。従って、同
一か所のSEM像と光学像が必要である。SEM像と光学像を
一台の装置で観察できれば観察効率が向上する上、装置
間のハンドリングにおける異物付着が防止でき、都合が
よい。このため、SEMに光学顕微鏡筒をSEM鏡筒の横に付
け、試料をSEM鏡筒と光学顕微鏡筒間を移動させ、光学
像とSEM像を得る方法が提案されている。この方法は、
光学像とSEM像が同時には得られないので、どちらか一
方の映像を記憶する手段が必要となる。また、鏡筒が２
つあるので大型の試料室が必要であり、光学像とSEM像
において全く同一のか所を観察するには高精度の試料移
動ステージを要する。
用い、それぞれの特徴を生かしながら行う。従って、同
一か所のSEM像と光学像が必要である。SEM像と光学像を
一台の装置で観察できれば観察効率が向上する上、装置
間のハンドリングにおける異物付着が防止でき、都合が
よい。このため、SEMに光学顕微鏡筒をSEM鏡筒の横に付
け、試料をSEM鏡筒と光学顕微鏡筒間を移動させ、光学
像とSEM像を得る方法が提案されている。この方法は、
光学像とSEM像が同時には得られないので、どちらか一
方の映像を記憶する手段が必要となる。また、鏡筒が２
つあるので大型の試料室が必要であり、光学像とSEM像
において全く同一のか所を観察するには高精度の試料移
動ステージを要する。
また、光学顕微鏡をSEMに内蔵させる方法として、「マ
イクロビームアナリシス」・p217〜p218において、Ｘ線
分析のために、電子光学系と同一光軸をもつ光学顕微鏡
を磁気対物レンズ内に組込んだ例がある。この場合に
は、前述の装置のような試料が不要となる。しかし、こ
の構成においては、Ｘ線分析は可能であるが、SEM像は
検出できない。
イクロビームアナリシス」・p217〜p218において、Ｘ線
分析のために、電子光学系と同一光軸をもつ光学顕微鏡
を磁気対物レンズ内に組込んだ例がある。この場合に
は、前述の装置のような試料が不要となる。しかし、こ
の構成においては、Ｘ線分析は可能であるが、SEM像は
検出できない。
上記従来技術では、電子顕微鏡では電子線像と光学像を
同時に検出できるように配慮されておらず、不具合であ
るという問題点があった。
同時に検出できるように配慮されておらず、不具合であ
るという問題点があった。
本発明の目的は、わずらわしい切替をなくして電子線像
と光学像を同時に検出することができるようにした電子
顕微鏡を提供することにある。
と光学像を同時に検出することができるようにした電子
顕微鏡を提供することにある。
上記目的は、試料の表面に電子線を集束して照射する電
子線照射手段と、電子線の焦点位置を調節する磁気対物
レンズ手段と、電子線の照射によって試料表面から発生
する２次電子などの電子線を検出してこの検出した２次
電子などの電子線に基づく螢光を発生させて発生した螢
光より長い波長の光を遮断して螢光を透過させる第１の
フィルタ部を有する電子線検出手段と、電子線検出手段
で発生し第１のフィルタ部を透過した螢光に基づいて試
料表面の２次電子などの電子線に基づく像を表示する第
１の表示手段と、光源とこの光源で発生した光のうち前
記螢光と同じ波長領域の光を遮断して螢光より長い波長
領域の光を透過させる第２のフィルタ部と電子線と同じ
光軸を有して試料表面の少なくとも電子線を照射する部
分にフィルタ手段を透過した光を照射する光学系部とを
備えた光照射手段と、光照射手段で照明した試料表面の
光学像を検出して試料表面の光学画像を表示する第２の
表示手段とを有する電子顕微鏡により達成される。
子線照射手段と、電子線の焦点位置を調節する磁気対物
レンズ手段と、電子線の照射によって試料表面から発生
する２次電子などの電子線を検出してこの検出した２次
電子などの電子線に基づく螢光を発生させて発生した螢
光より長い波長の光を遮断して螢光を透過させる第１の
フィルタ部を有する電子線検出手段と、電子線検出手段
で発生し第１のフィルタ部を透過した螢光に基づいて試
料表面の２次電子などの電子線に基づく像を表示する第
１の表示手段と、光源とこの光源で発生した光のうち前
記螢光と同じ波長領域の光を遮断して螢光より長い波長
領域の光を透過させる第２のフィルタ部と電子線と同じ
光軸を有して試料表面の少なくとも電子線を照射する部
分にフィルタ手段を透過した光を照射する光学系部とを
備えた光照射手段と、光照射手段で照明した試料表面の
光学像を検出して試料表面の光学画像を表示する第２の
表示手段とを有する電子顕微鏡により達成される。
従って光学像を得るための照明をしても電子線を検出す
ることができ、大巾に試料を移動させることなく光学像
と電子像の同時検出ができ、観察点を探索するのに光学
像を用いることにより、試料へのダメージ、コンタミネ
ーション等を防止することができる。
ることができ、大巾に試料を移動させることなく光学像
と電子像の同時検出ができ、観察点を探索するのに光学
像を用いることにより、試料へのダメージ、コンタミネ
ーション等を防止することができる。
以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図により説明
する。
する。
図中、１は電子銃,2はコンデンサレンズ,3は磁気対物レ
ンズ,4は偏向コイル,5は試料,6は試料台,7は紫外線発光
蛍光板（紫外発光シンチレータ：例えば、Y2AlO3(C3+)
の結晶）、８は可視光遮断フィルタ、９はライトガイ
ド、10は光電子増倍管、11は増幅器、12は偏向回路、13
はCRT、15は反射対物レンズ、16はミラー、17は窓、18
はハーフミラー、19は光源、20は２次元撮像素子（例え
ばTVカメラ）、21はCRT、22は紫外線遮断フィルタであ
る。
ンズ,4は偏向コイル,5は試料,6は試料台,7は紫外線発光
蛍光板（紫外発光シンチレータ：例えば、Y2AlO3(C3+)
の結晶）、８は可視光遮断フィルタ、９はライトガイ
ド、10は光電子増倍管、11は増幅器、12は偏向回路、13
はCRT、15は反射対物レンズ、16はミラー、17は窓、18
はハーフミラー、19は光源、20は２次元撮像素子（例え
ばTVカメラ）、21はCRT、22は紫外線遮断フィルタであ
る。
電子銃１から発した電子は、コンデンサレンズ２および
対物レンズ３からなる電子光学系により試料５の上に集
束される。それを、電子光学系の偏向コイル４および偏
向回路12により、試料５の上を走査する。試料５に電子
が入射し、２次電子が発生する。２次電子が蛍光板７に
入射し蛍光板７は紫外線光で発光する。蛍光板の光は、
可視光遮断フィルタ22を透過し、ライトガイド９で光電
子増倍管10に導き、電子像信号と検出され、増幅器11で
増幅され、偏向回路12からの走査信号に基いてCRT13に
電子像が表示検出される。
対物レンズ３からなる電子光学系により試料５の上に集
束される。それを、電子光学系の偏向コイル４および偏
向回路12により、試料５の上を走査する。試料５に電子
が入射し、２次電子が発生する。２次電子が蛍光板７に
入射し蛍光板７は紫外線光で発光する。蛍光板の光は、
可視光遮断フィルタ22を透過し、ライトガイド９で光電
子増倍管10に導き、電子像信号と検出され、増幅器11で
増幅され、偏向回路12からの走査信号に基いてCRT13に
電子像が表示検出される。
第２図に本発明の主要部分を表わす図を示す。磁気対物
レンズ３の内側に反射ミラー41および42で構成される光
学対物レンズ15を組込む、15と３は同一光軸、同一物体
側焦点面を有する。光源19による光は、後に説明する蛍
光板の発光波長とは重複しないように紫外線遮断フィル
タ22で制限する。すなわち、蛍光板が第３図中ｂで示し
た波長帯域で発光する場合、第３図Ａに示した透過特性
を示す紫外線遮断フィルタ22を導入し、照明光の波長帯
域をａで示したように、ｂとは重ならないようにする。
一方、蛍光板７は電子が入射すると第３図ｂで示したよ
うに発光するものを選んだ場合、蛍光板７で発光した光
のみ光電子増倍管（ホトマル）10で検出できるよう、第
３図Ｂで示した透過率特性をもつ光学フィルタ８を蛍光
板７と光電子増倍管（ホトマル）10の間に配置する。こ
のフィルタ８により、照明光がたとえ蛍光板７を透過し
てきても遮断され、ホトマル10には感知されない。これ
により、２次元撮像素子20で撮像してCRT21に表示され
る光学像を得るために光源19を点灯し、紫外線遮断フィ
ルタ22、ハーフミラー18、ミラー16及び反射対物レンズ
15を介して照明してもCRT13に表示される電子像が検出
されるので、光学像をCRT21に、電子像をCRT13に同時に
検出することができる。
レンズ３の内側に反射ミラー41および42で構成される光
学対物レンズ15を組込む、15と３は同一光軸、同一物体
側焦点面を有する。光源19による光は、後に説明する蛍
光板の発光波長とは重複しないように紫外線遮断フィル
タ22で制限する。すなわち、蛍光板が第３図中ｂで示し
た波長帯域で発光する場合、第３図Ａに示した透過特性
を示す紫外線遮断フィルタ22を導入し、照明光の波長帯
域をａで示したように、ｂとは重ならないようにする。
一方、蛍光板７は電子が入射すると第３図ｂで示したよ
うに発光するものを選んだ場合、蛍光板７で発光した光
のみ光電子増倍管（ホトマル）10で検出できるよう、第
３図Ｂで示した透過率特性をもつ光学フィルタ８を蛍光
板７と光電子増倍管（ホトマル）10の間に配置する。こ
のフィルタ８により、照明光がたとえ蛍光板７を透過し
てきても遮断され、ホトマル10には感知されない。これ
により、２次元撮像素子20で撮像してCRT21に表示され
る光学像を得るために光源19を点灯し、紫外線遮断フィ
ルタ22、ハーフミラー18、ミラー16及び反射対物レンズ
15を介して照明してもCRT13に表示される電子像が検出
されるので、光学像をCRT21に、電子像をCRT13に同時に
検出することができる。
このようにフィルタ22によって紫外線が遮光された照明
光が試料５に照射され、更にフィルタ８によって可視光
が遮断されるので、光学像がCRT21に、電子像がCRT13に
確実に表示される。
光が試料５に照射され、更にフィルタ８によって可視光
が遮断されるので、光学像がCRT21に、電子像がCRT13に
確実に表示される。
このように第１図及び第２図は試料５から反射する２次
電子を蛍光板７、フィルタ８、ライトガイド９、光電子
増倍管10で検出するようにしているが、この他試料５を
透過する電子線を検出してもよいことは明らかである。
電子を蛍光板７、フィルタ８、ライトガイド９、光電子
増倍管10で検出するようにしているが、この他試料５を
透過する電子線を検出してもよいことは明らかである。
また試料５を透過した電子線像を電子光学的に拡大投影
し、それを２次元撮像素子（TVカメラ）で撮像してもよ
いも明らかである。
し、それを２次元撮像素子（TVカメラ）で撮像してもよ
いも明らかである。
また２次元撮像素子20から得られる光学像（コントラス
ト）にもとづいて試料５の表面を電子線の合焦点状態に
制御することも可能であるし、電子像（SEM,TEM）を観
察するための粗位置決めに用いることも可能である。
ト）にもとづいて試料５の表面を電子線の合焦点状態に
制御することも可能であるし、電子像（SEM,TEM）を観
察するための粗位置決めに用いることも可能である。
以上説明したように、本発明によれば、電子線像と光学
像が同時に検出できるので、電子顕微鏡と別の光学顕微
鏡を使用する場に比べ、顕微鏡間の移動における異物付
着を防止でき、異なる顕微鏡間で同一観察点を探索する
のに要する時間を省けるほか、観察点を探索するのにま
たは合焦点に制御するのに光学像のみを使用し、高解像
度深い焦点深度を必要とする場合のみ電子線像を使用す
れば、試料への電子線照射量を大幅に減少させ、試料の
ダメージ、コンタミネーションを防止することができる
作用効果を奏する。
像が同時に検出できるので、電子顕微鏡と別の光学顕微
鏡を使用する場に比べ、顕微鏡間の移動における異物付
着を防止でき、異なる顕微鏡間で同一観察点を探索する
のに要する時間を省けるほか、観察点を探索するのにま
たは合焦点に制御するのに光学像のみを使用し、高解像
度深い焦点深度を必要とする場合のみ電子線像を使用す
れば、試料への電子線照射量を大幅に減少させ、試料の
ダメージ、コンタミネーションを防止することができる
作用効果を奏する。
第１図は、本発明の一実施例の構成図、第２図は本発明
の一実施例の対物レンズ部分の拡大図、第３図は本発明
における光学素子の分光特性を示す図である。 １…電子銃、２…コンデンサレンズ、３…磁気対物レン
ズ、４…偏向コイル、５…試料、６…試料台、７…紫外
発光シンチレータ、８…可視光遮断フィルタ、９…ライ
トガイド、10…光電子増倍管、11…増幅器、12…偏向回
路、13,21…CRT、15…反射対物レンズ、16…ミラー、17
…窓、18…ハーフミラー、19…光源、20…２次元撮像素
子、22…紫外線遮断フィルタ。
の一実施例の対物レンズ部分の拡大図、第３図は本発明
における光学素子の分光特性を示す図である。 １…電子銃、２…コンデンサレンズ、３…磁気対物レン
ズ、４…偏向コイル、５…試料、６…試料台、７…紫外
発光シンチレータ、８…可視光遮断フィルタ、９…ライ
トガイド、10…光電子増倍管、11…増幅器、12…偏向回
路、13,21…CRT、15…反射対物レンズ、16…ミラー、17
…窓、18…ハーフミラー、19…光源、20…２次元撮像素
子、22…紫外線遮断フィルタ。
Claims (3)
- 【請求項１】試料の表面に電子線を集束して照射する電
子線照射手段と、 前記電子線の焦点位置を調節する磁気対物レンズ手段
と、 前記電子線の照射によって前記試料表面から発生する２
次電子などの電子線を検出して該検出した前記２次電子
などの電子線に基づく螢光を発生させて該発生した螢光
より長い波長の光を遮断して該螢光を透過させる第１の
フィルタ部を有する電子線検出手段と、 該電子線検出手段で発生し前記第１のフィルタ部を透過
した螢光に基づいて前記試料表面の前記２次電子などの
電子線に基づく像を表示する第１の表示手段と、 光源と該光源で発生した光のうち前記螢光と同じ波長領
域の光を遮断して前記螢光より長い波長領域の光を透過
させる第２のフィルタ部と前記電子線と同じ光軸を有し
て前記試料表面の少なくとも前記電子線を照射する部分
に前記フィルタ手段を透過した光を照射する光学系部と
を備えた光照射手段と、 該光照明手段で照明した前記試料表面の光学像を検出し
て該試料表面の光学画像を表示する第２の表示手段と を有することを特徴とする電子顕微鏡。 - 【請求項２】前記第１のフィルタ部は可視光を遮断して
紫外光を透過し、前記第２のフィルタ部は紫外光を遮断
して可視光を透過することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の電子顕微鏡。 - 【請求項３】前記電子線照射手段は、前記電子線を前記
試料の表面に走査して照射することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62305606A JPH0756788B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62305606A JPH0756788B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149354A JPH01149354A (ja) | 1989-06-12 |
| JPH0756788B2 true JPH0756788B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17947168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62305606A Expired - Lifetime JPH0756788B2 (ja) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | 電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756788B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5492409B2 (ja) | 2008-12-26 | 2014-05-14 | 株式会社堀場製作所 | 電子顕微鏡装置 |
| JP5770434B2 (ja) * | 2010-06-24 | 2015-08-26 | 株式会社堀場製作所 | 電子顕微鏡装置 |
| JP5829415B2 (ja) * | 2011-03-30 | 2015-12-09 | 株式会社島津製作所 | 電子線分析装置 |
| JP5623590B2 (ja) * | 2013-05-13 | 2014-11-12 | 株式会社堀場製作所 | 電子顕微鏡装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5543663Y2 (ja) * | 1974-05-11 | 1980-10-14 | ||
| JPS59150159U (ja) * | 1983-03-29 | 1984-10-06 | 日本電子株式会社 | 走査電子顕微鏡 |
| JPS60138252U (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-12 | 日本電子株式会社 | 粒子線装置における試料画像表示装置 |
-
1987
- 1987-12-04 JP JP62305606A patent/JPH0756788B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01149354A (ja) | 1989-06-12 |
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