JPH0785827A - 荷電粒子ビーム走査装置と荷電粒子ビーム走査方法 - Google Patents
荷電粒子ビーム走査装置と荷電粒子ビーム走査方法Info
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- JPH0785827A JPH0785827A JP5233953A JP23395393A JPH0785827A JP H0785827 A JPH0785827 A JP H0785827A JP 5233953 A JP5233953 A JP 5233953A JP 23395393 A JP23395393 A JP 23395393A JP H0785827 A JPH0785827 A JP H0785827A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＳＥＭによる観察時において、コンタミネー
ションの発生を抑制することができる走査型電子顕微鏡
及び電子ビームの走査方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元平面
内で空間的にランダムに照射する工程と、荷電粒子ビー
ムが照射された二次元平面内の照射位置と、該照射位置
における試料表面から放出された二次電子に基づいて取
得される画像信号とを対応付けて記憶する工程と、前記
照射位置と前記画像信号とに基づいて二次元画像を形成
する工程とを含む。
ションの発生を抑制することができる走査型電子顕微鏡
及び電子ビームの走査方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元平面
内で空間的にランダムに照射する工程と、荷電粒子ビー
ムが照射された二次元平面内の照射位置と、該照射位置
における試料表面から放出された二次電子に基づいて取
得される画像信号とを対応付けて記憶する工程と、前記
照射位置と前記画像信号とに基づいて二次元画像を形成
する工程とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、荷電粒子ビームの走査
方法に関し、特に、走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビー
ムの走査方法に関する。
方法に関し、特に、走査型電子顕微鏡等の荷電粒子ビー
ムの走査方法に関する。
【０００２】近年の半導体装置の微細化に伴い、製造プ
ロセスの精密加工が要求されている。このため、半導体
ウエハ表面にコンタミネーション（汚れ）を生じさせる
ことなく半導体装置の形状確認や線幅測定が可能な観察
用電子顕微鏡や測長用電子顕微鏡が要望されている。
ロセスの精密加工が要求されている。このため、半導体
ウエハ表面にコンタミネーション（汚れ）を生じさせる
ことなく半導体装置の形状確認や線幅測定が可能な観察
用電子顕微鏡や測長用電子顕微鏡が要望されている。
【０００３】
【従来の技術】図５（Ａ）は、従来の測長用走査型電子
顕微鏡（測長ＳＥＭ）の概略を示す。電子銃２１から放
出された電子ビームは、アパーチャ２２を通過してレン
ズ２３によって試料２５上に合焦されるとともに、Ｘ及
びＹ方向に走査される。電子ビームは、図５（Ａ）の走
査方向２４に示すように右から左へのみ走査が行われ、
左端で次の走査に移るまで電子ビームの走査は一時停止
する。
顕微鏡（測長ＳＥＭ）の概略を示す。電子銃２１から放
出された電子ビームは、アパーチャ２２を通過してレン
ズ２３によって試料２５上に合焦されるとともに、Ｘ及
びＹ方向に走査される。電子ビームは、図５（Ａ）の走
査方向２４に示すように右から左へのみ走査が行われ、
左端で次の走査に移るまで電子ビームの走査は一時停止
する。
【０００４】図５（Ｂ）は、電子ビームの走査により得
られた像を示す。走査方向２４に示すように右から左へ
のみ走査が行われ、例えば図の上から順に走査される。
図の左端で電子ビームの走査は一時停止するため、左端
への電子ビームの照射時間が長くなる。このため、左端
にコンタミネーション２６が発生しやすくなる。
られた像を示す。走査方向２４に示すように右から左へ
のみ走査が行われ、例えば図の上から順に走査される。
図の左端で電子ビームの走査は一時停止するため、左端
への電子ビームの照射時間が長くなる。このため、左端
にコンタミネーション２６が発生しやすくなる。
【０００５】図６は、ＳｉＯ2 膜上のレジスト膜に４行
４列のコンタクトホールを設けた場合の従来の走査方法
によるＳＥＭ像を示す。写真の３行目最右列及び右から
２列目のコンタクトホールの周囲が黒くなっていること
がわかる。これが問題となるコンタミネーションであ
り、パターン再生等の際にこの部分の剥離が困難なた
め、不良の原因となる。
４列のコンタクトホールを設けた場合の従来の走査方法
によるＳＥＭ像を示す。写真の３行目最右列及び右から
２列目のコンタクトホールの周囲が黒くなっていること
がわかる。これが問題となるコンタミネーションであ
り、パターン再生等の際にこの部分の剥離が困難なた
め、不良の原因となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来方
法による電子ビームの走査により試料の観察を行うと、
コンタミネーションの発生により、観察を行ったチップ
が不良となり歩留りが低下する。
法による電子ビームの走査により試料の観察を行うと、
コンタミネーションの発生により、観察を行ったチップ
が不良となり歩留りが低下する。
【０００７】本発明の目的は、ＳＥＭによる観察時にお
いて、コンタミネーションの発生を抑制することができ
る走査型電子顕微鏡及び電子ビームの走査方法を提供す
ることである。
いて、コンタミネーションの発生を抑制することができ
る走査型電子顕微鏡及び電子ビームの走査方法を提供す
ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の荷電粒子ビーム
走査方法は、荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元平
面内で空間的にランダムに照射する工程と、荷電粒子ビ
ームを前記試料表面の所定領域のほぼ全面に照射した
後、荷電粒子ビームの照射を停止する工程とを含む。
走査方法は、荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元平
面内で空間的にランダムに照射する工程と、荷電粒子ビ
ームを前記試料表面の所定領域のほぼ全面に照射した
後、荷電粒子ビームの照射を停止する工程とを含む。
【０００９】本発明の他の荷電粒子ビーム走査方法は、
荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元平面内で空間的
にランダムに照射する工程と、荷電粒子ビームが照射さ
れた二次元平面内の照射位置と、該照射位置における試
料表面から放出された二次電子に基づいて取得される画
像信号とを対応付けて記憶する工程と、前記照射位置と
前記画像信号とに基づいて二次元画像を形成する工程と
を含む。
荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元平面内で空間的
にランダムに照射する工程と、荷電粒子ビームが照射さ
れた二次元平面内の照射位置と、該照射位置における試
料表面から放出された二次電子に基づいて取得される画
像信号とを対応付けて記憶する工程と、前記照射位置と
前記画像信号とに基づいて二次元画像を形成する工程と
を含む。
【００１０】本発明の荷電粒子ビーム走査装置は、荷電
粒子ビームを発生するための荷電粒子源と、試料表面に
前記荷電粒子ビームを走査しながら照射するための走査
手段と、前記荷電粒子ビームの試料表面への照射を阻止
するための阻止手段と、前記走査手段または前記阻止手
段をランダムに制御する制御手段（６）とを含む。
粒子ビームを発生するための荷電粒子源と、試料表面に
前記荷電粒子ビームを走査しながら照射するための走査
手段と、前記荷電粒子ビームの試料表面への照射を阻止
するための阻止手段と、前記走査手段または前記阻止手
段をランダムに制御する制御手段（６）とを含む。
【００１１】さらに、前記荷電粒子ビームの照射により
発生した二次電子に基づいて画像信号を取得し、該二次
電子が発生した時の荷電粒子ビーム照射位置と該画像信
号とを対応付けて記憶するための画像形成手段とを含ん
でもよい。
発生した二次電子に基づいて画像信号を取得し、該二次
電子が発生した時の荷電粒子ビーム照射位置と該画像信
号とを対応付けて記憶するための画像形成手段とを含ん
でもよい。
【００１２】
【作用】電子ビームを空間的にランダムに照射すること
により、電子ビームが試料表面の特定の位置に長時間照
射されることを防止することができる。このため、試料
表面でのコンタミネーションの発生を抑制することがで
きる。
により、電子ビームが試料表面の特定の位置に長時間照
射されることを防止することができる。このため、試料
表面でのコンタミネーションの発生を抑制することがで
きる。
【００１３】電子ビームで、試料表面上を周期的に走査
しながら、時間的にランダムに電子ビームの試料表面へ
の照射を阻止すること、または走査自体をランダムにす
ることにより、電子ビームを空間的にランダムに照射す
ることができる。これにより、上記と同様の効果を得る
ことができる。
しながら、時間的にランダムに電子ビームの試料表面へ
の照射を阻止すること、または走査自体をランダムにす
ることにより、電子ビームを空間的にランダムに照射す
ることができる。これにより、上記と同様の効果を得る
ことができる。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を、ＳＥＭの電子ビーム走査
方法及び走査装置を例にとって以下に説明する。
方法及び走査装置を例にとって以下に説明する。
【００１５】図１（Ａ）は、本発明の実施例によるＳＥ
Ｍの主要部の概略を示す。電子銃１から放出された電子
ビームは、平行平板電極からなるブランキング電極７の
電極間、及びアパーチャ２を通過してレンズ３に到達す
る。レンズ３は、試料上に合焦するように電子ビームを
絞り込むとともに、Ｘ方向及びＹ方向に走査する。
Ｍの主要部の概略を示す。電子銃１から放出された電子
ビームは、平行平板電極からなるブランキング電極７の
電極間、及びアパーチャ２を通過してレンズ３に到達す
る。レンズ３は、試料上に合焦するように電子ビームを
絞り込むとともに、Ｘ方向及びＹ方向に走査する。
【００１６】電子銃１の引出し電圧と電流は、従来のコ
ールドエミッタを用いたＳＥＭと同様に８００Ｖ、３μ
Ａに設定する。アパーチャ２は、アルミ板に直径１００
μｍの穴を開けたものを用いる。
ールドエミッタを用いたＳＥＭと同様に８００Ｖ、３μ
Ａに設定する。アパーチャ２は、アルミ板に直径１００
μｍの穴を開けたものを用いる。
【００１７】レンズ３には、電子ビーム制御手段８によ
りＸ方向及びＹ方向走査用の電圧が印加されている。レ
ンズ３のＸ方向には、図３（Ａ）に示すように、最大値
が１５Ｖの鋸歯状の電圧が印加され、電子ビームはＸ方
向に振幅１００μｍで走査される。また、Ｙ方向には、
図３（Ｂ）に示すように最大値が１５Ｖで時間とともに
徐々に電圧を不連続に減少させる階段状の電圧が印加さ
れている。
りＸ方向及びＹ方向走査用の電圧が印加されている。レ
ンズ３のＸ方向には、図３（Ａ）に示すように、最大値
が１５Ｖの鋸歯状の電圧が印加され、電子ビームはＸ方
向に振幅１００μｍで走査される。また、Ｙ方向には、
図３（Ｂ）に示すように最大値が１５Ｖで時間とともに
徐々に電圧を不連続に減少させる階段状の電圧が印加さ
れている。
【００１８】ブランキング電極７には、ランダム電圧発
生手段６により、図２の上側の図に示すように−４０Ｖ
の電圧がランダムに与えられる。ブランキング電極７に
−４０Ｖの電圧が印加されている期間は、電子ビームの
進行方向が曲げられ、試料５に電子ビームが照射される
ことはない。ブランキング電極７に電圧が印加されてい
ない期間のみ電子ビームは試料表面上の当該時刻に対応
する走査位置に照射される。
生手段６により、図２の上側の図に示すように−４０Ｖ
の電圧がランダムに与えられる。ブランキング電極７に
−４０Ｖの電圧が印加されている期間は、電子ビームの
進行方向が曲げられ、試料５に電子ビームが照射される
ことはない。ブランキング電極７に電圧が印加されてい
ない期間のみ電子ビームは試料表面上の当該時刻に対応
する走査位置に照射される。
【００１９】すなわち、図２の下側の図に示すように、
プラスの期間のみ試料表面にランダムに断続的に電子ビ
ームが照射される。試料に照射された電子ビームにより
発生した二次電子の量に対応する画像信号が画像形成手
段９に与えられる。また、画像形成手段９には、電子ビ
ーム制御手段８からＸ方向及びＹ方向の電圧が与えられ
ている。
プラスの期間のみ試料表面にランダムに断続的に電子ビ
ームが照射される。試料に照射された電子ビームにより
発生した二次電子の量に対応する画像信号が画像形成手
段９に与えられる。また、画像形成手段９には、電子ビ
ーム制御手段８からＸ方向及びＹ方向の電圧が与えられ
ている。
【００２０】画像形成手段９は、画像信号が入力された
ときのＸ方向及びＹ方向の電圧からＸＹ座標を求める。
このようにして、ランダムに選択されたＸＹ座標上の点
における画像信号を得ることができる。画像形成手段９
は、ＸＹ座標と画像信号とを対応付けて記憶する。
ときのＸ方向及びＹ方向の電圧からＸＹ座標を求める。
このようにして、ランダムに選択されたＸＹ座標上の点
における画像信号を得ることができる。画像形成手段９
は、ＸＹ座標と画像信号とを対応付けて記憶する。
【００２１】図１（Ｂ）は、画像形成手段９に記憶され
たＸＹ座標及び画像信号に基づいて得られた像を示す。
電子ビームがランダムに照射された点１０のみの画像信
号が得られる。Ｙ方向の走査を６４回行って得られた画
像信号を重ね合わせることによって、試料５の画像を得
ることができる。なお、Ｙ方向の走査回数は６４回に限
らない。試料表面のほぼ全面の画像信号を得ることがで
きれば、それ以下であってもよい。
たＸＹ座標及び画像信号に基づいて得られた像を示す。
電子ビームがランダムに照射された点１０のみの画像信
号が得られる。Ｙ方向の走査を６４回行って得られた画
像信号を重ね合わせることによって、試料５の画像を得
ることができる。なお、Ｙ方向の走査回数は６４回に限
らない。試料表面のほぼ全面の画像信号を得ることがで
きれば、それ以下であってもよい。
【００２２】このように、ランダムに電子ビームを断続
させながらＸ方向及びＹ方向に周期的に走査することに
より、電子ビームが試料上の特定の場所に停止して照射
されることを防止できる。このため、コンタミネーショ
ンの発生を防止することができる。
させながらＸ方向及びＹ方向に周期的に走査することに
より、電子ビームが試料上の特定の場所に停止して照射
されることを防止できる。このため、コンタミネーショ
ンの発生を防止することができる。
【００２３】上記実施例では、電子ビームの照射を点状
にした場合について説明したが、ランダムに重ならない
ように線状にしてもよい。また、上記実施例では、Ｘ方
向及びＹ方向に周期的に走査し、電子ビームの断続期間
のみをランダムにする場合について説明したが、走査自
体をランダムにしてもよい。
にした場合について説明したが、ランダムに重ならない
ように線状にしてもよい。また、上記実施例では、Ｘ方
向及びＹ方向に周期的に走査し、電子ビームの断続期間
のみをランダムにする場合について説明したが、走査自
体をランダムにしてもよい。
【００２４】さらに、上記実施例では、平行平板電極に
よって加えられた電界により、電子ビームの進行方向を
曲げて試料表面への電子ビームの照射を阻止する場合に
ついて説明したが、電子ビームが試料表面に照射するこ
とを阻止できれば、その他の方法でもよい。例えば、磁
界によって進行方向を曲げてもよい。
よって加えられた電界により、電子ビームの進行方向を
曲げて試料表面への電子ビームの照射を阻止する場合に
ついて説明したが、電子ビームが試料表面に照射するこ
とを阻止できれば、その他の方法でもよい。例えば、磁
界によって進行方向を曲げてもよい。
【００２５】次に、上記実施例の応用例について説明す
る。図４は、イオンビームを半導体基板に照射し、不純
物をドープする場合の基板上のイオンビーム走査方法を
示す。
る。図４は、イオンビームを半導体基板に照射し、不純
物をドープする場合の基板上のイオンビーム走査方法を
示す。
【００２６】図４（Ａ）は、従来の方法を示す。従来
は、イオンビームを基板表面のＸ方向及びＹ方向に走査
しながらイオンを注入していた。図４（Ｂ）は、本発明
の実施例を応用した場合のイオンビームの走査方法を示
す。図１（Ａ）に示す電子ビーム制御手段８にイオンを
注入すべきＸＹ座標を記憶しておき、走査位置が当該Ｘ
Ｙ座標と一致した時のみランダム電圧発生手段６により
イオンビームを照射させる。それ以外の時は、ブランキ
ング電極７に電圧を印加しておき、イオンビームの方向
を曲げて試料に照射しないようにする。
は、イオンビームを基板表面のＸ方向及びＹ方向に走査
しながらイオンを注入していた。図４（Ｂ）は、本発明
の実施例を応用した場合のイオンビームの走査方法を示
す。図１（Ａ）に示す電子ビーム制御手段８にイオンを
注入すべきＸＹ座標を記憶しておき、走査位置が当該Ｘ
Ｙ座標と一致した時のみランダム電圧発生手段６により
イオンビームを照射させる。それ以外の時は、ブランキ
ング電極７に電圧を印加しておき、イオンビームの方向
を曲げて試料に照射しないようにする。
【００２７】このように、基板表面にイオンビームを選
択的に、かつランダムに照射することにより、不純物を
注入すべき領域にイオンビームを均一に照射することが
できる。これにより、不純物を二次元平面内で均一に注
入することができ、かつコンタミネーションの発生を抑
制することができる。
択的に、かつランダムに照射することにより、不純物を
注入すべき領域にイオンビームを均一に照射することが
できる。これにより、不純物を二次元平面内で均一に注
入することができ、かつコンタミネーションの発生を抑
制することができる。
【００２８】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウエハのＳＥＭによる観察時等にコンタミネーショ
ンの発生を抑制することができる。半導体ウエハの検査
工程における不良の発生を防止することができる。
導体ウエハのＳＥＭによる観察時等にコンタミネーショ
ンの発生を抑制することができる。半導体ウエハの検査
工程における不良の発生を防止することができる。
【図１】本発明の実施例によるＳＥＭの概略図、及びＳ
ＥＭによる像の平面図である。
ＥＭによる像の平面図である。
【図２】本発明の実施例によるＳＥＭのブランキング電
極の電圧及び電子ビームの照射期間の時間変化を示すグ
ラフ図である。
極の電圧及び電子ビームの照射期間の時間変化を示すグ
ラフ図である。
【図３】本発明の実施例によるＳＥＭのレンズに印加さ
れるＸ方向及びＹ方向の電圧の時間変化を示すグラフで
ある。
れるＸ方向及びＹ方向の電圧の時間変化を示すグラフで
ある。
【図４】本発明の実施例の応用例及び従来例による試料
表面の走査方法を説明するための試料の平面図である。
表面の走査方法を説明するための試料の平面図である。
【図５】従来例によるＳＥＭの概略図、及びＳＥＭによ
る像の平面図である。
る像の平面図である。
【図６】従来例によるＳＥＭで撮影した試料のＳＥＭ像
である。
である。
１、２１ 電子銃 ２、２２ アパーチャ ３、２３ レンズ ４、２４ 走査方向 ５、２５ 試料 ６ ランダム電圧発生手段 ７ ブランキング電極 ８ 電子ビーム制御手段 ９ 画像形成手段 １０ 電子ビームが照射された部分 ２６ コンタミネーション
Claims (4)
- 【請求項１】 荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元
平面内で空間的にランダムに照射する工程と、 荷電粒子ビームを前記試料表面の所定領域のほぼ全面に
照射した後、荷電粒子ビームの照射を停止する工程とを
含む荷電粒子ビーム走査方法。 - 【請求項２】 荷電粒子ビームを、試料表面に、二次元
平面内で空間的にランダムに照射する工程と、 荷電粒子ビームが照射された二次元平面内の照射位置
と、該照射位置における試料表面から放出された二次電
子に基づいて取得される画像信号とを対応付けて記憶す
る工程と、 前記照射位置と前記画像信号とに基づいて二次元画像を
形成する工程とを含む荷電粒子ビーム走査方法。 - 【請求項３】 荷電粒子ビームを発生するための荷電粒
子源（１）と、 試料表面に前記荷電粒子ビームを走査しながら照射する
ための走査手段（３、８）と、 前記荷電粒子ビームの試料表面への照射を阻止するため
の阻止手段（７）と、 前記走査手段または前記阻止手段をランダムに制御する
制御手段（６）とを含む荷電粒子ビーム走査装置。 - 【請求項４】 さらに、前記荷電粒子ビームの照射によ
り発生した二次電子に基づいて画像信号を取得し、該二
次電子が発生した時の荷電粒子ビーム照射位置と該画像
信号とを対応付けて記憶するための画像形成手段（９）
とを含む請求項３記載の荷電粒子ビーム走査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233953A JPH0785827A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 荷電粒子ビーム走査装置と荷電粒子ビーム走査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5233953A JPH0785827A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 荷電粒子ビーム走査装置と荷電粒子ビーム走査方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0785827A true JPH0785827A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16963217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5233953A Withdrawn JPH0785827A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 荷電粒子ビーム走査装置と荷電粒子ビーム走査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0785827A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008130428A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子顕微鏡 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP5233953A patent/JPH0785827A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008130428A (ja) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子顕微鏡 |
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