JPH10154478A - 試料汚染物除去装置 - Google Patents
試料汚染物除去装置Info
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- JPH10154478A JPH10154478A JP8313349A JP31334996A JPH10154478A JP H10154478 A JPH10154478 A JP H10154478A JP 8313349 A JP8313349 A JP 8313349A JP 31334996 A JP31334996 A JP 31334996A JP H10154478 A JPH10154478 A JP H10154478A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】走査型電子顕微鏡により試料を観察する際に試
料表面に付着する汚染物のみをすみやかに除去する試料
汚染物除去装置を提供する。 【解決手段】走査型電子顕微鏡において試料２の表面に
付着する汚染物を除去する手段と、汚染物を除去する際
の終点を検出する手段１２を持つ。
料表面に付着する汚染物のみをすみやかに除去する試料
汚染物除去装置を提供する。 【解決手段】走査型電子顕微鏡において試料２の表面に
付着する汚染物を除去する手段と、汚染物を除去する際
の終点を検出する手段１２を持つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査型電子顕微鏡に
おける汚染物除去装置に関する。
おける汚染物除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子顕微鏡を用いて観察を行う際、特に
高倍率で観察を行う場合には試料表面に汚染物が堆積す
ることが知られている。電子顕微鏡では、真空チャンバ
からの放出ガス，シールや摺動部，信号線等の各種部材
からの放出ガス，ポンプのオイルからの逆拡散などが避
けられない。これらのハイドロカーボン分子の吸着や、
もともと試料に付着していた有機物が汚染物の原因であ
り、これらが電子線を受けることにより、カーボンを含
む汚染膜を形成すると言われている。このように試料表
面に汚染物が付着した場合、最表面に観察されるのは汚
染物の表面であるため、真の表面の像をとらえることは
できない。特に、電子線を照射することにより汚染物が
付着し、観察する試料の寸法が変化することは重大な問
題となる。
高倍率で観察を行う場合には試料表面に汚染物が堆積す
ることが知られている。電子顕微鏡では、真空チャンバ
からの放出ガス，シールや摺動部，信号線等の各種部材
からの放出ガス，ポンプのオイルからの逆拡散などが避
けられない。これらのハイドロカーボン分子の吸着や、
もともと試料に付着していた有機物が汚染物の原因であ
り、これらが電子線を受けることにより、カーボンを含
む汚染膜を形成すると言われている。このように試料表
面に汚染物が付着した場合、最表面に観察されるのは汚
染物の表面であるため、真の表面の像をとらえることは
できない。特に、電子線を照射することにより汚染物が
付着し、観察する試料の寸法が変化することは重大な問
題となる。
【０００３】汚染物を除去する方法は、特開平1−10545
1号，特開平3−192645号公報がある。
1号，特開平3−192645号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平1−105451 号公
報の開示例は、微小酸素ガスを導入し、電子線と酸素分
子を衝突させることにより酸素ガスをイオン化させ、酸
素イオンにより試料に付着する汚染物を除去するもので
ある。この場合、供給した酸素を酸素イオンにして、イ
オンの衝突により汚染物を除去するが、イオンの衝突だ
けでは汚染物を完全に除去するのは困難である。特開平
3−194845 号公報の開示例は、前処理として、試料室内
に設けられたイオン照射装置で試料表面にイオンビーム
を照射して試料のクリーニングやエッチングをする。こ
の場合、試料をクリーニング，エッチングするのは前処
理としてであり、試料を観察している途中で試料に付着
する汚染物については考慮されていない。また、これら
の開示例の場合、汚染物除去がいつの時点で終了したの
か、すなわちどのタイミングで汚染物の除去操作をやめ
るかが考慮されていなかった。したがって、試料そのも
のがエッチングされ、ダメージを受ける可能性があっ
た。汚染物を除去する際に試料表面にダメージを与える
ことは、拡大観察が目的である電子顕微鏡にとっては致
命的な問題となる。したがって、試料の汚染度を検知
し、汚染層のみを速やかに取り除くことが必要となる。
報の開示例は、微小酸素ガスを導入し、電子線と酸素分
子を衝突させることにより酸素ガスをイオン化させ、酸
素イオンにより試料に付着する汚染物を除去するもので
ある。この場合、供給した酸素を酸素イオンにして、イ
オンの衝突により汚染物を除去するが、イオンの衝突だ
けでは汚染物を完全に除去するのは困難である。特開平
3−194845 号公報の開示例は、前処理として、試料室内
に設けられたイオン照射装置で試料表面にイオンビーム
を照射して試料のクリーニングやエッチングをする。こ
の場合、試料をクリーニング，エッチングするのは前処
理としてであり、試料を観察している途中で試料に付着
する汚染物については考慮されていない。また、これら
の開示例の場合、汚染物除去がいつの時点で終了したの
か、すなわちどのタイミングで汚染物の除去操作をやめ
るかが考慮されていなかった。したがって、試料そのも
のがエッチングされ、ダメージを受ける可能性があっ
た。汚染物を除去する際に試料表面にダメージを与える
ことは、拡大観察が目的である電子顕微鏡にとっては致
命的な問題となる。したがって、試料の汚染度を検知
し、汚染層のみを速やかに取り除くことが必要となる。
【０００５】本発明の目的は、電子顕微鏡における試料
観察の際に表面に付着する汚染層のみを確実に除去する
装置を提供することにある。
観察の際に表面に付着する汚染層のみを確実に除去する
装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、走査型電子
顕微鏡で試料表面に付着する汚染物に対してオゾン照
射，活性酸素照射をすることにより達成される。さら
に、汚染物を除去する際の終点を検出する手段を持つこ
とにより、ダメージの少ない汚染物除去を行うことが可
能となる。汚染物除去の終点を検出する手段は、例えば
質量分析計によるガス成分分析結果、二次電子強度，半
導体の配線線幅をパラメータとし、この変化から終点を
検出するという方法である。これにより、試料表面の汚
染物のみを確実に除去し、試料へのダメージを防ぎつ
つ、汚染のない真の表面を観察することが可能になる。
顕微鏡で試料表面に付着する汚染物に対してオゾン照
射，活性酸素照射をすることにより達成される。さら
に、汚染物を除去する際の終点を検出する手段を持つこ
とにより、ダメージの少ない汚染物除去を行うことが可
能となる。汚染物除去の終点を検出する手段は、例えば
質量分析計によるガス成分分析結果、二次電子強度，半
導体の配線線幅をパラメータとし、この変化から終点を
検出するという方法である。これにより、試料表面の汚
染物のみを確実に除去し、試料へのダメージを防ぎつ
つ、汚染のない真の表面を観察することが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例を示す。
図１で、１は電子銃、２は試料、３は二次電子検出器で
ある。また、６は試料表面の汚染物を除去するオゾンま
たは活性酸素照射装置、７はオゾン照射装置または活性
酸素照射装置にオゾンまたは活性酸素を供給する供給装
置である。電子銃１より発生した電子線は試料２に照射
され、それにより試料表面から発生した二次電子は二次
電子検出器３により検出される。二次電子検出器３によ
り検出された検出信号は増幅器４に送られ像の信号とな
りディスプレイ５に出力される。
図１で、１は電子銃、２は試料、３は二次電子検出器で
ある。また、６は試料表面の汚染物を除去するオゾンま
たは活性酸素照射装置、７はオゾン照射装置または活性
酸素照射装置にオゾンまたは活性酸素を供給する供給装
置である。電子銃１より発生した電子線は試料２に照射
され、それにより試料表面から発生した二次電子は二次
電子検出器３により検出される。二次電子検出器３によ
り検出された検出信号は増幅器４に送られ像の信号とな
りディスプレイ５に出力される。
【０００８】しかしこの際、電子線を照射することによ
り、雰囲気中のハイドロカーボン，試料表面に付着して
いた有機物などが、電子線からエネルギを受けカーボン
を含む汚染物となり試料表面に徐々に堆積する。堆積量
はごくわずかであるが、数万倍以上の高倍率観察の場合
には実際に見たい表面とは別のものを観察していること
になる。付着する汚染物はカーボンを主成分とする化合
物であるから、オゾンや活性酸素を汚染部分に照射する
ことにより、カーボンを一酸化炭素や二酸化炭素にし
て、除去することが可能である。
り、雰囲気中のハイドロカーボン，試料表面に付着して
いた有機物などが、電子線からエネルギを受けカーボン
を含む汚染物となり試料表面に徐々に堆積する。堆積量
はごくわずかであるが、数万倍以上の高倍率観察の場合
には実際に見たい表面とは別のものを観察していること
になる。付着する汚染物はカーボンを主成分とする化合
物であるから、オゾンや活性酸素を汚染部分に照射する
ことにより、カーボンを一酸化炭素や二酸化炭素にし
て、除去することが可能である。
【０００９】しかたがって、試料観察により試料表面が
汚染された場合に、供給装置７から供給されるオゾンま
たは活性酸素を照射装置６から照射することにより、汚
染のない試料表面を観察することができる。
汚染された場合に、供給装置７から供給されるオゾンま
たは活性酸素を照射装置６から照射することにより、汚
染のない試料表面を観察することができる。
【００１０】図２に本発明の他の実施例を示す。本実施
例において８はオゾンまたは活性酸素供給制御装置、９
は質量分析計、１０はガス分析器である。試料に付着し
た汚染物を、オゾンまたは活性酸素により除去する場
合、除去操作を施しすぎると、試料表面がダメージを受
ける。したがって、試料がダメージを受けることなく、
真の表面を観察するためには、汚染物のみが除去された
時点で除去操作を停止する必要がある。本実施例は、オ
ゾンまたは活性酸素照射により汚染物を除去する際に発
生するガス成分を質量分析計９によりモニタし、除去の
完了時点を検出する。表面に付着した汚染物をオゾンま
たは活性酸素で除去する場合、汚染物はガス化されるた
め、カーボン系のガスが発生する。したがって、カーボ
ン系のガス、例えば一酸化炭素や二酸化炭素を質量分析
計でモニタしておき、カーボン系のガス分圧の変化した
ところ、例えばモニタしているガス分圧が電子線照射前
と同じレベルに低下した時点、もしくはガス分圧が低下
しはじめた時点を除去操作の終点と判断し、オゾンまた
は活性酸素供給制御装置８に信号を発信し、除去操作を
停止する。ただし、本方法は試料が金属等の場合は有効
であるが、カーボン系の材料、例えば半導体におけるレ
ジスト材料等のような場合には、試料がオゾンまたは活
性酸素と反応してもカーボン系のガスが発生するため、
有効ではない。
例において８はオゾンまたは活性酸素供給制御装置、９
は質量分析計、１０はガス分析器である。試料に付着し
た汚染物を、オゾンまたは活性酸素により除去する場
合、除去操作を施しすぎると、試料表面がダメージを受
ける。したがって、試料がダメージを受けることなく、
真の表面を観察するためには、汚染物のみが除去された
時点で除去操作を停止する必要がある。本実施例は、オ
ゾンまたは活性酸素照射により汚染物を除去する際に発
生するガス成分を質量分析計９によりモニタし、除去の
完了時点を検出する。表面に付着した汚染物をオゾンま
たは活性酸素で除去する場合、汚染物はガス化されるた
め、カーボン系のガスが発生する。したがって、カーボ
ン系のガス、例えば一酸化炭素や二酸化炭素を質量分析
計でモニタしておき、カーボン系のガス分圧の変化した
ところ、例えばモニタしているガス分圧が電子線照射前
と同じレベルに低下した時点、もしくはガス分圧が低下
しはじめた時点を除去操作の終点と判断し、オゾンまた
は活性酸素供給制御装置８に信号を発信し、除去操作を
停止する。ただし、本方法は試料が金属等の場合は有効
であるが、カーボン系の材料、例えば半導体におけるレ
ジスト材料等のような場合には、試料がオゾンまたは活
性酸素と反応してもカーボン系のガスが発生するため、
有効ではない。
【００１１】図３に本発明の他の実施例を示す。本実施
例で、１２は汚染物を除去する際の汚染物除去終点検出
装置である。汚染物の堆積は電子線の照射により起こる
のであるから、照射直後は試料表面本来の二次電子を検
出している。しかし、試料表面にカーボン等の別の材料
が付着すると、発生する二次電子の強度は変化する。し
たがって、本実施例においてはまず二次電子検出器に検
出される値のうち電子線照射直後の値を初期値Ｉ0 とし
て終点検出装置１２内のメモリ１３に記憶する。電子線
走査により試料表面が汚染し二次電子の検出強度が変化
したら、オゾンまたは活性酸素を供給して除去操作を行
う。あるｔ時間除去操作を行った後、電子線照射を行
い、二次電子の検出を行う。この時の二次電子の値Ｉt
を、メモリ１３から呼び出した初期値Ｉ0 と、比較回路
１４により比較し、Ｉt が初期値Ｉ0 より弱い値であれ
ば再度除去操作を行う。Ｉt が初期値Ｉ0 と同じ値にな
るまでオゾンまたは活性酸素を供給し、汚染物の除去操
作を行う。このように、汚染物を除去する手段と汚染物
の除去が終了した終点を検出する手段を備えることによ
り、試料にダメージを与えず、かつ汚染物を残さない観
察が可能となる。
例で、１２は汚染物を除去する際の汚染物除去終点検出
装置である。汚染物の堆積は電子線の照射により起こる
のであるから、照射直後は試料表面本来の二次電子を検
出している。しかし、試料表面にカーボン等の別の材料
が付着すると、発生する二次電子の強度は変化する。し
たがって、本実施例においてはまず二次電子検出器に検
出される値のうち電子線照射直後の値を初期値Ｉ0 とし
て終点検出装置１２内のメモリ１３に記憶する。電子線
走査により試料表面が汚染し二次電子の検出強度が変化
したら、オゾンまたは活性酸素を供給して除去操作を行
う。あるｔ時間除去操作を行った後、電子線照射を行
い、二次電子の検出を行う。この時の二次電子の値Ｉt
を、メモリ１３から呼び出した初期値Ｉ0 と、比較回路
１４により比較し、Ｉt が初期値Ｉ0 より弱い値であれ
ば再度除去操作を行う。Ｉt が初期値Ｉ0 と同じ値にな
るまでオゾンまたは活性酸素を供給し、汚染物の除去操
作を行う。このように、汚染物を除去する手段と汚染物
の除去が終了した終点を検出する手段を備えることによ
り、試料にダメージを与えず、かつ汚染物を残さない観
察が可能となる。
【００１２】図４に本発明の他の実施例を示す。本実施
例で１５は、ディスプレイ５に出力された画像の任意の
部分の寸法を測定する測長器である。二次電子像は試料
表面の凹凸情報から画像を得ているので、表面に汚染物
質が堆積すれば凸部分の寸法は膨らむことに、凹部分の
寸法は減少することになる。汚染物の堆積は電子線の照
射時間が長くなるにつれて増加する。したがって、電子
線照射直後の寸法は試料表面本来の寸法を示している。
本実施例においては電子線照射直後に得られている画像
のうち、寸法を測定する代表的なものを少なくとも一つ
選び、寸法Ｗ0を測長し、初期値としてメモリ１３に記
憶する。電子線照射時間の増加により寸法が大きくなっ
てきたらオゾンまたは活性酸素供給装置６によりオゾン
または活性酸素を照射して汚染物除去操作を行う。ある
ｔ時間除去操作を行った後の代表寸法の値Ｗt を、メモ
リ１３から呼び出した初期値Ｗ0 と比較回路９により比
較する。Ｗt が初期値Ｗ0 と同じ値になるまでオゾンま
たは活性酸素を照射して、汚染物を除去する。
例で１５は、ディスプレイ５に出力された画像の任意の
部分の寸法を測定する測長器である。二次電子像は試料
表面の凹凸情報から画像を得ているので、表面に汚染物
質が堆積すれば凸部分の寸法は膨らむことに、凹部分の
寸法は減少することになる。汚染物の堆積は電子線の照
射時間が長くなるにつれて増加する。したがって、電子
線照射直後の寸法は試料表面本来の寸法を示している。
本実施例においては電子線照射直後に得られている画像
のうち、寸法を測定する代表的なものを少なくとも一つ
選び、寸法Ｗ0を測長し、初期値としてメモリ１３に記
憶する。電子線照射時間の増加により寸法が大きくなっ
てきたらオゾンまたは活性酸素供給装置６によりオゾン
または活性酸素を照射して汚染物除去操作を行う。ある
ｔ時間除去操作を行った後の代表寸法の値Ｗt を、メモ
リ１３から呼び出した初期値Ｗ0 と比較回路９により比
較する。Ｗt が初期値Ｗ0 と同じ値になるまでオゾンま
たは活性酸素を照射して、汚染物を除去する。
【００１３】なお、各実施形態では、オゾンまたは活性
酸素を供給することにより汚染物を除去する手段につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、
酸素を供給するとともにイオンビームや紫外線を照射す
る手段においても同様の効果が得られる。
酸素を供給することにより汚染物を除去する手段につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、
酸素を供給するとともにイオンビームや紫外線を照射す
る手段においても同様の効果が得られる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、電子顕微鏡において試
料を観察する際に、試料に対するダメージを防ぎつつ、
付着する汚染物を除去することができるため、汚染のな
い真の表面を観察することが可能となる。
料を観察する際に、試料に対するダメージを防ぎつつ、
付着する汚染物を除去することができるため、汚染のな
い真の表面を観察することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す説明図。
【図２】本発明の第二実施例を示す説明図。
【図３】汚染物除去による二次電子強度の変化を表す説
明図。
明図。
【図４】本発明の第三実施例を示す説明図。
１…電子銃、２…試料、３…二次電子検出器、４…増幅
器、５…ディスプレイ、６…オゾンまたは活性酸素照射
装置、７…オゾンまたは活性酸素供給装置。
器、５…ディスプレイ、６…オゾンまたは活性酸素照射
装置、７…オゾンまたは活性酸素供給装置。
Claims (4)
- 【請求項１】試料上に電子線を照射し、発生する二次電
子を検出することにより試料表面を観察する走査型電子
顕微鏡において、上記試料表面に付着する汚染物を除去
する手段として、オゾンまたは活性酸素を供給するシス
テムを備えたことを特徴とする試料汚染物除去装置。 - 【請求項２】上記汚染物除去の際の終点検出手段とし
て、上記汚染物を除去する際に発生するガス分圧を質量
分析計により検出し、ある特定のガス分圧の変化から除
去操作の終点を決定する請求項１に記載の試料汚染物除
去装置。 - 【請求項３】上記汚染物除去の際の終点検出手段とし
て、あらかじめ観察開始時の二次電子強度を記憶し、観
察開始時の二次電子強度と汚染物除去操作後の二次電子
強度を比較することにより終点を決定する請求項１に記
載の試料汚染物除去装置。 - 【請求項４】上記汚染物除去の際の終点検出手段とし
て、観察する像の中から寸法を測定する代表的なものを
少なくとも一つ選び、寸法を測定するとともにかつ寸法
を記憶し、観察開始時の寸法と汚染物除去操作後の寸法
を比較することにより終点を決定する請求項１に記載の
試料汚染物除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8313349A JPH10154478A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 試料汚染物除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8313349A JPH10154478A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 試料汚染物除去装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154478A true JPH10154478A (ja) | 1998-06-09 |
Family
ID=18040188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8313349A Pending JPH10154478A (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | 試料汚染物除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154478A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000022661A1 (en) * | 1998-10-14 | 2000-04-20 | The University Of Birmingham | Contaminant removal method |
| JP2007059176A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Hitachi High-Technologies Corp | 走査電子顕微鏡 |
| KR100729038B1 (ko) | 2005-12-28 | 2007-06-14 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 웨이퍼의 오염을 감지하는 셈장치 |
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