JPH10172495A - 環境制御型走査型電子顕微鏡 - Google Patents
環境制御型走査型電子顕微鏡Info
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- JPH10172495A JPH10172495A JP8328153A JP32815396A JPH10172495A JP H10172495 A JPH10172495 A JP H10172495A JP 8328153 A JP8328153 A JP 8328153A JP 32815396 A JP32815396 A JP 32815396A JP H10172495 A JPH10172495 A JP H10172495A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境制御型走査型電子顕微鏡において、１次
電子のガス分子による散乱を低減して２次電子信号のＳ
／Ｎを高めるとともに、試料の表面近傍からの２次電子
信号のみを安定的に検出すること。 【解決手段】 環境制御型走査型電子顕微鏡に、電子銃
７に印加する加速電圧Ｖa 、試料ホルダーの静電チャッ
ク部８に印加する負のバイアス電圧Ｖb 及び２次電子検
出器（ＥＳＤ）９の検出電極に印加する検出電圧Ｖe を
連動して制御するための電圧制御部２０を設けた。各々
の電圧値は、試料１０から２次電子を放出させるための
電圧とＶb が零のときの検出電圧とを設定すれば、自動
的に制御される。
電子のガス分子による散乱を低減して２次電子信号のＳ
／Ｎを高めるとともに、試料の表面近傍からの２次電子
信号のみを安定的に検出すること。 【解決手段】 環境制御型走査型電子顕微鏡に、電子銃
７に印加する加速電圧Ｖa 、試料ホルダーの静電チャッ
ク部８に印加する負のバイアス電圧Ｖb 及び２次電子検
出器（ＥＳＤ）９の検出電極に印加する検出電圧Ｖe を
連動して制御するための電圧制御部２０を設けた。各々
の電圧値は、試料１０から２次電子を放出させるための
電圧とＶb が零のときの検出電圧とを設定すれば、自動
的に制御される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境制御型の走査
型電子顕微鏡で行われる電圧制御に関する。
型電子顕微鏡で行われる電圧制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】走査型電子顕微鏡は、ミクロな形態観察
や成分分析を行う手段として広い分野で使用されてい
る。通常、走査型電子顕微鏡により試料を観察する場
合、電子光学系及び２次電子検出系が高真空を必要とす
るために試料を高真空中に置かなければならない。この
ことは、試料を乾燥した状態で観察することになる。
又、絶縁物は、電子線照射による帯電を防止するため
に、試料表面の金属コーティング等の導電処理が必要に
なる。つまり、試料を全く自然な状態では観察できない
のである。その様な中で最近特に、試料を乾燥させず
「より自然な状態」あるいは「水を含んだ状態」でミク
ロ観察したいという要求が高まっている。
や成分分析を行う手段として広い分野で使用されてい
る。通常、走査型電子顕微鏡により試料を観察する場
合、電子光学系及び２次電子検出系が高真空を必要とす
るために試料を高真空中に置かなければならない。この
ことは、試料を乾燥した状態で観察することになる。
又、絶縁物は、電子線照射による帯電を防止するため
に、試料表面の金属コーティング等の導電処理が必要に
なる。つまり、試料を全く自然な状態では観察できない
のである。その様な中で最近特に、試料を乾燥させず
「より自然な状態」あるいは「水を含んだ状態」でミク
ロ観察したいという要求が高まっている。
【０００３】環境制御型走査型電子顕微鏡（Environmen
tal Scanning Electron Microscope：以下、ＥＳＥＭと
称する）はこの要求を満たす観察装置である。ＥＳＥＭ
は、常温での飽和水蒸気圧である2700Paの低真空下でも
２次電子を検出できるガス増幅方式をとっている。この
ガス増幅方式は、最大2700Paのガス（通常は水蒸気）圧
力の下で、試料から発生した２次電子がガス分子と衝突
しガス分子をイオン化しながら電子数を増やしてゆく過
程を繰り返して多数の電子を生み出す方式である。増幅
された電子は、最終的に、数百Ｖの正電圧が印加された
２次電子検出器（以下、ＥＳＤという）の電極に捕捉さ
れ画像信号として出力される。
tal Scanning Electron Microscope：以下、ＥＳＥＭと
称する）はこの要求を満たす観察装置である。ＥＳＥＭ
は、常温での飽和水蒸気圧である2700Paの低真空下でも
２次電子を検出できるガス増幅方式をとっている。この
ガス増幅方式は、最大2700Paのガス（通常は水蒸気）圧
力の下で、試料から発生した２次電子がガス分子と衝突
しガス分子をイオン化しながら電子数を増やしてゆく過
程を繰り返して多数の電子を生み出す方式である。増幅
された電子は、最終的に、数百Ｖの正電圧が印加された
２次電子検出器（以下、ＥＳＤという）の電極に捕捉さ
れ画像信号として出力される。
【０００４】一方、イオン化されたガス分子（＋イオ
ン）は試料表面に達し、この＋イオンによって、１次電
子による試料の帯電（チャージアップ）が中和される。
従って、ＥＳＥＭでは帯電した電荷を逃がすための導電
処理は不要になる。従来、走査型電子顕微鏡でもＥＳＥ
Ｍでも、試料を保持する方法としては、試料ホルダーの
ネジやバネを用いて機械的に固定する方法が一般的であ
った。この機械的方法は、同時に試料を接地することが
できる。しかし、半導体ウェハのような大きな薄い試料
を保持する場合、機械的方法では塵埃や傷が生じやす
い。
ン）は試料表面に達し、この＋イオンによって、１次電
子による試料の帯電（チャージアップ）が中和される。
従って、ＥＳＥＭでは帯電した電荷を逃がすための導電
処理は不要になる。従来、走査型電子顕微鏡でもＥＳＥ
Ｍでも、試料を保持する方法としては、試料ホルダーの
ネジやバネを用いて機械的に固定する方法が一般的であ
った。この機械的方法は、同時に試料を接地することが
できる。しかし、半導体ウェハのような大きな薄い試料
を保持する場合、機械的方法では塵埃や傷が生じやす
い。
【０００５】先述したように、ＥＳＥＭでは試料を接地
する必要がないので、ＥＳＤ方式のＥＳＥＭでは、静電
気力を利用して試料を試料ホルダーに固定する「静電チ
ャック」方法が既に使用されている。試料ホルダーの静
電チャック部は、セラミック製であり、１枚の電極をも
つ単極型と２枚以上の双極型とがある。ＥＳＥＭの試料
ホルダーでは、試料表面の電位を中立にできる長所をも
つ双極型が多用されている。
する必要がないので、ＥＳＤ方式のＥＳＥＭでは、静電
気力を利用して試料を試料ホルダーに固定する「静電チ
ャック」方法が既に使用されている。試料ホルダーの静
電チャック部は、セラミック製であり、１枚の電極をも
つ単極型と２枚以上の双極型とがある。ＥＳＥＭの試料
ホルダーでは、試料表面の電位を中立にできる長所をも
つ双極型が多用されている。
【０００６】図３は、従来の双極型静電チャック部の縦
断面を示す図である。双極型静電チャック部８は、その
内部に複数の電極を有し、ペアとなる一方の電極８ａに
正、他方の電極８ｂに負の同電位の電圧を印加する。従
って、試料１０の接触面（下面）は、上記電極と逆の極
性で帯電し、試料１０は双極型静電チャック部に吸着す
る。試料表面のトータルの電位は零に保たれる。
断面を示す図である。双極型静電チャック部８は、その
内部に複数の電極を有し、ペアとなる一方の電極８ａに
正、他方の電極８ｂに負の同電位の電圧を印加する。従
って、試料１０の接触面（下面）は、上記電極と逆の極
性で帯電し、試料１０は双極型静電チャック部に吸着す
る。試料表面のトータルの電位は零に保たれる。
【０００７】ＥＳＥＭの使用目的には、例えば、ウェハ
上の回路パターンの線幅などを測定する測長、回路パタ
ーンの形状や異物や欠陥などの状態を観察する状態観
察、及びこれの化学成分を知るための元素分析がある。
測長及び表面観察のためには、試料の最表面からの２次
電子信号のみを得たいので、１次電子線が試料表面から
奥深く進入せず試料表面付近で停止するように、１次電
子線の加速電圧を１ kＶ程度以下と低く設定することが
必須となっている。他方、元素分析のためには、試料か
らＸ線を発生させるだけの充分なエネルギーを与えなけ
ればならず、１次電子線の加速電圧を10〜20 kＶ程度と
高く設定することが必須となる。又、状態観察でも、高
分解能を得るためには高い加速電圧を必要とすることも
ある。現在は、測長、状態観察及び元素分析を１台で行
うことができる機種が主流である。
上の回路パターンの線幅などを測定する測長、回路パタ
ーンの形状や異物や欠陥などの状態を観察する状態観
察、及びこれの化学成分を知るための元素分析がある。
測長及び表面観察のためには、試料の最表面からの２次
電子信号のみを得たいので、１次電子線が試料表面から
奥深く進入せず試料表面付近で停止するように、１次電
子線の加速電圧を１ kＶ程度以下と低く設定することが
必須となっている。他方、元素分析のためには、試料か
らＸ線を発生させるだけの充分なエネルギーを与えなけ
ればならず、１次電子線の加速電圧を10〜20 kＶ程度と
高く設定することが必須となる。又、状態観察でも、高
分解能を得るためには高い加速電圧を必要とすることも
ある。現在は、測長、状態観察及び元素分析を１台で行
うことができる機種が主流である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】最近のＬＳＩ、特にＤ
ＲＡＭは64Ｍから 256Ｍとメモリ容量が増加するに従
い、デバイスのデザインルールにおける微細化が進んで
いる。従って、測長用ＥＳＥＭに対する要求も厳しくな
り、回路パターンの表面状態やエッチング状態を観察で
き、さらにパターン線幅を正確に安定に計測できること
が要求される。
ＲＡＭは64Ｍから 256Ｍとメモリ容量が増加するに従
い、デバイスのデザインルールにおける微細化が進んで
いる。従って、測長用ＥＳＥＭに対する要求も厳しくな
り、回路パターンの表面状態やエッチング状態を観察で
き、さらにパターン線幅を正確に安定に計測できること
が要求される。
【０００９】ＥＳＥＭにて測長する場合に、電子銃に印
加する加速電圧は、１次電子がガスによる散乱を受けに
くくするために3kＶ以上の高電圧が必要となる。このよ
うにすると、１次電子のエネルギーが高くなり、試料表
面だけではなく試料内部からも２次電子が放出されるの
で、回路パターンの線幅及び表面状態を正確且つ安定に
計測できなくなってしまう。そこで、試料の最表面から
の２次電子のみが得られるように、１次電子のエネルギ
ーを低く押さえなければならず、加速電圧を１ kＶ以下
と低く設定しなければならない。ところが、ＥＳＤ方式
のＥＳＥＭでは、試料とＥＳＤとの間にはガスが存在し
ているために、低加速電圧では１次電子がガス分子によ
って散乱を受けやすくなり、その結果、２次電子信号の
Ｓ／Ｎの劣化を起こす。１次電子の散乱の度合い（散乱
断面積）は、ガスの種類にもよるが、一般に加速電圧が
10 kＶ以下になると、加速電圧が低くなるほど急激に増
加する。
加する加速電圧は、１次電子がガスによる散乱を受けに
くくするために3kＶ以上の高電圧が必要となる。このよ
うにすると、１次電子のエネルギーが高くなり、試料表
面だけではなく試料内部からも２次電子が放出されるの
で、回路パターンの線幅及び表面状態を正確且つ安定に
計測できなくなってしまう。そこで、試料の最表面から
の２次電子のみが得られるように、１次電子のエネルギ
ーを低く押さえなければならず、加速電圧を１ kＶ以下
と低く設定しなければならない。ところが、ＥＳＤ方式
のＥＳＥＭでは、試料とＥＳＤとの間にはガスが存在し
ているために、低加速電圧では１次電子がガス分子によ
って散乱を受けやすくなり、その結果、２次電子信号の
Ｓ／Ｎの劣化を起こす。１次電子の散乱の度合い（散乱
断面積）は、ガスの種類にもよるが、一般に加速電圧が
10 kＶ以下になると、加速電圧が低くなるほど急激に増
加する。
【００１０】本発明は、１次電子のガス分子による散乱
を低減し、２次電子信号のＳ／Ｎを高めるとともに、試
料表面の測定対象物を正確且つ安定に計測できるＥＳＥ
Ｍを提供することを目的とする。
を低減し、２次電子信号のＳ／Ｎを高めるとともに、試
料表面の測定対象物を正確且つ安定に計測できるＥＳＥ
Ｍを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、環境制御型走査型電子顕微鏡に、電子銃に印加
する加速電圧Ｖa 、試料ホルダーの静電チャック部に印
加する負のバイアス電圧Ｖb 及び２次電子検出器（ＥＳ
Ｄ）の検出電極に印加する検出電圧Ｖe を制御するため
の電圧制御部を設けたものである。
発明は、環境制御型走査型電子顕微鏡に、電子銃に印加
する加速電圧Ｖa 、試料ホルダーの静電チャック部に印
加する負のバイアス電圧Ｖb 及び２次電子検出器（ＥＳ
Ｄ）の検出電極に印加する検出電圧Ｖe を制御するため
の電圧制御部を設けたものである。
【００１２】請求項２に係る発明は、上記の電圧制御部
が、試料から２次電子を放出させるための設定加速電圧
をＶa0としたときにＶa0＝Ｖa ＋Ｖb を満たすようにＶ
a とＶb を出力し、さらにＶb の値に応じて修正された
Ｖe を出力するものである。請求項３に係る発明は、上
記の電圧制御部が、請求項２のＶa として 3〜10 kＶの
任意の電圧値を出力するものである。
が、試料から２次電子を放出させるための設定加速電圧
をＶa0としたときにＶa0＝Ｖa ＋Ｖb を満たすようにＶ
a とＶb を出力し、さらにＶb の値に応じて修正された
Ｖe を出力するものである。請求項３に係る発明は、上
記の電圧制御部が、請求項２のＶa として 3〜10 kＶの
任意の電圧値を出力するものである。
【００１３】請求項４に係る発明は、上記の試料ホルダ
ーの静電チャック部を、その内蔵する電極に負のバイア
ス電圧Ｖb を印加できる構造としたものである。
ーの静電チャック部を、その内蔵する電極に負のバイア
ス電圧Ｖb を印加できる構造としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態に係る
ＥＳＥＭの印加電圧制御ブロック図である。その概要
は、観察条件及び試料に応じた加速電圧Ｖa0が電圧制御
部に入力されると、電圧制御部内の演算回路により、１
次電子線を発生させるための電子銃高圧制御系、静電チ
ャック部にマイナスのバイアス電圧をかけるための静電
チャック制御系及びガス増幅と２次電子検出を行うＥＳ
Ｄ電極制御系の３系統が自動的に制御されるというもの
である。つまり、電子銃、静電チャック部及び検出電極
の各ユニットは、それぞれ最適値になるように制御され
る。
ＥＳＥＭの印加電圧制御ブロック図である。その概要
は、観察条件及び試料に応じた加速電圧Ｖa0が電圧制御
部に入力されると、電圧制御部内の演算回路により、１
次電子線を発生させるための電子銃高圧制御系、静電チ
ャック部にマイナスのバイアス電圧をかけるための静電
チャック制御系及びガス増幅と２次電子検出を行うＥＳ
Ｄ電極制御系の３系統が自動的に制御されるというもの
である。つまり、電子銃、静電チャック部及び検出電極
の各ユニットは、それぞれ最適値になるように制御され
る。
【００１５】以下、図１の制御ブロック図を参照して詳
細に説明する。先ず、オペレーターによって設定された
加速電圧Ｖa0が10 kＶ以上の場合は、各ユニットは従来
通り独立に制御される。設定された加速電圧Ｖa0が 10k
Ｖ以下の場合は、本発明による制御が自動的に開始され
る。設定加速電圧Ｖa0の値は、加速電圧設定器１から電
圧制御部２０の演算回路２に入力され、メモリ３内の値
と比較演算され、３つの信号に分れて出力される。
細に説明する。先ず、オペレーターによって設定された
加速電圧Ｖa0が10 kＶ以上の場合は、各ユニットは従来
通り独立に制御される。設定された加速電圧Ｖa0が 10k
Ｖ以下の場合は、本発明による制御が自動的に開始され
る。設定加速電圧Ｖa0の値は、加速電圧設定器１から電
圧制御部２０の演算回路２に入力され、メモリ３内の値
と比較演算され、３つの信号に分れて出力される。
【００１６】第１の信号は加速電圧制御部４に入力さ
れ、電子銃高圧Ｖa を出力して、電子銃７に印加され
る。第２の信号は静電チャック電圧制御部５に入力さ
れ、静電チャックバイアス電圧Ｖb を出力して、静電チ
ャック部８に印加される。第３の信号はＥＳＤ電圧制御
部６に入力され、ＥＳＤ電圧Ｖe を出力して、ＥＳＤ９
の検出電極に印加される。電子銃高圧Ｖa と静電チャッ
クバイアス電圧Ｖb は、Ｖa0＝Ｖa ＋Ｖb を満たすよう
に電圧制御部２０の演算回路２によって決定される。Ｖ
b は、負の直流電圧であるから、１次電子が試料表面に
到達するまでは電子銃高圧Ｖa が維持されるが、試料上
に１次電子が着地する寸前に静電チャック部８の負電場
によって１次電子の速度は減速される。すなわち、静電
チャックバイアス電圧Ｖb に相当する分だけ１次電子の
エネルギーは減少する。従って、設定加速電圧Ｖa0によ
り加速された１次電子によって試料から２次電子を放出
させたのと同じ結果になる。これにより、１次電子の散
乱が低減されるとともに、試料の最表面からの２次電子
のみを検出することが可能となる。
れ、電子銃高圧Ｖa を出力して、電子銃７に印加され
る。第２の信号は静電チャック電圧制御部５に入力さ
れ、静電チャックバイアス電圧Ｖb を出力して、静電チ
ャック部８に印加される。第３の信号はＥＳＤ電圧制御
部６に入力され、ＥＳＤ電圧Ｖe を出力して、ＥＳＤ９
の検出電極に印加される。電子銃高圧Ｖa と静電チャッ
クバイアス電圧Ｖb は、Ｖa0＝Ｖa ＋Ｖb を満たすよう
に電圧制御部２０の演算回路２によって決定される。Ｖ
b は、負の直流電圧であるから、１次電子が試料表面に
到達するまでは電子銃高圧Ｖa が維持されるが、試料上
に１次電子が着地する寸前に静電チャック部８の負電場
によって１次電子の速度は減速される。すなわち、静電
チャックバイアス電圧Ｖb に相当する分だけ１次電子の
エネルギーは減少する。従って、設定加速電圧Ｖa0によ
り加速された１次電子によって試料から２次電子を放出
させたのと同じ結果になる。これにより、１次電子の散
乱が低減されるとともに、試料の最表面からの２次電子
のみを検出することが可能となる。
【００１７】電子銃高圧Ｖa の値は、3 〜 10kＶの範囲
が特に望ましい。Ｖa が3kＶ以下では、先述のように１
次電子の散乱が増大し、さらに、レンズ収差の影響が大
きくなって正確な測長が期待できなくなる恐れがあるか
らである。Ｖa が 10kＶ以上では、１次電子の散乱断面
積の低下率は小さくなるのに、負の静電チャックバイア
ス電圧Ｖb はＶa に比例して大きくしなければならず、
放電等の問題が生じ易くなるからである。
が特に望ましい。Ｖa が3kＶ以下では、先述のように１
次電子の散乱が増大し、さらに、レンズ収差の影響が大
きくなって正確な測長が期待できなくなる恐れがあるか
らである。Ｖa が 10kＶ以上では、１次電子の散乱断面
積の低下率は小さくなるのに、負の静電チャックバイア
ス電圧Ｖb はＶa に比例して大きくしなければならず、
放電等の問題が生じ易くなるからである。
【００１８】ここで、試料ホルダーの静電チャック部８
の構造について説明する。図２は、本実施形態に係る静
電チャック部の縦断面を示す図であり、図３の従来例と
異なる点は、試料を吸着するための直流電圧に加えて静
電チャックバイアス電圧Ｖbを印加する点である。直流
電圧は直流電源８ｃから、Ｖb は静電チャック電圧制御
部５のバイアス電源８ｄから、電極８ａ、８ｂに印加さ
れる。すなわち、Ｖbを直流電圧に重畳したことになる
ので、静電チャック部８の電位は、電極の存在する場所
により異なるものの、全体としては負となる。従って、
負の電場によって１次電子の速度を減速させることがで
きる。
の構造について説明する。図２は、本実施形態に係る静
電チャック部の縦断面を示す図であり、図３の従来例と
異なる点は、試料を吸着するための直流電圧に加えて静
電チャックバイアス電圧Ｖbを印加する点である。直流
電圧は直流電源８ｃから、Ｖb は静電チャック電圧制御
部５のバイアス電源８ｄから、電極８ａ、８ｂに印加さ
れる。すなわち、Ｖbを直流電圧に重畳したことになる
ので、静電チャック部８の電位は、電極の存在する場所
により異なるものの、全体としては負となる。従って、
負の電場によって１次電子の速度を減速させることがで
きる。
【００１９】次に、ＥＳＤ電圧Ｖe が、静電チャックバ
イアス電圧Ｖb 、試料室１１内のガス圧ｐ及び試料１０
とＥＳＤ９の間の距離ｄから決定される手順を説明す
る。試料１０とＥＳＤ９の間の距離ｄは作動距離とも称
する。従来は、ＥＳＤ電圧は、ガス圧ｐと作動距離ｄと
を考慮して決定されていた。本実施形態では、ガス圧ｐ
と作動距離ｄのデータが環境設定器６ａからＥＳＤ電圧
制御部６へ送られるとともに、静電チャックバイアス電
圧Ｖb のデータも演算回路２からＥＳＤ電圧制御部６へ
送られる。そして、ガス圧ｐと作動距離ｄのデータに静
電チャックバイアス電圧Ｖb のデータを加味して印加す
べきＥＳＤ電圧Ｖe を決定する。
イアス電圧Ｖb 、試料室１１内のガス圧ｐ及び試料１０
とＥＳＤ９の間の距離ｄから決定される手順を説明す
る。試料１０とＥＳＤ９の間の距離ｄは作動距離とも称
する。従来は、ＥＳＤ電圧は、ガス圧ｐと作動距離ｄと
を考慮して決定されていた。本実施形態では、ガス圧ｐ
と作動距離ｄのデータが環境設定器６ａからＥＳＤ電圧
制御部６へ送られるとともに、静電チャックバイアス電
圧Ｖb のデータも演算回路２からＥＳＤ電圧制御部６へ
送られる。そして、ガス圧ｐと作動距離ｄのデータに静
電チャックバイアス電圧Ｖb のデータを加味して印加す
べきＥＳＤ電圧Ｖe を決定する。
【００２０】ガス圧ｐと作動距離ｄとを考慮して決定さ
れた最適値（例えば0.4kＶ）に対し、静電チャックバイ
アス電圧Ｖb の加算後も、試料１０とＥＳＤ９の電極と
の間の電位差が上記最適値の10％以内になるように修正
される。その修正されたＥＳＤ電圧Ｖe が電圧制御部２
０から出力される。この場合、ＥＳＤ電極には最大で−
10 kＶの高電圧が印加されるので、放電等の悪影響を避
けるために、鏡筒とＥＳＤ電極との間に直径 100mm程度
の絶縁円板（図示せず）を取り付けてある。これによ
り、最適な条件下で観察や測長が可能となる。
れた最適値（例えば0.4kＶ）に対し、静電チャックバイ
アス電圧Ｖb の加算後も、試料１０とＥＳＤ９の電極と
の間の電位差が上記最適値の10％以内になるように修正
される。その修正されたＥＳＤ電圧Ｖe が電圧制御部２
０から出力される。この場合、ＥＳＤ電極には最大で−
10 kＶの高電圧が印加されるので、放電等の悪影響を避
けるために、鏡筒とＥＳＤ電極との間に直径 100mm程度
の絶縁円板（図示せず）を取り付けてある。これによ
り、最適な条件下で観察や測長が可能となる。
【００２１】実際に、シリコンウェハ上の回路パターン
の測長の場合、例えば 200Paの水蒸気中、作動距離ｄ＝
2mm の環境では、ＥＳＤ電極の試料１０に対する電位差
は＋0.4kＶが最適値である。Ｖa0を1.5kＶに設定する
と、Ｖa とＶb はそれぞれ5kＶと−3.5kＶとなる。さら
に、Ｖe は、Ｖb ＝−3.5kＶに応じた修正が加えられて
−3.1kＶとなる。試料から放出された２次電子は、ガス
増幅によって電子数を増し、ＥＳＤによって検出され
る。検出された２次電子は、画像処理装置１２によって
画像信号となりＣＲＴモニター１３上に表示される。こ
のような条件下で回路パターンを観察すると、２次電子
信号のＳ／Ｎが向上して高コントラストの画像が得られ
ただけではなく、回路パターンの表面層のみからの画像
が得られたので正確な測長が可能となった。
の測長の場合、例えば 200Paの水蒸気中、作動距離ｄ＝
2mm の環境では、ＥＳＤ電極の試料１０に対する電位差
は＋0.4kＶが最適値である。Ｖa0を1.5kＶに設定する
と、Ｖa とＶb はそれぞれ5kＶと−3.5kＶとなる。さら
に、Ｖe は、Ｖb ＝−3.5kＶに応じた修正が加えられて
−3.1kＶとなる。試料から放出された２次電子は、ガス
増幅によって電子数を増し、ＥＳＤによって検出され
る。検出された２次電子は、画像処理装置１２によって
画像信号となりＣＲＴモニター１３上に表示される。こ
のような条件下で回路パターンを観察すると、２次電子
信号のＳ／Ｎが向上して高コントラストの画像が得られ
ただけではなく、回路パターンの表面層のみからの画像
が得られたので正確な測長が可能となった。
【００２２】
【発明の効果】本発明のＥＳＥＭには、１次電子線を発
生させるための電子銃高圧、静電チャック部に印加する
負のバイアス電圧及びガス増幅と２次電子検出をするた
めのＥＳＤ電圧の３系統の電圧制御を自動的に行うため
に、電圧制御部を設けた。これにより、１次電子のガス
分子による散乱が低減され、２次電子信号のＳ／Ｎが向
上して高画質の顕微鏡像が得られ、さらに、試料の表面
層のみからの情報が得られる。従って、例えば、シリコ
ンウェハ上の回路パターンを正確に安定して測長するこ
とができる。
生させるための電子銃高圧、静電チャック部に印加する
負のバイアス電圧及びガス増幅と２次電子検出をするた
めのＥＳＤ電圧の３系統の電圧制御を自動的に行うため
に、電圧制御部を設けた。これにより、１次電子のガス
分子による散乱が低減され、２次電子信号のＳ／Ｎが向
上して高画質の顕微鏡像が得られ、さらに、試料の表面
層のみからの情報が得られる。従って、例えば、シリコ
ンウェハ上の回路パターンを正確に安定して測長するこ
とができる。
【００２３】又、本発明のＥＳＥＭにて使用される試料
ホルダーの静電チャック部に、負のバイアス電圧を印加
できるようにしたが、これは、従来の静電チャック部に
電気回路を付加しただけの構造であり、従来のものを容
易に改造して使うことができる。
ホルダーの静電チャック部に、負のバイアス電圧を印加
できるようにしたが、これは、従来の静電チャック部に
電気回路を付加しただけの構造であり、従来のものを容
易に改造して使うことができる。
【図１】本発明の実施形態に係るＥＳＥＭの印加電圧制
御ブロック図である。
御ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る試料ホルダーの静電チ
ャック部の縦断面図である。
ャック部の縦断面図である。
【図３】従来の双極型静電チャック部の縦断面図であ
る。
る。
１・・・・・・・加速電圧設定器 ２・・・・・・・演算回路 ３・・・・・・・メモリ ４・・・・・・・加速電圧制御部 ５・・・・・・・静電チャック電圧制御部 ６・・・・・・・ＥＳＤ電圧制御部 ７・・・・・・・電子銃 ８・・・・・・・静電チャック部 ９・・・・・・・ＥＳＤ １０・・・・・・試料 １１・・・・・・試料室 １２・・・・・・画像処理装置 １３・・・・・・ＣＲＴモニター ２０・・・・・・電圧制御部
Claims (4)
- 【請求項１】 １次電子線を発生させる電子銃を収納す
る電子銃室と、低真空のガス雰囲気中に、試料を保持す
る試料ホルダー及び２次電子を検出する２次電子検出器
を収納する試料室と、を備えた環境制御型走査型電子顕
微鏡において、 前記電子銃に印加する加速電圧Ｖa 、前記試料ホルダー
の静電チャック部に印加する負のバイアス電圧Ｖb 及び
前記２次電子検出器の検出電極に印加する検出電圧Ｖe
を連動して制御するための電圧制御部を設けたことを特
徴とする環境制御型走査型電子顕微鏡。 - 【請求項２】 請求項１記載の環境制御型走査型電子顕
微鏡において、 前記電圧制御部は、前記試料から２次電子を放出させる
ための設定加速電圧をＶa0としたときに、Ｖa0＝Ｖa ＋
Ｖb を満たすようにＶa とＶb を出力し、前記Ｖb の値
に応じて修正された前記Ｖe を出力することを特徴とす
る環境制御型走査型電子顕微鏡。 - 【請求項３】 請求項２記載の環境制御型走査型電子顕
微鏡において、 前記電圧制御部は、前記Ｖa として 3〜10 kＶを出力す
ることを特徴とする環境制御型走査型電子顕微鏡。 - 【請求項４】 請求項１記載の環境制御型走査型電子顕
微鏡において、 前記試料ホルダーの静電チャック部は、静電力によって
試料を吸着させるための電極に前記負のバイアス電圧Ｖ
b を印加可能な構造としたことを特徴とする環境制御型
走査型電子顕微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8328153A JPH10172495A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 環境制御型走査型電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8328153A JPH10172495A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 環境制御型走査型電子顕微鏡 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10172495A true JPH10172495A (ja) | 1998-06-26 |
Family
ID=18207084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8328153A Pending JPH10172495A (ja) | 1996-12-09 | 1996-12-09 | 環境制御型走査型電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10172495A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008177339A (ja) * | 2007-01-18 | 2008-07-31 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 静電チャック |
| JP2022514078A (ja) * | 2018-12-20 | 2022-02-09 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | オブジェクトテーブル |
-
1996
- 1996-12-09 JP JP8328153A patent/JPH10172495A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008177339A (ja) * | 2007-01-18 | 2008-07-31 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 静電チャック |
| JP2022514078A (ja) * | 2018-12-20 | 2022-02-09 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | オブジェクトテーブル |
| TWI846003B (zh) * | 2018-12-20 | 2024-06-21 | 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 | 物件台及相關裝置 |
| US12028000B2 (en) | 2018-12-20 | 2024-07-02 | Asml Netherlands B.V. | Object table comprising an electrostatic clamp |
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