JPH11111210A - 走査電子顕微鏡 - Google Patents

走査電子顕微鏡

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JPH11111210A
JPH11111210A JP9271294A JP27129497A JPH11111210A JP H11111210 A JPH11111210 A JP H11111210A JP 9271294 A JP9271294 A JP 9271294A JP 27129497 A JP27129497 A JP 27129497A JP H11111210 A JPH11111210 A JP H11111210A
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JP
Japan
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sample
scanning
electron beam
voltage
electron microscope
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JP9271294A
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English (en)
Inventor
Nobuaki Tamura
伸昭 田村
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Jeol Ltd
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Jeol Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料表面の絶縁性部分と導電性部分とを明確
に区別して観察することができる走査電子顕微鏡を実現
する。 【解決手段】 試料5の基板12には、発振器11から
周期的に変化する電圧が印加される。試料5の基板12
に周期的に変化する電圧を印加しても、試料5の表面が
絶縁物の場合には、その絶縁物から発生する2次電子の
強度はほとんど変化しない。一方、試料表面が導電性で
あると、試料表面がプラスの電位の期間は、その試料表
面からの2次電子の発生は抑えられ、2次電子の信号量
は減少する。逆に、試料表面がマイナスの電位の期間
は、2次電子の発生は増強され、信号量は増加する。こ
の結果、試料5に印加する電圧を水平走査信号に同期さ
せて変調し、試料の各位置において同一位相で同じ電圧
が印加されるように同期させると、試料表面の導電性物
質の部分は、像の輝度の変化が縦縞として現れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料表面の絶縁性
物質の有無を検査するに好適な走査電子顕微鏡に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体等の上に酸化物等の絶縁物
が付いた試料を観察するために走査電子顕微鏡が用いら
れている。走査電子顕微鏡では、電子銃から発生し加速
された電子ビームをコンデンサレンズと対物レンズで試
料上に集束し、更に電子ビームを2次元的に走査するよ
うにしている。
【0003】そして、試料への電子ビームの照射によっ
て発生した、例えば2次電子を検出し、検出信号を電子
ビームの走査に同期した陰極線管に供給して試料の電子
ビームの走査領域の2次電子像を得るようにしている。
【0004】このような走査電子顕微鏡で、半導体等の
試料表面に酸化物等の絶縁物が付いた試料を観察する
際、電子銃の加速電圧を試料のチャージアップが発生し
にくい1kV付近の低加速電圧としたり、2次電子の発
生効率が1に近付き、入射電子のチャージアップとバラ
ンスするよう試料を傾斜させて観察している。
【0005】一方、試料の表面状態、すなわち、表面酸
化物(酸化シリコン及びレジスト)等がエッチング処理
等によって取り除かれているかどうかを走査電子顕微鏡
像によって検査したいという要求がある。特に、最近で
は、半導体試料上に形成されたコンタクトホールから酸
化物が完全に取り除かれているかどうかの検査に走査電
子顕微鏡が用いられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記要求に対して、従
来は試料の特定部位がチャージアップするかどうかで酸
化物等が取り除かれているかどうか観察していた。ま
た、より詳細に検査・観察するために、試料室の真空度
を上げ、試料から発生する2次電子のうちのオージェ電
子を検出し、オージェ電子のエネルギーにより、酸素が
検出されているかどうかで酸化物の有無を調べていた。
【0007】このように従来においては、試料表面が絶
縁物か導電性物質であるかは、オージェ電子を用いた方
式を除いては、絶縁性物質におけるチャージアップの不
確かな情報で判断するしか方法がなかった。すなわち、
観察像上で、チャージアップの発生している領域は、例
えば、輝度が高くなるが、輝度が高い領域が本当に絶縁
物領域かどうかは、熟練者でなければ明確に判断するこ
とができない場合が多い。
【0008】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、試料表面の絶縁性部分と導電性部
分とを明確に区別して観察することができる走査電子顕
微鏡を実現するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明に基づく走査
電子顕微鏡は、電子ビームを細く絞って試料上に照射す
ると共に、試料上で電子ビームを2次元的に走査し、試
料への荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検
出し、検出信号に基づいて試料の走査像を表示するよう
にした走査電子顕微鏡において、電子ビームの試料上の
走査に同期して試料に周期的に変化する電圧を印加する
ようにしたことを特徴としている。
【0010】第1の発明では、電子ビームの試料上の走
査に同期して試料に周期的に変化する電圧を印加して、
試料表面の導電性領域の像に特有の模様が生じるように
し、試料表面の導電性領域と絶縁性領域との区別を明確
にする。
【0011】第2の発明では、第1の発明において、試
料に印加する周期的に変化する電圧を、電子ビームの水
平方向の走査信号に同期させる。第3の発明では、第1
の発明において、試料に印加する周期的に変化する電圧
を、電子ビームの垂直方向の走査信号に同期させる。
【0012】第4の発明では、第1の発明において、試
料に印加する周期的に変化する電圧を、電子ビームの水
平方向と垂直方向の走査信号に同期させる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に基づく走
査電子顕微鏡の一例を示している。図中1は電子銃であ
り、電子銃1から発生した電子ビーム2は、コンデンサ
レンズ3、対物レンズ4によって試料5上に細く集束さ
れる。また、試料5に照射される電子ビーム2は、走査
コイル6によって2次元的に走査される。走査コイル6
には走査信号発生器7から走査信号が供給される。
【0014】試料5への電子ビーム2の照射によって発
生した2次電子は、2次電子検出器8によって検出され
る。検出器8の検出信号は、増幅器9によって増幅され
た後、陰極線管10に供給される。
【0015】試料5には、発振器11から電圧が印加さ
れるように構成されているが、発振器11からの電圧は
走査信号発生器7からの走査信号によって変調されてい
る。図2に試料5部分の拡大図を示すが、試料5には半
導体基板(シリコンウエハ)12上に絶縁性の酸化物の
層13が形成されている。また、半導体基板12上の一
部には、エッチングによっても取り除けなかった酸化物
の残り14が存在している。このような構成の動作を次
に説明する。
【0016】電子銃1から発生し加速された電子ビーム
2は、コンデンサレンズ3、対物レンズ4によって試料
5に細く集束されると共に、走査コイル6により走査さ
れ、その結果、試料上の電子ビームの所定領域は細く絞
られた電子ビームによって走査される。
【0017】この電子ビームの走査にともなって発生し
た2次電子は、2次電子検出器8によって検出される。
検出された信号は、走査信号発生器7からの走査信号に
同期した陰極線管10に輝度変調信号として供給される
ことから、陰極線管10には、試料5の走査2次電子像
が表示される。
【0018】さて、上記した像の取得に際して、試料5
の基板12には、発振器11から周期的に変化する電圧
が印加されている。この周期的電圧の印加は、図3に示
すように、例えば、走査信号発生器7からの走査信号の
水平走査信号に同期して行われる。図3において、
(a)は水平走査信号、(b)は発振器11からの電圧
信号である。
【0019】ここで、試料5の基板12に周期的に変化
する電圧を印加しても、試料5の表面が酸化シリコン等
の絶縁物13の領域では、その絶縁物13から発生する
2次電子の強度はほとんど変化しない。
【0020】一方、試料表面が導電性で、その電位が変
化していると、試料表面がプラスの電位の期間は、その
試料表面からの2次電子の発生は抑えられ、2次電子の
信号量は減少する。逆に、試料表面がマイナスの電位の
期間は、その試料表面からの2次電子の発生は増強さ
れ、2次電子の信号量は増加する。
【0021】この結果、試料5に印加する電圧を水平走
査信号に同期させて変調し、試料の各位置において同一
位相で同じ電圧が印加されるように同期させると、試料
表面の導電性物質の部分は、像の輝度の変化が縦縞とし
て現れる。
【0022】すなわち、試料走査領域のX方向(水平方
向)の特定位置では、常に電子ビームの走査によってそ
の位置に電子ビームが照射される時にはプラスの電圧が
印加され、また、別のX方向の特定位置では、常に電子
ビームの走査によってその位置に電子ビームが照射され
る時にはマイナスの電圧が印加されることになる。
【0023】図4はこのような電子ビームの走査と試料
への電圧の印加によって得られた走査像の一例を示して
いる。図中帯状の領域S1はシリコンウエハ上の絶縁物
がエッチングにより帯状に取り除かれ、半導体部分(導
電性部分)が表面に現れている領域である。
【0024】この領域S1では、上記したように、X方
向の特定位置では、常に電子ビームが照射される時には
プラスの電圧が印加され、別のX方向の特定位置では、
常に電子ビームが照射される時にはマイナスの電圧が印
加されていることから、像の輝度の変化が縦縞として現
れている。
【0025】図中円形の領域S2も、シリコンウエハ上
の酸化物がエッチングにより取り除かれ、半導体部分が
表面に現れている領域である。この領域では、上記した
ように、X方向の特定位置では、常に電子ビームが照射
される時にはプラスの電圧が印加され、別のX方向の特
定位置では、常に電子ビームが照射される時にはマイナ
スの電圧が印加されていることから、像の輝度の変化が
縦縞として現れている。
【0026】また、図中円形の領域S3は、シリコンウ
エハ上の酸化物がエッチングにより完全には取り除かれ
ておらず、酸化物の残渣の存在する領域である。したが
って、表面が絶縁物であるため、縦縞模様が現れること
なく、その領域全面は一定の輝度で表示がなされる。
【0027】このように、試料表面が導電性の領域は縞
模様で表示され、試料表面が絶縁性の領域は縞模様とな
らないため、陰極線管10の画面を観察することによ
り、例えば、酸化物の残渣の検査を簡単に明確に行うこ
とができる。
【0028】上記した実施の形態では、試料5に印加す
る周期的な電圧を水平方向の走査信号に同期して発生さ
せるようにしたが、周期的な電圧を垂直方向の走査信号
に同期して低周波で試料に印加しても良い。この場合、
図5に示すように試料表面が導電性を有している領域S
1,S2は横縞模様となる。
【0029】図6は、試料5に印加する電圧を水平方向
の走査信号と垂直方向の走査信号の両方に同期させた場
合の像を示している。この場合には、導電性の試料表面
領域S1,S2では、格子状の模様が得られる。
【0030】以上本発明の実施の形態を詳述したが、本
発明はこの形態に限定されない。例えば、2次電子を検
出するようにしたが、反射電子を検出しても良い。ま
た、試料に印加する電圧を正弦波状に変化させたが、パ
ルス状に変化させても良い。パルス状の変化では、より
縞模様が明確となる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく走
査電子顕微鏡おいては、電子ビームの試料上の走査に同
期して試料に周期的に変化する電圧を印加するようにし
たので、試料表面の導電性領域の像に特有の模様を生じ
させることができ、試料表面の導電性領域と絶縁性領域
との区別を明確にすることができる。その結果、例え
ば、半導体試料の検査で、コンタクトホール等の部分の
酸化物の残渣の有無の検査を、熟練を要せず効率良く行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく走査電子顕微鏡の一例を示す図
である。
【図2】図1における試料の拡大図である。
【図3】電子ビームの水平走査信号と試料に印加する電
圧の周期的変化を示す図である。
【図4】水平走査信号に同期して試料に電圧を印加した
場合の走査像を示す図である。
【図5】垂直走査信号に同期して試料に電圧を印加した
場合の走査像を示す図である。
【図6】水平走査信号と垂直走査信号に同期して試料に
電圧を印加した場合の走査像を示す図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 一次電子ビーム 3 コンデンサレンズ 4 対物レンズ 5 試料 6 走査コイル 7 走査信号発生器 8 2次電子検出器 9 増幅器 10 陰極線管 11 発振器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームを細く絞って試料上に照射す
    ると共に、試料上で電子ビームを2次元的に走査し、試
    料への荷電粒子ビームの照射によって得られた信号を検
    出し、検出信号に基づいて試料の走査像を表示するよう
    にした走査電子顕微鏡において、電子ビームの試料上の
    走査に同期して試料に周期的に変化する電圧を印加する
    ようにした走査電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】 試料に印加される周期的に変化する電圧
    は、電子ビームの水平方向の走査信号に同期している請
    求項1記載の走査電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】 試料に印加される周期的に変化する電圧
    は、電子ビームの垂直方向の走査信号に同期している請
    求項1記載の走査電子顕微鏡。
  4. 【請求項4】 試料に印加される周期的に変化する電圧
    は、電子ビームの水平方向と垂直方向の走査信号に同期
    している請求項1記載の走査電子顕微鏡。
JP9271294A 1997-10-03 1997-10-03 走査電子顕微鏡 Withdrawn JPH11111210A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014119350A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 複合荷電粒子線検出器および荷電粒子線装置ならびに荷電粒子線検出器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2014119350A1 (ja) * 2013-01-31 2014-08-07 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 複合荷電粒子線検出器および荷電粒子線装置ならびに荷電粒子線検出器
CN104956461A (zh) * 2013-01-31 2015-09-30 株式会社日立高新技术 复合带电粒子束检测器、带电粒子束装置以及带电粒子束检测器
US9761409B2 (en) 2013-01-31 2017-09-12 Hitachi High-Technologies Corporation Composite charged particle detector, charged particle beam device, and charged particle detector
US10128081B2 (en) 2013-01-31 2018-11-13 Hitachi High-Technologies Corporation Composite charged particle beam detector, charged particle beam device, and charged particle beam detector

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