JPS59155941A - 電子ビーム検査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、電子ヒームを用いて、金属または半導体から
なるＭ　ｆＭ上に絶縁膜を有する試料、あるいは該絶縁
膜上に任意の形状の金属または半導体が孤立して形成さ
れた試料の、前記絶縁膜の欠陥を検査する電子ビーム検
査装置に関する。

〔従来技術〕

第１図（イ）は検査すべき絶縁膜を有する試料の断面図
で、１は金属または半導体からなる基板、２は絶縁膜、
３は絶縁膜２上に任意の形状に孤立して形成された金属
または半導体である。図示のような試料は、いわば半導
体集積回路等の製造プロセスの途中にある試料である。

第１図（ロ）は第１図（イ）で示したような試料の絶縁
膜２の欠陥を検査する装置の概略斜視図で、４は先端の
直径が２０μｍ程度の金属探針、５は電゛圧計、６は電
流計、７は直流電源である。このような構成の検査装置
において、直流電源７により絶縁膜２の耐圧電圧未満の
電圧を印加し、金属探針４を金属または半導体３に接触
させて、絶縁膜２の絶縁性を電圧計５および電流計６に
よって測。

定する。しかし、このような検査装置にあっては、金属
探針４の機械的接触による限界から、金属または半導体
３の二次的大きさはおよそ１００μｍ四方以上に制限さ
れる。すなわち、金属または半導体３の大きさか金属探
針４の先端直径の２０μｍ以下ては、測定は全く不可能
である。

第１図（ハ）は、金属または半導体からなる基板ｊ上に
絶縁膜２のみが形成された試料の絶縁膜２の欠陥検査装
置を示す断面図で、この検査装置においては、（Ｇａ、
Ｉｎ）合金などの融点が低い金属８を絶縁膜２」−に押
え付け、直流電源７により電圧を印加し、電圧計５、電
流計６によって絶縁膜２の絶縁性を測定する。しかし、
この検査装置は、絶縁膜２の平均的な絶縁性を検査する
ものであり、絶縁膜２の欠陥の大きさ、数等を知ること
はできない。

なお、半導体集積回路等の内部に形成される個々の素子
、配線のパターン形状は、現在すでにミクロンオーク−
に迷しており、これらの微細化はさらに進行しつつある
。

しかしなから、前述のよう（こ、従来の絶縁膜の欠陥検
査装置においては、欠陥の大きさ、数等の微細な欠陥は
摘出することはできない。したかって、このことは素子
完成後の歩留りを悪くする一因になっている。

本発明は」二記のような従来技術の実情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、金属または半導体の基板」−に
形成された絶縁膜、あるいは該絶縁膜」二に微細な任意
の形状に形成された金属または半導体の表面で前記絶縁
膜の欠陥の大きさ、数を検査することかできる検査装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

金属探針を用いて絶縁性を検査するのは、前述のように
限界にあり、他の方法によらなければならない。

ところで、細く収束した電子ビームを検査すべき試料」
二で走査し、この照射される電子ビームにより該試料か
ら発生する二次電子によって、ブラウン管画面上に像を
表示する走査形電子顕微鏡（以下ＳＥＭと称す；　Ｓｃ
ａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐ
ｅ）がある。

このＳＥＭは、試料の微細な表面形状の観察をするもの
で、通常のＳＥＭで上記１」的を達成することは不可能
である。一般に、ＳＥＭの試料への入射電子エネルギー
としては１０〜３Ｑ　ｋｅＶ程度が用いられ、特に低い
ものでも３　ｋｅＶ程度である。このように高いエネル
ギーの電子を絶縁膜に照射すると、後で詳しく述べるよ
うに該絶縁膜上にチャージ・アップが起きて電子ビーム
が振ら、れてしまい、正確な像を得ることができない。

また、単純にＳＥＭの電子ヒームエネルギーをもっと低
下させた場合は、」二記チャーン・アップ現象を低減す
ることはできるにしても本質的には該現象が生すること
、および、一般に加速電圧を下げると電子光学的理由に
より電子線源の輝度が低下するため、二次電子像のＳ−
Ｎ比か悪くなり、表示画面を鮮明に観察することが困難
となること、などの理由によって従来絶縁膜の欠陥に対
応した情報を得ることはできてい・ない。

一方、ＳＥ’Ｍによって半導体試料を観察すると、高エ
ネルギー電子の照射により半導体の損傷が起きることが
知られており、試料を破壊しないで観察するために、電
子ビームの低エネルギー化か望まれている。

本発明は、低エネルギーの電子ビームを用いて微細な絶
縁膜の欠陥の大きさ、数等に対応する情報を得るもので
、以下、そあ原理について説明する。

まず、絶縁膜の厚さおよび入射電子エネルギーを具体的
に示すため、金属または半導体の基板１（第１図）とし
てＳ１単結晶板、絶縁膜２としてこの８１単結晶板を熱
酸化して得られる５ｉ０２膜を考える。

第２図は、この絶縁膜としての５ｉ０２膜へ入射する電
子ビームエネルギー’（ｅＶ）と、電子の最大侵入深さ
Ｒ，、ａ、　（Ａ　）との関係を示すクラブである（引
用文献：　Ｈ，Ｊ、　Ｆｉｔｔｉｎｇ、　Ｐｈｙｓ、　
５ｔａｔｕｓ　５ｏｌｉｄｉ　２２６　、　ｐ、　５２
５（１９７４）　）。この電子の最大侵入深さとは、絶
縁膜への入射電子すなわち一次電子が多重散乱をしてエ
ネルギー損失し、エネルギーまたは速度的に拡散領域に
達するまでの電子の侵入領域（深さ）すなわち等価的な
透過領域のことである。この等価的というのは、ある一
つの入射電子が絶縁膜をそのまま通り抜ける意味での透
過のみを指すのではな−く、複数電子との衝突により入
射電子そのものではなく他の電子が透過することを含め
る。第２図のグラフにおいて、例えば、電子が１０ＯＡ
ノ８１０２膜を透過して８１基板１に達するには３００
　ｅＶ以上のエネルギーて電子ヒームを照射しなければ
ならないことがわかる。

一方、試料表面で入射電子ヒートすなわち一次電子によ
り励起される二次電子の放射効率も一次電子エネルギー
に依存している。なお、二次電子放射効率δ（Ｅ）は、
−次電子数Ｎｐに対する二次電子数Ｎ５の比で示される
（δ（Ｅ　）　丑Ｎｓ／’Ｎｐ　）。第３図は一次電子
ヒートエネルギーＥ（ｅＶ）　　と二次電子放射効率δ
（Ｅ）との関係を示すグラフて、Ａは５ｉ０２、ＢはＰ
ｏ１ｙ　−Ｓｉに対する４直を示す（引用文師、：　Ｒ
，Ｋｏｕａｔｈ、　Ｈａｎｄｂｕｃｈ　ｄｅｒ　Ｐｈｙ
ｓｉｋ　ＸＸＩ　ｐ、　２３２　（１９５６）　）。

第４図（イ）〜（ホ）は、８１基板１上に５１０２絶縁
膜２か形成された試料について、−次電子ｅ、に対する
二次電子ｅ、および該試料内部への散乱電子ｅｄの振舞
いを模型的に示す図である。

第４図（イ）に示すように、例えば］００Ａの厚さの５
ｉ０２絶縁膜２を考えるとき、−次電子郷が３００ｅＶ
以上で加速された電子であれば、基板」へ到達する散乱
電子ｅｄが存在するため、いわゆるパ電子ビーム誘起電
導性（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｂｅａｍ　１ｎｄｕｃｅｄ　
ｃｏｎｃｌｕｃｔｉｖｉｔｙ）の現象に基づき、５ｉ０
２絶縁膜２表面の電位は基板１の電位にほとんど等しく
なり、絶縁膜２の表面にチャージ・アップは起きない。

第４図（ロ）は、−次電子ｅ、が３００　ａＶ以下でか
つ二次電子放射効率δ（Ｅ）が１以上となる３０　ｅＶ
以上て加堵された電子の場合を示す。ＮＰ　（−次電子
ｅ、の個数）よりもＮ、　（二次電子ｅ、の個数）の方
か多いため、第４図（イ）の場合のように散乱電子ｅｄ
のリークがないので、絶縁膜２の表面は正の電荷か増大
しチャーン・アップの状態となる。なおこのチャージ・
アンプは時間の経過とともに増大する。

第４図（ロ）におけるチャーン・アップを防止するには
、第４図（ハ）に示すように、試料上の空間の該試料の
電子ビーム照射面に対向して、金属メツシュ等からなる
補助電極９を設け、この補助電極９と基板１との間に直
流電源１０を接続し、補助電極９に電位を与える。発生
した二次電子のうち比較的エネルギーの高いものは、−
補助電極９に入射するか、補助電極９を通過して試料表
面の情報を（“ｌｉって二次電子検出器（図示せず）に
到達する。

また、エネルギーの非常て低い電子は試料表面へ逆戻り
する。このような構成では、絶縁膜２の表面と基板１と
の間には等価回路的にわずかなリーク電流があることに
なり、絶縁膜２の表面の電位は、平衡状態として基板１
よりも僅かに正の側の電位を持つ。なお、図示のように
、直流電源１０は基板１の側を負、補助電極９の側を正
としであるが、直流電源１０の電位の比較的小さ′い場
合は、正負が逆でも良（、また直流電源１０は抵抗と置
き換えても原理的には等しい。しかし、実用上は図示の
ような接続が、二次電子の捕集量を高める上で都合良い
。

第４図（ニ）に示すように、第４図（ロ）または（ハ）
と同じ条件で、絶縁膜２に欠陥がある場合、しくは完全
な孔となっていなくても、絶縁膜２が一部薄い場合は、
その欠陥部分では等測的に第４図（イ）と同様になる。

すなわち、欠陥部分の表面電位は基板１と同電位になる
。

上記第４図（ロ）〜（ニ）は、二次電子放射効率δ（Ｅ
）が１以上の場合であったが、δ（Ｅ）〈Ｉの場合につ
いて第４図（ホ）に示す。第３図においては、−次電子
ビームエネルギーが２３００　ｅＶ以上かあるいは３Ｑ
　ｅＶ以下で加速された場合である。まず２３００　ｅ
Ｖ以」二の場合、散乱電子ｅｄが基板１に達するときは
δ（Ｅ）が異なることによる発生二次電子数の９１合か
少ないたけで第４図（イ）と同様である。しかし、絶縁
膜２が厚くて、散乱電子ｅｄが基板］に到達することか
てぎない場合、入射する一次電子数、Ｎ。

が、放出される二次電子数Ｎ５よりも大なので、第４図
（ロ）とは逆に、絶縁膜２の表面は負の電荷が増してチ
ャージ・アップを起こす。しかし、この場合には、第４
図（ハ）のように補助電極９を付加しても、このチャー
ジ・アップは負電位なので面電位を一定値に保つことは
不可能である。また後者の３Ｑ　ｅＶ以以下も、絶縁膜
２の厚さか異なるたけで、現象は」１記と同様である。

その厚さとは、第２図の外挿によれば１０Å以下という
極めて薄し・ものであり、通常絶縁膜としては用いるこ
とのない領域である。

以」−を整理して記すと次のようになる。

（１）入射する一次電子ｅ、の工不ルキーが高（。

散乱電子ｅ、が絶縁膜２を等価的に透過して基板１に達
する場合、絶縁膜２の表面電位は基板］の電位にほぼ等
しい（第４図（イ））。

（２）−次電子ｅ１．のエネルギーが低く、散乱電子ｅ
ｄが基板１を等価的に透過しない程度で、かつ絶縁膜２
からの二次電子発生効率δ（Ｅ）が］より大である場合
、絶縁膜２の表面電位は補助電極９を用いることによっ
て、基板１の電位より正である・１１衡状態に保たれた
電位を示す（第４図（ロ）、（）・））。

（３）」１記（２）の場合において絶縁膜２にピンホー
ル等の欠陥があれば、その欠陥箇所の表面電位は・、基
板１の電位か、該電位にほぼ等しい電位を示す（第４図
（ニ））。

（４）　　−次電子ｅ、が絶縁膜２を等価的に透過せず
、かつ絶縁膜２からの二次電子収量効、率δ（Ｅ）力≦
１より小である場合、絶縁膜２の表面電位は塊の側に変
化し平衡状態に達することができなシ為（第４図（ホ）
）。

このような試料表面に、−次電子ｅｐが絶縁月匁２を等
価的に透過しないエネルギーの一次電子ヒームを走査し
、それにより発生する二次電子信号を検出すると、表面
電位の差に基づく二次電子収量の差が敏感に反映される
ため、上記（２）および（３）の原理を利用することに
より、絶縁膜２の欠陥箇所と正常な部分を表面電位の差
として検出して区別することかできる。

プ５図は、絶縁膜２の上に孤立して金属または半導体３
、例えばＰｏ１ｙ　−Ｓｉが形成されている試料を検査
する場合の本発明の原理を示す図で、９は補助電極、１
０は直流電源である。このような試料において、絶縁膜
２上の金属または半導体３の電位は、近傍の絶縁膜２の
表面電位と等しくなるため、金属または半導体３の表面
電位を表わす二次電子を検出することによって、その絶
縁性を知ることができる。たたし、二次電子の収量その
ものは、金属または半導体３に対するものとなる（第３
図参照）。

前述の１−１的を達成するために、上記の原理にもとづ
いてなされた本発明の電子ビーム検査装置の構成」ユの
特徴は、電子ヒームを収束する収束手段と、検査すべき
絶縁膜を有する試料」二に前記電子ヒームを走査する偏
向手段と、前記電子ヒームの前記試料への入射速度を、
電子が前記絶縁膜を等価的に透過しない値まで減速する
減速手段と、前記試料の前記電子ヒームの照ＩＪ＝Ｊ面
に対向して配置した補助電極と、前記絶縁膜の欠陥に対
応する情報信号を表示する表示手段とを具備することで
ある。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第６〜９図にもとづいて説明す
る。

第６図は、本発明の第１の実施例の電子ヒーム検査装遣
の概略プロ・ンク図である。この図番とおし）で、１１
は電子ビーム源となる電界放射陰極で、実計１１ａとこ
れに接合されたＷフィラメント１．１ｂ力）らなる。１
８は利ｋＶ程度の直流高電圧の電源で、電界放射陰極１
１に電界放射のための電位を与える１９はフィラメント
１１ｂを通電加熱し１１００℃近傍（こ保つための電源
である。１２はアノード、１２ａはアノードＸ２の絞り
孔で、電界放射陰極１１から、は、電子が放射角１　／
４　ｒａｄ程度で絞り孔１２ａに放射される。１３はア
ノード１２の絞り孔１２ａを通過した電子ヒ゛−ム束を
・収束するための収束手段すなわち磁気収束レンズ゛、
２１は磁気収束レンズの電源である。１４は非点収差補
正コイル、２０は非点収差補正コイル１４の電源、１５
は電子ビームを走査するための゛偏向手段すなわち偏向
コイル、２３は偏向コイル１５の電源、］６は電・子光
学系鏡体、１７はイオンポンプを含む排気手段３２は磁
気収束レンズ」３により収束された電子ビームが照射さ
れる絶縁膜２を持つ試料（ここでは第５図に示した試料
）、４３は試料台、９は試料３２の」三方周囲に配置さ
れた金属メツツユからなる補助電極、２６．２７は電源
で、試料３２および補助電極９に電圧を与えることによ
り、電界放射陰極１１がら照射される電子ヒームの速度
を所定の値まで減速する減速手段となる。なお、電源２
６．２７は、それぞれスイッチＡおよびＢによって切換
え可能になっている。

２２は電子ビームの照射により試料３２がら発生する二
次電子を捕集する二次電子検出器、２８は増ψに器、２
９は絶縁膜２の欠陥に対応する情報信号を表示するプラ
ウ・管を門む表示器である。

２４は発振器、２５は倍率補正器、３ｏは比較器、３１
はパターン発生器であり、これらについては後で詳述す
る。なお、二次電子検出器２２、電源２３、発振器２４
、倍率補正器２５、増幅器２８、表示器２９、比較器３
０、パターン発生器３１により表示手段が構Ｃ。

されている。

以」二、本発明の第Ｉの実施例の各構成部分について−
とおり説明したが、次に上記電界放射陰極１１について
さらに説明を加える。つまり、本発明を実施するに当っ
て一つの重要な＋’Ａ”＋は、前述のように、絶縁膜２
を透過しない程度のエネルギーの電子ビームを用いるこ
とである。絶縁膜２が薄い程、エネルギーの低い電子ビ
ームを用いなければならない。ところが、前・述のごと
く電子光学の原則によって、一般にエネルギーが低けれ
ば電子ビームの輝度は低くなる。低速電子ビームにおい
て、できる限り小さい電子ビームのスポット径を得るに
は、電子ビーム源となる陰極に高輝度のものを用いる必
要かある。

本実施例の電界放射陰極１１は、軸方位＜１００＞の単
結晶タングステン（Ｗ）線から電界研摩して実計１］、
ａを形成したもので、酸素を介したチタン（Ｔｉ　）の
単原子層の吸着状態を長時間加熱状態で維持できる熱電
界放射陰極である。この陰極は実計表面において仕事関
数がＷより低いため、同じ曲率半径のＷ実計と比較して
、低い電圧で同様の電子ビーム電流が得られる。なお、
通常のＷ実計では、実計の表面清浄化のためにフラッシ
ングという瞬間高温加熱を行なうが、この操作のために
実計の先端曲率半径を一当初非常に小さくしても、加熱
による影響で先端が鈍化してしまう。これに対して、本
実施例のＴ１吸着型の電界放射陰極１１は、高温のフラ
ッシング操作が不要であり、前述の実計表面の仕事関数
が小さいことと合わせて、１ｋＶ程度の低い電圧で電界
放射が可能であり、また低い加速電圧にもかかわらず電
界放射であるために高輝度である。なお、このような理
由により、電源１８は一１ｋＶ、程度の直流高電圧電源
を用いる。

次に、本°実施例において試料３２に入射する電子ビー
ムのエネルギー（速度）が必要な値すなわち、電子が試
料３２の絶縁膜２を等価的に透過しない値に減速する原
理について説明する。すなわち、電源１８の電圧が前述
のように−１，ｋＶであり、かつ試料３２の電位が鏡体
１６と同じ接地電位である場合、電界放射陰極１１から
は］、　ｋｅＶのエネルギーの電子ヒー１、が試料３２
に入射する。ところが、試料３２に図示のように設けた
電子ヒームの減速手段である電源２６によって減速電位
、例えば−９００Ｖを与えると、試料３２に入射する電
子のエネルギーは１００　ｅＶとなる。すなわち、電源
２６は減速電圧として例えは前述の一９００■に設定し
てあり、スイ、ソチ人を操作することにより電子が試料
３２の絶縁膜２を等価的に透過しない値まで電子エネル
ギーの速度を減速する。また、電源２７は電子が絶縁膜
２を透過する電圧例えば−２００■に設定してあり、し
たがって試料３２に入射する電子ビームのエネルギーは
８００ｅＶとなる。

上記のように構成した本発明の第１の実施例の電子ビー
ム検査装置において、その動作を説明する。減速手段で
ある電源２６により必要な速度まで減速され−た電子ビ
ームが試料３２上に照射されると、二次電子が発生する
が、そのうち補助電極９を通過したものの一部または大
部分は二次電子検出器２２に捕集される。それにより二
次電子検出器２２から出力する検出電流は、増幅器２８
によって増幅され、表示器２９に入力される。また、発
振器２４によって作られる偏向信号は、電源２３により
増幅され、電子ビームを走査する偏向コイル１５に与え
られる。

なお、発振器２４の偏向信号は、表示器２９にも同期し
て与えられ、後に詳しく述べる二次元輝度変調表示、あ
るいは線状表示等の絶縁膜２の欠陥に対応する情・ト１
シ信壮か表示器２９に表示される。

次に、本実施例の表ン」＜手段によるーっの表示例（，
１−記二次元輝度変調表示）およびその表示による測定
結果を第７図（イ）にもとづいて説明する。

第７図（イ）は、第６図で示した本発明の第１の実施例
の電子ビーｌ、検査装置の表示器２９の画面に表示され
た二次電子像の写真である。試料３２の断面構造は第５
図に示したものと同様であり、基板１は３ｉ　ｉｊｊ結
晶板、絶縁膜２は膜厚２００Ａの５ｉ０２、金属または
半導体３は膜厚３５００　ＡのＰｏ１ｙ　−Ｓｉである
。

さらに詳しくいえば、この試料はＰｏ１ｙ−８ｉか幅１
／１ｍの線状に：３μｎ１間隔て、いわゆる・ライン・
アン・１・・スペースで構成された試別である。第２図
にもとづいて２００　Ａの５ｉ０２膜を透過しない電子
ヒームのエネルギーは５００　ｅＶＶ以下あるのて、１
００　ｅＶの電子ビートを用いる。第７図（イ）は、試
料３２ａへの入射エネルギーがＪＯＯｅＶ（スイッチＡ
）の場合に表示ａｓ　２！−］の画商に表示された二次
電子像で、前に第３図をもとに説明した二次電子発生、
効率の・差から、Ｐｏ１ｙ　−Ｓｉの部分が黒く　（二
次電子信号が弱い）、）＜ツクグラウンド゛である絶縁
膜５１０２の部分が白く　（二次電子信号が強い）見え
る。なお、この第７図（イ）では、矢印で示した他と比
べて白っぽいラインの箇所があり、その部分の絶縁膜に
欠陥かあることを明白に示している。なお、第７図（ロ
）については、後で述べる。

なお、絶縁膜２の欠陥箇所の解析は、第７図（イ）の写
真・例て゛、示した試料のようにパターンの単純なもの
、あるいは予めパターンが明確にわかっているものにつ
いては、表示器２９の画面を［］ｉ視することによって
判断てきるが、複雑なパターンの場合には、第６図に示
したように予め人力されたパターンを発生するパターン
発生器３１および比較器３Ｃを用いて、表示器２９に現
われる情報と比較することにより、欠陥箇所を知ること
ができる。

また、パターン未知の試料における絶縁膜の欠陥箇所の
解析方法について第７図（ロ）をもとに説明する。すな
わち、第６図においてスイッチＢを操作することにより
、例えば−２００Ｖに設定された電源２７により試料３
ｉに減速電圧を与える。すると、この試料３２に入射す
る電子ビームのエネルギーは８００　ｅＶとなり、第２
図にもとづいて５０Ｑ　ｅＶ以」二であるので電子は試
料３２の絶縁膜２を透過する。たたし、第３図にもとづ
いて２３００　Ｖ以下であるのでチャー７・アップは起
こさない。第７図（ロ）は、電子ビームの減速電圧が電
源２７により上記のように設定された場合に、表・示器
２９の画面に表示された二次電子像の写真であり、前述
の第７図（イ）と同一試料の同一部分の二次電子像を示
す。すなわち、第７図（ロ）において、欠陥箇所は見・
えす、試別にもともと形成されているパターンの外形の
情報のみを示している。このように、欠陥箇所を見るに
は、電子か絶縁膜を等測的に透過しないように設定され
た電源２６を用い、試料のパターンを見るには、電子か
絶縁膜を透過するように設定された電源２７を用いる。

したがって、パターン知の試料に＆−１’　ｊ、では、
スイッチＡとＢを切換えることによって表示器２９に現
われる２つの二次電子像を比較することによって、欠陥
箇所の判定が可能である。なお、コノ際、１００　ｅＶ
と８００　ｅＶの試料３２の入射エネルギーの差によっ
て表示器２９の画面に現われる像の倍率が異なってくる
。したがって、同一倍率で比較かできるように倍率補正
器２５を用い、それぞれスイッチＣとＤを電源２６およ
び２７の切り換えに合わせて切り換える。、この□よう
にすることにより、第７図（イ）、（ロ）の像を表示器
２９の画面において、等しい倍率で比較することができ
る。

さらに、上記のパターン発生器３１の代りに、電子ビー
ムエネルギーの高い場合と低い場合のいずれかのパター
ン情報を記憶する記憶装置３１を設置し、記憶装置３１
および比較器３０を用いて表示器２９に欠陥箇所の表示
を行なうことができる。

第８図は、本発明の第２の実施例の電子ビーム検査装置
の概略ブロック図である。図において、３３は熱陰極、
３４はウェーネルト電極、３５は電源、２６は電子ビー
ムの減速手段である電源、その他第６図で示した第１の
実施例と同符号のものは同一部材を示す。熱陰極３３は
、第１の実施例の電界放射陰極１１と比較して輝度が低
いが、低加速電圧を印加して用いるとさらに輝度が低下
する。ここで、輝度の値を重視するのは、収束された電
子ビームのスポット径をできるたけ小さくし、しかもで
きるたけ大きい電流を得るためである。したかって、こ
のことを考慮すると、目的によっては熱陰極も低加速電
圧で使用できるといえる。すなわち、スポット径がそれ
程小さくなくても欠陥検査の機能を果す場合は充分にあ
る。本実施例では熱陰極の中で最も高い輝度を持つ直熱
型の水理化ランタン（ＬａＢ６）’陰極を使用している
。

このような構成の第２の実施例の電子ビーム検査装置に
おいて、熱陰極３３を電源」９によって加熱し、１．６
００℃程度に保つ。そして、ウェーネルト電極３４に電
源３５により熱陰極３３の電位に対して負電位を印加し
、かつ直流高電圧の電＃、１８によって熱・陰極３３に
電圧を印加すると、ウェーネルト電極３４とアノード１
２間に図示のようなりロスオーバーＥを作って電子ビー
ムか放射される。なお、電源１８に一］ｋＶ、程度の電
源を用いると試料に印加される電位は、第６図で示した
第１の実施例と同様にな−る。また、この第２の実施例
も図示は省略したが第１の実施例と同様の表示手段等が
接続されるものであり、その機能も同様であるので説明
は省略する。

第９図は本発明の第３の実施例の電子ビーム検査装置の
概略ブロック図である。図において、１１は電界放射陰
極、３７は第１アノード、３８は第２アノ−Ｆ、３９は
第３アノード、４０．４１．４２．３６は電源で４１．
４２が電子ビームの減速手段の電源、その他第６図、第
８図と同符号のものは同一部材を示す。なお、本実施例
は、陰極として軸方位＜３１０＞のＷ電界放射陰極を用
いた場合である。この電界放射陰極１１は、電界放射電
圧として３〜５ｋＶ程度であり、第１アノード３７との
間に電源４０によって印加される電圧によって電子ヒー
ムを放射する。なお、本実施例において試料３２に入射
するエネルキーは、（電源４・１の電圧）で定められる
。すなわち、本実施例は、第１アノード３７、第２アノ
°−ド３８および第３アノード３９の組み合わせて、電
子ビームの減速作用と静電レンズ作用を行なわせるもの
で−ある。なお、試料３２は接地電位とし、補助電極゛
９には電源３６によって最適な電位を与える。他の構成
および機能は第６図の第１の実施例と同様なので説明は
省略する。

なお、本発明の詳細な説明および実施例において、基板
１としてはＳｉ単結晶板、絶縁膜２としては５ｉ０２、
また絶縁膜２上に孤立して形成される金属または半導体
３としてはＰｏ１ｙ−８ｉを用いて説明したが、他の物
質の場合でも本発明の効果は変りない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、金属または半導体基板上の絶縁膜を持
つ試料、あるいはその絶縁膜上に孤立して形成された任
意の形状の金属または半導体を持つ試料について、従来
検査することかできなかった絶縁膜の欠陥の大きさ、数
を検知することかできる。また、従来は機械的接触によ
り検査していたものを本発明は電子ヒームを用いて非接
触で検査を行なうので、脆弱な半導体試料に対しても焦
損（ｊ１５て検査することかできる。したかって、製造
プロセスの途中で検査すべき素子の検査を行なうことが
でき、検査終了後後続の製造プロセスを継続することが
可能である。さらに、本発明は電子ビームの微小なスポ
ット径に対応する０１１１ｍ程度の微細な欠陥箇所をも
検知することかできる。このように、本発明の効果は顕
著である。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は検査すべき試料の断面図、第１図（ロ）
、（ハ）は従来の検査装置の概略図、第２図は５ｉ０２
絶縁膜への入射電子ヒームエ不ルギーと電子の最大侵入
深さとの関係を示すグラフ、第３図は電子ヒームエネル
ギーと二次電子放射効率との関係を示すグラフ、第４図
（イ）〜（ホ）、第５図は本発明の詳細な説明する断面
模型図、第６図、第８図第９図はそれぞれ本発明の第１
、第２、第３の実１施例の電子ビーム検査装置の概略ブ
ロック図、第７図（イ）、（ロ）は本発明の電子ビーム
検査装置のブラウン管表示器の画面（こ写し出された試
料の二次電子像の形状を写した写真である。 ２・・絶縁膜 ９・補助電極 ］１．３３・陰極（電子ビーム源） １３・・磁気収束レンズ（収束手段） １５−偏向コイル（偏向手段） ２Ｇ、２７．４．１．４２・電源（減速手段）２９・表
示器（表示手段） 代理人弁理士　中村純之助 ；４Ｐ１　図 （イ） （ロ） （ハ） １’４　図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（０）（ハ）　　　　　　　　　　　　　　　（ニ）
（本） 矛６図 １ｑ 矛７図 （イ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子ヒームを収束する収束手段と、検査すべき絶
   縁膜を有する試料上に前記電子ヒームを走査する偏向手
   段と、前記電子ビームの前記試料への入射速度を、電子
   か前記絶縁膜を等偏曲に透過しない値まで減速する減速
   手段と、前記試料の前記電子ビームの照射面に対向して
   配置した補助電極と、前記絶縁膜の欠陥に対応す、る情
   報信号を表示する表示手段とを具（ｉｉｆｉすることを
   特徴とする前記絶縁膜の欠陥検査用の電子ヒーム検査装
   置。