JPS5986145A - 走査形電子顕微鏡 - Google Patents
走査形電子顕微鏡Info
- Publication number
- JPS5986145A JPS5986145A JP57195814A JP19581482A JPS5986145A JP S5986145 A JPS5986145 A JP S5986145A JP 57195814 A JP57195814 A JP 57195814A JP 19581482 A JP19581482 A JP 19581482A JP S5986145 A JPS5986145 A JP S5986145A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grid
- focusing lens
- inspection
- sample
- secondary electrons
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/266—Measurement of magnetic- or electric fields in the object; Lorentzmicroscopy
- H01J37/268—Measurement of magnetic- or electric fields in the object; Lorentzmicroscopy with scanning beams
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
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。
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、走査形電子顕微鏡に関し、特に電子ビームを
探釦としてＬＳＩの機能検査と高分解能での形態検査と
を両立させる走査形電子顕微鏡に関するものである。
探釦としてＬＳＩの機能検査と高分解能での形態検査と
を両立させる走査形電子顕微鏡に関するものである。
従来、集束レンズの磁場を通して、レンズ上方で試料か
らの２次電子を検出することにより、試料の形態を観察
する走査形電子顕微鏡（特公昭４７−３３５３９号公報
参照）および、２次電子のエネルギを分析して試料上の
電位を測定する走査形電子顕微鏡（特公昭４７−５１０
２４号公報参照）が知られている。前者では、第１図（
ａ）に示すように、入射された１次電子ビーム１６を集
束レンズ５で試料１５上に集束、走査すると、試料１５
の表面より放射される２次電子１３は補助ソレノイド２
８．２８’が作る磁場により上方に導かれ、２次電子偏
向用電極２９で偏向することにより２次電子１３はシン
チレータ６を衝撃して光出力として取り出される。゛こ
の場合、試料１５の上方には、２次電子引出電ｗＡ（グ
リッド）１３が試料１５の表面と平行に配置されている
。第１図（→に示すように、シンチレータ６からの光は
先筒１子増倍器８で増幅され、陰極線管（ＣＲＴ）２５
に入力されてビームを変調するための信号となる。１次
電子ビーム１６の試料１５上の走査と同期して、発振器
２６で鋸歯状波を発生しＣＲｉ” ２５の偏向板２７に
印加することにより、ＣＲ１’２５のｌｌＩＪｉ面は、
試料１５の形態が表示される。
らの２次電子を検出することにより、試料の形態を観察
する走査形電子顕微鏡（特公昭４７−３３５３９号公報
参照）および、２次電子のエネルギを分析して試料上の
電位を測定する走査形電子顕微鏡（特公昭４７−５１０
２４号公報参照）が知られている。前者では、第１図（
ａ）に示すように、入射された１次電子ビーム１６を集
束レンズ５で試料１５上に集束、走査すると、試料１５
の表面より放射される２次電子１３は補助ソレノイド２
８．２８’が作る磁場により上方に導かれ、２次電子偏
向用電極２９で偏向することにより２次電子１３はシン
チレータ６を衝撃して光出力として取り出される。゛こ
の場合、試料１５の上方には、２次電子引出電ｗＡ（グ
リッド）１３が試料１５の表面と平行に配置されている
。第１図（→に示すように、シンチレータ６からの光は
先筒１子増倍器８で増幅され、陰極線管（ＣＲＴ）２５
に入力されてビームを変調するための信号となる。１次
電子ビーム１６の試料１５上の走査と同期して、発振器
２６で鋸歯状波を発生しＣＲｉ” ２５の偏向板２７に
印加することにより、ＣＲ１’２５のｌｌＩＪｉ面は、
試料１５の形態が表示される。
後者では、試料１５上には３つのグリッドＧ０゜Ｇ、
、 Ｇ８が配置され、第１のグリッドＧ工は２次電子を
引き込む役目、第２グリッドＧ、は異なった電位をもつ
試料１５の表面からの２次電子を区別するための電位障
壁を形成する役目、第３グリツドＧ８ は正電位により
グリッドＧ、を貫通した２次電子を引き付ける役目をそ
れぞれ持っている。
、 Ｇ８が配置され、第１のグリッドＧ工は２次電子を
引き込む役目、第２グリッドＧ、は異なった電位をもつ
試料１５の表面からの２次電子を区別するための電位障
壁を形成する役目、第３グリツドＧ８ は正電位により
グリッドＧ、を貫通した２次電子を引き付ける役目をそ
れぞれ持っている。
第１図（ｃ）は、この電位障壁の動作を説明する図であ
って、試料１５上にグリッドが配置されない場合には、
試別１５上の２次電子のエネルギ分布はＱｅＶ〜１０ｅ
Ｖ（電子ボルト）の範囲になるが、電位障壁を形成する
グリッド（−５Ｖ）が配置された場合には、５ｅＶ以上
のエネルギの電子のみが抽出され、それ以下のエネルギ
の電子はグリッドを貫通できない。また、２次電子を引
き刊けるグリッド（＋５Ｖ）が配置された場合には、Ｏ
ｅＶの電子が５ｅＶ となるため、５ ｅＶ〜１５θ■
の範囲のエネルギ分布となる。
って、試料１５上にグリッドが配置されない場合には、
試別１５上の２次電子のエネルギ分布はＱｅＶ〜１０ｅ
Ｖ（電子ボルト）の範囲になるが、電位障壁を形成する
グリッド（−５Ｖ）が配置された場合には、５ｅＶ以上
のエネルギの電子のみが抽出され、それ以下のエネルギ
の電子はグリッドを貫通できない。また、２次電子を引
き刊けるグリッド（＋５Ｖ）が配置された場合には、Ｏ
ｅＶの電子が５ｅＶ となるため、５ ｅＶ〜１５θ■
の範囲のエネルギ分布となる。
このようにして、試料１５の表面の電位差の２次元分布
像を表示することができる。この方法は、微細なパター
ンを持つＬＳＩの動作機能を検査する方法として走査形
電子顕微鏡が注目されている。
像を表示することができる。この方法は、微細なパター
ンを持つＬＳＩの動作機能を検査する方法として走査形
電子顕微鏡が注目されている。
前者、後者の機能は、ＬＳＩの検査に重要なものである
。ところが、半導体デバイスの微細化傾向は著しく、そ
の線幅は１μｍを、切るとｑろまでに至っており、それ
に伴って走査形雷、子顕′ｙｉ鏡での高分解能形態検査
と高い電位感度での観察が要求される。
。ところが、半導体デバイスの微細化傾向は著しく、そ
の線幅は１μｍを、切るとｑろまでに至っており、それ
に伴って走査形雷、子顕′ｙｉ鏡での高分解能形態検査
と高い電位感度での観察が要求される。
ところで、走査形電子顕微鏡の分解能は主として集束レ
ンズの収差で決定され、この収差は集束レンズを短焦点
で用いるほど小さくすることができる。しかし、前述の
ように、ＬＳＩの機能検査を行うためには、試料と２次
電子検出器との間に２ 次！、 子のエネルギ・フィル
タ （グリッドＧ０゜Ｇ、、Ｇ３等）を取り付けなけれ
ばならないため、集束レンズを短焦点にすることは（ホ
）難となる。
ンズの収差で決定され、この収差は集束レンズを短焦点
で用いるほど小さくすることができる。しかし、前述の
ように、ＬＳＩの機能検査を行うためには、試料と２次
電子検出器との間に２ 次！、 子のエネルギ・フィル
タ （グリッドＧ０゜Ｇ、、Ｇ３等）を取り付けなけれ
ばならないため、集束レンズを短焦点にすることは（ホ
）難となる。
したかって、従来、機能検査用と形態検査用との走査形
電子顕微鏡は別個に研究されている。
電子顕微鏡は別個に研究されている。
しかし、機能検査の結果によっては、同時に高分〃を能
で形部を観察したり、線幅等の寸法を測定することが必
要となるため、動作機能検査と微細な形態検査の両機能
を併せもった装＋ｒｔが要求されている。
で形部を観察したり、線幅等の寸法を測定することが必
要となるため、動作機能検査と微細な形態検査の両機能
を併せもった装＋ｒｔが要求されている。
〔発明の目的）
本発明の目的は、このような要求に応えるため、電子ビ
ーム−探“針＆供よるＬＳＩの機能検査と、高分解能形
態検査の両方の機能を併せもった走査形電子顕微鏡を提
供することにある。
ーム−探“針＆供よるＬＳＩの機能検査と、高分解能形
態検査の両方の機能を併せもった走査形電子顕微鏡を提
供することにある。
本発明の走査形雷１子顕微鏡は、電子ビームを集束する
第１の集束レンズ、該第１集束レンズの下方の試料に直
接瞬接して配置された第２の集束レンズ、上記第１．第
２集束レンズの中間に配置された２次電子検出器、該２
次電子検出器と上記第２集束レンズの間に配置された２
次電子引き出し用グリッドおよび２次電子に対し電位障
壁を形成するグリッドを有することに特徴がある。
第１の集束レンズ、該第１集束レンズの下方の試料に直
接瞬接して配置された第２の集束レンズ、上記第１．第
２集束レンズの中間に配置された２次電子検出器、該２
次電子検出器と上記第２集束レンズの間に配置された２
次電子引き出し用グリッドおよび２次電子に対し電位障
壁を形成するグリッドを有することに特徴がある。
第２図、第３図は、それぞれ本発明の実施例を示す走査
形電子顕微鏡の断面構造図であり、第２図が機能検査の
場合、第３図が形態検査の場合を示している。
形電子顕微鏡の断面構造図であり、第２図が機能検査の
場合、第３図が形態検査の場合を示している。
本発明においては、第１の集束レンズ５の他に、試料１
５に直接隣接された第２の集束レンズ３を設け、動作機
能検査を行う場合には、第２図に示すように、第１の集
束レンズ５のみでビームを試料１５上に集束し、高分解
能形態検査を行う場合には、第３図に示すように、第１
と第２の集束レンズを両方動作させ、短焦点動作を実現
するもので、第３図では第２集束レンズ３の磁場を通過
した２次電子を検出する。
５に直接隣接された第２の集束レンズ３を設け、動作機
能検査を行う場合には、第２図に示すように、第１の集
束レンズ５のみでビームを試料１５上に集束し、高分解
能形態検査を行う場合には、第３図に示すように、第１
と第２の集束レンズを両方動作させ、短焦点動作を実現
するもので、第３図では第２集束レンズ３の磁場を通過
した２次電子を検出する。
以下、第２図により、さらに詳細に説明する。
ＬＳＩ＠の試料１５の直上に、第２集束レンズ３を配置
する。この第２集束レンズ３は、励磁コイルｌとギャッ
プをもった磁路２からなる。第２隼束レンズ３の上部に
、半球状の第１グリツド１３と第２グリツド１４とが取
り付けられている。
する。この第２集束レンズ３は、励磁コイルｌとギャッ
プをもった磁路２からなる。第２隼束レンズ３の上部に
、半球状の第１グリツド１３と第２グリツド１４とが取
り付けられている。
ｍｌグリッド１３と第２グリツド１４には、それぞれ直
流電源１１と１２が接続されている。これらのグリッド
１３．１４の両側上方に２次電子１７のコレクタが取り
付けられる。このコレクタは、シンチレータ６．６′と
光１［ｔ、子増倍器ａ、ａ’の組み合わぜである。シン
チレータ６．６′には、２次電子１７を吸引、加速し、
シンチレータを発光させるための正の高圧電源１０．１
０’が！ｇ、続されている。また、シンチレータ６．６
′の光は、ライト・ガイド７．７′を通して光電子増倍
化１８１８’で増幅され、電気信号に変換される。２次
〒１１．子１７のコレクタより上方には、第１集束レン
ズ５が設けられている。この第１集束レンズ５も、励ｉ
＋？コイル３′とギャップをもった磁路４とからなる。
流電源１１と１２が接続されている。これらのグリッド
１３．１４の両側上方に２次電子１７のコレクタが取り
付けられる。このコレクタは、シンチレータ６．６′と
光１［ｔ、子増倍器ａ、ａ’の組み合わぜである。シン
チレータ６．６′には、２次電子１７を吸引、加速し、
シンチレータを発光させるための正の高圧電源１０．１
０’が！ｇ、続されている。また、シンチレータ６．６
′の光は、ライト・ガイド７．７′を通して光電子増倍
化１８１８’で増幅され、電気信号に変換される。２次
〒１１．子１７のコレクタより上方には、第１集束レン
ズ５が設けられている。この第１集束レンズ５も、励ｉ
＋？コイル３′とギャップをもった磁路４とからなる。
第１集束レンズ５の励磁コイル３の内側には、走査コイ
ル２４が設けられ、この走査コイル２４が動作すること
によりビーム１６は試料１５上を走査する。
ル２４が設けられ、この走査コイル２４が動作すること
によりビーム１６は試料１５上を走査する。
第２図の１次電子ビーム１６の軌道は、ＬＳＩの機能検
査時のものであり、第１槃束レンズ５のみでビーム１６
を試料１５に集束させる。このとき、第２集束レンズ３
の励磁電流は遮断されている。試料１５から１次重子１
６の励起で放射された２次電子１７は、第１グリツド１
３に印加された正の電圧（例えば１０〜３００Ｖ）で上
方に引き出される。第２グリツド１４には、２次電子に
対して電位障壁を作る負電位（例えば−５Ｖ）が印加さ
れているので、この障壁を越えることができる２次重子
１７のみが第２グリツド１４を通過し、コレクタ（シン
チレータ６．６’）に検出される。
査時のものであり、第１槃束レンズ５のみでビーム１６
を試料１５に集束させる。このとき、第２集束レンズ３
の励磁電流は遮断されている。試料１５から１次重子１
６の励起で放射された２次電子１７は、第１グリツド１
３に印加された正の電圧（例えば１０〜３００Ｖ）で上
方に引き出される。第２グリツド１４には、２次電子に
対して電位障壁を作る負電位（例えば−５Ｖ）が印加さ
れているので、この障壁を越えることができる２次重子
１７のみが第２グリツド１４を通過し、コレクタ（シン
チレータ６．６’）に検出される。
試料１５の表面では、より負電位の部分から放出される
２次電子１７はど高いエネルギーをもつので、検出され
る２次電子１７の量は増加し、ＣＲＴの映像信号は試料
の電位分布を反映する。
２次電子１７はど高いエネルギーをもつので、検出され
る２次電子１７の量は増加し、ＣＲＴの映像信号は試料
の電位分布を反映する。
ＬＳＩ試料の電位分布の計測や機能検査は、この方法で
実行される。機能検査時の空間分解能は、電子照射によ
るＬＳＩの損傷を少ｆ、ｒ くするため、集束レンズの
電圧が１００ＯＶに設定されるので、電界放射形の電子
源を採用しても、０．１μｍ程度である。この分解能は
、機能検査には十分な値であるが、形態検査には不十分
な値である。
実行される。機能検査時の空間分解能は、電子照射によ
るＬＳＩの損傷を少ｆ、ｒ くするため、集束レンズの
電圧が１００ＯＶに設定されるので、電界放射形の電子
源を採用しても、０．１μｍ程度である。この分解能は
、機能検査には十分な値であるが、形態検査には不十分
な値である。
高分解能で形態検査が必要になった場合−には、第３図
に示すような電子ビーム１６を形成する。
に示すような電子ビーム１６を形成する。
すなわち、第１隼束レンズ５をさらに強励磁とし、かつ
第２年束レンズ３を動作させて、電子ビーム１６を試料
１５上に集束させる。艶；２集束レンズ３は、試料１５
と密着して配置されているため、短焦点で動作させるこ
とができる。試料１５から放出された２次電子１７は、
第２隼東レンズ３の磁場に捕獲され、上方に導かれる。
第２年束レンズ３を動作させて、電子ビーム１６を試料
１５上に集束させる。艶；２集束レンズ３は、試料１５
と密着して配置されているため、短焦点で動作させるこ
とができる。試料１５から放出された２次電子１７は、
第２隼東レンズ３の磁場に捕獲され、上方に導かれる。
磁場のない上方では、２Ｎ１グリッド１３．第２グリツ
ド１４に正電圧を与えて、２次電子１７を引き出し、こ
れを加速してコレクタ（シンチレータ６．６’）Ｔ検出
する。機能検査時に、第２グリツド１４に印加されてい
た負電圧は、形態検査時には正電圧に切り替えられる。
ド１４に正電圧を与えて、２次電子１７を引き出し、こ
れを加速してコレクタ（シンチレータ６．６’）Ｔ検出
する。機能検査時に、第２グリツド１４に印加されてい
た負電圧は、形態検査時には正電圧に切り替えられる。
ｒＳ３図では、＠２２集レンズ３でビーム１６を集束し
ているため、短伸点となり、したがって空間分解能は約
１０ＯＡになって、形？検査に十分な値となる。
ているため、短伸点となり、したがって空間分解能は約
１０ＯＡになって、形？検査に十分な値となる。
第４図は、本発明の他の実施例を示す走査形電子顕微鏡
の断面構造図である。
の断面構造図である。
第４図においては、第２隼束レンズ２１を永久磁石で形
成し、真空外部の操作でこの第２集束レンズ２１を着脱
自在にしている。
成し、真空外部の操作でこの第２集束レンズ２１を着脱
自在にしている。
配列は、第２図、第３図と同じように、第１集束レンズ
５と試料１５に隣接された第２年束レンズ２１の間にコ
レクタ（シンチレータ６．６’、光電子増倍器８．８’
）を設け、このコレクタと第２集束レンズ２１の間に第
１グリッド１３．第２グリツド１４を設けている。第２
集束レンズ２１は、フェライト磁石１８．２０．ファ１
９から構成され、ツマミ２２を持って移動操作すること
により、試料１δの上方から横方向の外れた位置に移動
される。移動させる空間を設けるため、ｐ空内部と外部
の間の金属壁２３に突起を設ける。
５と試料１５に隣接された第２年束レンズ２１の間にコ
レクタ（シンチレータ６．６’、光電子増倍器８．８’
）を設け、このコレクタと第２集束レンズ２１の間に第
１グリッド１３．第２グリツド１４を設けている。第２
集束レンズ２１は、フェライト磁石１８．２０．ファ１
９から構成され、ツマミ２２を持って移動操作すること
により、試料１δの上方から横方向の外れた位置に移動
される。移動させる空間を設けるため、ｐ空内部と外部
の間の金属壁２３に突起を設ける。
以上の実ｔｒｉＨ例では、第２隼東レンズを動作させた
ときには、形態検査を行ったが、この状態で、第２グリ
ツドを動作（負電位）とし、機能検査を行わせることも
可能である。ただし、この場合に目、微４）１部の機能
検査ができる代りに、視野が狭く、霜１位の分解能が低
下する。
ときには、形態検査を行ったが、この状態で、第２グリ
ツドを動作（負電位）とし、機能検査を行わせることも
可能である。ただし、この場合に目、微４）１部の機能
検査ができる代りに、視野が狭く、霜１位の分解能が低
下する。
〔発明の効果）
以ｈ ｆＢＶ明したように、本発明によれば、第１年束
レンズの外に試料に隣接させて第２隼束レンズを設け、
かつ２次電子に対する雷、位障壁形成用のグリッドを設
けたので、同一の走査形電子顕微鏡をＬ Ｓ Ｉ機能検
査用と高分解能形部検査用の両方に使うことができ、Ｌ
Ｓ Ｉ検査の高能率化と経済化を図ることが可能とな
る。
レンズの外に試料に隣接させて第２隼束レンズを設け、
かつ２次電子に対する雷、位障壁形成用のグリッドを設
けたので、同一の走査形電子顕微鏡をＬ Ｓ Ｉ機能検
査用と高分解能形部検査用の両方に使うことができ、Ｌ
Ｓ Ｉ検査の高能率化と経済化を図ることが可能とな
る。
第１図は従来の走査彰Ｍｔ子顕微鏡の説明図、第２図、
第３図はそれぞれ本発明の実罹例を示す機能検査と形態
検査時の走査形電子顕微鏡の断面摺電子顕微鏡の断面構
造図である。 ３．２１：第２集束レンズ、５：第１集束レンズ、１３
＝第１グリツド、１４：第２グリツド、１５：試料。 特許出願人 株式会社 日立製作所 ・ち 代 理 人 弁理士 磯 村 雅 俊・パ第１
図 ７１ 第２図 第 ３ 図 ５ 第 ４ 図 ど−ゝへ
第３図はそれぞれ本発明の実罹例を示す機能検査と形態
検査時の走査形電子顕微鏡の断面摺電子顕微鏡の断面構
造図である。 ３．２１：第２集束レンズ、５：第１集束レンズ、１３
＝第１グリツド、１４：第２グリツド、１５：試料。 特許出願人 株式会社 日立製作所 ・ち 代 理 人 弁理士 磯 村 雅 俊・パ第１
図 ７１ 第２図 第 ３ 図 ５ 第 ４ 図 ど−ゝへ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ０）電子ビームを集束する第１の年来レンズ、該か；ｌ
集束レンズの下方でかつ試料に隣接して配置された第２
の部東レンズ、上記第１．第２集束レンズの中間に配置
された２次電子検出器、該２次電子検出器とＬ記第２集
束レンズの間に配置された２次電子引き出し用グリッド
、および２次電子に対し電位障壁を形成するグリッドを
有することを特徴とする走査形電子顕微鏡。 Ｑ）前記第２年束レンズは、永久磁石で形成され、かつ
真空外部の操作により着脱自在に構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の走査形電子顕微
鏡。 ０前記２次電子引き出し用グリッドおよび電子障壁形成
用グリッドは、試料に対して半球状の形状を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の走査形電子顕
微鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57195814A JPS5986145A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 走査形電子顕微鏡 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57195814A JPS5986145A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 走査形電子顕微鏡 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3321879A Division JP2560271B2 (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 走査形電子顕微鏡 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5986145A true JPS5986145A (ja) | 1984-05-18 |
| JPH0425664B2 JPH0425664B2 (ja) | 1992-05-01 |
Family
ID=16347427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57195814A Granted JPS5986145A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | 走査形電子顕微鏡 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5986145A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008058491A3 (en) * | 2006-11-16 | 2008-07-10 | Tescan S R O | Scanning electron microscope |
-
1982
- 1982-11-08 JP JP57195814A patent/JPS5986145A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008058491A3 (en) * | 2006-11-16 | 2008-07-10 | Tescan S R O | Scanning electron microscope |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425664B2 (ja) | 1992-05-01 |
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