JPS61232544A

JPS61232544A - 電位検出装置

Info

Publication number: JPS61232544A
Application number: JP7261485A
Authority: JP
Inventors: Hideo Todokoro; 秀男戸所; Shozo Yoneda; 米田　昇三
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-04-08
Filing date: 1985-04-08
Publication date: 1986-10-16

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、電子ビーム探針による試料の電位測定法に係
り、特に走査形電子顕微鏡を用いたＬＳＩの電位測定に
好適な電位検出装置に関する。

〔発明の背景〕

走査形電子顕微鏡に２次電子のエネルギーを分析する装
置を付加すると、電子ビーム照射箇所の電位を測定でき
ることが知られている（特公昭４７−５１０２４号公報
参照）。

第１図の（ａ）にこの原理を示す。被測定試料１に対向
して置かれた２次電子検出器４の中間に制御電極Ｇが配
置されている。制御電極Ｇは、電子ビーム２の照射によ
り試料１から放出された２次電子′３のエネルギーを区
別するための電位障壁を形成する。第１図（ｂ）はこの
電位障壁の動作を説明する図である。試料上に制御電極
Ｇが配置されていない場合には、すべての２次電子３が
２次電子検出器４で検出される。零電位の試料１から放
出される２次電子のエネルギー分布は、第１図（ｂ）の
Ａで示すような分布をしている。試料１の電位が一５ｖ
であるとその分布はＢのようになる。制御電極Ｇを設け
、これに−５ｖを印加すると、検出される２次電子は５
ｅＶ以上のものに制限されるので、試料１の電位によっ
て、２次電子検出量に変化が生じる。このように検出量
が試料電流に関係するので、逆に検出２次電子量から試
料１の電位を知ることができる。

しかし上記の制御電極Ｇの配置のみによる電位測定では
、試料１の電位と検出された２次電子量との関係は直線
的でなく、電位の定量的な測定は難しい、そこで、これ
に直線性をもたせるため検出２次電子量を常に一定に保
つように制御電極の電位を回路的に調整するフィードバ
ック法が知られている（参照：アイ・イー・イー・イー
、ジャーナル・オブ・ソリッド・ステート・サーキツツ
（ＩＥＥＥ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　５ｏｌｉｄ　５ｔ
ａｔｅ　ｃｉｒｃｕｉｔｓ）　。

Ｖｏｌ、５Ｃ−１３，４３１９７８）。

第２ｒｊ！Ｊは、このフィードバック法を説明するブロ
ック図である。２次電子検出器４の出力を基準電圧すと
比較し、その差を増幅器５で増幅し、その出力を制御電
極Ｇに与える。２次電子検出量が増加すると、制御ｍ極
Ｇの電位が低下するように構成されているので、試料１
の電位がどのように変化しても、２次電子検出量は一定
に保たれる。

このとき、試料電位の変化量と制御電極Ｇの変化量は一
対一になるので、制御電極Ｇの電位を測定することで試
料１の電位変化を定量的に知ることができる。

第３図はフィードバック法を用いた電位測定の制御電極
部の具体的な例である。電子ビーム２が励磁コイル８と
磁路７で構成される対物レンズで試料（例えばＬＳＩ）
９上に絞られる。さらに走査像と任意の場所に電子ビー
ム２を動かすための偏向コイル２０が設けられている。

電子ビーム２の励起によって発生した２次電子２３は引
出電圧１４（〜５０Ｖ）の印加された引出電極１０で引
出され、制御電極１１（Ｇ）でエネルギー分析される。

前述したように、＃御電極１１は増幅Ｗ５で動作されて
いる。この例では、制御電極１１はシールド電極１２と
１３でシールドし、制御電極１１の電位変化で電子ビー
ム２が偏向されることを防いでいる。このシールド電極
１２．１３には。

シールド電圧１５（〜５０ｖ）が接続されている。

シールド電極１２を通過した２次電子２１はシンチレー
タ１８に印加された高電圧（〜１０ｋＶ）１９に吸引さ
れ、シンチレータ１８をひからせる。

光信号はライトガイド１６を介してホトマル１７で検知
される。この信号出力が基準電圧ｂ（第２図）と比較さ
れる。この例では、２次電子の検出効率を良くするため
、左右対称の位置に２次電子検出器を設けている。

ところが、本方式を用いても試料電位の変化が大きい場
合（例えば±ＩＯＶを越えるような場合）には、２次電
子の軌道が変化する。例えば試料９がＯボルトのとき２
次電子は軌道２１を通るが、例えば試料電位が一１０ボ
ルトのときには軌道２２を通り検出されなくなってしま
う。このため測定が低下してしまう問題が生じた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、かかる測定低下をもたらさない電位検出装置を提
供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために１本発明では、試料の電位の
変化に応じて、シンチレータの前面部の電界分布を変え
るように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第４図により説明する。対物
磁路７の下面に逆円錐状の反射グリッド２４を設けてい
る０反射グリッド２４には制御グリッド１１と連動した
電圧を印加する。増幅器２５は、Ｋ１　・Ｖ、　＋に、
の出を出す。ここでｖ６は制御グリッド１１の電圧で、
Ｋ１は、例えば、０．１〜１０　のような任意の係数、
Ｋ２は、−５０〜＋５０ボルトのような任意の値である
。

Ｋ１．に２を選択することで２次電子の軌道２１゜２２
を第４図にように一致させることができる。

この結果、広い範囲の試料電位測定が可能となる。

上述のに□、に２の値は、反射グリッド２４の構造、シ
ンチレータ１８の位置、シンチレータ１８に印加する電
圧値によって決まる。

Ｋ２　の値は、主に、シンチレータ１８の位置とシンチ
レータに印加する電圧値できまり、シンチレータ１８を
第４図に示すように対物レンズの下面で、水平に取付け
、１０ｋＶを印加した場合にぼ、Ｋ２の値は１０ボルト
であった。

一方、Ｋ１の値は反射グリッドの傾斜角で主にきまる。

実施例では３０１で、Ｋ１の値は０．５であった。また
、第４図ではシールド電極１２と反射グリッド２４の間
隙は約１５ｍであったが。

この間隔を４０ｍｍ以上にした場合には、Ｋ、の値は零
ボルトでよい。

第５図は対物レンズ上方に本発明の電位検出器を設けた
例である。この実施例ではコイル８と磁路７で構成され
る対物レンズが試料９の上に、制御グリッド１１．シー
ルド電極１２，１３、引出電極１０、シンチレータ１８
とライトガイド１６゜ホトマル１７で構成される２次電
子検出器、反射グリッド２４が配置されている」この実
施例の引出電極は、第４図の実施例と異なり、対物レン
ズのギャップ内を貫通する・円筒をもち、試料９から放
出された２次電子を制御グリッド１１にまで導くのに都
合のよい構造となっている。この実施例゛では、前実施
例と同形状の反射グリッド２４が設けられているが、こ
の実施例では制御グリッド１１の電圧ｌに直流電圧２６
を加えた電圧を印加している（ｘｔ　＝ｌ）、これは対
物レンズの磁場で２次電子が制御グリッド１１の中心附
近に集中し、反射グリッド２４の中心部分（平らな部分
）で、その効果がでているためである。

〔発明の効果〕

本発明を実施した結果、従来の方式では、試料電位が５
ボルトで０．５　ボルト、１０ボルトで１．５ボルトの
低下が生じていたものが、１０ボルトで０．２ボルトの
低下に改善できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子ビームによる電位測定を説明する図、第
２図はフィードバックによる定量測定を説明する図、第
３図は従来の方法と問題点を説明する図、第４図および
第５図はそれぞれ本発明の実施例を示す図である。１．９・・・試料、２・・・電子ビーム、７・・・対物
磁路、１０・・・引出電極、１１・・・制御電極、１２
．１３・・・シールド電極、１６・・・ライトガイド、
１７・・・ホトマル、１８・・・シンチレータ、２１．
２２・・・２次電子軌道、２３・・・２次電子、２４・
・・反射グリッド。 −讐＼ンア・） −り′ 答　１　区 ″ｔ、２国茅４−因 ′４５０

Claims

【特許請求の範囲】１、電子ビーム等、粒子線を試料に照射し、該試料から
放出される２次電子のエネルギーを分析して、該試料の
電位を測定する電位検出装置において、前記２次電子を
エネルギー分離する半球状制御グリッドの前面に、前記
制御グリッドを通過した２次電子を、２次電子検出器の
方向に反射させるロート状の反射電極を設けたことを特
徴とする電位検出装置。２、前記反射電極に、前記制御グリッドと同一電位を与
えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電位
検出装置。３、前記制御グリッドの電位に一定の電位を加えた値を
前記反射電極に印加したことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の電位検出装置。４、前記制御グリッドの電位を減衰あるいは増幅して前
記反射電極に印加するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第２項または第３項記載の電位検出装置。