JPS6149364A - 走査型粒子線顕微鏡 - Google Patents
走査型粒子線顕微鏡Info
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- JPS6149364A JPS6149364A JP60177466A JP17746685A JPS6149364A JP S6149364 A JPS6149364 A JP S6149364A JP 60177466 A JP60177466 A JP 60177466A JP 17746685 A JP17746685 A JP 17746685A JP S6149364 A JPS6149364 A JP S6149364A
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- Japan
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- particle beam
- particle
- lens
- scanning
- beam microscope
- Prior art date
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- Granted
Links
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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
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
-
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- 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
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (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】
に産業上の利用分野〕
この発明は、粒子ビーム発生器と粒子ビーム通路中に設
けられた少くとも1つの補助レンズを備える走査型粒子
線顕微境に関するものである。
けられた少くとも1つの補助レンズを備える走査型粒子
線顕微境に関するものである。
半導体技術においてもマイクロエレクロニクス・デバイ
ス又はその製作に対して必要となる部品の検査、例えば
マスクおよびウェー/・の倹fic対して走査型電子顕
微鏡が多く使用されるようi(なった。電子ビーム測定
技術に秒いて走査型電子顕微鏡を使用することば列えば
米国特許・麻427/679(〕l力、ij[I出によ
り公丈Uであ、乙つ電子・ビーム・リングラフィによる
微細(+■造の製作ンこ走査型電子頭做炭を使用するこ
とは例えば米国特許第4075488号明細書に記−或
されている。この外に走査型電子顕微鏡は集積電子デバ
イス製作に際して各工8段のコントロールにも使用され
る。例えばマスク又νよウェーハの司−法II′llI
定又は位1ユ決めに1吏用さ九ている。
ス又はその製作に対して必要となる部品の検査、例えば
マスクおよびウェー/・の倹fic対して走査型電子顕
微鏡が多く使用されるようi(なった。電子ビーム測定
技術に秒いて走査型電子顕微鏡を使用することば列えば
米国特許・麻427/679(〕l力、ij[I出によ
り公丈Uであ、乙つ電子・ビーム・リングラフィによる
微細(+■造の製作ンこ走査型電子頭做炭を使用するこ
とは例えば米国特許第4075488号明細書に記−或
されている。この外に走査型電子顕微鏡は集積電子デバ
イス製作に際して各工8段のコントロールにも使用され
る。例えばマスク又νよウェーハの司−法II′llI
定又は位1ユ決めに1吏用さ九ている。
走査型電子顕微滝を例えば空間寸法の測定、電位測定等
の611定技術に使用する場合、測定対象物の表面の充
電によって1llll定の誤りが生じないようVζ注意
しなければならない。測定対象物の表面の充電と避ける
ためには、対象物表面に4電、H料と蒸著して導′こ性
とすることが可能である。対象物を更に処理するため表
面に導電材料を蒸着すること;ま不可能である場合、例
えばマ・fクロエレクトロニクスに分ける測定対象物の
場合には、その表面分照射する一次電子のエネルギーを
調整して時間平均にち−いて表面(で当る電荷の中この
表面にとどまるものと表面から立去るものとが等しくな
るようにすることが必要である。このように表面に当る
電荷とそれから立去る電荷の間にバランスがg37これ
る入射一次電子エネルギー値は一般に低く、典型的には
500eVから2 keVの間にある。電荷のバランス
が時間平均で保たれればよい場合、あるいは測定対象物
がLp!f殊な材料から成る場合には、−次電子の入射
エネルギーを10 keVあるいはそれ以上としても測
定λ「に物表面にあ・ける電荷バランスが達成され、こ
の表面の充電を避けることができる。
の611定技術に使用する場合、測定対象物の表面の充
電によって1llll定の誤りが生じないようVζ注意
しなければならない。測定対象物の表面の充電と避ける
ためには、対象物表面に4電、H料と蒸著して導′こ性
とすることが可能である。対象物を更に処理するため表
面に導電材料を蒸着すること;ま不可能である場合、例
えばマ・fクロエレクトロニクスに分ける測定対象物の
場合には、その表面分照射する一次電子のエネルギーを
調整して時間平均にち−いて表面(で当る電荷の中この
表面にとどまるものと表面から立去るものとが等しくな
るようにすることが必要である。このように表面に当る
電荷とそれから立去る電荷の間にバランスがg37これ
る入射一次電子エネルギー値は一般に低く、典型的には
500eVから2 keVの間にある。電荷のバランス
が時間平均で保たれればよい場合、あるいは測定対象物
がLp!f殊な材料から成る場合には、−次電子の入射
エネルギーを10 keVあるいはそれ以上としても測
定λ「に物表面にあ・ける電荷バランスが達成され、こ
の表面の充電を避けることができる。
電子ビーム描画装置で(は対象物表面て当る一次電子エ
ネルギーは約20 keVであるが、将来:まこれより
低い入射エネルギーが選)ブれるようになる傾向が認め
られる。対象物に当るときの一次電子のエネルギーが低
い程近接効果が弱く、フォトレジストとターゲット内の
散乱体Fltが小さくなる。
ネルギーは約20 keVであるが、将来:まこれより
低い入射エネルギーが選)ブれるようになる傾向が認め
られる。対象物に当るときの一次電子のエネルギーが低
い程近接効果が弱く、フォトレジストとターゲット内の
散乱体Fltが小さくなる。
従って将来の粒子線描画装置V・こ5いては、高い粒子
流密度と低い大村エネルギー全もつ細L−1粒子ビ−ム
・ゾンデが要求されるLうになると考えられ乙。従来の
走査型電子gA微鏡では粒子ヒ゛−ム路ト句の粒子エネ
ルギーが低い程測定に除しての分解能食型電子顕微鏡は
従って上記の応用分野では最適のものではない。この上
うな欠点の原因はベルツユ効果(BoerSch −e
ffect )と呼ばれているもので、粒子ビーム中の
N子の集束を妨害するものである。特に高強度の粒子ビ
ーム源(例えば電子ビーム発生用の六フッ化う/り/単
結晶陰砿)の輝度を完全にfす用することは不可能であ
る。特(Iこ粒子エネルギーが低いとき、べlし/ユ効
果により輝度がビーム源が対象物に向って進む間に低下
す、b6エネルギー1keVの電子ビームの場合発生源
から対ヱR物までの間の輝度の損失係数は20を超える
。粒子エネルギーが更に低下すると、ビー入路甲でf(
々のレノズの後にちる交叉点が場合も(よって著しく拡
大し、粒子ゾンデを拡げて測定分解能を悪化させ、粒子
ビーム密度全低下させる。
流密度と低い大村エネルギー全もつ細L−1粒子ビ−ム
・ゾンデが要求されるLうになると考えられ乙。従来の
走査型電子gA微鏡では粒子ヒ゛−ム路ト句の粒子エネ
ルギーが低い程測定に除しての分解能食型電子顕微鏡は
従って上記の応用分野では最適のものではない。この上
うな欠点の原因はベルツユ効果(BoerSch −e
ffect )と呼ばれているもので、粒子ビーム中の
N子の集束を妨害するものである。特に高強度の粒子ビ
ーム源(例えば電子ビーム発生用の六フッ化う/り/単
結晶陰砿)の輝度を完全にfす用することは不可能であ
る。特(Iこ粒子エネルギーが低いとき、べlし/ユ効
果により輝度がビーム源が対象物に向って進む間に低下
す、b6エネルギー1keVの電子ビームの場合発生源
から対ヱR物までの間の輝度の損失係数は20を超える
。粒子エネルギーが更に低下すると、ビー入路甲でf(
々のレノズの後にちる交叉点が場合も(よって著しく拡
大し、粒子ゾンデを拡げて測定分解能を悪化させ、粒子
ビーム密度全低下させる。
ドイツ連邦共和国l侍許出願公聞j@3138926号
公報により、1段形大電流ゾンデと辺焦、屯丁;吉像し
ンズ?備える電子顕微鏡が公知であるう一次電子ビーム
のエネルギーの拡がり−う:電子ビーム交叉点の微に比
クリして増大することは文献「オフブチに記「威された
電子顕慮鏡ではペル/ユ効果が小さぐなる。しかしこの
種の公知の電子顕微鏡は、広い動作量IT%を必・要と
する装d又(・まビーム交叉点に ・設けられた
容易に手を入、することができる触診系を必要とする偏
置にかいての使用には適して力ない。この触診系は対象
物て対して比較的大きな1団隔を置いて設けられ、触診
系に導かれる電位から対象物に有害な作用が及ぽされな
いようl・ニなっている。
公報により、1段形大電流ゾンデと辺焦、屯丁;吉像し
ンズ?備える電子顕微鏡が公知であるう一次電子ビーム
のエネルギーの拡がり−う:電子ビーム交叉点の微に比
クリして増大することは文献「オフブチに記「威された
電子顕慮鏡ではペル/ユ効果が小さぐなる。しかしこの
種の公知の電子顕微鏡は、広い動作量IT%を必・要と
する装d又(・まビーム交叉点に ・設けられた
容易に手を入、することができる触診系を必要とする偏
置にかいての使用には適して力ない。この触診系は対象
物て対して比較的大きな1団隔を置いて設けられ、触診
系に導かれる電位から対象物に有害な作用が及ぽされな
いようl・ニなっている。
ドイツ連邦4(和国−+′f3(−出、−公:司、:m
”、 5204897号明細書により四険管型の包子ビ
ーム発生系カニ公知である。この茅の陰極、ウェーネル
ト電極および陽極ンウ)ら成る部分系は、特定の種子ビ
ームエネルギーに対して最I通の電界強度と最高の輝度
が達成さnるように調整されてい、6゜可変粒子ビーム
エネルギーとするため、この部分系とその後に接続され
た補助電極の間の電位が種々の値ンζ調整される。この
ようにして粒子ビーム発生系内に分いて最適の暉りにと
所望の粒子ビームエネーレギーが;下ら;!”Lる。し
かしこの公ダDの)粒子ビーム発生器では、発生器の直
後に作られる最適輝度がその後の粒子ビーム通路内でベ
ルツユ効果により悪化することを阻止できない。
”、 5204897号明細書により四険管型の包子ビ
ーム発生系カニ公知である。この茅の陰極、ウェーネル
ト電極および陽極ンウ)ら成る部分系は、特定の種子ビ
ームエネルギーに対して最I通の電界強度と最高の輝度
が達成さnるように調整されてい、6゜可変粒子ビーム
エネルギーとするため、この部分系とその後に接続され
た補助電極の間の電位が種々の値ンζ調整される。この
ようにして粒子ビーム発生系内に分いて最適の暉りにと
所望の粒子ビームエネーレギーが;下ら;!”Lる。し
かしこの公ダDの)粒子ビーム発生器では、発生器の直
後に作られる最適輝度がその後の粒子ビーム通路内でベ
ルツユ効果により悪化することを阻止できない。
・この発明の目的(・↓冒頭に挙げンを種類の走査型粒
子2腺順倣[境i/Cおいて、ベルツユ効果の作用と現
在の走立型粒子線頌做境の場合よりも低減させることで
ある。
子2腺順倣[境i/Cおいて、ベルツユ効果の作用と現
在の走立型粒子線頌做境の場合よりも低減させることで
ある。
この目的tよl待r’+清求の範囲・’i’z1項に特
徴として挙げ7ヒ構成とすること(Cよって達成される
。この発明の梯々の実施態様は特許1清求の叱12Lg
2項以下と図面に示きれている。
徴として挙げ7ヒ構成とすること(Cよって達成される
。この発明の梯々の実施態様は特許1清求の叱12Lg
2項以下と図面に示きれている。
この発明による走査型粒子線Fαα環境41:電子ビー
ムけでは:tぐ、その他側々のイオンど−ムの発生ても
好適である。
ムけでは:tぐ、その他側々のイオンど−ムの発生ても
好適である。
この発明による走葺型゛位子線;]倣′説は、対象物に
当る粒子エネルギーが小さバ場合にも粒子流の高いpI
i細な粒子ノ゛/デを可能(でする。従来はベルツユ効
果が粒子ビーム発生器においてにど−ムの交叉点(焦点
)て訃lJ)てりみ川5i )上役をするとされて論だ
が、最近の計算によ几は粒子ビーム発生器とビーム交叉
区域(クロスオーバー)だけで1よなく、ビーム通路の
全体にB1.”lても重要であることが明らかにされた
。ベルツユ効果によりビーム元止?3の直後で与えらA
たビーム輝n1が以後の11 子ビーム通1t3 Vこ
ち・いて低下する。このン泣子ビーム通1)6が長い研
ベル/ユ効、長の悪影響が強くなる。
当る粒子エネルギーが小さバ場合にも粒子流の高いpI
i細な粒子ノ゛/デを可能(でする。従来はベルツユ効
果が粒子ビーム発生器においてにど−ムの交叉点(焦点
)て訃lJ)てりみ川5i )上役をするとされて論だ
が、最近の計算によ几は粒子ビーム発生器とビーム交叉
区域(クロスオーバー)だけで1よなく、ビーム通路の
全体にB1.”lても重要であることが明らかにされた
。ベルツユ効果によりビーム元止?3の直後で与えらA
たビーム輝n1が以後の11 子ビーム通1t3 Vこ
ち・いて低下する。このン泣子ビーム通1)6が長い研
ベル/ユ効、長の悪影響が強くなる。
、′、1くつ化ラノタノ単、詰晶lr’;; ikを[
重用し、試料・\の;こ子の入射エネルギー全1keV
としたとき、輝度の値ζケンフリノンインスノルメノノ
(Camhridqe丁nsirumenj8ン社の走
査型電子8做滝Typ 5150の規定ビーム通路中に
おいてベル/ユ効果(・ζ基き糸数40fcもって低F
する。これに反して1司じTypS150走査型ル子顕
倣億のビーム通路をこの発明fC従って変更し、電子が
刷物レンズの・;1]屯・に至る丑で20 keVのエ
ネルギーを持ち、対′吻1//ズの中心において始めて
l keVのエネルギー1で1iilJ動されるように
すると、その他の境界条1ドを同じとして輝度は係数4
ともって低下するに過き゛ない。従って従来の走査型電
子顕微;λに対比1−で4ばのplJ得は係数で10′
に達する。更に別の3750電子顕微説を使用した実験
列では、電子が対ζ勿しンズの中心1セエネルギー10
keVt持も、この中心にお1八て始めて1keVの
入射エネルギーなで、1.i11動されるとき、対物レ
ンズにおいての輝1変は電子ビーム源の直後の値に対し
て係数5.5)「]もって低!〜ず乙。この場合輝度の
il来のものに対比した利fatよ係(liでほぼ7で
ある。
重用し、試料・\の;こ子の入射エネルギー全1keV
としたとき、輝度の値ζケンフリノンインスノルメノノ
(Camhridqe丁nsirumenj8ン社の走
査型電子8做滝Typ 5150の規定ビーム通路中に
おいてベル/ユ効果(・ζ基き糸数40fcもって低F
する。これに反して1司じTypS150走査型ル子顕
倣億のビーム通路をこの発明fC従って変更し、電子が
刷物レンズの・;1]屯・に至る丑で20 keVのエ
ネルギーを持ち、対′吻1//ズの中心において始めて
l keVのエネルギー1で1iilJ動されるように
すると、その他の境界条1ドを同じとして輝度は係数4
ともって低下するに過き゛ない。従って従来の走査型電
子顕微;λに対比1−で4ばのplJ得は係数で10′
に達する。更に別の3750電子顕微説を使用した実験
列では、電子が対ζ勿しンズの中心1セエネルギー10
keVt持も、この中心にお1八て始めて1keVの
入射エネルギーなで、1.i11動されるとき、対物レ
ンズにおいての輝1変は電子ビーム源の直後の値に対し
て係数5.5)「]もって低!〜ず乙。この場合輝度の
il来のものに対比した利fatよ係(liでほぼ7で
ある。
更に別の央験ト列としてi電子のエネルギーに発土器か
ら対物レンズの中上・まで5 keVとし、この中心テ
1keyの入射エネルギー(で1で市11山すすると、
対象q勿(・てち・いての輝度は電子源(σ後の1′直
より係数10をもって低下する。従来の装置(lこ対比
したこの輝度のン刈得系、牧4i4である。
ら対物レンズの中上・まで5 keVとし、この中心テ
1keyの入射エネルギー(で1で市11山すすると、
対象q勿(・てち・いての輝度は電子源(σ後の1′直
より係数10をもって低下する。従来の装置(lこ対比
したこの輝度のン刈得系、牧4i4である。
同じ走査型電子8做滝3150iC訃いて電子のエネル
ギーが′ε電子源λづ物レンズ中心との間で2、5 k
eVであり、対物し/ズ中心にかいて始J7>で1ke
Vに:1tll動されるときは、対象1勿においての那
度の値r工′電子源直後における値りこ対して係数18
をもって低ドしている。こルでも従来の技術に比べて係
数で約22の輝反利得となっている。
ギーが′ε電子源λづ物レンズ中心との間で2、5 k
eVであり、対物し/ズ中心にかいて始J7>で1ke
Vに:1tll動されるときは、対象1勿においての那
度の値r工′電子源直後における値りこ対して係数18
をもって低ドしている。こルでも従来の技術に比べて係
数で約22の輝反利得となっている。
他のパラメータを変えずに制動点と試料に近づけ;l程
iq+度の利イ(I−は高い。又他のパラメータを変え
ずに制動点全電子ψλにdづけtbfii輝度の利得は
低くなる。
iq+度の利イ(I−は高い。又他のパラメータを変え
ずに制動点全電子ψλにdづけtbfii輝度の利得は
低くなる。
1泣子ビ一ム通路が1段型でレンズが1蘭だけであり、
そ21′ICよって・/lJクロスオーバー個だけであ
る場合には、粒子の;1ill動点は個別レンズ内ある
いはビーム通路において個別レンズの後に置かれる。
そ21′ICよって・/lJクロスオーバー個だけであ
る場合には、粒子の;1ill動点は個別レンズ内ある
いはビーム通路において個別レンズの後に置かれる。
2つのし/ズが設けられる2段型ビーム通路の場合には
、制動点を第2クロスオーバーに置くことにより高い輝
度利147が達成される。一般1cn個のし/ズを使用
するn段壁ビーム通路の場合には、制動点はn番目のク
ロスオーバー又はその前のりaスオーバーの1つにlぐ
のが有利である。輝凹の刊jOだけを問題にする場合に
は、n段壁ビーム通路に対して単一の制動点をn番目の
クロスオーバーに設け、必要に応じてビーム引外し系(
ビーム・プラノキング系)をこのクロスオーバーに補助
的に設けることが最も呵利である。
、制動点を第2クロスオーバーに置くことにより高い輝
度利147が達成される。一般1cn個のし/ズを使用
するn段壁ビーム通路の場合には、制動点はn番目のク
ロスオーバー又はその前のりaスオーバーの1つにlぐ
のが有利である。輝凹の刊jOだけを問題にする場合に
は、n段壁ビーム通路に対して単一の制動点をn番目の
クロスオーバーに設け、必要に応じてビーム引外し系(
ビーム・プラノキング系)をこのクロスオーバーに補助
的に設けることが最も呵利である。
使用目的によっては複数の制動装置を設ける方が有セリ
である。この場合問題になるの・はどのようなf+li
助侵置を装子ビーム中て設けるか、動作間隔をどの程度
に選ぶか、’tJ象物の近傍が高い電位に上げられるこ
とにより対象物の機能又はその構成が侵害されるかどう
か、制御装置が同時にレンズ類似の特性を示すかあるい
はレンズとの集積構造となりその構成に際してビーム通
路全体に及ぼす影響を考慮する必要があるかどうか等で
ある。
である。この場合問題になるの・はどのようなf+li
助侵置を装子ビーム中て設けるか、動作間隔をどの程度
に選ぶか、’tJ象物の近傍が高い電位に上げられるこ
とにより対象物の機能又はその構成が侵害されるかどう
か、制御装置が同時にレンズ類似の特性を示すかあるい
はレンズとの集積構造となりその構成に際してビーム通
路全体に及ぼす影響を考慮する必要があるかどうか等で
ある。
例えば広め動作間隔を必要とする場合には、一般に1つ
の蘭41Jレンズでは充分でない。試料電位に対して大
きな差のある電位を樽く必要があるビーム引外し系を組
込むためには、容易に手を入れることができる交叉点を
試料から所定の最小間隔を保って粒子ビーム通路中に設
けることがZ・要となる。
の蘭41Jレンズでは充分でない。試料電位に対して大
きな差のある電位を樽く必要があるビーム引外し系を組
込むためには、容易に手を入れることができる交叉点を
試料から所定の最小間隔を保って粒子ビーム通路中に設
けることがZ・要となる。
粒子ビーム通路中に置かれる粒子制動装置の最も簡単な
ものは、1つ又は複数の網から構成され各組て特定の電
圧が加えられる。網−極又は格子電極はその構成要素間
の間隔が狭い場合、第1近似においてレンズ作用を示さ
ない。粒子ビーム通路内で簡単な電位分布を示すために
は、2つの網電極を近接して前後に設け、第2網電極を
遅延電極とする6場合によっては単一の網電極が使用さ
れるが、この場合粒子ビーム路中の他の裟11ffの設
計VC際しては複雑な電位分布を考えに入れなければな
らない。このことは網電極に限らず、その他の粒子制動
用の装置1こついてもあてはまることである。
ものは、1つ又は複数の網から構成され各組て特定の電
圧が加えられる。網−極又は格子電極はその構成要素間
の間隔が狭い場合、第1近似においてレンズ作用を示さ
ない。粒子ビーム通路内で簡単な電位分布を示すために
は、2つの網電極を近接して前後に設け、第2網電極を
遅延電極とする6場合によっては単一の網電極が使用さ
れるが、この場合粒子ビーム路中の他の裟11ffの設
計VC際しては複雑な電位分布を考えに入れなければな
らない。このことは網電極に限らず、その他の粒子制動
用の装置1こついてもあてはまることである。
基本的には総ての静電的遅延要素が粒子の制動に使用さ
れる。特に2つ又はそれ以上の電極を持つ装置が有利で
ある。レンズ作用のある制動装置としては、絞り、管状
し/ズ又はtlill動し/ズ又はそれらの組合せが網
電極と共に使用される。この場合静電レンズを磁気レン
ズに付加して、あるいはその代りに設けることができる
。
れる。特に2つ又はそれ以上の電極を持つ装置が有利で
ある。レンズ作用のある制動装置としては、絞り、管状
し/ズ又はtlill動し/ズ又はそれらの組合せが網
電極と共に使用される。この場合静電レンズを磁気レン
ズに付加して、あるいはその代りに設けることができる
。
静電制動系と対物し/ズとの電子光学的に適当な」合せ
の便用も有利である。静電インマージョノ対物し/ズ系
では、「!11jlfJh装置を1つの対物レンズと7
徂合せることができる。これによって対象物位−におい
ての高い輝度と対象物VC対する微細ノ゛ンデとが同時
に可能となる、 この発明は電子ビーム描画装置にも応用可能である。例
えば電子に制動点に至るまで50keVのエネルギーを
持たせ、そこで通常の入射工X、ルキ−(直例えば20
1ceVまで1間・肋する。これによって粒子流密度が
著しく高くしかも入射エネルギーが低い微細ゾンデが達
成される。構造が微、l+IBになり高い描画速度が要
求され、呵度の高力陰極が使用されるようになると、著
しく高いゾンデ電流というこの発明の特徴は将来に亘っ
て重要性が次第に増大する。
の便用も有利である。静電インマージョノ対物し/ズ系
では、「!11jlfJh装置を1つの対物レンズと7
徂合せることができる。これによって対象物位−におい
ての高い輝度と対象物VC対する微細ノ゛ンデとが同時
に可能となる、 この発明は電子ビーム描画装置にも応用可能である。例
えば電子に制動点に至るまで50keVのエネルギーを
持たせ、そこで通常の入射工X、ルキ−(直例えば20
1ceVまで1間・肋する。これによって粒子流密度が
著しく高くしかも入射エネルギーが低い微細ゾンデが達
成される。構造が微、l+IBになり高い描画速度が要
求され、呵度の高力陰極が使用されるようになると、著
しく高いゾンデ電流というこの発明の特徴は将来に亘っ
て重要性が次第に増大する。
電子光学的レンズ効果と対象物における輝朋に関する効
果との間に最適関係を見出すことが2、要である。粒子
ビーム通路内に既に存在するZJ物レしズが不利な特注
を示すときは、粒子1lIl]動用の装置はビーム通路
に沿って更に後方に移さなければならない。
果との間に最適関係を見出すことが2、要である。粒子
ビーム通路内に既に存在するZJ物レしズが不利な特注
を示すときは、粒子1lIl]動用の装置はビーム通路
に沿って更に後方に移さなければならない。
小さいレンズ収差だけですますためには、粒子ビーム路
中に挿入される補助のし/ズ効果をできるだけ小さく一
ノーる。その/こめに杜1つの網電極をクロスオーバー
に置くのが最も効′捉的である。
中に挿入される補助のし/ズ効果をできるだけ小さく一
ノーる。その/こめに杜1つの網電極をクロスオーバー
に置くのが最も効′捉的である。
粒子がビーム通路中を動く速さが遅い程ベル/ユ効果の
作用が妨害となる。
作用が妨害となる。
粒子ビーム通路中の色収差が小さくなるようにするには
、制動点前の粒子エネルギーの拡がりを小さくしなけれ
ばならない。従って制動点の前では高過ぎる電圧が加え
られないようにする。そのためには電子の場合制動点の
前の加速電圧を5にθVと+ 5 keVの間にするの
が望ましい。しかしこの値は使用された電子光学し/ズ
とその使用条件にも関係する。ここではゾンデの大きさ
が特定のノ°/デの大きさに対して最適のレンズ開口を
求める場合、即ち特定のゾンデの大きさに対して最適の
1jll動点前の加速電圧を与える場合と類1以の役目
を行う。この最適加速電圧はその道の専門尿により実験
で求めることも可能である。
、制動点前の粒子エネルギーの拡がりを小さくしなけれ
ばならない。従って制動点の前では高過ぎる電圧が加え
られないようにする。そのためには電子の場合制動点の
前の加速電圧を5にθVと+ 5 keVの間にするの
が望ましい。しかしこの値は使用された電子光学し/ズ
とその使用条件にも関係する。ここではゾンデの大きさ
が特定のノ°/デの大きさに対して最適のレンズ開口を
求める場合、即ち特定のゾンデの大きさに対して最適の
1jll動点前の加速電圧を与える場合と類1以の役目
を行う。この最適加速電圧はその道の専門尿により実験
で求めることも可能である。
静電的の哩由から1シ11動点が対象物から遠く離れて
いなければならない場合には、粒子ビーム通路のしさを
全体として短くする手段の可能性は少ない。即ちこの通
路が短い程ベル/ユ効宋に基く有害な影響が少くなる。
いなければならない場合には、粒子ビーム通路のしさを
全体として短くする手段の可能性は少ない。即ちこの通
路が短い程ベル/ユ効宋に基く有害な影響が少くなる。
従って走査型電子顕微鏡の制動点後の低電圧区域はでき
るだけ0くする必要があり、この低電圧区域における縮
小はできるだけ僅かでなければならない。例えばこの低
電圧区域での11.ω−J−が1/6でなぐlハに過ぎ
ないときは、係数15の輝度利碍が達成される。
るだけ0くする必要があり、この低電圧区域における縮
小はできるだけ僅かでなければならない。例えばこの低
電圧区域での11.ω−J−が1/6でなぐlハに過ぎ
ないときは、係数15の輝度利碍が達成される。
図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細て説明
する。
する。
第1図乃至第5図に示す低電圧走査型頭@境では、−次
電子pzはその大部分が比較的高い電位に上げられる。
電子pzはその大部分が比較的高い電位に上げられる。
測定技術上これらの電子ばl keVのエネルギーを持
って試料PRの表面に当たる必要がある。この鳴合一次
電子は制動電極Rの前では例えば2 kev以上のエネ
ルギーを持つ。このエネルギーは場合に応じて4 ke
V以上、らるい1は10乃至20 keV以上とするの
が有利である。このような電子は試才(、1) 11の
近くで始めて所望の1LS。
って試料PRの表面に当たる必要がある。この鳴合一次
電子は制動電極Rの前では例えば2 kev以上のエネ
ルギーを持つ。このエネルギーは場合に応じて4 ke
V以上、らるい1は10乃至20 keV以上とするの
が有利である。このような電子は試才(、1) 11の
近くで始めて所望の1LS。
い入射エネルギーにまで;b(」動される。これによっ
てベル/ユ効果の作用を茗しく低減させることができる
。特に電子流密度がなお高い値を示している第1コツプ
/サレンズに2の区域と第2−+7デンサレ/ズに1の
区域では、輝度の低下の大部分がこれらの区域で生ずる
から一次電子エネルギーを比較的高い値に保つ必要があ
る。
てベル/ユ効果の作用を茗しく低減させることができる
。特に電子流密度がなお高い値を示している第1コツプ
/サレンズに2の区域と第2−+7デンサレ/ズに1の
区域では、輝度の低下の大部分がこれらの区域で生ずる
から一次電子エネルギーを比較的高い値に保つ必要があ
る。
第1図乃至第5図では陰極には一1kVに、ウェーネル
ト電極Wは約−1,5k vに、陽極Δは+19kVK
電圧印加される。
ト電極Wは約−1,5k vに、陽極Δは+19kVK
電圧印加される。
一次電子PEは最初高いエネルギーを持ってビーム路中
を進み、試料PRの直前又は少くとも1つのコンデンサ
レンズを通り抜けた後に低いエネルギー値に制御助され
る。その場合ビーム路の少くとも一部分とビーム交叉点
(焦点)は高いエネルギーを持って通過する。これによ
ってベル/ユ効宋の分解能に及ぼす悪影ルIは著しく軽
減される。
を進み、試料PRの直前又は少くとも1つのコンデンサ
レンズを通り抜けた後に低いエネルギー値に制御助され
る。その場合ビーム路の少くとも一部分とビーム交叉点
(焦点)は高いエネルギーを持って通過する。これによ
ってベル/ユ効宋の分解能に及ぼす悪影ルIは著しく軽
減される。
第1図の実施例で?i電子PEはビーム通路のほぼ全部
で高い一次電子エネルギー4ノ・1ち、メ・j吻し/ズ
OB中又はその後で始めて′1ill動される。この場
合制動電極Rの電位はOVである。−矢電子PEが試料
PRに当った個所から放出される二次電子SKは、測定
技術上の対象として検出器1)Tで検出される。−次電
子PEのノ゛/デで走査するための偏向装置としては偏
向コイルDが使用される。
で高い一次電子エネルギー4ノ・1ち、メ・j吻し/ズ
OB中又はその後で始めて′1ill動される。この場
合制動電極Rの電位はOVである。−矢電子PEが試料
PRに当った個所から放出される二次電子SKは、測定
技術上の対象として検出器1)Tで検出される。−次電
子PEのノ゛/デで走査するための偏向装置としては偏
向コイルDが使用される。
第2図に示した低電圧走査型顕微鏡では、−次Z 子P
Eが第1コンデンサレ/ズに2と対物レンズOBの間で
化1]動される。コンデンサレンズを1つだけ使用する
類似実施例では、r[tll動電極Rがこ(7)l−コ
ンデンサレンズと対物レンズの間に設けられる。
Eが第1コンデンサレ/ズに2と対物レンズOBの間で
化1]動される。コンデンサレンズを1つだけ使用する
類似実施例では、r[tll動電極Rがこ(7)l−コ
ンデンサレンズと対物レンズの間に設けられる。
第6図の低電圧走査型顕微鏡では、−次電子PEはコン
デンサレンズに2内で制動される。この場合制動電極R
はコンデンサレンズに2内に設けられる。
デンサレンズに2内で制動される。この場合制動電極R
はコンデンサレンズに2内に設けられる。
第2図の実施例と第6図の実7A例1cは、原画像(ク
ロスオーバー)が地電位(OkV)に置かれ到達可能で
あるという利点がある。第1図乃至第4図の各実施例の
制動電@はいずれもQl(Vの電位に着かれる。電子P
Bに対する電位を明確に規定するため、電子PEは制動
電極Rの直前1で非強磁性材料から成り、陽極AO電位
に置かれた管内部を進む。この管は第1図のものが最も
長く、第2図から第4図て向って次第に短くなる。
ロスオーバー)が地電位(OkV)に置かれ到達可能で
あるという利点がある。第1図乃至第4図の各実施例の
制動電@はいずれもQl(Vの電位に着かれる。電子P
Bに対する電位を明確に規定するため、電子PEは制動
電極Rの直前1で非強磁性材料から成り、陽極AO電位
に置かれた管内部を進む。この管は第1図のものが最も
長く、第2図から第4図て向って次第に短くなる。
原画像が地電位にあって到達可能であるとき、ビーム引
き外し系はそこに設けるのが有利である。
き外し系はそこに設けるのが有利である。
第2図乃至、A4図の各実MJ4レリでは、電子PEの
”till動て際して生ずる収差は対物レンズOBによ
る8d小投像に伴って低減される。
”till動て際して生ずる収差は対物レンズOBによ
る8d小投像に伴って低減される。
第4図の低電圧走査型M敬碗では、−次電子PF2がコ
ンデンサレンズに1とに2の間で制動される。ここでは
it’11動1U極Rがコンデ/サレンズKiK所;A
するビーム交叉点に設けられている。
ンデンサレンズに1とに2の間で制動される。ここでは
it’11動1U極Rがコンデ/サレンズKiK所;A
するビーム交叉点に設けられている。
この実、姑クリではベル/ユ効果を組上する作用の影2
4Hが193図までの実施し11に比べて弱い。
4Hが193図までの実施し11に比べて弱い。
走査型電子顕微鏡ρ:2つ以上のコンデンサレンズを備
えていると、制動電極Rは第1図乃至第4図の実施列V
C対応して続く2つのコンデンサレンズの間、1つのコ
ンデンサレンズの内部、対物レンズの内部および対物レ
ンズの背後のいずれかに設けられる。電界放出1玄罹を
備える走査型電子顕微鏡にも制動電極Rを設けることが
できる。この場合−次電子PLの制動は対物し/ズOB
の前で行うのが素適である。
えていると、制動電極Rは第1図乃至第4図の実施列V
C対応して続く2つのコンデンサレンズの間、1つのコ
ンデンサレンズの内部、対物レンズの内部および対物レ
ンズの背後のいずれかに設けられる。電界放出1玄罹を
備える走査型電子顕微鏡にも制動電極Rを設けることが
できる。この場合−次電子PLの制動は対物し/ズOB
の前で行うのが素適である。
第5図に、コンデンサレンズに1とこのコンデンサレン
ズ内部に置かれた制御助電極Rと上記の実施例の対物レ
ンズOBに代るインマージョンレンズ型の個別し/ズE
を備える低電圧走査型顕微鏡を示す。Cの蘭ツ1]し/
ズEの場合続いて設けられる電極に置かれた試料PRは
、この個写りレンズの第1電極の電位U1よりも低い電
位U5に置かれる、個別し/ズEば、補助的1c粒子ビ
ーム引外し系としても使用できるように(74成すると
有利である。この種の個別し/ズF2は米国・特許第4
459685号明1.lll 、l’ L記、l&され
公知である。
ズ内部に置かれた制御助電極Rと上記の実施例の対物レ
ンズOBに代るインマージョンレンズ型の個別し/ズE
を備える低電圧走査型顕微鏡を示す。Cの蘭ツ1]し/
ズEの場合続いて設けられる電極に置かれた試料PRは
、この個写りレンズの第1電極の電位U1よりも低い電
位U5に置かれる、個別し/ズEば、補助的1c粒子ビ
ーム引外し系としても使用できるように(74成すると
有利である。この種の個別し/ズF2は米国・特許第4
459685号明1.lll 、l’ L記、l&され
公知である。
第6図に一次′4子:ttll動挨置の独々の型式を示
す。
す。
−次電子の制動には2つ又はそれ以上の静電電極2はそ
れらの、阻合せが使用される。例えば2つの網Nを前後
に配置した2電極構造1が使用され、試4’JK近い増
の電位U2はそ九から遠い網の電位+1 +よりも低く
する。2つの咬りBを前後に配置した2電極系2も使用
される。これらの電極の電位はIJ 2 < 01であ
り、この2電極系はレンズ類似の特性を示す。
れらの、阻合せが使用される。例えば2つの網Nを前後
に配置した2電極構造1が使用され、試4’JK近い増
の電位U2はそ九から遠い網の電位+1 +よりも低く
する。2つの咬りBを前後に配置した2電極系2も使用
される。これらの電極の電位はIJ 2 < 01であ
り、この2電極系はレンズ類似の特性を示す。
更に前後て配装置された2つの管ROから成る2電榛系
3も使用可能であり、試料に近い管の電位IJ 2はそ
ルから遠い管の電位U1より低い。
3も使用可能であり、試料に近い管の電位IJ 2はそ
ルから遠い管の電位U1より低い。
−次電子の制動には個別レンズEも使用される。
この1易会電子を′制動するためには試料に最も近い電
極E6の電位U5は、最も遠い電極E1の電位U1より
低くする。−次電子ビームの引き外しのためには中央電
極E2を電位U1よりも著しく高い負電位U2に置く。
極E6の電位U5は、最も遠い電極E1の電位U1より
低くする。−次電子ビームの引き外しのためには中央電
極E2を電位U1よりも著しく高い負電位U2に置く。
米国・特許第4439685号明1罰4)号明り公知の
j固、ツリレノス゛では、両外倶]、11+@うぶ等電
位にあり一次電子に対する11.lIJ動作用(は行!
つれない。
j固、ツリレノス゛では、両外倶]、11+@うぶ等電
位にあり一次電子に対する11.lIJ動作用(は行!
つれない。
第1図乃至第5図はこの発明の順々の実施例のTFj吸
を示し1,36図は一次電子側動装置の構成例と示す。 第1図乃至第5図において K・陰極、W・ウェーネルト電唖、A・陽極、Kl、
K2 ・コンデンサレ/ズ、OB・・対物レンズ、
R・制動電極、PR・・試料。 (lil+8)代坤人ブF玲上= l 、r 泌−−
−−1FIG 6 U2<UIU2<UIU2〈Ul U3<01
を示し1,36図は一次電子側動装置の構成例と示す。 第1図乃至第5図において K・陰極、W・ウェーネルト電唖、A・陽極、Kl、
K2 ・コンデンサレ/ズ、OB・・対物レンズ、
R・制動電極、PR・・試料。 (lil+8)代坤人ブF玲上= l 、r 泌−−
−−1FIG 6 U2<UIU2<UIU2〈Ul U3<01
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)少くとも1つの粒子制動装置(R)が粒子線通路に
おいてレンズ(K1;K2;OB;E)中の少くとも1
つの内部又はその後に設けられていることを特徴とする
少くとも1つの補助レンズを粒子線通路中に備える走査
型粒子線顕微鏡。 2)粒子制動装置(R)が1つの磁気レンズ(K1;K
2;OB)内に設けられていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記或の走査型粒子線顕微鏡。 3)粒子制動装置(R)が静電レンズ(E)内に設けら
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第
2項記載の走査型粒子線顕微鏡。 4)粒子制動装置(R)がレンズ(K1;K2;OB;
E)中の2つの間に設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項乃至第3項の1つに記載の走査型粒
子線顕微鏡。 5)粒子制動装置(R)が粒子線通路中において最後の
レンズ(OB;E)の後に設けられていることを特徴と
する特許請求の範囲第1項乃至第4項の1つに記載の走
査型粒子線顕微鏡。 6)粒子制動装置(R)が最後のレンズ(OB;E)内
部の粒子線通路中に設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項乃至第5項の1つに記載の走査型粒
子線顕微鏡。 7)粒子制動装置(R)が最後のレンズとその前のレン
ズ(K2、OB;K2、E)の間に設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第6項の1つに
記載の走査型粒子線顕微鏡。 8)粒子線発生系内に1つの電界放出電極(K)があり
、粒子制動装置(R)が粒子線通路中対物レンズ(OB
)の前に設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項乃至第7項の1つに記載の走査型粒子線顕微鏡
。 9)粒子制動用として2電極装置(1、2、3)が設け
られていることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第8項の1つに記載の走査型粒子線顕微鏡。 10)電子制動用として多電極装置(E)が設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第9項
の1つに記載の走査型粒子線顕微鏡。 11)粒動制御用として網電極(N)が設けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第10項の
1つに記載の走査型粒子線顕微鏡。 12)粒子制動用として絞り(B)が設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第11項の1
つに記載の走査型粒子線顕微鏡。 15)粒子制動用として管状レンズ(RO)が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第1
2項の1つに記載の走査型粒子線顕微鏡。 14)粒子制御用として個別レンズ(E)が設けられて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第13
項の1つに記載の走査型粒子線顕微鏡。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3429804 | 1984-08-13 | ||
DE3429804.5 | 1984-08-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6149364A true JPS6149364A (ja) | 1986-03-11 |
JP2627062B2 JP2627062B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=6242969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60177466A Expired - Lifetime JP2627062B2 (ja) | 1984-08-13 | 1985-08-12 | 粒子線装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4713543A (ja) |
EP (1) | EP0180723B1 (ja) |
JP (1) | JP2627062B2 (ja) |
DE (1) | DE3582474D1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62256352A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-09 | イーツエーテー、インテグレイテツド、サーキツト、テスチング、ゲゼルシヤフト、フユア、ハルプライタープリユーフテヒニク、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング | 粒子線装置の静電磁気複合レンズ |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4825080A (en) * | 1986-03-25 | 1989-04-25 | Universite De Reims Champagne-Ardenne | Electrical particle gun |
DE3703028A1 (de) * | 1987-02-02 | 1988-09-01 | Siemens Ag | Rastermikroskop |
GB2215907B (en) * | 1987-07-14 | 1992-04-15 | Jeol Ltd | Apparatus using a charged-particle beam |
JPH0233843A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
US5146090A (en) * | 1990-06-11 | 1992-09-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Particle beam apparatus having an immersion lens arranged in an intermediate image of the beam |
US5196706A (en) * | 1991-07-30 | 1993-03-23 | International Business Machines Corporation | Extractor and deceleration lens for ion beam deposition apparatus |
JPH06215714A (ja) * | 1992-06-05 | 1994-08-05 | Hitachi Ltd | 電界放出型透過電子顕微鏡 |
US5614833A (en) * | 1994-10-25 | 1997-03-25 | International Business Machines Corporation | Objective lens with large field deflection system and homogeneous large area secondary electron extraction field |
JP3323021B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2002-09-09 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡及びそれを用いた試料像観察方法 |
JP2945952B2 (ja) * | 1995-03-06 | 1999-09-06 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 減速集束イオンビーム堆積装置 |
JP3372138B2 (ja) * | 1995-06-26 | 2003-01-27 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡 |
DE19732093B4 (de) * | 1997-07-25 | 2008-09-25 | Carl Zeiss Nts Gmbh | Korpuskularstrahlgerät |
JP3564958B2 (ja) * | 1997-08-07 | 2004-09-15 | 株式会社日立製作所 | 電子ビームを用いた検査方法及び検査装置 |
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EP1122761B1 (en) * | 2000-02-01 | 2004-05-26 | ICT Integrated Circuit Testing Gesellschaft für Halbleiterprüftechnik mbH | Optical column for charged particle beam device |
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