KR100441673B1 - 전자현미경 - Google Patents

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KR100441673B1
KR100441673B1 KR1019960032744A KR19960032744A KR100441673B1 KR 100441673 B1 KR100441673 B1 KR 100441673B1 KR 1019960032744 A KR1019960032744 A KR 1019960032744A KR 19960032744 A KR19960032744 A KR 19960032744A KR 100441673 B1 KR100441673 B1 KR 100441673B1
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다다시 오다까
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Abstract

전자선 조사에 의한 시료 오손(汚損)을 허용범위로 억제하는 전자현미경이 제공된다.
본 발명의 전자현미경은 시료에의 전자선 조사전류를 직접 측정하는 조사전류 측정부와, 시료상의 관찰영역에의 전자선 조사시간을 측정하는 조사시간 측정부, 측정된 조사전류, 조사시간 및 미리 설정된 관찰배율에 의거하여 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량을 연산하는 연산부를 구비한 것이다.

Description

전자현미경
본 발명은 전자현미경에 관한 것으로, 특히 시료 오손을 막는데 적합한 수단을 구비한 전자현미경에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등 미세가공 제품의 패턴폭 측정 길이나 외관검사를 행하는데 주사형 전자현미경 등의 전자현미경이 사용되나, 이들 미세가공 제품(이하, 시료라고 함)에 전자선을 조사하면 시료오손이 생기게 된다. 이 시료오손은 시료로부터의 방출가스 혹은 시료근방의 대기중에 존재하는 미량의 CO2나 H2O가 전자선 조사에 의해 분해·재결합하여, 카본이나 탄화수소의 피막이 되어 시료표면에 퇴적함으로써 생기는 것이라고 생각되고 있다. 이 전자선 조사에 의한 시료 오손이, 예를들면 반도체 집적회로의 제작공정중에서 포토레지스트 패턴상에 생기면, 다음 공정의 노광, 에칭 등의 장해가 되어, 집적회로로서는 불량품으로 되는 경우가 있다. 또, 관찰해야할 패턴의 외형도 시료 오손에 의해 변화되어 버리기 때문에, 계측치가 부정확해진다고 하는 문제도 있다.
이 시료오손을 막기 위하여, 혹은 비록 오손이 생겼다고 하더라도 프로세스에 악영향을 미치지 않는 범위로 억제하기 위해서는, 다음 식(1)으로 표시되는 전자선 조사량(이하, 도즈량이라고 함)을 최소한도로 억제할 필요가 있다.
도즈량 = 단위면적당 조사전류 ×조사시간 ······ (1)
종래, 도즈량을 적게하기 위해서는 문헌(Semicondouctor World 1985.8, p107)에 보고되어 있는 바와 같이, 빔블랭킹을 사용하여 불필요한 전자선 조사를 피하거나, 화상처리에 의해 S/N비를 향상시켜 적은 도즈량으로 고화상을 얻는 등의 방법이 취해지고 있다. 또, 근년의 패턴폭 측정 기능을 가지는 전자현미경에서는, 화상처리 기술을 사용하여 시야선택, 상조정, 길이측정 등을 CPU제어에 의해 도즈량을 최소로 할 수 있다.
한편, 오퍼레이터가 수동으로 상조정을 하는 경우나, 외관검사 장치로서 전자현미경을 사용하는 경우는, S/N비를 손상시키지 않을 정도로 조사전류를 작게함으로써 도즈량을 적게하고 있는 것이 현실정이고, 전자선이 조사되는 면적이나 조사시간에 대해서는 고려되고 있지 않다.
본 발명은 시야선택, 상조정, 외관검사를 오퍼레이터가 수동으로 행하는 경우에도 도즈량을 관리하고, 시료오손을 최저한으로 억제하기 위한 기능을 구비하는 전자현미경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 전자현미경의 개략 구성도,
도 2는 도즈량의 계산 및 표시의 순서를 나타낸 플로우챠트,
도 3은 시야가 변한 경우의 도즈량 계산 예에 대한 플로우챠트,
도 4는 시야의 좌표의 설명도,
도 5는 도즈량 또는 조사시간의 계산 및 표시의 순서를 나타낸 플로우챠트,
도 6은 도즈량 표시방법의 일례를 나타낸 도,
도 7은 도즈량이 허용치를 초과했을 때 전자선 조사를 중지하는 실시예의 플로우챠트,
도 8은 조사시간의 표시예를 나타낸 도,
도 9는 조사시간의 다른 표시예를 나타낸 도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A, B: 냉매가열식의 가스냉난방장치(냉매가열식 난방장치)
1: 제어부 2: 전자총 제어회로
3: 전자광학계 제어회로 4: 시료
5: 파라데이 컵(Faraday cup) 6: 편향전극
7: 전류검출회로 8: 검출부
9: 증폭부 10: 화상표시장치
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1형태에 의한 전자현미경은, 시료로의 전자선 조사전류를 측정하는 수단과, 시료상의 관찰영역으로의 전자선 조사시간을 측정하는 계시(計時)수단과, 상기 측정된 전자선 조사전류, 전자선 조사시간 및 관찰배율에 의거하여 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량을 연산하는 수단을구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 전자현미경은, 또한 연산된 전자선 도즈량을 순차 표시하는 수단, 기준이 되는 전자선 도즈량을 등록하는 수단, 혹은 등록된 전자선 도즈량과 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량과를 대비하여 순차 표시하는 수단 등을 구비할 수가 있다. 도즈량의 표시는 그 수치를 직접 표시하여도 좋으나, 기준량에 대한 비율로서 표시하는 쪽이 알기 쉽기 때문에 바람직하다. 도즈량의 등록은, 그 절대치를 직접 입력하여 행하여도 좋으며, 프로브 전류, 배율, 조사시간과 같은 파라미터를 입력함으로써 행하여도 좋다.
또, 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량이 등록된 전자선 도즈량을 초과했을 때, 시료에의 전자선 조사를 중지하는 수단을 구비할 수도 있다.
또는 상기 전자현미경은 기준이 되는 전자선 도즈량을 등록하는 수단과, 측정된 전자선 조사전류 및 관찰배율에 의거하여 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량이 등록된 전자선 도즈량에 도달할 때 까지의 허용시간을 연산하는 수단을 구비할 수가 있다. 이 경우, 등록된 전자선 도즈량으로부터 연산된 허용시간과, 상기 계시수단에 의해 측정된 전자선 조사시간과를 대비하여 순차 표시하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 제 2형태에 의한 전자현미경은, 시료에의 전자선 조사전류를 측정하는 수단과, 시료상의 관찰영역에의 전자선 조사시간을 측정하는 계시수단과, 기준이 되는 전자선 조사시간 및 관찰배율을 등록하는 수단과, 등록된 전자선 조사시간과 계시수단에 의해 측정된 전자선 조사시간을 대비하여 순차 표시하는 수단을구비하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 제 3형태에 의한 전자현미경은, 시료에의 전자선 조사전류를 측정하는 수단과, 시료상의 관찰영역에의 전자선 조사시간을 측정하는 계시수단과, 기준이 되는 전자선 조사시간 및 관찰배율을 등록하는 수단과, 상기 계시수단에 의해 측정된 전자선 조사시간이 등록된 전자선 조사시간을 초과했을 때 전자선 조사를 중지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 실제의 전자선 조사전류와 설정배율과 조사시간으로부터 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선도즈량을 차례로 계산하기 때문에, 정확한 도즈량을 파악할 수 있다. 또 도즈량을 표시함으로써 오퍼레이터가 실제의 도즈량, 따라서 시료오손의 정도를 알 수 있어, 도즈량의 한계를 초과한 경우 등에는 오퍼레이터가 시료에 대한 전자선조사를 정지할 수 있다.
등록하는 도즈량으로서, 그 시료에 대하여 허용되는 도즈량을 사용하면, 허용도즈량에 대한 실제 도즈량의 대소관계를 표시함으로써 알 수 있으므로, 오퍼레이터는 전자선 조사를 중지하는 타이밍, 즉 관찰을 중지하는 타이밍을 결정할 수 있다.
어느 한 시료의 허용도즈량은, 그 시료의 재질이나 그 시료가 그 때까지 어떠한 처리를 거쳤는가 등에 따라 다르나, 예를들면 다음과 같이 하여 실험적으로 구할 수가 있다. 그 시료상의 구조물, 예를들면 레지스트 패턴을 소정의 프로브 전류(예를들면, 2pA)를 조사하고, 소정의 배율(예를들면 1만배)로 계속 관찰한다. 관찰을 계속하면, 상기한 시료 오손에 의해 예를들면 레지스트의 패턴폭이 시간경과와 함께 점차로 굵게 되어 관찰된다. 관찰 당초의 레지스트 패턴폭이 d이고, 허용되는 패턴폭의 증대량이 △d라고 하면, 패턴폭이 d에서 d＋△d로 증대할 때 까지의 조사시간(T)을 계측한다.
즉, 허용되는 패턴폭의 증대량(△d)은, 전자선에 의해 치수를 측정한 후, 에칭 등의 프로세스에 대하여 전혀 영향을 주지 않는다는 것을 실험에 의해 미리 구하여 놓고, 다음에 이 △d에 도달할 때 까지의 조사시간(T)을 계측한다. 양(量)은 이들 프로브 전류, 배율, 조사시간으로부터 구할 수가 있다. 이렇게 하여 구해진 허용 도즈량은, 동일한 구조를 가지고 동일한 처리를 거친 복수의 시료에 대하여 공통적으로 사용할 수가 있다.
관찰영역의 도즈량이 등록된 도즈량에 도달하면 자동적으로 전자선 조사를 중지하는 기구를 구비하는 경우, 등록하는 도즈량으로서 그 시료에 허용되는 도즈량을 사용하면, 시료 오손을 허용할 수 있을 정도로 억제할 수가 있다.
등록된 도즈량과 현재의 도즈량과의 대비표시를, 허용되는 전자선 조사시간에 대하여 지금까지 사용한 조사시간 혹은 남아있는 조사시간으로 하여 시간표시하면, 오퍼레이터는 관찰시간이라고 하는 구체적인 양으로 전자선 조사를 중지하는 타이밍을 직감적으로 알 수가 있다.
또, 조사전류와 관찰배율이 정해져 있을 때 등에는, 도즈량은 조사시간으로 관리할 수 있으므로, 등록하는 양으로서 도즈량 그 자체 대신에 시료에 허용되는 조사시간을 사용하면, 등록된 조사시간과 실제의 조사시간을 비교하는 것만으로 도즈량의 계산을 하는 수고를 생략하여 마찬가지의 효과를 얻을 수가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 전자현미경의 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 전자선의 제어, 예를들면 조사전류의 측정이나 증감, 조사시간의 관리, 배율의 관리, 포커스 제어, 빔블랭킹 제어등은 메모리(A∼N), 타이머(T) 및 CPU를 구비한 제어부(1)로부터, 전자총 제어회로(2), 전자광학계 제어회로(3) 등을 통하여 행해진다. 또, 메모리(A∼N)에는 기준이 되는 임의의 도즈량이나 조사시간, 관찰배율을 복수개 등록할 수 있고, 타이머(T)는 조사시간의 카운트를 행하고, CPU는 도즈량이나 조사시간의 연산 또는 연산결과를 비교를 실시한다.
또, 제어부(1)에 접속된 입력장치(12)로부터는 각종 설정치나 데이터의 입력이 행해진다.
시료(4)에의 조사전류를 측정하기 위하여, 파라데이 컵(5)이 설치되어 있다. 편향전극(6)에 전압을 인가하고, 시료(4)에 조사되는 전 전자선을 파라데이 컵(5)에 조사함으로써, 전류검출회로(7)에 의해 시료에 대한 조사전류를 측정할 수가 있다. 편향전극(6)은 또 시료에 대한 전자선 조사를 중지하기 위한 빔블랭킹 수단으로서도 사용된다. 따라서 편향전극(6)은 정전형에 한정되지 않고, 전자형의 편향코일과 같은 것이어도 좋다. 빔블랭킹 수단으로서 비임 편향수단 대신에 진공차단밸브(11)와 같은 기구를 사용할 수도 있다. 시료(4)로부터 발생된 2차전자 등의 신호는 검출부(8)에서 검출되고, 증폭부(9)에서 증폭된 후 화상표시장치(10)에 화상으로서 표시된다. 이 화상표시장치(10)에는 또한 제어부(1)에서 생성되는 도즈량이나 조사시간도 표시된다. 이들의 표시는, 화상표시 전용의 화상표시장치(10)에 표시하는 대신에, 조작화면도 표시할 수 있는 조작용 표시장치와 같은 것으로 표시하여도 좋다.
다음에, 도 2의 플로우챠트를 사용하여 도 1의 전자현미경의 기능 및 조작방법의 일 실시예를 설명한다. 편향전극(6)에 전압을 인가하고, 전 전자선을 파라데이 컵(5)에 조사하여 조사전류의 측정을 행하면서 (S21), 제어부(1)의 CPU에 의해 전자총 제어회로(2)를 제어하고, 조사전류가 소망하는 값이 되도록 설정한다. 이어서 관찰시야를 설정하고, 배율을 설정하여 관찰을 개시한다(S22). 관찰개시와 동시에 타이머(T)에 의해 조사시간의 카운트가 개시된다. CPU는 측정된 조사전류, 설정배율 및 조사시간으로부터 도즈량을 계산하고(S23), 화상표시장치(10) 등에 결과를 순차 표시한다(S24).
동일한 조건으로 관찰을 속행하는 경우에는 (S25에서 YES), S23, S24에서의 관찰을 반복하고, 관찰을 종료하지 않고(S26의 NO) 관찰조건을 변경하는 경우에는, 필요에 따라 조사전류의 변경(S27), 설정배율의 변경(S28)을 행한다.
그 경우에도 변경된 파라미터를 사용하여 도즈량의 계산을 계속하고, 적산의 도즈량을 순차 표시한다. 또한, 조사전류를 변경했을 경우에는 파라데이 컵(5)을 사용하여 조사전류를 다시 측정하고, 이 측정된 조사전류치를 도즈량의 계산에 이용한다.
주사형 전자현미경의 경우, 예를들어 조사전류가 2pA로 설정되고, 배율이 1만배로 설정되었다고 하자. 화상표시장치(10)의 표시부 크기가 200㎜×200㎜로 하면, 전자선조사의 면적은 20㎛×20㎛가 된다. 지금, 한 화면을 주사하는데 20msec가 필요하다면, 1sec당의 대략의 그 전자선 조사면적은 20㎛×20㎛×50=20000㎛2이고, 도즈량은 (1)식으로부터 (2pA/20000㎛2)×조사시간(sec)이 된다.
다음에 설정배율을 2만배로 변경하면, 전자선조사 면적은 10㎛×10㎛가 되고, 상기한 것과 마찬가지로 1sec당 대략 그 전자선 조사면적은 10㎛×10㎛×50=5000㎛2이고, 이 때의 도즈량은 (1)식으로부터 (2pA/5000㎛2)×조사시간(sec)으로 된다. 이 경우의 적산 도즈량은, 1만배일 때의 적산 도즈량에, 2만배에서의 적산 도즈량을 가산한 값이 된다. 이들 계산은 CPU(1)에서 계산되어, 화상표시장치(10)에 표시된다.
조사전류를 변경한 경우도, (1)식에 의해 도즈량을 계산하고, 조사전류 변경전의 도즈량에 변경후의 도즈량을 가산한 값이 적산 도즈량으로서 표시된다. 이와 같이 배율, 조사전류를 변경한 경우에도, 항상 전자선이 조사되고 있는 부분의 적산 도즈량을 구할 수가 있어, 이 적산 도즈량을 적당한 시간간격으로 순차 표시함으로써, 오퍼레이터는 시료 오손과 도즈량에 대한 기지의 관계로부터 전자선 조사를 중지해야할 적당한 타이밍을 알 수가 있다.
일반적으로 전자현미경에서는 저배율로 시야를 탐색하여 서서히 배율을 올려, 고배율로 관찰이나 길이 측정을 행한다. 그리고, 상기한 계산으로부터 시사되는 바와 같이, 저배율에서는 전자선 조사 면적이 크기 때문에 단위면적당 도즈량은 적다. 따라서, 적산 도즈량을 계산하는 타이밍을 특정의 배율, 예를들면 5천배 이상에서 계산을 개시하도록 하여도 좋다.
스테이지 위치나 빔시프트량을 검출하는 수단을 가지는 전자현미경에서는, 완전히 새로운 시야로 변한 경우 등, 적산의 도즈량을 제로로 재설정하고, 그 새로운 시야에 대한 도즈량을 새로이 계산하는 방법도 고려된다. 도 3은 시야가 변했을 경우의 도즈량 계산의 방법에 대한 실시예를 나타내고 있다.
도 3의 흐름에 따라 설명하면, 먼저 최초의 관찰위치에 스테이지를 이동하고, 그 시야의 좌표를 계산하여 메모리 A에 등록한다. 예를들면, 도 4와 같이 현재 관찰이나 길이측정을 하고 있는 시야의 스테이지 좌표가 (X, Y)=(100000㎛, 100000㎛), 비임시프트량이 (X, Y)=(10㎛, -10㎛)라 하면, 스테이지 좌표로 환산한 시야중심의 좌표는, (X, Y)=(100000＋10㎛, 100000-10㎛)=(100010㎛, 99990㎛)이 된다.
또, 배율을 1만배라 하면, 전자빔이 조사되는 시야의 일변의 길이는, 상술한 경우이면 200㎛이기 때문에, 스테이지 좌표로 환산한 시야의 4모서리의 좌표는 (99910㎛, 100090㎛), (100110㎛, 100090㎛), (99910㎛, 99890㎛), (100110㎛, 99890㎛)가 된다. 그리고, 이 시야에서 시료의 관찰이나 길이 측정을 행하고, 도 2의 경우와 마찬가지로 하여 적산 도즈량을 계산하여 표시한다(S31).
다음에, 스테이지를 이동하고, 관찰시야를 변경한 경우에는 도즈량의 계산을 일시 스톱한다(S32). 그리고 스테이지 좌표, 비임시프트량, 배율로부터 상기와 같은 계산에 의해, 스테이지 좌표로 환산한 시야의 4모서리의 좌표를 계산하고, 그 좌표를 메모리 B에 등록한다(S33). 이어서, 메모리 A에 등록된 좌표와 메모리 B에 등록된 좌표를 대비한다(S34). 그 결과, 메모리 B에 등록된 4모서리의 좌표 모두가 메모리 A에 등록한 이동전 시야의 4모서리의 좌표내로 들어가 있지 않으면, 시야의 겹침이 없는 새로운 시야라고 판단할 수 있기 때문에, 적산의 도즈량을 재설정하고(S35), 새로운 시야에서의 도즈량을 계산하여 제로로부터 적산을 시작하여 표시한다(S36). 좌표의 비교로부터 이동전후의 시야에 일부라도 겹침이 있는 경우에는, 그대로 도즈량을 적산하여, 표시한다(S37). 다시 시야를 이동한 경우에는 도즈량 계산을 일시 스톱하고(S38), 메모리 B의 좌표를 메모리 A로 바꾸어 옮긴다(S39). 그런 다음에 종료하는 경우를 제외하고(S90), 새로운 시야의 좌표를 계산하여 메모리 B에 등록하고(S33), 이하 같은 순서를 반복한다.
이와 같이 하면 시야가 변했을 경우에도 그 시야에 대한 적산의 도즈량을 알 수가 있다. 반대로 시야가 겹쳐져 있다고 판단되는 경우에는, 도즈량은 제로로 재설정되지 않고 그대로 적산 도즈량이 계산된다.
도 3은 시야 변경전후의 좌표를 기억하는 예인나, 관찰이나 길이측정을 한 모든 시야의 좌표와, 그 좌표에 대응한 적산의 도즈량을 제어부(1) 등의 메모리(A∼N)에 기억하여 두면, 동일한 시야를 복수회 관찰, 길이 측정하는 경우에, 전회의 적산의 도즈량에 가산하여 적산의 도즈량을 계산함으로써, 그 시야에 있어서의 정확한 도즈량을 알 수가 있다.
또, 시야나 길이측정이 종료된 시료에 대하여, 예를들면 집적회로라면 도즈량이 많은 칩을 조사하여, 그 칩은 최종적인 제품으로 하지 않는 등의 제거를 행하여 제품의 수율이나 신뢰성을 높일 수가 있다.
도 5는 다른 실시예를 설명하는 플로우챠트이다. 기준이 되는 도즈량은 제어부(1)내의 공(空)메모리(A∼N)에 등록한다(S51). 예를들면, 시료표면에 도포된 포토레지스트의 종류에 따라서도 도즈량에 대한 시료 오손의 정도가 다르므로, 포토레지스트의 종류별로 허용되는 도즈량을 등록하여 두면, 각각의 포토레지스트에 따른 도즈량의 기준을 장치내에 갖게 된다. 시료의 관찰시에는 오퍼레이터나 보다 상위의 CPU가 시료의 종류를 선택함으로써, 관찰하고 있는 시료에 대응한 그 시료에 허용되는 도즈량을 호출할 수 있다(S52). 한편, 관찰이 시작되어, 어느 조사전류, 설정배율로 전자선이 시료에 조사되면, 도 2에서 설명한 것과 같은 방법으로 적산 도즈량을 계산하여, 표시한다(S53∼S55).
그 후, 같은 조건에서 관찰을 속행하는 경우에는(S56에서 YES), S54, 55에서의 관찰을 반복하고, 관찰을 종료하지 않고(S56의 NO)관찰조건을 변경하는 경우에는, 필요에 따라 조사전류의 변경(S58), 설정배율의 변경(S59)을 행한다.
이 시료관찰에 의한 적산 도즈량은, 화상표시장치(10) 등의 표시장치에 등록된 도즈량의 근방에 순차 표시된다. 이 표시에 의해 오퍼레이터는 관찰중에 적산된 도즈량이 허용 도즈량에 대하여 많은지 적은지를 용이하게 알 수가 있어, 많은 경우에는 전자선 조사를 중지할 수가 있다. 따라서, 과도하게 전자선 조사를 하는 일이 없으므로, 시료 오손을 허용범위로 억제할 수가 있다.
도즈량의 표시방법으로서는, 도즈량을 그대로 수치 표시하는 방법에 한정되지 않고, 등록된 도즈량에 대한 실제의 적산 도즈량의 대비를 한눈으로 알 수 있는 표시, 예를들면 도 6과 같이 등록된 도즈량을 100%로 했을 경우의 비율 표시와 같은 것이라도 좋다.
도 6은 표시장치(10)의 표시화면(20)이 화상표시부(21)와 데이터 표시부(22)로 나뉘어 있는 예를 나타내고 있다. 화상표시부(21)에는 시료의 확대상이 표시되고, 데이터 표시부(22)에는 조사전류의 값이나 배율 등의 정보가 표시되어 있다. 데이터 표시부(22)의 일부에, 현재의 적산 도즈량이 이미 등록된 허용 도즈량(100)에 대한 비율로서 그래프로 표시(25)되고 있다. 그래프 표시(25)의 사선부가 실제의 적산 도즈량을 표시하고, 적산 도즈량이 증가함에 따라 그 면적이 점차 증가하도록 되어 있다.
도 7은 다른 실시예를 설명하는 플로우챠트이다. 이 예에서는 시료별로 허용되는 도즈량을 공메모리(A∼N)에 등록한다(S71). 시료의 관찰시에는 오퍼레이터나 상위의 CPU에 의해 시료에 대응하는 허용 도즈량을 메모리(A∼N)로부터 호출한다(S72). 그리고 상기 실시예와 마찬가지로 하여 적산 도즈량을 계산하고(S73, 74), 적산된 실제의 도즈량과 허용 도즈량을 CPU에서 비교 연산한다(S75). 비교의 결과, 실제의 적산 도즈량이 등록된 도즈량을 상회하고 있는 것이 판명되면, 편향전극(6)에 전압을 인가하여 전자선이 시료에 조사되지 않도록 블랭킹한다(S79). 종료하는 경우를 제외하고(S76), 관찰 도중에서 조사전류의 변경(S77), 혹은 설정배율의 변경(S78)이 있었을 경우에는, 도 2에서 설명한 것과 마찬가지로 변경된 값을 반영시켜 적산 도즈량의 계산을 속행한다.
본 실시예에 의하면, 비교연산의 결과를 이용하여 시료에의 전자선 조사를 자동적으로 중지시킬 수가 있으므로, 전자선에 의한 시료 오손을 어떤 일정한 허용범위로 억제할 수가 있다. 특히 배율을 올린 경우에, 도즈량이 급격히 증가하므로, 오퍼레이터가 매뉴얼로 전자선 조사를 중지하는 경우보다도 확실하게 과도한 전자선 조사를 피할 수가 있다.
다시 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에 있어서는 도즈량을 조사시간으로 환산하여 표시한다. 상기한 바와 같이 시료마다에 허용되는 도즈량을 장치에 등록한다(S51). 예를들어, 시료(S)의 등록된 도즈량을 X라고 한다. X는 오퍼레이터나 상기한 CPU보다 더 상위의 다른 CPU에 의해 선택되고, CPU에 있어서 연산이 가능한 상태가 된다(S52). 등록된 도즈량에 대응하는 조사시간은 (1)식을 변형한 다음식(2)으로 표시할 수가 있으므로, 스텝 54에서는 이 허용조사 시간을 계산한다.
지금, 스텝 52에서 조사전류가 2pA로 설정되고, 스텝 53에서 배율이 1만배로 설정되었다고 하자. 또 화상표시장치(10)의 표시면적 크기가 200㎜×200㎜라면, 단위면적당 조사전류는 (2pA/20000㎛2)가 되어, 시료(S)의 허용되는 조사시간(T1)은 (2)식으로부터 T1=X/(2pA/20000㎛2)sec가 된다. 이 T1이 조사전류 2pA, 배율 1만배일 때의 허용조사 시간이 된다.
화상표시장치(10)에, 이 T1과 그 근방에 실제의 조사시간(t)을 표시함으로써(S55), 오퍼레이터는 관찰시간이 어느 정도 남아있는지를 알 수가 있어, 작업의 지표로 할 수가 있다. 또, 조사시간(t)이 T1을 초과하였다면, 오퍼레이터는 전자선 조사를 중지할 수가 있으므로, 시료 오손을 허용범위로 억제할 수 있다. 화상표시장치(10)에는 도 8과 같이 수치표시 개소(26)를 설치하여 전자선 조사가 가능한 나머지 시간, 즉(T1-t)를 직접 숫자로 표시하여도 좋고, 도 9와 같이 허용조사시간을 100%로 하여 나머지 시간을 비율로 표시하여도 좋다.
본 실시예에 있어서 설정배율을 변경한 경우(S57)에 대하여 설명한다. 지금, 실제의 조사시간(t1)으로 관찰배율을 2만배로 변경하였다고 하면, t1까지의 도즈량(X1)은, (1)식으로부터 X1=(2pA/20000㎛2)×t1으로 되고, 허용되는 나머지의 도즈량(X2)은 X2=X-X1가 된다. 배율이 2만배로 변경되었으므로 단위면적당 조사전류가 (2pA/5000㎛2)가 되므로, 2만배 이후의 허용조사 시간(T2)은 (2)식으로부터, T2=X2/(2pA/5000㎛2)sec가 된다. 상기와 마찬가지로 T2와 2만배로 되고 나서의 실제의 조사시간이나, 전자선 조사가 가능한 나머지 시간(T2-t) 등을 화상표시장치(10)에 표시함으로써, 오퍼레이터는 관찰시간의 경과를 알 수 있어, 시료 오손의 허용가능한 범위에서 전자선 조사를 중지할 수 있다.
또 조사전류를 변경한 경우(S56)에도 (2)식에 의해 새로이 허용도즈량으로부터 허용조사 시간을 CPU(1)에서 계산하고, 상술한 바와 같이 화상표시장치(10)에 표시함으로써, 오퍼레이터는 관찰시간의 경과와 전자선 조사를 중지하는 타이밍을 알 수 있기 때문에, 시료 오손을 허용범위내로 억제할 수가 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 시료별로 허용될 수 있는 기준의 조사시간과 관찰배율을 CPU(1) 등에 등록한다. 관찰시에는 오퍼레이터나 보다 상위의 CPU가 시료를 선택하고, 등록된 조사시간들로부터 시료에 대응하는 조사시간이 호출된다. 조사전류가 설정되고, 배율이 설정되어 있는 관찰배율로 된 시점에서, CPU(1)는 실제의 조사시간의 카운트를 시작한다. 화상표시장치(10)에, 등록된 조사시간과 실제 조사시간을 순차 표시함으로써, 오퍼레이터는 가능한 관찰시간을 파악할 수 있다. 또, 허용되는 조사시간을 초과하는 일 없이 전자선 조사를 중지할 수가 있으므로, 시료 오손을 허용범위내로 억제할 수가 있다. 화상표시장치(10)에는 등록된 조사시간에 대한 실제의 조사시간의 비율을 순차 표시하여도 좋고, 또 관찰할 수 있는 나머지 조사시간 즉 (등록된 허용조사시간-실제의 조사시간)을 순차 표시하여도 상기와 같은 효과가 있다.
또한, 다른 실시예에 의하면 시료마다에 허용되는 조사시간과 관찰배율을 등록한다. 배율이 등록되어 있는 관찰배율이 된 시점부터 등록되어 있는 조사시간과 실제의 조사시간을 CPU(1)에서 순차 비교 연산하여, 예를들면 실제의 조사시간이 등록된 조사시간을 상회하면, 편향전극(6)에 전압을 인가하여 전자선이 시료에 조사되지 않도록 블랭킹한다. 이와 같이 비교연산의 결과로 시료에 대한 전자선 조사를 자동적으로 중지함으로써, 전자선 조사에 의한 시료 오손을 확실하게 일정 범위내로 억제할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 실제의 전자선 조사전류와 설정배율과 조사시간으로부터시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량을 순차 계산하게 되므로, 정확한 도즈량을 파악할 수 있다. 또 도즈량을 표시함으로써 오퍼레이터가 실제의 도즈량, 따라서 시료 오손의 정도를 알 수 있고, 도즈량의 한계를 초과한 경우 등에는 오퍼레이터가 시료에 대한 전자선 조사를 중지할 수 있다.

Claims (10)

  1. 시료 오손을 막는데 적합한 전자현미경에 있어서,
    시료에의 전자선 조사전류를 직접 측정하는 조사전류측정수단과,
    상기 시료상의 관찰영역에의 전자선 조사시간을 측정하는 조사시간측정수단과,
    상기 측정된 전자선 조사전류, 상기 전자선 조사시간 및 설정된 관찰배율에 의거하여 상기 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량을 연산하는 도즈량연산수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  2. 제 1항에 있어서,
    연산된 전자선 도즈량을 순차 표시하는 도즈량표시수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  3. 제 1항에 있어서,
    기준이 되는 전자선 도즈량을 등록하는 도즈량등록수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  4. 제 3항에 있어서,
    등록된 전자선 도즈량과 상기 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량을대비하여 그 대비결과를 순차 표시하는 대비결과표시수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량이 상기 등록된 전자선 도즈량을 초과했을 때, 시료에의 전자선 조사를 중지하는 조사중지수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  6. 제 1항에 있어서,
    기준이 되는 전자선 도즈량을 등록하는 도즈량등록수단과, 상기 측정된 전자선 조사전류 및 관찰배율에 의거하여 상기 시료상의 관찰영역에 조사된 전자선 도즈량이 상기 등록된 전자선 도즈량에 도달할 때까지의 허용시간을 연산하는 허용시간연산수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 등록된 전자선 도즈량으로부터 연산된 허용시간과, 상기 계시수단에 의해 측정된 전자선 조사시간을 대비하여 그 대비결과를 순차 표시하는 대비결과표시 수단을 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  8. 시료 오손을 막는데 적합한 전자현미경에 있어서,
    시료에의 전자선 조사전류를 직접 측정하는 조사전류측정수단과,
    상기 시료상의 관찰영역에의 전자선 조사시간을 측정하는 조사시간측정수단과,
    기준이 되는 전자선 조사시간 및 관찰배율을 등록하는 등록수단과,
    상기 등록된 전자선 조사시간과 상기 계시수단에 의해 측정된 전자선 조사시간과를 대비하여 그 대비결과를 순차 표시하는 대비결과표시수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  9. 시료 오손을 막는데 적합한 전자현미경에 있어서,
    시료에의 전자선 조사전류를 측정하는 조사전류측정수단과,
    상기 시료상의 관찰영역에의 전자선 조사시간을 측정하는 조사시간측정수단과,
    기준이 되는 전자선 조사시간 및 관찰배율을 등록하는 등록수단과,
    상기 계시수단에 의해 측정된 전자선 조사시간이 등록된 전자선 조사시간을 초과했을 때 시료에 대한 전자선 조사를 중지하는 조사중지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 전자선 조사전류 및 상기 설정된 관찰배율이 정해진 조건하에서, 전자선의 조사에 의한 상기 시료상의 패턴폭에 관하여, 상기 패턴폭의 변화가 시료의소망 특성에 변화를 주지 않도록 허용되는 패턴폭의 변화량(△d)에 관하여, 패턴폭의 계측을 자동적으로 실행하여, 상기 변화량이 △d에 도달했을 때에 상기 패턴폭이 △d에 도달할 때까지의 전자선 조사시간을 계측하는 조사시간계측수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 전자현미경.
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