JPH04147549A

JPH04147549A - 走査電子顕微鏡

Info

Publication number: JPH04147549A
Application number: JP2271457A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Norioka; 節雄則岡; Kunihiko Uchida; 邦彦内田
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1992-05-21
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JP2824328B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、超ＬＳ１回路の製造過程の検査に使用して好
適な走査電子顕微鏡と２次電子像あるいは反射電子像撮
影方法に関する。

（従来の技術）ＬＳ１回路の製造過程の検査の一つに走査電子顕微鏡に
よるレジストのコンタクトホールの外観検査かある。一
般に、径の小さな穴の中や底を観察することは、走査電
子顕微鏡の最も不得意とするところであるか、超ＬＳＩ
の集積度か高まるにつれ、コンタクトホールの穴径は小
さくなり、ますます走査電子顕微鏡で観察しにくいもの
となってきた。その一方では、コンタクトホールか微細
であるかゆえに走査電子顕微鏡で観察したいといつ要求
かある。このコンタクトホールは、下側の素子と上側の
電極を接続するための電極穴であるか、その底、つまり
、素子と接触する部分か正しい形状に貫通しているか、
レンストの残清か残って不正な形状となっていないかが
検査対象となっている。

（発明か解決しようとする課題）径か小さくて深いコンタクトホールて発生した２次電子
を検出する方法として、対物レンスの上方に２次電子検
出器を配置し、対物レンスを強磁場に励磁し、２次電子
を磁場に拘束して引っ張り上げる種類の走査電子顕微鏡
があり、コンタクトホールをかなり良く観察できるよう
になってきた。

しかしながら、この種の走査電子顕微鏡では、２次電子
を取り込むために対物レンズの穴径を大きくしなければ
ならないので、底面（試料に対向する面）か平型の対物
レンズを用いる必要かあり、その結果、試料の傾斜かで
きないという欠点がある。

試料の傾斜角か大きく取れる円錐状の対物レンズを有し
、試料と対物レンズの間に２次電子検出器を配置した走
査電子顕微鏡においては、コンタクトホールの底部まで
２次電子検出器の電界の侵入か困難で、底部からの２次
電子信号強度か著しく弱くなり、ホールの上部と底のコ
ントラスト差が極端となる。従って、底部を観察しよう
として底部のコントラストを最適にしようとすると、ホ
ールの周囲が真っ白となり、ハレーションを起ニしてし
まう。また、反対に、ホールの上部を最適な明るさとな
るように調節すれば、底部は真黒となってしまい、その
底部の観察が不可能となる。

このように、コンタクトホールの上部と底部とを同時に
観察できるような最適なコントラストを見付は出すこと
は、そのコントラスト差かあまりにも大きいため、非常
に困難である。なお、先願（特開昭６４−４３４７０号
）に開示された発明では、２次電子信号と試料の吸収電
流とを加算した信号を用いるようにしているか、吸収電
流は、試料中を流れる電流を検出するために、検出信号
に時間遅れが生し、２次電子検出信号と吸収電流検出信
号との間には、信号の位相のずれが生じるという問題が
あり、この先願の発明は、走査速度か遅い場合にしか適
用できない。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、コンタクトホールのように、径の小さいそして
深いホール形状の底部と開口部の走査電子顕微鏡像をコ
ントラスト良く得ることができる走査電子顕微鏡を実現
するにある。

（課題を解決するための手段）本発明に基づく走査電子顕微鏡は、電子ビームを試料上
に集束する集束手段と、試料上で電子ビームを２次元的
に走査するための走査手段と、試料への電子ビームの照
射に基づいて発生した２次電子あるいは反射電子を検出
する検出器と、検出器からの検出信号の輝度レベルを所
定の変換テーブルに基づいて変換する輝度変換部と、輝
度変換部で輝度変換された信号か供給される像表示手段
とを備えたことを特徴としている。

（作用）本発明に基づく走査電子顕微鏡においては、２次電子あ
るいは反射電子検出信号の輝度レベルを所定の変換テー
ブルに基づいて変換し、ホールの底部に基づく信号輝度
を高める。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は本発明の一実施例を示したもので、１は電子
銃である。該電子銃１から発生した電子ビームは、対物
レンズ２によって試料３上に細く集束される。該試料３
上の電子ビーム照射位置は、偏向コイル４に供給される
信号に応じて変化させられる。該偏向コイル４には、走
査信号発生回路５から走査信号が供給される。該試料３
への電子ビームの照射によって発生した２次電子は、２
次電子検出器６によって検出される。該検出器６によっ
て検出された信号は、増幅器７によって増幅された後、
ＡＤ変換器８に供給される。

ＡＤ変換器８からのディジタル信号は、輝度変換部９に
供給され、輝度変換部９の出力信号は、ＤＡ変換器１０
に供給されてアナログ信号に変換される。ＤＡ変換器１
０の出力信号は、走査信号発生回路５から走査信号か供
給されている陰極線管１１に輝度信号として供給される
。なお、輝度変換部９ては、人力信号を輝度変換テーブ
ル記憶手段１２に記憶された変換テーブルに基づいて変
換する。このような構成の走査電子顕微鏡の動作は次の
通りである。

走査信号発生回路５から偏向コイル４には、試料３上の
特定範囲を２次元的に走査するための走査信号か供給さ
れ、その結果、試料３に設けられたコンタクトホールを
含む領域は電子ビームによって走査される。第２図（ａ
）は、試料３に設けられたコンタクトホールＨを示して
おり、シリコンで形成された基板Ｓ上にレジストＲが塗
布され、その一部かエツチングによって穴か開けられ、
コンタクトホールＨが形成されている。このコンタクト
ホールＨ上を電子ビームで直線状に走査すると、電子ビ
ームの照射に基づいて発生する２次電子は、検出器６に
よって検出される。第２図（ｂ）は、この検出された２
次電子信号を示している。

この信号は増幅器７によって増幅され、ＡＤ変換器８に
よってデインタル信号に変換され、輝度変換部９に供給
される。輝度変換部９において、入力信号の輝度は輝度
変換テーブル記憶手段１２内に記憶された変換テーブル
に基づいて変換される。

この輝度変換テーブルとしては、第３図に示すような関
係を有したテーブルか用いられる。この第３図の例では
、人力輝度Ｉに対して出力輝度Ｏか出力されるが、輝度
Ｂ１まての人力輝度範囲と、輝度Ｂ２からの人力輝度範
囲は、出力輝度かほぼ同程度となるようにされている。

従って、第２図（ｂ）に示す人力信号のうち、輝度レベ
ルＢ１まての信号レベルは高められ、輝度レベル８２以
上の信号レベルと同程度とされ、この輝度変換部９から
は第２図（Ｃ）に示す信号か１８られる。

この第２図（ｃ）の信号は、ＤＡ変換器１０によってア
ナロク信号に変換された後、走査信号発生回路５から走
査１Ｊ号か１共給されている陰極線管１２に供給される
ことから、該陰極線管１２上には２次電子像か表示され
る。この２次電子像は、第２図（ｆ）に示すように、コ
ンタクトホールの底部からの２次電子信号の強度と、コ
ンタクトホルの周辺部からの２次電子信号の強度とかほ
ぼ等しくされているので、コンタクトホールのエツジ部
と底部の両者を適切なコントラストで観察することがで
きる。なお、輝度変換テーブル記憶手段１２に記憶する
変換テーブルは、第３図のものに限らず、第４図のよう
に、Ｂ１まての微弱な輝度範囲の信号を反転させるよう
な関係のテーブルを用いても良い。もちろん、８２以上
の信号を反転させるようにしても良い。

第３図は、本発明の他の実施例における信号処理部分の
構成を示しており、第１図と同一部分は同一番号か付さ
れている。この実施例では、輝度変換部９て輝度を変換
するための変換テーブルを任意にマニュアル操作によっ
て設定することもてき、また、人力信号に応した自動的
な設定もてきるように構成されている。図において、Ａ
Ｄ変換器８の出力信号は、レベル判定部１３にも供給さ
れており、レベル判定部１３からの信号は、スイッチ１
４を介して輝度変換テーブル生成部１５に供給される。

スイッチ１４は、レベル判定部１３からの信号とマニュ
アル設定信号とを切り替えて輝度変換テーブル生成部１
５に供給する。二のような構成の動作は次の通りである
。

まず、マニュアルで変換テーブルを設定する場合、スイ
ッチ１４が図中点線の状態に切り替えられ、マニュアル
で、例えば、第３図のＢ、、８２レベルを設定し、輝度
変換テーブル生成部１５にそのレベル信号を供給する。

輝度変換テーブル生成部１５ては、入力されたレベルに
基づき、第３図あるいは第４図の関係を有した変換テー
ブルを生成し、内部の記憶手段に記憶し、この記憶した
テーブルに基ついて輝度変換部９を制御する。

次に、自動的にテーブルを生成する場合、スイッチ１４
は図中実線のように切り替えられる。このとき、レベル
判定部１３では、２次電子険出（８号に基ついて輝度分
布ヒストクラムを生成し、このヒストグラムに基ついて
自動的にＢ、、８２レベルの判定を行う。レベル判定部
１３によって判定されたＢ、、Ｂ２レヘル信号は、スイ
ッチ１４を介して輝度変換テーブル生成部１５に供給さ
れ、この生成部で第３図や第４図のような関係の変換テ
ーブルが生成される。

尚、Ｂ、とＢ２は、ここては別個のレベルとして説明し
たか、両者か一致しても構わない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に基つく走査電子顕微鏡に
おいては、信号に基づいて試料像を表示するようにした
ので、コンタクトホールのように径の小さいそして深い
ホール形状の底部と周辺部の両方の走査電子顕微鏡像を
同時にコントラスト良く観察することができる。また、
２次電子あるいは反射電子検出信号を用いているために
、信号検出のレスポンスか速く、ＴＶ走査速度のように
高速の電子ビーム走査を行っても十分に対応することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基つく走査電子顕微鏡の構成図、第
２図は、本発明の詳細な説明するための信号波形図、第
３図、第４図は、輝度変換部における入力輝度と出力輝
度の関係を示す図、第５図は、本発明の他の実施例を示
す図である。１・・電子銃　　　　　２・対物レンズ３・・・試料　
　　　　　４・・・偏向コイル５・・・走査信号発生回
路６・・・検出器　　　　　７・・・増幅器８・・ＡＤ変
換器　　　９・・・輝度変換部１０・・ＤＡ変換器　　
１１・・・陰極線管１２・・輝度変換テーブル記憶手段１３・・・レベル判定部　１４・・スイッチ】５・・輝
度変換テーブル生成部第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

　電子ビームを試料上に集束する集束手段と、試料上で
電子ビームを２次元的に走査するための走査手段と、試
料への電子ビームの照射に基づいて発生した２次電子あ
るいは反射電子を検出する検出器と、検出器からの検出
信号の輝度レベルを所定の変換テーブルに基づいて変換
する輝度変換部と、輝度変換部で輝度変換された信号が
供給される像表示手段とを備えた走査電子顕微鏡。