JPH06105606B2 - 電子ビ−ム装置 - Google Patents
電子ビ−ム装置Info
- Publication number
- JPH06105606B2 JPH06105606B2 JP60260327A JP26032785A JPH06105606B2 JP H06105606 B2 JPH06105606 B2 JP H06105606B2 JP 60260327 A JP60260327 A JP 60260327A JP 26032785 A JP26032785 A JP 26032785A JP H06105606 B2 JPH06105606 B2 JP H06105606B2
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- JP
- Japan
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- electron beam
- electrode
- voltage
- sample
- lens
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の概要〕 本発明は電子ビーム装置に係り，微細な構造を有する半
導体ディバイスのエネルギー分析を行うための電子ビー
ム装置の電極構造の改良を行うもので，従来の電磁コイ
ル構成の対物レンズを静電レンズとすると共にエネルギ
ー分析用電極を上記静電レンズに兼用した電子ビーム装
置を提供するものである。
導体ディバイスのエネルギー分析を行うための電子ビー
ム装置の電極構造の改良を行うもので，従来の電磁コイ
ル構成の対物レンズを静電レンズとすると共にエネルギ
ー分析用電極を上記静電レンズに兼用した電子ビーム装
置を提供するものである。
本発明は電子ビーム装置の電極構造の改良に係り，特に
従来一般に用いられている電磁型対物レンズを静電型の
対物レンズとし，該対物レンズをエネルギー分析電極に
用いた電子ビーム装置に関する。
従来一般に用いられている電磁型対物レンズを静電型の
対物レンズとし，該対物レンズをエネルギー分析電極に
用いた電子ビーム装置に関する。
近時，半導体ディバイスが高密度化され，そのパターン
は益々微細化され，ディバイスの試験のために機械的な
プローブを用いて試験を行うことが困難となってきてい
る。そのため半導体ディバイスのチップに対し非接触で
試験を行うための種々のマイクロアナライザが提案さ
れ，例えばＸ線マイクロアナライザ，イオンマイクロア
ナライザ，電子ビームを用いたものなどが知られてい
る。これらのうち電子ビームを試料である半導体ディバ
イスに照射し,2次電子を取り出してエネルギー分析を行
う電子ビーム装置がクローズアップされている。
は益々微細化され，ディバイスの試験のために機械的な
プローブを用いて試験を行うことが困難となってきてい
る。そのため半導体ディバイスのチップに対し非接触で
試験を行うための種々のマイクロアナライザが提案さ
れ，例えばＸ線マイクロアナライザ，イオンマイクロア
ナライザ，電子ビームを用いたものなどが知られてい
る。これらのうち電子ビームを試料である半導体ディバ
イスに照射し,2次電子を取り出してエネルギー分析を行
う電子ビーム装置がクローズアップされている。
このような電子ビーム装置の従来構成を第５図について
説明する。
説明する。
第５図で１は全体として電子ビーム装置を示し,2はコラ
ムで該コラム内には電子銃3,アノード4,コンデンサレン
ズ5,ビーム偏向コイル6,対物レンズ9,エネルギー分析器
11からなるメッシュ状の半球形状のエネルギー分析電極
があり，これら電極やレンズ系を通してX,Y方向に摺動
自在となされたステージ13上に半導体ディバイスである
試料12が載置され，この試料に電子ビームが照射され
る。
ムで該コラム内には電子銃3,アノード4,コンデンサレン
ズ5,ビーム偏向コイル6,対物レンズ9,エネルギー分析器
11からなるメッシュ状の半球形状のエネルギー分析電極
があり，これら電極やレンズ系を通してX,Y方向に摺動
自在となされたステージ13上に半導体ディバイスである
試料12が載置され，この試料に電子ビームが照射され
る。
ビーム偏向コイル６は偏向系７からの信号でビームを偏
向させ，更に２次電子検出器10はエネルギー分析器11を
通じて試料12からの２次電子を検出し，該検出出力はブ
ラウン管８等にて観測される。また，ステージ上に載置
された試料12への電源電圧および信号電圧はコラム外に
配した電源およびパターンジェネレータ14により供給さ
れ，該パターンジェネレータはコンピュータ15でコント
ロールされる。
向させ，更に２次電子検出器10はエネルギー分析器11を
通じて試料12からの２次電子を検出し，該検出出力はブ
ラウン管８等にて観測される。また，ステージ上に載置
された試料12への電源電圧および信号電圧はコラム外に
配した電源およびパターンジェネレータ14により供給さ
れ，該パターンジェネレータはコンピュータ15でコント
ロールされる。
叙上の従来構成による電子ビーム装置では電磁コイルか
らなる対物レンズ９と，エネルギー分析器11からなる２
つのメッシュ状電極11a,11bの例えば試料側の半球状電
極11aに＋100〜500Vの電圧を印加し，対物レンズ９側の
半球状電極11bには分析電圧−10〜10Vの電圧を印加して
試料12のエネルギー電圧すなわち２次電子を２次電子検
出器10で検出する。該２次電子検出器10としては２次電
子増倍管あるいはシンチレータで一度光に変換したあと
光電子増倍管で検知し電気信号に変換するようになされ
ているが，電磁コイルとエネルギー分析器とを別々に設
けているために構造が複雑であるだけでなく大型化し，
電子ビームの作動範囲が長くなるためにビーム径が増大
する等の欠点を有する。
らなる対物レンズ９と，エネルギー分析器11からなる２
つのメッシュ状電極11a,11bの例えば試料側の半球状電
極11aに＋100〜500Vの電圧を印加し，対物レンズ９側の
半球状電極11bには分析電圧−10〜10Vの電圧を印加して
試料12のエネルギー電圧すなわち２次電子を２次電子検
出器10で検出する。該２次電子検出器10としては２次電
子増倍管あるいはシンチレータで一度光に変換したあと
光電子増倍管で検知し電気信号に変換するようになされ
ているが，電磁コイルとエネルギー分析器とを別々に設
けているために構造が複雑であるだけでなく大型化し，
電子ビームの作動範囲が長くなるためにビーム径が増大
する等の欠点を有する。
本発明は叙上の欠点に鑑みなされたものであり，その目
的とするところは対物レンズをエネルギー分析器に兼用
し，構造簡単でウオーキングディスタンスの短い集束レ
ンズ系を得んとするもので，その手段は，試料に電子ビ
ームを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， 該試料電圧の測定を行う装置において， 上記電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置の対物
レンズは静電レンズで構成し， 該静電レンズの１つの電極をエネルギー分析電極として
なることを特徴とする電子ビーム装置によって達成され
る。
的とするところは対物レンズをエネルギー分析器に兼用
し，構造簡単でウオーキングディスタンスの短い集束レ
ンズ系を得んとするもので，その手段は，試料に電子ビ
ームを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， 該試料電圧の測定を行う装置において， 上記電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置の対物
レンズは静電レンズで構成し， 該静電レンズの１つの電極をエネルギー分析電極として
なることを特徴とする電子ビーム装置によって達成され
る。
本発明の電子ビーム装置は電子銃から放出される電子ビ
ームを集束レンズで集束すると共に試料上にフォーカシ
ングするための対物レンズを静電型レンズとすると共に
該静電型レンズを構成する３つの電極の１つをエネルギ
ー分析用の電極としたものであり,3枚の静電型電極のう
ち電子銃側に配設したレンズ電極に焦点合わせ電圧を，
真中の分析電極に分析電圧−10〜10Vを加え，更に試料
側に配設した引出電極に500〜1000Vの引出電圧を印加す
ることで２次電子検出器に２次電子を与えるようにした
ものである。
ームを集束レンズで集束すると共に試料上にフォーカシ
ングするための対物レンズを静電型レンズとすると共に
該静電型レンズを構成する３つの電極の１つをエネルギ
ー分析用の電極としたものであり,3枚の静電型電極のう
ち電子銃側に配設したレンズ電極に焦点合わせ電圧を，
真中の分析電極に分析電圧−10〜10Vを加え，更に試料
側に配設した引出電極に500〜1000Vの引出電圧を印加す
ることで２次電子検出器に２次電子を与えるようにした
ものである。
以下，本発明の電子ビーム装置の一実施例を第１図乃至
第３図について詳記する。
第３図について詳記する。
第１図は本発明の電子ビーム装置の構成図， 第２図は第１図のエネルギー分析レンズ部分の拡大図， 第３図は本発明の電子ビーム装置のエネルギー分析レン
ズ内の電位分布と電子ビームならびに２次電子の軌道を
模式的に示した模式図である。
ズ内の電位分布と電子ビームならびに２次電子の軌道を
模式的に示した模式図である。
第１図の電子ビーム装置において，コラム２内には電子
銃３から放出された電子ビームを第１の集束レンズ16a
→ビーム偏向コイル６→第２の集束レンズ16b→エネル
ギー分析レンズ17→必要に応じて焦点補償コイル20に与
えてステージ13上の試料12に照射される。
銃３から放出された電子ビームを第１の集束レンズ16a
→ビーム偏向コイル６→第２の集束レンズ16b→エネル
ギー分析レンズ17→必要に応じて焦点補償コイル20に与
えてステージ13上の試料12に照射される。
上記構成では集束レンズ16を第１および第２の集束レン
ズ16a,16bで構成したものを示したが，電子銃からの電
子ビーム径を試料位置でどの程度の微小径とするかで集
束レンズ数を適宜定めればよい。
ズ16a,16bで構成したものを示したが，電子銃からの電
子ビーム径を試料位置でどの程度の微小径とするかで集
束レンズ数を適宜定めればよい。
エネルギー分析レンズ17は第１乃至第３の静電レンズを
構成するレンズ電極17a,分析電極17b,引出電極17cより
構成されている。焦点補償コイル20はエネルギー分析電
圧の変化に伴う対物レンズ焦点距離変動を補償するため
に引出電極17cと試料間に設けるを可とする。
構成するレンズ電極17a,分析電極17b,引出電極17cより
構成されている。焦点補償コイル20はエネルギー分析電
圧の変化に伴う対物レンズ焦点距離変動を補償するため
に引出電極17cと試料間に設けるを可とする。
また，この焦点補償コイル20に加えられる電圧は分析電
極17bに加える分析電圧−10〜10Vに応じて定まるゲイン
を増巾器18を通じて印加する。
極17bに加える分析電圧−10〜10Vに応じて定まるゲイン
を増巾器18を通じて印加する。
他の構成は第５図と同一なので重複説明を省略する。
第２図に示す拡大図で静電レンズで構成されている対物
レンズ，すなわちエネルギー分析レンズ17の各電極17a,
17b,17cを詳記する。17aのレンズ電極は電子銃から放出
される電子ビームに対する焦点距離を制御し，試料12上
にフォーカスするためのプラス数100V（可変）の電圧が
焦点合わせ電源22から与えられ，分析電極17bにはエネ
ルギー分析用の電圧，例えば，−10V〜＋10Vの可変電圧
が印加されている。また，引出電極17cには試料12に照
射した電子ビームによって放出される２次電子を加速
し，引き出すために引出電源22から例えば1000V程度の
電圧が印加される。
レンズ，すなわちエネルギー分析レンズ17の各電極17a,
17b,17cを詳記する。17aのレンズ電極は電子銃から放出
される電子ビームに対する焦点距離を制御し，試料12上
にフォーカスするためのプラス数100V（可変）の電圧が
焦点合わせ電源22から与えられ，分析電極17bにはエネ
ルギー分析用の電圧，例えば，−10V〜＋10Vの可変電圧
が印加されている。また，引出電極17cには試料12に照
射した電子ビームによって放出される２次電子を加速
し，引き出すために引出電源22から例えば1000V程度の
電圧が印加される。
上記レンズ電極17a,分析電極17b,引出電極17cは中心に
アパチャーの穿たれた円板でコラム２にステム26を介し
て保持されている。また,2次電子検出器10はレンズ電極
17aの上方に配設されている。一般に静電レンズを用い
ることは公知で，例えば第４図に示すように３枚の電極
17a′,17b′,17c′で構成されているが電極17a′＝17
c′＝0V,17b＝負の電圧が印加されたユニポテンシャル
型レンズであるが本発明では外側の電極に正の電圧を印
加して試料の２次電子の引出レンズ作用の制御に利用し
ている点で従来のユニポテンシャル型の静電レンズとは
異なる。
アパチャーの穿たれた円板でコラム２にステム26を介し
て保持されている。また,2次電子検出器10はレンズ電極
17aの上方に配設されている。一般に静電レンズを用い
ることは公知で，例えば第４図に示すように３枚の電極
17a′,17b′,17c′で構成されているが電極17a′＝17
c′＝0V,17b＝負の電圧が印加されたユニポテンシャル
型レンズであるが本発明では外側の電極に正の電圧を印
加して試料の２次電子の引出レンズ作用の制御に利用し
ている点で従来のユニポテンシャル型の静電レンズとは
異なる。
上記構成における，対物レンズおよびエネルギー分析器
を構成するエネルギー分析レンズ17の等電位線と試料に
照射される電子ビームならびに試料からの２次電子の様
子を示す第３図および第２図によって，エネルギー分析
レンズ17近傍でのこれら電子ビームと２次電子の軌跡を
模式的に説明する。
を構成するエネルギー分析レンズ17の等電位線と試料に
照射される電子ビームならびに試料からの２次電子の様
子を示す第３図および第２図によって，エネルギー分析
レンズ17近傍でのこれら電子ビームと２次電子の軌跡を
模式的に説明する。
第３図で，試料電圧V0＝0V,レンズ電極17aの印加電圧V1
＝500V,分析電極17bの印加電圧V2＝−5V,引出電極17cの
印加電圧V3＝1000Vとすれば，これらによって生ずる等
電位線は符号25で示す如く表される。ここで第２図にも
示すように電子ビーム23を1000eV（電子ボルト）程度の
電圧で試料12に照射したとすれば，その軌跡は破線で示
すように分析電極17bのアパチャ近傍で減速拡散されて
試料12に集束する。また，この電子ビーム23の照射によ
って試料12から放出される２次電子が例えば1eV程度の
低速の２次電子24bであれば分析電極近傍で押し戻され
るが,10eV程度の高速な２次電子24aであれば分析電極17
bのアパチャ近傍で拡散されながらレンズ電極17aのアパ
チャを飛び出して２次電子検出器10に達する。また，第
２図に一点鎖線で示す２次電子軌跡は10eVより更に大き
な速度を有する２次電子の軌跡を示している。よって試
料のエネルギー分析を行うことが可能である。
＝500V,分析電極17bの印加電圧V2＝−5V,引出電極17cの
印加電圧V3＝1000Vとすれば，これらによって生ずる等
電位線は符号25で示す如く表される。ここで第２図にも
示すように電子ビーム23を1000eV（電子ボルト）程度の
電圧で試料12に照射したとすれば，その軌跡は破線で示
すように分析電極17bのアパチャ近傍で減速拡散されて
試料12に集束する。また，この電子ビーム23の照射によ
って試料12から放出される２次電子が例えば1eV程度の
低速の２次電子24bであれば分析電極近傍で押し戻され
るが,10eV程度の高速な２次電子24aであれば分析電極17
bのアパチャ近傍で拡散されながらレンズ電極17aのアパ
チャを飛び出して２次電子検出器10に達する。また，第
２図に一点鎖線で示す２次電子軌跡は10eVより更に大き
な速度を有する２次電子の軌跡を示している。よって試
料のエネルギー分析を行うことが可能である。
本発明は叙上の如く構成させたので電子ビーム装置のワ
ーキングディスタンスを短縮できると共に電子ビームか
ら照射されるビーム径の増大を防止することが可能とな
る。
ーキングディスタンスを短縮できると共に電子ビームか
ら照射されるビーム径の増大を防止することが可能とな
る。
第１図は本発明の電子ビーム装置の構成図， 第２図は第１図に示すエネルギー分析レンズの拡大図， 第３図は本発明の電子ビーム装置のエネルギー分析レン
ズ内の電位分布と電子ビームならびに２次電子の軌跡を
示す模式図， 第４図は静電レンズ構成を示す電極配置図， 第５図は従来の電子ビーム装置の構成図である。 １……電子ビーム装置， ２……コラム， ３……電子銃， ４……アノード， ５……コンデンサレンズ， ６……ビーム偏向コイル， ７……偏向系， ８……CRT, ９……対物レンズ， 10……２次電子検出器， 11……エネルギー分析器， 12……試料， 13……ステージ， 14……パターンジェネレータ， 15……コンピュータ， 16……集束レンズ， 17……エネルギー分析レンズ， 17a……レンズ電極， 17b……分析電極， 17c……引出電極， 18……増巾器， 20……焦点補償コイル， 21……焦点合わせ電源， 22……引出電源， 23……電子ビーム， 24a,24b……２次電子， 26……ステム．
ズ内の電位分布と電子ビームならびに２次電子の軌跡を
示す模式図， 第４図は静電レンズ構成を示す電極配置図， 第５図は従来の電子ビーム装置の構成図である。 １……電子ビーム装置， ２……コラム， ３……電子銃， ４……アノード， ５……コンデンサレンズ， ６……ビーム偏向コイル， ７……偏向系， ８……CRT, ９……対物レンズ， 10……２次電子検出器， 11……エネルギー分析器， 12……試料， 13……ステージ， 14……パターンジェネレータ， 15……コンピュータ， 16……集束レンズ， 17……エネルギー分析レンズ， 17a……レンズ電極， 17b……分析電極， 17c……引出電極， 18……増巾器， 20……焦点補償コイル， 21……焦点合わせ電源， 22……引出電源， 23……電子ビーム， 24a,24b……２次電子， 26……ステム．
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｃ 7630−4Ｍ (72)発明者 石塚 俊弘 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 後藤 善朗 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−197644（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】試料に電子ビームを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、該試料電圧の
測定を行う装置において、 上記電子ビームを試料に照射する電子ビーム装置の対物
レンズは静電レンズで構成し、 該静電レンズの１つの電極をエネルギー分析電極として
なることを特徴とする電子ビーム装置。 - 【請求項２】前記静電レンズは少なくとも３つの電極を
有し、中央の電極にはエネルギー分析用の分析電圧が印
加され、 該３つの電極のうち前記試料側に配された電極には２次
電子引出用の正の電圧が印加され、電子銃側に配された
電極には電子ビーム焦点合わせ用の高電圧を印加してな
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子ビ
ーム装置。 - 【請求項３】前記分析電圧の印加される電極には−10V
〜＋10V、前記２次電子引出用電極には500V〜1000Vの電
圧をそれぞれ印加してなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の電子ビーム装置。 - 【請求項４】前記静電レンズと試料間にエネルギー分析
電圧の変化に伴う対物レンズの焦点距離変動を補償する
焦点補償手段を設けてなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の電子ビーム装置。 - 【請求項５】前記焦点補償手段は焦点補償コイルである
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項の電子ビーム装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60260327A JPH06105606B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電子ビ−ム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60260327A JPH06105606B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電子ビ−ム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62119849A JPS62119849A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH06105606B2 true JPH06105606B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=17346463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60260327A Expired - Lifetime JPH06105606B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 電子ビ−ム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105606B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6998611B2 (en) | 2001-09-06 | 2006-02-14 | Ebara Corporation | Electron beam apparatus and device manufacturing method using same |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60260327A patent/JPH06105606B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62119849A (ja) | 1987-06-01 |
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