JPH0644930A - Ｓｅｍ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測長ＳＥＭにおいて、プローブ電流のバラツ
キにより測定値にバラツキが生じるのを防止する。 【構成】 試料近傍に設けられたプローブ電流モニター
１４と、該プローブ電流モニターにより検出したプロー
ブ電流値に応じて電子ビームのビーム径を制御する電子
ビーム制御手段１５、１６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＳＥＭ、特に半導体装
置の表面の配線膜等の測長に用いられ、試料に入射され
るプローブ電流のバラツキによって測長値に誤差が生じ
るのを防止したＳＥＭに関する。

【０００２】

【従来の技術】図２はＳＥＭ（Scanning Electron Micr
oscope) の従来例を示すものである。図面において、１
は電子を出す加熱フィラメント、２はウェーネルト、３
はフィラメント１から電子を高速で引き出すアノード、
４は引き出された電子ビームを集束するコンデンサレン
ズ（コイル）、５は電子ビームを走査させるための偏向
コイルで、後述する走査電源（１１）によって駆動され
る。６は対物レンズ（コイル）、７は試料である。以上
がＳＥＭの電子ビームで試料７の表面を走査する部分で
ある。

【０００３】次に、電子ビームを照射された２次電子を
検出して試料７の表面状態を画像として再生する部分に
ついて説明する。８は試料７からの２次電子を検出する
２次電子検出器、９は該検出器８の出力を増幅する増幅
器、１０は試料７の表面状態を映像として再生するブラ
ウン管で、走査電源１１によって電子ビーム走査用の前
記偏向コイル５と同期して偏向コイル１２が駆動され
る。１３はブラウン管１０の管面を撮影するカメラであ
る。

【０００４】このようなＳＥＭによれば、集束電子ビー
ムで試料７の表面を走査することによって試料７表面か
ら発生した２次電子を２次電子検出器８により検出して
ブラウン管１０に試料７の表面状態の映像を再生するこ
とができ、また、カメラ１３により撮影することがで
き、配線膜の幅等の測長に用いられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２に示す
ような従来の測長ＳＥＭには、試料７に照射される電子
ビーム、即ちプローブ電流をコントロールする機構がな
く、またそれをモニターする機構もなかった。そして、
プローブ電流の値はＳＥＭに搭載されるＦＥチップによ
り決定され、ＳＥＭによってバラツキがあった。そし
て、プローブ電流にバラツキがあると、ＳＥＭによる測
長値にも誤差が生じてくるという問題があった。即ち、
若しプローブ電流値が大きいと試料が帯電してチャージ
アップし、それによって測長ラインプロファイルに狂い
が生じたりする。

【０００６】図３は測長結果がプローブ電流の値により
変化することを示すものであり、Ａｌ−Ｓｉ配線膜につ
いての測長値を示している。この図から明らかなよう
に、プローブ電流が５ｐＡの場合よりも８０ｐＡの場合
の方が測長値が小さくなっている。これは、プローブ電
流が大きくなると、試料がチャージアップし、２次電子
の検出により生じた映像のプロファイルに狂いが生じて
いるためである。尚、図３においてＭＰ−１〜ＭＰ−５
は５つの実験例を示しており、図３は上部折線グラフに
よって下部は表によってプローブ電流値による測長値の
変化を示している。

【０００７】本発明はこのような問題点を解決すべく為
されたものであり、プローブ電流のバラツキにより測定
値にバラツキが生じるのを防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明ＳＥＭは、試料近
傍に設けられたプローブ電流モニターと、該プローブ電
流モニターにより検出したプローブ電流値に応じて電子
ビームを該プローブ電流値が一定になるように制御する
電子ビーム制御手段を備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明ＳＥＭによれば、プローブ電流モニター
によりプローブ電流を検出値し、その検出値に基づいて
電子ビーム制御手段により電子ビームをコントロールす
ることによりプローブ電流を一定に保つことができる。
従って、プローブ電流のバラツキを防止し、延いてはプ
ローブ電流のバラツキによる測長値のバラツキを防止す
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明ＳＥＭを図示実施例に従って詳
細に説明する。図１は本発明ＳＥＭの一つの実施例を示
す構成図である。本ＳＥＭは図２に示した従来のＳＥＭ
とは、試料に入射するプローブ電流を検知するプローブ
電流モニターを備え、検知したプローブ電流に応じて電
子ビームのビーム径を制御してプローブ電流が一定にな
るようにしたという特徴点を有する点で大きく異なる
が、それ以外の点では共通し、その共通点については既
に説明済みなので説明を省略し、相違する点についての
み詳細に説明する。そして、図１と図２の共通部分には
同じ符号を付した。

【００１１】１４は試料７の近傍に設けたプローブ電流
モニターで、試料７に入射するプローブ電流の大きさを
検知する。該プローブ電流モニター１４はファラデー箱
（Faraday cage) の原理によってプローブ電流を検知す
る。ここでファラデー箱について簡単に説明すると、導
体の箱（多くは円筒形）を或る電位に保ち、一方の口か
ら入った電子またはイオンにより導体箱の電位が変化す
ることを利用し、導体箱の電位を検出する電位計によっ
て入った電子又はイオンによる電位の変化を検出するこ
とにより電子またはイオンの入射量を検出するものであ
る。このファラデー箱の原理は試料７に入射するプロー
ブ電流の検出にも利用でき、本実施例においては正にそ
れを行っているのである。

【００１２】１５はプローブ電流モニター１４からの検
出出力に基づいて電子ビームのビーム径をコントロール
する電子ビーム制御回路で、コンデンサレンズ１６を駆
動する。該コンデンサレンズ１６は従来存在していたコ
ンデンサレンズ４とは別に本実施例において新しく設け
られたもので、コンデンサレンズ４を駆動する図示しな
い駆動系とは別の電子ビーム制御回路１５により駆動さ
れる。そして、該コンデンサ１６により電子ビームのビ
ーム径をコントロールしてプローブ電流の大きさを変化
させることができる。

【００１３】本ＳＥＭにおいては、コンデンサレンズ１
６を増設し、試料７の近傍にファラデー箱の原理を利用
したプローブ電流モニター１４を設け、該プローブ電流
モニター１４によりプローブ電流を検知しながらプロー
ブ電流の検知結果に基づいて電子ビーム制御回路１５に
よりコンデンサレンズ１６を駆動することによりプロー
ブ電流が常に最適値になるように電子ビームを制御する
ことができる。プローブ電流の最適値は測長試料７のチ
ャージアップが少なく且つ充分な２次電子が得られる値
であり、これを一旦設定して以後常にプローブ電流がこ
の値に安定するようにすることができる。

【００１４】しかして、本ＳＥＭによれば、ＦＥチップ
によるプローブ電流のバラツキを完全になくし、安定し
た測長精度を得ることができる。尚、本実施例において
は、コンデンサレンズが２個（４と１６）あったが、必
ずしも２個必要ではなく、１個のコンデンサレンズを電
子ビーム制御回路１５により駆動してプローブ電流が一
定になるように電子ビームを制御するようにしてもよ
い。

【００１５】

【発明の効果】本発明ＳＥＭは、試料近傍に設けられた
プローブ電流モニターと、該プローブ電流モニターによ
り検出したプローブ電流値に応じて電子ビームを制御す
る電子ビーム制御手段を少なくとも備えたことを特徴と
するものである。従って、本発明ＳＥＭによれば、プロ
ーブ電流モニターによりプローブ電流を検出値し、その
検出値に基づいて電子ビーム制御手段により電子ビーム
をコントロールすることによりプローブ電流を一定に保
つことができる。従って、プローブ電流のバラツキを防
止し、延いてはプローブ電流のバラツキによる測長値の
バラツキを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明ＳＥＭの一つの実施例を示す構成図であ
る。

【図２】従来例を示す構成図である。

【図３】プローブ電流値による測長値の変化を示す図で
ある。

【符号の説明】

１４ プローブ電流モニター １５、１６ 電子ビーム制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料近傍に設けられたプローブ電流モニ
   ターと、 上記プローブ電流モニターにより検出したプローブ電流
   値に応じて電子ビームをプローブ電流値が一定になるよ
   うに制御する電子ビーム制御手段と、 を少なくとも備えたことを特徴とするＳＥＭ