JPH065241A - 走査型電子顕微鏡 - Google Patents

走査型電子顕微鏡

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Publication number
JPH065241A
JPH065241A JP4187676A JP18767692A JPH065241A JP H065241 A JPH065241 A JP H065241A JP 4187676 A JP4187676 A JP 4187676A JP 18767692 A JP18767692 A JP 18767692A JP H065241 A JPH065241 A JP H065241A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
secondary electrons
electrons
primary
sample
Prior art date
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Pending
Application number
JP4187676A
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English (en)
Inventor
Akira Watanabe
明 渡辺
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPH065241A publication Critical patent/JPH065241A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 走査型電子顕微鏡において発生するエッジ効
果を解消し、観察エリア全体で良好な解像度を確保す
る。 【構成】 一次電子e1 の照射によって試料から放出さ
れた二次電子e2 を検出し、該二次電子e2 による信号
をCRT15に表示する走査型電子顕微鏡において、二
次電子e2 の検出量の変化によって、一次電子e1 とC
RT15に表示される信号の走査速度を制御する制御部
2を設けた。これによって、エッジ効果等により極端に
輝度の高い部分で、走査速度を早めて一次電子e1 の照
射量を減らし、二次電子e2 の発生を抑えることができ
るため、エッジ効果が解消される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走査型電子顕微鏡に関
し、特に二次電子の検出器を有する走査型電子顕微鏡に
おける、一次電子の走査速度の制御に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体プロセスにおける検査及び半導体
製品の故障解析等において、走査型電子顕微鏡を用いて
の観察は欠かせない手法となっている。走査型電子顕微
鏡は、細く絞った電子ビームを走査させながら一次電子
として試料に照射し、該一次電子によって試料中で励起
し放出された二次電子を、輝度信号に変換してCRTに
表示するものであり、一次電子ビームの走査と同期させ
てCRTに入射する輝度信号を走査させることによっ
て、CRT上に二次電子像を形成させるものである。上
記一次電子ビームの走査倍率(観察倍率)及び走査速度
は偏向コイルで制御され、走査速度は任意の一定速度に
保たれている。従って、一次電子の照射量は試料の各部
分で一定であり、CRTに表示される二次電子像のコン
トラストつまり輝度の強弱は、試料の表面から放出され
る二次電子の量に対応している。この二次電子の放出量
は、試料の形状及び材質等によって左右され、形状的に
は試料の内部で励起された二次電子が、試料の外部に放
出されるための表面積が広いほど、二次電子の放出量が
多く、試料の凹凸部等は平面部と比較してコントラスト
が強く現れる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェハ表面の
パターン等のように、特にハッキリとした断面形状の凹
凸部分を持つ試料では以下のような問題が発生する。つ
まり、図2(1)の断面図に示すように、ウェハ上のパ
ターンで形成されるエッジ部A1 ,A2 では、二次電子
2 の放出される表面積が、平面部と比較して特に広
く、一次電子e1 によって励起された二次電子e2 が試
料から放出され易い。このため上記エッジ部A1 ,A2
に対応して、図2(2)に示すように、a1 ,a2 部で
は、二次電子e2 の検出量が特に多く、CRT上に表示
した場合、この部分が白く輝いて見える、いわゆるエッ
ジ効果が現れる。このエッジ効果によって、エッジの周
辺の解像度は低下し、さらにエッジA1とエッジA2
挟まれたパターンボトム部Bは、黒く潰れて解像できな
い状態となる。また、エッジ効果によって、観察エリア
内部の他の部分は、コントラストが低い位置で狭い幅に
抑えられるため、もともと二次電子の放出量の少ない部
分では、輝度が低く抑えられるため、やはり充分な解像
度が得られない等の問題があった。本発明は上記の問題
点を解決することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために本発明は、試料表面を走査しながら照射される一
次電子によって、試料から放出された二次電子を検出
し、該二次電子による信号を前記一次電子の走査と同期
させて表示部に表示する走査型電子顕微鏡において、前
記二次電子の検出量の変化によって、試料に照射する前
記一次電子及び表示部に表示される二次電子による信号
の走査速度を制御する手段を設けたこと、を特徴とす
る。
【0005】
【作用】二次電子の検出量によって、一次電子ビームの
走査速度を制御するようにしたので、エッジ効果等で周
辺部分と比較して特に明るい部分では、一次電子の走査
速度を早めて一次電子の入射を減らし、二次電子の放出
量を抑えることができる。またその逆に、特に二次電子
の放出の少ない部分では、一次電子の走査速度を遅くし
て、一次電子の照射量を増加することができる。従って
エッジ効果等、部分的に極端なコントラストが解消され
る。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の走査型電子顕微鏡の概略構成図で
ある。先ず一次電子ビームの制御系は、一次電子ビーム
1 の走査速度及び走査倍率を指定する入力部1と、前
記入力部1の指定に従って走査速度及び走査エリアの制
御を行う制御部2と、制御部2からの指示に従って偏向
コイル4aを作動させる走査回路3とで構成されてい
る。前記偏向コイル4aは、一次電子ビームe1の走査
を行うものであって、一次電子ビームe1 の入射経路を
囲んで配置されている。前記入力部1では、定速度走査
の他に定速度走査を基準とした変速度走査も選択でき
る。
【0007】次いで、一次電子ビームe1 の照射系は、
一次電子ビームe1 を発射する電子銃21と、電子銃2
1から発射された一次電子ビームe1 を集束するコンデ
ンサレンズ22から構成されている。コンデンサレンズ
22で集束された一次電子ビームは、上記偏向コイル4
aを通過し、観察を行う試料Sに照射される。
【0008】一方、二次電子e2 の観察系は、試料Sか
ら放出された二次電子e2 を集束する集束電極11が、
試料Sの上部で一次電子ビームe1 の入射経路を妨げな
い位置に配置されている。この集束電極11の次には、
二次電子e2 を加速する加速電極12、加速された二次
電子e2 をパルス信号に変換するシンチレーション検出
器13、が順次接続されている。そしてシンチレーショ
ン検出器13の次には、アンプ14が配置され、シンチ
レーション検出器13からの出力は、このアンプ14と
上記一次電子ビームe1 の制御系の制御部2に入力する
ように構成されている。前記アンプ14にはCRT15
が接続され、このCRT15に入射するパルス信号の経
路を囲んで、偏向コイル4bが配置されている。この偏
向コイル4bは、上記一次電子ビームe1 の制御系の走
査回路3に接続されている。
【0009】上記のように構成された、走査型電子顕微
鏡の一次電子ビームの制御系と二次電子の観察系の作動
について説明を行う。先ず、一次電子ビームの変速度走
査に先立って、その標準となる定速度走査を行う。始め
に、入力部1で定速度走査の速度を指定すると共に、走
査倍率を指定し、一次電子ビームe1 を試料Sに照射す
る。上記入力部1の指定に従って、制御部2は走査回路
3を制御すると共に、指定された走査速度を、変速度走
査を行う場合の標準速度として、走査倍率と共に記憶す
る。上記走査回路3は、制御部2からの指示に従って偏
向コイル4a、4bに電流を流す。これによって、電子
ビームe1 と、CRT15に入射するパルス信号の走査
が同期して行われる。
【0010】上記一次電子ビームe1 の照射によって、
試料Sの表面から二次電子e2 が放出されるが、二次電
子e2 は試料Sの表面から放出される際に四散するた
め、集束電極11によって集束される。集束された二次
電子は、加速電極12で加速されて、シンチレーション
検出器13に送り込まれる。シンチレーション検出器1
3に送り込まれた二次電子e2 は、集束された二次電子
2 の量に対応する強度のパルス信号に変換されて出力
される。シンチレーション検出器13から出力された該
パルス信号は、アンプ14と、制御部2にそれぞれ入力
する。このうちアンプ14に入力したパルス信号は、C
RT15に入射されるが、上述の制御系の偏向コイル4
bが、該パルス信号を走査させるため、CRT15の画
面上には該パルス信号の強度によるコントラストで二次
電子像が形成される。一方、シンチレーション検出器1
3から制御部2にパルス信号が入力すると、該パルス信
号は、例えば走査位置に対応したパルス信号強度の変化
量に換算され、走査速度及び走査倍率と共に制御部2に
記憶される。
【0011】次いで、上記の定速度走査によって得られ
たパルス信号の変化量をもとに、変速走査が行われる。
ここで制御部2は上記の定速度走査で得た、パルス信号
強度の変化量に対応した走査速度の制御を行うが、例え
ば上記の定速度走査の走査速度を標準速度として、パル
ス信号強度の変化量がプラス方向に所定の値以上に大き
い位置では、走査速度を早め、パルス信号の変化量が小
さい箇所では、標準速度で走査を行うこととして、走査
速度の制御を行う。
【0012】一方二次電子e2 の観察系では、定速度走
査と同様に二次電子e2 が処理されるが、上述の変速度
走査によって、試料Sの各部分に照射される一次電子ビ
ームの量が制御されるため、二次電子e2 の検出によっ
て得られるパルス信号強度は、前回の定速度走査で得ら
れたパルス信号強度と比較して、極端に強い部分が解消
される。
【0013】次に上記のように作動する走査型電子顕微
鏡を用いて、半導体ウェハ上のパターンを観察した場合
を、図2、図3に基づいて説明する。図2(1)は、半
導体ウェハの観察エリアの断面図であり、構造的にエッ
ジ部A1 ,A2 とパターンボトム部Bを有している。
【0014】上記試料の観察を行う場合、先ず一次電子
ビームe1 の定速度走査が行われ、二次電子e2 が検出
され、ここで得られたパルス信号の強度は、上述の制御
部で走査位置に対する変化量に換算されて、走査速度及
び走査倍率と共に記憶される。この時得られるパルス信
号強度は、図2(2)に示すようであり、エッジ部
1 ,A2 に対応する位置に、エッジ効果を示すピーク
1 ,a2 が現れている。このため、ピーク周辺の解像
度は低く、このままCRT上に表示すると、ピークa1
とピークa2 に挟まれたパターンボトム部Bに対応する
b部は、CRT上に表示した場合に黒く潰れて解像でき
ない状態となっている。
【0015】そこで、上記の定速度走査の走査速度を標
準速度として、変速度走査を行なう。これを図3を用い
て説明する。走査速度の制御は図3(1)に示す様に、
パルス信号強度の変化量に対応させ、パルス信号強度の
変化量がプラス方向に所定の値以上に大きいa1 ,a2
部分では、走査速度が早くなり、パルス信号強度の変化
が少ない他の部分は、標準速度で走査される。これによ
って図3(2)に示すように、定速度走査においてパル
ス信号強度が周辺部と比較して極端に強かったa1 ,a
2 部では、パルス信号が弱まり、エッジ効果等による極
端なコントラストが解消される。このため、解像度の低
かったエッジ部A1 ,A2 の周辺部分及び、エッジ部A
1 ,Aに挟まれて黒く潰れていたパターンボトム部Bの
解像度が増すと共に、観察エリア全体のコントラストの
調整の自由度が増すため観察が容易になる。
【0016】上述においては、走査速度の制御をパルス
信号の変化量に対応させ、エッジ効果等のパルス信号の
強い部分のみ、走査速度を変化させる様にした。しか
し、二次電子の検出量(パルス信号の強度の値)に所定
幅を設け、その値を上回るかあるいは下回るかした場合
に付いて、走査速度の制御を行うようにしても良い。こ
の場合、パターンボトム部B等の二次電子の検出量の少
ない部分への照射量を増やして、その部分の解像度を上
げることができる。但しこの場合、一次電子の照射電流
量及び加速電圧等の諸条件によって、二次電子の検出幅
の設定値を考慮する必要がある。
【0017】
【発明の効果】以上実施例で説明したように、本発明の
走査型電子顕微鏡によれば、試料表面のエッジや突起等
の周辺部の解像度が向上すると共に、観察エリアの内部
でコントラスト調整の自由度が増加する。このため、半
導体ウェハのパターン等を観察する場合に、エッジに挟
まれて解像が困難であった、パターンボトム部の観察が
可能になる等、試料の形状に左右されずに二次電子像の
観察を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】走査型電子顕微鏡の概略構成図である。
【図2】定速度走査によるエッジ効果の発生を説明する
図である。
【図3】走査速度の制御を説明する図である。
【符号の説明】
2 制御部(走査速度の制御手段) 15 CRT(表示部) e1 一次電子ビーム e2 二次電子
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 7352−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料表面を走査しながら照射される一次
    電子によって、試料から放出された二次電子を検出し、
    該二次電子による信号を前記一次電子の走査と同期させ
    て表示部に表示する走査型電子顕微鏡において、 前記二次電子の検出量の変化によって、試料に照射する
    前記一次電子の走査速度と表示部に表示される二次電子
    による信号の走査速度を制御する手段を設けたことを特
    徴とする走査型電子顕微鏡。
JP4187676A 1992-06-22 1992-06-22 走査型電子顕微鏡 Pending JPH065241A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4187676A JPH065241A (ja) 1992-06-22 1992-06-22 走査型電子顕微鏡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4187676A JPH065241A (ja) 1992-06-22 1992-06-22 走査型電子顕微鏡

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JPH065241A true JPH065241A (ja) 1994-01-14

Family

ID=16210201

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4187676A Pending JPH065241A (ja) 1992-06-22 1992-06-22 走査型電子顕微鏡

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JP (1) JPH065241A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100034723A (ko) * 2008-09-24 2010-04-01 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 전자 현미경에서의 가변 속도 스캔닝
WO2024165248A1 (en) * 2023-02-07 2024-08-15 Asml Netherlands B.V. Diversifying sem measurement scheme for improved accuracy

Cited By (3)

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KR20100034723A (ko) * 2008-09-24 2010-04-01 어플라이드 머티리얼즈 이스라엘 리미티드 전자 현미경에서의 가변 속도 스캔닝
JP2010097940A (ja) * 2008-09-24 2010-04-30 Applied Materials Israel Ltd 電子顕微鏡における可変速度スキャニング
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