JPH0714537A - 走査型電子顕微鏡による計測方法 - Google Patents
走査型電子顕微鏡による計測方法Info
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- JPH0714537A JPH0714537A JP5150128A JP15012893A JPH0714537A JP H0714537 A JPH0714537 A JP H0714537A JP 5150128 A JP5150128 A JP 5150128A JP 15012893 A JP15012893 A JP 15012893A JP H0714537 A JPH0714537 A JP H0714537A
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- sample
- electron microscope
- scanning electron
- analysis
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Abstract
(57)【要約】
【構成】試料表面に蓄積した電荷を、反対極性の電荷が
発生する異なる加速電圧に切り替えて電子ビームを照射
することにより消去する。 【効果】試料表面に蓄積した電荷を、異なる加速電圧を
印加して反対極性の電荷を発生させて蓄積電荷を打ち消
すことにより、チャージアップを効果的に防止できる。
発生する異なる加速電圧に切り替えて電子ビームを照射
することにより消去する。 【効果】試料表面に蓄積した電荷を、異なる加速電圧を
印加して反対極性の電荷を発生させて蓄積電荷を打ち消
すことにより、チャージアップを効果的に防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型電子顕微鏡によ
る計測方法に関する。
る計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、走査型電子顕微鏡によりレジス
ト，ＳｉＯ2 などの非導電性材料表面を観察する場合に
は、電子ビームを照射したことにより材料表面に電荷が
蓄積する、いわゆるチャージアップが発生し、像観察が
困難になるという問題があった。特にレジストあるいは
ＳｉＯ2 の微細コンタクトホールパターンの場合には試
料表面の全面がチャージアップするため、パターンの識
別が非常に困難であった。
ト，ＳｉＯ2 などの非導電性材料表面を観察する場合に
は、電子ビームを照射したことにより材料表面に電荷が
蓄積する、いわゆるチャージアップが発生し、像観察が
困難になるという問題があった。特にレジストあるいは
ＳｉＯ2 の微細コンタクトホールパターンの場合には試
料表面の全面がチャージアップするため、パターンの識
別が非常に困難であった。
【０００３】この表面チャージアップの問題を解決する
ため、二次電子放出利得が１となる加速電圧で観察する
低加速ＳＥＭ（スキャニング エレクトロン マイクロ
スコープ、Scaning Electron Microscope）が知られて
いる。また、特開平3−163736号公報に記載された発明
においては、走査型電子顕微鏡の試料室と試料交換室の
間に試料表面に導電性薄膜を蒸着するための試料処理室
を設けた構造としている。この発明によれば、試料処理
室で導電性薄膜を蒸着することにより、試料表面が試料
ホルダを介して接地電位に固定されるため、電子ビーム
を照射しても試料表面に電荷が蓄積されることが無く、
チャージアップが発生し易い非導電性材料表面の像観察
を容易にするものである。
ため、二次電子放出利得が１となる加速電圧で観察する
低加速ＳＥＭ（スキャニング エレクトロン マイクロ
スコープ、Scaning Electron Microscope）が知られて
いる。また、特開平3−163736号公報に記載された発明
においては、走査型電子顕微鏡の試料室と試料交換室の
間に試料表面に導電性薄膜を蒸着するための試料処理室
を設けた構造としている。この発明によれば、試料処理
室で導電性薄膜を蒸着することにより、試料表面が試料
ホルダを介して接地電位に固定されるため、電子ビーム
を照射しても試料表面に電荷が蓄積されることが無く、
チャージアップが発生し易い非導電性材料表面の像観察
を容易にするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
て、低加速ＳＥＭでは加速電圧を一定の値に固定して観
察するため、試料の表面材質の変化に伴う二次電子放出
利得の変化などにより完全にはチャージアップを防止で
きない。また、Ｘ線分析を行う際には、十分な分析感度
が得られる比較的高い加速電圧により行うため、チャー
ジアップを防止することができない。導電性薄膜蒸着法
は、走査型電子顕微鏡内での観察終了後に試料処理室で
蒸着した導電性薄膜のみを選択的に完全に除去すること
が不可能であり、試料を後の半導体製造工程に戻した際
に重金属汚染や配線材料相互の接触抵抗増加等の支障を
来すため、インライン評価には適用できないという問題
があった。
て、低加速ＳＥＭでは加速電圧を一定の値に固定して観
察するため、試料の表面材質の変化に伴う二次電子放出
利得の変化などにより完全にはチャージアップを防止で
きない。また、Ｘ線分析を行う際には、十分な分析感度
が得られる比較的高い加速電圧により行うため、チャー
ジアップを防止することができない。導電性薄膜蒸着法
は、走査型電子顕微鏡内での観察終了後に試料処理室で
蒸着した導電性薄膜のみを選択的に完全に除去すること
が不可能であり、試料を後の半導体製造工程に戻した際
に重金属汚染や配線材料相互の接触抵抗増加等の支障を
来すため、インライン評価には適用できないという問題
があった。
【０００５】本発明の目的は、非導電性材料表面でのチ
ャージアップを防止して像観察及びＸ線分析を容易にか
つ高感度に行うことができ、さらに観察終了後に試料を
半導体製造工程に戻すことのできるインライン評価が可
能な計測方法を提供することにある。
ャージアップを防止して像観察及びＸ線分析を容易にか
つ高感度に行うことができ、さらに観察終了後に試料を
半導体製造工程に戻すことのできるインライン評価が可
能な計測方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、像観察あるいはＸ線分析を行うべくパタ
ーンの位置決めの際に用いた加速電圧を、像観察あるい
はＸ線分析時には異なる加速電圧を切り替えて行う。
め、本発明は、像観察あるいはＸ線分析を行うべくパタ
ーンの位置決めの際に用いた加速電圧を、像観察あるい
はＸ線分析時には異なる加速電圧を切り替えて行う。
【０００７】
【作用】本発明によれば、像観察あるいはＸ線分析を行
うべくパターンの位置決めを行う際に試料表面に蓄積し
た電荷を、像観察あるいはＸ線分析時に異なる加速電圧
に切り替えて反対極性の電荷を発生させ蓄積電荷を打ち
消すことにより、試料表面のチャージアップを防止でき
る。また、分析後の試料表面には異物，金属薄膜等が残
存しないため、試料を後の半導体製造工程に戻しても支
障を来すことが無く、インライン評価が可能となる。
うべくパターンの位置決めを行う際に試料表面に蓄積し
た電荷を、像観察あるいはＸ線分析時に異なる加速電圧
に切り替えて反対極性の電荷を発生させ蓄積電荷を打ち
消すことにより、試料表面のチャージアップを防止でき
る。また、分析後の試料表面には異物，金属薄膜等が残
存しないため、試料を後の半導体製造工程に戻しても支
障を来すことが無く、インライン評価が可能となる。
【０００８】
【実施例】（実施例 １）図１は、加速電圧と二次電子
放出利得の関係を示す。
放出利得の関係を示す。
【０００９】本実施例は、表面材料がレジストの微細コ
ンタクトホールパターンの底面を走査型電子顕微鏡によ
り分析する際に、まず、二次電子放出利得δ＞１の加速
電圧、例えば０.８ｋＶ を印加して分析点の位置決めを
行う。次に、二次電子放出利得δ＜１の加速電圧、例え
ば、２.０ｋＶ に切り替え、加速電圧を変化させた時に
生じる画像の移動及び焦点のずれを自動的に補正して分
析を行う方法である。
ンタクトホールパターンの底面を走査型電子顕微鏡によ
り分析する際に、まず、二次電子放出利得δ＞１の加速
電圧、例えば０.８ｋＶ を印加して分析点の位置決めを
行う。次に、二次電子放出利得δ＜１の加速電圧、例え
ば、２.０ｋＶ に切り替え、加速電圧を変化させた時に
生じる画像の移動及び焦点のずれを自動的に補正して分
析を行う方法である。
【００１０】ここで、図２を用いて自動画像移動補正機
構を説明する。電子銃１より照射した電子ビームをコン
デンサレンズ２及び対物レンズ４により試料６上に集束
させるビーム集光系と、電子ビームを偏向コイル３によ
り二次元的に走査するビーム走査系と、試料６表面から
放出される二次電子又は反射電子を検出し増幅する検出
増幅部７と、検出増幅部７からの検出信号を輝度信号と
して供給しＣＲＴ上に画像を表示する画像表示部８から
成る走査型電子顕微鏡において、まず、検出増幅部７か
らの検出信号を受けて画像の初期位置及び画像鮮明度を
画像処理部９で記憶する。
構を説明する。電子銃１より照射した電子ビームをコン
デンサレンズ２及び対物レンズ４により試料６上に集束
させるビーム集光系と、電子ビームを偏向コイル３によ
り二次元的に走査するビーム走査系と、試料６表面から
放出される二次電子又は反射電子を検出し増幅する検出
増幅部７と、検出増幅部７からの検出信号を輝度信号と
して供給しＣＲＴ上に画像を表示する画像表示部８から
成る走査型電子顕微鏡において、まず、検出増幅部７か
らの検出信号を受けて画像の初期位置及び画像鮮明度を
画像処理部９で記憶する。
【００１１】次に、上述のように加速電圧を切り替えた
際の画像のずれ量を画像処理部９で計算し、画像のずれ
を補正すべく画像ずれ量補正信号を画像移動補正部１０
に供給する。その後、画像移動補正部１０より画像ずれ
量補正信号に基づいて偏向コイル３を微動させ、画像を
初期位置に復元させる。その後、初期位置に復元した画
像の鮮明度を再度画像処理部９で記憶し、初期の画像鮮
明度と比較し、その補正量を信号として画像移動補正部
１０に供給する。その後、画像移動補正部１０より画像
鮮明度補正信号に基づいて対物レンズ４を制御し、画像
の焦点を初期状態に復元させる。
際の画像のずれ量を画像処理部９で計算し、画像のずれ
を補正すべく画像ずれ量補正信号を画像移動補正部１０
に供給する。その後、画像移動補正部１０より画像ずれ
量補正信号に基づいて偏向コイル３を微動させ、画像を
初期位置に復元させる。その後、初期位置に復元した画
像の鮮明度を再度画像処理部９で記憶し、初期の画像鮮
明度と比較し、その補正量を信号として画像移動補正部
１０に供給する。その後、画像移動補正部１０より画像
鮮明度補正信号に基づいて対物レンズ４を制御し、画像
の焦点を初期状態に復元させる。
【００１２】なお、分析を行う際の加速電圧は、０.５
〜５.０ｋＶの範囲に設定することが望ましい。その理
由は、微細コンタクトホール内底面の計測対象材料より
蛍光Ｘ線を十分に励起できること、高感度な分析を行う
ためには計測対象材料から放射される特性Ｘ線エネルギ
の１〜１０倍の加速電圧が必要であること、及び試料を
傾斜させて分析を行う場合には、図１に示すように、試
料傾斜角度が大きいほど二次電子放出利得δ＜１となる
加速電圧が高加速電圧側にシフトするためである。
〜５.０ｋＶの範囲に設定することが望ましい。その理
由は、微細コンタクトホール内底面の計測対象材料より
蛍光Ｘ線を十分に励起できること、高感度な分析を行う
ためには計測対象材料から放射される特性Ｘ線エネルギ
の１〜１０倍の加速電圧が必要であること、及び試料を
傾斜させて分析を行う場合には、図１に示すように、試
料傾斜角度が大きいほど二次電子放出利得δ＜１となる
加速電圧が高加速電圧側にシフトするためである。
【００１３】上述した分析方法によれば、０.８ｋＶ の
加速電圧を印加した場合のレジスト表面から放出される
二次電子放出利得は１よりも大きいため、電子ビームを
走査した領域の試料表面には正電荷が蓄積される。その
後、２.０ｋＶ の加速電圧を印加すると、二次電子放出
利得は１よりも小さいためレジスト表面には負電荷が発
生し、両者の電荷が打ち消し合うことによりレジスト表
面でのチャージアップを防止でき、微細コンタクトホー
ルパターンの分析を容易に行うことができる。また、分
析後の試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないた
め、試料を後の半導体製造工程に戻しても支障を来すこ
とが無く、インライン評価が可能である。さらに、本実
施例で示した自動画像移動補正機構によれば、加速電圧
を変化させた時に生じる画像の移動及び焦点のずれを速
やかに自動的に補正できるため、像観察時間を大幅に短
縮できる。
加速電圧を印加した場合のレジスト表面から放出される
二次電子放出利得は１よりも大きいため、電子ビームを
走査した領域の試料表面には正電荷が蓄積される。その
後、２.０ｋＶ の加速電圧を印加すると、二次電子放出
利得は１よりも小さいためレジスト表面には負電荷が発
生し、両者の電荷が打ち消し合うことによりレジスト表
面でのチャージアップを防止でき、微細コンタクトホー
ルパターンの分析を容易に行うことができる。また、分
析後の試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないた
め、試料を後の半導体製造工程に戻しても支障を来すこ
とが無く、インライン評価が可能である。さらに、本実
施例で示した自動画像移動補正機構によれば、加速電圧
を変化させた時に生じる画像の移動及び焦点のずれを速
やかに自動的に補正できるため、像観察時間を大幅に短
縮できる。
【００１４】（実施例 ２）第一の実施例と同様に、図
１を用いて本実施例を説明する。
１を用いて本実施例を説明する。
【００１５】本実施例では、表面材料がレジストであり
構造が微細コンタクトホールパターンの試料を走査型電
子顕微鏡により像観察及びホール底部のＸ線分析を行う
際に、二次電子放出利得δ＝１となる加速電圧Ｖ１を自
動的に決定し、像観察及びＸ線分析を行うべきコンタク
トホール部の位置決めを行う方法である。
構造が微細コンタクトホールパターンの試料を走査型電
子顕微鏡により像観察及びホール底部のＸ線分析を行う
際に、二次電子放出利得δ＝１となる加速電圧Ｖ１を自
動的に決定し、像観察及びＸ線分析を行うべきコンタク
トホール部の位置決めを行う方法である。
【００１６】ここで、二次電子放出利得δが１となる加
速電圧Ｖ１の決定手法を図３を用いて説明する。まず、
任意の加速電圧Ｖａを用いて任意の倍率で一定時間試料
上に電子ビームを走査し、その後低倍率に切り替えて、
低倍率領域の輝度と比較して初めに電子ビームを走査し
た高倍率領域内の輝度の明暗により、二次電子放出利得
δ＝１，＞１，＜１の三つの状態を判別する。低倍率に
切り替えた直後の低倍率領域は電子ビーム照射を受けて
試料表面にはごくわずかに正電荷が蓄積するが、電子ビ
ーム照射時間が極短い場合には電気的にはほとんど中性
であるといえる。両者の領域の輝度が等しければ両領域
間での電荷の相互移動が無く電気的に中性であることか
ら、二次電子放出利得δ＝１であり、用いた加速電圧Ｖ
ａがＶ１である。
速電圧Ｖ１の決定手法を図３を用いて説明する。まず、
任意の加速電圧Ｖａを用いて任意の倍率で一定時間試料
上に電子ビームを走査し、その後低倍率に切り替えて、
低倍率領域の輝度と比較して初めに電子ビームを走査し
た高倍率領域内の輝度の明暗により、二次電子放出利得
δ＝１，＞１，＜１の三つの状態を判別する。低倍率に
切り替えた直後の低倍率領域は電子ビーム照射を受けて
試料表面にはごくわずかに正電荷が蓄積するが、電子ビ
ーム照射時間が極短い場合には電気的にはほとんど中性
であるといえる。両者の領域の輝度が等しければ両領域
間での電荷の相互移動が無く電気的に中性であることか
ら、二次電子放出利得δ＝１であり、用いた加速電圧Ｖ
ａがＶ１である。
【００１７】一方、高倍率ビーム走査領域の輝度が低倍
率領域の輝度に比べて黒い場合は、高倍率領域より電子
が流出していることになり、試料表面には正電荷が蓄積
されており、二次電子放出利得δ＞１と決定できる。他
方、高倍率ビーム走査領域の輝度が低倍率領域の輝度に
比べて白い場合は、高倍率領域に電子が流入しているこ
とになり、試料表面には負電荷が蓄積されており、二次
電子放出利得δ＜１と決定できる。
率領域の輝度に比べて黒い場合は、高倍率領域より電子
が流出していることになり、試料表面には正電荷が蓄積
されており、二次電子放出利得δ＞１と決定できる。他
方、高倍率ビーム走査領域の輝度が低倍率領域の輝度に
比べて白い場合は、高倍率領域に電子が流入しているこ
とになり、試料表面には負電荷が蓄積されており、二次
電子放出利得δ＜１と決定できる。
【００１８】二次電子放出利得δ＞１の場合には、当初
の加速電圧ＶａにｎＶｂ（Ｖｂ：任意の加速電圧、ｎ：
繰り返し回数）を加えて印加し、二次電子放出利得がδ
＝１またはδ＜１になるまで繰り返し行う。二次電子放
出利得がδ＜１の場合には、加速電圧（Ｖａ＋ｎＶｂ）
−ｍＶｃ(Ｖｃ：任意の加速電圧，ｍ：繰り返し回数)を
印加して、二次電子放出利得δが１になるまで繰り返し
行う。
の加速電圧ＶａにｎＶｂ（Ｖｂ：任意の加速電圧、ｎ：
繰り返し回数）を加えて印加し、二次電子放出利得がδ
＝１またはδ＜１になるまで繰り返し行う。二次電子放
出利得がδ＜１の場合には、加速電圧（Ｖａ＋ｎＶｂ）
−ｍＶｃ(Ｖｃ：任意の加速電圧，ｍ：繰り返し回数)を
印加して、二次電子放出利得δが１になるまで繰り返し
行う。
【００１９】本実施例によれば、二次電子放出利得δが
１となる加速電圧を自動的に設定して電子ビームを走査
することにより、どんな材質の試料表面でも電荷が蓄積
されることが無いためチャージアップを完全に防止で
き、像観察及びＸ線分析を行うべき微細コンタクトパタ
ーンの位置決めを容易に行うことができ、引き続いて高
倍率像観察やＸ線分析を行う際に試料上の特定パターン
の識別を容易に行うことができる。また、第一の実施例
と同様に、像観察後の試料表面には異物，金属薄膜等が
残存しないため、試料を後の半導体製造工程に戻しても
支障を来すことが無く、インライン評価が可能である。
１となる加速電圧を自動的に設定して電子ビームを走査
することにより、どんな材質の試料表面でも電荷が蓄積
されることが無いためチャージアップを完全に防止で
き、像観察及びＸ線分析を行うべき微細コンタクトパタ
ーンの位置決めを容易に行うことができ、引き続いて高
倍率像観察やＸ線分析を行う際に試料上の特定パターン
の識別を容易に行うことができる。また、第一の実施例
と同様に、像観察後の試料表面には異物，金属薄膜等が
残存しないため、試料を後の半導体製造工程に戻しても
支障を来すことが無く、インライン評価が可能である。
【００２０】（実施例 ３）図４には加速電圧と二次電
子放出利得の関係を、図５にはタイムチャートをそれぞ
れ示す。
子放出利得の関係を、図５にはタイムチャートをそれぞ
れ示す。
【００２１】本実施例は、表面材料がレジストの微細コ
ンタクトホールパターン内に電子ビームをポイント状に
細く集束して照射し、コンタクトホール底部の残留物を
Ｘ線分析する際に、二次電子放出利得がδ＜１の加速電
圧Ｖ２を用いてコンタクトホールパターン内にポイント
ビームをある一定時間照射しＸ線分析を行うことと、二
次電子放出利得がδ＞１の加速電圧Ｖ３に切り替えてＸ
線分析を行っているコンタクトホールの周囲に電子ビー
ムを短時間走査することを交互に複数回繰り返して行う
方法である。
ンタクトホールパターン内に電子ビームをポイント状に
細く集束して照射し、コンタクトホール底部の残留物を
Ｘ線分析する際に、二次電子放出利得がδ＜１の加速電
圧Ｖ２を用いてコンタクトホールパターン内にポイント
ビームをある一定時間照射しＸ線分析を行うことと、二
次電子放出利得がδ＞１の加速電圧Ｖ３に切り替えてＸ
線分析を行っているコンタクトホールの周囲に電子ビー
ムを短時間走査することを交互に複数回繰り返して行う
方法である。
【００２２】従来のコンタクトホール底部残留物のＸ線
分析方法では、二次電子放出利得がδ＜１の加速電圧Ｖ
２でポイントビーム状に長時間照射するため、ホール底
部やホール周辺に蓄積した電荷量の大きな負電荷によ
り、電子ビームが曲げられてホール底部に到達しなくな
り、Ｘ線分析を長時間行うことができないという問題が
あった。
分析方法では、二次電子放出利得がδ＜１の加速電圧Ｖ
２でポイントビーム状に長時間照射するため、ホール底
部やホール周辺に蓄積した電荷量の大きな負電荷によ
り、電子ビームが曲げられてホール底部に到達しなくな
り、Ｘ線分析を長時間行うことができないという問題が
あった。
【００２３】しかし、本実施例によれば、加速電圧Ｖ２
のポイントビーム照射によりホール底部やホール周辺に
負電荷が蓄積しても、加速電圧Ｖ３のビーム走査により
蓄積した負電荷を打ち消すことができるため電子ビーム
が曲げられることが無く、従ってＸ線分析を長時間行う
ことができ、高感度のＸ線分析が可能である。また、本
実施例においても、第一及び第二の実施例と同様に、像
観察後の試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないた
め、試料を後の半導体製造工程に戻しても支障を来すこ
とが無く、インライン評価が可能である。
のポイントビーム照射によりホール底部やホール周辺に
負電荷が蓄積しても、加速電圧Ｖ３のビーム走査により
蓄積した負電荷を打ち消すことができるため電子ビーム
が曲げられることが無く、従ってＸ線分析を長時間行う
ことができ、高感度のＸ線分析が可能である。また、本
実施例においても、第一及び第二の実施例と同様に、像
観察後の試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないた
め、試料を後の半導体製造工程に戻しても支障を来すこ
とが無く、インライン評価が可能である。
【００２４】（実施例 ４）本実施例を図６を用いて説
明する。本実施例では、同一構造の微細コンタクトホー
ル１１が複数個配列されている場合の微細コンタクトホ
ール１１内に電子ビームをポイント状に細く集束して照
射し、コンタクトホール底部の残留物をＸ線分析する際
において、まず、計測点１３を分析する。次に、ある一
定時間分析後に、計測点１４に電子ビームを自動的に移
動させて継続して分析を行う。一定時間経過後、計測点
１５、さらに計測点１６に計測点を移動して分析を継続
する。しかる後に、計測点１３′すなわち計測点１３に
戻り、継続して分析を行う方法である。
明する。本実施例では、同一構造の微細コンタクトホー
ル１１が複数個配列されている場合の微細コンタクトホ
ール１１内に電子ビームをポイント状に細く集束して照
射し、コンタクトホール底部の残留物をＸ線分析する際
において、まず、計測点１３を分析する。次に、ある一
定時間分析後に、計測点１４に電子ビームを自動的に移
動させて継続して分析を行う。一定時間経過後、計測点
１５、さらに計測点１６に計測点を移動して分析を継続
する。しかる後に、計測点１３′すなわち計測点１３に
戻り、継続して分析を行う方法である。
【００２５】従来方法の問題点として、同一の計測点を
長時間分析し続けるとホール底部やホール周辺に過大な
負電荷が蓄積し、電子ビームが曲げられてホール底部に
到達しなくなり、Ｘ線分析を長時間行うことができない
という問題が生じる。また、同一の計測点に長時間電子
ビームを照射し続けるとコンタミネーションの付着量が
増大し、分析感度の低下を招くという問題があった。
長時間分析し続けるとホール底部やホール周辺に過大な
負電荷が蓄積し、電子ビームが曲げられてホール底部に
到達しなくなり、Ｘ線分析を長時間行うことができない
という問題が生じる。また、同一の計測点に長時間電子
ビームを照射し続けるとコンタミネーションの付着量が
増大し、分析感度の低下を招くという問題があった。
【００２６】しかし、本実施例によれば、ホール底部や
ホール周辺に過大な負電荷が蓄積する前に計測点を順次
移動していくため、電子ビームのコンタクトホール内へ
の侵入を妨げられることがなく、Ｘ線分析を実効的に長
時間行うことが可能となる。また、一箇所当りの計測時
間を少なくできるためコンタミネーションの付着量を少
なくすることができ、高感度のＸ線分析が可能である。
さらに、特定の計測点において、一度蓄積した負電荷が
時間経過に伴い電気的中性状態に戻った後に、再度、Ｘ
線分析を行うことにより、移動させながら分析を行う際
の分析領域を少なくすることができ、従って試料ステー
ジの移動精度の高い分析を行うことができる。さらに
は、本実施例でも、第一ないし第三の実施例と同様に、
分析後の試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないた
め、試料を後の半導体製造工程に戻しても支障を来すこ
とが無く、インライン評価が可能である。
ホール周辺に過大な負電荷が蓄積する前に計測点を順次
移動していくため、電子ビームのコンタクトホール内へ
の侵入を妨げられることがなく、Ｘ線分析を実効的に長
時間行うことが可能となる。また、一箇所当りの計測時
間を少なくできるためコンタミネーションの付着量を少
なくすることができ、高感度のＸ線分析が可能である。
さらに、特定の計測点において、一度蓄積した負電荷が
時間経過に伴い電気的中性状態に戻った後に、再度、Ｘ
線分析を行うことにより、移動させながら分析を行う際
の分析領域を少なくすることができ、従って試料ステー
ジの移動精度の高い分析を行うことができる。さらに
は、本実施例でも、第一ないし第三の実施例と同様に、
分析後の試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないた
め、試料を後の半導体製造工程に戻しても支障を来すこ
とが無く、インライン評価が可能である。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、像観察あるいはＸ線分
析を行う際に試料表面に蓄積した電荷を、反対極性の電
荷が発生する異なる加速電圧に切り替えて電子ビームを
照射することにより、試料表面のチャージアップを防止
することができる。また、像観察あるいはＸ線分析後の
試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないため、試料
を後の半導体製造工程に戻しても重金属汚染等の支障を
来すことが無く、インライン評価が可能である。
析を行う際に試料表面に蓄積した電荷を、反対極性の電
荷が発生する異なる加速電圧に切り替えて電子ビームを
照射することにより、試料表面のチャージアップを防止
することができる。また、像観察あるいはＸ線分析後の
試料表面には異物，金属薄膜等が残存しないため、試料
を後の半導体製造工程に戻しても重金属汚染等の支障を
来すことが無く、インライン評価が可能である。
【図１】本発明の第一の実施例における加速電圧と二次
電子放出利得の関係を示す説明図。
電子放出利得の関係を示す説明図。
【図２】本発明の第一の実施例における自動画像移動補
正機構を示すブロック図。
正機構を示すブロック図。
【図３】本発明の第二の実施例における加速電圧Ｖ１の
決定手法を示すフローチャート。
決定手法を示すフローチャート。
【図４】本発明の第三の実施例における加速電圧と二次
電子放出利得の関係を示す特性図。
電子放出利得の関係を示す特性図。
【図５】本発明の第三の実施例におけるタイムチャート
を示す図。
を示す図。
【図６】本発明の第四の実施例における計測位置移動手
法を示す説明図。
法を示す説明図。
【符号の説明】 δ…二次電子放出利得、Ｖ１…二次電子放出利得δが１
の加速電圧、１…電子銃、２…コンデンサレンズ、３…
偏向コイル、４…対物レンズ、５…電子ビーム、６…試
料、７…検出増幅部、８…画像表示部、９…画像処理
部、１０…画像移動補正部。
の加速電圧、１…電子銃、２…コンデンサレンズ、３…
偏向コイル、４…対物レンズ、５…電子ビーム、６…試
料、７…検出増幅部、８…画像表示部、９…画像処理
部、１０…画像移動補正部。
フロントページの続き (72)発明者 黒田 勝広 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 戸所 秀男 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日立 製作所計測器事業部内
Claims (10)
- 【請求項１】電子ビームを細く集束して試料上を走査
し、前記試料の表面から放出される二次電子又は反射電
子を検出増幅し、前記試料上の走査と同期して像観察用
画面表示部上で走査し輝度変調して像を表示する走査型
電子顕微鏡により像観察あるいは分析を行う場合におい
て、像観察あるいは分析を行うべくパターンの位置決め
を行う際の加速電圧と、像観察あるいは分析時の加速電
圧とが異なることを特徴とする走査型電子顕微鏡による
計測方法。 - 【請求項２】請求項１において、非導電性材料の前記試
料の表面を分析する際に、前記試料の表面がチャージア
ップしない加速電圧を用いてパターンの位置決めを行う
走査型電子顕微鏡による計測方法。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記パターン
位置決め時の加速電圧は、前記試料の表面から放出され
る二次電子の放出利得が１以上となる加速電圧により行
う走査型電子顕微鏡による計測方法。 - 【請求項４】請求項１，２または３において、像観察を
行いながら分析を行う際の加速電圧は、螢光Ｘ線エネル
ギが励起可能な加速電圧である走査型電子顕微鏡による
計測方法。 - 【請求項５】請求項１，２または３において、像観察を
行いながら分析を行う際の加速電圧は、０.５〜５.０ｋ
Ｖである走査型電子顕微鏡による計測方法。 - 【請求項６】請求項１，２または３において、像観察を
行いながら分析を行う際の加速電圧は、対象とする材質
の特性Ｘ線エネルギの１〜１０倍である走査型電子顕微
鏡による計測方法。 - 【請求項７】請求項１，２または３において、像観察あ
るいは分析工程と、像観察あるいは分析時に試料表面に
蓄積する電荷とは反対極性の電荷が発生する加速電圧に
切り替えて短時間電子ビーム走査を行って表面蓄積電荷
を打ち消す工程とを繰り返して行う走査型電子顕微鏡に
よる分析方法。 - 【請求項８】請求項１，２または３において、同様の構
造が複数存在する試料を計測する場合に、計測途中で計
測点を順次変えて、計測中に蓄積した表面電荷が放出さ
れて電気的に中性状態になった位置に再び戻って計測を
継続する走査型電子顕微鏡による計測方法。 - 【請求項９】請求項１，２または３において、種々の加
速電圧により高倍率で試料上に電子ビームを走査した後
に低倍率で像観察を行う操作を複数回繰り返し、高倍率
領域と低倍率領域の輝度が等しくなる加速電圧を自動的
に決定する走査型電子顕微鏡による像観察方法。 - 【請求項１０】請求項１，２，３，７または９におい
て、二次電子又は反射電子を検出し増幅する検出増幅部
より画像信号を受けて画像位置の記憶並びに画像ずれ量
計算を行い、画像処理部からの画像ずれ量補正信号を受
けて画像の自動視野調整並びに自動焦点補正を行い、加
速電圧の変化に伴う画像移動及び像焦点変動を自動的に
補正する走査型電子顕微鏡計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5150128A JPH0714537A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 走査型電子顕微鏡による計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5150128A JPH0714537A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 走査型電子顕微鏡による計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714537A true JPH0714537A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15490099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5150128A Pending JPH0714537A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 走査型電子顕微鏡による計測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714537A (ja) |
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-
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- 1993-06-22 JP JP5150128A patent/JPH0714537A/ja active Pending
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