JPH10172497A - 電子顕微鏡 - Google Patents

電子顕微鏡

Info

Publication number
JPH10172497A
JPH10172497A JP8337599A JP33759996A JPH10172497A JP H10172497 A JPH10172497 A JP H10172497A JP 8337599 A JP8337599 A JP 8337599A JP 33759996 A JP33759996 A JP 33759996A JP H10172497 A JPH10172497 A JP H10172497A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample
measurement light
electron
light beam
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8337599A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Kimura
浩二 木村
Hirotami Koike
紘民 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Priority to JP8337599A priority Critical patent/JPH10172497A/ja
Publication of JPH10172497A publication Critical patent/JPH10172497A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】光てこ方式で試料の位置、傾きを検出する電子
顕微鏡に於いて、顕微鏡の分解能を維持しつつ、位置、
傾きの検出精度を高める。 【解決手段】減速電極5を持つ静電レンズと磁界レンズ
4から構成され電子ビームを試料に向け照射する為の電
子光学系7と、前記試料に対し斜め方向から測定光束9
を照射し該試料から反射された前記測定光束を検出して
試料の高さ方向位置を検出する為の試料位置検出系とを
有する電子顕微鏡に於いて、前記減速電極の前記電子光
学系の光軸O外の位置に電子ビームの通過開口6とは別
に前記測定光束を通過させる為の測定光用開口10を設
け、分解能を落とすことなく試料の位置合わせを高精度
に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試料の高さ位置或
は試料の傾き量を検出する試料位置検出系を有する電子
顕微鏡に関するものである。
【0002】
【従来の技術】走査電子顕微鏡、又はその類似の装置に
於いて、電子光学系中心と試料迄の距離(作動距離)が
短い方が一般に電子レンズの球面収差や色収差が小さ
く、その結果高い分解能を与えることが知られている。
更に、半導体測長用の走査電子顕微鏡に於いては、試料
の電子線による損傷を少なくする為に、500ボルトか
ら1キロボルトの低い加速電圧で使用している。この様
な低加速電圧では絞りの汚れ等の影響により電子ビーム
が理論計算値どおりに収束されない傾向があり、その結
果分解能が悪くなる。この為試料にマイナスの電位を与
えておき、試料に入射する直前迄、3キロボルトから8
キロボルトのエネルギで電子ビームを飛行させる方式を
採用している。
【0003】この場合試料に直接電界が掛かると放電に
より素子の破壊等の問題がある為試料は等しい電位を保
つ電極に囲まれて配置される構造となっている。この為
対物レンズと試料の間に電子ビームが通過する孔が設け
られた電極が挿入されている。この電極を減速電極と呼
んでいて電子レンズの球面収差や色収差を小さくする働
きを持つ。この減速電極によって作られる減速電界はそ
の勾配が大きくなる程球面収差や色収差を小さくさせる
ことが知られているので、前記減速電極に明けられた電
子ビームが通過する孔の直径は小さい程分解能が向上す
る。
【0004】一方、試料と光学系との位置合わせの為の
方法の1つとして光てこ方式によるものが知られてい
る。光てこ方式は試料に光を入射させて、その反射光の
先端が試料の位置により大きく動くことを利用して位置
合わせを精度よく行うものである。この方式では試料に
入射する光の入射角が大きい程反射光の先端の移動量が
試料の移動量に比べ大きくなる為、精度よく位置決めを
行う為には入射角を大きくすることが好ましい。尚、こ
こで入射角とは光学に於ける定義と同様、反射面に対す
る法線と光の進行方向との為す角度をいう。
【0005】図6、図7に於いて減速電極を有する従来
の電子顕微鏡の概略を説明する。図中、電子顕微鏡は電
子銃1と主に絞り2、偏向器3、磁界レンズ4、電子ビ
ーム通過開口6が穿設された減速電極5等から構成され
る電子光学系7とを具備し、前記減速電極5に対峙して
ステージ8が配設され、該ステージ8に試料(図示せ
ず)が載置される。該ステージ8には特に図示していな
いが高さ方向の位置を調整する為の高さ位置調整機構、
及びステージ8の水平に対する傾斜を調整する傾斜調整
機構が設けられている。尚、高さのずれを電子レンズの
フォーカス電流にフィールドバックしてピント調整を行
ってもよい。
【0006】前記電子銃1より電子ビームを発射し、前
記偏向器3により所定の範囲で電子ビームを走査し、又
前記磁界レンズ4により電子ビームを試料表面に焦点を
合わせる。電子ビームの照射により試料表面から発せら
れる2次電子を検出することで、所望の拡大像を得るも
のである。
【0007】前記電子光学系7に対する前記試料の高さ
位置、傾斜を検出する為、前記ステージ8に対して測定
光束9が入射され、該測定光束9が試料により反射され
た反射光は図示しない反射光検出器により検知され、例
えばCCD等の受光素子により受光され、受光素子上の
反射光の受光位置により前記試料の高さ位置、傾斜が検
知される。
【0008】図6、図7に示される従来例では測定光束
9が減速電極5により遮られない様にする為、減速電極
5の下側より測定光束9を入射させている。
【0009】又図8、図9は他の従来例を示している。
尚、減速電極5、測定光束9の関連を除く構成について
は図6、図7に示した従来例と同様であるので説明を省
略する。図8、図9に示される従来例では前記減速電極
5に穿設する電子ビーム通過開口6の直径を大きくし、
測定光束9は前記減速電極5の上側から前記電子ビーム
通過開口6を通過させ、前記ステージ8に対して入射さ
せている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、走査電子顕
微鏡に於いて、高い分解能を得る為には、作動距離を短
くしなければならず試料と減速電極との間隙は狭く、精
々1〜2mmである。従って、位置測定用の測定光束9が
前記減速電極5に遮られない様にする為には、図6、図
7で示した従来例では測定光束9の入射角は90°に近
い角度にならざるを得ず、測定光束9が試料のミクロな
凹凸で遮られ位置検出ができないという問題があり、又
図8、図9に示される従来例では電子ビーム通過開口6
が大きくなる為、走査電子顕微鏡の分解能が悪くなると
いう問題があった。
【0011】本発明は斯かる実情に鑑み、試料と磁界レ
ンズの間に平板電極から成る静電レンズが配置されてい
る電子顕微鏡で、電子光学系と試料間の間隔の大きさに
拘わらず光てこ方式による試料の高さ検出、傾き検出を
行う為の光束の試料への入射角を大きくし、精度よく高
さ方向の位置及び傾きの検出と位置合わせを行い、又は
フォーカス電流の巾を制限してスループットを向上させ
ようとするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、減速電極を持
つ静電レンズと磁界レンズから構成され電子ビームを試
料に向け照射する為の電子光学系と、前記試料に対し斜
め方向から測定光束を照射し該試料から反射された前記
測定光束を検出して試料の高さ方向位置を検出する為の
試料位置検出系とを有する電子顕微鏡に於いて、前記減
速電極の前記電子光学系の光軸外の位置に電子ビームの
通過開口とは別に前記測定光束を通過させる為の測定光
用開口を設けた電子顕微鏡に係り、又前記測定光用開口
は、電子光学系の光軸に対して対称な位置に設けられた
少なくとも一対の開口部とから成る電子顕微鏡に係り、
又減速電極を持つ静電レンズと磁界レンズから構成され
電子ビームを試料に向け照射する為の電子光学系と、前
記試料に対し斜め方向から測定光束を照射し該試料から
反射された前記測定光束を検出して試料の傾きを検出す
る為の少なくとも2つの検出系とを有する電子顕微鏡に
於いて、前記減速電極の前記電子光学系の光軸外の位置
に電子ビームの通過開口とは別に前記測定光束を通過さ
せる為の測定光用開口を設けた電子顕微鏡に係り、更に
又前記測定光用開口は、前記検出系のそれぞれに対応し
て前記電子光学系の光軸を中心として対称な位置に設け
られた一対の開口部から構成された電子顕微鏡に係るも
のであり、測定光用開口を設け測定光束に該測定光用開
口を通過させ、試料に入射させることで減速電極に遮ら
れることなく小さな入射角で試料に測定光束を入射させ
ることができ、試料の高さ位置、傾きの検出精度を向上
させことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
【0014】図1、図2に於いて第1の実施の形態を説
明する。尚、図1、図2中図6、図7中で示したものと
同様のものには同符号を付し、その説明の詳細は省略す
る。
【0015】減速電極5に光軸Oを中心として対称とな
る様に対の測定光用開口10を複数対(本実施の形態で
は3対)穿設する。
【0016】一方の測定光用開口10より入射させた測
定光束9は試料で反射され、反射された測定光束9は対
称位置の他方の測定光用開口10を通過し、減速電極5
に遮られることなく後述する受光器16に入射する。
尚、11は磁気ヨークであり、磁気ヨーク11も測定光
束9を遮る場合には、磁気ヨーク11にも、測定光用開
口10′を設けてもよい。而して、前記減速電極5に測
定光用開口10を光軸に対して対称に穿設することで、
図6、図7の従来例と比較して測定光束9の入射角を小
さくすることができると共に、図8、図9の従来例と比
較して電子顕微鏡の分解能を高めることができる。
【0017】図3、図4により試料位置検出装置につい
て説明する。
【0018】先ず、図3は試料の高さ検出を行う高さ検
出系21であり、ステージ8に試料12が載置され、該
試料12に測定光束9が投光される。該測定光束9は位
置測定光源13から射出され、測定光束9が集光レンズ
14により試料12上に結像される。該試料12上で反
射された測定光束9は、集光レンズ15により受光器1
6上に再結像される。
【0019】前記受光器16は例えばラインセンサ等の
受光素子であり、前記試料12の高さ方向の位置が変化
すると受光器16上での測定光束9の結像位置が変化す
る。従って、受光器16上での基準位置からの結像位置
の偏差により高さ方向の基準位置からのずれが検出でき
る。試料12を所定位置に調整する場合は、測定光束9
の結像位置が所定の位置となる様に前記ステージ8を手
動、自動により上下移動させることで調整がなされる。
尚、ステージ8を上下動させる代わりに、高さのずれを
電子レンズのフォーカス電流にフィールドバックしてピ
ント調整を行ってもよい。
【0020】次に、図4により傾き検出、傾き調整を行
う為の傾き検出系22は以下の構成を有する。
【0021】測定光束9は位置測定光源17から射出さ
れ、該測定光束9は集光レンズ18により平行光束とさ
れ試料12上に投光される。該試料12上で鏡面反射さ
れた平行な測定光束9は、集光レンズ19により受光器
20上に集光される。
【0022】前記受光器20は例えばラインセンサ等の
受光素子である。前記試料12の傾きが変化すると受光
器20上での測定光束9の集光位置が変化する。従っ
て、受光器20上での基準位置からの集光位置の偏差に
より基準位置からのずれが検出できる。試料12を所定
傾きに調整する場合は、測定光束9の集光位置が所定の
位置となる様に前記ステージ8を手動、自動により傾き
調整する。
【0023】上記傾き検出系22は2組設けられ、2方
向の傾斜が検出される。傾き検出系22を2組設けるこ
とで試料12の2方向の傾きが検出され、2組の傾き検
出系22からの検出結果に基づき電子ビームに対して試
料12が垂直となる様に調整することが可能となる。
【0024】前記高さ検出系21を1組、傾き検出系2
2を2組設けることで試料12の高さ位置、傾きの調整
が行われる。調整手順としては、先ず高さ検出系21で
試料の高さ位置を検出、調整し、次に傾き検出系22で
2方向の傾きを検出、調整することで電子顕微鏡に対す
る試料12の位置調整が完了する。
【0025】図5は他の実施の形態を示すものであり、
該他の実施の形態では前記測定光用開口10の形状をス
リット状とした測定光用開口25を穿設したものであ
る。
【0026】測定光用開口25の形状をスリット状とす
ることで位置合わせの為の測定光束の試料への入射角は
ある範囲内で自由に設定できるので、電子顕微鏡を構成
する他の部品の配置の自由度が大きくなり、装置全体を
コンパクトにすることも可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、試料と
磁界レンズとの間に平板の減速電極が配置されている電
子顕微鏡に於いて、減速電極に測定光束が通過する測定
光用開口を明けたので、電子ビームが通過する電子ビー
ム通過開口の径を大きくする必要がなく、分解能を落と
すことなく試料の位置合わせを高精度に行うことがで
き、スループットが向上するという優れた効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図2】本実施の形態に使用される減速電極を示し、図
1のA−A矢視図である。
【図3】本実施の形態で使用される高さ検出系を示す説
明図である。
【図4】本実施の形態で使用される傾き検出系を示す説
明図である。
【図5】他の実施の形態に使用される減速電極を示し、
図1のA−A矢視相当図である。
【図6】従来例を示す概略構成図である。
【図7】該従来例に使用される減速電極を示し、図6の
B−B矢視相当図である。
【図8】他の従来例を示す概略構成図である。
【図9】他の従来例に使用される減速電極を示し、図8
のC−C矢視相当図である。
【符号の説明】
1 電子銃 2 絞り 3 偏向器 4 磁界レンズ 5 減速電極 6 電子ビーム通過開口 7 電子光学系 8 ステージ 9 測定光束 10 測定光用開口 11 磁気ヨーク 12 試料 13 位置測定光源 14 集光レンズ 15 集光レンズ 16 受光器 17 位置測定光源 18 集光レンズ 19 集光レンズ 20 受光器 21 高さ検出系 22 傾き検出系 25 測定光用開口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 減速電極を持つ静電レンズと磁界レンズ
    から構成され電子ビームを試料に向け照射する為の電子
    光学系と、前記試料に対し斜め方向から測定光束を照射
    し該試料から反射された前記測定光束を検出して試料の
    高さ方向位置を検出する為の試料位置検出系とを有する
    電子顕微鏡に於いて、前記減速電極の前記電子光学系の
    光軸外の位置に電子ビームの通過開口とは別に前記測定
    光束を通過させる為の測定光用開口を設けたことを特徴
    とする電子顕微鏡。
  2. 【請求項2】 前記測定光用開口は、電子光学系の光軸
    に対して対称な位置に設けられた少なくとも一対の開口
    部とから成る請求項1の電子顕微鏡。
  3. 【請求項3】 減速電極を持つ静電レンズと磁界レンズ
    から構成され電子ビームを試料に向け照射する為の電子
    光学系と、前記試料に対し斜め方向から測定光束を照射
    し該試料から反射された前記測定光束を検出して試料の
    傾きを検出する為の少なくとも2つの検出系とを有する
    電子顕微鏡に於いて、前記減速電極の前記電子光学系の
    光軸外の位置に電子ビームの通過開口とは別に前記測定
    光束を通過させる為の測定光用開口を設けたことを特徴
    とする電子顕微鏡。
  4. 【請求項4】 前記測定光用開口は、前記検出系のそれ
    ぞれに対応して前記電子光学系の光軸を中心として対称
    な位置に設けられた一対の開口部から構成された請求項
    3の電子顕微鏡。
JP8337599A 1996-12-03 1996-12-03 電子顕微鏡 Pending JPH10172497A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8337599A JPH10172497A (ja) 1996-12-03 1996-12-03 電子顕微鏡

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8337599A JPH10172497A (ja) 1996-12-03 1996-12-03 電子顕微鏡

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10172497A true JPH10172497A (ja) 1998-06-26

Family

ID=18310170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8337599A Pending JPH10172497A (ja) 1996-12-03 1996-12-03 電子顕微鏡

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10172497A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243487A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置
WO2025157580A1 (en) * 2024-01-26 2025-07-31 Asml Netherlands B.V. Time-division multiplexing wafer z tilt-height sensor for charged particle beam focusing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011243487A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Hitachi Ltd 荷電粒子線装置
WO2025157580A1 (en) * 2024-01-26 2025-07-31 Asml Netherlands B.V. Time-division multiplexing wafer z tilt-height sensor for charged particle beam focusing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5892224A (en) Apparatus and methods for inspecting wafers and masks using multiple charged-particle beams
US20030201393A1 (en) Electron microscope
TWI821618B (zh) 藉由多光束裝置執行以形成樣本之影像的方法及相關的多光束裝置
US20060049348A1 (en) Charged particle beam column and method of its operation
JPH1196957A (ja) 粒子線装置
US8067733B2 (en) Scanning electron microscope having a monochromator
JPH07134964A (ja) 試料の高さ計測手段を備えた電子ビーム装置
JP4205224B2 (ja) エネルギーフィルタを有する粒子線装置
JP2000208079A (ja) 電子線の強度分布を測定するピンホ―ル検出器
US11959735B2 (en) Height measuring device and beam irradiation device
JPH10172497A (ja) 電子顕微鏡
JP4256300B2 (ja) 基板検査方法および基板検査装置
JP2003257355A (ja) 走査型電子顕微鏡
CN114300325B (zh) 带电粒子束装置及调整方法
JP3649008B2 (ja) 電子線装置
JP2002245960A (ja) 荷電粒子ビーム装置及びそのような装置を用いたデバイス製造方法
JP4146103B2 (ja) 電界放射型電子銃を備えた電子ビーム装置
JP4528589B2 (ja) マスク検査装置、マスク検査方法及び電子ビーム露光装置
CN114945822A (zh) 用于将多个带电粒子小波束的阵列投射到样品上的装置和方法
JPH11135056A (ja) 検査装置
JP3544865B2 (ja) 基板検査装置およびこれを備えた基板検査システム並びに基板検査装置の制御方法
JP2000156189A (ja) 電子ビ―ム装置および電子ビ―ムの軸ずれ検出方法
JP4792074B2 (ja) 基板検査方法および基板検査装置
JP2000323083A (ja) 投射型イオンビーム加工装置
JP3814968B2 (ja) 検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041207

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050308

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050816