JP2003185605A - Sample inspection device and method using the same - Google Patents
Sample inspection device and method using the sameInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、 電子ビームなど
の一次ビームを試料に照射して検査を行う試料検査装置
に関し、特に、試料に流れる微少な電流を検出すること
の出来る試料検査装置および方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sample inspection apparatus for irradiating a sample with a primary beam such as an electron beam for inspection, and particularly to a sample inspection apparatus and method capable of detecting a minute current flowing through the sample. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】走査電子顕微鏡では、細く絞った電子ビ
ームを試料に照射及び走査すると共に、試料から発生す
る二次電子あるいは反射電子を検出し、得られた検出信
号を表示装置に送って試料の二次電子像あるいは反射電
子像を得ることが行われている。また、照射電子ビーム
のうち試料によって吸収された電子を試料電流(吸収電
流)として検出し、得られた検出信号を表示装置に送っ
て電流像を表示することも行われている。2. Description of the Related Art A scanning electron microscope irradiates and scans a sample with a finely focused electron beam, detects secondary electrons or backscattered electrons generated from the sample, and sends the resulting detection signal to a display device to sample the sample. To obtain a secondary electron image or a backscattered electron image. Further, it is also performed that electrons absorbed by the sample in the irradiated electron beam are detected as a sample current (absorption current), and the obtained detection signal is sent to a display device to display a current image.
【0003】このように、試料電流を検出する場合、試
料に照射される電子ビームの電流は通常ピコアンペアオ
ーダーと極めて小さいため、更に微少な電流を検出しな
ければならない。そのため、周囲からの電磁波の影響を
も排除する必要があり、試料は電磁遮蔽機能を持つ試料
室内に配置される。As described above, when the sample current is detected, the current of the electron beam with which the sample is irradiated is usually as small as pico-ampere order, and therefore a further minute current must be detected. Therefore, it is necessary to eliminate the influence of electromagnetic waves from the surroundings, and the sample is placed in the sample chamber having an electromagnetic shielding function.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、電磁遮蔽機
能を持つ試料室により周囲からの電磁波の影響は排除で
きるものの、試料を移動させるために試料室内に配置さ
れる移動機構は、駆動用のモータなどが電磁波の発生源
となる。その影響により、試料電流を高い増幅率で正確
に増幅することが困難になる。特に、試料が大型になる
と、移動機構も大型化は避けられず、発生する電磁波も
強度が大きくなるので、その影響も大きくなる。However, although the influence of electromagnetic waves from the surroundings can be eliminated by the sample chamber having an electromagnetic shielding function, the moving mechanism arranged in the sample chamber for moving the sample is a driving motor. Are sources of electromagnetic waves. Due to the influence, it becomes difficult to accurately amplify the sample current with a high amplification factor. In particular, when the sample becomes large, the moving mechanism also inevitably becomes large, and the generated electromagnetic wave also has a large strength, so that the influence thereof becomes large.
【0005】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あり、試料電流を正確に検出することの出来る試料検査
装置を提供することを目的とするものである。The present invention has been made in view of this point, and an object thereof is to provide a sample inspection apparatus capable of accurately detecting a sample current.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、第1の本発明は、集束エネルギービームを断続可能
に試料の所望の部分に照射するための集束エネルギービ
ーム照射系と、前記試料と試料移動機構との間に電気的
に絶縁されて配置された導電性部材と、該導電性部材か
ら電気的信号を取り出すため導電性部材に設けた端子
と、前記試料を電気的に絶縁して載置しかつ試料から電
気的信号を取り出すため試料に接触するように設けた端
子と、前記試料と試料移動機構とを収めた試料室と、前
記2つの端子からの信号を差動増幅する差動増幅器と、
該差動増幅器の出力信号を前記集束エネルギービームの
断続と所定の時間差で少なくとも2つ以上のデータとし
て測定して該データを基に所定の演算を施す測定系とを
備えたことを特徴とする。To achieve this object, a first aspect of the present invention relates to a focused energy beam irradiation system for intermittently irradiating a desired portion of a sample with a focused energy beam, and said sample. A conductive member electrically insulated from the sample moving mechanism, a terminal provided on the conductive member for extracting an electrical signal from the conductive member, and the sample are electrically insulated from each other. A terminal that is mounted and provided so as to come into contact with the sample in order to extract an electrical signal from the sample, a sample chamber that houses the sample and the sample moving mechanism, and a difference that differentially amplifies signals from the two terminals. A dynamic amplifier,
A measuring system for measuring an output signal of the differential amplifier as at least two data with a predetermined time difference from the intermittent beam of the focused energy beam, and performing a predetermined calculation based on the data. .
【0007】また、第2の本発明は、集束エネルギービ
ームを断続可能に試料の所望の部分に照射するための集
束エネルギービーム照射系と、前記試料と試料移動機構
との間に電気的に絶縁されて配置された導電性部材と、
該導電性部材から電気的信号を取り出すため導電性部材
に設けた端子と、前記試料を電気的に絶縁して載置しか
つ試料から電気的信号を取り出すため試料に接触するよ
うに設けた端子と、前記試料と試料移動機構とを収めた
試料室と、前記2つの端子からの信号を差動増幅する差
動増幅器と、該差動増幅器の出力信号を測定してデータ
を得て該データを基に所定の演算を施す測定系とを備え
た試料検査装置において、前記集束エネルギービームの
断続と所定の時間差で、前記差動増幅器の出力信号を少
なくとも2つ以上のデータとして測定して、該データを
基に所定の演算を施すことを特徴としている。The second aspect of the present invention electrically insulates the focused energy beam irradiation system for intermittently irradiating a desired portion of the sample with the focused energy beam and the sample and the sample moving mechanism. And a conductive member that is arranged,
A terminal provided on the conductive member for taking out an electrical signal from the conductive member, and a terminal provided so as to electrically insulate and mount the sample and to come into contact with the sample for taking out an electrical signal from the sample A sample chamber containing the sample and the sample moving mechanism; a differential amplifier for differentially amplifying the signals from the two terminals; and an output signal of the differential amplifier to obtain data by measuring the data. In a sample inspection device equipped with a measurement system for performing a predetermined calculation based on, the output signal of the differential amplifier is measured as at least two or more data at a predetermined time difference with the intermittent of the focused energy beam, It is characterized in that a predetermined calculation is performed based on the data.
【0008】また、第3の本発明は、集束エネルギービ
ームを断続可能に試料の所望の部分に照射するための集
束エネルギービーム照射系と、前記試料と試料移動機構
との間に電気的に絶縁されて配置された導電性部材と、
該導電性部材から電気的信号を取り出すため導電性部材
に設けた端子と、前記試料を電気的に絶縁して載置しか
つ試料から電気的信号を取り出すため試料に接触するよ
うに設けた端子と、前記試料と試料移動機構とを収めた
試料室と、前記2つの端子からの信号を差動増幅する差
動増幅器と、該差動増幅器の出力信号を測定してデータ
を得て該データを基に所定の演算を施す測定系と、前記
測定系を制御するための第1のトリガ信号を発生する機
能と、前記集束エネルギービーム照射系を制御するため
の第2のトリガ信号を発生する機能とを有する制御系と
を備えた試料検査装置において、前記2つの端子をアー
ス電位に落としながら、試料移動機構の駆動を行う工程
と、前記第1のトリガ信号に伴って、前記測定系が第1
の測定を開始する工程と、前記第1のトリガ信号から所
定の時間遅れの前記第2のトリガ信号に伴って、第1の
測定を終了すると共に、前記集束エネルギービーム照射
系がエネルギービームの照射を開始する工程と、前記第
2のトリガ信号から所定の時間経過後から更に所定の時
間経過後まで第2の測定をする工程と、第1の測定値と
第2の測定値との差を出力する工程とを含むことを特徴
としている。The third aspect of the present invention electrically insulates the focused energy beam irradiation system for intermittently irradiating a desired portion of the sample with the focused energy beam, and the sample and the sample moving mechanism. And a conductive member that is arranged,
A terminal provided on the conductive member for taking out an electrical signal from the conductive member, and a terminal provided so as to electrically insulate and mount the sample and to come into contact with the sample for taking out an electrical signal from the sample A sample chamber containing the sample and the sample moving mechanism; a differential amplifier for differentially amplifying the signals from the two terminals; and an output signal of the differential amplifier to obtain data by measuring the data. Based on the measurement system for performing a predetermined calculation, a function for generating a first trigger signal for controlling the measurement system, and a second trigger signal for controlling the focused energy beam irradiation system. In a sample inspection apparatus having a control system having a function, the step of driving the sample moving mechanism while lowering the two terminals to the ground potential, and the measurement system including the step of driving the sample moving mechanism. First
And the second trigger signal delayed by a predetermined time from the first trigger signal, the first measurement is terminated, and the focused energy beam irradiation system irradiates the energy beam. And a step of performing a second measurement from a lapse of a predetermined time from the second trigger signal to a lapse of a predetermined time from the second trigger signal, and calculating a difference between the first measurement value and the second measurement value. And a step of outputting.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図1は、本発明を実施した走査電子
顕微鏡の一例を示す図である。図2は、図1中の部分の
拡大図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a scanning electron microscope embodying the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the portion in FIG.
【0010】図1において、電子銃1から発生した電子
ビームEBは、集束レンズ2によって試料S上に細く収
束されると共に、偏向器3によって試料上で二次元的に
走査される。101は、電子ビームEBを高速でオン(o
n)/オフ(off)するためのブランキング装置である。4
は、電子銃1,ブランキング装置101、集束レンズ2
及び偏向器3を制御する電子光学系制御装置である。In FIG. 1, the electron beam EB generated from the electron gun 1 is finely focused on the sample S by the focusing lens 2 and is two-dimensionally scanned on the sample by the deflector 3. 101 turns on the electron beam EB at high speed (o
n) / a blanking device for turning off. Four
Is an electron gun 1, a blanking device 101, a focusing lens 2
And an electron optical system controller for controlling the deflector 3.
【0011】試料Sは、試料移動機構5の上に載置さ
れ、外部からの不正電界及び磁界の侵入を防ぐため電磁
シールド(静電シールド及び磁気シールド)機能を有する
ように作られた試料室6内に収容されている。試料移動
機構5の上面部は、絶縁材7の上に導電性の試料ホルダ
10が載置されている。試料Sは、複数のピン30によ
りほぼ水平になるように支持されると共に、例えば試料
を間に挟むように設けられた2対4個の押さえローラ3
1により周縁部が規制され、試料ホルダ10に固定され
る。ピン30と押さえローラ31は、絶縁体9により試
料ホルダ10に絶縁的に取り付けられている。試料と接
触する各ピン30及び各押さえローラ31には試料を流
れる電流を検出するためのワイヤ32が接続され、さら
にこのワイヤ32には電流を差動増幅器22へ導くため
の導線12が接続されている。The sample S is placed on the sample moving mechanism 5 and has a sample chamber made to have an electromagnetic shield (electrostatic shield and magnetic shield) function to prevent the entry of an illegal electric field and magnetic field from the outside. It is housed in 6. On the upper surface of the sample moving mechanism 5, a conductive sample holder 10 is placed on the insulating material 7. The sample S is supported by a plurality of pins 30 so as to be substantially horizontal, and for example, 2 to 4 pressing rollers 3 provided so as to sandwich the sample therebetween.
The peripheral portion is regulated by 1 and is fixed to the sample holder 10. The pin 30 and the pressing roller 31 are attached to the sample holder 10 in an insulating manner by the insulator 9. A wire 32 for detecting a current flowing through the sample is connected to each pin 30 and each pressing roller 31 that come into contact with the sample, and a lead wire 12 for guiding the current to the differential amplifier 22 is connected to the wire 32. ing.
【0012】試料S及び試料ホルダ10にはそれぞれ導
線(同軸線路)12,13が接続され、試料室6の壁に
は、その導線を介して信号を外部へ取り出すための端子
14が取り付けられている。端子14は、図2に示す如
く、試料室壁(導電体)に直接取り付けられる導電性の基
板15と、この基板15を貫通する絶縁体16,17
と、各絶縁体内を貫通する芯線18,19とから構成さ
れる。各芯線に接続された導線20,21は、差動増幅
器22の差動入力端子へそれぞれ接続される。前記導線
12,13の外側導体は、基板15に接続されている。Conductive wires (coaxial lines) 12 and 13 are connected to the sample S and the sample holder 10, respectively, and a terminal 14 for taking out a signal to the outside through the conductive wires is attached to the wall of the sample chamber 6. There is. As shown in FIG. 2, the terminal 14 includes a conductive substrate 15 directly attached to the sample chamber wall (conductor) and insulators 16 and 17 penetrating the substrate 15.
And core wires 18 and 19 penetrating each insulator. The conductors 20 and 21 connected to each core wire are connected to the differential input terminals of the differential amplifier 22, respectively. The outer conductors of the conductors 12 and 13 are connected to the substrate 15.
【0013】また、基板15と前記差動増幅器22の基
準入力端子(REF端子)の間も導線24によって接続され
ている。この基準入力端子は接地されるが、その接地点
は、電子銃1において電子ビームを発生させるための基
準点となる加速電源の接地点である。更に、33,34
は、差動増幅器22の入力端子を接地するためのスイッ
チであり、制御信号線35を介して、制御装置26から
の指令信号によって同時にオンオフされる。スイッチ3
3,34に係る動作は、「試料の除電操作」と呼ぶべきも
のである。詳しくは後述する。A conductive wire 24 is also connected between the substrate 15 and the reference input terminal (REF terminal) of the differential amplifier 22. This reference input terminal is grounded, and the grounding point is the grounding point of the acceleration power supply which serves as a reference point for generating an electron beam in the electron gun 1. Furthermore, 33, 34
Is a switch for grounding the input terminal of the differential amplifier 22, and is simultaneously turned on / off by a command signal from the control device 26 via the control signal line 35. Switch 3
The operations related to Nos. 3 and 34 should be called "static elimination operation of sample". Details will be described later.
【0014】そして、差動増幅器22から得られた差動
出力信号は、電圧光変換器102で光信号に変換され、
光ケーブル103を通して測定系104に送られる。測
定系104には光電圧変換器105、アナログデジタル
変換器106、演算回路107が設けられている。光信
号は、光電圧変換器105で再び電気信号に変換され、
その電気信号はアナログデジタル変換器106でデジタ
ルデータとして変換・計測される。デジタルデータであ
る計測値は、演算回路107に取り込まれて、必要な演
算処理が施される。ここで、差動増幅器22からの出力
信号を光ケーブル103を通して測定系104に送られ
るようにしたのは、電子銃1等を含む電子光学系と試料
室6等から構成される本体側装置と、測定系104や制
御装置26等から構成される制御測定系側装置との間の
信号線を電気的に絶縁することによってノイズ成分の伝
達を避けるためである。The differential output signal obtained from the differential amplifier 22 is converted into an optical signal by the voltage optical converter 102,
It is sent to the measurement system 104 through the optical cable 103. The measurement system 104 is provided with a photovoltage converter 105, an analog-digital converter 106, and an arithmetic circuit 107. The optical signal is converted into an electric signal again by the optical voltage converter 105,
The electric signal is converted and measured as digital data by the analog-digital converter 106. The measured value that is digital data is taken into the arithmetic circuit 107 and subjected to necessary arithmetic processing. Here, the output signal from the differential amplifier 22 is sent to the measurement system 104 through the optical cable 103 because the main body side device including the electron optical system including the electron gun 1 and the sample chamber 6 and the like. This is to prevent the transmission of noise components by electrically insulating the signal line with the control measurement system side device configured by the measurement system 104, the control device 26 and the like.
【0015】このようにして、信号は端子14を経て試
料室6の外に取り出されるが、試料室6の外側には、試
料室6の外壁に直接取り付けられ、かつ静電シールド及
び磁気シールド機能を有する信号取出室110が設けら
れていて、電圧光変換器102までの各部材は、この信
号取出室110内に収められている。In this way, the signal is taken out of the sample chamber 6 through the terminal 14, but outside the sample chamber 6, it is directly attached to the outer wall of the sample chamber 6 and has electrostatic and magnetic shield functions. Is provided, and each member up to the voltage light converter 102 is housed in the signal extraction chamber 110.
【0016】26は、PC等で構成されたメモリ及びモ
ニタ25を備えた制御装置である。測定系104で得ら
れた計測値は、制御装置26へ送られメモリに記憶され
る。制御装置26は、装置のオペレータ、あるいは制御
装置26に組み込まれたプログラムの指令に従って電子
光学系制御装置4や測定系104等を制御する。Reference numeral 26 is a control device provided with a memory and a monitor 25 which are constituted by a PC or the like. The measurement value obtained by the measurement system 104 is sent to the control device 26 and stored in the memory. The control device 26 controls the electron optical system control device 4, the measurement system 104, and the like in accordance with an instruction of a device operator or a program incorporated in the control device 26.
【0017】制御装置26は次の如くの制御機能を含
む。
(1) 制御装置26は、制御信号線35を介してスイ
ッチ33,34を制御して差動増幅器22の入力端子側
を接地して、試料の除電操作のための制御を行う。
(2) 制御装置26はトリガ信号を発生して電子光学
系制御装置4に送り、これを受けて電子光学系制御装置
4はブランキング装置101を制御して電子ビームEB
をオン(on)、あるいはオフ(off)にする。
(3) 制御装置26はトリガ信号を発生して電子光学
系制御装置4に送り、これを受けて電子光学系制御装置
4は偏向器3を制御し、電子ビームEBを試料上で二次
元的に走査する。
(4) 制御装置26はトリガ信号を発生して測定系1
04に送り、これを受けて測定系104は所定のタイミ
ングで信号をサンプリング測定し、測定した結果を基に
演算回路107を用いて所定の方法で演算処理し、演算
結果を制御装置26に送る。
(5)測定結果を制御装置26内のメモリに記憶し、モ
ニタ25に表示する。The control device 26 includes the following control functions. (1) The control device 26 controls the switches 33 and 34 via the control signal line 35 to ground the input terminal side of the differential amplifier 22 and perform control for the static elimination operation of the sample. (2) The control device 26 generates a trigger signal and sends it to the electron optical system control device 4, and in response to this, the electron optical system control device 4 controls the blanking device 101 to control the electron beam EB.
To turn on or off. (3) The controller 26 generates a trigger signal and sends it to the electron optical system controller 4, and in response to this, the electron optical system controller 4 controls the deflector 3 so that the electron beam EB is two-dimensionally formed on the sample. To scan. (4) The control device 26 generates a trigger signal to measure the measurement system 1
04, and in response to this, the measurement system 104 samples and measures the signal at a predetermined timing, performs arithmetic processing by a predetermined method using the arithmetic circuit 107 based on the measured result, and sends the arithmetic result to the control device 26. . (5) The measurement result is stored in the memory in the control device 26 and displayed on the monitor 25.
【0018】更に、制御装置26には、電子光学系制御
装置4から試料S上での電子ビームの照射位置を示す信
号が送られており、この信号に基づいて制御装置26
は、前記デジタルデータを試料上の電子ビーム照射位置
(データ取得位置)に関連させて記憶する。Further, a signal indicating the irradiation position of the electron beam on the sample S is sent from the electron optical system controller 4 to the controller 26, and the controller 26 is based on this signal.
Is the electron beam irradiation position on the sample
It is stored in association with (data acquisition position).
【0019】上記構成における動作原理等について説明
する。
(1)(試料S及び試料ホルダ10からの電流の差を差
動増幅器22により求めることに関して)上記構成にお
いて、試料移動機構5と試料室6との間には、試料移動
機構5から発生する電磁界などに起因する電流が流れ、
試料移動機構5の電位に変動が発生する。従来装置で
は、この試料移動機構5の電位の変動の影響を受けて試
料Sの電位も変動するため、試料電流(吸収電流)を検出
するために高い増幅率に設定されている増幅器は、その
影響を受けて出力が変動し、試料電流(吸収電流)を正確
に増幅することが困難であった。The operation principle and the like in the above configuration will be described. (1) In regard to obtaining the difference between the currents from the sample S and the sample holder 10 by the differential amplifier 22, the sample moving mechanism 5 is generated between the sample moving mechanism 5 and the sample chamber 6 in the above configuration. An electric current caused by an electromagnetic field flows,
A change occurs in the potential of the sample moving mechanism 5. In the conventional device, since the potential of the sample S also varies due to the influence of the variation in the potential of the sample moving mechanism 5, the amplifier set to a high amplification factor for detecting the sample current (absorption current) is The output fluctuates due to the influence, and it is difficult to accurately amplify the sample current (absorption current).
【0020】本実施例では、試料S及び試料ホルダ10
からの電流の差を差動増幅器22により求めているた
め、試料移動機構5などからの電磁波の影響で試料電流
にノイズ成分が混入した場合であっても、試料Sに近接
配置されているためほぼ同じノイズ成分が混入する試料
ホルダ10からの電流信号を差動増幅器22で差し引く
こととなり、差動増幅器22の出力として、そのような
ノイズ成分を除去した正確な試料電流(吸収電流)の信号
を得ることが出来る。
(2)(差動増幅器22の入力端子を接地するためのス
イッチ33,34の動作と「試料の除電操作」に関して)
本実施例の構造は、試料Sの装脱着時はもちろん、試料
移動機構5を用いて試料Sを移動させ、次々に試料上の
異なる点について試料を流れる電流の測定を行う場合に
効果的である。この点について以下に説明する。In this embodiment, the sample S and the sample holder 10 are
Since the difference in the current from the sample current is obtained by the differential amplifier 22, it is arranged close to the sample S even if a noise component is mixed in the sample current due to the influence of the electromagnetic wave from the sample moving mechanism 5 or the like. The current signal from the sample holder 10 in which almost the same noise component is mixed is subtracted by the differential amplifier 22, and as the output of the differential amplifier 22, a signal of an accurate sample current (absorption current) from which such noise component is removed. Can be obtained. (2) (Regarding the operations of the switches 33 and 34 for grounding the input terminals of the differential amplifier 22 and the "static elimination operation of the sample")
The structure of this embodiment is effective not only when the sample S is attached and detached, but also when the sample S is moved by using the sample moving mechanism 5 and the current flowing through the sample is measured at different points on the sample one after another. is there. This point will be described below.
【0021】図3(a)は、試料移動機構5により試料を
一定間隔で移動させ、試料上に仮定した格子点について
測定を繰り返した結果を示す。図3(a)において横軸は
格子点番号、縦軸は各格子点における試料電流値をそれ
ぞれ示している。試料としては、試料全面にわたり試料
電流値が等しい標準試料、例えばいわゆるベアウエハ、
すなわちパターンの露光等を行う前の鏡面状態のウエハ
が用いられている。従って、すべての格子点で測定した
試料電流値は等しいはずであるが、実際の測定結果は図
3(a)のように各格子点で試料電流値は異なる。FIG. 3A shows the result of repeating the measurement for the assumed lattice points on the sample by moving the sample by the sample moving mechanism 5 at regular intervals. In FIG. 3A, the horizontal axis represents the grid point number and the vertical axis represents the sample current value at each grid point. As the sample, a standard sample having the same sample current value over the entire surface of the sample, for example, a so-called bare wafer,
That is, a wafer in a mirror surface state before pattern exposure or the like is used. Therefore, the sample current values measured at all the lattice points should be equal, but the actual measurement results are different at each lattice point as shown in FIG. 3 (a).
【0022】この測定結果は、試料Sの移動の際に、試
料ホルダ10と試料Sの移動に伴い、試料室内の浮遊容
量の変動、ノイズの影響などにより、試料ホルダ10に
帯電する電荷が変動し、それにより静止してから測定す
る試料電流が変化してしまうことによるものと考えられ
る。This measurement result shows that, when the sample S is moved, the charge charged in the sample holder 10 is changed due to the change of the stray capacitance in the sample chamber and the influence of noise as the sample holder 10 and the sample S are moved. However, it is considered that the sample current to be measured changes after the stationary state.
【0023】そこで、本実施例では、スイッチ33,3
4が設けられ、差動増幅器22の入力端子即ち試料ホル
ダ10と試料Sとを接地した状態と接地しない状態に切
り換えられるようにされている。そして、制御装置26
は、試料移動機構5による移動中はスイッチ33,34
をオンにして差動増幅器22の入力端子を接地し、移動
後静止状態で電子ビームを照射して試料電流を測定する
際にはスイッチ33,34をオフにするような制御を行
う。図4は、このような制御に基づいた測定の手順を示
す流れ図である。ステップ1において初期設定として、
スイッチ33,34がオン(測定オフ)にされる。ステッ
プ2において、試料であるウエハが試料室内に搬入さ
れ、ホルダ10にセットされる。ステップ3において、
ウエハが初期位置に配置されるように位置合わせが行わ
れる。ステップ4において、電子ビームの照射時間やタ
イミングや差動増幅器のゲインなどの測定条件が設定さ
れる。ステップ5において、試料移動機構5により試料
の第1測定点が電子ビーム照射位置に来るように移動が
行われる。ステップ6において、停止したら、スイッチ
33,34がオフにされ、ステップ7において電子ビー
ムEBが照射され試料電流の測定が行われる。そして、
測定が終了したら、ステップ8において、スイッチ3
3,34がオン(測定オフ)にされ、ステップ5に戻って
次の測定点が電子ビーム照射位置に来るように移動が行
われる。所定数の測定点についてステップ5−8が繰り
返し行われ、最後にステップ9において測定後のウエハ
が試料室から搬出される。Therefore, in this embodiment, the switches 33 and 3 are
4 is provided so that the input terminal of the differential amplifier 22, that is, the sample holder 10 and the sample S can be switched between a grounded state and a non-grounded state. Then, the control device 26
Are switches 33, 34 during movement by the sample moving mechanism 5.
Is turned on to ground the input terminal of the differential amplifier 22, and when the sample current is measured by irradiating the electron beam in a stationary state after the movement, the switches 33 and 34 are controlled to be turned off. FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of measurement based on such control. As an initial setting in step 1,
The switches 33 and 34 are turned on (measurement off). In step 2, a wafer, which is a sample, is loaded into the sample chamber and set in the holder 10. In step 3,
The alignment is performed so that the wafer is placed in the initial position. In step 4, measurement conditions such as the irradiation time and timing of the electron beam and the gain of the differential amplifier are set. In step 5, the sample moving mechanism 5 moves the first measurement point of the sample to the electron beam irradiation position. In step 6, when stopped, the switches 33 and 34 are turned off, and in step 7, the electron beam EB is irradiated and the sample current is measured. And
When the measurement is completed, switch 3
3, 34 are turned on (measurement is off), and the process returns to step 5 so that the next measurement point is moved to the electron beam irradiation position. Steps 5-8 are repeated for a predetermined number of measurement points, and finally, in step 9, the wafer after measurement is unloaded from the sample chamber.
【0024】図3(b)は、このような制御を行いつつ、
図3(a)と同様にベアウエハについて測定した結果を示
す。この図から、試料移動機構5による移動中はスイッ
チ33,34をオンにして差動増幅器22の入力端子を
接地することにより、図3(a)に現れる移動に伴う各格
子点の試料電流値の変動が抑制されていることが分か
る。
(3)(制御装置26に制御される測定系104に関す
る)更に本実施例では、より正確な試料電流(吸収電流)
の信号を得るために、次のような機能を備えた。図5
(a)、図6および図7を用いて詳細に説明する。図5
(a)および図6はその測定の原理を説明するための模式
図であり、図7は測定の流れを説明するフローチャート
図である。In FIG. 3B, while performing such control,
Similar to FIG. 3A, the measurement result of the bare wafer is shown. From this figure, the switches 33 and 34 are turned on and the input terminal of the differential amplifier 22 is grounded during the movement by the sample moving mechanism 5, so that the sample current value at each lattice point accompanying the movement appearing in FIG. It can be seen that the fluctuation of is suppressed. (3) (Regarding the measurement system 104 controlled by the controller 26) Further, in the present embodiment, a more accurate sample current (absorption current) is obtained.
In order to obtain the signal of, it has the following functions. Figure 5
This will be described in detail with reference to (a), FIGS. 6 and 7. Figure 5
(a) and FIG. 6 are schematic diagrams for explaining the principle of the measurement, and FIG. 7 is a flow chart diagram for explaining the flow of the measurement.
【0025】図5(a)において、横軸は時間を表し、縦
軸は試料電流(吸収電流)の信号強度を表す。ある時点で
電子ビームEBをオン(on)にすると、試料電流(吸収電
流)の信号強度は急速に立ち上がるが、試料の性質によ
っては帯電等により信号強度が不安定な領域がある。そ
して、それを過ぎると比較的安定した領域が現れる。従
って、信号強度の測定はこの比較的安定した領域で行う
必要がある。その具体的な測定方法について以下に説明
する。In FIG. 5A, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the signal intensity of the sample current (absorption current). When the electron beam EB is turned on at a certain point in time, the signal intensity of the sample current (absorption current) rises rapidly, but depending on the nature of the sample, there are regions where the signal intensity is unstable due to charging or the like. After that, a relatively stable area appears. Therefore, it is necessary to measure the signal strength in this relatively stable region. The specific measuring method will be described below.
【0026】図6において、横軸は時間を表し、縦軸は
試料電流(吸収電流)の信号強度を表す。まず測定の開始
に先立って、制御装置26は電子光学系制御装置4を介
してブランキング装置101を制御して電子ビームEB
をオフ(off)にしておく(ステップ21)。そのようにし
た状態で、ある時点t1において、制御装置26は第1
のトリガ信号を発生して(ステップ22)測定系104に
送り、これを受けて測定系104は試料電流(吸収電流)
の信号の第1の測定を開始する(ステップ23)。このと
き測定は、所定のタイミングで多数回サンプリングして
多数個のデータを得るようにする。In FIG. 6, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the signal intensity of the sample current (absorption current). First, prior to the start of measurement, the control device 26 controls the blanking device 101 via the electron optical system control device 4 to control the electron beam EB.
Is turned off (step 21). In such a state, the control device 26 makes the first
Generates a trigger signal (step 22) and sends it to the measurement system 104, and the measurement system 104 receives the sample signal (absorption current).
The first measurement of the signal is started (step 23). At this time, the measurement is performed many times at a predetermined timing to obtain many pieces of data.
【0027】次いで、時点t1からT1だけ経過した時
点t2において、制御装置26は第2のトリガ信号を発
生して(ステップ24)測定系104と電子光学系制御装
置4とに送り、これを受けて測定系104は第1の測定
を完了する。そして、t1からt2までのT1時間の測
定値(正確には多数の測定値の平均値)を得る(ステップ
24)。これを「増幅器のオフセット電流値」と呼ぶこと
にする。同時に、電子光学系制御装置4はブランキング
装置101を制御して電子ビームEBをオン(on)にする
(ステップ25)。Then, at time t2 when T1 has elapsed from time t1, the control device 26 generates a second trigger signal (step 24) and sends it to the measurement system 104 and the electron optical system control device 4, and receives it. Then, the measurement system 104 completes the first measurement. Then, the measured value of T1 time from t1 to t2 (correctly, the average value of many measured values) is obtained (step 24). This will be referred to as "amplifier offset current value". At the same time, the electron optical system controller 4 controls the blanking device 101 to turn on the electron beam EB.
(Step 25).
【0028】そして、電子ビームEBをオン(on)にする
と図6に示すように試料電流(吸収電流)は増加して行
き、t2から所定の時間T2だけ経過した後の時点t3
以降は安定した値を示すようになる(ステップ26)。そ
こで、制御装置26は第3のトリガ信号を発生して(ス
テップ27)測定系104と電子光学系制御装置4とに
送り、これを受けて測定系104は、t3から第2の測
定を開始する(ステップ28)。Then, when the electron beam EB is turned on, the sample current (absorption current) increases as shown in FIG. 6, and at a time point t3 after elapse of a predetermined time T2 from t2.
After that, it shows a stable value (step 26). Therefore, the control device 26 generates a third trigger signal (step 27) and sends it to the measurement system 104 and the electron optical system control device 4, and in response to this, the measurement system 104 starts the second measurement from t3. (Step 28).
【0029】次に、t3から所定の時間T3だけ経過し
た後の時点t4において、制御装置26は第4のトリガ
信号を発生して(ステップ29)測定系104と電子光学
系制御装置4とに送る。これを受けて測定系104は第
2の測定を完了する。そして、t3からt4までのT3
時間の測定値(正確には多数の測定値の平均値)を得る。
これを「安定領域の電流値」と呼ぶことにする。同時に、
第4のトリガ信号を受けて電子光学系制御装置4はブラ
ンキング装置101を制御して電子ビームEBをオフ(o
ff)にする(ステップ30)。Next, at a time point t4 after a lapse of a predetermined time T3 from the time point t3, the control device 26 generates a fourth trigger signal (step 29) to cause the measurement system 104 and the electron optical system control device 4 to operate. send. In response to this, the measurement system 104 completes the second measurement. And T3 from t3 to t4
Take a measurement of time (more precisely, the average of many measurements).
This is called a "stable current value". at the same time,
In response to the fourth trigger signal, the electron optical system controller 4 controls the blanking device 101 to turn off the electron beam EB (o
ff) (step 30).
【0030】このようにして得られた「安定領域の電流
値」から「増幅器のオフセット電流値」を差し引けば、よ
り正確な試料電流(吸収電流)の信号の測定値を得る(ス
テップ31)ことができる。By subtracting the "amplifier offset current value" from the "stable region current value" thus obtained, a more accurate signal value of the sample current (absorption current) is obtained (step 31). be able to.
【0031】以下、このような測定を、試料移動機構5
を駆動して、試料S上の測定位置を次々と変えながら行
う(ステップ32)。Hereinafter, such measurement is performed by the sample moving mechanism 5
Is driven to change the measurement position on the sample S one after another (step 32).
【0032】なお、上記では、試料電流(吸収電流)の信
号の測定のためのサンプリングは所定のタイミングで行
うと述べたが、具体的には、装置に供給されている商用
電源周波数に同期させるのがよい。その理由は、商用電
源からの浮遊のノイズ成分の検出条件を各サンプリング
において一定にできるからである。また、試料S上の多
数点が次々と測定されることになるが、その際、電子ビ
ームEBは、測定点毎にオン(on) オフ(off)を繰り返す
ことになる。このようにすることによって、上記の如
く、増幅器のオフセット電流値を測定して、これを用い
て安定領域の電流値の補正ができるだけではなく、電子
ビームEBのオフ(off)の時間の分は、試料Sの帯電を
減らすに役立っている。なお、このようにして行う補正
を、増幅器のオフセット補正と呼ぶことにする。Although it has been described above that sampling for measuring the signal of the sample current (absorption current) is performed at a predetermined timing, specifically, it is synchronized with the commercial power supply frequency supplied to the apparatus. Is good. The reason is that the detection condition of the floating noise component from the commercial power supply can be made constant in each sampling. Further, many points on the sample S are measured one after another, but at that time, the electron beam EB is repeatedly turned on and off at each measurement point. By doing this, as described above, not only can the offset current value of the amplifier be measured and the current value in the stable region can be corrected using this, but the amount of time for which the electron beam EB is off is also reduced. , Helps to reduce the charge of the sample S. The correction performed in this manner will be referred to as an amplifier offset correction.
【0033】また、測定の時間等のT1,T2,T3は、
概していえば、長いほどよい測定値が得られるが、一
方、測定に要する全体の時間を考慮すれば、短くすべき
である。実際には、電子ビームEBの加速電圧や照射電
流値やウェハの性質等を考慮した幾つかの例を、事前に
実験的に求めておき、T1,T2,T3等の数値をテーブ
ル化して制御装置36のメモリに記憶しておき、測定に
際しては適宜テーブルの数値を呼び出して使用するよう
にするとよい。
(4)(測定結果の判定に関して)先に、図5(a)を用
いて、電子ビームEBをオン(on)後、しばらくすると試
料電流(吸収電流)の信号強度が比較的安定した領域が現
れるので、信号強度の測定はこの比較的安定した領域で
行う必要がある、と述べた。しかしながら、そのように
しても、例えば試料電流(吸収電流)の信号強度が図5
(b)のようになる場合には、比較的安定した領域が現れ
ず、正確な試料電流(吸収電流)の信号強度の測定に失敗
することもあり得る。そこで、何らかの方法で測定が失
敗したかどうかの判断を行う必要がでてくる。その方法
は、例えば、次のように行う。Further, T1, T2, T3 such as measurement time are
Generally speaking, the longer the better the measured value, the shorter the total time required for the measurement. Actually, some examples in consideration of the acceleration voltage of the electron beam EB, the irradiation current value, the property of the wafer, etc. are experimentally obtained in advance, and the numerical values of T1, T2, T3, etc. are tabulated and controlled. It is advisable to store it in the memory of the device 36 and call up the numerical values in the table as appropriate for measurement. (4) (Regarding determination of measurement result) First, referring to FIG. 5A, after the electron beam EB is turned on, a region where the signal intensity of the sample current (absorption current) is relatively stable is found after a while. Since it appears, it is necessary to measure the signal strength in this relatively stable region. However, even in such a case, for example, the signal intensity of the sample current (absorption current) is shown in FIG.
In the case of (b), a relatively stable region does not appear, and accurate measurement of the signal intensity of the sample current (absorption current) may fail. Therefore, it becomes necessary to make a judgment as to whether or not the measurement has failed. The method is performed as follows, for example.
【0034】図5(b)の場合に、時点t3から時点t4
までの間で多数回サンプリングされ多数個のデータが得
られるから、これら多数のデータに関しての標準偏差値
を求めて、この標準偏差値が別途定めた判定基準値を超
えるようであれば、「測定失敗」と判断すればよい。そし
て、その結果は、測定結果に付随させて制御系26のメ
モリに記録して置き、必要に応じてモニタ25に表示さ
せる。
(5)(測定の全体の流れに関して)図8は、本実施例
による測定の全体の流れを示す図である。In the case of FIG. 5B, from time t3 to time t4
Since a large number of data are obtained by sampling a large number of times up to, the standard deviation value for these large numbers of data is obtained, and if this standard deviation value exceeds the separately determined judgment reference value, the It can be judged as "failure". Then, the result is recorded and stored in the memory of the control system 26 along with the measurement result, and is displayed on the monitor 25 as necessary. (5) (Regarding Overall Flow of Measurement) FIG. 8 is a diagram showing an overall flow of measurement according to the present embodiment.
【0035】試料室6内に、図示しない試料交換室を経
由して試料S(ウェハ)が搬送され、試料移動機構5上に
載置される。このとき、電子ビームEBはブランキング
装置101によってオフ(off)とされている(ステップ4
1)。また、電子ビームEBは、必要に応じて、偏向器
3によって二次元的に走査される状態とされる。A sample S (wafer) is transferred into the sample chamber 6 via a sample exchange chamber (not shown) and placed on the sample moving mechanism 5. At this time, the electron beam EB is turned off by the blanking device 101 (step 4).
1). Further, the electron beam EB is in a state of being two-dimensionally scanned by the deflector 3 as needed.
【0036】この電子ビームEBを二次元的に走査する
のは次のような場合である。十分に細く絞られた電子ビ
ームEBを試料上の一点に照射した場合、試料の性質に
よってその照射点で帯電現象が起こることがある。その
ような場合、電子ビームEBの照射電流を小さくすると
か、照射電流は一定のままで電子ビームEBの径を大き
くする等によって帯電現象を抑えるとこができる。そし
て、電子ビームEBを二次元的に走査するのは電子ビー
ムEBの径を大きくするのと同等の意味がある。ただ
し、この目的で二次元的に走査する場合は、測定時間に
比べて走査の速度を十分早くしなければならない。ま
た、電子ビームEBの径を大きくしたり、二次元的に走
査する場合には、当然ながら、その測定結果はその範囲
(径の大きさの面積あるいは二次元走査の面積)における
平均的な値となる。The electron beam EB is two-dimensionally scanned in the following cases. When a sufficiently narrowed electron beam EB is applied to one point on the sample, a charging phenomenon may occur at the irradiation point depending on the property of the sample. In such a case, the charging phenomenon can be suppressed by reducing the irradiation current of the electron beam EB or by increasing the diameter of the electron beam EB while keeping the irradiation current constant. The two-dimensional scanning with the electron beam EB has the same meaning as increasing the diameter of the electron beam EB. However, when scanning two-dimensionally for this purpose, the scanning speed must be sufficiently faster than the measurement time. In addition, when the diameter of the electron beam EB is increased or when the electron beam EB is scanned two-dimensionally, the measurement result is naturally within the range.
It is an average value in (area of diameter size or area of two-dimensional scanning).
【0037】装置のオペレータ、あるいは制御装置26
に組み込まれたプログラムの指令に従って測定が開始さ
れる(ステップ42)と、試料移動機構5上に載置された
試料S上の最初の測定位置が電子ビームEBの直下に位
置するように駆動される(ステップ44)。この間、制御
装置26は制御信号線35を介して指令信号を発生し、
信号取出室110内のスイッチ33,34を駆動してス
イッチオン(on)し、差動増幅器22の入力端子を接地す
る(ステップ43)。差動増幅器22の入力端子を接地す
ることによって、試料Sおよび試料ホルダ10が接地さ
れて、「試料の除電操作」が行われる。Device operator or controller 26
When the measurement is started in accordance with the instruction of the program incorporated in (step 42), the first measurement position on the sample S placed on the sample moving mechanism 5 is driven so as to be located immediately below the electron beam EB. (Step 44). During this period, the control device 26 generates a command signal via the control signal line 35,
The switches 33 and 34 in the signal extraction chamber 110 are driven to switch on (on), and the input terminal of the differential amplifier 22 is grounded (step 43). By grounding the input terminal of the differential amplifier 22, the sample S and the sample holder 10 are grounded, and the "static elimination operation of the sample" is performed.
【0038】試料S上の所定の測定位置が電子ビームE
Bの直下に位置されると、制御装置26は、信号取出室
110内のスイッチ33,34を駆動してスイッチオフ
(off)し、差動増幅器22の入力端子を接地側から開放
側にする(ステップ45)。次いで、制御装置26は、第
1のトリガ信号を発生して(ステップ46)測定系104
に送り、これを受けて測定系104は増幅器のオフセッ
ト電流値の測定を開始する(ステップ47)。第1のトリ
ガ信号から所定のT1時間(=t2−t1)後に、制御装
置26は第2のトリガ信号を発生して(ステップ48)測
定系104と電子光学系制御装置4とに送り、これを受
けて測定系104は増幅器のオフセット電流値の測定を
完了し、同じく、電子光学系制御装置4はブランキング
装置101を駆動して、電子ビームEBをオン(on)する
(ステップ49)。このとき、電子ビームEBは、必要に
応じて、二次元的に走査される状態とされる。更に、制
御装置26は、第2のトリガ信号から所定のT2時間(=
t3−t2)後に、第3のトリガ信号を発生して(ステッ
プ50)測定系104に送り、これを受けて測定系10
4は、安定領域の電流値の測定を開始する(ステップ5
1)。また更に、制御装置26は、第3のトリガ信号か
ら所定のT3時間(=t4−t3)後に、第4のトリガ信
号を発生して(ステップ52)測定系104と電子光学系
制御装置4とに送り、これを受けて測定系104は、安
定領域の電流値の測定を完了し、同じく、電子光学系制
御装置4はブランキング装置101を駆動して、電子ビ
ームEBをオフ(off)にする(ステップ53)。The predetermined measurement position on the sample S is the electron beam E.
When it is located immediately below B, the control device 26 drives the switches 33 and 34 in the signal extraction chamber 110 to switch off.
Then, the input terminal of the differential amplifier 22 is changed from the ground side to the open side (step 45). The controller 26 then generates a first trigger signal (step 46) to the measurement system 104.
In response to this, the measurement system 104 starts measuring the offset current value of the amplifier (step 47). After a predetermined T1 time (= t2-t1) from the first trigger signal, the control device 26 generates a second trigger signal (step 48) and sends it to the measurement system 104 and the electron optical system control device 4. In response to this, the measurement system 104 completes the measurement of the offset current value of the amplifier, and similarly, the electron optical system controller 4 drives the blanking device 101 to turn on the electron beam EB.
(Step 49). At this time, the electron beam EB is in a two-dimensionally scanned state, if necessary. Further, the control device 26 receives a predetermined T2 time (=
After t3-t2), a third trigger signal is generated (step 50) and sent to the measurement system 104, and the measurement system 10 receives it.
4 starts measuring the current value in the stable region (step 5).
1). Furthermore, the control device 26 generates a fourth trigger signal after a predetermined time T3 (= t4−t3) from the third trigger signal (step 52), and causes the measurement system 104 and the electron optical system control device 4 to operate. In response to this, the measurement system 104 completes the measurement of the current value in the stable region, and similarly, the electron optical system controller 4 drives the blanking device 101 to turn off the electron beam EB. (Step 53).
【0039】更に、測定系104は、増幅器のオフセッ
ト電流値の平均値と安定領域の電流値の平均値とを計算
し、後者から前者を差し引き、前者や後者の測定値の標
準偏差値を計算し、これら標準偏差値から測定の良否を
判断し(ステップ54)、これらの結果を制御装置26の
メモリに記憶する(ステップ55)。一方、制御装置26
は、信号取出室110内のスイッチ33,34を駆動し
てスイッチオン(on)し、差動増幅器22の入力端子を接
地側にし、試料移動機構5を試料S上の次の測定位置が
電子ビームEBの直下に位置するように駆動する(ステ
ップ56)。Further, the measurement system 104 calculates the average value of the offset current value of the amplifier and the average value of the current value in the stable region, subtracts the former from the latter, and calculates the standard deviation of the measured values of the former and the latter. Then, the quality of the measurement is judged from these standard deviation values (step 54), and these results are stored in the memory of the control device 26 (step 55). On the other hand, the control device 26
Drives the switches 33 and 34 in the signal extraction chamber 110 to switch them on (turns on), sets the input terminal of the differential amplifier 22 to the ground side, and moves the sample moving mechanism 5 to the next measurement position on the sample S in the electronic state. It is driven so as to be located directly below the beam EB (step 56).
【0040】以下、上記を最後の測定位置の測定が完了
するまで繰り返す。そして、制御装置26は、適宜、最
終的な測定結果をモニタ25上に表示する等する。The above is repeated until the measurement at the final measurement position is completed. Then, the control device 26 appropriately displays the final measurement result on the monitor 25, or the like.
【0041】ところで本実施例においては、アナログデ
ジタル変換器106のオフセット値を測定できるように
しておくとなにかと便利である。図9は測定系104内
のアナログデジタル変換器106近傍の図であり、その
測定の原理を説明するための模式図である。In this embodiment, it is convenient to measure the offset value of the analog-digital converter 106. FIG. 9 is a diagram in the vicinity of the analog-digital converter 106 in the measurement system 104, and is a schematic diagram for explaining the principle of the measurement.
【0042】図9において、36はアナログデジタル変
換器106の入力側に設けたスイッチであって、アナロ
グデジタル変換器106の入力側端子をアース電位に落
とすことができる。スイッチ36のオン(on)オフ(off)
は、制御装置26からの制御信号が制御線37を経て制
御される。アナログデジタル変換器106の入力側端子
をアース電位に落としたときのアナログデジタル変換器
106の出力をアナログデジタル変換器のオフセット値
として測定して制御装置26のメモリに記憶しておき、
適宜アナログデジタル変換器のオフセットの補正として
用いるとよい。このアナログデジタル変換器のオフセッ
ト補正は、測定値の再現性等を問題にする際などに有用
である。In FIG. 9, reference numeral 36 denotes a switch provided on the input side of the analog-digital converter 106, which can drop the input-side terminal of the analog-digital converter 106 to the ground potential. Switch 36 on (on) off (off)
Is controlled by a control signal from the controller 26 via a control line 37. The output of the analog-digital converter 106 when the input side terminal of the analog-digital converter 106 is dropped to the ground potential is measured as the offset value of the analog-digital converter and stored in the memory of the control device 26.
It may be appropriately used as a correction of the offset of the analog-digital converter. The offset correction of the analog-digital converter is useful when the reproducibility of measured values is a problem.
【0043】また、本発明は、上述した走査電子顕微鏡
に限らず、レーザー顕微鏡や電子プローブマイクロアナ
ライザ(EPMA)やその他の荷電粒子ビームを用いた試
料分析装置で試料に流れる電流を測定する場合に適用す
ることが可能である。Further, the present invention is not limited to the above-mentioned scanning electron microscope, but may be applied to the case where the current flowing through the sample is measured by a laser microscope, an electron probe microanalyzer (EPMA) or any other sample analyzer using a charged particle beam. It is possible to apply.
【0044】[0044]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
一次ビームの照射により試料に流れる微少な電流を正確
に増幅することの可能な試料検査装置が実現される。As described in detail above, according to the present invention,
A sample inspection apparatus capable of accurately amplifying a minute current flowing through a sample by irradiating a primary beam is realized.
【図1】本発明を実施した走査電子顕微鏡の実施の形態
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a scanning electron microscope embodying the present invention.
【図2】図1の端子14の近傍を説明するための図であ
る。FIG. 2 is a diagram for explaining the vicinity of a terminal 14 of FIG.
【図3】ベアウエハを試料として用いた場合の、試料移
動に伴う試料電流の変化の様子を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing how the sample current changes as the sample moves when a bare wafer is used as a sample.
【図4】試料移動に伴う試料電流の変化を補正する測定
の手順を説明するための流れ図である。FIG. 4 is a flowchart for explaining a measurement procedure for correcting a change in sample current due to sample movement.
【図5】電子ビームEBをオン(on)したときの試料電流
(吸収電流)の測定強度の変化を説明するための図であ
る。FIG. 5: Sample current when electron beam EB is turned on
It is a figure for demonstrating the change of the measurement intensity of (absorption current).
【図6】電子ビームEBのオン(on)オフ(off)と、試料
電流(吸収電流)の測定の方法とを説明するための図であ
る。FIG. 6 is a diagram for explaining an on / off state of an electron beam EB and a method of measuring a sample current (absorption current).
【図7】図6の測定の原理を用いた測定の測定の手順を
説明するための流れ図である。7 is a flowchart for explaining a measurement procedure of measurement using the measurement principle of FIG.
【図8】本発明を実施した走査電子顕微鏡における測定
の手順を説明するための流れ図である。FIG. 8 is a flow chart for explaining a measurement procedure in a scanning electron microscope embodying the present invention.
【図9】アナログデジタル変換器のオフセット値を測定
する方法を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a method of measuring an offset value of an analog-digital converter.
1:電子銃、2:集束レンズ、3:偏向器、S:試料、
4:電子光学系制御装置、5:試料移動機構、6:試料
室、7:絶縁材、10:試料ホルダ、12,13:導線
(同軸線路)、14:端子、15:基板、16,17:絶
縁体、18,19:芯線、20,21,24:導線、2
2:差動増幅器、25:モニタ、26:制御装置30:
ピン、31:ローラ、32:ワイヤ、33,34,3
6:スイッチ、35,37:制御信号線、101:ブラ
ンキング装置、102:電圧光変換器、103:光ケー
ブル、104:測定系、105:光電圧変換器、10
6:アナログデジタル変換器、107:演算回路、11
0:信号取出室1: electron gun, 2: focusing lens, 3: deflector, S: sample,
4: Electro-optical system control device, 5: Sample moving mechanism, 6: Sample chamber, 7: Insulating material, 10: Sample holder, 12, 13: Conductor
(Coaxial line), 14: Terminal, 15: Substrate, 16, 17: Insulator, 18, 19: Core wire, 20, 21, 24: Conductor wire, 2
2: differential amplifier, 25: monitor, 26: control device 30:
Pin, 31: roller, 32: wire, 33, 34, 3
6: switch, 35, 37: control signal line, 101: blanking device, 102: voltage optical converter, 103: optical cable, 104: measurement system, 105: optical voltage converter, 10
6: analog-digital converter, 107: arithmetic circuit, 11
0: Signal extraction room
フロントページの続き Fターム(参考) 2G001 AA03 BA07 CA03 FA03 FA06 FA09 GA03 GA04 GA06 GA11 HA13 JA01 JA07 JA11 JA16 LA11 MA05 PA02 PA07 PA11 2G132 AA00 AD01 AE04 AE16 AE18 AE22 AF12 AF13 AG08 4M106 AA01 BA02 BA04 CA04 DE30 5C001 AA03 5C033 UU03 UU04 UU08 Continued front page F term (reference) 2G001 AA03 BA07 CA03 FA03 FA06 FA09 GA03 GA04 GA06 GA11 HA13 JA01 JA07 JA11 JA16 LA11 MA05 PA02 PA07 PA11 2G132 AA00 AD01 AE04 AE16 AE18 AE22 AF12 AF13 AG08 4M106 AA01 BA02 BA04 CA04 DE30 5C001 AA03 5C033 UU03 UU04 UU08
Claims (18)
の所望の部分に照射するための集束エネルギービーム照
射系と、前記試料と試料移動機構との間に電気的に絶縁
されて配置された導電性部材と、該導電性部材から電気
的信号を取り出すため導電性部材に設けた端子と、前記
試料を電気的に絶縁して載置しかつ試料から電気的信号
を取り出すため試料に接触するように設けた端子と、前
記試料と試料移動機構とを収めた試料室と、前記2つの
端子からの信号を差動増幅する差動増幅器と、該差動増
幅器の出力信号を前記集束エネルギービームの断続と所
定の時間差で少なくとも2つ以上のデータとして測定し
て該データを基に所定の演算を施す測定系とを備えたこ
とを特徴とする試料検査装置。1. A focused energy beam irradiation system for intermittently irradiating a desired portion of a sample with a focused energy beam, and a conductive member electrically insulated from the sample and the sample moving mechanism. A member, a terminal provided on the conductive member for extracting an electrical signal from the conductive member, and an electrically insulating and mounting the sample and contacting the sample for extracting an electrical signal from the sample A terminal provided, a sample chamber accommodating the sample and the sample moving mechanism, a differential amplifier for differentially amplifying signals from the two terminals, and an output signal of the differential amplifier for connecting and disconnecting the focused energy beam. And a measurement system that measures at least two or more data with a predetermined time difference and performs a predetermined calculation based on the data, a sample inspection apparatus.
速の走査速度で集束エネルギービームを走査して試料上
の所望の面積に照射するように成したことを特徴とする
請求項1記載の試料検査装置。2. The sample inspection according to claim 1, wherein the focused energy beam irradiation system scans the focused energy beam at a high scanning speed to irradiate a desired area on the sample. apparatus.
分に次々と集束エネルギービームが照射されるように、
試料を駆動するように成され、前記集束エネルギービー
ム照射系は、前記試料移動機構の駆動に同期して集束エ
ネルギービームを前記駆動された試料の部分に照射する
ように成され、前記測定系は、前記試料移動機構の駆動
に同期して前記駆動された試料の部分を測定するように
成したことを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記
載の試料検査装置。3. The sample moving mechanism is configured to irradiate a large number of portions on the sample with a focused energy beam one after another.
The focused energy beam irradiation system is configured to drive a sample, and the focused energy beam irradiation system is configured to irradiate a focused energy beam to a portion of the driven sample in synchronization with the driving of the sample moving mechanism, and the measurement system includes 3. The sample inspection apparatus according to claim 1, wherein a portion of the driven sample is measured in synchronization with the driving of the sample moving mechanism.
に際しては、アース電位に落とすことが可能になされて
いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
の試料検査装置。4. The sample inspection apparatus according to claim 1, wherein the two terminals can be set to the ground potential when the sample moving mechanism is driven.
試料室であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載の試料検査装置。5. The sample inspection apparatus according to claim 1, wherein the sample chamber is an electromagnetically shielded sample chamber.
かあるいは電磁的にシールドされ試料室に直結して配置
されたケースに収められするように成したことを特徴と
する請求項5に記載の試料検査装置。6. The differential amplifier according to claim 5, wherein the differential amplifier is housed in a sample chamber or is housed in a case which is electromagnetically shielded and directly connected to the sample chamber. The sample inspection device described.
変換され光ケーブルを経て前記測定系に入力されるよう
に成したことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに
記載の試料検査装置。7. The sample according to claim 1, wherein the output signal of the differential amplifier is converted into an optical signal and input to the measurement system via an optical cable. Inspection device.
めの第1のトリガ信号と、前記集束エネルギービーム照
射系を制御してエネルギービームの照射を開始させるた
めの第2のトリガ信号とを発生されるように成した制御
系を備えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか
に記載の試料検査装置。8. A first trigger signal for controlling the measurement system to start measurement and a second trigger signal for controlling the focused energy beam irradiation system to start irradiation of an energy beam. The sample inspection apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a control system configured to generate.
号より所定の時間遅れて発生されるように成したことを
特徴とする請求項8記載の試料検査装置。9. The sample inspection apparatus according to claim 8, wherein the second trigger signal is generated after a predetermined time delay from the first trigger signal.
ら前記第2のトリガ信号までの第1の測定値と、前記第
2のトリガ信号から所定の時間経過後から更に所定の時
間経過後までの第2の測定値とを測定し、第1と第2の
測定値の値の差を出力するように成したことを特徴とす
る請求項9記載の試料検査装置。10. The measurement system comprises: a first measurement value from the first trigger signal to the second trigger signal; and a predetermined time after a predetermined time has elapsed from the second trigger signal. 10. The sample inspection apparatus according to claim 9, wherein the second measurement value up to the subsequent step is measured and the difference between the values of the first and second measurement values is output.
号を商用電源周波数に同期させて多数回サンプリングし
て、多数個のデータを得るように成したことを特徴とす
る請求項1乃至10のいずれかに記載の試料検査装置。11. The measurement system is configured to obtain a large number of data by sampling the output signal of the differential amplifier a number of times in synchronization with a commercial power supply frequency. 10. The sample inspection device according to any one of 10.
の所望の部分に照射するための集束エネルギービーム照
射系と、前記試料と試料移動機構との間に電気的に絶縁
されて配置された導電性部材と、該導電性部材から電気
的信号を取り出すため導電性部材に設けた端子と、前記
試料を電気的に絶縁して載置しかつ試料から電気的信号
を取り出すため試料に接触するように設けた端子と、前
記試料と試料移動機構とを収めた試料室と、前記2つの
端子からの信号を差動増幅する差動増幅器と、該差動増
幅器の出力信号を測定してデータを得て該データを基に
所定の演算を施す測定系とを備えた試料検査装置におい
て、前記集束エネルギービームの断続と所定の時間差
で、前記差動増幅器の出力信号を少なくとも2つ以上の
データとして測定して、該データを基に所定の演算を施
すことを特徴とする試料検査方法。12. A focused energy beam irradiation system for intermittently irradiating a desired portion of a sample with a focused energy beam, and a conductive member electrically insulated from the sample and the sample moving mechanism. A member, a terminal provided on the conductive member for extracting an electrical signal from the conductive member, and an electrically insulating and mounting the sample and contacting the sample for extracting an electrical signal from the sample Data are obtained by measuring the output terminals of the differential amplifier that differentially amplifies the signals from the two terminals, the sample chamber in which the terminals are provided, the sample chamber in which the sample and the sample moving mechanism are housed. And a measurement system for performing a predetermined calculation based on the data, the output signal of the differential amplifier is measured as at least two or more data at a predetermined time difference from the intermittent beam of the focused energy beam. Shi , Specimen inspection method characterized by performing a predetermined calculation based on said data.
つの端子をアース電位に落とす工程を含むことを特徴と
する請求項12記載の試料検査方法。13. When driving the sample moving mechanism, the
13. The sample inspection method according to claim 12, further comprising the step of dropping one of the terminals to the ground potential.
系を備えて、該制御系が第1のトリガ信号を発生して前
記測定系に送ると、前記測定系は測定を開始する工程
と、更に所定の時間遅れで、前記制御系が第2のトリガ
信号を発生して前記集束エネルギービーム照射系に送る
と、前記集束エネルギービーム照射系はエネルギービー
ムの照射を開始する工程を含むことを特徴とする請求項
12乃至13のいずれかに記載の試料検査方法。14. A control system for generating first and second trigger signals is provided, and when the control system generates a first trigger signal and sends it to the measurement system, the measurement system starts measurement. And a step of, when the control system generates a second trigger signal and sends the second trigger signal to the focused energy beam irradiation system with a predetermined time delay, the focused energy beam irradiation system starts irradiation of an energy beam. The sample inspection method according to any one of claims 12 to 13, wherein
信号から前記第2のトリガ信号までの第1の測定値と、
前記第2のトリガ信号から所定の時間経過後から更に所
定の時間経過後までの第2の測定値とを測定する工程
と、第1と第2の測定値の差を出力するように成した工
程とを含むことを特徴とする請求項14記載の試料検査
方法。15. A first measurement value from the first trigger signal to the second trigger signal in the measurement system,
And a step of measuring a second measurement value after a predetermined time has elapsed from the second trigger signal until a predetermined time has elapsed, and outputting a difference between the first and second measurement values. 15. The sample inspection method according to claim 14, further comprising a step.
を商用電源周波数に同期させて多数回サンプリングし
て、多数個のデータを得るようにしたことを特徴とする
請求項12乃至15のいずれかに記載の試料検査方法。16. The measurement according to claim 12, wherein the output signal of the differential amplifier is sampled many times in synchronization with a commercial power supply frequency to obtain a large number of data. The sample inspection method according to any one.
の所望の部分に照射するための集束エネルギービーム照
射系と、前記試料と試料移動機構との間に電気的に絶縁
されて配置された導電性部材と、該導電性部材から電気
的信号を取り出すため導電性部材に設けた端子と、前記
試料を電気的に絶縁して載置しかつ試料から電気的信号
を取り出すため試料に接触するように設けた端子と、前
記試料と試料移動機構とを収めた試料室と、前記2つの
端子からの信号を差動増幅する差動増幅器と、該差動増
幅器の出力信号を測定してデータを得て該データを基に
所定の演算を施す測定系と、前記測定系を制御するため
の第1のトリガ信号を発生する機能と、前記集束エネル
ギービーム照射系を制御するための第2のトリガ信号を
発生する機能とを有する制御系とを備えた試料検査装置
において、(1) 前記2つの端子をアース電位に落と
しながら、試料移動機構の駆動を行う工程と、(2)
前記第1のトリガ信号に伴って、前記測定系が第1の測
定を開始する工程と、(3) 前記第1のトリガ信号か
ら所定の時間遅れの前記第2のトリガ信号に伴って、第
1の測定を終了すると共に、前記集束エネルギービーム
照射系がエネルギービームの照射を開始する工程と、
(4) 前記第2のトリガ信号から所定の時間経過後か
ら更に所定の時間経過後まで第2の測定をする工程と、
(5) 第1の測定値と第2の測定値との差を出力する
工程とを含むことを特徴とする試料検査方法。17. A focused energy beam irradiation system for intermittently irradiating a desired portion of a sample with a focused energy beam, and a conductive material electrically isolated between the sample and the sample moving mechanism. A member, a terminal provided on the conductive member for extracting an electrical signal from the conductive member, and an electrically insulating and mounting the sample and contacting the sample for extracting an electrical signal from the sample Data are obtained by measuring the output terminals of the differential amplifier that differentially amplifies the signals from the two terminals, the sample chamber in which the terminals are provided, the sample chamber in which the sample and the sample moving mechanism are housed. And a function for generating a first trigger signal for controlling the measurement system, and a second trigger signal for controlling the focused energy beam irradiation system. And the ability to generate In the sample inspection apparatus and a control system for, (1) while dropping the two terminals to the ground potential, and performing driving of the sample moving mechanism, (2)
The measurement system starts the first measurement with the first trigger signal, and (3) the second trigger signal with a predetermined time delay from the first trigger signal, 1, the focused energy beam irradiation system starts irradiation of the energy beam upon completion of the measurement of 1.
(4) A step of performing a second measurement from a lapse of a predetermined time from the second trigger signal to a lapse of a predetermined time.
(5) A method for inspecting a sample, comprising the step of outputting the difference between the first measurement value and the second measurement value.
を商用電源周波数に同期させて多数回サンプリングし
て、多数個のデータを得るようにしたことを特徴とする
請求項17記載の試料検査方法。18. The sample according to claim 17, wherein in the measurement, the output signal of the differential amplifier is sampled many times in synchronization with the commercial power supply frequency to obtain a large number of data. Inspection method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001380276A JP2003185605A (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Sample inspection device and method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001380276A JP2003185605A (en) | 2001-12-13 | 2001-12-13 | Sample inspection device and method using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003185605A true JP2003185605A (en) | 2003-07-03 |
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ID=27591400
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003185605A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006070697A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-07-06 | Fab Solutions, Inc. | Current measuring apparatus and current measuring method |
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US7663104B2 (en) | 2007-02-28 | 2010-02-16 | Hitachi High-Technologies Corporation | Specimen inspection equipment and how to make electron beam absorbed current images |
-
2001
- 2001-12-13 JP JP2001380276A patent/JP2003185605A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
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