JP3285092B2 - 走査形電子顕微鏡、及び走査形電子顕微鏡による試料像形成方法 - Google Patents
走査形電子顕微鏡、及び走査形電子顕微鏡による試料像形成方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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Description
【０００１】 本発明は電子ビームによる表面形状の観察法に関する
もので、特に半導体プロセスで多用される深孔の底部の
形状または残渣物の観察を可能にする方法、及び装置を
提供する。
もので、特に半導体プロセスで多用される深孔の底部の
形状または残渣物の観察を可能にする方法、及び装置を
提供する。
【０００２】
電子ビームを試料上に走査し、そこから発生する二次
電子を検出する走査形電子顕微鏡は、生物学、工学の分
野で広く活用されている。特に、半導体産業では、高集
積化が進んだ結果、光学顕微鏡での検査が不可能にな
り、走査形電子顕微鏡を活用するようになった。半導体
に用いる走査形電子顕微鏡では、絶縁物の帯電を避ける
ため1kV以下の低エネルギの電子ビームを用いることが
一般的である。
電子を検出する走査形電子顕微鏡は、生物学、工学の分
野で広く活用されている。特に、半導体産業では、高集
積化が進んだ結果、光学顕微鏡での検査が不可能にな
り、走査形電子顕微鏡を活用するようになった。半導体
に用いる走査形電子顕微鏡では、絶縁物の帯電を避ける
ため1kV以下の低エネルギの電子ビームを用いることが
一般的である。
【０００２】 半導体産業での走査形電子顕微鏡の活用は、完成した
半導体の外観検査ばかりでなく、プロセス途中における
外観の検査、寸法検査、スルーホールの開口検査に用い
られている。
半導体の外観検査ばかりでなく、プロセス途中における
外観の検査、寸法検査、スルーホールの開口検査に用い
られている。
【０００３】
半導体の高集積化が進んだ結果、従来の走査形電子顕
微鏡を用いる方法ではスルーホールの開口検査が不可能
になった。
微鏡を用いる方法ではスルーホールの開口検査が不可能
になった。
【０００４】 図２を用いて従来の走査形電子顕微鏡で深孔を観察す
る場合の問題を説明する。図２には、低エネルギの一次
電子１が試料の平面部と孔３を照射している場合を示し
ている。平面部で発生した二次電子２は、なんら障害物
がないことからその殆ど全数を検出できる。同時に反射
電子も放出されるが、これも同様に検出可能である。と
ころが、孔３を照射している場合には、発生した二次電
子２は孔の側壁に衝突するため、孔３の外部に出ること
ができない。反射電子は二次電子よりエネルギが高い
が、側壁を貫通するほどのエネルギはないためやはり側
壁で止まってしまう。
る場合の問題を説明する。図２には、低エネルギの一次
電子１が試料の平面部と孔３を照射している場合を示し
ている。平面部で発生した二次電子２は、なんら障害物
がないことからその殆ど全数を検出できる。同時に反射
電子も放出されるが、これも同様に検出可能である。と
ころが、孔３を照射している場合には、発生した二次電
子２は孔の側壁に衝突するため、孔３の外部に出ること
ができない。反射電子は二次電子よりエネルギが高い
が、側壁を貫通するほどのエネルギはないためやはり側
壁で止まってしまう。
【０００５】 図３は孔のアスペクト比（深さ／開口径）とその孔か
ら脱出する信号の割合の関数を計算した結果である。表
面（アスペクト比＝０）での信号を１とした。この計算
から従来の走査形電子顕微鏡ではアスペクト比:2を超え
る孔の観察は不可能なことがわかる。本発明は上記問題
を解決し、集積回路が形成されたウェハ上の深孔や深溝
の底の観察を可能ならしめることを目的とするものであ
る。
ら脱出する信号の割合の関数を計算した結果である。表
面（アスペクト比＝０）での信号を１とした。この計算
から従来の走査形電子顕微鏡ではアスペクト比:2を超え
る孔の観察は不可能なことがわかる。本発明は上記問題
を解決し、集積回路が形成されたウェハ上の深孔や深溝
の底の観察を可能ならしめることを目的とするものであ
る。
【０００６】
本発明では、上記課題を解決するために、電子ビーム
を走査し、電子ビーム照射によって得られた電子を検出
する走査形電子顕微鏡であって、前記電子ビームの照射
位置に、集積素子が形成されたウェハを位置づけるため
の試料ステージと、前記ウェハ上に形成された溝または
孔の側壁或いは底面で反射した電子が、当該溝或いは孔
の側壁から前記ウェハ内に突入し、且つウェハ内を貫通
してウェハ表面から脱出するに足るエネルギを持つよう
に、前記電子ビームを加速させる加速手段と、前記反射
した電子が前記ウェハ表面から脱出する際に当該表面で
生じさせる電子（三次電子）を検出する電子検出器を備
え、当該電子検出器の出力に基づいて試料像を形成する
ことを特徴とする走査形電子顕微鏡を提供する。
を走査し、電子ビーム照射によって得られた電子を検出
する走査形電子顕微鏡であって、前記電子ビームの照射
位置に、集積素子が形成されたウェハを位置づけるため
の試料ステージと、前記ウェハ上に形成された溝または
孔の側壁或いは底面で反射した電子が、当該溝或いは孔
の側壁から前記ウェハ内に突入し、且つウェハ内を貫通
してウェハ表面から脱出するに足るエネルギを持つよう
に、前記電子ビームを加速させる加速手段と、前記反射
した電子が前記ウェハ表面から脱出する際に当該表面で
生じさせる電子（三次電子）を検出する電子検出器を備
え、当該電子検出器の出力に基づいて試料像を形成する
ことを特徴とする走査形電子顕微鏡を提供する。
【０００７】 図１を用いて、本発明の原理を説明する。高エネルギ
の一次電子４が表面部を照射している場合は、低エネル
ギの場合と同じである。ところが、孔内を照射する場合
には事情が大きく異なってくる。二次電子２は側壁で吸
収されるが、反射電子６は側壁を貫通して、表面から外
に飛び出す。この反射電子６が表面を通過する際に、再
び二次電子を発生させる。ここでは、これを三次電子５
と呼ぶことにする。この三次電子５または反射電子６は
孔の底部の情報を持っているので、これを検出すること
により孔内の像を得ることができる。
の一次電子４が表面部を照射している場合は、低エネル
ギの場合と同じである。ところが、孔内を照射する場合
には事情が大きく異なってくる。二次電子２は側壁で吸
収されるが、反射電子６は側壁を貫通して、表面から外
に飛び出す。この反射電子６が表面を通過する際に、再
び二次電子を発生させる。ここでは、これを三次電子５
と呼ぶことにする。この三次電子５または反射電子６は
孔の底部の情報を持っているので、これを検出すること
により孔内の像を得ることができる。
【０００８】 すなわち、本発明の要点は一次電子を高エネルギと
し、反射電子に側壁を貫通するに足るエネルギを与える
ことにより、これまで不可能であった高アスペクト比の
孔の底を観察できるようにすることである。
し、反射電子に側壁を貫通するに足るエネルギを与える
ことにより、これまで不可能であった高アスペクト比の
孔の底を観察できるようにすることである。
【０００９】
図４はアスペクト比が約３で、1.5μｍの深さのSiO2
の孔を観察したときの底からの信号と表面からの信号の
比を一次電子ビームのエネルギを変えて測定したもので
ある。すなわち三次電子と二次電子の比を測定したもの
である。電子ビームエネルギが100kV前後で最大になっ
ていることがわかる。
の孔を観察したときの底からの信号と表面からの信号の
比を一次電子ビームのエネルギを変えて測定したもので
ある。すなわち三次電子と二次電子の比を測定したもの
である。電子ビームエネルギが100kV前後で最大になっ
ていることがわかる。
【００１０】 一次電子が低エネルギのときは、反射電子が側壁で吸
収されてしまうために三次電子は発生しない。一次電子
のエネルギが高くなると側壁を貫通する反射電子が増加
するため、三次電子も次第に増加する。ところがさらに
高エネルギになると、一次電子が試料の奥まで侵入する
ようになり、反射電子の量が減少しこの結果、三次電子
が減少する。これが最大値を持つ理由である。この最大
値を示す電子ビームエネルギは孔の深さと材質に関係す
る。深い孔で高密度の物質であるほど高いエネルギを必
要とする。
収されてしまうために三次電子は発生しない。一次電子
のエネルギが高くなると側壁を貫通する反射電子が増加
するため、三次電子も次第に増加する。ところがさらに
高エネルギになると、一次電子が試料の奥まで侵入する
ようになり、反射電子の量が減少しこの結果、三次電子
が減少する。これが最大値を持つ理由である。この最大
値を示す電子ビームエネルギは孔の深さと材質に関係す
る。深い孔で高密度の物質であるほど高いエネルギを必
要とする。
【００１１】 図５は100keVのエネルギを用いて、深孔を観察したと
きの深孔のアスペクト比と信号比の関係である。参考に
1keVの関係も示してあるが、100keVでは、アスペクト比
が３を超えても信号比が減少することがなく、さらにア
スペクト比の高い孔も観察可能であることが分かる。
きの深孔のアスペクト比と信号比の関係である。参考に
1keVの関係も示してあるが、100keVでは、アスペクト比
が３を超えても信号比が減少することがなく、さらにア
スペクト比の高い孔も観察可能であることが分かる。
【００１２】 従来の走査形電子顕微鏡のエネルギは50kV以下で、50
kVを超えるような高エネルギを用いていない。それはこ
こに示したような原理に基づく観察の概念がなかったた
めである。ここに、深孔観察を可能にする高エネルギ一
次電子の有効性が初めて示された。
kVを超えるような高エネルギを用いていない。それはこ
こに示したような原理に基づく観察の概念がなかったた
めである。ここに、深孔観察を可能にする高エネルギ一
次電子の有効性が初めて示された。
【００１３】 図６は高エネルギの反射電子で発生した三次電子の検
出法を示したものである。シンチレータ10と二次電子増
倍管12を用いた方法である。シンチレータ10に10kVの高
電圧を高圧電源13から供給する。該高電圧で作られた吸
引電界９で試料８の表面で作られた三次電子を検出す
る。試料８には、前述した三次電子を発生させるに充分
なエネルギを持った一次電子４を対物レンズ７で収束し
て照射する。この図では一次電子ビームの走査、走査増
の表示回路等は省略した。
出法を示したものである。シンチレータ10と二次電子増
倍管12を用いた方法である。シンチレータ10に10kVの高
電圧を高圧電源13から供給する。該高電圧で作られた吸
引電界９で試料８の表面で作られた三次電子を検出す
る。試料８には、前述した三次電子を発生させるに充分
なエネルギを持った一次電子４を対物レンズ７で収束し
て照射する。この図では一次電子ビームの走査、走査増
の表示回路等は省略した。
【００１４】 図７は三次電子でなく、側壁を通過した反射電子を検
出する例である。試料８に対して見込み角の大きい反射
電子検出器15を対物レンズ７と試料８の間に設ける。反
射電子検出器15はPN接合やショットキー接合の半導体検
出器、または螢光体を発光させて検出する（実施例は半
導体を用いた例）方法でよい。反射電子のエネルギが高
いことから半導体検出器のの表面層を厚くし（１〜10μ
ｍ）、検出効率の低下を防いでいる。螢光体の場合にも
同様に厚くする。螢光体の厚さはエネルギに依存するが
10〜100μｍの厚さである。
出する例である。試料８に対して見込み角の大きい反射
電子検出器15を対物レンズ７と試料８の間に設ける。反
射電子検出器15はPN接合やショットキー接合の半導体検
出器、または螢光体を発光させて検出する（実施例は半
導体を用いた例）方法でよい。反射電子のエネルギが高
いことから半導体検出器のの表面層を厚くし（１〜10μ
ｍ）、検出効率の低下を防いでいる。螢光体の場合にも
同様に厚くする。螢光体の厚さはエネルギに依存するが
10〜100μｍの厚さである。
【００１５】 図８は、反射電子と三次電子の両方を検出するように
した例である。対物レンズ７を貫通して吸引電極16が設
けられている。この吸引電極16で試料８で発生した三次
電子を対物レンズ７の磁場内に引込み上方に引き上げ
る。上方に引き上げられた三次電子はシンチレータ10の
作る吸引電界９で加速され、シンチレータ10を発光させ
る。発光した光はライトガイド11に導かれ、二次電子増
倍管12で増幅され、電気信号に変換される。試料８で発
生した反射電子はエネルギが高いため、吸引電極16で作
る電界ではほとんど偏向を受けず、ほぼ直線的に進み、
反射電子検出器15に入射する。この手法により反射電子
そのものと三次電子を区別して検出できる。両者の作る
走査像は微妙に異なるため、コントラストの良い方を選
ぶ、あるいは加減算等を行いコントラストの改善を行う
等の処理が可能である。
した例である。対物レンズ７を貫通して吸引電極16が設
けられている。この吸引電極16で試料８で発生した三次
電子を対物レンズ７の磁場内に引込み上方に引き上げ
る。上方に引き上げられた三次電子はシンチレータ10の
作る吸引電界９で加速され、シンチレータ10を発光させ
る。発光した光はライトガイド11に導かれ、二次電子増
倍管12で増幅され、電気信号に変換される。試料８で発
生した反射電子はエネルギが高いため、吸引電極16で作
る電界ではほとんど偏向を受けず、ほぼ直線的に進み、
反射電子検出器15に入射する。この手法により反射電子
そのものと三次電子を区別して検出できる。両者の作る
走査像は微妙に異なるため、コントラストの良い方を選
ぶ、あるいは加減算等を行いコントラストの改善を行う
等の処理が可能である。
【００１６】 これまでの実施例では、一次電子の入射側に作られた
三次電子、反射電子を検出していたが、試料が薄い場合
には透過した電子が作る三次電子、または透過した電子
を検出してもよい。図９は一次電子と反対側で作られた
三次電子、透過電子を検出する実施例を示した。一次電
子側での検出法は前述の実施例と同じである。試料８を
透過した電子が試料下面で作る三次電子20、透過電子19
が反射板22に衝突して作る三次電子21をシンチレータ1
0、ライトガイド11、二次電子増倍管12で検出する。
三次電子、反射電子を検出していたが、試料が薄い場合
には透過した電子が作る三次電子、または透過した電子
を検出してもよい。図９は一次電子と反対側で作られた
三次電子、透過電子を検出する実施例を示した。一次電
子側での検出法は前述の実施例と同じである。試料８を
透過した電子が試料下面で作る三次電子20、透過電子19
が反射板22に衝突して作る三次電子21をシンチレータ1
0、ライトガイド11、二次電子増倍管12で検出する。
【００１７】 図10は以上説明した観察の原理と検出方法を用いた走
査電子顕微鏡である。電子源はLaB6の単結晶で、これを
加熱させることで放出される電子を用いる。放出電子の
制御はウェーネルト24で行う。放出電子は加速電極25で
加速される。本実施例での加速電圧（エネルギ）の最高
は200kVである。最上段の加速電極25に、加速電圧が印
加され、各加速電極25には、分割抵抗34で分割された電
圧が印加される。ここでは、加速電圧を与えるためのケ
ーブル、電源等は省略した。加速電極25を含む加速部は
高電圧シールド35でシールドされている。
査電子顕微鏡である。電子源はLaB6の単結晶で、これを
加熱させることで放出される電子を用いる。放出電子の
制御はウェーネルト24で行う。放出電子は加速電極25で
加速される。本実施例での加速電圧（エネルギ）の最高
は200kVである。最上段の加速電極25に、加速電圧が印
加され、各加速電極25には、分割抵抗34で分割された電
圧が印加される。ここでは、加速電圧を与えるためのケ
ーブル、電源等は省略した。加速電極25を含む加速部は
高電圧シールド35でシールドされている。
【００１８】 加速された一次電子４は第１コンデンサレンズ26、第
２コンデンサレンズ27及び対物レンズ７で縮少される。
焦点距離30mmの対物レンズを用いると、200kVで3nmの分
解能が得られる。電子ビームの開口は第２コンデンサレ
ンズに置かれたアパーチャ36で決定されている。電子ビ
ームの走査は走査コイル28で行う。走査した電子ビーム
が対物レンズ７のレンズ中心を通るように二段のコイル
で構成されている。
２コンデンサレンズ27及び対物レンズ７で縮少される。
焦点距離30mmの対物レンズを用いると、200kVで3nmの分
解能が得られる。電子ビームの開口は第２コンデンサレ
ンズに置かれたアパーチャ36で決定されている。電子ビ
ームの走査は走査コイル28で行う。走査した電子ビーム
が対物レンズ７のレンズ中心を通るように二段のコイル
で構成されている。
【００１９】 試料で反射した反射電子は反射電子検出器15で、三次
電子は吸引電極16で対物レンズの上方に導かれ、シンチ
レータ10、ライトガイド11、二次電子増倍管12で構成さ
れる検出器で検出される。
電子は吸引電極16で対物レンズの上方に導かれ、シンチ
レータ10、ライトガイド11、二次電子増倍管12で構成さ
れる検出器で検出される。
【００２０】 試料は４インチ以上のウェハで、XY微動ステージ29に
載せる。試料傾斜微動30で任意の方向への±15度の傾斜
が可能である。試料傾斜微動は３本の柱で構成され、各
柱の長さを計算機で制御する。観察するウェハは予備室
33内に専用カセット32を入れて収納されている。観察す
る場合には、バルブ34を開け、交換機構を用いてXY微動
ステージ29上に載せる（図示せず）。試料の同一個所を
傾斜角を変えて観察することによって、高さを計測する
ことが可能である（ステレオ測定）。
載せる。試料傾斜微動30で任意の方向への±15度の傾斜
が可能である。試料傾斜微動は３本の柱で構成され、各
柱の長さを計算機で制御する。観察するウェハは予備室
33内に専用カセット32を入れて収納されている。観察す
る場合には、バルブ34を開け、交換機構を用いてXY微動
ステージ29上に載せる（図示せず）。試料の同一個所を
傾斜角を変えて観察することによって、高さを計測する
ことが可能である（ステレオ測定）。
【００２１】 高集積化された半導体素子では、高アスペクト比の深
孔の加工エッチング工程が重要であることはすでに述べ
た。高アスペクト比の深孔の加工のエッチングは非常に
難しく、エッチング条件の決定のためには深孔の底を観
察し、エッチングの進行状況を確認する必要がある。図
11はこの確認フローを示したもので、確認の結果によっ
て再エッチングする等のフィードバックをし、工程を完
全なものにする。こうして決まったエッチング条件は、
その後の工程に継続する。この確認をある一定期間ごと
に行うことで、より工程を安定させることができる。こ
のエッチングの確認に走査形電子顕微鏡は非常に有効で
高集積素子の製造の歩留まり改善に寄与できる。特に、
これまで述べた三次電子を利用する高エネルギ走査形電
子顕微鏡は有効である。
孔の加工エッチング工程が重要であることはすでに述べ
た。高アスペクト比の深孔の加工のエッチングは非常に
難しく、エッチング条件の決定のためには深孔の底を観
察し、エッチングの進行状況を確認する必要がある。図
11はこの確認フローを示したもので、確認の結果によっ
て再エッチングする等のフィードバックをし、工程を完
全なものにする。こうして決まったエッチング条件は、
その後の工程に継続する。この確認をある一定期間ごと
に行うことで、より工程を安定させることができる。こ
のエッチングの確認に走査形電子顕微鏡は非常に有効で
高集積素子の製造の歩留まり改善に寄与できる。特に、
これまで述べた三次電子を利用する高エネルギ走査形電
子顕微鏡は有効である。
【００２２】 図12は、上述の工程をより簡便にするための装置で、
マイクロ波エッチング装置38と高エネルギ走査電子顕微
鏡37の試料室を共通とし、試料をエッチング装置試料台
39から走査形電子顕微鏡XY微動ステージ39に移動させる
だけで、エッチングと検査を交互に行うことができる。
マイクロ波エッチング装置の真空度は10-4トールで、走
査形電子顕微鏡と同程度であるが、活性なガスを用いて
いるため、本実施例では中間室41を設け、中間室用バル
ブ41を交互に開閉することで、活性ガスが走査形電子顕
微鏡に流入しないようにしている。この図では排気系は
省略している。
マイクロ波エッチング装置38と高エネルギ走査電子顕微
鏡37の試料室を共通とし、試料をエッチング装置試料台
39から走査形電子顕微鏡XY微動ステージ39に移動させる
だけで、エッチングと検査を交互に行うことができる。
マイクロ波エッチング装置の真空度は10-4トールで、走
査形電子顕微鏡と同程度であるが、活性なガスを用いて
いるため、本実施例では中間室41を設け、中間室用バル
ブ41を交互に開閉することで、活性ガスが走査形電子顕
微鏡に流入しないようにしている。この図では排気系は
省略している。
【００２３】
以上説明した如く、本発明の観察原理によれば従来検
出することのできなかった深孔の底からの電子を検出す
ることが可能となり、これまで観察することのできなか
った集積回路が形成されるウェハ上の深孔の底を観察す
ることができるようになる。また高集積化されたウェハ
上のスルーホールの底が観察可能になったことにより、
深いスルーホール底の残渣物の確認や、孔底までエッチ
ングが適正に行われているか否かの確認を行うことが可
能になった。
出することのできなかった深孔の底からの電子を検出す
ることが可能となり、これまで観察することのできなか
った集積回路が形成されるウェハ上の深孔の底を観察す
ることができるようになる。また高集積化されたウェハ
上のスルーホールの底が観察可能になったことにより、
深いスルーホール底の残渣物の確認や、孔底までエッチ
ングが適正に行われているか否かの確認を行うことが可
能になった。
【図１】本発明の観察原理を示す図。
【図２】従来の観察方法を説明する図。
【図３】従来法による孔からの信号強度とアスペクト比
の関係を示す図。
の関係を示す図。
【図４】加速電圧（エネルギ）を上げることによって孔
の底からの信号の増加の実測結果を示す図。
の底からの信号の増加の実測結果を示す図。
【図５】本発明を用いたときの信号強度とアスペクト比
の関係を示す図。
の関係を示す図。
【図６】孔の底からの反射電子で発生した三次電子の検
出法を説明した図。
出法を説明した図。
【図７】孔の底からの反射電子の検出に基づいて観察を
する方法を説明する図。
する方法を説明する図。
【図８】反射電子、三次電子の両方を同時に検出する方
法を説明する図。
法を説明する図。
【図９】試料を透過した電子を説明する図。
【図１０】本発明の観察の原理と検出手法で、ウェハを
観察する実施例を説明する図。
観察する実施例を説明する図。
【図１１】走査形電子顕微鏡を用いたエッチング条件の
決定フローを示す図。
決定フローを示す図。
【図１２】マイクロ波エッチングと走査形電子顕微鏡の
試料室を共通にしてエッチング条件の決定を容易にする
装置の概念図。
試料室を共通にしてエッチング条件の決定を容易にする
装置の概念図。
１……一次電子（低エネルギ）、２……二次電子、３…
…孔、４……一次電子（高エネルギ）、５……三次電
子、６……反射電子、７……対物レンズ、８……試料、
９……吸引電界、10……シンチレータ、11……ライトガ
イド、12……二次電子増倍管、13……高圧電源、15……
反射電子検出器、16……吸引電極、17……吸引電源、18
……アース電極、19……透過電子、20……透過電子によ
る三次電子、21……反射板で作られる三次電子、22……
反射板、24……ウェーネルト、25……加速電極、26……
第１コンデンサレンズ、27……第２コンデンサレンズ、
28……走査コイル、29……XY微動ステージ、30……試料
傾斜微動、31……試料室、32……カセット、33……予備
室、34……分割抵抗、35……高電圧シールド、36……ア
パーチャ。
…孔、４……一次電子（高エネルギ）、５……三次電
子、６……反射電子、７……対物レンズ、８……試料、
９……吸引電界、10……シンチレータ、11……ライトガ
イド、12……二次電子増倍管、13……高圧電源、15……
反射電子検出器、16……吸引電極、17……吸引電源、18
……アース電極、19……透過電子、20……透過電子によ
る三次電子、21……反射板で作られる三次電子、22……
反射板、24……ウェーネルト、25……加速電極、26……
第１コンデンサレンズ、27……第２コンデンサレンズ、
28……走査コイル、29……XY微動ステージ、30……試料
傾斜微動、31……試料室、32……カセット、33……予備
室、34……分割抵抗、35……高電圧シールド、36……ア
パーチャ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大高 正 茨城県勝田市市毛882番地 株式会社日 立製作所那珂工場内 (56)参考文献 特開 昭52−44158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−56283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−36764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−161235（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 37/28
Claims (7)
- 【請求項１】電子ビームを走査し、電子ビーム照射によ
って得られた電子を検出する走査形電子顕微鏡であっ
て、前記電子ビームの照射位置に、集積素子が形成され
たウェハを位置づけるための試料ステージと、前記ウェ
ハ上に形成された溝または孔の側壁或いは底面で反射し
た電子が、当該溝或いは孔の側壁から前記ウェハ内に突
入し、且つウェハ内を貫通してウェハ表面から脱出する
に足るエネルギを持つように、前記電子ビームを加速さ
せる加速手段と、前記反射した電子が前記ウェハ表面か
ら脱出する際に当該表面で生じさせる電子（三次電子）
を検出する電子検出器を備え、当該電子検出器の出力に
基づいて試料像を形成することを特徴とする走査形電子
顕微鏡。 - 【請求項２】請求項１において、 前記電子ビームを収束させる最終レンズの上方に前記電
子検出器を備え、該レンズを通過した電子を検出するよ
うにしたことを特徴とする走査形電子顕微鏡。 - 【請求項３】請求項１または２において、 前記反射した電子を検出する検出器を備えたことを特徴
とする走査形電子顕微鏡。 - 【請求項４】請求項３において、 前記反射した電子に基づく情報と、二次電子に基づく情
報を加算して前記試料像を形成する手段を備えたことを
特徴とする走査形電子顕微鏡。 - 【請求項５】請求項１乃至４において、 前記電子ビームのエネルギが50kVを超えることを特徴と
する走査形電子顕微鏡。 - 【請求項６】請求項１乃至５において、 前記試料ステージは、直径が４インチを超えるウェハを
載置するように形成されていることを特徴とする走査形
電子顕微鏡。 - 【請求項７】電子ビームを走査し、電子ビーム照射によ
って得られた電子に基づいて試料像を形成する走査形電
子顕微鏡による試料像形成方法であって、 集積素子が形成されたウェハ上の溝または孔の側壁或い
は底面に前記電子ビームを照射するとき、当該電子ビー
ムが前記照射点で反射し、前記溝或いは孔の側壁から前
記ウェハに突入しウェハ内を貫通してウェハ表面から脱
出するに足る加速エネルギとなるように前記電子ビーム
を加速し、前記ウェハ表面から脱出した電子がその脱出
の際にウェハ表面で生じさせる電子（三次電子）を検出
し、検出した電子に基づいて試料像を形成することを特
徴とする走査形電子顕微鏡による試料像形成方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27225890A JP3285092B2 (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | 走査形電子顕微鏡、及び走査形電子顕微鏡による試料像形成方法 |
| EP91117296A EP0480424B1 (en) | 1990-10-12 | 1991-10-10 | Scanning electron microscope |
| DE1991631593 DE69131593T2 (de) | 1990-10-12 | 1991-10-10 | Rasterelektronenmikroskop |
| DE1991633256 DE69133256T2 (de) | 1990-10-12 | 1991-10-10 | Rasterelekronenmikroskop und Bilderzeugungsverfahren |
| EP99103918A EP0930638B1 (en) | 1990-10-12 | 1991-10-10 | Scanning electron microscope and image forming method |
| US08/160,336 US5412210A (en) | 1990-10-12 | 1993-12-02 | Scanning electron microscope and method for production of semiconductor device by using the same |
| US08/386,766 US5594245A (en) | 1990-10-12 | 1995-02-10 | Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same |
| US08/970,201 US5866904A (en) | 1990-10-12 | 1997-11-14 | Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same |
| US08/979,327 US5969357A (en) | 1990-10-12 | 1997-11-26 | Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same |
| US09/307,789 US6114695A (en) | 1990-10-12 | 1999-05-10 | Scanning electron microscope and method for dimension measuring by using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27225890A JP3285092B2 (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | 走査形電子顕微鏡、及び走査形電子顕微鏡による試料像形成方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27841597A Division JP3219030B2 (ja) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | 試料像表示方法及びその表示方法を用いた半導体製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04149944A JPH04149944A (ja) | 1992-05-22 |
| JP3285092B2 true JP3285092B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=17511344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27225890A Expired - Lifetime JP3285092B2 (ja) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | 走査形電子顕微鏡、及び走査形電子顕微鏡による試料像形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (2) | EP0930638B1 (ja) |
| JP (1) | JP3285092B2 (ja) |
| DE (2) | DE69131593T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5302828A (en) * | 1992-12-03 | 1994-04-12 | Metrologix Corporation | Scanning techniques in particle beam devices for reducing the effects of surface charge accumulation |
| US5412211A (en) * | 1993-07-30 | 1995-05-02 | Electroscan Corporation | Environmental scanning electron microscope |
| US5493116A (en) * | 1993-10-26 | 1996-02-20 | Metrologix, Inc. | Detection system for precision measurements and high resolution inspection of high aspect ratio structures using particle beam devices |
| JP3966350B2 (ja) * | 1995-10-19 | 2007-08-29 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡 |
| JP4179390B2 (ja) * | 1995-10-19 | 2008-11-12 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡 |
| JP3774953B2 (ja) * | 1995-10-19 | 2006-05-17 | 株式会社日立製作所 | 走査形電子顕微鏡 |
| JPH1167139A (ja) * | 1997-08-25 | 1999-03-09 | Hitachi Ltd | 走査電子顕微鏡 |
| TW402769B (en) * | 1998-06-13 | 2000-08-21 | Samsung Electronics Co Ltd | Apparatus and method for contact failure inspection in semiconductor devices |
| US6744268B2 (en) | 1998-08-27 | 2004-06-01 | The Micromanipulator Company, Inc. | High resolution analytical probe station |
| US6198299B1 (en) | 1998-08-27 | 2001-03-06 | The Micromanipulator Company, Inc. | High Resolution analytical probe station |
| JP4695857B2 (ja) | 2004-08-25 | 2011-06-08 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体検査方法および半導体検査装置 |
| JP5170728B2 (ja) * | 2005-12-13 | 2013-03-27 | サンユー電子株式会社 | 画像生成方法および画像生成装置 |
| JP6316578B2 (ja) | 2013-12-02 | 2018-04-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡システム及びそれを用いたパターン計測方法並びに走査電子顕微鏡 |
| JP6366127B2 (ja) * | 2013-12-12 | 2018-08-01 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 電子線装置、試料観察方法 |
| JP6581940B2 (ja) * | 2016-04-15 | 2019-09-25 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡装置 |
| JP2019184354A (ja) | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 電子顕微鏡装置、電子顕微鏡装置を用いた検査システム及び電子顕微鏡装置を用いた検査方法 |
| JP2019185972A (ja) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 走査電子顕微鏡システム及びパターンの深さ計測方法 |
| JP7149906B2 (ja) | 2019-08-07 | 2022-10-07 | 株式会社日立ハイテク | 走査電子顕微鏡及びパタン計測方法 |
| WO2022064628A1 (ja) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 株式会社日立ハイテク | 電子顕微鏡 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231525A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-04 | General Motors Corporation | Electromagnetic fuel injector with selectively hardened armature |
| DE2921151C2 (de) * | 1979-05-25 | 1982-12-02 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Vorrichtung zum Nachweis von in einem Abtast-Elektronenstrahlmikroskop von einer Probe ausgehenden Rückstreuelektronen |
| JPS56114269A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-08 | Internatl Precision Inc | Scanning type electronic microscope |
| JPS6297246A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | 走査型電子顕微鏡 |
| JPS6448470A (en) * | 1987-08-19 | 1989-02-22 | Hitachi Ltd | Inspection apparatus |
-
1990
- 1990-10-12 JP JP27225890A patent/JP3285092B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-10-10 DE DE1991631593 patent/DE69131593T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-10 EP EP99103918A patent/EP0930638B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-10 EP EP91117296A patent/EP0480424B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-10 DE DE1991633256 patent/DE69133256T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0480424A3 (en) | 1992-05-20 |
| DE69133256D1 (de) | 2003-06-12 |
| EP0480424B1 (en) | 1999-09-08 |
| DE69133256T2 (de) | 2004-03-18 |
| DE69131593T2 (de) | 1999-12-23 |
| EP0480424A2 (en) | 1992-04-15 |
| EP0930638A1 (en) | 1999-07-21 |
| DE69131593D1 (de) | 1999-10-14 |
| JPH04149944A (ja) | 1992-05-22 |
| EP0930638B1 (en) | 2003-05-07 |
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