JP2007027548A - 試料検査装置及び試料検査装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 試料の電気特性測定を良好に行うことのできる試料検査装置及び試料検査装置の制御方法を提供する。
【解決手段】 対物レンズ４と、電子銃１と対物レンズ４との間に配置され、電子ビーム１１が通過する開口部５ａを有する絞り部材５と、この絞り部材５の上流側に配置され、絞り部材５の開口部５ａに電子ビーム１１を集束させるためのコンデンサレンズ２と、試料９の電気特性を測定するための導電性プローブ８ａ，８ｂと、各レンズの駆動を制御する制御部１３とを備える試料検査装置において、試料９の電気特性測定に連動して電子ビーム１１を絞り部材５上においてデフォーカスさせるように制御部１３がコンデンサレンズ２の駆動条件を変更する。これにより当該駆動条件の変更時には絞り部材５の開口部５ａを通過して試料９に到達する電子ビーム１１の照射量を減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、走査電子顕微鏡等の構成を備える試料検査装置及び試料検査装置の制御方法に関する。

半導体基板等の試料における微小領域の電気特性を測定するために、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の試料室内にマニピュレータを設け、マニピュレータに備えられたプローブ（探針）を介して、試料室内に配置された試料の電気特性の測定を行うことができる試料検査装置が開発されている。この装置に設けられたマニピュレータには、複数のプローブが備えられており、各プローブはマニピュレータによって独立して駆動され、その各先端が個別に試料上の異なる箇所に接触できるようになっている。

このような装置においては、まず、電子ビーム照射手段を備える鏡筒下に配置された試料室内の試料に電子ビームを走査し、これにより得られる試料の走査像をオペレータが目視によって確認し、試料上において測定対象となる微小領域を特定する。このような測定対象となる微小領域としては、例えば、試料上に形成された配線部分や粒状構造部位等があげられる。

次いで、オペレータは、走査像を確認しながらマニピュレータの操作を行い、マニピュレータに設けられた複数のプローブの先端を試料の微小領域に接触させる。例えば、当該微小領域の電気抵抗を測定する際には、２つのプローブの先端を微小領域の両端部に接触させる。

この状態で、両プローブ間に電圧を印加し、そのときにプローブに流れる電流を計測する。その結果、当該電圧及び電流により、測定対象とされた微小領域の電気抵抗を求めることができる。

なお、以下に示す特許文献１には、このような装置の一例が開示されている。この特許文献１に示された装置では、ＳＥＭを構成する鏡筒内に、電子銃、コンデンサレンズ、エアロックバルブ、偏向コイル、対物レンズ等が備えられている。

そして、試料室内にはマニピュレータが設けられており、このマニピュレータは複数のプローブ（探針）を有する。これら複数のプローブのうちの２つのプローブを試料に接触させることにより、当該プローブ間に位置する試料の微小領域の電気特性を測定することができる。

特開平５−１１４６３４号公報

上述の装置においては、試料上での測定対象となる微小領域を走査像により特定し、当該微小領域の電気特性をプローブを介して測定できるので、例えば半導体からなる試料に含まれた微小な異物等の検査を行う際にこのような装置は非常に有用である。

ここで、試料の電気特性の測定中には、試料及び試料に接触しているプローブに到達する電子ビームの照射電流量は、走査像の取得時での照射電流量に対して減少させることが望ましい。この理由は、プローブを介して試料の電気特性を行っているときには、試料もしくはプローブへの電子ビームの照射に起因する電気特性測定への影響を少なくするためである。

すなわち、走査像の取得時での照射電流量に設定された電子ビームが電気特性測定時においても試料もしくはプローブに照射されると、キャリア電流等の不要な電流がプローブを介して検出されてしまい、測定精度が低下しまうためである。よって、走査像の取得後、試料の電気特性測定時に電子ビームが試料もしくはプローブに照射される場合には、試料の電気特性に実質的に影響を与えない程度にまで電子ビームの照射電流量を減少させる必要がある。

なお、試料の電子特性測定時には、鏡筒内において電子ビームを遮蔽することも考えられる。例えば、鏡筒に備えられたエアロックバルブを閉じることにより、電子ビームを遮蔽することが可能である。しかしながら、この場合、エアロックバルブの機械的な開閉動作に伴って生じる不要なパーティクル（微小金属片等）が試料上に落下することがあり、このときには試料の電気特性測定に支障をきたすことが考えられる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、試料の電気特性測定を良好に行うことのできる試料検査装置及び試料検査装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明に基づく第１の試料検査装置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部がコンデンサレンズの駆動条件を変更し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする。

また、本発明に基づく第２の試料検査装置は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、絞り部材の上流側又は下流側の双方もしくはいずれか一方に配置された付加レンズと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部が付加レンズを駆動し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする。

そして、本発明に基づく第３の試料検査装置は、エミッタ及びエミッタから荷電粒子を引き出すための引出電極を有する荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、荷電粒子ビーム源の駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置において、試料の電気特性測定に連動して引出電極に印加される引出電圧を下げるように制御部が荷電粒子ビーム源を駆動し、これにより荷電粒子ビーム源から試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする。

さらに、本発明に基づく第１の試料検査装置の制御方法は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置の制御方法において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部がコンデンサレンズの駆動条件を変更し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする。

また、本発明に基づく第２の試料検査装置の制御方法は、荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、絞り部材の上流側又は下流側の双方もしくはいずれか一方に配置された付加レンズと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置の制御方法において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部が付加レンズを駆動し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする。

そして、本発明に基づく第３の試料検査装置の制御方法は、エミッタ及びエミッタから荷電粒子を引き出すための引出電極を有する荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、荷電粒子ビーム源の駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置の制御方法において、試料の電気特性測定に連動して引出電極に印加される引出電圧を下げるように制御部が荷電粒子ビーム源を駆動し、これにより荷電粒子ビーム源から試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする。

本発明においては、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームは絞り部材上においてデフォーカスされ、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量は減少する。もしくは、試料の電気特性測定に連動して引出電圧が下げられ、これにより荷電粒子ビーム源から試料に到達する荷電粒子ビームの照射量は減少する。

よって、試料の電気特性測定時には、試料の電気特性測定に実質的に影響を与えない程度にまで荷電粒子ビームの照射電流量を減少させることができ、当該電気特性測定を良好に行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明における実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施例における試料検査装置を示す概略構成図である。

同図において、１は電子銃（荷電粒子ビーム源）である。この電子銃１から放出された電子ビーム（荷電粒子ビーム）１１は、電子光学系２１を介して、この電子光学系２１の下流側に配置された試料９に照射される。

このとき、電子銃１から放出された電子ビーム１１は、電子光学系２１を構成する対物レンズ４により、試料９上で細く集束される。なお、試料９は、試料室２３の内部に配置されており、電子銃１及び電子光学系２１は、鏡筒２２に設けられている。

また、鏡筒２２内において、電子銃１と対物レンズ４との間には、絞り部材５が設けられている。この絞り部材５は、金属板より構成されており、その中央部には、電子ビーム１１が通過するための開口部５ａが形成されている。

さらに、絞り部材５の上流側（電子銃１が位置する側）には、コンデンサレンズ２が設けられている。このコンデンサレンズ２は、電子銃１から放出された電子ビーム１１を絞り部材５の開口部５ａに集束させるためのものである。コンデンサレンズ２により集束され、絞り部材５の開口部５ａを通過した電子ビーム１１は、対物レンズ４により試料９上に集束される。

そして、絞り部材５と対物レンズ４との間には、走査コイル３が設けられている。走査コイル３は、上記により集束された電子ビーム１１を試料９上で走査するためのものである。なお、電子銃１、コンデンサレンズ２、走査コイル３、及び対物レンズ４は、それぞれ対応する各駆動部１ａ〜４ａにより駆動される。

これら各駆動部１ａ〜４ａは、バスライン１２に接続されている。バスライン１２には制御部１３が接続されており、この制御部１３は、各駆動部１ａ〜４ａを介して、電子銃１、コンデンサレンズ２、走査コイル３、及び対物レンズ４の駆動制御を行う。

試料室２３内には、電子検出器６が設けられている。電子検出器６は、電子ビーム１１の走査によって試料９の表面９ａで生じた二次電子等の被検出電子（図示せず）を検出するためのものである。

電子検出器６により検出された被検出電子の検出信号は、像データ形成部６ａに送られる。像データ形成部６ａは、当該検出信号に基づいて、走査像データを形成する。この走査像データは、バスライン１２を介して表示部１５に送られる。表示部１５は、当該走査像データに基づいて、試料の走査像を表示する。本装置のオペレータは、表示部１５に表示された走査像を目視により確認することができる。

さらに、試料室２３には、マニピュレータ１０が設けられている。このマニピュレータ１０は、金属製の探針からなる第１及び第２の導電性プローブ（以下、「プローブ」という）８ａ，８ｂを有している。これらプローブ８ａ，８ｂは、それぞれ対応する駆動素子７ａ，７ｂに取り付けられている。この駆動素子７ａ，７ｂは、例えばピエゾ素子からなり、プローブ８ａ，８ｂの上下移動及び横方向の移動を行う。駆動素子７ａ，７ｂは、駆動部７ｃにより駆動される。

各プローブ８ａ，８ｂは、駆動素子７ａ，７ｂにより適宜移動され、試料９の電気特性測定時には、その先端（プローブ先端）が試料表面９ａの所定箇所に接触することとなる。これらプローブ８ａ，８ｂには、それぞれ対応する信号印加・検出部（以下、「検出部」という）８ｃ，８ｄが接続されている。これにより、各プローブ８ａ，８ｂには、対応する検出部８ｃ，８ｄから適宜電圧が印加され又は電流が供給される。そして、検出部８ｃ，８ｄは、プローブ８ａ，８ｂからの検出信号として、プローブの電圧値又はプローブに流れる電流値を検出する。

検出部８ｃ，８ｄによって検出された検出信号は、バスライン１２を介して演算部１４に送られる。また、検出部８ｃ，８ｄがプローブ８ａ，８ｂに印加する電圧の値又は供給する電流の値等の信号情報もバスライン１２を介して演算部１４に送られる。演算部１４は、検出部８ｃ，８ｄから送られた当該信号情報及び検出信号に基づいて、試料の電気特性を求める演算を実行する。

例えば、信号情報としてのプローブ８ａ，８ｂ間に印加される電圧の値をＶ、検出信号としてのプローブ８ａ，８ｂに流れる電流値をＩとすると、演算部１４は、Ｒ＝Ｖ／Ｉの演算を行い、プローブ８ａ，８ｂ間に位置する試料９の微小領域の電気抵抗Ｒを算出する。この電子抵抗Ｒは、当該微小領域の電気特性に該当する。

このようにして演算部１４により求められた試料の電気特性の結果は、表示部１５によって適宜表示される。オペレータは、表示部１５による表示結果を目視によって確認することにより、試料の電気特性を知ることができる。

さらに、バスライン１２には、入力部１６が接続されている。この入力部１６は、マウス等のポインティングデバイスやキーボード等を備えている。オペレータは、入力部１６を操作することにより、本装置の動作指令及び動作条件の入力やマニピュレータ１０のマニュアル操作等を行うことができる。なお、制御部１３は、バスライン１２に接続された上記各構成要素の制御を行うことができる。

以上が、本発明の第１実施例における試料検査装置の構成である。次に、当該試料検査装置の制御方法について説明する。

制御部１３は、各駆動部１ａ〜４ａを介して、電子銃１、コンデンサレンズ２、走査コイル３、対物レンズ４の駆動制御を行い、試料室２３内に配置された試料９上に電子ビーム１１を集束させ、電子ビーム１１による試料表面９ａ内での検査領域の走査を行う。

このとき、電子銃１から放出された電子ビーム１１は、電子銃１の下流に配置されたコンデンサレンズ２により、絞り部材５の開口部５ａに集束される。このようにしてこの開口部５ａを通過した電子ビーム１１は、対物レンズ４によって試料９上に集束される。

これにより、走査像を取得するために必要とされる照射電流量の電子ビームが、集束された状態で試料９上に到達することとなる。このときの電子ビームの軌道を、一点鎖線１１ａで示す。

電子ビーム１１が走査された試料表面９ａの検査領域からは、被検出電子（図示せず）が発生する。この被検出電子は、電子検出器６により検出される。被検出電子の検出に基づく電子検出器６からの検出信号は像データ形成部６ａに送られ、像データ形成部６ａは走査像データを形成する。

この走査像データはバスライン１２を介して表示部１５に送られ、表示部１５は走査像を表示する。オペレータは、表示部１５に表示された走査像を目視により確認し、測定対象となる微小領域の特定を行う。この微小領域としては、例えば、試料９上に形成された配線部分や粒状構造部位等があげられる。

オペレータは、当該微小領域の走査像を確認しながら、入力部１６を操作し、マニピュレータ１０のマニュアル操作を行う。これにより、マニピュレータ１０を構成する駆動素子７ａ，７ｂは、入力部１６の操作に基づき、駆動部７ｃを介して制御部１３によって駆動制御される。この結果、駆動素子７ａ，７ｂに取り付けられた第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂが移動することとなる。

オペレータは、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂの各先端が、それぞれ当該微小領域の両端部に接触するように、入力部１６の操作を行う。これにより、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂの各先端が、測定対象とされた微小領域の両端部に接触することとなる。なお、当該微小領域の両端部の位置が画像認識等により検出できる場合には、制御部１３による自動制御によって、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂの各先端を当該微小領域の両端部に接触させるようにしてもよい。

このようにして第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂの各先端がそれぞれ微小領域の両端部に接触させた状態で、オペレータは、入力部１６の操作を行い、試料９の電気特性測定動作開始の指示を入力する。

当該指示の入力に基づいて、制御部１３は、各検出部８ｃ，８ｄの駆動を行う。ここで、電気特性測定として、上記微小領域の電気抵抗の測定を実行する場合には、検出部８ｃ，８ｄは、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂ間に所定の電圧を印加する。また、これと同時に、検出部８ｃ，８ｄは、プローブ８ａ，８ｂに流れる電流値を検出する。なお、プローブ８ａ，８ｂは、当該微小領域を間に介して直列に接続された状態となっているので、両プローブ８ａ，８ｂに流れる電流値は同等となる。

検出部８ｃ，８ｄによって検出された電流値は、検出信号として演算部１４に送られる。また、検出部８ｃ，８ｄがプローブ８ａ，８ｂに印加する電圧の値も、信号情報として演算部１４に送られる。演算部１４は、検出部８ｃ，８ｄから送られた当該信号情報及び検出信号に基づいて、以下の演算処理を実行する。

すなわち、信号情報としてのプローブ８ａ，８ｂ間に印加される電圧の値をＶ、検出信号としてのプローブ８ａ，８ｂに流れる電流値をＩとすると、演算部１４は、Ｒ＝Ｖ／Ｉの演算を行い、プローブ８ａ，８ｂ間に位置する当該微小領域の電気抵抗Ｒを算出する。これにより、電気特性に該当する当該電気抵抗Ｒを求めることができる。

ここで、本発明においては、制御部１３による制御によって、電気特性測定中に電子ビーム１１を絞り部材５上においてデフォーカスさせるようにコンデンサレンズ２の駆動条件が変更できるように構成されている。具体的には、上述したオペレータによる電気特性測定動作開始の指示の入力に連動して、制御部１３はコンデンサレンズ２の駆動条件を変更する。この駆動条件の変更は、コンデンサレンズ２の励磁を強める駆動条件とする。

このようにコンデンサレンズ２の駆動条件が変更されたときにおける電子ビーム１１の軌道を点線１１ｂで示す。点線１１ｂで示したように、電子ビーム１１は、電子銃１から放出された後、コンデンサレンズ２の強められた励磁によって、絞り部材５上においてデフォーカスされる。この結果、絞り部材５の開口部５ａを通過して試料９に到達する電子ビーム１１の照射量は、走査像の取得時における電子ビームの照射量に対して減少する。このときの試料９に到達する電子ビーム１１の照射電流量は、電気特性測定に実質的に影響を与えることのない量にまで減少させるようにする。

このように、試料９の電気特性測定中には、試料９に到達する電子ビーム１１の照射量を減少させることにより、不要なキャリア電流の発生を抑えることができ、測定精度が向上して電気特性測定を良好に行うことができる。

なお、上述においては、オペレータによるマニュアル操作に連動して、制御部１３がコンデンサレンズ２の駆動条件を変更するようにしたが、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂの各先端が測定対象となる微小領域の両端部に接触したことを制御部１３が確認した後、制御部１３による自動制御によって、試料８の電気特性測定動作に移行するとともに当該電気特性測定動作に連動してコンデンサレンズ２の駆動条件を変更するようにしてもよい。

次に、本発明の第２実施例について説明する。図２は、本発明の第２実施例における試料検査装置を示す概略構成図である。なお、図１における構成要素と同一のものについては、同一の番号を付している。

図２に示す第２実施例における試料検査装置は、上記第１実施例における試料検査装置の構成に対して、付加レンズ３１を付け加えた構成となっている。この付加レンズ３１は、空芯コイルからなり、絞り部材５の上流側に配置されている。また、当該付加レンズ３１は、コンデンサレンズ２の下流側に位置している。

付加レンズ３１は、駆動部３１ａにより駆動される。この駆動部３１ａはバスライン１２に接続されている。これにより、付加レンズ３１は、駆動部３１ａを介して制御部１３により駆動制御される。

この第２実施例においても、第１実施例と同様に、試料９において測定対象となる微小領域の走査像が取得され、当該走査像は表示部１５により表示され、オペレータによるマニュアル操作もしくは制御部１３による自動制御によって、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂの各先端が当該微小領域に接触する。このとき、付加レンズ３１は駆動されていない。当該接触後、オペレータによるマニュアル指示もしくは制御部１３による自動制御によって、試料９の電気特性動作が行われる。

このとき、本実施例においても、制御部１３による制御によって、電気特性測定中に電子ビーム１１を絞り部材５上においてデフォーカスさせるようにする。具体的には、オペレータによる電気特性測定動作開始の指示に連動して、もしくは制御部１３による自動制御により電気特性動作測定に移行する際に連動して、制御部１３が付加レンズ３１の駆動を行う。

付加レンズ３１が駆動されたときにおける電子ビーム１１の軌跡を点線１１ｃで示す。点線１１ｃで示すように、電子ビーム１１は、電子銃１から放出されてコンデンサレンズ２を通過した後、付加レンズ３１の励磁により、絞り部材５上においてデフォーカスされる。

この結果、絞り部材５の開口部５ａを通過して試料９に到達する電子ビーム１１の照射量は、走査像の取得時における電子ビームの照射量に対して減少する。これにより、試料９に到達する電子ビーム１１の照射電流量は、電気特性測定に実質的に影響の与えることのない量にまで減少させることができる。なお、付加レンズ３１は空芯コイルからなるので、電子ビーム１１の絞り部材５上でのデフォーカスの応答を速くすることができる。

このように、第２実施例においても、試料９の電気特性測定中には、試料９に到達する電子ビーム１１の照射量を減少させることにより、不要なキャリア電流の発生を抑えることができ、測定精度が向上して電気特性測定を良好に行うことができる。

なお、第２実施例の変形例として、付加コイルをコンデンサレンズ２の上流側に配置することも可能である。図２における３２は、コンデンサコイル２の上流側に配置された場合における付加コイルを示す。当該付加コイル３２は、バスライン１２に接続された図示しない駆動部によって駆動されることとなる。

さらに、他の変形例として、コンデンサコイル２の上流側及び下流側の双方に付加コイルを設けるようにしてもよい。この場合にも、オペレータによる電気特性測定動作開始の指示に連動して、もしくは制御部１３による自動制御により電気特性動作測定に移行する際に連動して、制御部１３が双方の付加レンズの駆動を行う。なお、上記第２実施例及びその各変形例において、付加レンズは空芯コイルからなるものとして説明したが、当該付加レンズは静電レンズから構成されるものであってもよい。

さらに、本発明の第３実施例について説明する。図３は、電子銃１の内部を示す概略構成図である。

電子銃１は、エミッタ４１と、エミッタ４１の下流側に配置され、エミッタ４１から電子（荷電粒子）を引き出すための引出電極４２と、引出電極４２の下流側に配置された加速電極４３とを内部に備えている。加速電極４３は接地電位とされている。

この電子銃１が駆動部１ａによって駆動される際には、接地電位に対して所定の負電位となる加速用電圧がエミッタ４１に印加される。この加速用電圧は、接地電位に対して、例えば−１０ｋＶ〜−３０ｋＶ程度に設定される。後述のごとくエミッタ４１の先端から引き出された電子は、エミッタ４１に印加された当該加速用電圧によって加速され、電子ビーム１１として電子銃１から試料９に向けて放出される。

ここで、引出電極４２には、エミッタ４１の電位に対して正方向に設定された引出電圧が印加される。この引出電圧は、本装置により試料９の走査像を取得する際には、例えば４ｋＶ程度に設定される。当該引出電圧により、エミッタ４の先端から電子が引き出される。

これらの加速用電圧及び引出電圧は、電子銃１を駆動する駆動部１ａにより、エミッタ４１及び引出電極４２に供給される。駆動部１ａは、第１実施例と同様に、バスライン１２に接続されており、バスライン１２を介して制御部１３により制御される。これにより、電子銃１は、駆動部１ａを介して制御部１３により駆動制御されることとなる。また、その他の構成についても、第１実施例と同様の構成を備える。

本実施例においては、試料９の走査像の取得時には、上述した４ｋＶの引出電圧が引出電極４２に印加される。このとき、エミッタ４には、上記の加速用電圧が印加されている。以降引き続いて、この加速用電圧は、エミッタ４に印加された状態となる。

引出電極に印加された当該引出電圧によってエミッタ４の先端から引き出された電子は、当該加速電圧によって加速され、電子ビーム１１として電子銃１から放出される。

電子銃１から放出された電子ビーム１１は、コンデンサレンズ２により絞り部材５の開口部５ａに集束される。そして、当該開口部５ａを通過した電子ビーム１１は、対物レンズ４により試料９上に集束される。このとき、走査コイル３により、電子ビーム１１は試料９上を走査する。

この試料９上での電子ビーム１１の走査によって、試料９の走査像が取得される。取得された走査像は表示部１５によって表示される。本装置のオペレータは、当該走査像を目視により確認しながらマニピュレータ１０のマニュアル操作を行い、第１及び第２のプローブ８ａ，８ｂを試料９上の所定箇所に接触させる。

当該接触後、試料９の電気特性の測定が実行される。このとき、試料の電気特性測定に連動して引出電極４２に印加される引出電圧を下げるように、制御部１３が駆動部１ａを介して電子銃１の駆動制御を行う。具体的には、試料９の電気特性測定に連動して設定される引出電圧を、電気特性測定前に設定された引出電圧の設定値である４ｋＶの１／２〜３／４の値となる２ｋＶ〜３ｋＶの値とする。

これにより、試料９の電気特性測定時において、電子銃１から試料９に到達する電子ビーム１１の照射量は減少する。よって、試料の電気特性測定時には、試料の電気特性測定に実質的に影響を与えない程度にまで荷電粒子ビームの照射電流量を減少させることができ、当該電気特性測定を良好に行うことができる。なお、試料の電気特性測定に連動して引出電圧を下げる際に、当該引出電圧を０Ｖに近付けることも考えられるが、この場合には、引出電圧の可変幅が非常に大きくなるので、駆動部１ａを介した電圧制御が困難となる。

また、試料９の電気特性測定に連動して引出電圧を下げる際に、コンデンサレンズ２の駆動条件の変更も同時に行い、電子ビーム１１を絞り部材５上でデフォーカスさせるようにしてもよい。この場合には、試料９に到達する電子ビーム１１の照射量をさらに減少させることができる。

さらに、上述の付加電極を備える場合には、試料９の電気測定に連動して引出電圧を下げる際に、付加電極の駆動も同時に行い、電子ビーム１１を絞り部材５上でデフォーカスさせるようにしてもよい、この場合においても、試料９に到達する電子ビーム１１の照射量をさらに減少させることができる。

本発明の第１実施例における試料検査装置を示す概略構成図である。 本発明の第２実施例における試料検査装置を示す概略構成図である。 電子銃の内部を示す概略構成図である。

符号の説明

１…電子銃（荷電粒子ビーム源）、２…コンデンサレンズ、３…走査コイル、４…対物レンズ、５…絞り部材、５ａ…開口部、６…電子検出器、７ａ，７ｂ…駆動素子、８ａ，８ｂ…プローブ、９…試料、１０…マニピュレータ、１１…電子ビーム（荷電粒子ビーム）、１２…バスライン、１３…制御部、１４…演算部、１５…表示部、１６…入力部

Claims (8)

1. 荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部がコンデンサレンズの駆動条件を変更し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする試料検査装置。
2. 荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、絞り部材の上流側又は下流側の双方もしくはいずれか一方に配置された付加レンズと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部が付加レンズを駆動し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする試料検査装置。
3. エミッタ及びエミッタから荷電粒子を引き出すための引出電極を有する荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、荷電粒子ビーム源の駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置において、試料の電気特性測定に連動して引出電極に印加される引出電圧を下げるように制御部が荷電粒子ビーム源を駆動し、これにより荷電粒子ビーム源から試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする試料検査装置。
4. 試料の電気特性測定に連動して設定される引出電圧は、当該電気特性測定前に設定された引出電圧の１／２〜３／４の値とすることを特徴とする請求項３記載の試料検査装置。
5. 荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置の制御方法において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部がコンデンサレンズの駆動条件を変更し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする試料検査装置の制御方法。
6. 荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、荷電粒子ビーム源と対物レンズとの間に配置され、荷電粒子ビームが通過する開口部を有する絞り部材と、この絞り部材の上流側に配置され、絞り部材の開口部に荷電粒子ビームを集束させるためのコンデンサレンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、絞り部材の上流側又は下流側の双方もしくはいずれか一方に配置された付加レンズと、各レンズの駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置の制御方法において、試料の電気特性測定に連動して荷電粒子ビームを絞り部材上においてデフォーカスさせるように制御部が付加レンズを駆動し、これにより絞り部材の開口部を通過して試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする試料検査装置の制御方法。
7. エミッタ及びエミッタから荷電粒子を引き出すための引出電極を有する荷電粒子ビーム源と、荷電粒子ビーム源から放出された荷電粒子ビームを試料上で集束させるための対物レンズと、試料と接触して試料の電気特性を測定するための導電性プローブと、荷電粒子ビーム源の駆動を制御する制御部とを備える試料検査装置の制御方法において、試料の電気特性測定に連動して引出電極に印加される引出電圧を下げるように制御部が荷電粒子ビーム源を駆動し、これにより荷電粒子ビーム源から試料に到達する荷電粒子ビームの照射量を減少させることを特徴とする試料検査装置の制御方法。
8. 試料の電気特性測定に連動して設定される引出電圧は、当該電気特性測定前に設定された引出電圧の１／２〜３／４の値とすることを特徴とする請求項７記載の試料検査装置の制御方法。
   

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