JPH0221551A - 電子線を用いた電位測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、走査電子顕微鏡に組み込まれる電子線を用い
た阻止電界型電位１１ｊ定装置に関し、特に被測定物の
帯電を防止するための機能を備えた装置に関する。

［従来の技術］ 従来、集積回路（ＩＣ）素子のラインに印加されている
電位を測定する場合等に、第３図に示すような構成の走
査電子顕微鏡に組み込まれた阻止電界型電位ＣＩ定装置
が使用されている。

第３図において、１は対物レンズ、２は試料、３ａは下
部引出しグリッド、３ｂは上部引出しグリッド、４は分
析グリッド、５は二次電子検出器、６はシールド筒、７
ａは上部走査コイル、７ｂは下部走査コイルである。

電子線ＥＢは対物レンズ１によって収束されて試料２例
えばＩＣ素子のライン上を照射する。このとき、前記電
子線が対物レンズ１の主面で光軸Ｏを通るように上部走
査コイル７ａ及び下部走査コイル７ｂを動作させ、電子
線ＥＢを試料２上で二次元的に走査する。該電子線の照
射により試料２から放出された二次電子は、正電圧の印
加された下部引出しグリッド３ａによって形成された電
界により加速され、シールド筒６内の無電界空間内に入
射する。該シールド筒６内に入射した二次電子は、第４
図（ａ）に示すようにレンズ面でレンズ磁界に拘束され
クロスオーバー点Ｐを作り上部引出しグリッド３ｂへ向
かう。該上部引出しグリッド３ｂを通過した二次電子は
分析グリッド４でエネルギー選別され、該分析グリッド
４を通過した二次電子が二次電子検出器５によって検出
される。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような構成の装置において、引出しグリッド３
ａに印加する電圧がＩＫＶ程度の高い電圧である場合に
は、電子線照射により試料２から放出された二次電子は
加速され、第４図（ａ）に示すような軌道を取り、対物
レンズ内でクロスオバー点Ｐを作った後も光軸０近傍を
通って進行し、二次電子検出器５に向かう。この時、引
出しグリッド３ａと試料２との間には第５図に示すよう
な強い引出し電界が存在するため、入射電子線に対する
二次電子発生効率は高くなる。しかしながら、二次電子
の放出により試料２には二次電子の放出による正電荷の
帯電が発生する。このように試料に帯電が生じた場合、
走査されている電子線が不正な偏向を受けたり、該帯電
した試料が放電を起こす場合があり、測定に支障を来た
すことが問題となる。そこで、引出しグリッド３ａに印
加する電圧を下げて引き出し電界を弱め、二次電子発生
効率を抑制することが考えられる。

しかし、この場合は、引き出される二次電子の速度が低
下するため、試料から放出された二次電子の水平方向の
速度成分が無視できなくなる。そのため、二次電子の軌
道が乱され、第４図（ｂ）に示すようにクロスオバー点
Ｐの位置が下がったり、第４図（Ｃ）に示すように２つ
のクロスオバー点Ｐ、Ｐ−が形成されて、二次電子は上
部引出しグリッド３ｂを通過する以前にシールド筒６壁
面に衝突して吸収されてしまう。そのため、二次電子検
出器５による二次電子検出が十分に行なえなくなり、電
位測定に支障を来すことになる。

本発明は、上述した問題点を考慮し、下部引出しグリッ
ドに高電圧を印加した状態でも、試料の帯電を防止する
ことのできる機能を備えた電位測定装置を促供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、試料に電子線を収束するための対物レンズと
、該電子線の照射によって試料より発生した二次電子を
引出すための引出しグリッドと、該引出しグリッドによ
って引出された二次電子のエネルギーを分析するための
分析グリッドとを備える阻止電界型電位測定装置におい
て、前記引出しグリッドの近傍に配置され前記対物レン
ズの下側ヨークによって兼ねられるか又は該対物レンズ
とは別個に設けられた環状の電極と、前記試料面の帯電
を防止するため該電極に前記引出しグリッドに印加され
る電圧と絶対値が略等しい負の電圧を印加するための手
段を備えたことを特徴とする。

［作用］ 本発明は引出しグリッドの近傍に前記対物レンズの下側
ヨークによって兼ねられるか又は該対物レンズとは別個
に設けられた環状の電極を設け、該電極に前記引出しグ
リッドに印加される電圧と絶対値が略等しい負の電圧を
印加することにより試料表面での電界強度を緩和し、試
料の帯電を防止する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図、第
２図は第１図に示す実施例の動作を説明するための図で
ある。第１図及び第２図において、第３図と同一の構成
要素には同一番号を付すと共に説明を省略する。第１図
及び第２図が従来例と異なるのは、下部引出しグリッド
３ａの近傍に環状の帯電防止電極１０を設け、該電極１
０に下部引出しグリッド３ａに印加される電圧と絶対値
が略等しい負の電圧を印加するようにした点である。

第１図に示す装置において、引出しクリッド３ａの外径
を２ａ１−２０ｍｍ、帯電防止電極１０の内径を２Ａ２
−２０ｍｍ、帯電防止電極１０の外径を２Ａ３＝６０ｍ
ｍとして、試料２を作動距離ｈ−８，ｍｍに設置し、前
記引出しグリッド３ａに＋ＩＫＶの電圧を印加した場合
、試料２表面での電界Ｅｏは第１式によって求めること
ができる。

ω ２、。（０，３７５）町・・（１） 但し、ωは表面電荷密度、ε０は誘電率を示す。

これに対して、引出しグリッド３ａに＋ＩＫＶ。

帯電防止電極１０に−ＩＫＶの電圧を印加した場合、引
出しグリッド３ａ及び帯電防止電極１ｏと試料２表面と
の間には第２図に示すような電界が発生するため、試料
表面附近での電界は軽減される。このように引出しグリ
ッド３ａに＋ＩＫＶ。

帯電防止電極１０に−ＩＫＶの電圧を印加した場合の試
料２表面での電界Ｅｏについて求めると、第２式のよう
に表わすことができる。

ω 一、、。（０，００８６）町・・（２）第１式と第２式
の結果を比較しても明らかなように、帯電防止電極１ｏ
に引出しグリッド３ａに印加される電圧と正負対称な電
圧を印加することにより試料２表面附近の電界を大巾に
軽減することができる。

このように試料２表面部分で電界を弱くすることにより
、試料に帯電が発生した場合でも、該試料から放出され
る二次電子の一部が帯電電荷に引き戻されて吸収される
ため、帯電現象は軽減される。

尚、上述した実施例は本発明の一実施例に過ぎず、本発
明は変形して実施することができる。

例えば、上述した実施例においては、引出しグリッドの
近傍に対物レンズとは別個に環状の帯電防止電極を設け
ているが、該帯電防止電極は対物レンズの下側ヨークに
よって兼ねられるようにしても良い。

［発明の効果］ 上述した説明から明らかなように、本発明は、引出しグ
リッドの近傍に配置され前記対物レンズの下側ヨークに
よって兼ねられるか又は該対物レンズとは別個に設けら
れた環状の帯電防止電極を備え、該帯電防止電極に前記
引出しグリッドに印加される電圧と絶対値が略等しい負
の電圧を印加するようにしたことにより、試料表面部分
での電界を弱くすることが可能となった。そのため、試
料から放出される二次電子の一部が試料面上の帯電電荷
に引き戻されて吸収されるため、引出しグリッドに印加
する電圧を低下させることなく、試料の帯電を防止する
ことができる。その結果、引出しグリッドの印加電圧低
下に伴う測定上の支障を招くことはなく、試料を照射す
る電子線の不正偏向を防ぎ、電位測定の位置精度を向上
させることができると共に、試料の放電を防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための装置構成図
、第２図は第１図に示す実施例の動作を説明するための
図、第３図乃至第５図は従来例を説明するための図であ
る。 に対物レンズ ２：試料 ３ａ：下部引出しグリッド ３ｂ＝上部引出しグリッド ４：分析グリッド ５：二次電子検出器 ６：シールド筒 １０：帯電防止電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料に電子線を収束するための対物レンズと、該電子線
   の照射によって試料より発生した二次電子を引出すため
   の引出しグリッドと、該引出しグリッドによって引出さ
   れた二次電子のエネルギーを分析するための分析グリッ
   ドとを備える阻止電界型電位測定装置において、前記引
   出しグリッドの近傍に配置され前記対物レンズの下側ヨ
   ークによって兼ねられるか又は該対物レンズとは別個に
   設けられた環状の電極と、前記試料面の帯電を防止する
   ため該電極に前記引出しグリッドに印加される電圧と絶
   対値が略等しい負の電圧を印加するための手段を備えた
   ことを特徴とする電子線を用いた電位測定装置。