JPH0414745A - 走査電子顕微鏡装置 - 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、集束電子線を試料の表面上に走査して、各走
査点から放出される二次電子を用いて像を作る走査電子
顕微鏡装置に関するものである。

従来の技術 近年、半導体デバイスは、微細化、複雑化の傾向をたど
っており、製造されたデバイスの歩留りや信頼性の向上
を進めるために行われる解析には、今や走査電子顕微鏡
装置は欠かせぬものとなっている。このような走査電子
顕微鏡装置は、一般に第４図のように構成されている。

第４図において、従来の走査電子顕微鏡装置は、高真空
の電子光学鏡筒１．入射電子を発生させる電子銃２．そ
の電子を絞り込むウェーネルト電極３．陽極４．入射電
子の集束レンズ５．電子を走査させるための偏向器６．
対物レンズ７、電子検出器８．信号増幅器９．モニタテ
レビ１０試料室１１．試料台１２．試料１３等から構成
されている。

このように構成された従来の走査電子顕微鏡装置につい
て、以下その動作について説明する。

まず、電子銃２において、試料１３に照射する電子が励
起される。そしてその電子をウェーネルト電極３で絞り
込み、陽極４で引き出す。このようにして引き出された
電子を偏向器６によって走査し、さらに集束レンズ５で
集束し、対物レンズ７を通して試料１３に照射する。試
料１３内に入った電子は内部で二次電子を励起し、その
一部が試料１３外に飛び出て電子検出器８に捕えられ、
さらに信号を増幅した後でモニタテレビ１０に表示され
る。

一方、最近の半導体メモリよりなる試料は第５図に示す
ように、メモリセルの表面とは垂直方向に深いトレンチ
（溝）構造を有していることが多く、従来の走査電子顕
微鏡装置で観測しようとした場合、溝部で励起された二
次電子１４は溝外まで飛び出さず、二次電子の検出効率
が低下し、充分な信号強度が得られない。これを補うた
めに、従来は、入射電流を増加させることによって所望
の信号強度を得ていた。

発明が解決しようとする課題 しかし、この結果として、試料がチャージアップ（帯電
）したり、損傷やコンタミネーション（汚染）を受ける
ことがあり、充分な解析を行うことは困難であった。

本発明は上記課題を解決するもので、溝形状を有する試
料であっても励起された二次電子の検出効率が高く、し
かも試料への悪影響が抑制された優れた走査電子顕微鏡
装置を提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 上記目的を達成するために本発明の走査電子顕微鏡装置
は、試料にできるだけ近接した位置に単一のまたは複数
個の電子引出し用の金属電極を配置し、その金属電極に
正の電圧を加えるための電圧源を設けたものである。

作用 上記構成のように試料に近接配置された金属電極に正の
電圧を与えることによって、試料の溝形状を有する箇所
に対しても金属電極に加えた正の電圧による電界が充分
良く作用し、励起された二次電子を効率よく溝部分から
引出すことによって、試料の帯電現象や試料汚染などの
悪影響を抑え、充分な信号強度を得ることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例について第１図〜第３図を参照
しながら説明する。本発明の特徴は、第１図に示すよう
に、電子顕微鏡装置において試料室１１内に金属電極１
５を装着し、その電極１５に電圧源１６により正の電圧
を印加するようにしたものである。これによって試料１
３内で励起された二次電子の検出効率を上げんとするも
のであり、これについてさらに詳しく説明する。なお、
従来の装置を説明する第４図と同一部分には同一番号を
付して説明を省略する。

第２図に示すように金属電極１５は、電子顕微鏡の試料
１３から１ミリメートル程度離れた場所に装備されたも
のであり、２枚の銅板によって構成されており、試料１
３の上部の一次電子入射位置近傍を被い隠すことがない
ように配置する。この金属電極１５に、電圧源１６によ
り数十ミリポルトル１０ボルトの正の電圧を印加、調整
することによって試料の微細溝に作用する電界の状態を
最適状態にする。その結果、溝部で励起された二次電子
の多くが第３図に示すように溝壁部に再入射することな
く、試料１３の表面にまで逸出してくる。

したがって、試料で励起された二次電子の検出効率は向
上し、そのため−次電子の入射加速電圧および入射電流
量を低く抑え、電子線入射に伴う諸々の悪影響を抑える
ことが可能となる。

なお、正の電圧を印加する金属電極１５は本実施例に示
すような対置した２枚の金属板に限定されることなく、
試料の形状や電子線の走査方式に対応してその数量や形
状に種々の形態のものが使用可能であり、同様な効果を
期待することができるものである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、微細構
造を有する半導体デバイスの観察が容易で、製造された
デバイスの歩留りや信頼性向上のための解析に極めて有
用な走査電子顕微鏡装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例による走査電子顕微鏡装置の
概略構成図、第２図（ａｌは同走査電子顕微鏡装置の試
料台近傍の部分拡大平面図、第２図＋ｂ）は第２図（ａ
ｌにおけるＡ−Ａ線断面図、第３図は本発明による装置
における二次電子放出の状況を示す試料近傍の拡大断面
図、第４図は従来の走査電子顕微鏡装置の概略構成図、
第５図は同装置における二次電子放出の状況を示す試料
近傍の拡大断面図である。 １・・・・・・電子光学鏡筒、２・・・・・・電子銃、
３・・・・・・ウェーネルト電極、４・・・・・・陽極
、５・・・・・・集束レンズ、６・・・・・・偏向器、
７・・・・・・対物レンズ、８・・・・・・電子検出器
、９・・・・・・信号増幅器、１０・・・・・・モニタ
テレビ、１１・・−・・・試料室、１２・・・・・・試
料台、１３・・・・・・試料、１５・・・・・・金属電
極、１６・・・・・・電圧源。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１２第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子光学鏡筒、電子銃、ウェーネルト電極、陽極、集束
   レンズ、偏向器、対物レンズ、電子検出器、信号増幅器
   、モニタテレビ、試料室および試料を載置する試料台を
   具備した走査電子顕微鏡装置において、前記試料に近接
   した位置に金属電極を装備し、その金属電極に正の電圧
   を加えるための電圧源を設けたことを特徴とする走査電
   子顕微鏡装置。