JP6366127B2 - Electron beam apparatus, sample observation method - Google Patents
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Description
本発明は電子線装置、および試料観察方法に関し、詳しくは、試料の微細な凹部の高精度な観察を可能にする技術に関する。 The present invention relates to an electron beam apparatus and a sample observation method, and more particularly to a technique that enables high-precision observation of a minute concave portion of a sample.
半導体素子などに利用する回路パターンが形成されたウェハ(半導体基板)には、微細な導電パターンを形成するための深溝や、厚み方向に積層された導電パターンどうしを接続するためのコンタクトホールなどが形成されている。このような深溝やコンタクトホールが形成されたウェハを検査する際には、深溝やコンタクトホールなどにおける、ウェハの厚み方向に沿った側壁も正確に観察し、こうした側壁に存在する欠陥を検出する必要が生じている。 Wafers (semiconductor substrates) on which circuit patterns used for semiconductor elements and the like are formed have deep grooves for forming fine conductive patterns, contact holes for connecting conductive patterns stacked in the thickness direction, and the like. Is formed. When inspecting wafers with such deep grooves and contact holes, it is necessary to accurately observe the side walls of the deep grooves and contact holes along the thickness direction of the wafer and detect defects present on these side walls. Has occurred.
従来、ウェハの検査に用いられる電子線検査装置では、深溝やコンタクトホールに電子線を入射し、さまざまに角度で方向に放出される二次電子をすべて一律にまとめて検出していた(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in an electron beam inspection apparatus used for wafer inspection, an electron beam is incident on a deep groove or a contact hole, and all secondary electrons emitted in various directions are detected collectively (for example, Patent Document 1).
従来のように、ウェハーからさまざまな角度で方向に放出される二次電子をすべて一律にまとめて検出する検出方法では、深溝やコンタクトホールのうち、底や側壁のいずれの深さ位置から電子が放出されているのかを正確に選別することが困難であった。また、二次電子の信号強度の変化を検出しても、深溝やコンタクトホールの、どの深さ位置に欠陥が存在するのかを特定することは困難であった。さらに、二次電子をすべて一律にまとめて検出する方法では、ウェハの表層付近に存在する深溝やコンタクトホールのエッジ部分の信号が強調されてしまうため、深溝やコンタクトホールの側壁の状態を観察することは困難であった。 In conventional detection methods that detect all secondary electrons emitted from wafers at various angles in a uniform manner, electrons are emitted from deep grooves and contact holes at the bottom and side walls. It was difficult to accurately sort out whether it was released. Further, even if a change in the signal intensity of the secondary electrons is detected, it is difficult to specify at which depth position of the deep groove or the contact hole the defect exists. Furthermore, in the method of detecting all secondary electrons uniformly, the signal at the edge of the deep groove or contact hole existing near the surface layer of the wafer is emphasized, so the state of the side wall of the deep groove or contact hole is observed. It was difficult.
深溝やコンタクトホールの側壁から放出される二次電子は、入射した電子線によって生じた反射電子が側壁に入射することによって生じる。したがって、側壁で生じる二次電子の量は極めて少なく、微弱な信号となる。そのため、ウェハの表面から生じた二次電子の信号を検出するために最適化された、従来の利得を持った検出器では、こうした側壁からの微弱な二次電子の検出は極めて困難である。よって、深溝やコンタクトホールの側壁を精密に観察するためには、微弱な二次電子を検出できる利得を持つ検出器が必須である。 Secondary electrons emitted from the side walls of deep grooves and contact holes are generated when reflected electrons generated by an incident electron beam enter the side walls. Therefore, the amount of secondary electrons generated on the side wall is extremely small, resulting in a weak signal. For this reason, it is extremely difficult to detect such weak secondary electrons from the side wall with a conventional detector having a gain optimized for detecting a signal of secondary electrons generated from the surface of the wafer. Therefore, in order to precisely observe the side walls of deep grooves and contact holes, a detector having a gain capable of detecting weak secondary electrons is essential.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、試料に形成された微細な凹部の側壁の状態を正確に観察することが可能な電子線装置、および試料観察方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electron beam apparatus and a sample observation method capable of accurately observing the state of the side wall of a fine recess formed in a sample. To do.
上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のような電子線装置、試料観察方法を提供した。すなわち、本発明の電子線装置は、試料に形成された微細な凹部に向けて電子線を照射する電子線光学系、前記電子線の反射電子によって生じた二次電子を検出する検出系からなる電子線光学要素を有し、前記検出系は、複数の検出要素を配列してなる検出器を備え、前記二次電子を検出した前記検出要素の形成位置に応じて、該二次電子が生じた前記凹部内での位置を特定する利得制御部と、前記凹部の深さ方向に沿った側壁を含む画像情報を生成するSEM像構成回路と、を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, some aspects of the present invention provide the following electron beam apparatus and sample observation method. That is, the electron beam apparatus of the present invention comprises an electron beam optical system that irradiates an electron beam toward a fine concave portion formed in a sample , and a detection system that detects secondary electrons generated by reflected electrons of the electron beam. An electron beam optical element is provided, and the detection system includes a detector in which a plurality of detection elements are arranged, and the secondary electrons are generated according to the formation position of the detection element that has detected the secondary electrons. In addition, a gain control unit that specifies a position in the concave portion and an SEM image forming circuit that generates image information including a side wall along the depth direction of the concave portion are provided .
本発明の試料観察方法は、試料表面に電子線を照射する電子線光学系、前記電子線の反射電子によって生じた二次電子を検出する検出系からなる電子線光学要素を有し、前記検出系は、複数の検出要素を配列してなる検出器を備え、前記二次電子の放出角度に応じて、互いに異なる前記検出要素によって前記二次電子を検出する電子線装置を用いて、前記試料を観察する試料観察方法であって、
前記試料に形成された微細な凹部に向けて、前記電子線を選択的に照射する照射工程と、前記二次電子を前記検出器によって検出する工程と、前記二次電子を検出した前記検出要素の形成位置に応じて、該二次電子が生じた前記凹部内での位置を特定する工程と、前記凹部の深さ方向に沿った側壁を含む画像情報を生成する工程と、を備えたことを特徴とする。
The sample observation method of the present invention includes an electron beam optical element including an electron beam optical system that irradiates an electron beam on a sample surface and a detection system that detects secondary electrons generated by reflected electrons of the electron beam, and the detection The system includes a detector having a plurality of detection elements arranged, and uses the electron beam apparatus that detects the secondary electrons by the different detection elements according to the emission angle of the secondary electrons, and uses the sample. A sample observation method for observing
An irradiation step of selectively irradiating the electron beam toward a fine recess formed in the sample, a step of detecting the secondary electrons by the detector, and the detection element detecting the secondary electrons And a step of identifying a position in the recess where the secondary electrons are generated according to a formation position of the image, and a step of generating image information including a side wall along the depth direction of the recess. It is characterized by.
前記検出要素の個々の利得を個別に設定する工程と、個々の前記検出要素で検出された信号を加算し、前記凹部の深さ方向に沿った側壁の高精細画像を得る工程を更に備えたことを特徴とする。 A step of individually setting individual gains of the detection elements, and a step of adding signals detected by the individual detection elements to obtain a high-definition image of a side wall along the depth direction of the recess. It is characterized by that.
個々の前記検出要素で検出された信号どうしの差分を演算し、前記凹部内の特定領域の高精細画像を得る工程を更に備えたことを特徴とする。 The method further includes a step of calculating a difference between signals detected by the individual detection elements to obtain a high-definition image of a specific region in the recess.
前記試料の表面全体に前記電子線を照射して、前記試料における前記凹部の位置を予め検出する工程を更に備えたことを特徴とする。 The method further comprises the step of irradiating the entire surface of the sample with the electron beam and detecting in advance the position of the recess in the sample.
本発明の電子線装置によれば、複数の検出要素を配列してなる検出器を備え、二次電子の放出角度に応じて、互いに異なる前記検出要素によって二次電子を検出することによって、試料に形成された微細な凹部の側壁の状態を正確、かつ高精度に観察することが可能になる。 According to the electron beam apparatus of the present invention, the sample is provided with a detector formed by arranging a plurality of detection elements, and the secondary electrons are detected by the detection elements different from each other according to the emission angle of the secondary electrons. It is possible to accurately and highly accurately observe the state of the side wall of the minute recess formed in.
また、本発明の試料観察方法によれば、複数の検出要素を配列した検出器を備えた電子線装置を用いて、試料に形成された微細な凹部とその周縁部に向けて電子線を選択的に照射し、二次電子を検出した検出要素の形成位置に応じて、二次電子が生じた凹部内での位置を特定することによって、試料に形成された微細な凹部の側壁の状態を正確、かつ高精度に観察することが可能になる。 In addition, according to the sample observation method of the present invention, an electron beam is selected toward a minute concave portion formed in the sample and its peripheral portion using an electron beam apparatus having a detector in which a plurality of detection elements are arranged. The position of the side wall of the fine recess formed in the sample is determined by specifying the position in the recess where the secondary electron is generated according to the position where the detection element that has detected the secondary electron is irradiated. It becomes possible to observe with high accuracy.
以下、図面を参照して、本発明に係る電子線装置の一実施形態として、電子線を用いた半導体ウェハの検査装置について説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。 A semiconductor wafer inspection apparatus using an electron beam will be described below as an embodiment of an electron beam apparatus according to the present invention with reference to the drawings. The present embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified. In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features of the present invention easier to understand, there is a case where a main part is shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratio of each component is the same as the actual one. Not necessarily.
(電子線装置:第一実施形態)
図1は、本実施形態における電子線装置の全体構成を示した概要図である。
本発明の電子線装置(検査装置)10は、チャンバーユニット11と、このチャンバーユニット11内に収容される電子線カラム21と、電子線カラム21に接続される制御電源3と、これら制御電源31に接続されるコンピュータ41とを備えている。
(Electron Beam Device: First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the electron beam apparatus according to the present embodiment.
The electron beam apparatus (inspection apparatus) 10 of the present invention includes a chamber unit 11, an electron beam column 21 accommodated in the chamber unit 11, a control power source 3 connected to the electron beam column 21, and these control power sources 31. And a computer 41 connected to the computer.
チャンバーユニット11は、第一チャンバー(ウェハチャンバー)12、第二チャンバー(中間室チャンバー)13、および第三チャンバー(電子銃室チャンバー)14とから構成されている。第一チャンバー12、第二チャンバー13,第三チャンバー14は、互いに異なる真空度に設定可能な独立した空間を成し、かつ、互いに隣接して配されている。 The chamber unit 11 includes a first chamber (wafer chamber) 12, a second chamber (intermediate chamber chamber) 13, and a third chamber (electron gun chamber chamber) 14. The first chamber 12, the second chamber 13, and the third chamber 14 form independent spaces that can be set to different degrees of vacuum, and are arranged adjacent to each other.
第一チャンバー12、第二チャンバー13、および第三チャンバー14は、それぞれ内部を所定の真空度にするための真空ポンプ15、16、17が接続されている。電子線カラム21は、これら第一〜第三チャンバー12、13,14を貫通するように配置される。電子線カラム21の構成は後ほど詳述する。 The first chamber 12, the second chamber 13, and the third chamber 14 are connected to vacuum pumps 15, 16, and 17 for making the inside have a predetermined degree of vacuum, respectively. The electron beam column 21 is disposed so as to penetrate the first to third chambers 12, 13, and 14. The configuration of the electron beam column 21 will be described in detail later.
第一チャンバー(ウェハチャンバー)12には、例えば、表層に半導体集積回路が形成されたウェハ(試料)Wを載置するためのステージ18が配されている。このステージ18の一面に、被検査物であるウェハ(試料)Wが載置される。ステージ18は、ウェハWの主面に沿って任意の方向に移動可能に形成され、検査時には、ウェハWを所定の方向に沿って所定の移動速度で移動させる。ウェハWに形成される半導体集積回路には、深溝やコンタクトホールなどの凹部が形成されている。 In the first chamber (wafer chamber) 12, for example, a stage 18 for placing a wafer (sample) W having a semiconductor integrated circuit formed on the surface layer is disposed. A wafer (sample) W that is an object to be inspected is placed on one surface of the stage 18. The stage 18 is formed so as to be movable in any direction along the main surface of the wafer W, and moves the wafer W along a predetermined direction at a predetermined moving speed during inspection. In the semiconductor integrated circuit formed on the wafer W, concave portions such as deep grooves and contact holes are formed.
制御電源31は、電子線カラム21に対して入力されるスキャン電圧を入力する。こうした制御電源31から出力される信号は、例えば、高電圧電流、高周波電流などが挙げられる。また、制御電源31には、補正機構が更に備えられていることが好ましい。この補正機構は、例えば、制御電源31から出力される信号、例えば高周波電圧の位相ずれの補正、走査信号の待機時間の補正、フィルターなど制御電流回路の切り替えなどを行う。 The control power supply 31 inputs a scan voltage input to the electron beam column 21. Examples of the signal output from the control power supply 31 include a high voltage current and a high frequency current. The control power supply 31 is preferably further provided with a correction mechanism. This correction mechanism performs, for example, correction of a phase shift of a signal output from the control power supply 31, for example, a high-frequency voltage, correction of a waiting time of a scanning signal, switching of a control current circuit such as a filter, and the like.
コンピュータ41は、電子線カラム21に対する制御命令を入力し、また、ウェハWに電子線を照射して得られる、深溝やコンタクトホールなどの凹部を含む配線パターンの形状を反映した二次電子線の出力信号(二次電子線)に基づいて、配線パターンの画像を形成する。なお、こうした電子線装置10を回路パターンの検査装置として利用する場合には、コンピュータ41は、複数の配線パターンどうしの画像を比較し、画像どうしで差異があるか否かを検出する。そして、画像どうしの比較で差異がある場合は、回路パターンの形成異常として出力する構成とすればよい。 The computer 41 inputs a control command for the electron beam column 21, and also obtains a secondary electron beam reflecting the shape of a wiring pattern including a concave portion such as a deep groove or a contact hole obtained by irradiating the wafer W with an electron beam. An image of the wiring pattern is formed based on the output signal (secondary electron beam). When such an electron beam apparatus 10 is used as a circuit pattern inspection apparatus, the computer 41 compares images of a plurality of wiring patterns and detects whether there is a difference between the images. If there is a difference in the comparison between the images, it may be configured to output as a circuit pattern formation abnormality.
図2は、電子線カラムの長手方向に沿った断面を示す概略構成図である。
電子線カラム21は、外形形状が細長い略筒状の外装体22を備える。外装体22は、例えば金属の筒で構成されており、機械的に中心軸が確保された構造である。金属の材質としては、例えば、ステンレス、鉄、リン青銅、アルミ、チタン等で構成される。さらにパーマロイ、ミューメタル等の高透磁率を有する合金製の磁気シールドが追加で施されていることも好ましい。こうした外装体22には、外装体22の内部を真空排気するためのガス抜き穴(図示略)が複数設けられている。ガス抜き穴によって、電子線が通過する領域の真空度を高めることができる。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a cross section along the longitudinal direction of the electron beam column.
The electron beam column 21 includes a substantially cylindrical outer package 22 having an elongated outer shape. The exterior body 22 is made of, for example, a metal cylinder and has a structure in which a central axis is mechanically secured. Examples of the metal material include stainless steel, iron, phosphor bronze, aluminum, and titanium. Furthermore, it is also preferable that a magnetic shield made of an alloy having a high magnetic permeability such as permalloy or mu metal is additionally provided. The exterior body 22 is provided with a plurality of vent holes (not shown) for evacuating the interior of the exterior body 22. The degree of vacuum in the region through which the electron beam passes can be increased by the vent hole.
電子線カラム21の外装体22内部には、複数の電子線光学要素が収容されている。即ち、外装体の上から順に、電子銃51、コンデンサレンズ52、電子線絞り機構53、光軸調整機構54、ブランキング電極55、二次電子線検出器56、スキャン電極57、および対物レンズ69などが、外装体22の内部に備えられている。このうち、二次電子線検出器56が検出系を構成し、この検出系を除く電子線光学要素が電子線光学系を構成している。 A plurality of electron beam optical elements are accommodated in the exterior body 22 of the electron beam column 21. That is, the electron gun 51, the condenser lens 52, the electron beam aperture mechanism 53, the optical axis adjustment mechanism 54, the blanking electrode 55, the secondary electron beam detector 56, the scan electrode 57, and the objective lens 69 are sequentially arranged from the top of the exterior body. Etc. are provided inside the exterior body 22. Among these, the secondary electron beam detector 56 constitutes a detection system, and the electron beam optical elements excluding this detection system constitute an electron beam optical system.
電子銃51は、例えば、ショットキー型、熱電界放出型電子銃が用いられる。こうした電子銃51に加速電圧を印加することにより、電子線(電子ビーム)Eが放出される。コンデンサレンズ52、電子線絞り機構53、電子銃51から放出された電子線Eを集光し、所望の電流となるように調節する。
光軸調整機構54は、ビームの非点補正、光軸上のビーム位置、試料上でのビーム照射位置を調整する。
As the electron gun 51, for example, a Schottky type or a thermal field emission type electron gun is used. By applying an acceleration voltage to the electron gun 51, an electron beam (electron beam) E is emitted. The electron beam E emitted from the condenser lens 52, the electron beam diaphragm mechanism 53, and the electron gun 51 is condensed and adjusted so as to obtain a desired current.
The optical axis adjustment mechanism 54 adjusts the beam astigmatism, the beam position on the optical axis, and the beam irradiation position on the sample.
検出系を成す二次電子線検出器(検出器)56は、電子線EがウェハWに照射され、ウェハWに形成された深溝、コンタクトホールなどに応じて放出された二次電子線Rを検出し、高電圧、高周波の検出信号(二次電子信号)として出力する。こうした検出信号は、伝達機構58を介して電子線カラム21の外部に取り出される。取り出された二次電子線検出器56の出力信号は、例えば、プリアンプで増幅されAD変換器により回路パターンの画像デジタルデータとなる。こうした画像デジタルデータはコンピュータ41(図1参照)に入力される。こうした二次電子線検出器56の詳細な構成は後ほど詳述する。 The secondary electron beam detector (detector) 56 constituting the detection system is configured to irradiate the wafer W with the electron beam E, and emit the secondary electron beam R emitted according to the deep grooves, contact holes, etc. formed in the wafer W. Detect and output as a high voltage, high frequency detection signal (secondary electron signal). Such a detection signal is taken out of the electron beam column 21 via the transmission mechanism 58. The extracted output signal of the secondary electron beam detector 56 is amplified by, for example, a preamplifier and converted into image digital data of a circuit pattern by an AD converter. Such image digital data is input to the computer 41 (see FIG. 1). The detailed configuration of the secondary electron beam detector 56 will be described in detail later.
スキャン電極57(電子線光学要素)は、外部から高周波の制御信号(電気信号)、例えば0〜400Vの高周波電流を導入(印加)することにより、電子線Eを偏向させる。スキャン電極57に任意の制御信号を印加することで電子線Eが偏向し、ウェハWの主面上で任意の方向に沿って電子線Eを走査させることができる。こうした高周波の制御信号は、伝達機構58を介して電子線カラム21の外部からスキャン電極57に導入される。対物レンズ69は、スキャン電極57によって偏向された電子線EをウェハWの主面上で集束させる。 The scan electrode 57 (electron beam optical element) deflects the electron beam E by introducing (applying) a high-frequency control signal (electric signal), for example, a high-frequency current of 0 to 400 V from the outside. By applying an arbitrary control signal to the scan electrode 57, the electron beam E is deflected, and the electron beam E can be scanned along an arbitrary direction on the main surface of the wafer W. Such a high-frequency control signal is introduced into the scan electrode 57 from the outside of the electron beam column 21 via the transmission mechanism 58. The objective lens 69 focuses the electron beam E deflected by the scan electrode 57 on the main surface of the wafer W.
このような構成により、電子銃51から放出された電子線EはウェハWの主面上を走査され、ウェハWに形成された深溝、コンタクトホールの形状、組成、帯電状況等を反映した二次電子線Rが二次電子線検出器56(検出系)によって検出される。検出された二次電子線Rの検出信号を、例えばプリアンプやAD変換器を介してコンピュータ41で処理することにより、ウェハWの主面上に形成された深溝やコンタクトホールなどを含む回路パターンなどの画像を得る。 With such a configuration, the electron beam E emitted from the electron gun 51 is scanned on the main surface of the wafer W, and the secondary grooves reflecting the deep grooves formed on the wafer W, the shape of the contact holes, the composition, the charging state, and the like are reflected. The electron beam R is detected by a secondary electron beam detector 56 (detection system). A circuit pattern including a deep groove and a contact hole formed on the main surface of the wafer W by processing a detection signal of the detected secondary electron beam R by the computer 41 via a preamplifier or an AD converter, for example. Get the image.
これら電子線光学要素や、ステージ18は、チャンバーユニット11を構成する各チャンバーのうち、それぞれ必要とされる真空度に応じたチャンバーに収容される。即ち、電子線Eを放出するために最も高い真空度を必要とする電子銃51やコンデンサレンズ52は、内部が最も高い真空度に設定される第三チャンバー(電子銃室チャンバー)14に配置される。また、電子線絞り機構53、光軸調整機構54、ブランキング電極55は、第三チャンバー14に次いで真空度の高い第二チャンバー(中間室チャンバー)13に配置される。そして、二次電子線検出器(検出系)56、スキャン電極57、対物レンズ69、およびウェハWを載置するステージ18は、比較的真空度の低い第一チャンバー(ウェハチャンバー)12に配置される。これによって、全ての電子線光学要素やステージ18、ウェハWを電子線Eを放出するため必要なレベルの高真空環境にする必要がない。 These electron beam optical elements and the stage 18 are accommodated in chambers corresponding to the required degree of vacuum among the chambers constituting the chamber unit 11. That is, the electron gun 51 and the condenser lens 52 that require the highest degree of vacuum to emit the electron beam E are disposed in the third chamber (electron gun chamber chamber) 14 in which the inside is set to the highest degree of vacuum. The The electron beam diaphragm mechanism 53, the optical axis adjusting mechanism 54, and the blanking electrode 55 are disposed in the second chamber (intermediate chamber chamber) 13 having a high degree of vacuum next to the third chamber 14. The secondary electron beam detector (detection system) 56, the scan electrode 57, the objective lens 69, and the stage 18 on which the wafer W is placed are disposed in the first chamber (wafer chamber) 12 having a relatively low degree of vacuum. The Thereby, it is not necessary to make all the electron beam optical elements, the stage 18 and the wafer W into a high vacuum environment of a level necessary for emitting the electron beam E.
次に、二次電子線検出器(検出器)56について更に詳細に説明する。
図3は、電子線カラムの長手方向に沿った断面における二次電子線検出器の構成を示す概略構成図である。
二次電子線検出器(検出器)56は、複数の検出要素71,71…を配列して形成されている。即ち、二次電子線検出器56は、複数の検出要素71,71…に分割されている。それぞれの検出要素71は、例えばシンチレータと光電子増倍管から構成される。個々の検出要素71は互いに独立して二次電子を検出し、その強度信号をそれぞれ出力する。
また、二次電子線検出器(検出器)56は、複数の検出要素71,71…が形成された半導体検出器から構成されていてもよい。
Next, the secondary electron beam detector (detector) 56 will be described in more detail.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the secondary electron beam detector in a cross section along the longitudinal direction of the electron beam column.
The secondary electron beam detector (detector) 56 is formed by arranging a plurality of detection elements 71, 71. That is, the secondary electron beam detector 56 is divided into a plurality of detection elements 71, 71. Each detection element 71 includes, for example, a scintillator and a photomultiplier tube. The individual detection elements 71 detect secondary electrons independently of each other and output their intensity signals.
Further, the secondary electron beam detector (detector) 56 may be constituted by a semiconductor detector in which a plurality of detection elements 71, 71... Are formed.
複数の検出要素71,71…は、例えば、ステージ18の表面と平行に、線状に配列したり、あるいは、X方向とY方向に広がるように面状に配列したり、入射電子線が通る穴を中心として同心円状に配列されればよい。互いに隣接して配される検出要素71,71どうしの間は、二次電子が入射する検出面にギャップが生じないように、互いに密着して配置される。 The plurality of detection elements 71, 71,... Are arranged in a line, for example, parallel to the surface of the stage 18, or arranged in a plane so as to spread in the X direction and the Y direction, or an incident electron beam passes therethrough. It only has to be arranged concentrically around the hole. Between the detection elements 71 and 71 arranged adjacent to each other, the detection elements 71 and 71 are arranged in close contact with each other so that no gap is formed on the detection surface on which the secondary electrons are incident.
このように、二次電子線検出器56を、複数の検出要素71,71…を配列したものから構成することによって、二次電子の放出角度に応じて、互いに異なる位置にある検出要素71,71…で二次電子の検出を行うことが可能になる。即ち、二次電子を検出した検出要素71の配置位置に応じて、二次電子の放出角度を特定することが可能になる。 In this way, by configuring the secondary electron beam detector 56 from an array of a plurality of detection elements 71, 71..., The detection elements 71, 71 at different positions according to the emission angle of secondary electrons. It becomes possible to detect secondary electrons at 71. That is, it becomes possible to specify the emission angle of the secondary electrons according to the arrangement position of the detection element 71 that has detected the secondary electrons.
ウェハに形成された凹部、例えば深溝の底部から発生した反射電子が、深溝の側壁に衝突することによって生じる二次電子は、深溝の幅と側壁の深さ方向の位置によって、放出される角度が決まる。 The secondary electrons generated when the backscattered electrons generated from the concave portion formed on the wafer, for example, the bottom of the deep groove collide with the side wall of the deep groove, are emitted at an angle depending on the width of the deep groove and the position in the depth direction of the side wall. Determined.
例えば、図4に示す深溝の断面図によれば、この深溝Pの幅をa、深溝Pの深さをb、側壁Sの任意の深さ位置xから放出される二次電子の角度をθとした時に、側壁Sから放出された二次電子が深溝Pから脱出するには、以下の式(1)に示す範囲で放出される必要がある。
0<θ<tan−1(a/(b−x))・・・(1)
図5は、ある角度範囲で深溝から放出される二次電子の個数と、深溝の底からの位置(深さ位置)xとの関係を測定し、二次電子の放出角度に応じた分布を示したものである。
For example, according to the cross-sectional view of the deep groove shown in FIG. 4, the width of the deep groove P is a, the depth of the deep groove P is b, and the angle of secondary electrons emitted from an arbitrary depth position x of the side wall S is θ. In order for the secondary electrons emitted from the side wall S to escape from the deep groove P, it is necessary to be emitted within the range shown in the following formula (1).
0 <θ <tan −1 (a / (b−x)) (1)
FIG. 5 shows the relationship between the number of secondary electrons emitted from the deep groove in a certain angle range and the position (depth position) x from the bottom of the deep groove, and shows the distribution according to the emission angle of the secondary electrons. It is shown.
こうした二次電子の放出特性に基づいて、ある角度範囲で放出された二次電子を選別して検出することにより、試料の凹部(深溝やコンタクトホール)における特定の深さ範囲の詳細な情報を得ることができる。また、互いに異なる二種類の角度の二次電子をそれぞれ検出し、互いの差分を計算することによって、二次電子が放出された凹部の深さ位置をより正確に検出することが可能になる。 Based on these secondary electron emission characteristics, the secondary electrons emitted in a certain angle range are selected and detected, so that detailed information on the specific depth range in the concave part (deep groove or contact hole) of the sample can be obtained. Can be obtained. Further, by detecting secondary electrons of two different angles from each other and calculating the difference between them, it is possible to more accurately detect the depth position of the concave portion from which the secondary electrons have been emitted.
これらの二次電子の検出方法によって、試料の表面における凹部のエッジ付近で生じる二次電子の強い信号を低減し、凹部の側壁における任意の深さ位置の構造を含む情報を得ることが可能となる。 By these secondary electron detection methods, it is possible to reduce the strong signal of secondary electrons generated near the edge of the recess on the surface of the sample, and to obtain information including the structure at an arbitrary depth position on the sidewall of the recess. Become.
図6は、深溝の底に電子線を照射した際に、側壁で生じる二次電子の放出の様子を示す模式図である。これによれば、深溝Pの底部Bに照射された二次電子は、この底部Bで反射され、反射電子が側壁Sに入射する。反射電子によって側壁Sから生じた二次電子は、側壁Sにおける深さ位置に応じて、互いに異なる角度で放出される。こうした互いに異なる角度で放出された二次電子を、その放出角度に応じて異なる検出要素71,71…で検出する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of secondary electron emission generated at the side wall when the bottom of the deep groove is irradiated with an electron beam. According to this, the secondary electrons irradiated to the bottom B of the deep groove P are reflected by the bottom B, and the reflected electrons enter the side wall S. Secondary electrons generated from the side wall S by the reflected electrons are emitted at different angles depending on the depth position in the side wall S. The secondary electrons emitted at different angles are detected by different detection elements 71, 71... According to the emission angles.
例えば、図6に示す模式図では、放出角度がθ1〜θ2の範囲の二次電子を検出要素71aで検出する。また、放出角度がθ3〜θ4の範囲の二次電子を検出要素71bで、放出角度がθ5〜θ6の範囲の二次電子を検出要素71cでそれぞれ検出する。これによって、二次電子線検出器56を構成する複数の検出要素71,71…のそれぞれと、二次電子の放出角度とか対応づけられ、深溝Pの側壁Sの詳細な情報、例えば、側壁表面の精細な電子顕微鏡画像を構築することができる。 For example, in the schematic diagram shown in FIG. 6, secondary electrons whose emission angles are in the range of θ 1 to θ 2 are detected by the detection element 71 a. Further, the secondary electrons in the range of emission angles θ 3 to θ 4 are detected by the detection element 71b, and the secondary electrons in the range of emission angles of θ 5 to θ 6 are detected by the detection element 71c. Thereby, each of the plurality of detection elements 71, 71... Constituting the secondary electron beam detector 56 is associated with the emission angle of secondary electrons, and detailed information on the side wall S of the deep groove P, for example, the side wall surface It is possible to construct a fine electron microscope image.
また、例えば図7に示すように、電子線を深溝Pの底部Bに沿って走査しつつ、側壁Sから放出される二次電子を検出することによって、深溝Pの側壁Sにおける特定の深さの詳細な情報を得ることも可能である。 Further, for example, as shown in FIG. 7, a specific depth in the side wall S of the deep groove P is detected by detecting secondary electrons emitted from the side wall S while scanning the electron beam along the bottom B of the deep groove P. It is also possible to obtain detailed information.
深溝の側壁やコンタクトホールから放出される二次電子は、電子線が底部で反射された反射電子によって生じるため、放出される数が極めて少なく、二次電子の微弱な信号を高感度に検出することが重要である。このため、二次電子線検出器56を構成する検出要素71,71…は、それぞれ独立して利得の設定を可能としている。 Secondary electrons emitted from the side walls and contact holes of deep grooves are generated by reflected electrons reflected from the bottom of the electron beam. Therefore, the number of emitted electrons is extremely small, and weak signals of secondary electrons are detected with high sensitivity. This is very important. Therefore, the detection elements 71, 71,... Constituting the secondary electron beam detector 56 can independently set the gain.
図8は、二次電子線検出器の利得を設定するための構成を示す構成図である。
二次電子線検出器56を構成する複数の検出要素71,71…のそれぞれには、利得制御部72,72…が接続されている。それぞれの利得制御部72は、利得切替回路73と、複数、例えば3つの利得回路74a,74b,74cとから構成されている。利得回路74a,74b,74cは、入力された二次電子の検出信号を所定の利得(ゲイン)の幅で増幅させる。利得回路74a,74b,74cは、設定された利得(ゲイン)の幅が異なっており、例えば、利得回路74aは入力された二次電子の検出信号に対する増幅が最も小さく、利得回路74cは増幅が最も大きい。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration for setting the gain of the secondary electron beam detector.
.. Are connected to a plurality of detection elements 71, 71... Constituting the secondary electron beam detector 56, respectively. Each gain control unit 72 includes a gain switching circuit 73 and a plurality of, for example, three gain circuits 74a, 74b, and 74c. The gain circuits 74a, 74b, and 74c amplify the input secondary electron detection signal with a predetermined gain (gain) width. The gain circuits 74a, 74b, and 74c have different gain (gain) widths. For example, the gain circuit 74a has the smallest amplification with respect to the detection signal of the input secondary electrons, and the gain circuit 74c has the amplification. The biggest.
利得切替回路73は、これら利得回路74a,74b,74cのいずれかを選択して二次電子の検出信号を出力する。こうした利得制御部72によって、複数の検出要素71,71…のそれぞれに対して、個々に利得回路74a,74b,74cを対応させ、個々の検出要素71は、独立して利得の設定が行える。 The gain switching circuit 73 selects any one of the gain circuits 74a, 74b, and 74c and outputs a secondary electron detection signal. With such a gain control unit 72, the gain circuits 74a, 74b, 74c are individually associated with each of the plurality of detection elements 71, 71..., And the gain of each detection element 71 can be set independently.
例えば、すべての放出角度で放出された二次電子を、同じ利得でまとめて測定した場合、各角度成分の信号が微弱なために、信号強度の強い表面からの信号に埋もれてしまい、特定の角度から放出された二次電子の信号を、十分な強度で選択的に検出することが極めて困難である。そこで、図8に示すように、二次電子線検出器56を複数の検出要素71,71…に分割し、それぞれの検出要素71ごとに利得を切り替え可能にすることで、特定の角度成分の二次電子のみ選択的に検出することが可能となる。 For example, when secondary electrons emitted at all emission angles are measured together with the same gain, the signal of each angle component is weak, so it is buried in the signal from the surface with a strong signal intensity, It is extremely difficult to selectively detect a signal of secondary electrons emitted from an angle with sufficient intensity. Therefore, as shown in FIG. 8, the secondary electron beam detector 56 is divided into a plurality of detection elements 71, 71... And the gain can be switched for each detection element 71. Only secondary electrons can be selectively detected.
凹部(深溝やコンタクトホール)の側壁から放出された二次電子の微弱な検出信号は、これら利得制御部72を構成する利得回路74a,74b,74cによって、検出要素71ごとに高い利得へと変換される。個々の利得制御部72は、個々の検出要素71に対して一対一で対応し、他の利得制御部72とは連動しないので、個々の検出要素71ごとに独立して所望の利得を設定することが可能になる。 A weak detection signal of secondary electrons emitted from the side wall of the recess (deep groove or contact hole) is converted into a high gain for each detection element 71 by the gain circuits 74a, 74b, and 74c constituting the gain control unit 72. Is done. The individual gain control units 72 correspond to the individual detection elements 71 on a one-to-one basis and do not interlock with the other gain control units 72, so that a desired gain is set independently for each individual detection element 71. It becomes possible.
これにより、例えば、任意の検出要素71だけ利得を高く設定し、他の検出要素71を低く設定することで、特定の角度で放出された二次電子の成分だけを高感度で測定するといった角度選別が可能となる。具体的な一例として、側壁の特定領域だけの高精細な電子顕微鏡画像を得ることも可能になる。こうした利得制御部72による利得の具体的な選択範囲としては、例えば103〜1012の間で可変とすることが挙げられる。 Thereby, for example, an angle in which only a secondary electron component emitted at a specific angle is measured with high sensitivity by setting a gain high by an arbitrary detection element 71 and setting other detection elements 71 low. Sorting becomes possible. As a specific example, a high-definition electron microscope image of only a specific region of the side wall can be obtained. As a specific selection range of the gain by the gain control unit 72, for example, it is possible to make it variable between 10 3 and 10 12 .
利得制御部72の出力側には、SEM像構成回路75が接続される。SEM像構成回路75は、それぞれの利得制御部72,72…から出力された、増幅された二次電子の検出信号どうしを加算、あるいは減算可能な演算機能を備えている。 An SEM image configuration circuit 75 is connected to the output side of the gain control unit 72. The SEM image construction circuit 75 has an arithmetic function capable of adding or subtracting amplified secondary electron detection signals output from the respective gain control units 72, 72.
SEM像構成回路75は、例えば、第一の放出角度範囲の二次電子の検出信号と、第二の放出角度範囲の二次電子の検出信号とを加算することによって、特定の角度成分のみならず、深溝やコンタクトホールの表面、底部、側壁の任意の領域のSEM観察像を構築することができる。また、SEM像構成回路75は、例えば、第一の放出角度範囲の二次電子の検出信号と、第二の放出角度範囲の二次電子の検出信号とを減算することによって、特定の角度成分の二次電子の検出信号を強調し、深溝やコンタクトホールの側壁の特定深さ位置における高精細なSEM観察像を構築することもできる。 For example, the SEM image construction circuit 75 adds the detection signal of the secondary electrons in the first emission angle range and the detection signal of the secondary electrons in the second emission angle range, so that only a specific angle component is obtained. First, it is possible to construct an SEM observation image of an arbitrary region on the surface, bottom, or side wall of a deep groove or contact hole. In addition, the SEM image forming circuit 75 subtracts the detection signal of the secondary electrons in the first emission angle range and the detection signal of the secondary electrons in the second emission angle range, for example, to obtain a specific angle component. The secondary electron detection signal can be emphasized, and a high-definition SEM observation image at a specific depth position on the side wall of the deep groove or contact hole can be constructed.
なお、図8では利得を3段階で切り替える例を示しているが、2段階や、4段階以上に利得を切り替え可能にしてもよい。あるいは、段階的ではなく連続的に利得を切り替え可能な構成にしてもよい。 Although FIG. 8 shows an example in which the gain is switched in three stages, the gain may be switchable in two stages or four or more stages. Or you may make it the structure which can switch a gain not stepwise but continuously.
こうした二次電子線検出器56を複数の検出要素71,71…に分割し、それぞれの検出要素71に利得制御部72を接続してなる電子線装置(検査装置)10を用いて、図9に示す形状のコンタクトホールの観察を行った。図9(a)では、コンタクトホールPの側壁Sは平坦である。一方、図9(b)では、コンタクトホールPの側壁Sのうち、表面から離れた部分に凹構造(欠陥)Vが形成されている。 The secondary electron beam detector 56 is divided into a plurality of detection elements 71, 71... And an electron beam apparatus (inspection apparatus) 10 in which a gain control unit 72 is connected to each detection element 71. The contact hole having the shape shown in FIG. In FIG. 9A, the side wall S of the contact hole P is flat. On the other hand, in FIG. 9B, a concave structure (defect) V is formed in a portion of the side wall S of the contact hole P away from the surface.
このような図9(a)に示す深溝、および図9(b)に示す深溝のSEM観察像を図10に示す。このうち、図10(a)は、図9(a)に示す欠陥の無いコンタクトホールのSEM観察像であり、図10(b)は、図9(b)に示す側壁に欠陥のあるコンタクトホールのSEM観察像である。このように、本発明の電子線装置10を用いてコンタクトホールの側壁を観察すれば、放出される電子の量が異なり欠陥の有無により、従来の電子線装置では観察が困難であった明暗がSEM観察像として強調されるため、コンタクトホールの側壁に存在する欠陥の検出が可能となる。 FIG. 10 shows SEM observation images of the deep groove shown in FIG. 9A and the deep groove shown in FIG. 10A is an SEM observation image of the defect-free contact hole shown in FIG. 9A, and FIG. 10B is a contact hole having a defect on the side wall shown in FIG. 9B. It is a SEM observation image of this. As described above, when the side wall of the contact hole is observed using the electron beam apparatus 10 of the present invention, the amount of emitted electrons is different, and the presence or absence of defects makes it difficult to observe with the conventional electron beam apparatus. Since it is emphasized as an SEM observation image, it is possible to detect a defect present on the side wall of the contact hole.
(試料観察方法:第一実施形態)
上述した電子線装置を用いた、本発明の試料観察方法を説明する。
図11は、本発明の試料観察方法を段階的に示したフローチャートである。この試料観察方法は、凹部の底面に向けて選択的に電子線を照射し、凹部の詳細な情報を得る例である。
まず、凹部を含む試料全体に電子線を照射する。これにより、試料における凹部の位置や表面形状を観察する(S1)。
次に、凹部を観察する際の利得(ゲイン)を、二次電子線検出器を構成する検出要素ごとに設定する(S2)。利得の設定は、利得制御部の利得切替回路を制御すればよい。それぞれの検出要素ごとの利得の選択は、試料全体の観察で得た凹部の表面形状などを参照して決定すればよい。
(Sample observation method: first embodiment)
The sample observation method of the present invention using the above-described electron beam apparatus will be described.
FIG. 11 is a flowchart showing the sample observation method of the present invention step by step. This sample observation method is an example in which detailed information on a recess is obtained by selectively irradiating an electron beam toward the bottom surface of the recess.
First, an electron beam is irradiated to the whole sample including a recessed part. Thereby, the position and surface shape of the recessed part in a sample are observed (S1).
Next, a gain (gain) when observing the concave portion is set for each detection element constituting the secondary electron beam detector (S2). The gain can be set by controlling the gain switching circuit of the gain controller. The selection of the gain for each detection element may be determined with reference to the surface shape of the recess obtained by observing the entire sample.
次に、試料の凹部の底面に向けて電子線を選択的に絞って照射する(S3)。底部に入射した電子線は反射され、反射電子が側壁に当たると、その位置に応じて所定の放出角度で二次電子が放出される。放出された二次電子は、その放出角度に応じて、互いに異なる検出要素に入射する。そして、それぞれの検出要素ごとに設定された利得に応じて増幅された検出信号が出力される。 Next, the electron beam is selectively focused and irradiated toward the bottom surface of the concave portion of the sample (S3). The electron beam incident on the bottom is reflected, and when the reflected electrons hit the side wall, secondary electrons are emitted at a predetermined emission angle according to the position. The emitted secondary electrons are incident on different detection elements according to the emission angle. And the detection signal amplified according to the gain set for each detection element is output.
次に、検出要素どうしの和分、差分の演算を行う(S4)。そして、そして、側壁の特定位置が強調された信号(S5)、凹部の底面が強調された信号(S6)、凹部の表面が強調された信号(S7)を得る。こうした信号に基づいて、凹部の電子顕微鏡画像を構築することによって、凹部の側壁や底面の詳細な情報(微細形状や欠陥)を得ることができる。 Next, the sum and difference of the detection elements are calculated (S4). And the signal (S5) in which the specific position of the side wall is emphasized, the signal (S6) in which the bottom surface of the concave portion is emphasized, and the signal (S7) in which the surface of the concave portion is emphasized are obtained. Based on such a signal, by constructing an electron microscope image of the concave portion, detailed information (fine shape and defect) on the side wall and bottom surface of the concave portion can be obtained.
(試料観察方法:第二実施形態)
図12は、走査電子顕微鏡を用いた本発明の試料観察方法を段階的に示したフローチャートである。
まず、凹部を含む試料全体に電子線を照射する。これにより、試料における凹部の位置や表面形状を観察する(S11)。
次に、凹部を観察する際の利得(ゲイン)を、二次電子線検出器を構成する検出要素ごとに設定する(S12)。利得の設定は、利得制御部の利得切替回路を制御すればよい。それぞれの検出要素ごとの利得の選択は、試料全体の観察で得た凹部の表面形状などを参照して決定すればよい。
(Sample observation method: second embodiment)
FIG. 12 is a flowchart showing stepwise the sample observation method of the present invention using a scanning electron microscope.
First, an electron beam is irradiated to the whole sample including a recessed part. Thereby, the position and surface shape of the recessed part in a sample are observed (S11).
Next, a gain (gain) when observing the concave portion is set for each detection element constituting the secondary electron beam detector (S12). The gain can be set by controlling the gain switching circuit of the gain controller. The selection of the gain for each detection element may be determined with reference to the surface shape of the recess obtained by observing the entire sample.
次に、試料の凹部に電子線走査しながら照射する(S13)。これにより、試料における凹部の底面全体に、電子線が走査されつつ入射する。底部に入射した電子線は反射され、反射電子が側壁に当たると、その位置に応じて所定の放出角度で二次電子が放出される。放出された二次電子は、その放出角度に応じて、互いに異なる検出要素に入射する。そして、それぞれの検出要素ごとに設定された利得に応じて増幅された検出信号が出力される。 Next, the concave portion of the sample is irradiated while scanning with an electron beam (S13). Thereby, the electron beam is incident on the entire bottom surface of the concave portion of the sample while being scanned. The electron beam incident on the bottom is reflected, and when the reflected electrons hit the side wall, secondary electrons are emitted at a predetermined emission angle according to the position. The emitted secondary electrons are incident on different detection elements according to the emission angle. And the detection signal amplified according to the gain set for each detection element is output.
次に、検出要素どうしの和分、差分の演算を行う(S14)。そして、そして、側壁の特定位置が強調された信号(S15)、凹部の底面が強調された信号(S16)、凹部の表面が強調された信号(S17)を得る。こうした信号に基づいて、凹部の電子顕微鏡画像を構築することによって、凹部の側壁や底面の詳細な情報(微細形状や欠陥)を得ることができる。 Next, the sum and difference of the detection elements are calculated (S14). Then, a signal in which the specific position of the side wall is emphasized (S15), a signal in which the bottom surface of the concave portion is emphasized (S16), and a signal in which the surface of the concave portion is emphasized (S17) are obtained. Based on such a signal, by constructing an electron microscope image of the concave portion, detailed information (fine shape and defect) on the side wall and bottom surface of the concave portion can be obtained.
(電子線装置:第二実施形態)
図13は、第二実施形態の電子線装置であり、電子線カラムの長手方向に沿った断面を示す概略構成図である。なお、第一実施形態の電子線装置と同様の構成には同一の番号を付し、その詳細な説明を略す。
第一実施形態の電子線装置10では、電子線の光軸上には二次電子線検出器56を配置できないため、電子線の光軸に沿って放出される二次電子は検出できない。このため、電子線の光軸に沿って放出される二次電子も検出可能にするために、第二実施形態の電子線装置80では、電子線カラム21の外部に二次電子線検出器81を配置するとともに、電子線の光軸を含む領域に、二次電子を分離して二次電子線検出器81に向けて二次電子を誘導する分離器(ビームスプリッタ)82を設けている。
(Electron Beam Device: Second Embodiment)
FIG. 13 is an electron beam apparatus according to the second embodiment, and is a schematic configuration diagram showing a cross section along the longitudinal direction of the electron beam column. In addition, the same number is attached | subjected to the structure similar to the electron beam apparatus of 1st embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In the electron beam apparatus 10 of the first embodiment, since the secondary electron beam detector 56 cannot be disposed on the optical axis of the electron beam, secondary electrons emitted along the optical axis of the electron beam cannot be detected. For this reason, in order to make it possible to detect secondary electrons emitted along the optical axis of the electron beam, in the electron beam apparatus 80 of the second embodiment, a secondary electron beam detector 81 is provided outside the electron beam column 21. And a separator (beam splitter) 82 for separating the secondary electrons and guiding the secondary electrons toward the secondary electron beam detector 81 in a region including the optical axis of the electron beam.
分離器(ビームスプリッタ)82は、ウエハ(試料)Wに向かう電子線を透過させるとともに、ウエハWから放出された二次電子を二次電子線検出器81に向けて屈折させる。
二次電子線検出器81は、図3に示す二次電子線検出器56と同様に、複数の検出要素を配列して形成されている。
The separator (beam splitter) 82 transmits an electron beam directed toward the wafer (sample) W and refracts secondary electrons emitted from the wafer W toward the secondary electron beam detector 81.
Similar to the secondary electron beam detector 56 shown in FIG. 3, the secondary electron beam detector 81 is formed by arranging a plurality of detection elements.
このような構成の電子線装置80によって、電子線の光軸に沿って放出される二次電子も検出可能となり、観察像に死角が生じることが無く、高精細な凹部の電子顕微鏡画像を得ることが可能になる。 With the electron beam apparatus 80 having such a configuration, secondary electrons emitted along the optical axis of the electron beam can be detected, and a blind spot does not occur in the observed image, and a high-definition electron microscope image of the concave portion is obtained. It becomes possible.
10…電子線装置、21…電子線カラム、56…二次電子線検出器(検出器)、71…検出要素、82…分離器(ビームスプリッタ)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electron beam apparatus, 21 ... Electron beam column, 56 ... Secondary electron beam detector (detector), 71 ... Detection element, 82 ... Separator (beam splitter).
Claims (5)
前記検出系は、複数の検出要素を配列してなる検出器を備え、
前記二次電子を検出した前記検出要素の形成位置に応じて、該二次電子が生じた前記凹部内での位置を特定して利得を設定する利得制御部と、前記凹部の深さ方向に沿った側壁を含む画像情報を生成するSEM像構成回路と、を設けたことを特徴とする電子線装置。 An electron beam optical system that includes an electron beam optical system that irradiates an electron beam toward a minute recess formed in the sample, and a detection system that detects secondary electrons generated by reflected electrons of the electron beam;
The detection system includes a detector formed by arranging a plurality of detection elements,
In accordance with the formation position of the detection element that has detected the secondary electrons , a gain control unit that sets the gain by specifying the position in the recess where the secondary electrons are generated, and in the depth direction of the recess An electron beam apparatus comprising: an SEM image forming circuit that generates image information including a side wall along the side .
前記試料に形成された微細な凹部に向けて、前記電子線を選択的に照射する照射工程と、
前記二次電子を前記検出器によって検出する工程と、
前記二次電子を検出した前記検出要素の形成位置に応じて、該二次電子が生じた前記凹部内での位置を特定する工程と、
前記凹部の深さ方向に沿った側壁を含む画像情報を生成する工程と、
を備えたことを特徴とする試料観察方法。 An electron beam optical system that irradiates an electron beam onto the sample surface, and an electron beam optical element that includes a detection system that detects secondary electrons generated by reflected electrons of the electron beam. The detection system includes a plurality of detection elements. The sample observing method comprises: an array of detectors; and an electron beam apparatus that detects the secondary electrons by the detection elements that are different from each other according to the emission angle of the secondary electrons. And
An irradiation step of selectively irradiating the electron beam toward a fine recess formed in the sample;
Detecting the secondary electrons with the detector;
Identifying the position in the recess where the secondary electrons are generated according to the formation position of the detection element that has detected the secondary electrons;
Generating image information including a side wall along the depth direction of the recess;
A sample observation method comprising:
個々の前記検出要素で検出された信号を加算し、前記凹部の深さ方向に沿った側壁の高精細画像を得る工程を更に備えたことを特徴とする請求項2記載の試料観察方法。 Individually setting individual gains of the detection elements;
The sample observation method according to claim 2 , further comprising a step of adding signals detected by the individual detection elements to obtain a high-definition image of the side wall along the depth direction of the recess.
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