JPH0843331A - X-ray analysis method and apparatus - Google Patents
X-ray analysis method and apparatusInfo
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- JPH0843331A JPH0843331A JP6176415A JP17641594A JPH0843331A JP H0843331 A JPH0843331 A JP H0843331A JP 6176415 A JP6176415 A JP 6176415A JP 17641594 A JP17641594 A JP 17641594A JP H0843331 A JPH0843331 A JP H0843331A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は表面分析技術に係り、特
に微細孔を有する試料表面の分析に優れたX線分析装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface analysis technique, and more particularly to an X-ray analysis apparatus excellent in analyzing a sample surface having fine pores.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子の高集積化に伴い、高精度の
微細加工技術が要求されている。たとえば、256Mb
DRAMの製作では、直径0.2μm、深さ約2μmの
微細なコンタクトホールの加工が要求されている。この
ような高精度微細加工を行なうためには、加工の正確さ
を検査、判定できる計測技術が必要である。上記計測技
術のうち、コンタクトホール等微細孔底面の残留薄膜
(残膜)の有無を判定できる計測技術が特に重要視され
ている。コンタクトホール底面に残膜が存在する場合、
導通不良を引き越し重大なデバイス不良につながるから
である。2. Description of the Related Art As semiconductor elements are highly integrated, highly precise fine processing techniques are required. For example, 256Mb
In manufacturing a DRAM, it is required to process a fine contact hole having a diameter of 0.2 μm and a depth of about 2 μm. In order to perform such high-precision micromachining, a measurement technique capable of inspecting and determining the accuracy of machining is required. Among the above-mentioned measurement techniques, a measurement technique capable of determining the presence or absence of a residual thin film (residual film) on the bottom surface of a fine hole such as a contact hole is particularly important. If there is a residual film on the bottom of the contact hole,
This is because the continuity failure is transferred to cause a serious device failure.
【0003】微細孔底面の残膜の有無を検出する計測技
術として、微細孔内の分析方法および装置が特願平4−
257789号に開示されている。この分析装置では、
微細孔内の残膜に細く収束した電子線を照射して、電子
線照射により残膜から発生したX線(あるいは蛍光X
線)を観測する。このX線観測時に、電子線中心軸から
20°以内にX線検出器のX線受光面の一部もしくは全
部を設置することにより、残膜からの低エネルギーX線
を検出でき、残膜の種類と膜厚の測定、すなわち残膜の
定性、定量分析が可能である。As a measuring technique for detecting the presence or absence of a residual film on the bottom surface of a micropore, an analysis method and apparatus for micropores is disclosed in Japanese Patent Application No.
No. 257789. In this analyzer,
The remaining film in the fine holes is irradiated with a finely focused electron beam, and the X-ray (or the fluorescent X-ray) generated from the remaining film by the electron beam irradiation.
Line). At the time of this X-ray observation, low energy X-rays from the residual film can be detected by installing a part or all of the X-ray receiving surface of the X-ray detector within 20 ° from the electron beam central axis. It is possible to measure the type and film thickness, that is, qualitatively and quantitatively analyze the remaining film.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】定性、定量分析では、
分析の信頼性が重要である。残膜計測を例にとれば、残
膜の種類や膜厚を精度よく求めなければならない。たと
えば、残膜厚の測定では、1〜数nmの測定精度が必要
である。このような高精度分析を行なうためには、試料
表面上での電子線の照射位置、試料表面への電子線入射
電流や入射エネルギーの安定性が不可欠である。[Problems to be Solved by the Invention] In qualitative and quantitative analysis,
The reliability of the analysis is important. Taking residual film measurement as an example, it is necessary to accurately determine the type and film thickness of the residual film. For example, measurement of the remaining film thickness requires measurement accuracy of 1 to several nm. In order to perform such high-precision analysis, the irradiation position of the electron beam on the sample surface, the electron beam incident current on the sample surface, and the stability of the incident energy are indispensable.
【0005】電子線照射時に照射位置が変化した場合、
電子線が微細孔側壁に照射される可能性がある。残膜と
側壁とは同一物質で構成されることが多く、電子線が側
壁に照射されると残膜と同種のX線が発生するため、底
面に残膜が存在しない場合でも、残膜有と誤って判定す
る可能性がある。また、X線の発生強度は残膜に照射さ
れる電子線の電流や入射エネルギーの関数である。従っ
て、X線の測定中にこれらが変化するとX線の測定強度
が変化し、X線強度から求められる残膜厚の信頼性が大
幅に低下する。ここに述べた照射位置の変化や入射エネ
ルギーの変化に関しては、試料表面が帯電する試料、た
とえばフォトレジストのような絶縁物試料上に作られた
微細孔を観察する場合に特に顕著である。When the irradiation position changes during electron beam irradiation,
The electron beam may be irradiated on the side wall of the fine hole. The residual film and the side wall are often made of the same material, and when the side wall is irradiated with an electron beam, X-rays of the same type as the residual film are generated. Therefore, even when the residual film does not exist on the bottom surface, the residual film is present. May be erroneously determined to be. The intensity of X-ray generation is a function of the current and incident energy of the electron beam with which the residual film is irradiated. Therefore, if these change during X-ray measurement, the measured intensity of X-ray changes, and the reliability of the remaining film thickness obtained from the X-ray intensity is significantly reduced. The change of the irradiation position and the change of the incident energy described here are particularly remarkable when observing a fine hole formed on a sample whose surface is charged, for example, an insulating sample such as a photoresist.
【0006】このように、電子線の照射位置や入射電
流、入射エネルギーの安定性が、残膜の高精度分析に不
可欠である。しかし、従来方法や装置では、これらの安
定性に対する配慮が成されていないため、測定の信頼性
が低く、高精度の残膜分析は困難である。本発明の目的
は、電子線照射位置や入射電流、入射エネルギーの変化
をX線の測定途中で測定、補正することにより、これら
の影響を最小限に抑え、残膜分析を信頼性よく行なうこ
とが可能なX線分析装置を提供することにある。As described above, the stability of the electron beam irradiation position, incident current, and incident energy is indispensable for highly accurate analysis of the residual film. However, in the conventional methods and devices, since no consideration is given to these stability, the reliability of measurement is low, and highly accurate residual film analysis is difficult. An object of the present invention is to measure and correct changes in electron beam irradiation position, incident current, and incident energy during X-ray measurement, thereby minimizing these effects and reliably performing residual film analysis. It is to provide an X-ray analyzer capable of performing the above.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、試料表面への電子線の加速、収束手段、電子線照射
により発生したX線の観測手段、試料の保持手段と位置
制御手段、試料表面上の電子線照射位置のモニタ手段と
補正手段、試料への電子線入射電流と入射エネルギーの
モニタ手段と補正手段とを設けた。In order to achieve the above object, an electron beam accelerating and converging means on a sample surface, an observing means for X-rays generated by electron beam irradiation, a sample holding means and a position control means, a sample A monitor means and a correction means for the electron beam irradiation position on the surface, and a monitor means and a correction means for the electron beam incident current and the incident energy on the sample were provided.
【0008】[0008]
【作用】特願平4−257789号で述べられているよ
うに、微細孔底面の残膜からのX線を検出するために
は、電子線中心軸から20°の範囲内でX線を観測する
ことが不可欠である。本発明におけるX線の観測手段
も、X線受光面の一部もしくは全部がこの領域内に設置
されている。X線の観測手段としては、X線のエネルギ
ー分析が可能な手段であれば任意の観測手段でよい。た
とえば、Si(Li)のような固体(半導体)X線検出
器、あるいは多層膜反射鏡や回折格子とX線検出器との
組合せでよい。多層膜反射鏡や回折格子等の分光素子を
用いる場合には、これら分光素子のX線受光面の一部も
しくは全部、あるいはこれら分光素子にX線を導く光学
素子のX線受光面の一部もしくは全部が電子線中心軸か
ら20°の範囲内に入るよう、分光素子や光学素子が設
置されているものとする。As described in Japanese Patent Application No. 4-257789, in order to detect X-rays from the residual film on the bottom surface of the micropores, the X-rays are observed within a range of 20 ° from the electron beam central axis. Is essential. In the X-ray observing means of the present invention, a part or the whole of the X-ray receiving surface is installed in this area. As the X-ray observing means, any observing means may be used as long as it is a means capable of X-ray energy analysis. For example, a solid (semiconductor) X-ray detector such as Si (Li), or a combination of a multilayer film reflecting mirror or a diffraction grating and an X-ray detector may be used. When a spectroscopic element such as a multi-layered film reflecting mirror or a diffraction grating is used, part or all of the X-ray receiving surfaces of these spectroscopic elements or a part of the X-ray receiving surface of an optical element that guides X-rays to these spectroscopic elements. Alternatively, it is assumed that the spectroscopic element and the optical element are installed so that all of them fall within the range of 20 ° from the electron beam central axis.
【0009】本発明では、試料表面上の電子線照射位置
のモニタ手段と補正手段とを用いて、(たとえば試料表
面が帯電した場合でも)微細孔底面の残膜に位置精度よ
く電子線を照射することが可能である。このモニタ手段
としては、たとえば、試料表面のSEM像(電子線走査
像)を観測して、観測された像同士の比較から像移動量
(すなわち電子線照射位置の変化量)を求める方法が考
えられる。また、電子線照射位置の補正手段としては、
電子線用の偏向コイルを用いればよい。具体的には、微
細孔底面への収束電子線の固定照射によるX線の測定途
中で、X線測定を中断して試料表面上で電子線を走査
し、試料表面のSEM像を観察する。次に、このSEM
像を1回前に観察されたSEM像と比較して像移動量を
求め、移動量に相当する距離だけ電子線を偏向して(す
なわち電子線照射位置を補正して)固定照射を行ない、
再びX線の測定を行なう。このようなSEM像観察と比
較、および電子線照射位置の補正をX線の測定途中に必
要回数自動的に行なうことにより、微細孔底面の所望の
位置に常に電子線を照射でき、微細孔側壁への不要な電
子線照射による分析精度の低下を防止することができ
る。In the present invention, the electron beam irradiating position monitoring means and the correcting means on the surface of the sample are used to irradiate the residual film on the bottom surface of the micropores with the electron beam with high positional accuracy (for example, even when the surface of the sample is charged). It is possible to As this monitoring means, for example, a method of observing an SEM image (electron beam scanning image) of the sample surface and obtaining the image movement amount (that is, the amount of change in the electron beam irradiation position) by comparing the observed images is considered. To be Further, as a means for correcting the electron beam irradiation position,
A deflection coil for electron beam may be used. Specifically, the X-ray measurement is interrupted, the electron beam is scanned on the sample surface, and the SEM image of the sample surface is observed during the measurement of the X-ray by the fixed irradiation of the convergent electron beam on the bottom surface of the micropore. Next, this SEM
The image is compared with the SEM image observed one time before to obtain the image movement amount, the electron beam is deflected by a distance corresponding to the movement amount (that is, the electron beam irradiation position is corrected), and fixed irradiation is performed,
The X-ray measurement is performed again. By performing such comparison with the SEM image observation and automatically correcting the electron beam irradiation position a required number of times during the X-ray measurement, the electron beam can be always irradiated to a desired position on the bottom surface of the micro hole, and the side wall of the micro hole can be constantly irradiated. It is possible to prevent deterioration of analysis accuracy due to unnecessary electron beam irradiation to the.
【0010】上記説明では、像移動量の把握にSEM像
を用いたが、電子線走査に伴うX線のマッピングから得
られるX線像を観測して比較しても、像移動量の把握が
可能である。また、像移動量が大きい場合には、電子線
偏向の代わりに、試料の保持手段と位置制御手段(たと
えば電気的に制御された試料ステージ等)を用いて試料
そのものを微小移動して、電子線照射位置を補正するこ
ともできる。In the above description, the SEM image is used to grasp the image movement amount, but the image movement amount can be grasped even by observing and comparing the X-ray images obtained from the X-ray mapping accompanying the electron beam scanning. It is possible. When the amount of image movement is large, the sample itself is slightly moved using the sample holding means and the position control means (for example, an electrically controlled sample stage) instead of the electron beam deflection, and the electron is moved. The line irradiation position can also be corrected.
【0011】さらに、本発明では、電子線入射電流や入
射エネルギーの自動モニタ手段および自動補正手段を用
いて、X線測定途中で試料への電子線の入射電流や入射
エネルギーの補正が可能である。最も簡単な電子線入射
電流のモニタ、補正方法は、試料の保持手段を電気的に
浮かせて、試料に入射する電流をたとえば電流計を用い
て測定し、入射電流が一定になるように、電子源のフィ
ラメント電流や電子引き出し電圧を自動制御することで
ある。この方法は導電性試料に対して有効な方法であ
る。Further, according to the present invention, it is possible to correct the incident current and the incident energy of the electron beam on the sample during the X-ray measurement by using the automatic monitor means and the automatic correcting means of the electron beam incident current and the incident energy. . The simplest method of monitoring and correcting the electron beam incident current is to electrically float the holding means of the sample, measure the current incident on the sample using, for example, an ammeter, and measure the electron current so that the incident current is constant. This is to automatically control the filament current of the source and the electron extraction voltage. This method is effective for conductive samples.
【0012】試料が絶縁物の場合には、上に述べた試料
電流の測定が困難なため、電子源から試料に至る電子線
経路途中にたとえばアパーチャ等を設置して、これに流
れる電流を測定すればよい。この場合、試料への入射電
流全体を測定する訳ではないが、入射電流の相対変化を
知ることは可能である。この相対変化をもとに、先に述
べたと同様の方法を用いて、入射電流を一定に保つこと
ができる。When the sample is an insulator, it is difficult to measure the sample current as described above. Therefore, for example, an aperture is installed in the electron beam path from the electron source to the sample, and the current flowing therethrough is measured. do it. In this case, the total incident current to the sample is not measured, but it is possible to know the relative change of the incident current. Based on this relative change, the incident current can be kept constant by using the same method as described above.
【0013】絶縁物試料に電子線を照射すると試料表面
が帯電して表面電位が変化するため、試料に入射する電
子線の実効エネルギーが変化する(通常の電子線照射装
置では、電子線の加速電圧すなわち入射エネルギーは、
試料表面が接地電位にあるとして設定されている)。本
発明では、この電子線入射エネルギーの自動測定および
自動補正も可能である。入射エネルギーのモニタ手段と
しては、試料の表面電位が測定可能な手段であればよ
い。たとえば、表面電位計を電子線照射領域の近傍に設
置すれば、試料表面の帯電による電位を容易に測定でき
る(試料への入射エネルギーはこの表面電位分だけ変化
している)。さらに、観測されたX線スペクトルにおけ
る制動輻射部分の最高エネルギー値から、表面電位を見
積もることもできる。電子線照射により試料から発生す
る制動輻射光(X線)のエネルギーの最高値は、試料へ
の電子線の入射エネルギー値に等しい。従って、制動輻
射光の最高エネルギー値をX線スペクトルから読み取る
ことにより、試料表面への電子線の入射エネルギーを求
めることが可能である。X線スペクトル観測手段の制御
装置に、必要な電子回路あるいは計算機プログラムを内
蔵することにより、最高エネルギー値の読み取りを容易
に行なうことができる。以上述べたような手段を用い
て、X線の測定途中に電子線入射エネルギー(実効加速
電圧)を自動測定し、最初の加速電圧設定値との差を求
め、電子線加速、収束手段にフィードバックすることに
より、試料表面への入射エネルギーを常に一定に保つこ
とができる。When an insulator sample is irradiated with an electron beam, the surface of the sample is charged and the surface potential changes, so that the effective energy of the electron beam incident on the sample changes (in a normal electron beam irradiation apparatus, the electron beam is accelerated). The voltage or incident energy is
The sample surface is set to be at ground potential). In the present invention, this electron beam incident energy can be automatically measured and corrected. The means for monitoring the incident energy may be any means capable of measuring the surface potential of the sample. For example, if a surface electrometer is installed in the vicinity of the electron beam irradiation area, the potential due to the charging of the sample surface can be easily measured (the incident energy on the sample changes by this surface potential). Furthermore, the surface potential can be estimated from the highest energy value of the bremsstrahlung part in the observed X-ray spectrum. The maximum value of the energy of the bremsstrahlung light (X-ray) generated from the sample by the electron beam irradiation is equal to the incident energy value of the electron beam on the sample. Therefore, by reading the maximum energy value of the bremsstrahlung light from the X-ray spectrum, the incident energy of the electron beam on the sample surface can be obtained. The maximum energy value can be easily read by incorporating the necessary electronic circuit or computer program in the control device of the X-ray spectrum observation means. The electron beam incident energy (effective acceleration voltage) is automatically measured during the X-ray measurement using the above-described means, the difference from the initial setting value of the acceleration voltage is obtained, and the electron beam acceleration / focusing means is fed back. By doing so, the incident energy on the sample surface can always be kept constant.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0015】<実施例1>本発明の最も基本的な実施例
の一例を図1に示した。図では、電子源1からの電子線
8が電極2、コンデンサレンズ3、対物レンズ4を通過
して、試料6に照射されている。ここで、電極2は電子
線8に所望の加速エネルギーを与えると同時に、コンデ
ンサレンズ3および対物レンズ4と組み合わされて一連
の電子レンズ系を構成し、微細電子線を形成する役目を
果たす。電子線8の照射により試料6から発生したX線
9は、コントローラ14で制御されたX線検出器10の
検出ヘッド11(X線受光面)に入射して検出される。
先に述べたように、検出ヘッド11の設置に関しては、
検出ヘッド11の一部もしくは全部が電子線8の中心軸
から20°以内(すなわちα≦20°)に設置されるよ
う、X線検出器10の電子レンズ系(鏡体)への挿入、
設置が工夫されている。<Embodiment 1> An example of the most basic embodiment of the present invention is shown in FIG. In the figure, the electron beam 8 from the electron source 1 passes through the electrode 2, the condenser lens 3, and the objective lens 4, and is irradiated onto the sample 6. Here, the electrode 2 imparts a desired acceleration energy to the electron beam 8 and, at the same time, is combined with the condenser lens 3 and the objective lens 4 to form a series of electron lens systems, and serves to form a fine electron beam. The X-ray 9 generated from the sample 6 by the irradiation of the electron beam 8 enters the detection head 11 (X-ray receiving surface) of the X-ray detector 10 controlled by the controller 14 and is detected.
As described above, regarding the installation of the detection head 11,
Inserting the X-ray detector 10 into the electron lens system (mirror body) so that a part or all of the detection head 11 is installed within 20 ° (that is, α ≦ 20 °) from the central axis of the electron beam 8.
Installation is devised.
【0016】本装置を用いて残膜計測を行なう手順を、
図2に示したシーケンスを用いて説明する。まず、試料
6表面の分析位置を定めるため、試料6表面のSEM像
を観察する(A)。この観察では、制御装置15からの
電子線走査信号をもとに制御回路13で偏向コイル5を
制御して、電子線8で試料6の表面を走査し、電子線照
射に伴い発生する2次電子を検出器12で検出する。制
御装置15では、電子線8の照射位置に対応した2次電
子検出信号を用いてマッピングを行なうことにより、試
料6表面のSEM像を得ることができる。The procedure for measuring the residual film using this apparatus is as follows.
This will be described using the sequence shown in FIG. First, in order to determine the analysis position on the surface of the sample 6, the SEM image of the surface of the sample 6 is observed (A). In this observation, the deflection coil 5 is controlled by the control circuit 13 based on the electron beam scanning signal from the control device 15, the surface of the sample 6 is scanned by the electron beam 8, and the secondary generated by the electron beam irradiation. The electrons are detected by the detector 12. The controller 15 can obtain the SEM image of the surface of the sample 6 by performing mapping using the secondary electron detection signal corresponding to the irradiation position of the electron beam 8.
【0017】得られたSEM像の一例を図3に示した。
図3は、制御装置15に接続された表示装置17の画面
21上に映し出された試料6表面のSEM像である。図
3(a)に示したように、この画面21上で、残膜計測
すべき微細孔22の中心にカーソル線23を合わせて電
子線8の照射位置(すなわち分析位置、点P)を決定
(図2(B))した後、電子線8の固定照射を開始し、
先に述べたX線測定手段を用いてX線測定を行なう
(C)。ここで、電子線8の照射位置は制御装置15に
接続された記憶装置16に記憶されている。一定時間X
線測定を行なった後、コントローラ14によりX線検出
器10を制御してX線測定を中断し(D)、X線測定の
続行、終了を判断する。この判断に関しては、たとえ
ば、あらかじめX線測定の繰返し回数を制御装置15に
入力しておき、この回数との比較で判断してもよい。X
線測定を続行する場合には、電子線8で試料6表面を再
び走査して、試料6表面のSEM観察を行う(E)。次
に、このSEM像を、時間的に最も直近で得られている
SEM像(たとえば、図2において、SEM像(B)、
あるいはX線測定を既に複数回繰り返している場合は、
1回前のSEM像(E))と比較することにより、その
間の像移動量(すなわち電子線8の照射位置の変化量)
を求めることができる(F)。An example of the obtained SEM image is shown in FIG.
FIG. 3 is an SEM image of the surface of the sample 6 displayed on the screen 21 of the display device 17 connected to the control device 15. As shown in FIG. 3A, on the screen 21, the cursor line 23 is aligned with the center of the fine hole 22 for measuring the residual film, and the irradiation position of the electron beam 8 (that is, analysis position, point P) is determined. (FIG. 2 (B)), fixed irradiation of the electron beam 8 is started,
X-ray measurement is performed using the X-ray measuring means described above (C). Here, the irradiation position of the electron beam 8 is stored in the storage device 16 connected to the control device 15. X for a certain time
After performing the X-ray measurement, the controller 14 controls the X-ray detector 10 to interrupt the X-ray measurement (D), and determine whether the X-ray measurement is continued or finished. For this determination, for example, the number of times the X-ray measurement is repeated may be input in advance to the control device 15 and the determination may be made by comparison with this number. X
When the line measurement is continued, the surface of the sample 6 is scanned again with the electron beam 8 and SEM observation of the surface of the sample 6 is performed (E). Next, this SEM image is the SEM image most recently obtained in time (for example, in FIG. 2, SEM image (B),
Or if the X-ray measurement has already been repeated multiple times,
By comparing with the SEM image (E) one time before, the amount of image movement during that period (that is, the amount of change in the irradiation position of the electron beam 8)
Can be obtained (F).
【0018】この移動量の求め方を、図2(b)を用い
て具体的に説明する。図2(b)はX線測定中断後の試
料6表面のSEM像である。電子線8の固定照射前(図
2(a))には画面21の中央にあった微細孔22が、
電子線照射後には、画面21の左下に移動している(こ
の原因は、たとえば、試料6表面の帯電等である)。こ
の微細孔22の中心(点P)へのカーソル線23の設定
は、記憶装置16にあらかじめ記憶されたパタン情報を
もとに自動的に行なわれる。さらに、像移動後の微細孔
22の中心位置が記憶装置16に記憶される。制御装置
15では、先に記憶されている微細孔22の中心位置と
比較することにより、電子線8の固定照射後の像移動量
lと移動方向(図3(b)矢印)とを求めることができ
る(図2(F))。この移動量と移動方向を補正するよ
うに、すなわち微細孔22が画面21の中心に来るよう
に、制御装置15からの信号をもとに制御回路13を介
して偏向コイル5’を制御して、電子線8の照射位置を
自動的に補正する(G)。その後、電子線8の固定照射
を再開してX線測定を行う。以上の操作を所望回数繰り
返すことにより、常に電子線8を所望の位置に確実に照
射しながらX線測定を行うことができる。ここで、偏向
コイル5、5’の位置に関しては、X線9の測定の妨げ
にならない限り、必要に応じて自由に変更可能であるも
のとする。A method of obtaining the movement amount will be specifically described with reference to FIG. FIG. 2B is an SEM image of the surface of the sample 6 after the X-ray measurement was stopped. Before the fixed irradiation of the electron beam 8 (FIG. 2A), the fine hole 22 in the center of the screen 21 is
After the electron beam irradiation, it moves to the lower left of the screen 21 (the cause is, for example, the charging of the surface of the sample 6). The setting of the cursor line 23 at the center (point P) of the fine hole 22 is automatically performed based on the pattern information stored in advance in the storage device 16. Further, the center position of the fine hole 22 after the image movement is stored in the storage device 16. The controller 15 obtains the image movement amount 1 and the movement direction (arrow in FIG. 3B) after the fixed irradiation of the electron beam 8 by comparing with the previously stored center position of the fine hole 22. (Fig. 2 (F)). The deflection coil 5'is controlled via the control circuit 13 based on a signal from the control device 15 so as to correct the movement amount and the movement direction, that is, the fine hole 22 is located at the center of the screen 21. , The irradiation position of the electron beam 8 is automatically corrected (G). After that, the fixed irradiation of the electron beam 8 is restarted and the X-ray measurement is performed. By repeating the above operation a desired number of times, X-ray measurement can be performed while always reliably irradiating the desired position with the electron beam 8. Here, the positions of the deflection coils 5 and 5 ′ can be freely changed as needed as long as they do not interfere with the measurement of the X-ray 9.
【0019】本実施例では、X線測定中の電子線8の入
射電流や入射エネルギーの変化も自動的に測定、補正す
ることが可能である。試料6が設置されている試料ステ
ージ7は電気的に絶縁されており、試料6に入射する電
子線8の電流値を電流計18で測定することができる。
電流計18からの電流測定信号は制御装置15に入力さ
れている。試料6への入射電流が変化した場合、制御装
置15からの信号をもとに、コントローラ19が電子源
1内のフィラメント電流あるいは電子引き出し電圧等を
制御して、試料6への入射電流を一定に保つことができ
る。In this embodiment, it is possible to automatically measure and correct changes in the incident current and incident energy of the electron beam 8 during X-ray measurement. The sample stage 7 on which the sample 6 is installed is electrically insulated, and the current value of the electron beam 8 incident on the sample 6 can be measured by the ammeter 18.
The current measurement signal from the ammeter 18 is input to the controller 15. When the incident current to the sample 6 changes, the controller 19 controls the filament current or the electron extraction voltage in the electron source 1 based on the signal from the control device 15 to keep the incident current to the sample 6 constant. Can be kept at
【0020】電子線8の試料6への入射エネルギーを一
定に保つ方法としては、以下に述べる方法を採用してい
る。本実施例では、X線検出器10で測定されるX線ス
ペクトルの制動輻射光の最高エネルギー値から、電子線
8の試料6への実効入射エネルギーを測定することがで
きる。この測定に必要な電子回路や計算機プログラム
は、コントローラ14や制御装置15に含まれている。
この入射エネルギーの測定値をもとに、たとえばコント
ローラ20を制御して電極2への印加電圧を変化させる
ことにより、X線測定中の試料6への入射エネルギーを
一定に保つことができる。ここで、電極2はコンデンサ
レンズ3および対物レンズ4と共に、電子レンズ系を構
成している。従って、電極2への印加電圧を変化させた
場合、装置全体の像分解能(あるいは電子線8のビーム
径)や試料6への入射電流が変化する場合がある。この
ような場合には、制御装置15を用いて、(図示されて
いないが)コンデンサレンズ3や対物レンズ4の励磁電
流や電子源1を同時に制御することにより、像分解能や
入射電流が変化しないように、装置全体を制御できるも
のとする。As a method for keeping the incident energy of the electron beam 8 on the sample 6 constant, the following method is adopted. In the present embodiment, the effective incident energy of the electron beam 8 on the sample 6 can be measured from the maximum energy value of the bremsstrahlung light of the X-ray spectrum measured by the X-ray detector 10. The electronic circuit and computer program necessary for this measurement are included in the controller 14 and the control device 15.
Based on the measured value of this incident energy, for example, by controlling the controller 20 to change the voltage applied to the electrode 2, the incident energy to the sample 6 during X-ray measurement can be kept constant. Here, the electrode 2 constitutes an electron lens system together with the condenser lens 3 and the objective lens 4. Therefore, when the voltage applied to the electrode 2 is changed, the image resolution of the entire apparatus (or the beam diameter of the electron beam 8) or the incident current to the sample 6 may change. In such a case, the controller 15 is used to control the exciting current of the condenser lens 3 and the objective lens 4 and the electron source 1 at the same time (not shown), but the image resolution and the incident current do not change. Thus, the entire device can be controlled.
【0021】本実施例によれば、X線測定時における電
子線8の照射位置の変化を自動的に測定、補正すること
ができる。さらに、電子線8の試料6への入射電流や入
射エネルギーの変化も同じく自動的に測定、補正するこ
とができる。このため、これらの変化の影響を最小限に
抑え、微細孔底面の残膜分析を高精度に行うことができ
る。According to this embodiment, a change in the irradiation position of the electron beam 8 during X-ray measurement can be automatically measured and corrected. Furthermore, changes in the incident current and incident energy of the electron beam 8 on the sample 6 can also be automatically measured and corrected. Therefore, the influence of these changes can be minimized, and the residual film analysis on the bottom surface of the micropores can be performed with high accuracy.
【0022】<実施例2>本発明の別の実施例を図4に
示した。図4では、電子線8の照射位置の補正を、偏向
コイル5’と試料ステージ30とで行うことができる。
試料ステージ30には制御装置15で制御された移動機
構31が設置されており、nmオーダの微小移動が可能
である。偏向コイル5’と試料ステージ30とを用いる
ことにより、照射位置の補正量が大きな場合にも対応で
きる。<Embodiment 2> Another embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 4, the irradiation position of the electron beam 8 can be corrected by the deflection coil 5 ′ and the sample stage 30.
A moving mechanism 31 controlled by the control device 15 is installed on the sample stage 30 to enable minute movement on the order of nm. By using the deflection coil 5 ′ and the sample stage 30, it is possible to deal with a case where the correction amount of the irradiation position is large.
【0023】<実施例1>では、試料6に流れる電流を
直接測定して、試料6への入射電流が一定になるように
電子源1を制御していた。しかし、この方法は試料6が
導電性の試料である場合に限られ、試料6が絶縁材料か
ら構成されている場合には適用できない。本実施例で
は、この欠点を解消するため、アパーチャ板32を用い
て電子線8の電流量の測定を行っている。この方法は電
子線8の全電流量を測定する方法ではなく、アパーチャ
板32に流れ込む(部分的な)電流量を測定する方法で
ある。しかし、アパーチャ板32に流れる電流量は電子
線8の電流量に比例しているため、本方法により電子線
8の電流量の変化を測定することが可能である。このよ
うな測定方法を用いることにより、試料6の材質によら
ずに電子線8の電流量の変化を測定することができ、X
線測定中の試料6への電子線8の入射電流を一定に保つ
ことができる。本実施例では、アパーチャ板32をコン
デンサレンズ3の下方に設置しているが、X線測定を妨
げない限り、その設置位置を任意に選定できることは言
うまでもない。さらに、X線測定中の入射電流値の変化
を抑えるために、電子源1をTFE(熱電界放出型)電
子源にすることも可能である。TFE電子源は他の電子
源に比べて極めて安定性がよいため、高精度のX線測定
が可能である。このTFE電子源を採用した場合でも、
実施例1と同じく、コントローラ19を介して制御装置
15により電子源1を制御可能であるものとする。その
他の部分に関しては実施例1と同じである。In <Example 1>, the current flowing in the sample 6 was directly measured, and the electron source 1 was controlled so that the incident current to the sample 6 was constant. However, this method is limited to the case where the sample 6 is a conductive sample and cannot be applied when the sample 6 is made of an insulating material. In this embodiment, in order to solve this drawback, the amount of current of the electron beam 8 is measured using the aperture plate 32. This method is not a method of measuring the total amount of current of the electron beam 8 but a method of measuring the amount of (partial) current flowing into the aperture plate 32. However, since the amount of current flowing through the aperture plate 32 is proportional to the amount of current of the electron beam 8, it is possible to measure the change in the amount of current of the electron beam 8 by this method. By using such a measuring method, the change in the current amount of the electron beam 8 can be measured regardless of the material of the sample 6, and X
The incident current of the electron beam 8 on the sample 6 during the line measurement can be kept constant. In the present embodiment, the aperture plate 32 is installed below the condenser lens 3, but it goes without saying that the installation position can be arbitrarily selected as long as it does not interfere with X-ray measurement. Further, in order to suppress the change in the incident current value during the X-ray measurement, the electron source 1 can be a TFE (thermal field emission type) electron source. Since the TFE electron source is extremely stable as compared with other electron sources, highly accurate X-ray measurement is possible. Even if this TFE electron source is adopted,
As in the first embodiment, it is assumed that the control device 15 can control the electron source 1 via the controller 19. Other parts are the same as in the first embodiment.
【0024】本実施例においても、<実施例1と>同じ
効果が得られる。Also in this embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
【0025】<実施例3>実施例1および2では、X線
スペクトル中の制動輻射光の最高エネルギー値から、電
子線8の試料6への入射エネルギーを求めていた。しか
し、先に述べたように、試料6の表面電位からこの入射
エネルギーを求めることも可能である。本実施例はこの
ような実施例の一例である。<Example 3> In Examples 1 and 2, the incident energy of the electron beam 8 on the sample 6 was determined from the maximum energy value of the bremsstrahlung light in the X-ray spectrum. However, as described above, it is also possible to obtain this incident energy from the surface potential of the sample 6. The present embodiment is an example of such an embodiment.
【0026】図5に示された装置では、微小領域の表面
電位を測定できる表面電位計40が、試料6表面の電子
線8の照射領域近傍に設置されている。具体的には、表
面電位計40のプローブ用探針41が、試料6表面の電
子線照射領域近傍に接触されている。この探針41によ
り、電子線照射領域の表面電位の測定が可能であり、測
定結果は制御装置15に出力されている。制御装置15
では、この測定結果をもとに、試料6表面に対する電子
線8の実効入射エネルギーを計算して(すなわち、試料
6表面の電位分だけ実効入射エネルギーが変化してい
る)、入射エネルギーの変化分を補正するようにコント
ローラ20を制御することができる。その他の部分に関
しては、他の実施例と同じである。In the apparatus shown in FIG. 5, a surface electrometer 40 capable of measuring the surface potential of a minute area is installed near the irradiation area of the electron beam 8 on the surface of the sample 6. Specifically, the probe probe 41 of the surface electrometer 40 is in contact with the surface of the sample 6 near the electron beam irradiation region. The probe 41 can measure the surface potential of the electron beam irradiation region, and the measurement result is output to the control device 15. Controller 15
Then, based on this measurement result, the effective incident energy of the electron beam 8 on the surface of the sample 6 is calculated (that is, the effective incident energy is changed by the potential of the surface of the sample 6), and the change amount of the incident energy is calculated. The controller 20 can be controlled to correct the. Other parts are the same as those in the other embodiments.
【0027】本実施例においても、実施例1および2と
同等の効果を得ることができる。Also in this embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明によれば、X線観測時における電
子線の照射位置や試料への入射電流の変化、あるいは電
子線の入射エネルギーの変化を自動的に測定して補正す
ることができる。この結果、これらの変化のX線測定へ
の影響を最小限に抑えることができ、微細孔底面の残膜
分析を高精度に行うことができる。According to the present invention, it is possible to automatically measure and correct the change in the electron beam irradiation position or the incident current to the sample or the change in the incident energy of the electron beam during X-ray observation. . As a result, the influence of these changes on the X-ray measurement can be minimized, and the residual film on the bottom surface of the micropores can be analyzed with high accuracy.
【図1】本発明の一実施例を示す装置構成図である。FIG. 1 is a device configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明におけるX線測定のシーケンスを示す図
である。。FIG. 2 is a diagram showing an X-ray measurement sequence in the present invention. .
【図3】表示装置の画面上に表された微細孔のSEM像
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an SEM image of micropores displayed on the screen of the display device.
【図4】本発明の一実施例を示す装置構成図である。FIG. 4 is a device configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例を示す装置構成図である。FIG. 5 is a device configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
1…電子源1、2…電極、3…コンデンサレンズ、4…
対物レンズ、5、5’…偏向コイル、6…試料、7…試
料ステージ、8…電子線、9…X線、10…X線検出
器、11…検出ヘッド、12…検出器、13…制御回
路、14…コントローラ、15…制御装置、16…記憶
装置、17…表示装置、18…電流計、19、20…コ
ントローラ、21…画面、22…微細孔、23…カーソ
ル線、30…試料ステージ、31…移動機構、32…ア
パーチャ板、33…電流計、40…表面電位計、41…
探針。1 ... Electron source 1, 2 ... Electrode, 3 ... Condenser lens, 4 ...
Objective lens 5, 5 '... Deflection coil, 6 ... Sample, 7 ... Sample stage, 8 ... Electron beam, 9 ... X-ray, 10 ... X-ray detector, 11 ... Detection head, 12 ... Detector, 13 ... Control Circuit, 14 ... Controller, 15 ... Control device, 16 ... Storage device, 17 ... Display device, 18 ... Ammeter, 19, 20 ... Controller, 21 ... Screen, 22 ... Micropore, 23 ... Cursor line, 30 ... Sample stage , 31 ... Moving mechanism, 32 ... Aperture plate, 33 ... Ammeter, 40 ... Surface electrometer, 41 ...
Probe.
Claims (11)
収束手段と照射手段、試料の微小移動手段、電子線照射
により発生したX線を電子線の中心軸から20°の範囲
内で定義される領域内で測定可能なX線測定手段、試料
表面上での電子線照射位置の自動モニタ手段と自動補正
手段とを備えたことを特徴とするX線分析装置。1. An electron beam accelerating means, an electron beam converging means and an irradiating means on a sample surface, a sample minute moving means, and an X-ray generated by electron beam irradiation within a range of 20 ° from a central axis of the electron beam. An X-ray analysis apparatus comprising: an X-ray measuring means capable of measuring in a region defined by, an automatic monitoring means of an electron beam irradiation position on the sample surface, and an automatic correcting means.
定された電子線照射位置の変化を補正する方向に働くこ
とを特徴とする請求項1に記載のX線分析装置。2. The X-ray analysis apparatus according to claim 1, wherein the automatic correction means acts in a direction of correcting a change in electron beam irradiation position measured by the automatic monitor means.
電子像のX線測定前後での比較から求めることを特徴と
する請求項2に記載のX線分析装置。3. The X-ray analysis apparatus according to claim 2, wherein the change in the electron beam irradiation position is obtained by comparing the secondary electron image of the sample surface before and after the X-ray measurement.
向手段、もしくは制御された試料の微小移動手段である
ことを特徴とする請求項2に記載のX線分析装置。4. The X-ray analysis apparatus according to claim 2, wherein the automatic correction means is a controlled electron beam deflection means or a controlled sample minute movement means.
自動補正手段、および試料への電子線入射エネルギーの
自動測定手段と自動補正手段とを設けたことを特徴とす
る請求項1に記載のX線分析装置。5. An automatic measuring means and an automatic correcting means for the electron beam incident current to the sample, and an automatic measuring means and an automatic correcting means for the electron beam incident energy to the sample are provided. The X-ray analyzer described.
動測定手段で測定された入射電流の変化を補正する方向
に働くことを特徴とする請求項に5記載のX線分析装
置。6. The X-ray analysis apparatus according to claim 5, wherein the electron beam incident current automatic correcting means acts in a direction of correcting a change in the incident current measured by the automatic measuring means.
料に電気的に接続された電流測定手段、もしくは電子線
経路中に設置されたアパーチャとこれに接続された電流
測定手段であることを特徴とする請求項6に記載のX線
分析装置。7. The automatic measuring means for the electron beam incident current is a current measuring means electrically connected to the sample, or an aperture installed in the electron beam path and a current measuring means connected thereto. The X-ray analyzer according to claim 6.
フィラメント電流あるいは電子源内部の電子引き出し電
流の調節手段であることを特徴とする請求項6に記載の
X線分析装置。8. The X-ray analyzer according to claim 6, wherein the incident current automatic correction means is a means for adjusting a filament current of the electron source or an electron extraction current inside the electron source.
が、自動測定手段で測定された入射エネルギーの変化を
補正する方向に働くことを特徴とする請求項5に記載の
X線分析装置。9. The X-ray analysis apparatus according to claim 5, wherein the electron beam incident energy automatic correction means acts in a direction of correcting a change in the incident energy measured by the automatic measurement means.
段が、試料の表面電位の測定手段、もしくはX線スペク
トル中の制動輻射光の最高エネルギー値の解析手段であ
ることを特徴とする請求項9に記載のX線分析装置。10. The means for automatically measuring the electron beam incident energy is a means for measuring the surface potential of a sample or a means for analyzing the maximum energy value of bremsstrahlung light in an X-ray spectrum. The X-ray analysis apparatus described in 1.
段が電子線経路中に設置された制御電極であることを特
徴とする請求項9に記載のX線分析装置。11. The X-ray analysis apparatus according to claim 9, wherein the automatic correcting means for the incident energy of the electron beam is a control electrode installed in the electron beam path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6176415A JPH0843331A (en) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | X-ray analysis method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6176415A JPH0843331A (en) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | X-ray analysis method and apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0843331A true JPH0843331A (en) | 1996-02-16 |
Family
ID=16013296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6176415A Pending JPH0843331A (en) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | X-ray analysis method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0843331A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6476389B1 (en) | 1999-03-25 | 2002-11-05 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | X-ray analyzer having an absorption current calculating section |
JP2008286554A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Shimadzu Corp | Apparatus and method for fluorescent x-ray analysis and program |
-
1994
- 1994-07-28 JP JP6176415A patent/JPH0843331A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6476389B1 (en) | 1999-03-25 | 2002-11-05 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | X-ray analyzer having an absorption current calculating section |
GB2348288B (en) * | 1999-03-25 | 2003-10-01 | Fuji Photo Optical Co Ltd | X-ray analyzer and analyzing method using the same |
JP2008286554A (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Shimadzu Corp | Apparatus and method for fluorescent x-ray analysis and program |
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