(57)【要約】【課題】  電子ビームにさらされた物体により生成されるＸ線の放射を測定する装置を提供する。【解決手段】  本装置は、電子ビームを発生及び制御するために使用される少なくとも１つのサブアセンブリすなわち電子カラム、及び測定される物体を位置決めする支持体を含む。本装置はまた、分析される試料により放射されるＸ線を分析するスペクトル分析手段とビームに関連して試料の位置を制御する光学手段も含む。  生成されるビームのエネルギー及び得られる電子流の強度は、半導体の製造者らにより要求される感度、解像度及び精密性に関しての要求に合致する。  本発明は、具体的には、集積回路ウエハの組み立てのチェックに適用する。
2005528735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも
電子放射手段；
電子に電位差ΔＶ１がかけられる加速ステージ；
電子ビームが形作られ及び制御されるゼロ電界空間；
前記電子にΔＶ１と反対の符号の電位差ΔＶ２がかけられる減速位相；
物体を前記電子ビームの真下に位置決めする支持体；及び
前記分析される物体により放射されるＸ線を分析するスペクトル分析手段を含むことを特徴とする、前記電子ビームにさらされた物体により生成されるＸ線の放射を測定する装置。
【請求項２】
前記電位差ΔＶ１及びΔＶ２が、２つの発電機（１４及び１１９）を使用して印加され、その参照電位が、一緒に接続され、第１の発電機（１４）が電子放射ソースを電位ＨＶ１に引き上げ、第２の発電機（１１９）が前記分析される物体（１１）を電位ＨＶ２に引き上げることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つの発電機（１４及び１１９）の参照電位（１１１１）が前記装置のアースと接続することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ゼロ電界空間が、前記２つの発電機（１４及び１１９）の前記参照電位（１１１１）に引き上げられる筐体（１６、１１１及び１１５）を含むことを特徴とする、請求項２及び請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記ゼロ電界空間が、少なくとも、交叉ゾーンを有しない電子ビームを形作り、及びそれを集束する手段（１８及び１１６）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
前記装置が試料支持体と前記装置の残りとの間に配置される電極（１１８）を含み、この電極が任意の電位に引き上げられることができることを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
本電極（１１８）が冷却できる多孔板であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ゼロ電界空間が、ビーム電流の強度を測定する手段（１１３）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
前記ビーム電流の強度を測定する装置（１１３）が電子ビーム偏向装置（１１２）と関連し、前記これらの偏向手段により、前記ビームが前記電子流を測定する手段上に向けられることが可能となることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記偏向手段（１１２）が、分析の間、測定がサンプリングにより行われることを可能にする素早い電子システムにより作動することを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記スペクトル分析手段（１１１３）が、少なくとも１つのＷＤＳ分光計を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記装置が、高くて乾燥した真空内に配置されるオブジェクトチャンバー（１１１２）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１３】
前記オブジェクトチャンバー（１１１２）が、マイクロリークを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置が、前記分析される物体を表示する光学手段を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１５】
前記光学手段が、前記物体近くに配置される少なくとも１つの反射屈折光学機器（１１１４）、孔のあいた偏向ミラー（１１１５）及び外部光学システム（１１１６）を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置が、前記装置の様々な要素と接続され、前記装置の遠隔制御と実行される測定に対応するデータの取得を可能にする電子コマンドと取得インターフェース（４１）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１７】
前記装置が、前記電子インターフェース（４１）に接続され、前記装置の様々な要素を遠隔的に制御し及び行われる測定を自動的に活用するマンマシンインターフェースを装備するコンピュータ（４２）を含むことを特徴とする、前述の請求項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームにさらされた物体により生成されるＸ線の放射を測定する装置に関する。本発明は特に、シリコンウエハ上に作られる集積回路の組み立ての品質を制御する装置の製造に関する。本装置は、これらの集積回路を作り出す導電及び誘電構造の組成測定及び厚さ測定を実行することを目的とする。本装置はまた、組み立てラインに残っているウエハを分析する時間を最適化することを目的とする。この装置は特に、集積回路組み立てラインを装備することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
例えば第１のナノメートルの半導体型の固体材料に埋められた、非常に精密な構造を量的に特徴付けることができるという需要は、長年にわたって増加を止めることがない。これは、具体的にはマイクロエレクトロニクスの分野の場合である。電子回路のスピードの増大は、市場のニーズにより決定される。このスピードの増大は、これらの回路のサイズ及び従ってトランジスタを作り上げる構造的要素のサイズを縮小することにより達成される。
【０００３】
従って、これらのトランジスタの最小のサイズは、１９８０年の２μｍから今日の１８０ｎｍに縮小された。意図される目的は、１３０ｎｍから１００ｎｍのサイズを有するトランジスタを今後運用開始させ、その後５０ｎｍのサイズを有するトランジスタを運用開始させることである。
【０００４】
こうしたサブミクロントランジスタの製造は、非常に精密な構造を形成する工程にわたる制御を意味し、その厚さは、例えば５０ｎｍを超えない。特に、２つの組み立て工程、つまり、
活性化の前に数ナノメートルを超えない厚さ一面に実行される電荷キャリアのイオン注入；
厚さが、今後時折１ナノメートル以下である材料の層という形状で、トランジスタのゲート誘電体材料での被覆という工程が非常に重要である。この厚さの桁は、通常１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２から１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の間の原子の量を表す。
【０００５】
製造上の問題に直面すると、半導体の製造者は、製造されるサブミクロン構造を確実に特徴付けることができる産業分析的な装置を探している。これらの装置は、組み立てられる構造の構成及び厚さの特徴を、通常１％以内の正確さで数値化する及び監視することができるくらい十分に感度が良く及び精密でなければならない。これらの装置はまた、分析的なチェックが、これらのテスト専用であり電子チップの縁上に位置する非常に小さい領域で行えることが可能となるくらい十分な解像度を有しなければならない。テスト領域の大きさは、通常１００μｍ×１００μｍの桁である。これらの装置はまた、製造環境に関連する制約に適合する診断を長い時間をかけて構築しなければならない。これらの時間は、例えば、ウエハを検査する数分の桁である。
【０００６】
作り出される構造はより精密になるので、それらをチェックできるために、ますます正確な測定が行われることが必要とされる。行われる測定の規模の桁に関しては、現在市場で利用できる装置では不適当であり、不十分な性能である。この性能の欠如が、量的な結果における精度の欠如から純粋及び単純な感度の欠如までいくつかの側面に影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に、上述された要求に応えることである。本目的のために、本発明のテーマは、電子ビームにさらされた物体により生成されるＸ線の放射を測定する装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、主に
電子放射手段、
電子に電位差ΔＶ１がかけられる加速ステージ、
電子ビームが形作られる及び制御されるゼロ電界空間、
電子に、ΔＶ１と反対の記号である電位差ΔＶ２がかけられる減速位相、
物体を電子ビームの真下に位置づける支持体、及び
分析される物体から放射されるＸ線を分析するスペクトル分析手段を含む。
【０００９】
本装置は、上述された解像度の制約に適合する細い電子ビームを放射するという利点を有する。
【００１０】
電子ビームはほとんど散乱を示さず、それにより優れた照射精度を確保する。
【００１１】
分析される材料への電子ビームの侵入深さは調節され、好ましくは、分析される層の精密さに関連した制約に適合する感度を得ることが可能となる。
【００１２】
作り出される電子流の強度もまた、装置の感度を増大させることを可能にする。
【００１３】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に関して与えられる以下の記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による装置は、図１に示されている。それは主に、電子カラムと呼ばれ、電子ビームの放射、形成及び制御を目的とするサブアセンブリ、走査される物体に特有のＸ線放射のスペクトル分析を実行するサブアセンブリ、及び分析される試料１１が配置される試料支持体１２を含む。本装置はまた、試料１１を表示する光学サブアセンブリも含む。他のサブアセンブリは、特にビームに対する試料の位置を変更する自動制御手段又はその他の手段のような補助的又は補完的な機能を実行するために、本装置に組み込まれている。装置全体は、図面に示されていないがチャンバーに配置され、そこでは要求に従って比較的高い真空が作り出される。
【００１５】
電子カラムはいくつかの部分を含み、各部分自体がいくつかの要素を含む。
【００１６】
電子ビームを放射し及び加速させるサブアセンブリ１３は、最も遠い上流に配置されたカラムの要素である。それは特に、電位ＨＶ１に引き上げられる電子ソース及び電子加速ステージを含む。電子ソースは、様々な型があり、具体的にはコールド電界放出ソース、ポイント陰極ショットキーソース又は熱陰極ソースである。電位ＨＶ１は、発電機１４を用いてソースに印加される。加速ステージでは、電子に例えば発電機１４により送られる電圧に等しい電位差ΔＶ１がかけられる。この電位差は、ソースにより放射された電子を加速させる電界を作り出すようなものである。
【００１７】
従って、加速された電子は放射サブアセンブリ１３を発ち、実質上ゼロ電界の影響下にある空間に入る。そこでは電子のエネルギーが実際に一定に保持される。電子ビームが形作られ、このゼロ電界空間を通って伝搬する。このゼロ電界空間自体がいくつかの区域を含む。
【００１８】
最初に、ビーム成形区域１５は、放射装置のすぐ下流に位置する。この区域は、例えば管状をした内部を金属化された筐体１６により取り囲まれている。この筐体は、発電機１４の参照電位１１１１に引き上げられる。参照電位は、例えば本発明による装置全体のアースである。
【００１９】
筐体１６の周りに配置され、ソースのすぐ下流にあるのは、例えば磁気偏向器である偏向要素１７であり、その役割は、電子ビームの位置又は方向を調節することである。
【００２０】
さらに筐体１６の周りに配置されるのは磁気レンズ１８であり、それにより、電子ビームを、電子が平行通路をたどる管状で焦点の合っていない形状にすることが可能となる。
【００２１】
チャンバー１６の出口に配置されるのは絞り１９であり、その機能は電子ビームの径を制限することである。従って、ビームの径を制限する目的は、試料の平面に突き当たるビームの径が望ましい最大値を超えないことを確保することである。この最大径は、例えば、測定に必要な分光計のスペクトル解像度又は空間解像度により必要とされる。この絞りは、固定された径の開口部を伴う単一の要素である。絞りはまた、異なる開口径を有する切り替え可能な絞り一式から成る。径が異なる切り替え絞りは、電子ソースの特徴を変更することなくビーム強度を変化させることを可能にする有利な手段である。
【００２２】
ゼロ電界空間は、電子流を測定する第２の区域１１０を含む。この区域は、例えば、絞りの下流に置かれる。この区域は、筐体１６のように発電機１４の参照電位に引き上げられる導電筐体１１１に取り囲まれる。
【００２３】
筐体１１の内側では、偏向手段１１２がビームの周りに配置される。これらの偏向手段は、分析される試料上の通常通路からビームを偏向することになっている。従って、偏向されたビームは電子の流束密度を測定する装置１１３上に向けられる。例えば、ファラデー型のこの電子捕獲装置もまた、筐体１１１内に配置され、電気的に絶縁されている。例えば磁気コイルまたは静電板である偏向手段１１２は、周期的に使用される。このことにより、好ましくは、電子流の周期的な測定を実行することが可能となる。使用される偏向手段の選択は、望ましい測定率及び速度に左右される。これらの偏向手段を作動させるために、本発明はまた、非常に短いターンオン時間及びターンオフ時間を有する制御装置を含む。この装置（図示されず）により、ビームが使用されている間に電流測定を行うために、ビームが短い時間に周期的に偏向されることが可能となる。従って、例えば１マイクロ秒以下の切り替え時間で、１秒の十分の一ごとに１ミリ秒続く測定を行うことが可能である。従って、ビーム強度の測定はサンプリングにより得られる。経験上、強度測定が時間の１％を超えて行われる場合、その測定は十分正確であり、時間の９９％以上を分析に利用できるビームが残される。
【００２４】
筐体１１１は、電子流測定手段を含む。従って、筐体を絞りといったビームサイズを制限する目的の任意の要素の下流に配置することが好ましい。従って、測定されたビーム電流は、試料に到達するビーム電流と同一である。
【００２５】
ゼロ電界空間は、ビームを集束する第３の区域１１４を含む。この区域は、例えば、上述の区域１１０の下流に配置される。この区域は、ビームを取り囲み、筐体１６及び１１のように、発電機１４の参照電位に引き上げられる導電筐体１１５により取り囲まれる。
【００２６】
筐体１１５の周りに配置されるのは磁気レンズ１１６であり、その役割は電子ビームを分析される試料の表面上の箇所に集束することである。このレンズは、光学的な類似により、システムの対物レンズとみなされる。
【００２７】
偏向器をレンズ１１６とビームを取り囲む筐体１１５の間に配置することが可能である。これらの偏向装置１１７は、走査を実行するために、ビームを試料上に位置させる又はビームを試料上に移動させるのに役立つ。
【００２８】
ビームは筐体１１５を抜け出るとすぐに、ゼロ電界空間を離れ、最初のエネルギーと実質上同一であるエネルギーをもって、分析される試料に到達する。
【００２９】
筐体１５の下流では、本発明による装置が、例えば液体窒素の流入を用いて冷却される多孔板１１８を含む。この板を冷却することにより、特に、コンデンスにより、試料付近の真空の質を改良することが可能である。
【００３０】
ビームが板１１８を通過した後、電子ビームが電子カラムを離れ、分析される試料１１に衝突することによりその行程を終わらせる。
【００３１】
図１に示されるように、分析される試料は、導電要素である支持体１２上に配置される。試料は発電機１１９により電位ＨＶ１と同一の符号の電位ＨＶ２に引き上げられる。発電機１１９の参照電位は、発電機１４の参照電位と接続される。このようにして、試料１１と筐体１１５間に印加される電圧ΔＶ２は、電子放射装置に印加される電圧ΔＶ１と同じ符号の電圧である。
【００３２】
従って、ビームはゼロ電界空間を離れるとすぐ、及び試料に衝突する区域直前で減速界の影響を受け、その作用は、電子を減速することおよび従ってそのエネルギーを削減することである。電子ソース１３と試料１１間の電位差ＨＶ１−ＨＶ２が、例えば電圧ΔＶ２の値を変更することにより調節される。従って、単純に電圧ΔＶ２の値を変更することにより、電子がその影響下にある減速する値を変更することを選択することが可能である。従って、好ましくは、電位差ＨＶ１−ＨＶ２の値を変更することにより、試料上の電子ビームの衝突エネルギーの値及び従ってその侵入深さを調節することが可能である。
【００３３】
最終集束レンズの後に減速界を創造する別の利点は、そこに起因する電子流密度の相当な増大である。電子流密度の増大は、装置の感度を増大させるという利点を有する。この電子流密度の増大は、ビーム収差区域の大きさを制限することに由来する。収差区域はレンズ１１６を通るビームによって作り出される。
【００３４】
プレート１１８もまた導電性で、プレートを例えば接地電位と試料１１の電位ＨＶ２間を変動する電位に導く電極を含む。例えばプレート１１８が電位ＨＶ２に引き上げられる場合、このプレートと試料の間に置かれる区域もまたゼロ電界区域になる。これにより、好ましくは、分析の間に試料の表面を侵食しがちであるイオンの流束の創造を妨げることが可能となる。こうした侵食は結果を改ざんする。
【００３５】
分析される試料１１は、Ｘ線を透過する筐体１１１２、すなわちオブジェクトチャンバーの内部の支持体１２上に配置される。支持体は、例えば電子ビームの真下で分析される物体の最適な位置決めを可能にするために移動できる。
【００３６】
試料が収容されているオブジェクトチャンバー１１１２は、１０−７から１０−８トルの桁の、高くて乾燥した真空に置かれる。この真空は、例えばチタン昇華装置により助けられるターボ分子ポンプを使用して作り出される。マイクロリークは試料の上に置かれる。その役割は、所定の場合に、任意の特定の気体の注入を可能にすること、及び真空を局部的に低下させることである。これは、帯電及び試料の表面上で捕捉される任意の残った汚染要素の除去を促進する。
【００３７】
分析される試料に特有のＸ線の放射を特徴づけるために、本発明による装置は、スペクトル分析手段１１１３を含む。これらの手段は、例えば、他の分野で既知のＷＤＳ型Ｘ線検知器分光計である。例示として、図１は筐体１１５の周りで傾斜するようにゼロ電界空間の区域１１４に配置される検知器を有する。これらの検知器の基盤は、磁気レンズ１１６に組み込まれている。
【００３８】
本発明による装置はまた、試料を観察する光学手段を含む。この観察のおかげで、例えば、常に分光計１１１３が最大効率を有するように、試料の適切な高さ方向の位置を決定することが可能である。これらの光学手段は、具体的には反射屈折対物レンズ１１１４、電子ビームが通過することを可能にするために穿孔された偏向ミラー１１１５、及び外部光学機器１１１６を含む。
【００３９】
本明細書の図２は、本発明による装置により作り出された電子ビームの外観を、光学的類似により概略的に示している。このダイアグラムでは、図１の電磁レンズ１８及び１１６が、それらと光学的に同等な２２及び２３により示される。これら２つのレンズは、非焦点系を形成し、その中ではビームがほとんど平行である。従って、作り出されるビームは交叉ゾーンを有さず、電子間の相互作用のため、より少ない収差しか示さないという利点を有する。このビーム収差現象は、電子間の相互作用に起因し、ボエルシュ(Boersch)効果としても知られている。
【００４０】
様々な要素の相対距離は、分析される試料の平面で得られることが望ましいビームの規模に応じて選択される。例えば、ソース２１及びレンズ２２間の距離がレンズ２１及びレンズ２３間の距離より４倍大きい場合、光学システムは、試料上に、因子４で約分されたソースの像２４を生成する。従って、望ましいソース２１により表される実際のソースが、通常６０μｍの径を有する場合、試料の平面に形成されるこのソースの像は、約１５μｍである。
【００４１】
本明細書の図３は、電子ビーム上の減速界の動作を、画像で説明している。図は、ポイントソースにより放射される電子ビームのレンズを通る道及びその像すなわち平面３５上のスポット３１を示している。左側の図では、ビーム３３がいかなる減速界の影響下になく、一方で右手の図では、こうした界がビーム３４に適用されている。
【００４２】
電子光学システムでは、レンズ収差が、問題になっているスポット３１の径と比較して無視できると仮定すると、スポットの電流密度は
Ｊ（ｉｎ  Ａ／ｃｍ２）＝βπα２            （１）
で与えられるということが知られている。ここで、αはビームの半角であり、βはビームの光度である。第１の近似値に対して、βはβ０により特徴付けられる電子ソースと、これらの電子により運ばれるエネルギーによってのみ左右され、加速度電位Ｖにより画定される。従って、以下の表示
β＝β０Ｖ      （２）
で書かれる。
【００４３】
最大電流密度を有するためには、レンズ３２をその区域全体にわたって使用して、可能な最大の半角αと連動することが必要である。従って、これにより、特に、レンズに関して、ビーム３３の径がもはや、ビームがいかなる収差もなくレンズを通過するガウス径Ｄ０に等しくないという結果を有する。それは、光学システムの収差により決定される実際の径Ｄａに等しい。従って、スポットの電流密度は
Ｊ（ｉｎ  Ａ／ｃｍ２）＝βπα２（Ｄ０／Ｄａ）２      （３）
で与えられる。
【００４４】
第１の近似値に対して、球面収差及び色収差は、ビームが通過する対物レンズ１１６の区域の一部分に左右される。βに関しては、これはＶにより特徴付けられる衝突エネルギーにのみ左右される。図示された２つの場合では、電子Ｅ０の衝突エネルギーは同一である。それは、
Ｅ０＝ｅＶ      （４）
で与えられ、ここでｅは電子電荷の係数を表し、Ｖは電子にかけられる電位差を表す。
【００４５】
左側の状況では、レンズ３２と平面３５間には減速界は存在しない、つまり電子エネルギーは通路全体にわたりＥ０と同等である。しかし右側の状況では、減速界が存在し、その存在によりレンズ前の電子のエネルギーが増大する。このエネルギーの増大によりビームのサイズの削減がもたらされる。しかし、レンズ後のビーム３４の半角αは同一のままである。光度法則から、電子流は同一であるが、一方ビーム３４が通過するレンズ３２の区域は、第２の場合、大いに削減される。従って、収差区域の径も削減され、それにより好ましくは、より高い電流密度がもたらされる。例えば減速界を用いて、レンズ前で５０００ｅＶに引き上げられる５００ｅＶのエネルギーを伴う電子を考慮すると、得られる電流密度は、電子が、減速界なしで、通路全体に渡り５００ｅＶのエネルギーを伴い運ばれる場合の電流密度より４倍高い。
【００４６】
上述の実用可能な要素とは別に、本発明による装置はサブアセンブリ、例えば電子サブアセンブリを含み、その役割は、装置を作り上げる様々な要素を制御するのに役立つすべてのコマンドを自動化することである。
【００４７】
図４は、こうしたサブアセンブリに対する１つの可能な構造を示している。示されたサブアセンブリは、２つの要素、つまりインターフェース４１及びコンピュータ４２で構成される。
【００４８】
インターフェースは、例えば、それぞれが装置の主な機能の１つを制御する機能を有する電子カードを含む。
【００４９】
従って、
分析される試料の移動を制御することに関与する電子カード４３、
電子カラムの様々な要素を制御する電子カード４４、
分光計を動作させることに関与する電子カード４５、及び
装置内の真空を制御する電子カード４６が存在する。
【００５０】
インターフェースは、コンピュータにより送られる命令を解釈するサーバーカード４７を介してコンピュータ４２と通信する。
【００５１】
コンピュータはユーザーワークステーションであり、例えば、ウィンドウズ（登録商標）環境で動作するＰＣである。それはオペレーターが、特に、装置を双方向形式で制御する手段４８及び自動分析結果を管理する手段４９にアクセスすることを可能にするグラフィック・マンマシン・インターフェースを装備する。
【００５２】
本発明による装置は、試料の要素組成に関する量的な結果を得る分析的なプロトコルと関係がある。このプロトコルは、試料内に存在する要素に特有のＸ線の強度測定を行うことから成る。その結果は、一次電子の入射エネルギーを変更することにより及びその後これらの測定を適切なシミュレーション・モデルを使用して量的に解釈することにより得られる。一次電子のエネルギーは、適切な電位を試料及びソースに印加することにより制御される。ビーム電流及び放射されたＸ線の光子束の測定は、上述の自動システムによる取得を構成する。その測定結果は、コンピュータによりＮ列から成る表に出力される。表の各列は、１つの測定に関連するすべてのデータを一緒に集める。それぞれの測定の時点で、従って、それらに関するデータが一緒に集まった列が存在する。このデータは、例えば、測定の瞬間、電子捕捉装置によるサンプリングによって測定されるビーム電流の測定と一緒に、ＨＶ２−ＨＶ１の差から計算される電子衝突エネルギー、及び各分光計上で測定されるＸ線光子の蓄積を含む。
【００５３】
従って、例えば分析の間に、手動にせよ自動的にせよ、ビームの衝突エネルギーの値を変更すること及び適切なデジタル処理を使用して得られた結果を活用することが可能である。従って、分析される試料に特有の構造の基本的な特質が決定される。これらの特質とは、例えば、厚さ、合成ドーズ、つまりユニット領域ごとに埋め込まれた原子の数、又は測定された要素の深さ関係の配分である。
【００５４】
ここで実行された基本的な測定は、もちろんウエハ型構造のテストポイントのすべてにわたって再現される。従って、自動化により、好ましくは、ウエハの完璧な分析が、精密な方法でかつ手動の介入なくもたらされることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】装置の概略的な描写である。
【図２】電子ビームの経路の概略的な描写である。
【図３】電子ビームの減速界の動作の図である。
【図４】装置を自動化するシステムの１つの可能的な構造である。
【符号の説明】
【００５６】
１１  試料
１２  試料支持体
１３  サブアセンブリ
１４  発電機
１５  ビーム形成区域
１６  筐体
１７  偏向要素
１８  磁気レンズ
１９  絞り
２１  ソース
２２  レンズ
２３  レンズ
２４  ソースの像
３１  スポット
３３  ビーム
３４  ビーム
３５  平面
４１  インターフェース
４２  コンピュータ
４３  電子カード
４４  電子カード
４５  電子カード
４６  電子カード
４７  サーバーカード
１１０  第２の区域
１１１  導電筐体
１１２  偏向手段
１１３  電子の流束密度を測定する装置
１１４  第３の区域
１１５  導電筐体
１１６  磁気レンズ
１１７  偏向装置
１１８  多孔板
１１９  発電機
１１１１  参照電位
１１１２  オブジェクトチャンバー
１１１３  スペクトル分析手段
１１１４  反射屈折対物レンズ
１１１５  孔のあいた偏向ミラー
１１１６  外部光学システム
【図１】
2005528735.tif 000003
【図２】
2005528735.tif 000004
【図３】
2005528735.tif 000005
【図４】
2005528735.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月1日(2004.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
電子放射手段及び電子に電位差ΔＶ１がかけられる加速ステージを含むサブアセンブリ（１３）；
電子ビームが、適切な手段（１８、１９、１１、１１６、１１９）により形作られる及び制御されるゼロ電界空間（１５、１１０、１１４）；
前記電子に、ΔＶ１と同じ符号の電位差ΔＶ２がかけられる減速位相；
物体（１１）を前記電子ビームの真下に位置決めする支持体（１２）；及び
前記分析される物体により放射されるＸ線を分析するスペクトル分析手段（１１１３）を含むことを特徴とする、前記電子ビームにさらされる前記物体（１１）により生成されるＸ線の放射を測定する装置。
【請求項２】
前記電位差ΔＶ１及びΔＶ２が、２つの発電機（１４及び１１９）を使用して印加され、その参照電位が、一緒に接続され、第１の発電機（１４）が電子放射ソースを電位ＨＶ１に引き上げ、第２の発電機（１１９）が前記分析される物体（１１）を電位ＨＶ２に引き上げることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つの発電機（１４及び１１９）の参照電位（１１１１）が前記装置のアースと接続することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ゼロ電界空間（１５、１１０、１１４）が、前記２つの発電機（１４及び１１９）の前記参照電位（１１１１）に引き上げられる筐体（１６、１１１及び１１５）を含むことを特徴とする、請求項２及び請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、試料支持体と前記装置の残りとの間に配置される電極（１１８）を含み、この電極が任意の電位に引き上げられることができることを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
本電極（１１８）が冷却できる多孔板であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ゼロ電界空間（１５、１１０、１１４）が、ビーム電流の強度を測定する手段（１１３）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
前記ビーム電流の強度を測定する装置（１１３）が電子ビーム偏向装置（１１２）と関連し、前記これらの偏向手段により、前記ビームが前記電子流を測定する手段上に向けられることが可能となることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記偏向手段（１１２）が、分析の間、測定がサンプリングにより行われることを可能にする素早い電子システムにより作動することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記スペクトル手段（１１１３）が、少なくとも１つのＷＤＳ分光計を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１１】
前記装置が、高くて乾燥した真空内に配置されるオブジェクトチャンバー（１１１２）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１２】
前記オブジェクトチャンバー（１１１２）が、マイクロリークを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置が、前記分析される物体を表示する光学手段を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１４】
前記光学手段が、前記物体近くに配置される反射屈折光学機器（１１１４）、孔のあいた偏向ミラー（１１１５）及び外部光学システム（１１１６）を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記装置が、前記装置の様々な要素と接続され、前記装置の遠隔制御と実行される測定に対応するデータの取得を可能にする電子コマンドと取得インターフェース（４１）を含むことを特徴とする、前述の請求項のいずれか１つに記載の装置。
【請求項１６】
前記装置が、前記電子インターフェース（４１）に接続され、前記装置の様々な要素を遠隔的に制御し及び行われる測定を自動的に活用するマンマシンインターフェースを装備するコンピュータ（４２）を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームにさらされた物体により生成されるＸ線の放射を測定する装置に関する。本発明は特に、シリコンウエハ上に作られる集積回路の組み立ての品質を制御する装置の製造に関する。本装置は、これらの集積回路を作り出す導電及び誘電構造の組成測定及び厚さ測定を実行することを目的とする。本装置はまた、組み立てラインに残っているウエハを分析する時間を最適化することを目的とする。この装置は特に、集積回路組み立てラインを装備することを目的とする。
【背景技術】
【０００２】
例えば第１のナノメートルの半導体型の固体材料に埋められた、非常に精密な構造を量的に特徴付けることができるという需要は、長年にわたって増加を止めることがない。これは、具体的にはマイクロエレクトロニクスの分野の場合である。電子回路のスピードの増大は、市場のニーズにより決定される。このスピードの増大は、これらの回路のサイズ及び従ってトランジスタを作り上げる構造的要素のサイズを縮小することにより達成される。
【０００３】
従って、これらのトランジスタの最小のサイズは、１９８０年の２μｍから今日の１８０ｎｍに縮小された。意図される目的は、１３０ｎｍから１００ｎｍのサイズを有するトランジスタを今後運用開始させ、その後５０ｎｍのサイズを有するトランジスタを運用開始させることである。
【０００４】
こうしたサブミクロントランジスタの製造は、非常に精密な構造を形成する工程にわたる制御を意味し、その厚さは、例えば５０ｎｍを超えない。特に、２つの組み立て工程、つまり、
活性化の前に数ナノメートルを超えない厚さ一面に実行される電荷キャリアのイオン注入；
厚さが、今後時折１ナノメートル以下である材料の層という形状で、トランジスタのゲート誘電体材料での被覆という工程が非常に重要である。この厚さの桁は、通常１０１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２から１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ２の間の原子の量を表す。
【０００５】
製造上の問題に直面すると、半導体の製造者は、製造されるサブミクロン構造を確実に特徴付けることができる産業分析的な装置を探している。これらの装置は、組み立てられる構造の構成及び厚さの特徴を、通常１％以内の正確さで数値化する及び監視することができるくらい十分に感度が良く及び精密でなければならない。これらの装置はまた、分析的なチェックが、これらのテスト専用であり電子チップの縁上に位置する非常に小さい領域で行えることが可能となるくらい十分な解像度を有しなければならない。テスト領域の大きさは、通常１００μｍ×１００μｍの桁である。これらの装置はまた、製造環境に関連する制約に適合する診断を長い時間をかけて構築しなければならない。これらの時間は、例えば、ウエハを検査する数分の桁である。
【０００６】
作り出される構造はより精密になるので、それらをチェックできるために、ますます正確な測定が行われることが必要とされる。行われる測定の規模の桁に関しては、現在市場で利用できる装置では不適当であり、不十分な性能である。この性能の欠如が、量的な結果における精度の欠如から純粋及び単純な感度の欠如までいくつかの側面に影響を及ぼす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、特に、上述された要求に応えることである。本目的のために、本発明のテーマは、電子ビームにさらされた物体により生成されるＸ線の放射を測定する装置である。本発明は、電子ビームによる物体の照射と電子−試料間の相互作用により作り出されるＸ線の波長の検知とを組み合わせた、頭文字ＥＰＭＡ（Electron Probe MicroAnalysis）により国際的に既知である技術分野の範囲内にある。ＥＰＭＡ技術を実行する機器の例は、発明者により開発され、例えば１９７９年のLes Editions de Physiqueにより発行された「Micronalysis and Scanning electron microscopy」というタイトルの論文の１章と５章に記載されているＳＸ１００である。
【０００８】
電子ビームによる物体の照射を実行する既知の技術という背景の中で、分析される試料により放射される電子エネルギーの分析に基づく方法を使用するオーガー技術についての言及もされている。具体的には、Siemensにより出願され１９７３年９月１８日に特許になった米国特許３，７６０，１８０にこの点に関して言及がされている。その特許では、試料を照射する電子光学手段とオーガー型の電子エネルギー分析器を組み合わせる器具の使用を開示している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は主に、
電子放射手段及び電子に電位差ΔＶ１がかけられる加速ステージを含むサブアセンブリ；
電子ビームが形作られる及び制御されるゼロ電界空間；
電子に、ΔＶ１と反対の符号の電位差ΔＶ２がかけられる減速位相；
物体を電子ビームの真下に位置決めする支持体；及び
分析される物体により放射されるＸ線を分析するスペクトル分析手段を含む。
【００１０】
本装置は、上述された解像度の制約に適合する細い電子ビームを放射するという利点を有する。
【００１１】
電子ビームはほとんど散乱を示さず、それにより優れた照射精度を確保する。
【００１２】
分析される材料への電子ビームの侵入深さは調節され、好ましくは、分析される層の精密さに関連した制約に適合する感度を得ることが可能となる。
【００１３】
作り出される電子流の強度もまた、装置の感度を増大させることを可能にする。
【００１４】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に関して与えられる以下の記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による装置は、図１に示されている。それは主に、電子カラムと呼ばれ、電子ビームの放射、形成及び制御を目的とするサブアセンブリ、走査される物体に特有のＸ線放射のスペクトル分析を実行するサブアセンブリ、及び分析される試料１１が配置される試料支持体１２を含む。本装置はまた、試料１１を表示する光学サブアセンブリも含む。他のサブアセンブリは、特にビームに対する試料の位置を変更する自動制御手段又はその他の手段のような補助的又は補完的な機能を実行するために、本装置に組み込まれている。装置全体は、図面に示されていないがチャンバーに配置され、そこでは要求に従って比較的高い真空が作り出される。
【００１６】
電子カラムはいくつかの部分を含み、各部分自体がいくつかの要素を含む。
【００１７】
電子ビームを放射し及び加速させるサブアセンブリ１３は、最も遠い上流に配置されたカラムの要素である。それは特に、電位ＨＶ１に引き上げられる電子ソース及び電子加速ステージを含む。電子ソースは、様々な型があり、具体的にはコールド電界放出ソース、ポイント陰極ショットキーソース又は熱陰極ソースである。電位ＨＶ１は、発電機１４を用いてソースに印加される。加速ステージでは、電子に例えば発電機１４により送られる電圧に等しい電位差ΔＶ１がかけられる。この電位差は、ソースにより放射された電子を加速させる電界を作り出すようなものである。
【００１８】
従って、加速された電子は放射サブアセンブリ１３を発ち、実質上ゼロ電界の影響下にある空間に入る。そこでは電子のエネルギーが実際に一定に保持される。電子ビームが形作られ、このゼロ電界空間を通って伝搬する。このゼロ電界空間自体がいくつかの区域を含む。
【００１９】
最初に、ビーム成形区域１５は、放射装置のすぐ下流に位置する。この区域は、例えば管状をした内部を金属化された筐体１６により取り囲まれている。この筐体は、発電機１４の参照電位１１１１に引き上げられる。参照電位は、例えば本発明による装置全体のアースである。
【００２０】
筐体１６の周りに配置され、ソースのすぐ下流にあるのは、例えば磁気偏向器である偏向要素１７であり、その役割は、電子ビームの位置又は方向を調節することである。
【００２１】
さらに筐体１６の周りに配置されるのは磁気レンズ１８であり、それにより、電子ビームを、電子が平行通路をたどる管状で焦点の合っていない形状にすることが可能となる。
【００２２】
チャンバー１６の出口に配置されるのは絞り１９であり、その機能は電子ビームの径を制限することである。従って、ビームの径を制限する目的は、試料の平面に突き当たるビームの径が望ましい最大値を超えないことを確保することである。この最大径は、例えば、測定に必要な分光計のスペクトル解像度又は空間解像度により必要とされる。この絞りは、固定された径の開口部を伴う単一の要素である。絞りはまた、異なる開口径を有する切り替え可能な絞り一式から成る。径が異なる切り替え絞りは、電子ソースの特徴を変更することなくビーム強度を変化させることを可能にする有利な手段である。
【００２３】
ゼロ電界空間は、電子流を測定する第２の区域１１０を含む。この区域は、例えば、絞りの下流に置かれる。この区域は、筐体１６のように発電機１４の参照電位に引き上げられる導電筐体１１１に取り囲まれる。
【００２４】
筐体１１の内側では、偏向手段１１２がビームの周りに配置される。これらの偏向手段は、分析される試料上の通常通路からビームを偏向することになっている。従って、偏向されたビームは電子の流束密度を測定する装置１１３上に向けられる。例えば、ファラデー型のこの電子捕獲装置もまた、筐体１１１内に配置され、電気的に絶縁されている。例えば磁気コイルまたは静電板である偏向手段１１２は、周期的に使用される。このことにより、好ましくは、電子流の周期的な測定を実行することが可能となる。使用される偏向手段の選択は、望ましい測定率及び速度に左右される。これらの偏向手段を作動させるために、本発明はまた、非常に短いターンオン時間及びターンオフ時間を有する制御装置を含む。この装置（図示されず）により、ビームが使用されている間に電流測定を行うために、ビームが短い時間に周期的に偏向されることが可能となる。従って、例えば１マイクロ秒以下の切り替え時間で、１秒の十分の一ごとに１ミリ秒続く測定を行うことが可能である。従って、ビーム強度の測定はサンプリングにより得られる。経験上、強度測定が時間の１％を超えて行われる場合、その測定は十分正確であり、時間の９９％以上を分析に利用できるビームが残される。
【００２５】
筐体１１１は、電子流測定手段を含む。従って、筐体を絞りといったビームサイズを制限する目的の任意の要素の下流に配置することが好ましい。従って、測定されたビーム電流は、試料に到達するビーム電流と同一である。
【００２６】
ゼロ電界空間は、ビームを集束する第３の区域１１４を含む。この区域は、例えば、上述の区域１１０の下流に配置される。この区域は、ビームを取り囲み、筐体１６及び１１のように、発電機１４の参照電位に引き上げられる導電筐体１１５により取り囲まれる。
【００２７】
筐体１１５の周りに配置されるのは磁気レンズ１１６であり、その役割は電子ビームを分析される試料の表面上の箇所に集束することである。このレンズは、光学的な類似により、システムの対物レンズとみなされる。
【００２８】
偏向器をレンズ１１６とビームを取り囲む筐体１１５の間に配置することが可能である。これらの偏向装置１１７は、走査を実行するために、ビームを試料上に位置させる又はビームを試料上に移動させるのに役立つ。
【００２９】
ビームは筐体１１５を抜け出るとすぐに、ゼロ電界空間を離れ、最初のエネルギーと実質上同一であるエネルギーをもって、分析される試料に到達する。
【００３０】
筐体１５の下流では、本発明による装置が、例えば液体窒素の流入を用いて冷却される多孔板１１８を含む。この板を冷却することにより、特に、コンデンスにより、試料付近の真空の質を改良することが可能である。
【００３１】
ビームが板１１８を通過した後、電子ビームが電子カラムを離れ、分析される試料１１に衝突することによりその行程を終わらせる。
【００３２】
図１に示されるように、分析される試料は、導電要素である支持体１２上に配置される。試料は発電機１１９により電位ＨＶ１と同一の符号の電位ＨＶ２に引き上げられる。発電機１１９の参照電位は、発電機１４の参照電位と接続される。このようにして、試料１１と筐体１１５間に印加される電圧ΔＶ２は、電子放射装置に印加される電圧ΔＶ１と同じ符号の電圧である。
【００３３】
従って、ビームはゼロ電界空間を離れるとすぐ、及び試料に衝突する区域直前で減速界の影響を受け、その作用は、電子を減速することおよび従ってそのエネルギーを削減することである。電子ソース１３と試料１１間の電位差ＨＶ１−ＨＶ２が、例えば電圧ΔＶ２の値を変更することにより調節される。従って、単純に電圧ΔＶ２の値を変更することにより、電子がその影響下にある減速する値を変更することを選択することが可能である。従って、好ましくは、電位差ＨＶ１−ＨＶ２の値を変更することにより、試料上の電子ビームの衝突エネルギーの値及び従ってその侵入深さを調節することが可能である。
【００３４】
最終集束レンズの後に減速界を創造する別の利点は、そこに起因する電子流密度の相当な増大である。電子流密度の増大は、装置の感度を増大させるという利点を有する。この電子流密度の増大は、ビーム収差区域の大きさを制限することに由来する。収差区域はレンズ１１６を通るビームによって作り出される。
【００３５】
プレート１１８もまた導電性で、プレートを例えば接地電位と試料１１の電位ＨＶ２間を変動する電位に導く電極を含む。例えばプレート１１８が電位ＨＶ２に引き上げられる場合、このプレートと試料の間に置かれる区域もまたゼロ電界区域になる。これにより、好ましくは、分析の間に試料の表面を侵食しがちであるイオンの流束の創造を妨げることが可能となる。こうした侵食は結果を改ざんする。
【００３６】
分析される試料１１は、Ｘ線を透過する筐体１１１２、すなわちオブジェクトチャンバーの内部の支持体１２上に配置される。支持体は、例えば電子ビームの真下で分析される物体の最適な位置決めを可能にするために移動できる。
【００３７】
試料が収容されているオブジェクトチャンバー１１１２は、１０−７から１０−８トルの桁の、高くて乾燥した真空に置かれる。この真空は、例えばチタン昇華装置により助けられるターボ分子ポンプを使用して作り出される。マイクロリークは試料の上に置かれる。その役割は、所定の場合に、任意の特定の気体の注入を可能にすること、及び真空を局部的に低下させることである。これは、帯電及び試料の表面上で捕捉される任意の残った汚染要素の除去を促進する。
【００３８】
分析される試料に特有のＸ線の放射を特徴づけるために、本発明による装置は、スペクトル分析手段１１１３を含む。これらの手段は、例えば、他の分野で既知のＷＤＳ型Ｘ線検知器分光計である。例示として、図１は筐体１１５の周りで傾斜するようにゼロ電界空間の区域１１４に配置される検知器を有する。これらの検知器の基盤は、磁気レンズ１１６に組み込まれている。
【００３９】
本発明による装置はまた、試料を観察する光学手段を含む。この観察のおかげで、例えば、常に分光計１１１３が最大効率を有するように、試料の適切な高さ方向の位置を決定することが可能である。これらの光学手段は、具体的には反射屈折対物レンズ１１１４、電子ビームが通過することを可能にするために穿孔された偏向ミラー１１１５、及び外部光学機器１１１６を含む。
【００４０】
本明細書の図２は、本発明による装置により作り出された電子ビームの外観を、光学的類似により概略的に示している。このダイアグラムでは、図１の電磁レンズ１８及び１１６が、それらと光学的に同等な２２及び２３により示される。これら２つのレンズは、非焦点系を形成し、その中ではビームがほとんど平行である。従って、作り出されるビームは交叉ゾーンを有さず、電子間の相互作用のため、より少ない収差しか示さないという利点を有する。このビーム収差現象は、電子間の相互作用に起因し、ボエルシュ(Boersch)効果としても知られている。
【００４１】
様々な要素の相対距離は、分析される試料の平面で得られることが望ましいビームの規模に応じて選択される。例えば、ソース２１及びレンズ２２間の距離がレンズ２１及びレンズ２３間の距離より４倍大きい場合、光学システムは、試料上に、因子４で約分されたソースの像２４を生成する。従って、望ましいソース２１により表される実際のソースが、通常６０μｍの径を有する場合、試料の平面に形成されるこのソースの像は、約１５μｍである。
【００４２】
本明細書の図３は、電子ビーム上の減速界の動作を、画像で説明している。図は、ポイントソースにより放射される電子ビームのレンズを通る道及びその像すなわち平面３５上のスポット３１を示している。左側の図では、ビーム３３がいかなる減速界の影響下になく、一方で右手の図では、こうした界がビーム３４に適用されている。
【００４３】
電子光学システムでは、レンズ収差が、問題になっているスポット３１の径と比較して無視できると仮定すると、スポットの電流密度は
Ｊ（ｉｎ  Ａ／ｃｍ２）＝βπα２            （１）
で与えられるということが知られている。ここで、αはビームの半角であり、βはビームの光度である。第１の近似値に対して、βはβ０により特徴付けられる電子ソースと、これらの電子により運ばれるエネルギーによってのみ左右され、加速度電位Ｖにより画定される。従って、以下の表示
β＝β０Ｖ      （２）
で書かれる。
【００４４】
最大電流密度を有するためには、レンズ３２をその区域全体にわたって使用して、可能な最大の半角αと連動することが必要である。従って、これにより、特に、レンズに関して、ビーム３３の径がもはや、ビームがいかなる収差もなくレンズを通過するガウス径Ｄ０に等しくないという結果を有する。それは、光学システムの収差により決定される実際の径Ｄａに等しい。従って、スポットの電流密度は
Ｊ（ｉｎ  Ａ／ｃｍ２）＝βπα２（Ｄ０／Ｄａ）２      （３）
で与えられる。
【００４５】
第１の近似値に対して、球面収差及び色収差は、ビームが通過する対物レンズ１１６の区域の一部分に左右される。βに関しては、これはＶにより特徴付けられる衝突エネルギーにのみ左右される。図示された２つの場合では、電子Ｅ０の衝突エネルギーは同一である。それは、
Ｅ０＝ｅＶ      （４）
で与えられ、ここでｅは電子電荷の係数を表し、Ｖは電子にかけられる電位差を表す。
【００４６】
左側の状況では、レンズ３２と平面３５間には減速界は存在しない、つまり電子エネルギーは通路全体にわたりＥ０と同等である。しかし右側の状況では、減速界が存在し、その存在によりレンズ前の電子のエネルギーが増大する。このエネルギーの増大によりビームのサイズの削減がもたらされる。しかし、レンズ後のビーム３４の半角αは同一のままである。光度法則から、電子流は同一であるが、一方ビーム３４が通過するレンズ３２の区域は、第２の場合、大いに削減される。従って、収差区域の径も削減され、それにより好ましくは、より高い電流密度がもたらされる。例えば減速界を用いて、レンズ前で５０００ｅＶに引き上げられる５００ｅＶのエネルギーを伴う電子を考慮すると、得られる電流密度は、電子が、減速界なしで、通路全体に渡り５００ｅＶのエネルギーを伴い運ばれる場合の電流密度より４倍高い。
【００４７】
上述の実用可能な要素とは別に、本発明による装置はサブアセンブリ、例えば電子サブアセンブリを含み、その役割は、装置を作り上げる様々な要素を制御するのに役立つすべてのコマンドを自動化することである。
【００４８】
図４は、こうしたサブアセンブリに対する１つの可能な構造を示している。示されたサブアセンブリは、２つの要素、つまりインターフェース４１及びコンピュータ４２で構成される。
【００４９】
インターフェースは、例えば、それぞれが装置の主な機能の１つを制御する機能を有する電子カードを含む。
【００５０】
従って、
分析される試料の移動を制御することに関与する電子カード４３、
電子カラムの様々な要素を制御する電子カード４４、
分光計を動作させることに関与する電子カード４５、及び
装置内の真空を制御する電子カード４６が存在する。
【００５１】
インターフェースは、コンピュータにより送られる命令を解釈するサーバーカード４７を介してコンピュータ４２と通信する。
【００５２】
コンピュータはユーザーワークステーションであり、例えば、ウィンドウズ（登録商標）環境で動作するＰＣである。それはオペレーターが、特に、装置を双方向形式で制御する手段４８及び自動分析結果を管理する手段４９にアクセスすることを可能にするグラフィック・マンマシン・インターフェースを装備する。
【００５３】
本発明による装置は、試料の要素組成に関する量的な結果を得る分析的なプロトコルと関係がある。このプロトコルは、試料内に存在する要素に特有のＸ線の強度測定を行うことから成る。その結果は、一次電子の入射エネルギーを変更することにより及びその後これらの測定を適切なシミュレーション・モデルを使用して量的に解釈することにより得られる。一次電子のエネルギーは、適切な電位を試料及びソースに印加することにより制御される。ビーム電流及び放射されたＸ線の光子束の測定は、上述の自動システムによる取得を構成する。その測定結果は、コンピュータによりＮ列から成る表に出力される。表の各列は、１つの測定に関連するすべてのデータを一緒に集める。それぞれの測定の時点で、従って、それらに関するデータが一緒に集まった列が存在する。このデータは、例えば、測定の瞬間、電子捕捉装置によるサンプリングによって測定されるビーム電流の測定と一緒に、ＨＶ２−ＨＶ１の差から計算される電子衝突エネルギー、及び各分光計上で測定されるＸ線光子の蓄積を含む。
【００５４】
従って、例えば分析の間に、手動にせよ自動的にせよ、ビームの衝突エネルギーの値を変更すること及び適切なデジタル処理を使用して得られた結果を活用することが可能である。従って、分析される試料に特有の構造の基本的な特質が決定される。これらの特質とは、例えば、厚さ、合成ドーズ、つまりユニット領域ごとに埋め込まれた原子の数、又は測定された要素の深さ関係の配分である。
【００５５】
ここで実行された基本的な測定は、もちろんウエハ型構造のテストポイントのすべてにわたって再現される。従って、自動化により、好ましくは、ウエハの完璧な分析が、精密な方法でかつ手動の介入なくもたらされることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】装置の概略的な描写である。
【図２】電子ビームの経路の概略的な描写である。
【図３】電子ビームの減速界の動作の図である。
【図４】装置を自動化するシステムの１つの可能的な構造である。
【符号の説明】
【００５７】
１１  試料
１２  試料支持体
１３  サブアセンブリ
１４  発電機
１５  ビーム形成区域
１６  筐体
１７  偏向要素
１８  磁気レンズ
１９  絞り
２１  ソース
２２  レンズ
２３  レンズ
２４  ソースの像
３１  スポット
３３  ビーム
３４  ビーム
３５  平面
４１  インターフェース
４２  コンピュータ
４３  電子カード
４４  電子カード
４５  電子カード
４６  電子カード
４７  サーバーカード
１１０  第２の区域
１１１  導電筐体
１１２  偏向手段
１１３  電子の流束密度を測定する装置
１１４  第３の区域
１１５  導電筐体
１１６  磁気レンズ
１１７  偏向装置
１１８  多孔板
１１９  発電機
１１１１  参照電位
１１１２  オブジェクトチャンバー
１１１３  スペクトル分析手段
１１１４  反射屈折対物レンズ
１１１５  孔のあいた偏向ミラー
１１１６  外部光学システム
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005528735.tif 000007
【国際調査報告】
2005528735.tif 000008
2005528735.tif 000009
2005528735.tif 000010
2005528735.tif 000011