CN117043908A - 带电粒子束系统 - Google Patents

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CN117043908A CN202180096298.9A CN202180096298A CN117043908A CN 117043908 A CN117043908 A CN 117043908A CN 202180096298 A CN202180096298 A CN 202180096298A CN 117043908 A CN117043908 A CN 117043908A
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Abstract

本公开的目的在于提供一种带电粒子束系统，其能够使用因对试样照射光而产生的光的干涉、光的衍射、光的驻波等引起的观察图像上的特征量，得到与试样有关的信息。本公开的带电粒子束系统从试样的观察图像中提取因对试样照射光而产生的所述光的干涉、所述光的衍射或所述光的驻波引起的第一特征量，并使用所述第一特征量来取得所述试样的第二特征量(参照图6)。

Description

带电粒子束系统
技术领域
本公开涉及带电粒子束系统。
背景技术
电子显微镜通过电子透镜来聚焦电子束并对试样进行照射，检测从试样产生的二次电子而形成图像。在使用电子显微镜观察试样时，通过向电子束的照射区域照射光，能够使光对试样带来的作用重叠于电子显微镜的图像。
在专利文献1中公开了一种电子显微镜，该电子显微镜使通过对SiC照射光而产生的载流子(carrier)向晶体缺陷界面的陷阱(trap)重叠于图像。在专利文献2中公开了一种使通过对石墨膜照射光而产生的纳米级的机械振动重叠于图像的电子显微镜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：WO2020/053967A1
专利文献2：US8，440，970B2
发明内容
发明所要解决的课题
由于专利文献1、专利文献2所公开的电子显微镜不是考虑了因光的干涉而产生的驻波的强度分布的系统，所以根据引起干涉的条件了解的试样的信息不与图像重叠。因此，作为根据引起干涉的条件了解的试样的信息，例如无法取得试样的形状、尺寸、高度、侧壁角度、介电常数、介电常数、导磁率、光的吸收率、侧面的曲率、弯曲、缩颈、缺陷、空隙、材料信息、扩散速度、迁移率等。
本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种带电粒子束系统，能够使用由于对试样照射光而产生的光的干涉、光的衍射、光的驻波等引起的观察图像上的特征量，得到与试样有关的信息。
用于解决课题的手段
本公开的带电粒子束系统从试样的观察图像中提取由于对试样照射光而产生的、所述光的干涉、所述光的衍射或所述光的驻波所引起的第一特征量，使用所述第一特征量取得所述试样的第二特征量。
发明效果
本公开的带电粒子束系统使用由通过对试样照射光而产生的光的干涉、光的衍射、光的驻波等引起的观察图像上的特征量，得到与试样有关的信息。
附图说明
图1是表示实施方式1的带电粒子束系统100的结构例的图。
图2是表示扫描电子显微镜101的结构例的图。
图3是表示激光照射单元102的结构例的图。
图4是表示计算机系统103的结构例的图。
图5是表示同步控制系统104的结构例的图。
图6是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。
图7是表示计算机系统103提供的用户界面的例子的图。
图8是表示试样的一例的图。
图9是表示试样和激光的一例的图。
图10是表示实施方式2的带电粒子束系统100的结构例的图。
图11是表示试样和激光的一例的图。
图12是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。
图13是将与试样的介电常数相关的信息和脉冲电子或激光的频率的关系的数据进行拟合的结果。
图14是表示试样和激光的一例的图。
图15是表示弯曲和缩颈的一例的图。
图16是说明制作模拟数据资料库(library)307的数据库的步骤的流程图。
图17是说明制作模拟数据资料库307的数据库的其他步骤的流程图。
图18是表示试样的另一例的图。
图19是表示试样的另一例的图。
图20是表示实施方式4中的激光照射单元102的系统的结构例的图。
图21是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。
图22是表示试样的一例的图。
图23是表示试样的另一例的图。
图24是图示了从试样的基准面反射的激光到达反射镜1001并再次入射到试样的基准面为止的光路长度与各像素中的图像的图案的强度之间的关系的数据的一例。
图25是实施方式5的带电粒子束系统100的结构图。
图26是表示将带电粒子束系统100输出的试样的信息作为输入，综合系统计算机1201输出半导体制造装置的推荐条件的工序的流程图的一例的图。
图27是表示实施方式6的带电粒子束系统100的结构例的图。
图28是表示试样的一例的图。
图29是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。
图30是表示基于缺陷深度的程度信息对试样进行破坏检查的工序的流程图的一例的图。
图31是表示试样的一例的图。
图32是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。
图33是表示载流子的扩散速度的位置依赖性的结果的一例的图。
图34是表示实施方式7的带电粒子束系统100的其他结构例的图。
图35是图示了扫描电子显微镜101与激光照射单元102之间的延迟时间和由光的干涉产生的驻波引起的图像的图案的强度的关系的数据的一例。
图36是表示带电粒子束系统100切换是否使激光的干涉与图像重叠的工序的流程图。
图37是表示试样的一例的图。
图38是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。
图39是图示了重心的偏移量与提取出的图像的图案的强度的关系、以及重心的偏移量与提取出的图像的图案的强度的位置微分量的关系的数据的一例。
图40是表示计算机系统103的变形例的结构图。
具体实施方式
＜实施方式1＞
在本公开的实施方式1中，针对根据因入射到试样的激光与从试样反射的激光的干涉而产生的驻波所引起的图像图案，取得试样的高度或侧壁角度的信息的带电粒子束系统进行叙述。
图1是表示本实施方式1的带电粒子束系统100的结构例的图。带电粒子束系统100具备扫描电子显微镜101、激光照射单元102、计算机系统103、同步控制系统104，它们构成为相互连接或者能够相互通信。扫描电子显微镜101和激光照射单元102构成为能够对同一试样分别照射电子束和激光，并且构成为向激光的照射区域内照射电子束。
图2是表示扫描电子显微镜101的结构例的图。扫描电子显微镜101由断续照射系统、电子光学系统、二次电子检测系统、工作台机构系统、图像处理系统、控制系统、操作系统构成。断续照射系统由电子束源1(带电粒子源)、脉冲电子生成器4构成。
电子光学系统由会聚透镜2、光圈3、偏转器5、物镜6、试样电场控制器7构成。偏转器5是为了在试样上一维或二维地扫描电子束而设置的，成为后述的控制对象。
二次电子检测系统由检测器8、输出调整电路9构成。工作台机构系统由试样工作台10、试样11构成。控制系统由加速电压控制部21、照射电流控制部22、脉冲照射控制部23、偏转控制部24、会聚控制部25、试样电场控制部26、工作台位置控制部27、控制传令部28构成。控制传令部28基于从操作接口41输入的输入信息，向各控制部写入控制值。
脉冲照射控制部23控制连续照射电子束的时间即照射时间、或者连续照射电子束的距离即照射距离、或者电子束的照射与照射之间的时间即切断时间、或者电子束的照射与照射之间的距离间隔即照射点间距离。偏转控制部24控制扫描的距离、速度。
图像处理系统由检测信号处理部31、检测信号解析部32、图像显示部33构成。图像处理系统的检测信号处理部31或检测信号解析部32具备一个以上的处理器，对检测出的二次电子进行采样，将单位时间的二次电子的量转换为像素的亮度，制作图像的位图。
图3是表示激光照射单元102的结构例的图。激光照射单元102由激光光源201、脉冲激光生成器202、调整镜203、波长控制器204、强度控制器205、偏振角控制器206、分束器207、激光监视器208、聚光透镜209、入射角调整器210构成。在本实施方式1中，构成为除了激光光源201之外还另外设置脉冲激光生成器202，但也可以使用能够照射脉冲激光的激光光源201来实施。在本实施方式1中，使用声光调制器作为脉冲激光生成器202，利用声波产生衍射光来产生脉冲激光，但例如也能够通过使用电光调制器来产生脉冲激光的结构，在后级设置快门(shutter)并使快门高速地开闭来产生脉冲激光的结构等来实施。在本实施方式1中，不驱动脉冲激光生成器202，保持连续激光的状态通过脉冲激光生成器202。
在本实施方式1中，构成为设置多个调整镜203，能够分别调整激光的位置和角度。使用组装有非线性光学晶体的单元作为波长控制器204，使用光学滤波器作为强度控制器205，使用偏振板作为偏振角控制器206。构成为利用分束器207将激光的一部分照射到激光监视器208。作为激光监视器208使用能够测定激光的位置、角度、强度分布等的计测器，构成为能够将测定出的结果反馈给激光光源、脉冲激光生成器、调整镜、波长控制器、强度控制器、偏振角控制器等。聚光透镜209构成为能够从焦距不同的多个聚光透镜中选择一个聚光透镜来设置，能够选择多个光斑尺寸。在本实施方式1中，作为入射角调整器210使用了激光工作台，但即使使用反射镜调整入射角也能够实施。
图4是表示计算机系统103的结构例的图。计算机系统103内置有：存储器303，其存储有用于从图像中提取因光的干涉而产生的驻波所引起的图案，并取得试样的信息所需的模块(应用)；以及一个以上的处理器302，其执行存储在存储器303内的模块、应用。处理器302自动或半自动地执行后述的处理。计算机系统103具备输入输出试样的信息的存储、运算处理所需的信息的输入输出装置301。试样的信息是指根据发生干涉的条件了解的试样的信息，是试样的形状、尺寸、高度、侧壁角度、介电常数、介电常数、导磁率、光的吸收率、侧面的曲率、弯曲、缩颈、缺陷、空隙、材料信息、扩散速度、迁移率等。在试样的信息的存储、运算处理所需的信息中包含由扫描电子显微镜101取得的图像。
计算机系统103构成为能够与扫描电子显微镜101、激光照射单元102进行通信。
在存储器303中存储有模型解析式资料库306、模拟数据资料库307、测定数据资料库308、参照裸片(Die)图像资料库309、设计数据资料库310。
处理器302具备：干涉图案提取处理器304，其主要实施用于从图像中提取因光的干涉而产生的驻波所引起的图案的运算处理；以及试样信息提取处理器305，其主要实施接受从图像中提取出的图案的位置信息、时间信息，并参照存储器303来输出试样的信息的运算处理。图案的位置信息是指，图案的位置、间隔、宽度、个数、位置的局部变化等。
模型解析式资料库306是存储有模型解析式的数据库。模型解析式包括：(a)在将图像的图案和测定条件输入到干涉图案提取处理器304时，用于输出判别图像的图案是否是由光的干涉产生的驻波引起的图案的指标的响应函数；(b)在将由干涉图案提取处理器304提取出的图像的图案和测定条件输入到试样信息提取处理器305时，试样信息提取处理器305用于输出试样的信息的响应函数等。测定条件是从输入输出装置301输入的试样的条件、扫描电子显微镜的条件、激光照射单元的条件、同步控制系统的条件等。
模拟数据资料库307是存储有使用测定条件、试样的信息以及上述的模型解析式进行模拟而得的图像的数据库。基于该数据库和从输入输出装置301输入的图像的数据集的组，处理器302、干涉图案提取处理器304、试样信息提取处理器305实施运算处理，由此输出试样的信息。例如，首先，干涉图案提取处理器304实施语义分割而对图像的区域进行分类，接着，试样信息提取处理器305实施以归一化相关系数成为最大的方式对数据库的图像区域进行分类而得的结果与对从输入输出装置301输入的图像区域进行分类而得的结果的对应，由此输出试样的信息。
测定数据资料库308是将由扫描电子显微镜101取得的图像与图像的关联信息关联起来存储的数据库。图像的关联信息是指，存储于后述的设计数据资料库310的试样的设计数据、上述的测定条件、日期时间、从用于制造试样的装置输出的信息、从用于观察试样的(与扫描电子显微镜101不同的)装置输出的信息等。基于该数据库与从输入输出装置301输入的图像的数据集的组，处理器302、干涉图案提取处理器304、试样信息提取处理器305实施运算处理，由此输出试样的信息。例如，在处理器302中使用卷积神经网络，进行该数据库与从输入输出装置301输入的图像的对应，由此输出试样的信息。
参照裸片(Die)图像资料库309是将由扫描电子显微镜101取得的图像按在试样的特性相同或相近的部位取得的每个图像进行分类并存储的数据库。基于该数据库与从输入输出装置301输入的图像的数据集的组，处理器302、干涉图案提取处理器304、试样信息提取处理器305实施运算处理，由此输出试样的信息。例如，在处理器302中使用k近邻法，将对从输入输出装置301输入的图像进行分类而得的结果与该数据库的分类进行比较，由此输出试样的信息。
设计数据资料库310是存储有设计数据的数据库。设计数据是指，例如由计算机辅助设计(Computer-Aided Design：CAD)工具制作的与试样的尺寸、材质等相关的数据。
图5是表示同步控制系统104的结构例的图。同步控制系统104由同步控制部401和延迟控制部402构成。同步控制部401使扫描电子显微镜101与激光照射单元102之间的时刻同步。延迟控制部402控制同步控制部401与扫描电子显微镜101之间的延迟时间、以及同步控制部401与激光照射单元102之间的延迟时间。
图6是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。本流程图由计算机系统103实施。后述的流程图也是同样的。以下，对图6的各步骤进行说明。
(图6：步骤S601)
用户例如经由输入输出装置301输入试样的条件。试样的信息是指，试样的坐标、存储于存储器303的信息(例如试样的设计数据)等信息。计算机系统103接收该信息。关于在S602～S604中输入的信息也是同样的。
(图6：步骤S602)
用户例如经由输入输出装置301输入扫描电子显微镜101的条件。扫描电子显微镜101的条件是指，加速电压、照射电流、照射时间、照射距离、切断时间、照射点间距离、偏转距离、偏转速度、会聚透镜、物镜的磁场、试样电场等。
(图6：步骤S603)
用户例如经由输入输出装置301输入激光照射单元102的条件。激光照射单元102的条件是指，激光的波长、入射角、偏振角、光斑尺寸、功率、连续照射激光的时间即脉冲宽度、脉冲激光的周期等。
(图6：步骤S604)
用户例如经由输入输出装置301输入同步控制系统104的条件。同步控制系统104的条件是指，同步控制部401与扫描电子显微镜101之间的延迟时间、同步控制部401与激光照射单元102之间的延迟时间等。也可以跳过本步骤。在跳过本步骤的情况下，输入预先设定的延迟时间的默认值。
(图6：步骤S605～S607)
计算机系统103将试样工作台10移动到试样的坐标(S605)。计算机系统103根据S602～S604控制扫描电子显微镜101、激光照射单元102和同步控制系统104(S606)。计算机系统103按照S606中的控制条件，一边向电子束的照射区域内照射光，一边从扫描电子显微镜101取得试样的观察图像(S607)。在S601至S604中输入了多个条件的情况下，反复进行S605至S607，直到针对全部条件完成观察图像的取得。
(图6：步骤S608)
干涉图案提取处理器304参照存储器303，提取因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案。在本实施方式1中，将图像中周期性地出现的条纹状图案的间隔(ΔL)与根据存储于模型解析式资料库306的式1计算出的条纹状图案的间隔(ΔL)的一致度作为指标，提取一致度超过阈值的图案作为因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案。λ是激光的波长，θ是激光的入射角，α是侧壁角度。
[数式1]
(图6：步骤S609)
试样信息提取处理器305参照存储器303，输出试样的信息。在本实施方式1中，从观察图像中提取从图像提取出的图像的图案的位置(位于距观察对象的试样图案最远的位置的图像的图案的位置(Ln)、或者位于距观察对象的试样图案最近的位置的图像的图案的位置(L1))、图案个数(n)、图案间隔(ΔL)，进而取得预先输入的激光的入射角(θ)，参照存储在模型解析式资料库306中的式2或式3，进而参照存储在设计数据资料库310中的试样的高度(H)或侧壁角度(α)中的任意一方，输出另一方。
[数式2]
[数式3]
(图6：步骤S608：补充)
在S608中，作为与周期性地出现在图像中的条纹状图案的间隔(ΔL)的比较对象，使用根据式1计算出的条纹状图案的间隔(ΔL)，但不限于此。例如，也可以将使用存储于模拟数据资料库307的测定条件、试样的信息以及模型解析式进行模拟而得的图像作为比较对象。另外，在本实施方式1中，将周期性地出现在图像中的条纹状图案的间隔(ΔL)与根据存储在模型解析式资料库306中的式1计算出的条纹状图案的间隔(ΔL)的一致度作为指标，提取了因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案，但为了判定激光照射单元102的条件等测定条件是否适当，也可以使用该一致度。另外，在本实施方式1中，在S609中，参照了设计数据资料库310中存储的试样的高度(H)、侧壁角度(α)，但不限于此。例如，也可以参照由原子力显微镜测定试样的高度(H)而得的结果，也可以参照从观察图像提取侧壁角度(α)而得的结果。
图7是表示由计算机系统103提供的用户界面的一例的图。设置有输入以及显示在S601至S604中输入的信息的GUI(Graphical User Interface：图形用户界面)和显示在S609中输出的试样的信息的GUI。这些GUI例如显示于输入输出装置301所具备的显示装置。在GUI中设置有设定试样的坐标的输入栏。另外，设置有对存储于存储器303的信息、例如试样的设计数据等进行设定的输入栏。另外，作为设定扫描电子显微镜的条件的输入栏，设置有设定视野(Field Of View：FOV)的大小的输入栏、输入电子束的加速电压的输入栏、输入电子束的探针电流的输入栏、输入帧数(图像的累计张数)的输入栏、设定电子束的扫描速度的输入栏、设定施加于试样的电压的大小的输入栏、设定电子束的照射时间或照射距离或切断时间或照射点间距离中的任一个以上的输入栏。另外，作为设定激光照射单元的条件的输入栏，设置有设定激光的波长的输入栏、设定激光的入射角的输入栏、设定激光的偏振角的输入栏、设定激光的光斑尺寸的输入栏、设定激光的功率的输入栏、设定激光的脉冲宽度或脉冲激光的周期中的任意一个以上的输入栏。另外，设置有设定扫描电子显微镜101与激光照射单元102之间的延迟时间之差的输入栏。另外，设置有设定计算机系统103的解析方法的输入栏。计算机系统103的解析方法可以由操作员从输入栏手动设定，也可以由装置自动选择。另外，设置有显示图像的显示栏。另外，设置有显示提取因干涉产生的驻波所引起的图像的图案的结果的显示栏。另外，设置有显示试样的信息的输出栏。在本实施例中，将输出的试样的高度显示为高度与试样图案的ID的关系，或者图示为推定的截面构造，或者将高度的试样的坐标的关系图示为映射，但例如也能够显示高度的频率分布、累积频率分布那样的分布。
图8是表示试样的一例的图。试样是在制造FinFET(Fin Field-EffectTransistor，鳍式场效应晶体管)的中途形成于硅晶圆上的构造，呈切削硅基板而得的细的条形的形状。在本实施方式1中，取得条形的形状的高度(H)、侧壁角度(α)的信息。
图9是表示试样和激光的一例的图。以入射角θ照射至试样的激光的一部分以侧壁角度α反射而照射至硅基板的上表面。由此，因被侧壁反射而照射到硅基板的上表面的光与未被侧壁反射而照射到硅基板的上表面的光之间的干涉而产生驻波，驻波的间隔按照式1产生。侧壁角度α、高度H遵循式2、式3。因此，首先，将图像中周期性出现的条纹状图案的间隔(ΔL)与根据模型解析式资料库306中存储的式1计算出的条纹状图案的间隔(ΔL)的一致度作为指标，提取一致度超过阈值的图案作为因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案。接着，从观察图像中提取从图像中提取出的图像的图案的位置(位于距观察对象的试样图案最远的位置的图像的图案的位置(Ln)、或者位于距观察对象的试样图案最近的位置的图像的图案的位置(L1))、图案个数(n)、图案间隔(ΔL)，并且预先取得激光的入射角(θ)，参照存储在模型解析式资料库306中的式2或式3，参照存储在设计数据资料库310中的试样的高度(H)和侧壁角度(α)中的任意一方，输出另一方。通过以上的工序，能够取得试样的高度H或侧壁角度α。
在本实施方式1中，通过参照式2或式3来定量地取得试样的高度(H)、侧壁角度(α)，但也可以实施判定试样的高度H、侧壁角度α是否为规定的条件的检查。例如，在试样的高度H的目标值为H0、允许误差为H1的情况下，若试样的高度(H)为H0-H1＜H＜H0+H1则为合格，除此以外则为不合格的检查能够通过使用带电粒子束系统100来实施。
＜实施方式2＞
本公开的实施方式2的带电粒子束系统100通过控制试样的表面电位，控制因光的干涉而产生的驻波所引起的图案的强度，取得与试样的介电常数有关的信息。
图10是表示本实施方式2的带电粒子束系统100的结构例的图。图10所例示的带电粒子束系统100与图1同样地具备扫描电子显微镜101、激光照射单元102、计算机系统103、同步控制系统104，并且具备第二激光照射单元501。在图1中，检测因照射到试样的激光与照射到试样后光路改变的激光的干涉而产生的驻波。与此相对，在图10中，照射到试样的多个激光相互干涉。因此，能够与试样的构造、形状无关地在试样上形成驻波。
扫描电子显微镜101、激光照射单元102、计算机系统103、同步控制系统104、第二激光照射单元501相互连接，或者构成为能够相互通信。扫描电子显微镜101、激光照射单元102、第二激光照射单元501构成为能够对同一试样分别照射电子束和激光，并且构成为向激光的照射区域内照射电子束。
在本实施方式2中，使用图2的扫描电子显微镜101的系统、图3的激光照射单元102的系统、与图3的激光照射单元102同样地构成的第二激光照射单元501、图4的计算机系统103、以及图5的同步控制系统104，按照图6或者后述的图12的流程图观察试样来取得信息。第二激光照射单元501只要能够向与激光照射单元102相同的试样照射激光即可，因此例如也可以通过将反射镜设置在从试样反射的激光的光路上来构成第二激光照射单元501。
扫描电子显微镜101的观察图像的对比度中的、由试样的表面电位引起的对比度被称为电位对比度(Voltage Contrast：VC)。在本实施方式2中，控制试样的表面电位，将表面电位作为图像的电位对比度进行检测，由此控制因光的干涉而产生的驻波所引起的图案的强度。具体而言，为了对试样赋予表面电位，在扫描电子显微镜101中，首先将加速电压设定为500V，作出来自试样的二次电子放射率大于1的状态，使试样的表面电位成为正的电位。接着，将照射电流设定为1nA，将照射时间设定为10ps至1ns中的任一个，将切断时间设定为90ps至9ns中的任一个，形成在试样中使电流呈交流状流过的状态。接着，将激光的波长设定为100nm至1000nm中的任一个，从激光照射单元102和第二激光照射单元501向同一试样照射激光。
激光具有缓和试样的带电的效果。例如，在激光的能量大于试样的带隙的情况下，当对带正电的试样照射激光时，价带的电子被导体激发，因此带正电的一部分被具有负电荷的电子去除。由于越是激光干涉而相互增强的部分，缓和试样的带电的效果越大，因此越是激光干涉而相互增强的部分，试样的表面电位越小。因此，能够将因光的干涉产生的驻波所引起的图案检测为电位对比度。
图11是表示试样和激光的一例的图。试样是在制造FET(Field-EffectTransistor：场效应晶体管)的中途在硅晶圆上形成有源极、漏极以及栅极氧化膜的构造。该试样使用介电常数高的High-k膜作为栅极氧化膜。High-k膜使用含有铪的化合物，作为一例使用HfSiO(N)/SiO2。
当对High-k膜照射激光时，激光折射，在栅极氧化膜中波长发生变化。折射的角度(β)遵循斯涅尔定律，因此如式4所示，由介电常数(εr)和导磁率(μr)的函数来表示。
[数式4]
High-k膜中的波长(λ')如式5所示，是介电常数(εr)与导磁率(μr)的函数。λ是真空下的激光的波长，n是激光的折射率。
[数式5]
当着眼于折射的角度、High-k膜中的波长是介电常数的函数时，试样信息提取处理器305接受干涉图案提取处理器304所提取的、由光的干涉产生的驻波的图案(例如图案的间隔)，参照存储器303来实施运算处理，由此能够取得与试样的介电常数有关的信息。
图12是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。与图6不同的是，包括：在输入扫描电子显微镜101的条件时，以包含多个脉冲电子的频率的方式设定条件(S702)；在输入激光照射单元102的条件时，以包含多个波长的方式设定条件(S703)；试样信息提取处理器305参照存储器303输出的试样的信息是与介电常数有关的信息(S709)；以及在S709之后，一并显示与试样的介电常数有关的信息、脉冲电子的频率以及激光的波长的关系，并且输出与介电常数的频率依赖性有关的信息的工序(S710)。
脉冲电子的频率是电子束的照射时间与切断时间之和(即电子束的周期)的倒数。在本实施方式2中，在将照射时间与切断时间之比固定为1：9的状态下，在0.1GHz至10GHz的范围内对脉冲电子的频率进行可变控制。激光的波长在100nm至1000nm的范围内进行可变控制。激光的波长能够换算为频率，因此这与将激光的频率可变控制在0.3PHz至3PHz的范围内等价。
在本实施方式2中，参照在S608中存储有使用包含式4和式5的模型解析式、测定条件和试样的信息进行模拟而得的图像的模拟数据资料库307，提取了因光的干涉产生的驻波所引起的图像的图案。在提取因光的干涉产生的驻波所引起的图像的图案时，首先，试样信息提取处理器305对存储在模拟数据资料库307中的图像进行傅立叶变换，输出功率谱的空间频率和强度(S711)。接着，试样信息提取处理器305对在S607中取得的图像进行傅立叶变换，输出功率谱的空间频率和强度(S712)。最后，试样信息提取处理器305将S711的数据与S712的数据之间的一致度作为指标，提取一致度超过阈值的图案作为因光的干涉产生的驻波所引起的图像的图案。
在S710中，作为与介电常数的频率依赖性相关的信息，试样信息提取处理器305计算出电介质无法追随电子束或激光的振动、电介质极化缓和的频率即介电弛豫频率。具体而言，试样信息提取处理器305使用存储在模型解析式资料库306中的式6或式7，通过最小二乘法对与试样的介电常数相关的信息和脉冲电子的频率的关系的数据、或与试样的介电常数相关的信息和激光的频率的关系的数据进行拟合，由此计算出介电弛豫频率(f0或f1)。εr是介电常数，f是电子束的频率，f’是激光的频率，εr0是产生空间电荷极化时的介电常数，εr1是产生电子极化时的介电常数，f0是空间电荷极化的介电弛豫频率，f1是电子极化的介电弛豫频率。
[数式6]
[数式7]
图13是对与试样的介电常数相关的信息和脉冲电子或激光的频率的关系的数据进行拟合而得的结果。试样信息提取处理器305使用与High-k膜的介电常数相关的信息和脉冲电子的频率的关系的数据和式6实施拟合的结果是，能够取得High-k膜的空间电荷极化的介电弛豫频率。另外，试样信息提取处理器305使用与High-k膜的介电常数有关的信息和激光的频率的关系的数据以及式7来实施拟合的结果是，能够取得High-k膜的电子极化的介电弛豫频率。此外，还能够取得产生空间电荷极化时的High-k膜的介电常数和产生电子极化时的High-k膜的介电常数。
在本实施方式2中，作为取得介电常数、介电常数的频率依赖性的信息的对象，使用了High-k膜，但也可以使用Low-k膜、氧化硅、氮化硅等电介质膜来实施，也可以使用氧化铪等强电介质膜来实施，也可以使用具有多种组成的电介质膜来实施。另外，在使用电介质膜的膜种类为多个的膜的情况下，例如通过利用介电弛豫频率(f0或f1)根据膜种类而不同的情况等，也能够取得电介质膜的组成比的信息。另外，根据介电常数、介电常数的频率依赖性的信息，也能够取得与介电常数关联的信息、例如电容量、孔隙、掺杂剂浓度。另外，试样不限于场效应晶体管(Field-Effect Transistor)，也能够使用FeFET(FerroelectricField-Effect Transistor，铁电场效应晶体管)、NCFET(Negative Capacitance Field-Effect Transistor，负电容场效应晶体管)来实施。
在本实施方式2中，作为与介电常数的频率依赖性相关的信息，输出了介电弛豫频率，但也可以输出根据介电常数的频率依赖性可知的其他信息，例如介电损耗角正切、相位裕度、增益裕度。
在图12所示的流程图中，输出了与介电常数相关的信息，但如上所述，折射的角度、High-k膜中的波长是介电常数(εr)、导磁率(μr)、光的折射率(n)的函数，因此也可以输出与导磁率、激光的折射率相关的信息。
＜实施方式3＞
本公开的实施方式3的带电粒子束系统100根据入射到试样的激光折射或传播或衍射的结果产生的、由多个光的干涉引起的图像的图案，取得试样的侧壁角度或介电常数或光的吸收系数或尺寸或侧壁的曲率或弯曲或缩颈或膜厚或深度的信息。
在本实施方式3中，使用了图1的带电粒子束系统、图2的扫描电子显微镜101的系统、图3的激光照射单元102的系统、图4的计算机系统103以及图5的同步控制系统104。
图14是表示试样和激光的一例的图。试样是在制造3D-NAND闪存器的中途蚀刻了用于形成存储器的孔的构造，在氧化硅与氮化硅的积层膜形成有孔。当向氧化硅膜或氮化硅膜中照射激光时，激光发生折射，在氧化硅膜或氮化硅膜中波长发生变化。此时，相对入射角度与折射的角度的关系遵循式4所示的斯涅尔定律，因此是介电常数(εr)与导磁率(μr)的函数。
相对入射角度是被照射的试样面与以θ的入射角向试样照射的激光之间的角度之差。若考虑入射到侧壁的激光，则相对入射角度为入射角(θ)与侧壁角度(α)的差分。另外，氧化硅膜或氮化硅膜中的波长如式5所示，是真空下的激光的波长(λ)、介电常数(εr)和导磁率(μr)的函数。并且，由光的干涉产生的驻波的位置是偏振角的函数，在激光为s偏振光的情况、p偏振光的情况以及圆偏振光的情况下，位置发生变化。并且，由光的干涉产生的驻波的强度如式8所示，传播的距离(x)和光的吸收率(k)越大，则越衰减而变小。
[数式8]
I＝e-kx (8)
考虑到这些，作为由光的干涉产生的驻波所引起的图案的特征的位置、间隔、强度是入射角(θ)、波长(λ)、介电常数(εr)、导磁率(μr)、偏振角侧壁角度(α)和光的吸收率(k)的函数。在本实施方式3中，在按照图6的流程图观察试样而取得信息时，由试样信息提取处理器305接受图案的位置、间隔、强度的信息，参照按照后述的图16或图17的流程图生成的模拟数据资料库307来实施运算处理，由此输出侧壁的曲率、弯曲以及缩颈。
图15是表示弯曲和缩颈的一例的图。弯曲是指在孔的中间部为桶形的形状中孔的直径最大的部位的直径。缩颈是指在孔的中间部缩窄的形状中孔的直径最小的部位的直径。
图16是说明生成模拟数据资料库307的数据库的步骤的流程图。本实施方式3中的模拟数据资料库307是按照图16中表示一例的流程图预先生成的数据库。以下说明图16的各步骤。
(图16：步骤S801～S803)
处理器302取得模型解析式。在本实施方式3中，作为模型解析式，包含式4～式6和式8。处理器302取得测定条件(S802)。在实施方式3中，输入入射角(θ)、波长(λ)和偏振角作为测定条件。处理器302取得试样的设计信息(S803)。在本实施方式3中，从设计数据资料库310输出介电常数(εr)、导磁率(μr)、光的吸收率(k)和孔的直径并输入到处理器302。
(图16：步骤S804)
处理器302将计算出的试样的信息作为变量来模拟图像。在本实施方式3中，将计算的试样的信息设为侧壁角度(α)。针对侧壁的每个微小区域、具体而言针对将1层的层叠膜的侧壁分割成10份的每个微小区域而设定侧壁角度(α)。
(图16：步骤S805)
处理器302将计算出的试样的信息换算为想要输出的试样的信息。在本实施方式3中，将每个微小区域的侧壁角度(α)、侧壁的尺寸和侧壁的形状换算成侧壁的曲率、弯曲和缩颈。在计算出的试样的信息与想要输出的试样的信息一致的情况下，也可以跳过本步骤。
(图16：步骤S806)
处理器302将试样的信息与模拟的图像的组保存为模拟数据资料库307的数据库。在本实施方式3中，作为试样的信息，设定了侧壁的曲率、弯曲和缩颈。
图17是说明生成模拟数据资料库307的数据库的其他步骤的流程图。与图16不同的是，将与光的衍射相关的模型解析式输入到处理器302(S901)，将与试样的形状、层叠相关的信息输入到处理器302(S902)。
试样的形状、层叠的信息是指层叠膜的膜厚、层数、产生弯曲、缩颈的深度的信息等。如本实施方式3那样，在对介电常数不同的膜的层叠膜入射激光的情况下，层叠膜对激光起到与衍射光栅相同的作用，因此由衍射引起的干涉的图案与图像重叠。由衍射引起的干涉的图案包含难以通过没有衍射的情况下的干涉的图案取得的信息(例如层叠膜的膜厚、产生弯曲、缩颈的深度等)。因此，在按照图6的流程图观察试样并取得信息时，试样信息提取处理器305参照按照图17的流程图生成的模拟数据资料库307，能够取得这些信息。
在本实施方式3中，作为与光的衍射现象有关的模型解析式，将包括菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的公式的公式输入到处理器302。另外，作为与试样的形状、层叠相关的信息，将氧化硅膜的膜厚、氮化硅的层叠膜的膜厚以及层叠膜的层数输入到处理器302。
图18是表示试样的另一例的图。试样是在制造层叠了GAA(Gate-All-Around)构造的FET的纳米线的中途，对Si和SiGe的超晶格中的SiGe的侧壁进行蚀刻而形成空间的构造。在本实施方式3中，在使用图17的流程图生成模拟数据资料库307时，作为S806的试样的信息，设定了空间的尺寸和空间的侧壁的侧面的曲率。
图19是表示试样的另一例的图。试样与图14相同，是在制造3D-NAND闪存器的中途蚀刻了用于形成存储器的孔的构造。表示为了将图14的氮化硅膜置换为钨膜而对氮化硅膜进行了湿式蚀刻的工序。原本存在氮化硅膜的部分为空洞，但若湿式蚀刻失败，则在空洞部产生残膜。若产生残膜，则由衍射引起的干涉发生变化。因此，在按照图6的流程图观察试样并取得信息时，试样信息提取处理器305参照按照图17的流程图生成的模拟数据资料库307，能够取得残膜的信息。
＜实施方式4＞
本公开的实施方式4的带电粒子束系统100根据由于入射到试样的激光与使从试样反射的激光被反射镜反射后的激光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案，取得试样的高度或膜厚或表面的粗糙度或表面的曲率或表面的下垂或划痕缺陷的形状的信息。
在本实施方式4中，使用了图1的带电粒子束系统、图2的扫描电子显微镜101的系统、图4的计算机系统103以及图5的同步控制系统104。
图20是表示本实施方式4中的激光照射单元102的系统的结构例的图。在本实施方式4中，除了图3的激光照射单元102的构成要素之外，还具备反射镜1001、反射镜角度调整器1002以及反射光路长度调整工作台1003。能够通过反射镜角度调整器1002调整反射镜1001的角度，以使从试样反射的激光相对于反射镜1001垂直地入射。能够利用反射光路长度调整工作台1003移动反射镜1001的位置，从而调整从试样反射的激光到达反射镜1001为止的光路。在本实施方式4中，为了驱动反射光路长度调整工作台1003而使用了压电致动器。
图21是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。与图6不同的是，在输入激光照射单元102的条件时，以包含反射光路长度调整工作台1003的驱动范围的方式设定条件(S1103)，在干涉图案提取处理器304参照存储器303提取因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案时，一并提取与图像的图案重叠的驻波的相位差(S1108)。
在S1103中，将反射光路长度调整工作台1003配置在驱动范围内的多个位置，在各位置取得图像。而且，从在多个位置取得的图像中提取图像的各像素的相位差数据。在S1108中，通过使用各像素的相位差数据，以在相邻的像素完全中没有矛盾的方式变换为试样的信息，从而能够以高分辨率得到试样的信息。这里，以不矛盾的方式变换为试样的信息例如包含如下的处理：根据用误差函数对像素的位置与各像素的相位差数据之间的关系进行拟合而得到的结果来输出试样的信息。
图22是表示试样的一例的图。试样是在硅晶圆上通过布线工序形成布线，在其上形成金属和电介质膜的结构。与以往的封装不同，是不使用凸块来连接集成电路而将硅晶圆彼此贴合来进行电连接的晶圆接合用途的试样。图22的试样的特征在于，金属的高度比电介质膜低几纳米，相对于电介质膜的表面是平坦的而言金属的表面为曲面。以下，将电介质膜与金属的高度之差称为凹陷量。
图23是表示试样的另一例的图。试样是将高分子树脂的微小粒子或液滴凝聚而形成的抗蚀剂，在表面具有数纳米的粗糙度(凹凸)。
图24是图示了从试样的基准面反射的激光到达反射镜1001并再次入射到试样的基准面为止的光路长度与各像素中的图像的图案的强度之间的关系的数据的一例。试样的基准面设为图23的试样的平坦面。使用反射光路长度调整工作台1003控制光路长度。关于位于图23的试样的突起部的顶点的像素A、位于试样的平坦面的像素C、位于像素A与像素B的中间点的像素B这3点，分别图示了数据。数据成为正弦波形状，当光路长度移动与激光的波长相等的距离时，正弦波的相位变化2π。在本实施方式4中，将激光的波长设为400nm，因此当使光路长度变化400nm时，用正弦波拟合数据的结果的相位变化了2π。当以像素C为基准时，像素A快π/25相位，像素B快π/50相位。因此，当以像素C为基准时，像素A高8nm高度，像素B高4nm高度。
如果使用本实施方式4的带电粒子束系统100，输出图像的各像素的高度差，用位图显示各像素的高度，则能够以纳米量级或埃量级或亚埃量级的分辨率测定表面的粗糙度。另外，在使用图22的试样的情况下，如果将在布线工序中形成有布线的面作为试样的基准面，则能够输出电介质膜、金属的高度、膜厚。
如果使用本实施方式4的带电粒子束系统100和图21的流程图，则能够输出图22的试样的凹陷量、图22的试样的金属表面的曲率、图22的试样的金属表面的下垂、图23的试样的表面的粗糙度的信息。而且，也可以根据电介质的固态膜的试样的表面的曲率，仅提取并输出刮擦金属时留下的伤痕即划痕缺陷(微划痕)。
＜实施方式5＞
图25是本公开的实施方式5的带电粒子束系统100的结构图。综合系统计算机1201构成为与带电粒子束系统100连接或者能够相互通信。在本实施方式5中，使用了构成为综合系统计算机1201能够与CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)装置1202相互通信的系统，但即使没有CMP装置1202也能够实施。综合系统计算机1201根据试样的信息输出半导体制造装置的推荐条件。综合系统计算机1201也可以构成为带电粒子束系统100的一部分。另外，在本实施方式5中使用了图22的试样。
图26是示出了表示综合系统计算机1201以带电粒子束系统100输出的试样的信息为输入来输出半导体制造装置的推荐条件的工序的流程图的一例的图。
在S1301中，将由带电粒子束系统输出的试样的信息和图像的关联信息输入到综合系统计算机1201。图像的关联信息是指，存储于设计数据资料库310的试样的设计数据、扫描电子显微镜的条件、激光照射单元的条件、同步控制系统的条件、计算机系统103的处理器302的运算处理的种类、处理器302参照的存储器303的种类、日期时间、带电粒子束系统的型号、带电粒子束系统的个体识别编号等。
在S1302中，综合系统计算机1201实施运算处理，输出半导体制造装置的推荐条件，并且显示其依据。本实施例中，输出CMP中使用的填充物(pad)的硬度、悬浊液(slurry)的种类、悬浊液的供给量、修整器的种类、研磨压力、保持环的高度的推荐值。为了输出这些推荐条件，综合系统计算机1201具有使用神经网络等机器学习来学习在S1301中输入的信息、中间信息以及推荐条件之间的关联性的学习机。
在本实施方式5中，作为中间信息，使用了晶圆的翘曲量、晶圆的起伏量、凹陷量、侵蚀量、凹陷量以及表面的粗糙度的信息。另外，在本实施方式5中，作为半导体制造装置的推荐条件的依据，显示上述的中间信息，一并显示理解中间信息与推荐条件的关联性的提示。具体而言，提示是指如下等信息：(a)在晶圆外周部的翘曲量大时，具有降低保持环的高度而施加压力更好的倾向；(b)在凹陷多时，具有提高填充物的硬度更好的倾向。除了综合系统计算机1201使用学习器进行学习的结果之外，还将这样的人的经验作为提示输入到综合系统计算机1201。
＜实施方式6＞
本公开的实施方式6的带电粒子束系统100根据因入射到试样的激光与使从试样反射的激光被反射镜反射后的激光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案，取得试样的缺陷或空隙的信息。
图27是表示本实施方式6的带电粒子束系统100的结构例的图。图27所例示的带电粒子束系统与图1相同，具有扫描电子显微镜101、激光照射单元102、计算机系统103、同步控制系统104，并且具有将会聚后的离子束照射到试样的会聚离子束装置5001。会聚离子束装置5001向试样照射离子束，由此能够对试样的表面进行加工。会聚离子束装置5001由离子源、开口部、会聚透镜、物镜、偏转器和离子束照射量控制器构成。偏转器是为了在试样上一维或二维地扫描离子束而设置的，能够控制通过偏转器对试样上的哪个位置进行加工。
在本实施方式6中，使用了图2的扫描电子显微镜101的系统、图20的激光照射单元102的系统、图4的计算机系统103以及图5的同步控制系统104。
图28是表示试样的一例的图。试样是MRAM(Magnetoresistive Random AccessMemory：磁阻式随机存取存储器)的制造中途的构造，在最表面露出接触件。在接触件与形成于硅基板上的有源区域之间的未取得对准的部位产生空隙。
图29是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。与图6不同的是，处理器302对参照裸片图像资料库309进行参照，提取因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案中的图像的偏移、空间上的局部变化(S1408)、判定提取出的图像的图案是否有缺陷(S1409)、输出包含缺陷的图像与坐标的关联数据(S1410)。
在S1408中，处理器302参照存储有在取得了接触件(contact)与有源件(active)之间的对准的情况下(正常的情况下)的图像中产生的、因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案的数据库，提取了图像的偏移、空间上的局部变化。
在S1409中，提取出的图像的图案是否为缺陷的判定通过处理器302使用k近邻法，基于同时包含取得了接触件与有源件的对准的情况(正常的情况)的图像和未取得接触件与有源件的对准的情况(为缺陷的情况)的图像的数据库，判定图像的图案是正常还是缺陷来实施。此外，在本实施例中，作为有缺陷的情况下的图像，仅使用了在未取得与有源件的对准的部位产生了空隙的图像，但如果处理器302使用还包含其他缺陷种类的图像、例如晶体缺陷的图像的数据库来实施运算处理，则不仅能够判定是否有缺陷，还能够对缺陷的种类进行分类。另外，根据未取得接触件与有源件的对准的部位的深度、位置、大小，对图像的数据库进行分类，在图像的图案有缺陷的情况下，处理器302判定深度，由此也能够对缺陷的深度、缺陷的位置、缺陷的大小进行分类。
图30是表示基于缺陷的深度的程度信息对试样进行破坏检查的工序的流程图的一例的图。首先，将根据图29的流程图取得的缺陷的深度、缺陷的位置、缺陷的大小的信息输入到会聚离子束装置5001(S5101)。接着，根据缺陷的深度、缺陷的位置、缺陷的大小的信息，利用会聚离子束对试样进行加工(S5102)。具体而言，根据缺陷的深度设定离子束照射量，根据缺陷的位置设定使离子束偏转的区域的中心点，根据缺陷的大小设定使离子束偏转的区域的大小。在本实施方式6中，分别实施了图6和图30的流程图，但如果执行将图6和图30的流程图合并的一系列的流程图，则能够从因光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案取得对试样进行破坏检查的条件，执行破坏检查。
＜实施方式7＞
本公开的实施方式7的带电粒子束系统100根据改变照射到试样的电子束与激光的延迟时间而取得的、由于与激光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案，取得试样的扩散速度或迁移率的信息。
在本实施方式7中，使用了图1的带电粒子束系统、图2的扫描电子显微镜101的系统、图20的激光照射单元102的系统、图4的计算机系统103以及图5的同步控制系统104。
图31是表示试样的一例的图。试样是晶体硅太阳能电池的制造中途的结构，是在非晶硅上形成有钝化膜的结构。钝化膜是氧化钛，但存在氧化钛的膜厚局部较薄的部位。
图32是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。与图6不同的是，在输入同步控制系统104的条件时，输入包含多个扫描电子显微镜101与激光照射单元102之间的延迟时间的条件(S1504)，在试样信息提取处理器305参照存储器303输出试样的信息时，输出试样的动态信息(S1509)。
扫描电子显微镜101与激光照射单元102之间的延迟时间和向试样照射的电子束与激光的延迟时间等价，在电子束相对于激光的照射慢的情况下延迟时间为正，在电子束相对于激光的照射快的情况下延迟时间为负。在本实施例中，试样信息提取处理器305接受由于激光的干涉而产生的驻波所引起的图像的图案的位置的时间变化，由此输出在钝化膜中移动的载流子的扩散速度的位置依赖性，并显示为图像的位图。
图33是表示载流子的扩散速度的位置依赖性的结果的一例的图。可知在从左起第二像素且从上起第二像素的位置存在扩散速度快的部位。由于扩散速度与氧化钛的膜厚存在负相关，因此如果使用本结果，则能够提取氧化钛的膜厚薄、作为钝化膜的性能存在不良的部位。
图34是表示本实施方式7的带电粒子束系统100的其他结构例的图。图34所例示的带电粒子束系统100与图1同样地具备扫描电子显微镜101、激光照射单元102、计算机系统103、同步控制系统104，并且具备试样电场施加单元1601。试样电场施加单元1601由用于对试样施加电场的电源和探针构成。在本实施方式7中，使用两根探针，在使一根探针与图11的试样的源极接触、使另一根探针与图11的试样的漏极接触的状态下，在两根探针间施加电压，对试样施加电场。通过在该状态下实施图32的流程图，能够输出迁移率作为试样的动态信息。
＜实施方式8＞
本公开的实施方式8的带电粒子束系统100通过控制向试样照射的电子束和激光的照射条件(电子束与激光之间的延迟时间、各自的强度、各自的波长、激光的偏振光、各自的入射角度)，切换是否产生与图像的图案重叠的激光的干涉。
在本实施方式8中，使用了图1的带电粒子束系统、图2的扫描电子显微镜101的系统、图20的激光照射单元102的系统、图4的计算机系统103、图5的同步控制系统104以及图31的试样。
图35是图示了扫描电子显微镜101与激光照射单元102之间的延迟时间和由光的干涉产生的驻波引起的图像的图案的强度的关系的数据的一例。在延迟时间为0ns时，图像的图案的强度在I0时最大。延迟时间越大，图像的图案的强度越小，在延迟时间200ns以上时，为能够识别图像的图案的阈值的强度(Ith)以下。基于该结果，在本实施方式8中，在使激光的干涉重叠于图像的情况下，将延迟时间设定为小于200ns，在不使激光的干涉重叠于图像的情况下，将延迟时间设定为200ns以上。
图36是表示带电粒子束系统100切换是否使激光的干涉与图像重叠的工序的流程图。与图6不同的是：设定是否使激光的干涉重叠于图像(S1700)；在输入同步控制系统104的条件时，输入包含多个扫描电子显微镜与激光照射单元的延迟时间的条件(S1504)；干涉图案提取处理器304参照存储器303来判断有无因光的干涉产生的驻波所引起的图像的图案(S1708)；处理器302基于S1700来切换是显示以使激光的干涉重叠于图像的设定的延迟时间取得的图像，还是显示以不使激光的干涉重叠于图像的设定的延迟时间取得的图像(S1709)。
如果使用本实施方式8的带电粒子束系统100，则能够切换是否产生与图像的图案重叠的激光的干涉。在图35～图36中，说明了通过控制延迟时间来切换是否产生干涉图案，但也可以通过将在本实施方式8的导入部分中说明的其他参数组合1个以上，同样地切换是否产生干涉图案。
＜实施方式9＞
本公开的实施方式9的带电粒子束系统100根据由驻波引起的图像的图案，取得与试样的上层的图案的重心和下层的图案的重心之间的偏移量有关的信息，其中，该驻波是通过入射到试样的激光与使从试样反射的激光被反射镜反射后的激光的干涉而产生的。
在本实施方式9中，使用了图1的带电粒子束系统、图2的扫描电子显微镜101的系统、图20的激光照射单元102的系统、图4的计算机系统103以及图5的同步控制系统104。
图37是表示试样的一例的图。试样是在制造3D-NAND闪存器的中途，在下层的存储器霍尔单元之上形成有上层的存储器霍尔单元的制造工序中，上层的存储器霍尔单元的接触件插头在表面露出的构造。由于上层的存储器霍尔单元与下层的存储器霍尔单元分开制造，因此有时上层的接触件插头的重心与下层的接触件插头的重心偏移。
图38是表示带电粒子束系统100取得试样的信息的工序的流程图。与图6不同的是，在输入试样的条件时，一并输入存储在设计数据资料库310等中的试样的材质和尺寸的设计数据(S1801)，在试样信息提取处理器305参照存储器303输出作为试样的信息的重心的偏移量时，一并参照提取出的图像的图案的强度、密度、强度的位置微分量(S1809)。
图39是图示了重心的偏移量与提取出的图像的图案的强度的关系、以及重心的偏移量与提取出的图像的图案的强度的位置微分量的关系的数据的一例。在重心的偏移量最小时，图像的图案的强度取极小值，偏移量越大，图像的图案的强度越大。另外，在重心向正偏移时，图像的图案的强度的位置微分量为正，在重心向负偏移时，图像的图案的强度的位置微分量为负。
在本实施方式9中，利用6次多项式的回归式拟合图39的数据。在由试样信息提取处理器305输出偏移量时，首先使用图像的图案的强度的位置微分量的符号，判别重心的偏移量是正还是负，接着使用图像的图案的强度、判别重心的偏移量是正还是负的结果以及回归式，计算出重心的偏移量。
＜关于本公开的变形例＞
本公开不限定于前述的实施方式，包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本公开而详细地进行了说明的实施方式，未必限定于具备所说明的全部结构。另外，能够将某实施方式的结构的一部分置换为其他实施方式的结构，另外，也能够对某实施方式的结构添加其他实施方式的结构。另外，关于各实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除、置换。
在实施方式1中，构成为除了电子束源1以外还另外设置脉冲电子生成器4，但即使使用能够照射脉冲电子的电子束源也能够实施。另外，在本实施方式1中，脉冲电子生成器4作为切断射束向试样的照射的偏转器，通过使用偏转器间歇地切断射束来产生脉冲射束，但例如通过使可动光圈的位置高速地变化来产生脉冲射束也能够实施。
在实施方式1中，使用了设置有电子束源和偏转器的扫描电子显微镜101，但也可以使用其他带电粒子显微镜、例如设置有离子源和偏转器的扫描离子显微镜来实施，也可以不设置偏转器而使用对透过试样的电子束进行检测的透射电子显微镜来实施。
图40是表示计算机系统103的变形例的结构图。存储器303所存储的各数据资料库是记述了特征量与为了导出该特征量而使用的参数之间的关系的数据，因此也能够将这些数据资料库构成为机器学习中的学习结果数据。在该情况下，处理器302能够安装使用该学习结果数据来取得特征量的学习器311。学习器311接收与数据资料库所记述的关系对应的输入参数作为输入值，按照学习结果数据使用该关系来得到输出值，由此能够取得特征量。学习器311例如能够通过处理器302执行安装有神经网络等机器学习算法的软件来构建。
附图标记说明
100：带电粒子束系统
101：扫描电子显微镜
102：激光照射单元
103：计算机系统
104：同步控制系统。

Claims (19)

1.一种带电粒子束系统，其通过对试样照射带电粒子束来生成所述试样的观察图像，其特征在于，
所述带电粒子束系统具备：
带电粒子源，其对所述试样照射所述带电粒子束；
第一光照射部，其对所述试样照射第一光；
检测器，其检测通过对所述试样照射所述带电粒子束而产生的二次带电粒子，输出表示该二次带电粒子的强度的检测信号；以及
计算机系统，其使用所述检测信号来生成所述观察图像，
所述计算机系统从所述观察图像中提取通过对所述试样照射所述第一光而产生的、由所述第一光的干涉、所述第一光的衍射或所述第一光的驻波引起的第一特征量，
所述计算机系统使用所述第一特征量来取得所述试样的第二特征量。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统具备：存储部，其存储数据资料库，该数据资料库记述了成为判断所述观察图像所具有的图像图案是否是由所述第一光的干涉、所述第一光的衍射或所述第一光的驻波产生的基准的参数，来作为所述第一特征量，
所述计算机系统确定所述图像图案中的、所述图像图案所具有的所述参数与所述数据资料库所记述的所述参数之间的一致度为阈值以上的图像图案，
所述计算机系统使用确定出的所述图像图案所具有的所述第一特征量，取得所述第二特征量。
3.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统具有：存储部，其存储数据资料库，该数据资料库使用由所述第一特征量表示的函数记述了所述第二特征量，
所述计算机系统使用所述第一特征量并参照所述数据资料库，由此使用所述函数来取得所述第二特征量。
4.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统取得在所述观察图像上因所述第一光的干涉、所述第一光的衍射或所述第一光的驻波而产生的干涉条纹图案的间隔，来作为所述第一特征量，
所述计算机系统确定所述观察图像所具有的图像图案中的、所述图像图案所具有的干涉条纹图案的间隔与取得的所述间隔之间的一致度为阈值以上的图像图案，
所述计算机系统将确定出的所述图像图案所具有的干涉条纹图案的间隔作为所述第一特征量使用，取得所述第二特征量。
5.根据权利要求4所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统取得确定出的所述图像图案所具有的所述干涉条纹图案的间隔、确定出的所述图像图案所具有的所述干涉条纹图案的位置中的至少任一个，来作为所述第一特征量，
所述计算机系统使用由所述第一特征量和所述第一光的入射角表示的函数，计算所述试样所具有的图案的高度和所述试样所具有的图案的侧壁的倾斜角度中的至少任一个来作为所述第二特征量。
6.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述带电粒子束系统还具备对所述试样照射第二光的第二光照射部，
所述计算机系统取得在所述观察图像上因所述第一光与所述第二光发生干涉而产生的干涉图案的功率谱，来作为所述第一特征量，
所述计算机系统确定所述观察图像所具有的图像图案中的、所述图像图案所具有的干涉图案的功率谱与取得的所述功率谱之间的一致度为阈值以上的图像图案，
所述计算机系统将确定出的所述图像图案所具有的干涉图案的功率谱作为所述第一特征量使用，取得所述第二特征量。
7.根据权利要求6所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统使用由所述第一光或所述第二光相对于所述试样的入射角和所述第一光或所述第二光通过所述试样时的折射角表示的函数、以及由所述第一光或所述第二光的波长表示的函数，计算所述试样的介电常数和所述试样的导磁率中的至少任意一个来作为所述第二特征量。
8.根据权利要求7所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统使用由所述带电粒子束的频率和产生空间电过极化时的所述试样的介电常数表示的函数，或者，由所述第一光或所述第二光的频率和产生电子极化时的所述试样的介电常数表示的函数，计算所述试样的介电弛豫频率来作为所述第二特征量。
9.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统使用由所述第一光的入射角、所述第一光的波长、所述试样的介电常数、所述试样的导磁率、所述第一光的偏振角表示的函数，计算所述试样的光吸收系数和所述试样所具有的图案的侧壁的倾斜角度中的至少任一个来作为所述第二特征量，
所述计算机系统使用所述计算出的所述侧壁的倾斜角度，来计算所述侧壁的形状。
10.根据权利要求9所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统具备：存储部，其存储记述有所述计算出的所述侧壁的形状的数据资料库，
所述计算机系统通过使用所述第一光的入射角、所述第一光的波长、所述试样的介电常数、所述试样的导磁率、所述第一光的偏振角中的至少任一个并参照所述数据资料库，来推定所述侧壁的形状。
11.根据权利要求4所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述带电粒子束系统还具备：反射镜，其将从所述试样反射的所述第一光作为反射光对所述试样进行再反射，
所述计算机系统取得所述观察图像的像素间的所述驻波的相位差来作为所述第一特征量。
12.根据权利要求11所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统使用取得的所述相位差计算表示所述试样的表面粗糙度的参数来作为所述第二特征量。
13.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统安装有学习器，该学习器通过机器学习来学习所述第一特征量和所述第二特征量中的至少任一个与适合作为所述带电粒子束系统的动作条件的动作参数之间的关系，
所述计算机系统使用所述学习器输出的所述动作参数来控制所述带电粒子束系统的动作。
14.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统具有：存储部，其存储记述了所述第一特征量的局部偏移与所述第二特征量之间的关系的数据资料库，
所述数据资料库记述有所述试样所具有的缺陷的深度、所述缺陷的平面位置、所述缺陷的大小中的至少任一个来作为所述第二特征量，
所述计算机系统取得所述第一特征量的局部变化，并且使用取得的所述局部偏移并参照所述数据资料库，由此取得所述试样所具有的所述缺陷的深度、所述缺陷的平面位置、所述缺陷的大小中的至少任一个。
15.根据权利要求14所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述数据资料库分别保持具有所述缺陷的所述试样的观察图像的图像图案和不具有所述缺陷的所述试样的观察图像的图像图案，
所述计算机系统通过将使用所述检测信号取得的所述试样的观察图像与存储在所述数据资料库中的观察图像进行比较，来判定所述试样是否具有所述缺陷。
16.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统取得所述第一特征量的经时变化，
所述计算机系统使用所述经时变化的时间变化率，取得所述试样上的载流子的扩散速度或迁移率来作为所述第二特征量。
17.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述带电粒子源和所述第一光照射部中的至少任一个通过使所述带电粒子束与所述第一光之间的时间差、所述带电粒子束和所述第一光中的至少任一个的强度、所述带电粒子束和所述第一光中的至少任一个的波长、所述第一光的偏振光、以及所述带电粒子束和所述第一光中的至少任一个的入射角度中的至少任一个变化，来切换是否在所述观察图像上产生所述第一特征量。
18.根据权利要求1所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述带电粒子束系统还具有：反射镜，其将从所述试样反射的所述第一光作为反射光对所述试样进行再反射，
所述计算机系统取得所述观察图像的像素值和根据所述观察图像上的位置对所述像素值进行微分而得到的微分值中的至少任一个，来作为所述第一特征量。
19.根据权利要求18所述的带电粒子束系统，其特征在于，
所述计算机系统使用所述像素值和所述微分值中的至少任一个取得形成在所述试样上的上层图案与下层图案之间的位置偏移量，来作为所述第二特征量。
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