DE112016007017B4

DE112016007017B4 - Mit einem strahl geladener teilchen arbeitende vorrichtung und verfahren zur korrektur von aberrationen der mit dem strahl geladener teilchen arbeitenden vorrichtung

Info

Publication number: DE112016007017B4
Application number: DE112016007017.9T
Authority: DE
Inventors: Kotoko Urano; Zhaohui Cheng; Takeyoshi Ohashi; Hideyuki Kazumi
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: JP6727311B2; US20190214222A1; DE112016007017T5; US10727024B2; JPWO2018037474A1; WO2018037474A1

Abstract

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist:eine Quelle (1) geladener Teilchen, die einen Strahl (112) primärer geladener Teilchen erzeugt,ein optisches Aberrationskorrektursystem (4), das Aberrationen des von der Quelle geladener Teilchen erzeugten Strahls primärer geladener Teilchen korrigiert,eine Detektionseinheit (9), die sekundäre geladene Teilchen (113) detektiert, die von einer Probe (8) erzeugt werden, die mit dem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt wird, dessen Aberrationen durch das optische Aberrationskorrektursystem korrigiert wurden,eine Bilderzeugungseinheit (10), die ein Bild geladener Teilchen der Probe anhand eines Signals erzeugt, das durch Detektieren der sekundären geladenen Teilchen durch die Detektionseinheit erhalten wurde,eine Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit (121), die das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild geladener Teilchen verarbeitet, Aberrationen mit verschiedenen Symmetrien im Strahl primärer geladener Teilchen trennt, aus dem verarbeiteten Bild Aberrationskoeffizienten für die verschiedenen Aberrationen bestimmt und aus den bestimmten Aberrationskoeffizienten für die verschiedenen Aberrationen entsprechende Auflösungseinflusswerte als Parameter, welche die Verschlechterung der Bildauflösung durch die jeweiligen Aberrationen repräsentieren, und einen Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte berechnet, undeine Steuereinheit (17) für das optische Aberrationskorrektursystem, wobei, falls der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte größer oder gleich einem vorgegebenen Zielwert ist oder falls der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte kleiner als der vorgegebene Zielwert ist und ein berechneter Variationswert der Auflösungseinflusswerte größer oder gleich einem weiteren vorgegebenen Zielwert ist:die Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit aus den getrennten Aberrationen eine Aberration auswählt, die bevorzugt zu korrigieren ist, und den Betrag der Korrektur des optischen Aberrationskorrektursystems zur Korrektur der ausgewählten Aberration berechnet, unddie Steuereinheit für das optische Aberrationskorrektursystem das optische Aberrationskorrektursystem auf der Grundlage des von der Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit berechneten Korrekturbetrags steuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung und ein Verfahren zur Korrektur von Aberrationen der mit dem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung.
Technischer Hintergrund
In einer Vorrichtung (mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung), bei der ein konvergenter Strahl geladener Teilchen (Sondenstrahl) verwendet wird, in der Art eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) und einer lonenstrahl-Bearbeitungsvorrichtung (fokussierter Ionenstrahl: FIB) wird eine Probe mit einem Strahl geladener Teilchen abgetastet, so dass ein Betrachtungsbild erhalten wird oder die Probe bearbeitet wird. Die Genauigkeit der Auflösung oder Bearbeitung durch die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung wird durch den Querschnitt (Sondendurchmesser) des Sondenstrahls festgelegt, und die Auflösung oder die Bearbeitungsgenauigkeit kann grundsätzlich erhöht werden, wenn der Querschnitt abnimmt.
Kürzlich hat die Entwicklung eines Aberrationskorrektors für die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung Fortschritte gemacht, und seine praktische Anwendung wurde vorangetrieben. Beim Aberrationskorrektor wird eine Übereinanderschichtung von Multipollinsen, die Magnetpole oder Elektroden in mehreren Stufen aufweisen, verwendet. Jede Stufe wendet ein rotationsasymmetrisches elektrisches Feld/Magnetfeld in der Art eines Zweipolfelds, eines Vierpolfelds, eines Sechspolfelds oder eines Achtpolfelds überlagernd auf den Strahl an und wirkt der Aberration des Sondenstrahls entgegen.
Dadurch kann der Aberrationskorrektor verschiedene Aberrationen in der Art einer sphärischen Aberration und einer chromatischen Aberration in einer Objektivlinse eines optischen Systems, einer Ablenklinse oder dergleichen herausheben. Zusätzlich können im Korrektor Aberrationen behandelt werden, die vorherrschend durch das rotationsasymmetrische Feld des Aberrationskorrektors hervorgerufen werden, beispielsweise ein zweifach symmetrischer Astigmatismus, ein dreifach symmetrischer Astigmatismus, eine Komaaberration, ein vierfach symmetrischer Astigmatismus, eine Sternaberration und dergleichen.
Um die Funktionsweise einer den Aberrationskorrektor aufweisenden einen Strahl geladener Teilchen anwendenden Vorrichtung zu maximieren, müssen die Einflüsse aller Aberrationskoeffizienten durch geeignetes Einstellen des Aberrationskorrektors, einschließlich der im Korrektor auftretenden Aberrationen, aus dem Sondenstrahl entfernt werden.
Weil bei der Einstellung des Aberrationskorrektors die Anzahl der Spannungsversorgungen der den Korrektor bildenden Multipole hoch ist und die Einstellungsarbeiten kompliziert sind, wird eine Automatisierung zum Quantifizieren der im optischen System enthaltenen Aberrationen, zum Berechnen des Ausmaßes der Rückkopplung zur Aufhebung der jeweiligen Aberrationen und zum Anwenden der Rückkopplung auf die Vorrichtung angestrebt.
Ein Beispiel eines Verfahrens zur Beurteilung von Aberrationen in einer einen Aberrationskorrektor aufweisenden mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung ist in PTL 1 offenbart. PTL 1 offenbart ein Verfahren zum Messen von Aberrationen anhand eines SEM-Bilds. Dadurch kann ein den Betrag der jeweiligen Aberrationen repräsentierender Aberrationskoeffizient beurteilt werden.
PTL 2 offenbart, dass bei einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) und einem Rastertransmissionselektronenmikroskop (STEM), die mit einem herkömmlichen Aberrationskorrektor ausgestattet sind, ein Korrekturzielwert für die jeweiligen Aberrationen in Bezug auf die jeweiligen Aberrationskoeffizienten unter Verwendung beispielsweise der Rayleighschen Viertelwellenregel bestimmt wird und, während der Aberrationskorrektor eingestellt wird, so dass die Aberration einen Wert annimmt, der kleiner oder gleich dem Zielwert ist, eine Phasenverschiebung der Wellenfront eines Elektronenstrahls infolge der Aberration durch ein als Ronchigramm bezeichnetes Transmissionselektronenbild beobachtet wird und der Aberrationskorrekturbetrag festgestellt wird.
Andererseits ist bei einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung in der Art eines SEM ein Verfahren zum Bestimmen der Bildauflösung des SEM durch Beurteilen eines mit dem Sondenstrahl abgetasteten Probenbilds bekannt.
Zitatliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 5028297 B2
PTL 2: JP 2013-030278 A

Eine Aberrationskorrekturvorrichtung, die Aberrationskoeffizienten für verschiedene Aberrationen berechnet und unter diesen zur Durchführung einer Aberrationskorrektur auswählt, ist in DE 11 2012 005 455 T5 offenbart. Weitere mit der Erfindung in Verbindung stehende Ansätze zur Aberrationskorrektur sind in US 2005/0 017 194 A1 , US 2004/0 227099 A1 , US 8 258 475 B2 , US 2009/0 212 228 A1 und US 2004/0 004 192 A1 offenbart.
Kurzfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Einstellung des Aberrationskorrektors durch Messen der Aberrationen anhand des SEM-Bilds, Messen der Aberrationskoeffizienten, welche die Größen der im optischen System enthaltenen Aberrationen zeigen, und Rückführen eines Messergebnisses zur Vorrichtung ausgeführt werden.
Andererseits wirken bei einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung in der Art eines SEM die Aberrationen überlagernd auf die Form des Sondenstrahls, werden der Strahldurchmesser und die Strahlform durch die Einflüsse aller Aberrationen bestimmt, wird die Probe mit dem Strahl abgetastet und wird das Abtastbild beurteilt, um die Bildauflösung des SEM zu bestimmen. Daher sind bei einer mit einem Aberrationskorrektor ausgestatteten mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung Aberrationen des optischen Systems, einschließlich der im Aberrationskorrektor auftretenden rotationsasymmetrischen Aberration an der Bildauflösung beteiligt. Die Beziehung zwischen dem Aberrationskoeffizienten und der Bildauflösung wurde jedoch noch nicht aufgeklärt.
Beispielsweise wird selbst bei der Korrekturprozedur aus PTL 2 die Aberrationskorrektur lediglich fortgesetzt, bis die Auflösung zur Zielauflösung wird, und zu vertiefende und zu erlernende Gegenstände, d. h. Werte und Vorteile, die in PTL 2 beschrieben sind, beruhen nur auf den einzelnen Aberrationsbeträgen.
Deshalb gibt es kein Verfahren zum Vergleichen und Bestimmen der Größen der bei der Aberrationsmessung erhaltenen Einflüsse der einzelnen Aberrationen auf die Bildauflösung und ist es schwierig, anhand des Abtastbilds die Aberration zu bestimmen, die den größten Einfluss auf die vorliegende Bildauflösung hat. Deshalb tritt das Problem auf, dass es schwierig ist, den Aberrationskorrektor durch Auswählen der Aberration, welche den größten Einfluss auf die Verschlechterung der Bildauflösung hat, wirksam einzustellen, und dass die Einstellung des Aberrationskorrektors zeitaufwendig ist.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend beschriebenen herkömmlichen Probleme und sieht eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung vor, wodurch die Bildauflösung wirksam verbessert werden kann und die Einstellung eines Aberrationskorrektors schnell abgeschlossen werden kann.
Lösung des Problems
Zum Lösen der vorstehenden Probleme wird gemäß der vorliegenden Erfindung die in Patentanspruch 1 definierte mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung vorgeschlagen. Diese weist unter anderem Folgendes auf: eine Quelle geladener Teilchen, die einen Strahl primärer geladener Teilchen erzeugt, ein optisches Aberrationskorrektursystem, das Aberrationen des von der Quelle geladener Teilchen erzeugten Strahls primärer geladener Teilchen korrigiert, eine Detektionseinheit, die sekundäre geladene Teilchen detektiert, die von einer Probe erzeugt werden, die mit dem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt wird, dessen Aberrationen durch das optische Aberrationskorrektursystem korrigiert wurden, eine Bilderzeugungseinheit, die ein Bild geladener Teilchen der Probe anhand eines Signals erzeugt, das durch Detektieren der sekundären geladenen Teilchen durch die Detektionseinheit erhalten wurde, eine Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit, die das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild geladener Teilchen verarbeitet, Aberrationen mit verschiedenen Symmetrien im Strahl primärer geladener Teilchen trennt, aus den getrennten Aberrationen eine Aberration auswählt, die bevorzugt zu korrigieren ist, und den Betrag der Korrektur des optischen Aberrationskorrektursystems zur Korrektur der ausgewählten Aberration berechnet, und eine Steuereinheit für das optische Aberrationskorrektursystem, die das optische Aberrationskorrektursystem auf der Grundlage des von der Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit berechneten Korrekturbetrags steuert.
Weitere vorteilhafte Merkmale der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen ausgeführt.
Ferner wird zum Lösen der vorstehenden Probleme gemäß der vorliegenden Erfindung das in Patentanspruch 6 definierte Verfahren zur Korrektur von Aberrationen einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung vorgeschlagen. Dieses weist unter anderem Folgendes auf: Veranlassen eines Detektors, sekundäre geladene Teilchen zu detektieren, die von einer Probe erzeugt wurden, die mit einem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt wurde, der von einer Quelle geladener Teilchen der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung erzeugt wurde und ein optisches Aberrationskorrektursystem durchlaufen hat, Veranlassen einer Bilderzeugungseinheit, ein Bild geladener Teilchen der Probe anhand eines durch Detektieren der sekundären geladenen Teilchen durch den Detektor erhaltenen Signals zu erzeugen, Veranlassen einer Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit, das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild geladener Teilchen zu verarbeiten, eine Aberration zu extrahieren, die im optischen Aberrationskorrektursystem bevorzugt zu korrigieren ist, und den Betrag der Korrektur der bevorzugt zu korrigierenden extrahierten Aberration zu berechnen, und Steuern des optischen Aberrationskorrektursystems auf der Grundlage des von der Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit berechneten Betrags der Korrektur der bevorzugt zu korrigierenden Aberration.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Weil gemäß der vorliegenden Erfindung der Einfluss der jeweiligen gemessenen Aberrationskomponenten auf den Strahldurchmesser und die Bildauflösung einzeln beurteilt werden kann, können Aberrationen ausgewählt und korrigiert werden, die einen großen Einfluss auf die Verbesserung der Bildauflösung haben. Dadurch kann die Bildauflösung wirksam verbessert werden und kann die Einstellung eines Aberrationskorrektors schnell geschehen.
Andere Gegenstände, Konfigurationen und Wirkungen werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen verständlich werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Schnittansicht einer Sondenanordnung, worin Änderungen der Querschnittsform eines Sondenstrahls infolge von Aberrationen dargestellt sind, um den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu beschreiben,
3 eine Draufsicht einer Multipollinse eines optischen Aberrationskorrektursystems der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
4 eine Tabelle einer Entsprechungsbeziehung zwischen Aberrationsbeträgen und Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungswerten, die in einer Tabellenspeichereinheit der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gespeichert sind,
5 ein Flussdiagramm eines Ablaufs der Aberrationskorrekturverarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6A eine Graphik einer Beziehung zwischen einem Aberrationskoeffizienten und der Bildauflösung für die jeweiligen Aberrationsbestandteile gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
6B eine Graphik einer Beziehung zwischen Auflösungseinflusswerten und Bildauflösungen, die von Aberrationsbestandteilen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten wurden,
7 ein Diagramm eines Ablaufs der Aberrationskorrekturverarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei es sich um ein Flussdiagramm handelt, das die Einzelheiten von S203 des in 5 dargestellten Flussdiagramms zeigt,
8 eine Vorderansicht einer GUI gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
9 eine Graphik des Auflösungseinflusswerts für jeden Aberrationsbestandteil gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
10 ein Flussdiagramm des Ablaufs der Aberrationskorrekturverarbeitung gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
11 eine Graphik eines Auflösungseinflusswerts für jeden Aberrationsbestandteil gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
12 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
13 eine Vorderansicht einer GUI der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung mit einem optischen Aberrationskorrektursystem, das eine Multipollinse aufweist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung so ausgelegt, dass sie eine Steuereinheit zum Steuern des optischen Aberrationskorrektursystems, eine Einheit zum getrennten Messen von Aberrationen eines Strahls primärer geladener Teilchen mit verschiedenen Symmetrien, eine Einheit zum Berechnen von Werten von Einflüssen auf die Bildverschlechterung durch die von der Messeinheit gemessenen Aberrationen des Strahls primärer geladener Teilchen und eine Steuereinheit zum Steuern des optischen Aberrationskorrektursystems auf der Grundlage eines Berechnungsergebnisses der Berechnungseinheit aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden der Beitrag jeder Aberrationskomponente auf die Bildauflösung berücksichtigt und ein Parameter, der den Einfluss der Aberration auf die Bildauflösung repräsentiert, bestimmt und zur Bestimmung einer Einstellung des Aberrationskorrektors verwendet.
In allen Zeichnungen zur Erklärung der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen Bezugszahlen Elementen zugewiesen, welche die gleiche Funktion aufweisen, und es wird grundsätzlich auf ihre wiederholende Beschreibung verzichtet. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend auf der Grundlage der Zeichnungen detailliert beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
[System konfiguration]
1 zeigt eine schematische Konfiguration eines SEM-Systems 100, an dem ein Aberrationskorrektor angebracht ist. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden ein SEM 110, an dem ein mit elektromagnetischer Überlagerung arbeitender Aberrationskorrektor eines Quadrupol-Oktupol-Systems angebracht ist, und ein Steuersystem 120 dafür beschrieben.
Das SEM 110 weist eine Elektronenkanone 1, eine Sammellinse 2, eine Ablenkspule 3, einen Aberrationskorrektor 4, eine Abtastspule 5, eine Objektivlinse 6 und einen Probenstand 7 in einer Säule 111 auf.
Das Steuersystem 120 weist einen Steuercomputer 121, eine Bilderzeugungseinheit 10, eine Bildanzeigeeinheit 11, eine Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 17, eine Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 und eine Vorrichtungssteuereinheit 19 auf. Ferner weist der Steuercomputer 121 einen Speicher 12, eine Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit 13, eine Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14 und eine Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 15 auf und ist mit einer Tabellenspeichereinheit 16 verbunden.
Bei der vorstehenden Konfiguration durchläuft ein von der Elektronenkanone 1 in der Säule 111 des SEM 110 emittierter Elektronenstrahl 112 die Sammellinse 2 und die Ablenkspule 3 mit einer zweistufigen Konfiguration und fällt dann auf den Aberrationskorrektor 4. Nach dem Durchlaufen des Aberrationskorrektors 4, der Abtastspule 5 und der Objektivlinse 6 wird der Elektronenstrahl 112 auf die Oberfläche einer Probe 8 eingestrahlt, die auf dem Probenstand 7 angeordnet ist, um die Oberfläche der Probe 8 abzutasten.
Sekundäre geladene Teilchen 113 in der Art von Sekundärelektronen und reflektierten Elektronen werden von einem mit dem Elektronenstrahl 112 bestrahlten Punkt der Probe 8 emittiert. Ein Teil der emittierten sekundären geladenen Teilchen 113 wird durch einen Detektor 9 detektiert, und das Detektionsergebnis wird als Signal sekundärer geladener Teilchen an die Bilderzeugungseinheit 10 ausgegeben.
Die Bilderzeugungseinheit 10 ist mit Verarbeitungsschaltungen in der Art einer Signalverstärkungsstufe und eines D/A-Wandlers versehen. Das Signal sekundärer geladener Teilchen wird in der Bilderzeugungseinheit 10 in Helligkeitsverteilungsdaten umgewandelt (d. h. Bilddaten (SEM-Bild)) und an die Bildanzeigeeinheit 11 ausgegeben. Die Bilddaten (SEM-Bild) werden auch von der Bilderzeugungseinheit 10 zum Steuercomputer 101 gesendet und im Speicher 12 gespeichert.
Das SEM-System 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist so ausgelegt, dass der auf einen Objektpunkt der Objektivlinse 6 fallende Elektronenstrahl 112 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse 6 geneigt werden kann. Dafür befindet sich beim SEM 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweistufig aufgebaute Ablenkspule 3 oberhalb des Aberrationskorrektors 4.Die Ablenkspule 3 kann bewirken, dass die Mittelachse des Elektronenstrahls 112 in Bezug auf die optische Achse der Objektivlinse einen Neigungswinkel τ und einen Azimutwinkel θ aufweist.
2 zeigt schematisch eine Änderung der Strahlform durch Aberrationen. Der von der Elektronenkanone 1 emittierte Elektronenstrahl 112 durchläuft die Sammellinse 2 und die zweistufig aufgebaute Ablenkspule 3 und wird idealerweise zu einem Strahl mit einem bei 1121 dargestellten Querschnitt. Tatsächlich treten jedoch infolge verschiedener Faktoren Aberrationen auf, nämlich eine Aberration A: 1122, eine Aberration B: 1123 und eine Aberration C: 1124, und es tritt eine Unschärfe 125 infolge der Aberrationen auf, welche die ideale Strahlform 1121 verschlechtert. Dadurch kann die Strahlform infolge der Aberrationen eine Unschärfekomponente aufweisen, wie durch 1126 dargestellt ist.
Wenn der die vorstehend beschriebene Unschärfekomponente aufweisende Strahl 1126 als Sondenstrahl verwendet wird, wird der Rand eines Musters eines erhaltenen Bilds unscharf, so dass sich ein Bild mit einer geringen Schärfe ergibt. Um ein SEM-Bild mit einer verbesserten Schärfe zu erhalten, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Aberrationskorrektor 4 verwendet, um die infolge verschiedener Faktoren in der Art der Aberration A: 1122, der Aberration B: 1123 und der Aberration C: 1124 auftretenden Aberrationen zu verringern und dadurch die Unschärfe 1125 zu minimieren.
3 zeigt ein Beispiel eines 12-poligen Aberrationskorrektors 4, der eine Konfiguration des Aberrationskorrektors 4 bildet. Beim Aberrationskorrektor 4 sind elektromagnetische Linsen, bei denen 12 Elektroden und Magnetpole 41 bis 51 in gleichen Abständen auf einem konzentrischen Kreis angeordnet sind, in mehreren Stufen gestapelt und sind die jeweiligen Elektroden und Magnetpole mit der Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 verbunden.
Um zur Konfiguration aus 1 zurückzukehren, sei bemerkt, dass der Steuercomputer 121 eine Verarbeitung zum Berechnen eines Steuerungsbetrags des Aberrationskorrektors 4 auf der Grundlage der im Speicher 12 gespeicherten Bilddaten ausführt. Insbesondere führt der Steuercomputer 121 eine Verarbeitung zum Berechnen des auf die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 20, welche die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 steuert, anzuwendenden Steuerungsbetrags aus. Nachstehend wird dieser Verarbeitungsvorgang detailliert beschrieben.
Die Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit 13 misst Aberrationskoeffizienten auf der Grundlage der im Speicher 12 gespeicherten Bilddaten und überträgt sie zur Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14.Ein Verfahren zum Messen der Aberrationskoeffizienten unter Verwendung von Bilddaten ist beispielsweise wie in PTL 1 beschrieben wohlbekannt. Daher wird hier auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Die von der Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit 13 zu messenden Aberrationskoeffizienten sind Aberrationskoeffizienten verschiedener Aberrationen in der Art der sphärischen Aberration C3 und der chromatischen Aberration CC, die in der Objektivlinse 6 oder der Ablenkspule 3 des optischen Systems auftreten, oder eines zweifach symmetrischen Astigmatismus A1, eines dreifach symmetrischen Astigmatismus A2, einer Komaaberration B2, eines vierfach symmetrischen Astigmatismus A3, einer Sternaberration S3 und dergleichen, die vorherrschend durch ein rotationsasymmetrisches Feld des Aberrationskorrektors 4 hervorgerufen werden.
Die Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14 wählt die bevorzugt zu korrigierende Aberration aus den von der Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit 13 berechneten Aberrationskoeffizienten aus und führt Informationen über die ausgewählte Aberration der Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 15 zu. Hier ist die bevorzugt zu korrigierende Aberration eine Aberration mit einer großen Wirkung auf die Bildverbesserung unter den verschiedenen Aberrationen, in diesem Fall eine Aberration mit einer großen Wirkung auf die Verbesserung der Bildauflösung. Beispielsweise wird eine Aberration, bei der der später zu beschreibende Auflösungseinflusswert r am größten ist, eine Aberration, bei der der Auflösungseinflusswert r einen vorgegebenen Zielwert überschreitet, oder dergleichen verwendet.
Die Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 15 bezieht sich auf eine Tabelle 160, die eine Entsprechungsbeziehung zwischen Aberrationsbeträgen und Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungswerten zeigt, die vorab erhalten und in der Tabellenspeichereinheit 16 gespeichert wurden, und berechnet einen Steuerungswert der Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18, der zur Korrektur der von der Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14 ausgegebenen zu korrigierenden Aberration benötigt wird. Der berechnete Steuerungswert wird der Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 durch die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 17 zurückgeführt.
4 zeigt ein Beispiel der Tabelle 160, worin die Entsprechungsbeziehung zwischen den Aberrationsbeträgen und den Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungswerten, die in der Tabellenspeichereinheit 16 gespeichert sind, dargestellt ist. In Tabelle 160 ist eine Beziehung zwischen Elektroden 161 (8 Pole beim Beispiel aus 4) und Aberrationen 162 (5 Typen beim Beispiel aus 4) für jede Stufe (4 Stufen beim Beispiel aus 4) aufgezeichnet.
5 zeigt ein Flussdiagramm der Einstellung des Aberrationskorrektors 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Zuerst misst die Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit 13 die Aberrationskoeffizienten unter Verwendung der im Speicher 12 gespeicherten Bilddaten (S201).In der Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14, die einen Satz A{a1, a2 ...} von Aberrationskoeffizienten als Messergebnis empfangen hat, wird zuerst ein Satz R{r1, r2 ...} von Einflusswerten r auf die Bildauflösung unter Verwendung des Satzes A erhalten (S202).
Hier ist der Einflusswert r auf die Bildauflösung ein Parameter, der die Verschlechterung der Bildauflösung durch die Aberration repräsentiert. Zwischen dem Aberrationskoeffizienten a und dem Einflusswert r auf die Bildauflösung existiert eine Beziehung $r = w (x) * a .$
Hier ist w(x) eine Gewichtsfunktion, welche den Beitrag der Aberrationskomponente auf die Bildauflösung repräsentiert und vorab erhalten wird.
Der Einflusswert r auf die Bildauflösung wird nachstehend als Auflösungseinflusswert r beschrieben.
Die 6A und 6B zeigen eine Beziehung zwischen den Aberrationskoeffizienten und der Bildauflösung. 6A zeigt eine Beziehung zwischen den Aberrationskoeffizienten a1, a2 und a3 und der Bildauflösung. Im Allgemeinen wird der Einfluss auf die Strahlunschärfe größer, wenn der Aberrationskoeffizient größer wird, so dass die Bildauflösung verschlechtert wird. Wenn der Aberrationskoeffizient kleiner wird, wird der Einfluss kleiner, so dass sich die Bildauflösung einem konstanten Wert nähert (durch Beugung, den Durchmesser der Lichtquelle, Vorrichtungsrauschen oder dergleichen bestimmt).
Bei den rotationsasymmetrischen Aberrationen, beispielsweise dem zweifach symmetrischen Astigmatismus A1, dem dreifach symmetrischen Astigmatismus A2, der Komaaberration B2, dem vierfach symmetrischen Astigmatismus A3, der Sternaberration S3 und dergleichen ist jedoch, weil die Strahlöffnungswinkelabhängigkeit, die Symmetrie und dergleichen von ihren Komponenten abhängen, die Größe des Einflusses auf die Unschärfe des Strahls für jede Komponente anders. Selbst wenn die durch Aberrationsmessung erhaltenen Aberrationskoeffizienten die gleiche Größe aufweisen, unterscheiden sich daher die Grade der Bildauflösungsverschlechterung bei verschiedenen Aberrationstypen.
Andererseits zeigt 6B eine Beziehung zwischen dem aus dem Aberrationskoeffizienten konvertierten Auflösungseinflusswert r und der Bildauflösung. Hier werden durch Setzen der vorstehenden Gewichtsfunktion w(x), so dass die Beziehung zwischen dem Auflösungseinflusswert r und der Bildauflösung unabhängig vom Aberrationstyp konstant wird, den Aberrationskoeffizienten a1, a2 und a3 aus 6A entsprechende Kurven einer Kurve 610 überlappend dargestellt. Daher ist bei Verwendung des Auflösungseinflusswerts r der Vergleich zwischen den Aberrationen leicht, und es kann festgestellt werden, durch welche Aberration die Auflösung verschlechtert wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Einflusswert (Auflösungseinflusswert) r jeder Aberration auf die Bildauflösung verwendet. Es kann jedoch auch ein Zahlenwert verwendet werden, der die Größen der Einflüsse der verschiedenen Aberrationen auf die Bildverschlechterung (breiteres Konzept, das die Bildauflösung einschließt) vergleichen kann. Beispielsweise kann ein Sondendurchmesser, ein Einflusswert auf den Wert des kritischen Durchmessers (CD-Wert: Längenmesswert) oder dergleichen verwendet werden.
Als nächstes stellt die Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14 unter Verwendung des erhaltenen Auflösungseinflusswerts r fest, ob eine Einstellung des Aberrationskorrektors 4 erforderlich ist (S203).Wenn festgestellt wird, dass eine Korrektur erforderlich ist (im Fall von NEIN in S203), wird festgestellt, welche Aberration tatsächlich eingestellt werden sollte (S204), und werden Informationen über den Typ und den Aberrationsbetrag der Korrekturzielaberration als Ergebnis an die Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 15 ausgegeben.
Die Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 15 berechnet einen Steuerungswert der Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 anhand des von der Korrekturziel-Bestimmungseinheit 14 ausgegebenen Ergebnisses und der Tabelle 160, welche die Entsprechungsbeziehung zwischen den Aberrationsbeträgen und den Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungswerten zeigt, welche vorab erfasst und in der Tabellenspeichereinheit 16 gespeichert wurden (S205) und gibt ihn an die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 17 aus. Zu dieser Zeit werden, wenn mehrere Typen von Korrekturzielaberrationen vorliegen, die Berechnung des Steuerungswerts der Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 und die Ausgabe an die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 17 sequenziell von der Aberration mit dem größten Auflösungseinflusswert r ausgeführt.
Die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 17 führt ein Betriebsergebnis der Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 15 zur Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 zurück und stellt die durch die Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 18 an den Aberrationskorrektor 4 anzulegende Spannung ein (S206) und kehrt dann wieder zu S201 zurück. Dies ist als ein Schritt der Aberrationskorrektur festgelegt und wird ausgeführt, bis bei S203 festgestellt wird, dass die Aberrationskorrektur nicht erforderlich ist (im Fall von JA in S203).
7 zeigt ein Beispiel eines Ablaufs zur Bestimmung der Notwendigkeit einer Einstellung des Aberrationskorrektors in S203 aus 5.Zuerst wird der Gesamtwert x jeweiliger Elemente des Satzes R von Auflösungseinflusswerten r erhalten (S401).Der Gesamtwert x ist ein Index, der die Größe des Einflusses der Gesamtaberration des vorliegenden optischen Systems auf die Bildauflösung zeigt, und es wird eine einfache Summe, eine quadratische Summe, ein Mittelwert oder ein quadratischer Mittelwert der Elemente des Satzes R verwendet.
Als nächstes wird x mit einem vorgegebenen Zielwert verglichen (S402).Falls x kleiner als der Zielwert ist (Fall JA in S402), wird festgestellt, dass ein Korrekturvorgang endet. Falls dies nicht der Fall ist (im Fall von NEIN in S402), wird festgestellt, dass ein Korrekturvorgang erforderlich ist, und die Prozedur wird zur Bestimmung des Korrekturziels mit der Korrekturzielbestimmung in Schritt S204 aus 5 fortgesetzt. Der Zielwert in S402 wird vorab als der einer gewünschten Bildauflösung entsprechende Auflösungseinflusswert r bestimmt.
Ein Beispiel einer graphischen Benutzerschnittstelle (GUI) gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 8 dargestellt. Durch eine in 8 mit 50 bezeichnete GUI wird einem Benutzer der Betrag der im vorliegenden optischen System vorhandenen Aberrationen gezeigt.
In einer Graphik 51 wird eine frühere Änderung der Bildauflösung 53 durch die Aberrationskorrektur unter Verwendung des Aberrationskorrektors 4 angezeigt. Der Benutzer kann die frühere Änderung der Bildauflösung 53 durch die Aberrationskorrektur unter Verwendung des Aberrationskorrektors 4 durch die Graphik 51 bestätigen.
Eine Graphik 52 zeigt einen durch Umwandeln des letzten Aberrationsmessergebnisses in einen Auflösungseinflusswert 54 für jeden Aberrationstyp erhaltenen Wert. A2 repräsentiert einen dreifach symmetrischen Astigmatismus, B2 repräsentiert Komaaberration, A3 repräsentiert einen vierfach symmetrischen Astigmatismus, S3 repräsentiert eine Sternaberration, C3 repräsentiert eine sphärische Aberration, und Gesamtwert repräsentiert den Gesamtwert der jeweiligen Aberrationen. Der Benutzer kann durch die auf der GUI 50 dargestellte Graphik 52 bestätigen, welche Aberration die Bildauflösungsverschlechterung im aktuellen optischen System beeinflusst.
Ferner bestätigt der Benutzer Aberrationszustände durch die GUI 50, bestätigt die Bildauflösung 53 in der Graphik 51 und wählt einen einzustellenden Aberrationsbestandteil aus den Auflösungseinflusswerten 54 für jeden in der Graphik 52 angezeigten Aberrationsbestandteil 55 wie erforderlich aus, um dadurch die ausgewählte Aberration zu korrigieren.
Insbesondere wird der einzustellende Aberrationsbestandteil durch Bewegen eines Cursors zur Position des Aberrationsbestandteils mit dem größten Auflösungseinflusswert 54 auf der Graphik 52 und Anklicken von ihm ausgewählt. Als nächstes kann der vom Aberrationskorrektor 4 ausgewählte Aberrationsbestandteil durch Anklicken einer Einstellungsausführungstaste 56 gemäß S205 und S206 des in 5 dargestellten Ablaufs ausgewählt werden, kann der in S201 korrigierte Aberrationskoeffizient gemessen werden und kann der Auflösungseinflusswert in S202 berechnet werden. Ferner kann der Korrekturvorgang durch den Aberrationskorrektor 4 durch Anklicken einer Stopptaste 57 angehalten werden.
9 ist eine Graphik 900, die Auflösungseinflusswerte jeweiliger Aberrationen und den Gesamtwert jeweiliger Aberrationen zeigt. 9 zeigt das Ergebnis der Einstellung, so dass ein Gesamtwert 901 der Aberrationen einen Zielwert 910 oder einen kleineren Wert annimmt. In diesem Fall variiert der Beitrag der Aberration zur Auflösung stark zwischen den einzelnen Aberrationen, und einige Aberrationen überschreiten einen einzigen Aberrationszielwert 911, weil die Einstellung ohne Berücksichtigung des Gleichgewichts zwischen den individuellen Aberrationen ausgeführt wird. Weil es nicht erforderlich ist, sich über das Gleichgewicht zwischen den Aberrationen Sorgen zu machen, kann die Einstellung jedoch in einer verhältnismäßig kurzen Zeit ausgeführt werden, so dass der Gesamtwert 901 der Aberrationen den Zielwert erfüllt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Auflösungseinflusswert für jeden Aberrationsbestandteil erhalten, wird die Reihenfolge der Aberrationskorrektur bestimmt und wird die Aberrationskorrektur sequenziell von der Aberration mit dem größten Auflösungseinflusswert ausgeführt, so dass die Aberrationskorrektur sicherer in einer verhältnismäßig kurzen Zeit ausgeführt werden kann. Dadurch kann eine sehr genaue Aberrationskorrektur sicher ausgeführt werden und kann ein Bild höherer Qualität in einer verhältnismäßig kurzen Zeit erhalten werden.
Ferner kann, weil gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Einflüsse der jeweiligen gemessenen Aberrationskomponenten auf den Strahldurchmesser und die Bildauflösung einzeln bewertet werden können, die Aberration ausgewählt und korrigiert werden, welche die größte Wirkung auf die Bildauflösungsverbesserung hat. Auf diese Weise kann die Bildauflösung wirksam verbessert werden und kann die Einstellung des Aberrationskorrektors schnell abgeschlossen werden.
[Modifikation der ersten Ausführungsform]
Im in 7 dargestellten detaillierten Flussdiagramm von Schritt S203 wird in Schritt S402 der Gesamtwert x der jeweiligen Elemente des Satzes R von Auflösungseinflusswerten r mit dem Zielwert verglichen. Wenn x kleiner als der Zielwert ist (im Fall von JA in S402), endet der Korrekturvorgang.
Der Gesamtwert x jeweiliger Elemente des Satzes R ist jedoch ein Index, der die Größe des Einflusses der Gesamtaberration des vorliegenden optischen Systems auf die Bildauflösung zeigt, und der Auflösungseinflusswert r kann selbst dann, wenn die Gesamtaberration kleiner als der Zielwert ist, zwischen den einzelnen Aberrationen variieren. In diesem Fall können durch Einstellen der Aberration, bei der der Auflösungseinflusswert r verhältnismäßig groß ist, und Verringern der Variation des Auflösungseinflusswerts r zwischen den Aberrationen Beiträge aller Aberrationen
auf den Sondenstrahl auf den gleichen Wert eingestellt werden und kann eine Aberrationskorrektur höherer Genauigkeit ausgeführt werden.
Daher wird gemäß der vorliegenden Modifikation zuerst der Gesamtwert x (die Gesamtaberration) jeweiliger Elemente (Aberrationen) des Satzes R mit dem Zielwert verglichen. Wenn der Gesamtwert x kleiner als der Zielwert wird, werden die Auflösungseinflusswerte r der jeweiligen Elemente (Aberrationen) verglichen und wird das Ende des Korrekturvorgangs bestimmt.
Ein Flussdiagramm, das dem detaillierten Flussdiagramm des in 7 dargestellten Schritts S203 auf der Grundlage der vorliegenden Modifikation entspricht, ist in 10 dargestellt.
Zuerst wird der Gesamtwert x jeweiliger Elemente des Satzes R von Auflösungseinflusswerten r erhalten (S501). Der Gesamtwert x ist ein Index, der die Größe des Einflusses der Gesamtaberration des vorliegenden optischen Systems auf die Bildauflösung zeigt, und es wird eine einfache Summe, eine quadratische Summe, ein Mittelwert oder ein quadratischer Mittelwert der Elemente des Satzes R verwendet.
Als nächstes wird x mit dem vorgegebenen Zielwert verglichen (S502).Falls x nicht kleiner ist als der Zielwert (im Fall von NEIN in S502), wird festgestellt, dass der Korrekturvorgang erforderlich ist, und wird die Prozedur mit der Bestimmung des Korrekturziels in S503, der S204 in 5 entspricht, fortgesetzt. Nach der Ausführung der Berechnung des Aberrationskorrektor-Steuerungswerts (S504) und der Änderung des Aberrationskorrektor-Steuerungswerts (S505) entsprechend S205 und S206 aus 5 werden die Aberrationskoeffizientenmessung (S506) und die Berechnung des Auflösungseinflusswerts (S507) entsprechend S201 und S202 aus 5 ausgeführt, und S501 wird dann wieder ausgeführt. Der Zielwert in S502 wird vorab als der einer gewünschten Bildauflösung entsprechende Auflösungseinflusswert r bestimmt.
Andererseits wird in S502, wenn der Gesamtwert x kleiner als der Zielwert ist (im Fall von JA in S502), die Variation (beispielsweise eine Variation des Auflösungseinflusswerts r zwischen den Aberrationen) (beispielsweise die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Auflösungseinflusswerts r) mit dem vorgegebenen Zielwert T verglichen (S508).
Wenn als Ergebnis des Vergleichs die Variation des Auflösungseinflusswerts r nicht kleiner als der vorgegebene Zielwert T ist (im Fall von NEIN in S508), wird die Prozedur entsprechend S204 aus 5 mit der Bestimmung des Korrekturziels S509 fortgesetzt und werden die Berechnung des Aberrationskorrektor-Steuerungswerts (S510) und die Änderung des Aberrationskorrektor-Steuerungswerts (S511) entsprechend S205 und S206 aus 5 ausgeführt. Dann werden die Aberrationskoeffizientenmessung (S506) und die Berechnung des Auflösungseinflusswerts (S507) entsprechend S201 und S202 aus 5 ausgeführt und wird S501 wieder ausgeführt.
Wenn in S508 die Variation des Auflösungseinflusswerts r zwischen den Aberrationen kleiner als der Zielwert T ist (im Fall von JA in S508), endet der Korrekturvorgang.
11 zeigt eine Graphik 1100, worin Auflösungseinflusswerte jeweiliger Aberrationen und der Gesamtwert der jeweiligen Aberrationen, die durch die vorliegende Modifikation erhalten werden, dargestellt sind. 11 zeigt einen Zustand, in dem der Gesamtwert 1101 der Aberrationen auf einen Zielwert 1110 oder einen kleineren Wert eingestellt ist und der Auflösungseinflusswert der jeweiligen Aberrationen durch eine Reihe von Einstellungen auf ein nahezu konstantes Niveau in der Nähe eines einzigen Aberrationszielwerts 1111 eingestellt ist. Dabei ist für eine Einstellung, bei der die Beiträge oder Aberrationen zur Auflösung in etwa gleich sind, verglichen mit dem Fall aus 9 eine gewisse Zeit erforderlich, es kann dadurch jedoch ein genaueres Bild mit einer guten Bildschärfe erhalten werden.
Gemäß der vorliegenden Modifikation können zusätzlich zu den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Wirkungen die Summe x jeweiliger Elemente des Satzes R von Auflösungseinflusswerten r eingestellt werden und die Auflösungseinflusswerte r für die jeweiligen Aberrationen so eingestellt werden, dass sie in etwa gleich sind. Daher können eine genauere Aberrationskorrektur ausgeführt werden und ein Bild höherer Qualität erhalten werden.
[Zweite Ausführungsform]
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Beispiel des Falls gezeigt, in dem die vorliegende Erfindung auf ein Längenmess-SEM zur Messung der Abmessung eines an der Oberfläche einer Probe 8 gebildeten Musters anhand eines durch ein SEM 110 erhaltenen SEM-Bilds der Probe 8 angewendet wird und die Bildauflösung unter Verwendung der Richtungsverteilung eines Sondenstrahls behandelt wird.
12 zeigt ein Diagramm eines Längenmess-SEM-Systems 700, das mit einem Aberrationskorrektor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgestattet ist. Ähnlich der in der ersten Ausführungsform beschriebenen und in 1 dargestellten Konfiguration weist das Längenmess-SEM-System 700 ein SEM 750 auf, das mit einem mit elektromagnetischer Überlagerung arbeitenden Aberrationskorrektor eines Quadrupol-Oktupol-Systems und einem Steuersystem 760 dafür ausgestattet ist.
Ähnlich dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen SEM 110 weist das SEM 750 eine Elektronenkanone 701, eine Sammellinse 702, eine Ablenkspule 703, einen Aberrationskorrektor 704, eine Abtastspule 705, eine Objektivlinse 706 und einen Probenstand 707 in einer Säule 751 auf.
Ähnlich dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Steuersystem 120 weist das Steuersystem 760 einen Steuercomputer 730, eine Bilderzeugungseinheit 710, eine Bildanzeigeeinheit 711, eine Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit 717, eine Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung 718 und eine Vorrichtungssteuereinheit 719 auf. Ferner weist der Steuercomputer 730 einen Speicher 712, eine Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit 713, eine Korrekturziel-Bestimmungseinheit 714 und eine Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit 715 auf und ist mit einer Tabellenspeichereinheit 716 verbunden.
Bei der vorstehenden Konfiguration durchläuft ein von der Elektronenkanone 701 in der Säule 751 des SEM 750 emittierter Elektronenstrahl 752 die Sammellinse 702 und die Ablenkspule 703 mit einer zweistufigen Konfiguration und fällt dann auf den Aberrationskorrektor 704. Nach dem Durchlaufen des Aberrationskorrektors 704, der Abtastspule 705 und der Objektivlinse 706 wird der Elektronenstrahl 752 auf die Oberfläche einer Probe 708 eingestrahlt, die auf dem Probenstand 707 angeordnet ist, um die Oberfläche der Probe 708 abzutasten.
Das Längenmess-SEM gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung, die ein von der Bilderzeugungseinheit 710 erzeugtes Bild auf der Grundlage eines vom SEM 750 erhaltenen Signals durch eine Bildverarbeitungseinheit verarbeitet und eine Pixelberechnung ausführt, wodurch der Abstand zwischen zwei Punkten der gemessenen Bilddaten bestimmt wird.
Beim Längenmess-SEM gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine Probe aus der Probenpräparationskammer 201 in die Vorrichtung eingebracht, wobei die Probe durch einen Probenbeförderungsmechanismus 202 in die Säule 751 eingebracht wird. Die Probenpräparationskammer 201 und der innere Teil der Säule 751 sind durch ein Absperrventil 203 getrennt. Zusätzlich ist eine Standardprobe 204 für die Messung getrennt von der zu betrachtenden Probe 708 auf dem Probenstand 707 bereitgestellt. Weil Funktionen und Arbeitsvorgänge der anderen Komponenten im Wesentlichen jenen gleichen, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
13 zeigt ein Beispiel einer GUI 800 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Auflösungseinflusswert r für jede Richtung eines Bilds unter Berücksichtigung der Differenz der Beiträge infolge einer rotationsasymmetrischen Aberration zur Strahldivergenz jeder Richtung definiert. Dadurch kann der Einfluss jeder Aberrationskomponente auf die Auflösung für jede Richtung des Bilds erhalten werden.834 bis 838 zeigen die Auflösung für die jeweiligen Richtungen des Bilds infolge der jeweiligen Aberrationskomponenten bei der letzten Messung, und 839 zeigt die Auflösung für die jeweiligen Richtungen des Bilds infolge aller Aberrationskomponenten. In der Zeichnung sind die Auflösungen für die jeweiligen Richtungen des Bilds in acht Richtungen 0, 45, 90, 135, 180, 225, 270 und 315 Grad definiert, sie können jedoch durch eine beliebige Unterteilung definiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Aberrationsmessung automatisch in konstanten Intervallen ausgeführt, und die Auflösungen für die jeweiligen Richtungen des Bilds infolge der Aberration, die durch Messung erhalten wurden, werden auf der GUI angezeigt, so dass ein Benutzer den Zustand der Vorrichtung überwachen kann.
In einer Graphik 830, die den Übergang der mittleren Bildauflösung zeigt, sind ein zeitlicher Übergangszustand des Mittelwerts der Auflösung für die jeweiligen Richtungen des Bilds und eine zulässige Linie (832) der mittleren Bildauflösung gemeinsam dargestellt. In einer Graphik 831, die den Übergang der Bildauflösungsvariation zeigt, sind eine Variation der Auflösung für die jeweiligen Richtungen des Bilds und eine zulässige Linie (833) der Variation der Auflösung für die jeweiligen Richtungen des Bilds gemeinsam dargestellt. Anhand der vorstehenden Informationen auf der GUI 800 kann der Benutzer eine Zustandsänderung oder eine Zustandsabnormität der Vorrichtung erkennen, die Zeitsteuerung des Aberrationskorrektors neu einstellen und ähnliche Tätigkeiten ausführen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und in der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Modifikationen enthalten. Beispielsweise werden die Ausführungsformen detailliert beschrieben, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, und sie sind nicht darauf beschränkt, dass sie alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Zusätzlich kann ein Teil der Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform durch die Konfigurationen einer anderen Ausführungsform ersetzt werden oder können die Konfigurationen einer anderen Ausführungsform zu den Konfigurationen der bestimmten Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich kann ein Teil der Konfigurationen einzelner Ausführungsformen zu anderen Konfigurationen hinzugefügt, daraus entnommen und dadurch ersetzt werden.
Weil das Aberrationsmessverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht eingeschränkt ist, sind auch Anwendungen möglich, bei denen der Aberrationskorrektor an anderen mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtungen angebracht wird, beispielsweise einem Transmissionselektronenmikroskop, einem Rastertransmissionselektronenmikroskop, einer mit einem fokussierten Ionenstrahl arbeitenden Vorrichtung und dergleichen. Der Aberrationskorrektor kann ein mehrstufiger Multipol-, beispielsweise ein Hexapol-Aberrationskorrektor, ein mit einem überlagerten elektromagnetischen Feld arbeitender elektrischer Quadrupolfeld-Oktupol-Aberrationskorrektor, ein mit elektromagnetischer Überlagerung arbeitender Quadrupol-Magnetfeld-Oktupol-Aberrationskorrektor, ein elektrostatischer Allstufen-Aberrationskorrektor oder ein Allstufen-Magnetfeld- -Aberrationskorrektor sein, und die zu korrigierende Aberration kann sowohl eine chromatische Aberration als auch eine geometrische Aberration sein.
Zusätzlich können ein Teil oder alle einzelnen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und Verarbeitungsmechanismen durch integrierte Schaltungen ausgelegt werden und durch Hardware verwirklicht werden. Zusätzlich können die einzelnen Konfigurationen und Funktionen durch Software in Form von Analyseprogrammen verwirklicht werden, um die Funktionen durch einen Prozessor und Ausführen der Programme durch den Prozessor zu verwirklichen. Informationen in der Art der Programme, der Tabellen und der Dateien zur Verwirklichung der einzelnen Funktionen können auf einer Aufzeichnungsvorrichtung in der Art eines Speichers, einer Festplatte und eines Halbleiterlaufwerks (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium in der Art einer Chipkarte, einer SD-Karte und einer DVD gespeichert werden. Zusätzlich sind nur Steuerleitungen oder Informationsleitungen dargestellt, die für die Erklärung erforderlich sind, und die Steuerleitungen oder Informationsleitungen sind nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen oder Informationsleitungen, die für ein Produkt erforderlich sind. Tatsächlich können fast alle Konfigurationen miteinander verbunden werden.
Bezugszeichenliste

1, 701: Elektronenkanone
2, 702: Sammellinse
3, 703: Ablenkspule
4, 704: Aberrationskorrektor
5, 705: Abtastspule
6, 706: Objektivlinse
7, 707: Probenstand
8, 708: Probe
9, 709: Detektor
10, 710: Bilderzeugungseinheit
11, 711: Bildanzeigeeinheit
12, 712: Speicher
13, 713: Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit
14, 714: Aberrationskorrekturziel-Bestimmungseinheit
15, 715: Korrektor-Spannungsversorgungs-Steuerungswert-Betriebseinheit
16, 716: Tabellenspeichereinheit
17, 717: Aberrationskorrektor-Spannungsversorgungs-Steuereinheit
18, 718: Aberrationskorrektor-Spannungsversorgung
100: SEM-System
110, 750: SEM
111, 751: Säule
120, 760: Steuersystem
121, 730: Steuercomputer
720: Bildverarbeitungseinheit

Claims

Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: eine Quelle (1) geladener Teilchen, die einen Strahl (112) primärer geladener Teilchen erzeugt, ein optisches Aberrationskorrektursystem (4), das Aberrationen des von der Quelle geladener Teilchen erzeugten Strahls primärer geladener Teilchen korrigiert, eine Detektionseinheit (9), die sekundäre geladene Teilchen (113) detektiert, die von einer Probe (8) erzeugt werden, die mit dem Strahl primärer geladener Teilchen bestrahlt wird, dessen Aberrationen durch das optische Aberrationskorrektursystem korrigiert wurden, eine Bilderzeugungseinheit (10), die ein Bild geladener Teilchen der Probe anhand eines Signals erzeugt, das durch Detektieren der sekundären geladenen Teilchen durch die Detektionseinheit erhalten wurde, eine Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit (121), die das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild geladener Teilchen verarbeitet, Aberrationen mit verschiedenen Symmetrien im Strahl primärer geladener Teilchen trennt, aus dem verarbeiteten Bild Aberrationskoeffizienten für die verschiedenen Aberrationen bestimmt und aus den bestimmten Aberrationskoeffizienten für die verschiedenen Aberrationen entsprechende Auflösungseinflusswerte als Parameter, welche die Verschlechterung der Bildauflösung durch die jeweiligen Aberrationen repräsentieren, und einen Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte berechnet, und eine Steuereinheit (17) für das optische Aberrationskorrektursystem, wobei, falls der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte größer oder gleich einem vorgegebenen Zielwert ist oder falls der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte kleiner als der vorgegebene Zielwert ist und ein berechneter Variationswert der Auflösungseinflusswerte größer oder gleich einem weiteren vorgegebenen Zielwert ist: die Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit aus den getrennten Aberrationen eine Aberration auswählt, die bevorzugt zu korrigieren ist, und den Betrag der Korrektur des optischen Aberrationskorrektursystems zur Korrektur der ausgewählten Aberration berechnet, und die Steuereinheit für das optische Aberrationskorrektursystem das optische Aberrationskorrektursystem auf der Grundlage des von der Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit berechneten Korrekturbetrags steuert.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit (121) Folgendes aufweist: eine Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit (13), die das von der Bilderzeugungseinheit (10) erzeugte Bild geladener Teilchen verarbeitet, die Aberrationen mit den verschiedenen Symmetrien im Strahl primärer geladener Teilchen trennt und einen Aberrationskoeffizienten für jede der getrennten Aberrationen erhält, eine Korrekturziel-Bestimmungseinheit (14), die eine zu korrigierende Aberration auf der Grundlage des Aberrationskoeffizienten für jede von der Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit erhaltene Aberration bestimmt, und eine Einheit (15) zum Berechnen des Korrekturbetrags des optischen Aberrationskorrektursystems (4), die den Betrag der Korrektur des optischen Aberrationskorrektursystems zur Korrektur der Aberration, die von der Korrekturziel-Bestimmungseinheit als Korrekturziel bestimmt wurde, berechnet.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrekturziel-Bestimmungseinheit (14) das optische Aberrationskorrektursystem (4) steuert, so dass die Aberration, die von den getrennten Aberrationen als jene bestimmt wird, welche die größte Wirkung auf die Verbesserung der Bildauflösung durch die Korrektur hat, als Korrekturzielaberration festgelegt und bevorzugt korrigiert wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrekturziel-Bestimmungseinheit (14) auf der Grundlage der von der Aberrationskoeffizienten-Betriebseinheit mit Bezug auf die getrennten Aberrationen erhaltenen Aberrationskoeffizienten die Auflösungseinflusswerte erhält und die zu korrigierende Aberration bestimmt, so dass der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte für jede Aberration kleiner als der vorgegebene Zielwert wird.
Mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Korrekturziel-Bestimmungseinheit (14) die zu korrigierende Aberration bestimmt, so dass der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte für die jeweiligen Aberrationen kleiner als der vorgegebene Wert wird, und die zu korrigierende Aberration bestimmt, so dass die Differenz zwischen den Auflösungseinflusswerten der jeweiligen Aberrationen als der Variationswert der Auflösungseinflusswerte kleiner als der weitere vorgegebene Zielwert wird.
Verfahren zur Korrektur von Aberrationen einer mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung, welches Folgendes aufweist: Veranlassen eines Detektors (9), sekundäre geladene Teilchen (113) zu detektieren, die von einer Probe (8) erzeugt wurden, die mit einem Strahl (112) primärer geladener Teilchen bestrahlt wurde, der von einer Quelle (1) geladener Teilchen der mit einem Strahl geladener Teilchen arbeitenden Vorrichtung erzeugt wurde und ein optisches Aberrationskorrektursystem (4) durchlaufen hat, Veranlassen einer Bilderzeugungseinheit (10), ein Bild geladener Teilchen der Probe anhand eines durch Detektieren der sekundären geladenen Teilchen durch den Detektor erhaltenen Signals zu erzeugen, Veranlassen einer Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit (121), das von der Bilderzeugungseinheit erzeugte Bild geladener Teilchen zu verarbeiten, auf der Grundlage dieser Verarbeitung Aberrationen mit verschiedenen Symmetrien im Strahl primärer geladener Teilchen zu trennen und aus dem verarbeiteten Bild Aberrationskoeffizienten für die verschiedenen Aberrationen zu bestimmen (S201), aus den bestimmten Aberrationskoeffizienten für die verschiedenen Aberrationen entsprechende Auflösungseinflusswerte als Parameter, welche die Verschlechterung der Bildauflösung durch die jeweiligen Aberrationen repräsentieren, zu berechnen (S202), einen Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte zu berechnen (S501), und falls der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte größer oder gleich einem vorgegebenen Zielwert ist (S502) oder falls der Gesamtwert der Auflösungseinflusswerte kleiner als der vorgegebene Zielwert ist und ein berechneter Variationswert der Auflösungseinflusswerte größer oder gleich einem weiteren vorgegebenen Zielwert ist (S508), eine Aberration zu extrahieren (S503; S509), die im optischen Aberrationskorrektursystem bevorzugt zu korrigieren ist, und den Betrag der Korrektur der bevorzugt zu korrigierenden extrahierten Aberration zu berechnen (S504; S510), und falls die Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit eine Aberration extrahiert hat und für diese den Betrag der Korrektur berechnet hat, Steuern des optischen Aberrationskorrektursystems auf der Grundlage des von der Aberrationskorrekturbetrag-Berechnungseinheit berechneten Betrags der Korrektur der bevorzugt zu korrigierenden Aberration.