DE112017007560B4

DE112017007560B4 - Ladungsträgerstrahlvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007560B4
Application number: DE112017007560.2T
Authority: DE
Inventors: Yuzuru MIZUHARA; Kouichi Kurosawa
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2023-09-28
Anticipated expiration: 2037-07-29
Also published as: WO2019021454A1; DE112017007560T5; US20200258713A1; US10964508B2

Abstract

Ladungsträgerstrahlvorrichtung, umfassend:einen Detektor (108), der Ladungsträger detektiert, die erzielt werden, indem eine Probe (103) mit einem Ladungsträgerstrahl, der von einer Ladungsträgerquelle (101) emittiert wird, bestrahlt wird;ein Energiefilter (109), das Energie von Ladungsträgern, die von der Probe (103) emittiert werden, filtert;eine Ablenkeinheit, welche die Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, in Richtung auf das Energiefilter (109) ablenkt;ein Speichermedium, das eine Ablenkbedingung der Ablenkeinheit speichert; undeine Steuervorrichtung (113), die eine Spannung anpasst, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, wobeidie Steuervorrichtung (113)ein erstes Bild basierend auf einer Ausgabe des Detektors (108) generiert,die Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, derart anpasst, dass das erste Bild in einen vorbestimmten Zustand versetzt wird,einen ersten Parameter, der sich entsprechend der Energie der Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, ändert, basierend auf der angepassten Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, berechnet, unddie Ablenkeinheit basierend auf einem zweiten Parameter steuert, der erzielt wird, indem auf den ersten Parameter Bezug genommen wird.oder der erste Parameter in einen arithmetischen Ausdruck oder eine Tabelle eingesetzt wird, der bzw. die eine Beziehung zwischen dem ersten Parameter, der in dem Speichermedium gespeichert ist, und dem zweiten Parameter, der die Ablenkbedingung bezeichnet, angibt gekennzeichnet dadurch, dassein Referenzbild in dem Speichermedium gespeichert ist, unddie Steuervorrichtung (113) die Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, derart steuert, dass ein Kontrast des ersten Bildes mit einem Kontrast des Referenzbildes übereinstimmt, oder dass der Kontrast des ersten Bildes in einen vorbestimmten Bereich fällt, basierend auf dem Kontrast des Referenzbildes.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung und insbesondere eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die eine Trajektorie von Signalladungsträgern, die von einer Probe emittiert werden, steuert.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, wie etwa ein Rasterelektronenmikroskop, generiert ein Bild oder eine Signalwellenform basierend auf der Detektion von Ladungsträgern (sekundären Elektronen oder rückgestreuten Elektronen), die durch Bestrahlen einer Probe mit einem Ladungsträgerstrahl erzielt werden. Eine derartige Ladungsträgerstrahlvorrichtung umfasst ein Energiefilter oder ein Spektrometer, das zum selektiven Detektieren von Ladungsträgernmit einer spezifischen Energie, die von der Probe emittiert werden, verwendet wird.
Die PTL 1 offenbart ein Rasterelektronenmikroskop, bei dem eine Ablenkbedingung einer sekundären Elektronenablenkeinheit derart eingestellt ist, dass die Anzahl von sekundären Elektronen, die in ein Spektrometer eintreten, maximiert wird. Die PTL 2 offenbart eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die eine elektrische Potentialschwankung einer Probe ausgleicht, indem sie eine Spannung anpasst, die an ein Energiefilter angelegt wird.. Die PTL 3 offenbart eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die eine Trajektorie von Elektronen, die in ein Energiefilter eintreten, derart anpasst, dass eine Luminanzdifferenz zwischen spezifischen Abschnitten maximiert wird. PTL 4 zeigt ein Rasterelektronenmikroskop mit einem elektronenspektroskopischen System. Die Vorrichtung umfasst eine Elektronenquelle; eine erste Ablenkeinrichtung zum Ablenken eines von der Elektronenquelle emittierten Primärelektronenstrahls; eine zweite Ablenkeinrichtung zum Konvergieren des von der ersten Ablenkeinrichtung abgelenkten Primärelektronenstrahls und zum Ablenken von durch den konvergierten Primärelektronenstrahl erzeugten. Sekundärelektronen von einer Probe weg von der optischen Achse eine Spannungsanlegeeinheit zum Anlegen einer Spannung negativer Polarität an die Probe, um den Primärelektronenstrahl zu verzögern; ein Spektrometer zum Dispergieren der Sekundärelektronen; einen Detektor zum Erfassen der Sekundärelektronen, die das Spektrometer passiert haben; eine elektrostatische Linse, die zwischen dem zweiten Ablenker und dem Spektrometer vorgesehen ist; und eine Spannungssteuereinheit, durch die die an die elektrostatische Linse angelegte Spannung auf der Basis der an die Probe angelegten Spannung negativer Polarität gesteuert wird, wobei die elektrostatische Linse sowohl konvergierende als auch ablenkende Aktionen durchführt. NPTL 1 zeigt eine Elektronensäule. Als Strahlerzeuger wird ein ZrO/W Schottky-Emitter eingesetzt, der im UHV betrieben wird. Die Kondensorlinse ist eine Single Pole Condensor Lens (SPCL), deren Magnetfeld auf die Kathode übergreift. Im unteren Linsenkörper der Kondensorlinse befindet sich ein magnetischer Doppelablenker, um die Primärelektronen auf die Aperturblende zu justieren, die gleichzeitig auch als Druckstufe zwischen UHV und HV dient. Unterhalb des Doppelablenkers befindet sich der Stigmator zu Korrektur des Astigmatismus und zum Ausgleich der Zylinderlinsenwirkung ein Wien-Filter, wenn diese erregt sind. Nach dem Stigmator folgen zwei baugleiche Wien-Filter und eine Immersionsobjektivlinse, die die Sonde formt.
LITERATUR AUS DEM STAND DER TECHNIK
Patentschriften

PTL 1: WO 2015 / 163 266 A1 (die der US-Patentschrift Nr. US2017/0186583 entspricht)
PTL 2: WO 2016 / 084 675 A1
PTL 3: Japanisches Patent Nr. 5663412 (das dem US-Patent Nr. 8946649 entspricht)
PTL 4: WO 2015/ 163 266 A1
NPTL 1: M. Kienle, Aufbau und Erprobung eines außeraxialen Vielkanalspektrometers für Sekundärelektronen. Diss. PhD Thesis University of Tübingen, 2002.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Um den Kontrast einer Beobachtungseinheit zu verbessern, wenn eine Beobachtung durch ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) ausgeführt wird, ist es wirksam, die Auflösung der Energiediskriminierung zu verbessern. Wenn jedoch die Auflösung der Energie verbessert wird, ist eine Kontraständerung groß, die mit einer Trajektorienänderung von Signalelektronen einhergeht, und die Robustheit der Messungen nimmt ab. Die Trajektorienänderung der Signalelektronen wird durch eine Änderung der Koordinaten einer beobachteten Struktur oder eine elektrische Potentialschwankung einer Probe auf Grund einer Ladung verursacht. Um eine stabile Filtercharakteristik zu erzielen, selbst wenn das elektrische Potential der Probe schwankt, ist es notwendig, die Trajektorie der Signalelektronen anzupassen und eine Filtercharakteristik bei jeder Messung anzupassen.
Die PTL 1 offenbart ein Bandpass-Energiefilter mit einer hohen Energieauflösung, bei dem sich die Filtercharakteristik deutlich ändert und es schwierig ist, eine stabile Beobachtung umzusetzen, wenn die Trajektorie der Signalelektronen nicht zusammen mit der elektrischen Potentialschwankung der Probe ausgeglichen wird. Obwohl die PTL 1 eine Technik offenbart, um die Trajektorie der Signalelektronen entsprechend einer erwarteten elektrischen Potentialschwankung der Probe anzupassen, offenbart die PTL 1 nichts darüber, die Trajektorie der Signalelektronen entsprechend einer elektrischen Potentialschwankung der Probe anzupassen, die auf Grund einer Änderung der Koordinaten der beobachteten Struktur oder von Ladung nicht im Voraus erwartet werden kann. Das Gleiche gilt für die PTL 3.
Obwohl die PTL 2 eine Technik zum Ausgleichen der elektrischen Potentialschwankung der Probe und zum Erzielen eines stabilen Kontrastes durch Anpassen einer Filterspannung des Energiefilters offenbart, offenbart die PTL 2 kein Verfahren zum Ausgleichen einer Änderung der Trajektorie der Signalelektronen.
Nachstehend wird eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung mit der Aufgabe, eine Messung, eine Inspektion oder dergleichen unabhängig von einer elektrischen Potentialschwankung einer Probe oder dergleichen stabil auszuführen, beschrieben.
Problemlösung
Zur Lösung der obigen Aufgabe wird die Erfindung gemäß den beigefügten Ansprüchen ausgeführt.
Vorteilhafte Wirkung
Gemäß der obigen Konfigurationen kann eine Messung, eine Inspektion oder dergleichen unabhängig von der elektrischen Potentialschwankung der Probe oder dergleichen stabil ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:

1 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung zeigt, die ein Energiefilter umfasst.
2 ein Ablaufschema, das die Schritte des Anpassens einer Filterbedingung des Energiefilters und des Anpassens einer Trajektorie von Signalelektronen zeigt.
3 (A), 3 (B) und 3 (C) Diagramme, die eine Beziehung zwischen einer Ablenkbedingung einer Ablenkeinheit und der Energie der Signalelektronen zeigt.
4 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung zeigt, die ein Bandpass-Energiefilter umfasst.
5 ein Diagramm, das eine Änderung der Signalstärke zeigt, die durch einen Detektor detektiert wird, wenn eine Spannung, die an das Bandpass-Energiefilter angelegt wird, gewobbelt wird.
6 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung zeigt, die ein Hochpass-Energiefilter umfasst.
7 ein Diagramm, das eine Änderung der Signalstärke zeigt, die durch einen Detektor detektiert wird, wenn eine Spannung, die an das Hochpass-Energiefilter angelegt wird, gewobbelt wird.
8 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung zeigt, die ein Bandpass-Energiefilter umfasst.
9 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung zeigt, die ein Hochpass-Energiefilter umfasst.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um eine Halbleiterstruktur stabil zu inspizieren und zu messen, beschreiben die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die eine Trajektorie von Signalelektronen entsprechend einer elektrischen Potentialschwankung einer Probe anpasst und eine Filtercharakteristik eines Energiefilters anpasst. Obwohl ein Rasterelektronenmikroskop, das als eine Art der Ladungsträgerstrahlvorrichtung dient, in der folgenden Beschreibung beschrieben wird, ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt. Eine Anpassung, wie sie nachstehend beschrieben wird, kann durch eine andere Ladungsträgerstrahlvorrichtung, wie etwa einen fokussierten Ionenstrahl (FIB), erfolgen.
Eine stabile Herstellung einer Halbleitervorrichtung, bei der eine Miniaturisierung und Laminierung erfolgen, erfordert eine höchst genaue Inspektions- und Messtechnik, so dass eine SEM-Vorrichtung in einer Fertigungsstraße eines Halbleiters verwendet wird. Die Vorrichtung inspiziert und misst eine Halbleiterstruktur, die aus einer Halbleiterscheibe gebildet wird, und spielt bei der Verbesserung des Ertrags der Fertigungsstraße eine wichtige Rolle.
In Zusammenhang mit der Miniaturisierung eines dreidimensionalen Aufbaus der Halbleiterstruktur war es in den letzten Jahren auf Grund des geringen Kontrastes einer Beobachtungseinheit schwierig, eine Struktur mit hoher Genauigkeit zu inspizieren und zu messen, und es wird eine Technik benötigt, um den Kontrast der Beobachtungseinheit zu erhöhen. Eine energiediskriminierende Detektion von Signalelektronen unter Verwendung eines Hochpass-Energiefilters, das Signalelektronen blockiert, die geringe Energie aufweisen, oder eines Bandpassfilters, das die Energie der Signalelektronen spaltet, ist wirksam, um den Kontrast eines SEM-Bildes zu erhöhen. Diese Energiefilter verbessern eine Energieauflösung, so dass die Beobachtungseinheit eine Beobachtung mit einem höheren Kontrast ausführen kann.
Andererseits ist es auch ein Leistungsziel, die Reproduzierbarkeit der Messung und der Inspektion zu verbessern, und dabei den Kontrast eines Bildes zu verbessern, insbesondere wenn eine Struktur oder dergleichen, die auf der Halbleitervorrichtung gebildet ist, gemessen oder inspiziert wird. Wenn beispielsweise die Linienbreite von Strukturen, welche die gleiche Größe aufweisen, gemessen wird, muss die Vorrichtung das gleiche Ergebnis ausgeben. Wenn jedoch die Grade der Ladungshaftung der Proben unterschiedlich sind, ändert sich eine Trajektorie der Elektronen, die von den Proben emittiert werden, und eine Trajektorie der Elektronen, die in das Energiefilter eintreten, ändert sich ebenfalls. Dadurch werden unterschiedliche Messergebnisse ausgegeben, selbst wenn die Größen die gleichen sind. Genauer gesagt ändert sich, wenn eine Vorrichtungsanpassung erfolgt, um einen maximalen Kontrast zu erzielen, um einfach den Kontrast zu erhöhen, die Form eines Linienprofils, das verwendet wird, um eine Größenmessung vorzunehmen, entsprechend einem Ladungshaftungszustand, und es werden dem Ladungshaftungszustand entsprechend unterschiedliche Messergebnisse ausgegeben.
Nachstehend werden eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die in der Lage ist, eine Messung oder eine Inspektion (eine Messung oder eine Inspektion, die eine hohe Reproduzierbarkeit erreicht) auszuführen, und ein Verfahren zum Anpassen der Ladungsträgerstrahlvorrichtung beschrieben.
Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen beschreiben eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung und ein Verfahren zum Anpassen einer Trajektorie von Signalladungsträgern in Verbindung mit einer elektrischen Potentialschwankung einer Probe. Die Ladungsträgerstrahlvorrichtung umfasst eine Einheit zum Ablenken von Signalladungsträgern, die beispielsweise zwischen einer Ladungsträgerquelle und der Probe angeordnet ist und Signalladungsträger, die von der Probe emittiert werden, ablenkt, eine Einheit zum Steuern einer Ablenkung von Signalladungsträgern, welche die Einheit zum Ablenken von Signalladungsträgern steuert, eine Einheit zum Detektieren von Ladungsträgern, welche die Signalladungsträger detektiert, eine Einheit zum Diskriminieren der Energie von Signalladungsträgern, welche die Energie der Signalladungsträger diskriminiert, die durch die Einheit zum Detektieren von Ladungsträgern detektiert werden, und eine Einheit zum Steuern der Energiediskriminierung von Signalladungsträgern, welche die Einheit zum Diskriminieren der Energie von Signalladungsträgern steuert. Die Einheit zum Steuern einer Ablenkung von Signalladungsträgern steuert die Einheit zum Ablenken von Ladungsträgern, um die Trajektorie der Signalladungsträger gemäß der elektrischen Potentialschwankung der Probe anzupassen. Ein Verfahren zum Anpassen einer Kennlinie der Energiediskriminierung der Einheit zum Diskriminieren der Energie, von Signalladungsträgern wird ebenfalls beschrieben.
Gemäß der obigen Konfiguration kann eine SEM-Beobachtung mit hohem Kontrast stabil ausgeführt werden, und eine Messung und eine Inspektion einer Halbleiterstruktur werden mit hoher Genauigkeit umgesetzt, selbst wenn es zur elektrischen Potentialschwankung der Probe kommt. Andere Ausführungsformen werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen hervorgehen.
Nachstehend wird die Ladungsträgerstrahlvorrichtung, welche die Trajektorie der Ladungsträger steuert, die von der Probe emittiert werden, mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen dienen dem Verständnis der Erfindung und werden nicht verwendet, um die Erfindung einzuschränken. Obwohl die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen auf eine Ladungsträgerstrahlvorrichtung im Allgemeinen anwendbar sind, wird nachstehend ein Beispiel beschrieben, bei dem die Ausführungsformen auf eine SEM-Inspektions- und Messvorrichtung anwendbar sind.
Die nachstehend beschriebene Ladungsträgerstrahlvorrichtung wird durch eine Steuervorrichtung gesteuert, die einen Computerprozessor und einen nicht vorübergehenden, computerlesbaren Datenträger umfasst. Wenn die Steuerung durch den Computerprozessor umgesetzt wird, wird der nicht vorübergehende computerlesbare Datenträger mit einer Computeranweisung codiert, die bewirkt, dass eine Systemsteuerung eine vorbestimmte Verarbeitung ausführt, und steuert die Ladungsträgerstrahlvorrichtung gemäß den Verarbeitungsschritten, die nachstehend beschrieben werden.
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Konfiguration einer Ladungsträgerstrahlvorrichtung, die eine Trajektorienanpassung für Signalelektronen und eine Energiefilteranpassung in Verbindung mit einer elektrischen Potentialschwankung einer Probe gemäß einer ersten Ausführungsform umsetzt. Signalelektronen 104, wie etwa sekundäre Elektronen (SE) und rückgestreute Elektronen (BSE), die von einer Probe 103 emittiert werden, indem die Probe 103 mit einem primären Elektronenstrahl 102 bestrahlt werden, der aus einer Elektronenquelle 101 emittiert wird, werden durch eine untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und eine obere Signalelektronenablenkeinheit 106 abgelenkt.
Dabei wird die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 gesteuert, um zu bewirken, dass die Signalelektronen 104 durch einen Ablenkdrehpunkt 107 der Signalelektronen gehen, der ein Schnittpunkt einer optischen Achse (einer Trajektorie, durch die ein Elektronenstrahl geht, der nicht abgelenkt wird) und der Höhe der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 ist. Ein Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 ändert sich entsprechend beispielsweise der Energie (Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls - an die Probe angelegte Spannung) des primären Elektronenstrahls 102, der an der Probe ankommt, und wird entsprechend in einem Speichermedium oder dergleichen, das in einer Steuervorrichtung 113 bereitgestellt wird, für jede einstellbare optische Bedingung der Vorrichtung, welche die ankommende Energie umfasst, gespeichert.
Die Signalelektronen 104 werden durch die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 an dem Ablenkdrehpunkt 107 der Signalelektronen abgelenkt und werden durch einen Signalelektronendetektor 108 detektiert. Ein Energiefilter 109 wird auf einer vorderen Oberfläche des Signalelektronendetektors 108 bereitgestellt. Die Energie der Signalelektronen 104 wird diskriminiert, indem eine Spannung, die an das Energiefilter 109 angelegt wird, angepasst wird.
Zu diesem Zeitpunkt ändert sich die anfängliche Energie der Signalelektronen 104, wenn das elektrische Potential der Probe 103 schwankt, und eine Trajektorie der Signalelektronen 104 ändert sich entsprechend. Dadurch ändert sich eine Filtercharakteristik des Energiefilters 109, was Änderungen des Kontrastes eines SEM-Bildes verursacht, das durch eine Bilderfassungseinheit 110 erfasst wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt eine Energiefiltersteuereinheit 111, die in der Steuervorrichtung 113 bereitgestellt wird, eine Bedingung des Energiefilters 109 ein, so dass das SEM-Bild, das durch die Bilderfassungseinheit 110 erfasst wird, unabhängig von der Probenladung oder dergleichen stabil ist, und die Einheit 113 zum Steuern der Umlenkung von Signalelektronen passt einen Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 basierend auf der Bedingung an. Dadurch wird die Trajektorie der Signalelektronen 104 ausgeglichen. D. h. ein erster Parameter, der basierend auf der Energiefilterbedingung (oder der Energie der Signalelektronen, die basierend auf der Energiefilterbedingung berechnet wird) berechnet wird, und ein zweiter Parameter, der Ablenkbedingungen (Ablenkempfindlichkeit, Koordinaten, Geschwindigkeit oder ein Ablenksignal) der Ablenkeinheiten angibt, werden miteinander verknüpft und werden in einer Tabelle oder einem arithmetischen Ausdruck gespeichert. Die Tabelle oder der arithmetische Ausdruck wird vorbereitet, und die Ablenkeinheiten werden basierend auf einem Ablenksignal gesteuert, das aus der Tabelle oder dem arithmetischen Ausdruck berechnet wird.- Gemäß einer derartigen Konfiguration kann die Trajektorie entsprechend der Energiefilterbedingung, die einen Einfluss der Ladung oder dergleichen aufhebt, angepasst werden. Dadurch können die Signalelektronen unabhängig von einer Ladungsschwankung stabil abgelenkt werden. Die nachstehend beschriebene Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem ein arithmetischer Ausdruck zum Berechnen eines Ablenksignalbetrags basierend auf einem Energieänderungsbetrag (ΔE) von Signalelektronen, der sich entsprechend einem Ladungsbetrag ändert, in einem vorbestimmten Speichermedium gespeichert wird und ein Ablenkbetrag unter Verwendung eines Prozessors berechnet wird.
2 ist ein Ablaufschema, das die Schritte des Anpassens der Trajektorie der Signalelektronen 104 und des Anpassens des Energiefilters 109 gemäß einer elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 zeigt. Zuerst wird ein Referenz-SEM-Bild, das bei einer Messung und einer Inspektion verwendet wird, erfasst, und ein Kontrast des Referenzbildes wird als Referenzkontrast eingestellt (Schritt 201). Der Referenzkontrast kann beispielsweise basierend auf der Extraktion einer Region mit maximaler Luminanz und einer Region mit minimaler Luminanz in dem Bild bestimmt werden oder aus der Luminanz einer interessierenden Region (ROI) und einer Hintergrundregion berechnet werden. In diesem Fall kann die Luminanz der ROI und der Hintergrundregion aus der durchschnittlichen Luminanz in der ROI und der durchschnittlichen Luminanz in der Hintergrundregion berechnet werden.
Danach wird ein Auswertungsbild (ein erstes Bild) erfasst (Schritt 202) und ein Kontrast des Auswertungsbildes wird mit dem Referenzkontrast verglichen (Schritt 203). Zu diesem Zeitpunkt wird das Auswertungsbild als ein endgültiges Auswertungsbild bestimmt (Schritt 209), falls das elektrische Potential der Probe 103 nicht schwankt und der Kontrast des Auswertungsbildes der gleiche wie der Referenzkontrast ist, der in Schritt 201 eingestellt wurde (oder innerhalb eines vorbestimmten Kontrastbereichs basierend auf dem Referenzkontrast liegt).
Wenn das elektrische Potential der Probe 103 schwankt und eine Kontrastdifferenz entsteht, ändert sich eine Spannung des Energiefilters 109 (Schritt 204) und ein Auswertungsbild, das den gleichen Kontrast oder einen nächstgelegenen Kontrast aufweist, wird erfasst (Schritt 205).
Der Kontrast des Auswertungsbildes wird mit dem Referenzkontrast verglichen (Schritt 206). Falls die elektrische Potentialschwankung eine im Wesentlichen vernachlässigbare Änderung der Trajektorie der Signalelektronen 104 verursacht, stimmt der Kontrast des Auswertungsbildes mit dem Referenzkontrast überein (oder liegt innerhalb eines vorbestimmten Kontrastbereichs basierend auf dem Referenzkontrast) und das Auswertungsbild wird entsprechend als das endgültige Auswertungsbild bestimmt (Schritt 209). Wenn der Kontrast des Auswertungsbildes nicht mit dem Referenzkontrast übereinstimmt, wird ein Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 basierend auf einem Änderungsbetrag des Energiefilters 109 in Schritt 204 bestimmt und die Trajektorie der Signalelektronen 104 ändert sich (Schritt 207).
Danach wird der Kontrast des Auswertungsbildes wieder mit dem Referenzkontrast verglichen (S208). Falls die Kontraste nicht die gleichen sind, kehrt der Prozess zur Spannungsanpassung des Energiefilters 109 zurück, das Energiefilter 109, die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 werden wiederholt angepasst, bis der Kontrast, des Auswertungsbildes der gleiche wie der Referenzkontrast ist, der in Schritt 201 definiert wurde.
Das endgültige Auswertungsbild, das wie zuvor beschrieben erfasst wird, wird in einem Zustand erfasst, in dem die Trajektorie der Signalelektronen 104 angepasst ist und die Filtercharakteristik des Energiefilters 109 angepasst ist. Eine Inspektion und eine Messung kann stabil ausgeführt werden, indem die obige Sequenz für jede Messung umgesetzt wird. Eine Beziehung zwischen dem Spannungsänderungsbetrag des Energiefilters 109 und dem Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 wird nachstehend beschrieben. Der Energieänderungsbetrag ΔE der Signalelektronen 104, der durch das Energiefilter 109 geht, und ein Spannungsänderungsbetrag ΔV des Energiefilters 109 weisen eine lineare Beziehung von ΔE - αΔV auf. Der proportionale Koeffizient α ist ein Wert, der durch eine Trajektorienberechnung einzigartig bestimmt wird. Daher wird die Spannung des Energiefilters 109 gewobbelt, und der Energieänderungsbetrag ΔE der Signalelektronen 104 auf Grund der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 wird basierend auf dem Spannungsänderungsbetrag ΔV bestimmt, der aus dem Kontrast erzielt wird, der dem Referenzkontrast am nächsten ist.
Als Nächstes zeigen 3 (A), 3 (B) und 3 (C) jeweils eine Ablenkempfindlichkeit S (301), die Koordinaten X (302) und Y (303),die Geschwindigkeiten VX (304), VY (305) und VZ (306) für die Energie der Signalelektronen 104 in der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105. Die Ablenkempfindlichkeit S (301), die Koordinaten X (302) und Y (303), die Geschwindigkeiten VX (304), VY (305) und VZ (306) können im Voraus durch eine Trajektorienberechnung berechnet werden.
Die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 wird betätigt, um die Signalelektronen 104 zu dem Ablenkdrehpunkt 107 der Signalelektronen zu leiten. Ein notwendiger Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 kann jedoch basierend auf den in 3 (A), 3(B) und 3(C) gezeigten Beziehungen einzigartig bestimmt werden, wenn die Energie der Signalelektronen 104 auf Grund der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 E + ΔE ist. Insbesondere wird eine Funktionsformel wie in 3 (A), 3(B) und 3(C) gezeigt im Voraus in einem vorbestimmten Speichermedium gespeichert. Die Ablenkempfindlichkeit (A) der Signalelektronen, die E + ΔE (einem ersten Parameter) entspricht, und die Signalelektronenkoordinaten (B) und die Geschwindigkeiten (C) der Signalelektronen in der Ablenkeinheit werden berechnet, indem E + ΔE in die Funktionsformel eingesetzt wird. Die berechneten Parameter (ein zweiter Parameter) werden in eine Formel 1 eingesetzt, die in einem vorbestimmten Speichermedium gespeichert wird, um einen Ablenkbetrag zu berechnen. Wenn eine Spannung, die vor der Anpassung an das Energiefilter angelegt wird, V ist, kann E durch α × V berechnet werden.
$V_{L} = \frac{- {tan}^{- 1} (I S_{x} \cdot \frac{v_{L x}}{v_{L z}}) + {tan}^{- 1} (I S_{y} \cdot \frac{v_{L y}}{v_{L z}}) - {tan}^{- 1} (\frac{\sqrt{X_{L}^{2} + Y_{L}^{2}} \cdot {I S_{x} \cdot cos [{tan}^{- 1} (\frac{Y_{L}}{X_{L}})] - I S_{y} \cdot sin [{tan}^{- 1} (\frac{Y_{L}}{X_{L}})]}}{Z})}{S_{L}}$
Dabei ist X_L eine X-Koordinate der Signalelektronen in der unteren Ablenkeinheit pro Bildverschiebungseinheit, Y_L ist eine Y-Koordinate der Signalelektronen in der unteren Ablenkeinheit pro Bildverschiebungseinheit, V_LX ist eine Geschwindigkeit der Signalelektronen in einer X-Richtung in der unteren Ablenkeinheit pro Bildverschiebungseinheit, V_LY ist eine Geschwindigkeit der Signalelektronen in einer Y-Richtung in der unteren Ablenkeinheit pro Bildverschiebungseinheit, V_LZ ist eine Geschwindigkeit der Signalelektronen in einer Z-Richtung in der unteren Ablenkeinheit pro Bildverschiebungseinheit, Su ist eine Ablenkempfindlichkeit der Signalelektronen pro Spannungsbetätigungsbetrag der oberen Ablenkeinheit, und S_L ist eine Ablenkempfindlichkeit der Signalelektronen pro Spannungsbetätigungsbetrag der oberen Ablenkeinheit. ISx ist ein Bildverschiebungsbetrag in der X-Richtung, ISy ist ein Bildverschiebungsbetrag in der Y-Richtung, und Z ist eine Entfernung zwischen der oberen Ablenkeinheit und der unteren Ablenkeinheit. Die Koordinaten und Geschwindigkeiten befinden sich auf der gleichen Höhe wie die Ablenkeinheiten.
Ein Betriebswert der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 kann basierend auf einer Differenz von Ankunftswinkeln der Signalelektronen 104 an dem Ablenkdrehpunkt 107 der Signalelektronen bestimmt werden. Die Differenz der Ankunftswinkel wird durch eine Differenz eines Betriebswertes der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 generiert. Der Betriebswert der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 kann aus einer Formel 2 berechnet werden.
$V_{U} = \frac{{tan}^{- 1} (\frac{\sqrt{X_{L}^{2} + Y_{L}^{2}} \cdot {I S_{x} \cdot cos [{tan}^{- 1} (\frac{Y_{L}}{X_{L}})] - I S_{y} \cdot sin [{tan}^{- 1} (\frac{Y_{L}}{X_{L}})]}}{Z}) + I_{D}}{S_{U}}$
I_D ist ein Winkel zwischen der optischen Achse und den Detektoren.
Die Beziehungen der Ablenkempfindlichkeit, der Koordinaten und der Geschwindigkeit im Verhältnis zur Energie der Signalelektronen 104, die in 3 (A), 3 (B) und 3(C) gezeigt sind, ändern sich entsprechend einem Bildverschiebungsbetrag, der verwendet wird, um eine Position der Probe 103, die mit dem primären Elektronenstrahl 10 bestrahlt wird, anzupassen, und ändern sich linear im Verhältnis zum Bildverschiebungsbetrag. Falls daher die Werte der Beziehungen bei einem gewissen Bildverschiebungsbetrag durch die Trajektorienberechnung berechnet werden, kann der Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106, wenn sich die Bildverschiebung ändert, einzigartig bestimmt werden.
Wie zuvor beschrieben kann ein stabiles Auswertungsbild erfasst werden, da der Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106, der die Trajektorie der Signalelektronen 104 ausgleicht, basierend auf dem Spannungsänderungsbetrag ΔV des Energiefilters 109 eingestellt werden kann.
Zweite Ausführungsform
Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfasst ein SEM eine Elektronenquelle, eine erste zweistufige Ablenkeinheit, die einen primären Elektronenstrahl ablenkt, der von der Elektronenquelle emittiert wird, eine zweite zweistufige Ablenkeinheit, die eine Abtastregion des primären Elektronenstrahls ändert, eine Fokussierlinse, die den primären Elektronenstrahl fokussiert, der durch die ersten und zweiten Ablenkeinheiten abgelenkt wird, eine dritte zweistufige Ablenkeinheit, die Signalelektronenablenkt, die aus einer Probe generiert werden, indem sie die Probe mit dem fokussierten primären Elektronenstrahl abtastet, eine Einheit zum Anlegen einer Verzögerungsspannung, die an die Probe eine negative Spannung anlegt, die den primären Elektronenstrahl verzögert, ein Spektrometer, das verwendet wird, um die Energie der Signalelektronen zu diskriminieren, und einen Detektor, der die Signalelektronen detektiert, die durch das Spektrometer gehen. Eine Offsetspannung wird zwischen der Verzögerungsspannung und dem Spektrometer angelegt, und ein Betriebswert der dritten zweistufigen Ablenkeinheit wird durch die Offsetspannung bestimmt.
4 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration des SEM gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Die Probe wird eindimensional oder zweidimensional mit dem primären Elektronenstrahl 102, der von der Elektronenquelle 101 emittiert wird, durch eine obere Ablenkeinheit 401 und eine untere Ablenkeinheit 402 abgetastet. Eine obere Bildverschiebungsablenkeinheit 403 und eine untere Bildverschiebungsablenkeinheit 404 werden verwendet, um eine Region, die durch die obere Ablenkeinheit 401 und die untere Ablenkeinheit 402 abgetastet wird, in eine beliebige Position der Probe zu bewegen. Die Bildverschiebungsablenkeinheiten werden verwendet, um ein Blickfeld (FOV) zu bewegen. Eine Objektivlinse 405 fokussiert den primären Elektronenstrahl 102, und die Probe wird mit dem fokussierten primären Elektronenstrahl 102 bestrahlt. Obwohl das Rasterelektronenmikroskop, das eine einzige Linse umfasst, beschrieben wird, um die Beschreibung zu vereinfachen, können je nach Bedarf andere Linsen als die Objektivlinse bereitgestellt werden.
Die Probe 103 wird auf einen Probenhalter 406 gelegt und steht mit dem Probenhalter 406 in elektrischem Kontakt. Eine Verzögerungsspannung wird von einer verzögernden Energiequelle 407 an den Probenhalter 406 angelegt. Der primäre Elektronenstrahl 102 wird durch ein verzögerndes elektrisches Feld verzögert, das basierend auf der Verzögerungsspannung gebildet wird, und wird auf die Probe 103 emittiert.
Die Signalelektronen 104, die auf der Grundlage, dass die Probe 103 mit dem primären Elektronenstrahl 102 bestrahlt wird, von der Probe 103 emittiert werden, werden durch das elektrische Feld, das durch Anlegen der Verzögerungsspannung an den Probenhalter 406 gebildet wird, beschleunigt (das elektrische Feld, das den primären Elektronenstrahl 102 verzögert, wird zu einem beschleunigenden elektrischen Feld, das die Signalelektronen 104, die von der Probe emittiert werden, beschleunigt). Danach werden die Signalelektronen 104 durch die obere Bildverschiebungsablenkeinheit 403 und die untere Bildverschiebungsablenkeinheit 404 abgelenkt und dann durch die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 abgelenkt.
Dabei sind die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 gemäß der zweiten Ausführungsform optische Elemente, deren elektrisches Feld und magnetisches Feld orthogonal sind. Die Größen des elektrischen Feldes und des magnetischen Feldes werden auf eine Wien-Bedingung eingestellt, unter welcher der primäre Elektronenstrahl 102 durch die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 nicht abgelenkt wird. Unter der Wien-Bedingung werden die Signalelektronen 104, die durch die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 in einer Richtung gehen, .die zu dem primären Elektronenstrahl 102 entgegengesetzt ist, durch die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 abgelenkt.
Die Signalelektronen 104, die durch die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 abgelenkt werden, gehen durch den Ablenkdrehpunkt 107 der Signalelektronen, der ein Schnittpunkt zwischen der Höhe der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 und der optischen Achse ist. Die Signalelektronen 104, die an dem Ablenkdrehpunkt 107 der Signalelektronen ankommen, werden durch die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 abgelenkt und treten in das Energiefilter 109 ein. Das in 4 gezeigte Energiefilter 109 ist ein Spektrometer, das die Signalelektronen 104, die ein spezifisches Energieband aufweisen, selektiv durchlässt. Das Spektrometer umfasst eine zylindrische Elektrode, die eine Trajektorie umgibt, über welche die Signalelektronen hindurchgehen. Die zylindrische Elektrode umfasst die beiden Elektroden, die entlang der Trajektorie der Signalelektronen gebogen sind. Die Energie der Signalelektronen, die durch einen Schlitz hindurch gehen, der zwischen dem Detektor 108 und der zylindrischen Elektrode bereitgestellt wird, kann ausgewählt werden, indem eine innere Elektrodenenergiequelle 408, die eine Spannung an eine Elektrode anlegt, die auf einer inneren Seite der Trajektorie der Signalelektronen angeordnet ist, und eine äußere Elektrodenenergiequelle 409, die eine Spannung an eine Elektrode anlegt, die auf einer äußeren Seite der Trajektorie der Signalelektronen angeordnetist, angepasst werden. Dadurch können Elektronen, die eine beliebige Energie aufweisen, aus den detektierten Signalelektronen selektiv detektiert werden.
Obwohl ein Beispiel des Spektrometers ein Sektorspektrometer umfasst, das zwei Elektroden umfasst, die bei der vorliegenden Ausführungsform Energie durch elektrostatische Ablenkung der Signalelektronen streuen, ist die Erfindung nicht auf eine derartige Konfiguration eingeschränkt. Alternativ können die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform auch beispielsweise unter Verwendung eines hemisphärischen Spektrometers erzielt werden.
Dabei wird ein Fall berücksichtigt, bei dem eine elektrische Potentialschwankung der Probe 103, die durch eine Änderung einer Beobachtungsposition einer Struktur oder einer Ladungshaftung an einer Oberfläche der Probe, die mit dem primären Elektronenstrahl 102 bestrahlt wird, verursacht wird. Da sich die Energie der Signalelektronen 104 zu dem Zeitpunkt, zu dem sie von der Probe emittiert werden, auch in Verbindung mit der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 ändert, können sich die Trajektorie der Signalelektronen 104 und eine Filtercharakteristik des Spektrometers ändern, und es kann sein, dass eine Inspektion und eine Messung nicht stabil ausgeführt werden können. Um die elektrische Potentialschwankung der Probe 103 auszugleichen, addiert (oder subtrahiert) die Steuervorrichtung 113 eine Offsetspannung, die der Ladung entspricht, zu (oder von) einer Spannung des Energiefilters und legt die Offsetspannung an das Energiefilter an. Die Offsetspannung wird eingestellt, um zu bewirken, dass die Kontraste eines SEM-Bildes, das durch die Bilderfassungseinheit 110 vor und nach der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 erfasst.wird, möglichst nahe an einem Referenzkontrast eines Referenzbildes liegen, wie in dem Ablaufschema in 2 gezeigt.
Nur durch das Anpassen der Offsetspannung wird die Trajektorie der Signalelektronen 104 nicht ausgeglichen, und die Filtercharakteristik des Spektrometers ändert sich, und entsprechend können Bilder, die den gleichen Kontrast aufweisen, nicht erfasst werden. Daher stellt eine Einheit 112 zum Steuern einer Ablenkung von Signalelektronen den Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 basierend auf einem Betrag der Offsetspannung ein, der verwendet wird, wenn die Kontraste des Bildes, das durch die Bilderfassungseinheit 110 vor und nach der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 erfasst wird, möglichst nahe an dem Referenzkontrast liegen. Ein Verfahren zum Bestimmen des Betriebswerts der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 ist wie zuvor beschrieben.
Wie zuvor beschrieben, da die Signalelektronen 104 an dem Spektrometer entlang der gleichen Trajektorie vor und nach der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 ankommen können und die Filtercharakteristik des Spektrometers auch auf dem gleichen Niveau gehalten werden kann, können eine Inspektion und eine Messung stabil ausgeführt werden.
5 zeigt eine Änderung der Signalstärke der Signalelektronen 104, die durch den Detektor 108 detektiert werden, wenn die Offsetspannung, die an das Spektrometer angelegt wird, gewobbelt wird. Da das Energiefilter ein Bandpass-Energiefilter ist, ändert sich die Signalstärke im Verhältnis zur Offsetspannung, wie durch eine Wellenform 501 gezeigt. Dabei wird das Referenzbild unter der Bedingung erfasst, dass die Signalstärke in einer Beobachtungsposition beispielsweise 502 beträgt. Die Energiefiltersteuereinheit 111 stellt eine Offsetspannungsbedingung des Spektrometers derart ein, dass die Signalstärke die gleiche wie die Signalstärke des Referenzbildes ist. Unter einer derartigen Bedingung stellt die Einheit 112 zum Steuern einer Ablenkung von Signalelektronen den Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 ein.
Durch Ausführen der Steuerung, die bei der Konfiguration wie in 4 gezeigt zuvor beschrieben wurde, können eine Messung und eine Inspektion unabhängig von der elektrischen Potentialschwankung der Probe oder dergleichen selbst in dem Rasterelektronenmikroskop, welches das Bandpassfilter umfasst, stabil ausgeführt werden.
Dritte Ausführungsform
6 ist ein Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel eines Rasterelektronenmikroskops gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt. Die vorliegende Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem ein Hochpass-Energiefilter anstelle des Energiefilters, das ein Spektrometer ist, das bei der zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, übernommen wird. Das in 4 gezeigte Spektrometer ist ein Bandpassfilter, das die Energie der Signalelektronen durch Beugen der Trajektorie der Signalelektronen unter Verwendung eines elektrischen Feldes, eines magnetischen Feldes oder sowohl des elektrischen Feldes als auch des magnetischen Feldes streut und durch den Schlitz verhindert, dass Signalelektronen, die eine niedrigere Energie als die Signalelektronen in einem spezifischen Trajektorienbereich aufweisen, und Signalelektronen, die eine höhere Energie als die Signalelektronen in dem spezifischen Trajektorienbereich aufweisen, an dem Detektor ankommen, um die Signalelektronen in dem spezifischen Trajektorienbereich selektiv durchzulassen. Andererseits ist das in 6 gezeigte Energiefilter 109 ein Hochpassfilter, das durch Anpassen einer Spannung (einer negativen Spannung für den Fall einer Vorrichtung, die Elektronen detektiert), die an eine netzartige Elektrode angelegt wird, verhindert, dass Signalelektronen, die eine niedrigere Energie als die angewendete Spannung aufweisen, an dem Detektor ankommen, und lässt Signalelektronen, die eine höhere Energie als die angelegte Spannung aufweisen, an dem Detektor ankommen.
Eine Bilderfassungssequenz bei der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die Bilderfassungssequenz bei der zweiten Ausführungsform. Da das Energiefilter, das bei der vorliegenden Ausführungsform übernommen wird, ein Hochpassfilter ist, wird eine Intensitätsänderung der Signalelektronen 104 zu dem Zeitpunkt des Wobbelns einer Sperrspannung des Energiefilters 109 durch eine Wellenform (Wellenform 701) gezeigt, die durch Integrieren von Signalwellenformen, die Signalstärkeverteilungen des Bandpassfilters wie in 7 gezeigt angeben, erzielt wird.
Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Referenzbild unter einer Bedingung erfasst, dass die Signalstärke in einer Beobachtungsposition beispielsweise 702 beträgt. Die Energiefiltersteuereinheit 111 stellt die Sperrspannung des Hochpass-Energiefilters 109 derart ein, dass die Signalstärke die gleiche wie die Signalstärke des Referenzbildes ist. Unter dieser Bedingung stellt die Einheit 112 zum Steuern einer Ablenkung von Signalelektronen den Betriebswert der unteren Signalelektronenablenkeinheit 105 und der oberen Signalelektronenablenkeinheit 106 ein.
Vierte Ausführungsform
Ein Rasterelektronenmikroskop, das ein Spektrometer umfasst, das als Energiefilter dient, wie in 8 gezeigt, wird bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Eine in 8 gezeigte Konfiguration ist dadurch anders als die Konfiguration, die das gleiche Spektrometer umfasst wie in 4 gezeigt, dass eine Ablenkeinheit, die zum Ablenken von Signalelektronen aus einer optischen Achse verwendet wird, eine Magnetfeldablenkeinheit in der in 8 gezeigten Konfiguration übernimmt, im Vergleich zu einem orthogonalen elektromagnetischen Feldgenerator bei der in 4 gezeigten Konfiguration, bei der das elektrische Feld und das magnetische Feld orthogonal sind. Anders als ein Wien-Filter kann ein Magnetfeld allein eine Wien-Bedingung nicht erfüllen. Wenn daher die Signalelektronen 104 abgelenkt werden, wird auch der primäre Elektronenstrahl 102 abgelenkt.
Damit der primäre Elektronenstrahl 102 bei der vorliegenden Ausführungsform rechtwinklig zur Oberfläche der Probe 103 emittiert wird, werden eine obere Einheit 801 zum Ablenken eines primären Elektronenstrahls und eine untere Einheit 802 zum Ablenken eines primären Elektronenstrahls bereitgestellt. Der primäre Elektronenstrahl wird durch insgesamt vier Ablenkeinheiten abgelenkt, um an der Probe 103 anzukommen. Genauer gesagt wird die obere Einheit 801 zum Ablenken eines primären Elektronenstrahls (erste Ladungsträgerablenkeinheit) verwendet, um ein Magnetfeld rechtwinklig zur Oberfläche eines Blatts zu bilden, so dass der primäre Elektronenstrahl 102 aus der optischen Achse (der Trajektorie, über die der Strahl geht, wenn der Strahl nicht abgelenkt wird) abgelenkt wird. Dann wird die untere Einheit 802 zum Ablenken eines primären Elektronenstrahls (zweite Ladungsträgerablenkeinheit) verwendet, um ein Magnetfeld zu bilden, das sich in einer Richtung befindet, die zu dem Magnetfeld entgegengesetzt ist, das durch die obere Einheit 801 zum Ablenken eines primären Elektronenstrahls gebildet wird, so dass der primäre Elektronenstrahl 102 zurück in eine Richtung abgelenkt wird, die zu der optischen Achse parallel ist.
Der primäre Elektronenstrahl 102, der durch die untere primäre Elektronenstrahlablenkeinheit 802 abgelenkt wird, verlässt die optische Achse und wird durch die obere Signalelektronenablenkeinheit 106, die ein Magnetfeld generiert, das zur Oberfläche des Blattes rechtwinklig ist, in Richtung auf die optische Achse abgelenkt. Ferner lenkt die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 den primären Elektronenstrahl 102 derart zurück, dass der primäre Elektronenstrahl 102 durch die optische Achse hindurch geht. Somit werden die Ablenkungen an dem primären Elektronenstrahl 102 durch die Signalelektronenablenkeinheiten derart versetzt, dass die Signalelektronen durch die Signalelektronenablenkeinheiten aus der optischen Achse selektiv abgelenkt werden können, indem der primäre Elektronenstrahl 102 aus der optischen Achse abgelenkt wird.
Um die Trajektorie der Signalelektronen 104 auszugleichen, die sich auf Grund der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 in einer derartigen Vorrichtung ändert, wie in 8 gezeigt, wird die Trajektorie der Signalelektronen 104 ausgeglichen, indem die Trajektorie des primären Elektronenstrahls 102 durch die obere primäre Elektronenablenkeinheit 801, die untere primäre Elektronenablenkeinheit 802, die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 auf eine Trajektorie 803 geändert wird, und die Trajektorie der Signalelektronen 104 auf eine Trajektorie 804 geändert wird.
Fünfte Ausführungsform
Eine fünfte Ausführungsform wird mit Bezug auf 9 beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform ist dadurch anders als die vierte Ausführungsform, dass ein Spektrometer des Energiefilters 109 ein Hochpass-Energiefilter ist.
Ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform kann, um die Trajektorie der Signalelektronen 104 auszugleichen, die sich auf Grund der elektrischen Potentialschwankung der Probe 103 ändert, wie in 9 gezeigt, die Trajektorie der Signalelektronen 104 auch bei der vorliegenden Ausführungsform ausgeglichen werden, indem die Trajektorie des primären Elektronenstrahls 102 durch die obere primäre Elektronenablenkeinheit 801, die untere primäre Elektronenablenkeinheit 802, die untere Signalelektronenablenkeinheit 105 und die obere Signalelektronenablenkeinheit 106 auf die Trajektorie 803 geändert wird, und die Trajektorie der Signalelektronen 104 auf die Trajektorie 804 geändert wird.
BEZUGSZEICHENLISTE

101: Elektronenquelle
102: primärer Elektronenstrahl
103: Probe
104: Signalelektron
105: untere Signalelektronenablenkeinheit
106: obere Signalelektronenablenkeinheit
107: Ablenkdrehpunkt der Signalelektronen
108: Detektor
109: Energiefiltervorrichtung
110: Bilderfassungseinheit
111: Energiefiltersteuereinheit
112: Einheit zum Steuern der Ablenkung von Signalelektronen
113: Steuervorrichtung
301: Wellenform, die eine Abhängigkeit der Signalelektronenenergie von der Ablenkempfindlichkeit der Signalelektronen in der Signalelektronenablenkeinheit angibt
302: Wellenform, die eine Abhängigkeit der Signalelektronenenergie von Signalelektronen an der X-Koordinate in der Signalelektronenablenkeinheit angibt
303: Wellenform, die eine Abhängigkeit der Signalelektronenenergie von Signalelektronen an der Y-Koordinate in der Signalelektronenablenkeinheit angibt
304: Wellenform, die eine Abhängigkeit der Signalelektronenenergie von der Geschwindigkeit von Signalelektronen in der X-Richtung in der Signalelektronenablenkeinheit angibt
305: Wellenform, die eine Abhängigkeit der Signalelektronenenergie von der Geschwindigkeit von Signalelektronen in der Y-Richtung in der Signalelektronenablenkeinheit angibt
306: Wellenform, die eine Abhängigkeit der Signalelektronenenergie von der Geschwindigkeit von Signalelektronen in der Z-Richtungin der Signalelektronenablenkeinheit angibt
401: obere Ablenkeinheit
402: untere Ablenkeinheit
403: obere Bildverschiebungsablenkeinheit
404: untere Bildverschiebungsablenkeinheit
405: Objektivlinse
406: Probenhalter
407: Verzögerungsenergiequelle
408: Energiequelle der inneren Elektrode
409: Energiequelle der äußeren Elektrode
801: obere primäre Elektronenstrahlablenkeinheit
802: untere primäre Elektronenstrahlablenkeinheit
803: abgelenkter primärer Elektronenstrahl
804: abgelenktes Signalelektron

Claims

Ladungsträgerstrahlvorrichtung, umfassend: einen Detektor (108), der Ladungsträger detektiert, die erzielt werden, indem eine Probe (103) mit einem Ladungsträgerstrahl, der von einer Ladungsträgerquelle (101) emittiert wird, bestrahlt wird; ein Energiefilter (109), das Energie von Ladungsträgern, die von der Probe (103) emittiert werden, filtert; eine Ablenkeinheit, welche die Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, in Richtung auf das Energiefilter (109) ablenkt; ein Speichermedium, das eine Ablenkbedingung der Ablenkeinheit speichert; und eine Steuervorrichtung (113), die eine Spannung anpasst, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, wobei die Steuervorrichtung (113) ein erstes Bild basierend auf einer Ausgabe des Detektors (108) generiert, die Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, derart anpasst, dass das erste Bild in einen vorbestimmten Zustand versetzt wird, einen ersten Parameter, der sich entsprechend der Energie der Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, ändert, basierend auf der angepassten Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, berechnet, und die Ablenkeinheit basierend auf einem zweiten Parameter steuert, der erzielt wird, indem auf den ersten Parameter Bezug genommen wird.oder der erste Parameter in einen arithmetischen Ausdruck oder eine Tabelle eingesetzt wird, der bzw. die eine Beziehung zwischen dem ersten Parameter, der in dem Speichermedium gespeichert ist, und dem zweiten Parameter, der die Ablenkbedingung bezeichnet, angibt gekennzeichnet dadurch, dass ein Referenzbild in dem Speichermedium gespeichert ist, und die Steuervorrichtung (113) die Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, derart steuert, dass ein Kontrast des ersten Bildes mit einem Kontrast des Referenzbildes übereinstimmt, oder dass der Kontrast des ersten Bildes in einen vorbestimmten Bereich fällt, basierend auf dem Kontrast des Referenzbildes.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (113) die Ablenkeinheit unter Verwendung des ersten Parameters steuert, wenn der Kontrast des ersten Bildes nicht mit dem Kontrast des Referenzbildes übereinstimmt oder wenn der Kontrast des ersten Bildes nicht in den vorbestimmten Kontrastbereich fällt, basierend auf einem Referenzkontrast, nachdem das Energiefilter (109) angepasst wurde.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung, umfassend: einen Detektor (108), der Ladungsträger detektiert, die erzielt werden, indem eine Probe (103) mit einem Ladungsträgerstrahl, der von einer Ladungsträgerquelle (101) emittiert wird, bestrahlt wird; ein Energiefilter (109), das die Energie von Ladungsträgern, die von der Probe (103) emittiert werden, filtert; eine obere Ablenkeinheit (106), welche die Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, in Richtung auf das Energiefilter (109) ablenkt; eine untere Ablenkeinheit (105), welche die Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, in Richtung auf einen Schnittpunkt eines Ablenkdrehpunkts der oberen Ablenkeinheit und einer optischen Achse des Ladungsträgerstrahls ablenkt; und eine Steuervorrichtung (113), welche die obere Ablenkeinheit (106) und die untere Ablenkeinheit (105) steuert, wobei: die untere und die obere Ablenkeinheit (105, 106) entlang der optischen Achse des Ladungsträgerstrahls angeordnet sind; und die Steuervorrichtung (113) eine Ablenkbedingung der oberen Ablenkeinheit, (106) und der unteren Ablenkeinheit (105) gemäß einem Anpassungsbetrag des Energiefilters (109) anpasst.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Energiefilter (109) ein Bandpassfilter ist.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Energiefilter (109) ein Hochpassfilter ist.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend: ein Speichermedium, das eine Ablenkbedingung speichert, wobei die Steuervorrichtung (113) ein erstes Bild basierend auf einer Ausgabe des Detektors (108) generiert, die Spannung, die an das Energiefilter (109) angelegt wird, derart anpasst, dass das erste Bild in einen vorbestimmten Zustand versetzt wird, einen ersten Parameter, der sich entsprechend der Energie der Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, ändert, basierend auf einer Filterbedingung des Energiefilters (109) nach der Anpassung berechnet, und die obere Ablenkeinheit (106) und die untere Ablenkeinheit (105) basierend auf einem zweiten Parameter steuert, der erzielt wird, indem auf den ersten Parameter Bezug genommen wird oder der erste Parameter in einen arithmetischen Ausdruck oder eine Tabelle eingesetzt wird, der bzw. die eine Beziehung zwischen dem ersten Parameter, der in dem Speichermedium gespeichert ist, und dem zweiten Parameter, der die Ablenkbedingung bezeichnet, angibt.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der erste Parameter die Energie der Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, angibt.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zweite Parameter mindestens eine der folgenden Größen ist: Ablenkempfindlichkeiten der oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronenkoordinaten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106) und Signalelektronengeschwindigkeiten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106).
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die obere Ablenkeinheit (106) und die untere Ablenkeinheit (105) Generatoren von orthogonalen elektromagnetischen Feldern sind.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zweite Parameter mindestens zwei der folgenden Größen umfasst: Ablenkempfindlichkeiten der oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronenkoordinaten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106) und Signalelektronengeschwindigkeiten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106).
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zweite Parameter die folgenden Größen umfasst: Ablenkempfindlichkeiten der oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronenkoordinaten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106) und Signalelektronengeschwindigkeiten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106).
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zweite Parameter die folgenden Größen umfasst: Ablenkempfindlichkeiten der oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronenkoordinaten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronengeschwindigkeiten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106) und einen Abstand zwischen den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106).
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der zweite Parameter die folgenden Größen umfasst: Ablenkempfindlichkeiten der oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronenkoordinaten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), Signalelektronengeschwindigkeiten in den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106), einen Abstand zwischen den oberen und unteren Ablenkeinheiten (105, 106) und einen Bildverschiebungsbetrag.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung, umfassend: einen Detektor (108), der Ladungsträger detektiert, die erzielt werden, indem eine Probe (103) mit einem Ladungsträgerstrahl, der von einer Ladungsträgerquelle (101) emittiert wird, bestrahlt wird; ein Energiefilter (109), das die Energie von Ladungsträgern, die von der Probe (103) emittiert werden, filtert; eine erste Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (801), die den Ladungsträgerstrahl aus einer optischen Achse ablenkt; eine zweite Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (802), die den Ladungsträgerstrahl, der durch die erste Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (801) abgelenkt wird, ablenkt, damit er parallel zur optischen Achse des Ladungsträgerstrahls ist; eine obere Ablenkeinheit (106), die den Ladungsträgerstrahl, der durch die zweite Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (802) abgelenkt wird, in Richtung auf die optische Achse des Ladungsträgerstrahls ablenkt; eine untere Ablenkeinheit (105), die den Ladungsträgerstrahl, der durch die obere Ablenkeinheit (106) abgelenkt wird, derart ablenkt, dass sich der Ladungsträgerstrahl entlang der optischen Achse des Ladungsträgerstrahls bewegt; und eine Steuervorrichtung (113), welche die erste Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (801), die zweite Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (802), die obere Ablenkeinheit (106) und die untere Ablenkeinheit (105) steuert, wobei die Steuervorrichtung (113) eine Ablenkbedingung der ersten Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (801), der zweiten Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (802), der oberen Ablenkeinheit und der unteren Ablenkeinheit entsprechend einem Anpassungsbetrag des Energiefilters (109) anpasst.
Ladungsträgerstrahlvorrichtung nach Anspruch 14, ferner umfassend: ein Speichermedium, das die Ablenkbedingung der Ablenkeinheiten speichert, wobei die Steuervorrichtung (113) ein erstes Bild basierend auf einer Ausgabe des Detektors (108) generiert, das Energiefilter (109) derart anpasst, dass das erste Bild in einen vorbestimmten Zustand versetzt wird, einen ersten Parameter, der sich entsprechend der Energie der Ladungsträger, die von der Probe (103) emittiert werden, ändert, basierend auf einer Filterbedingung des Energiefilters (109) nach der Anpassung berechnet, und die erste Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (801), die zweite Einheit zum Ablenken eines Ladungsträgerstrahls (802), die obere Ablenkeinheit (106) und die untere Ablenkeinheit (105) basierend auf einem zweiten Parameter steuert, der erzielt wird, indem auf den ersten Parameter Bezug genommen wird oder der erste Parameter in einen arithmetischen Ausdruck oder eine Tabelle eingesetzt wird, der bzw. die eine Beziehung zwischen dem ersten Parameter, der in dem Speichermedium gespeichert ist, und dem zweiten Parameter, der die Ablenkbedingung bezeichnet, angibt.