DE112019007790T5

DE112019007790T5 - Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und aberrationskorrekturverfahren

Info

Publication number: DE112019007790T5
Application number: DE112019007790.2T
Authority: DE
Inventors: Shingo Hayashi; Hideto Dohi; Zhaohui Cheng; Hideyuki Kazumi
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2019-11-21
Filing date: 2019-11-21
Publication date: 2022-06-30
Also published as: JPWO2021100172A1; US20220415605A1; WO2021100172A1; JP7240525B2

Abstract

Ein optisches Ladungsteilchensystem enthält einen Aberrationskorrektor 209, der die Aberration eines Ladungsteilchenstrahls korrigiert und Multipole aus mehreren Stufen aufweist. Der Aberrationskorrektor erzeugt mehrere Multipolfelder auf eine überlagerte Weise für jeden der Multipole der mehreren Stufen, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls zu korrigieren. Um den Einfluss eines parasitären Feldes aufgrund der Verzerrung des Multipols zu verringern, wird für ein erstes Multipolfeld, das in einem Multipol einer beliebigen Stufe aus den mehreren Stufen zu erzeugen ist, ein Wert einer vorgegebenen Korrekturspannung oder eines vorgegebenen Korrekturstroms, die/der an mehrere Pole zum Erzeugen des ersten Multipolfeldes anzulegen ist, korrigiert, um eine Bewegung eines Beobachtungsbildes zu eliminieren, das basierend auf Elektronen gewonnen wird, die von einem Detektor 215 durch Bestrahlen einer Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl detektiert werden, bevor und nachdem das erste Multipolfeld erzeugt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung und ein Aberrationskorrekturverfahren einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, die eine Aberrationskorrekturvorrichtung enthält.
Hintergrund
Bei einem Halbleiterherstellungsprozess eines Halbleiterbauelements, bei dem die Miniaturisierung fortgeschritten ist, werden eine Dimensionsmessung einer Strukturform einer Probe und eine Defektinspektion unter Verwendung einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung durchgeführt. Ein Rasterelektronenmikroskop (SEM), das für die Dimensionsmessung und die Defektinspektion verwendet wird, kann eine Probenoberfläche mit einem schmalen Elektronenstrahl im Vakuum abtasten, von der Probe emittierte Sekundärelektronen detektieren und ein vergrößertes Bild der Probenoberfläche auf einem Monitor anzeigen. Da sich die Signalintensität der von der Probe emittierten Sekundärelektronen entsprechend der Strukturform der Probe an einer Einfallsposition des Elektronenstrahls ändert, kann das REM feine Unregelmäßigkeiten auf der Probenoberfläche als Stärke der Signalintensität detektieren.
Der Elektronenstrahl wird durch chromatische Aberration, die durch eine Schwankung der Energie der Elektronen verursacht wird, geometrische Aberration, die durch sphärische Aberration dargestellt wird, Beugungsaberration, die durch die Welligkeit der Elektronen verursacht wird, und dergleichen beeinflusst und wird nicht auf einen Punkt fokussiert. Da der Strahldurchmesser des Elektronenstrahls mit zunehmendem Einfluss der Aberration zunimmt, verringert sich die Auflösung des REM-Bildes. Bei einem Elektronenstrahl mit einer niedrigen Beschleunigungsspannung, der für die Dimensionsmessung und die Defektinspektion verwendet wird, ist der Einfluss der Aberration besonders groß. Um den Einfluss dieser Aberrationen zu verringern, ist in einigen Rasterelektronenmikroskopen für Inspektions- oder Messvorrichtungen, die in der Lage sind, hochauflösende REM-Bilder zu erfassen, ein Aberrationskorrektor, der chromatische Aberrationen und geometrische Aberrationen korrigiert, montiert.
Der Aberrationskorrektor enthält Multipole von mehreren Stufen und erzeugt in den Multipolen mehrere Arten von Multipolfeldern auf eine überlagernde Weise, um Aberrationen zu korrigieren. Allerdings ist das durch den Aberrationskorrektor erzeugte Multipolfeld empfindlich gegenüber Herstellungsschwankungen wie beispielsweise Verarbeitung, Montage und Leistungsabgabe des Aberrationskorrektors, und eine Verteilung des durch den Aberrationskorrektor erzeugten Multipolfeldes weicht von einer theoretisch definierten Feldverteilung ab (im Folgenden wird diese Abweichung als Verzerrung des Multipols bezeichnet). Wenn eine Verzerrung des Multipols vorliegt, kann die Aberrationskorrektur gemäß der Theorie nicht durchgeführt werden.
PTL 1 offenbart eine Konfiguration, bei der „eine Vorrichtung mit einem Aberrationskorrektor mit darauf montierten Multipolen, einer Vorrichtung zur Korrektur eines parasitären Dipolfelds und eine Vorrichtung zur Korrektur eines parasitären 4-Pol-Feldes, die vorgesehen sind, um ein parasitäres Dipolfeld und ein parasitäres 4-Pol-Feld, die durch mechanische und elektrische Abweichung des Multipols erzeugt werden, wenn eine Probenoberfläche unter Verwendung geladener Teilchen beobachtet wird, zu korrigieren, Speichermitteln zum Speichern eines Korrekturwerts, wenn ein Multipolfeld einer bestimmten Stufe des Aberrationskorrektors um einen vorgegebenen Betrag in den X- und Y-Richtung im Voraus verschoben wird, und Korrekturmitteln zum Korrigieren des parasitären Dipolfelds und des parasitären 4-Pol-Feldes unter Verwendung eines in den Speichermitteln gespeicherten Korrekturausmaßs“.
PTL 2 beschreibt, dass „ein Aberrationskorrekturausmaß durch Messen eines Aberrationskoeffizienten eines optischen Systems, das eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung bildet, berechnet wird. Zur selben Zeit wird ein aktueller Wert eines Leistungsversorgungsteuerungswertes, der an einen Aberrationskorrektor angelegt werden soll, gemessen. Basierend auf dem Aberrationskorrekturausmaß und dem aktuellen Wert des Leistungsversorgungsteuerungswertes wird ein Einstellausmaß für die parasitäre Aberration zum Unterdrücken eines parasitären Aberrationsausmaßes, das in dem Aberrationskorrektor erzeugt wird, berechnet“.
Zitierliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 2006-114305 A
PTL 2: JP 2013-149492 A

Überblick über die Erfindung
Technisches Problem
Im verwandten Stand der Technik wird die in dem Aberrationskorrektor enthaltene Verzerrung des Multipols als parasitäres Feld betrachtet, und das parasitäre Feld wird zu mehreren parasitären Multipolfeldern erweitert. Die in PTL 1 und PTL 2 beschriebenen Techniken verringern auch den Einfluss der Verzerrung des Multipols entsprechend dieser Idee.
In PTL 1 wird das parasitäre Feld auf das parasitäre Dipolfeld und das parasitäre 4-Pol-Feld erweitert, um das parasitäre Feld zu korrigieren. Daher werden ein Korrekturausmaß für das parasitäre Dipolfeld und ein Korrekturausmaß für das parasitäre 4-Pol-Feld pro Einheit der Intensität des Multipolfeldes für jeden Multipol im Voraus gespeichert, und somit wird das Multipolfeld erzeugt, nachdem das parasitäre Dipolfeld und das parasitäre 4-Pol-Feld erzeugt wurden.
Wenn sich in PTL 2 eine Beziehung zwischen dem Korrekturausmaß für die parasitäre Aberration in Bezug auf die Intensität des Multipolfeldes in Abhängigkeit von der Intensität des Multipolfeldes ändert, obwohl sich die Beziehung mit der Zeit ändert, wird das Korrekturausmaß für die parasitäre Aberration unter Berücksichtigung des Einflusses bestimmt.
In jedem Fall wird das Korrekturausmaß entsprechend der Intensität des durch den Multipol zu erzeugenden Multipolfeldes bestimmt. Gemäß der Studie der Erfinder ist jedoch ein Aberrationsmessfehler in den Messdaten des Aberrationsausmaßes proportional zu dem Aberrationsausmaß enthalten. Wenn das Korrekturausmaß entsprechend der Intensität des erzeugten Multipolfeldes bestimmt wird, weicht das Korrekturausmaß zum Korrigieren des parasitären Feldes aufgrund des Aberrationsmessfehlers von dem ursprünglich erforderlichen Korrekturausmaß ab, und somit verringert sich die Genauigkeit der Aberrationskorrektur.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die obigen Probleme gemacht und erreicht eine hochgenaue Aberrationskorrektur durch direktes Unterdrücken eines parasitären Feldes aufgrund der Verzerrung eines Multipols in einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, die einen Aberrationskorrektor enthält, ohne dass ein Korrekturausmaß entsprechend der Intensität eines Multipolfeldes bestimmt wird.
Lösung des Problems
Es wird eine Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, die einen Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, mit einem optischen Ladungsteilchensystem, das eine Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl aus einer Ladungsteilchenquelle bestrahlt, einem Detektor, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem Ladungsteilchenstrahl und der Probe emittiere Elektronen detektiert, und einem Controller bereitgestellt. Das optische Ladungsteilchensystem enthält einen Aberrationskorrektor, der die Aberration des Ladungsteilchenstrahls korrigiert und Multipole mehrerer Stufen aufweist, wobei der Multipol mehrere Pole enthält und ein vorgegebenes Multipolfeld durch Anlegen einer vorgegebenen Korrekturspannung oder eines vorgegebenen Korrekturstroms an die mehreren Pole erzeugt, wobei der Aberrationskorrektor in der Lage ist, mehrere Multipolfelder in einer überlagerten Weise in den Multipolen der mehreren Stufen zu erzeugen, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls zu korrigieren, und der Controller für ein erstes Multipolfeld, das in einem Multipol einer beliebigen Stufe der mehreren Stufen zu erzeugen ist, einen Wert der vorgegebenen Korrekturspannung oder des vorgegebenen Korrekturstroms, die/der zum Erzeugen des ersten Multipolfelds an die mehreren Pole anzulegen ist, korrigiert, um eine Bewegung eines Beobachtungsbildes, die basierend auf den von dem Detektor durch Bestrahlen der Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl detektierten Elektronen vor und nach der Erzeugung des ersten Multipolfeldes erhalten wird, zu eliminieren.
Es wird ein Aberrationskorrekturverfahren einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, das einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, bereitgestellt. Die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung enthält einen Aberrationskorrektor, der eine Aberration eines Ladungsteilchenstrahls korrigiert, einen Detektor, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem Ladungsteilchenstrahl und einer Probe emittierte Elektronen erfasst, und einen Controller, der den Aberrationskorrektor steuert, wobei der Aberrationskorrektor ein Vielfaches mehrerer Stufen enthält, wobei der Multipol mehrere Pole enthält und ein vorgegebenes Multipolfeld durch Anlegen einer vorgegebenen Korrekturspannung oder eines vorgegebenen Korrekturstroms an die mehreren Pole erzeugt, wobei eine Aberrationskorrekturtabelle zum Berechnen eines theoretischen Werts des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole des Multipols des Aberrationskorrektors anzulegen ist, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls zu korrigieren, und eine Verzerrungskorrekturtabelle zum Berechnen eines Korrekturwerts des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole des Multipols des Aberrationskorrektors anzulegen ist, um die Verzerrung des Multipols des Aberrationskorrektors zu korrigieren, gespeichert werden, und der Controller die Aberration des Ladungsteilchenstrahls misst, den theoretischen Wert des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung gewinnt, der/die an die mehreren Pole des Multipols des Aberrationskorrektors anzulegen ist, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls unter Verwendung der gemessenen Aberration des Ladungsteilchenstrahls und der Aberrationskorrekturtabelle zu korrigieren, für jedes der mehreren Multipolfelder, die in den Multipolen der mehreren Stufen zu erzeugen sind, eine Verschiebung eines Beobachtungsbildes gewinnt, die basierend auf den von dem Detektor durch Bestrahlen der Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl erfassten Elektronen gewonnen wird, bevor und nachdem das Multipolfeld erzeugt wird, und den Korrekturwert des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung gewinnt, der/die an die mehreren Pole des Multipols anzulegen ist, um das Multipolfeld unter Verwendung der Verschiebung des Beobachtungsbildes und der Verzerrungskorrekturtabelle zu erzeugen, und den Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole der Multipole der mehreren Stufen anzulegen ist, durch Korrigieren des theoretischen Werts um den Korrekturwert gewinnt.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Selbst wenn eine Verzerrung des Multipols vorliegt, kann die Aberrationskorrektur durch direktes Unterdrücken des parasitären Feldes mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Weitere Gegenstände und neue Eigenschaften werden aus der Beschreibung der vorliegenden Spezifikation und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Korrekturverfahrens einer Verzerrung eines Multipols.
[2] 2 ist eine schematische Darstellung eines Rasterelektronenmikroskops mit einem darauf montierten Aberrationskorrektor.
[3A] 3A ist ein Flussdiagramm der Aberrationskorrektur durch den Aberrationskorrektor.
[3B] 3B ist ein detailliertes Flussdiagramm von Schritt S109.
[4] 4 ist eine Darstellung, die die Arten von Multipolfeldern, die durch den Aberrationskorrektor für jeden Multipol zu erzeugen werden, veranschaulicht.
[5] 5 ist ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration eines Controllers.
[6] 6 ist eine Darstellung, die ein Beispiel für ein orthogonales Koordinatensystem zum Durchführen einer Verzerrungskorrektur zeigt.
[7] 7 ist eine Darstellung zum Beschreiben eines Problems, das durch eine Wechselwirkung zwischen den Stufen verursacht wird.
[8] 8 ist ein Beispiel für einen Betriebsbildschirm in einem einfachen Modus.
[9] 9 ist ein Beispiel für einen Betriebsbildschirm in einem Präzisionsmodus.

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Verfahren zum Korrigieren eines parasitären Feldes aufgrund einer Verzerrung von Multipolen bei der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Ein Aberrationskorrektor enthält Multipole, die in mehreren Stufen gestapelt sind. 1 zeigt eine Strahlform von Primärelektronen (Elektronenstrahl), die durch den Multipol 101 einer beliebigen den Aberrationskorrektor bildenden Stufe laufen. Es ist jedoch schwierig, die Strahlform des Elektronenstrahls genau zu darzustellen, weshalb die Strahlform schematisch dargestellt wird.
Eine erste Stufe (die oberste Stufe) von 1 zeigt einen Zustand ohne Anwendung eines Multipolfeldes. Ein Elektronenstrahl 103 läuft durch eine Mittelachse des Multipols 101, und eine Strahlform des Elektronenstrahls 103 ist zu dieser Zeit kreisförmig.
Der Multipol 101 bei diesem Beispiel 12 weist Pole 102 auf, und die Multipolfelder können durch Steuern der Stärke eines elektrischen Feldes (wenn es sich bei den Polen um Elektroden handelt) oder eines magnetischen Feldes (wenn es sich bei den Polen um magnetische Pole handelt), das von jedem der 12 Pole 102 erzeugt wird, überlagert werden. Die Strahlform des Elektronenstrahls wird durch die Wirkung des durch den Multipol erzeugten Multipolfelds verformt. Unter der Annahme, dass die Strahlform ohne Aberration ein perfekter Kreis ist, fällt faktisch ein Elektronenstrahl, der eine von dem perfekten Kreis deformierte Strahlform aufweist, aufgrund des Einflusses der Aberration auf den Aberrationskorrektor ein. Der Aberrationskorrektor, der den Multipol enthält, korrigiert die chromatische Aberration oder die geometrische Aberration, indem er dem Elektronenstrahl durch die Wirkung der Multipolfelder eine Umkehraberration zum Korrigieren der Deformation der Strahlform verleiht und bewirkt, dass sich die Strahlform des Elektronenstrahls dem perfekten Kreis (der Idealform) annähert.
Eine zweite Stufe von 1 zeigt eine Strahlform, wenn der Multipol 101 ein unverzerrtes 6-Pol-Feld anlegt, und eine Strahlform eines Elektronenstrahls 104 wird zu dieser Zeit durch die Wirkung des 6-Pol-Feldes zu einem Dreieck verformt. Wenn der Multipol 101 das unverzerrte 6-Pol-Feld erzeugt, tritt keine Verschiebung des Beobachtungsbildes auf, da keine Abweichung des Schwerpunkts des Elektronenstrahls auftritt. Dies wird in der Zeichnung dadurch dargetellt, dass ein Schwerpunkt 105 des Elektronenstrahls 104 in der Mitte des Multipols 101 positioniert ist.
Eine dritte Stufe von 1 veranschaulicht schematisch eine Strahlform, wenn der Multipol 101 ein verzerrtes 6-Pol-Feld anlegt. Eine Strahlform eines Elektronenstrahls 106 zu dieser Zeit ist aufgrund des Einflusses der Verzerrung in eine polygonale Form, die sich von einer Dreiecksform, die eine ideale Form ist, unterscheidet, verformt, und ein Schwerpunkt 107 des Elektronenstrahls 106 ist an einer Position, die sich von der Mitte des Multipols 101 unterscheidet, positioniert. Dies zeigt an, dass die Abweichung des Schwerpunkts des Elektronenstrahls aufgrund des Einflusses der Verzerrung auftritt und die Verschiebung des Beobachtungsbildes auftritt. Da diese Verzerrung durch Fertigungsschwankungen wie beispielsweise Verarbeiten, Montage und Leistungsabgabe des Aberrationskorrektors verursacht wird, lässt sich eine Verzerrung nicht vermeiden.
Eine vierte Stufe (unterste Stufe) von 1 veranschaulicht ein Verzerrungskorrekturverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei dem des Verzerrungskorrekturverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird auf eine durch Verzerrung verursachte Verschiebung des Beobachtungsbildes geachtet. Ein ungleichmäßiges Feld wird überlagert, indem die Stärke eines elektrischen Feldes oder eines magnetischen Feldes, das durch einige Pole (hier der Pol 102c) der 12 Pole 102 erzeugt wird, eingestellt wird, und somit ist ein Schwerpunkt 109 einer Strahlform eines Elektronenstrahls 108 in der Mitte des Multipols 101 positioniert. Infolgedessen wird die Verzerrung, die sich aus der Herstellungsschwankung ableitet, durch die ungleichmäßigen Felder aufgehoben, und die Strahlform des Elektronenstrahls 108 wird ebenfalls zu der Dreiecksform, die die ideale Form ist. Man beachte, dass, obwohl das Beispiel, bei dem die Anzahl einzustellender Pole eins ist, beschrieben wurde, die Anzahl von einzustellenden Pole je nach dem zu erzeugenden ungleichförmigen Feld einzahlig oder mehrzahlig sein kann.
Man beachte, dass, obwohl das Beispiel des 6-Pol-Feldes beschrieben wurde, dasselbe für ein 4-Pol-Feld und ein 8-Pol-Feld gilt. Es gibt zwei Arten von Aberrationskorrektoren, einen Magnetfeldtyp und einen elektrostatischen Typ, die durch die Art des Pols klassifiziert werden, aber eine Wirkung kann für beide Typen erzielt werden.
Das durch den Multipol zur Aberrationskorrektur zu erzeugende Multipolfeld bewirkt keine Bewegung des Beobachtungsbildes, wenn keine Verzerrung des Multipols vorliegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Korrektur zum Erzeugen des ungleichmäßigen Feldes so durchgeführt, dass die Bewegung des Beobachtungsbildes für das Multipolfeld, das zur Zeit der Beobachtung tatsächlich erzeugt wird, für jedes Multipolfeld für jeden Multipol durch Nutzung dieser Eigenschaft eliminiert wird. Daher ist es möglich, den Einfluss der Verzerrung des Multipols genau zu eliminieren.
2 ist eine schematische Darstellung eines Rasterelektronenmikroskops mit einem darauf montierten Aberrationskorrektor. Eine Kathode 201, eine erste Anode 202 und eine zweite Anode 203 bilden eine Ladungsteilchenquelle (Elektronenkanone) und werden durch einen Elektronenkanonen-Controller 223 gesteuert. Der Elektronenkanonen-Controller 223 legt eine Extraktionsspannung zwischen der Kathode 201 und der ersten Anode 202 an, und daher werden von der Kathode 201 Primärelektronen mit einer vorgegebenen Stromdichte emittiert. Die Primärelektronen werden durch eine Beschleunigungsspannung, die zwischen der Kathode 201 und der zweiten Anode 203 angelegt wird, beschleunigt und in die nachfolgende Stufe emittiert.
Die emittierten Primärelektronen werden durch eine erste Kondensorlinse 204, deren Erregungsstrom durch einen ersten Kondensorlinsen-Controller 224 gesteuert wird, fokussiert. Die durch die erste Kondensorlinse 204 fokussierten Primärelektronen werden an einer Öffnung eines beweglichen Objektivanschlags 205 auf eine vorgegebene Stromstärke begrenzt. Die Primärelektronen, die den beweglichen Objektivanschlag 205 durchlaufen haben, werden durch eine zweite Kondensorlinse 206, deren Erregungsstrom durch einen zweiten Kondensorlinsen-Controller 225 gesteuert wird, auf eine Strahltrajektorie parallel zu einer optischen Achse eingestellt.
Die Primärelektronen, die die zweite Kondensorlinse 206 durchlaufen haben, fallen auf einen Aberrationskorrektor 209 ein und werden auf eine Elektronentrajektorie zum Korrigieren der chromatischen Aberration, der geometrischen Aberration oder sowohl der chromatischen Aberration als auch der geometrischen Aberration eingestellt. Der Erregungsstrom und die angelegte Spannung des Aberrationskorrektors 209 werden durch einen Aberrationskorrektor-Controller 227 gesteuert. Die Primärelektronen, die den Aberrationskorrektor 209 durchlaufen haben, werden durch eine dritte Kondensorlinse 211, deren Erregungsstrom durch einen dritten Kondensorlinsen-Controller 229 gesteuert wird, an einer geeigneten Position auf einer optischen Achse 214 fokussiert. Die durch die dritte Kondensorlinse 211 fokussierten Primärelektronen werden durch eine Objektivlinse 218, deren Erregungsstrom durch einen Objektivlinsen-Controller 234 gesteuert wird, auf einen auf einem Tisch 219 angeordneten Wafer 220 fokussiert. Der Erregungsstrom der Objektivlinse 218 wird basierend auf einem Arbeitsabstand, der durch ein von einem Tisch-Controller 235 gesteuertes Probenhöhenmessgerät 222 gemessen wird, eingestellt.
An den Tisch 219 ist eine Bremsleistungsversorgung 221, die von einem Bremsspannungs-Controller 236 gesteuert wird, angeschlossen. Die Primärelektronen werden abgebremst, indem mit der Bremsleistungsversorgung 221 eine Spannung zwischen der Objektivlinse 218 und dem Wafer 220 erzeugt wird.
Die Primärelektronen werden durch einen ersten Abtastdeflektor 217, der durch einen ersten Deflektor-Controller 233 gesteuert wird, zweidimensional auf dem Wafer 220 gerastert. Durch eine Wechselwirkung zwischen den Primärelektronen und dem Wafer 220 werden Sekundärelektronen erzeugt. Die erzeugten Sekundärelektronen treten durch die Objektivlinse 218 und bilden einen Streufleck auf einer Sekundärelektronen-Umwandlungsplatte 212. Die Sekundärelektronen werden auf der Sekundärelektronen-Umwandlungsplatte 212 durch den ersten Abtastdeflektor 217 gerastert, und Tertiärelektronen werden durch eine Wechselwirkung mit der Sekundärelektronen-Umwandlungsplatte 212 erzeugt. Die Tertiärelektronen werden durch einen E x B-Deflektor 213, dessen angelegte Spannung und dessen angelegter Erregungsstrom durch einen E × B-Controller 232 gesteuert werden, in eine Richtung eines durch einen Detektor-Controller 231 gesteuerten Detektors 215 abgelenkt und werden durch einen Detektor 215 detektiert. Die detektierten Tertiärelektronen werden in ein elektrisches Signal umgewandelt, durch den Controller 238 berechnet und als REM-Bild auf einem Anzeigegerät 237 angezeigt. Wenn ein Sichtfeld des REM-Bildes bewegt wird, wird der Tisch 219 durch den Controller 235 bewegt, oder eine Bestrahlungsposition der Primärelektronen auf dem Wafer 220 wird durch einen durch den ersten Deflektor-Controller 233 gesteuerten Bildverschiebungsdeflektor 216 bewegt.
Wenn eine Mittelachse des Aberrationskorrektors 209 von der optischen Achse 214 abweicht, werden die auf den Aberrationskorrektor 209 einfallenden Primärelektronen durch einen durch einen zweiten Deflektor-Controller 226 gesteuerten zweistufigen Deflektor 208 auf eine optische Achse 150 ausgerichtet, und die von dem Aberrationskorrektor 209 emittierten Primärelektronen werden durch einen durch einen dritten Deflektor-Controller 228 gesteuerten zweistufigen Deflektor 210 auf die optische Achse 150 ausgerichtet.
Ein durch einen Astigmatismuskorrektor-Controller 230 gesteuerter Astigmatismuskorrektor 207 korrigiert einen parasitären Astigmatismus eines elektronenoptischen Systems.
Der Aberrationskorrektor 209 ist ein Aberrationskorrektor, der durch Stapeln der in 1 dargestellten Multipole in mehreren Stufen aufgebaut ist, und kann chromatische Aberration und geometrische Aberration korrigieren. Zum Beispiel werden im Fall eines 4-poligen und 8-poligen Aberrationskorrektors vorgegebene elektromagnetische 4-Pol- und 8-Pol-Felder durch die Multipole der Stufen des Aberrationskorrektors 209 gebildet. Wenn 12 Pole (Elektroden und Magnetpole) als Multipole verwendet werden, können zusätzlich zu dem 4-Pol- und 8-Pol-Feld auch elektromagnetische Dipol-, 6-Pol- und 12-Pol-Felder auf eine überlagernde Weise erzeugt werden.
Man beachte, dass die mit dem Aberrationskorrektor der vorliegenden Ausführungsform ausgestattete Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nicht auf das in 2 dargestellte Rasterelektronenmikroskop beschränkt ist und auch auf ein Rastertransmissionselektronenmikroskop, ein Transmissionselektronenmikroskop, ein Rasterionenmikroskop, eine fokussierte Ionenstrahlvorrichtung und dergleichen angewandt werden kann.
3A zeigt ein Flussdiagramm einer durch den Controller 238 ausgeführten Aberrationskorrektur durch den Aberrationskorrektor 209. Ein Timing, mit dem die Aberrationskorrektur gemäß diesem Ablauf durchgeführt wird, ist nicht besonders beschränkt. Das Timing ist nicht auf ein Timing vor dem Beginn der Dimensionsmessung oder der Defektinspektion beschränkt, und Beispiele dafür beinhalten ein Timing, mit dem eine optische Bedingung wie beispielsweise eine Beschleunigungsspannung geändert wird, ein Timing, mit dem ein atmosphärischer Druck oder eine Temperatur stark geändert wird, und dergleichen.
Die Aberrationskorrektur wird gestartet (Schritt S100), und zunächst bewegt der Tisch-Controller 235 den Tisch 219 in eine Beobachtungsposition (Schritt S101). Wenn eine später zu beschreibende Justierprobe zum Messen der Aberration als Standardprobe auf dem Tisch 219 montiert ist, wird der Tisch 219 so bewegt, dass die Justierprobe in das Sichtfeld des REMs eintritt.
In Schritt S102 wird eine optische Bedingung zum Erfassen des REM-Bildes eingestellt. Die optische Bedingung beinhaltet die durch den Elektronenkanonen-Controller 223 gesteuerte Beschleunigungsspannung, die durch den Bremsspannungs-Controller 236 gesteuerte Bremsspannung, die durch die Kondensorlinsen-Controller 224, 225 und 229 gesteuerten Erregungsströme der Kondensorlinse, den durch den Objektivlinsen-Controller 234 gesteuerten Erregungsstrom der Objektivlinse und die Erregungsströme verschiedener Deflektoren.
In Schritt S103 wird der Korrekturstrom oder die Korrekturspannung des Aberrationskorrektors 209 entsprechend dem eingestellten optischen Zustand eingestellt.
In Schritt S104 werden die Mittelachse des Aberrationskorrektors 209 und die optische Achse 214 so eingestellt, dass sie durch den zweistufigen Deflektor 208, der auf der Elektronenstrahl-Einfallsseite des Aberrationskorrektors 209 vorgesehen ist, und den zweistufigen Deflektor 210, der auf der Elektronenstrahl-Emissionsseite vorgesehen ist, aufeinander ausgerichtet sind.
In Schritt S105 wird der Astigmatismus durch den Aberrationskorrektor 209 korrigiert, um die Schärfe des REM-Bildes zu erhöhen.
In Schritt S106 wird zum Beispiel die Aberration von dem REM-Bild der Justierprobe gemessen. Ein bekanntes Messverfahren kann verwendet werden, um die Aberration zu messen. Es wird bestimmt, ob die gemessene Aberration gleich oder kleiner als ein Soll-Aberrationsausmaß ist (Schritt S107), und wenn die gemessene Aberration gleich oder kleiner als das Soll-Aberrationsausmaß ist, wird der Fluss der Aberrationskorrektur beendet (Schritt S110). Ist die Abweichung andererseits größer als das Soll-Aberrationsausmaß, wird ein Wert des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an jeden Pol des den Aberrationskorrektor bildenden Multipols angelegt wird, entsprechend der Stärke der Abberation berechnet. Der Stromwert oder der Spannungswert in dieser Stufe ist der Wert des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, bei der der Multipol keine Verzerrung aufweist, das heißt, ein theoretisch definiertes Multipolfeld erzeugt (Schritt S108).
4 veranschaulicht die Art des in jedem Multipol durch den Aberrationskorrektor 209 zur Aberrationskorrektur zu erzeugenden Multipolfeldes. Jede Zeile zeigt die chromatische Aberration oder die geometrische Aberration, die durch den Aberrationskorrektor 209 korrigiert wird, an und korrigiert eine primäre Aberration bis zu einer tertiären Aberration. Jede Zeile veranschaulicht die Stufe des Multipols. Bei diesem Beispiel ist es, um die primären bis tertiären chromatischen Aberrationen oder die primären bis tertiären geometrischen Aberrationen, die als Aberrationsnamen aufgeführt sind, zu korrigieren, erforderlich, das von einem Rahmen 401 umgebene Polfeld in dem Multipol der ersten Stufe überlagernd zu erzeugen. Da ein Verhältnis der Stärke des zu korrigierenden Multipolfeldes für jede chromatische Aberration oder geometrische Aberration einer vorgegebenen Ordnung theoretisch bestimmt ist, kann der Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, der/die an jeden Pol angelegt wird, theoretisch entsprechend der Stärke jeder zu korrigierenden Aberration berechnet werden. Mit diesem theoretischen Wert lässt sich jedoch aufgrund des Einflusses der Verzerrung eines jeden Multipols des Aberrationskorrektors 209 eine Wirkung einer ausreichende Aberrationskorrektur nicht erzielen.
In Schritt S109 wird der Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, der/die an jeden Pol des den Aberrationskorrektor bildenden Multipols angelegt wird, korrigiert, um den Einfluss der Verzerrung des Multipols zu beseitigen (im Folgenden wird diese Korrektur als „Verzerrungskorrektur“ bezeichnet). Einzelheiten dieses Schritts werden später beschrieben. Danach wird die Aberration durch den Aberrationskorrektor 209 nach der Verzerrungskorrektur gemessen (Schritt S106). Die Verzerrungskorrektur des Aberrationskorrektors 209 wird wiederholt durchgeführt, bis die gemessene Aberration gleich oder kleiner als das Soll-Aberrationsausmaß ist. Man beachte, dass, wenn schließlich festgestellt wird, dass die in Schritt S106 gemessene Aberration gleich oder kleiner als das Soll-Aberrationsausmaß ist, es wünschenswert ist, dass der Zustand des Aberrationskorrektors aufgezeichnet wird.
3B zeigt ein detailliertes Flussdiagramm von Schritt S109. Zunächst wird der Multipol zum Korrigieren der parasitären Aberration ausgewählt (Schritt S300). Zum Beispiel wird der Multipol der ersten Stufe ausgewählt. Nachfolgend wird das von dem Multipol ausgegebene Multipolfeld ausgewählt (Schritt S301). Zum Beispiel wird eines der in dem Rahmen 401 enthaltenen Multipolfelder (siehe 4), zum Beispiel ein schräges 4-Pol-Feld zum Korrigieren einer Aberration ImA1, ausgewählt. Nachfolgend wird der Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, der/die in Schritt S108 (siehe 3A) berechnet wurde, an jeden Pol des Multipols der ersten Stufe angelegt, und das schräge 4-Pol-Feld zum Korrigieren der Aberration ImA1 wird erzeugt (Schritt S302).
In Schritt S303 wird die Verschiebung des Beobachtungsbildes aufgrund der Erzeugung des schrägen 4-Pol-Feldes zum Korrigieren der Aberration ImA1 detektiert. Wenn keine Verzerrung des Multipols der ersten Stufe vorliegt, verformt das erzeugte schräge 4-Pol-Feld nur die Strahlform und verursacht keine Verschiebung des Beobachtungsbildes. In Schritt S304 wird daher eine Verteilung des Multipolfeldes korrigiert, um die Verschiebung des Beobachtungsbildes zu eliminieren. Insbesondere kann ein ungleichmäßiges Feld mit einer Richtung und einer Größe, bei dem der Schwerpunkt des Beobachtungsbildes in die Mitte des Multipols verschoben wird, überlagert werden. Daher hält der Controller 238 in tabellarischer Form (Tabelle) eine Positionsabweichung des Schwerpunkts vor und nach dem Anlegen des Multipolfelds und ein Korrekturausmaß des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an jeden Pol anzulegen ist, um die Positionsabweichung zu korrigieren. Eine solche Korrektur der Verteilung des Multipolfeldes wird für alle Multipolfelder, die durch den Multipol zu erzeugen sind, wiederholt (Schritt S305). Als Ergebnis wird bei dem Beispiel von 4 der Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, für den/die die Verzerrung korrigiert wird, so gewonnen, dass die Verschiebung des Beobachtungsbildes nicht auftritt, wenn das Multipolfeld für jeden der acht Typen von durch den Multipol der ersten Stufe zu erzeugenden Multipolfeldern angelegt wird. Wenn die Verzerrungskorrektur für alle durch den Multipol der ersten Stufe zu erzeugenden Multipolfelder beendet ist, wird die Verteilungskorrektur in ähnlicher Weise für jedes der Multipolfelder für die anderen Stufen ausgeführt (Schritt S306).
Bei dem Beispiel des Multipols der ersten Stufe wird die Summe der in Schritt S305 für die acht Arten von Multipolfeldern erhaltenen Korrekturströme oder Korrekturspannungen an die Pole angelegt, und dadurch werden die acht Arten von Multipolfeldern, in denen die Verteilung des Multipolfeldes korrigiert wird, auf eine überlagerte Weise erzeugt.
Danach wird der Korrekturstrom oder der Korrekturstrom, für den die Verzerrung korrigiert wird, in dem Aberrationskorrektor 209 eingestellt, und die Einstellung der optischen Achse (Schritt S307) und die Korrektur des Astigmatismus (Schritt S308) werden durchgeführt. Diese Schritte sind derselbe Ablauf wie die Schritte S104 bzw. S105 in 3A.
Man beachte, dass als Beobachtungsbild in Schritt S303 ein Probestrukturbild (zum Beispiel eine Struktur der Justierprobe) oder ein Elektronenquellenbild verwendet werden kann. Da das Probestrukturbild durch zweidimensionales Rastern des Elektronenstrahls durch den ersten Abtastdeflektor 217 gewonnen werden kann, wird, wenn das Probestrukturbild verwendet wird, die Verschiebung des Beobachtungsbildes aus der Bewegung des Schwerpunkts der Probestruktur vor und nach dem Anlegen des Multipolfeldes gewonnen. Da die Verschiebung des Beobachtungsbildes aus der Bewegung des Schwerpunkts der Probestruktur gewonnen wird, kann eine hochgenaue Messung durchgeführt werden. Andererseits wird der Elektronenstrahl, wenn das Elektronenquellenbild verwendet wird, an dem beweglichen Objektivanschlag 205 durch einen von einem zweiten Abtastdeflektor-Controller 240 gesteuerten, zweiten Abtastdeflektor 239 gerastert. Zu dieser Zeit werden die Primärelektronen, die den Wafer 220 erreichen können, auf die Form des beweglichen Objektivanschlags 205 begrenzt. Wenn keine Aberration vorliegt, wird das Elektronenquellenbild, das die Form des beweglichen Objektivanschlags 205 aufweist, beobachtet, und wenn eine Aberration vorliegt, wird das durch die Aberration verzerrte Elektronenquellenbild beobachtet. Die Verschiebung des Beobachtungsbildes erhält man aus der Bewegung des Schwerpunkts des Elektronenquellenbildes vor und nach der Anwendung des Multipolfeldes. Wie oben beschrieben, kann die Verteilung des Multipolfeldes aus dem REM-Bild gemessen werden, indem entweder das Beobachtungsbild der Probestruktur oder das Elektronenquellenbild verwendet wird.
5 zeigt ein Beispiel für eine Hardwarekonfiguration des Controllers 238. Der Controller 238 enthält einen Prozessor 501, einen Direktzugriffsspeicher („random access memory“; RAM) 502, eine Speichervorrichtung 503, eine Eingangs- und Ausgangsschnittstelle 504, eine Anzeige-Schnittstelle 505, eine Netzwerkschnittstelle 506 und einen Eingngs- und Ausgangsport 507, die über einen Bus 508 kommunizierend gekoppelt sind. Eine grafische Benutzeroberfläche („graphical user interface“; GUI) wird realisiert, indem die Eingangs- und Ausgangsschnittstelle 504 mit einer Eingabevorrichtung 509 wie beispielsweise einer Tastatur und einem Zeigegerät verbunden wird und die Anzeige-Schnittstelle 505 mit dem Anzeigegerät 237 verbunden wird. Man beachte, dass eine Anweisung des Nutzers zusätzlich zu der Eingabevorrichtung 509 auch durch Sprache eingegeben werden kann. Die Netzwerkschnittstelle 506 ist eine Schnittstelle zum Verbinden mit einem Netzwerk. Es kann möglich sein, durch die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung erfasste Befehle und Bilddaten von einem anderen Terminal (nicht dargestellt), das über ein Netzwerk angeschlossen ist, zu senden und zu empfangen. Der Eingangs- und Ausgangsport 507 ist mit einem optischen Ladungsteilchensystem der in 2 dargestellten Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, einem Controller einer den Detektor bildenden Vorrichtung und einem in der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung vorgesehenen Sensor (zum Beispiel einem Barometer oder dergleichen) verbunden und sendet und empfängt Befehle und Messdaten („sensing data“).
Die Speichervorrichtung 503 wird üblicherweise durch einen nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise ein Festplattenlaufwerk („hard disk drive“; HDD), ein Solid-State-Laufwerk („solid state drive“; SSD), ein Nur-Lesespeicher („read only memory“; ROM) oder ein Flash-Speicher gebildet und speichert ein durch den Controller 238 ausgeführtes Programm, eine zum Ausführen des Programms erforderliche Tabelle, durch die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung erfasste Bilddaten und dergleichen. Der RAM 502 speichert vorübergehend ein Programm, Daten, die zum Ausführen des Programms erforderlich sind, und dergleichen gemäß einem Befehl des Prozessors 501. Der Prozessor 501 führt ein von der Speichervorrichtung 503 in den RAM 502 geladenes Programm aus.
Die Speichervorrichtung 503 speichert ein Programm zum Steuern der Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, Steuerdaten und Bilddaten, aber hier sind nur Programme und Steuerdaten, die sich speziell auf die vorliegende Ausführungsform beziehen, dargestellt. Ein Aberrationskorrekturprogramm 510 ist ein Programm, das den in 3A und 3B dargestellten Ablauf ausführt und als Routinen eine Aberrationsmesseinheit 511 (die das Verarbeiten von Schritt S106 ausführt), eine Verzerrungsdetektionseinheit 512 (die das Verarbeiten von Schritt S303 ausführt) und eine Verzerrungskorrektureinheit 513 (die das Verarbeiten von Schritt S304 ausführt) darstellt.
Eine Aberrationskorrekturtabelle 521 ist eine Tabelle, die in Schritt S108 verwendet wird, und sie ist eine Tabelle zum theoretischen Berechnen des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an den Aberrationskorrektor 209 anzulegen ist, um die von der Aberrationsmesseinheit 511 gemessene Aberration zu korrigieren. Eine Verzerrungskorrekturtabelle 522 ist eine Tabelle, die in Schritt S304 verwendet wird, und sie ist eine Tabelle zum Berechnen des Korrekturausmaßes des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung zum Korrigieren der Verschiebung des durch die Verzerrungsdetektionseinheit 512 detektierten Beobachtungsbildes.
Man beachte, dass es bei der Verzerrungskorrektur notwendig ist, das ungleichmäßige Feld zu erzeugen, um den Schwerpunkt des Beobachtungsbildes in die Mitte des Multipols zu bewegen. Zu dieser Zeit, wenn die Verschiebung des Beobachtungsbildes in einem orthogonalen Koordinatensystem erfasst wird, kann das Korrekturausmaß leicht aus einem Bewegungsausmaß umgewandelt werden, und da die Verteilungskorrektur des Multipolfeldes durch die festen Pole, die die orthogonalen Achsen bilden, durchgeführt wird, kann die Reproduzierbarkeit der Verzerrungskorrektur verbessert werden.
6 zeigt ein Beispiel für das orthogonale Koordinatensystem zum Durchführen der Verzerrungskorrektur. Wie in einem oberen Teil (orthogonales Koordinatensystem 1) von 6 dargestellt, enthält das orthogonale Koordinatensystem eine h-Achse (schwarz) und eine v-Achse (grau), die zueinander orthogonal sind, und beide Achsen schneiden sich in einer Mitte O des Multipols. Um das Multipolfeld durch einen Vektor, der den Schwerpunkt 600 der Strahlform, der die Verzerrung des Multipols anzeigt, als Startpunkt und den Mittelpunkt O des Multipols als Endpunkt besitzt, zu bewegen, ist es nur erforderlich, ein ungleichmäßiges Feld in Richtung der h-Achse und der v-Achse zu erzeugen, wobei die Größe auf die h-Achse und die v-Achse projiziert wird. Ein Pol, der ein ungleichmäßiges Feld in einer Richtung der h-Achse erzeugt, ist ein Polpaar aus einem Pol 102h1 und einem Pol 102h2, und ein Pol, der ein ungleichmäßiges Feld in einer Richtung der v-Achse erzeugt, ist ein Polpaar aus einem Pol 102v1 und einem Pol 102v2.
Das orthogonale Koordinatensystem 1 ist ein Beispiel, bei dem die Achsenrichtungen auf einer Geraden, die gegenüberliegende Pole verbindet, zusammenfallen, aber die Achsenrichtungen können auch zwischen benachbarten Polen angeordnet sein. Ein derartiges Beispiel wird als orthogonale Koordinatensysteme 2-1 und 2-2 dargestellt. Bei den orthogonalen Koordinatensystemen 2-1 und 2-2 sind die h-Achse und die v-Achse vertauscht. In jedem Fall wird das ungleichmäßige Feld in Richtung der h-Achse durch vier Pole 102h1a, 102h1b, 102h2a und 102h2b erzeugt, und das ungleichmäßige Feld in Richtung der v-Achse wird durch vier Pole 102v1a, 102v1b, 102v2a und 102v2b erzeugt. Man beachte, dass in den orthogonalen Koordinatensystemen 2-1 und 2-2, wie in der Zeichnung dargestellt, eine Gerade, die die Polpaare 102h1a und 102h2a verbindet, und eine Gerade, die die Polpaare 102v1a und 102v2a verbindet, zueinander orthogonal sind, und eine Gerade, die die Polpaare 102h1b und 102h2b verbindet, und eine Gerade, die die Polpaare 102v1b und 102v2b verbindet, zueinander orthogonal sind. Der Pol 102h1a und der Pol 102h1b sind zueinander benachbart, der Pol 102h2a und der Pol 102h2b sind zueinander benachbart, der Pol 102v1a und der Pol 102v1b sind zueinander benachbart, und der Pol 102v2a und der Pol 102v2b sind zueinander benachbart. Wie jedoch in einem mittleren Teil und einem unteren Teil von 6 dargestellt, sind im Fall des orthogonalen Koordinatensystems 2-1 die Polaritäten der benachbarten Pole gleich, aber die Polaritäten der benachbarten Pole sind entgegengesetzt. Das orthogonale Koordinatensystem 1 wird vorzugsweise verwendet, um das 6-Pol-Feld zu korrigieren, und das orthogonale Koordinatensystem 2-1 oder 2-2 wird vorzugsweise verwendet, um das 8-Pol-Feld zu korrigieren.
Im Übrigen kann im Fall eines kleinen Aberrationskorrektors eine Wechselwirkung (im Folgenden als Wechselwirkung zwischen den Stufen bezeichnet) zwischen den Polen der Multipole verschiedener Stufen nicht ignoriert werden. Das vorliegende Problem wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Bei dem Beispiel von 7 enthält der Aberrationskorrektor 209 Multipole 701 bis 704. Dabei wird angenommen, dass die Multipole einen Innendurchmesser (hier bezogen auf einen Durchmesser eines Kreises, der durch Verbinden der distalen Enden der Pole der Multipole gebildet wird) φ aufweisen und benachbarte Multipole einen Abstand d aufweisen.
Wenn der Abstand d eine ausreichende Größe besitzt, wirken, da es keine oder eine vernachlässigbare Wechselwirkung zwischen den Stufen gibt, ein durch die Verzerrung des Multipols erzeugtes parasitäres Feld 710 und ein ungleichmäßiges Feld 711 zum Korrigieren der Verzerrung an derselben Position auf der optischen Achse und heben einander auf. Aufgrund des Vorhandenseins der Wechselwirkung zwischen den Stufen weicht jedoch ein Wirkungspunkt des parasitären Feldes 710 und des ungleichmäßigen Feldes 711 in einer Richtung der optischen Achse (Richtung der Z-Achse) ab. In diesem Fall können das parasitäre Feld 710 und das uneinheitliche Feld 711 einander nicht aufheben.
Bei dem unter Bezugnahme auf 3B beschriebenen Verzerrungskorrekturverfahren wird die Verzerrungseinstellung jedoch direkt an dem entsprechend der Stärke des Aberrationsausmaßes für jeden Multipol und jedes Multipolfeld erzeugten Multipolfeld durchgeführt, und somit wird durch die Verzerrungskorrektur keine neue Aberration erzeugt. So kann der Einfluss der Wechselwirkung zwischen den Stufen bei der Verzerrungskorrektur minimiert werden. Bei dem Aberrationskorrektor erscheint der Einfluss der Wechselwirkung zwischen den Stufen, wenn 5φ > d, aber bei dem Verzerrungskorrekturverfahren der vorliegenden Ausführungsform kann die Verzerrungskorrektur ohne den Einfluss der Wechselwirkung zwischen den Stufen durchgeführt werden, wenn d > 0,5φ.
8 und 9 zeigen ein Beispiel für einen Betriebsbildschirm zum Durchführen der Verzerrungskorrektur gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 8 ist ein Beispiel für einen Betriebsbildschirm 800 in einem einfachen Modus. Der Betriebsbildschirm 800 enthält einen Bildanzeigebereich 801 zum Anzeigen des Beobachtungsbildes, einen Bereich 802 zum Einstellen der Beobachtungsbedingungen, und einen Bereich 803 zum einfachen Einstellen der Aberrationskorrektur. Ein Eingabefeld zum Eingeben zum Beispiel einer Abbildungsvergrößerung des Beobachtungsbildes, der Anzahl von Abbildungsframes, der Bewegung des Tisches und dergleichen ist im Bereich 802 zum Einstellen der Beobachtungsbedingungen vorgesehen. Eine Schaltfläche zum Vorrücken des Ablaufs der Ausführung von 3A und 3B ist in dem Bereich 803 zum einfachen Einstellen der Aberrationskorrektur vorgesehen. Zum Beispiel ist SCHRITT 1 eine Einstellschaltfläche zum Einstellen der optischen Bedingung (Schritt S102), SCHRITT 2 ist eine Einstellschaltfläche zum Einstellen der optischen Achse (Schritt S104), SCHRITT 3 ist eine Einstellschaltfläche zum Korrigieren des Astigmatismus (Schritt S105), und SCHRITT 4 ist eine Einstellschaltfläche zum Korrigieren der Aberrationen (Schritte S106 bis S109). Im Ergebnis kann eine Aberrationskorrektur, die eine komplizierte Einstellung erfordert, gemäß dem Verfahren einfach durchgeführt werden.
9 ist ein Beispiel für einen Betriebsbildschirm 900 in einem Präzisionsmodus. Der Betriebsbildschirm 900 enthält zusätzlich zu dem Betriebsbildschirm des Betriebsbildschirms 800 im einfachen Modus einen Bereich 901 für die Präzisionseinstellung der Aberrationskorrektur. Der Bereich 901 für die Präzisionseinstellung der Aberrationskorrektur ermöglicht es dem Nutzer, den Ablauf von 3B auszuführen, während er das Korrekturausmaß geeignet manuell bestimmt. Zum Beispiel können die Angabe der Anzahl von Stufen des Multipols zum Durchführen der Verteilungskorrektur des Multipolfeldes, die Angabe des Multipolfeldes, die Angabe des Korrekturausmaßes für die Verteilungskorrektur und die automatische Berechnung des Korrekturausmaßes für die Verteilungskorrektur durchgeführt werden.
Bezugszeichenliste

101, 701 bis 704: Multipol
102: Pol
103, 104, 106, 108: Elektronenstrahl
105, 107, 109: Schwerpunkt
201: Kathode
202: erste Anode
203: zweite Anode
204, 206, 211: Kondensorlinse
205: beweglicher Objektivanschlag
207: Astigmatismus-Korrektor
208, 210: Deflektor der zweiten Stufe
209: Aberrationskorrektor
212: Sekundärelektronen-Umwandlungsplatte
213: E × B-Deflektor
214: optische Achse
215: Detektor
216: Bildverschiebungsdeflektor
217: erster Abtastdeflektor
218: Objektivlinse
219: Tisch
220: Wafer
221: Bremsleistungsversorgung
222: Probenhöhenmessgerät
223: Elektronenkanonen-Controller
224, 225, 229: Kondensorlinsen-Controller
226: zweiter Deflektor-Controller
227: Aberrationskorrektur-Controller
228: dritter Deflektor-Controller
230: Astigmatismuskorrektor-Controller
231: Detektor-Controller
232: E × B-Controller
233: erster Deflektor-Controller
234: Objektivlinsen-Controller
235: Tisch-Controller
236: Bremsspannungscontroller
237: Anzeigegerät
238: Controller
239: zweiter Abtastdeflektor
240: zweiter Abtastdeflektor-Controller
501: Prozessor
502: RAM
503: Speichervorrichtung
504: Eingangs- und Ausgangs-I/F
505: Anzeige-I/F
506: Netzwerk-I/F
507: Eingangs- und Ausgangsport
508: Bus
509: Eingabevorrichtung
510: Aberrationskorrekturprogramm
511: Abberationsmesseinheit
512: Verzerrungsdetektionseinheit
513: Verzerrungskorrektureinheit
521: Aberrationskorrekturtabelle
522: Verzerrungskorrekturtabelle
710: parasitäres Feld
711: ungleichmäßiges Feld
800, 900: Betriebsbildschirm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006114305 A [0006]
JP 2013149492 A [0006]

Claims

Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, die aufweist: ein optisches Ladungsteilchensystem, das eine Probe mit einem Ladungsteilchenstrahl aus einer Ladungsteilchenquelle bestrahlt; einen Detektor, der Elektronen, die durch eine Wechselwirkung zwischen dem Ladungsteilchenstrahl und der Probe emittiert werden, detektiert; und einen Controller, wobei das optische Ladungsteilchensystem einen Aberrationskorrektor enthält, der die Aberration des Ladungsteilchenstrahls korrigiert und Multipole aus mehreren Stufen aufweist, der Multipol mehrere Pole enthält und ein vorgegebenes Multipolfeld durch Anlegen einer vorgegebenen Korrekturspannung oder eines vorgegebenen Korrekturstroms an die mehreren Pole erzeugt, wobei der Aberrationskorrektor in der Lage ist, mehrere Multipolfelder auf eine überlagerte Weise in den Multipolen der mehreren Stufen zu erzeugen, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls zu korrigieren, und wobei der Controller für ein erstes Multipolfeld, das in einem Multipol einer beliebigen Stufe aus den mehreren Stufen zu erzeugen ist, einen Wert der vorgegebenen Korrekturspannung oder des vorgegebenen Korrekturstroms korrigiert, die/der zum Erzeugen des ersten Multipolfelds an die mehreren Pole anzulegen ist, um eine Bewegung eines Beobachtungsbildes, die basierend auf den von dem Detektor durch Bestrahlen der Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl detektierten Elektronen, bevor und nachdem das erste Multipolfeld erzeugt wird, gewonnen wird, zu eliminieren.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller für jedes der in den Multipolen der mehreren Stufen zu erzeugenden mehreren Multipolfelder eine Verzerrungskorrektur durchführt, um den Wert der vorgegebenen Korrekturspannung oder des Korrekturstroms, die/der an die mehreren Pole zum Erzeugen des Multipolfeldes anzulegen ist, so zu korrigieren, dass das Beobachtungsbild, das basierend auf den von dem Detektor durch Bestrahlen der Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl detektierten Elektronen gewonnen wird, bevor und nachdem das Multipolfeld erzeugt wird, nicht bewegt wird, und die mehreren Multipolfelder auf eine überlagerte Weise durch Anlegen einer Korrekturspannung oder eines Korrekturstroms an die mehreren Pole der Multipole der mehreren Stufen, zu der/dem der Wert der vorgegebenen Korrekturspannung oder des vorgegebenen Korrekturstroms, für die/den die Verzerrungskorrektur durchgeführt wird, addiert wird, erzeugt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller aus dem Beobachtungsbild, bevor das erste Multipolfeld erzeugt wird, und dem Beobachtungsbild, nachdem das erste Multipolfeld erzeugt wird, eine Verschiebung des Beobachtungsbildes gewinnt und ein ungleichmäßiges Feld zum Eliminieren der Verschiebung des Beobachtungsbildes auf eine überlagerte Weise in dem ersten Multipolfeld erzeugt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die mehreren Pole des Multipols erste Polpaare, die einander zugewandt sind, und zweite Polpaare, die einander zugewandt sind, enthält, und eine Gerade, die die ersten Polpaare verbindet, und eine Gerade, die die zweiten Polpaare verbindet, orthogonal zueinander sind, und der Controller das ungleichmäßige Feld zum Eliminieren der Verschiebung des Beobachtungsbildes durch Kombinieren eines ersten ungleichmäßiges Feldes, das durch die ersten Polpaare zu erzeugen ist, und eines zweiten ungleichmäßiges Feldes, das durch die zweiten Polpaare zu erzeugen ist, erzeugt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die mehreren Pole des Multipols erste bis vierte Polpaare, die einander zugewandt sind, enthalten, eine Gerade, die die ersten Polpaare verbindet, und eine Gerade, die die zweiten Polpaare verbindet, orthogonal zueinander sind, eine Gerade, die die dritten Polpaare verbindet, und eine Gerade, die die vierten Polpaare verbindet, orthogonal zueinander sind, jedes der ersten Polpaare zu jedem der dritten Polpaare benachbart ist, und jedes der zweiten Polpaare zu jedem der vierten Polpaare benachbart ist, und der Controller das ungleichmäßige Feld zum Eliminieren der Verschiebung des Beobachtungsbildes durch Kombinieren eines ersten ungleichmäßigen Feldes, das durch das erste und dritte Polpaar zu erzeugen ist, und eines zweiten ungleichmäßigen Feldes, das durch das zweite und vierte Polpaar zu erzeugen ist, erzeugt.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei Polaritäten des Pols des ersten Polpaars und des Pols des dritten Polpaars, die zueinander benachbart sind, gleich sind, und Polaritäten des Pols des zweiten Polpaars und des Pols des vierten Polpaars, die zu einander benachbart sind, gleich sind.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 5, wobei Polaritäten des Pols des ersten Polpaars und des Pols des dritten Polpaars, die zueinander benachbart sind, verschieden sind, und Polaritäten des Pols des zweiten Polpaars und des Pols des vierten Polpaars, die zueinander benachbart sind, verschieden sind.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn ein Durchmesser eines Kreises, der durch Verbinden distaler Enden der mehreren Pole des Multipols gebildet wird, φ ist und ein Abstand zwischen den Multipolen d ist, eine Beziehung von 5φ > d > 0,5φ erfüllt ist.
Ladungsteilchenstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin ein Anzeigegerät, das einen Betriebsbildschirm anzeigt, aufweist, wobei der Controller den Wert der vorgegebenen Korrekturspannung oder des vorgegebenen Korrekturstroms, die/der an die mehreren Pole, die das erste Multipolfeld erzeugen, anzulegen ist, für das erste Multipolfeld des Multipols einer beliebigen, durch den Betriebsbildschirm bestimmten Stufe korrigiert.
Aberrationskorrekturverfahren einer Ladungsteilchenstrahlvorrichtung, wobei die Ladungsteilchenstrahlvorrichtung einen Aberrationskorrektor, der die Aberration eines Ladungsteilchenstrahls korrigiert, einen Detektor, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem Ladungsteilchenstrahl und einer Probe emittierte Elektronen detektiert, und einen Controller, der den Aberrationskorrektor steuert, enthält, der Aberrationskorrektor ein Vielfaches von mehreren Stufen enthält, der Multipol mehrere Pole enthält und ein vorgegebenes Multipolfeld durch Anlegen einer vorgegebenen Korrekturspannung oder eines vorgegebenen Korrekturstroms an die mehreren Pole erzeugt, eine Aberrationskorrekturtabelle zum Berechnen eines theoretischen Wertes des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole des Multipols des Aberrationskorrektors anzulegen ist, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls zu korrigieren, und eine Verzerrungskorrekturtabelle zum Berechnen eines Korrekturwertes des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole des Multipols des Aberrationskorrektors anzulegen ist, um die Verzerrung des Multipols des Aberrationskorrektors zu korrigieren, gespeichert werden, und der Controller die Aberration des Ladungsteilchenstrahls misst, unter Verwendung der gemessenen Aberration des Ladungsteilchenstrahls und der Aberrationskorrekturtabelle den theoretischen Wert des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole des Multipols des Aberrationskorrektors anzulegen ist, um die Aberration des Ladungsteilchenstrahls zu korrigieren, gewinnt, für jedes der mehreren Multipolfelder, die in den Multipolen der mehreren Stufen zu erzeugen sind, eine Verschiebung eines Beobachtungsbildes gewinnt, die basierend auf den von dem Detektor durch Bestrahlen der Probe mit dem Ladungsteilchenstrahl detektierten Elektronen gewonnen wird, bevor und nachdem das Multipolfeld erzeugt wird, und den Korrekturwert des Korrekturstroms oder der Korrekturspannung gewinnt, der/die an die mehreren Pole des Multipols anzulegen ist, um das Multipolfeld unter Verwendung der Verschiebung des Beobachtungsbildes und der Verzerrungskorrekturtabelle zu erzeugen, und den Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole der Multipole der mehreren Stufen anzulegen ist, durch Korrigieren des theoretischen Werts um den Korrekturwert gewinnt.
Aberrationskorrekturverfahren nach Anspruch 10, wobei die Verzerrungskorrekturtabelle als Korrekturwert einen Korrekturstrom oder eine Korrekturspannung zum Erzeugen eines ungleichmäßigen Feldes zum Eliminieren der Verschiebung des Beobachtungsbildes für jeden der Multipole der mehreren Stufen speichert.
Aberrationskorrekturverfahren nach Anspruch 10, wobei der Controller den Korrekturstrom oder die Korrekturspannung, der/die an die mehreren Pole der Multipole der mehreren Stufen anzulegen ist, an den Aberrationskorrektor anlegt und eine optische Achse des Ladungsteilchenstrahls einstellt.