JP2001202911A - ビームの評価 - Google Patents
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- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/26—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
- H01J37/28—Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
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- H01J2237/26—Electron or ion microscopes
- H01J2237/282—Determination of microscope properties
- H01J2237/2823—Resolution
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- Analytical Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、荷電粒子ビームを評価する方法お
よび荷電粒子ビームを制御する方法に関する。本発明は
更に、荷電粒子のビームを用いて検体を検査する装置に
関する。 【解決手段】 本発明は、第１の形態により、自動的に
荷電粒子装置の性能を評価する方法を提供する。この方
法は、ゴールド・オン・カーボン基準標的から入る信号
を利用する。この信号から粒子ビームのスポットサイズ
が求められる。本発明による方法は、それがオペレータ
の判断に左右されないという利点を持つ。従ってこの方
法は、ビーム特性評価の改善された一貫性、正確性、及
び、信頼性をもたらし、且つ、それによりシステム性能
の特質に対する優れた特性評価法をもたらす。
よび荷電粒子ビームを制御する方法に関する。本発明は
更に、荷電粒子のビームを用いて検体を検査する装置に
関する。 【解決手段】 本発明は、第１の形態により、自動的に
荷電粒子装置の性能を評価する方法を提供する。この方
法は、ゴールド・オン・カーボン基準標的から入る信号
を利用する。この信号から粒子ビームのスポットサイズ
が求められる。本発明による方法は、それがオペレータ
の判断に左右されないという利点を持つ。従ってこの方
法は、ビーム特性評価の改善された一貫性、正確性、及
び、信頼性をもたらし、且つ、それによりシステム性能
の特質に対する優れた特性評価法をもたらす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビームを
評価する方法および荷電粒子ビームを制御する方法に関
する。本発明は更に、荷電粒子のビームを用いて検体を
検査する装置に関する。
評価する方法および荷電粒子ビームを制御する方法に関
する。本発明は更に、荷電粒子のビームを用いて検体を
検査する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】荷電粒子のビームは、その高い解像度に
より検体の検査のために使用される。荷電粒子のビーム
の解像度は、光線と較べてマグニチュードで数倍も高
く、より細かな詳細の検査を可能にする。従って荷電粒
子ビーム、特に電子ビームは、非常に高い解像度を要求
される半導体技術で使用されるマスクおよびウェーハの
点検のために使われる。荷電粒子を使用する機器、例え
ば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に対し、機器の作動特性を
把握し制御することは重要である。走査電子顕微鏡のよ
うな荷電粒子装置は機械的、音響的、または電磁的ノイ
ズなど、全ての種類のノイズに敏感である。更に、内部
不安定性、及び、オペレータによる調整の違いは、シス
テム性能の深刻な劣化を導く可能性がある。従ってシス
テムの作動は、仕様書通りのシステム性能を保証するた
め、定期的に検査されなければならない。特に、例えば
半導体産業において生産工程の品質を生産ライン上で測
定するために使用されるそれらのシステムに対しては、
全体システムの性能が少なくとも毎日検査されるべきで
ある。
より検体の検査のために使用される。荷電粒子のビーム
の解像度は、光線と較べてマグニチュードで数倍も高
く、より細かな詳細の検査を可能にする。従って荷電粒
子ビーム、特に電子ビームは、非常に高い解像度を要求
される半導体技術で使用されるマスクおよびウェーハの
点検のために使われる。荷電粒子を使用する機器、例え
ば走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に対し、機器の作動特性を
把握し制御することは重要である。走査電子顕微鏡のよ
うな荷電粒子装置は機械的、音響的、または電磁的ノイ
ズなど、全ての種類のノイズに敏感である。更に、内部
不安定性、及び、オペレータによる調整の違いは、シス
テム性能の深刻な劣化を導く可能性がある。従ってシス
テムの作動は、仕様書通りのシステム性能を保証するた
め、定期的に検査されなければならない。特に、例えば
半導体産業において生産工程の品質を生産ライン上で測
定するために使用されるそれらのシステムに対しては、
全体システムの性能が少なくとも毎日検査されるべきで
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、システ
ムの性能の特質を決めることは非常に難しい。従来その
ようなテストは、経験によってシステム性能を判断でき
る、よく訓練されたオペレータにより手作業で行われて
きた。例えば画像品質は、解像度標的の画像を基準ハー
ドコピー画像と較べることにより決められる。しかしな
がら、得られた画像の品質を視覚のみで判断をするのは
難しく、各オペレータは、画像品質を異なる評価基準で
判断する傾向がある。更にシステムの解像度は、通常、
エッジ間に同じ背景グレーレベルを持つ画像内の２つの
エッジ間の最小距離を測定することにより求められる。
しかしながら、２つのエッジ間の最小距離を探すこと
は、首尾一貫した結果には至らず、それは測定位置が一
定ではなく、適切な測定位置は非常に稀だからである。
従って、システム性能を評価する手作業のやり方は、オ
ペレータの判断と選択された視野とに非常に左右され、
オペレータの不正確さと各オペレータ間の変動とをもた
らす。従って荷電粒子ビームの特性評価、及び／又は、
より正確で、より首尾一貫した、そして自動化された制
御方法が必要である。
ムの性能の特質を決めることは非常に難しい。従来その
ようなテストは、経験によってシステム性能を判断でき
る、よく訓練されたオペレータにより手作業で行われて
きた。例えば画像品質は、解像度標的の画像を基準ハー
ドコピー画像と較べることにより決められる。しかしな
がら、得られた画像の品質を視覚のみで判断をするのは
難しく、各オペレータは、画像品質を異なる評価基準で
判断する傾向がある。更にシステムの解像度は、通常、
エッジ間に同じ背景グレーレベルを持つ画像内の２つの
エッジ間の最小距離を測定することにより求められる。
しかしながら、２つのエッジ間の最小距離を探すこと
は、首尾一貫した結果には至らず、それは測定位置が一
定ではなく、適切な測定位置は非常に稀だからである。
従って、システム性能を評価する手作業のやり方は、オ
ペレータの判断と選択された視野とに非常に左右され、
オペレータの不正確さと各オペレータ間の変動とをもた
らす。従って荷電粒子ビームの特性評価、及び／又は、
より正確で、より首尾一貫した、そして自動化された制
御方法が必要である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、自動的に荷電
粒子装置の性能を評価する方法を提供する。この方法
は、基準解像度標的から来る信号を使用し、この信号か
ら粒子ビームのスポットサイズが求められる。本発明に
よるこの方法は、オペレータの判断に左右されないとい
う利点を持つ。従ってこの方法は、ビーム特性評価の改
善された一貫性、正確性、及び、信頼性、すなわち、シ
ステムの性能特質のより良い特性評価をもたらす。更に
本発明によるこの方法は、固有な走査パターンを検体上
に必要としないので、この方法を既存機器、例えば走査
電子顕微鏡、の範囲内で最小の変更を加えるのみで実行
できる。適切な測定位置は、固有の事象（２つのエッジ
の最短距離）に左右されないので、従って測定結果は、
選定された位置に依存しない。粒子ビームのスポットサ
イズは、システムの解像度、画像のコントラスト、及
び、測定の特質を決めるために重要である。従って、粒
子ビームのスポットサイズを決めることは、荷電粒子ビ
ームの最良かつ非常に有用な特性評価と、システム性能
に対して優れた品質管理とをもたらす。
粒子装置の性能を評価する方法を提供する。この方法
は、基準解像度標的から来る信号を使用し、この信号か
ら粒子ビームのスポットサイズが求められる。本発明に
よるこの方法は、オペレータの判断に左右されないとい
う利点を持つ。従ってこの方法は、ビーム特性評価の改
善された一貫性、正確性、及び、信頼性、すなわち、シ
ステムの性能特質のより良い特性評価をもたらす。更に
本発明によるこの方法は、固有な走査パターンを検体上
に必要としないので、この方法を既存機器、例えば走査
電子顕微鏡、の範囲内で最小の変更を加えるのみで実行
できる。適切な測定位置は、固有の事象（２つのエッジ
の最短距離）に左右されないので、従って測定結果は、
選定された位置に依存しない。粒子ビームのスポットサ
イズは、システムの解像度、画像のコントラスト、及
び、測定の特質を決めるために重要である。従って、粒
子ビームのスポットサイズを決めることは、荷電粒子ビ
ームの最良かつ非常に有用な特性評価と、システム性能
に対して優れた品質管理とをもたらす。
【０００５】基準解像度標的としては、メタル・オン・
カーボン標的または多孔質シリコンが使用されることが
好ましい。メタル・オン・カーボン標的は、基本的に
は、２次電子の高い収率を持つ金属の小さな島が２次電
子の低い収率を持つ炭素の表面上に位置するような対比
標的である。メタル・オン・カーボン標的は、基本的に
は、粒子ビームのスポットサイズの決定に悪い影響を与
えるであろういかなる付加的な表面形態も持たない。更
にメタル・オン・カーボン標的は、非常に鋭いエッジを
持ち、ビームのスポットサイズを高い精度で決めること
を可能にする。メタル・オン・カーボン標的はまた、荷
電粒子ボンバード、特に電子ボンバードに対し反応せ
ず、その２次電子放出作用に長期的安定性を示す。これ
らの特徴は、メタル・オン・カーボン標的をビームスポ
ットのサイズを自動決定するための最高の道具にする。
メタル・オン・カーボン標的に使用する金属は、金、
錫、又はアルミニウムを含むことが好ましい。
カーボン標的または多孔質シリコンが使用されることが
好ましい。メタル・オン・カーボン標的は、基本的に
は、２次電子の高い収率を持つ金属の小さな島が２次電
子の低い収率を持つ炭素の表面上に位置するような対比
標的である。メタル・オン・カーボン標的は、基本的に
は、粒子ビームのスポットサイズの決定に悪い影響を与
えるであろういかなる付加的な表面形態も持たない。更
にメタル・オン・カーボン標的は、非常に鋭いエッジを
持ち、ビームのスポットサイズを高い精度で決めること
を可能にする。メタル・オン・カーボン標的はまた、荷
電粒子ボンバード、特に電子ボンバードに対し反応せ
ず、その２次電子放出作用に長期的安定性を示す。これ
らの特徴は、メタル・オン・カーボン標的をビームスポ
ットのサイズを自動決定するための最高の道具にする。
メタル・オン・カーボン標的に使用する金属は、金、
錫、又はアルミニウムを含むことが好ましい。
【０００６】多孔質シリコン基準標的は、基本的には、
積極的なエッチング処理によりシリコンが非常に鋭いエ
ッジを持つ高度に構造化された表面を示すような形態標
的である。これらの非常に鋭いエッジはまた、ビームス
ポットのサイズを高精度で求めることを可能にする。多
孔質シリコン基準標的はまた、荷電粒子ボンバード、特
に電子ボンバードに対し反応せず、その２次電子放出作
用に長期的安定性を示す。本発明の別の形態によって、
荷電粒子装置を制御する方法が提供される。この方法
は、正しいパラメータ設定を見つけるために上記のシス
テム性能の評価を使う。ビーム特性評価の改善された一
貫性、正確性、及び、信頼性に基づき、ビーム制御はま
た、より高いレベルの一貫性、正確性、及び、信頼性を
示し、その結果、外部からのいかなる干渉も受けない良
質な測定が長期間にわたり保証される。
積極的なエッチング処理によりシリコンが非常に鋭いエ
ッジを持つ高度に構造化された表面を示すような形態標
的である。これらの非常に鋭いエッジはまた、ビームス
ポットのサイズを高精度で求めることを可能にする。多
孔質シリコン基準標的はまた、荷電粒子ボンバード、特
に電子ボンバードに対し反応せず、その２次電子放出作
用に長期的安定性を示す。本発明の別の形態によって、
荷電粒子装置を制御する方法が提供される。この方法
は、正しいパラメータ設定を見つけるために上記のシス
テム性能の評価を使う。ビーム特性評価の改善された一
貫性、正確性、及び、信頼性に基づき、ビーム制御はま
た、より高いレベルの一貫性、正確性、及び、信頼性を
示し、その結果、外部からのいかなる干渉も受けない良
質な測定が長期間にわたり保証される。
【０００７】本発明の更に別の形態において、荷電粒子
装置に使用する標的組立体が準備され、その標的組立体
は、標的を支持する標的サポート、標的サポートを収容
し標的サポートよりも高い熱容量を持つ箱体、及び、標
的を加熱する加熱部材を含む。標的を加熱することによ
り、標的に吸収された不純物は蒸発し、それにより標的
の表面から除去される。これは、正確なビーム特性評価
を生産環境においてさえも長期間にわたり保証するもの
である。標的は機器を開く必要もなく清浄され、従って
機器の休止時間は低減される。更に標的の加熱は、標的
の帯電効果を低減する。不純物が除去された後、実際の
測定を行うために標的は室温まで温度を下げる。
装置に使用する標的組立体が準備され、その標的組立体
は、標的を支持する標的サポート、標的サポートを収容
し標的サポートよりも高い熱容量を持つ箱体、及び、標
的を加熱する加熱部材を含む。標的を加熱することによ
り、標的に吸収された不純物は蒸発し、それにより標的
の表面から除去される。これは、正確なビーム特性評価
を生産環境においてさえも長期間にわたり保証するもの
である。標的は機器を開く必要もなく清浄され、従って
機器の休止時間は低減される。更に標的の加熱は、標的
の帯電効果を低減する。不純物が除去された後、実際の
測定を行うために標的は室温まで温度を下げる。
【０００８】標的サポートを収容し、標的サポートより
も高い熱容量を持つ箱体を準備することにより、余分な
熱は、標的サポートから隣接する部材や周囲に移動しな
い。従って標的の加熱は、装置の通常作動を妨げず、装
置の休止時間を更に低減する。本発明の上記および更に
詳細な形態のいくつかは、以下の記述において説明さ
れ、部分的に図を参照して解説される。
も高い熱容量を持つ箱体を準備することにより、余分な
熱は、標的サポートから隣接する部材や周囲に移動しな
い。従って標的の加熱は、装置の通常作動を妨げず、装
置の休止時間を更に低減する。本発明の上記および更に
詳細な形態のいくつかは、以下の記述において説明さ
れ、部分的に図を参照して解説される。
【０００９】
【発明の実施の形態】始めに、当業者は、本発明がどの
ような荷電粒子装置を用いても実施できるということを
理解すべきである。しかし便宜上、本発明は、走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）への実施に関して説明される。本発明
による最良の実施形態を概略的に図１に示す。図１に示
す装置は、例えば、半導体産業におけるウェーハ処理の
品質を監視するために使用することができる。そのため
装置は、実際に生産環境内に置かれ、従ってウェーハ処
理上の問題はできるだけ早く分かるようになっている。
例えば半導体ウェーハなどの検体を検査するため、電子
ビーム４は電子源２から放射される。電子源は、例え
ば、タングステン−ヘアピン銃、ランタン−六ホウ化物
銃、または電界放射銃である。一旦電子が電子源２から
放射されると、電子は、高電圧電源ユニット２１から電
子源２に供給された加速電圧により加速される。電子ビ
ーム４は次に、ビームを縮小し電子ビーム４を検体８の
方へ導く集光レンズ５を通って導かれる。電子ビーム４
は次に、電子ビーム４が検体８上を移動するために使用
される走査コイル１２Ａと１２Ｂとに入る。電子ビーム
４を検体８上に集束する対物レンズ１０は、走査コイル
１２Ａと１２Ｂとに続いて置かれる。
ような荷電粒子装置を用いても実施できるということを
理解すべきである。しかし便宜上、本発明は、走査電子
顕微鏡（ＳＥＭ）への実施に関して説明される。本発明
による最良の実施形態を概略的に図１に示す。図１に示
す装置は、例えば、半導体産業におけるウェーハ処理の
品質を監視するために使用することができる。そのため
装置は、実際に生産環境内に置かれ、従ってウェーハ処
理上の問題はできるだけ早く分かるようになっている。
例えば半導体ウェーハなどの検体を検査するため、電子
ビーム４は電子源２から放射される。電子源は、例え
ば、タングステン−ヘアピン銃、ランタン−六ホウ化物
銃、または電界放射銃である。一旦電子が電子源２から
放射されると、電子は、高電圧電源ユニット２１から電
子源２に供給された加速電圧により加速される。電子ビ
ーム４は次に、ビームを縮小し電子ビーム４を検体８の
方へ導く集光レンズ５を通って導かれる。電子ビーム４
は次に、電子ビーム４が検体８上を移動するために使用
される走査コイル１２Ａと１２Ｂとに入る。電子ビーム
４を検体８上に集束する対物レンズ１０は、走査コイル
１２Ａと１２Ｂとに続いて置かれる。
【００１０】電子が検体８の表面に衝突する時、後方散
乱電子に加えて、異なるエネルギーの電子、Ｘ線、光
線、及び、熱などの様々な副産物が生み出される。これ
ら多くの副産物、及び／又は、後方散乱荷電粒子は、検
体の画像を作り、検体から追加データを収集するために
使用される。検体検査または検体画像形成のために特に
重要な副産物は、検体８から様々な角度で比較的低エネ
ルギー（３から５０ｅＶ）で逃げる２次電子である。第
２および後方散乱電子は、検知器１６に到達し、そして
測定される。電子ビームを検体上で走査し、検知器１６
の出力を表示／記録することにより、検体８の表面の画
像は形成される。検体８は、電子ビーム４が検査される
べき検体上の標的区域に到達できるように全ての方向に
移動可能な載物台１１（検体サポート）上に支持され
る。検体は、例えば複数の集積回路を収容する半導体ウ
ェーハである。装置性能を評価するために時々使用され
る標的組立体４０は、載物台１１内に一体化されてい
る。標的組立体４０は、ゴールド・オン・カーボン標的
５０を包含することが好ましい（図２参照）。
乱電子に加えて、異なるエネルギーの電子、Ｘ線、光
線、及び、熱などの様々な副産物が生み出される。これ
ら多くの副産物、及び／又は、後方散乱荷電粒子は、検
体の画像を作り、検体から追加データを収集するために
使用される。検体検査または検体画像形成のために特に
重要な副産物は、検体８から様々な角度で比較的低エネ
ルギー（３から５０ｅＶ）で逃げる２次電子である。第
２および後方散乱電子は、検知器１６に到達し、そして
測定される。電子ビームを検体上で走査し、検知器１６
の出力を表示／記録することにより、検体８の表面の画
像は形成される。検体８は、電子ビーム４が検査される
べき検体上の標的区域に到達できるように全ての方向に
移動可能な載物台１１（検体サポート）上に支持され
る。検体は、例えば複数の集積回路を収容する半導体ウ
ェーハである。装置性能を評価するために時々使用され
る標的組立体４０は、載物台１１内に一体化されてい
る。標的組立体４０は、ゴールド・オン・カーボン標的
５０を包含することが好ましい（図２参照）。
【００１１】図１に示す装置を操作するために、装置の
各部材は、パラメータ調節ユニット３１により制御され
る各対応する電源ユニットに接続されるが、それらは、
高電圧電源ユニット２１、集光レンズ電源ユニット２
２、走査コイル電源ユニット２３、対物レンズ電源ユニ
ット２４、載物台電源ユニット２５、及び、標的組立体
電源ユニット２６である。パラメータ調節ユニット３１
は、解析ユニット３２に接続され、その結果、解析ユニ
ット３２により行われる解析に基づき装置のパラメータ
は、所定の性能レベルを維持するように調節可能であ
る。解析ユニット３２はまた、検知器１６から画像信号
を受信する決定ユニット３３に接続される。決定ユニッ
ト３３は、標的組立体４０により支持された標的５０上
を走査することにより生み出された画像信号に基づい
て、荷電粒子ビーム４のスポットサイズを決める。更に
決定ユニット３３は、システム性能を定量化するために
追加画像パラメータを決める。適切な画像パラメータ
は、グレーレベル・ヒストグラムの中央値、画像のコン
トラスト、信号対ノイズ比、画像グレーレベルの百分率
比、及び、空白または飽和ピクセルの百分率比を含む。
各部材は、パラメータ調節ユニット３１により制御され
る各対応する電源ユニットに接続されるが、それらは、
高電圧電源ユニット２１、集光レンズ電源ユニット２
２、走査コイル電源ユニット２３、対物レンズ電源ユニ
ット２４、載物台電源ユニット２５、及び、標的組立体
電源ユニット２６である。パラメータ調節ユニット３１
は、解析ユニット３２に接続され、その結果、解析ユニ
ット３２により行われる解析に基づき装置のパラメータ
は、所定の性能レベルを維持するように調節可能であ
る。解析ユニット３２はまた、検知器１６から画像信号
を受信する決定ユニット３３に接続される。決定ユニッ
ト３３は、標的組立体４０により支持された標的５０上
を走査することにより生み出された画像信号に基づい
て、荷電粒子ビーム４のスポットサイズを決める。更に
決定ユニット３３は、システム性能を定量化するために
追加画像パラメータを決める。適切な画像パラメータ
は、グレーレベル・ヒストグラムの中央値、画像のコン
トラスト、信号対ノイズ比、画像グレーレベルの百分率
比、及び、空白または飽和ピクセルの百分率比を含む。
【００１２】図２は本発明による標的組立体４０の概略
的な垂直断面図である。ゴールド・オン・カーボン標的
５０は、標的サポート４１により支持される。ゴールド
・オン・カーボン標的５０を標的サポート４１に対して
定められた位置に保つために、ゴールド・オン・カーボ
ン標的５０は、標的サポート４１に導電性接着剤で貼り
付けられる。導電性接着剤を使用することにより、ゴー
ルド・オン・カーボン標的の意図しない帯電に関連する
問題は、低減または完全に避けることが可能である。標
的サポート４１はステンレス鋼で作られて、低い熱容量
を示し、その結果それを少ない量のエネルギーを使って
容易に加熱することができる。加熱は、電流をゴールド
・オン・カーボン標的５０のちょうど下に位置する加熱
部材４３に与えることにより達成される。電流は、パラ
メータ調節ユニット３１によって制御される標的組立体
電源ユニット２６により準備される（図１）。
的な垂直断面図である。ゴールド・オン・カーボン標的
５０は、標的サポート４１により支持される。ゴールド
・オン・カーボン標的５０を標的サポート４１に対して
定められた位置に保つために、ゴールド・オン・カーボ
ン標的５０は、標的サポート４１に導電性接着剤で貼り
付けられる。導電性接着剤を使用することにより、ゴー
ルド・オン・カーボン標的の意図しない帯電に関連する
問題は、低減または完全に避けることが可能である。標
的サポート４１はステンレス鋼で作られて、低い熱容量
を示し、その結果それを少ない量のエネルギーを使って
容易に加熱することができる。加熱は、電流をゴールド
・オン・カーボン標的５０のちょうど下に位置する加熱
部材４３に与えることにより達成される。電流は、パラ
メータ調節ユニット３１によって制御される標的組立体
電源ユニット２６により準備される（図１）。
【００１３】標的サポート４１は、標的サポート４１を
収容する箱体４４に機械的に接続している。標的サポー
ト４１と箱体４４との機械的接続は、ブリッジ部材４５
により構築されている。箱体４４は、標的サポート４１
の熱容量よりもかなり高い熱容量を示す。従ってゴール
ド・オン・カーボン標的５０の加熱の間、箱体４４は、
標的サポート４１よりもかなり冷たい状態を保ってお
り、その結果、ほんの少量の熱が標的サポート４１から
載物台１１に移動する。載物台１１と検体８との温度は
基本的には一定で、そのため標的５０の加熱は、装置の
通常の作動に対してマイナスの２次的効果を与えない。
従ってゴールド・オン・カーボン標的５０は、検体８の
実際の検査期間中に清浄することができる。装置を開く
必要がないので装置内の真空レベルを保つことが可能で
ある。従って、装置の休止時間は減少され、装置の処理
能力は増加する。
収容する箱体４４に機械的に接続している。標的サポー
ト４１と箱体４４との機械的接続は、ブリッジ部材４５
により構築されている。箱体４４は、標的サポート４１
の熱容量よりもかなり高い熱容量を示す。従ってゴール
ド・オン・カーボン標的５０の加熱の間、箱体４４は、
標的サポート４１よりもかなり冷たい状態を保ってお
り、その結果、ほんの少量の熱が標的サポート４１から
載物台１１に移動する。載物台１１と検体８との温度は
基本的には一定で、そのため標的５０の加熱は、装置の
通常の作動に対してマイナスの２次的効果を与えない。
従ってゴールド・オン・カーボン標的５０は、検体８の
実際の検査期間中に清浄することができる。装置を開く
必要がないので装置内の真空レベルを保つことが可能で
ある。従って、装置の休止時間は減少され、装置の処理
能力は増加する。
【００１４】図３は、本発明の別の実施形態による装置
のブロック図を示す。この実施形態は、以下の点除き図
１のそれと類似している。すなわち、この実施形態にお
いては、標的組立体は載物台１１内に一体化されておら
ず、別の構成要素として準備される。更に加熱部材は、
標的サポート内に一体化されていない。この実施形態に
おいて加熱部材は、標的サポート３８が止まっている点
の上方に位置するランプ・ヒータ３７である。標的サポ
ート３８に固定されている基準解像度標的５０が装置の
性能を評価するために必要な時、ランプヒーター３７
は、基準解像度標的の表面にある不純物を蒸発させるた
めに標的を加熱する。不純物を早い方法で取り除くため
に、吸引チューブ（図示しない）が基準解像度標的５０
の停止位置近くに取り付けられる。一旦基準解像度標的
が冷めると、基準解像度標的５０は、ビーム特性評価が
行えるように電子ビーム４の走査範囲内に運ばれる。こ
れは、標的サポート３８を収容する箱体３９を、停止位
置から点線で示されている測定位置へと回転することに
より達成される。
のブロック図を示す。この実施形態は、以下の点除き図
１のそれと類似している。すなわち、この実施形態にお
いては、標的組立体は載物台１１内に一体化されておら
ず、別の構成要素として準備される。更に加熱部材は、
標的サポート内に一体化されていない。この実施形態に
おいて加熱部材は、標的サポート３８が止まっている点
の上方に位置するランプ・ヒータ３７である。標的サポ
ート３８に固定されている基準解像度標的５０が装置の
性能を評価するために必要な時、ランプヒーター３７
は、基準解像度標的の表面にある不純物を蒸発させるた
めに標的を加熱する。不純物を早い方法で取り除くため
に、吸引チューブ（図示しない）が基準解像度標的５０
の停止位置近くに取り付けられる。一旦基準解像度標的
が冷めると、基準解像度標的５０は、ビーム特性評価が
行えるように電子ビーム４の走査範囲内に運ばれる。こ
れは、標的サポート３８を収容する箱体３９を、停止位
置から点線で示されている測定位置へと回転することに
より達成される。
【００１５】図４Ａおよび図４Ｂは、ゴールド・オン・
カーボン標的を加熱することのプラス効果を示してい
る。図４Ａは、写真を撮る前に加熱されていないゴール
ド・オン・カーボン標的のＳＷＭ写真を示す。図４Ａ
は、不純物が起因するゴールド・オン・カーボン標的の
黒色化をはっきりと示している。明らかにこの種の黒色
化は、装置性能を評価する目的に対してゴールド・オン
・カーボン標的を役立たずにさせる。それとは対照的
に、図４Ｂは、写真を撮影る前に約１５０°Ｃの温度に
加熱されたゴールド・オン・カーボン標的のＳＥＭ写真
を示す。ゴールド・オン・カーボン標的は、約１０分間
で約１５０°Ｃの温度に加熱される。その後ゴールド・
オン・カーボン標的は、写真が撮られる前に室温まで冷
める。写真は、いかなる黒色化も見せず、加熱が基本的
に全ての不純物を取り除いたことを示している。これ
は、装置を開ける必要のない長期的なビーム特性評価を
保証し、従って装置の休止時間が低減される。
カーボン標的を加熱することのプラス効果を示してい
る。図４Ａは、写真を撮る前に加熱されていないゴール
ド・オン・カーボン標的のＳＷＭ写真を示す。図４Ａ
は、不純物が起因するゴールド・オン・カーボン標的の
黒色化をはっきりと示している。明らかにこの種の黒色
化は、装置性能を評価する目的に対してゴールド・オン
・カーボン標的を役立たずにさせる。それとは対照的
に、図４Ｂは、写真を撮影る前に約１５０°Ｃの温度に
加熱されたゴールド・オン・カーボン標的のＳＥＭ写真
を示す。ゴールド・オン・カーボン標的は、約１０分間
で約１５０°Ｃの温度に加熱される。その後ゴールド・
オン・カーボン標的は、写真が撮られる前に室温まで冷
める。写真は、いかなる黒色化も見せず、加熱が基本的
に全ての不純物を取り除いたことを示している。これ
は、装置を開ける必要のない長期的なビーム特性評価を
保証し、従って装置の休止時間が低減される。
【００１６】システムの性能を特性評価するため、電子
ビームのスポットサイズを評価する必要がある。本発明
の１つの最良の実施形態においては、ゴールド・オン・
カーボン標的から来る２次電子が検出される。図５は、
電子ビームがゴールド・オン・カーボン標的の単一パタ
ーン上を走査する時の状況を示す。そこでは電子ビーム
は、位置Ｉから位置ＩＩＩまで中間位置位置ＩＩを経由
して走査する。位置Ｉにおいて全電子ビームは、ゴール
ド・オン・カーボン標的５０の炭素部分５１に命中す
る。炭素は２次電子の低い収率を持つので、２次電子の
ほんの数個が標的表面から放出される。位置ＩＩにおい
ては、約半数の電子ビームがゴールド・オン・カーボン
標的５０の金の部分５２に命中し、一方、他の半分の電
子ビームはゴールド・オン・カーボン標的５０の炭素部
分５１に命中する。金は２次電子の高い収率を持つの
で、標的の表面から放出される２次電子の数は増加す
る。位置ＩＩＩにおいては、全電子ビームは、ゴールド
・オン・カーボン標的５０の金の部分５２に命中し、従
って、標的の表面から放出される２次電子の数は最大に
なる。
ビームのスポットサイズを評価する必要がある。本発明
の１つの最良の実施形態においては、ゴールド・オン・
カーボン標的から来る２次電子が検出される。図５は、
電子ビームがゴールド・オン・カーボン標的の単一パタ
ーン上を走査する時の状況を示す。そこでは電子ビーム
は、位置Ｉから位置ＩＩＩまで中間位置位置ＩＩを経由
して走査する。位置Ｉにおいて全電子ビームは、ゴール
ド・オン・カーボン標的５０の炭素部分５１に命中す
る。炭素は２次電子の低い収率を持つので、２次電子の
ほんの数個が標的表面から放出される。位置ＩＩにおい
ては、約半数の電子ビームがゴールド・オン・カーボン
標的５０の金の部分５２に命中し、一方、他の半分の電
子ビームはゴールド・オン・カーボン標的５０の炭素部
分５１に命中する。金は２次電子の高い収率を持つの
で、標的の表面から放出される２次電子の数は増加す
る。位置ＩＩＩにおいては、全電子ビームは、ゴールド
・オン・カーボン標的５０の金の部分５２に命中し、従
って、標的の表面から放出される２次電子の数は最大に
なる。
【００１７】図６は、位置Ｉから位置ＩＩＩへ走査する
時の２次電子の数を表す電流ＩSの変化を示すグラフで
ある。図７は、図６中に示される曲線ＩSの第１微分ｄ
ＩS／ｄｘ表すグラフである。図から分かるように第１
微分は、両端においてゼロであり、位置ＩＩにおいて最
大になる。第１微分の幅は、電子ビームの幅および走査
方向のスポット直径を表す。特にゼロとゼロとの間にあ
るピークの下の区間幅は、電子ビーム幅として使うこと
ができる。ビームスポットは、円形ではなく楕円形を持
つことがある。図８は、Ｙ方向の直径がＸ方向の直径よ
りも小さい楕円スポットの例を示す。システム性能を正
しく評価するためにビームは、ゴールド・オン・カーボ
ン標的５０上をＸ方向（位置Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）に、そ
して同じくＹ方向（位置Ｉ’、ＩＩ’、ＩＩＩ’）にも
走査される。図６および図７に関して説明されたのと同
じ方法を２度使うことにより、直径ｄx（Ｘ方向）と直
径ｄy（Ｙ方向）とが求められる。これら２つの直径を
知ることにより、例えばシステムの非点収差が求めら
れ、最終的に訂正することが可能である。ビームスポッ
トが楕円形を示すかどうかは予め分からないので、荷電
粒子ビームは、垂直および水平方向に走査されることが
好ましい。
時の２次電子の数を表す電流ＩSの変化を示すグラフで
ある。図７は、図６中に示される曲線ＩSの第１微分ｄ
ＩS／ｄｘ表すグラフである。図から分かるように第１
微分は、両端においてゼロであり、位置ＩＩにおいて最
大になる。第１微分の幅は、電子ビームの幅および走査
方向のスポット直径を表す。特にゼロとゼロとの間にあ
るピークの下の区間幅は、電子ビーム幅として使うこと
ができる。ビームスポットは、円形ではなく楕円形を持
つことがある。図８は、Ｙ方向の直径がＸ方向の直径よ
りも小さい楕円スポットの例を示す。システム性能を正
しく評価するためにビームは、ゴールド・オン・カーボ
ン標的５０上をＸ方向（位置Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ）に、そ
して同じくＹ方向（位置Ｉ’、ＩＩ’、ＩＩＩ’）にも
走査される。図６および図７に関して説明されたのと同
じ方法を２度使うことにより、直径ｄx（Ｘ方向）と直
径ｄy（Ｙ方向）とが求められる。これら２つの直径を
知ることにより、例えばシステムの非点収差が求めら
れ、最終的に訂正することが可能である。ビームスポッ
トが楕円形を示すかどうかは予め分からないので、荷電
粒子ビームは、垂直および水平方向に走査されることが
好ましい。
【００１８】ゴールド・オン・カーボン標的５０を一方
向のみ、例えばＸ方向、で走査することにより同じ結果
（直径ｄxと直径ｄy）が達成される。標的上で複数の平
行走査線に沿って走査することにより、標的の２次元画
像が生成される。標的のこの２次元画像は次に、走査線
に垂直な線（Ｙ方向）に沿って解析される。この線に沿
って画像は、ビームが標的上をこの線に沿って走査され
た場合と同じ情報を基本的に含み、従って、直径ｄxと
直径ｄyとが求められる。更に標的の２次元画像は、い
かなる方向のビーム直径も求められるように、どのよう
な線に沿っても解析することができる。
向のみ、例えばＸ方向、で走査することにより同じ結果
（直径ｄxと直径ｄy）が達成される。標的上で複数の平
行走査線に沿って走査することにより、標的の２次元画
像が生成される。標的のこの２次元画像は次に、走査線
に垂直な線（Ｙ方向）に沿って解析される。この線に沿
って画像は、ビームが標的上をこの線に沿って走査され
た場合と同じ情報を基本的に含み、従って、直径ｄxと
直径ｄyとが求められる。更に標的の２次元画像は、い
かなる方向のビーム直径も求められるように、どのよう
な線に沿っても解析することができる。
【００１９】先の実施例においてビームスポットのサイ
ズは、グラフＩSの第１微分を検証することにより求め
られた。しかしながら、鋭いエッジに対応する高周波の
重みを与えるような、グラフＩSのフーリエ変換を使っ
てビームスポットを求めることも可能である。システム
の性能を評価するために、生成された画像に直接関係す
る画像パラメータもまた使用できる。画像は通常、各々
があるグレーレベルを示す複数のピクセルを含む。各グ
レーレベルの数は、例えば２５６である。あるグレーレ
ベルを示すピクセルの数をグレーレベルに対してプロッ
トすると、ヒストグラムができる。画像品質を評価する
ための重要なパラメータは、グレーレベル・ヒストグラ
ムの中央値である。このパラメータは、次の公式により
計算される。 ＣＥＮ＝Σi（Ｖiｉ）／ΣiＶi ここで、Ｖiはグレーレベルｉを示すピクセルの数であ
り、ｉはｉ番目のグレーレベルを意味する。ＣＥＮの値
は、ある範囲の外にあるべきではなく、そうでなければ
画像は、あまりに暗いか、又は、あまりに明るいかのど
ちらかである。
ズは、グラフＩSの第１微分を検証することにより求め
られた。しかしながら、鋭いエッジに対応する高周波の
重みを与えるような、グラフＩSのフーリエ変換を使っ
てビームスポットを求めることも可能である。システム
の性能を評価するために、生成された画像に直接関係す
る画像パラメータもまた使用できる。画像は通常、各々
があるグレーレベルを示す複数のピクセルを含む。各グ
レーレベルの数は、例えば２５６である。あるグレーレ
ベルを示すピクセルの数をグレーレベルに対してプロッ
トすると、ヒストグラムができる。画像品質を評価する
ための重要なパラメータは、グレーレベル・ヒストグラ
ムの中央値である。このパラメータは、次の公式により
計算される。 ＣＥＮ＝Σi（Ｖiｉ）／ΣiＶi ここで、Ｖiはグレーレベルｉを示すピクセルの数であ
り、ｉはｉ番目のグレーレベルを意味する。ＣＥＮの値
は、ある範囲の外にあるべきではなく、そうでなければ
画像は、あまりに暗いか、又は、あまりに明るいかのど
ちらかである。
【００２０】装置の通常作動中にグレーレベル・ヒスト
グラムは、通常２つの支配的な点Ｐ 1およびＰ2をヒスト
グラムの中央値の両側に示す。例えば、もしグレーレベ
ル・ヒストグラムが図９に例示されるように鞍のような
形を持てば、支配的な点は、ヒストグラム中央値の両側
のピークである。従って映像コントラストは、２つの支
配的な点の差に比例する。 明らかに、高い映像コントラストを持つ画像は好まし
い。
グラムは、通常２つの支配的な点Ｐ 1およびＰ2をヒスト
グラムの中央値の両側に示す。例えば、もしグレーレベ
ル・ヒストグラムが図９に例示されるように鞍のような
形を持てば、支配的な点は、ヒストグラム中央値の両側
のピークである。従って映像コントラストは、２つの支
配的な点の差に比例する。 明らかに、高い映像コントラストを持つ画像は好まし
い。
【００２１】画像中のノイズを見つけるために、グレー
レベル・ヒストグラムの中央値に等しいグレーレベルを
示すピクセルが識別され、これらのピクセルの各々に対
して、周辺ピクセルのグレーレベルとの差が計算され
る。次に、これらの差の最大値が各ピクセル（グレーレ
ベル・ヒストグラムの中央値に等しいグレーレベルを持
っている）について選択される。これらの最大の差の中
から最低値が選択され、画像中のノイズを表す。この手
順は、ノイズが１画像のみを使用することにより計算で
きるという利点を持つが、一方、同様に使用できる通常
のノイズ公式は、映像中のノイズに対する値を見つける
ために、同じ場面の幾つかの画像を必要とする。従って
信号対ノイズ比は、次の公式によって与えられる。 Ｓ／Ｎ＝Ｖh／ｎｏｉｓｅ ここで、Ｖhは最大のピクセル量（グレーレベル・ヒス
トグラム中で最も高いピーク）を持つグレーレベルであ
る。明らかに、高い信号対ノイズ比を持つ画像は好まし
い。映像の品質を記述する別の重要なパラメータは、画
像中で実際に使用されるグレーレベルの百分率比であ
る。画像グレーレベルの百分率比が高いほど映像の品質
は良くなる。同様な種類のパラメータは、空白または飽
和ピクセルの百分率比である。もしこの百分率比が所定
の限界を超えれば、明るさと画像コントラストとの調節
が必要になる。
レベル・ヒストグラムの中央値に等しいグレーレベルを
示すピクセルが識別され、これらのピクセルの各々に対
して、周辺ピクセルのグレーレベルとの差が計算され
る。次に、これらの差の最大値が各ピクセル（グレーレ
ベル・ヒストグラムの中央値に等しいグレーレベルを持
っている）について選択される。これらの最大の差の中
から最低値が選択され、画像中のノイズを表す。この手
順は、ノイズが１画像のみを使用することにより計算で
きるという利点を持つが、一方、同様に使用できる通常
のノイズ公式は、映像中のノイズに対する値を見つける
ために、同じ場面の幾つかの画像を必要とする。従って
信号対ノイズ比は、次の公式によって与えられる。 Ｓ／Ｎ＝Ｖh／ｎｏｉｓｅ ここで、Ｖhは最大のピクセル量（グレーレベル・ヒス
トグラム中で最も高いピーク）を持つグレーレベルであ
る。明らかに、高い信号対ノイズ比を持つ画像は好まし
い。映像の品質を記述する別の重要なパラメータは、画
像中で実際に使用されるグレーレベルの百分率比であ
る。画像グレーレベルの百分率比が高いほど映像の品質
は良くなる。同様な種類のパラメータは、空白または飽
和ピクセルの百分率比である。もしこの百分率比が所定
の限界を超えれば、明るさと画像コントラストとの調節
が必要になる。
【００２２】図１に示す装置の作動が以下に説明され
る。ウェーハ処理の分野においては、全生産工程に亘っ
て起こりうるような問題は、できるだけ早く検出される
ことが必要不可欠である。例えばＤＲＡＭチップの生産
は、約６００の生産段階を必要とする。これら６００の
段階を完了させるため、ウェーハは、数週間生産ライン
内にある可能性がある。もしウェーハ処理の初期段階で
起こった問題が全工程最後のＤＲＡＭ最終検査まで検出
されなかったら、多くの時間と多くのウェーハとが無駄
になる。従って図１に示す装置は、全生産工程を通して
選択されたウェーハを生産ライン上で検査する。
る。ウェーハ処理の分野においては、全生産工程に亘っ
て起こりうるような問題は、できるだけ早く検出される
ことが必要不可欠である。例えばＤＲＡＭチップの生産
は、約６００の生産段階を必要とする。これら６００の
段階を完了させるため、ウェーハは、数週間生産ライン
内にある可能性がある。もしウェーハ処理の初期段階で
起こった問題が全工程最後のＤＲＡＭ最終検査まで検出
されなかったら、多くの時間と多くのウェーハとが無駄
になる。従って図１に示す装置は、全生産工程を通して
選択されたウェーハを生産ライン上で検査する。
【００２３】システム性能のある程度のレベルを保証す
るために、システム性能は、その時々で評価される。評
価は、例えば毎晩所定の時刻などの決まった時間間隔、
検査ウェーハが所定数量に達した後、又は、他のいかな
る保守計画によっても行うことができる。評価を行うた
めに解析ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１
に対し標的組立体電源ユニット２６に供給される標的加
熱信号を発生させる。標的加熱信号に基づいて標的組立
体電源ユニット２６は、載物台１１内に一体化されてい
る標的組立体４０内の加熱部材４３に電流を供給する。
るために、システム性能は、その時々で評価される。評
価は、例えば毎晩所定の時刻などの決まった時間間隔、
検査ウェーハが所定数量に達した後、又は、他のいかな
る保守計画によっても行うことができる。評価を行うた
めに解析ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１
に対し標的組立体電源ユニット２６に供給される標的加
熱信号を発生させる。標的加熱信号に基づいて標的組立
体電源ユニット２６は、載物台１１内に一体化されてい
る標的組立体４０内の加熱部材４３に電流を供給する。
【００２４】加熱部材４３（図２参照）は、ゴールド・
オン・カーボン標的５０の表面にある不純物が蒸発する
ように、ゴールド・オン・カーボンを所定の温度、例え
ば１５０°Ｃまで加熱する。箱体４４が標的サポート４
１よりもかなり冷たい状態を保つので、ほんの少量の熱
は、標的サポート４１から載物台１１に移動する。従っ
て載物台１１と検体８との温度は基本的には一定で、そ
のため標的５０の加熱は、装置の通常の作動に対してマ
イナスの２次的効果を与えない。従って、検体８の検査
を中断することなく、ゴールド・オン・カーボン標的５
０を清浄することが可能である。
オン・カーボン標的５０の表面にある不純物が蒸発する
ように、ゴールド・オン・カーボンを所定の温度、例え
ば１５０°Ｃまで加熱する。箱体４４が標的サポート４
１よりもかなり冷たい状態を保つので、ほんの少量の熱
は、標的サポート４１から載物台１１に移動する。従っ
て載物台１１と検体８との温度は基本的には一定で、そ
のため標的５０の加熱は、装置の通常の作動に対してマ
イナスの２次的効果を与えない。従って、検体８の検査
を中断することなく、ゴールド・オン・カーボン標的５
０を清浄することが可能である。
【００２５】所定の時間の後、例えば１０分後に、解析
ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１に対して
標的組立体電源ユニット２６に供給される標的冷却信号
を発生させる。標的冷却信号に基づいて標的組立体電源
ユニット２６は、加熱部材４３への電流供給を止める。
それにより、ゴールド・オン・カーボン標的は室温まで
冷めて、実際のビーム特性評価が行える。これは、標的
のサイズにより１５から３０分かかる。一旦ゴールド・
オン・カーボン標的が室温まで冷めると、解析ユニット
３２は、パラメータ調節ユニット３１に対して載物台電
源ユニット２５に供給される載物台移動信号を発生させ
る。載物台移動信号に基づいて載物台電源ユニット２５
は、標的組立体４０が電子ビーム４の走査範囲内に入る
ように載物台１１を移動する。
ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１に対して
標的組立体電源ユニット２６に供給される標的冷却信号
を発生させる。標的冷却信号に基づいて標的組立体電源
ユニット２６は、加熱部材４３への電流供給を止める。
それにより、ゴールド・オン・カーボン標的は室温まで
冷めて、実際のビーム特性評価が行える。これは、標的
のサイズにより１５から３０分かかる。一旦ゴールド・
オン・カーボン標的が室温まで冷めると、解析ユニット
３２は、パラメータ調節ユニット３１に対して載物台電
源ユニット２５に供給される載物台移動信号を発生させ
る。載物台移動信号に基づいて載物台電源ユニット２５
は、標的組立体４０が電子ビーム４の走査範囲内に入る
ように載物台１１を移動する。
【００２６】解析ユニット３２は次に、パラメータ調節
ユニット３１に対して走査コイル電源ユニット２３に供
給される走査信号を発生させる。走査信号に基づいて走
査コイル電源ユニット２３は、ゴールド・オン・カーボ
ン標的から入ってくる２次電子が検知器１６により検出
されるように、走査コイル１２Ａおよび１２Ｂに対して
電子ビーム４をゴールド・オン・カーボン標的５０上で
移動させる。対応する信号は、図５から図７に関して前
述したように、荷電粒子ビーム４のスポットサイズを決
める決定ユニット３３に送られる。決定ユニット３３は
更に、システムの性能を定量化するために追加の画像パ
ラメータを決める。適切な画像パラメータは、画像のコ
ントラスト、グレーレベル・ヒストグラムの中央値、信
号対ノイズ比、画像グレーレベルの百分率比、所定の限
界を超える空白ピクセルの百分率比、生産ライン試験毎
のピーク試験結果の数、及び、無非点収差の数を含む。
ユニット３１に対して走査コイル電源ユニット２３に供
給される走査信号を発生させる。走査信号に基づいて走
査コイル電源ユニット２３は、ゴールド・オン・カーボ
ン標的から入ってくる２次電子が検知器１６により検出
されるように、走査コイル１２Ａおよび１２Ｂに対して
電子ビーム４をゴールド・オン・カーボン標的５０上で
移動させる。対応する信号は、図５から図７に関して前
述したように、荷電粒子ビーム４のスポットサイズを決
める決定ユニット３３に送られる。決定ユニット３３は
更に、システムの性能を定量化するために追加の画像パ
ラメータを決める。適切な画像パラメータは、画像のコ
ントラスト、グレーレベル・ヒストグラムの中央値、信
号対ノイズ比、画像グレーレベルの百分率比、所定の限
界を超える空白ピクセルの百分率比、生産ライン試験毎
のピーク試験結果の数、及び、無非点収差の数を含む。
【００２７】次に荷電粒子ビームのスポットサイズおよ
び画像パラメータの値は、装置のオペレータが装置性能
の明確な状態を知ることができるように、印刷出力され
るか、またはコンピュータに記憶される。結果は更に、
装置の長期的運転状態を知るために統計上の目的にも利
用することができる。最良の実施形態においては、結果
はまた、結果を所定の装置仕様と比較する解析ユニット
３２に伝えられる。この比較に基づいて解析ユニット３
２は、パラメータ調整ユニット３１に対して、荷電粒子
装置が所定の特性を示すように荷電粒子装置の性能に影
響する少なくとも１つのパラメータを調節させる。もし
１つの調節で所定のシステム性能に達しない場合は、全
過程を閉じたループの形で繰り返すことが可能である。
解析ユニット３２は、システム性能の統計的評価ができ
るように決定ユニット３３の結果もまた記憶することが
できる。
び画像パラメータの値は、装置のオペレータが装置性能
の明確な状態を知ることができるように、印刷出力され
るか、またはコンピュータに記憶される。結果は更に、
装置の長期的運転状態を知るために統計上の目的にも利
用することができる。最良の実施形態においては、結果
はまた、結果を所定の装置仕様と比較する解析ユニット
３２に伝えられる。この比較に基づいて解析ユニット３
２は、パラメータ調整ユニット３１に対して、荷電粒子
装置が所定の特性を示すように荷電粒子装置の性能に影
響する少なくとも１つのパラメータを調節させる。もし
１つの調節で所定のシステム性能に達しない場合は、全
過程を閉じたループの形で繰り返すことが可能である。
解析ユニット３２は、システム性能の統計的評価ができ
るように決定ユニット３３の結果もまた記憶することが
できる。
【００２８】一旦満足される性能レベルが得られると、
解析ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１に対
して載物台電源ユニット２５に供給される別の載物台移
動信号を発生させる。載物台移動信号に基づいて載物台
電源ユニット２５は、標的組立体４０が電子ビーム４の
走査範囲外に出てウェーハの検査が続けられるように載
物台１１を移動する。ビーム特性評価の改善された一貫
性、正確性、及び、信頼性により、システム性能もま
た、より高いレベルの一貫性、正確性、及び、信頼性を
示し、その結果、最高品質の測定は、外部からのいかな
る干渉も受けず長期間にわたり保証される。
解析ユニット３２は、パラメータ調節ユニット３１に対
して載物台電源ユニット２５に供給される別の載物台移
動信号を発生させる。載物台移動信号に基づいて載物台
電源ユニット２５は、標的組立体４０が電子ビーム４の
走査範囲外に出てウェーハの検査が続けられるように載
物台１１を移動する。ビーム特性評価の改善された一貫
性、正確性、及び、信頼性により、システム性能もま
た、より高いレベルの一貫性、正確性、及び、信頼性を
示し、その結果、最高品質の測定は、外部からのいかな
る干渉も受けず長期間にわたり保証される。
【００２９】本発明は、本発明の３つの例示的実施形態
について説明されたが、当業者は、別記請求項により定
める本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様
々な実施形態や変形が可能であることを理解するであろ
う。例えば決定ユニットは、ビームスポットのサイズを
求めるために１つまたはそれ以上の複数の異なるアルゴ
リズムを使用することができ、且つ、これらのアルゴリ
ズムは、本発明で開示された例示的実施形態のどれにも
容易に適用できるということがすぐに明確になるはずで
ある。同様に様々な電源ユニットは、実施例の目的での
み準備されたのであり、他の組み合わせ、または他の型
の電源ユニットを使用することもできる。
について説明されたが、当業者は、別記請求項により定
める本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様
々な実施形態や変形が可能であることを理解するであろ
う。例えば決定ユニットは、ビームスポットのサイズを
求めるために１つまたはそれ以上の複数の異なるアルゴ
リズムを使用することができ、且つ、これらのアルゴリ
ズムは、本発明で開示された例示的実施形態のどれにも
容易に適用できるということがすぐに明確になるはずで
ある。同様に様々な電源ユニットは、実施例の目的での
み準備されたのであり、他の組み合わせ、または他の型
の電源ユニットを使用することもできる。
【図１】本発明の実施形態による荷電粒子装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明による標的組立体の概略的な垂直断面図
である。
である。
【図３】本発明の別の実施形態による荷電粒子装置のブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４Ａ】ゴールド・オン・カーボン標的を加熱するこ
とのプラス効果を示す図である。
とのプラス効果を示す図である。
【図４Ｂ】ゴールド・オン・カーボン標的を加熱するこ
とのプラス効果を示す図である。
とのプラス効果を示す図である。
【図５】電子ビームがゴールド・オン・カーボン標的の
単一パターン上を走査する時の状況を示す図である。
単一パターン上を走査する時の状況を示す図である。
【図６】図５の位置Iから位置IIIに走査する間の２次電
子の数を表す電流ISの変動を示すグラフである。
子の数を表す電流ISの変動を示すグラフである。
【図７】図６に示す曲線ISの第１微分ｄIS／ｄｘを表す
グラフである。
グラフである。
【図８】電子ビームがゴールド・オン・カーボン標的の
単一パターン上を水平方向と同様に垂直方向にも走査す
る時の状況を示す図である。
単一パターン上を水平方向と同様に垂直方向にも走査す
る時の状況を示す図である。
【図９】装置性能を評価するために使用されるグレーレ
ベル・ヒストグラムの例を示す図である。
ベル・ヒストグラムの例を示す図である。
２ 粒子源 ４ 荷電粒子ビーム ５ 集光レンズ ８ 検体 １０ 対物レンズ １１ 載物台 １２Ａ 走査コイル １２Ｂ 走査コイル １６ 検知器 ２１ 高電圧電源ユニット ２２ 集光レンズ電源ユニット ２３ 走査コイル電源ユニット ２４ 対物レンズ電源ユニット ２５ 載物台電源ユニット ２６ 標的組立体電源ユニット ３１ パラメータ調節ユニット ３２ 解析ユニット ３３ 決定ユニット ４０ 標的組立体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/28 Ｈ０１Ｊ 37/28 Ｂ (72)発明者 スティーヴン アール ロジャーズ イスラエル 76880 ディーエヌ エメク ソレク モシャヴ ベイト ガムリール 49 (72)発明者 アレクサンダー リビンソン イスラエル 58421 ホーロン エイラト ストリート 56−47
Claims (26)
- 【請求項１】 検体検査のための荷電粒子ビームを使用
する荷電粒子装置の性能を自動的に評価する方法であっ
て、 ａ）基準解像度標的を準備する段階と、 ｂ）前記粒子ビームを前記基準解像度標的上で走査する
段階と、 ｃ）信号を生成するために前記基準解像度標的から来る
少なくとも１つの副産物、及び／又は、後方散乱粒子を
測定する段階と、 ｄ）前記荷電粒子装置の性能を評価するために前記粒子
ビームのスポットサイズを前記信号から求める段階とを
含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２】 メタル・オン・カーボン標的、又は、多
孔質シリコン標的が基準解像度標的として使用されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 ゴールド・オン・カーボン、ティン・オ
ン・カーボン、又は、アルミニウム・オン・カーボン標
的は、メタル・オン・カーボン標的として使用されるこ
とを特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 前記荷電粒子ビームが前記基準解像度標
的の少なくとも１つの鋭いエッジ上で走査されることを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載
の方法。 - 【請求項５】 前記基準解像度標的は、前記基準解像度
標的の表面から不純物を取り除くために加熱されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つ
に記載の方法。 - 【請求項６】 前記基準解像度標的は、１２０°と２０
０°Ｃとの間、好ましくは約１５０°Ｃの温度で加熱さ
れていることを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記基準解像度標的のパターンは、複数
の鋭いエッジを持ち、且つ、前記荷電粒子ビームは、垂
直および水平方向に走査されることを特徴とする請求項
１から請求項６のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項８】 前記走査方向の前記粒子ビームの前記ス
ポットサイズは、前記画像信号の第１微分または前記画
像信号のフーリエ変換を用いることにより求められるこ
とを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１つに
記載の方法。 - 【請求項９】 前記走査方向の前記粒子ビームの前記ス
ポットサイズは、前記画像信号の前記第１微分のピーク
の幅として求められることを特徴とする請求項８に記載
の方法。 - 【請求項１０】 追加として前記信号から少なくとも１
つの画像パラメータが求められることを特徴とする請求
項１から請求項９のいずれか１つに記載の方法。 - 【請求項１１】 前記画像パラメータは、グレーレベル
・ヒストグラムの中央値、前記画像のコントラスト、信
号対ノイズ比、画像グレーレベルの百分率比、及び、空
白ピクセルの百分率比を含む画像パラメータのグループ
から選択されることを特徴とする請求項１０に記載の方
法。 - 【請求項１２】 前記検体検査のために荷電粒子ビーム
を使用する荷電粒子装置を制御する方法であって、 ａ）請求項１に記載の荷電粒子装置の性能を自動的に評
価する前記方法により前記荷電粒子装置の性能を評価す
る段階と、 ｂ）前記評価を解析する段階と、 ｃ）前記荷電粒子装置が所定の性能を示すように前記荷
電粒子装置の性能に影響する少なくとも１つのパラメー
タを調節する段階とを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項１３】 ａ）標的（５０）を支持する標的サポ
ート（４１）と、 ｂ）前記標的サポートを収容し、且つ、前記標的サポー
トよりも大きい熱容量を持つ箱体（４４）と、 ｃ）前記標的を加熱する加熱部材（３７，４３）とを含
むことを特徴とする荷電粒子装置に使用するための標的
組立体（４０）。 - 【請求項１４】 前記標的は基準解像度標的であること
を特徴とする請求項１３に記載の標的組立体。 - 【請求項１５】 前記基準解像度標的は、メタル・オン
・カーボン標的または多孔質シリコン標的であることを
特徴とする請求項１４に記載の標的組立体。 - 【請求項１６】 前記標的は、標的サポートに接着剤
で、好ましくは導電性接着剤で固定されていることを特
徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか１つに記
載の標的組立体。 - 【請求項１７】 前記箱体は、前記標的サポートをブリ
ッジ部材（４５）を用いて収容することを特徴とする請
求項１３から請求項１６のいずれか１つに記載の標的組
立体。 - 【請求項１８】 前記加熱部材は、前記標的サポート内
に一体化されていることを特徴とする請求項１３から請
求項１７のいずれか１つに記載の標的組立体。 - 【請求項１９】 ａ）荷電粒子のビームを準備する粒子
源（２）と、 ｂ）基準解像度標的（５０）と、 ｃ）前記荷電粒子ビームを前記検体または前記基準解像
度標的上に集束するための対物レンズ（１０）と、 ｄ）前記検体または前記基準解像度標的から来る少なく
とも１つの副産物、及び／又は、後方散乱粒子を測定す
る検知器（１６）と、 ｅ）画像信号が生成されるように前記荷電粒子ビームを
前記検体または前記基準解像度標的上で走査する走査ユ
ニット（１２）と、 ｆ）前記荷電粒子装置の性能を評価するために、前記基
準解像度標的上を走査して生成された前記画像信号に基
づいて、少なくとも１つの画像パラメータ、及び／又
は、前記荷電粒子ビームの前記スポットサイズを求める
決定ユニット（３３）とを含むことを特徴とする前記検
体検査のための荷電粒子装置。 - 【請求項２０】 前記基準解像度標的を加熱するための
加熱部材（３７、４３）を含むことを特徴とする請求項
１９に記載の荷電粒子装置。 - 【請求項２１】 ａ）標的（５０）を支持するための標
的サポート（４１）と、 ｂ）前記標的サポートを収容し、且つ、前記標的サポー
トよりも大きい熱容量を持つ箱体（４４）と、 ｃ）前記標的を加熱する加熱部材（３７，４３）とを含
む標的組立体（４０）上に前記基準解像度標的が置かれ
ることを特徴とする請求項１９から請求項２０のいずれ
か１つに記載の荷電粒子装置。 - 【請求項２２】 前記検体は検体サポート上に支持さ
れ、且つ、前記標的組立体は前記検体サポート内に一体
化されていることを特徴とする請求項２１に記載の荷電
粒子装置。 - 【請求項２３】 ａ）荷電粒子のビームを準備する粒子
源（２）と、 ｂ）基準解像度標的（５０）と、 ｃ）前記荷電粒子ビームを前記検体または前記基準解像
度標的上に集束するための対物レンズ（１０）と、 ｄ）前記検体または前記基準解像度標的から来る少なく
とも１つの副産物、及び／又は、後方散乱粒子を測定す
る検知器（１６）と、 ｅ）画像信号が生成されるように前記荷電粒子ビームを
前記検体または前記基準解像度標的上で走査する走査ユ
ニット（１２）と、 ｆ）前記基準解像度標的上を走査して生成された前記画
像信号に基づいて、少なくとも１つの画像パラメータ、
及び／又は、前記荷電粒子ビームの前記スポットサイズ
を求める決定ユニット（３３）と ｇ）前記画像パラメータまたは前記スポットサイズを解
析するための解析ユニット（３２）と、 ｈ）前記荷電粒子ビームが所定の特性を示すように、前
記荷電粒子ビームに影響を与える少なくとも１つのパラ
メータ変更信号を発生するパラメータ調節ユニット（３
１）とを含むことを特徴とする前記検体検査のための荷
電粒子装置。 - 【請求項２４】 前記基準解像度標的を加熱するための
加熱部材（３７、４３）を含むことを特徴とする請求項
２３に記載の荷電粒子装置。 - 【請求項２５】 ａ）標的（５０）を支持するための標
的サポート（４１）と、 ｂ）前記標的サポートを収容し、且つ、前記標的サポー
トよりも大きい熱容量を持つ箱体（４４）と、 ｃ）前記標的を加熱する加熱部材（３７，４３）とを含
む標的組立体（４０）上に前記基準解像度標的が置かれ
ることを特徴とする請求項２３および請求項２４のいず
れか１つに記載の荷電粒子装置。 - 【請求項２６】 前記検体は検体サポート上に支持さ
れ、且つ、前記標的組立体は前記検体サポート内に一体
化されていることを特徴とする請求項２５に記載の荷電
粒子装置。
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